KR101319303B1 - Motor driving appararatus and method for controllling of the same - Google Patents

Motor driving appararatus and method for controllling of the same Download PDF

Info

Publication number
KR101319303B1
KR101319303B1 KR1020120101189A KR20120101189A KR101319303B1 KR 101319303 B1 KR101319303 B1 KR 101319303B1 KR 1020120101189 A KR1020120101189 A KR 1020120101189A KR 20120101189 A KR20120101189 A KR 20120101189A KR 101319303 B1 KR101319303 B1 KR 101319303B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
pam
voltage
motor
phase
Prior art date
Application number
KR1020120101189A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
남병욱
김학성
조시훈
전장현
김삼영
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 KR1020120101189A priority Critical patent/KR101319303B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101319303B1 publication Critical patent/KR101319303B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/05—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2205/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
    • H02P2205/01—Current loop, i.e. comparison of the motor current with a current reference
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Abstract

PURPOSE: A motor driving device and a controlling method thereof are provided to reduce the complexity of a circuit by removing a filter circuit and a power source. CONSTITUTION: A PAM circuit includes a converter. An inverter is serially connected to the PAM circuit. A motor current control unit (600) controls the inverter. A PAM control unit (400) generates a PAM control signal and controls the converter. [Reference numerals] (10) Phase current detection and coupling coordinate system current conversion unit; (20) Phase voltage detection and coupling coordinate system voltage conversion unit; (30) Rotor location detection unit; (400) PAM control unit; (500) Motor; (600) Motor current control unit; (AA,CC) Voltage sensor; (BB) Current sensor; (DD) PAM control signal; (EE) PWM control signal

Description

전동기 구동장치 및 이의 제어방법{MOTOR DRIVING APPARARATUS AND METHOD FOR CONTROLLLING OF THE SAME}MOTOR DRIVING APPARARATUS AND METHOD FOR CONTROLLLING OF THE SAME}

본 발명은 전동기 구동장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 특히 PAM(pulse amplitude modulation) 및 PWM(pulse width modulation) 제어시, 인덕터의 평균전류를 직접 측정하지 않고 입력전력 및 출력전력의 관계를 사용하여서 추정할 수 있도록 구현한 전동기 구동장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor driving apparatus and a control method thereof, and in particular, in the case of pulse amplitude modulation (PAM) and pulse width modulation (PWM) control, by using the relationship between input power and output power without directly measuring the average current of the inductor. The present invention relates to a motor driving device and a control method thereof implemented to be estimated.

최근 배터리를 전원으로 사용하는 전기기기들이 널리 사용되고 있다. 이러한 전기기기들을 보다 정밀하게 구동하기 위한 전동기의 장점이 부각되면서, 전동기 제어에 대한 기술 향상이 더욱 요구되고 있다.Recently, electric devices using a battery as a power source have been widely used. As the advantages of the electric motor for driving such electric devices more precisely stand out, there is a further demand for technical improvement in motor control.

고용량, 고토크의 직구동 전동기의 경우 전동기에서 생성된 구동토크로 직접 부하를 구동시킨다. 이러한 직구동 전동기는 고정밀의 구동성능을 구현하기 위해 적용되며, 또 효율 및 단위중량당 토크밀도를 증대시키기 위해 고전압의 구동전압을 사용하는 것이 유리하다. 이러한, 직구동 전동기는 그 특성상 다양한 속도 영역에서 정밀한 제어성능을 확보하여야 한다. 하지만, 구동을 위해 고전압의 입력 전원을 사용할 경우, 전동기를 제어하는 드라이브에 데드-타임 효과(Dead-time Effect), PWM 리플 등, 구동전압의 크기에 비례하는 외란이 발생되게되므로 고정밀 구동성능을 구현하는데 제약요소로 작용한다.In the case of high capacity, high torque direct drive motors, the load is driven directly by the drive torque generated by the motor. Such a direct drive motor is applied to realize a high precision driving performance, and it is advantageous to use a high voltage driving voltage to increase efficiency and torque density per unit weight. Such a direct drive motor must secure precise control performance in various speed ranges due to its characteristics. However, when a high voltage input power is used for driving, disturbances in proportion to the magnitude of the driving voltage such as dead-time effect and PWM ripple are generated in the drive controlling the motor. It is a constraint on the implementation.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 PAM-PWM인버터가 사용된다. PAM 회로는 PWM 인버터의 구동전원의 크기를 전동기의 운전 조건에 따라 조정하기 위하여 DC/DC 컨버터(converter)가 사용된다. 또, 3상 전동기 제어를 위해 PWM 인버터가 PAM 회로에 직렬 연결되어 개별적으로 사용되고 있다. To solve this problem, PAM-PWM inverter is used. In the PAM circuit, a DC / DC converter is used to adjust the size of the driving power of the PWM inverter according to the operating conditions of the motor. In addition, the PWM inverter is connected to the PAM circuit in series for the three-phase motor control is used individually.

그러나, 이와 같이 PAM회로와 PWM회로를 직렬로 연결하여 사용하는 경우, PAM제어를 통해 전원부의 출력전압을 시스템에서 요구하는 크기의 전압으로 변환해야 저속의 구동속도에서도 데드-타임 효과(Dead-time Effect), PWM 리플 등의 외란요소를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 상기 전원부의 출력전압은 전동기의 구동속도가 저속일 때는 저전압으로, 또 고속일 때는 고전압으로 변환되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 출력전압의 제어를 통해 저속구동의 제어특성을 좋게 하기 위해서 인덕터의 흐르는 평균전류를 감지하여 제어할 수 있어야 한다.
However, when PAM circuit and PWM circuit are connected in series like this, the output voltage of the power supply unit must be converted into the voltage of the size required by the system through PAM control, so the dead-time effect can be achieved even at low driving speed. Disturbance factors such as effect) and PWM ripple can be minimized. For example, it is preferable that the output voltage of the power supply unit is converted into a low voltage when the driving speed of the motor is low, and a high voltage when the high speed is high. In particular, in order to improve the control characteristics of the low-speed drive through the control of the output voltage should be able to detect and control the average current flowing through the inductor.

이에, 본 발명의 실시예들은, 전동기의 회전속도에 따라 전동기에서 요구되는 입력전압의 크기를 조절을 위한 PAM-PWM 인버터의 구동에 있어서, 인덕터에 흐르는 전류를 전류센서를 통해 직접 측정하지 않고, 알고리즘을 통해 인덕터의 평균전류 값을 연산하여서 전류의 흐름을 안정적으로 피드백 제어하는데 그 목적이 있다.Thus, embodiments of the present invention, in the driving of the PAM-PWM inverter for adjusting the magnitude of the input voltage required by the motor in accordance with the rotational speed of the motor, without directly measuring the current flowing through the inductor through the current sensor, The purpose is to stably control the flow of current by calculating the average current value of the inductor through an algorithm.

