KR100960043B1 - Apparatus and method for controlling space voltage vector in two-phase synchronous permanent magnet motor - Google Patents

Apparatus and method for controlling space voltage vector in two-phase synchronous permanent magnet motor Download PDF

Info

Publication number
KR100960043B1
KR100960043B1 KR1020080014393A KR20080014393A KR100960043B1 KR 100960043 B1 KR100960043 B1 KR 100960043B1 KR 1020080014393 A KR1020080014393 A KR 1020080014393A KR 20080014393 A KR20080014393 A KR 20080014393A KR 100960043 B1 KR100960043 B1 KR 100960043B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coordinate system
permanent magnet
voltage
synchronous motor
voltage vector
Prior art date
Application number
KR1020080014393A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090089055A (en
Inventor
신상진
박성철
이광기
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020080014393A priority Critical patent/KR100960043B1/en
Publication of KR20090089055A publication Critical patent/KR20090089055A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100960043B1 publication Critical patent/KR100960043B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18Estimation of position or speed
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22Current control, e.g. using a current control loop
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Abstract

본 발명은 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치는, 2상 영구자석 동기 전동기의 회전각도 정보를 피드백 입력으로 제공하는 각도센서; 2상 영구자석 전동기의 각 상의 고정좌표계 전류(Ia,Ib) 정보를 피드백 입력으로 제공하는 전류센서; 상기 회전각도 정보를 입력받아 상기 고정좌표계 전류(Ia,Ib)를 회전좌표계 전류(Id,Iq)로 변환하는 제2 좌표변환부; 상기 회전각도 정보와 상기 회전좌표계 전류(Id,Iq)를 입력받아 회전좌표계 전압(Vd,Vq)을 산출하는 전류루프 제어기; 상기 회전좌표계 전압(Vd,Vq)과 상기 회전각도 정보를 입력받아 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환하는 제1 좌표변환부; 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로부터 전압벡터 인가시간을 계산하고, 기본전압벡터를 선택하는 벡터제어기; 및 상기 전압벡터 인가시간을 이용하여 인버터 내부의 복수의 스위칭 소자를 온/오프 스위칭함으로써 상기 기본전압벡터를 제어하는 인버터를 포함한다. The present invention relates to an apparatus and method for controlling a spatial voltage vector of a two-phase permanent magnet synchronous motor. The apparatus for controlling a spatial voltage vector of a two-phase permanent magnet synchronous motor of the present invention feeds back rotation angle information of a two-phase permanent magnet synchronous motor. An angle sensor provided as an input; A current sensor for providing fixed phase current (I a , I b ) information of each phase of the two-phase permanent magnet motor as a feedback input; A second coordinate conversion unit which receives the rotation angle information and converts the fixed coordinate currents I a and I b into rotation coordinate currents I d and I q ; A current loop controller which receives the rotation angle information and the rotation coordinate system currents I d and I q and calculates the rotation coordinate system voltages V d and V q ; A first coordinate converter configured to receive the rotation coordinate system voltage (V d , V q ) and the rotation angle information and convert the rotation coordinate system voltage (V a , V b ) into the fixed coordinate system voltage (V a , V b ); A vector controller for calculating a voltage vector application time from the fixed coordinate system voltages (V a , V b ) and selecting a basic voltage vector; And an inverter controlling the basic voltage vector by switching on / off a plurality of switching elements in the inverter using the voltage vector application time.

이에 의하여, 종래의 2상 동기 전동기 제어방식에서와 같은 하드웨어 구성을 필요로 하지 않고, 전압 이용 효율을 한층 높일 수 있다.As a result, the voltage utilization efficiency can be further increased without requiring a hardware configuration as in the conventional two-phase synchronous motor control method.

Description

2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling space voltage vector in two-phase synchronous permanent magnet motor}Apparatus and method for controlling space voltage vector in two-phase synchronous permanent magnet motor}

본 발명은 전동기의 공간전압벡터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 풀 브리지 인버터(full bridge inverter)를 채용하는 한편, 2상 영구자석 동기 전동기에 공간전압 벡터방식을 적용함으로써, 종래의 2상 동기 전동기 제어방식에서와 같은 하드웨어 구성을 필요로 하지 않고, 전압 이용 효율을 높일 수 있는 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling a space voltage vector of an electric motor, and more particularly, by employing a full bridge inverter and applying a space voltage vector method to a two-phase permanent magnet synchronous motor. The present invention relates to an apparatus and method for controlling a space voltage vector of a two-phase permanent magnet synchronous motor capable of increasing voltage utilization efficiency without requiring hardware configuration as in a two-phase synchronous motor control method.

영구자석 동기 전동기를 제어하기 위한 종래의 제어 방식에는 히스테리시스(hysteresis) 전류제어(CRPWM: Current Regulated Pulse Width Modulation)방식과, 삼각파 비교방식(SPWM, Sinusoidal PWM) 및 공간전압 벡터방식이 있다.Conventional control methods for controlling permanent magnet synchronous motors include hysteresis current control (CRPWM), triangular wave comparison (SPWM, Sinusoidal PWM), and space voltage vector.

CRPWM 방식은 전동기에 흐르는 전류를 기준 전류와 비교하여 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transister)를 온/오프(ON/OFF) 시키는 방식으로서, 짧은 시간에 여러 번 불필요한 스위칭이 발생할 수 있으며, 스위칭 주파수 폭이 넓어 노이즈 (noise)가 발생하는 문제가 있다. 또한 이를 구현하기 위해 아날로그 방식의 회로 를 사용해야 한다. CRPWM is a method of turning on / off the Insulated Gate Bipolar Transister (IGBT) by comparing the current flowing in the motor with the reference current, which can cause unnecessary switching several times in a short time, and the switching frequency is wide. There is a problem that noise occurs. Also, analog circuits must be used to implement this.

SPWM 방식은 기준 전류와 전동기에 흐르는 전류의 차로 기준 전압을 만들어 내고, 이를 삼각파와 비교하여 IGBT를 온/오프하는 방식으로서, 전동기에 플러스(+) 방향 또는 마이너스(-) 방향으로 전압이 항상 인가하게 된다. The SPWM method generates a reference voltage by the difference between the reference current and the current flowing in the motor, and compares it with a triangle wave to turn on / off the IGBT. The voltage is always applied to the motor in the positive (+) direction or the negative (-) direction. Done.

공간전압 벡터방식은 필요한 시간만큼 전압을 인가시켜 주는 방식으로, 전압이용률이 높고 디지털화가 가능하여 전동기 제어기의 하드웨어 구성을 단순화시킬 수 있으나, 기존의 3상 공간전압 벡터제어는 2상 영구자석 동기 전동기에 그대로 적용시킬 수 없는 문제점이 있다.The space voltage vector method is to apply the voltage as needed, and the voltage utilization is high and the digitization is possible to simplify the hardware configuration of the motor controller. However, the conventional three-phase space voltage vector control is a two-phase permanent magnet synchronous motor. There is a problem that can not be applied as is.

