KR101316945B1 - 고정형 교류 또는 직류 전원 입력을 갖는 이중 권선형 전동기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

고정형 교류 또는 직류 전원 입력을 갖는 이중 권선형 전동기 및 그 제어 방법이 개시된다. 단상 계통 전원 또는 직류 전원과 직접 연결된 권선이 감겨진 고정자; 고정자의 내측에서 회전 가능한 상태로 지지되는 회전자; 회전자에 부착되며, 별도의 외부 전원의 연결 없이 회전자 전류를 제어하는 전력 변환 장치; 및 전력 변환 장치에 연결되어, 전력 변환 장치를 제어하는 제어회로를 포함하는 권선형 전동기가 제공된다.

Description

고정형 교류 또는 직류 전원 입력을 갖는 이중 권선형 전동기 및 그 제어 방법 {Doubly-Fed Wound Machine with Constant AC or DC Source and Control Method thereof}
본 발명의 실시예들은 권선형 전동기에 관한 것이다. 더 구체적으로, 고정형 교류또는 직류 전원 입력을 갖는 단상 권선형 전동기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
종래의 단상 유도 전동기의 구동 시스템은 단상 전원을 유도 전동기에 직접 연결하였다. 도1a은 종래의 단상 유도 전동기(농형 유도 전동기)의 구동 시스템을 나타내며, 이를 직입 기동 구동 시스템이라고도 하였다. 도1b, 도1c는 각각 종래의 단상 유도 전동기의 직입 구동시 속도-토크 곡선 및 속도-회전자 전류량의 관계를 나타낸 그래프이다. 도1b의 세로 축은 출력 가능한 최대 토크를 나타내며, 가로축은 회전자의 전기각 회전 속도를 계통 전압의 주파수로 Nomalized 한 값이다 (Wn=Wr/We). 계통 전압의 주파수 근처(Wn=+1, -1) 에서만 높은 출력 토크를 보이며, 일정한 속도에서 토크를 가변하는 것이 불가능하였다. 무엇보다도 0 속도에서 토크가 존재하지 않아 초기 기동이 불가능하였다. 즉, 유도 전동기의 속도가 0인 경우 즉 유도 전동기의 정지 상황에서는 어떠한 토크값을 갖지 않는데 이 때문에, 유도 전동기의 초기 기동이 불가능한 문제점이 있었다. 다시 말해, 유도 전동기의 최초 기동을 위해서는 한국공개특허공보 10-2005-0085204 에서 개시된 바와 같은 별도의 기동회로나 기계적 장치를 필요할 수밖에 없었다. 그 결과, 유도 전동기 구동 시스템이 복잡해지고, 비효율적으로 구성을 초래하였다. 또한, 도1c를 참조하면, 계통 전압 주파수 근처 속도, 즉 저슬립(slip) 구간을 제외하고는 회전자 전류가 정격 전류를 벗어나는 것을 확인할 수 있다. 즉, 운전영역이 매우 제한되었다. 정격 전류를 벗어나는 경우 전동기의 속도 제어 또한 불가능해졌으며, 종래의 유도 전동기의 직입 기동 구동 시스템 제어 실패는 부하의 크기에 따라 기동 속도가 정해질 수밖에 없고, 단상 계통의 역률 역시 보장하지 못하는 문제점이 있었다.
한국공개특허공보 10-2005-0085204
본 발명의 일 측면에 따르면, 초기 기동을 위한 별도의 회로가 없는 단상 유도 전동기를 구현할 수 있다.
또한, 모든 속도 구간에서 전류 조건을 만족시켜 넓은 운전 영역을 가진 단상 유도 전동기를 구현할 수 있다.
또한, 단상 유도 전동기를 가변속 운전함에 있어서 필요한 전력 변환 장치를 최소화할 수 있다. 즉 별도의 외부 전원의 연결 없이 회전자 전류를 제어할 수 있다.
그리고, 전력 변환 장치의 적절한 제어를 통해 단상 유도 전동기가 계통 전원에 직접 연결되어 있음에도 불구하고 가변속 제어를 할 수 있다.
나아가, 계통 전원의 고조파율도 매우 낮게 유지할 수 있다. 나아가, 계통 전원의 역률을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면 단상 계통 전원 또는 직류 전원과 직접 연결된 권선이 감겨진 고정자; 상기 고정자의 내측에서 회전 가능한 상태로 지지되는 회전자; 상기 회전자에 부착되며, 별도의 외부 전원의 연결 없이 회전자 전류를 제어하는 전력 변환 장치; 및 상기 전력 변환 장치에 연결되어, 상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어회로를 포함하는 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 단상 계통 전원 또는 직류 전원과 직접 연결된 권선이 감겨진 고정자; 상기 고정자의 내측에서 회전 가능한 상태로 지지되는 회전자; 상기 회전자에 외부로부터 전류를 흐르게 하기 위하여 회전자 축에 부착하는 접촉자; 상기 회전자의 외부에서 상기 접촉자를 통해 상기 회전자에 연결되며, 별도의 외부 전원의 연결 없이 회전자 전류를 제어하는 전력 변환 장치; 및 상기 전력 변환 장치에 연결되어, 상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어회로를 포함하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 전력 변환 장치는 전력 소자를 사용한 인버터인, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 전력 변환 장치와 부하가 연결되어, 상기 부하에 절연된 형태의 전압을 전달하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 제어 회로는, 상기 단상 계통 전원 또는 직류 전원을 정상분과 역상분의 3상 전압으로 모델링하여 제어하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 제어 회로는, 상기 유도 전동기의 운전을 위해서 필요한 토크 지령을 생성하는 속도 제어기; 상기 회전자의 전력 지령을 생성하는 전압 제어기; 상기 생성된 회전자의 전력 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는 전류 지령 생성기; 및 상기 생성된 회전자 전류 지령, 상기 전력 변환 장치의 DC-Link 전압 또는 회전자 전류에 기반하여 전압 지령을 생성하는 전류 제어기를 포함하며; 상기 전력 변환 장치는 상기 생성된 전압지령을 기반으로 회전자에 전압을 인가하여 회전자 전류를 제어하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 제어 회로는, 상기 유도 전동기의 운전을 위해서 필요한 토크 지령을 생성하는 속도 제어기를 더 포함하고, 상기 전류 제어기는 상기 생성된 회전자의 