본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치는, 전원부와 직렬연결되고, PAM제어신호에 따라 출력전류의 흐름을 상보적으로(complementary) 스위칭하는 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터를 구비하고, 상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 연결부에 직결되어 스위칭되는 입력전압을 직류전류 및 직류전압으로 평활하는 인덕터 및 캐패시터를 포함하는 컨버터를 포함하는 PAM 회로부와; 상기 PAM 회로부와 직렬 연결되어, 상기 캐패시터에 저장된 직류전압을 교류전압으로 변환하여 전동기에 제공하는 인버터 및 상기 인버터를 제어하기 위한 전동기 전류 제어부와; 상기 PAM제어신호를 생성하여 상기 컨버터를 제어하는 PAM제어부; 를 포함하고, The motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention includes a first transistor and a second transistor connected in series with a power supply unit and complementarily switching the flow of output current according to a PAM control signal. A PAM circuit part including a converter including an inductor and a capacitor which smooth the input voltage switched in direct connection with the connection part of the transistor and the second transistor to a DC current and a DC voltage; An inverter connected in series with the PAM circuit unit, converting a DC voltage stored in the capacitor into an AC voltage and providing the motor to the motor, and a motor current controller for controlling the inverter; A PAM controller configured to generate the PAM control signal to control the converter; Including,

상기 전동기 전류 제어부는, 전동기의 3상 교류전류(ias, ibs, ics)를 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)로 변환하고, 상기 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)가 각각 기준전류(i* ds, i* qs)를 추종하도록 피드백 제어하는 전류 제어기; 를 구비하고, 상기 전류 제어기는, 2상 동기좌표계 상의 전동기 기준전압(v* ds, v* qs)을 생성하고, 생성된 2상 동기좌표계 상기 전동기 기준전압(v* ds, v* qs)을 3상 PWM 인버터를 구동할 수 있는 3상 기준전압(v* as, v* bs, v* cs)으로 변환하여 상기 인버터의 스위칭 패턴을 생성하는 3상 PWM 신호발생부; 를 포함하고,The motor current controller converts the three-phase alternating currents i as , i bs , i cs of the motor into currents i ds , i qs on the two-phase synchronous coordinate system, and converts currents on the two-phase synchronous coordinate system (i ds). , qs i) a (i, each reference current * ds, i * qs) current controller for feedback control so as to follow a; Provided, the current controller, the motor voltage based on the two-phase synchronous coordinate system (v * ds, v * qs ) generated, and the generated two-phase synchronous coordinate system, the motor voltage based on the and (v * ds, v * qs ) to the A three-phase PWM signal generator configured to generate a switching pattern of the inverter by converting the three-phase reference voltage (v * as , v * bs , v * cs ) capable of driving a three-phase PWM inverter; Lt; / RTI >

상기 PAM 제어부는, PAM 출력 직류전압(vdc)의 기준전압(v* dc)을 생성하는 PAM 기준전압 생성부와; 상기 PAM 출력 직류전압(vdc), 상기 전동기 전류 제어부에서 생성된 상기 2상 동기좌표계 상의 전동기 기준전압(v* ds, v* qs) 또는 전동기의 3상 교류전압(vas, vbs, vcs)으로부터 변환된 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs), 및 상기 전동기 전류 제어부에서 변환된 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)를 사용하여 상기 PAM 회로상의 인덕터의 평균전류(idcL ( avg ))를 추정하는 인덕터 평균전류 추정연산부와; 상기 PAM 출력 직류전압(vdc)을 상기 PAM 기준전압 생성부에서 생성된 PAM 출력 기준전압(v* dc)과 비교 및 피드백 제어한 결과에 따라 상기 PAM 회로상의 인덕터에 흐르는 기준전류(i* dcL)를 생성하는 PAM 전압제어모듈과; 상기 인덕터 평균전류 추정연산부에서 추정된 인덕터 평균전류(idcL ( avg ))와 상기 PAM 전압제어모듈에서 생성된 인덕터 기준전류(i* dcL)와 비교한 결과에 따라 전류의 흐름을 피드백 제어하여 획득한 제어성분(v* fb) 및 실제 PAM 회로 출력 직류전압의 전향보상제어 성분(v* ff)의 합으로 이루어진 PAM 회로 출력 기준전압(v* r)을 재생성하는 PAM 전류제어모듈과; 상기 PAM 전류제어모듈에서 재생성된 PAM 회로 출력 기준전압(v* r)에 대응하는 듀티비(D)에 따라 상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 상보적인 PWM 스위칭 패턴(D+, D-)을 생성하는 PAM 신호발생부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The PAM controller may include a PAM reference voltage generator configured to generate a reference voltage (v * dc ) of the PAM output DC voltage (v dc ); The PAM output DC voltage (v dc ), the motor reference voltage (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system generated by the motor current controller, or the three-phase AC voltage of the motor (v as , v bs , v cs ) the average of the inductors on the PAM circuit using the voltage (v ds , v qs ) on the two-phase synchronous coordinate system converted from the current and the current (i ds , i qs ) on the two-phase synchronous coordinate system converted by the motor current controller. An inductor average current estimating unit estimating a current i dcL ( avg ) ; The reference current (i * dcL) flowing through the inductor on the PAM circuit according to a result of comparing and feedbacking the PAM output DC voltage (v dc ) with the PAM output reference voltage (v * dc ) generated by the PAM reference voltage generator. PAM voltage control module for generating; The current flow is acquired by feedback control based on a result of comparing the inductor average current i dcL ( avg ) estimated by the inductor average current estimation operation unit with the inductor reference current i * dcL generated by the PAM voltage control module. A PAM current control module for regenerating the PAM circuit output reference voltage (v * r ) consisting of the sum of one control component (v * fb ) and the forward compensation control component (v * ff ) of the actual PAM circuit output DC voltage; Complementary PWM switching patterns (D + , D − ) of the first transistor and the second transistor according to the duty ratio (D) corresponding to the PAM circuit output reference voltage (v * r ) regenerated by the PAM current control module. A generating PAM signal generator; And a control unit.

일 실시예에서, 상기 PAM 기준전압 발생부는, 내장된 알고리즘을 사용하여, 상기 전동기 전류 제어부의 제어출력인 2상 동기좌표계 상의 전동기 기준전압(v* ds, v* qs)으로부터 전동기의 운전조건에 적절한 PAM 출력 기준전압(v* dc)을 생성하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the PAM reference voltage generator, using a built-in algorithm, from the motor reference voltage (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system that is the control output of the motor current control unit to the operating conditions of the motor. It generates a proper PAM output reference voltage (v * dc ).

일 실시예에서, 상기 인덕터 평균전류 추정 연산부는, 내장된 알고리즘을 사용하여, PAM 출력 직류전압(vdc), 상기 전동기의 2상 동기좌표계 상의 전동기 기준전압(v* ds, v* qs) 또는 상기 전동기의 3상 교류전압으로부터 변환된 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs), 및 상기 전동기 전류 제어부에서 변환된 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)를 사용하여 상기 PAM 회로상의 인덕터의 평균전류(idcL( avg ))를 추정 연산하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the inductor average current estimation operation unit, using a built-in algorithm, the PAM output DC voltage (v dc ), the motor reference voltage (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system of the motor or The PAM using the voltage (v ds , v qs ) on the two-phase synchronous coordinate system converted from the three-phase AC voltage of the motor, and the current (i ds , i qs ) on the two-phase synchronous coordinate system converted by the motor current controller. It is characterized by estimating the average current i dcL ( avg ) of the inductor on the circuit.

