KR100839074B1 - 3-phase pwm inverter system using single dc-link current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 전압 벡터 평면에서 3상 전류 복원이 불가능한 데드존을 보인 도면이다.1 is a diagram illustrating a dead zone in which three-phase current recovery is impossible in a general voltage vector plane.
도 2는 3상 전류 복원을 위한 기준전압의 변조와 보상방법을 보인 도면이다.2 is a diagram illustrating a method of modulating and compensating a reference voltage for restoring three-phase current.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인버터 시스템의 제어블록도이다.3 is a control block diagram of a three-phase PWM inverter system using a single current sensor in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인터버 시스템에서의 상전류 획득을 위한 블록도이다.4 is a block diagram for phase current acquisition in a three-phase PWM interleaver system using a single current sensor according to an embodiment of the present invention.
도 5는 전압 벡터 평면에서 히스테리시스를 사용한 섹터의 영역을 보인 도면이다.5 is a diagram illustrating a region of a sector using hysteresis in the voltage vector plane.
도 6은 히스테리시스를 사용한 섹터의 결정방법을 보인 도면이다.6 shows a method of determining a sector using hysteresis.
도 7은 수정전압 벡터의 크기 결정방법을 보인 도면이다.7 is a diagram illustrating a method of determining the size of a correction voltage vector.
도 8은 도 7의 다른 예를 보인 도면이다.8 is a diagram illustrating another example of FIG. 7.
도 9는 도 7의 또 다른 예를 보인 도면이다.9 is a diagram illustrating another example of FIG. 7.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main functions of the drawings *
1 : 직류 링크단 2 : 인버터1: DC link stage 2: inverter
3 : Y결선 3상 부하 4 : 전류센서3: Y-connected 3-phase load 4: Current sensor
5 : 아날로그/디지털 컨버터 6 : 인버터게이트신호발생기5: Analog / Digital Converter 6: Inverter Gate Signal Generator
7 : 제어기7: controller
본 발명은 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인버터 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 전류센서를 사용하여 상전류 값을 복원하는 시스템에서 상전류 복원이 불가한 영역에서 특정 전압을 주입하여 상전류 복원을 가능하게 하는 데 있어서 전압 주입 방식이 바뀌는 시점에서 발생하는 전류 맥동 또는 소음을 저감할 수 있는 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인버터 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a three-phase PWM inverter system using a single current sensor, and more particularly, in a system for restoring a phase current value using a single current sensor, phase current recovery can be performed by injecting a specific voltage in an area where phase current recovery is impossible. The present invention relates to a three-phase PWM inverter system using a single current sensor that can reduce the current pulsation or noise generated when the voltage injection method is changed.
일반적으로, 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인버터 시스템은 직류 링크(DC-link)에 단일 전류 센서를 설치하고 그 단일 전류센서로부터 측정한 전류로부터 부하에 인가하는 상전류(Iu, Iv, Iw)를 복원하여 부하를 제어한다.In general, a three-phase PWM inverter system using a single current sensor installs a single current sensor in a DC-link and applies a phase current (Iu, Iv, Iw) applied to the load from the current measured from the single current sensor. Restore to control the load.
