KR100737676B1 - Sensorless vector controled inverter for lifting machine with overload protection and fail safe - Google Patents

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KR100737676B1 KR1020060053729A KR20060053729A KR100737676B1 KR 100737676 B1 KR100737676 B1 KR 100737676B1 KR 1020060053729 A KR1020060053729 A KR 1020060053729A KR 20060053729 A KR20060053729 A KR 20060053729A KR 100737676 B1 KR100737676 B1 KR 100737676B1
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Abstract

A sensorless vector controlled inverter of an induction motor with fall and overload prevention functions is provided to prevent erroneous operation and fall of the inverter due to overload, and damage of equipments due to overweight by including an overload preventing apparatus and a fall detecting apparatus. A sensorless vector controlled inverter of an induction motor with fall and overload prevention functions includes an overload preventing apparatus(17), and a fall detecting apparatus(18). The overload preventing apparatus(17) calculates weight of a load through a torque component current of SFRF(Strain Frequency Response Function) which is calculated by an MRAS(8)(Model Reference Adaptive System), and generates an overload output when the equipment is overweighed. The fall detecting apparatus(18) detects a fall and generates an output when the speed is not controlled due to internal or external disorder of the inverter.

Description

추락방지기능과 과부하방지기능이 있는 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터 {Sensorless Vector Controled Inverter for Lifting Machine with Overload Protection and Fail Safe}Sensorless Vector Controled Inverter for Lifting Machine with Overload Protection and Fail Safe}

도 1은 본 발명에 따른 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터의 블록도이다.1 is a block diagram of an induction motor sensorless vector control inverter according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 추락감지 순서도이다.2 is a fall detection flowchart according to the present invention.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

1: 속도지령발생기 2: 속도제어기 3: 토크전류제어기1: speed command generator 2: speed controller 3: torque current controller

4: 전압지령연산기 5: 자속지령발생기 6: 자속제어기4: voltage command operator 5: magnetic flux command generator 6: magnetic flux controller

7: 자속전류제어기7: flux current controller

8: MRAS( MRAS, Model Reference Adaptive System)8: Model Reference Adaptive System (MRAS)

유도 전동기 센서리스 벡터제어를 위한 적응제어기Adaptive Controller for Sensorless Vector Control of Induction Motors

9: D-Q변환기 10: 전류센서1 11: 전류센서29: D-Q converter 10: Current sensor 1 11: Current sensor 2

12: 정류부 13: 평활부 14: 스위칭부12: rectifying unit 13: smoothing unit 14: switching unit

15: 전압센서 16: 유도 전동기15: voltage sensor 16: induction motor

17: 과부하방지기 18: 추락감지기17: Overload protector 18: Fall detector

21: 자속상태검사 22: 토크상태검사 23: 속도상태검사21: magnetic flux test 22: torque test 23: speed test

〈용어의 정의〉<Definition of Terms>

인버터 별도의 설명이 없는 경우 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터를 지칭함Inverter Refers to an induction motor sensorless vector control inverter unless otherwise specified.

MRAS 수학적 모델에 의한 적응제어 시스템Adaptive Control System based on MRAS Mathematical Model

(Model Reference Adaptive System)            (Model Reference Adaptive System)

SFRF 고정자 자속과 동기 하여 회전하는 좌표계Coordinate system rotates in synchronization with SFRF stator flux

( State Flux Referenc Frame )            (State Flux Referenc Frame)

p 미분연산자 (d / dt)p differential operator (d / dt)

Figure 112006504766097-pat00015
인버터의 DC-Link 전압
Figure 112006504766097-pat00015
DC-Link voltage of the inverter

λs 자속 벡터 ( state flux vector)λ s magnetic flux vector

λeds (λeqs) SFRF에서 본 고정자 자속의 d축(q축) 성분λ e ds (λ e qs) The d-axis (q-axis) component of the stator flux seen from the SFRF

(d-axis state flux in state flux reference frame, SFRF )               (d-axis state flux in state flux reference frame, SFRF)

θ 자속 벡터의 각도 ( Angle of λs )θ Angle of flux vector (Angle of λ s )