본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 풀 브리지 인버터를 채용하는 한편, 2상 영구자석 동기 전동기에 공간전압 벡터방식을 적용함으로써, 종래의 CRPWM 방식이나 SPWM 방식 에서와 같은 하드웨어 구성을 필요로 하지 않고, 전압 이용 효율을 높일 수 있는 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention was created in view of the above, and employs a full bridge inverter, while applying a space voltage vector method to a two-phase permanent magnet synchronous motor, thereby providing a hardware configuration as in the conventional CRPWM method or SPWM method. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling a space voltage vector of a two-phase permanent magnet synchronous motor capable of increasing voltage utilization efficiency without necessity.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치는, In order to achieve the above object, the space voltage vector control apparatus of a two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention,

2상 영구자석 동기 전동기에 대한 동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d,q축 전압(Vd,Vq)을 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환한 후, 그 변환된 고정좌표계 전압(Va,Vb)을 바탕으로 2상 영구자석 동기 전동기를 제어하기 위한 스위칭 신호를 출력하는 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치로서,After converting the d, q-axis voltages (V d , V q ) of the synchronous speed coordinate system (rotational coordinate system) for the two-phase permanent magnet synchronous motor to the fixed coordinate system voltages (V a , V b ), the converted fixed coordinate system A space voltage vector control device for a two-phase permanent magnet synchronous motor that outputs a switching signal for controlling a two-phase permanent magnet synchronous motor based on voltages (V a , V b ),

상기 2상 영구자석 동기 전동기에 설치되며, 상기 2상 영구자석 동기 전동기의 회전자의 회전각도를 검출하고, 그 검출된 회전각도 정보를 피드백(feedback) 입력으로 제공하는 각도센서;An angle sensor installed in the two-phase permanent magnet synchronous motor and detecting a rotation angle of the rotor of the two-phase permanent magnet synchronous motor and providing the detected rotation angle information as a feedback input;

상기 2상 영구자석 전동기의 각 상의 고정좌표계 전류(Ia,Ib)를 검출하고, 그 검출된 전류 정보를 피드백 입력으로 제공하는 전류센서;A current sensor for detecting a fixed coordinate current (I a , I b ) of each phase of the two-phase permanent magnet motor and providing the detected current information to a feedback input;

상기 각도센서로부터 제공되는 회전각도 정보를 입력받아 상기 전류센서에 의해 검출된 고정좌표계 전류(Ia,Ib)를 회전좌표계 d,q축 전류(Id,Iq)로 변환하는 제2 좌표변환부;Second coordinates for receiving the rotation angle information provided from the angle sensor and converting the fixed coordinate system currents I a and I b detected by the current sensor into the rotational coordinate system d and q-axis currents I d and I q . A conversion unit;

상기 각도센서로부터 제공되는 회전각도 정보와 상기 제2 좌표변환부에 의해 변환된 회전좌표계 전류(Id,Iq)를 입력받아 상기 동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d,q축 전압(Vd,Vq)을 산출하는 전류루프 제어기;D, q-axis voltage (V) in the synchronous speed coordinate system (rotational coordinate system) by receiving the rotation angle information provided from the angle sensor and the rotational coordinate system current (I d , I q ) converted by the second coordinate conversion unit a current loop controller for calculating d , V q );

상기 전류루프 제어기에 의해 산출된 회전좌표계 전압(Vd,Vq)과 상기 각도센서로부터 제공되는 회전각도 정보를 입력받아 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환하는 제1 좌표변환부;A first coordinate conversion unit which receives the rotation coordinate system voltage (V d , V q ) calculated by the current loop controller and the rotation angle information provided from the angle sensor and converts it into the fixed coordinate system voltage (V a , V b ) ;

상기 제1 좌표변환부에 의해 변환된 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)을 입력받아, 그것으로부터 전압벡터 인가시간을 계산하고, 상기 2상 영구자석 동기 전동기의 제어에 사용할 공간전압벡터를 선택하는 벡터제어기; 및The fixed coordinate system voltages (V a , V b ) converted by the first coordinate conversion unit are input, and a voltage vector application time is calculated therefrom, and a spatial voltage vector to be used for controlling the two-phase permanent magnet synchronous motor is obtained. Selecting a vector controller; And

상기 벡터제어기에 의해 계산된 전압벡터 인가시간을 이용하여 내부의 복수의 스위칭 소자를 온/오프 스위칭함으로써 상기 공간전압벡터를 제어하는 인버터를 포함하는 점에 그 특징이 있다.And an inverter for controlling the space voltage vector by switching on / off a plurality of internal switching elements using the voltage vector application time calculated by the vector controller.

여기서, 상기 제2 좌표변환부는 상기 회전각도 정보와 상기 고정좌표계에서 검출된 전류(Ia,Ib)를 입력받아 회전좌표계의 전류(Id,Iq)로 변환하기 위해 좌표 변환행렬을 이용할 수 있다. Here, the second coordinate conversion unit receives a current (I a , I b ) detected in the rotation angle information and the fixed coordinate system to use a coordinate transformation matrix to convert the current (I d , I q ) of the rotation coordinate system Can be.

이때, 상기 회전좌표계 전류(Id,Iq)로 변환하기 위한 좌표 변환행렬은 다음의 수식관계로 표현할 수 있다.In this case, the coordinate transformation matrix for converting the rotational coordinate system current I d and I q may be expressed by the following mathematical relationship.

Figure 112008011850658-pat00001
Figure 112008011850658-pat00001

또한, 상기 제1 좌표변환부는 상기 회전각도 정보와 상기 회전좌표계에서 계산된 d,q축 전압(Vd,Vq)을 입력받아 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환하기 위해 좌표 변환행렬을 이용할 수 있다. In addition, the first coordinate conversion unit receives the d, q-axis voltage (V d , V q ) calculated in the rotation angle information and the rotary coordinate system coordinates for converting to the fixed coordinate system voltage (V a , V b ) You can use a transformation matrix.

여기서, 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환하기 위한 좌표 변환행렬은 다음의 수식관계로 표현할 수 있다.Here, the coordinate transformation matrix for converting the fixed coordinate system voltages (V a , V b ) can be expressed by the following mathematical relationship.