SVPWM(Space Vector PWM)의 방식의 경우 PWM 반주기 동안 DC-링크전류를 통해 상전류를 측정할 수 있는 최대 2개의 스위칭 상태가 존재한다. 또한 각 스위칭 상태에서는 서로 다른 전류가 관측된다. 두 개의 스위칭 상태에서 서로 다른 두 상의 전류 정보를 알아낼 수 있는 경우에는, Y-결선 부하의 iu+iv+iw=0의 관계식으로부터 3상 전부의 전류 정보를 알 수 있다. 하지만, 서로 다른 두 상의 정확한 전류 값을 측정하기 위해서는 해당하는 두 개의 스위칭 상태가 일정 시간 이상 동안 유 지되어야 한다. 도 1에 도시된 전압 벡터 평면에서 중심부의 육각형 형상의 진회색 영역은 부하 제어의 기준이 기준 전압 벡터가 그 영역에 위치할 경우 두 개의 스위칭 상태가 요구하는 시간만큼 유지되지 못하는 구간의 형태를 보여 준다. 즉, 이 구간에서는 기준 전압에 해당하는 일반적인 SVPWM 스위칭 형태로는 서로 다른 2상의 전류 정보를 제대로 얻지 못하게 된다. 이 영역은, 전류 복원을 위해 요구되는 스위치 상태의 유지 시간이 길어질 수 있도록 더 넓어지게 된다. 이러한 영역을 데드존(dead-zone)이라 한다.In the Space Vector PWM (SVWWM) scheme, there are up to two switching states that can measure phase current through the DC-link current during the PWM half cycle. In addition, different currents are observed in each switching state. If the current information of two different phases can be found in two switching states, the current information of all three phases can be obtained from the relation of iu + iv + iw = 0 of the Y-connected load. However, in order to measure the exact current value of two different phases, the two switching states must be maintained for a certain period of time. The hexagonal dark gray region at the center of the voltage vector plane shown in FIG. 1 shows the shape of a section in which the load control reference cannot be maintained for the time required for two switching states when the reference voltage vector is located in the region. . In other words, in this section, the current SVPWM switching type corresponding to the reference voltage does not properly obtain two-phase current information. This area becomes wider so that the holding time of the switch state required for current recovery can be long. This zone is called a dead zone.
데드존에서 서로 다른 두 개의 상전류 정보를 획득하기 위해 기준 전압이 데드존에 위치할 경우 기준 전압 벡터에서 PWM 주기 중 첫 반주기 동안에 수정전압 벡터를 더하고 나머지 반주기 동안에는 수정 전압 벡터와 크기는 같고 방향이 다른 보상전압 벡터를 더하여 PWM 스위칭 파형을 변경한다. 이 때 PWM 주기에서 전압의 평균값은 일정하며 기준 전압 벡터와 같게 유지된다. 한편 수정전압 벡터는 기준 전압으로부터 데드존의 경계를 잇는 최소 거리의 벡터로 선택된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기준 전압이 A(or B,C)인 경우 수정전압 벡터는 a(or b,c)가 되고 보상전압 벡터는 a' (or b',c')이다. 한편, PWM 한 주기 동안의 수정전압 벡터와 보상전압 벡터를 통틀어 주입전압 벡터라고 한다.When the reference voltage is located in the dead zone to obtain two different phase current information in the dead zone, the reference voltage vector adds the correction voltage vector during the first half of the PWM period and the same magnitude and the same direction as the correction voltage vector for the remaining half period. The compensation voltage vector is added to change the PWM switching waveform. At this time, the average value of the voltage in the PWM period is constant and remains the same as the reference voltage vector. On the other hand, the correction voltage vector is selected as the vector of the minimum distance connecting the dead zone boundary from the reference voltage. As shown in FIG. 2, when the reference voltage is A (or B, C), the correction voltage vector is a (or b, c) and the compensation voltage vector is a '(or b', c '). Meanwhile, the correction voltage vector and the compensation voltage vector for one PWM period are referred to as injection voltage vectors.
