KR100305738B1 - Off-line parameter extracting method for induction motor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법에 관한 것으로, 종래 기술에 있어서 유도 전동기를 구속 및 회전시키면서 파라메터를 측정함에 따라 실제 현장에 설치된 전동기의 파라메터 추출이 불가능한 문제점이 있었다. 또한, 2차 저항을 연산시 모든 손실을 저항 손실로 연산함에 따라 철손에 의한 영향이 발생되므로 측정 주파수가 증가함에 따라 상기 철손의 값이 증가하여 상기 2차 저항의 오차가 커짐과 아울러 무부하 실험을 통해 전동기 슬립을 제로로 가정하고 상호 인덕턴스를 연산함에 있어 실질적으로 무부하 상태에서 상기 전동기 슬립이 제로가 되지 않음에 따라 상호 인덕턴스가 측정주파수에 따라 변동됨으로써, 유도전동기의 구동시 진동 및 열 발생이 심하고, 회전력이 떨어져 원하는 구동을 할 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 산업 현장에서 유도 전동기를 구속시킨 후, 인버터에서 파라메터를 측정함으로써, 실제 산업 현장마다 서로 다른 유도 전동기의 파라메터를 보상하여 성능 저하를 방지하는 효과가 있다. 또한, 철손 및 전동기 슬립을 연산하여 보상함으로써, 유도전동기의 구동시 진동, 열의 발생 및 회전력이 저하를 방지하여 상기 유도 전동기를 원활하게 구동하는 효과가 있다.The present invention relates to an offline parameter extraction method of an induction motor, and in the prior art, there is a problem in that parameter extraction of an electric motor installed in the actual site is impossible as the parameter is measured while constraining and rotating the induction motor. In addition, since all losses are calculated as resistance losses when calculating secondary resistance, the effect of iron loss is generated. As the measurement frequency increases, the value of iron loss increases to increase the error of the secondary resistance and perform no-load experiments. By calculating the inductance to zero and calculating mutual inductance, the inductance fluctuates according to the measured frequency as the slip of the motor does not become zero at substantially no load, resulting in severe vibration and heat generation when the induction motor is driven. There was a problem that can not drive the desired driving force. Therefore, the present invention was devised to solve the above-mentioned conventional problems. By constraining the induction motor in the industrial field, and measuring the parameter in the inverter, the performance of the different induction motors is compensated for the actual industrial site. It is effective in preventing a decrease. In addition, by calculating and compensating iron loss and motor slip, vibration, heat generation and rotational force during driving of the induction motor are prevented from being lowered, thereby smoothly driving the induction motor.

Description

유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법{OFF-LINE PARAMETER EXTRACTING METHOD FOR INDUCTION MOTOR}OFF-LINE PARAMETER EXTRACTING METHOD FOR INDUCTION MOTOR}

본 발명은 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법에 관한 것으로, 특히 유도 전동기를 인버터를 통해 구동함에 있어서 상기 유도 전동기가 설치된 상태에서 상기 유도 전동기의 각종 파라메터를 부가적인 장비 없이 인버터내에서 측정하여 상기 유도 전동기를 벡터 제어하도록 한 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for extracting offline parameters of an induction motor, and in particular, in driving the induction motor through an inverter, the induction motor is measured by measuring various parameters of the induction motor in the inverter without additional equipment. The present invention relates to an offline parameter extraction method of an induction motor that allows the motor to be vector controlled.

일반적으로 유동 전동기는 벡터 제어 인버터를 통해 자속(FLUX)과 회전력(TORQUE)을 독립적으로 제어하여 직류 전동기와 같이 구동하기 위해선 상기 유도 전동기의 파라메터를 정확히 알아야 하며, 이 값이 부정확하면 원하는 성능을 얻을 수 없으며, 또한, 상기 유도 전동기에 따라 동일한 성능을 얻기가 힘들고 운전조건에 따라 성능이 가변된다.In general, the induction motor must know the parameters of the induction motor accurately in order to operate like a DC motor by controlling the flux and the torque independently through a vector controlled inverter. In addition, it is difficult to obtain the same performance according to the induction motor and the performance varies depending on the driving conditions.

여기서, 상기 유도전동기의 파라메터는 하기 요소에 의해 변동된다.Here, the parameter of the induction motor is changed by the following factors.

① 같은 용량이라도 전동기 제조 업체 및 전동기 형식에 따라 변동된다.① The same capacity may vary depending on the motor manufacturer and motor type.

② 온도에 따라 변화한다.② It changes according to the temperature.

③ 기존의 무부하 및 구속 시험으로는 정확히 측정하기가 곤란하다.③ Existing no load and restraint test is difficult to measure accurately.

④ 전동기의 상수는 명판에 표기되어 있지 않다.④ Motor constants are not marked on the nameplate.

따라서, 상기 유도 전동기를 제어하는 벡터 제어 인버터는 상기 유도 전동기의 스테이터 및 로터의 저항값, 누설 인덕턴스, 상호 인덕턴스 등의 상수를 측정하여 상기유도 전동기를 제어하게 된다.Accordingly, the vector control inverter controlling the induction motor controls the induction motor by measuring constants such as resistance values, leakage inductance, mutual inductance, etc. of the stator and the rotor of the induction motor.

