현대의 전동기 제어기법인 벡터제어는 자속기준제어(Field Oriented Control, FOC)와 직접토크제어(Direct Torque Control, DTC)로 나눌 수 있다. 자속기준 벡터제어는 기준이 되는 자속에 따라 고정자, 회전자, 공극 자속기준제어로 나뉜다. 하지만, FOC는 전동기의 제정수 변동에 민감하고, 구조가 복잡하다. 한편, 직접토크제어는 고정자 자속을 기준으로 제어하므로 구조가 단순하며, 전동기의 제정수로 고정자 저항만을 사용하므로 제정수 변동에 강인하다. 그러나, 직접토크제어에서 고정자 자속을 구하기 위해 순수적분을 이용하면 전류에 포함된 DC-offset drift문제가 있다. 전류센서로 얻은 전류에 DC-offset이 포함되어 있으며, DC-offset의 크기가 작더라도 순수적분을 이용하면 값이 발산하게 된다. DC-offset 문제를 해결하기 위해 저역통과필터(Low Pass Filter, LPF)를 이용한 기법이 제안되었으나, 직접토크제어에서 입력신호의 각주파수를 추정하는 것에 어려움이 있으므로 성능저하의 주요한 원인이 된다. 이러한 성능저하는 토크 리플을 증가시키며 불안정할 수 있다. 본 논문은 고역통과필터(High Pass Filter, HPF)와 위상고정루프(Phase Locked Loop, PLL)를 사용하여 자속을 추정하는 기법을 기반으로 듀티 비 변조 직접토크제어(Duty Ratio Modulation-Direct Torque Control) 기법으로 확장한다. 또한 듀티 비를 반영한 새로운 적분기법도 제안한다. 시뮬레이션과 실험을 통해 제안하는 기법을 검증하였다.
Modern electric motor control schemes can be divided into Field Oriented Control(FOC) and Direct Torque Control(DTC).The FOC schemes can be categorized according to base flux, and there are Stator Flux Oriented(SFO), Rotor Flux Oriented(RFO), and Airgap Flux Oriented(AFO) Control.On the other hand, the FOC is sensitive to motor parameters and has complicated structure. The DTC scheme has a simple structure controlled by the stator flux, and it is robust to the variation of motor parameters because of using only a stator resistance. However, the direct torque control scheme has the DC-offset drift problem, if using a pure integrator for the calculation of stator flux. 3-phase motor current acquired by current sensor has a DC-offset. and if using a pure integrator, it causes problems. even if the offset value is small. For trouble shooting, there are many schemes proposed and using a Low Pass Filter instead of a pure integrator is a major scheme. However, the angular frequency of the input signal is not robust in DTC, so that it is difficult to use a LPF and compensating LPF gain and phase delay in DTC scheme, which is the major cause of control performance deterioration. To solve this problem, this paper proposes a new scheme that uses High Pass Filter and Phase Locked Loop for the elimination of the current DC-offset. After eliminating the DC-offset, a pure integrator with a limiter is used for calculating the stator flux.This paper also expands this scheme to Duty Ratio Modulation-Direct Torque Control schemes, which propose a new integration scheme including a duty ratio compensation.Simulation and experiment results are specified to verify the validity of the proposed schemes.