일 실시예에서, 상기 PAM제어부는, 상기 인덕터 평균전류 추정연산부에서 사용되는 전동기의 3상 교류전압 또는 2상 동기좌표계 상의 전압 정보를 상기 전동기 전류제어부에서 생성된 전동기의 2상 동기좌표계 상기 전동기 기준전압(v* ds, v* qs)으로부터 추정하여 얻는 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the PAM control unit, based on the three-phase AC voltage or the two-phase synchronous coordinate system of the motor used in the inductor average current estimation calculation unit based on the two-phase synchronous coordinate system of the motor generated by the motor current control unit And an algorithm obtained by estimating from the voltages v * ds and v * qs .

일 실시예에서, 상기 전동기의 3상 교류전류(ias, ibs, ics)를 검출하여 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)로 변환하는 상전류검출 및 동기좌표계 전류변환부와; 상기 전동기의 3상 교류전압(vas, vbs, vcs)을 검출하여 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs)으로 변환하는 상전압검출 및 동기좌표계 전압변환부와; 전동기 회전자에 구비된 위치센서로부터 회전자 위치(θr)를 검출하는 회전자위치검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the phase current detection and synchronous coordinate system current conversion unit for detecting the three-phase AC current (i as , i bs , i cs ) of the motor and converts it to the current (i ds , i qs ) on the two-phase synchronous coordinate system; ; A phase voltage detection and synchronous coordinate system voltage converter configured to detect three-phase AC voltages (v as , v bs , v cs ) of the motor and convert them into voltages (v ds , v qs ) on a two-phase synchronous coordinate system; And a rotor position detection unit detecting a rotor position θ r from a position sensor provided in the motor rotor.

일 실시예에서, 상기 PAM 회로를 위한 컨버터의 제어주기와 상기 인버터의 제어주기는 서로 동일한 것을 특징으로 한다.
In one embodiment, the control period of the converter and the control period of the inverter for the PAM circuit is characterized in that the same.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치의 제어방법은, PAM 회로부의 출력 직류전압(vdc)과, 전동기에 인가되는 3상 교류전압(vas, vbs, vcs) 및 3상 교류전류(ias, ibs, ics)를 각각 검출하는 단계와; 검출된 상기 3상 교류전압 및 3상 교류전류를 각각 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs) 및 전류(ids, iqs)로 변환하는 단계와; 변환된 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)를 전동기 기준전류(i* ds, i* qs)와 비교하고, 비교 결과 상기 전동기에 인가되는 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds, v* qs)을 생성하여 전류를 제어하는 단계와; 생성된 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds, v* qs)을 3상 PWM 인버터를 구동할 수 있는 3상 기준전압(v* as, v* bs, v* cs)으로 변환하여 인버터의 스위칭 패턴을 생성하는 단계와; 상기 생성된 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds, v* qs)에 따라 PAM 출력 기준전압(v* dc)을 생성하는 단계와; 상기 PAM 출력 직류전압(vdc), 상기 검출 및 변환된 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs), 상기 검출 및 변환된 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs) 또는 상기 생성된 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds, v* qs)을 사용하여 PAM 인덕터의 평균전류(idcL( avg ))를 추정하는 단계와; 상기 PAM 출력 기준전압(v* dc)과 상기 PAM 출력 직류전압(vdc)를 비교 및 피드백 제어한 결과에 따라 PAM 인덕터에 흐르는 기준전류(i* dcL)를 생성하여 PAM 전압을 제어하는 단계와; 상기 PAM 인덕터의 기준전류(i* dcL)와 상기 추정된 인덕터의 평균전류(idcL( avg ))를 비교 및 피드백 제어 결과에 따라 PAM 회로 출력 기준전압(v* r)을 재생성하여 상기 인덕터에 흐르는 전류를 제어하는 단계와; 상기 재생성된 PAM 회로 출력 기준전압(v* r)에 대응하는 듀티비(D)에 따라 상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 상보적인 PWM 스위칭 패턴(D+, D-)을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 결과적으로 상기 전동기의 운전조건에 따라 인가되는 전류와 전압의 크기를 적절히 제어함에 따라 전동기에 인가되는 직류전압의 크기에 비례적으로 나타나는 데드-타임 효과, PWM 리플 등의 외란요소를 최소화할 수 있는 것을 특징으로 한다.
In addition, the control method of the motor drive apparatus according to an embodiment of the present invention, the output DC voltage (v dc ) of the PAM circuit portion, the three-phase AC voltage (v as , v bs , v cs ) and three phase applied to the motor Detecting an alternating current i as , i bs , i cs ; Converting the detected three-phase AC voltage and three-phase AC current into voltages (v ds , v qs ) and currents (i ds , i qs ) on a two-phase synchronous coordinate system, respectively; Compare the current (i ds , i qs ) on the converted two-phase synchronous coordinate system with the motor reference current (i * ds , i * qs ), and compare the reference voltage (v * ds) on the two-phase synchronous coordinate system applied to the motor. , v * qs ) to control the current; The reference voltage (v * ds , v * qs ) on the generated two-phase synchronous coordinate system is converted into a three-phase reference voltage (v * as , v * bs , v * cs ) capable of driving a three-phase PWM inverter. Generating a switching pattern; Generating a PAM output reference voltage (v * dc ) according to the generated reference voltages (v * ds , v * qs ) on the generated two-phase synchronous coordinate system; The PAM output DC voltage (v dc ), current (i ds , i qs ) on the detected and converted two-phase synchronous coordinate system, voltage (v ds , v qs ) or the generation on the detected and converted two-phase synchronous coordinate system Estimating an average current (i dcL ( avg ) ) of the PAM inductor using the reference voltages (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system; And the step of controlling the PAM voltage to generate a reference current (i * dcL) passing through the PAM inductor in accordance with the PAM output reference voltage (v * dc) and the PAM output DC voltage After a control (v dc) of comparison and feedback ; Comparing the reference current (i * dcL ) of the PAM inductor and the average current (i dcL ( avg ) ) of the estimated inductor and regenerating the PAM circuit output reference voltage (v * r ) according to a feedback control result. Controlling the flowing current; Generating a complementary PWM switching pattern (D + , D − ) of the first transistor and the second transistor according to the duty ratio (D) corresponding to the regenerated PAM circuit output reference voltage (v * r ); It is characterized by including. As a result, by appropriately controlling the magnitude of the current and voltage applied according to the operating conditions of the motor, it is possible to minimize disturbance factors such as dead-time effects and PWM ripple that are proportional to the magnitude of the DC voltage applied to the motor. It is characterized by.

