KR100371371B1 - 유도전동기의 벡터제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유도전동기의 벡터제어장치에 관한 것으로, 슬립연산기 입력으로 회전자 시정수 추정기를 사용하여 운전중에 변화하는 유도전동기 회전자 시정수를 추정보상함으로써 좌표변환에서 사용되는 회전자 자속축의 위치를 정확히 구해내어 벡터제어 인버터의 성능을 향상시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 유동전동기 회전시 검출되는 3상 전류를 고정 좌표계의 d축과 q축으로 변환시킨 전류를 출력하는 2상 전류변환기와; 상기 2상 전류변환기에서 출력되는 고정좌표의 전류를 회전좌표의 실제 자속분 전류와 토오크분 전류로 변환시켜 출력하는 전류좌표변환기와; 속도제어기에서 출력되는 토오크 전류 지령치와 저속제어기에서 출력되는 자속 전류 지령치 및 후술할 회전자 시정수 추정기에서 출력되는 회전자 시정수를 이용하여 슬립주파수를 계산하는 슬립연산기와; 전압좌표변환기에서 출력되는 d축과 q축 전압지령치와, 2상 전류변환기에서 출력되는 d축과 q축의 실제 전류와, 속도검출기에서 출력되는 회전속도 및 궤환되는 이전의 회전자 시정수 추정치를 입력받아 소정 연산하여 회전자 시정수를 추정하는 회전자 시정수 추정기를 포함하여 구성한다.

Description

유도전동기의 벡터제어장치{VECTOR CONTROL APPARATUS FOR INDUCTION MOTOR}
본 발명은 유도전동기의 벡터제어장치에 관한 것으로, 특히 슬립연산기 입력으로 회전자 시정수 추정기를 사용하여 운전중에 변화하는 유도전동기 회전자 시정수를 추정보상함으로써 좌표변환에서 사용되는 회전자 자속축의 위치를 정확히 구해 내어 벡터제어 인버터의 성능을 향상시키도록 한 유도전동기의 벡터제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유도전동기의 여러가지 전동기 상수들을 이용한 슬립연산기의 출력인 유도전동기 슬립주파수를 고정자 전류치와 인버터에 입력된 상수들로 생성하게 되는데, 이와같은 종래 기술을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 종래 유도전동기의 벡터제어장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 유도전동기(18)의 회전속도()를 검출하는 속도검출기(17)와; 상기 속도검출기(17)에서 검출한 회전속도()와 외부로부터 입력되는 속도지령치()를 비교하여 그에 따른 오차를 출력하는 제1 비교기(1)와; 상기 제1 비교기(1)에서 출력되는 속도에 의한 오차를 보상하기 위한 토오크 전류지령치()를 출력하는 속도제어기(2)와; 상기 속도제어기(2)에서 출력되는 토오크 전류 지령치()와 실제 토오크 전류()를 비교하여 그에 따른 오차를 출력하는 제2 비교기(3)와; 외부로부터 입력되는 회전자 자속 지령치()와 자속추정기(16)에서 추정된 회전자자속 추정치()를 비교하여 그에 따른 오차를 출력하는 제3 비교기(8)와; 상기 제3 비교기(8)에서 출력되는 회전자 자속에 대한 오차를 보상하기 위한 자속 전류 지령치()를 출력하는 자속제어기(9)와; 상기 자속 제어기(9)에서 출력되는 자속 전류 지령치()와 실제 출력되는 자속 전류()를 비교하여 그에 따른 오차를 출력하는 제4 비교기(10)와; 상기 제2 비교기(3)와 제4 비교기(10)의 출력신호를 입력받아 이를 각기 자속분 전압 지령치()와 