KR100761928B1

KR100761928B1 - 영구 자석 센서리스 제어를 위한 셀프 튜닝 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100761928B1
Application number: KR1020060081350A
Authority: KR
Inventors: 아나 보리사블제빅
Original assignee: 인터내쇼널 렉티파이어 코포레이션
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2007-10-02
Also published as: JP2007060897A; JP4280274B2; US20070046246A1; EP1758239A2; US7339344B2; KR20070024436A

Abstract

영구 자석 동기 전동기(PMSM, Permanent Magnet Synchronous Motor)의 다수의 파라미터들은 다수의 PMSM들 사이를 구별하기 위해 모터 제어기에 의해 결정된다. 이것은, 먼저, 조정된 DC 모터 전류들을 커맨드에 의해 정해지는 회전자 각도로 인가하고, 콰드러처 전압을 측정하며; PMSM을 정지상태로 파킹하고, 그 다음 초기 세트의 제어기 파라미터들을 선택한 후; 제로(0)인 콰드러처 전압을 인가하고, 시상수를 측정한다. 그 다음, 미리 설정된 목표 속도까지 일정한 토크로 PMSM을 가속하고, 미리 설정된 목표 속도 ω _target 에 도달하기까지 전체 가속 시간 t _accelerate 를 측정한다. 고정자 전류를 0 값으로 조정한 후에, 0의 고정자 전류를 인가한 직후 콰드러처 전압과 프리휠링 모터 속도 ω _freewheel 를 측정하고; 그리고 PMSM의 전기적 상수 K_E; 부하 관성 J; 그리고 한 세트의 제어기에 대한 파라미터들을 계산한다.

영구 자석 동기 전동기

Description

영구 자석 센서리스 제어를 위한 셀프 튜닝 방법 및 장치{SELF TUNING METHOD AND APPARATUS FOR PERMANENT MAGNET SENSORLESS CONTROL}

도1은 PMSM 제어기의 블록 다이어그램이다

도2는 모터 파라미터를 선택함에 있어 본 발명의 PMSM 제어기에 의해 수행되는 절차를 나타낸 순서도이다.

본 출원은 미국 가출원 제60/711,109호(명칭 : "SELF TIMING ALGORITHEM FOR PERMANENT MAGNET SENSORLESS CONTROL", 2005.08.25. 출원)를 기초로 하며 상기 가출원의 이익을 주장하고, 상기 가출원에 대한 우선권을 주장하며, 상기 가출원에 개시된 것은 참고로 본 명세서에 편입된다.

본 발명은 영구 자석 동기 모터(Permanent Magnet Synchronous Motor, 이하 "PMSM"이라 함.) 제어기에 관한 것으로, 특히 모터 제어기에 의한 모터 파라미터의 측정과 감지된 모터 파라미터에 제어기를 적응시키는 것에 관한 것이다.

모터 드라이브(drive)는 현재 팬, 펌프, 컴프레셔, 세탁기 등과 같은 광범위한 응용분야에 사용되고 있다. 이러한 응용분야에서 모터 드라이브는 고효율, 저소 음, 로버스트(robust)하고 안정적인 동작을 가지도록 요구되고 있다.

서로 다른 모터와 함께 동작할 수 있고, 현재 연결된 모터의 파라미터에 적응할 수 있는 회로를 가지는 것은 매우 유용한 것이다.

본 발명의 목적은 모터 제어기를 사용함으로써 드라이브 모터 파라미터를 추정하는 데 대한 절차를 제공하고, 모터 드라이브의 안정적인 동작을 확실히 하기 위해 제어기의 보상 파라미터를 자동으로 조정하는 데 있다.

본 발명은 영구 자석 동기 모터(PMSM, Permanent Magnet Synchronous Motor)의 쓰리-포인트(three-point) 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation)을 수행하고 다수의 PMSM들 사이를 구별하기 위해서 PMSM 파라미터들을 측정하는 데 대한 제어기 회로를 제공한다.

상기 회로는 PMSM의 원하는 속도를 셋팅하기 위한 바깥쪽 속도 루프(speed loop)와; 모터 전류의 콰드러처(quadrature) 성분 i _q 를 조정하기 위한 제1안쪽 전류 루프와; 모터 전류의 다이렉트(direct) 성분 i _d 를 조정하기 위한 제2안쪽 전류 루프와, 여기서 모터 전류 i _d 는 회전자 필드(rotator field)로 정렬된 d-축에 투영된 등가 모터 고정자(stator) 전류이고, 모터 전류 i _q 는 회전자 필드에 수직인 q-축에 투영된 등가 모터 고정자 전류이며; 그리고 전압 v _α , v _β 와 전류 i _α , i _β 의 입력을 가지고 회전자의 각 위치 θ_r과 관측된(observerd) 회전자 속도 ω_obs를 출력하는 속 도 옵서버(observer) 회로를 포함한다. 루프들 각각은 비례-적분(PI, Proportional-Integral) 보상기를 포함하며, 각 보상기는 비례 이득(proportional gain)과 적분 이득(integral gain)과 과도 전류 동안에 와인드-업(wind-up)을 방지하기 위해 보상기의 적분 파트에 부과된 하한들(lower limits)과 상한들(upper limits)을 가진다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 제어기 회로는, 다수의 PMSM들 사이를 구별하기 위하여, 모터 제어기에 의해 PMSM의 다수의 파라미터를 결정하는 방법을 수행한다. 첫 번째 단계로, 이 방법은, 커맨드(command)에 의해 정해지는 회전자 각도로 조정된 DC 모터 전류를 인가하고, PMSM을 정지상태로 파킹(parking)하고, 여기서 PMSM이 파킹될 때 PMSM 권선들 양단에 가해진 콰드러처(quadrature) 전압은 고정자 저항에 비례함과 아울러 인가된 파크 전류에 비례하며, 그리고, 초기 세트의 전류 제어기들의 파라미터들을 선택한다.

두 번째 단계로, 이 방법은, 제로(0)인 콰드러처 전압을 인가하고, 콰드러처 전류의 지수적 감소에 대응하는 시상수(time constant)에 따라 PMSM을 일정한 토크로 미리 설정된 목표 속도까지 가속하고, 그리고 전체 가속 시간 대 미리 설정된 목표 속도 관계를 이용해서 고정자 전류를 0 값으로 조정한다. 조정된 DC 모터 전류들이 제로(0) 값에 있을 때 고정자 전류는 0 값이 된다.

마지막으로, 이 방법은, 0의 고정자 전류를 인가한 직후 프리(free) 모터 속도 및 인가된 콰드러처 전압의 값들에 기초하여 PMSM의 전기적 상수를 계산하고, 가속 단계 동안 외부 샤프트(shaft) 토크가 없고, 그리고 마찰 토크의 영향이 무시 할 정도로 되면, 이전에 측정된 전체 가속 시간에 기초하여 부하 관성(load inertia)을 계산하고, 그리고 콰드러처 전압과 프리 모터 속도에 대해 최적의 성능을 제공하기 위해 정확한 세트의 파라미터들을 계산함으로써 세 번째 단계를 수행한다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부된 도면을 참조로 하는 다음의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

도1에서는 상기 언급된 응용분야에 적용된 전형적인 비돌출 PMSM 제어기(20)의 블록 다이어그램을 보여주고 있다. 도시된 제어기는 자속 기준 제어(FOC, Field Oriented Control) 원리에 기초를 두고 있다. 여기서 FOC 원리는 "Power Electronics and Variable Frequency Drives"( Bimal Bose 저, IEEE Computer Society Press, 1996.10. 이하 "Bose"라 함.)에 서술되어있다. 제어기(20)는 하나의 바깥쪽 속도 루프와 두 개의 안쪽 전류 루프를 포함한다. PMSM(18)의 속도는 바깥쪽 속도 루프(24)의 액션(action)에 의해 제공되는 커맨드(command) 값과 같아지도록 조정된다. 하나의 안쪽 전류 루프(26)는 모터 전류의 콰드러처 성분(i _q )을 조정하고, 다른 하나의 안쪽 전류 루프(28)은 모터 전류의 다이렉트 성분(i _d )을 조정한다. 콰드러처 축은 회전자 플럭스(flux) 벡터에 수직이다. 모터 전류 i _d 는 회전자 필드로 정렬된 d-축에 투영된 모터 고정자 전류와 같고, 모터 전류 i _q 는 회전자 필드에 수직인 q-축에 투영된 모터 고정자 전류와 같다.(Bose 참조)

d-q 좌표에서의 PMSM 모터의 모델은 다음의 방정식 (1) 내지 (5)에 의해 주어진다. 이 방정식은 시뮬링크(Simulink)을 위한 "Mathworks:SimPowerSystems Library"에 서술되어 있으며, 이것은 인터넷 mathworks.com에서 찾을 수 있다.