기준 전압을 수정 및 보상을 할 경우 기준 전압이 도 1에 도시된 섹터(sector) 경계를 넘어갈 경우 주입전압 벡터 패턴에 갑작스러운 변화가 발생한다. 이 현상은 비교적 큰 전류 맥동을 유발하므로 바람직하지 않다. 따라서 섹터 2, 4 그리고 6에 속한 데드존에서는 PWM 주기 중 첫 반주기 동안에 보상전압 벡터를 기준 전압 벡터에 더하고, 나머지 반주기 동안에 수정전압 벡터를 기준 전압 벡터에 더함으로써 주입 전압의 패턴이 일정하게 한다. 나머지 섹터들에서도 동일한 과정을 따른다. Y-결선 균형 부하의 경우 각 상 전압 vu, vv, 그리고 vw도 상전류와 마찬가지로 vu+vv+vw=0의 관계를 만족시킨다. 즉 3차원 직교좌표계에서 (vu,vv,vw)는 평면 x+y+z=0상에 위치하게 되며 원점도 동일 평면에 속하므로 모든 전압 벡터(vu vv vw) 또한 평면 x+y+z=0 상에 놓인다. 이 평면을 전압 벡터 평면이라고 하며, 도 2의 V1~V6은, PWM 인버터의 스위칭상태에서 발생되는 전압 벡터를 전압 벡터 평면에 도시한 것이다. 각 섹터는 도 2에 도시된 데로 V1~V6 사이의 영역이다.When the reference voltage is corrected and compensated, a sudden change occurs in the injection voltage vector pattern when the reference voltage crosses a sector boundary shown in FIG. 1. This phenomenon is undesirable because it causes a relatively large current pulsation. Therefore, in the dead zones belonging to
상기한 방법으로 얻은 전류 정보를 사용하여 전류 제어를 수행할 경우 전류 측정 노이즈가 제어기를 통해 기준 전압에 반영된다. 기준 전압은 전류 제어 루프와 같은 폐 제어 루프를 통해 결정되는 데, 궤환 신호의 측정 잡음(sensing noise) 등이 제어기를 통해 기준 전압에 나타나게 된다. 즉 기준 전압이 고주파 맥동을 포함하고 있게 되는데, 기준 전압의 저주파 성분이 섹터를 지나갈 때, 기준 전압의 고주파 맥동에 의해 기준 전압이 속한 섹터가, 이전 섹터와 이동할 섹터로 번갈아 가며 결정된다(chattering). 즉, 기준 전압에 고주파 맥동이 포함되는 데, 기준 전압이 도 2에 도시된 전압 벡터 평면의 임의의 섹터 경계 근방에 있을 경우 이 맥동 성분 때문에 섹터가 순간적으로 여러 번 변경될 수 있다. 이 현상은 전류의 맥동으로 이어지고 소음을 유발하는데 특히 도 1의 짙은 회색의 육각형 영역에서 특히 심하게 나타난다.When current control is performed using the current information obtained by the above method, current measurement noise is reflected in the reference voltage through the controller. The reference voltage is determined through a closed control loop, such as a current control loop, in which the sensing noise of the feedback signal, etc., is presented to the reference voltage through the controller. That is, the reference voltage includes high frequency pulsation, and when the low frequency component of the reference voltage passes through the sector, the sector to which the reference voltage belongs is determined by alternating between the previous sector and the moving sector by the high frequency pulsation of the reference voltage. . That is, the high frequency pulsation is included in the reference voltage. When the reference voltage is near an arbitrary sector boundary of the voltage vector plane shown in FIG. 2, the sector may be changed instantaneously several times due to this pulsation component. This phenomenon leads to pulsations of current and causes noise, especially in the dark gray hexagonal region of FIG. 1.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기준 전압 벡터의 섹터 변경에 의해 야기될 수 있는 전류 맥동 및 소음을 줄일 수 있는 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인버터 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a three-phase PWM inverter system using a single current sensor that can reduce the current pulsation and noise that may be caused by the sector change of the reference voltage vector. will be.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인버터 시스템은 3상 PWM 인버터를 이용하여 부하를 구동하는 3상 PWM 인버터 시스템에 있어서, 상기 인터버의 직류 링크전류를 감지하는 단일 전류센서와, 부하 제어의 기준이 되는 기준 전압벡터를 출력하고, 상기 출력된 기준 전압벡터가 전압 벡터 평면에서 속한 섹터를 결정하고, 상기 결정된 섹터에 기초하여 상기 전압 벡터 평면에서 PWM 스위칭의 유지시간이 특정 시간보다 적은 영역인 데드존에서 상전류 복원이 가능하도록 주입되는 수정 전압 벡터를 결정하고, 결정된 수정 전압 벡터를 이용하여 상기 기준 전압벡터를 변조하여 상기 기준 전압벡터를 수정하고, 수정된 기준 전압벡터를 상기 인버터에 출력하고, 상기 단일 전류센서를 통해 감지된 직류 링크전류를 이용하여 3상전류를 복원하는 동작을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.A three-phase PWM inverter system using a single current sensor of the present invention for achieving the above object is a three-phase PWM inverter system for driving a load using a three-phase PWM inverter, for detecting the DC link current of the interleaver Outputs a single current sensor and a reference voltage vector that is a reference for load control, determines the sector to which the output reference voltage vector belongs in the voltage vector plane, and maintains PWM switching in the voltage vector plane based on the determined sector. A modified voltage vector is injected to allow phase current recovery in a dead zone where time is less than a specific time, and the reference voltage vector is modulated by using the determined modified voltage vector to correct the reference voltage vector. Output the voltage vector to the inverter, and using the DC link current sensed by the single current sensor And a controller for controlling the operation of restoring the three-phase current.