Figure 112008011850658-pat00002
Figure 112008011850658-pat00002

또한, 상기 인버터로는 상호 병렬접속된 4개의 단위회로를 갖고, 각 단위회로는 스위칭 소자로서의 2개의 IGBT가 직렬연결된 회로로 구성된 풀 브리지(full bridge) 인버터가 사용될 수 있다. In addition, the inverter may have four unit circuits connected in parallel to each other, and each unit circuit may be a full bridge inverter including two IGBTs connected in series as a switching element.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어방법은,In addition, in order to achieve the above object, the space voltage vector control method of a two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention,

2상 영구자석 동기 전동기에 대한 동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d,q축 전압(Vd,Vq)을 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환한 후, 그 변환된 고정좌표계 전압(Va,Vb)을 바탕으로 2상 영구자석 동기 전동기를 제어하기 위한 스위칭 신호를 출력하는 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치에 의한 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어방법으로서,After converting the d, q-axis voltages (V d , V q ) of the synchronous speed coordinate system (rotational coordinate system) for the two-phase permanent magnet synchronous motor to the fixed coordinate system voltages (V a , V b ), the converted fixed coordinate system Space voltage vector of two-phase permanent magnet synchronous motor by space voltage vector control device of two-phase permanent magnet synchronous motor outputting switching signal for controlling two-phase permanent magnet synchronous motor based on voltage (V a , V b ) As a control method,

각도센서에 의해 상기 2상 영구자석 동기 전동기의 회전자의 회전각도를 검출하고, 그 검출된 회전각도 정보를 피드백(feedback) 입력으로 제공하는 단계;Detecting an angle of rotation of the rotor of the two-phase permanent magnet synchronous motor by an angle sensor, and providing the detected angle of rotation information as a feedback input;

전류센서에 의해 상기 2상 영구자석 동기 전동기의 각 상의 고정좌표계에서의 전류(Ia,Ib)를 검출하고, 그 검출된 전류 정보를 피드백 입력으로 제공하는 단계;Detecting currents (I a , I b ) in the fixed coordinate system of each phase of the two-phase permanent magnet synchronous motor by a current sensor, and providing the detected current information as a feedback input;

제2 좌표변환부에 의해 상기 회전각도 정보와 상기 고정좌표계 전류(Ia,Ib) 정보를 입력받아, 상기 고정좌표계 전류(Ia,Ib)를 회전좌표계 d,q축 전류(Id,Iq)로 변환하는 단계;A second coordinate conversion unit receives the rotation angle information and the fixed coordinate current (I a , I b ) information, and the fixed coordinate current (I a , I b ) is rotated coordinate system d, q-axis current (I d) , I q );

전류루프 제어기에 의해 상기 회전각도 정보와 상기 회전좌표계 전류(Id,Iq)를 입력받아 상기 동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d,q축 전압(Vd,Vq)을 산출하는 단계;Calculating the d, q-axis voltage (V d , V q ) in the synchronous speed coordinate system (rotational coordinate system) by receiving the rotation angle information and the rotational coordinate system current (I d , I q ) by a current loop controller; ;

제1 좌표변환부에 의해 상기 회전좌표계 전압(Vd,Vq)과 상기 회전각도 정보를 입력받아 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환하는 단계;Receiving the rotation coordinate system voltage (V d , V q ) and the rotation angle information by a first coordinate conversion unit and converting the rotation coordinate system voltage (V a , V b ) into the fixed coordinate system voltage (V a , V b );

벡터제어기에 의해 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)을 입력받아, 그것으로부터 전압벡터 인가시간을 계산하고, 상기 2상 영구자석 동기 전동기의 제어에 사용할 기본전압벡터를 선택하는 단계; 및Receiving a fixed coordinate system voltage (V a , V b ) by a vector controller, calculating a voltage vector application time therefrom, and selecting a basic voltage vector to be used for controlling the two-phase permanent magnet synchronous motor; And

인버터에 의해 상기 전압벡터 인가시간을 이용하여 인버터 내부의 복수의 스위칭 소자를 온/오프 스위칭함으로써 상기 기본전압벡터를 제어하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.And controlling the basic voltage vector by on / off switching a plurality of switching elements inside the inverter by the inverter using the voltage vector application time.

여기서, 상기 고정좌표계에서 검출된 전류(Ia,Ib)를 상기 회전좌표계 전류 (Id,Iq)로의 변환은 좌표 변환행렬을 이용하여 수행될 수 있다.Here, the transformation of the currents I a and I b detected in the fixed coordinate system into the rotational coordinate currents I d and I q may be performed using a coordinate transformation matrix.

이때의 좌표 변환행렬은 다음의 수식관계로 표현할 수 있다.The coordinate transformation matrix at this time can be expressed by the following mathematical relationship.

Figure 112008011850658-pat00003
Figure 112008011850658-pat00003

또한, 상기 회전좌표계에서 산출된 d,q축 전압(Vd,Vq)을 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로의 변환은 좌표 변환행렬을 이용하여 수행될 수 있다.In addition, the conversion of the d, q-axis voltage (V d , V q ) calculated in the rotary coordinate system to the fixed coordinate system voltage (V a , V b ) may be performed using a coordinate transformation matrix.

이때의 좌표 변환행렬은 다음의 수식관계로 표현할 수 있다.The coordinate transformation matrix at this time can be expressed by the following mathematical relationship.

Figure 112008011850658-pat00004
Figure 112008011850658-pat00004

또한, 상기 전압벡터 인가시간은 공간전압벡터로서의 기본전압벡터(V1∼V4)를 전동기에 인가하는 시간으로서 전동기에 DC 링크 전압을 공급하는 시간인 T1, T2와, 전동기에 영벡터(V0)를 인가하는 시간으로서 전동기에 전원을 공급하지 않는 시간인 T01, T02를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 T1, T2와 T01, T02는 각각 다음의 수식관계로 표현할 수 있다.The voltage vector application time is a time for applying the basic voltage vectors V 1 to V 4 as the space voltage vector to the motor, and T 1 , which is a time for supplying the DC link voltage to the motor. It may include T 2 and T 01 , T 02 , which is a time for not applying power to the motor as a time for applying the zero vector V 0 to the motor. Here, the T 1 , T 2 , T 01 , and T 02 can be represented by the following mathematical relationship, respectively.