본 발명에 따른 전동기 구동장치 및 이의 제어방법에 의하면, 인덕터의 전류측정을 위한 전류센서를 따로 사용하지 않음에 따라 관련된 전원 및 필터회로를 제거할 수 있어서 회로의 복잡성과 줄이고 원가를 절감할 수 있다. According to the motor driving apparatus and the control method thereof according to the present invention, since the current sensor for measuring the current of the inductor is not used separately, the power supply and the filter circuit can be removed, thereby reducing the complexity and cost of the circuit. .

또한, 본 발명에 따른 전동기 구동장치 및 이의 제어방법에 의하면, 인덕터의 평균전류를 소프트웨어적으로 처리하는 알고리즘을 사용하여 추정기를 구현함에 따라, 전류센서를 이용하여 평균전류를 측정하는 경우보다 안정적인 값을 피드백해 줄 수 있다.
In addition, according to the motor driving apparatus and a control method thereof according to the present invention, by implementing an estimator using an algorithm that processes the average current of the inductor by software, a more stable value than when measuring the average current using the current sensor Can give feedback.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치의 회로 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치에서 PAM제어부의 상세한 구성을 보인 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따라, 인덕터의 평균전류값의 추정결과를 보인 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라, 인덕터의 평균전류값을 추정하는 연산 과정을 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치의 예시 제어방법의 흐름도이다.1 is a circuit diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the PAM control unit in the motor drive apparatus according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are graphs illustrating an estimation result of an average current value of an inductor according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an operation of estimating an average current value of an inductor according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of an exemplary control method of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치 및 이의 제어방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a motor drive device and a control method thereof according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 직류전원 680

Figure 112012073830435-pat00001
를 갖는 전동기 구동장치의 구성을 도시한다. 상기 전동기 구동장치는, 직류 전원부(100), PAM컨버터(200), 3상 PWM인버터(300), 전동기(500), PAM제어부(400), 전동기 전류제어부(500), 상전류검출 및 동기좌표계 전류변환부(10), 상전압 검출 및 동기좌표계 전압변환부(20), 회전자 위치검출부(30), 위치센서(510), 직류전압센서, 교류 전압 및 전류센서를 포함하여 이루어진다. First, referring to FIG. 1, FIG. 1 is an embodiment of the present invention.
Figure 112012073830435-pat00001
The structure of the motor drive apparatus which has a is shown. The motor driving device includes a DC power supply unit 100, a PAM converter 200, a three-phase PWM inverter 300, a motor 500, a PAM control unit 400, a motor current control unit 500, phase current detection and synchronous coordinate system current. The conversion unit 10, the phase voltage detection and synchronous coordinate system voltage conversion unit 20, the rotor position detection unit 30, the position sensor 510, DC voltage sensor, AC voltage and current sensor is made.

상기 직류전원부(100)는 전동기(500)에 공급할 입력전원을 제공한다.The DC power supply unit 100 provides input power to be supplied to the motor 500.

상기 PAM컨버터(200)는, 상기 직류 전원부(100)와 직렬연결되며, PAM 제어신호에 따라 출력전류의 흐름을 스위칭하는 제1트랜지스터(S1) 및 제2트랜지스터(S2)를 구비한다. The PAM converter 200 is connected in series with the DC power supply unit 100 and includes a first transistor S1 and a second transistor S2 for switching the flow of the output current according to the PAM control signal.

여기서 상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터는 서로 직렬 연결되며, PAM 제어신호에 따라 각각의 스위칭 소자에 대하여 상보적으로 스위칭 동작을 수행한다. 또한, 상기 제1트랜지스터(S1) 및 제2트랜지스터(S2)는 예를 들어, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 구성될 수 있다.Here, the first transistor and the second transistor are connected in series with each other, and performs a switching operation complementary to each switching element according to the PAM control signal. In addition, the first transistor S1 and the second transistor S2 may be configured as, for example, an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT).

또한, 상기 PAM컨버터(200)는, 상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 직결부에 연결되어 스위칭된 입력전압을 직류전압으로 평활하는 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 포함한다.In addition, the PAM converter 200 includes an inductor L and a capacitor C which are connected to direct connection portions of the first transistor and the second transistor and smooth the switched input voltage to a DC voltage.

여기서, 상기 인덕터(L)에 흐르는 전류(

Figure 112012073830435-pat00002
)의 값은 센서를 통해 측정되는 것이 아니라, 이하의 도 2를 참조하여 상세히 기술되는 바와 같이 인덕터 평균 전류 추정 연산부(430)에서 수학식1 및 수학식2를 통해 계산된다.Here, the current flowing through the inductor (L)
Figure 112012073830435-pat00002
) Is not measured by the sensor, but is calculated by Equation 1 and Equation 2 in the inductor average current estimation calculator 430 as described in detail below with reference to FIG. 2.

회전자 위치검출부(30)는, 회전자 위치센서(510)(예를 들어, 엔코더 또는 레졸버로 구성될 수 있음)로부터 제공받은 전동기 회전자 위치정보로부터 정확한 회전자 위치(θr)를 검출하며, 검출된 회전자 위치는 전동기 전류 제어부(600), 상전류검출 및 동기좌표계 전류변환부(10), 및 상전압 검출 및 동기좌표계 전압변환부(20)에서 사용된다.The rotor position detector 30 detects the correct rotor position θ r from the motor rotor position information provided from the rotor position sensor 510 (which may be configured as an encoder or resolver, for example). The detected rotor position is used in the motor current controller 600, the phase current detection and synchronous coordinate system current converter 10, and the phase voltage detection and synchronous coordinate system voltage converter 20.

상기 상전류검출 및 동기좌표계 전류변환부(10)는 전동기 상에 부착된 전류센서로부터 획득한 3상 교류전류(ias, ibs, ics) 값과 상기 회전자위치검출부(30)에서 검출한 회전자 위치(θr) 값을 이용하여 동기좌표계 상의 전류값(ids, iqs)이 다음과 같은 수식에 따라 유도된다.The phase current detection and synchronous coordinate system current converter 10 detects the three-phase AC current (i as , i bs , i cs ) obtained from the current sensor attached to the motor and the rotor position detection unit 30. Using the rotor position θ r , the current values i ds and i qs on the synchronous coordinate system are derived according to the following equation.

Figure 112012073830435-pat00003
Figure 112012073830435-pat00003

또한, 상전압검출 및 동기좌표계 전압변환부(20)는 전동기 상에 부착된 전압센서로부터 획득한 3상 교류전압(vas, vbs, vcs) 값과 회전자위치검출부(30)에서 검출한 회전자 위치(θr) 값을 이용하여 동기좌표계 상의 전압값(vds, vqs)이 다음과 같은 수식에 따라 유도된다.In addition, the phase voltage detection and synchronous coordinate system voltage converter 20 detects the three-phase AC voltage (v as , v bs , v cs ) obtained from the voltage sensor attached to the motor and the rotor position detector 30. Using the value of one rotor position θ r , the voltage values v ds and v qs on the synchronous coordinate system are derived according to the following equation.

