KR100260738B1 - Control apparatus and its method of a sr motor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A control apparatus and a method of SR(Switched Reluctance) motor are provided to be capable of reducing a current following error according to the non-linearity the inductance and back electromotive force of the SR motor. CONSTITUTION: A current detector(41) detects the current(ik) flowing in a stator coil. A rotating angle detector(42) detects the rotating angle(theta) of a rotor. An angular velocity detector(43) detects the angular velocity(omega) of the rotor. A current controller(44) generates a non-linear voltage control signal(vk) given by a mathematical expression and a modeling error voltage control signal(vki) given by a mathematical expression on the basis of the current(ik) flowing in the stator coil, thereby controlling the current(ik) flowing in the stator coil. A pulse width modulation type inverter(45) supplies the voltage control signal(vk) to the stator coil of the SR motor.

Description

ＳＲ모터의 제어장치 및 그 제어방법SRT motor control device and its control method

본 발명은 SR모터(Switched Reluctance Motor)에 관한 것으로서, 보다 상세히는 펄스폭 변조된 전압제어신호에 기초하여 SR모터의 구동을 위한 3상 구동 전압을 생성하는 인버터를 갖는 SR모터의 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an SR motor, and more particularly, to an SR motor control apparatus having an inverter for generating a three-phase driving voltage for driving an SR motor based on a pulse width modulated voltage control signal. It relates to a control method.

SR모터는 구조가 단순하고, 제조가 용이하다는 이유등으로 전기자동차, 항공기등의 여러 분야에서 구동부로 사용되고 있으며, 이러한 SR모터가 도 1에 도시되어 있다.The SR motor is used as a driving unit in various fields such as an electric vehicle and an aircraft because of its simple structure and easy manufacture, and such an SR motor is illustrated in FIG. 1.

도 1은 SR모터의 개략적 구성도로서, SR모터는 일반적인 모터와 같이 회전자(1)와 고정자(2)를 가진다. 회전자(1)는 별도로 영구자석이나 권선을 구비하지 않고 철심만으로 이루어 지며, 4개의 회전자돌극(11, 12 13, 14)이 90˚간격으로 형성된다. 한편, 고정자(2)에는 3쌍의 고정자돌극(3-3', 4-4', 5-5')이 60˚간격으로 형성되고, 3쌍의 고정자돌극에는 고정자 권선(7, 8, 9)이 감긴다. 각 권선(7, 8, 9)에는 1상씩의 교류전원이 공급되며 이에 의하여 회전력이 발생한다.1 is a schematic configuration diagram of an SR motor, in which an SR motor has a rotor 1 and a stator 2 like a general motor. The rotor 1 is made of only an iron core without a permanent magnet or a winding separately, and four rotor poles 11, 12 13, and 14 are formed at intervals of 90 °. On the other hand, the stator 2 has three pairs of stator poles 3-3 ', 4-4', and 5-5 'at 60 ° intervals, and the three pairs of stator poles have stator windings 7, 8, 9 ) Is wound. Each winding 7, 8, 9 is supplied with one phase of AC power, thereby generating rotational force.

도 1를 참조하여 고정자권선(7, 8, 9)에 공급되는 교류전원에 의하여 회전력이 발생하는 과정을 보다 상세하게 설명한다.Referring to Figure 1 will be described in more detail the process of generating a rotational force by the AC power supplied to the stator windings (7, 8, 9).

고정자돌극쌍 (3-3')에 감긴 권선(7)에 구동전압을 인가하면, 도 1에 도시한 N에서 S으로 향하는 방향으로 자속이 발생하고, 이 발생한 자속중 대부분은 고정자 돌극쌍 (3-3'), 회전자(1) 및 회전자 돌극(도 1에서는 12, 14)과 고정자 돌극쌍 (3-3')사이에 형성된 공극을 통하는 경로에 집중된다. 이 때, 회전력은 자기저항(Reluctance)이 감소하는 방향 즉, 고정자 돌극(3)과 회전자 돌극(14), 고정자 돌극 (3')와 회전자 돌극(12)이 접근하는 방향으로 작용한다.When a driving voltage is applied to the winding 7 wound around the stator pole pair 3-3 ', magnetic flux is generated in the direction from N to S shown in Fig. 1, and most of the generated magnetic flux is stator pole pair (3). -3 '), the rotor 1 and the rotor salient poles (12, 14 in Figure 1) and the path through the air gap formed between the stator salient pole pairs (3-3'). At this time, the rotational force acts in a direction in which the magnetic resistance (Reluctance) decreases, that is, a direction in which the stator salient poles 3 and the rotor salient poles 14, the stator salient poles 3 'and the rotor salient poles 12 approach.

이 회전력에 의하여 회전자 돌극(12, 14)이 고정자 돌극쌍(3-3')을 통과한 다음, 고정자 돌극쌍(3-3')에 감긴 권선(7)에 공급하는 구동전압을 끊고, 고정자 돌극쌍(5-5')에 감긴 권선(9)에 구동전압을 인가하면 다시 자기저항(Reluctance)이 감소하는 방향 즉, 고정자 돌극 (5')과 회전자 돌극(14), 고정자 돌극(5)과 회전자 돌극(12)이 접근하는 방향으로 회전력이 작용한다. 따라서, 회전자(1)는 권선(7, 8, 9)에 구동전압이 인가되는 방향으로 계속하여 회전하게 된다.By this rotational force, the rotor protrusions 12 and 14 pass through the stator pole pairs 3-3 ', and then break the drive voltage supplied to the winding 7 wound on the stator pole pairs 3-3', When a driving voltage is applied to the winding 9 wound around the stator pole pairs 5-5 ', the direction of reluctance decreases again, that is, the stator poles 5', the rotor poles 14, and the stator poles ( 5) and the rotational force acts in the direction approaching the rotor pole 12. Thus, the rotor 1 continues to rotate in the direction in which the driving voltage is applied to the windings 7, 8, 9.

이러한 SR모터로의 전력공급은 통상적으로 원하는 크기 및 주파수를 갖는 구동전압을 공급하기 위해 일반적인 모터의 경우와 같이 펄스폭 변조형 인버터를 통하여 이루어지며, 이러한 펄스폭 변조형 인버터가 도 2에 도시되어 있다.The power supply to the SR motor is typically made through a pulse width modulated inverter as in the case of a general motor to supply a driving voltage having a desired size and frequency. Such a pulse width modulated inverter is shown in FIG. have.

도 2는 펄스폭변조형 인버터의 기능별 블럭도로서, 펄스폭 변조형 인버터는 직류전원을 공급하는 직류전원공급부(21)와, 전압제어신호로부터 스위칭제어신호를 생성하는 펄스폭변조부(23)와, 직류전원공급부(21)로부터의 직류전원을 펄스폭변조부(23)로부터의 스위칭제어신호에 따라 스위칭하여 다수의 폭을 갖는 펄스로 이루어지는 3상 교류 구동전압을 생성하는 인버터부(22)를 가진다. 여기서, 전압제어신호는 SR모터의 고정자권선에 공급되어야 할 기준전압명령에 해당하며, 이는 인버터부(22)를 통해 SR모터의 고정자권선에 실제로 인가된다.FIG. 2 is a functional block diagram of a pulse width modulated inverter, wherein the pulse width modulated inverter includes a DC power supply 21 for supplying DC power and a pulse width modulator 23 for generating a switching control signal from a voltage control signal. And an inverter unit 22 for generating a three-phase AC drive voltage composed of pulses having a plurality of widths by switching the DC power from the DC power supply 21 according to the switching control signal from the pulse width modulator 23. Has Here, the voltage control signal corresponds to a reference voltage command to be supplied to the stator winding of the SR motor, which is actually applied to the stator winding of the SR motor through the inverter unit 22.

이러한 SR모터의 등가회로는 그 구조상 다른 일반적인 모터와 달리 수학식 1과 같은 비선형 시스템으로 표시된다.The equivalent circuit of the SR motor is represented by a nonlinear system such as Equation 1 unlike other general motors in structure.

