KR100472761B1 - 교류전동기의 속도제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 교류발전기의 속도제어장치는 교류전동기의 교류를 회전하는 직교2축좌표상에서 2 성분인 여자분 전류와 토크분 전류로 나누어 각각 비례적분제어하는 전류제어기를 가진 교류전동기의 속도제어장치에 있어서, 토크분 전류제어기(47a)에서 출력되는 토크분 전압성분 V_q'와 토크분 전압리미터(54a)에서 출력되는 토크분 전압지령 V_q ^*에서 토크분 전압포화량 △V_q을 구하는 제 1 감산기(1)와, 토크분 전압포화량 △V_q을 보유하는 제 1 적분기(2)와, 보유한 토크분 전압포화량 △V_q'와 직교2축좌표의 회전각속도 ω에서 자속지령수정량 △φ _2d를 출력하는 자속지령수정기(3a)와, 자속지령 φ _2d ^*에서 자속지령수정량 △φ _2d을 감산하여 자속수정지령 △φ _2d*_cmd을 출력하는 제 2감산기(4)를 구비하는 교류전동기의 속도제어장치이다.

Description

교류전동기의 속도제어장치{SPEED CONTROL APPARATUS OF AC MOTOR}

본 발명은 교류전동기의 속도제어장치에 관한 것으로, 특히 정격속도보다 더 높은 고속영역에서의 특성향상에 관한 것이다.

교류전동기의 전류제어에서, 교류전동기의 전류를 회전하는 직교2축좌표(아래에서는 dq축 좌표라 함)상에서 여자성분(excitation component)(아래에서는 d축으로 함)과 토크성분(torque component)(아래에서는 d축으로 함)으로 분해시켜 각각 제어하는 벡터제어(verctor control)를 실시하는 경우가 많다.

종래의 관련기술로서 아래에서 유도전동기의 경우에 대하여 설명한다.

도 16에서는 종래의 관련기술에서 유도전동기의 속도제어장치의 구성도를 나타낸다. 도 16에서 부호 31은 유도전동기이고, 부호 32는 아래에서 설명하는 전압지령 Vu^*, Vv^*, Vw^* 에 의해 유도전동기(31)에 전력을 공급하는 PWM인버터이며, 부호 33a, 33b, 33c는 유도전동기(31)의 전류 i_u, i_v, i_w를 검출하는 전류검출기이며, 부호 34는 유도전동기(31)의 회전속도 ω_r를 검출하는 속도검출기이다.

또, 부호 35는 아래에서 설명하는 d축 전류 i_1d에 의해 자속 φ _2d를 연산하는 2차자속연산기이고, 부호 36은 아래에서 설명하는 q축 전류 i_1q와 자속 φ _2d에 의해 슬립각주파수(slip anqular frequency) ω_s를 연산하는 슬립주파수연산기이며,

부호 37은 슬립주파수연산기(36)가 연산한 슬립각 주파수 ωs와 속도검출기(34)가 검출한 유도전동기(31)의 회전속도 ω_r에 의해 dq축 좌표의 회전각속도 ω를 연산하는 좌표회전각속도연산기이고, 부호 38은 회전각속도 ω를 적분하여 dq축 좌표의 위상각 θ를 출력하는 적분기이다.

또, 부호 39는 dq축 좌표의 위상각 θ에 의해 전류검출기 33a, 33b, 33c의 전류 iu, iv, iw를 dq축 좌표상의 d축전류 i_1d와 q축 전류 i_1q로 분해시켜 출력하는 3상 2상좌표 교류기이다.

또, 부호 40은 자속지령 φ _2d *과 2차 자속연산기(35)의 출력인 자속φ _2d 의 자속편차 e_f를 출력하는 감산기이고, 부호 41은 자속편차 e_f가 0으로 되도록 비례적분(아래에서는 PI라 함)을 제어하여 d축 전류성분 i_1d′를 출력하는 자속제어기이며, 부호 42는 속도지령 ω_r*과 속도검출기(34)의 출력인 유도전동기(31)의 회전속도 ω_r 의속도편차 e_ω를 출력하는 감산기이다.

그리고, 부호 43은 속도편차 e_ω가 0으로 되도록 PI를 제어하여 q축 전류성분 i_1q´를 출력하는 속도제어기이다.

또, 부호 44는 d축 전류지령 i _1d´*과 d축 전류 I_1d의 전류편차 e_id를 출력하는 감산기이고, 부호 45b는 전류편차 eid가 0으로 되도록 PI를 제어하여 d축 전압성분 V_d´를 출력하는 d축 전류제어기이며, 부호 46은 q축 전류지령 i_1q*와 q축 전류 i_1q의 전류편차 e_iq를 출력하는 감산기이고,

부호 47b는 전류편차 e_iq가 0으로 되도록 PI제어하여 q축 전압성분 V_q´를 출력하는 q측 전류제어기이며, 부호 48은 dq축 좌표의 위상각 θ에 의해 d축 전압지령 Vd^*과 q축 전압지령 V_q*를 3상교류좌표상의 전압지령 Vu^*, Vv^* , Vw^* 로 변화시켜 PWM인버터(32)의 전압지령으로 출력하는 2상 3상좌표변환기이다.

또, 부호 51은 d축 전류성분 i_1d′를 소정의 범위내로 제한시켜 d축전류지령 i_1d*를 출력하는 d축전류리미터(limiter)이고, 부호 52는 q축 전류성분 i_1q′를 소정의 범위내로 제한시켜 q축 전류지령 i_1q*를 출력하는 q축 전류리미터이다.

또, 부호 53b는 d축전압성분 Vd′를 소정의 범위내로 제한시켜 d축 전압지령 V_d*을 출력하는 d축전압리미터이고, 부호 54b는 q축 전압성분 Vq′를 소정의 범위내로 제한시켜 q축 전압지령 Vq^*를 출력하는 q축 전압리미터이다.

또, 부호 55는 유도전동기의 자속지령 φ _2d ^*을 임의로 주는 자속지령 생성부(Magnetic flux command generation section)이다. 속도지령 ω_r*은 외부에서 임의로 주어진다.

도 17은 도 16의 자속제어기(41), 속도제어기(43), d축 전류제어기 45d, q축 전류제어기(47b)등 PI제어기의 구성을 나타낸 구성도이다. 도 17에서 부호 61은 PI제어기의 비례게인(gain) Kp에 상당하는 계수기(coefficient unit)이고, 부호 62는 PI제어기의 적분게인(gain)K₁에 상당하는 계수기이고, 부호 63b는 연산을 정지하는 기능을 가진 적분기이고, 부호 64는 비례성분과 적분성분을 가산하는 가산기이다. 또, e은 PI제어기에 입력되는 편차이고, U´는 PI제어기에서 출력되는 조작량(즉, 제어입력)이다.

자속제어기(41)의 경우, e는 자속지령 φ _2d ^*과 2차자속연산기(35)의 출력인 자속 φ _2d 의 자속편차 e_f이고, 또 U´는 d축 전류성분 i_1d´에 상당하며; 속도제어기(43)의 경우 e는 속도지령 ω_r*과 속도검출기(34)의 출력인 유도전동기(31)회전속도 ω_r의 속도편차 e_w이고, 또 U´는 q축 전류성분 i_iq ^´에 상당하고;

d축 전류제어기(45b)의 경 우, e는 d축 전류지령 i_1d*와 d축 전류 i_1d의 전류편차 e_id이고, 또 U´는 d축전압성분 V_d´에 상당하고; q축 전류제어기(47b)의 경우 e는 q축 전류지령 i_1q*와 q축 전류 i_1q의 전류편차e_iq*이고, 또는 U´는 q축 전압성분 Vq´에 상당한다.

도 16과 도 17을 사용하여 유도전동기에서 벡터제어의 기본동작을 설명한다.

도 16에서 나타낸 바와같이, 벡터 제어는 자속제어기(41), 속도제어기(43), d축 전류제어기(45b), q축 전류제어기(47b)등을 조합하여 구성되어 있는 다수의 PI제어기를 사용하여 실시한다.

또, 각 PI제어기의 선행하는 전단(Stage preceding)의 감산기(감산기 40, 감산기 42, 감산기 44, 감산기 46)는 각각의 지령치(command value)와 실제 검출기에서의 편차 e(e_f, e_w, e_id, e_iq)를 출력한다.

PI제어기는 전단(preceding stage)의 감산기에서 출력된 편차를 O(지령치와 실제검출치를 서로 일치시킴)으로 설정하기 위한 콘트롤러(controller)이며, 각 PI제어기는 전단의 감산기에서 출력되는 편차 e를 입력하여 다음식(1) 에 의해 편차 e를 O으로 설정하도록 한 조작량(제어입력) U´(i_1d´, i_iq´, V_d´, V _q´)를 출력한다.

U´= (K_p + (K_I/s))ㆍe .................(1)

위 식(1)의 블록선도(block diagram)를 도 17에 나타낸다.

여기서, Kp는 PI제어기의 비례게인이고, K_I는 PI제어기의 적분게인이다.

도 16에서 사용되는 PI제어기(자속제어기 41, 속도제어기 43, d축 전류제어기 45b, q축 전류제어기 47b)는 도 17에 나타낸 PI제어기이나, 각 PI제어기에서 K_p 및 K_I의 값이 다르다.

자속제어기(41) 또는 속도제어기(43)에서, d축 전류성분 i_id′또는 q축 전류성분 i_1q이 조작량 U′에 상당하나, d축 전류성분 i_id' 또는 q축 전류성분 i_1q′ 는 PWM인버터(32)에 의해 허용되는 최대출력전류치 imax이상의 값 또는 그 최대출력전류치와 동일한 값으로 설정할 수 없다.