그리고, 일반적인 유도 전동기의 벡터 제어기의 일실시예 구조는 도 1과 같이 구성되며, 이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.In addition, one embodiment structure of a vector controller of a general induction motor is configured as shown in FIG. 1, and the operation thereof is as follows.

속도 지령치(wr*)와 검출된 속도 추정치(wr)의 차이를 이용하여 토오크의 성분 전류의 기준치(iqse*)를 만들고, 여자 전류(idse*)의 기준치는 전동기 정격 자속에 의해 결정되며, 상기 여자 전류(idse*)는 하기 수학식 1을 통해 연산된다.The difference between the speed command value wr * and the detected speed estimate wr is used to generate a reference value iqse * of the component current of the torque, and the reference value of the excitation current idse * is determined by the motor rated magnetic flux. The exciting current idse * is calculated through Equation 1 below.

여기서, Lm은 스테이터 및 로터의 상호 인덕턴스값이고, E는 Lm에 인가되는 전압이다.Here, Lm is the mutual inductance value of the stator and the rotor, and E is the voltage applied to Lm.

그리고, 실제 전동기(20)로 입력되는 전류(ias,ibs,ics)를 측정하여 이를 3상에서 2상으로 상변환을 시키면, 자속성분 전류(idse)와 회전력성분 전류(iqse)로 분리하여 위에서 구한 전류 기준치(idse*)(iqse*)와의 차이를 이용하여 자속성분 전압(vdse)과 회전력성분 전압(vqse)을 연산하게 된다.And, by measuring the current (ias, ibs, ics) input to the actual motor 20 and converting it from three phases to two phases, the magnetic flux component current (idse) and the rotational force component current (iqse) to obtain the above The magnetic flux component voltage vse and the torque force component vqse are calculated using the difference from the current reference value idse * iqse * .

그리고, 벡터 제어가 이루어지기 위한 전동기 슬립(wslip)은 하기 수학식 2를 이용하여 연산된다.And, the motor slip (wslip) for the vector control is calculated using the following equation (2).

여기서, Rr은 로터의 저항값이고, Lr은 상기 상호 인덕턴스와 누설인덕턴스의 합이 된다.Here, Rr is the resistance value of the rotor, and Lr is the sum of the mutual inductance and the leakage inductance.

그리고, 상기 전동기 슬립(wslip)과 전동기 속도(wr)를 가산하여 전동기 운전 동기각속도(we)를 계산하며, 이 연산된 동기각속도(we)와 상기 자속성분 전압(vdse)과 회전력성분 전압(vqse)을 이용하여 인버터(10)로 전압 제어 신호(va,vb,vc)를 출력하게 된다.The motor synchronous angular velocity (we) is calculated by adding the motor slip (wslip) and the motor speed (wr), and the calculated synchronous angular velocity (we), the magnetic flux component voltage (vdse) and the torque force component voltage (vqse) are calculated. ) Outputs the voltage control signals (va, vb, vc) to the inverter (10).

그리고, 상기 유도 전동기(20)의 벡터 제어가 정확히 이루어지기 위해 상기 전동기 슬립(wslip) 및 여자 전류(idse*)가 상기 수학식 1 및 수학식 2를 만족하도록 상기 유도 전동기(20)의 파라메터를 정확하게 측정하게 된다.And, the parameters of the induction motor 20. The induction vector control is exactly in order to be done the motor slip (wslip) and excitation current (idse *) of the electric motor 20 is to satisfy the above expressions (1) and equation (2) The measurement is accurate.

그리고, 유도 전동기의 파라메터를 측정하기 위한 방법은 도 2 내지 도 4와 같이 유도 전동기(20)를 구속 상태 및 무부하 상태로 운전하면서 기존의 전류계(40), 전압계(40) 및 전력계(50)로 측정하여 이의 결과를 이용하여 각종 파라메터를 구하는 것으로, 이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 동작과정을 첨부한 도 5의 유도 전동기 등가회로를 참조하여 상세히 설명한다.And, the method for measuring the parameters of the induction motor as shown in Figures 2 to 4 while driving the induction motor 20 in a restrained state and no load state to the existing ammeter 40, the voltmeter 40 and the power meter 50 By measuring the various parameters using the results of the measurement, it will be described in detail with reference to the induction motor equivalent circuit of FIG.

우선, 도 2와 같이 유도 전동기(20)의 입력단으로 인가되는 2상 직류 전압(Vdc)을 전압계(40)를 통해 측정한 후, 이때, 흐르는 전류(Idc)를 전류계(30)를 통해 측정하여 1상의 권선 저항인 스테이터의 저항값(Rs)을 하기 수학식 3을 통해 연산하게 된다.First, as shown in FIG. 2, the two-phase DC voltage Vdc applied to the input terminal of the induction motor 20 is measured through the voltmeter 40. At this time, the flowing current Idc is measured through the ammeter 30. The resistance value Rs of the stator, which is the winding resistance of one phase, is calculated by the following Equation 3.