Figure 1019970070928_B1_M0001
Figure 1019970070928_B1_M0001

여기서, i1,i2,i3 는 3개의 고정자 권선에 흐르는 상전류, v1,v2,v3 는 고정자권선에 공급되는 구동전압, Rs는 고정자 권선의 저항, L은 고정자권선의 인덕턴스, E는 고정자권선의 역기전력, θ는 회전자의 위상각위치, 그리고 ω는 회전자의 각속도를 나타낸다. 이 때 인덕턴스 L(i,θ) 과 역기전력 E(i,θ) 는 수학식 2로 주어지며, 인덕턴스 L(i,θ) 는 항상 양의 값을 가진다.here, i 1 , i 2 , i 3 Is the phase current flowing through the three stator windings, v 1 , v 2 , v 3 Is the resistance of the excitation voltage, R s is the stator windings to be supplied to the stator windings, L is the inductance of the stator winding, E is a counter electromotive force of the stator winding, θ is the rotor phase angle position, and ω denotes the rotor angular velocity. Inductance L (i, θ) And back EMF E (i, θ) Is given by Equation 2, inductance L (i, θ) Always has a positive value.

Figure 1019970070928_B1_M0002
Figure 1019970070928_B1_M0002

여기서, λ는 1상의 고정자권선의 쇄교자속을 나타내며, 고정자권선에 흐르는 전류 i 및 회전자의 위상각위치 θ의 함수이다.Here, λ represents the linkage flux of the stator winding of one phase, and the current flowing through the stator winding i And the phase angle position θ of the rotor.

그런데, 수학식 1에 나타난 바와 같이, SR모터의 등가회로에 포함된 고정자 권선의 인덕턴스, 역기전력(Back Electromotive Force)은 고정자권선에 흐르는 전류 i 및 회전자의 위상각위치 θ의 비선형함수로 주어지므로 SR모터의 속도를 정확하게 제어하는 것은 어렵다. 따라서, 그 속도제어를 위한 수단을 고안하여 적용하고 있으며, 이러한 SR모터의 속도제어를 위한 제어장치가 도 3에 도시되어 있다.However, as shown in Equation 1, the inductance and back electromotive force of the stator windings included in the equivalent circuit of the SR motor are the currents flowing through the stator windings. i And the nonlinear function of the phase angle position θ of the rotor, it is difficult to accurately control the speed of the SR motor. Therefore, a means for speed control has been devised and applied, and a control device for speed control of such an SR motor is shown in FIG.

도 3은 종래의 SR모터의 제어장치의 기능별 블럭도로서, SR모터의 제어장치는 고정자권선에 흐르는 전류 ( ik )를 검출하는 전류 검출부(32)와, 회전자의 회전각위치(θ)를 검출하는 회전각 검출부(33)와, 회전자의 각속도(ω)를 검출하는 각속도 검출부(34)와, 회전자의 각속도(ω)와 기준각속도명령(ω*)을 비교하여 각속도 오차(ω*-ω)를 생성하는 비교기(35)와, 이 각속도오차(ω*-ω)를 기초로 기준토오크 명령(τ*)을 생성하여 회전자의 각속도를 제어하는 속도제어부(36)와, 이 기준토오크명령(τ*) 및 회전자의 회전각위치(θ)를 기초로 고정자 권선의 기준전류 명령( ik * )을 생성하는 토크제어부(37)와, 이 기준전류명령( ik * ) 및 고정자권선에 흐르는 전류 ( ik )를 기초로 수학식 3으로 주어지는 전압제어신호( vk )를 생성하여 고정자권선에 흐르는 전류( ik )를 제어하는 전류제어부(38)와, 이 전압제어신호( vk )를 실제로 SR모터의 고정자권선에 공급하는 펄스폭 변조형 인버터(39)를 가지고 있다.3 is a functional block diagram of a control apparatus of a conventional SR motor. i k ), A current detector 32 for detecting the rotation angle, a rotation angle detector 33 for detecting the rotation angle position θ of the rotor, an angular velocity detector 34 for detecting the angular velocity ω of the rotor, and a rotor A comparator 35 for generating an angular velocity error (ω * -ω) by comparing the angular velocity (ω) and the reference angular velocity command (ω * ), and the reference torque command (τ) based on the angular velocity error (ω * -ω). * ) And a speed control unit 36 for controlling the angular velocity of the rotor, and a reference current command of the stator winding (based on the reference torque command τ * and the rotation angle position θ of the rotor). i k * And a torque control unit 37 for generating the reference current command i k * ) And the current flowing through the stator winding ( i k Voltage control signal given by Equation 3 v k ) And the current flowing through the stator winding ( i k And a current control unit 38 for controlling the voltage control signal ( v k ) Has a pulse width modulation inverter 39 that actually supplies the stator winding of the SR motor.

Figure 1019970070928_B1_M0003
Figure 1019970070928_B1_M0003

여기서, Kp 는 비례제어이득, Ki 는 적분제어이득을 나타낸다.here, K p Is proportional control gain, K i Denotes integral control gain.

한편, 전류 검출부(32)는 SR모터에서 전류제어부(38)로 궤환접속되고, 회전각 검출부(33)는 SR모터에서 토크제어부(37)로 궤환접속되고, 각속도 검출부(34)는 SR모터에서 비교기(35)로 궤환접속되며, 비교기(35), 속도제어부(36), 토크제어부(37), 전류제어부(38) 및 펄스폭변조형 인버터(39)는 순차적으로 SR모터에 종속접속된다. 또한 비교기(35)는 기준각속도명령(ω*) 생성원(도시되지 않음)에 접속된다.On the other hand, the current detector 32 is feedback-connected from the SR motor to the current controller 38, the rotation angle detector 33 is feedback-connected from the SR motor to the torque controller 37, and the angular velocity detector 34 is connected to the SR motor. A feedback connection is made to the comparator 35, and the comparator 35, the speed controller 36, the torque controller 37, the current controller 38 and the pulse width modulated inverter 39 are sequentially connected to the SR motor. The comparator 35 is also connected to a reference angular velocity command ω * generation source (not shown).

그런데, SR모터의 고정자권선에는 실제로 수학식 3으로 주어지는 구동전압이 공급되는 데, 이 구동전압은 전류추종오차 ek (= ik *-ik )를 비례·적분(Proportional plus Integral: PI)한 것으로, 고정자권선의 전류( ik ), 회전자의 회전자 각위치(θ) 및 회전자의 각속도(ω)의 함수인 SR모터의 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성을 효과적으로 전압제어신호( vk )에 반영하지 못함으로써, 전류추종오차 ek (= ik *-ik )는 커지고 SR모터의 속도제어성능이 저하된다는 문제점이 있었다. 특히, 회전자의 각속도(ω)가 커질수록 SR모터의 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성이 커지므로 이러한 문제점은 심각해진다.However, the stator winding of the SR motor is actually supplied with a driving voltage given by Equation 3, which is a current tracking error. e k (= i k * -i k ) Is proportional and integral (PI), the current of the stator winding ( i k ), The nonlinearity of the inductance and counter electromotive force of the SR motor as a function of the rotor angular position (θ) of the rotor and the angular velocity (ω) of the rotor v k ), Current tracking error e k (= i k * -i k ) Has a problem that the speed control performance of the SR motor is reduced. In particular, the larger the angular velocity (ω) of the rotor, the greater the nonlinearity of the inductance and counter electromotive force of the SR motor.

본 발명의 목적은, SR모터의 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성에 따른 전류추종오차를 감소시킬 수 있는 SR모터의 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an SR motor control apparatus and a method of controlling the same, which can reduce the current tracking error caused by the non-linearity of the inductance and counter electromotive force of the SR motor.