Figure 112012073830435-pat00004
Figure 112012073830435-pat00004

전동기 전류제어부(600)와 PAM제어부(400)의 보다 상세한 구성은 이하 도 2에서 보다 상세하게 기술된다.More detailed configurations of the motor current controller 600 and the PAM controller 400 are described in more detail below with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 먼저, 전동기 전류제어부(600)는 전류제어기(610) 및 3상 PWM 신호발생부(620)를 포함하여 이루어진다. Referring to FIG. 2, first, the motor current controller 600 includes a current controller 610 and a three-phase PWM signal generator 620.

전류제어기(610)는 전동기의 자속분 전류(ids) 및 토오크분 전류(iqs)가 각각의 기준전류(i* ds, i* qs)를 적절히 추종하도록 각각에 대하여 피드백 제어를 수행하며 제어출력으로 2상 동기좌표계 상의 전동기 기준전압(v* ds, v* qs)을 생성한다. 생성된 기준전압은 3상 PWM신호발생부(620)에서 3상 PWM인버터(300)를 구동할 수 있도록 PWM 스위칭 신호로 변환되어 출력한다.The current controller 610 performs feedback control on each of the motors so that the magnetic flux current i ds and the torque current i qs appropriately follow the respective reference currents i * ds , i * qs . The output generates the motor reference voltages (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system. The generated reference voltage is converted into a PWM switching signal so as to drive the three-phase PWM inverter 300 in the three-phase PWM signal generator 620 and outputs the converted PWM voltage.

3상 PWM 인버터(300)는, 캐패시터(C)를 통해 상기 PAM 컨버터(200)와 직렬연결되고, 상기 캐패시터(C)에 저장된 직류전압을 PWM신호발생부(450)에서 생성된 PWM신호에 따라 교류전압으로 변환한다. 상기 3상 PWM 인버터(300)는 변환된 교류전압을 제공하여 전동기(500)를 구동한다.The three-phase PWM inverter 300 is connected in series with the PAM converter 200 through a capacitor C and according to the PWM signal generated by the PWM signal generator 450 based on the DC voltage stored in the capacitor C. Convert to AC voltage. The three-phase PWM inverter 300 provides the converted AC voltage to drive the motor 500.

상기 3상 PWM인버터(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 직렬 연결된 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 한 쌍을 형성하고, 총 3쌍의 상암 및 하암 스위칭 소자가 병렬 연결되는 인버터 회로 구조일 수 있다. As shown in FIG. 1, the three-phase PWM inverter 300 includes a pair of phase arm switching elements and a lower arm switching element connected in series, and a total of three pairs of phase arm and lower arm switching elements are connected in parallel. It may be a structure.

또한, PAM 제어부(400)는 PAM 기준전압발생부(410), PAM 전압제어모듈(420), PAM 전류제어듈(440), PAM 신호발생부(450) 및 인덕터 평균전류 추정연산부(430)를 포함하여 이루어진다.In addition, the PAM controller 400 may include a PAM reference voltage generator 410, a PAM voltage control module 420, a PAM current control module 440, a PAM signal generator 450, and an inductor average current estimation operator 430. It is made to include.

상기 PAM 기준전압발생기(410)는 전동기의 운전속도, 부하 등의 조건에 부합되도록 PWM인버터(300)의 직류단 전압의 기준치(v* dc), 즉 PAM 출력 기준전압를 발생시키며, PAM 출력 기준전압은 상기 전동기 전류제어부(600)의 출력(v* ds, v* qs)을 입력으로 하여 다음의 식에 의거하여 유도된다.The PAM reference voltage generator 410 generates a reference value (v * dc ), that is, a PAM output reference voltage of the DC terminal voltage of the PWM inverter 300 so as to meet conditions such as an operation speed of a motor, a load, and the like. Is derived based on the following equation with the output (v * ds , v * qs ) of the motor current control unit 600 as an input.

Figure 112012073830435-pat00005
Figure 112012073830435-pat00005

여기서, Vdc - offset는 PAM 컨버터(200)가 출력하는 최소한의 전압을 나타내며 최대 직류전압의 약 10~20% 범위에서 설정될 수 있다.Here, V dc - offset represents a minimum voltage output from the PAM converter 200 and may be set in a range of about 10 to 20% of the maximum DC voltage.

또, 상기 인덕터 평균전류 추정연산부(430), PAM컨버터(200)에 구비된 인덕터(L)에 흐르는 전류, 즉 이하에서 상세하게 기술되는 PAM 전류제어모듈(440)로 피드백 되는 전류(

Figure 112012073830435-pat00006
)를 직접 감지하지 않고 전동기(500)의 2상 동기좌표계 전류(ids, iqs) 및 전압(vds, vqs)과, PAM컨버터(200)의 출력 직류전압(vdc)을 사용하여 상기 인덕터의 평균전류를 구할 수 있다. In addition, the current flowing through the inductor average current estimation operation unit 430 and the inductor L provided in the PAM converter 200, that is, the current fed back to the PAM current control module 440 described in detail below (
Figure 112012073830435-pat00006
) Without directly detecting the two-phase synchronous coordinate current (i ds , i qs ) and voltage (v ds , v qs ) of the motor 500 and the output DC voltage (v dc ) of the PAM converter 200 The average current of the inductor can be obtained.

여기서, 전동기의 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs)은 그 측정을 위한 전동기의 상전압 센서의 부착과, 전원분리(isolation) 및 관련 회로 등의 하드웨어적인 복잡성과 부담을 줄이기 위해 상기 전동기 전류제어부(600)의 전류제어기(610) 출력인 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds, v* qs)을 이용하여 획득될 수 있다.Here, the voltages (v ds , v qs ) on the two-phase synchronous coordinate system of the motor are described above in order to reduce the hardware complexity and burden of attachment of the phase voltage sensor of the motor for the measurement, isolation of the power supply, and related circuits. It can be obtained using the reference voltage (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system that is the output of the current controller 610 of the motor current control unit 600.

즉, 본 발명에 따른 전동기 구동장치는, 상기 기술된 바와 같이, 종래 PAM-PWM 인버터 제어를 위해 인덕터에 흐르는 전류의 직접 감지하는 것으로 인하여 발생하던 문제점(예를 들어, 전류의 리플 때문에 PWM 주기마다 샘플링 시점을 맞추어주어야 함)과 회로 복잡성(리플 등의 제거를 위해 예를 들어, 저역통과 필터를 구성해야함) 등을 해결하기 위해, 전동기 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs) 및 전압(vds, vqs), 및 PAM컨버터(200) 출력 직류전압(vdc) 값으로부터 인덕터의 평균전류를 추정한다.That is, the motor driving apparatus according to the present invention, as described above, a problem caused by the direct detection of the current flowing in the inductor for the conventional PAM-PWM inverter control (for example, every PWM cycle due to the ripple of the current) Current (i ds , i qs ) and voltage on the two-phase synchronous coordinate system of the motor to address sampling times and circuit complexity (e.g., configure a lowpass filter to eliminate ripple). The average current of the inductor is estimated from the values of (v ds , v qs ) and the PAM converter 200 output DC voltage (v dc ).