ωe 자속 벡터의 각속도 ( Angular frequency of λs)angular speed ω e of the magnetic flux vector (Angular frequency of λ s)

ωsl 슬립 주파수 ( Sleep angular frquency of λs)ω sl Sleep frequency (Sleep angular frquency of λ s )

ωr 전동기의 각속도 ( Angular frequency of motor)ω r Angular frequency of motor

ieds(ieqs) SFRF 에서 본 고정자 전류의 d축(q축) 성분i e ds (i e qs) The d-axis (q-axis) component of the stator current as seen from the SFRF

(d(q)-axis state current in state flux reference frame, SFRF )         (d (q) -axis state current in state flux reference frame, SFRF)

Rs(Rr) 고정자(회전자) 저항 ( State (rotor) resistance)R s (R r ) Stator (rotor) resistance

Ls(Lr,Lm) 고정자(회전자, 상호) 인덕턴스 ( State (rotor, mutual) inductance)L s (L r , L m ) Stator (rotor, mutual) inductance

σ 누설 인덕턴스 ( Total leakage coefficient ( = 1-L2m/(LsLr)))σ leakage inductance (Total leakage coefficient (= 1-L 2 m / (LsLr)))

τr 회전자 시정수 ( Rotor Time Costant ( Lr / Rr) ) τ r Rotor Time Costant (Lr / Rr)

Te 전동기에 의하여 발생되는 토크 ( Generated torque)T e Generated torque

KT 전동기 토크 상수K T motor torque constant

TL 물품에 의한 부하 토크 ( Load torque)Load torque by T L item

TM 기계 자체에 의한 토크 ( Machine torque)T M Machine torque

Mg 물품의 무게 ( Load )M g Weight of item (Load)

Mg1 기준이 되는 물품의 무게 ( Load )Mg1 Weight of the item (Load)

P 전동기의 극수( Number of poles )P number of poles

R 부하 회전 반지름R load rotation radius

ωC Low pass filter cutoff frequencyω C Low pass filter cutoff frequency

δλ 자속의 허용 오차Tolerance of δ λ flux

δT 토크변화 허용치δ T torque change tolerance

δω 속도의 허용 오차δ ω speed tolerance

각 항목에 더해지는 윗 첨자 *, ^ 기호는 각 각 설정 값과, MRAS에 의하여 추정된 값을 의미한다.The superscript * and ^ symbols added to each item mean each setting value and the value estimated by MRAS.

표시 예Display example

ωr 전동기의 각속도 ( Actual speed of motor)ω r Actual speed of motor

ω*r 전동기의 각속도 설정 값( Reference speed of motor)ω * r Reference speed of motor

ω^r MRAS에 의하여 추정된 각속도(Estimated speed of motor)ω ^ rEstimated speed of motor by MRAS

종래 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터는 세탁기 에어컨 등의 유도 전동기 구동장치에 사용이 되고 있으나, 1Hz 이하의 저속에서는 토크와 속도의 신뢰성이 확보되지 않아서, 1Hz 이하의 저속에서도 정밀한 토크와 속도의 제어가 요구되는 크레인 등 수직으로 이동하는 구동장치에는 적용이 회피되고 있다.Conventional induction motor sensorless vector control inverters have been used in induction motor driving devices such as washing machines and air conditioners. However, at low speeds below 1 Hz, torque and speed reliability is not secured. Application is avoided in a vertically moving drive such as a crane required.

유도 전동기의 센서리스 벡터제어 인버터의 일반적인 구성 및 동작은 잘 알려져 있으며(참고 : T. Ohtani, N. Takada and K. Takada, "Vector Control of Induction Motor without Shaft encoder", IEEE Trans. on Ind. Appl., vol. 28, no.1, pp.157~164, 1992), 주지이므로 유도 전동기 센서리스 벡터제어에 관한 상 세한 설명은 생략한다.The general configuration and operation of sensorless vector control inverters for induction motors are well known (see T. Ohtani, N. Takada and K. Takada, "Vector Control of Induction Motor without Shaft encoder", IEEE Trans.on Ind.Appl) ., vol. 28, no.1, pp.157-164, 1992), and thus, a detailed description of the induction motor sensorless vector control is omitted.