그리고, 도 3과 같이 상기 유도 전동기(20)를 무부하로 운전하게 되면, 상기 유도 전동기(20)의 슬립이 0이므로, 도 5의 등가회로에서 2차측 임피던스(Xlr)(Rr/s)가 무시되고, 이때, 인가되는 전압은 각각 누설 인덕턴스(Lls)와 상호 인덕턴스(Lm)에 의한 임피던스(Xls)(Xm)과 스테이터의 저항값(Rs)에 인가되고, 이때, 인가되는 전압 및 전류를 상기 전압계(40) 및 전류계(30)를 이용하여 측정하게 되고, 이를 누설 및 상호 인덕턴스(Lls)(Lm)를 하기 수학식 4를 통해 연산하게 된다.When the induction motor 20 is operated at no load as shown in FIG. 3, since the slip of the induction motor 20 is 0, the secondary impedance Xlr (Rr / s) is ignored in the equivalent circuit of FIG. 5. In this case, the applied voltage is applied to the impedance (Xls) (Xm) and the resistance value (Rs) of the stator by the leakage inductance (Lls) and mutual inductance (Lm), respectively, wherein the applied voltage and current The measurement is performed using the voltmeter 40 and the ammeter 30, and the leakage and mutual inductance Lls (Lm) are calculated through Equation 4 below.

그리고, 도 4와 같이 상기 유도 전동기(20)를 구속한 상태에서 전원(Vb)을 인가하면, 슬립이 1이 되어 상호 인덕턴스(Lm)에 의한 임피던스(Xm)와 병렬로 연결된 2차측 회로의 임피던스(Xlr)(Rr/s)가 상기 임피던스(Xm)보다 상대적으로 적기 때문에 상기 임피던스(Xm)가 무시되므로, 이때, 전류계(30) 및 전력계(50)를 이용하여 상기 유도전동기(20)로 인가되는 입력 전류(Ib)와 그때의 유효 전력(Pb)을 측정하면 전동기 2차측 저항(Rr)을 하기 수학식 5를 통해 연산하게 된다.When the power supply Vb is applied while the induction motor 20 is restrained as shown in FIG. 4, the slip becomes 1 and the impedance of the secondary circuit connected in parallel with the impedance Xm due to mutual inductance Lm is obtained. Since the impedance (Xm) is ignored because (Xlr) (Rr / s) is relatively less than the impedance (Xm), at this time, it is applied to the induction motor 20 using the ammeter 30 and the power meter 50 When the input current Ib and the active power Pb at that time are measured, the secondary resistance Rr of the motor is calculated through Equation 5 below.

따라서, 전체 임피던스(Zb) 및 누설 인덕턴스(Llr)(Lls)는 하기 수학식 6을 통해 연산하게 된다.Therefore, the total impedance Zb and the leakage inductance Llr Lls are calculated through Equation 6 below.

상기와 같이 종래의 기술에 있어서 유도 전동기를 구속 및 회전시키면서 파라메터를 측정함에 따라 실제 현장에 설치된 전동기의 파라메터 추출이 불가능한 문제점이 있었다.As described above, there is a problem in that parameter extraction of the electric motor installed in the actual site is impossible as the parameters are measured while constraining and rotating the induction motor.

또한, 2차 저항을 연산시 모든 손실을 저항 손실로 연산함에 따라 철손에 의한 영향이 발생되므로 측정 주파수가 증가함에 따라 상기 철손의 값이 증가하여 상기 2차 저항의 오차가 커짐과 아울러 무부하 실험을 통해 전동기 슬립을 제로로 가정하고 상호 인덕턴스를 연산함에 있어 실질적으로 무부하 상태에서 상기 전동기 슬립이 제로가 되지 않음에 따라 상호 인덕턴스가 측정주파수에 따라 변동됨으로써, 유도전동기의 구동시 진동 및 열 발생이 심하고, 회전력이 떨어져 원하는 구동을 할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, since all losses are calculated as resistance losses when calculating secondary resistance, the effect of iron loss is generated. As the measurement frequency increases, the value of iron loss increases to increase the error of the secondary resistance and perform no-load experiments. By calculating the inductance to zero and calculating mutual inductance, the inductance fluctuates according to the measurement frequency as the slip of the motor does not become zero at substantially no load, resulting in severe vibration and heat generation when the induction motor is driven. There was a problem that can not drive the desired driving force.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 유도 전동기가 설치된 상태에서 상기 유도 전동기의 각종 파라메터를 부가적인 장비 없이 인버터내에서 측정하여 상기 유도 전동기를 벡터 제어하도록 한 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and induction of the vector control of the induction motor by measuring various parameters of the induction motor in the inverter without additional equipment while the induction motor is installed. The purpose is to provide an offline parameter extraction method of the motor.

도 1은 일반적인 유도 전동기의 벡터 제어기의 일실시예 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing an embodiment configuration of a vector controller of a general induction motor.

도 2는 종래 유도 전동기에 직류 전압 인가시 전류 측정 방법을 보인 블록도.Figure 2 is a block diagram showing a current measuring method when applying a DC voltage to a conventional induction motor.

도 3은 종래 유도 전동기를 구속시킨 상태에서 교류 전압 인가시 전류 측정 방법을 보인 블록도.Figure 3 is a block diagram showing a current measuring method when applying an alternating voltage in a state in which a conventional induction motor is constrained.