본 발명에 따른 인덕터의 평균전류 추정은, 다음의 같이 PAM-PWM 인버터의 입력전력은 전동기의 출력전력과 같다는 원리로부터 유도된다. The average current estimation of the inductor according to the present invention is derived from the principle that the input power of the PAM-PWM inverter is equal to the output power of the motor as follows.

Figure 112012073830435-pat00007
Figure 112012073830435-pat00007

여기서,

Figure 112012073830435-pat00008
,
Figure 112012073830435-pat00009
는 각각 PAM-PWM 인버터의 입력전력과 전동기의 출력전력을 나타낸다.here,
Figure 112012073830435-pat00008
,
Figure 112012073830435-pat00009
Denotes the input power of the PAM-PWM inverter and the output power of the motor, respectively.

PAM-PWM인버터의 입력전력(

Figure 112012073830435-pat00010
)은 인덕터에 흐르는 전류(idcL)가 포함되는 식으로 표현하면 다음과 같이 인덕터의 전류(idcL)와 PAM 출력 직류전압(vdc), 즉 캐패시터(C)에 충전되어 있는 전압의 곱으로 표현된다.Input power of PAM-PWM inverter
Figure 112012073830435-pat00010
) Is the product of the current flowing in the inductor (i dcL ) as the product of the inductor's current (i dcL ) and the PAM output DC voltage (v dc ), i.e., the voltage charged in the capacitor (C): Is expressed.

Figure 112012073830435-pat00011
Figure 112012073830435-pat00011

그리고, 전동기 출력전력(

Figure 112012073830435-pat00012
)은 전동기의 2상 동기좌표계 전류(ids, iqs) 및 전압(vds, vqs)의 관계식으로 다음과 같이 얻을 수 있다.And the motor output power (
Figure 112012073830435-pat00012
) Is obtained by the relation between the two-phase synchronous coordinate current (i ds , i qs ) and the voltage (v ds , v qs ) of the motor.

Figure 112012073830435-pat00013
Figure 112012073830435-pat00013

여기서, 전동기 출력전력(

Figure 112012073830435-pat00014
)은 실제 측정된 상전압 값을 사용하지 않고 상기 설명된 바와 같이 전동기의 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds, v* qs)으로 대치하여 구할 수 있다. 그러나, 기준전압(v* ds, v* qs) 값에는 인버터의 비선형성 등의 영향으로 인한 외란요소가 포함되어 있으므로 실제 값과는 다소 차이가 있다. 따라서 이러한 외란요소를 고려하여 전동기 출력전력을 구하면 다음과 같다.Here, the motor output power (
Figure 112012073830435-pat00014
) Can be obtained by substituting the reference voltages (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system of the motor as described above without using the actual measured phase voltage value. However, the reference voltage (v * ds , v * qs ) value is slightly different from the actual value because it includes disturbance factors due to the influence of the nonlinearity of the inverter. Therefore, considering the disturbance factor, the motor output power is as follows.

Figure 112012073830435-pat00015
Figure 112012073830435-pat00015

여기서, 외란요소(vd,ds, vd,qs)를 적절히 추정 또는 계산한다면 위 식에 포함된 v* ds - vd , ds및 v* qs - vd , qs는 실제 전동기에 인가되는 상전압 정보와 거의 동일한 값을 가질 것이다. 이러한 외란요소는 “영구자석 동기 전동기 구동제어장치의 데드타임 보상기 및 보상방법, 국내특허, 등록번호:10-0999352”에 제시된 방법 등으로 적절히 추정될 수 있다Here, if the disturbance factors (v d, ds , v d, qs ) are properly estimated or calculated, v * ds -v d , ds and v * qs - v d , qs included in the above equation are applied to the actual motor. It will have almost the same value as the voltage information. This disturbance factor can be appropriately estimated by the method described in "Dead time compensator and compensation method of permanent magnet synchronous motor drive control device, domestic patent, registration number: 10-0999352".

이와 같이, PAM-PWM 인버터의 입력전력과 전동기 출력전력의 값이 서로 동일하다는 전제에서, 상기 기술된 입력전력 및 출력전력 식으로부터 PAM 출력 직류전압(

Figure 112012073830435-pat00016
), 전동기의 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs) 및 전압(vds, vqs)의 값들을 이용하여 다음 수학식1 및 수학식2를 통해 인덕터(L)에 흐르는 평균전류(
Figure 112012073830435-pat00017
( avg ))를 산출할 수 있다. 인덕터(L) 평균전류(
Figure 112012073830435-pat00018
( avg ))를 산출하는 과정은 상기 PAM제어부(400)에 내장되는 알고리즘의 형태를 취할 수 있다.As described above, assuming that the values of the input power and the motor output power of the PAM-PWM inverter are equal to each other, the PAM output DC voltage (
Figure 112012073830435-pat00016
), The average current flowing in the inductor L through the following equations (1) and (2) using the values of the currents (i ds , i qs ) and voltages (v ds , v qs ) on the two-phase synchronous coordinate system of the motor.
Figure 112012073830435-pat00017
( avg ) ) can be calculated. Inductor (L) average current
Figure 112012073830435-pat00018
The calculation of avg may take the form of an algorithm embedded in the PAM controller 400.

Figure 112012073830435-pat00019
Figure 112012073830435-pat00019

Figure 112012073830435-pat00020
Figure 112012073830435-pat00020

이와 같이, 상기 개시된 수학식1로부터 수학식2가 도출된다. In this way, Equation 2 is derived from Equation 1 disclosed above.

여기서, 상기

Figure 112012073830435-pat00021
(avg)는 인덕터에 흐르는 전류의 평균값을, vds 및 vqs는 전동기에 걸리는 2상 동기좌표계 상의 전압을, ids 및 iqs는 전동기에 걸리는 2상 동기좌표계상의 전류를, 그리고 상기 Vdc는 PAM 출력 직류전압을 나타낸다. Here,
Figure 112012073830435-pat00021
(avg) is the average value of the current flowing in the inductor, v ds and v qs are the voltages on the two-phase synchronous coordinate system applied to the motor, i ds And i qs is the current on the two-phase synchronous coordinate system applied to the motor, and V dc is the PAM output DC voltage.

상기 캐패시터(C)는 PAM회로에서 스위칭된 전압을 직류전압으로 평활 및 저장한다.The capacitor C smoothes and stores the voltage switched in the PAM circuit as a DC voltage.

또, 상기 PAM제어부(400)의 전압제어모듈(420)은 직류전압센서(미도시)에 의해 측정된 PAM 출력 직류전압(Vdc)을 피드백 받아 상기 PAM 기준전압발생기(410)에서 생성된 기준전압(V* dc)와 비교한 결과에 따라 상기 직류전압을 피드백 제어한다. In addition, the voltage control module 420 of the PAM controller 400 receives the PAM output DC voltage (V dc ) measured by a DC voltage sensor (not shown) to generate a reference generated by the PAM reference voltage generator 410. The DC voltage is feedback controlled according to the result of comparison with the voltage V * dc .