도 1은 본 발명의 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터의 블록도이다.1 is a block diagram of an induction motor sensorless vector control inverter of the present invention.

종래 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터의 구성을 상기 도 1을 사용하여 설명한다. 종래 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터는, 교류 전원을 직류로 변환하는 정류부(12)와, 상기 정류부(12)에서 정류된 직류전원을 평활하기 위해 여러 개의 커패시터로 이루어진 평활부(13)와, 상기 평활부(13)의 직류전원을 교류전원으로 변환하는 스위칭부(14)와, 유도 전동기의 수학적 모델을 사용하여 유도 전동기가 발생하는 토크 T^ e, 자속의 속도 ω^ r, 자속의 방향 θ^를 계산하는 MRAS(8)와, 인버터 외부속도지령에 의하여 조정이 되는 속도지령발생기(1)와, 상기 속도지령발생기(1)에서 생성된 속도지령 ω* r과 MRAS(8)에 의하여 추정된 속도 ω^ r의 차를 입력으로 하여 토크분 지령 전류 ie* qs를 계산하는 속도제어기(2)와, 상기 속도제어기(2)에서 계산된 토크분 지령 전류 ie* qs와 MRAS(8)에 의하여 추정된 토크분 전류 ie^ qs의 차를 입력으로 하여 토크분 전류를 제어하는 토크전류제어기(3)와, 전동기에 생성되는 자속의 크기를 결정하는 자속지령발생기(5)와, 상기 자속지령발생기(5)에서 출력되는 λe* ds와 MRAS(8)에 의하여 추정된 λe^ ds와의 차를 입력으로 하여 고정자의 자속을 제어하는 자속제어기(6)와, 상기 자속제어기(6)로부터 계산된 자속발 생을 위한 자속분 전류 설정 값 ie* ds와 MRAS(8)에 의하여 추정된 ie^ ds와의 차를 입력으로 하여 자속전류를 제어하는 자속전류제어기(7)와, 상기 토크전류제어기(3)와 상기 자속전류제어기(7)에서 계산된 전압을 입력으로 하여 PWM 파형을 발생하는 전압지령연산기(4)와, 상기 스위칭부(14)에 의하여 발생한 3상의 전류 중 두 상의 전류를 검출하는 두 개의 전류센서1(10)과 전류센서2(11)와, 상기 두 개의 전류센서1(10), 전류센서2(11)의 출력신호를 상기 MRAS(8)의 입력의 형태로 변환하는 D-Q변환기(9)와, 상기 평활부(13)에 의하여 평활된 직류전원의 전압을 인식하는 전압센서(15)로 구성되어 있다.The configuration of a conventional induction motor sensorless vector control inverter will be described with reference to FIG. The conventional induction motor sensorless vector control inverter includes a rectifying part 12 for converting AC power into direct current, a smoothing part 13 including a plurality of capacitors to smooth the direct current power rectified by the rectifying part 12, and The switching unit 14 for converting the DC power of the smoothing unit 13 to the AC power, the torque T ^ e generated by the induction motor using the mathematical model of the induction motor, the speed of the magnetic flux ω ^ r , the direction of the magnetic flux θ ^ Is estimated by the MRAS (8) for calculating ^ , the speed command generator (1) adjusted by the inverter external speed command, and the speed command ω * r generated by the speed command generator (1) and the MRAS (8). the speed of the car, type of ω ^ r torque minutes instruction current i e * and the speed controller 2 to calculate a qs, the torque minutes instruction current calculated by the speed controller 2, i e * qs and MRAS (8 The input of the torque component current i e ^ qs estimated by A torque current controller 3 for controlling the torque component current, a magnetic flux command generator 5 for determining the magnitude of the magnetic flux generated in the motor, and? E * ds and MRAS 8 outputted from the magnetic flux command generator 5; ) estimated by λ e ^ ds and a flux controller (6) for controlling the magnetic flux of the stator and the between difference the input magnetic flux minute current for the magnetic flux to raw calculated from the magnetic flux controller 6 sets the value i e * The magnetic flux current controller 7 which controls the magnetic flux current by inputting the difference between ds and i e ^ ds estimated by the MRAS 8, and the torque current controller 3 and the magnetic flux current controller 7 are calculated. A voltage command operator 4 for generating a PWM waveform by inputting the supplied voltage, and two current sensors 1 (10) and a current sensor 2 for detecting the current of two phases of the three-phase currents generated by the switching unit 14. 11 and the output signals of the two current sensors 1 (10) and the current sensor 2 (11) to the MRAS (8). And DQ converter 9 for converting the form of the input is configured as a voltage sensor 15 for recognizing a voltage of a DC power supply smoothing by the smoothing section 13.

