KR101029319B1 - 압축기용 인버터 제어장치 및 방법 - Google Patents

압축기용 인버터 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 속도 리플이 줄어들어 효율이 증대되는 압축기용 인버터 제어장치를 제공한다.
본 발명에 따른 압축기용 인버터 제어장치는, 왕복동식 구조의 압축기에 연결된 모터를 구동함에 있어서, q축 지령치 전류의 위상을 상기 모터의 속도 편차 - 상기 속도 편차는 외부에서 인가되는 모터 지령치 속도(
Figure 112011012181717-pat00001
)와 모터 추정치 속도(
Figure 112011012181717-pat00002
)의 차이임 - 의 위상보다 앞서도록 제어하는 속도제어수단; 상기 속도제어수단으로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
Figure 112011012181717-pat00003
)와 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00004
)의 편차를 산출하는 q축전류편차산출부; 상기 모터 지령치 속도(
Figure 112011012181717-pat00005
)를 입력받아 상기 모터의 최대 토크를 제어하기 위한 최대토크제어부; 상기 최대토크제어부로부터 출력되는 d축 지령치 전류(
Figure 112011012181717-pat00006
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00007
)의 편차를 산출하는 d축전류편차산출부; 상기 q축전류편차산출부로부터 출력되는 q축 편차 전류를 q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00008
)으로 조정하는 q축 전류 레귤레이터; 상기 d축전류편차산출부로부터 출력되는 d축 편차 전류를 d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00009
)으로 조정하는 d축 전류 레귤레이터; 회전좌표계의 상기 q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00010
)과 d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00011
)을 각각 정지좌표계의 α축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00012
)과 β축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00013
)으로 변환하는 회전/정지좌표변환부; 정지좌표계의 상기 α축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00014
)과 β축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00015
)을 이용하여 3상 전압(Va, Vb, Vc)을 출력하는 공간벡터 PWM 신호발생부; 상기 모터의 검출된 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 정지좌표계의 α축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00016
) 및 β축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00017
)로 변환하는 3상/2상 변환부; 상기 α축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00018
) 및 β축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00019
)를 회전좌표계의 상기 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00020
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00021
)로 변환하는 정지/회전좌표변환부; 상기 q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00022
), d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00023
) 그리고 상기 PWM신호발생부의 스위칭 시간(T1, T2)을 이용하여 상기 모터의 q축 전압 및 d축 전압을 추정하는 전압추정기; 및 상기 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00024
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00025
), q축 추정치 전압(
Figure 112011012181717-pat00026
), d축 추정치 전압(
Figure 112011012181717-pat00027
)을 이용하여 상기 모터의 추정치 속도(
Figure 112011012181717-pat00028
)와 추정치 위상각(
Figure 112011012181717-pat00029
)을 계산하는 속도및위상각추정기를 포함한다.
압축기, 인버터, 위상, 제어, 속도

Description

압축기용 인버터 제어장치 및 방법{INVERTER CONTROL APPARATUS FOR COMPRESSOR AND ITS METHOD}
본 발명은 인버터 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 부하 토크가 변화하는 왕복동식 구조의 압축기용 인버터 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
종래기술에 따른 왕복동식 구조의 압축기는 압축시와 흡입시의 부하 토크의 변화가 크기 때문에 압축시와 흡입시의 속도 변동이 커서 속도 리플이 발생한다.
도 1은 종래기술에 따른 압축기용 인버터 제어장치 주요부에 대한 블럭도로서, 모터 지령치 속도(
Figure 112011012181717-pat00030
)와 모터 추정치 속도(
Figure 112011012181717-pat00031
)의 편차를 산출하는 속도편차산출부와, 산출된 편차를 입력받아 비례 적분하는 비례적분기, 비례적분된 편차를 이용하여 q축 지령치 전류를 출력한다.
이와 같은 q축 지령치 전류를 이용하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 압축기의 압축시와 흡입시의 속도 편차는 q축 지령치 전류와 동일 위상을 가지고 큰 값을 가진다.