전력 지령 또는 상기 생성된 토크 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 제어 회로는, 고정자의 무효 전력 지령을 생성하는 역률 제어기를 더 포함하고, 상기 전류 제어기는 상기 생성된 회전자의 전력 지령, 상기 생성된 토크 지령 또는 고정자의 무효 전력 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 속도 제어기는, 상기 회전자의 기계각속도 신호에 기반하여 상기 토크 지령을 생성하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 역률 제어기는, 상기 회전자 전류에 기반하여 고정자의 무효 전력 지령을 생성하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 회전자 전류 지령은 d축 전류 지령 및 q축 전류 지령을 포함하며, 상기 전류 지령 생성기는, 상기 생성된 무효 전력 지령에 기반하여 상기 d축 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 전류 지령 생성기는, 상기 생성된 회전자의 전력 지령 및 d축 전류 지령에 기반하여 상기 q축 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 전류 지령 생성기는, 상기 생성된 토크 지령 및 d축 전류 지령에 기반하여 상기 q축 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 전류 지령 생성기는, 상기 생성된 회전자의 전력 지령, 상기 생성된 토크 지령 및 d축 전류 지령에 기반하여 상기 q축 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 단상 계통 전원 또는 직류 전원과 직접 연결된 권선이 감겨진 고정자, 상기 고정자의 내측에서 회전 가능한 상태로 지지되는 회전자, 상기 회전자에 부착되며, 별도의 외부 전원의 연결 없이 회전자 전류를 제어하는 전력 변환 장치, 및 상기 전력 변환 장치에 연결되어, 상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어회로를 포함하는, 유도 전동기의 운전을 위해서 필요한 토크 지령을 생성하는 단계; 상기 회전자의 전력 지령을 생성하는 단계; 상기 생성된 회전자의 전력 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 회전자 전류 지령, 상기 전력 변환 장치의 DC-Link 전압 또는 회전자 전류에 기반하여 전압 지령을 생성하는 단계를 포함하며; 상기 전력 변환 장치가 상기 생성된 전압지령을 기반으로 회전자에 전압을 인가하여 회전자 전류를 제어하는, 권선형 전동기의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 상기 유도 전동기의 운전을 위해서 필요한 토크 지령을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 회전자 전류 지령을 생성하는 단계는, 상기 생성된 회전자의 전력 지령 또는 상기 생성된 토크 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는 단계를 더 포함하는, 권선형 전동기의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 고정자의 무효 전력 지령을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 회전자 전류 지령을 생성하는 단계는, 상기 생성된 회전자의 전력 지령, 상기 생성된 토크 지령 또는 고정자의 무효 전력 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는 단계를 더 포함하는, 권선형 전동기의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 상기 회전자 전류 지령은 d축 전류 지령 및 q축 전류 지령을 포함하며, 상기 회전자 전류 지령을 생성하는 단계는, 상기 생성된 무효 전력 지령에 기반하여 상기 d축 전류 지령을 생성하는 단계를 더 포함하는, 권선형 전동기의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 상기 회전자 전류 지령을 생성하는 단계는, 상기 생성된 회전자의 전력 지령, 상기 생성된 토크 지령 및 d축 전류 지령에 기반하여 상기 q축 전류 지령을 생성하는 단계를 더 포함하는, 권선형 전동기의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 단상 권선형 전동기의 초기 기동을 위한 별도의 회로를 제거할 수 있는 효과가 달성된다.
또한, 단상 권선형 전동기가 정격 전류 내에서 모든 속도 구간에서 운전이 가능한 효과가 달성된다.
또한, 단상 권선형 전동기의 구동 시스템에서 전력 변환회로를 최소화 할 수 있는 효과가 달성된다.
또한, 단상 권선형 전동기가 계통 전원에 직접 연결 상태임에도 불구하고 가변속 제어를 원활하게 하는 효과가 달성된다.
또한, 3상을 포함한 각종 계통 전원의 고조파율을 낮출 수 있는 효과가 달성된다.
또한, 권선형 유도전동기와 연결된 전원의 역률을 조절할 수 있는 효과가 달성된다.
도1a은 종래의 단상 유도 전동기의 직입 기동 구동 시스템을 나타낸다.
도1b는 종래의 단상 농형 유도 전동기의 직입 구동시 회전자 속도-토크 곡선의 관계를 나타낸 그래프이다.
도1c는 종래의 단상 농형 유도 전동기의 직입 구동시 회전자 속도-회전자 전류량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도2a는 본 발명의 실시예에 따른 단상 권선형 전동기 구동 시스템을 나타낸다.
도2b는 본 발명의 실시예에 따른 직류 전원을 이용한 권선형 전동기 구동 시스템을 나타낸다.
도2c는 본 발명의 일시예에 따른 단상 권선형 전동기의 구동시 회전자 속도-토크 곡선의 관계를 나타낸 그래프이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따라 PWM 인버터를 사용하는 단상 권선형 전동기 구동 시스템을 나타낸다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 인입형 단상 권선형 전동기 구동 시스템을 나타낸다.
도5는 본 발명의 실시예에 따라 PWM 인버터를 사용하는 회전자 인입형 단상 권선형 전동기 구동 시스템을 나타낸다.
도6a는 본 발명의 실시예에 따라 부하가 연결된 회전자 인입형 단상 권선형 전동기 구동 시스템을 나타낸다
도6b는 본 발명의 실시예에 따라 DC 및 AC 부하가 연결된 회전자 인입형 단상 권선형 전동기 구동 시스템을 나타낸다.
도7a은 본 발명의 실시예에 따른 단상 권선형 전동기의 정상분 등가모델을 나타낸다.
도7b는 본 발명의 실시예에 따른 단상 권선형 전동기의 역상분 등가모델을 나타낸다.
도8는 본 발명의 실시예에 따른 단상 권선형 전동기의 전력 흐름도를 나타낸다.
도9은 본 발명의 실시예에 따른 단상 권선형 전동기의 제어 회로 구성도를 나타낸다.
도10은 본 발명의 실시예에 따른 전압 제어기, 속도 제어기, 역률 제어기와 전류지령 생성기의 내부 구조를 설명한 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도2a는 본 발명의 실시예에 따른 단상 유도 전동기 구동 시스템을 나타낸다. 본 발명의 실시예는 단상 유도 전동기를 가변속 운전함에 있어서 필요한 전력 변환 장치를 최소화하면서, 계통 전원의 고조파율을 최소화하는 단상 권선형 전동기 구동 시스템을 개시한다. 본 실시예에서는 단상 계통 전원을 중심으로 권선형 전동기 구동 시스템을 설명하지만, 도2b와 같이 직류 전원에도 본 발명의 실시예에 따른 권선형 전동기 구동 시스템이 적용될 수 있다는 것은 자명하다.
도2a의 전력 변환 장치는 회전자에 연결되어 회전자의 전류를 제어하는 역할을 한다. 전력 변환 장치를 구동하기 위해서는 에너지를 공급받아야 한다. 본 발명의 단상 계통 전원은 고정자 권선에만 연결되어 있으며, 별도의 외부 전원의 연결이 없으므로 고정자를 통해서 회전자로 전달되는 전력을 조절하여서 회전자에 연결된 전력 변환 장치의 전력을 조절해야 한다. 이러한 전력 변환 장치의 적절한 제어를 통해 단상 유도 전동기가 단상 계통 전원에 직접 연결되어 있음에도 불구하고 가변속 제어 및 역률 제어가 가능하며, 계통 전원의 고조파율도 매우 낮게 유지할 수 있다. 도 2a의 구조에서는 회전자에 연결된 전력 변환 장치가 단상 권선형 전동기 외부에 존재하기 때문에 전동기에 슬립링(slip-ring)과 브러쉬(brush) 구조가 필요할 수 있다. 슬립링은 전동기나 발동기의 회전자에 외부로부터 전류를 흐르게 하기 위하여 회전자 축에 부착하는 접촉자를 말하며 브러쉬는 슬립링과 외부 회로를 이어주기 위하여 외부에 고정되어 있는 접촉자를 말한다.
도2c는 본 발명의 일시예에 따른 단상 권선형 전동기의 구동시 회전자 속도-토크 곡선의 관계를 나타낸 그래프이다. 종래의 단상 농형 유도 전동기의 속도-토크 곡선의 관계를 나타낸 도1b에 비해 전 속도 영역에서 높은 토크를 보이며, 정격전류 이내에서 구동 가능하므로 모든 속도 구간에서 지속적 운전이 가능하다. 또한 양방향의 토크 제어가 가능하며, 토크 가변이 가능하다.
도3은 본 발명의 실시예에 따라 PWM 인버터를 사용하는 단상 권선형 전동기 구동 시스템을 나타낸다. 회전자에 연결되는 PWM인버터는 단상 인버터와 다상 인버터 모두 가능하며 극수와 상관없이 다극 인버터도 가능하다. 일반적으로 인버터의 구현은 IGBT 소자와 역병렬 다이오드를 연결로써 구성되지만, 이 전력 소자들에 제한되지 아니한다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 인입형 단상 유도 전동기 구동 시스템을 나타낸다. 도4의 시스템은 전술한 도2의 단상 유도 전동기 가변속 구동 시스템의 다른 구조를 나타낸다. 회전자에 연결된 전력 변환 장치가 권선형 전동기 외부에 존재하기 때문에 필요한 슬립링 및 브러쉬를 제거하기 위해서 전력 변환 장치를 회전자에 부착할 수 있다. 회전자에 연결된 전력 변환 장치가 외부의 추가적인 전력 공급원과 연결되지 않기 때문에 가능한 구조이며, 이로 인해서 슬립링이 제거되었기 때문에 더 작고 저가의 권선형 전동기의 구동 시스템을 구현할 수 있게 된다. 외부에서 볼 때는 단상 계통 전원을 단상 권선형 전동기의 고정자에 직접 연결하기 때문에 단상 농형 유도 전동기의 직입 기동의 구조와 같지만, 회전자의 전력 변환 장치를 통해 권선형 전동기의 가변속 제어, 토크 제어, 역률 제어가 가능하며, 그와 동시에 계통 전원의 고조파율도 낮게 유지할 수 있게 된다.
도5는 본 발명의 실시예에 따라 PWM 인버터를 사용하는 회전자 인입형 단상 권선형 전동기 구동 시스템을 나타낸다. 회전자에 연결되는 PWM인버터는 단상 인버터와 다상 인버터 모두 가능하며 극수와 상관없이 다극 인버터도 가능하다. 일반적으로 인버터의 구현은 IGBT 소자와 역병렬 다이오드를 연결로써 구성된다.
도6은 본 발명의 실시예에 따라 부하가 연결된 회전자 인입형 단상 권선형 전동기 구동 시스템을 나타낸다. 도6a 처럼 전력변환회로 DC-Link 에 임의의 부하가 연결되어 사용될 수 있다. 이때, 부하에는 계통 절연된 전원이 공급된다. 이와 같은 전원은 도6b 처럼 DC-Link 에 직접 DC 부하를 연결하는 것과 더불어 추가의 인버터를 적용하여 AC 부하를 연결하는 형태도 가능하며, 이 역시 부하에 전압이 전원과 절연된 형태로 공급될 수 있다.