이러한 종래 센서리스 벡터제어 인버터는 인버터의 내부 또는 외부의 요인에 의하여 전동기의 속도가 정상적으로 제어가 되지 않는 탈조 상태가 발생할 때, 이를 감지하는 수단이 없음으로 인하여, 크레인의 상하 구동부와 같이, 전동기의 속도가 제어되지 않을 때 물품이 낙하하는 사고의 위험이 있는 장치에서의 사용이 회피되고 있다. 또한 종래 크레인 등 물품을 수직으로 이동하는 장치에서 과부하를 방지할 목적으로 로드셀 등 별도의 무게센서를 사용하여 과부하에 대한 보호를 하고 있으나, 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터가 내부 소프트웨어적으로 전동기의 발생토크를 정량적으로 제어하므로, 수직부하에서 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터가 발생하는 토크를 사용하여 물품의 무게를 인버터 내부 소프트웨어적으로 계산하면 별도의 무게센서를 사용하지 않고도 과부하에 대한 보호를 할 수 있게 된다.Such a conventional sensorless vector control inverter has no means for detecting when the speed of the motor is not normally controlled due to an internal or external factor of the inverter. Use in devices where there is a risk of accidental falling of the article when the speed is not controlled is avoided. In addition, in order to prevent overload in a device such as a crane that moves vertically, a separate weight sensor such as a load cell is used to protect against overload. However, an induction motor sensorless vector control inverter generates an electric motor by internal software. Torque is controlled quantitatively, so that the product's weight can be calculated by software inside the inverter using torque generated by the induction motor sensorless vector control inverter in the vertical load to protect against overload without using a separate weight sensor. Will be.

본 발명은 크레인 등 물품을 수직으로 이동하는 장치의 구동부에 적용되는 인버터가 인버터의 내부 또는 외부의 요인으로 인하여 전동기의 속도가 정상적으로 제어가 되지 않는 탈조가 발생할 때, 인버터가 회전센서 없이 이를 감지하여 신호를 발생하여 물품의 추락을 방지하는 기능을 구현하는 방법과, 인버터가 물품의 무게를 측정하여 과부하로 인한 사고를 방지하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추락방지기능과 과부하방지기능이 인버터 내부 소프트웨어적으로 각각 독립적으로 구현이 되고 그 결과는 릴레이 등을 통하여 인버터 외부 신호로 출력이 된다.According to the present invention, when an inverter applied to a driving unit of a device for vertically moving an article such as a crane has a step out of which the speed of the motor is not normally controlled due to an internal or external factor of the inverter, the inverter detects it without a rotation sensor. The present invention relates to a method of generating a signal to prevent a fall of an article, and a method of measuring an article's weight by an inverter to prevent an accident due to an overload. In the present invention, the fall prevention function and the overload protection function are implemented independently of each other in the inverter software, and the result is output as an external signal to the inverter through a relay.

도 1은 본 발명의 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an induction motor sensorless vector control inverter of the present invention.

본 발명에 의한 센서리스 벡터제어 인버터에서 상기 종래 센서리스 벡터제어 인버터의 일반적인 구성 및 동작과 동일한 사항에 대하여는 설명을 생략한다.In the sensorless vector control inverter according to the present invention, descriptions of the same elements as those of the general structure and operation of the conventional sensorless vector control inverter will be omitted.

이하 본 발명에 대하여 상기 도 1을 사용하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1.

본 발명은 상기 도 1을 통하여 설명한 종래 센스리스 벡터제어 인버터에The present invention relates to a conventional senseless vector control inverter described with reference to FIG.

부하의 무게를 계산하여 과부하를 방지하는 과부하방지기(17)와Overload protector (17) to calculate the weight of the load to prevent overload and

추락을 예지하여 신호를 발생하는 추락감지기(18)Fall detector (18) for generating a signal by predicting a fall

를 추가한 것이다.Is added.

먼저 도 1을 사용하여 과부하방지기에 대하여 설명한다. 센서리스 벡터제어에서 유도 전동기의 발생토크 Te는 (수학식 1)로 계산된다.First, the overload protector will be described using FIG. 1. The generation torque T e of the induction motor in the sensorless vector control is calculated by (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112006504766097-pat00002
Figure 112006504766097-pat00002

상기 (수학식 1)에서 고정자 자속 λe ds는 일정하게 제어하므로 이를 상수로 취급하면 전동기가 발생하는 토크는 (수학식 2)로 표현되는 전동기 토크 상수 KT와 ie qs에 비례하는 (수학식 3)으로 표현 된다.In (Equation 1), the stator flux λ e ds is constantly controlled, so treating this as a constant causes the torque generated by the motor to be proportional to the motor torque constants K T and i e qs expressed by Equation (2). Equation 3).

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112006504766097-pat00003
Figure 112006504766097-pat00003

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112006504766097-pat00016
Figure 112006504766097-pat00016

한편 전동기 발생 토크 Te와 물품의 무게에 의한 토크 TL 그리고 기계에 의한 TM과 기계의 관성모멘트 Jm 그리고 속도와의 관계는 (수학식 4)로 표현 할 수 있다.On the other hand, the relationship between the motor generated torque Te, the torque T L by the weight of the article, the machine T M , the moment of inertia J m, and the speed can be expressed by Equation (4).

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112006504766097-pat00005
Figure 112006504766097-pat00005

상기 (수학식 4)에 부하에 의한 토크 TL을 무게와 부하 회전 반지름 R과의 곱으로 표현한 식 TL = MgR로 대입하고, (dω/dt)=0 을 대입하면, (수학식 5)로 표현 할 수 있다.Substituting the torque T L by the load into the equation T L = M g R expressed as the product of the weight and the load rotation radius R, and substituting (dω / dt) = 0, 5) can be expressed.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112006504766097-pat00006
Figure 112006504766097-pat00006

상기 (수학식 5)에서 기계 자체에 의한 토크 값 TM 과 부하회전 반지름 R은 변하지 않는 값이므로, 부하의 무게 Mg는 SFRF계에서 토크분의 전류 즉 q축의 전류 ie qs에 선형적으로 비례함을 알 수 있다. 따라서 부하 Mg=0 으로 한 조건과 기준이 되는 부하 Mg=M1g 의 조건에서 발생하는 전류 ie qs0, je qs1를 읽어서 (수학식 6)과 (수학식 7)을 사용하여 기계자체에 의한 토크 값 TM 과 부하회전 반지름 R를 구하면 임의의 부하 Mg의 무게를 (수학식 8)에서와 같이 전류 je qs를 통하여 계산할 수 있게 된다.The linearly with the torque value T M and the load radius of gyration R is because it does not change value, the weight of the load M g is the torque current at SFRF system that is q-axis current i e qs by the machine itself in (Equation 5) It can be seen that it is proportional. Therefore, by reading the currents i e qs0 and j e qs1 generated under the condition of load M g = 0 and the reference load M g = M 1g , the machine itself is obtained using (Equation 6) and (Equation 7). When the torque value T M and the load rotation radius R are obtained, the weight of the arbitrary load M g can be calculated through the current j e qs as shown in Equation (8).

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112006504766097-pat00007
Figure 112006504766097-pat00007

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112006504766097-pat00008
Figure 112006504766097-pat00008

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112006504766097-pat00009
Figure 112006504766097-pat00009

전류 ie qs는 상기 MRAS(8)에서 일초에 수백회 이상 정량적으로 계산하고 제어하므로 부하의 무게 변화는 1/100초 이내에 계산이 되어진다. 상기에서와 같이 도 1의 과부하방지기(17)는 상기 MRAS(8)에 의하여 계산된, SFRF계에서의 토크분 전류 ie qs를 통하여 부하의 무게를 계산하고 기계가 허용한 무게를 초과하는 경우에 과부하출력을 발생하여 과부하방지기능을 수행한다.Since the current i e qs is calculated and controlled quantitatively hundreds of times per second in the MRAS 8, the weight change of the load is calculated within 1/100 second. As described above, the overload protector 17 of FIG. 1 calculates the weight of the load through the torque component current i e qs calculated by the MRAS 8 and exceeds the weight allowed by the machine. It generates overload output at and performs overload prevention function.

다음은 추락방지기능에 대한 설명을 도 1과 도 2를 사용하여 설명한다.Next, a description of the fall prevention function will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터에 의하여 수직 이동하는 부하가 추락하지 않고 정상적으로 동작하기 위한 조건은 유도 전동기의 자속이 일정한 크기로 제어가 되고 또한 유도 전동기에서 발생되는 토크가 급격한 변화를 보이지 않아야 하며, 그리고 전동기의 속도가 사용자의 요구에 따라 정상오차 이내로 제어되어야 한다. 도 2는 상기의 내용을 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터 내부 프로그램으로 구현하는 추락감지 순서도이며 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The condition for normal operation without falling of the vertically moving load by the induction motor sensorless vector control inverter is that the magnetic flux of the induction motor is controlled to a certain magnitude, and the torque generated from the induction motor should not show a sharp change, and The speed of the motor should be controlled within the normal error at the request of the user. FIG. 2 is a flowchart of a fall detection for implementing the above contents as an internal program of an induction motor sensorless vector control inverter.

도 2의 초기여자시간 과정은 전동기의 브레이크를 개방하지 않은 상태에서 토크발생을 위한 자속을 형성하는 단계로 추락감지기(18)는 동작하지 않는다. 도 2의 자속상태검사(21) 과정은 도 1의 MRAS(8)에서 계산한 자속 λe^ ds가 자속지령발생기(5)에 생성되는 자속 λe* ds와 비교하여 설정된 자속의 허용 오차 δλ를 벗어나는 경우 추락방지출력을 발생한다. 토크상태검사(22) 과정은 도 1의 MRAS(8)에서 계산한 전동기의 발생 토크 T^ e가 미리 설정된 토크변화 허용치 δT를 초과하는 급격한 변화를 보이면 추락방지출력을 발생한다. 속도상태검사(23) 과정은 (수학식 9), (수학식 10), (수학식 11)을 사용하여 MRAS(8)가 계산한 전동기의 회전수 ω^ r가 속도지령발생기(1)에 의하여 계산되는 ω* r과 비교하여 속도의 허용 오차 δω을 벗어나는 경우 추락방지출력을 발생한다.In the initial exciting time process of FIG. 2, the fall detector 18 does not operate as a step of forming a magnetic flux for generating torque in a state in which the brake of the motor is not opened. In the magnetic flux state inspection 21 of FIG. 2, the magnetic flux λ e ^ ds calculated by the MRAS 8 of FIG. 1 is compared with the magnetic flux λ e * ds generated in the magnetic flux command generator 5, and the allowable error δ of the magnetic flux is set. Falling out of λ produces fall prevention outputs. The torque state test 22 process generates a fall prevention output when the generated torque T ^ e of the motor calculated by the MRAS 8 of FIG. 1 shows a sudden change exceeding a preset torque change allowable value δ T. The speed test (23) consists of the following equations: (9), (10), (11), and the speed ω ^ r of the motor calculated by the MRAS (8) is applied to the speed command generator (1). The fall prevention output is generated when the speed deviation exceeds the tolerance δ ω in comparison with the calculated ω * r .