토오크분 전압 지령치()를 생성하여 출력하는 전류제어기(4)와; 상기 전류제어기(4)에서 출력되는 회전좌표에서의 자속분 전압 지령치()와 토오크분 전압 지령치()를 회전좌표에서 고정좌표로 변환시켜 출력하는 전압좌표변환기(5)와; 상기 전압좌표변환기(5)에서 출력된 고정좌표에서의 자속분 전압 지령치()와 토오크분 전압 지령치()를 고정좌표의 3상 전압()으로 변환시켜 출력되는 3상 전압변환기(6)와; 상기 3상 전압변환기(6)의 3상 전압()을 유도전동기(18)로 인가하여 회전시키도록 하는 벡터제어인버터 (7)와; 상기 유도전동기(18)에서 회전시 검출되는 3상 전류()를 받아 고정좌표계의 d축과 q축으로 변환시킨 전류()를 출력하는 2상 전류변환기(15)와; 상기 2상 전류변환기(15)에서 출력되는 고정좌표의 전류()를 회전좌표의 실제 자속분 전류()와 토오크분 전류()로 변환시켜 출력하는 전류 좌표변환기(14)와; 상기 속도제어기(2)에서 출력되는 토오크 전류 지령치()와 상기 자속 제어기(9)에서 출력되는 자속 전류 지령치()와유도전동기 회전자 시정수(Tr)를 이용하여 슬립주파수()를 계산하는 슬립 연산기(11)와; 상기 슬립 연산기(11)에서 계산된 슬립 주파수()와 속도검출기(17)에서 검출된 속도()를 더하는 가산기(12)와; 상기 가산기(12)의 출력신호를 적분하여 상기 전압 좌표변환기(5)와 상기 전류 좌표변환기(14)에서 사용되는 회전자 자속의 위치(θ)를 설정하는 적분기(13)로 구성되며, 이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.
먼저, 유도전동기(18)가 회전하게 되면 속도검출기(17)에서 회전속도()를 검출하여 출력하고, 비교기(1)는 상기 속도검출기(17)의 회전속도()와 외부로부터 입력되는 속도 지령치()를 비교하여 그에 따른 오차를 구하여 속도제어기(2)에 인가한다.
이에따라, 상기 속도제어기(2)는 상기 제1 비교기(1)에서 출력되는 속도에 의한 오차를 보상하기 위한 토오크 전류지령치()를 제2 비교기(3)에 인가한다.
한편, 외부로부터 입력되는 회전자 자속 지령치()가 제3 비교기(8)에 입력되어 자속추정치()와 비교되고 그에 따른 오차를 구하여 자속제어기(9)에 인가한다.
이에 따라, 상기 자속제어기(9)는 상기 제3 비교기(8)에서 비교한 오차를 보상하기 위하여, 회전자 자속 오차에 따른 자속전류 지령치()를 제4 비교기(10)에 인가한다.
또한, 2상 전류변환기(15)는 유도 전동기(18)의 회전시에 검출한 3상 전류 ()를 받아 고정 좌표계의 d축과 q축으로 변환시킨 전류()를 출력하고, 전류좌표변환기(14)는 상기 2상 전류변환기(15)에서 출력되는 고정좌표의 전류 ()를 회전좌표의 실제 자속분 전류()와 토오크분 전류()로 변환시켜 출력한다.
이때, 상기 제4 비교기(10)는 자속전류지령치()와 상기 전류좌표변환기 (14)로부터 출력되는 실제 자속분전류()를 입력받아 이를 비교하여 그에 따른 오차를 구하여 전류제어기(4)에 인가한다.
그리고, 상기 제2 비교기(3)는 상기 속도제어기(2)에서 출력되는 토오크 전류지령치()와 상기 전류좌표변환기(14)에서 출력되는 실제 토오크 전류()를 입력받아 비교하여 그에 따른 오차를 상기 전류제어기(4)에 인가한다.
그러면, 상기 전류제어기(4)는 상기 제2,제4 비교기(3),(10)의 출력신호를 입력받아 소정 제어를 통하여 자속분 전압 지령치()와 토오크분 전압 지령치()를 전압 좌표변환기(5)로 출력한다.