이에 따라, 압축기의 압축시와 흡입시의 속도 변동이 커지고, 이에 따라 압축기의 진동이 커져 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 속도 리플이 줄어들어 효율이 증대되는 압축기용 인버터 제어장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 압축기용 인버터 제어장치는, 왕복동식 구조의 압축기에 연결된 모터를 구동함에 있어서, q축 지령치 전류의 위상을 상기 모터의 속도 편차 - 상기 속도 편차는 외부에서 인가되는 모터 지령치 속도(
Figure 112011012181717-pat00032
)와 모터 추정치 속도(
Figure 112011012181717-pat00033
)의 차이임 - 의 위상보다 앞서도록 제어하는 속도제어수단; 상기 속도제어수단으로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
Figure 112011012181717-pat00034
)와 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00035
)의 편차를 산출하는 q축전류편차산출부; 상기 모터 지령치 속도(
Figure 112011012181717-pat00036
)를 입력받아 상기 모터의 최대 토크를 제어하기 위한 최대토크제어부; 상기 최대토크제어부로부터 출력되는 d축 지령치 전류(
Figure 112011012181717-pat00037
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00038
)의 편차를 산출하는 d축전류편차산출부; 상기 q축전류편차산출부로부터 출력되는 q축 편차 전류를 q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00039
)으로 조정하는 q축 전류 레귤레이터; 상기 d축전류편차산출부로부터 출력되는 d축 편차 전류를 d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00040
)으로 조정하는 d축 전류 레귤레이터; 회전좌표계의 상기 q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00041
)과 d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00042
)을 각각 정지좌표계의 α축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00043
)과 β축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00044
)으로 변환하는 회전/정지좌표변환부; 정지좌표계의 상기 α축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00045
)과 β축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00046
)을 이용하여 3상 전압(Va, Vb, Vc)을 출력하는 공간벡터 PWM 신호발생부; 상기 모터의 검출된 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 정지좌표계의 α축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00047
) 및 β축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00048
)로 변환하는 3상/2상 변환부; 상기 α축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00049
) 및 β축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00050
)를 회전좌표계의 상기 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00051
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00052
)로 변환하는 정지/회전좌표변환부; 상기 q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00053
), d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00054
) 그리고 상기 PWM신호발생부의 스위칭 시간(T1, T2)을 이용하여 상기 모터의 q축 전압 및 d축 전압을 추정하는 전압추정기; 및 상기 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00055
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00056
), q축 추정치 전압(
Figure 112011012181717-pat00057
), d축 추정치 전압(
Figure 112011012181717-pat00058
)을 이용하여 상기 모터의 추정치 속도(
Figure 112011012181717-pat00059
)와 추정치 위상각(
Figure 112011012181717-pat00060
)을 계산하는 속도및위상각추정기를 포함한다.
바람직하게는, 상기 속도제어수단은, 상기 모터 지령치 속도(
Figure 112009051110933-pat00061
)와 모터 추정치 속도의 편차를 산출하는 속도편차산출부; 상기 속도편차산출부로부터 출력되는 속도 편차를 비례 적분하는 비례적분기; 상기 비례적분기로부터 출력되는 비례 적분된 속도 편차분의 위상을 외부에서 인가되는 지령치 위상(
Figure 112009051110933-pat00062
)만큼 천이시키는 위상 천이기; 상기 위상 천이기로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
Figure 112009051110933-pat00063
)와 q축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00064
)의 편차를 산출하는 q축전류편차산출부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 속도제어수단은, 상기 모터 지령치 속도(
Figure 112009051110933-pat00065
)와 모터 추정치 속도의 편차를 산출하는 속도편차산출부; 상기 속도편차산출부로부터 출력되는 속도 편차를 비례 적분하는 비례적분기; 상기 비례적분기와 병렬 연결되어 상기 속도편차산출부로부터 출력되는 속도 편차를 외부에서 인가되는 지령치 위상(
Figure 112009051110933-pat00066
)만큼 천이시키는 위상 천이기; 상기 위상천이기로부터 출력되는 위상 천이된 속도 편차분에 소정 배수를 곱하는 배수기; 상기 비례적분기의 출력과 상기 배수기의 출력을 가산하여 q축 지령치 전류를 출력하는 가산기; 상기 가산기로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
Figure 112009051110933-pat00067
)와 q축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00068
)의 편차를 산출하는 q축전류편차산출부를 포함한다.