도 1은 SR모터의 개략적 구성도,1 is a schematic configuration diagram of an SR motor,

도 2는 펄스폭변조형 인버터의 기능별 블록도,2 is a functional block diagram of a pulse width modulated inverter;

도 3은 종래의 SR모터의 제어장치의 기능별 블록도,3 is a functional block diagram of a control apparatus of a conventional SR motor;

도 4는 본 발명에 따른 SR모터의 제어장치의 기능별 블록도,Figure 4 is a functional block diagram of the control device of the SR motor according to the present invention,

도 5는 본 발명의 모델링오차 전압제어신호( vk2 )를 도시한 그래프이다.5 is a modeling error voltage control signal of the present invention ( v k 2 ) Is a graph.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 회전자 2 : 고정자1: rotor 2: stator

3, 3', 4, 4', 5, 5' : 고정자돌극 7, 8, 9 : 고정자권선3, 3 ', 4, 4', 5, 5 ': stator pole 7, 8, 9: stator winding

12, 13, 14, 15 : 회전자돌극 21 : 직류전원공급부12, 13, 14, 15: rotor pole 21: DC power supply

22 : 인버터부 23 : 펄스폭변조부22: inverter section 23: pulse width modulator

32, 41 : 전류검출부 33, 42 : 회전각검출부32, 41: current detector 33, 42: rotation angle detector

34, 43 : 각속도검출부 35 : 비교기34, 43: angular velocity detector 35: comparator

36 : 속도제어부 37 : 토크제어부36: speed control unit 37: torque control unit

38, 44 : 전류제어부 39, 45 : 펄스변조형 인버터38, 44: current controller 39, 45: pulse modulated inverter

상기 목적은, 본 발명에 따라, 전압제어신호에 기초하여 SR모터의 구동을 위한 3상 구동 전압을 생성하는 인버터를 갖는 SR모터의 제어장치에 있어서, 상기 SR모터의 회전자의 각속도를 검출하는 각속도검출부와; 상기 SR모터의 회전자의 회전각위치를 검출하는 회전각검출부와; 상기 SR모터의 고정자권선의 전류를 검출하는 전류검출부와; 상기 각속도검출부에서 검출한 회전자의 각속도, 상기 회전각검출부에서 검출한 회전자의 회전각위치, 상기 전류검출부에서 검출한 고정자권선의 전류를 기초로 고정자권선의 인덕턱스, 저항 및 역기전력의 모델값을 결정하고, 상기 결정된 인덕턴스, 역기전력, 및 저항의 모델값, 상기 고정자권선의 전류 및 외부에서 결정하여 인가되는 고정자권선의 기준전류명령을 기초로 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성에 따른 전류추종오차를 보상하는 비선형 전압제어신호를 구하여 이를 인버터에 제공하는 전류제어부를 포함하는 SR모터의 제어장치에 의하여 달성된다.The object of the present invention is to control an SR motor having an inverter for generating a three-phase drive voltage for driving an SR motor on the basis of a voltage control signal, wherein the angular velocity of the rotor of the SR motor is detected. An angular velocity detection unit; A rotation angle detector for detecting a rotation angle position of the rotor of the SR motor; A current detector for detecting a current of the stator winding of the SR motor; Model values of the inductance, resistance and counter electromotive force of the stator winding based on the angular velocity of the rotor detected by the angular velocity detector, the rotation angle position of the rotor detected by the rotation angle detector, and the current of the stator winding detected by the current detector. Compensating the current tracking error according to the non-linearity of the inductance and counter electromotive force based on the model value of the determined inductance, counter electromotive force and resistance, the current of the stator winding and the reference current command of the stator winding applied externally. It is achieved by a control device of an SR motor including a current control unit that obtains a nonlinear voltage control signal and provides it to an inverter.

또한, 상기 비선형 전압제어신호( vk1 )는 수학식 4와 같이 함으로써, SR모터의 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성에 따른 전류추종오차를 효과적으로 감소시킬 수 있다.In addition, the non-linear voltage control signal ( v k One ) Can be effectively reduced current tracking error due to the non-linearity of the inductance and back electromotive force of the SR motor.

Figure 1019970070928_B1_M0004
Figure 1019970070928_B1_M0004

여기서,

Figure 1019970070928_B1_M0030
,
Figure 1019970070928_B1_M0031
및
Figure 1019970070928_B1_M0032
은 각각 SR모터의 저항, 역기전력 및 인덕턴스의 모델값을 나타내고, θ 는 회전자의 회전각위치, ω는 회전자의 각속도, ik 는 고정자권선의 전류, ik * 는 고정자권선의 기준전류명령, K 는 임의의 양의 상수를 각각 나타내며, k 는 전류의 상으로서 1,2,3중 어느 하나의 값을 가진다.here,
Figure 1019970070928_B1_M0030
 ,
Figure 1019970070928_B1_M0031
 And
Figure 1019970070928_B1_M0032
 Represents model values of resistance, counter electromotive force and inductance of SR motor, respectively. θ Is the angle of rotation of the rotor, ω is the angular velocity of the rotor, i k Is the current in the stator winding, i k * Is the reference current command of the stator winding, K Each represents any positive constant, k Is a phase of current and has one of 1,2,3 values.

여기서, 상기 전류제어부는 인덕턴스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차에 따른 전류추종오차를 보상하는 모델링오차 전압제어신호를 추가로 생성하여 이를 상기 전압제어신호에 반영시키는 것이 바람직하다.Here, the current control unit may further generate a modeling error voltage control signal for compensating for the current tracking error caused by the modeling error of inductance, resistance, and counter electromotive force, and reflect the same in the voltage control signal.

또한, 상기 모델링오차 전압제어신호( vk2 )를 수학식 5와 같게 함으로써, SR모터의 인덕턴스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차에 따른 전류추종오차를 효과적으로 감소시킬 수 있다.In addition, the modeling error voltage control signal ( v k 2 ) As shown in Equation 5, it is possible to effectively reduce the current tracking error due to the modeling error of the inductance, resistance and counter electromotive force of the SR motor.

Figure 1019970070928_B1_M0005
Figure 1019970070928_B1_M0005

Figure 1019970070928_B1_M0033
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0034
Figure 1019970070928_B1_M0033
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0034

여기서,

Figure 1019970070928_B1_M0035
로 정의되며, θ 는 회전자의 회전각위치, ω는 회전자의 각속도, ik 는 고정자권선의 전류, ik * 는 고정자권선의 기준전류명령, K 는 임의의 양의 상수를 나타내고, ρL,ρR,ρE 는 인덕턴스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차의 최대값을 각각 나타내며, k 는 전류의 상으로서 1,2,3중 하나의 값을 가지고, ε 는 설계파라미터로서 임의의 양의 값을 가진다.here,
Figure 1019970070928_B1_M0035
 Is defined as θ Is the angle of rotation of the rotor, ω is the angular velocity of the rotor, i k Is the current in the stator winding, i k * Is the reference current command of the stator winding, K Represents any positive constant, ρ L , ρ R , ρ E Denotes the maximum value of the modeling error of inductance, resistance and counter electromotive force, respectively. k Is a phase of current and has one of 1,2,3, ε Is a design parameter and has any positive value.

또한, 본 발명의 목적은, 전압제어신호에 기초하여 SR모터의 구동을 위한 3상 구동 전압을 생성하는 인버터를 갖는 SR모터의 제어방법에 있어서, 상기 SR모터의 고정자권선의 전류, 회전자의 회전각위치 및 회전자의 각속도를 함수로 하는 일련의 저항, 인덕턴스 및 역기전력의 모델값을 마련하는 단계와; 상기 SR모터의 회전자의 각속도, 회전자의 회전각위치 및 고정자 권선의 전류를 검출하는 단계와; 상기 검출된 회전자의 각속도, 회전자의 회전각위치 및 고정자 권선의 전류를 기초로 저항, 인덕턱스 및 역기전력의 모델값을 결정하는 단계와; 기준 각속도명령에 대응하는 기준전류명령을 결정하는 단계와; 상기 결정된 저항, 인덕턱스 및 역기전력의 모델값, 기준전류명령 및 상기 고정자 권선의 전류를 기초로 SR모터의 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성에 따른 전류추종오차를 보상하는 비선형 전압제어신호를 생성하는 단계와; 상기 비선형 전압제어신호에 따라 상기 SR모터를 구동하는 3상 구동전압을 생성하는 단계를 포함하는 SR모터의 제어방법에 의해 달성된다.In addition, an object of the present invention is to control an SR motor having an inverter for generating a three-phase driving voltage for driving an SR motor based on a voltage control signal, the current of the stator winding of the SR motor, the rotor Providing a series of model values of resistance, inductance and counter electromotive force as a function of rotation angle position and angular velocity of the rotor; Detecting an angular velocity of the rotor of the SR motor, a rotation angle position of the rotor, and a current of the stator winding; Determining model values of resistance, inductance and counter electromotive force based on the detected angular velocity of the rotor, the rotational angular position of the rotor and the current of the stator winding; Determining a reference current command corresponding to the reference angular velocity command; Generating a non-linear voltage control signal for compensating a current following error due to non-linearity of the inductance and the counter electromotive force of the SR motor based on the determined resistance, the model value of the inductance and the counter electromotive force, the reference current command, and the current of the stator winding; And a three-phase driving voltage for driving the SR motor according to the nonlinear voltage control signal.