도7a 는 일반적인 3상 유도 전동기의 등가모델을 나타낸다. 단상 유도 전동기 혹은 단상 권선형 전동기에도 도7a 와 같은 등가 모델을 정상분과 역상분에 대해서 적용할 수 있다. 도7b는 본 발명의 실시예에 따른 단상 권선형 전동기의 정상분의 3상 전압이 적용되는 등가모델이며, 도7c는 본 발명의 실시예에 따른 단상 유도 전동기의 역상분의 3상 전압이 적용되는 등가 모델을 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따른단상 권선형 전동기는 도7b 와 도7c 를 중첩의 원리를 이용하여 모델링 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 단상 권선형 전동기의 고정자에는 단상 계통의 고정된 교류 전원 또는 직류 전원이 연결되며, 회전자에 가변 전원이 연결되어 회전자 전류를 제어하는 구조이다. 본 구조에서 회전자에 연결된 전력 변환 장치가 제어해야 할 대상은 두 가지이다. 첫째는 전동기 구동에 필요한 순시 토크이며, 둘째는 회전자에 연결된 전력 변환 장치를 통해 흐르는 전력이다. 순시 토크 제어와 전력 제어를 위한 모델링 기법을 위해 도 7a, 도7b 및 도7c와 같은 등가모델을 고려하였다.
즉, 유도 전동기의 고정자 권선에 단상 전원 또는 직류 전원이 연결된 것은 동일한 크기를 가지는 정상분과 역상분의 전압의 합으로 모델링이 가능하다. 이는 단상 전원에 의한 진동하는 자속을 회전하는 두 개의 자속으로 모델링하는 것이다. 전술한 바와 같이 동일한 원리가 직류 전원에도 적용될 수 있다. 따라서 고정자 권선에 가해지는 전압을 수학식 1과 같다고 가정할 수 있다.
Figure 112012034434094-pat00001
여기서 회전하는 정상분 3상 전압과 역상분 3상 전압에 의한 자속의 합이 단상 전압에 의해 형성되는 자속과 동일하도록 하기 위해서는 다음과 같이 수학식2의 정상분 3상 전압 및 수학식3의 역상분 3상 전압 형태로 모델링 할 수 있다.
Figure 112012034434094-pat00002
Figure 112012034434094-pat00003
수학식2 및 수학식3에서 아래 첨자 'p' 는 정상분(positive)을 의미하고, 'n'은 역상분(negative)을 의미한다. 따라서 단상 유도 전동기는 정상분과 역상분의 3상 전압들이 유도 전동기 고정자 권선에 가해지는 두 개의 이중-여자 권선형 전동기(Doubly-Fed Wound Machine)에 적용되는 방식으로 제어할 수 있다. 하지만 각각의 전압에 의한 전류와 자속이 존재 하기 때문에 이를 각각 제어하기 위한 제어 방법이 필요하다.
첫째, 권선형 전동기의 순시 토크는 도 7a, 도7b 및 도7c의 유도 전동기의 등가 모델을 통해 제어 방법을 알 수 있다. 각 등가 모델에서는 총 4개의 전원이 존재하게 되는데, 고정자에 연결되는 계통 전원과 회전자에 연결되는 전력 변환 장치로 발생되는 회전자 전원은 각각 독립 전원이며, 회전자의 운전 상태에 따라 발생하는 전원은 2개의 종속 전원이다. 고정자에 연결된 독립 전원은 단상 계통 전원에 연결되는 고정된 전원으로 반대로 회전하며 그 크기가 같은 두 개의 고정된 3상 전압이며, 회전자에 등가적으로 발생하는 종속 전원은 유도 전동기의 운전 조건과 설정된 좌표계에 따라 결정된다. 반면 고정자에 등가적으로 발생하는 종속 전원은 설정된 좌표계에 따라 결정된다. 따라서 회전자 쪽의 종속 전원은 전동기 운전 조건에 따라 변화하지만 고정자 쪽의 종속 전원은 설정된 좌표계의 주파수가 일정하다면, 변화하지 않는다. 본 시스템에서는 고정자에 고정된 계통이 연결된 것으로 고정자 자속 좌표계를 적용하면 설정된 좌표계의 주파수는 변화하지 않고 일정하게 되므로 고정자 쪽의 종속 전원은 일정한 값을 가지게 된다. 이는 도7b 및 도7c의 정상분과 역상분의 등가회로에 모두 적용된다. 단 정상분과 역상분의 전압 방향의 차이로 주파수의 부호가 서로 다르게 나타난다. 도7b 및 도7c에는 정상분의 주파수를 ωp, 역상분의 주파수를 ωn 이라 나타내고 적용되어 있으며, ωp는 수학식 1의 단상 전원의 전압 좌표계와 동일한 방향으로 회전하는 것이고 ωn은 단상 전원의 전압 좌표계와 반대 방향으로 회전하는 것이다. 즉 그 부호가 다르다. 하지만 정상분과 역상분 모두 고정된 좌표계를 적용하게 되므로 운전 조건에 따른 회전자의 종속전원을 고려하여 회전자 전원을 가변하여 운전 조건에 따른 회전자 쪽의 종속전원을 고려한 회전자 전류를 제어하게 된다. 따라서 정상분과 역상분의 전류를 제어하기 위한 각각의 전류제어기가 설정되며 전류제어기의 출력은 각각 정상분과 역상분의 회전자 전압 지령으로 나타나게 된다. 두 전압 지령의 합을 회전자에 연결된 전력 변환 장치에 적용하여 전압을 합성한다. 이때, 하나의 단상 전원이 적용되는 시스템을 두 개의 회로로 나누어 분석하는 중첩의 원리가 적용되었다. 이렇게 제어된 회전자 전류는 고정자 전류를 유도하여 전동기의 토크를 발생시키게 된다.