상기 전압좌표변환기(5)는 자속분 전압 지령치()와 토오크분 전압 지령치()를 입력받아 이를 3상 전압변환기(6)을 통해 3상 전압()으로 변환시켜 벡터제어인버터(7)로 제공된다.
이에 따라, 상기 벡터제어인버터(7)는 3상 전압()을 유도전동기(18)에 인가하여 그 유도전동기(18)를 회전시키고, 이때 상기 전류좌표변환기(14)와 2상 전류변환기(15)를 통해 실제 회전좌표로 d축과 q축으로 변환한 실제 자속분 전류()와 토오크분전류()를 생성한다.
상기 자속분 전류()는 자속추정기(16)와 제4 비교기(10)로 입력되고, 상기 토오크전류()는 상기 제2 비교기(3)로 입력된다.
이에 따라, 상기 자속추정기(16)는 전류좌표변환기(14)로부터 출력되는 자속전류()에 따른 자속 추정치()를 추정하여 상기 제3 비교기(8)로 인가한다.
슬립연산기(11)는 상기 속도제어기(2)에서 출력되는 토오크 전류지령치 ()와 상기 자속제어기(9)에서 출력되는 자속 전류 지령치() 및 유도전동기 (18)의 회전자 시정수를 이용하여 슬립주파수()를 계산하여 가산기(12)의 일측단자로 입력한다.
그러면, 상기 가산기(12)는 속도검출기(17)에서 출력되는 속도()와 슬립연산기(11)에서 출력되는 슬립 주파수()를 더하여 적분기(13)로 출력하고, 상기 적분기(13)는 상기 가산기(12)에서 출력되는 값에 대하여 적분한 값 즉, 회전자 자속의 위치(θ)를 상기 전압좌표변환기(5)와 상기 전류좌표변환기(14)로 출력한다.
따라서, 상기 전압좌표변환기(5)와 상기 전류좌표변환기(14)는 적분기(13)로부터 입력되는 회전자 자속의 위치(θ)에 따라 좌표변환을 제어한다.
상기와 같이 동작하는 종래 기술은, 슬립연산기에서 사용되는 값들을 유도전동기를 운전하기 이전에 유도전동기를 테스트하여 필요한 회전자 시정수를 설정하여 주는데, 이때 구해진 회전자 시정수는 운전중의 발열에 의하여 변화하게 되고 그 변화된 회전자 시정수로 인하여 회전자 자속의 위치를 잘못 추정함으로써 과동상태및 정상상태에서의 제어성능이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 회전자 자속을 이용하여 전동기의 정상상태에서 간접 벡터 제어시 이용하는 회전자 시정수를 지속적으로 추정하여 보상하도록 함으로써 벡터제어 인버터의 성능을 향상시키도록 한 유도전동기의 벡터제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도1은 종래 유도전동기의 벡터제어장치의 구성을 보인 블록도.
도2는 본 발명 유도전동기의 벡터제어장치의 구성을 보인 블록도.
도3은 도2에 있어서, 회전자 시정수 추정기의 구성을 보인 블록도.