이를 위해, 상기 전압제어모듈(420)은 제1감가산기(415)로부터 상기 입력전압 및 기준전압의 감산값을 입력받아 피드백 제어한 결과, PAM 인덕터(L)에 흐르는 전류의 기준값(i* dcL)을 생성한다.To this end, the voltage control module 420 receives the subtracted value of the input voltage and the reference voltage from the first adder 415 and performs feedback control, and thus, the reference value (i * dcL ) of the current flowing through the PAM inductor (L). ).

상기 전류제어모듈(440)은 상기 전압제어모듈(420)에서 생성된 인덕터 기준전류(i* dcL)와 상기 인덕터 평균전류 추정연산부(600)로부터 추정된 인덕터의 평균전류값(idcL(avg))을 비교한 결과에 따라 PAM컨버터의 전류 흐름을 피드백 제어한다.The current control module 440 is an inductor reference current i * dcL generated by the voltage control module 420 and an average current value i dcL (avg) estimated from the inductor average current estimation operation unit 600 . ), The current control of the PAM converter is feedback controlled.

상기 전류제어모듈(440)은 인덕터 평균전류 추정연산부(600)로부터 출력된 인덕터의 평균전류값(idcL(avg))과 기준전류값(i* dcL)을 감산한 값을 제2감가산기(435)로부터 입력받아 피드백 제어한 결과 PAM 컨버터가 출력해야 하는 최종 기준 직류전압(V* r)을 생성하여 출력한다.The current control module 440 subtracts a value obtained by subtracting an average current value i dcL (avg ) and a reference current value i * dcL of the inductor output from the inductor average current estimation operation unit 600. As a result of the feedback control received from 435, the PAM converter generates and outputs a final reference DC voltage (V * r ) to be output.

이때, 상기 PAM제어부(400)의 전압제어모듈(420)에 의한 피드백 제어와 전류제어모듈(440)에 의한 피드백 제어는 상기 전동기 전류제어부(600)와 그 응답성이 상이하여 파형에 차이가 생길 수 있다. 이에, 상기 PAM제어부(400)에 의한 PAM컨버터(200)의 제어주기와, 전동기 전류제어부(600)에 의한 3상 PWM인버터(300)의 제어주기는 서로 동일하게 하는 것이 바람직하다. In this case, the feedback control by the voltage control module 420 and the feedback control by the current control module 440 of the PAM controller 400 may be different from the motor current control unit 600 so that the responsiveness may cause a difference in waveform. Can be. Thus, the control cycle of the PAM converter 200 by the PAM controller 400 and the control cycle of the three-phase PWM inverter 300 by the motor current controller 600 are preferably equal to each other.

상기 PAM신호발생기(460)는 상기 전류제어모듈(440)에서 생성된 기준 직류전압(V* r)에 대응되는 컨버터의 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 상보적 스위칭을 위한 PAM 스위칭 신호(D+, D-)를 생성한다. 이러한 PAM신호는 PAM컨버터(200)에 제공되어서 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터를 구동하고 이들 트랜지스터에 의해 스위칭된 전압 및 전류는 인덕터(L)과 캐패시터(C)에 의해 직류전압 및 직류전류로 평활 및 저장된다.
The PAM signal generator 460 is a PAM switching signal (D +) for complementary switching of the first transistor and the second transistor of the converter corresponding to the reference DC voltage (V * r ) generated by the current control module 440. generates) -, D. The PAM signal is provided to the PAM converter 200 to drive the first transistor and the second transistor, and the voltage and current switched by these transistors are smoothed by the inductor L and the capacitor C into the DC voltage and the DC current. And stored.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라, 인덕터 평균전류 추정연산부(600)에서 계산된 인덕터의 평균전류값의 추정결과를 그래프를 통해 보여준다. 3A and 3B, according to an embodiment of the present invention, the estimation result of the average current value of the inductor calculated by the inductor average current estimation operation unit 600 is shown through a graph.

도 3a는 전동기 운전이 정상상태일 때의 결과를 나타낸 것이고, 도 3b는 전동기의 운전부하 변동시에 결과를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 실제로 인덕터에 흐르는 전류값은 리플이 심하게 생성됨을 확인할 수 있으며 이 경우 전류센서를 취부하여 평균전류를 센싱하기 위해서는, 스위칭되는 시점과 센서를 통해 전류값을 읽는 시점이 적절하게 동기되어야 하므로 실제 구현상에 상당한 어려움과 노력이 필요하다. 3A shows the result when the motor operation is in a steady state, and FIG. 3B shows the result when the driving load of the motor changes. As shown in the figure, the current flowing through the inductor can be confirmed that the ripple is severely generated. In this case, in order to sense the average current by mounting the current sensor, the timing of switching and reading the current value through the sensor is properly synchronized. This requires considerable difficulty and effort in actual implementation.

반면, 본 발명에 따라, 상기 기술한 수학식1 및 수학식2를 통해 추정 산출된 인덕터의 평균전류 값을 사용하면, 인덕터에 흐르는 전류를 직접 센싱할 때보다 정확한 전류값을 획득할 수 있으며 도3에 도시된 것과 같이 추정된 평균전류값에 어떠한 리플없이 안정적으로 전류값을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.On the other hand, according to the present invention, by using the average current value of the inductor estimated by the above equations (1) and (2), it is possible to obtain a more accurate current value than when directly sensing the current flowing through the inductor As shown in Fig. 3, it can be seen that the current value can be stably obtained without any ripple in the estimated average current value.

다른 실시예에서, 본 발명에 따른 전동기 구동장치는 상기 인덕터(L)에 흐르는 전류를 직접 감지하기 위한 인덕터 전류감지부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때는, 상기 인덕터 전류감지부와 인덕터 전류추정연산부가 선택적으로 수행될 수 있도록, 예를 들어 분기된 회로선을 갖는 형태로 PAM제어부(400)를 구현할 수 있다. 나아가, 상기 전동기 구동장치가 인덕터 전류감지부(미도시)를 구비한 경우에는, 상기 인덕터 평균전류 추정연산부(600) 및 인덕터 전류감지부(미도시)와 연결되고, 소정의 제어신호에 따라 상기 인덕터 평균전류 추정연산부(600) 또는 인덕터전류감지부(미도시)를 선택적으로 구동할 수 있도록 하는 절환유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.
In another embodiment, the motor driving apparatus according to the present invention may further include an inductor current sensing unit (not shown) for directly sensing the current flowing in the inductor (L). In this case, the inductor current detection unit and the inductor current estimation operator may be selectively implemented, for example, the PAM controller 400 may be implemented in the form of a branched circuit line. In addition, when the motor driving apparatus includes an inductor current sensing unit (not shown), the motor driving device is connected to the inductor average current estimating unit 600 and the inductor current sensing unit (not shown), and according to a predetermined control signal. It may further include a switching unit (not shown) for selectively driving the inductor average current estimation operation unit 600 or the inductor current detection unit (not shown).