Figure 112008011850658-pat00005
Figure 112008011850658-pat00005

Figure 112008011850658-pat00006
Figure 112008011850658-pat00006

여기서, Ts는 샘플링 시간, Vdc는 DC 링크 전압을 각각 나타낸다.Here, T s represents a sampling time and V dc represents a DC link voltage, respectively.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 2상 영구자석 동기 전동기에 공간전압 벡터방식(디지털 방식)을 적용함으로써, 종래의 동기 전동기의 제어방식인 CRPWM 방식 또는 SPWM 방식(모두 아날로그 방식)에서와 같은 하드웨어를 필요로 하지 않고, 전동기의 운전과 관련된 필요한 시간 동안만 전압을 인가하므로 전압 이용 효율을 한층 증대시킬 수 있다. According to the present invention as described above, by applying the space voltage vector method (digital method) to the two-phase permanent magnet synchronous motor, the same hardware as in the conventional CRPWM method or SPWM method (all analog methods) of the control method of the synchronous motor Since the voltage is applied only for the necessary time associated with the operation of the electric motor, the voltage utilization efficiency can be further increased.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치의 구성을 나타낸 것으로서, 도 1은 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에서의 인버터의 내부 회로 구성을 보여주는 도면이다.1 and 2 show the configuration of a space voltage vector control device of a two-phase permanent magnet synchronous motor according to an embodiment of the present invention, Figure 1 is a schematic view showing the overall configuration, Figure 2 is a A diagram showing the internal circuit configuration of the inverter.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치(100)는, 2상 영구자석 동기 전동기(150)에 대한 동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d,q축 전압(Vd,Vq)을 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환한 후, 그 변환된 고정좌표계 전압(Va,Vb)을 바탕으로 2상 영구자석 동기 전동기(150)를 제어하기 위한 스위칭 신호를 출력하는 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치로서, 전류루프 제어기(110), 제1 좌표변환부(120), 벡터제어기(130), 인버터(140), 각도센서(160), 제2 좌표변환부(180), 전류센서(190)를 포함한다. 도 1에 서 참조번호 170은 DC 링크 전압을 나타낸다.1 and 2, the space voltage vector control apparatus 100 of the two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention, the synchronous speed coordinate system (rotational coordinate system) for the two-phase permanent magnet synchronous motor 150 d, q-axis voltage (V d, V q) to the fixed coordinate system voltage (V a, V b) after conversion to, the converted fixed coordinate system voltage (V a, V b) 2-phase permanent magnet synchronous motor on the basis of A space voltage vector control device of a two-phase permanent magnet synchronous motor that outputs a switching signal for controlling 150, the current loop controller 110, the first coordinate conversion unit 120, the vector controller 130, and an inverter ( 140, an angle sensor 160, a second coordinate conversion unit 180, and a current sensor 190. In FIG. 1, reference numeral 170 denotes a DC link voltage.

상기 각도센서(160)는 상기 2상 영구자석 동기 전동기(150)에 설치되며, 상기 2상 영구자석 동기 전동기(150)의 회전자(150r)의 회전각도를 검출하고, 그 검출된 회전각도 정보(θ)를 피드백(feedback) 입력으로 제공한다.The angle sensor 160 is installed in the two-phase permanent magnet synchronous motor 150, detects the rotation angle of the rotor 150r of the two-phase permanent magnet synchronous motor 150, the detected rotation angle information (θ) is provided as a feedback input.

상기 전류센서(190)는 2상 영구자석 동기전동기(150)의 A상과 B상 코일에 흐르는 전류를 측정하기 위해 설치되며, 각상의 전류를 피드백 입력으로 제공한다.The current sensor 190 is installed to measure the current flowing in the A-phase and B-phase coils of the two-phase permanent magnet synchronous motor 150, and provides the current of each phase as a feedback input.

상기 제2 좌표변환부(180)는 상기 각도센서(160)로부터 제공되는 회전각도 정보(θ)를 입력받아 상기 전류센서(190)에 의해 검출된 고정좌표계 전류(Ia,Ib)를 회전좌표계 d,q축 전류(Id,Iq)로 변환한다.The second coordinate conversion unit 180 receives the rotation angle information θ provided from the angle sensor 160 and rotates the fixed coordinate currents I a and I b detected by the current sensor 190. Convert to coordinate system d, q-axis current (I d , I q ).

상기 전류루프 제어기(110)는 상기 각도센서(160)로부터 제공되는 회전각도 정보(θ)와 상기 제2 좌표변환부(180)에 의해 변환된 회전좌표계 전류(Id,Iq)를 입력받아 상기 동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d,q축 전압(Vd,Vq)을 산출한다. 여기서, 이와 같은 전류루프 제어기(110)로는 PID(Proportional Integral Derivative) 제어기가 사용될 수 있다. The current loop controller 110 receives the rotation angle information θ provided from the angle sensor 160 and the rotation coordinate system currents I d and I q converted by the second coordinate conversion unit 180. The d, q-axis voltages V d and V q in the synchronous speed coordinate system (rotational coordinate system) are calculated. Here, as the current loop controller 110, a PID (Proportional Integral Derivative) controller may be used.

상기 제1 좌표변환부(120)는 상기 전류루프 제어기(110)에 의해 산출된 회전좌표계 전압(Vd,Vq)과 상기 각도센서(160)로부터 제공되는 회전각도 정보(θ)를 입력받아 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환한다.The first coordinate conversion unit 120 receives the rotation coordinate system voltages (V d , V q ) calculated by the current loop controller 110 and the rotation angle information (θ) provided from the angle sensor 160. Converted to the fixed coordinate system voltages (V a , V b ).

상기 벡터제어기(130)는 상기 제1 좌표변환부(120)에 의해 변환된 상기 고정 좌표계 전압(Va,Vb)을 입력받아, 그것으로부터 전압벡터 인가시간(이에 대해서는 후술됨)을 계산하고, 상기 2상 영구자석 동기 전동기(150)의 제어에 사용할 공간전압벡터(V1∼V4, V0 : 이들에 대해서는 후술됨)를 선택한다.The vector controller 130 receives the fixed coordinate system voltages (V a , V b ) converted by the first coordinate transformation unit 120, calculates a voltage vector application time (described later) from the , The space voltage vectors V 1 to V 4 and V 0 to be used for controlling the two-phase permanent magnet synchronous motor 150. : These will be described later).

상기 인버터(140)는 상기 벡터제어기(130)에 의해 계산된 전압벡터 인가시간을 이용하여 인버터 내부의 복수의 스위칭 소자를 온/오프 스위칭함으로써 상기 공간전압벡터를 제어한다. 여기서, 이와 같은 인버터(140)로는 도 2에 도시된 바와 같이, 상호 병렬접속된 4개의 단위회로를 갖고, 각 단위회로는 스위칭 소자(141)로서의 2개의 IGBT가 직렬연결된 회로로 구성된 풀 브리지(full bridge) 인버터가 사용될 수 있다. The inverter 140 controls the space voltage vector by switching on / off a plurality of switching elements inside the inverter by using the voltage vector application time calculated by the vector controller 130. As shown in FIG. 2, the inverter 140 includes four unit circuits connected in parallel to each other, and each unit circuit includes a full bridge including two IGBTs connected in series as switching elements 141. full bridge) inverters may be used.

여기서, 또한 상기 제1 좌표변환부(120)는 상기 회전각도 정보(θ)와 상기 회전좌표계에서 계산된 d,q축 전압(Vd,Vq)을 입력받아 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환하기 위해 좌표 변환행렬을 이용할 수 있다. In addition, the first coordinate conversion unit 120 receives the rotation angle information (θ) and the d, q-axis voltage (V d , V q ) calculated in the rotation coordinate system the fixed coordinate system voltage (V a , You can use the coordinate transformation matrix to convert to V b ).