본 발명의 압축기용 인버터 제어방법은, 왕복동식 구조의 압축기에 연결된 모터를 구동함에 있어서, q축 지령치 전류의 위상을 상기 모터의 속도 편차 - 상기 속도 편차는 외부에서 인가되는 모터 지령치 속도(
Figure 112009051110933-pat00069
)와 모터 추정치 속도(
Figure 112009051110933-pat00070
)의 차이임 - 의 위상보다 앞서도록 제어하는 속도제어단계; 상기 속도제어단계로부터 계산되는 q축 지령치 전류(
Figure 112009051110933-pat00071
)와 q축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00072
)의 편차를 산출하는 q축전류편차산출단계; 상기 모터 지령치 속도(
Figure 112009051110933-pat00073
)를 입력받아 상기 모터의 최대 토크를 제어하기 위한 최대토크제어단계; 상기 최대토크제어단계로부터 출력되는 d축 지령치 전류(
Figure 112009051110933-pat00074
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00075
)의 편차를 산출하는 d축전류편차산출단계; 상기 q축전류편차산출단계로부터 출력되는 q축 편차 전류를 q축 지령치 전압(
Figure 112009051110933-pat00076
)으로 조정하는 q축 전류 레귤레이팅단계; 상기 d축전류편차산출단계로부터 출력되는 d축 편차 전류를 d축 지령치 전압(
Figure 112009051110933-pat00077
)으로 조정하는 d축 전류 레귤레이팅단계; 회전좌표계의 상기 q축 지령치 전압(
Figure 112009051110933-pat00078
)과 d축 지 령치 전압(
Figure 112009051110933-pat00079
)을 각각 정지좌표계의 α축 지령치 전압(
Figure 112009051110933-pat00080
)과 β축 지령치 전압(
Figure 112009051110933-pat00081
)으로 변환하는 회전/정지좌표변환단계; 정지좌표계의 상기 α축 지령치 전압(
Figure 112009051110933-pat00082
)과 β축 지령치 전압(
Figure 112009051110933-pat00083
)을 이용하여 3상 전압(Va, Vb, Vc)을 출력하는 공간벡터 PWM 신호발생단계; 상기 모터의 검출된 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 정지좌표계의 α축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00084
) 및 β축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00085
)로 변환하는 3상/2상 변환단계; 상기 α축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00086
) 및 β축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00087
)를 회전좌표계의 상기 q축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00088
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00089
)로 변환하는 정지/회전좌표변환단계; 상기 q축 지령치 전압(
Figure 112009051110933-pat00090
), d축 지령치 전압(
Figure 112009051110933-pat00091
) 그리고 상기 PWM신호발생단계로부터의 스위칭 시간(T1, T2)을 이용하여 상기 모터의 q축 전압 및 d축 전압을 추정하는 전압추정단계; 및 상기 q축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00092
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00093
), q축 추정치 전압(
Figure 112009051110933-pat00094
), d축 추정치 전압(
Figure 112009051110933-pat00095
)을 이용하여 상기 모터의 추정치 속도(
Figure 112009051110933-pat00096
)와 추정치 위상각(
Figure 112009051110933-pat00097
)을 계산하는 속도및위상각추정단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 속도제어단계는, 상기 모터 지령치 속도(
Figure 112009051110933-pat00098
)와 모터 추정치 속도의 편차를 산출하는 속도편차산출단계; 상기 속도편차산출단계로부터 계산되는 속도 편차를 비례 적분하는 비례적분단계; 상기 비례적분단계로부터 계산되는 비례 적분된 속도 편차분의 위상을 외부에서 인가되는 지령치 위상(
Figure 112009051110933-pat00099
)만큼 천이시키는 위상 천이단계; 상기 위상 천이단계로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
Figure 112009051110933-pat00100
)와 q축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00101
)의 편차를 산출하는 q축전류편차산출단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 속도제어단계는, 상기 모터 지령치 속도(
Figure 112009051110933-pat00102
)와 모터 추정치 속도의 편차를 산출하는 속도편차산출단계; 상기 속도편차산출단계로부터 계산되는 속도 편차를 비례 적분하는 비례적분단계; 상기 속도편차산출단계로부터 계산되는 속도 편차를 외부에서 인가되는 지령치 위상(
Figure 112009051110933-pat00103