*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****
1,3,8,10:비교기 2:속도제어기
4:전류제어기 5:전압좌표변환기
6:3상 전압변환기 7:벡터제어인버터
9:자속제어기 11:슬립연산기
12:가산기 13:적분기
14:전류좌표변환기 15:2상 전류변환기
16:자속추정기 17:속도검출기
18:유도전동기 19:회전자 시정수 추정기
21:d축 기준자속 계산기 22:q축 기준자속 계산기
23:d축 추정자속 계산기 24:q축 추정자속 계산기
25,26:승산기 28:회전자 시정수 제어기
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 속도지령치와 실제 속도의 오차를 보상하기 위한 토오크 전류지령치를 출력하는 속도제어기와, 회전자 자속 지령치와 실제 회전자 자속의 오차를 보상하기 위한 자속 전류 지령치를 출력하는 자속제어기와, 토오크 전류 지령치와 자속전류지령치 및 실제 자속 전류의 자속분 전류를 회전좌표 제어를 통하여 각각 자속분 전압지령치와 토오크분 전압지령치를 생성하는 전류제어기와, 상기 자속분 전압지령치와 토오크분 전압지령치를 회전좌표에서 고정좌표로 변환시켜 출력하는 전압좌표변환기와, 상기 전압좌표변환기에서 출력된 고정좌표에서의 자속분 전압지령치와 토오크분 전압지령치를 고정좌표의 3상 전압으로 변환시켜 출력하는 3상전압변환기를 구비하는 유동전동기의 벡터제어장치에 있어서, 유동전동기 회전시 검출되는 3상 전류를 고정 좌표계의 d축과 q축으로 변환시킨 전류를 출력하는 2상 전류변환기와; 상기 2상 전류변환기에서 출력되는 고정좌표의 전류를 회전좌표의 실제 자속분 전류와 토오크분 전류로 변환시켜 출력하는 전류좌표변환기와; 상기 속도제어기에서 출력되는 토오크 전류 지령치와 상기 저속제어기에서 출력되는 자속 전류 지령치 및 후술할 회전자 시정수 추정기에서 출력되는 회전자 시정수를 이용하여 슬립주파수를 계산하는 슬립연산기와; 전압좌표변환기에서 출력되는 d축과 q축 전압지령치와, 2상 전류변환기에서 출력되는 d축과 q축의 실제 전류와, 속도검출기에서 출력되는 회전속도 및 궤환되는 이전의 회전자 시정수 추정치를 입력받아 소정 연산하여 회전자 시정수를 추정하는 회전자 시정수 추정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 유도전동기의 벡터제어장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명 유도전동기의 벡터제어장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 유도전동기(18)의 회전속도()를 검출하는 속도검출기(17)와; 상기 속도검출기(17)에서 검출한 회전속도()와 외부로부터 입력되는 속도지령치 ()를 비교하여 그에 따른 오차를 출력하는 제1 비교기(1)와; 상기 제1 비교기(1)에서 출력되는 속도에 의한 오차를 보상하기 위한 토오크 전류지령치 ()를 출력하는 속도제어기(2)와; 상기 속도제어기(2)에서 출력되는 토오크 전류 지령치()와 실제 토오크 전류()를 비교하여 그에 따른 오차를 출력하는 제2 비교기(3)와; 외부로부터 입력되는 회전자 자속 지령치()와 자속추정기(16)에서 추정된 회전자 자속 추정치()를 비교하여 그에 따른 오차를 출력하는 제3 비교기(8)와; 상기 제3 비교기(8)에서 출력되는 회전자 자속에 대한 오차를 보상하기 위한 자속 전류 지령치()를 출력하는 자속제어기(9)와; 상기 자속 제어기(9)에서 출력되는 자속 전류 지령치()와 실제 출력되는 자속 전류()를 비교하여 그에 따른 오차를 출력하는 제4 비교기(10)와; 상기 제2 비교기(3)와 제4 비교기 (10)의 출력신호를 입력받아 이를 각기 자속분 전압 지령치()와 토오크분 전압 지령치()를 생성하여 출력하는 전류제어기(4)와; 상기 전류제어기(4)에서 출력되는 회전좌표에서의 자속분 전압 지령치()와 토오크분 전압 지령치()를 회전좌표에서 고정좌표로 변환시켜 출력하는 전압좌표변환기(5)와; 상기 