이때, 상기 좌표 변환행렬은 다음의 수식관계로 표현할 수 있다.In this case, the coordinate transformation matrix may be expressed by the following mathematical relationship.

Figure 112008011850658-pat00007
Figure 112008011850658-pat00007

또한, 상기 제2 좌표변환부(180)는 상기 회전각도 정보(θ)와 상기 고정좌표계에서 검출된 전류(Ia,Ib)를 입력받아 회전좌표계의 전류(Id,Iq)로 변환하기 위해 좌표 변환행렬을 이용할 수 있다. In addition, the second coordinate conversion unit 180 receives the rotation angle information θ and the currents I a and I b detected in the fixed coordinate system and converts them into currents I d and I q of the rotation coordinate system. You can use the coordinate transformation matrix to do this.

이때, 상기 회전좌표계 전류(Id,Iq)로 변환하기 위한 좌표 변환행렬은 다음의 수식관계로 표현할 수 있다.In this case, the coordinate transformation matrix for converting the rotational coordinate system current I d and I q may be expressed by the following mathematical relationship.

Figure 112008011850658-pat00008
Figure 112008011850658-pat00008

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치에 의한 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어방법에 대하여 설명해 보기로 한다.Next, a method of controlling the space voltage vector of the two-phase permanent magnet synchronous motor by the space voltage vector control device of the two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention having the above configuration will be described.

도 3은 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an execution process of a space voltage vector control method of a two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어방법에 따라, 먼저 상기 각도센서(160)에 의해 상기 2상 영구자석 동기 전동기(150)의 회전자(150r)의 회전각도를 검출하고, 그 검출된 회전각도 정보(θ)를 피드백(feedback) 입력으로 제공한다(단계 S310). 또한, 상기 전류센서(190)에 의해 상기 2상 영구자석 동기 전동기(150)의 각 상의 코일 전류 Ia,Ib를 고정좌표계에서 검출하고, 그 검출된 전류정보를 피드백 입력으로 제공한다(단계 S320). Referring to Figure 3, according to the method for controlling the space voltage vector of the two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention, the rotor 150r of the two-phase permanent magnet synchronous motor 150 by the angle sensor 160 first Is detected, and the detected rotation angle information? Is provided as a feedback input (step S310). In addition, the current sensor 190 detects the coil currents I a and I b of each phase of the two-phase permanent magnet synchronous motor 150 in a fixed coordinate system, and provides the detected current information as a feedback input (step). S320).

이에 따라, 제2 좌표변환부(180)는 상기 회전각도 정보(θ)와 상기 고정좌표계 전류(Ia,Ib) 정보를 입력받아, 그 고정좌표계 전류(Ia,Ib)를 회전좌표계 전류 (Id,Iq)로 변환한다(단계 S330). 여기서, 상기 고정좌표계 전류(Ia,Ib)를 상기 회전 좌표계 전류(Id,Iq)로의 변환은 좌표 변환행렬을 이용하여 수행될 수 있다.Accordingly, the second coordinate conversion unit 180 receives the rotation angle information θ and the fixed coordinate system currents I a and I b , and converts the fixed coordinate currents I a and I b into the rotary coordinate system. It converts to current I d , I q (step S330). Here, the transformation of the fixed coordinate current I a , I b into the rotational coordinate system current I d , I q may be performed using a coordinate transformation matrix.

상기 좌표 변환행렬은 다음의 수식관계로 표현할 수 있다.The coordinate transformation matrix can be expressed by the following mathematical relationship.

Figure 112008011850658-pat00009
Figure 112008011850658-pat00009

이렇게 하여, 회전좌표계 전류(Id,Iq)가 구해지면, 전류루프 제어기(110)는 그 회전좌표계 전류(Id,Iq)와 상기 회전각도 정보(θ)를 입력받아 동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d,q축 전압(Vd,Vq)을 산출한다(단계 S340).In this way, when the rotation coordinate system currents I d and I q are obtained, the current loop controller 110 receives the rotation coordinate system currents I d and I q and the rotation angle information θ to obtain a synchronous speed coordinate system ( The d, q-axis voltages V d and V q in the rotational coordinate system are calculated (step S340).

여기서, 상기 전류루프 제어기(110)로는 전술한 바와 같이 PID 제어기가 사용될 수 있으며, 이와 같은 PID 제어기에 의해 동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d축 및 q축 전압(Vd,Vq)은 전동기의 상(3상이나 2상 등)에 관계없이 계산되는 값이다.Here, the PID controller may be used as the current loop controller 110 as described above. The d-axis and q-axis voltages (V d , V q ) in the synchronous speed coordinate system (rotational coordinate system) may be used by the PID controller. This value is calculated regardless of the motor phase (three-phase, two-phase, etc.).

동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d,q축 전압(Vd,Vq)이 산출되면, 제1 좌표변환부(120)는 상기 회전좌표계 전압(Vd,Vq)과 상기 회전각도 정보(θ)를 입력받아 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환한다(단계 S350).When the d, q-axis voltages (V d , V q ) in the synchronous speed coordinate system (rotational coordinate system) are calculated, the first coordinate transformation unit 120 performs the rotational coordinate system voltage (V d , V q ) and the rotation angle information. receiving a (θ) is converted to the fixed coordinate system voltage (V a, V b) (step S350).

여기서, 상기 회전좌표계 전압(Vd,Vq)을 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로의 변환은 좌표 변환행렬을 이용하여 수행될 수 있다.Here, the conversion of the rotational coordinate system voltage (V d , V q ) to the fixed coordinate system voltage (V a , V b ) may be performed using a coordinate transformation matrix.

이때, 그 좌표 변환행렬은 다음의 수식관계로 표현할 수 있다.At this time, the coordinate transformation matrix can be expressed by the following mathematical relationship.

Figure 112008011850658-pat00010
Figure 112008011850658-pat00010

이렇게 하여 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로의 변환이 완료되면, 벡터제어기 (130)는 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)을 입력받아, 그것으로부터 전압벡터 인가시간을 계산하고, 상기 2상 영구자석 동기 전동기(150)의 제어에 사용할 공간전압벡터를 선택한다(단계 S360).In this way, when the conversion to the fixed coordinate system voltage (V a , V b ) is completed, the vector controller 130 receives the fixed coordinate system voltage (V a , V b ), calculates the voltage vector application time therefrom, A space voltage vector to be used for controlling the two-phase permanent magnet synchronous motor 150 is selected (step S360).