)만큼 천이시키는 위상 천이단계; 상기 위상천이단계로부터 출력되는 위상 천이된 속도 편차분에 소정 배수를 곱하는 배수단계; 상기 비례적분단계의 출력과 상기 배수단계의 출력을 가산하여 q축 지령치 전류를 출력하는 가산단계; 상기 가산단계로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
Figure 112009051110933-pat00104
)와 q축 실제치 전류(
Figure 112009051110933-pat00105
)의 편차를 산출하는 q축전류편차산출단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 압축기의 흡입시와 압축시에 속도 변동이 줄어들어 속도 리플이 줄어들고, 이에 따라 압축기의 효율이 증대되는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압축기용 인버터 제어장치 블럭도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 압축기용 인버터 제어장치는, 외부에서 인가되는 모터 지령치 속도(
Figure 112011012181717-pat00106
)와 모터 추정치 속도의 편차를 산출하는 속도편차산출부(301), 속도 편차를 비례 적분하는 비례적분기(303), 비례 적분된 속도 편차분의 위상을 외부에서 인가되는 지령치 위상(
Figure 112011012181717-pat00107
)만큼 천이시키는 위상 천이기(305), 위상 천이기로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
Figure 112011012181717-pat00108
)와 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00109
)의 편차를 산출하는 q축전류편차산출부(307), 모터 지령치 속도(
Figure 112011012181717-pat00110
)를 입력받아 모터의 최대 토크를 제어하기 위한 최대토크제어부(309), 최대토크제어부(309)로부터 출력되는 d축 지령치 전류(
Figure 112011012181717-pat00111
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00112
)의 편차를 산출하는 d축전류편차산출부(311), q축 편차 전류를 q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00113
)으로 조정하는 q축 전류 레귤레이터(313), d축 편차 전류를 d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00114
)으로 조정하는 d축 전류 레귤레이터(315), 회전좌표계의 q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00115
)과 d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00116
)을 각각 정지좌표계의 α축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00117
)과 β축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00118
)으로 변환하는 회전/정지좌표변환부(317), 정지좌표계의 α축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00119
)과 β축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00120
)을 이용하여 3상 전압(Va, Vb, Vc)을 출력하는 공간벡터 PWM 신호발생부(319), 검출된 모터의 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 정지좌표계의 α축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00121
) 및 β축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00122
)로 변환하는 3상/2상 변환부(321), 정지좌표계의 α축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00123
) 및 β축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00124
)를 회전좌표계의 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00125
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00126
)로 변환하는 정지/회전좌표변환부(323), q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00127
), d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00128
) 그리고 PWM신호발생부의 스위칭 시간(T1, T2)을 이용하여 모터의 q축 전압 및 d축 전압을 추정하는 전압추정기(325), 그리고, 회전좌표계의 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00129
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00130
), q축 추정치 전압(
Figure 112011012181717-pat00131
), d축 추정치 전압(
Figure 112011012181717-pat00132
)을 이용하여 모터의 추정치 속도(
Figure 112011012181717-pat00133
)와 추정치 위상각(
Figure 112011012181717-pat00134
)을 계산하는 속도및위상각추정기(327)를 포함한다.
