KR100194235B1 - On-line Estimation of Rotor Leakage Inductance for Induction Motors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유도 전동기에 관한 것으로서, 특히 유도 전동기의 고속 운전을 제어하기 위한 파라미터중의 하나인 회전자 누설 인덕턴스를 온라인으로 추정하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to induction motors, and more particularly to a method for online estimation of rotor leakage inductance, which is one of the parameters for controlling the high speed operation of an induction motor.
본 발명의 회전자 누설 인덕턴스 추정 방법은 직류성분과 일정 주파수 이상의 각속도를 갖는 고주파 성분을 합하여 고주파 전류를 주입하는 단계; 유도 전동기의 제어에 사용되는 제어 전압과 제어 전류를 고역 통과 필터링하여 상기 고주파 전류의 주입을 통해 파생되는 상전류 및 상전압을 검출하는 단계; 상기 상전류 및 상전압 검출단계를 통해 얻어진 상전류 및 상전압을 저역 통과 필터링하는 단계; 상기 저역 통과 필터링된 값을 각속도와 상전류의 곱으로 나누어 누설 인덕턴스를 측정하는 단계; 및 상기 누설 인덕턴스 측정 단계에서 측정된 누설 인덕턴스를 1/2로 배분하여 회전자 누설 인덕턴스를 추정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 회전자 누설 인덕턴스 온라인 추정방법.The rotor leakage inductance estimating method of the present invention includes the steps of injecting a high frequency current by adding a DC component and a high frequency component having an angular velocity of a predetermined frequency or more; High pass filtering the control voltage and the control current used for the control of the induction motor to detect the phase current and the phase voltage derived through the injection of the high frequency current; Low pass filtering the phase current and the phase voltage obtained through the phase current and phase voltage detection; Measuring the leakage inductance by dividing the low pass filtered value by the product of angular velocity and phase current; And estimating the rotor leakage inductance by dividing the leakage inductance measured in the leakage inductance measuring step by 1/2.
Description
본 발명은 유도 전동기에 관한 것으로서, 특히 유도 전동기의 고속 운전을 제어하기 위한 파라미터중의 하나인 회전자 누설 인덕턴스를 온라인으로 추정하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to induction motors, and more particularly to a method for online estimation of rotor leakage inductance, which is one of the parameters for controlling the high speed operation of an induction motor.
일반적으로 유도 전동기의 고속운전(수천∼수만 rpm)을 위해서는 약계자 제어가 필수적이며, 종래에는 적절한 약계자 패턴을 얻기 위해서 오프라인으로 각종 파라미터를 구하여 고속 운전의 제어를 하였다. 즉 모터의 구속시험, 무부하 시험으로 고정자 저항 Rs, 회전자 저항 Rr, 여자 인덕턴스 Lm, 고정자 누설 인덕턴스 Lls, 회전자 누설 인덕턴스 Llr 등의 파라미터를 측정한 후 이를 적용하여 유도 전동기의 고속운전을 제어하게 되는데, 특히 상기 파라미터들 중 상당히 많은 부분에서 회전자 누설 인덕턴스(Llr)를 사용하고 있다.In general, weak field control is essential for high speed operation (thousands of thousands to tens of thousands of rpm) of induction motors. Conventionally, in order to obtain an appropriate field weakening pattern, various fields are obtained offline to control high speed operation. In other words, the parameters of stator resistance Rs, rotor resistance Rr, excitation inductance Lm, stator leakage inductance Lls and rotor leakage inductance Llr are measured and applied to control the high speed operation of the induction motor. In particular, rotor leakage inductance (Llr) is used in much of the above parameters.
여기에서 회전자 누설 인덕터스(Llr)는 온도 및 회전 속도에 따라 수∼수십배의 큰 변화를 하는 민감한 파라미터이므로 모터의 운전에 장애가 되지 않으면서 측정하는 것이 필요하나 이 파라미터를 정확히 구하는 방법에 대한 연구는 미약한 형편이다.Here, the rotor leakage inductance (Llr) is a sensitive parameter that changes several to several tens of times depending on the temperature and rotational speed. Therefore, it is necessary to measure it without disturbing the operation of the motor. Is weak.
이와 같이 유도 전동기의 고속 운전을 제어함에 있어서는 각종 파라미터의 측정이 오프라인 측정이므로 운전중 변화가 심한 파라미터, 즉 누설 인덕턴스나 회전자 누설 인덕턴스등은 항상 큰 오차를 가지게 되어 유도 전동기의 특성을 변화시키게 된다.As described above, since the measurement of various parameters is an off-line measurement in controlling the high speed operation of the induction motor, the parameters that change greatly during operation, such as leakage inductance or rotor leakage inductance, always have a large error, thereby changing the characteristics of the induction motor. .