여기서, 상기 전압벡터 인가시간은 공간전압벡터로서의 기본전압벡터(V1∼V4)를 전동기에 인가하는 시간으로서 전동기에 DC 링크 전압(170)을 공급하는 시간인 T1, T2와, 전동기에 영벡터(V0)를 인가하는 시간으로서 전동기에 DC 링크 전압 (170)을 공급하지 않는 시간인 T01, T02를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 T1, T2는 다음의 수식관계로 표현할 수 있다.Here, the voltage vector application time is a time for applying the basic voltage vectors V 1 to V 4 as the space voltage vector to the motor, T 1 , which is a time for supplying the DC link voltage 170 to the motor. It may include T 2 and T 01 , T 02 , which is a time for not applying the DC link voltage 170 to the motor as a time for applying the zero vector V 0 to the motor. Here, the T 1 , T 2 can be expressed by the following mathematical relationship.

Figure 112008011850658-pat00011
Figure 112008011850658-pat00011

여기서, Ts는 샘플링 시간, Vdc는 DC 링크 전압을 각각 나타낸다. Here, T s represents a sampling time and V dc represents a DC link voltage, respectively.

한편, 상기 도 2에서와 같이, 2상 영구자석 동기 전동기의 고정자 권선인 A상과 B상의 코일이 전기적으로 분리되어 있을 경우, 전동기를 구동시킬 수 있는 벡터제어기(130)는 도 5의 테이블에서와 같이 4개의 기본적인 스위칭 조합이 있게 된다. A상과 B상이 서로 분리되어 있어서 V1 벡터의 출력은 B상의 전류인가 상태와 관계없이 A상에서 낼 수 있는 출력이 된다. 그리고, V2 벡터의 출력은 A상의 전류인가 상태와 관계없이 B상에서 낼 수 있는 출력이 된다. 또한 V3 벡터의 출력은 V1 벡터의 출력과 마찬가지로 B상의 전류인가 상태와 관계없이 A상에서 낼 수 있는 출력이 된다. 그리고, V4 벡터의 출력도 V2 벡터의 출력과 마찬가지로 A상의 전류인가 상태와 관계없이 B상에서 낼 수 있는 출력이 된다. 도 4는 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터를 나타낸 것으로서, 4개의 기본전압 벡터(V1∼V4) 및 이 전압벡터들로 형성된 4개의 섹터(sector)(즉 1/4분면에서 4/4분면까지)가 표시되어 있다. 이때, A상과 B상의 스위칭 소자가 모두 턴 오프(turn off) 되는 경우를 영벡터(V0)로 정의하며, 이는 도 4에는 표시되어 있지 않다. 예를 들어, 도 6과 같이 Va,Vb로 결정된 기준전압 벡터가 1/4분면에 있을 경우, V1 전압벡터와 V2 전압벡터의 조합으로 이 기준전압 벡터를 만들 수 있다. 따라서 샘플링 시간(Ts)에서 T1시간 동안 V1 전압을 인가하고, T2시간 동안 V2전압을 인가하며, 나머지 시간은 영벡터인 V0을 인가하여 기준전압을 만드는 것이 본 발명의 원리이다. On the other hand, as shown in FIG. 2, when the coils of phase A and phase B, which are the stator windings of the two-phase permanent magnet synchronous motor, are electrically separated from each other, the vector controller 130 capable of driving the motor is shown in the table of FIG. There are four basic switching combinations. Since the A and B phases are separated from each other, the output of the V 1 vector becomes an output that can be output from the A phase regardless of the current applied to the B phase. The output of the V 2 vector is an output that can be output in the B phase regardless of the current application state of the A phase. In addition, like the output of the V 1 vector, the output of the V 3 vector becomes an output that can be output from the A phase regardless of the current applied state of the B phase. Similarly to the output of the V 2 vector, the output of the V 4 vector is also an output that can be output in the B phase regardless of the current application state of the A phase. 4 shows a space voltage vector of a two-phase permanent magnet synchronous motor, and includes four basic voltage vectors (V 1 to V 4 ) and four sectors formed of these voltage vectors (that is, four in a quarter quadrant). / 4 quadrant). In this case, a case in which both the switching elements of the A and B phases are turned off is defined as a zero vector V 0 , which is not shown in FIG. 4. For example, as shown in FIG. 6, when the reference voltage vectors determined as V a and V b are in a quarter quadrant, the reference voltage vector may be formed by a combination of the V 1 voltage vector and the V 2 voltage vector. Therefore, the sampling time (T s) on the T 1 applied to the V 1 voltage over time, and applying the V 2 voltage for T 2 time, the remaining time is the principle of that the present invention makes a reference voltage by applying a zero vector of V 0 to be.

상기 수학식 3에서와 같이, T1시간 동안 V1 전압을, T2시간 동안 V2 전압을 2상 영구자석 동기 전동기(150)에 각각 인가하여, Va와 Vb 전압을 발생시킬 수 있으며, 이때 T1과 T2는 각각 샘플링 시간(Ts)보다 작기만 하면 된다. 이 조건은 T1과 T2의 합이 Ts보다 작아야 한다는 3상 동기 전동기의 조건과 다르며, 이러한 결과는 상기 도 4에서 비선형 제어영역이 3상 동기 전동기에서의 육각형 모양이 아니라 정사각형 모양이 된다.The voltage V 1 for a, T 1 time, as shown in Equation 3, V 2 T 2 for sigan The voltage is applied to the two-phase permanent magnet synchronous motor 150, respectively, so that V a and V b Voltage can be generated, where T 1 and T 2 need only be less than the sampling time T s , respectively. This condition is different from the condition of a three-phase synchronous motor in which the sum of T 1 and T 2 must be smaller than T s , and the result is that the nonlinear control region in FIG. 4 becomes square rather than hexagonal in the three-phase synchronous motor. .

도 7은 전술한 Va, Vb가 1/4 분면에 있을 때, 2상 영구자석 동기 전동기의 스위칭 시간을 나타낸 것이다. 7 is a time the above-described V a, V b is in the fourth quadrant, illustrating the two-phase switching time of a PMSM.

도 7을 참조하면, 상기 수학식 3에서 T1과 T2가 계산되면, 도 7의 (a) 및 (c)와 같이 T1과 T2를 그대로 사용하여 샘플링 시간 Ts 구간 내에 맵핑할 수 있고, T1과 T2를 1/2씩 분배하여 도 7의 (b) 및 (d)와 같이 샘플링 시간 Ts 구간 내에 맵핑할 수도 있다. 이때, A상과 B상이 동일한 DC link 전압(170)을 사용하는 경우, 도 7의 (b) 및 (d)와 같이 T1과 T2를 1/2씩 또는 그 이상으로 분배하여 샘플링 시간 Ts 구간 내에 맵핑하는 것이 전원공급차원에서 효율을 높일 수 있다. 여기서, 전동기에 DC 링크 전압(170)을 공급하지 않는 시간 T01과 T02는 영벡터(V0)를 인가하는 시간이고, 다음과 같이 표현할 수 있다.Referring to FIG. 7, when T 1 and T 2 are calculated in Equation 3, the sampling time T s is used by using T 1 and T 2 as shown in FIGS. 7A and 7C. Can be mapped in the interval, and T 1 and T 2 are divided by 1/2, so that the sampling time T s as shown in FIGS. It can also be mapped within the interval. At this time, when the A and B phases use the same DC link voltage 170, the sampling time T by dividing T 1 and T 2 by 1/2 or more, as shown in (b) and (d) of FIG. s Mapping within an interval can increase efficiency in terms of power supply. Here, the times T 01 and T 02 , which do not supply the DC link voltage 170 to the motor, are the times at which the zero vector V 0 is applied, and can be expressed as follows.

