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이교범 연구실
아주대학교
이교범 교수
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이교범 연구실

아주대학교 이교범 교수

본 연구실은 전력전자와 전동기제어를 중심으로 멀티레벨 인버터, 병렬 인버터, PMSM 구동, 스마트 전력변환 장치, WBG 반도체 기반 고효율 시스템을 연구하며, 최근에는 모델예측제어·센서리스 제어·신뢰성 향상 기술과 함께 머신러닝 및 설명가능 딥러닝을 접목한 지능형 제어와 고장진단까지 확장하는 전자전기공학 기반의 응용지향형 연구를 수행하고 있다.

대표 연구 분야
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전력전자 변환기 및 인버터 시스템 thumbnail
전력전자 변환기 및 인버터 시스템
주요 논문
5
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1
article
|
인용수 0
·
2025
Explainable Deep Learning Fault Detection Method for Multilevel Inverters
Hasan Ali Gamal Al-Kaf, Samer Saleh Hakami, Kyo‐Beum Lee
IF 9.9
IEEE Transactions on Industrial Informatics
Convolutional neural networks (CNNs) have demonstrated a great potential in fault detection for a wide type of multilevel inverters. Despite the remarkable performance of CNNs, their interpretability remains a challenge. This is due to networks, which have complicated black boxes behaviors. Consequently, they present a substantial challenge for widespread adoption of different models in practical applications. Moreover, relying solely on accuracy is insufficient, especially in critical applications where maintaining trust and robustness is vital for protecting a system against potential damage. Therefore, this study implements a visual explanation method called gradient weighted class activation map (Grad-CAM) for fault detection of multilevel inverter. The Grad-CAM method can identify the model’s important features and interpret the detection of fault types. The proposed method was validated by both simulation and experimental results for three-level neutral-point clamped inverters, demonstrating that a reliable CNN achieved high classification accuracy and effectively identified fault types.
https://doi.org/10.1109/tii.2025.3613738
Interpretability
Robustness (evolution)
Convolutional neural network
Fault detection and isolation
Deep learning
Feature extraction
Artificial neural network
Pattern recognition (psychology)
2
article
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인용수 1
·
2025
Disturbance Observer-Based Model-Independent Filtering Technique for Speed Servo Applications via Pole-Zero Cancellation Approach
Seok‐Kyoon Kim, Sun Lim, Kyo‐Beum Lee
IF 7.2
IEEE Transactions on Industrial Electronics
This article presents an advanced speed filtering technique for servo drives independent from the system model information with the reduction of the performance tuning difficulty. The contributions are two-fold: (a) the main filtering system outputs the filtered rotor position from the encoder measurement to recover the rotational speed of the rotor through the order reduction by the pole-zero cancellation property, resulting in the filtering error diagonalization, and (b) the subsystem, which forms the second-order disturbance observer, attenuates the disturbance to improve the acceleration filtering accuracy. The prototype 500-W servo drive validates the improvement in filtering performance under several load conditions.
https://doi.org/10.1109/tie.2025.3528510
Control theory (sociology)
Servomotor
Filtering theory
Pole–zero plot
Zero (linguistics)
Servomechanism
Computer science
Observer (physics)
Control engineering
Transfer function