방정식 (1) 내지 (5)에서 변수들과 파라미터들은 다음과 같이 정의된다.

L _q , L _d q 및 d축 인덕턴스

R 고정자 권선의 저항

i _q , i _d q 및 d축 전류

v _q , v _d q 및 d축 전압

ω _r 회전자의 각속도

λ 고정자 위상에서 회전자의 영구 자석에 의해 야기된 플럭 스의 크기

P 폴 페어(pole pair)들의 수

T _e 전자기 토크

J 회전자와 부하의 통합 관성

F 회전자와 부하의 통합 점성 마찰력

θ_r 회전자 각 위치

T _m 샤프트(shaft)의 기계적 토크

안쪽 전류 루프들(26, 28)은 모터 전류의 콰드러처 성분 i _q 와 모터 전류의 다이렉트 성분 i _d 를 결정한다. 이것을 위해 상 전류 복원 섹션(30)은 6개의 게이트 펄스 시그널(41)을 받아 전류 값 i _a , i _b , i _c 를 섹션(32)에 제공한다. 섹션(32)는 입력된 전류값에 대해 클라크 변환(Clarke Transformation)

을 수행하고, 변환전류 i _α , i _β 를 섹션(34)에 출력한다. 섹션(34)에서 파크 변환(Park Transformation)

이 수행되어 모터 전류 i _q , i _d 값을 출력한다. 이 모터 전류 값들은 기준값인 i _q(ref) 및 i _d ₍ _ref ₎ 에 각각 더해지고, PI 보상기(56, 58)에 의해 전압 v _q 와 v _d 로 변환되며, 섹션(36)에 공급되어 아래에 제시되는 파크 역변환(reverse Park transformation) 된다.

이 변환은 변환 전압 값 v _α , v _β 를 섹션(38)에 제공한다. 섹션(38)에서 클라크 역변환(reverse Clarke transformation)

이 수행되어 PWM 생성 섹션(40)에 전압 v _A , v _B , v _C 를 제공한다. PWM 생성 섹션(40)은 PMSM(18)을 드라이브(drive)하기 위해 전압 소스 인버터(Voltage Source Inverter)(16)에 보내지는 게이팅 펄스를 생성하는 데 사용된다.

바깥쪽 속도 루프(24)의 속도/회전자 각도 옵서버(speed/rotator angle observer) 섹션(42)은 섹션(32)로부터 변환 전류 i _α 및 i _β 를 얻고, 섹션(36)으로부터 변환 전압 v _α 및 v _β 를 얻으며, 관측된 회전자 속도 ω_obs 를 출력한다. 여기서, 관측된 회전자 속도 ω_obs는 파크 변환 섹션(34)과 파크 역변환 섹션(36)에 속도와 회전자의 각 위치 θ_r를 세팅함에 있어 기준이 된다. 속도 옵서버 섹션(42)의 일 예는 미국 특허 제6,910,389호에 서술되어 있다.

제어기(20)은 3개의 비례-적분(PI, Proportional-Integral) 보상기, 즉 바깥쪽 루프(24)에 있는 PI(54), 안쪽 루프(26)에 있는 PI(56), 안쪽 루프(28)에 있는 PI(58)를 더 포함한다. 각 보상기는 비례이득(proportional gain)과 적분이득(integral gain)을 가진다. 각 PI 보상기는 과도 전류 동안 와인드-업(wind-up)을 방지하기 위해 보상기의 적분 파트에 부과된 하한(lower limit)과 상한(upper limit)을 또한 가진다.