Figure 112008011850658-pat00012
Figure 112008011850658-pat00012

한편, 상기 T1, T2 의 조건에서, 만일 T1 > Ts 이거나, T2 > Ts 이면, 전압벡터의 방향은 그대로 유지하고 그 크기를 줄이는 방법으로, 다음과 같이 상수 α를 계산하여 새로운 T1, T2를 공간전압 벡터제어에 적용시킨다.On the other hand, under the conditions of T 1 , T 2 , if T 1 > T s or T 2 > T s , the method maintains the direction of the voltage vector and reduces its magnitude. The constant α is calculated by applying the new T 1 and T 2 to the space voltage vector control as follows.

1) T1 > Ts 이고, T1 > T2 일 경우1) T 1 > T s , T 1 > T 2

Ts = αT1 , T1 = Ts , T2 = αT2 T s = αT 1 , T 1 = T s , T 2 = αT 2

2) T2 > Ts 이고, T2 > T1 일 경우2) T 2 > T s , T 2 > T 1

Ts = αT2 , T2 = Ts , T1 = αT1 T s = αT 2 , T 2 = T s , T 1 = αT 1

이상에 의해 전압벡터 인가시간(T1,T2,T01,T02)의 계산 및 기본전압벡터(V1∼V4,V0)의 선택이 완료되면, 인버터(140)에 의해 상기 전압벡터 인가시간(T1,T2, T01,T02)을 이용하여 인버터 내부의 복수의 스위칭 소자(141)를 온/오프 스위칭함으로써 상기 기본전압벡터(V1∼V4,V0), 즉 공간전압벡터를 제어한다(단계 S370).When the calculation of the voltage vector application time (T 1 , T 2 , T 01 , T 02 ) and the selection of the basic voltage vectors V 1 to V 4 and V 0 are completed, the inverter 140 generates the voltage. The basic voltage vectors V 1 to V 4 and V 0 by switching on / off a plurality of switching elements 141 inside the inverter using a vector application time T 1 , T 2 , T 01 , T 02 . That is, the space voltage vector is controlled (step S370).

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiment, the present invention is not limited thereto, and it will be apparent to those skilled in the art that various changes and applications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치의 개략적인 구성도. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for controlling a space voltage vector of a two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention.

도 2는 도 1의 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치의 인버터의 내부 회로 구성도.2 is an internal circuit diagram of an inverter of a space voltage vector control device of a two-phase permanent magnet synchronous motor of FIG.

도 3은 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도.3 is a flow chart showing an execution process of the space voltage vector control method of a two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어방법에 있어서, 제어대상인 기본전압벡터를 나타낸 도면. 4 is a view showing a basic voltage vector to be controlled in the space voltage vector control method of a two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention;

도 5는 도 4에서의 기본전압벡터와 스위칭 소자의 ON, OFF 조합 관계를 보여주는 도면.FIG. 5 is a diagram illustrating a combination relationship between ON and OFF of the basic voltage vector and the switching device of FIG. 4; FIG.

도 6은 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어방법에 채용되는 고정좌표계 전압(Va,Vb)과 기본전압벡터(V1∼V4)와의 관계를 보여주는 도면.6 is a view showing a relationship between the fixed coordinate system voltage (V a , V b ) and the basic voltage vectors (V 1 ~ V 4 ) employed in the space voltage vector control method of a two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어방법에 채용되는 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로부터 계산된 T1과 T2를 샘플링 시간 Ts에 맵핑하는 일 예를 보여주는 도면.7 is an example of mapping T 1 and T 2 calculated from the fixed coordinate system voltages (V a , V b ) employed in the spatial voltage vector control method of a two-phase permanent magnet synchronous motor according to the present invention to a sampling time T s . Drawing showing.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110 : 전류루프 제어기 120 : 제1 좌표변환부110: current loop controller 120: first coordinate conversion unit

130 : 벡터제어기 140 : 인버터130: vector controller 140: inverter

150 : 2상 영구자석 동기 전동기 150r : 회전자 150: two-phase permanent magnet synchronous motor 150r: rotor

160 : 각도센서 170 : DC 링크 전압160: angle sensor 170: DC link voltage

180 : 제2 좌표변환부 190 : 전류센서180: second coordinate conversion unit 190: current sensor

Claims (7)