도 4는 종래 무부하 상태에서 유도 전동기에 교류 전압 인가시 전류 및 전력 측정 방법을 보인 블록도.Figure 4 is a block diagram showing a method for measuring current and power when applying an alternating current voltage to an induction motor in a conventional no-load state.

도 5는 도 2 내지 도 4에서 유도 전동기의 등가회로도.5 is an equivalent circuit diagram of an induction motor in FIGS. 2 to 4.

도 6은 본 발명 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 동작을 보인 흐름도.Figure 6 is a flow chart showing an offline parameter extraction operation of the induction motor of the present invention.

도 7은 도 6을 적용하여 유도 전동기 구속시의 구조를 보인 블록도.7 is a block diagram showing the structure when the induction motor restraint by applying FIG.

도 8은 도 6에서 주파수에 따른 2차 저항값의 변화를 보인 도.8 is a view showing a change in secondary resistance value with frequency in FIG.

도 9는 도 6에서 주파수에 따른 유도 전동기 부하량의 변화를 보인 도.9 is a view showing a change in induction motor load according to the frequency in FIG.

도 10은 도 6에서 누설 인덕턴스값이 정확한 경우 시뮬레이션에 의한 주파수에 따른 상호 인덕턴스값의 변화를 보인 도.FIG. 10 is a view illustrating a change in mutual inductance value according to frequency by simulation when the leakage inductance value is correct in FIG. 6.

도 11은 도 6에서 누설 인덕턴스값이 정확한 경우 실험에 따른 주파수에 따른 상호 인덕턴스값의 변화를 보인 도.11 is a view showing a change in mutual inductance value according to the frequency according to the experiment when the leakage inductance value is correct in FIG.

도 12는 도 6에서 누설 인덕턴스값을 크게 설정한 경우 시뮬레이션에 의한 주파수에 따른 상호 인덕턴스값의 변화를 보인 도.FIG. 12 is a view illustrating a change in mutual inductance value according to frequency by simulation when the leakage inductance value is largely set in FIG. 6.

도 13은 도 6에서 누설 인덕턴스값을 크게 설정한 경우 실험에 따른 주파수에 따른 상호 인덕턴스값의 변화를 보인 도.FIG. 13 is a view illustrating a change in mutual inductance value according to frequency according to an experiment when the leakage inductance value is largely set in FIG. 6.

도 14는 도 6에서 누설 인덕턴스값을 작게 설정한 경우 시뮬레이션에 의한 주파수에 따른 상호 인덕턴스값의 변화를 보인 도.FIG. 14 is a view illustrating a change in mutual inductance value according to frequency by simulation when the leakage inductance value is set to small in FIG. 6.

도 15는 도 6에서 누설 인덕턴스값을 작게 설정한 경우 실험에 따른 주파수에 따른 상호 인덕턴스값의 변화를 보인 도.15 is a view showing a change in mutual inductance value according to frequency according to the experiment when the leakage inductance value is set to small in FIG.

도 16은 도 6에서 실험에 의한 누설 인덕턴스 및 주파수 변화에 따른 상호 인덕턴스값의 변화를 보인 도.16 is a view showing a change in mutual inductance value according to the leakage inductance and the frequency change by the experiment in FIG.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

100 : 인버터 110 : 유도 전동기100: inverter 110: induction motor

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유도 전동기를 구속한 후, 상기 유도 전동기의 스테이터 저항값은 연산하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 연산이 완료되면, 서로 다른 주파수에서 제1,제2 철손을 연산하여 철손을 제거하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 철손이 제거되면, 이를 이용하여 로터 저항을 연산한 후, 서로 다른 주파수에서 제1,제2 누설 인덕턴스를 연산하는 제3 단계와; 상기 제3 단계에서 연산된 제1,제2 누설 인덕턴스를 이용하여 각각의 제1,제2 상호 인덕턴스를 연산하는 제4 단계와; 상기 제4 단계에서 연산된 제1,제2 상호 인덕턴스가 일치하는지 판단하여 일치하지 않으면 상기 제1,제2 누설 인덕턴스 값을 변경하고 상기 제4 단계의 동작을 반복 수행하는 제5 단계와; 상기 제4단계에서 상기 제1,제2 상호 인덕턴스가 일치하면, 그때의 상호 인덕턴스 및 누설 인덕턴스를 최종값을 결정한 후 종료하는 제6 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a first step of calculating the stator resistance value of the induction motor after restraining the induction motor; A second step of removing iron losses by calculating first and second iron losses at different frequencies when the calculation of the first step is completed; A third step of calculating a rotor resistance using the iron loss after the iron loss is removed in the second step, and calculating first and second leakage inductances at different frequencies; A fourth step of calculating each of the first and second mutual inductances using the first and second leakage inductances calculated in the third step; A fifth step of determining whether the first and second mutual inductances calculated in the fourth step match and changing the first and second leakage inductance values and repeating the operation of the fourth step if they do not match; If the first and second mutual inductance is the same in the fourth step, characterized in that the sixth step of terminating the mutual inductance and leakage inductance at that time after determining the final value.