본 발명의 목적은 상기와 같이 운전중 변화가 심한 누설 인덕턴스 또는 회전자누설 인덕턴스에 의해 유도 전동기의 특성이 변화하는 문제점을 해결하기 위하여 유도 전동기의 특성 변화를 최소화 할 수 있도록 필요할 때마다 고속 운전의 제어에 영향을 주지 않으면서 정확하게 회전자 누설 인덕턴스를 온라인으로 추정할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to solve the problem that the characteristics of induction motors are changed due to leakage inductance or rotor leakage inductance that change greatly during operation as described above. It is intended to provide an on-line method for accurately estimating rotor leakage inductance without affecting control.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전자 누설 인덕턴스 온라인 추정 방법은 직류성분과 일정 주파수 이상의 각속도를 갖는 고주파 성분을 합하여 고주파 전류를 주입하는 단계; 유도 전동기의 제어에 사용되는 제어 전압과 제어 전류를 고역 통과 필터링하여 상기 고주파 전류의 주입을 통해 파생되는 상전류 및 상전압을 검출하는 단계; 상기 상전류 및 상전압 검출단계를 통해 얻어진 상전류 및 상전압을 저역 통과 필터링하는 단계; 상기 저역 통과 필터링된 값을 각속도와 상전류의 곱으로 나누어 누설 인덕턴스를 측정하는 단계; 및 상기 누설 인덕턴스 측정 단계에서 측정된 누설 인덕턴스를 1/2로 배분하여 회전자 누설 인덕턴스를 추정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.Rotor leakage inductance online estimation method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of injecting a high-frequency current by combining a DC component and a high frequency component having an angular velocity of a predetermined frequency or more; High pass filtering the control voltage and the control current used for the control of the induction motor to detect the phase current and the phase voltage derived through the injection of the high frequency current; Low pass filtering the phase current and the phase voltage obtained through the phase current and phase voltage detection; Measuring the leakage inductance by dividing the low pass filtered value by the product of angular velocity and phase current; And estimating the rotor leakage inductance by dividing the leakage inductance measured in the leakage inductance measuring step by 1/2.
도 1 은 본 발명에 따른 유도 전동기의 회전자 누설 인덕턴스 온라인 추정 방법을 설명하기 위한 유도 전동기의 등가회로도.1 is an equivalent circuit diagram of an induction motor for explaining the on-line estimation of the rotor leakage inductance of the induction motor according to the present invention.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 회전자 누설 인덕턴스 추정 방법을 설명하기 위한 유도 전동기의 등가회로도로서, 유도 전동기의 전원 단자(Vds e)에 고정자 저항(Rs)과 고정자 유도코일(Lls)이 순차적으로 직렬 연결되며, 고정자 유도 코일(Lls)과 제 1 노드(node1) 사이에 고정자 유기 전원(Es)이 연결된다. 또한 제 1 노드(node1)와 접지 사이에 여자 유도코일(Lm)이 연결되며, 제 1 노드(node1)와 접지 사이에 회전자 유도 코일(Llr), 회전자 유기 전원(Er), 회전자 저항(Rr)이 순차적으로 직렬 연결된다.1 is an equivalent circuit diagram of an induction motor for explaining a rotor leakage inductance estimation method according to the present invention, the stator resistance (Rs) and the stator induction coil (Lls) sequentially in the power terminal (V ds e ) of the induction motor The stator induction coil Ls is connected in series, and the stator organic power supply Es is connected between the first node node1. In addition, the excitation induction coil (Lm) is connected between the first node (node1) and the ground, the rotor induction coil (Llr), rotor organic power (Er), rotor resistance between the first node (node1) and ground (Rr) is sequentially connected in series.
상기와 같은 구성에서 누설 인덕턴스(Lσ= Lls + Llr)를 구하기 위하여 고주파 전류의 주입을 통해 먼저 유도 전동기의 단자 전압(~Vds e)을 구해보면 다음식 (1)과 같다.In order to obtain the leakage inductance (Lσ = Lls + Llr) in the above configuration, first obtain the terminal voltage (~ V ds e ) of the induction motor through the injection of a high frequency current as shown in Equation (1).
{ ~Vds e: 단자 전압~ids e: 고주파 전류{~ V ds e : Terminal voltage ~ i ds e : High frequency current
Rs : 고정자 저항Rr : 회전자 저항Rs: stator resistance Rr: rotor resistance
Lls : 고정자 누설 인덕턴스Llr : 회전자 누설 인덕턴스Lls: Stator leakage inductance Llr: Rotor leakage inductance
ωh:각속도}ω h : angular velocity}
가정) 여기에서 각속도 ωh는 100㎐ 이상으로 Lm·ωhk Rr 이라고 한다.Assumption) Here, the angular velocity ω h is more than 100 Hz and is called Lm · ω h k Rr.