전압좌표변환기(5)에서 출력된 고정좌표에서의 자속분 전압 지령치()와 토오크분 전압 지령치()를 고정좌표의 3상 전압()으로 변환시켜 출력되는 3상 전압변환기 (6)와; 상기 3상 전압변환기(6)의 3상 전압()을 유도전동기(18)로 인가하여 회전시키도록 하는 벡터제어인버터(7)와; 상기 유도전동기 (18)에서 회전시 검출되는 3상 전류()를 받아 고정좌표계의 d축과 q축으로 변환시킨 전류()를 출력하는 2상 전류변환기(15)와; 상기 2상 전류변환기 (15)에서 출력되는 고정좌표의 전류()를 회전좌표의 실제 자속분 전류()와 토오크분 전류()로 변환시켜 출력하는 전류 좌표변환기(14)와; 상기 속도제어기(2)에서 출력되는 토오크 전류 지령치()와 상기 자속 제어기(9)에서 출력되는 자속 전류 지령치()와 후술할 회전자 시정수 추정기(19)에서 출력되는 회전자 시정수()를 이용하여 슬립주파수를 계산하는 슬립연산기(11)와; 상기 슬립 연산기(11)에서 계산된 슬립 주파수 ()와 속도검출기(17)에서 검출된 속도()를 더하는 가산기(12)와; 상기 가산기 (12)의 출력신호를 적분하여 상기 전압 좌표변환기(5)와 상기 전류 좌표변환기(14)에서 사용되는 회전자 자속의 위치(θ)를 설정하는 적분기(13)와; 상기 전압 좌표변환기(5)에서 출력되는 d축과 q축 전압지령치(),()와 상기 2상 전류변환기 (15)에서 출력되는 d축과 q축의 실제 전류 ()와 속도검출기(17)에서 출력되는 회전속도()와 궤환되는 이전의 회전자 시정수 추정값을 입력받아 소정 연산하여 회전자 시정수 ()를 추정하는 회전자 시정수 추정기 (19)로 구성한다.
도3은 상기 회전자 시정수 추정기(19)의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 고정 좌표계의 자속전류()와 자속분 전압지령치()를 입력받아 고정 좌표계의 d축 회전자 기준자속()을 출력하는 d축 기준자속계산기(21)와; 고정좌표계의 토오크전류()와 토오크분 전압지령치()를 입력받아 고정좌표계의 q축 회전자 기준자속()을 출력하는 q축 기준자속계산기(22)와; 고정좌표계의 자속전류()와 회전속도() 및 회전자 시정수 추정치()를 이용하여 고정좌표계의 d축 회전자 추정자속()을 출력하는 d축 추정자속계산기(23)와; 고정좌표계의 토오크전류()와 회전속도() 및 회전자 시정수 추정치()를 이용하여 고정좌표계의 q축 회전자 추정자속()을 출력하는 q축 추정자속계산기 (24)와; 상기 q축 기준자속계산기(24)와 d축 추정자속계산기(23)의 출력신호 ()를 승산하는 제1 승산기(25)와; 상기 d축 기준자속계산기(24)와 q축 추정자속계산기 (24)의 출력신호()를 승산하는 제2 승산기(26)와; 상기 제1,제2 승산기 (25),(26)의 출력신호를 비교하여 그에 따라 d축과 q축의 회전자 기준자속과 회전자 추정자속의 위상 오차를 구하는 비교기(27)와; 상기 비교기(27)로부터 출력되는 위상오차를 이용하여 회전자 시정수()를 보상하는 미소회전자 시정수 변동분 ()을 출력하는 회전자시정수제어기(28)와; 상기 회전자시정수제어기(28)의 미소 회전자 시정수 변동분()과 회전자 시정수 초기치()를 입력받아 이를 가산하여 그에 따른 회전자 시정수 추정치()를 출력하는 가산기(29)로 구성하며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.
먼저, 유도전동기의 회전자 자속을 고정자 좌표계의 전압과 전류및 유도전동기 파라미터로 표현하면 아래의 수학식1 과 같다.
마찬가지로, 유도전동기의 회전자 자속을 고정 좌표계의 전류와 회전 속도 및 유도전동기 회전자 시정수로 표현하면 아래의 수학식2와 같이 나타난다.
상기 수학식1과 수학식2를 근거로 하여 회전자 자속 성분을 추정하기 위해 두개의 상호 독립적인 관측기로 구성되어 있는데,즉 상기 수학식1에서, 회전자 시정수가 포함되어 있지 않기 때문에 이 관측기를 유도전동기의 기준모델로 둘 수 있으며, 상기 수학식2는 회전자 시정수를 포함하고 있기 때문에 가변 모델로 둘수 있다.