그리고, 여기서 d축 전류리미터(51)와 q축 전류리미터(52)에 의해, 자속제어기(41)과 속도제어기(43)에서 출력된 조작량 U′(제어입력)(d축 전류성분 i_id′q축 전류성분 i_iq′)가 PWM인버터(32)에 의해 허용되는 최대출력 전류치 imax를 초과하지 않도록 제한한다.

또, d축 전류제어기(45b)또는 q축 전류제어기(47b)에서, 조작량 U′는 d축 전압성분 V_d′또는 q축 전압성분 V_q′에 상당하나, d축 전압성분 V_d′또는 q축 전압성분 V_q′는 PWM인버터(32)의 버스(bus)전압 V_bc이상의 값 또는 그 버스전압과 동일한 값으로 설정할 수 없기 때문에, d축 전압리미터(53b)와 q축 전압리미터(54b)에 의해, d축전류제어기(45b) 또는 q축 전류제어기(47b)에서 출력되는 조작량 U′(d축 전압성분 V_d′, q축 전압성분 Vq′)가 PWM인버터(32)의 버스(bus)전압 V_Dc을 초과하지 않도록 제한한다.

그러나, d축 전류리미터(51), q축 리미터(52), d축 전압리미터(53b)및 q축 전압리미터의 제한치는 반드시 동일하게 할 필요가 없다.

위에서 설명한 바와같이, 종래기술의 유도전동기의 속도제어장치는 각 PI제어기(41, 43, 45b, 47b)의 출력에 대하여 각 리미터(51, 52, 53b, 54b)를 설정하여, 각 리미터(51, 52, 53b, 54b)에 의해 조작량 U′이 제한될 경우, 입력편차 e가 항상 0으로 되지 않으며, 그 PI제어기 내부에 있는 적분기(63b)에 그 편차 e가 계속 축적되어 조작량 포화현상이 발생하게 되고, 오버슈트(over shoot)또는 헌팅(hunting)으로 칭하는 진동 출력응답(Vibratory output response)을 발생하는 원인으로 되는 문제점이 있었다.

이와같이, 조작량(제어입력) U′가 각 리미터(51, 52, 53b, 54b)의 제한치를 초과할 경우 PI제어기내에 있는 적분기(63b)의 적분연산을 정지시킴으로써 편차 e의 계속적인 축적을 회피하여 조작량(제어입력)의 포화를 제거하게 되어 안정성 있는 응답(stable response)을 경험적으로 얻을 수 있었다.

도 18은 다음에 설명하는 유도전동기에서 정상상태의 단시간전압을 구하는 식(expressions)에 의해 d축 전압성분 V_d′과 q축 전압성분 V_q′을 플롯팅 (Plotting)한 그라프이다. 도 18에서, (a),(c),(e)는 d축 전압성분 V_d′을, (b),(d),(f)는 q축 전압성분 V_q′을 각각 나타낸다.

또, 도 19는 회전속도 ω_r에 대하여 q축 전류리미터의 제한치를 나타낸 그래프이다. 또, 도 20은 회전속도 ω_r에 대하여 자속지령생성부에서 임의로 출력할 수 있는 자속지령 φ _2d*의 최대 허용치를 나타낸 그라프이다.

도 18은 도 19및 도 20와 대응되어 있다. 도 19에서 제한치가 (a),(c)및 (e)로 변화시킬 경우 도 18의 그라프는 (a),(c) 및 (e)와 같이 된다. 또, 도 20의 최대허용치를 (b),(d),(f)로 변화시킬 경우, 도 18의 그라프는 (b),(d),(f)와 같이 된다.

유도전동기를 정격속도이상으로 운전할 경우, d축 전류제어기(45b) 및 q축 전류제어기(47b)에서 출력되는 d축전압성분 V_d´또는 q축 전압성분 Vq´은 정상적으로 d축전압 리미터(53b)와 q축 전압리미터(54b)의 제한치를 계속하여 초과한다.

조작량이 제한치를 초과할 경우 위에서 설명한 적분연산정지방법은 조작량 포화로 볼 수 있는 제어불능상태로 일시적으로 회피하는 수단이며, 과도적인 조작량포화에 대해서는 효과가 있으나, 유도전동기를 정격속도이상으로 운전할 경우와 같이 정상적으로 조작량 포화가 계속 발생할 경우에는 사용할 수 없다.

정격속도이상에서 정상적으로 발생하는 전압성분 V_d´와 V_q´의 조작량포화를 제거하기 위하여 실시하고 있는 종래의 방법을 도 18~도 20에서 설명한다.

이와같이 고속영역에서의 V_d´및 V_q´의 조작량포화를 특히 전압포화라 한다.

유도전동기의 경우, 정상상태에서 d축전압성분 V_d´과 q축 전압성분 V_q´를 다음식(2)및 (3)으로 나타낸다.

V_d′= R₁ ·i_1d - L₁ ·σ·ω·i_1q ..............(2)

V_q′= R₁ ·i_1q + (L₁/M) ·ω·Φ _2d .............(3)

위 식에서, R₁은 유도전동기(31)의 1차 저항이고, L₁은 1차측자기인덕턴스(Primary side self inductance)이며, M은 상호인덕턴스(mutual inductance)이고, δ는 누설계수(leakage coefficient)이다.

유도전동기를 정격속도 이상으로 운전할 경우, 식(2),식(3)의 제 2항성분은 제 1항성분보다 대단히 커저, 식(2)및 식(3)을 다음의 식(4)및 식(5)로 근사(近似)하게 나타낼 수 있다.

V_d′= -L₁ ·σ·ω·i_1q ..............(4)

V_q′= (L₁/M) ·ω·Φ _2d ..............(5)

q축 전류리미터(52)는 고정리미터이며, q축 전류리미터 값은 도 19의 (a)로 나타낸다. 여기서, q축 전류 i_q가 제한치와 동일하게 흐르면, 식(4)에 의해 V_d´는 도 18의 (a)의 그라프로 된다.

또, 자속지령생성부(55)에서 임의로 출력할 수 있는 Φ _2d *의 최대허용치는 도20의 (b)로 나타낸다.

여기서, 자속 Φ _2d 의 최대허용치와 동일한 값을 취하면 식(5)에 의해 V_q´는 도 18의 (b)의 그라프로 된다.

도 18의 (a)및 (b)에서, 회전속도 ω_base이상으로 운전할 경우, 전압성분 V_q´가 PWM인버터(32)의 출력제한치 ±V_max를 초과하여 포화하고, 또 회전속도 ω_base이상으로 운전할 경우 전압성분 V_d´와 V_q´ 양쪽이 PWM인버터(32)의 출력제한치 ±V_max로 초과하여 포화됨을 알 수 있다.

이와같이 정격속도이상의 영역에서는 정상적으로 전압포화가 발생하기 때문에 자속지령 생성분(55)의 Φ _2d *의 최대허용치와 q축 전류리미터(52)의 제한치를 속도에 따라 변화시키도록 한다.

예로서, q축 전류리미터의 제한치를 도 19의 (e)에 나타낸 바와같이 d축 성분의 전압포화가 발생하는 회전속도 ω_base에서 속도에 반비례하는 형상으로 변화시킬 수 있는 가변리미터인 경우 q축 전류 i_1q가 제한치와 동일하게 흘러도 식(4)에서 V_d´는 도 18의 (c)의 그라프로 된다. 또, 자속지령생성부(55)에서 임의로 출력할 수 있는 Φ _2d *의 최대허용치를 도 20의 (d)로 나타내도록 q축 성분의 전압포화가 발생하는 회전속도 ω_base에서 속도에 반비례한 함수로 제한할 경우, 자속 Φ _2d 이 최대허용치와 동일한 값을 얻어도 식(5)에서 V_q´는 도 18의 (d)의 그래프로 된다.

위에서 설명한 바와같이, q축전류리미터의 제한치 또는 Φ _2d *의 최대허용치를 속도에 따라 변화시킴으로써, 정력속도이상의 영역에서도 d축 전압성분 V_d´또는 q축 전압성분 V_q´가 PWM인버터(32)의 출력제한치 ±V_max의 초과를 방지하여 전압포화의 발생을 억제할 수 있기 때문에 안정한 응답을 얻을 수 있다.

그러나, 실제로 유도전동기를 회전할 경우, 부하 또는 버스(bus)전압의 크기변동에 의해 전압성분 V_d′, V_q′가 도 18의 (c),(d)보다 더 커지게 되어, 전압포화가 발생하여 불안정한 응답으로 된다.

그 다음으로, 도 19의 (e), 도 20의 (f)에서와 같이 q축 전류리미터의 제한치 또는 Φ _2d *의 최대허용치를 더 하방으로 설정하여, 전압성분 V_d′, V_q′를 도 18의 (e),(f)에서와 같이 PWM인비터(32)의 출력제한치 ±V_max에 대하여 여유(margin)를 가져 전압포화의 발생을 어렵게 할 수 있다.

그러나, 이 경우 PWM인버터의 능력을 충분하게 발휘할 수 없게 되어 얻어진 출력토크의 저하등을 초래하는 문제점이 있었다.

출력토크의 저하없이 전압포화의 발생을 어렵게 하기 위하여 자속지령 또는 전류지령을 피드백(feeding back)하여 전압포화가 발생할 때 수정하는 방법이 제한되었다.