그리고 위 식 (1)로부터 다음식 (2)와 같이 나타낼 수 있다.And from the above equation (1) it can be expressed as the following equation (2).
다시 상기 식(2)를 제곱하면 다음식 (3)과 같다.When the equation (2) is squared again, the following equation (3) is obtained.
위 식(3)에서 유기 전압((~Vds e)2)을 저역 통과 필터링하여 그 값을 Vd 2라고하면, 그 값(Vd 2)은 다음식 (4)와 같다.In the above equation (3), when the induced voltage ((~ V ds e ) 2 ) is low pass filtered and the value is V d 2 , the value (V d 2 ) is expressed by the following equation (4).
또한 상기 가정으로부터 Rs + Rr j ( Lls + Llr)ωh가 되므로 Rs + Rr은 무시될 수 있다.In addition, since Rs + Rr j (Lls + Llr) ω h from the above assumption, Rs + Rr can be ignored.
그러므로, 누설 인덕턴스(Lσ)는 다음과 같이 구할 수 있다.Therefore, the leakage inductance Lσ can be obtained as follows.
Lσ(Lls + Llr) = Vd/ ωh·I ------ (5)Lσ (Lls + Llr) = V d / ω h · I ------ (5)
위와 같이 고주파 전류를 상기 유도 전동기에 주입하면, 상기 유도 전동기에서 유기되는 전압은 위 식 (1)과 같이 나타나고, 유기되는 전압을 저역 통과 필터링 하여 위 식 (4)처럼 나타낼 수 있다.When the high frequency current is injected into the induction motor as described above, the voltage induced in the induction motor may be expressed as in Equation (1) above, and the induced voltage may be expressed as in Equation (4) by low pass filtering the induced voltage.
위에서 설명한 것과 같은 수식을 얻기 위해서는 ~Vds e와 ~ids e를 구해야 하는데 이는 유도 전동기의 제어에 사용되는 Vds e와 ids e를 고역 통과 필터링하여 구한다.In order to obtain the equation as described above, ~ V ds e and ~ i ds e should be obtained, which is obtained by high pass filtering V ds e and i ds e which are used to control the induction motor.
또한 주입된 ωh의 각속도를 갖는 성분은 쉽게 구해진다. 왜냐하면 ids e= Id+ Ihsinωht로 구성되어지고 Id는 DC 값이며 나머지는 100㎐ 이상의 고주파이므로 간단한 저역 필터링을 통하여 얻을 수 있다. 또한 이 고주파 신호는 제어에 영향을 주지 않는다. 그리고 이 주입된 전류에 의한 토크 리플은 약 0.01%이므로 거의 무시할만하며, 이로인한 단점으로는 고주파 전류에 의한 철손 및 동손 증가 정도가 있을뿐 이다. 그러므로 이 손실을 부담하기 힘든 경우에는 주기적(수초∼수십초)으로 테스트 신호를 주입하여 측정할 수도 있다.In addition, components having an angular velocity of ω h injected are easily obtained. Because i ds e = I d + I h sinω h t, Id is a DC value and the rest is a high frequency of over 100 kHz, so it can be obtained through simple low pass filtering. This high frequency signal does not affect the control. And since the torque ripple due to the injected current is about 0.01%, it is almost negligible. As a result, there is only an increase in iron loss and copper loss caused by high frequency current. Therefore, if this loss is difficult to bear, it can be measured by injecting a test signal periodically (several to several tens of seconds).
본 발명은 상기와 같이 온도 변화 및 전류 변화에 따른 회전자 누설 인덕턴스를 추정하여 정확하게 고속 운전을 제어할 수 있으므로 유도 전동기의 특성 변화를 극소화하여 성능이 종흔 유도 전동기 구동 시스템을 구축할 수 있다.The present invention can accurately control the high-speed operation by estimating the rotor leakage inductance according to the temperature change and the current change as described above, thereby minimizing the characteristic change of the induction motor, thereby making it possible to construct the induction motor driving system having a high performance.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960043759A KR100194235B1 (en) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | On-line Estimation of Rotor Leakage Inductance for Induction Motors |
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| KR1019960043759A KR100194235B1 (en) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | On-line Estimation of Rotor Leakage Inductance for Induction Motors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR19980025584A KR19980025584A (en) | 1998-07-15 |
| KR100194235B1 true KR100194235B1 (en) | 1999-06-15 |
Family
ID=66326097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960043759A KR100194235B1 (en) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | On-line Estimation of Rotor Leakage Inductance for Induction Motors |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR100194235B1 (en) |
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1996
- 1996-10-02 KR KR1019960043759A patent/KR100194235B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
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|---|---|
| KR19980025584A (en) | 1998-07-15 |
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