도 5에 도시된 본 발명에 따른 q축 전류 대비 속도 편차 파형도와 같이, 비례 적분된 속도 편차분의 위상을 외부에서 인가되는 지령치 위상(
Figure 112009051110933-pat00135
)만큼 천이시켜 q축 지령치 전류를 진상 제어함으로써 압축기의 속도 변동을 최소화할 수 있다. 여기서, 외부에서 인가하는 지령치 위상(
Figure 112009051110933-pat00136
)은 소정의 상수값이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압축기용 인버터 제어장치 블럭도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 압축기용 인버터 제어장치는, 외부에서 인가되는 모터 지령치 속도(
Figure 112011012181717-pat00137
)와 모터 추정치 속도의 편차를 산출하는 속도편차산출부(401), 속도 편차를 비례 적분하는 비례적분기(403), 비례적분기와 병렬 연결되어 속도 편차를 외부에서 인가되는 지령치 위상(
Figure 112011012181717-pat00138
)만큼 천이시키는 위상 천이기(405), 위상 천이된 속도 편차분에 소정 배수를 곱하는 배수기(406), 비례적분기의 출력과 배수기의 출력을 가산하여 q축 지령치 전류를 출력하는 가산기(407), 가산기로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
Figure 112011012181717-pat00139
)와 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00140
)의 편차를 산출하는 q축전류편차산출부(408), 모터 지령치 속도(
Figure 112011012181717-pat00141
)를 입력받아 모터의 최대 토크를 제어하기 위한 최대토크제어부(409), 최대토크제어부(409)로부터 출력되는 d축 지령치 전류(
Figure 112011012181717-pat00142
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00143
)의 편차를 산출하는 d축전류편차산출부(411), q축 편차 전류를 q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00144
)으로 조정하는 q축 전류 레귤레이터(413), d축 편차 전류를 d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00145
)으로 조정하는 d축 전류 레귤레이터(415), 회전좌표계의 q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00146
)과 d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00147
)을 각각 정지좌표계의 α축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00148
)과 β축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00149
)으로 변환하는 회전/정지좌표변환부(417), 정지좌표계의 a축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00150
)과 b축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00151
)을 이용하여 3상 전압(Va, Vb, Vc)을 출력하는 공간벡터 PWM 신호발생부(419), 검출된 모터의 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 정지좌표계의 α축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00152
) 및 β축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00153
)로 변환하는 3상/2상 변환부(421), 정지좌표계의 α축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00154
) 및 β축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00155
)를 회전좌표계의 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00156
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00157
)로 변환하는 정지/회전좌표변환부(423), q축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00158
), d축 지령치 전압(
Figure 112011012181717-pat00159
) 그리고 PWM신호발생부의 스위칭 시간(T1, T2)을 이용하여 모터의 q축 전압 및 d축 전압을 추정하는 전압추정기(425), 그리고, 회전좌표계의 q축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00160
)와 d축 실제치 전류(
Figure 112011012181717-pat00161
), q축 추정치 전압(
Figure 112011012181717-pat00162
), d축 추정치 전압(
Figure 112011012181717-pat00163
)을 이용하여 모터의 추정치 속도(
Figure 112011012181717-pat00164
)와 추정치 위상각(
Figure 112011012181717-pat00165
)을 계산하는 속도및위상각추정기(427)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 속도 편차를 비례 적분하고, 비례적분기와 병렬 연결되어 속도 편차를 외부에서 인가되는 지령치 위상(
Figure 112009051110933-pat00166
)만큼 천이시키며, 위상 천이된 속도 편차분에 소정 배수를 곱하고, 비례적분기의 출력과 위상 천이된 속도 편차분을 소정 배수 곱한 값을 가산하는 방식으로 제1 실시예에서와 마찬가지의 효과를 가져올 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
도 1은 종래기술에 따른 압축기용 인버터 제어장치 주요부 블럭도,
도 2는 종래기술에 따른 q축 전류 대비 속도 편차 파형도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압축기용 인버터 제어장치 블럭도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압축기용 인버터 제어장치 블럭도, 및
도 5에 도시된 본 발명에 따른 q축 전류 대비 속도 편차 파형도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
301: 속도편차산출부 303: 비례적분기
305: 위상 천이기 307: q축전류편차산출부
309: 최대토크제어부 311: d축전류편차산출부
313: q축 전류 레귤레이터 315: d축 전류 레귤레이터
317: 회전/정지좌표변환부 319: 공간벡터 PWM 신호발생부
321: 3상/2상 변환부 323: 정지/회전좌표변환부
325: 전압추정기 327: 속도및위상각추정기

Claims (6)

  1. 왕복동식 구조의 압축기에 연결된 모터를 구동하는 인버터 제어장치에 있어서,