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112006504766097-pat00010
Figure 112006504766097-pat00010

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112006504766097-pat00011
Figure 112006504766097-pat00011

[수학식 11][Equation 11]

Figure 112006504766097-pat00012
Figure 112006504766097-pat00012

상기의 동작을 통하여 상기 추락감지기(18)는 센서리스 벡터제어 인버터의 내부 또는 외부의 이상으로 인하여 정상적으로 속도가 제어되지 않는 상태를 감지하여 물품의 추락을 미연에 방지한다.Through the above operation, the fall detector 18 detects a state in which the speed is not normally controlled due to an error inside or outside the sensorless vector control inverter, thereby preventing the fall of the article.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터에 과부하방지기(17)와 추락감지기(18)를 더 포함하여 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터의 오동작과 과부하에 의한 추락을 방지하고 과중한 무게를 이송함으로 하여 발생하는 기기의 파손과 산업재해를 예방하는 효과가 있다.As described above, the present invention further includes an overload protector 17 and a fall detector 18 in a conventional induction motor sensorless vector control inverter to prevent a fall due to malfunction and overload of the induction motor sensorless vector control inverter. It is effective in preventing damage to equipment and industrial accidents caused by preventing and transferring heavy weight.

Claims (3)

교류 전원을 직류로 변환하는 정류부(12)와, 상기 정류부(12)에서 정류된 직류전원을 평활하기 위해 여러 개의 커패시터로 이루어진 평활부(13)와, 상기 평활부(13)의 직류전원을 교류전원으로 변환하는 스위칭부(14)와, 유도 전동기의 수학적 모델을 사용하여 유도 전동기가 발생하는 토크 T^ e, 자속의 속도 ω^ r, 자속의 방향 θ^를 계산하는 MRAS(8)와, 인버터 외부속도지령에 의하여 조정이 되는 속도지령발생기(1)와, 상기 속도지령발생기(1)에서 생성된 속도지령 ω* r과 MRAS(8)에 의하여 추정된 속도 ω^ r의 차를 입력으로 하여 토크분 지령 전류 ie* qs를 계산하는 속도제어기(2)와, 상기 속도제어기(2)에서 계산된 토크분 지령 전류 ie* qs와 상기 MRAS(8)에 의하여 추정된 토크분 전류 ie^ qs의 차를 입력으로 하여 토크분 전류를 제어하는 토크전류제어기(3)와, 전동기에 생성되는 자속의 크기를 결정하는 자속지령발생기(5)와, 상기 자속지령발생기(5)에서 출력되는 λe* ds와 상기 MRAS(8)에 의하여 추정된 λe^ ds와의 차를 입력으로 하여 고정자의 자속을 제어하는 자속제어기(6)와, 상기 자속제어기(6)로부터 계산된 자속발생을 위한 자속분 전류 설정 값 ie* ds와 상기 MRAS(8)에 의하여 추정된 ie^ ds와의 차를 입력으로 하여 자속전류를 제어하는 자속전류제어기(7)와, 상기 토크전류제어기(3)와 상기 자속전류제어기(7)에서 계산된 전압을 입력으로 하여 PWM 파형을 발생하는 전압지령연산기(4)와, 상기 스위칭부(14)에 의하여 발생한 3상의 전류 중 두 상의 전류를 검출하는 두 개의 전류센서1(10)과 전류센서2(11)와, 상기 두 개의 전류센서1(10)과 전류센서2(11)의 출력신호를 상기 MRAS(8)의 입력의 형태로 변환하는 D-Q변환기(9)와, 상기 평활부(13)에 의하여 평활된 직류전원의 전압을 인식하는 전압센서(15)를 포함하여 구성되는 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터에 있어서,A rectifier 12 for converting an AC power into a direct current, a smoothing part 13 made up of a plurality of capacitors to smooth the direct current power rectified by the rectifying part 12, and a direct current power supply of the smoothing part 13 MRAS (8) which calculates the torque T ^ e generated by the induction motor, the speed of the magnetic flux ω ^ r , the direction of the magnetic flux θ ^ by using a switching unit 14 for converting into a power source, a mathematical model of the induction motor, The difference between the speed command generator 1 adjusted by the inverter external speed command and the speed command ω * r generated by the speed command generator 1 and the speed ω ^ r estimated by the MRAS 8 is input. the torque minutes instruction current i e * and the speed controller 2 to calculate a qs, the speed controller 2, a torque minutes instruction current i e * qs and the MRAS (8), the torque current estimated by i calculated in Torque current controller (3) for controlling torque current by inputting difference of e ^ qs And a difference between the magnetic flux command generator 5 for determining the magnitude of the magnetic flux generated in the motor, and the lambda e * ds output from the magnetic flux command generator 5 and the lambda e ^ ds estimated by the MRAS 8. A magnetic flux controller 6 for controlling the magnetic flux