이들 이득과 상한 및 하한 파라미터들은 한 세트의 예측된 모터 파라미터들과 동작 조건들에 대해 로버스트(robust)하고 안정된 동작을 제공하도록 하는 방식으로 조정된다. 이득과 리미트 파라미터가 한 세트의 모터 파라미터들에 기초하여 선택된다면, 동일한 파라미터들이, 다른 모터를 동작시키기 위해 사용될 때 불안정한 드라이브(drive) 동작을 야기할 수 있다.

본 발명은 드라이브의 안정적인 동작을 확실하게 하기 위해, 모터 제어기를 사용함으로써 드라이브 모터 파라미터들을 추정하고 보상기 파라미터를 자동으로 조정하는 방법과 장치를 제공한다

본 발명의 바람직한 실시예로, PMSM의 돌극성(saliency)은 무시할 수 있다고 가정한다.(즉, L _d = L _q = L) 모터 파라미터들의 측정을 위한 절차(100)는 도2에 나타 나 있다. 단계 102에서, 조정된(regulated) DC 모터 전류 i _q ₍ _ref ₎ = I _park 및 i _d(ref) = 0 (도1 참고)이 커맨드에 의해 정해지는 회전자 각도로 인가된다. 인가된 콰드러처 전압 v _q 는 초기 과도 전류가 통과한 후 단계 104에서 노이즈를 감쇄시키기 위해 필터링되고, 단계 106에서 측정된다.

조정된 DC 전류가 충분하게 긴 시간 동안 인가된 후(단계 108)에, 단계 110에서 PMSM은 정지상태로 파킹된다. 권선 양단에 인가된 전압 v _q 는 고정자 저항과 인가된 전류 I _park 에 비례한다. 따라서, 고정자 저항 R 은 측정된 v _q 의 값에 기초하여 R = V _q / I _park 로 계산될 수 있다.

단계 112에서, 초기 세트의 전류 제어기들의 파라미터들은 모터 파라미터들의 예측된 범위를 통해, 상기 서술된 절차 동안, 안정적인 동작을 제공하도록 하 방식으로 선택된다. 다른 방법으로, 모터 파라미터들의 범위가 알려지지 않았다면, 작은 DC 전압 V _park 가 2개의 PMSM 권선들 양단에 인가되고, 발생된 DC 전류 I _park 는 표준화(averaging)된 후에 기록(record)된다. 고정자 저항은 R = k( V _park /I _park )로 계산될 수 있다.

단계 114에서, 제로(0) 콰드러처 전압 v _q = 0이 인가되고, 단계 116에서 i _q 의 지수적 감소에 대응하는 시상수 Ts가 측정된다. T _s 는 R과 L에 의존적이다. 따라서, L은 알려진 T _s 에 기초하여 T _s ㆍR = L로 계산될 수 있다.

단계 118에서, PMSM은 미리 설정된 목표 속도 ω _target 까지일정한 토크(상수 i _q(ref) = I _acc )로 가속되고, 단계 120에서 전체 가속 시간 t _accelerate 는 측정된다. 단계 122에서, ω _target 에 도달할 때 고정자 전류는 0 값으로 조정된다.(즉, i _q ₍ _ref ₎ = 0, i _d( _ref ₎ = 0 ) 단계 124에서 전압 v _q 및 모터 속도 ω _freewheel 은 0의 고정자 전류를 인가한 직후 측정된다. 고정자 전류가 0에 조정될 때, 인가된 v _q 는 기전력(EMF, Electro Motive Force)과 같다. 따라서, 단계 126에서 PMSM의 전기적 상수 K _E 는 측정된 v _q 및 ω _freewheel 값에 기초하여 k _E = V _q /ω _freewheel 에 의해 계산될 수 있다. 상기 제시된 방정식 (1) 내지 (5)를 따르는 PMSM 모델에 따라 k _E 는 (pㆍλ )와 같다.

단계 118의 가속 동안 외부 샤프트 토크가 없고, 마찰 토크의 영향이 무시할 정도라고 가정하면, 단계 128에서 부하 관성 J는 이전에 측정된 t _accelerate 에 기초하여 J = 1.5ㆍpㆍλㆍI _acc ㆍ(t _accelerate /ω _target )에 의해 계산된다.