또한, 상기 비선형 전압제어신호를 생성하는 단계는, 수학식 4로 주어지는 비선형 전압제어신호( vk1 )를 생성하도록 함으로써, SR모터의 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성에 따른 전류추종오차를 효과적으로 감소시킬 수 있다.The generating of the nonlinear voltage control signal may include generating the nonlinear voltage control signal (4). v k One ), It is possible to effectively reduce the current tracking error due to the non-linearity of the inductance and back electromotive force of the SR motor.

여기서, 인덕턴스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차에 따른 전류추종오차를 보상하는 모델링오차 전압제어신호를 생성하여, 이를 상기 전압제어신호에 반영하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.The method may further include generating a modeling error voltage control signal for compensating a current following error caused by a modeling error of inductance, resistance, and counter electromotive force, and reflecting it on the voltage control signal.

또한, 상기 모델링오차 전압제어신호( vk2 )를 생성하는 단계는, 수학식 5로 주어지는 모델링오차 전압제어신호를 생성하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the modeling error voltage control signal ( v k 2 ) Is preferably generated to generate a modeling error voltage control signal given by Equation (5).

또한, 본 발명의 목적은, 전압제어신호에 기초하여 SR모터의 구동을 위한 3상 구동 전압을 생성하는 인버터를 갖는 SR모터의 제어장치에 있어서, 상기 SR모터의 회전자의 각속도를 검출하는 각속도검출부와; 상기 SR모터의 회전자의 회전각위치를 검출하는 회전각검출부와; 상기 SR모터의 고정자 권선의 전류를 검출하는 전류검출부와; 상기 각속도검출부에서 검출한 회전자의 각속도, 상기 회전각검출부에서 검출한 회전자의 회전각위치, 상기 전류검출부에서 검출한 고정자권선의 전류를 기초로 고정자권선의 인덕턴스, 역기전력 및 저항의 모델링 오차를 결정하고, 상기 결정된 모델링 오차, 고정자 권선의 전류, 회전자의 각속도 및 외부에서 결정되어 인가되는 고정자권선의 기준전류명령을 기초로 SR모터의 인덕턴스, 역기전력 및 저항의 모델링에 따른 전류추종오차를 보상하는 모델링오차 전압제어신호를 구하여 이를 인버터에 제공하는 전류제어부를 포함하는 SR모터의 제어장치에 의해 달성된다.In addition, an object of the present invention, in the control device of the SR motor having an inverter for generating a three-phase drive voltage for driving the SR motor based on the voltage control signal, the angular velocity for detecting the angular velocity of the rotor of the SR motor A detector; A rotation angle detector for detecting a rotation angle position of the rotor of the SR motor; A current detector for detecting a current of the stator winding of the SR motor; The modeling error of the inductance, counter electromotive force and resistance of the stator winding is based on the angular velocity of the rotor detected by the angular velocity detector, the rotation angle position of the rotor detected by the rotation angle detector, and the current of the stator winding detected by the current detector. And the current tracking error according to the modeling of the inductance, counter electromotive force and resistance of the SR motor based on the determined modeling error, the current of the stator winding, the angular velocity of the rotor and the reference current command of the stator winding which is externally determined and applied. The modeling error is achieved by the control device of the SR motor comprising a current control unit for obtaining the voltage control signal and providing it to the inverter.

또한, 상기 모델링오차 전압제어신호( vk2 )는 수학식 5로 주어지도록 함으로써, 인덕턱스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차에 따른 전류추종오차를 효과적으로 감소시킬 수 있다.In addition, the modeling error voltage control signal ( v k 2 ) Is given by Equation 5, thereby effectively reducing the current tracking error due to the modeling error of inductance, resistance, and counter electromotive force.

또한, 본 발명의 목적은, 전압제어신호에 기초하여 SR모터의 구동을 위한 3상 구동 전압을 생성하는 인버터를 갖는 SR모터의 제어방법에 있어서, SR모터의 고정자권선의 전류, 회전자의 회전각위치 및 회전자의 각속도를 함수로 하는 일련의 저항, 인덕턱스 및 역기전력의 모델값을 마련하는 단계와; 상기 SR모터의 회전자의 각속도, 회전자의 회전각위치 및 고정자 권선의 전류를 검출하는 단계와; 상기 검출된 회전자의 각속도, 회전자의 회전각위치 및 고정자 권선의 전류를 기초로 저항, 인덕턱스 및 역기전력의 모델값을 결정하여 모델링오차를 산출하는 단계와; 기준 각속도명령에 대응하는 기준전류명령을 결정하는 단계와; 상기 모델링 오차, 고정자권선의 전류, 회전자의 각속도 및 기준전류명령을 기초로 SR모터의 인덕턴스, 역기전력 및 저항의 모델링에 따른 전류추종오차를 보상하는 모델링오차 전압제어신호를 생성하는 단계와; 상기 모델링오차 전압제어신호에 따라 SR모터를 구동하는 3상 구동전압을 생성하는 단계를 포함하는 SR모터의 제어방법에 의해 달성된다.In addition, an object of the present invention, in the method of controlling an SR motor having an inverter for generating a three-phase drive voltage for driving the SR motor based on the voltage control signal, the current of the stator winding of the SR motor, the rotation of the rotor Providing a series of model values of resistance, inductance and counter electromotive force as a function of angular position and angular velocity of the rotor; Detecting an angular velocity of the rotor of the SR motor, a rotation angle position of the rotor, and a current of the stator winding; Calculating a modeling error by determining model values of resistance, inductance and counter electromotive force based on the detected angular velocity of the rotor, the angular position of the rotor and the current of the stator winding; Determining a reference current command corresponding to the reference angular velocity command; Generating a modeling error voltage control signal for compensating a current following error according to modeling of inductance, counter electromotive force and resistance of the SR motor based on the modeling error, the current of the stator winding, the angular velocity of the rotor and the reference current command; According to the modeling error voltage control signal is achieved by the control method of the SR motor comprising generating a three-phase drive voltage for driving the SR motor.

또한, 상기 모델링오차 전압제어신호를 생성하는 단계는, 수학식 5로 주어지는 모델링오차 전압제어신호( vk2 )를 생성함으로써, 인덕턱스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차에 따른 전류추종오차를 효과적으로 감소시킬 수 있다.In addition, the generating of the modeling error voltage control signal may include a modeling error voltage control signal given by Equation (5). v k 2 ), It is possible to effectively reduce the current tracking error caused by the modeling error of inductance, resistance, and counter electromotive force.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 4는 본 발명에 따른 SR모터의 제어장치의 기능별 블록도이다. SR모터의 제어장치는 고정자권선에 흐르는 전류 ( ik )를 검출하는 전류 검출부(41)와, 회전자의 회전각위치(θ)를 검출하는 회전각 검출부(42)와, 회전자의 각속도(ω)를 검출하는 각속도 검출부(43)와, 기준전류명령( ik * ) 및 고정자권선에 흐르는 전류 ( ik )를 기초로 수학식 4로 주어지는 비선형 전압제어신호( vk1 )와 수학식 5로 주어지는 모델링오차 전압제어신호( vk2 )의 합으로 주어지는 전압제어신호( vk )를 생성하여 고정자권선에 흐르는 전류( ik )를 제어하는 전류제어부(44)와, 이 전압제어신호( vk )를 실제로 SR모터의 고정자권선에 공급하는 펄스폭 변조형 인버터(45)를 가지고 있다.Figure 4 is a functional block diagram of the control device of the SR motor according to the present invention. The control device of SR motor is designed to i k ), A current detecting section 41 for detecting the rotor, a rotation angle detecting section 42 for detecting the rotation angle position [theta] of the rotor, an angular velocity detecting section 43 for detecting the angular velocity? Of the rotor, and a reference current. Command( i k * ) And the current flowing through the stator winding ( i k Based on the nonlinear voltage control signal given by equation (4) v k One ) And the modeling error voltage control signal given by v k 2 Voltage control signal given by the sum of v k ) And the current flowing through the stator winding ( i k And a current control section 44 for controlling the voltage control signal v k ) Has a pulse width modulation inverter 45 that actually supplies the stator winding of the SR motor.

한편, 전류 검출부(41)는 SR모터에서 전류제어부(44)로 궤환접속되고, 전류제어부(44) 및 펄스폭변조형 인버터(45)는 순차적으로 SR모터에 종속접속된다. 또한 전류제어부(44)는 기준전류명령( ik * ) 생성원(도시되지 않음)에 접속된다.On the other hand, the current detector 41 is feedback-connected from the SR motor to the current controller 44, and the current controller 44 and the pulse width modulated inverter 45 are sequentially connected to the SR motor. In addition, the current control unit 44 is a reference current command ( i k * ) Is connected to a generation source (not shown).