상기 제어기는 상기 기준 전압벡터의 이동 방향에 따른 히스테리시스에 의해 상기 기준 전압벡터가 속한 섹터가 결정되는 것을 특징으로 한다.The controller is characterized in that the sector to which the reference voltage vector belongs is determined by hysteresis according to the moving direction of the reference voltage vector.
상기 제어기는 상기 기준 전압 벡터가 데드존 내에 위치할 경우, 상기 기준 전압 벡터로부터 데드존의 경계를 잇는 최소거리의 벡터를 수정 전압 벡터로 결정 하고, 상기 기준 전압이 데드존 바깥에 위치할 경우, 수정 전압 벡터를 0으로 결정하는 것을 특징으로 한다.When the reference voltage vector is located in the dead zone, the controller determines a minimum voltage vector connecting the dead zone boundary from the reference voltage vector as a correction voltage vector, and when the reference voltage is located outside the dead zone, The correction voltage vector is determined as zero.
상기 데드존의 경계는 상기 기준 전압 벡터가 속한 섹터 내에 있는 데드 존의 경계인 것을 특징으로 한다.The boundary of the dead zone is a boundary of the dead zone in the sector to which the reference voltage vector belongs.
상기 제어기는 상기 기준 전압 벡터의 변조시, PWM의 첫 번째 반주기에서 평균 전압 벡터가 상기 기준 전압 벡터와 수정 전압 벡터의 합과 같고, 나머지 반주기에서 차와 같게 하는 것을 특징으로 한다.The controller is characterized in that when the reference voltage vector is modulated, the average voltage vector is equal to the sum of the reference voltage vector and the correction voltage vector in the first half period of the PWM and the difference in the remaining half periods.
상기 제어기는 상기 기준 전압 벡터의 변조시, PWM의 첫 번째 반주기에서 평균 전압 벡터가 상기 기준 전압 벡터와 수정 전압 벡터의 차와 같고, 나머지 반주기에서 합과 같게 하는 것을 특징으로 한다.The controller is characterized in that when the reference voltage vector is modulated, the average voltage vector is equal to the difference between the reference voltage vector and the correction voltage vector in the first half period of the PWM and equals the sum in the remaining half periods.
상기 제어기는 상기 기준 전압 벡터의 변조시, 상기 전압 벡터 평면에서 짝수 번째 섹터와 홀수 번째에서 상기 기준전압 벡터에 상기 수정 전압 벡터가 더해지고 빼지는 반주기의 순서를 반대로 하여 각 반주기의 평균 전압 벡터를 결정하는 것을 특징으로 한다.When the controller modulates the reference voltage vector, the controller selects an average voltage vector of each half period by reversing the order of the half periods in which the correction voltage vector is added to and subtracted from the reference voltage vector at even and odd sectors in the voltage vector plane. It is characterized by determining.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인버터 시스템의 제어블록도를 도시한 것이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인버터 시스템은 직류 링크단(1)과, 이 직류 링크단(1)의 정류된 전압을 인가받아 교류 전원으로 변환하는 인버터(2)와, 이 인버터(2)의 출력 전압 을 인가 받는 Y결선 3상 부하(3)와, 직류 링크단(1)에 부착되어 흐르는 전류를 감지하는 전류센서(4)와, 이 전류센서가 감지한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 컨버터(5)와, 인버터(2)를 제어하는 인버터게이트신호발생기(PWM Gate Signal Generator)와, 전반적인 제어 알고리즘을 구현하는 제어기(Controller)(7)를 포함하여 이루어진다.Figure 3 shows a control block diagram of a three-phase PWM inverter system using a single current sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to the drawings, a three-phase PWM inverter system using a single current sensor of the present invention is applied to the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인터버 시스템에서의 상전류 획득을 위한 블록도이다. 도면을 참조하면, 직류 링크(DC-link)전류를 측정할 수 있는 3상 PWM 인버터(e)와, Y-결선 부하 (g)에 대하여 부하의 3상 전류(iu, iv, iw)의 정보를 얻어내는 전류 복원부(f)와, 복원 불가 영역에서의 수정전압 결정 알고리즘(c), 전류 맥동 감소를 위한 주입전압의 부드러운 변화 알고리즘(a, b)으로 구성된다.4 is a block diagram for phase current acquisition in a three-phase PWM interleaver system using a single current sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to the drawings, the three-phase PWM inverter (e) capable of measuring the DC-link current and the information of the three-phase current (iu, iv, iw) of the load with respect to the Y-connected load (g) It consists of a current recovery unit f for obtaining the P, a correction voltage determination algorithm c in the non-recoverable region, and a smooth change algorithms a and b of injection voltage for reducing current pulsation.