3상 교류 전동기에서 전류가 각 상의 고정자권선에 흐를 때에는 각 상의 권선의 위치와 전류 순간치의 크기로 정해지는 자속 벡터에 대응하여 각 상의 전류 벡터가 정의된다. 각 상의 자속 벡터를 합성한 주자속 벡터(주파수 ω 의 회전자계벡터)의 방향을 d축, 이와 직각으로 행하는 방향을 q축으로 취하고, 각 상의 전류 벡터를 합성한 전류 벡터를 이 주자속 벡터와 동기하여 회전하는 dq축 좌표상의 각 성분으로 분해하여 제어하는 것을 교류전동기의 벡터제어라 부른다. dq축 좌표계는 주자속 벡터와 동기하여 회전하므로, 각 성분은 정상적으로는 직류량으로 된다. 전류 벡터 중 자속 방향의 성분인 d축 전류(자속전류)는 자속을 제어하고, 자속과 직교하는 성분의 q축 전류(토크 전류)는 토크를 제어한다. 이들은 직류전동기에 있어서 계자전류로, 자속을 전기자 전류로 제어하는 것에 해당한다. 본 명세서에서는 전류, 전압, 자속 등의 물리량을 d축, q축 방향으로 정의하며 d, q를 물리량의 아래첨자로 표기함으로써 표현한다.
다음의 수학식 4는 도 7a을 일반적인 임의의 ω 기준 회전 좌표계에서 표현한 유도 전동기의 고정자, 회전자 전압 방정식이다. 키르히호프 전압 법칙 및 옴의 법칙에 의해서 유도된다. 수학식 5는 이때의 고정자, 회전자 자속을 나타내며, 수학식 6은 이 때, 발생되는 순시 토크식이다.
Figure 112012034434094-pat00004
Figure 112012034434094-pat00005
Figure 112012034434094-pat00006
회전자 전류를 제어할 수 있다고 가정하면 위 수학식4 내지 수학식6을 이용하여 그때의 슬립 조건에 의한 회전자 전압과 고정자 전류를 계산할 수 있고, 수학식5를 이용하면 자속을 구할 수 있다. 따라서 순시 토크를 계산할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제안된 단상 권선형 전동기 구동 시스템에서는 정상분과 역상분의 3상 전압으로 나누어 모델링된다. 토크는 자속분 전류(d축)와 토크분 전류의 조합으로 이루어 지므로 자속분 전류와 토크분 전류가 각각 2개씩 존재하는 본 시스템에서는 총 4가지의 토크가 발생된다. 정상분의 자속분 전류와 정상분의 토크분 전류에 의한 Tpp, 정상분의 자속분 전류와 역상분의 토크분 전류에 의한 Tpn, 정상분의 토크분 전류와 역상분의 자속분 전류에 의한 Tnp, 역상분의 자속분 전류와 역상분의 토크분 전류에 의한 Tnn 이다.
여기서 윗첨자 p 는 정상분 자속의 동기 좌표계를 의미하고, 윗첨자 n 은 역상분 자속의 동기 좌표계를 의미한다.
Tpp, Tnn ,Tpn, Tpn는 수학식7과 같다.
Figure 112012034434094-pat00007
Tpn, Tnp 는 상수와 삼각함수와의 곱으로 이루어지는 형태로 리플(ripple)토크로 존재하며, 유효치는 0이다. 따라서 유효치가 존재하는 Tpp, Tnn 이 속도제어에 영향을 미치는 항목이 되며, 수학식8과 같이 Tpp, Tnn 두 가지의 합으로 유효 토크가 정해진다.
Figure 112012034434094-pat00008
정상분 자속의 동기 좌표계와 역상분 자속의 동기 좌표계에서 d축 자속은 수학식9와 같이 고정자 권선에 연결된 3상 전압의 상전압 크기와 전원의 주파수로 정해진다.
Figure 112012034434094-pat00009
수학식9를 기반으로 하면, 수학식7의 Tpp, Tnn 는 수학식10과 같이 변형될 수 있다.
Figure 112012034434094-pat00010
이를 기반으로 유효 토크 Te 는 수학식11과 같이 정해진다.
Figure 112012034434094-pat00011
따라서 정상분과 역상분의 토크분 전류의 합으로 토크를 제어할 수 있다.
둘째, 회전자 전력 변환 장치의 전력 제어이다. 회전자 전력 변환 장치는 외부 별도의 전원 공급원과 연결되지 않기 때문에, 고정자에서 회전자로 전달된 전력을 사용하여 회전자 전류를 제어할 전압을 발생시킨다. 따라서 회전자에서 회전자 전류를 제어하는데 필요한 전력이 고정자에서 회전자로 전달되도록 회전자 전류를 제어해야 한다. 회전자에서 필요한 전원은 전력 변환 장치의 동작에 필요한 손실이다. 회전자에 연결되는 전력 변환 장치가 도3 혹은 도5과 같이 일반적으로 사용되는 스위칭 소자를 사용한 PWM 인버터의 경우, 전력 반도체의 스위칭 손실, 도통 손실, 캐패시터 손실, 인버터 제어기에 필요한 전원 및 스위치 구동에 필요한 전력 등이 전력 변환 장치의 동작에 필요한 손실에 포함된다.