본 발명의 전압제어신호( vk )를 다시 쓰면,Voltage control signal of the present invention v k ) Again,

Figure 1019970070928_B1_M0006
Figure 1019970070928_B1_M0006

Figure 1019970070928_B1_M0036
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0037
Figure 1019970070928_B1_M0036
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0037

Figure 1019970070928_B1_M0033
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0039
이며,
Figure 1019970070928_B1_M0035
로 정의된다.
Figure 1019970070928_B1_M0033
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0039
 ,
Figure 1019970070928_B1_M0035
 Is defined as

먼저, 수학식 4로 주어지는 비선형 전압제어신호( vk1 )만 펄스폭 변조형 인버터(45)에 주어질 때 전류추종오차 ek (= ik *-ik )를 계산한다.First, the nonlinear voltage control signal given by Equation 4 v k One ) Is the current following error when only the pulse width modulated inverter 45 is given. e k (= i k * -i k Calculate

이 때, 펄스폭 변조형 인버터(45)는 실제로 vk1 에 해당하는 구동전압이 SR모터의 고정자권선에 공급되고, 이 vk1 는 수학식 1로 주어지는 SR모터의 비선형 시스템관계식을 만족시키므로 vk1 를 수학식 1에 대입하면,At this time, the pulse width modulation type inverter 45 actually v k One The driving voltage corresponding to this is supplied to the stator winding of SR motor. v k One Since satisfies the nonlinear system relation of SR motor given by Equation 1 v k One If you substitute in Equation 1,

Figure 1019970070928_B1_M0007
Figure 1019970070928_B1_M0007

을 얻을 수 있다.Can be obtained.

여기서, 비선형 전압제어신호( vk1 )는Here, the nonlinear voltage control signal ( v k One )

Figure 1019970070928_B1_M0041
,
Figure 1019970070928_B1_M0042
,
Figure 1019970070928_B1_M0043
즉, 모델링오차를 무시하고 구한 것이므로, 이 것을 수학식 7에 대입하면,
Figure 1019970070928_B1_M0041
 ,
Figure 1019970070928_B1_M0042
 ,
Figure 1019970070928_B1_M0043
 That is, since the modeling error is obtained by ignoring it, and substituting this into Equation 7,

Figure 1019970070928_B1_M0008
Figure 1019970070928_B1_M0008

여기서,

Figure 1019970070928_B1_M0044
은 항상 양의 값을 가지므로 수학식 8의 양변을
Figure 1019970070928_B1_M0044
로 나누면,here,
Figure 1019970070928_B1_M0044
 Always has a positive value, so both sides of Equation 8
Figure 1019970070928_B1_M0044
 Divided by

Figure 1019970070928_B1_M0009
Figure 1019970070928_B1_M0009

수학식 9의 미분방정식을 풀면, 다음 수학식 10과 같은 결과가 얻어진다.Solving the differential equation of equation (9), the same result as in equation (10) is obtained.

ek(t) = ek(0)e-Kt여기서, K>0은 양의 상수이다.e k (t) = e k (0) e -Kt where K> 0 is a positive constant.

따라서, 본 발명의 비선형 전압제어신호( vk1 )만 펄스폭 변조형 인버터에 주어질 때 전류초종오차 ek (= ik *-ik )는 충분한 시간이 경과하여 초기오차에 대한 영향이 사라지게 되면 0이 된다. 이렇게 전류추종오차가 0으로 되는 것은 SR모터의 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성이 완전히 제거되어 실질적으로 선형 시스템과 같이 동작하게 되기 때문이다.Therefore, the nonlinear voltage control signal of the present invention ( v k One Current error when only a pulse width modulated inverter is e k (= i k * -i k ) Becomes 0 when sufficient time passes and the influence on the initial error disappears. The current tracking error becomes zero because the nonlinearities of the inductance and counter electromotive force of the SR motor are completely eliminated, thereby substantially acting as a linear system.

다음에, 수학식 4로 주어지는 비선형 전압제어신호( vk1 )와 수학식 5로 주어지는 모델링오차 전압제어신호( vk2 )가 펄스폭 변조형 인버터(45)에 주어질 때 전류추종오차 ek (= ik *-ik )를 계산한다.Next, the nonlinear voltage control signal given by Equation (4) v k One ) And the modeling error voltage control signal given by v k 2 Is given to the pulse width modulated inverter 45, current tracking error. e k (= i k * -i k Calculate

이 때, 펄스폭 변조형 인버터(45)는 실제로 vk = vk1 + vk2 즉, 수학식 6에 해당하는 구동전압이 SR모터의 고정자권선에 공급되고, 이 vk 는 수학식 1로 주어지는 SR모터의 비선형 시스템관계식을 만족시키므로 이 vk 를 수학식 1에 대입하면,At this time, the pulse width modulation type inverter 45 actually v k = v k One + v k 2 That is, the driving voltage corresponding to the equation (6) is supplied to the stator winding of the SR motor, v k Since the equation satisfies the nonlinear system relation of the SR motor given by Equation 1, v k If you substitute in Equation 1,

Figure 1019970070928_B1_M0010
Figure 1019970070928_B1_M0010

을 얻을 수 있다.Can be obtained.

여기서, 모델링오차 및 새로운 함수 ψk(ik,ik *,dik */dt,θ,ω) 를 수학식 12와 같이 정의한다.Where modeling errors and new functions ψ k (i k , i k * , di k * / dt, θ, ω) Is defined as in Equation 12.

Figure 1019970070928_B1_M0011
Figure 1019970070928_B1_M0011

Figure 1019970070928_B1_M0046
,
Figure 1019970070928_B1_M0046
 ,

Figure 1019970070928_B1_M0047
,
Figure 1019970070928_B1_M0047
 ,

ψk(ik,ik *,dik */dt,θ,ω)=(Kek+dik */dt)ΔLk+ikΔR+ωΔEk ψ k (i k , i k * , di k * / dt, θ, ω) = (Ke k + di k * / dt) ΔL k + i k ΔR + ωΔE k

수학식 11에 수학식 12를 대입하면,Substituting Equation 12 into Equation 11,

Figure 1019970070928_B1_M0012
Figure 1019970070928_B1_M0012

여기서, 유사 리아프노프 함수(Lyapunov like function) Vk 를 수학식 14와같이 정의한다.Where a Lyapunov like function V k Is defined as in Equation 14.

Figure 1019970070928_B1_M0013
Figure 1019970070928_B1_M0013

수학식 14의 정의를 이용하면,Using the definition of Equation 14,

Figure 1019970070928_B1_M0014
Figure 1019970070928_B1_M0014

수학식 13으로부터

Figure 1019970070928_B1_M0048
를 구하여 수학식 15에 대입하면,From equation (13)
Figure 1019970070928_B1_M0048
 If you obtain and substitute into Equation 15,

Figure 1019970070928_B1_M0015
Figure 1019970070928_B1_M0015

을 얻을 수 있다.Can be obtained.

수학식 16에 ekψk< = | ekψk| 의 관계식을 적용하면,In equation (16) e k ψ k <= | e k ψ k | If you apply the relation of,

Figure 1019970070928_B1_M0016
Figure 1019970070928_B1_M0016

을 얻을 수 있다.Can be obtained.

여기서, 새로운 함수 Φk(ik,ik *,dik */dt,ω) 를 수학식 18과 같이 정의한다.Where new function Φ k (i k , i k * , di k * / dt, ω) Is defined as in Equation 18.

Figure 1019970070928_B1_M0017
Figure 1019970070928_B1_M0017

Figure 1019970070928_B1_M0049
,
Figure 1019970070928_B1_M0050
,
Figure 1019970070928_B1_M0051
이다.
Figure 1019970070928_B1_M0049
 ,
Figure 1019970070928_B1_M0050
 ,
Figure 1019970070928_B1_M0051
 to be.

수학식 12와 수학식 18으로부터,From Equation 12 and Equation 18,

Figure 1019970070928_B1_M0018
Figure 1019970070928_B1_M0018

수학식 17과 수학식 19로부터,From equation (17) and equation (19),

Figure 1019970070928_B1_M0019
Figure 1019970070928_B1_M0019

를 얻을 수 있다.Can be obtained.