이하, 본 발명에 따른 일실시예에 대한 동작과 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the operation and effect of an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 6은 본 발명 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 동작을 보인 흐름도로서, 이와 같이 구성한 본 발명에 따른 동작과정을 첨부한 도 7 내지 도 16을 참조하여상세히 설명한다.6 is a flowchart illustrating an offline parameter extraction operation of the induction motor according to the present invention, which will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 16 attached to the operation process according to the present invention.

우선, 도 7과 같이 유도 전동기(110)가 구속된 상태에서 인버터(100)를 이용하여 상기 유동 전동기(110)의 파라메터를 추출하기 위하여 스테이터의 저항값(Rs)은 측정한다.First, the resistance value Rs of the stator is measured to extract the parameters of the floating motor 110 by using the inverter 100 in the state in which the induction motor 110 is constrained as shown in FIG. 7.

즉, 동기 좌표계에서 유도 전동기(110)의 전압 방정식은 하기 수학식 7과 같이 연산한다.That is, the voltage equation of the induction motor 110 in the synchronous coordinate system is calculated as shown in Equation 7 below.

여기서, 상기 스테이터의 저항값(Rs)을 측정하기 위하며, 상기 수학식 7에 w=0, 즉, 직류 성분 iqs=0 및 ids를 인가하면, 상기 수학식 7은 하기 수학식 8과 같다.Here, in order to measure the resistance value (Rs) of the stator, when w = 0, that is, the DC component iqs = 0 and ids is applied to the equation (7), the equation (7) is as follows.

여기서, Vds= Rs*ids이다.Where Vds = Rs * ids.

그리고, 데드 타임의 영향을 없애기 위하여 2가지의 서로 다른 전류값을 갖는 전류(Id1)(Id2)를 상기 유도 전동기(110)에 인가하여 각각 그때의 자속축 전압(Vd1)(Vd2)을 측정하고, 이를 이용하여 스테이터의 저항값(Rs)을 하기 수학식 9와 같이 연산한다.In order to eliminate the influence of dead time, currents Id1 and Id2 having two different current values are applied to the induction motor 110 to measure the magnetic flux axis voltages Vd1 and Vd2 at that time. By using this, the resistance value (Rs) of the stator is calculated as shown in Equation 9 below.

그리고, 로터 저항(Rr)은 상기 유도 전동기(110)를 구속한 상태에서 교류 전류(Id)와 Iq를 0으로 인가하면, 하기 수학식 10을 만족한다.In addition, the rotor resistor Rr satisfies Equation 10 when AC current Id and Iq are applied to 0 while the induction motor 110 is restrained.

여기서, 철손(Wt)은 주파수에 따라 변화되므로, 주파수가 20㎐일 때 상기 유도 전동기(110)의 자속 축에 전류(Id1)(Id2)를 인가하여 그때의 전압(Vd1)(Vd2)을 측정하고, 이를 이용하여 20㎐일 때의 철손(Wt)을 연산하고, 상기 주파수가 40㎐일 때 상기 유도 전동기(110)의 자속 축에 전류(Id1)(Id2)를 인가하여 그때의 전압(Vd1)(Vd2)을 측정하고, 이를 이용하여 40㎐일 때의 철손(Wt)을 연산한다.Here, since the iron loss (Wt) is changed according to the frequency, when the frequency is 20 Hz, the current (Id1) (Id2) is applied to the magnetic flux axis of the induction motor 110 to measure the voltage (Vd1) (Vd2) at that time By using this, the iron loss (Wt) at 20 kHz is calculated, and when the frequency is 40 kHz, the current (Id1) (Id2) is applied to the magnetic flux axis of the induction motor 110 and the voltage Vd1 at that time. (Vd2) is measured and the iron loss (Wt) at 40 kW is calculated using this.

그리고, 하기 수학식 11을 이용하여 1㎐일 때의 철손(Wt)을 연산한 후, 상기 수학식 10의 철손(Wt)을 제거한다.Then, after calculating the iron loss (Wt) of 1 kW by using the following equation (11), the iron loss (Wt) of the equation (10) is removed.

따라서, 상기 철손(Wt)을 제거하면, 상기 로터의 저항(Rr)은 하기 수학식 12를 만족한다.Therefore, when the iron loss (Wt) is removed, the resistance (Rr) of the rotor satisfies the following equation (12).

여기서, 7.5Kw, 220V의 유도 전동기를 사용한 경우, 상기 유도 전동기(110)의 2차 저항값(Rr)은 도 8의 (a)와 같이 상기 철손(Wt)을 고려하지 않으면 측정 주파수에 따라 상승하나, 도 8의 (b)와 같이 상기 철손(Wt)을 고려하면 상기 측정 주파수에 상관없이 일정한 값을 갖는다.Here, when the 7.5Kw, 220V induction motor is used, the secondary resistance value Rr of the induction motor 110 rises according to the measurement frequency unless the iron loss Wt is taken into consideration as shown in FIG. However, considering the iron loss (Wt) as shown in Figure 8 (b) has a constant value regardless of the measurement frequency.

그리고, 스테이터 및 로터의 누설 인덕턴스(Lls)(Llr)를 측정하기 위하여 상기 수학식 7에서 W가 충분히 커서이 되면, 상기 자속측 전압(Vds)과 회전력측 전압(Vqs)은 하기 수학식 13과 같이 연산한다.In addition, W is large enough in Equation 7 to measure the leakage inductance Lls (Llr) of the stator and the rotor. In this case, the magnetic flux side voltage Vds and the rotational force side voltage Vqs are calculated as in Equation 13 below.