    q축 지령치 전류의 위상을 상기 모터의 속도 편차 - 상기 속도 편차는 외부에서 인가되는 모터 지령치 속도(
    Figure 112011012181717-pat00167
    )와 모터 추정치 속도(
    Figure 112011012181717-pat00168
    )의 차이임 - 의 위상보다 앞서도록 제어하는 속도제어수단;
    상기 속도제어수단으로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00169
    )와 q축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00170
    )의 편차를 산출하는 q축전류편차산출부;
    상기 모터 지령치 속도(
    Figure 112011012181717-pat00171
    )를 입력받아 상기 모터의 최대 토크를 제어하기 위한 최대토크제어부;
    상기 최대토크제어부로부터 출력되는 d축 지령치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00172
    )와 d축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00173
    )의 편차를 산출하는 d축전류편차산출부;
    상기 q축전류편차산출부로부터 출력되는 q축 편차 전류를 q축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00174
    )으로 조정하는 q축 전류 레귤레이터;
    상기 d축전류편차산출부로부터 출력되는 d축 편차 전류를 d축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00175
    )으로 조정하는 d축 전류 레귤레이터;
    회전좌표계의 상기 q축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00176
    )과 d축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00177
    )을 각각 정지좌표계의 α축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00178
    )과 β축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00179
    )으로 변환하는 회전/정지좌표변환부;
    정지좌표계의 상기 α축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00180
    )과 β축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00181
    )을 이용하여 3상 전압(Va, Vb, Vc)을 출력하는 공간벡터 PWM 신호발생부;
    상기 모터의 검출된 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 정지좌표계의 α축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00182
    ) 및 β축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00183
    )로 변환하는 3상/2상 변환부;
    상기 α축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00184
    ) 및 β축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00185
    )를 회전좌표계의 상기 q축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00186
    )와 d축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00187
    )로 변환하는 정지/회전좌표변환부;
    상기 q축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00188
    ), d축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00189
    ) 그리고 상기 PWM신호발생부의 스위칭 시간(T1, T2)을 이용하여 상기 모터의 q축 전압 및 d축 전압을 추정하는 전압추정기; 및
    상기 q축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00190
    )와 d축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00191
    ), q축 추정치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00192
    ), d축 추정치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00193
    )을 이용하여 상기 모터의 추정치 속도(
    Figure 112011012181717-pat00194
    )와 추정치 위상각(
    Figure 112011012181717-pat00195
    )을 계산하는 속도및위상각추정기
    를 포함하는 압축기용 인버터 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 속도제어수단은,
    상기 모터 지령치 속도(
    Figure 112011012181717-pat00196
    )와 모터 추정치 속도의 편차를 산출하는 속도편차산출부;
    상기 속도편차산출부로부터 출력되는 속도 편차를 비례 적분하는 비례적분기;
    상기 비례적분기로부터 출력되는 비례 적분된 속도 편차분의 위상을 외부에서 인가되는 지령치 위상(
    Figure 112011012181717-pat00197
    )만큼 천이시키는 위상 천이기;
    상기 위상 천이기로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00198
    )와 q축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00199
    )의 편차를 산출하는 q축전류편차산출부
    를 포함하는 압축기용 인버터 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 속도제어수단은,
    상기 모터 지령치 속도(
    Figure 112011012181717-pat00200
    )와 모터 추정치 속도의 편차를 산출하는 속도편차산출부;
    상기 속도편차산출부로부터 출력되는 속도 편차를 비례 적분하는 비례적분기;
    상기 비례적분기와 병렬 연결되어 상기 속도편차산출부로부터 출력되는 속도 편차를 외부에서 인가되는 지령치 위상(
    Figure 112011012181717-pat00201
    )만큼 천이시키는 위상 천이기;
    상기 위상천이기로부터 출력되는 위상 천이된 속도 편차분에 소정 배수를 곱하는 배수기;
    상기 비례적분기의 출력과 상기 배수기의 출력을 가산하여 q축 지령치 전류를 출력하는 가산기;
    상기 가산기로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00202
    )와 q축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00203
    )의 편차를 산출하는 q축전류편차산출부
    를 포함하는 압축기용 인버터 제어장치.