도8은 본 발명에 따른 단일 전원 공급 유도 전동기의 전력 흐름도를 나타낸다. 단상 계통으로부터 단상 권선형 전동기의 구조에 입력으로 공급되는 전력은 고정자 전원에서 들어오는 Ps이다. 도8에서 회전자 전력 변환 장치에서 권선형 전동기로 공급되는 전력이 표현되나, 회전자 전력 변환 장치에는 별도의 외부 전원 공급이 없기 때문에 실제로는 전력을 공급할 수 없으며, 오히려 전력 변환 장치가 회전자 전류를 제어하는데 필요한 전력을 공급받아야 한다. 그리고, 전력 변환 장치의 DC-Link 전압을 제어해야 하기 때문에 고정자로부터 전력을 무조건 받아들일 수도 없다. 이를 위해서 회전자 전력인 Pr은 DC-Link 전압을 제어하도록 전력 제어가 되어야 한다. 전동기에서 손실되는 동손과 철손은 회전자와 고정자를 포함해서 Ploss로 나타낼 수 있으며, 유도 전동기의 출력이라고 할 수 있는 기계적 출력은 Pm으로 나타내었다. 이때 각 전력의 관계식은 수학식12와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012034434094-pat00012
도9는 본 발명에 따른 단상 권선형 전동기(10)의 제어 구성도를 나타낸다. 권선형 전동기(10)는 고정자(100), 회전자(200), 전력 변환 장치(300) 및 제어회로(400)를 포함할 수 있다. 또한 유도 전동기의 고정자(100)에만 단상 전원(1) 또는 직류전원이 연결될 수 있으며, 부하(500)가 연결될 수도 있다.
고정자(100)는 단상 전원(1) 또는 직류전원과 직접 연결된 권선이 감겨져 있다. 회전자(200)는 상기 고정자의 내측에서 회전 가능한 상태로 지지되고 있다. 전력 변환 장치(300)는 상기 회전자(200)에 부착되며, 별도의 외부 전원의 연결 없이 회전자 전류를 제어할 수 있다. 제어 회로(400)는 상기 전력 변환 장치(300)에 연결되어, 상기 전력 변환 장치(300)를 제어할 수 있다.
구체적으로 제어회로는 역률 제어기(410), 전압 제어기(420), 속도 제어기(430), 전류지령생성기(440), 전류제어기(450)를 포함할 수 있다.
역률 제어기(410)는 단상 유도 전동기의 단상 전원과 연결된 고정자의 역률을 조절하기 위하여 필요한 고정자의 무효 전력 지령(Qs *) 을 생성한다. 요구되는 역률 지령(PF*)과 측정한 회전자 전류(Idqr r)가 입력으로 주어진다. 회전자 전류로 추정된 고정자 역률(PF) 를 추정하여 피드백 신호로 사용한다.
고정자 권선의 역률은 수학식5 로부터 고정자의 전류를 계산하고, 주어진 단상 계통 전압과의 곱으로 유효전력과 무효전력을 계산함으로써 구해질 수 있다. 단, 이때 고정자 권선의 d, q 축 전류 중 d 축 전류만이 단상 권선에 흐르는 전류 값에 해당하며 이는 수학식13과 같이 정상분과 역상분의 고정자 권선의 전류의 합으로 구해 질 수 있다.
Figure 112012034434094-pat00013
여기서 윗첨자 s 는 정지된 좌표계를 의미한다. 따라서 고정된 좌표계에서의 정상분과 역상분의 d축 전류의 합이 고정자 권선에 흐르는 전류가 된다. 앞에서 고정자 권선에 걸리는 전압은 수학식 1과 같다.
수학식13 및 수학식1을 이용하여 수학식14와 같이 계산하면, 수학식 15 과 수학식17과 같이, 유효전력(Ps)과 무효전력(Qs)을 각각 계산할 수 있으며 이를 기반으로 역률(PF) 를 계산할 수 있다.
Figure 112012034434094-pat00014
Figure 112012034434094-pat00015
Figure 112012034434094-pat00016
Figure 112012034434094-pat00017
수학식 17을 참조하면, 역률(PF)은 고정자의 유효전력(Ps) 과 무효전력(Qs)의 비로 정해진다. 따라서 정해진 유효전력에서 무효전력을 조절 함으로써 역률을 조절할 수 있다.
속도 제어기(430)는 단상 유도 전동기(10)의 운전을 위해서 필요한 토크 지령(Te *)을 생성한다. 속도 지령(Wrm *) 이 입력되며, 엔코더(Encoder) 로 센싱한 회전자의 기계각의 미분치에 해당하는 기계각속도(Wrm) 신호가 피드백 신호로 주어진다. 속도 제어기 대신, 임의로 토크 지령(Te *)을 결정할 수도 있다. 일반적으로 전동기의 토크와 속도는 수학식18와 같은 관계를 유지한다.
Figure 112012034434094-pat00018
여기서 Jm 은 회전 관성을 나타내며 B 는 마찰계수 이다. 일반적으로 마찰계수에 의한 항은 그 크기가 작아 무시하여, 우변의 두번째 항은 무시하고 사용한다. 수학식18를 이용하여 토크(Te)를 조절함 으로써 전동기의 속도(Wrm)를 제어할 수 있다.
전압 제어기(420)는 상기 전력 변환 장치(300)의 DC-Link 전압(Vdc)에 기반하여 상기 회전자의 전력 지령(Pr *)을 생성한다. 전압 지령(Vdc *) 이 입력되며, 전압센서로 측정한 회전자(200)에 연결된 전력 변환 장치(300)의 DC-Link 전압(Vdc)을 피드백 신호로 이용한다. 제안된 시스템에서 DC-Link 로 입력되는 전력은 회전자 전력(Pr) 의 음의 값과 동일 하다. 도 8을 보면 DC-Link 에서 출력되는 전력 흐름이 회전자 전력으로만 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이때 DC-Link 로 입력 되는 전력을 Pdc 라 하고, 회전자 전력(Pr) 과 부호를 반대로 설정하면 수학식19를 만족한다.