그리고, 상기 수학식 8로부터 상기 누설 인덕턴스(Lls)(Llr)의 합(Lls + Llr)은 하기 수학식 14와 같이 연산한다.Then, the sum Lls + Llr of the leakage inductance Lls (Llr) from Equation 8 is calculated as in Equation 14 below.

이때, 상기 누설 인덕턴스(Lls)(Llr)도 상기 스테이터 저항(Rs)과 마찬가지로 데드타임의 영향을 없애기 위하여 40㎐의 주파수를 갖는 2가지의 서로 다른 전류값을 갖는 전류(Iq1)(Iq2)를 상기 유도 전동기(110)에 인가하여 각각 그때의 회전력축 전압(Vq1)(Vq2)을 측정하고, 이를 이용하여 상기 누설 인덕턴스(Lls)(Llr)를 하기 수학식 15와 같이 계산한다.At this time, the leakage inductance Lls (Llr), like the stator resistance (Rs), in order to eliminate the effect of dead time, the current Iq1 (Iq2) having two different current values having a frequency of 40 kHz It is applied to the induction motor 110 to measure the rotational force shaft voltage (Vq1) (Vq2) at that time, by using it to calculate the leakage inductance (Lls) (Llr) as shown in equation (15).

여기서, 상기 수학식 14를 이용하여 누설 인덕턴스(Lls)(Llr)를 측정하면, 측정 주파수에 따라 유도 전동기(110)의 부하측량은 도 9에 도시한 바와 같이 최대 40%정도 변화하기 때문에 이에 대한 보정이 필요하다.Here, when the leakage inductance (Lls) (Llr) is measured using Equation 14, since the load measurement of the induction motor 110 changes by about 40% as shown in FIG. Calibration is needed.

우선, 상기 누설 인덕턴스(Lls)(Llr)가 상호 인덕턴스(Lm) 측정에 미치는 영향은 측정값이 정확한 경우, 도 10 및 도 11과 같이 시뮬레이션이나 실제 실험에 의해 측정되는 상기 상호 인덕턴스(Lm)는 측정 주파수에 상관없이 일정하다.First, the effect of the leakage inductance (Lls) (Llr) on the mutual inductance (Lm) measurement, the measured value is accurate, the mutual inductance (Lm) measured by the simulation or the actual experiment as shown in Figs. Constant regardless of measurement frequency.

그러나, 상기 누설 인덕턴스(Lls)(Llr)를 크게 설정한 경우, 시뮬레이션의 경우 상기 상호 인덕턴스(Lm)는 도 12에 도시한 바와 같이 측정 주파수에 따라 불규칙적으로 변동되며, 실제 실험의 경우, 상기 상호 인덕턴스(Lm)는 도 13에 도시한 바와 같이 측정 주파수가 증가함에 따라 증가한다.However, when the leakage inductance Lls (Llr) is set large, the mutual inductance Lm varies randomly according to the measurement frequency as shown in FIG. Inductance Lm increases as the measurement frequency increases, as shown in FIG.

그리고, 그러나, 상기 누설 인덕턴스(Lls)(Llr)를 작게 설정한 경우, 시뮬레이션의 경우 상기 상호 인덕턴스(Lm)는 도 14에 도시한 바와 같이 측정 주파수에 따라 일정 레벨이하로 증가하나, 실제 실험의 경우, 상기 상호 인덕턴스(Lm)는 도 15에 도시한바와 같이 측정 주파수가 증가함에 따라 감소한다.However, when the leakage inductance Lls (Llr) is set small, in the case of simulation, the mutual inductance Lm increases below a certain level according to the measurement frequency as shown in FIG. In this case, the mutual inductance Lm decreases as the measurement frequency increases as shown in FIG. 15.

따라서, 상기 누설 인덕턴스(Lls)의 값이 2.272, 2.499, 2.726일 경우, 상기 주파수 변화에 따른 상호 인덕턴스(Lm)는 도 16에 도시한 바와 같이 나타나며, 이에 상기 누설 인덕턴스(Lls)(Llr)를 보정하여 상기 상호 인덕턴스(Lm)를 연산한다.Accordingly, when the leakage inductance Lls is 2.272, 2.499, and 2.726, the mutual inductance Lm according to the frequency change is shown as shown in FIG. 16, and thus the leakage inductance Lls Llr is represented. By correcting, the mutual inductance Lm is calculated.

