A new dead-time compensation method using a disturbance observer is proposed. Since a real switching component has finite switching time, a dead-time should be allowed to prevent arm-short in inverter. This dead-time causes the distortion in inverter output voltage and current. This distortion in voltage and current may cause a torque pulsation and motor heating. Especially at low speed operation, the output voltage may not be made due to the dead time, so the degradation of control performance may be arisen. Thus in this paper, a dead-time compensation method using a disturbance observer is proposed, with the assumption that the distortion in voltage can be considered as the disturbance voltage. Firstly the disturbance voltage equations are derived. After that, analysis is performed in stationary reference frame and synchronously rotating reference frame. Finally, the disturbance voltage is estimated by minimal order observer. The estimated disturbance voltage is compensated by using feedforward method.
The validity of the proposed compensation method is verified by a simulation and a experiment for the DSP-based PMSM drive system. The results show the good performance of the proposed method.
외란관측기를 사용한 새로운 데드 타임보상법을 제안하였다. 실제의 스위칭 소자는 유한한 스위칭 시간을 가지기 때문에, 인버터의 암-쇼트를 방지하기 위해서 데드 타임이 주어져야한다. 데드 타임은 인버터의 출력 전압과 전류 에 왜곡이 생기게한다. 이러한 전압과 전류의 왜곡은 토크 맥동이나 모터 발열등을 일으킬수 있다. 특히 저속 운전 시에 데드 타임 때문에 출력전압이 형성되지 않을 수가 있어서, 제어 성능이 하락될수 있다. 본 논문에서는 전압 왜곡을 외란 전압으로 간주하여 외란관측기를 사용한 데드 타임 보상법을 제안하였다. 먼저 외란 전압식을 유도하 였고 정지기준축과 동기기준축에서 각각 분석하였다. 마지막으로 외란 전압은 최소차 외란관측기를 사용하여 관측 하였다. 이 관측된 외란전압은 피드포워드 방법에 의해서 보상해 주었다. 제안된 보상법의 유효성은 시뮬레이션과 DSP를 기반으로한 영구자석형 동기전동기 시스템에서의 실험으로 증명 하였다. 실험결과는 제안된 기법이 좋은 성능을 나타낸다는 것을 보여준다.