도 3과 도 4를 참조하여 상기한 제어기(7)의 작동을 살펴보면, 제어기(7)는 히스테리시스(hysteresis)를 사용한 섹터의 결정과정, 수정전압 벡터결정과정, 전압변조과정, 저역통과필터링과정, 부하의 상전류 복원과정을 수행한다.Referring to FIGS. 3 and 4, the operation of the
상기한 제어기(7)의 히스테리시스를 사용한 섹터의 결정과정을 살펴보면, 먼저 주어진 기준 전압 벡터(전압 명령 벡터)가 전압 벡터 평면상의 어떤 섹터에 속해 있는지 결정한다. 히스테리시스를 사용하지 않을 경우 섹터는 도 5에서 전압 벡터 V1과 V2 사이의 예각 영역을 섹터 1로, V2와 V3 사이의 예각 영역을 섹터 2로 그리고 같은 방법으로 섹터 3, 4, 5 그리고 6을 정의한다. 이것은 기존의 방법이다. 최초의 섹터 결정 이후부터는 섹터의 변화에 히스테리시스를 적용한다. 이 때 각 섹터사이의 경계는 기준 전압의 이동 경로에 따라 두 가지로 가변하며, 도 5에 빨간 점선과 파란 점선으로 표시되어있다.Looking at the process of determining the sector using the hysteresis of the
도 6은 서로 인접한 두 섹터(세로축) 사이에 히스테리시스 적용방법을 보여준다. 여기서 가로 축은, 기준 전압에 인접한 전압 벡터 Vi, i=1,2,...,6 로부터의 '부호를 가지는 거리'를 나타내며, 부호는 Vi에서 시간 방향에 위치할 경우 양, 반시계 방향에 위치할 경우 음으로 표현하였다. 그리고 크기는 Vi와 기준 전압의 거리로 정의된다. 기존의 섹터 변경은 거리가 0인 곳에서 일어나는 데 비해 히스테리시스를 적용할 경우 도 6에 나타낸 것과 같이, 기준 전압의 이동 방향에 따라 거리 0 근방의 두 위치에서 일어난다. 도 6의 빨간 색과 파랑 색 중 같은 색으로 표시된 것은 동일 섹터 내에서의 이동을 나타낸다.6 shows a method of applying hysteresis between two adjacent sectors (vertical axis). Where the horizontal axis represents the 'signed distance' from the voltage vectors Vi, i = 1,2, ..., 6 adjacent to the reference voltage, and the sign is in the positive and counterclockwise directions when Vi is located in the time direction. Negative representation of the location. And the magnitude is defined as the distance between Vi and the reference voltage. Existing sector change occurs at a distance of 0, but when hysteresis is applied, as shown in FIG. 6, at two positions near a distance of 0 according to the moving direction of the reference voltage. The same color among the red and blue colors in FIG. 6 indicates movement in the same sector.
구체적인 섹터 결정 동작은 다음과 같다.A detailed sector determination operation is as follows.
