In the dissertation, a new method is proposed for real-time optimal torque control of permanent magnet synchronous motors (PMSMs). Numerical optimization techniques are introduced to solve the optimal torque control problem that is a constrained nonlinear optimization, greatly reducing computation time compared to the analytic solution and a commercial numerical solver. Unlike existing numerical solvers to the optimal torque control problem, convergence of the proposed numerical solver is ensured for all operating regions of PMSM. A real-time parameter estimation algorithm is also presented to overcome the PMSM parameter dependency of the proposed numerical solver. The rank deficiency problem of the PMSM state equations is solved by adding the newly derived stator current ripple model, which enables real-time estimation of all PMSM parameters. The performance and practicality of the proposed method will be verified by experimental studies with a 7.5-kW interior PMSM.
이 논문에서는 영구자석동기모터의 실시간 최적 토크 제어 방법론을 제안한다. 제약된 비선형 최적화인 최적 토크 제어 문제를 수치 최적화 기법을 활용하여 품으로써, 기존의 해석해와 상용 수치해법 대비 연산 시간을 크게 줄일 수 있다. 제안된 수치해법은 최적 토크 제어 문제에 대한 기존 수치해법들과는 달리 영구자석동기모터의 모든 구동 영역에 대해서 수렴성이 확보된다. 또한, 이 수치해법의 모터 파라미터 의존성을 극복하기 위한 실시간 파라미터 추정 알고리즘도 함께 제시된다. 모터 상태 방정식의 랭크 부족 문제를 새롭게 제안된 고정자 전류 리플 모델을 추가하여 해결함으로써, 모든 모터 파라미터의 실시간 추정을 가능하게 한다. 제안 방법론의 성능과 실용성은 7.5-kW 매입형 영구자석동기모터를 대상으로 한 실험들을 통해 검증된다.