3
article
|
인용수 8
·
2024
Improved Iterative Learning Control for Three-Level NPC Inverter-Fed PMSM Drives With DC-Link Balancing
Sadeq Ali Qasem Mohammed, Samer Saleh Hakami, Kyo‐Beum Lee
IF 9.9
IEEE Transactions on Industrial Informatics
This research work designs an improved iterative learning control (ILC) with dc-link balancing capability for three-level neutral-point-clamped inverter-fed permanent magnet synchronous motors (PMSMs). Unlike the classical ILC, which depends only on information captured from the last iteration, the proposed ILC approach is capable of storing the data of the state errors from a number of preceding iterations. Henceforth, the designed control method incorporates the simple dc-link balancing algorithm. It encompasses the integration of essential dynamics, with a dual focus on achieving not only rapid dynamic response but also maintaining a satisfactory steady-state performance. The efficacy of the proposed control approach is validated by experimental findings implemented with a PSIM software package and an experimental PMSM test rig with a TMS320F28335-DSP, respectively. Therefore, the improved transient response and steady-state performance indicate that the suggested control approach outperforms the standard approach.
https://doi.org/10.1109/tii.2024.3393568
Control theory (sociology)
Iterative learning control
Inverter
Link (geometry)
Computer science
Control (management)
Direct torque control
Control engineering
Engineering
Induction motor
정부 과제
35
과제 전체보기
1
2025년 4월-2031년 12월
|122,320,000
고효율 전력변환 기반 차세대 전력기기 시스템 혁신연구센터
고효율 전력변환 기반 차세대 전력기기 혁신연구센터 구축, 고효율 전력변환 및 전력기기 기술 연구 및 성과 확산, 글로벌 초격차 기술 연구 경험을 축적한 혁신인재 양성
고효율 전력변환
고압 능동 전력기기
통합 전력변환 시스템
신소재 전력전자 부품
인력양성
2
2024년 4월-2027년 4월
|244,323,000
신뢰성 향상을 고려한 WBG 기반의 단일 인버터를 이용한 병렬 IPMSM 구동 시스템의 설계 및 제어
1. 연구 과제의 최종 목표 - 신뢰성 향상을 고려한 WBG 기반의 단일 인버터를 이용한 병렬 IPMSM 구동 시스템의 설계 및 제어 - 연차별 목표: 1) 1차년도: SiC 모듈의 구동부, 보호부 및 인버터의 출력부 설계 및 검증 2) 2차년도: SiC 기반 단일 인버터를 이용한 병렬 IPMSM 구동 검증 3) 3차년도: 인버터 주요 요소...
병렬 IPMSM
전동기 구동 시스템
단일 인버터
WBG 전력 반도체
신뢰성
3
주관|
2020년 4월-2024년 4월
|1,658,500,000
전력변환 핵심소자 모듈화 기반 스마트 PCS 상용화 기술
본 프로젝트는 태양광 발전이나 배터리 저장 장치에서 만들어진 전기를 우리가 쓸 수 있도록 바꿔주는 전력변환장치(PCS)의 핵심 부품을 작고 효율적인 모듈 형태로 개발하여, 더 스마트하고 안정적인 PCS를 상용화하는 기술 개발임. 연구 목표는 3MW, 100kW, 500kW급 PCS 및 인버터 시제품 제작 및 성능 평가, WBG 기반 파워스택 고밀도화와 게이트 드라이브 최적화, 국가별 Grid-Code 맞춤형 제어 알고리즘 신뢰도 검증, 직류 아크 검출 장치 내장 시험, AI 기반 모듈 안정성 평가 알고리즘 개발에 있음. 핵심 연구 내용은 다양한 용량의 PCS 및 인버터 시제품 제작, 분산전원 시스템 구축, WBG 기반 파워스택 기술 개발, 신뢰성/EMC 시험 지원, 직류 아크 검출 및 지능형 게이트 구동회로 신뢰도 검증, 순환전류 및 누설전류 저감 분석, AI 기반 모듈 안전성 평가 및 열응력 해석을 통한 신뢰성 확보를 포함함. 기대 효과는 신재생에너지 시장 확대에 맞춰 고밀도 파워스택, 고장 진단, 내아크 검출 등 고신뢰성 기술을 확보하고 상용화하는 것임. 이를 통해 국내외 신재생에너지 및 ESS 단지에 적용하고, 전기자동차, 가전 등 다양한 산업 시장으로 진출하여 신성장 동력을 창출할 것으로 예상됨. 국산화 개발을 통해 기술 및 가격 경쟁력을 높여 국내 기업의 글로벌 시장 진출에 크게 기여할 것으로 전망됨.
분산전원
전력변환장치
전력계통 신뢰도
접속기준
예방진단
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2024모터 과전압 회피를 위한 제어 방법과, 이를 이용하는 제어 장치 및 인버터1020240095418
공개2024발열 글라스 제어방법1020240050726
등록2023이중 병렬 3-레벨 인버터의 누설 전류 저감을 위한 공간 벡터 변조 장치 및 방법1020230184654
전체 특허

모터 과전압 회피를 위한 제어 방법과, 이를 이용하는 제어 장치 및 인버터

상태
등록
출원연도
2024
출원번호
1020240095418

발열 글라스 제어방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240050726

이중 병렬 3-레벨 인버터의 누설 전류 저감을 위한 공간 벡터 변조 장치 및 방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230184654