정확한 세트의 파라미터들이 측정된 모터 파라미터들에 대해 최적의 성능을 제공하기 위하여 단계 130에서 제어기(20)에 의해 계산될 수 있다. 모터는 포워드 캐치 스핀(forward catch spin)을 가진 조정된 속도 모드에서 재시작될 수 있다. 마찰 계수 F는 추정될 수 있다. 예를 들어, 단계 118에서 전류 i _q = I _steady 에 대응하는 일정한 모터 속도 ω _steady 에 도달하게 되면, F는 F = 1.5ㆍpㆍλㆍI _steady ㆍ(1/ω _s _tea _dy )에 의해 계산될 수 있다. 계산된 F를 기초로, J = 1.5ㆍpㆍλㆍI _acc ㆍ(t _accelerate /ω _target )로 주어지는 J의 계산은, 만약

이 단계 118에서의 가속 동안 기록 된다면,

의 인자에 의해 보정될 수 있다.

파워 인버터 단(stage)에서 트랜지스터들의 데드 타임(dead time)과 유한한 상승/하강 시간의 존재는 커맨드에 의해 인가된 전압들과 전류들 사이에 차이를 유발한다. 모터 파라미터들의 정확한 측정을 확실하게 하기 위해, 이 시간들은 알려지고 상기 계산에서 보상될 필요가 있다.

상기 서술된 방법은, 도1에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 프로그램을 수행하는 디지털 프로세서(100)에서 구현될 수 있다. 상기 프로세서는 여러 입력을 받고, 상기 서술된 방법의 동작 동안 모터를 제어하기 위해 출력들을 제공한다. 상기 프로세서는 모터를 동작시키기 위해 상기 서술된 대로 입력들을 받아 모터 파라미터들을 결정한다.

다음은 상기 절차의 한 예이다. 다른 8-폴 PMSM들, 예를 들어 0.25 오옴 전류 션트(shunt)를 가진 GM-300 PMSM과 0.5 오옴 전류 션트를 가진 다른 PMSM들 사이를 구분한다. DC 버스 공급(bus supply) 전압이 정격 전압 100V와 200V를 가진 여러 그룹의 PMSM들 사이를 구별하기 위하여 측정된다.

0.2A의 파킹 전류 I_park가 인가되고(단계 102), 인가된 전압 V_g ^*는, 노이즈를 제거하기 위해 로우 패스 필터링(low pass filtering)이 사용된(단계 104) 후, 초기 과도 전류가 통과한 후에 측정된다(단계 106). 100V PMSM들에 대해서, 파라미터들은 처음에 AM50-37CV PMSM에 대해 변하고, 반면에 200V PMSM들에 대해서는 파라미터들은 처음에 GM300 PMSM들에 대해 변한다.

0.2A의 파킹 전류로 원하던 0도의 각도로 PMSM이 정지상태로 파킹될 때(단계 110), 2개의 여기된(excited) 권선 양단의 전압 강하는 저항성이며 단지 모터 저항 R _s 에 의존적이다. 따라서 R _s 는 인가된 V _g ^* 의 값에 기초하여 R _s = kㆍ(V _g /0.2A)에 의해 계산될 수 있다. 200V 모터에 대한 R _s 가 6 내지 13 오옴 범위에 있을 때를 제외하고, 상기 계산된 R _s 에 기초하여 모든 모터 사이에 구별이 가능하다. 모호한 경우에 모터는 GM300, PM100-81FW, 또는 PM100-71FW중 어느 하나로 볼 수 있다.

제로(0) 전압이 인가되고(단계 114), i _q 의 지수적 감소에 대응하는 시상수 T _s 가 측정된다(단계 116). T _s 는 R _s 및 L _s 에 의존적이다. 따라서, L _s 는 알려진 T _s 에 기초하여 T _s = L _s / R _s 에서 계산될 수 있다.

모터는 일정한 토크(I _q ^* 0.2A의 전류)로 정격 속도의 1/3의 목표 속도까지 가속된다(단계 118). 앞서 언급한 모호한 경우에, 파라미터들은 GM300 모터에 대해 변하고, 모터는 GM300 모터의 목표 속도인 300rpm 까지 가속된다. 전체 가속 시간 t _accelerate 가 측정된다(단계 120). 목표 속도에 도달할 때, 조정된 고정자 전류 I _s = 0 이 인가된다(단계 122). 전압 V _q ^* 와 모터 속도 ω가 조정된 전류 I _s = 0을 인가한 직후 측정된다(단계 124).