여기서,

Figure 1019970070928_B1_M0044
은 항상 양의 값을 가지므로 수학식 20의 양변을
Figure 1019970070928_B1_M0044
로 나누면,here,
Figure 1019970070928_B1_M0044
 Since always has a positive value, both sides of Equation 20
Figure 1019970070928_B1_M0044
 Divided by

Figure 1019970070928_B1_M0020
Figure 1019970070928_B1_M0020

여기서, 수학식 5에 의해

Figure 1019970070928_B1_M0036
이면,Here, by the equation (5)
Figure 1019970070928_B1_M0036
 If,

Figure 1019970070928_B1_M0037
이므로 수학식 21으로부터
Figure 1019970070928_B1_M0037
 Since Equation 21

Figure 1019970070928_B1_M0021
Figure 1019970070928_B1_M0021

Figure 1019970070928_B1_M0056
을 얻을 수 있다.
Figure 1019970070928_B1_M0056
 Can be obtained.

여기서, 수학식 5에 의해

Figure 1019970070928_B1_M0033
이면,Here, by the equation (5)
Figure 1019970070928_B1_M0033
 If,

Figure 1019970070928_B1_M0039
이므로 수학식 21로부터
Figure 1019970070928_B1_M0039
 Since Equation 21

Figure 1019970070928_B1_M0022
Figure 1019970070928_B1_M0022

Figure 1019970070928_B1_M0059
Figure 1019970070928_B1_M0060
을 얻을 수 있다.
Figure 1019970070928_B1_M0059
Figure 1019970070928_B1_M0060
 Can be obtained.

여기서, 새로운 함수 Lm 을 수학식 24과 같이 정의한다.Where new function L m Is defined as in Equation 24.

Figure 1019970070928_B1_M0023
Figure 1019970070928_B1_M0023

수학식 23에 수학식 24의 정의식을 대입하면,Substituting the definition of Equation 24 into Equation 23,

Figure 1019970070928_B1_M0024
Figure 1019970070928_B1_M0024

수학식 23 및 수학식 25로부터 수학식 26의 미분부등식을 얻을 수 있다.The differential inequalities of (26) can be obtained from (23) and (25).

Figure 1019970070928_B1_M0025
Figure 1019970070928_B1_M0025

수학식 26을 풀면,Solving Equation 26,

Figure 1019970070928_B1_M0026
Figure 1019970070928_B1_M0026

수학식 14 및 수학식 27로부터,From Equations 14 and 27,

Figure 1019970070928_B1_M0027
Figure 1019970070928_B1_M0027

여기서, δ 를 수학식 29로 정의된다.here, δ Is defined by Equation 29.

Figure 1019970070928_B1_M0028
Figure 1019970070928_B1_M0028

수학식 29를 수학식 28에 대입하면,Substituting Equation 29 into Equation 28,

|ek(t)|²≤(|ek(0)|²-εδ²)e-2Kt+εδ²을 얻을 수 있다.| e k (t) | ² ≦ (| e k (0) | ²-εδ²) e -2Kt + εδ² can be obtained.

따라서, 전류추종오차

Figure 1019970070928_B1_M0061
는Therefore, current tracking error
Figure 1019970070928_B1_M0061
 Is

Figure 1019970070928_B1_M0029
Figure 1019970070928_B1_M0029

Figure 1019970070928_B1_M0062
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0063
로 주어진다.
Figure 1019970070928_B1_M0062
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0063
 Is given by

따라서, 수학식 4로 주어지는 비선형 전압제어신호( vk1 )와 수학식 5로 주어지는 모델링오차 전압제어신호( vk2 )가 펄스폭 변조형 인버터(45)에 주어질 때 전류추종오차 ek (= ik *-ik )의 최대값은

Figure 1019970070928_B1_M0064
로 제한된다. 여기서, ε 는 설계파라미터로 이를 작게하면 전류추종오차도 작아지고, ε 를 0으로 수렴시키면 전류추종오차도 0으로 수렴시킬 수 있다.Therefore, the nonlinear voltage control signal ( v k One ) And the modeling error voltage control signal given by v k 2 Is given to the pulse width modulated inverter 45, current tracking error. e k (= i k * -i k ) Is the maximum value
Figure 1019970070928_B1_M0064
 Limited to here, ε The design parameter is small, which makes current tracking error smaller. ε By converging to 0, the current tracking error can also converge to zero.

다만, 여기서 유의할 점은 ε 를 무한히 작게할 수 없다는 것이다. 그 이유를 수학식 6으로 주어지는 모델링오차 전압제어신호( vk2 )를 도시한 도 5를 참조하여 설명한다.However, note here ε Cannot be made infinitely small. The reason for this is that the modeling error voltage control signal ( v k 2 ) Will be described with reference to FIG. 5.

도 5의 가로축은 수학식 18로 정의되는 Φk(ik,ik *,dik */dt,ω) 와 전류추종오차 ek (= ik *-ik )의 곱, 세로축은 모델링오차 전압제어신호( vk2 )의 크기를 나타낸다.5 is defined by Equation 18 Φ k (i k , i k * , di k * / dt, ω) And current tracking error e k (= i k * -i k ), The vertical axis represents the modeling error voltage control signal ( v k 2 ) Represents the size.

도 5에서 설계파라미터인 ε 를 매우 작게하면 Φk(ik,ik *,dik */dt,ω) 와 전류추종오차 ek (= ik *-ik )의 곱이 - ε 보다 크고 ε 보다 작은 구간에서의 모델링오차 전압제어신호( vk2 )의 경사는 커져 뱅뱅(Bang-bang)제어기가 된다. 즉, 전류추종오차 ek 가 양에서 음으로 변할 때 모델링오차 전압제어신호( vk2 )는

Figure 1019970070928_B1_M0065
에서 -
Figure 1019970070928_B1_M0065
으로 급격하게 변해야 하고, 이러한 모델링오차 전압제어신호( vk2 )의 급격한 변화는 채터링(Chattering)현상을 발생시켜 SR모터의 속도제어성능을 저하시킨다. 전류추종오차 ek 가 음에서 양으로 변할 때도 동일한 현상이 일어난다. 따라서, 본 발명에 따른 SR모터의 제어장치의 설계시 ε 의 적절한 트레이드 오프(Trade off)가 필요하다.In Figure 5 is the design parameter ε If you make it very small Φ k (i k , i k *, di k * / dt, ω) And current tracking error e k (= i k * -i k ) Is multiplied by- ε Greater than ε Modeling error voltage control signal in smaller interval v k 2 The slope of) increases, becoming a bang-bang controller. That is, current tracking error e k When the voltage changes from positive to negative, the modeling error voltage control signal ( v k 2 )
Figure 1019970070928_B1_M0065
 In-
Figure 1019970070928_B1_M0065
 The modeling error voltage control signal ( v k 2 The sudden change of) causes chattering, which reduces the speed control performance of the SR motor. Current tracking error e k The same thing happens when you change from negative to positive. Therefore, when designing the control device of the SR motor according to the present invention ε Proper trade off of is required.

상기와 같은 SR모터의 제어장치 및 제어방법에 따르면, SR모터의 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성과 SR모터의 저항, 인덕턴스 및 역기전력의 모델링오차에 따른 전류추종오차를 보상하는 전압제어신호를 생성함으로써, SR모터의 전류추종오차를 감소시킴과 동시에 SR모터의 토크 및 속도를 정밀하게 제어할 수 있다.According to the control apparatus and control method of the SR motor as described above, the SR by generating a voltage control signal for compensating the current tracking error according to the non-linearity of the inductance and back electromotive force of the SR motor and the modeling error of the resistance, inductance and back electromotive force of the SR motor, SR The current tracking error of the motor can be reduced, and the torque and speed of the SR motor can be precisely controlled.