즉, 서로 다른 두 주파수 4㎐,8㎐를 갖는 2가지의 서로 다른 전류값을 갖는 전류(Iq1)(Iq2)를 상기 유도 전동기(110)에 인가하여 각각 그때의 회전력축 전압(Vq1)(Vq2)과 자속축 전압(Vd1)(Vd2)을 측정하고, 이를 이용하여 상기 누설 인덕턴스(Lls)(Llr)를 상기 수학식 14를 이용하여 연산한 후, 이를 이용하여 각각의 상기 상호 인덕턴스(Lm)를 연산한다.That is, currents Iq1 and Iq2 having two different current values having two different frequencies 4 kHz and 8 kHz are applied to the induction motor 110, and the respective rotational force shaft voltages Vq1 and Vq2 at that time. ) And the magnetic flux axis voltage (Vd1) (Vd2), and calculates the leakage inductance (Lls) (Llr) by using the equation (14), and then using each of the mutual inductance (Lm) Calculate

우선, 상기 상호 인덕턴스(Lm)를 연산하기 위하여 하기 수학식 16과 같이 상기 유도 전동기(110)의 전체 임피던스(Z)는 연산한다.First, in order to calculate the mutual inductance Lm, the total impedance Z of the induction motor 110 is calculated as shown in Equation 16 below.

그리고, 상기 수학식 16을 이용하여 상기 유도 전동기(100)에 인가되는 전압(V)과 이때 흐르는 전류(I)의 실제분(Ir)과 영상분(Ij)은 하기 수학식 17과 같이 연산한다.And, using the equation (16), the actual voltage (Ir) and the image (Ij) of the voltage (V) applied to the induction motor 100 and the current (I) flowing at this time is calculated as shown in Equation 17 .

그리고, 상기 수학식 17을 이용하여 상기 상호 인덕턴스(Lm)양단에 인가되는 전압(V1)을 계산하면, 하기 수학식 18과 같이 연산한다.When the voltage V1 applied across the mutual inductance Lm is calculated using Equation 17, the following Equation 18 is used.

따라서, 상기 상호 인덕턴스(Lm)양단에 인가되는 전압(V1)에 상기 수학식 18을 대입하면, 하기 수학식 19가 성립한다.Therefore, when Equation 18 is substituted for the voltage V1 applied across the mutual inductance Lm, Equation 19 is established.

그리고, 상기 수학식 19를 실제값(Ir)과 영상분(Ij)으로 정리하면, 하기 수학식 20과 같다.In addition, when Equation 19 is arranged into an actual value Ir and an image portion Ij, Equation 19 is obtained.

그리고, 상기 수학식 20을 전개하면, 하기 수학식 21이 성립한다.Then, when the above equation (20) is developed, the following equation (21) holds.

그리고, 로터의 저항값(Rr)을 기준으로 상기 수학식 21의 2차 방정식을 연산하면, 상기 로터의 저항값(Rr)은 하기 수학식 22와 연산되며, 이에 상호 인덕턴스(Lm)값은 수학식 23과 같다.When the quadratic equation of Equation 21 is calculated based on the resistance value Rr of the rotor, the resistance value Rr of the rotor is calculated by Equation 22 below, and the mutual inductance Lm is expressed by Equation 22. Equation 23

따라서, 상기 수학식 23을 이용하여 상기 4㎐와 8㎐에서 각각의 상호 인덕턴스(Lm)를 연산하고, 최종 파라메터인 누설 인덕턴스(Llr)(Lls)를 변경하여 연산된 두 값이 일치시키고, 이때의 누설 인덕턴스(Llr)(Lls) 및 상호 인덕턴스(Lm)를 최종 파라메터로 결정한다.Therefore, by using Equation 23, the mutual inductance Lm is calculated at the 4 ㎐ and 8 ,, and the two parameters calculated by changing the last parameter, the leakage inductance L lr (L ls), coincide with each other. The leakage inductance Llr (Lls) and mutual inductance (Lm) of are determined as final parameters.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 산업 현장에서 유도 전동기를 구속시킨 후, 인버터에서 파라메터를 측정함으로써, 실제 산업 현장마다 서로 다른 유도 전동기의 파라메터를 보상하여 성능 저하를 방지하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has the effect of preventing performance deterioration by compensating parameters of different induction motors in actual industrial sites by restraining an induction motor in an industrial site and measuring parameters in an inverter.

또한, 철손 및 전동기 슬립을 연산하여 보상함으로써, 유도전동기의 구동시 진동, 열의 발생 및 회전력이 저하를 방지하여 상기 유도 전동기를 원활하게 구동하는 효과가 있다.In addition, by calculating and compensating iron loss and motor slip, vibration, heat generation and rotational force during driving of the induction motor are prevented from being lowered, thereby smoothly driving the induction motor.

Claims (6)