조정된 전류 I _s = 0이 인가될 때, 인가된 V _q ^* 는 기전력과 같고, 따라서 모터의 k _E 파라미터는 측정된 V _q ^* 및 ω에 기초하여 k _E = V _q /ω에서 계산될 수 있다(단계 126). k _E 및 R _s 가 모두 알려졌다면, 모호한 모터의 경우도 해결될 수 있고 모터 타입도 확실하게 식별될 수 있다. 모터 타입에 기초하여, 미리 저장된 9개 세트의 제어기 파라미터들 중 하나가 선택될 수 있다.

부하 관성 J는 이전에 측정된 t _accelerate 에 기초하여 J = k _T ㆍ0.2Aㆍ(t _accelerate /target_speed)로부터 계산될 수 있다(단계 128). 여기서, k _T 는 개개의 모터 타입에 대해 데이터 시트(sheet) 파라미터로 알려져 있다. 인식된 모터 타입과 측정된 관성에 대해 정확한 세트의 파라미터들이 선택될 수 있고, 모터는 포워드 캐치 스핀으로 재시작될 수 있다(단계 130).

본 발명은 특정 실시예에 대하여 서술되었지만, 다른 많은 변형들과 수정들 그리고 다른 사용들이 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서의 특정 개시에 의해 제한되지 않는다.

Claims

다수의 PMSM들 사이를 구별하기 위하여 모터 제어기에 의한 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법에 있어서,

조정된 DC 모터 전류들을 커맨드에 의해 정해지는 회전자 각도로 인가하는 단계와;

초기 과도기가 지나간 후에 콰드러처 전압 v _q 를 측정하는 단계와, 여기서 상기 콰드러처 전압은 상기 PMSM 권선들 양단에 인가되며;

상기 PMSM을 정지상태에 파킹시키는 단계와, 여기서 상기 콰드러처 전압은 고정자 저항 그리고 인가된 파크 전류 I _park 에 비례하며;

초기 세트의 제어기 파라미터들을 선택하는 단계와;

제로(0)인 상기 콰드러처 전압을 인가하는 단계와;

콰드러처 전류 i _q 의 지수적 감소에 대응하는 시상수 T _s 를 측정하는 단계와;

상기 PMSM을 일정한 토크로 미리 설정된 목표 속도까지 가속하는 단계와;

상기 미리 설정된 목표 속도 ω _target 에 도달할 때까지의 전체 가속 시간 t _accelerate 를 측정하는 단계와;

고정자 전류를 0 값으로 조정하는 단계와, 여기서 전류 i _q ₍ _ref ₎ 와 i _d ₍ _ref ₎ 모두 제로(0) 값일 때 상기 고정자 전류는 0에 있으며;

상기 0의 고정자 전류를 인가한 직후 상기 콰드러처 전압과 프리휠링 모터 속도 ω _freewheel 을 측정하는 단계와;

상기 인가된 콰드러처 전압과 상기 프리휠링 모터 속도의 측정된 값들에 기초하여 상기 PMSM의 전기적 상수 K_E를 계산하는 단계와;

상기 측정된 전체 가속 시간에 기초하여 부하 관성 J를 계산하는 단계와;

결정된 모터 파라미터들에 기초하여 상기 제어기에 대한 한 세트의 파라미터들을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 PMSM의 돌극성은 무시할 수 있고, q 및 d 축 인덕턴스는 PMSM 인덕턴스 L과 같으며, 상기 조정된 DC 모터 전류 i _q ₍ _ref ₎ = I _park 이고 i _d ₍ _ref ₎ 는 0인 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

고정자 전류는 0에 조정되고, 상기 인가된 콰드러처 전압은 기전력과 같은 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제3항에 있어서,

상기 콰드러처 전압과 프리 모터 속도의 측정된 값들에 기초하여 k _E = V _q /ω _freewheel 에 의해 상기 PMSM의 전기적 상수 K _E 를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제4항에 있어서,

상기 PMSM의 전기적 상수는 (pㆍλ)와 같고, 여기서, λ는 고정자 위상들에서 상기 회전자의 영구 자석에 의해 발생한 플럭스의 크기이고, p는 폴 페어들의 수인 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 부하 관성을 계산하는 단계는,