2상 영구자석 동기 전동기에 대한 동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d,q축 전압(Vd,Vq)을 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환한 후, 그 변환된 고정좌표계 전압(Va,Vb)을 바탕으로 2상 영구자석 동기 전동기를 제어하기 위한 스위칭 신호를 출력하는 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치로서,After converting the d, q-axis voltages (V d , V q ) of the synchronous speed coordinate system (rotational coordinate system) for the two-phase permanent magnet synchronous motor to the fixed coordinate system voltages (V a , V b ), the converted fixed coordinate system A space voltage vector control device for a two-phase permanent magnet synchronous motor that outputs a switching signal for controlling a two-phase permanent magnet synchronous motor based on voltages (V a , V b ), 상기 2상 영구자석 동기 전동기에 설치되며, 상기 2상 영구자석 동기 전동기의 회전자의 회전각도를 검출하고, 그 검출된 회전각도 정보를 피드백(feedback) 입력으로 제공하는 각도센서;An angle sensor installed in the two-phase permanent magnet synchronous motor and detecting a rotation angle of the rotor of the two-phase permanent magnet synchronous motor and providing the detected rotation angle information as a feedback input; 상기 2상 영구자석 전동기의 각 상의 고정좌표계 전류(Ia,Ib)를 검출하고, 그 검출된 전류 정보를 피드백 입력으로 제공하는 전류센서;A current sensor for detecting a fixed coordinate current (I a , I b ) of each phase of the two-phase permanent magnet motor and providing the detected current information to a feedback input; 상기 각도센서로부터 제공되는 회전각도 정보를 입력받아 상기 전류센서에 의해 검출된 고정좌표계 전류(Ia,Ib)를 회전좌표계 d,q축 전류(Id,Iq)로 변환하는 제2 좌표변환부;Second coordinates for receiving the rotation angle information provided from the angle sensor and converting the fixed coordinate system currents I a and I b detected by the current sensor into the rotational coordinate system d and q-axis currents I d and I q . A conversion unit; 상기 각도센서로부터 제공되는 회전각도 정보와 상기 제2 좌표변환부에 의해 변환된 회전좌표계 전류(Id,Iq)를 입력받아 상기 동기속도 좌표계(회전좌표계)에서의 d,q축 전압(Vd,Vq)을 산출하는 전류루프 제어기;D, q-axis voltage (V) in the synchronous speed coordinate system (rotational coordinate system) by receiving the rotation angle information provided from the angle sensor and the rotational coordinate system current (I d , I q ) converted by the second coordinate conversion unit a current loop controller for calculating d , V q ); 상기 전류루프 제어기에 의해 산출된 회전좌표계 전압(Vd,Vq)과 상기 각도센서로부터 제공되는 회전각도 정보를 입력받아 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)으로 변환하는 제1 좌표변환부;A first coordinate conversion unit which receives the rotation coordinate system voltage (V d , V q ) calculated by the current loop controller and the rotation angle information provided from the angle sensor and converts it into the fixed coordinate system voltage (V a , V b ) ; 상기 제1 좌표변환부에 의해 변환된 상기 고정좌표계 전압(Va,Vb)을 입력받아, 그것으로부터 전압벡터 인가시간을 계산하고, 상기 2상 영구자석 동기 전동기의 제어에 사용할 공간전압벡터를 선택하는 벡터제어기; 및The fixed coordinate system voltages (V a , V b ) converted by the first coordinate conversion unit are input, and a voltage vector application time is calculated therefrom, and a spatial voltage vector to be used for controlling the two-phase permanent magnet synchronous motor is obtained. Selecting a vector controller; And 상기 벡터제어기에 의해 계산된 전압벡터 인가시간을 이용하여 내부의 복수의 스위칭 소자를 온/오프 스위칭함으로써 상기 공간전압벡터를 제어하는 인버터를 포함하며,And an inverter for controlling the space voltage vector by switching on / off a plurality of internal switching elements using the voltage vector application time calculated by the vector controller. 상기 인버터는 상호 병렬접속된 4개의 단위회로를 갖고, 각 단위회로는 스위칭 소자로서의 2개의 IGBT가 직렬연결된 회로로 구성된 풀 브리지 인버터인 것을 특징으로 하는 2상 영구자석 동기 전동기의 공간전압벡터 제어장치.The inverter has four unit circuits connected in parallel to each other, each unit circuit is a full-voltage inverter of the two-phase permanent magnet synchronous motor, characterized in that the full bridge inverter consisting of a circuit connected in series with two IGBTs as switching elements . 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020080014393A 2008-02-18 2008-02-18 Apparatus and method for controlling space voltage vector in two-phase synchronous permanent magnet motor KR100960043B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080014393A KR100960043B1 (en) 2008-02-18 2008-02-18 Apparatus and method for controlling space voltage vector in two-phase synchronous permanent magnet motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080014393A KR100960043B1 (en) 2008-02-18 2008-02-18 Apparatus and method for controlling space voltage vector in two-phase synchronous permanent magnet motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090089055A KR20090089055A (en) 2009-08-21
KR100960043B1 true KR100960043B1 (en) 2010-05-31

Family

ID=41207421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080014393A KR100960043B1 (en) 2008-02-18 2008-02-18 Apparatus and method for controlling space voltage vector in two-phase synchronous permanent magnet motor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100960043B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102594254A (en) * 2012-02-27 2012-07-18 美的集团有限公司 System and control method for reducing noise of permanent magnet synchronous motor

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI404320B (en) * 2010-06-30 2013-08-01 Univ Nat Chiao Tung A controller apparatus for controlling a dc/ac converter and method thereof
CN102957372A (en) * 2011-08-23 2013-03-06 上海工程技术大学 Double closed-loop control system of permanent-magnet synchronous motor
CN103051276B (en) * 2012-08-27 2015-06-24 深圳市正弦电气股份有限公司 Initial position distinguishing method of permanent magnet synchronous motor rotor
CN103825523B (en) * 2014-03-05 2016-02-24 华侨大学 Multiphase permanent magnet synchronous motor Phase sequence detection and rotor initial angle navigation system and method
CN105577045A (en) * 2016-03-09 2016-05-11 常州泽明自动化设备有限公司 No-Hall-sensor double-closed-loop sine wave driving device
CN108418493B (en) * 2018-02-28 2019-10-18 浙江大学 Common bus opens winding permanent magnet synchronous motor collaboration spaces vector modulation method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006135675A2 (en) * 2005-06-09 2006-12-21 International Rectifier Corporation Sensorless field oriented controller for two-phase motor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006135675A2 (en) * 2005-06-09 2006-12-21 International Rectifier Corporation Sensorless field oriented controller for two-phase motor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
대한전기학회 학술대회 논문집, 원의연외 3, 1994, "공간전압벡터 PWM을 이용한 영구자석형 동기전동기의 서보제어 시스템"*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102594254A (en) * 2012-02-27 2012-07-18 美的集团有限公司 System and control method for reducing noise of permanent magnet synchronous motor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090089055A (en) 2009-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4961292B2 (en) Motor control device
KR100960043B1 (en) Apparatus and method for controlling space voltage vector in two-phase synchronous permanent magnet motor
JP6617500B2 (en) Electric power steering control method, electric power steering control device, electric power steering device and vehicle
JP5618197B2 (en) Motor drive device
WO2017141513A1 (en) Power conversion apparatus
JP5784750B2 (en) Power converter
JP2007306699A (en) Motor inverter
JP2013074727A (en) Motor control device and motor control method
Arashloo et al. A robust predictive current controller for healthy and open-circuit faulty conditions of five-phase BLDC drives applicable for wind generators and electric vehicles
JP5637155B2 (en) Motor control device and motor control method
JP2012157103A (en) Inverter device, fan drive device, compressor drive device and air conditioner
US20200382021A1 (en) Inverter device
JP2017093073A (en) Power conversion apparatus
JP3649329B2 (en) Stepping motor drive device
CN113039717A (en) AC rotating machine control device
JP7130143B2 (en) Estimation device and AC motor drive device
US9935575B2 (en) Power conversion device and control method for same, and electric power steering control device
JP6348779B2 (en) Synchronous motor drive system
JP2003111490A (en) Method and apparatus of controlling inverter
JP7047602B2 (en) Motor control device, its control method and program
US11239760B2 (en) Power conversion system and control method for voltage conversion circuit
JP5853644B2 (en) Line current detection device and power conversion system
WO2016143120A1 (en) Ac rotating electric machine control device and electric power steering control device
US20220166356A1 (en) Controller for rotary electric machine
JP5262521B2 (en) Inverter control device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130502

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140502

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150504

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160504

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee