In compliance with environmental regulations at sea and the introduction of unmanned autonomous ships, electric propulsion ships are garnering significant attention. Induction machines used as propulsion electric motor (PEM) have maintenance advantages, but speed control is very complicated and difficult. One of the most commonly used techniques for speed control is DTC (direct torque control). DTC is simple in the reference frame transformation and the stator flux calculation. Meanwhile, two-level and three-level voltage source inverters (VSI) are predominantly used. The three-level VSI has more flexibility in voltage space vector selection compared to the two-level VSI. In this paper, speed is controlled using the DTC method based on the specifications of the PEM. The speed controller employs a PI controller with anti-windup functionality. In addition, the characteristics of the two-level VSI and three-level VSI are compared under identical conditions. It was confirmed through simulation that proper control of speed and torque has been achieved. In particular, the torque ripple was small and control was possible with a low DC voltage at low speed in the three-level VSI. The study confirmed that the application of DTC, using a three-level VSI, contributes to enhancing the system's response performance.

본 논문은 직류전동기(DC motor)와 전기적인 특성은 유사하지만, 수명과 신뢰성이 향상된 BLDC 모터의 제어기법에 대해 언 급하고 있다. BLDC모터는 회전자의 위치 정보를 사용하여 직류전동기의 기계적인 접촉에 의한 정류 장치를 제거함으로써 내구성과 속도 안정성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 BLDC모터의 권선에 흐르는 전류가 직류전동기의 전기자에 흐르는 구형파 형태의 전 류인 것에 착안하여 직류전동기에 대한 제어기를 설계하고, 설계된 제어기를 3상 BLDC모터에 적용하여 제어기의 유효성을 확인하였 다. 이를 위해 3상 BLDC모터의 전기적인 파라미터 값을 가지는 단상 직류전동기의 모델링을 실시하였고, 도출된 시스템에 대해 근궤 적법을 적용하여 전동기의 속도제어를 위한 PI 제어기를 설계하였다. DC 전동기의 속도제어 시뮬레이션을 시행하여 제어기의 성능을 확인하였고, 동일한 제어기를 MATLAB으로 구현한 3상 BLDC모터의 속도제어에 적용하였다. DC 전동기와 유사한 제어 결과를 3상 BLDC모터에서 얻을 수 있었고, 이를 통해 연구에서 제안한 제어기법의 유용성을 확인할 수 있었다.

최근 대기오염으로 인한 환경오염을 줄이고자 국제 산업계의 노력의 일환으로 국제해사기구(IMO)의 규제 발효등으로 이어지 고 있다. IMO는 EEXI,EEDI,CII 등 선박에서 나오는 대기오염을 줄이기 위해 각종 규제를 발효시키고 선박에서 소모되는 전력을 줄여 에너 지를 절약하는 방안을 추진하고 있다. 선박에서 사용되는 전력의 대부분은 전동기가 차지한다. 선박에 설치된 전동기 중 큰 부하를 차지 하는 기관실 송풍기는 수요와 관계없이 정속운전으로 운전하기 때문에 주파수제어를 통한 에너지절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 발전기의 과급기에 연소공기를 공급하는 발전기 송풍기의 전동기 주파수를 제어하여 에너지 절감에 대한 실효성을 입증하였다. 송풍기 주파수 입력에 따른 과급기출구 온도의 출력 데이터를 기반으로 시스템을 모델링하고, 과급기 출구온도를 목표값으로 하여 주파수를 제 어하는 PI 제어계를 형성하여 과급기 설계기준 출구온도를 유지하면서 송풍기의 주파수 제어를 통해 연간 15,552kW 전력소모량을 절감하 였다. 송풍기 팬 주파수 제어를 통한 에너지절감액의 유효성은 하계(4월~9월) 및 동계(3월~10월) 기간동안 검증하였으며 이를 토대로 실습 선의 연간 6,091천원의 유류비 절약과 이산화탄소 8.5Ton, SOx 2.4kg, NOx 7.8kg의 대기오염물질 저감을 달성하였다.

In this study, the thermal equilibrium of a motor operated in the sea and the temperature in the equilibrium were studied. To predict the equilibrium temperature in the sea, the cooling performance of the motor was studied by comparing results of analysis and experimental results in the air condition. By this study, the method of prediction of the cooling performance of a motor in various environments could be useful.

In this study, two ventilation holes were considered to prevent condensation in the circular column supporting the provision crane on a training ship(Saenuri) for Mokpo National Maritime University. The ventilation holes could be understood as the most simple and inexpensive way to prevent condensation because it was formed only by drilling. If sufficient ventilation is provided, the insulation and corrosion of an electric motor can be improved, and a comfortable state can be ensured in the circular column. The circular column had an electric motor for driving the provision crane so that the basic principle was to utilize the kinetic energy for the flow field from a cooling fan in the circular column. The ventilation holes attenuated the low-velocity area in the circular column and contributed to internal flow circulation with updrafts. The results were discussed through numerical analysis based on computational fluid dynamics.