상기 측정된 전체 가속 시간에 기초하여 J = 1.5ㆍpㆍλㆍI _acc ㆍ(t _accelerate /ω _t _arg _et )에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

노이즈를 감쇄시키기 위하여 상기 인가된 콰드러처 전압을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 조정된 DC 전류들이 인가된 후 상기 PMSM을 파킹하기 전까지의 시간 동안 기다리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 파킹 단계 동안 상기 고정자 저항 R은 상기 콰드러처 전압의 측정된 값에 기초하여 R = v _q /I _park 에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 PMSM의 인덕턴스는 알려진 시상수에 기초하여 T _s ㆍR = L에 의해 계산되고, 여기서 R은 상기 고정자 저항인 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 가속 단계에서 스테디 전류 i _q = I _steady 에 대응하는 일정한 모터 속도 ω _s _tea _dy 에 도달하면, 마찰 계수 F를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 마찰 계수는 F = 1.5ㆍpㆍλㆍI _steady ㆍ(1/ω _steady )에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
제11항에 있어서, J = 1.5ㆍpㆍλㆍI _acc ㆍ(t _accelerate /ω _target )로 주어지는 상기 마찰 계수의 계산을
의 인자에 의해 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 방법.
다수의 PMSM들 사이를 구별하기 위하여 모터 제어기에 의한 PMSM의 다수의 파라미터들을 측정하는 방법에 있어서,

커맨드에 의해 정해지는 회전자 각도로 조정된 DC 모터 전류들을 인가하고,

상기 PMSM을 정지상태에 파킹하고, 여기서 상기 PMSM의 권선들 양단에 인가된 콰드러처 전압은 고정자 저항과 인가된 파크 전류에 비례하며, 그리고,

초기 세트의 제어기 파라미터들을 선택함으로써 첫 번째 단을 수행하는 단계와;

제로(0)인 상기 콰드러처 전압을 인가하고,

콰드러처 전류의 지수적 감소에 대응하는 시상수에 따라 미리 설정된 목표 속도까지 일정한 토크로 상기 PMSM을 가속하며, 그리고,

상기 미리 설정된 목표 속도까지 전체 가속 시간을 사용하면서 고정자 전류를 0에 조정함으로써, 여기서 조정된 DC 모터 전류들이 제로(0) 값에 있을 때 상기 고정자 전류는 0 값에 있는, 두 번째 단을 수행하는 단계와; 그리고,

상기 0의 고정자 전류를 인가한 직후 프리 모터 속도와 상기 인가된 콰드러처 전압의 값들에 기초하여 상기 PMSM의 전기적 상수와,

이전에 측정된 상기 전체 가속 시간에 기초하여 부하 관성과,

결정된 모터 파라미터들에 기초하여 상기 제어기에 대한 한 세트의 파라미터들을 계산함으로써 세 번째 단을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PMSM의 다수의 파라미터들을 측정하는 방법.
PMSM의 펄스 폭 변조 드라이브를 수행하고, 다수의 PMSM들 사이를 구별하기 위하여 PMSM 파라미터들을 결정하기 위한 제어기에 있어서,

상기 PMSM의 원하는 속도를 세팅하기 위한 바깥쪽 속도 루프와;

모터 전류의 콰드러처 성분 i _q 를 조정하기 위한 제1안쪽 전류 루프와;

모터 전류의 다이렉트 성분 i _d 를 조정하기 위한 제2안쪽 전류 루프와, 여기서 상기 모터 전류 i _d 는 회전자 필드로 정렬된 d-축에 투영된 등가의 모터 고정자 전류이고, 상기 모터 전류 i _q 는 회전자 필드에 수직인 q-축에 투영된 등가의 모터 고정자 전류이며; 그리고

전압 v _α 및 v _β 와 전류 i _α 및 i _β 를 입력으로 하고, 회전자의 각 위치 θ_r및 관측된 회전자 속도 ω_obs를 출력하는 속도 옵서버 회로를 포함하며,

여기서, 상기 루프들 각각은 보상기를 포함하고 상기 보상기의 파라미터들은 측정된 모터 파라미터들에 기초하여 조정될 수 있으며, 상기 모터 파라미터들을 측정하기 위해 프로세서를 더 포함하고,

