본 논문에서는 철도차량용 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM) 기반 직접 토크 제어(Direct Torque Control, DTC) 기법의 성능을 분석한다. 철도차량용 IPMSM은 각기 다른 환경에서 저속 및 고속 영역까지의 운전이 요구되므로 정토크 영역과 정출력 영역에서 원활한 제어가 가능해야 한다.
<br>추진 시스템을 위한 알고리즘은 크게 자속 기준 제어(Field Oriented Control, FOC)와 DTC로 구분한다. FOC는 d-q축의 전류를 제어하여 정토크 영역에서는 IPMSM의 토크를 최대로 발생시는 단위 전류당 최대 토크 제어(Maximum Torque Per Ampere, MTPA) 기법, 정출력 영역에서는 음(–)의 전류로 유효 자속의 크기를 감소시키는 약자속 제어를 수행한다. DTC는 고정자 쇄교 자속과 토크를 직접 제어하므로 정토크 영역에서 MTPA 제어를 위한 지령 자속과 정출력 영역에서 약자속 제어를 위한 지령 자속 및 토크를 설정해야 한다. 본 논문에서는 철도차량용 IPMSM 추진 시스템의 정토크 영역 및 정출력 영역에서 3가지 DTC 기법 및 FO C의 운전 성능과 전력 반도체 손실을 분석하며, 논문의 타당 성을 시뮬레이션 결과로 입증한다.