상기 두 모델에서 구한 회전자 자속을 이용하여 적절한 메카니즘으로 가변 모델의 회전자 시정수를 추정하는데, 이와같은 동작을 상세히 설명한다.
우선, 일반적인 동작은 종래와 동일하다. 즉, 유도전동기(18)가 회전하게 되면 속도검출기(17)에서 회전속도()를 검출하여 출력하고, 비교기(1)는 상기 속도검출기(17)의 회전속도()와 외부로부터 입력되는 속도 지령치()를 비교하여 그에 따른 오차를 구하여 속도제어기(2)에 인가한다.
이에따라, 상기 속도제어기(2)는 상기 제1 비교기(1)에서 출력되는 속도에 의한 오차를 보상하기 위한 토오크 전류지령치()를 제2 비교기(3)에 인가한다.
한편, 외부로부터 입력되는 회전자 자속 지령치()가 제3 비교기(8)에 입력되어 자속추정치()와 비교되고 그에 따른 오차를 구하여 자속제어기(9)에 인가한다.
이에따라, 상기 자속제어기(9)는 상기 제3비교기(8)에서 비교한 오차를 보상하기 위하여, 회전자 자속오차에 따른 자속전류 지령치()를 제4비교기(10)에 인가한다.
또한, 2상 전류변환기(15)는 유도 전동기(18)의 회전시에 검출한 3상 전류 ()를 받아 고정 좌표계의 d축과 q축으로 변환시킨 전류()를 출력하고, 전류좌표변환기(14)는 상기 2상 전류변환기(15)에서 출력되는 고정좌표의 전류 ()를 회전좌표의 실제 자속분 전류()와 토오크분 전류()로 변환시켜 출력한다.
이때, 상기 제4 비교기(10)는 자속전류지령치()와 상기 전류좌표변환기 (14)로부터 출력되는 실제 자속분전류()를 입력받아 이를 비교하여 그에 따른 오차를 구하여 전류제어기(4)에 인가한다.
그리고, 상기 제2 비교기(3)는 상기 속도제어기(2)에서 출력되는 토오크 전류지령치()와 상기 전류좌표변환기(14)에서 출력되는 실제 토오크 전류()를 입력받아 비교하여 그에 따른 오차를 상기 전류제어기(4)에 인가한다.
그러면, 상기 전류제어기(4)는 상기 제2,제4 비교기(3),(10)의 출력신호를 입력받아 소정 제어를 통하여 자속분 전압 지령치()와 토오크분 전압 지령치()를 전압 좌표변환기(5)로 출력한다.
상기 전압좌표변환기(5)는 자속분 전압 지령치()와 토오크분 전압 지령치()를 입력받아 이를 3상 전압변환기(6)을 통해 3상 전압()으로 변환시켜 벡터제어인버터(7)로 제공된다.
이에 따라, 상기 벡터제어인버터(7)는 3상 전압()을 유도전동기 (18)에 인가하여 그 유도전동기(18)를 회전시키고, 이때 상기 전류좌표변환기(14)와 2상 전류변환기(15)를 통해 실제 회전좌표로 d축과 q축으로 변환한 실제 자속분 전류()와 토오크분전류()를 생성한다.
상기 자속분 전류()는 자속추정기(16)와 제4 비교기(10)로 입력되고, 상기 토오크전류()는 상기 제2 비교기(3)로 입력된다.
이에따라, 상기 자속추정기(16)는 전류좌표변환기(14)로부터 출력되는 자속전류()에 따른 자속추정치()를 추정하여 상기 제3비교기(8)로 인가한다.