of the stator as input, and a flux current setting value i e * ds for generating magnetic flux calculated from the magnetic flux controller 6 and i estimated by the MRAS 8. A PWM waveform is generated by inputting a voltage calculated by the magnetic flux current controller 7 and the torque current controller 3 and the magnetic flux current controller 7 to control the magnetic flux current by inputting a difference between e ^ ds. Voltage command operator 4, two current sensors 1 (10) and current sensors 2 (11) for detecting the current of two phases of the three-phase current generated by the switching unit 14, and the two current sensors 1 (10) and the DQ side for converting the output signal of the current sensor 2 (11) into the form of the input of the MRAS (8) In the group (9) and, the induction being configured to include the voltage sensor 15 to recognize the voltage of the DC power smoothed by the smoothing unit 13, the electric motor sensorless vector control inverter, 상기 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터에 상기 MRAS(8)에 의하여 계산된, SFRF계에서의 토크분 전류 ie qs를 통하여 부하의 무게를 계산하고 기계가 허용한 무게를 초과하는 경우에 과부하출력을 발생하는 과부하방지기(17)와,The inductive motor sensorless vector control inverter calculates the weight of the load through the torque component current i e qs in the SFRF system calculated by the MRAS 8 and overloads the output when the weight exceeds the allowable weight of the machine. Generated overload protector (17), 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터 내부 또는 외부의 이상으로 인하여 속도가 제어 되지 않을 때 추락을 감지하여 출력을 발생하는 추락감지기(18)를,Induction motor sensorless vector control A fall detector 18 which detects a fall and generates an output when the speed is not controlled due to an abnormality inside or outside the inverter, 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 센서리스 벡터제어 인버터.Induction motor sensorless vector control inverter characterized in that it further comprises. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 과부하방지기(17)는 상기 수학식 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8을 사용하여 부하의 무게를 계산하고 허용 무게를 초과하는 경우 과부하출력을 발생하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전동기 센서리스 벡터제어 인버터.The overload protector 17 includes a function of calculating the weight of the load using the equations 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and generating an overload output when the allowable weight is exceeded. Induction motor sensorless vector control inverter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 추락감지기(18)는 상기 MRAS(8)에서 계산한 자속 λe^ ds가 상기 자속지령발생기(5)에 생성되는 자속 λe* ds와 비교하여 설정된 자속의 허용 오차 δλ를 벗어나는 경우 추락방지출력을 발생하고, 상기 MRAS(8)에서 계산된 전동기의 발생 토크 T^ e가 미리 설정된 토크변화 허용치 δT를 초과하는 급격한 변화를 보이면 추락방지출력을 발생하고, 상기 MRAS(8)에서 계산된 전동기의 회전수 ω^ r가 속도지령발생기(1)에 의하여 계산되는 ω* r과 비교하여 속도의 허용 오차 δω을 벗어나는 경우 추락방지출력을 발생하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전동기 센서리스 벡터제어 인버터.The fall detector 18 falls when the magnetic flux λ e ^ ds calculated by the MRAS 8 deviates from the allowable error δ λ of the set magnetic flux in comparison with the magnetic flux λ e * ds generated in the magnetic flux command generator 5. Generates a prevention output and generates a fall prevention output when the generated torque T ^ e of the motor calculated by the MRAS 8 shows a sudden change exceeding a preset torque change allowance δ T , and is calculated by the MRAS 8. An induction motor comprising a function of generating a fall prevention output when the number of revolutions ω ^ r of a given motor deviates from the allowable error δ ω in comparison with ω * r calculated by the speed command generator 1 Sensorless vector control inverter.
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