Figure 112012034434094-pat00019
Idc 는 DC-Link 로 들어가는 전류 값을 나타내면, Cdc 는 DC-Link 의 capacitance 크기를 나타낸다. 수학식19으로부터 DC-Link 전압(Vdc) 와 회전자 전력(Pr) 사이의 관계를 확인할 수 있으며, 회전자 전력(Pr)을 조절하여 DC-Link 전압(Vdc) 를 제어하는 것이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.
회전자 전력(Pr)은 도7a, 7b의 등가회로에서 회전자 전압(Vdc)과 회전자 전류(i)에 의해 결정된다. 정상분과 역상분의 d,q 전압 전류가 각각 존재하고, 전력의 경우 전압과 전류의 곱으로 나타나므로 이 역시 토크와 마찬가지로 4가지 종류의 회전자 전력이 나타나며, 회전자 전력(Pr) 은 이 4가지 종류의 회전자 전력들의 합이다.
정상분의 전압와 정상분의 전류에 의한 Pr , pp, 정상분의 전압와 역상분의 전류에 의한 Pr , pn, 정상분의 전류와 역상분의 전압에 의한 P Pr , np, 역상분의 전압과 역상분의 전류에 의한 Pr , nn 이다.
수학식 20에서처럼 Pr , pn 과 Pr , np 는 상수와 삼각함수의 곱으로 나타내어 지므로 이는 리플 전력 성분이 되므로 유효 전력은 0 이 된다. 따라서 회전자에 연결된 전력 변환 장치의 DC-Link 전압에 영향을 끼치지 않으므로 고려하지 않는다.
Figure 112012034434094-pat00020
Pr , pn 과 Pr , np 는 수학식21와 같이 나타나며 유효한 전력을 가진다.
Figure 112012034434094-pat00021
따라서 회전자 전력 (Pr) 은 수학식 22 처럼 Pr , pn 과 Pr , np 의 합으로 나타낼 수 있다.
Figure 112012034434094-pat00022
전류 지령 생성기(440)는 역률 제어기(410)에서 생성된 고정자 권선의 무효 전력 지령(Qs *)을 기반으로 정상분과 역상분의 자속 전류 지령(Idr , p p *,Idr , n n *)을 생성한다. 또한 토크 지령(Te *) 또는 상기 생성된 회전자 전력 지령(Pr *)에 기반하여 정상분과 역상분의 토크 전류 지령(Iqr , p p *,Iqr , n n *)을 생성한다.
전류 제어기(450)는 상기 생성된 회전자 전류 지령(Idr , p p *,Idr , n n *,Iqr , p p *,Iqr , n n *), DC-Link 전압(Vdc) 및 측정된 회전자 전류(Idqr r)에 기반하여 전압 지령(vdqr r *)을 생성한다. 상기 전력 변환 장치(300)는 상기 생성된 전압지령(vdqr r *)을 기반으로 회전자에 전압을 인가하여 회전자 전류를 제어한다. 회전자 전류 지령(Idr,p p*,Idr,n n*,Iqr,p p*,Iqr,n n*)은 역률 제어기에서 결정된 고정자(100) 권선의 무효 전력 지령(Qs *), 속도제어기(430)에서 생성된 토크 지령(Te *)과 회전자에 연결된 전력변환 장치(300)의 DC-Link 전압(Vdc)을 제어하기 위한 회전자 전력 지령(Pr *)에 의해 결정된다.
따라서 수학식 16을 이용하여 고정자 무효전력의 지령(Qs *) 이 주어지면, 회전자 전류의 정상분과 역상분의 d축 전류 지령의 합을(Idr,p p* , Idr,n n*)을 생성하는 것이 가능하다. 수학식 23 과 같이 고정자 무효전력 지령으로부터 회전자 정상분, 역상분의 d축 전류 지령을 생성하는 함수를 설정할 수 있다. 또한 측정된 회전자 전류로부터 PF 를 계산해 내는 함수도 수학식 24과 같이 설정할 수 있다.
Figure 112012034434094-pat00023
Figure 112012034434094-pat00024
속도제어기와 전압제어기 출력의 토크지령(Te*)과 회전자 전력 지령(Pr*) 이 주어지고, 수학식 23에서 회전자 정상분과 역상분의 d축 전류 지령이 생성되면 이 전류 지령 값이 전류제어에 의해서 충분히 잘 제어 되고 있다는 가정하에 수학식 11와 수학식 22을 기반으로 회전자 정상분과 역상분의 q축지령을 생성해 내는 함수를 수학식 25 와 같이 설정할 수 있다.
