Design and Application of Speed Estimator for Synchronous Notch Filter Used in Automatic Balancing Control of Active Magnetic Bearing

능동 자기베어링을 이용한 자동 밸런싱 제어는 제어 전류에서 동기 성분을 줄여 전류 소모를 감소하고 진동을 줄이는 역할을 하며, 속도에 동기되는 노치 필터를 부상제어기와 함께 사용하여 구현한다. 동기 노치 필터를 사용하기 위해 속도 신호가 필요한데, 물리적 속도 센서 대신 진동신호의 동기 성분을 활용하여 속도를 추정할 수 있다. 기존의 속도 추정 방법은 90도 위상차를 가지는 두 개의 진동신호를 필요로 하는 복잡성 문제를 안고 있다. 본 연구에서는 단일 진동신호 위상동기 회로(PLL: phaselocked loop)를 적용하여 속도를 추정하였다. 목표 제어 성능확보를 위해 PLL의 제어기 설계 과정을 제시하였고, 2중 주파수의 영향을 분석하였다. 시험 장치에 속도 추정기를 적용하여 실제 속도와 비교한 결과 96.5%의 정확도를 확인하였다. 속도 추정에 근거한 동기 노치 필터를 이용하여 자동 밸런싱 제어를 구현하여 제어 전류의 동기 성분이 90% 이상 감소함을 확인하였다.