단계 1 : 주어진 기준 전압 벡터에 대해서 히스테리시스가 없는 섹터의 정의에 따라 섹터를 결정한다. 단계 3으로 이동한다.Step 1: Determine the sector according to the definition of the sector without hysteresis for the given reference voltage vector. Go to step 3.
단계 2 : 이전 기준 전압 벡터의 섹터가 빨간 색 영역인 경우, 이전 기준 전압 벡터에 비해 현 기준 전압 벡터가 시계 방향 쪽으로 이동하며 도 5의 빨간 선을 넘을 경우 섹터가 변경된다. 또한 이전 기준 전압 벡터의 섹터가 파란 색 영역인 경우, 이전 기준 전압 벡터에 비해 현 기준 전압 벡터가 반 시계방향 쪽으로 이동하며, 도 5의 파란 선을 넘을 경우 섹터가 변경된다. 단계 3으로 이동한다.Step 2: If the sector of the previous reference voltage vector is in the red region, the sector is changed when the current reference voltage vector moves in the clockwise direction and crosses the red line in FIG. 5 compared to the previous reference voltage vector. In addition, when the sector of the previous reference voltage vector is the blue region, the current reference voltage vector is moved in the counterclockwise direction compared to the previous reference voltage vector, and the sector is changed when crossing the blue line of FIG. 5. Go to step 3.
단계 3 : 한 샘플 후 단계 2로 이동한다.Step 3: After one sample go to
또한, 상기한 제어기(7)의 수정전압 벡터 결정 과정을 살펴보면, 기준 전압 이 도 5의 전압 벡터 평면에서 짙은 회색으로 표시된 정육각형의 안쪽 영역에 위치할 경우 짙은 회색으로 표시된 정육각형의 꼭지점들 중 기준 전압 벡터 V*와 가장 가까운 꼭지점에 해당하는 전압 벡터가 Vp라 할 때 수정전압 벡터는 Vp-V*으로 결정한다. 한편, 기준 전압이 도 5의 짙은 회색으로 표시된 정육각형의 바깥 영역에 위치할 경우, 수정전압 크기를 결정하기 위해서는 도 7 내지 도 9의 방법 중 한 방법을 사용할 수 있다. 각 그림에서 빨간 색과 파란 색 중 같은 색으로 표시된 것은 같은 섹터 내에서의 이동을 나타낸다.In addition, referring to the process of determining the modified voltage vector of the
도 7은 히스테리시스를 사용한 섹터 구분에서 최소전압 주입의 특성을 가지는 방법이다. 즉 수정전압 벡터는 기준 전압으로부터 데드존의 경계를 잇는 최소 거리의 벡터로 선택된다. 여기서 데드존의 경계는 기준 전압이 속한 섹터 내에 있는 경계를 의미한다.7 is a method having a characteristic of minimum voltage injection in sector division using hysteresis. That is, the correction voltage vector is selected as the vector of the minimum distance connecting the dead zone boundary from the reference voltage. The boundary of the dead zone means a boundary within a sector to which the reference voltage belongs.
도 7의 Vmin은 전압 벡터 Vi, i=1,2...6과 이에 인접한 데드존(dead-zone)까지의 거리이다. 여기서 고려하고 있는, 도 5의 짙은 회색으로 표시된 정육각형의 바깥 영역에서는 Vi와 이에 인접한 데드존은 서로 평행이므로 Vmin은 상수이다.Vmin in FIG. 7 is the distance to the voltage vectors Vi, i = 1, 2 ... 6 and the dead-zones adjacent thereto. In the outer region of the regular hexagon shown in dark gray in FIG. 5, Vmin is constant because Vi and the adjacent dead zone are parallel to each other.