Figure 112012034434094-pat00025
도10은 본 발명의 실시예에 따른 전압 제어기(420), 속도제어기(430), 역률제어기(410) 와 전류 지령 생성기(440)의 내부 구조를 설명한 도면이다. 전압제어기(420)와 속도제어기(430)는 전압센서에서 측정한 DC-Link 전압과 엔코더(Encoder)로 측정한 기계각 속도를 피드백 받아 지령 값들과 비교하여 P 제어기, PI제어기, PID 제어기 등 모두를 적용할 수 있는 제어기를 설정한다. 본 실시예에서는 PI 제어기를 적용한다. 역률제어기(410)는 측정된 회전자 전류로부터 수학식 23를 이용하여 역률을 계산하여 피드백 받아 역률 지령과 비교하여 P 제어기, PI 제어기, PID 제어기 등을 모두를 적용할 수 있는 제어기를 설정한다. 본 실시예에서는 PI 제어기를 적용한다. 역률제어기의 고정자 무효 전력 지령(Qs *) 을 수학식24 에 적용하여 회전자 정상분과 역상분의 d축 전류 지령(Idr , p p *,Idr , n n *)을 생성한다. 또한 생성된 회전자 정상분과 역상분의 d축 전류 지령과 전압 제어기, 속도 제어기의 출력을 수학식 25에 적용하여 회전자 정상분과 역상분의 q축 전류 지령을 생성한다. 이때, 역률제어기(410), 속도제어기(430), 전압제어기(420)는 모두 독립적으로 동작한다. 즉 역률 제어기(410), 속도제어기(430), 전압제어기(420) 출력들은 서로 영향을 미치지 않는다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 전원
10: 유도 전동기
100: 고정자
200: 회전자
300: 전력 변환 장치
400: 제어회로
410: 역률 제어기
420: 전압 제어기
430: 속도 제어기
440: 전류 지령 생성기
450: 전류 제어기

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 단상 계통 전원 또는 직류 전원과 직접 연결된 권선이 감겨진 고정자;
    상기 고정자의 내측에서 회전 가능한 상태로 지지되는 회전자;
    상기 회전자에 외부로부터 전류를 흐르게 하기 위하여 회전자 축에 부착하는 접촉자;
    상기 회전자의 외부에서 상기 접촉자를 통해 상기 회전자에 연결되며, 별도의 외부 전원의 연결 없이 회전자 전류를 제어하는 전력 변환 장치; 및
    상기 전력 변환 장치에 연결되어, 상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어회로를 포함하는,
    권선형 전동기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력 변환 장치는 전력 소자를 사용한 인버터인, 권선형 전동기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전력 변환 장치와 부하가 연결되어, 상기 부하에 절연된 형태의 전압을 전달하는, 권선형 전동기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 단상 계통 전원 또는 직류 전원을 정상분과 역상분의 3상 전압으로 모델링하여 제어하는, 권선형 전동기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 권선형 전동기의 운전을 위해서 필요한 토크 지령을 생성하는 속도 제어기;
    상기 회전자의 전력 지령을 생성하는 전압 제어기;
    상기 생성된 회전자의 전력 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는 전류 지령 생성기; 및
    상기 생성된 회전자 전류 지령, 상기 전력 변환 장치의 DC-Link 전압 또는 회전자 전류에 기반하여 전압 지령을 생성하는 전류 제어기를 포함하며;
    상기 전력 변환 장치는 상기 생성된 전압지령을 기반으로 회전자에 전압을 인가하여 회전자 전류를 제어하는, 권선형 전동기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 권선형 전동기의 운전을 위해서 필요한 토크 지령을 생성하는 속도 제어기를 더 포함하고,
    상기 전류 제어기는 상기 생성된 회전자의 전력 지령 또는 상기 생성된 토크 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    고정자의 무효 전력 지령을 생성하는 역률 제어기를 더 포함하고,
    상기 전류 제어기는 상기 생성된 회전자의 전력 지령, 상기 생성된 토크 지령 또는 고정자의 무효 전력 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 속도 제어기는, 상기 회전자의 기계각속도 신호에 기반하여 상기 토크 지령을 생성하는, 권선형 전동기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 역률 제어기는, 상기 회전자 전류에 기반하여 고정자의 무효 전력 지령을 생성하는, 권선형 전동기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 회전자 전류 지령은 d축 전류 지령 및 q축 전류 지령을 포함하며,
    상기 전류 지령 생성기는, 상기 생성된 무효 전력 지령에 기반하여 상기 d축 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전류 지령 생성기는, 상기 생성된 회전자의 전력 지령 및 d축 전류 지령에 기반하여 상기 q축 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전류 지령 생성기는, 상기 생성된 토크 지령 및 d축 전류 지령에 기반하여 상기 q축 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 전류 지령 생성기는, 상기 생성된 회전자의 전력 지령, 상기 생성된 토크 지령 및 d축 전류 지령에 기반하여 상기 q축 전류 지령을 생성하는, 권선형 전동기.
  15. 단상 계통 전원 또는 직류 전원과 직접 연결된 권선이 감겨진 고정자, 상기 고정자의 내측에서 회전 가능한 상태로 지지되는 회전자, 상기 회전자에 부착되며, 별도의 외부 전원의 연결 없이 회전자 전류를 제어하는 전력 변환 장치, 및 상기 전력 변환 장치에 연결되어, 상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어회로를 포함하는, 권선형 전동기의 운전을 위해서 필요한 토크 지령을 생성하는 단계;
    상기 회전자의 전력 지령을 생성하는 단계;
    상기 생성된 회전자의 전력 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 회전자 전류 지령, 상기 전력 변환 장치의 DC-Link 전압 또는 회전자 전류에 기반하여 전압 지령을 생성하는 단계를 포함하며;
    상기 전력 변환 장치가 상기 생성된 전압지령을 기반으로 회전자에 전압을 인가하여 회전자 전류를 제어하는, 권선형 전동기의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 권선형 전동기의 운전을 위해서 필요한 토크 지령을 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 회전자 전류 지령을 생성하는 단계는, 상기 생성된 회전자의 전력 지령 또는 상기 생성된 토크 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는 단계를 더 포함하는, 권선형 전동기의 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    고정자의 무효 전력 지령을 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 회전자 전류 지령을 생성하는 단계는, 상기 생성된 회전자의 전력 지령, 상기 생성된 토크 지령 또는 고정자의 무효 전력 지령에 기반하여 회전자 전류 지령을 생성하는 단계를 더 포함하는, 권선형 전동기의 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 회전자 전류 지령은 d축 전류 지령 및 q축 전류 지령을 포함하며,
    상기 회전자 전류 지령을 생성하는 단계는, 상기 생성된 무효 전력 지령에 기반하여 상기 d축 전류 지령을 생성하는 단계를 더 포함하는, 권선형 전동기의 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 회전자 전류 지령을 생성하는 단계는, 상기 생성된 회전자의 전력 지령, 상기 생성된 토크 지령 및 d축 전류 지령에 기반하여 상기 q축 전류 지령을 생성하는 단계를 더 포함하는, 권선형 전동기의 제어 방법.
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