Claims (12)

전압제어신호에 기초하여 SR모터의 구동을 위한 3상 구동 전압을 생성하는 인버터를 갖는 SR모터의 제어장치에 있어서,In the control apparatus of the SR motor having an inverter for generating a three-phase drive voltage for driving the SR motor based on the voltage control signal, 상기 SR모터의 회전자의 각속도를 검출하는 각속도검출부와;An angular velocity detector detecting an angular velocity of the rotor of the SR motor; 상기 SR모터의 회전자의 회전각위치를 검출하는 회전각검출부와;A rotation angle detector for detecting a rotation angle position of the rotor of the SR motor; 상기 SR모터의 고정자권선의 전류를 검출하는 전류검출부와;A current detector for detecting a current of the stator winding of the SR motor; 상기 각속도검출부에서 검출한 회전자의 각속도, 상기 회전각검출부에서 검출한 회전자의 회전각위치, 상기 전류검출부에서 검출한 고정자권선의 전류를 기초로 고정자권선의 인덕턱스, 저항 및 역기전력의 모델값을 결정하고, 상기 결정된 인덕턴스, 역기전력, 및 저항의 모델값, 상기 고정자권선의 전류 및 외부에서 결정하여 인가되는 고정자권선의 기준전류명령을 기초로 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성에 따른 전류추종오차를 보상하는 비선형 전압제어신호를 구하여 이를 인버터에 제공하는 전류제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어장치.Model values of the inductance, resistance and counter electromotive force of the stator winding based on the angular velocity of the rotor detected by the angular velocity detector, the rotation angle position of the rotor detected by the rotation angle detector, and the current of the stator winding detected by the current detector. Compensating the current tracking error according to the non-linearity of the inductance and counter electromotive force based on the model value of the determined inductance, counter electromotive force and resistance, the current of the stator winding and the reference current command of the stator winding applied externally. And a current control unit which obtains a nonlinear voltage control signal and provides the same to the inverter. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 비선형 전압제어신호( vk1 )는 다음 식으로 주어지는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어장치:The nonlinear voltage control signal ( v k One ) Is a control device of an SR motor, characterized in that:
Figure 1019970070928_B1_M0067
Figure 1019970070928_B1_M0067
 여기서,
Figure 1019970070928_B1_M0030
,
Figure 1019970070928_B1_M0031
및
Figure 1019970070928_B1_M0032
은 각각 SR모터의 저항, 역기전력 및 인덕턴스의 모델값을 나타내고, θ 는 회전자의 회전각위치, ω는 회전자의 각속도, ik 는 고정자권선의 전류, ik * 는 고정자권선의 기준전류명령, K 는 임의의 양의 상수를 각각 나타내며, k 는 전류의 상으로서 1,2,3중 어느 하나의 값을 가진다.here,
Figure 1019970070928_B1_M0030
 ,
Figure 1019970070928_B1_M0031
 And
Figure 1019970070928_B1_M0032
 Represents model values of resistance, counter electromotive force and inductance of SR motor, respectively. θ Is the angle of rotation of the rotor, ω is the angular velocity of the rotor, i k Is the current in the stator winding, i k * Is the reference current command of the stator winding, K Each represents any positive constant, k Is a phase of current and has one of 1,2,3 values. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 전류제어부는 인덕턴스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차에 따른 전류추종오차를 보상하는 모델링오차 전압제어신호를 추가로 생성하여 이를 상기 전압제어신호에 반영하는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어장치.And the current controller further generates a modeling error voltage control signal for compensating for a current following error due to a modeling error of inductance, resistance, and counter electromotive force, and reflects it to the voltage control signal. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 모델링오차 전압제어신호( vk2 )는 다음 식으로 주어지는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어장치:The modeling error voltage control signal ( v k 2 ) Is a control device of an SR motor, characterized in that:
Figure 1019970070928_B1_M0036
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0037
Figure 1019970070928_B1_M0036
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0037
Figure 1019970070928_B1_M0033
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0034
Figure 1019970070928_B1_M0033
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0034
 여기서,
Figure 1019970070928_B1_M0075
로 정의되며, θ 는 회전자의 회전각위치, ω는 회전자의 각속도, ik 는 고정자권선의 전류, ik * 는 고정자권선의 기준전류명령, K 는 임의의 양의 상수를 나타내고, ρL,ρR,ρE 는 인덕턴스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차의 최대값을 각각 나타내며, k 는 전류의 상으로서 1,2,3중 하나의 값을 가지고, ε 는 설계파라미터로서 임의의 양의 값을 가진다.here,
Figure 1019970070928_B1_M0075
 Is defined as θ Is the angle of rotation of the rotor, ω is the angular velocity of the rotor, i k Is the current in the stator winding, i k * Is the reference current command of the stator winding, K Represents any positive constant, ρ L , ρ R , ρ E Denotes the maximum value of the modeling error of inductance, resistance and counter electromotive force, respectively. k Is a phase of current and has one of 1,2,3, ε Is a design parameter and has any positive value. 전압제어신호에 기초하여 SR모터의 구동을 위한 3상 구동 전압을 생성하는 인버터를 갖는 SR모터의 제어방법에 있어서,In the control method of an SR motor having an inverter for generating a three-phase drive voltage for driving the SR motor based on the voltage control signal, 상기 SR모터의 고정자권선의 전류, 회전자의 회전각위치 및 회전자의 각속도를 함수로 하는 일련의 저항, 인덕턴스 및 역기전력의 모델값을 마련하는 단계와;Providing a series of model values of resistance, inductance and counter electromotive force as a function of the current of the stator winding of the SR motor, the rotation angle position of the rotor and the angular velocity of the rotor; 상기 SR모터의 회전자의 각속도, 회전자의 회전각위치 및 고정자 권선의 전류를 검출하는 단계와;Detecting an angular velocity of the rotor of the SR motor, a rotation angle position of the rotor, and a current of the stator winding; 상기 검출된 회전자의 각속도, 회전자의 회전각위치 및 고정자 권선의 전류를 기초로 저항, 인덕턱스 및 역기전력의 모델값을 결정하는 단계와;Determining model values of resistance, inductance and counter electromotive force based on the detected angular velocity of the rotor, the rotational angular position of the rotor and the current of the stator winding; 기준 각속도명령에 대응하는 기준전류명령을 결정하는 단계와;Determining a reference current command corresponding to the reference angular velocity command; 상기 결정된 저항, 인덕턱스 및 역기전력의 모델값, 기준전류명령 및 상기 고정자 권선의 전류를 기초로 SR모터의 인덕턴스 및 역기전력의 비선형성에 따른 전류추종오차를 보상하는 비선형 전압제어신호를 생성하는 단계와;Generating a non-linear voltage control signal for compensating a current following error due to non-linearity of the inductance and the counter electromotive force of the SR motor based on the determined resistance, the model value of the inductance and the counter electromotive force, the reference current command, and the current of the stator winding; 상기 비선형 전압제어신호에 따라 상기 SR모터를 구동하는 3상 구동전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어방법.And generating a three-phase driving voltage for driving the SR motor according to the nonlinear voltage control signal. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 비선형 전압제어신호를 생성하는 단계는,Generating the non-linear voltage control signal, 다음과 같은 식으로 주어지는 비선형 전압제어신호( vk1 )를 생성하는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어방법:The nonlinear voltage control signal given by v k One SR motor control method characterized in that for generating:
Figure 1019970070928_B1_M0067
Figure 1019970070928_B1_M0067
 여기서,
Figure 1019970070928_B1_M0030
,
Figure 1019970070928_B1_M0031
및
Figure 1019970070928_B1_M0032
은 각각 SR모터의 저항, 역기전력 및 인덕턴스의 모델값을 나타내고, θ 는 회전자의 회전각위치, ω는 회전자의 각속도, ik 는 고정자권선의 전류, ik * 는 고정자권선의 기준전류명령, K 는 임의의 양의 상수를 각각 나타내며, k 는 전류의 상으로서 1,2,3중 어느 하나의 값을 가진다.here,
Figure 1019970070928_B1_M0030
 ,
Figure 1019970070928_B1_M0031
 And
Figure 1019970070928_B1_M0032
 Represents model values of resistance, counter electromotive force and inductance of SR motor, respectively. θ Is the angle of rotation of the rotor, ω is the angular velocity of the rotor, i k Is the current in the stator winding, i k * Is the reference current command of the stator winding, K Each represents any positive constant, k Is a phase of current and has one of 1,2,3 values. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 인덕턴스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차에 따른 전류추종오차를 보상하는 모델링오차 전압제어신호를 생성하여, 이를 상기 전압제어신호에 반영하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어방법.And generating a modeling error voltage control signal for compensating a current following error caused by a modeling error of inductance, resistance, and counter electromotive force, and reflecting the same in the voltage control signal. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 모델링오차 전압제어신호를 생성하는 단계는,Generating the modeling error voltage control signal, 다음 식으로 주어지는 모델링오차 전압제어신호( vk2 )를 생성하는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어방법:The modeling error voltage control signal given by v k 2 SR motor control method characterized in that for generating:
Figure 1019970070928_B1_M0036
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0037
Figure 1019970070928_B1_M0036
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0037
Figure 1019970070928_B1_M0033
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0034
Figure 1019970070928_B1_M0033
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0034
 여기서,
Figure 1019970070928_B1_M0075
로 정의되며, θ 는 회전자의 회전각위치, ω는 회전자의 각속도, ik 는 고정자권선의 전류, ik * 는 고정자권선의 기준전류명령, K 는 임의의 양의 상수를 나타내고, ρL,ρR,ρE 는 인덕턴스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차의 최대값을 각각 나타내며, k 는 전류의 상으로서 1,2,3중 하나의 값을 가지고, ε 는 설계파라미터로서 임의의 양의 값을 가진다.here,
Figure 1019970070928_B1_M0075
 Is defined as θ Is the angle of rotation of the rotor, ω is the angular velocity of the rotor, i k Is the current in the stator winding, i k * Is the reference current command of the stator winding, K Represents any positive constant, ρ L , ρ R , ρ E Denotes the maximum value of the modeling error of inductance, resistance and counter electromotive force, respectively. k Is a phase of current and has one of 1,2,3, ε Is a design parameter and has any positive value. 전압제어신호에 기초하여 SR모터의 구동을 위한 3상 구동 전압을 생성하는 인버터를 갖는 SR모터의 제어장치에 있어서,In the control apparatus of the SR motor having an inverter for generating a three-phase drive voltage for driving the SR motor based on the voltage control signal, 상기 SR모터의 회전자의 각속도를 검출하는 각속도검출부와;An angular velocity detector detecting an angular velocity of the rotor of the SR motor; 상기 SR모터의 회전자의 회전각위치를 검출하는 회전각검출부와;A rotation angle detector for detecting a rotation angle position of the rotor of the SR motor; 상기 SR모터의 고정자 권선의 전류를 검출하는 전류검출부와;A current detector for detecting a current of the stator winding of the SR motor; 상기 각속도검출부에서 검출한 회전자의 각속도, 상기 회전각검출부에서 검출한 회전자의 회전각위치, 상기 전류검출부에서 검출한 고정자권선의 전류를 기초로 고정자권선의 인덕턴스, 역기전력 및 저항의 모델링 오차를 결정하고, 상기 결정된 모델링 오차, 고정자 권선의 전류, 회전자의 각속도 및 외부에서 결정되어 인가되는 고정자권선의 기준전류명령을 기초로 SR모터의 인덕턴스, 역기전력 및 저항의 모델링에 따른 전류추종오차를 보상하는 모델링오차 전압제어신호를 구하여 이를 인버터에 제공하는 전류제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어장치.The modeling error of the inductance, counter electromotive force and resistance of the stator winding is based on the angular velocity of the rotor detected by the angular velocity detector, the rotation angle position of the rotor detected by the rotation angle detector, and the current of the stator winding detected by the current detector. And the current tracking error according to the modeling of the inductance, counter electromotive force and resistance of the SR motor based on the determined modeling error, the current of the stator winding, the angular velocity of the rotor and the reference current command of the stator winding which is externally determined and applied. And a current controller for obtaining a modeling error voltage control signal and providing the same to the inverter. 청구항 9에 있어서,The method according to claim 9, 상기 모델링오차 전압제어신호( vk2 )는 다음 식으로 주어지는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어장치:The modeling error voltage control signal ( v k 2 ) Is a control device of an SR motor, characterized in that:
Figure 1019970070928_B1_M0036
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0037
Figure 1019970070928_B1_M0036
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0037
Figure 1019970070928_B1_M0033
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0034
Figure 1019970070928_B1_M0033
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0034
 여기서,
Figure 1019970070928_B1_M0075
로 정의되며, θ 는 회전자의 회전각위치, ω는 회전자의 각속도, ik 는 고정자권선의 전류, ik * 는 고정자권선의 기준전류명령, K 는 임의의 상수를 나타내고, ρL,ρR,ρE 는 인덕턴스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차의 최대값을 각각 나타내며, k 는 전류의 상으로서 1,2,3중 하나의 값을 가지고, ε 는 설계파라미터로서 임의의 양의 값을 가진다.here,
Figure 1019970070928_B1_M0075
 Is defined as θ Is the angle of rotation of the rotor, ω is the angular velocity of the rotor, i k Is the current in the stator winding, i k * Is the reference current command of the stator winding, K Represents an arbitrary constant, ρ L , ρ R , ρ E Represents the maximum values of the modeling errors of inductance, resistance, and back EMF, respectively. k Is a phase of current and has one of 1,2,3, ε Is a design parameter and has any positive value. 전압제어신호에 기초하여 SR모터의 구동을 위한 3상 구동 전압을 생성하는 인버터를 갖는 SR모터의 제어방법에 있어서,In the control method of an SR motor having an inverter for generating a three-phase drive voltage for driving the SR motor based on the voltage control signal, SR모터의 고정자권선의 전류, 회전자의 회전각위치 및 회전자의 각속도를 함수로 하는 일련의 저항, 인덕턱스 및 역기전력의 모델값을 마련하는 단계와;Providing a series of model values of resistance, inductance and counter electromotive force as a function of the current of the stator winding of the SR motor, the rotation angle position of the rotor and the angular velocity of the rotor; 상기 SR모터의 회전자의 각속도, 회전자의 회전각위치 및 고정자 권선의 전류를 검출하는 단계와;Detecting an angular velocity of the rotor of the SR motor, a rotation angle position of the rotor, and a current of the stator winding; 상기 검출된 회전자의 각속도, 회전자의 회전각위치 및 고정자 권선의 전류를 기초로 저항, 인덕턱스 및 역기전력의 모델값을 결정하여 모델링오차를 산출하는 단계와;Calculating a modeling error by determining model values of resistance, inductance and counter electromotive force based on the detected angular velocity of the rotor, the angular position of the rotor and the current of the stator winding; 기준 각속도명령에 대응하는 기준전류명령을 결정하는 단계와;Determining a reference current command corresponding to the reference angular velocity command; 상기 모델링 오차, 고정자권선의 전류, 회전자의 각속도 및 기준전류명령을 기초로 SR모터의 인덕턴스, 역기전력 및 저항의 모델링에 따른 전류추종오차를 보상하는 모델링오차 전압제어신호를 생성하는 단계와;Generating a modeling error voltage control signal for compensating a current following error according to modeling of inductance, counter electromotive force and resistance of the SR motor based on the modeling error, the current of the stator winding, the angular velocity of the rotor and the reference current command; 상기 모델링오차 전압제어신호에 따라 SR모터를 구동하는 3상 구동전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어방법.And generating a three-phase driving voltage for driving the SR motor in accordance with the modeling error voltage control signal. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 모델링오차 전압제어신호를 생성하는 단계는,Generating the modeling error voltage control signal, 다음 식으로 주어지는 모델링오차 전압제어신호( vk2 )를 생성하는 것을 특징으로 하는 SR모터의 제어방법:The modeling error voltage control signal given by v k 2 SR motor control method characterized in that for generating:
Figure 1019970070928_B1_M0036
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0037
Figure 1019970070928_B1_M0036
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0037
Figure 1019970070928_B1_M0033
일 때,
Figure 1019970070928_B1_M0034
Figure 1019970070928_B1_M0033
 when,
Figure 1019970070928_B1_M0034
 여기서,
Figure 1019970070928_B1_M0075
로 정의되며, θ 는 회전자의 회전각위치, ω는 회전자의 각속도, ik 는 고정자권선의 전류, ik * 는 고정자권선의 기준전류명령, K 는 임의의 양의 상수를 나타내고, ρL,ρR,ρE 는 인덕턴스, 저항 및 역기전력의 모델링 오차의 최대값을 각각 나타내며, k 는 전류의 상으로서 1,2,3중 하나의 값을 가지고, ε 는 설계파라미터로서 임의의 양의 값을 가진다.here,
Figure 1019970070928_B1_M0075
 Is defined as θ Is the angle of rotation of the rotor, ω is the angular velocity of the rotor, i k Is the current in the stator winding, i k * Is the reference current command of the stator winding, K Represents any positive constant, ρ L , ρ R , ρ E Denotes the maximum value of the modeling error of inductance, resistance and counter electromotive force, respectively. k Is a phase of current and has one of 1,2,3, ε Is a design parameter and has any positive value.
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