도 8과 도 9는 각각 전압 주입에도 히스테리시스를 도입한 방법들이다. 각 그림에서 회색으로 표시된 영역이 히스테리시스 영역이다. 여기서는 회색 영역 내부에 그려진 빨간색 또는 파란색으로 표시된 화살표 움직임의 조합으로 수정 전압의 크기가 결정된다. 즉 가로축의 '부호를 가지는 거리'가 원점에 가까워지는 경우와 멀어지는 경우 그림에 표시된 화살표 움직임에 따라 수정전압의 크기가 결정된다. 한편 수정 전압의 방향은 거리 0에 해당하는 전압 벡터 Vi와 수직인 방향으로 '부호를 가지는 거리'가 양인 경우 Vi에서 시계 방향으로, 음인 경우는 Vi에서 반시계 방향으로 택한다. 한편 도 8과 도 9의 방법을 사용할 경우, (기준전압 벡터±수정전압 벡터)가 데드존에 위치하는 경우에는 앞서 설명한 최소전압 주입 방법(도 7)으로 대체한다.8 and 9 are methods of introducing hysteresis to voltage injection, respectively. The gray area in each figure is the hysteresis region. Here, the magnitude of the correction voltage is determined by a combination of arrow movements shown in red or blue drawn inside the gray area. In other words, when the 'signed distance' on the horizontal axis is near to the origin, the correction voltage is determined according to the arrow movement shown in the figure. On the other hand, the direction of the correction voltage is a direction perpendicular to the voltage vector Vi corresponding to the
또한, 상기한 제어기(7)의 전압변조 과정을 살펴보면, 상기 수정전압벡터결정과정에서 결정된 수정전압 벡터와 SVPWM의 개념을 사용하여 전압을 변조한다. PWM 주기에서 전압 평균값은 기준전압 벡터와 같도록 하기위해서 PWM의 반주기 동안의 전압 평균은 기준전압 벡터에 수정전압 벡터를 더한 벡터가 되도록 하고, 나머지 반주기 동안의 전압 평균은 기준전압 벡터에 수정전압 벡터를 뺀 벡터가 되도록 한다. 한편 각각의 반주기에서 스위칭 패턴은 SVPWM과 같은 방식으로 형성한다. 또한 수정전압 벡터를 더하는 반주기의 위치는 PWM 주기의 앞부분이나 뒷부분으로 고정하고, 나머지 반주기에서 빼는 형태를 취할 수 있다. 하지만 이 경우 상술한 바와 같이 전류 맥동을 유발할 수 있으므로 짝수 번째 섹터와 홀수 번째 섹터에서 수정전압 벡터가 더해지고 빼지는 반주기의 순서를 반대로 하여 적용한다.In addition, referring to the voltage modulation process of the
또한, 상기한 제어기(7)의 저역 통과 필터링과정을 살펴보면, 복원된 부하의 전류 정보를 저역 통과 필터를 사용하여 필터링하여 제어기에서 사용한다. 저역 통과 필터의 대역폭이 낮을수록 기준 전압에서 고주파 맥동을 없애는 효과를 가지지만, 전류 측정의 지연이 발생하여 전류 제어 성능을 떨어뜨리므로 서로 상충하게 되어 저역 통과 필터의 적절한 대역폭 선택이 요구된다.In addition, referring to the low pass filtering process of the
또한, 상기한 제어기(7)의 부하 상전류 복원과정을 살펴보면, 부하의 상전류 복원은 위의 방법과 함께, 앞서 서술한 관련기술 동작과 같은 방식으로 복원된다.In addition, looking at the load phase current restoration process of the
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 단일 전류센서를 사용한 3상 PWM 인버터 시스템에서 부하 제어시 3상 전류를 복원하기 위해 인가하는 전압 변조 방식을 변경하여 부하 전류에 나타나는 맥동 현상을 개선할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, in the three-phase PWM inverter system using a single current sensor to change the voltage modulation scheme applied to restore the three-phase current during load control to improve the pulsation phenomenon appearing in the load current It can be effective.
또한, 본 발명에 따르면, 제품의 가격 경쟁력을 확보하기 위한 단일 전류센서를 적용하더라도 소음 및 진동을 억제할 수 있어 소음 및 진동 억제가 중요시 되는 제품으로의 확대 적용이 가능하다.In addition, according to the present invention, even if a single current sensor is applied to secure the price competitiveness of the product can be suppressed noise and vibration can be extended to the product that noise and vibration suppression is important.
Claims (7)
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