이 방법은 전압포화가 발생할 때 그 포화량을 검출하여 이 포화량에서 전압포화를 제거하기 위한 최적수정량을 구하여 각 지령을 수정한다.

이와같은 피드백제어를 실시함으로써 부하 또는 버스(bus)전압의 모든 조건에 좌우됨이 없이 전압포화의 발생을 억제하여 제어의 안정성을 향상시킬 수 있고, 또 PWM인버터의 능력을 최대로 발휘할 수도 있다.

예로서, 특허문헌으로 일본국 특허공개 2000-92899의 공보명세서에서는 전류제어계에서의 전압지령치와 PWM인버터의 버스(bus)전압치를 비교하여 적분하고, 그 버스전압치가 전압지령치를 상회한 경우, 자속지령을 적분한 출력에서 제거하고, 하회(下回)한 경우 제거량을 0으로 하는 전압포화 보상회로를 구비한 유도전동기의 제어장치에 대하여 기재되어 있다.

이 방법은 전압포화량에 따라서 수정량을 도출하여 각 지령을 수정하기 때문에, 전압포화를 제거할 수 있으나, 수정량을 결정할 때, 전동기의 속도를 고려하지 않기 때문에, 급격한 속도변화등에 대해서는, 예로서 가속할 때 수정을 신속하게 해야하기 때문에 수정량을 증가시키며, 감속할 때 안정성을 증가시켜야 하기 때문에 수정량을 억제시키도록 수정량의 연산등을 깊히 고려할 필요가 있는 기술적인 문제점이 있었다.

본 발명은 위에서 설명한 기술적 과제를 해결하기 위하여 구성된 것으로, 급격한 속도변화등에 대해서도 특별한 조작을 실시할 필요없이 전압포화의 발생을 억제할 수 있는 교류전동기의 속도제어장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 속도제어장치 구성도이다.

도 2는 도 1의 유도전동기에서 정상상태의 단자간전압을 구하는 식(4)및 식(5)에 의해 d축전압성분 V_d′와 q축 전압성분 V_q′를 플롯팅(plotting)한 그라프를 나타낸다.

도 3는 본 발명의 실시예 1에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 자속지령수정기

(3a, 3b)의 구성을 나타낸 자속지령수정기 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예 2에 의한 영구자석전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 속도제어장치구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예 2에 의한 d축 전류지령수정기(5a, 5b)의 구성을 나타낸 전류지령수정기 구성도이다.

도 6은 본 발명의 실시예 3에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 속도제어장치 구성도이다.

도 7은 본 발명의 실시예 3에 의한 영구자석전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 속도제어장치구성도이다.

도 8은 본 발명의 실시예 4에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 속도제어장치구성도이다.

도 9는 유도전동기에서 정상상태의 단자간전압을 구하는 식(4)및 식(5)에 의해 d축 전압성분 V_d′과 q축 전압성분 V_q′을 플롯팅한 그래프를 나타낸다.

도 10은 본 발명의 실시예 4에 의한 q축 전류지령수정기(13a, 13b)의 구성을 나타낸 전류지령수정기 구성도이다.

도 11은 본 발명의 실시예 4에 의한 영구자석 전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 속도제어장치 구성도이다.

도 12는 본 발명의 실시예 5에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 속도제어장치 구성도이다.

도 13은 본 발명의 실시예 6에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 속도제어장치 구성도이다.

도 14는 도 13의 d축 전류제어기(16), q축 전류제어기(17)등의 PI제어기의 구성도이다.

도 15는 본 발명의 실시예 6에 의한 영구자석 전동기의 속도제어장치의 구성도이다.

도 16은 종래의 유도전동기의 속도제어장치의 구성도이다.

도 17은 도 16의 자속제어기(41), 속도제어기(43), d축전류제어기(45b), q측 전류제어기(47b)등의 PI제어기의 구성도이다.

도 18은 다음에 설명하는 유도전동기에서 정상상태의 단자간전압을 구하는 식에 의해 d축전압성분 V_d′과 q축 전압성분 V_q′을 플롯팅한 그라프를 나타낸다.

도 19는 회전속도 ω_r에 대한 q축 전류리미터의 제한치를 플롯팅한 그라프이다.

도 20은 회전속도 ω_r에 대한 자속지령생성부에서 임의로 출력할 수 있는 자속지령

φ ₂₄ *의 최대허용치를 나타낸 그라프이다.

본 발명에 의한 교류전동기의 속도제어장치는 교류전동기의 전류를 회전하는 직교 2축좌표상의 두성분인 여자분 전류(excitation component current)와 토크분전류(torque component current)로 비례적분제어(proportional integration control)하는 전류제어기를 가진 교류전동기의 속도제어장치에 있어서, 토크분전류를 비례적분제어하는 토크분전류제어기에서 출력되는 토크분전압성분을 소정의 값이하로 되도록 제한하는 토크분전압리미터(torque componant voltage limiter)와, 토크분전류제어기에서 출력되는 토크분전압성분과 토크분전압리미터에서 출력되는 토크분 전압지령에서 토크분전압포화량을 구하는 제 1감산기(first subtracter)와, 토크분전압포화량을 보유하는 제 1적분기(first integrator)와, 보유한 토크분 전압포화량과 직교 2축좌표의 회전각속도에서 여자분전류지령수정량을 출력하는 여자분전류지령수정기(magnetic flux command corrector)와, 자속지령에서 자속지령수정량을 감산하여 자속수정지령을 출력하는 제 2 감산기(second subtracker)를 구비함으로써, 속도가 급격하게 변화되는 경우등에서도, 항상 최적수정량을 얻을 수 있고, 전압포화의 발생을 억제시킬 수 있다.

또, 교류발전기의 전류를 회전하는 직교2축 좌표상의 두성분인 여자분전류와 토크분전류로 나누어 각각 비례적분제어를 하는 전류제어기를 가진 교류전동기의 속도제어장치에 있어서, 토크분전류를 비례적분제어를 하는 토크분전류제어기에서 출력되는 토크분 전압성분을 소정의 값이하로 되도록 제한하는 토크분전압리미터와, 토크분전류제어기에서 출력되는 토크분 전압성분과 토크분 전압리미터에서 출력되는 토크분전압지령에서 토크분전압포화량을 구하는 제 1감산기와, 토크분전압포화량을 보유하는 제 1적분기와, 보유한 토크분전압포화량과 직교 2축과표의 회전각속도에서 여자분전류지령 수정량을 출력하는 여자분 전류지령 수정기와, 여자분전류지령에서 여자분 전류지령 수정량을 감산하여 여자분전류수정지령을 출력하는 제 3감산기를 구비함으로써 속도가 급격하게 변화되는 경우등에서도 항상 최적수정량을 얻을 수 있고, 전압포화의 발생을 억제할 수 있다.

또, 본 발명에 의한 교류전동기의 속도제어장치는 교류전동기의 전류를 회전하는 직교 2축좌표상에서의 2성분인 여자분전류와 토크분전류로 나누어 각각 비례적분 제어하는 전류제어기를 가진 교류전동기의 속도제어장치에 있어서, 토크분 전압성분이 포화되어도 내부의 적분기의 연산을 계속하도록 토크분전류를 비레적분제어하는 토크분 전류제어기를 구성함과 동시에, 토크분전류를 비례적분제어하는 토크분전류제어기에서 출력되는 토크분 전압성분을 소정의 값 이하로 되도록 제어하는 토크분전압리미터와, 토크분전류제어기에서 출력되는 토크분 전압성분과 토크분전압리미터에서 출력되는 토크분전압지령에서 토크분 전압포화량을 구하는 제 1감산기와, 토크분전압포화량과 직교 2축좌표의 회전각속도에서 자속지령수정량을 출력하는 자속지령수정기와, 자속지령에서 자속지령수정량을 감산하여 자속수정지령을 출력하는 제 2감산기를 구비함으로써, 간단한 구성으로 전압포화의 발생을 억제시킬 수 있다.

또, 교류전동기의 전류를 회전하는 직교 2축좌표상의 2성분인 여자분전류와 토크분전류로 나누어 각각 비례적분제어하는 전류제어기를 가진 교류전동기의 속도제어장치에 있어서, 토크분 전류를 비레적분제어하는 토크분전류제어기를, 토트분전압성분이 포화되어도 내부 적분기의 연산을 계속하도록 구성함과 동시에, 토크분 전류를 비레적분제어하는 토크분 전류제어기에서 출력되는 토크분전압성분을 소정의 값 이하로 되도록 제한하는 토크분전압리미터와, 토크분전류제어기에서 출력되는 토크분전압성분과 토크분전압리미터에서 출력되는 토크분전압지령에서 토크분전압포화량을 구하는 제 1감산기와, 토크분전압포화량과 직교 2축좌표의 회전각속도에서 여자분전류지령 수정량을 출력하는 여자분 전류지령수정기와, 여자분전류지령에서 여자분전류지령 수정량을 감산하여 여자분전류수정지령을 출력하는 제 3감산기를 구비함으로써 간단한 구성으로 전압포화의 발생을 억제시킬 수 있다.

또, 자속지령을 생성하는 자속지령생성부에 교류전동기의 회전속도를 입력하여 교류전동기의 회전속도에 따라 자속지령을 생성하도록 함으로써, 토크분전압포화량의 크기를 어느정도 적게 할 수 있으며, 간단한 구성으로 교류전동기의 제어안정성을 향상시킬 수 있다.