Recently, at-home workouts, which allows people to exercise easily and comfortably at home without going to the gym, has been in the spotlight. Accordingly, a lot of household equipment is produced, but weight exercise equipment is limited in use at home because of its heavy weight or volume. Therefore, this paper proposes a new form of exercise equipment that can be used at home by transforming the exercise equipment used in the fitness center. The proposed mechanism replaces the weight part of the strength exercise device, which is the key to weight control, with an electric motor. Three major muscle exercise instruments (long pull machine, curl cable machine, and let down machine) were analyzed by dynamic analysis using a multipurpose dynamic program (DAFUL). This shows that the proposed equipment can perform various sports. Therefore, the proposed mechanism is expected to be applicable at home, and this study is expected to be rapidly mass-produced by emphasizing practicality.

Recently, home workout has attracted attention as it can be done easily and conveniently at home. Accordingly, many types of home workout equipment are produced but, these kinds of exercise equipment using dumbbells or weights are too heavy to use for at-home-workout and they are too bulky in size. This paper studies a form of exercise done at home which is using a motor instead of dumbbells and weights that are originally used in the exercise equipment. DAFUL, a multi-body dynamics analysis program, is used to verify the dynamic performance of the proposed equipment. Therefore, motor-based exercise equipment is expected to be smaller than existing exercise equipment and more suitable for use at home.

직류전동기는 속도제어가 간단하고, 출력 토크특성이 우수한 장점으로 윈치나 카고 펌프 모터 등으로 선박에서 많이 사용되었으며, 전기추진선박이 도입된 초기에는 선박용 추진전동기로도 적용되었다. 하지만 브러시와 정류기와 같은 기계적 정류장치의 단점으로 인해 최근에는 직류전동기와 전기적인 특성은 매우 유사하지만 기계적인 정류장치를 설치하지 않고 반도체 소자를 이용한 전자적인 정류장치를 사용하는 브러시리스 직류전동기의 사용이 증가하고 있다. 기존의 브러시리스 직류전동기를 구동하기 위한 인버터 시스템은 2 상여자방식을 사용하므로 역기전력파형이 사다리꼴모양으로 되며, 이로인해 전류가 흐르는 권선이 바뀌는 상전류 전환 구간에서 고조파와 토크리플이 발생하게 된다. 이러한 고조파와 토크리플을 저감하기 위한 다양한 방안이 연구되어 발표되었으며, 본 연구에서는 전력분 석프로그램을 이용하여 브러시리스 직류전동기의 구동회로에 비례적분 속도전류제어기 알고리즘을 구현한 Cascaded H-Bridge 멀티레벨 인버터를 적용하였다. 모델링한 브러시리스 직류전동기의 시뮬레이션을 통해 제안하는 전동기의 구동방식을 적용하는 경우에 기존의 구동방식에 비해 전동기 입력측 전압파형 개선과 고조파 및 토크리플이 현저히 저감되는 결과를 확인할 수 있었다.

본 논문은 직류전동기 속도제어를 위해 매트릭스 컨버터의 적용 가능성을 제안한다. 매트릭스 컨버터는 크게 직접 매트릭스 컨버터와 간접 매트릭스 컨버터로 나뉘는데 본 논문에서는 다양한 출력 단을 구성할 수 있어 향후 많은 활용이 예상되는 간접 매트릭스 컨버터를 이용하였다. 제안한 방식은 기존의 방식보다 입력 전류의 파형을 개선하고, 부피가 크고 비용이 많이 들며 수명단축의 원인이 되는 에너지 저장 요소를 가지지 않는 이점이 있다. 시뮬레이션을 통하여 기존 방식과 본 논문에서 제안하는 방식의 특징을 비교 분석하여 제안한 방식의 유효성을 입증하였다. 속도제어, 토크제어, 부하전류제어에서는 유사한 성능을 보이며, 입력전류는 정류단의 스위치를 직접 제어함으로써 정현파와 유사하게 제어되기 때문에 고조파가 크게 감소되었다.

전남 인근해역에서 많이 사용하는 어로 작업에 사용하는 연승기는 전동기와 2개의 디스크 롤러를 결합하여 1톤 미만의 소형 어선에서 많이 활용하고 있다. 연승기의 작업특성상 연승줄을 끌어 올릴 때 많은 부하가 필요하므로 연승기의 전동기도 단방향으로만 속도 조절을 하면 된다. 본 논문에서는 1톤 미만의 어선의 연승기에 주로 사용되는 400W 용량의 직류전동기를 대상으로 제어 회로를 구성하였으며, 연승기 전동기의 단방향 속도제어를 위해 PWM 전용칩, Half bridge driver 및 MOSFET를 이용하여 제어기를 제작하였다. 또한 현재 사용중인 대분분의 연승기에 빠져있는 배터리 잔량표시기, 배터리 과방전 방지 장치 및 배터리 결선 오류 방지기능 등의 보호기능을 부가하여 사용자 편의를 강화하였다. 이로 인해 배터리 전압이 11.5V 이하가 되면 전동기는 자동을 동작을 정지하여 배터리의 과방전을 막을 수 있었고, 어선 작업자의 빈번한 배터리 결선 실수를 방지하여 컨트롤러의 안전한 사용이 가능토록 하였다. 이러한 연승기를 실제 어로 작업에 시험운전결과 매우 양호하게 동작함을 확인할 수 있었다.

In this paper, the situation of energy efficiency standards and MEPS (Minimum Energy Performance Standard) for motors and diffusion states are analyzed. For this purpose, a new methodology is used, which was proposed in the existing study, using diffusion models and learning curves. The existing diffusion models could not explain affects from new appliances' penetration during the diffusion. But a mixed diffusion model with learning curves or learning ratio is studied to explain this penetration.