이때, 본 발명은 유동전동기를 장시간 운전시 변동하는 회전자 시정수()를 정확히 추정하여 보상하도록 회전자 시정수 추정기(19)를 구비하는데, 즉 상기 회전자 시정수 추정기(19)는 상기 전압 좌표변환기(5)에서 출력되는 d축과 q축 전압지령치(),()와 상기 2상 전류변환기(15)에서 출력되는 d축과 q축의 실제 전류 ()와 속도검출기(17)에서 출력되는 회전속도(), 궤환되는 회전자 시정수 추정값을 입력받아 소정 연산하여 회전자 시정수 ()를 추정한다.
그러면, 슬립연산기(11)는 상기 속도제어기(2)에서 출력되는 토오크 전류 지령치()와 상기 자속 제어기(9)에서 출력되는 자속 전류 지령치()와 상기 회전자 시정수 추정기(19)에서 출력되는 회전자 시정수()를 이용하여 슬립주파수를 계산한다.
이에 따라, 가산기(12)는 상기 슬립 연산기(11)에서 계산된 슬립 주파수 ()와 속도검출기(17)에서 검출된 속도()를 더하여 이를 적분기(13)에서 적분하여 상기 전압 좌표변환기(5)와 상기 전류 좌표변환기(14)에서 사용되는 회전자 자속의 위치(θ)를 설정한다.
여기서, 상기 회전자 시정수추정기(19)의 동작을 도3을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, d축 기준자속계산기(21)는 고정 좌표계의 자속전류()와 자속분 전압지령치()를 입력받아 고정 좌표계의 d축 회전자 기준자속()을 출력하고, 기준자속계산기(22)는 고정좌표계의 토오크전류()와 토오크분 전압지령치 ()를 입력받아 고정좌표계의 q축 회전자 기준자속()을 출력한다.
그리고, d축 추정자속계산기(23)는 고정좌표계의 자속전류()와 회전속도 () 및 회전자 시정수 추정치()를 이용하여 고정좌표계의 d축 회전자 추정자속 ()을 출력하고, q축 추정자속계산기 (24)는 고정좌표계의 토오크전류 ()와 회전속도() 및 회전자 시정수 추정치()를 이용하여 고정좌표계의 q축 회전자 추정자속()을 출력한다.
이후, 제1 승산기는 상기 q축 기준자속계산기(24)와 d축 추정자속계산기(23)의 출력신호 ()를 승산하고, 제2 승산기(26)는 상기 d축 기준자속계산기(24)와 q축 추정자속계산기(24)의 출력신호()를 승산한다.
이때, 비교기(27)는 상기 제1,제2 승산기(25),(26)의 출력신호를 비교하여 그에 따라 d축과 q축의 회전자 기준자속과 회전자 추정자속의 위상 오차를 구하고, 그러면 회전자 시정수 제어기(28)는 상기 비교기(27)로부터 출력되는 위상오차를 이용하여 회전자 시정수()를 보상하는 미소 회전자 시정수 변동분 ()을 출력한다.
최종적으로, 가산기(29)는 상기 회전자시정수제어기(28)의 미소 회전자 시정수 변동분()과 회전자 시정수 초기치()를 입력받아 이를 가산하여 그에 따른 회전자 시정수 추정치()를 출력한다.
여기서, 상기 가산기(29)의 회전자 시정수 추정치()는 상기 d축 추정자속 계산기(23)와 상기 q축 추정자속 계산기(24) 및 상기 슬립연산기(11)에 입력된다.
이에따라, 상기 d축 추정자속계산기(23)와 상기 q축 추정 자속 계산기(24)에 입력되는 회전자 시정수 추정치()는 다시 전술한 바와같이 고정 좌표계에서의 d축 회전자 추정자속()과 q축 회전자 추정자속()을 계산하고, 또한 상기 슬립연산기(11)에 입력되어 회전자 슬립 주파수()를 출력한다.