  4. 왕복동식 구조의 압축기에 연결된 모터를 구동하는 인버터 제어방법에 있어서,
    q축 지령치 전류의 위상을 상기 모터의 속도 편차 - 상기 속도 편차는 외부에서 인가되는 모터 지령치 속도(
    Figure 112011012181717-pat00204
    )와 모터 추정치 속도(
    Figure 112011012181717-pat00205
    )의 차이임 - 의 위상보다 앞서도록 제어하는 속도제어단계;
    상기 속도제어단계로부터 계산되는 q축 지령치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00206
    )와 q축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00207
    )의 편차를 산출하는 q축전류편차산출단계;
    상기 모터 지령치 속도(
    Figure 112011012181717-pat00208
    )를 입력받아 상기 모터의 최대 토크를 제어하기 위한 최대토크제어단계;
    상기 최대토크제어단계로부터 출력되는 d축 지령치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00209
    )와 d축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00210
    )의 편차를 산출하는 d축전류편차산출단계;
    상기 q축전류편차산출단계로부터 출력되는 q축 편차 전류를 q축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00211
    )으로 조정하는 q축 전류 레귤레이팅단계;
    상기 d축전류편차산출단계로부터 출력되는 d축 편차 전류를 d축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00212
    )으로 조정하는 d축 전류 레귤레이팅단계;
    회전좌표계의 상기 q축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00213
    )과 d축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00214
    )을 각각 정지좌표계의 α축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00215
    )과 β축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00216
    )으로 변환하는 회전/정지좌표변환단계;
    정지좌표계의 상기 α축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00217
    )과 β축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00218
    )을 이용하여 3상 전압(Va, Vb, Vc)을 출력하는 공간벡터 PWM 신호발생단계;
    상기 모터의 검출된 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 정지좌표계의 α축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00219
    ) 및 β축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00220
    )로 변환하는 3상/2상 변환단계;
    상기 α축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00221
    ) 및 β축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00222
    )를 회전좌표계의 상기 q축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00223
    )와 d축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00224
    )로 변환하는 정지/회전좌표변환단계;
    상기 q축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00225
    ), d축 지령치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00226
    ) 그리고 상기 PWM신호발생단계로부터의 스위칭 시간(T1, T2)을 이용하여 상기 모터의 q축 전압 및 d축 전압을 추정하는 전압추정단계; 및
    상기 q축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00227
    )와 d축 실제치 전류(
    Figure 112011012181717-pat00228
    ), q축 추정치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00229
    ), d축 추정치 전압(
    Figure 112011012181717-pat00230
    )을 이용하여 상기 모터의 추정치 속도(
    Figure 112011012181717-pat00231
    )와 추정치 위상각(
    Figure 112011012181717-pat00232
    )을 계산하는 속도및위상각추정단계
    를 포함하는 압축기용 인버터 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 속도제어단계는,
    상기 모터 지령치 속도(
    Figure 112009051110933-pat00233
    )와 모터 추정치 속도의 편차를 산출하는 속도편차산출단계;
    상기 속도편차산출단계로부터 계산되는 속도 편차를 비례 적분하는 비례적분단계;
    상기 비례적분단계로부터 계산되는 비례 적분된 속도 편차분의 위상을 외부에서 인가되는 지령치 위상(
    Figure 112009051110933-pat00234
    )만큼 천이시키는 위상 천이단계;
    상기 위상 천이단계로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
    Figure 112009051110933-pat00235
    )와 q축 실제치 전류(
    Figure 112009051110933-pat00236
    )의 편차를 산출하는 q축전류편차산출단계
    를 포함하는 압축기용 인버터 제어방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 속도제어단계는,
    상기 모터 지령치 속도(
    Figure 112009051110933-pat00237
    )와 모터 추정치 속도의 편차를 산출하는 속도편차산출단계;
    상기 속도편차산출단계로부터 계산되는 속도 편차를 비례 적분하는 비례적분단계;
    상기 속도편차산출단계로부터 계산되는 속도 편차를 외부에서 인가되는 지령치 위상(
    Figure 112009051110933-pat00238
    )만큼 천이시키는 위상 천이단계;
    상기 위상천이단계로부터 출력되는 위상 천이된 속도 편차분에 소정 배수를 곱하는 배수단계;
    상기 비례적분단계의 출력과 상기 배수단계의 출력을 가산하여 q축 지령치 전류를 출력하는 가산단계;
    상기 가산단계로부터 출력되는 q축 지령치 전류(
    Figure 112009051110933-pat00239
    )와 q축 실제치 전류(
    Figure 112009051110933-pat00240
    )의 편차를 산출하는 q축전류편차산출단계
    를 포함하는 압축기용 인버터 제어방법.
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