또, 여자분전류지령을 생성하는 여자분 전류지령생성부에 교류전동기의 회전속도를 입력하여 교류전동기의 회전속도에 따라 여자분 전류지령을 생성하도록 함으로써, 토크분전압포화량크기를 어느정도 적게할 수 있으며, 간단한 구조로 교류전동기의 제어안정성을 향상시킬 수 있다.

또, 여자분전류를 비레적분제어하는 여자분전류제어기를 여자분전류성분이 포화되어도 내부 적분기의 연산을 게속하도록 구성함과 동시에, 여자분전류를 비레적분제어하는 여자분전류제어기에서 출력되는 여자분 전류성분을 소정의 값이하로 되도록 제한하는 여자분 전압리미터와, 여자분전류제어기에서 출력되는 여자분전압성분과 여자분 전압리미터에서 출력되는 여자분전압포화량을 구하는 제 4 감산기와, 여자분전압포화량과 직교 2축좌표의 회전각속도에서 토크분전류지령 수정량을 출력하는 여자분전류지령수정기와, 토크분전류지령에서 토크분 전류지령수정량을 감산하여 토크분전류수정 지령을 출력하는 제 5 감산기를 구비함으로써, 교류전동기를 정격속도로 부터 크게 초과한 영역에서 운전하는 경우에도, 전압포화의 발생을 억제할 수 있고, 간단한 구성으로 안정한 제어를 실시할 수 있다.

또, 속도지령과 교류전동기의 회전속도의 속도편차를 비레적분제어하는 제어기에서 출력되는 토크분전류지령을 소정의 값 이하로 되도록 제한하는 토크분 전류리미터에 있어서, 토크분 전류지령을 제한하는 제한치를 교류전동기의 회전속도에 따라 변동하도록 함으로써, 여자분 전압포화량의 크기를 어느정도 적게할 수 있고, 간단한 구성으로 교류전동기의 제어안정성을 향상시킬 수 있다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 구성도이다. 도 1에서, 부호 31~39, 40~44, 45b, 46, 48, 51, 52, 53b, 55는 도 16에서와 같이 동일하여 그 설명을 생략한다.

또, 부호 1은 q축 전압성분 V_q´과 q축전압지령 V_q*에서 q축전압포화량 △V_q를 출력하는 제1 감산기이고,

부호 2는 q축 전압포화량 △V_q를 보유하여 보유한 q축 전압포화량 △V_q´를 출력하는 제 1적분기이며,

부호 3a는 보유한 q축 전압포화량 △V_q´와 dq축좌표의 회전각속도 ω에서 자속지령 수정량 △φ _2d를 출력하는 자속지령수정기이고,

부호 4는 자속지령 φ _2d*에서 자속지령수정량 △φ _2d*을 감한 자속수정지령 φ _2d*_cmd를 출력하는 제 2감산기이다.

또, 부호 47a는 전류편차 e_iq가 O으로 되도록 PI제어하여 q축 전압성분 V_q´를 출력하는 q축 전류제어기이고, 부호 54a는 q축전압성분 V_q´을 소정의 범위내에서 제한하여 q축 전압지령 V_q*을 출력하는 q축 전압리미터이다.

도 2는 위에서 설명한 유도전동기에서 정상상태의 단자간 전압을 구하는 식(4) 및 식(5)에 의해 d축 전압성분 V_d′과 q축 전압성분 V_q´을 플로팅한 그라프이다. 도 2에서 (a)는 실시예 1에 의해 수정전의 d축 전압지령 V_d*의 그래프이고, (b)는 실시예 1에 의해 수정전의 q축 전압지령 Vq*의 그라프이며, (c)는 실시예 1에 의해 수정후의 q축 전압지령 V_q*의 그라프를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 유도전동기의 속도제어장치에서 자속지령 수정기(3a)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 3에서, 부호 21은 보유한 q축 전압포화량 △V_q´를 dq축 좌표의 회전각속도 ω로 제산(dividing)하는 제산기(divider)이고, 부호 22는 제산기(21)의 출력을 입력하여 자속지령수정량 △φ _2d 를 출력하는 계수기(coefficient unit)이다.

단, 아래에서 설명하는 자속지령수정기(3b)에서 제산기(21)는 q축 전압포화량 △Vq를 dq축좌표의 회전각속도 ω로 제산한다.

도 1~도 3, 도 19 및 도 20을 사용하여 실시예 1에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 작동을 설명한다.

전압포화가 발생하지 않은 경우 동작이 종래의 기술과 동일하여 그 설명을 생략한다.

위에서 설명한 종래예에서 설명한 바와 같이, 정상상태에서 유도전동기의 단자간 전압은 식(4)및 식(5)에 의해 나타낸다.

q축 전류 리미터(52)는 제한치가 도 19의 (a)로 나타낸 고정리미터이며, q축 전류 i_1q가 제한치와 동일하게 흐르면 V_d′는 식(4)에 의해 도 2의(a)의 그라프로 된다.

또, 자속지령생성부(55)에서 임의로 출력할 수 있는 φ _2d *의 최대허용치는 도 20의 (b)로 나타내며, 자속 φ _2d 이 최대허용치와 동일한 값을 가질 경우 V_q ′는 식(5)에 의해 도 2의 (b)그라프로 된다.

유도전동기를 정격속도(회전속도 ω_base)의 2배정도 영역에서 운전할 경우, 도 2의 (a)로 나타내도록 d축 전압성분 V_d´은 출력제한치 ±Vmax를 초과하지 않는다.

그러나, q축 전압성분 V_q′은 회전속도 ω_base이상의 영역에서 운전할 경우, 출력제한치 ±Vmax를 초과하여 전압포화가 발생한다. 전압포화가 발생할 경우, q축 전압성분 V_q′는 q축 전압리미터(54a)에 의해 ±Vmax로 제한시킨다.

q축 전압리미터(54a)의 입출력값을 감산기(1)로 통과시킴으로써 그 편차(아래에서는 q축 전압포화량 △V_q라 함)를 구할 수 있다.

q축전압포화량 △V_q는 전압이 얼마나 포화되어 있는가를 나타내는 파라미터로서, 도 2의 (b),(c)에 나타낸 △V_q′의 차에 대응한다.

식(5)에서, L₁및 M은 유도전동기의 파라미터로서 고정되어 있으며, 속도 ω

는 속도제어장치이므로 지령을 받을 필요가 있고, 수정을 할 수 없다. 따라서, q축전압성분 V_q′를 억제하기 위하여 자속 φ _2d 을 하방수정(더 낮은 값으로의 수정)을 할 필요가 있음을 알 수 있다.

즉, 보유한 q축전압포화량 △V_q′에서 자속에 대한 수정량 △φ _2d 를 구하고, 그 수정량에 의해 자속을 하방수정함으로써 전압포화를 제거한다.

보유한 q축 전압포화량 △V_q′과 전압포화를 제거하기 위한 자속지령 수정량 △φ _2d 를 구하고, 그 수정량에 의해 자속을 하방 수정함으로써 전압포화를 제거한다.

보유한 q축전압포화량 △V_q′과 전압포화를 제거하기 위한 자속지령 수정량 △φ _2d 의

관계는 식(5)와 동일한 다음식(6)으로 나타낸다.

△V_q′ = (L₁/M)·ω·△φ_2d (6)

또, 위식(6)을 자속지령 수정량 △φ _2d 에 대하여 변형시키면 다음식(7)으로 된다.

△φ _2d = (M/L₁)·△V_q′ /ω (7)

위 식(7)은 보유한 q축 전압포화량 △V_q′ 에서 자속에 대한 수정량 △φ _2d 을 구하는 식으로 되어, 도 1의 자속지령수정기(3a)에 대응되며, 그 구체적인 블록선을 도 3에 나타낸다.

위에서 얻어진 자속지령수정량 △φ _2d 은 감산기(4)에 입력되어, 자속지령 φ _2d * _cmd 으로 하방수정한다.

이 수정에 의해 단자간전압의식에 따라 플로팅한 q축전압성분 V_q′의 그라프는 도 2의(c)로 되어, q축성분의 전압포화발생을 억제시킬 수 있다.

실시예 1에서는 q축전압포화가 발생할 경우, 그 전압포화도를 q축전압포화량으로 검출하여, 그 q축 전압포화량에 따라 전압포화를 제거하기 위한 최적자속지령 수정량을 결정하고, 피드백(feedback)방식으로 자속지령을 수정한다.

그 수정량을 결정할 때 전동기의 속도를 고려한다. 따라서, 속도가 급격하게 변화할 경우에도 항상 최적 수정량을 얻을 수 있고, 전압포화발생을 억제할 수 있다.

또, 부하 및 버스(bus)전압의 조건 변화에 좌우됨이 없이 안정한 제어를 실시할 수 있고, 항상 PWM인버터의 능력을 최대로 인출할 수 있으므로 출력토크등을 증가시킬 수 있다.

위에서 설명한 바와같이 교류전동기로서 유도전동기의 예를 설명하였으나, 유도전동기에 제한되지 않으며, 자속제어가 가능한 동기전동기에 대해서도 동일한 수단을 사용할 수 있음을 물론이다.

실시예 2

도 4는 본 발명의 실시예 2에 의한 영구자속전동기의 속도제어장치의 구성도이다. 도 4에서 부호 1, 2, 32-34, 38, 39, 42~44, 45b, 47a, 48, 52, 53b, 54a는 도 1에서와 동일하여 그 설명은 생략한다.

또, 부호 5a는 보유한 q축 전압포화량 △V_q′와 dq축 좌표의 회전각도 ω를 입력하여 d축 전류지령수정량 △i_1d로 출력하는 d축 전류지령수정기이고,

부호 6은 d축전류지령 i_1d*에서 d축 전류지령수정량 △i_1d를 감산(subtracting)함으로써 수정되는 d축전류수정지령 △i_1d*_cmd를 출력하는 제 3 감산기(third subtracter)이다.

또, 부호 56은 영구자석 전동기이고, 부호 57은 임의의 d축전류지령을 출력하는 d축전류생성부이며, 부호 58은 좌표회전각속도를 연산하는 계수기

(coefficient unit)이다.

실시예 1은 유도전동기를 제어하는 속도제어장치의 예를 나타내나, 실시예 2는 교류전동기로서 영구자석 전동기를 제어하는 속도제어장치에 관한 것이다.

도 4는 유도전동기를 제어하는 속도제어장치의 구성을 나타낸 도 1과 대비하여 제어대상으로 하는 교류전동기를 유도전동기(31)에서 영구자석 전동기(58)로 치환함과 동시에, 자속지령생성부(55), 감산기(4), 자속지령수정기(3a), 2차 자속연산기(35), 슬립(slip)주파수연산기(36), 좌표회전각속도연산기(37), 감산기(40), 자속제어기(41)및 전류리미터(51)를 삭제(delete)하고, 임의의 d축 전류지령을 출력하는 d축전류지령생성부(57), 좌표 회전각속도를 연산하는 계수기(58)및 감산기(6)를 새로 추가한 것이다.

유도전동기와 대비하여 기본구성이 다소 다르나, 기본동작은 동일하여 해결하고자 하는 기술적 과제도 동일하다.

도 5는 본 발명의 실시예 2에 의한 d축 전류지령수정기(5a)의 구성을 나타낸 도면이다. 이 도면에서, 부호 23은 보유한 q축 전압포화량 △V_q′을 dq축좌표의 회전각속도 ω로 제산하는 제산기(divider)이고,

부호 24는 제산기(23)의 출력을 입력하여 d축전류지령수정량 △i_1d을 출력하는 계수기이다. 단, 다음에서 설명하는 d축전류 지령수정기(5b)에서 제산기(23)는 q축전압포화량 △V_q′을 dq축 좌표의 회전각속도ω로 제산(dividing)한다.

영구자석전동기의 경우, 정상상태에서 d축전압성분 V_d′와 q축전압성분V_q′은 다음식(8)및 식(9)에 의해 나타낸다.

V_d´= R₁·i_1d - L_q·ω·i_1q (8)

V_q′= R₁·i_1q + ω(L_d·i_1d+φ_f) (9)

여기서, R₁은 영구자석전동기(56)의 1차저항이고, L_d는 d축성분인덕턴스이며, L_q는 q축성분인덕턴스이고, φ _f 는 영구자석에 의한 쇄교자속(flux linkage)의 최대치이다.

영구자석전동기를 정격속도이상으로 운전할 경우 각각의 제 2항 성분은 제 1항성분보다 대단히 크게 되어 식(8)은 다음 식(10)에, 식(9)는 다음식(11)에 근사(近似)하게 할 수 있다.

V_d´= - L_q ·ω·i_1q (10)

V_q′= ω(L_d·i_1d+φ_f) (11)

도 4및 도 5를 사용하여 본 발명의 실시예 2에 의한 동작을 설명한다. 전압포화가 발생하지 않을 경우, 종래의 기술과 동일한 동작이므로 그 설명을 생략한다.

실시예 1에서 q축 전압성분 V_q´에 의한 전압포화가 발생할 때 이것을 제거하기 위하여 자속지령에 대하여 수정을 행하나, 실시예 2에서 영구자석 전동기로서 자속제어계를 구비하지 않은 교류전동기를 대상으로 하기 때문에 수정방법은 다음과 같다.

전압포화가 발생할 경우, q축 전압성분 V_q´는 전압리미터(54a)에 의해 ±V_max로 제한된다. q축전압리미터(54a)의 입출력의 값을 감산기(1)에 통과함으로써 그 편차(아래에서는 q축 전압포화량 △V_q라 함)를 구할 수 있다.

q축전압포화량 △V_q은 어느정도량의 전압포화로 하는가를 나타내는 파라미터이다.

식(11)에서 L_d 및 φ _f 는 영구자석전동기의 파라미터로서 고정되어 있다. 또 속도ω는 속도제어장치이므로 지령을 통과할 필요가 있으며, 수정할 수 없다. 따라서 q축 전압성분 V_q′에 의한 전압포화가 발생할 때 V_q′를 억제시키기 위하여 d축전류 i_ld를 하방수정할 필요가 있음을 알 수 있다.

즉, 보유한 q축 전압포화량 △V_q′에서 d축전류에 대한 수정량 △i_1d를 구하고, 그 수정량에 의해 d축전류를 하방수정함으로써 전압포화를 제거한다.

보유한 q축전압포화량 △V_q′와 전압포화를 제거하기 위한 d축 전류지령 수정량 △i_1d의 관계는 다음식(12)에 의해 나타낼 수 있다.

△V_q′= ω·L_d ·△i_ld (12)

위 식(12)를 d축전류지령수정량 △i_1d에 대하여 변형하면 다음식(13)을 얻는다.

△V_1d = △V_q′/ (ω·L_d) (13)

위 식(13)은 보유한 q축 전압포화량 △V_q′에서 d축 전류에 대한 수정량 △i_ld 을 유도하는 식으로 되어, 도 4의 d축 전류지령수정기(5a)에 대응하며 그 구체적인 블록선도는 도 5에 나타낸다.

이와같이하여 얻어진 d축전류지령수정량 △i_1d는 감산기(6)에 입력되고, d축 전류지령 i_1d*을 d축 전류수정지령 i_1d*_cmd로 하방수정한다. 이 수정에 의해 q축성분의 전압포화 발생을 억제시킬 수 있다.

위에서 설명한 바와같이 실시예 2에 의하면 자속제어계를 구비하지 않은 교류전동기에 있어서도 실시예 1과 동일하게 속도가 급격하게 변화한 경우등에서도 전압포화발생을 억제시킬 수 있고, 부하 또는 버스(bus)전압의 조건변화에 좌우됨이 없이 안정한 제어를 실시할 수 있으며, 항상 PWM인버터의 능력을 최대로 인출할 수 있으므로, 출력토크등을 증가시킬 수 있다.

또, 영구자석전동기에 제한하지 않고 자속제어계를 구비하지 않은 유도전동기에 대해서도 동일한 수단을 사용할 수 있음은 물론이다.

또, 영구자석전동기에서는 L_d = L_q인 무극성(Silent-pole property)을 갖지 않은 SPM모터, 또는 L_d〈L_q인 무극성을 가진 IPM모터등이 있으나, 본 발명에서 무극성의 유무하는 관계없으며, 어느 영구자석전동기에서도 이 기술을 적용할 수 있다.

실시예 3

도 6은 본 발명의 실시예 4에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 도면이다. 이 도면에서, 부호 1, 2, 3a, 4, 31-39, 40-44, 45b, 46, 47a, 48, 51, 52, 53b 및 54a는 도 1에서와 같이 동일하여 그 설명을 생략한다.

또, 부호 7은 유도전동기(31)의 회전속도 ω_r를 입력하여 회전속도 ω_r에 따라 유도전동기의 자속지령 φ _{2 d}*을 출력하는 자속지령생성부이다.

도 6 및 도 2를 사용하여 실시예 3에 의한 교류전동기의 속도제어장치의 동작을 설명한다.

실시예 1에서는 q축 전압포화가 발생할 경우 보유한 q축 전압포화량△V_q′와 dq축좌표의 회전각속도 ω에서 구한 자속지령 수정량 △φ _{2 d}*를, 산자속지령생성부 (55)에서 출력시킨 자속지령 φ _{2 d}*에서 감산(subtracting)하여 자속수정지령 φ _{2 d}*_cmd을 감소시킬 수 있다.

또, 자속지령생성부(55)는 일반적으로 일정치(지속지령 φ _{2 d}*)를 출력한다. 따라서, 회전속도 ω_r가 증가될 때 자속지령수정량 △φ _{2 d}을 증가시키지 않으면 전압포화발생을 억제시킬 수 없다.

도 2에 나타낸 바와같이, 회전속도 ω_r가 증가함에 따라 q축전압포화량 △V_q는 증가하나 안정한 제어로 실시하기 위해서는 피드백시킨 수정량이 너무 커지는 것은 바람직하지 않다.

실시예 3은 자속지령생성부(9)에 회전속도 ω_r를 입력시켜 회전속도 ω_r에 따라 자속지령 φ _{2 d}*을 변동시키도록 한 것이다.

예로서, 회전속도 ωr의 증가에 대하여 자속지령 φ _{2 d}*을 반비례로 약화시키는 방법으로 자속지령 φ _{2 d}*을 변동시킨다.

회전속도 ωr의 증가에 따라 자속지령 생성부(9)에서 출력된 자속지령 φ _{2 d}*을변화시킴으로써, q축 전압포화량 △V_q을 적게할 수 있고, 수정량으로 피드백시킨 자속지령수정량 △φ _{2 d}*을 억제시킬 수 있다.

위에서 설명한 바와같이, 실시예 3에 의해 자속지령생성부(7)에 회전속도 ωr를 입력시켜 이에 따라 출력하는 자속지령φ _{2 d}*을 변동하도록 함으로써, 피드백시킨 자속지령 수정량 △φ _{2 d}의 크기를 어느정도 감소시킬 수 있고, 교류전동기의 제어안정성을 향상시킬 수 있다.

또, 도 7은 본 발명의 실시예 3에 의한 영구자석전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 도면이다. 위에서 설명한 도 6에서는 실시예 1의 유도전동기의 속도제어장치에서 일정치(자속지령 φ _{2 d}*)를 출력하는 자속지령 생성부(55)를, 회전속도ωr에 따라 자속지령 φ _{2 d}*을 변동시키는 자속지령생성부(7)로 치환시킨예를 나타내나, 도 7은 실시예 2에서 임의의 d축 전류지령 i_1d*을 출력하는 d축 전류지령생성부 (57)를, 회전속도 ω_r에 따라 d축전류지령 i_1d*을 변동시키는 d축 전류지령생성부 (8)로 치환시킨 것이다.

영구자석전동기의 제어에 있어서도 피드백시킨 d축전류지령수정량 i_1d의 크기를 어느정도 감소시킬 수 있고, 유도전동기와 같이 안정성을 향상시킬 수 있다.

실시예 4

도 8은 본 발명의 실시예 4에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 도면이다. 이 도면에서, 부호 1, 2, 3a, 4, 31~39, 40~44, 46, 47a, 48, 51, 52, 54a 및 55는 도 1에서와 동일하여 그 설명을 생략한다.

또, 부호 11은 d축전압성분 V_d′과 d축 전압지령 V_d*에서 d축전압포화량 △V_d을 출력하는 제 4 감산기이고, 부호 12는 d축전압포화량△V_d를 보유(hold)하여, 보유한 d축 전압포화량 △V_d′을 출력하는 적분기이며, 부호 13a는 보유한 d축 전압포화량 V_d′와 dq축좌표의 회전각속도 ω를 입력하여 q축전류지령수정량 △i_1q를 출력하는 q축전류지령 수정기이고, 부호 14는 q축전류지령 i_1q에서 q축전류지령 수정량 △i_1q을 감산(subtracting)하여 수정한 q축전류수정지령 i_1qcmd을 출력하는 제 5감산기이다.

또, 부호 45a는 전류편차 e_id가 0으로 되도록 PI제어하여 d축전압성분 V_d′을 출력하는 d축 전류제어기이고,

부호 53a는 d축전압성분 V_d′을 소정의 범위내에서 제한시켜 d축전압지령 V_d*을 출력하는 d축 전압리미터이다.

도 9는 유도전동기에서 정상상태의 단자간전압을 구하는 식(4) 및 식(5)에 의해 d축 전압성분 V_d′과 q축전압성분 V_q′을 플롯팅한 그라프로,

(a)는 실시예 4에 의해 수정전 d축 전압성분 V_d′의 그라프이고,

(b)는 실시예 4에 의해 수정전 q축 전압성분 V_q′의 그라프이며,

(c)는 실시예 4에 의해 수정후 q축 전압성분 V_q′의 그라프이고,

(d)는 실시예 4에 의해 수정후 d축 전압성분 V_d′의 그라프이다.

도 10은 본 발명의 실시예 4에 의한 q축전압지령수정기(13a)의 구성을 나타낸 도면이다. 이 도면에서, 부호 25는 보유한 d축전압포화량 △V_d′을 dq축 좌표의 회전각속도 ω로 제산(dividing)하는 제산기(divider)이고, 부호 26은 제산기(25)의 출력을 입력하여 q축전류지령수정량 △i_1q를 출력하는 계수기이다.

단, 다음에 설명하는 q축 전류지령수정기(13b)에서, 제산기(25)는 d축전압포화량 △V_d을 dq축좌표의 회전각속도 ω로 제산(dividing)한다.

실시예 1~ 실시예 3에서는 정격속도(회전속도 ω_base)의 2배정도 영역에서 운전하는 예를 나타내나, 실시예 4는 정격속도를 크게 초과하는 영역에서 운전하는 경우와 대응할 수 있도록 한 것이다. 도 8~도 10, 도 19, 도 20을 사용하여 실시예 4에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 동작을 설명한다.

또, 전압포화가 발생하지 않은 경우에는 종래의 기술과 동일한 동작이므로 그 설명은 생략한다.

정상상태에서 유도전동기의 단자간 전압은 종래의 기술에서 설명한 바와같이 식(4)및 식(5)에 의해 나타낸다.

q축 전류리미터(52)는 고정리미터이며, 그 q축 전류제한치는 도 19(a)에 의해 나타낸다. q축 전류 i_1q가 그 제한치와 동일하게 흐르면 식(4)에 의해 V_d´는 도 9(a)의 그라프로 된다.

또, 자속지령생성부(55)에서 임의로 출력할 수 있는 φ _{2 d}*의 최대허용치는 도 20의 (b)로 나타내며, 자속 φ _{2 d}이 최대허용치와 동일한 값을 취하면 식(5)에 의해 V_q´는 도 9의 (b)의 그라프로 된다.

도 9(a)와 (b)로 나타낸 바와같이, 정격속도를 크게 초과한 영역에서 유도전동기를 운전할 경우 회전속도 ω_base이상의 영역에서는 q축전압성분 V_q´이 출력제한치 ±V_max를 초과하여 전압포화를 발생하고, 또 회전속도 ω_base이상의 고속영역에서는 d축 전압성분 V_d′도 출력제한치 ±V_max를 초과하여 전압포화를 발생한다.

여기서, 회전속도 ω_base이상(단, 회전속도 ω_base2미만)의 영역에서 q축 전압성분 V_q´의 전압포화가 발생할 경우 위에서 설명한 실시예 1~ 실시예 3에서 나타낸 교류전동기의 속도제어장치의 동작과 동일하여 그 설명을 생략한다. 실시예 1~ 실시예 3에서 단자간 전압의 식에 의해 플롯팅한 q축 전압성분 V_q´은 도 8의 (c) 그라프로 나타내어 q축 성분의 전압포화 발생을 억제할 수 있다.

또, 회전속도 ω_base2이상의 영역에서 d축전압지령 V_d*의 전압포화가 발생할 경우, d축전압성분 V_d′은 d축전압리미터(53a)에 의해 ±V_max로 제한된다. d축전압리미터(53a)의 입출력의 값을 감산기(11)에 통과함으로써, 그 편차(아래에서는 d축전압포화량 △V_d라 함)을 구할 수 있다. d축 전압포화량 △V_d는 어느정도의 전압이 포화되어 있는가를 나타내는 파라미터로서 도 9의 (d)및 (a)에 의해 나타낸 V_d′의 차에 대응한다.

여기서, 식(4)에 의해, L₁ 및 σ는 유도전동기의 파라미터로서 고정되어 있고, 또 속도 는 속도제어장치인 이상 지령을 통과할 필요가 있어, 수정할 수 없다. 따라서, d축 전압성분 V_d′에 의한 전압포화가 발생할 때, V_d′를 억제하기 위해 q축전류 i_1q를 하방 수정할 필요가 있음을 알 수 있다.

즉, 보유한 d축전압포화량 △V_d′에서 q축 전류에 대한 수정량 △i_1q를 유도하고 그 수정량에 의해 q축 전류를 하방수정 시킴으로써 전압포화를 제거한다.

보유(hold)한 d축전압포화량 △V_d′와 전압포화를 제거하기 위한 q축전류지령수정량 △i_1q의 관계는 식(4)에서와 같이 다음 식(14)에 의해 주어진다.

△V_d′= - L₁·σ·ω·△i_1q (14)

식 (14)를 q축 전류지령 수정량△i_1q에 대하여 변형하면 다음식(15)으로 된다.

△V_1q′= - △V_d′/ (L₁·σ·ω) (15)

위 식(15)은 보유한 d축전압포화량 △V_d′에서 q축전류에 대한 수정량

△V_1q을 유도하는 식으로 되어, 도 8의 q축전류지령수정기(13a)에 대응하여, 그 구체적인 블록선도를 도 10으로 나타낸다.

이와같이 하여 얻어진 q축전류지령수정량 △V_1q는 감산기(8)에 입력시켜 q축전류지령 i_1q*을 q축전류수정지령 i_1q*_cmd으로 하방수정한다. 이 수정에 의해 단자간 전압의 이론식에 의해 플롯팅한 d축 전압성분 V_d′의 그라프는 도 9의(d)로 되어 d축성분이 전압포화발생을 억제시킬 수 있다.

위에서 설명한 바와같이 실시예 4에 의해, d축전압포화가 발생할 경우 전압포화도(degree of voltage saturation)를 d축전압포화량으로 검출하여, 그 전압포화량에 따라 전압포화를 제거하기 위한 최적의 q축 전류지령수정량을 결정하고 피드백하여 q축전류지령을 수정한다.

그 수정량을 결정할 때 전동기의 속도를 고려한다.

따라서, 속도가 급격하게 변화할 경우등에서도 항상 최적의 수정량을 얻을 수 있고 전압포화발생을 억제할 수 있다.

또, 교류전동기를 정격속도에서 크게 초과한 영역에서 운전할 경우에도 부하 또는 버스(bus)전압의 조건의 변화에 좌우됨이 없이 안정한 제어를 실시할 수 있고, 항상 PWM인버터의 능력을 최대한으로 인출(exploite)할 수 있으므로 출력토크등을 증가시킬 수 있다.

또, 도 11은 본 발명의 실시예 4에 의한 영구자석전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 도면이다. 이 도면에서 부호 1, 2, 5a, 6, 32~34, 38, 39, 42-44, 46, 47a, 48, 54a, 56~58은 실시예 2에서 나타낸 도 4에서와 동일하여 그 설명을 생략한다.

또, 부호 11은 d축전압성분 V_d′과 d축전압지령 V_d*에서 d축전압포화량 △V_d′를 출력하는 제 4감산기이며, 부호 12는 d축 전압포화량 △V_d를 보유하여, 보유한 d축 전압포화량 △V_d′를 출력하는 적분기이고, 부호 13a는 보유한 d축전압포화량 △V_d′와 dq축좌표의 회전각속도 ω를 입력하여 q축전류지령수정량 △ i_1q를 출력하는 q축전류지령수정기이고, 부호 14는 q축 전류지령 i_1q*에서 q축전류지령수정량 △ i_1q을 감산하여(subtracting)하여 수정한 q축전류수정지령 i_1q*_cmd을 출력하는 제 5감산기이다.

또, 부호 45a는 전류편차 e_id가 0으로 되도록 PI제어하여 d축전압성분 V_d′를 출력하는 d축전류제어기이고, 부호 53a는 d축 전압성분 V_d´을 소정의 범위내에서 제한하여 d축 전압지령 V_d*을 출력하는 d축 전압리미터이다.

도 11은 본 발명의 실시예 4를 영구저석 전동기의 속도제어장치에 사용한 예로서, 동작은 위에서 설명한 도 8의 유도전동기의 속도제어장치에서와 동일하여 그 설명은 생략한다.

실시예 5

도 12는 본 발명의 실시예 5에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 도면이다. 이 도면에서 부호 1, 2, 3a, 4, 11, 12, 13a, 14, 31~39, 40~44, 45a, 46, 47a, 48, 51, 53a, 54a 및 55는 도 8에서와 동일하여 그 설명을 생략한다.

또, 부호 15는 유도전동기(31)의 회전속도 ω_r를 입력하여 회전속도 ω_r에따라 제한치를 변화시킬 수 있는 q축전류리미터이다.

도 12 및 도 9를 사용하여 실시예 5에 의한 교류전동기의 속도제어장치의 동작을 설명한다.

실시예 4에서, d축전압포화가 발생할 경우 그 전압포화도를 d축전압포화량 △V_d으로 검출하여, 그 전압포화량에 따라 전압포화를 제거하기 위한 최적의 q축전류지령 수정량 △i_1q을 결정하여, q축전류지령수정량 △i_1q를 피드백하여 q축 전류지령 i_1q*를 수정한다.

여기서, 실시예 4의 도 9에 나타낸 바와같이 회전속도 ω_r가 증가함에 따라 d축전압포화량 △V_d가 증대되나, 안정한 제어를 실시하기 위해서는 이와같이 피드백 시킨 수정량이 너무 커지는 것은 바람직하지 않다.

실시예 4에서, q축전류리미터(52)로 부터 출력되는 q축 전류지령 i_1q*에서 수정량으로 피드백시킨 q축 전류지령수정량 △i_1q을 감산(subtracting)한 결과 최종(final)q축 전류수정지령 i_1q*_cmd으로 된다. 전압포화발생을 억제하기 위해서는 회전속도 ω_r의 증가에 대해서 그 q축전류수정지령 i_1q*_cmd을 작아지게 할 수 있다. 그러나, 실시예 4에서 q축 전류리미터(52)는 고정리미터로서, 항상 일정치로 제한을 받으므로, 회전속도 ω_r가 증가하고 q축전류지령이 제한치까지 출력될 때, q축전류지령수정량 △i_1q을 증가시키지 않으면 전압포화발생을 억제할 수 없게 된다.

실시예 5에서는 실시예 4에서 고정리미터인 q축전류리미터(52)를 회전속도 ω_r에 따라 제한치를 변동시키는 가변리미터(variable limiter)인 q축전류리미터

(15)로 치환(replacement)하였다.

예로서, 회전속도 ω_r의 증가에 대하여 제한치를 반비례로 약화(weaken)되게 하는 방법으로 제한치를 변동시킨다.

회전속도 ω_r의 증가에 대하여, q축전류리미터(15)에서 출력되는 q축전류지령 i_1q*을 변화할 수 있게 제한시킴으로써, d축전압포화량 △V_d를 감소시킬 수 있고, 수정량으로 피드백시킨 q축 전류지령수정량 △i_1q을 억제시킬 수 있다.

위에서의 설명은 유도전동기의 제어예를 나타낸다. 그러나, 도 11의 영구자석전동기의 속도제어장치에서 고정리미터인 q축 전류리미터(52)를, 회전속도 ω_r에 따라 제한치를 변동시키는 가변리미터인 q축 전류리미터(15)로 치환시킴으로써 영구자석 전동기의 제어에 있어서도 안정성을 향상시킬 수 있다.

위에서 설명한 바와같이 실시예 5에 의해 q축 전류리미터(15)를 회전속도 ω_r에 따라 제한치를 변동시키는 가변리미터로 구성함으로써, d축 전압포화량 △V_d 의 크기를 어느정도 감소시킬 수 있고, 교류전동기의 제어의 안정성을 향상시킬 수 있다.

또, 실시예 5와 실시예 3을 병용하여 d축 전압포화량 △V_d과 q축 전압포화량 △V_q의 양쪽을 어느정도 감소할 수 있고, 교류전동기의 제어의 안정성을 현저하게 향상시킬 수 있다.

실시예 6

도 13은 본 발명의 실시예 6에 의한 유도전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 도면으로, 이 도면에서 부호 1, 4, 11, 14, 31~39, 40~44, 46, 48, 51, 52 및 55는 도 8에서와 동일하여, 그 설명을 생략한다.

또, 부호 3b는 q축 전압포화량 △V_q와 dq축좌표의 회전속도 ω에서 자속지령수정량 △ _2d를 출력하는 자속지령수정기이고, 부호 13b는 d축전압포화량 △V_d와 dq축 좌표의 회전각속도 ω를 입력하여 q축전류지령수정량 △i_1q를 출력하는 q축전류지령 수정기이며, 부호 16은 전류편차 e_id가 0으로 되도록 PI제어하여 q축전압성분 V_d′을 출력하는 d축전류제어기이고, 부호 17은 전류편차 e_iq가 0으로 되도록 PI제어하여 q축전압성분 V_q′을 출력하는 q축전류제어기이며, 부호 18는 d축전압성분 V_d′를 소정의 범위내로 제한시켜 d축전압지령 V_d*을 출력하는 d축 전압리미터이고, 부호 19는 q축전압성분 V_q′을 소정의 범위로 제한시켜 q축전압지령 V_q*을 출력하는 q축 전압리미터이다.

또, 도 14는 본 발명의 실시예 6에 의한 유도전동기의 속도제한장치로 사용하는 전류제어기(16,17)의 PI제어기구성을 나타낸 도면이다. 이 도면에서, 부호 61, 62및 64는 종래예인 도 17에서와 같이 동일하여 그 설명을 생략한다.

또, 부호 63a는 적분기이다.

또, e는 PI제어기에 입력되는 편차이고, U′는 PI제어기에서 출력되는 조작량이다. d축 전류제어기(16)의 경우, e는 d축전류지령 i_1d*과 q축전류 i_1d의 전류편차 e_iq이고, 또 U′는 d축 전압성분 V_d′에 대응되며, q축 전류제어기(17)의 경우 e는 q축 전류지령 i_1q*과 q축 i_1q의 전류편차 e_iq이고, 또 U′는 q축전압성분 V_q′에 대응한다.

조작량(control input)U′가 d축 전류리미터(53a, 53b)와 q축 전압리미터

(54a, 54b)의 제한치를 초과할 경우, 종래의 예와 실시예 1~실시예 5에서 사용되는 d축 전류제어기(45a, 46b)와 q축 전류제어기(47a, 47b)는 PI제어하는 전류제어기내부에 있는 적분기(63a)의 연산을 정지하는 구성을 되어 있어, d축 전압포화량 △V_d를 보유하기 위한 적분기(12)와 q축전압포화량 △V_q를 보유하기 위한 적분기(2)를 추가한다.

그러나, 조작량(control input)U′가 d축 전압리미터(18)과 q축 전압리미터

(19)의 제한치를 초과할 경우에도, 실시예 6에서 사용되는 d축 전류제어기(16)및 q축 전류제어기(17)는 그 PI제어하는 전류제어기내부에 있는 적분기(63a)의 연산을 정지시키지 않고 내부의 적분기(63a)에 제한치이상을 보유하도록 한다.

실시예 6에서는 위에서 설명한 실시예 4에서의 d축 전류제어기(45a) 와 q축 전류제어기(47a)를 d축전류제어기(16)와 q축 전류제어기(17)로 치환하고, 또 d축 전압포화량 △V_d를 보유하는 적분기(12)와 q축 전압포화량 △V_q을 보유하는 적분기(2)를 생략함과 동시에, 적분기(2)에서 보유한 q축 전압포화량 △V_q′와 dq축좌표의 회전각속도 ω에서 자속지령수정량 △ _2d를 출력하는 자속지령수정기(3a)를, q축 전압포화량 △V_q와 dq축 좌표의 회전각속도 ω에서 자속지령수정량 △ _2d를 출력하는 자속지령수정기(3b)로 치환하며, 또 적분기(12)에서 보유한 d축 전압포화량 △V_d′와 dq축 좌표의 회전각속도 ω를 입력하여 q축 전류지령수정량 △i_1q를 출력하는 q축 전류지령수정기(13a)를 d축 전압포화량 △V_d와 dq축 좌표의 회전각속도 ω를 입력하여, q축 전류지령수정량 △i_1q를 출력하는 q축 전류지령수정기(13b)로 치환시켜 동일한 동작을 하도록 한다. 동작은 위에서 설명한 실시예 4와 동일하여, 그 설명을 생략한다.

또, 위에서의 설명은 도 8의 전류제어기(45a,47a)를 전류제어기(16,17)로 치환시킨 예를 설명한 것이다. 그러나, 도 12의 전류제어기(45a,47a)를 전류제어기 (16,17)로 치환시킬 수 있다.

또, 도 6의 전류제어기(47a)를 전류제어기(17)로 치환시킬 수 있다.

조작량 U'가 제한치를 초과한 경우에도, 그 PI제어기 내부에 있는 적분기 (63a)의 연산을 정지하지 않도록 한 PI제어기인 d축 전류제어기(16)와 q축 전류제어기(17)를 사용하도록 함으로써, 간단한 구성에 의해 전압포화발생을 억제시킬 수 있다.

또, 도 15는 본 발명의 실시예 6에 의한 영구자석전동기의 속도제어장치의 구성을 나타낸 도면이다. 이 도면에서 부호 1, 11, 32 ~ 34, 38, 39, 42 ~ 44, 46, 48, 51, 52 및 56 ~ 58은 도 11에서와 동일하여, 그 설명을 생략한다.

또, 부호 5b는 q축 전압포화량 △V_q와 dq축 좌표의 회전각속도 ω를 입력하여, d축 전류지령수정량 △i_1d로 출력하는 d축 전류지령수정기이고, 부호 13b는 d축 전압포화량 △V_d와 dq축 좌표의 회전각속도 ω를 입력하여, q축 전류지령수정량 △i_1q를 출력하는 q축 전류지령수정기이며, 부호 16은 전류편차 e_id가 0으로 되도록, PI제어하여 d축 전압성분 V_d'을 출력하는 d축 전류제어기이고, 부호 17은 전류편차 e_iq가 0으로 되도록 PI제어하여, q축 전압성분 V_q'을 출력하는 q축 전류제어기이며, 부호 18은 d축전압성분 V_d'을 소정의 범위내로 제한시켜, d축 전압지령 V_d ^*을 출력하는 d축 전압리미터이고, 부호 19는 q축 전압성분 V_q'을 소정의 범위내로 제한시켜, q축 전압지령 V_q ^*를 출력하는 q축 전압리미터이다.

도 15는 도 11에서 d축 전류제어기(45a)와 q축 전류제어기(47a)를 조작량 U'이 d축 전압리미터(18)와 q축 전압리미터(19)의 제한치를 초과한 경우에도 그 PI제어하는 전류제어기 내부에 있는 적분기(63a)의 연산을 정지시키지 않고, 내부의 적분기(63a)로 제한치 이상의 값을 보유하도록 한 d축 전류제어기(16)와 q축 전류제어기(17)로 치환시킴과 동시에, d축 전압포화량 △V_d를 보유하는 적분기(12)와 q축 전압포화량 △V_q를 보유하는 적분기(2)를 생략하고, 적분기(2)에서 보유한 q축 전압포화량 △V_q'와 dq축 좌표의 회전각속도 ω로부터 자속지령수정량 △φ _2d를 출력하는 자속지령수정기(3a)를 q축 전압포화량 △V_q와 dq축 좌표의 회전각속도 ω로부터 자속지령수정량 △φ _2d를 출력하는 자속지령수정기(3b)로 치환하며, 또 적분기(12)에서 보유한 d축 전압포화량 △V_d'와 dq축 좌표의 회전각속도 ω를 입력해서 q축 전류지령수정량 △i_1q을 출력하는 q축 전류지령수정기(13a)를 d축 전압포화량 △V_d와 dq축 좌표의 회전각속도 ω를 입력하여, q축 전류지령수정량 △i_1q를 출력하는 q축 전류지령수정기(13b)로 치환시켜, 동일한 동작을 하도록 한다.

그 속도제어장치의 동작은 실시예 4의 속도제어장치의 동작과 동일하여 그 설명을 생략한다.

또, 위의 설명에서는 도 11의 전류제어기(45a,47a)를 전류제어기(16,17)로 치환시킨 예를 설명한 것이다. 도 4의 전류제어기(47a)를 전류제어기(17)로 치환시킬 수 있다.

조작량 U'가 제한치를 초과한 경우에도, 그 PI제어기 내부에 있는 적분기 (63a)의 연산을 정지하지 않도록 한 PI제어기인 d축 전류제어기(16)와 q축 전류제어기(17)를 사용하도록 함으로써, 간단한 구성에 의해 전압포화 발생을 억제시킬 수 있다.

위에서 설명한 바와같이, 교류전동기의 속도제어장치에 있어서, 전압포화가 발생할 경우, 전압포화도(volrage saturation degree)로서 검출된 전압포화량을 기준으로 하여 전압포화를 제거하는 최적수정량을 구하고 피드백(feed back)하여 각 지령을 수정하도록 함으로써, 정격속도이상의 고속운전을 실시하거나, 급격한 속도변화를 시키는 응용분야의 용도에서 그 속도제어장치를 사용하는데 적합하다.

Claims (4)

1. 교류전동기의 전류를 회전하는 직교2축좌표상에서 그 성분인 여자분전류 (excitation component current)와 토크분전류(torque component current)로 나누어 각각 비례적분제어(proportional integration control)하는 전류제어기를 가진 교류전동기의 속도제어장치에 있어서,

   토크분 전류를 비례적분하는 토크분 전류제어기에서 출력하는 토크분 전압성분은 소정의 값 이하로 되도록 제한하는 토크분 전압리미터(limiter)와, 토크분 전류제어기에서 출력하는 토크분 전압성분과 토크분 전압리미터에서 출력되는 토크분 전압지령에서 토크분 전압포화량을 구하는 제 1 감산기와, 토크분 전압포화량을 보유하는 제 1 적분기와, 보유한 토크분 전압포화량과 직교2축좌표의 회전각속도에서 자속지령수정량을 출력하는 자속지령수정기와, 자속지령에서 자속지령 수정량을 감산하여 자속수정지령을 출력하는 제 2 감산기를 구비함을 특징으로 하는 교류전동기의 속도제어장치.
2. 교류전동기의 전류를 회전하는 직교2축좌표상에서 2 성분인 여자분전류와 토크분 전류로 나누어 각각 비례적분제어하는 전류제어기를 가진 교류전동기의 속도제어장치에 있어서,

   토크분 전류를 비례적분 제어하는 토크분 전류제어기에서 출력되는 토크분 전압성분을 소정의 값 이하로 되도록 제한하는 토크분 전압리미터와, 토크분 전류제어기에서 출력되는 토크분 전압성분과 토크분 전압리미터에서 출력되는 토크분 전압지령에서 토크분 전압포화량을 구하는 제 1 감산기와, 토크분 전압포화량을 보유하는 제 1 적분기와, 보유한 토크분 전압포화량과 직교2축좌표의 회전각속도에서 여자분 전류지령 수정량을 출력하는 여자분 전류지령수정기와, 여자분 전류지령에서 여자분 전류지령 수정량을 감산하여 여자분 전류지령수정량을 출력하는 제 3 감산기를 구비함을 특징으로 하는 교류전동기의 속도제어장치.
3. 교류전동기의 전류를 회전하는 직교2축좌표상에서 2 성분인 여자분 전류와 토크분 전류로 나누어 각각 비례적분제어하는 전류제어기를 가진 교류전동기의 속도제어장치에 있어서,

   토크분 전류를 비례적분제어하는 토크분 전류제어기를 토크분 전압성분이 포화되어도 내부의 적분기의 연산을 계속하도록 구성함과 동시에, 토크분 전류를 비례적분제어하는 토크분 전류제어기에서 출력되는 토크분 전압성분을 소정의 값이하로 되도록 제한하는 토크분 전압리미터와, 토크분 전류제어기에서 출력되는 토크분 전압성분과 토크분 전압리미터에서 출력되는 토크분 전압지령에서 토크분 전압포화량을 구하는 제 1 감산기와, 토크분 전압포화량과 직교2축좌표의 회전각속도에서 자속지령수정량을 출력하는 자속지령수정기와, 자속지령에서 자속지령수정량을 감산하여 자속수정지령을 출력하는 제 2 감산기를 구비함을 특징으로 하는 교류전동기의 속도제어장치.
4. 교류전동기의 전류를 회전하는 직교2축좌표상에서 2 성분인 여자분 전류와 토크분 전류로 나누어 각각 비례적분제어하는 전류제어기를 가진 교류전동기의 속도제어장치에 있어서,

   토크분 전류를 비례적분 제어하는 토크분 전류제어기를 토크분 전압성분이 포화되어도 내부의 적분기의 연산을 계속하도록 구성함과 동시에, 토크분 전류를 비례적분제어하는 토크분 전류제어기에서 출력되는 토크분 전압성분을 소정의 값이하로 되도록 제한하는 토크분 전압리미터와, 토크분 전류제어기에서 출력되는 토크분 전압성분과 토크분 전압리미터에서 출력되는 토크분 전압지령에서 토크분 전압포화량을 구하는 제 1 감산기와, 토크분 전압포화량과 직교2축좌표의 회전각속도에서 여자분 전류지령수정량을 출력하는 여자분 전류지령수정기와, 여자분 전류지령에서 여자분 전류지령 수정량을 감산하여 여자분 전류지령 수정지령을 출력하는 제 3 감산기를 구비함을 특징으로 하는 교류전동기의 속도제어장치.