유도 전동기를 구속한 후, 상기 유도 전동기의 스테이터 저항값을 연산하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 연산이 완료되면, 서로 다른 주파수에서 제1,제2 철손을 연산하여 철손을 제거하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 철손이 제거되면, 이를 이용하여 로터 저항을 연산한 후, 서로 다른 주파수에서 제1,제2 누설 인덕턴스를 연산하는 제3 단계와; 상기 제3 단계에서 연산된 제1,제2 누설 인덕턴스를 이용하여 각각의 제1,제2 상호 인덕턴스를 연산하는 제4 단계와; 상기 제4 단계에서 연산된 제1,제2 상호 인덕턴스가 일치하는지 판단하여 일치하지 않으면 상기 제1,제2 누설 인덕턴스 값을 변경하고 상기 제4 단계의 동작을 반복 수행하는 제5 단계와; 상기 제4단계에서 상기 제1,제2 상호 인덕턴스가 일치하면, 그때의 상호 인덕턴스 및 누설 인덕턴스를 최종값을 결정한 후 종료하는 제6 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법.After restraining the induction motor, calculating a stator resistance value of the induction motor; A second step of removing iron losses by calculating first and second iron losses at different frequencies when the calculation of the first step is completed; A third step of calculating a rotor resistance using the iron loss after the iron loss is removed in the second step, and calculating first and second leakage inductances at different frequencies; A fourth step of calculating each of the first and second mutual inductances using the first and second leakage inductances calculated in the third step; A fifth step of determining whether the first and second mutual inductances calculated in the fourth step match and changing the first and second leakage inductance values and repeating the operation of the fourth step if they do not match; And a sixth step of terminating the mutual inductance and the leakage inductance at the time when the first and second mutual inductances coincide with each other in the fourth step. 제1항에 있어서, 상기 스테이터 저항값의 연산은 서로 다른 전류값을 갖는 전류를 유도 전동기에 인가하여 각각의 제1,제2 자속축 전압을 측정하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 제1,제2 자속축 전압을 측정하면, 하기 수학식 1을 이용하여 스테이터 저항값을 연산하는 제2 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법.The method of claim 1, wherein the calculating of the stator resistance comprises: a first step of applying respective currents having different current values to the induction motor to measure respective first and second flux shaft voltages; When the first and second magnetic flux axis voltage is measured in the first step, the offline parameter extraction method of the induction motor, characterized in that the second step of calculating the stator resistance value using the following equation (1). (수학식 1)(Equation 1) 제1항에 있어서, 상기 철손의 연산 및 제거는 제1 주파수에서 유도전동기에 서로 다른 레벨의 전류를 인가하여 각각의 제1,제2 자속축 전압을 측정하여 제1 철손을 연산하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 동작이 완료되면, 제2 주파수에서 상기 유도전동기에 서로 다른 레벨의 전류를 인가하여 제3,제4 자속축 전압을 측정하여 제2 철손을 연산하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 동작이 완료되면, 1㎐에서의 철손을 하기 수학식 2를 이용하여 연산한 후, 상기 철손을 제거하는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법.The method of claim 1, wherein the calculating and removing of the iron loss are performed by applying different levels of current to the induction motor at a first frequency to measure respective first and second magnetic flux axis voltages to calculate the first iron loss. Wow; When the operation of the first step is completed, calculating a second iron loss by applying a different level of current to the induction motor at a second frequency to measure third and fourth magnetic flux axis voltages; When the operation of the second step is completed, after calculating the iron loss at 1 ㎐ using Equation 2 below, and the third step of removing the iron loss, characterized in that the offline parameter extraction method of the induction motor. (수학식 2)(Equation 2) 제1항에 있어서, 상기 로터의 저항값 연산은 철손을 제거한 후, 하기 수학식 3을 이용하여 연산하도록 한 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법.The method of claim 1, wherein the calculation of the resistance of the rotor is performed by using Equation 3 after removing the iron loss. (수학식 3)(Equation 3) 제1항에 있어서, 상기 제1,제2 누설 인덕턴스의 연산은 제1 주파수에서 서로 다른 레벨의 전류를 유도 전동기에 인가하여 각각의 제1,제2 자속축 전압 및 제1,제2 회전력축 전압을 측정하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 측정된 제1,제2 자속축 및 회전력축 전압을 하기 수학식 4에 대입하여 제1 누설 인덕턴스를 연산하는 제2 단계와; 제2 주파수에서 서로 다른 레벨의 전류를 유도 전동기에 인가하여 각각의 제3,제4 자속축 전압 및 제3,제4 회전력축 전압을 측정하는 제3 단계와; 상기 제3 단계에서 측정된 제3,제4 자속축 및 회전력축 전압을 하기 수학식 4에 대입하여 제2 누설 인덕턴스를 연산하는 제4 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법.The method of claim 1, wherein the first and second leakage inductances are calculated by applying different levels of current to the induction motor at a first frequency, respectively, so that each of the first and second magnetic flux axis voltages and the first and second rotational force shafts is applied. Measuring a voltage; A second step of calculating a first leakage inductance by substituting the first and second magnetic flux and rotational force voltages measured in the first step into Equation 4 below; Applying a current having a different level to the induction motor at a second frequency to measure each of the third and fourth magnetic flux axis voltages and the third and fourth torque force voltages; A fourth step of calculating the second leakage inductance by substituting the third and fourth magnetic flux axis and the rotational force voltage measured in the third step into Equation 4 below, the offline parameter extraction method of the induction motor . (수학식 4)(Equation 4) 제1항에 있어서, 상기 제1,제2 상호 인덕턴스의 연산은 제1 누설 인덕턴스를 하기 수학식 5에 대입하여 제1 상호 인덕턴스를 연산하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 연산이 완료되면, 제2 누설 인덕턴스를 하기 수학식 5에 대입하여 제2 상호 인덕턴스를 연산하는 제2 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 오프 라인 파라메터 추출 방법.The method of claim 1, wherein the first and second mutual inductances are calculated by substituting a first leakage inductance into Equation 5 below to calculate a first mutual inductance; And a second step of calculating a second mutual inductance by substituting a second leakage inductance into Equation 5 when the calculation of the first step is completed. (수학식 5)(Equation 5)
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