여기서, 상기 프로세서는 다수의 PMSM들 사이를 구별하기 위하여 모터 제어기에 의한 PMSM의 다수의 파라미터들을 결정하는 단계를 수행하고,

여기서, 상기 파라미터들을 결정하는 단계는,

조정된 DC 모터 전류들을 커맨드에 의해 정해지는 회전자 각도로 인가하는 단계와;

초기 과도기가 지나간 후에 콰드러처 전압 v _q 를 측정하는 단계와, 여기서 상기 콰드러처 전압은 상기 PMSM 권선들 양단에 인가되며;

상기 PMSM을 정지상태에 파킹시키는 단계와, 여기서 상기 콰드러처 전압은 고정자 저항 그리고 인가된 파크 전류 I _park 에 비례하며;

초기 세트의 제어기 파라미터들을 선택하는 단계와;

제로(0)인 상기 콰드러처 전압을 인가하는 단계와;

콰드러처 전류 i _q 의 지수적 감소에 대응하는 시상수 T _s 를 측정하는 단계와;

상기 PMSM울 일정한 토크로 미리 설정된 목표 속도까지 가속하는 단계와;

상기 미리 설정된 목표 속도에 도달할 때까지의 전체 가속 시간 t _accelerate 를 측정하는 단계와;

고정자 전류를 0 값으로 조정하는 단계와, 여기서 전류 i _q ₍ _ref ₎ 와 i _d ₍ _ref ₎ 모두 제로(0) 값일 때 상기 고정자 전류는 0에 있으며;

상기 0의 고정자 전류를 인가한 직후 상기 콰드러처 전압과 프리휠링 모터 속도 ω _freewheel 을 측정하는 단계와;

상기 인가된 콰드러처 전압과 상기 프리휠링 모터 속도의 측정된 값들에 기초하여 상기 PMSM의 전기적 상수 K_E를 계산하는 단계와;

상기 측정된 전체 가속 시간에 기초하여 부하 관성 J를 계산하는 단계와;

결정된 모터 파라미터들에 기초하여 상기 제어기에 대한 한 세트의 파라미터들을 계산하는 단계를 포함하는,

PMSM의 펄스 폭 변조 드라이브를 수행하고 PMSM 파라미터들을 결정하기 위한 제어기.
제15항에 있어서,

상기 제어기는 상기 PMSM의 속도를 조정하기 위하여 자속 기준 제어 원리로 동작하는 것을 특징으로 하는 PMSM의 펄스 폭 변조 드라이브를 수행하고 PMSM의 파라미터들을 결정하기 위한 제어기.
제15항에 있어서,

상기 안쪽 전류 루프들은 상기 모터 전류의 콰드러처 성분 i _q 와 상기 모터 전류의 다이렉트 성분 i _d 을 결정함에 있어,

(a) 각각의 스위치와 DC 버스 전압 공급 전류로부터 게이트 펄스 시그널들을 수신하고,

(b) PMSM 권선들의 전류 값 i _a , i _b , 그리고 i _c 를 결정하며,

(c) 전류 값 i _α 와 i _β 를 결정하기 위해 상기 결정된 전류 값들에 관해 클라크 변환
을 수행하고,

(d) 전류 값 i _q 와 i _d 를 결정하기 위해 상기 전류 값 i _α 와 i _β 에 관해 파크 변환
을 수행하고,

(e) 상기 전류 값 i _q 및 i _d 를 대응하는 전압 값 v _q 와 v _d 로 변환시키며,

(f) 전압 값 v _α 와 v _β 를 결정하기 위해 상기 전압 값 v _q 와 v _d 에 관해 파크 역변환
을 수행하고,

(g) 바깥쪽 제어 루프에 의해 원하는 속도 세트들에서 PMSM을 드라이브하기 위해 요구된 전압 값 V _A , V _B , 및 V _C 를 결정하기 위하여 상기 전압 값 v _α 와 v _β 에 관해 클라크 역변환
을 수행하는 것을 특징으로 하는 PMSM의 펄스 폭 변조 드라이브를 수행하고 PMSM의 파라미터들을 결정하기 위한 제어기.