이후, 상술한 동작을 반복 수행하여 회전자 자속축의 위치를 정확히 구해낸다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 슬립연산기에 사용되는 유도 전동기의 회전자 시정수를 추정하는데 있어서, 자속을 이용한 MRAC(MODEL REFERENCE ADAPTIVE CONTROL)를 하여 전동기의 정상상태에서 간접 벡터 제어시 이용하는 회전자 시정수를 지속적으로 추정하여 보상함으로써 벡터 제어장치의 정상상태 및 과도상태의 제어성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 속도지령치와 실제 속도의 오차를 보상하기 위한 토오크 전류지령치를 출력하는 속도제어기와, 회전자 자속 지령치와 실제 회전자 자속의 오차를 보상하기 위한 자속 전류 지령치를 출력하는 자속제어기와, 토오크 전류 지령치와 자속전류지령치 및 실제 자속 전류의 자속분 전류를 회전좌표 제어를 통하여 각각 자속분 전압지령치와 토오크분 전압지령치를 생성하는 전류제어기와, 상기 자속분 전압지령치와 토오크분 전압지령치를 회전좌표에서 고정좌표로 변환시켜 출력하는 전압좌표변환기와, 상기 전압좌표변환기에서 출력된 고정좌표에서의 자속분 전압지령치와 토오크분 전압지령치를 고정좌표의 3상 전압으로 변환시켜 출력하는 3상전압변환기를 구비하는 유동전동기의 벡터제어장치에 있어서, 유동전동기 회전시 검출되는 3상 전류를 고정 좌표계의 d축과 q축으로 변환시킨 전류를 출력하는 2상 전류변환기와; 상기 2상 전류변환기에서 출력되는 고정좌표의 전류를 회전좌표의 실제 자속분 전류와 토오크분 전류로 변환시켜 출력하는 전류좌표변환기와; 상기 속도제어기에서 출력되는 토오크 전류 지령치와 상기 저속제어기에서 출력되는 자속 전류 지령치 및 후술할 회전자 시정수 추정기에서 출력되는 회전자 시정수를 이용하여 슬립주파수를 계산하는 슬립연산기와; 전압좌표변환기에서 출력되는 d축과 q축 전압지령치와, 2상 전류변환기에서 출력되는 d축과 q축의 실제 전류와, 속도검출기에서 출력되는 회전속도 및 궤환되는 이전의 회전자 시정수 추정치를 입력받아 소정 연산하여 회전자 시정수를 추정하는 회전자 시정수 추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 벡터제어장치.
  2. 제1 항에 있어서, 회전자 시정수 추정기는 고정 좌표계의 자속전류와 자속분 전압지령치를 입력받아 고정 좌표계의 d축 회전자 기준자속을 출력하는 d축 기준자속계산기와; 고정좌표계의 토오크전류와 토오크분 전압지령치를 입력받아 고정좌표계의 q축회전자 기준자속을 출력하는 q축 기준자속계산기와; 고정좌표계의 자속전류와 회전속도및 회전자 시정수 추정치를 이용하여 고정좌표계의 d축 회전자 추정자속을 출력하는 d축 추정자속계산기와; 고정좌표계의 토오크전류와 회전속도 및 회전자 시정수 추정치를 이용하여 고정좌표계의 q축 회전자 추정자속을 출력하는 q축 추정자속계산기와; 상기 q축 기준자속계산기와 d축 추정자속계산기의 출력신호를 승산하는 제1 승산기와; 상기 d축 기준자속계산기와 q축 추정자속계산기의 출력신호를 승산하는 제2 승산기와; 상기 제1,제2 승산기의 출력신호를 비교하여 그에 따라 d축과 q축의 회전자 기준자속과 회전자 추정자속의 위상오차를 구하는 비교기와; 상기 비교기로부터 출력되는 위상오차를 이용하여 회전자 시정수를 보상하는 미소회전자 시정수 변동분을 출력하는 회전자시정수제어기와; 상기 회전자시정수제어기의 미소 회전자 시정수 변동분과 회전자 시정수 초기치를 입력받아 이를 가산하여 그에 따른 회전자 시정수 추정치를 출력하는 가산기로 구성한 것을 특징으로 하는 유도전동기의 벡터 제어장치.
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