이하, 상기 기술한 본 발명에 따른 전동기 구동장치의 제어방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치의 예시 제어방법의 흐름도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라, 인덕터의 평균전류값을 추정하는 연산 과정을 나타낸 것이다.Hereinafter, a method of controlling the motor driving apparatus according to the present invention described above will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. 5 is a flowchart illustrating an exemplary control method of the motor driving apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of estimating an average current value of an inductor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치의 제어방법을 기술하면 다음과 같다. 먼저, PAM 회로부의 출력 직류전압(Vdc)과, 전동기에 인가되는 3상 교류전류(ias, ibs , ics) 및 3상 교류전압(vas, vbs , vcs)을 검출한다(S10). 그런 다음, 검출된 3상 교류전압(vas, vbs , vcs) 및 3상 교류전류(ias, ibs , ics)를 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs) 및 전류(ids, iqs)로 변환한다(S20). 4 and 5, the control method of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. First, the output DC voltage (V dc ) of the PAM circuit portion, the three-phase AC current (i as , i bs , i cs ) and the three-phase AC voltage (v as , v bs , v cs ) applied to the motor are detected. (S10). Then, the detected three-phase AC voltages (v as , v bs , v cs ) and three-phase AC currents (i as , i bs , i cs ) are compared to the voltages (v ds , v qs ) and currents on the two-phase synchronous coordinate system. (i ds , i qs ) are converted (S20).

변환된 2상 동기좌표계 전류(ids, iqs)를 전동기 기준전류(i* ds, i* qs)와 비교한 결과에 따라 상기 전동기에 인가되는 기준전압(v* ds, v* qs)을 생성하고 전류를 제어한다(S30). 상기 전동기 전류제어 단계(S30)에서 생성된 2상 동기좌표계 기준전압(v* ds, v* qs)을 3상 PWM 인버터를 구동할 수 있는 3상 기준전압(v* an, v* bn, v* cn)으로 변환하여 인버터의 스위칭 패턴을 생성한다(S40).Based on the result of comparing the converted two-phase synchronous coordinate current (i ds , i qs ) with the motor reference current (i * ds , i * qs ), the reference voltage (v * ds , v * qs ) applied to the motor is determined. Generate and control the current (S30). The three-phase reference voltage (v * an , v * bn , v) capable of driving a three-phase PWM inverter is used to generate the two-phase synchronous reference voltage (v * ds , v * qs ) generated in the motor current control step (S30). * cn ) to generate a switching pattern of the inverter (S40).

그런 다음, 상기 전동기 전류제어 단계(S30)에서 생성된 전동기의 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds,v* qs)에 따른 PAM 출력 직류전압의 기준전압(v* dc)을 생성한다(S50). 그리고, 검출된 PAM 출력 직류전압(vdc), 상기 검출 및 변환된 2상 동기좌표계 상의 전동기 전류(ids, iqs), 상기 검출된 전동기 교류전압을 2상 동기좌표계 상으로 변환한 전동기 전압(vds, vqs) 혹은 상기 전동기 전류제어 단계에서 생성된 2상 동기좌표계 상의 전동기 기준전압(v* ds,v* qs)을 사용하여 PAM 인덕터의 평균전류(idcL ( avg ))를 추정한다(S60). 여기서, PAM 인덕터의 평균전류(idcL ( avg ))는 PAM-PWM 인버터의 입력전력과 전동기 출력전력의 값이 서로 동일하다는 전제에서, 상기 기술된 입력전력 및 출력전력 식으로부터 PAM 출력 직류전압(

Figure 112012073830435-pat00022
), 전동기의 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs) 및 전압(vds, vqs)의 값들을 이용하여 상기 언급한 수학식1 및 수학식2를 통해 인덕터(L)에 흐르는 평균전류(
Figure 112012073830435-pat00023
(avg))를 산출할 수 있다. 이와 같이 인덕터(L) 평균전류(
Figure 112012073830435-pat00024
(avg))를 산출하는 과정은 상기 PAM제어부(400)에 내장되는 알고리즘의 형태를 취할 수 있다.Then, the reference voltage (v * dc ) of the PAM output DC voltage according to the reference voltage (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system of the motor generated in the motor current control step (S30) is generated ( S50). Then, the detected PAM output DC voltage (v dc ), the motor current (i ds , i qs ) on the detected and converted two-phase synchronous coordinate system, and the motor voltage obtained by converting the detected motor AC voltage to the two-phase synchronous coordinate system Estimate the average current i dcL ( avg ) of the PAM inductor using (v ds , v qs ) or the motor reference voltage (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system generated in the motor current control step. (S60). Here, the average current i dcL ( avg ) of the PAM inductor is based on the assumption that the input power and the motor output power of the PAM-PWM inverter are equal to each other.
Figure 112012073830435-pat00022
), The average flowing through the inductor L through the above equations (1) and (2) using the values of the currents (i ds , i qs ) and voltages (v ds , v qs ) on the two-phase synchronous coordinate system of the motor. electric current(
Figure 112012073830435-pat00023
(avg)) can be calculated. In this way, the inductor (L) average current (
Figure 112012073830435-pat00024
The process of calculating (avg)) may take the form of an algorithm embedded in the PAM controller 400.

생성된 PAM 출력 기준전압(v* dc)과 검출된 PAM 출력 직류전압(vdc)를 비교 및 피드백 제어한 결과에 따라 PAM 인덕터에 흐르는 기준전류(i* dcL)를 생성하여 PAM 전압을 제어한다(S70).PAM voltage is controlled by generating a reference current (i * dcL ) flowing through the PAM inductor according to the result of comparing and feedbacking the generated PAM output reference voltage (v * dc ) and the detected PAM output DC voltage (v dc ). (S70).

그런 다음, 생성된 인덕터의 기준전류(i* dcL)와 상기 추정된 인덕터의 평균전류(idcL ( avg ))를 비교 및 피드백 제어 결과에 따라 PAM 회로 출력 기준전압(v* r)을 재생성하여 상기 인덕터에 흐르는 전류를 제어한다(S80).Then, the reference current (i * dcL ) of the generated inductor is compared with the average current (i dcL ( avg ) ) of the estimated inductor, and the PAM circuit output reference voltage (v * r ) is regenerated according to the feedback control result. The current flowing through the inductor is controlled (S80).

그런 다음, 재생성된 PAM 회로 출력 기준전압(v* r)에 대응하는 듀티비(D)에 따라 상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 상보적인 PWM 스위칭 패턴(D+, D-)을 생성한다(S90). Then, a complementary PWM switching pattern (D + , D − ) of the first transistor and the second transistor is generated according to the duty ratio (D) corresponding to the regenerated PAM circuit output reference voltage (v * r ) ( S90).

이에 의하면, 전동기의 운전조건에 따라 인가되는 전류와 전압의 크기를 적절히 제어함으로써, 전동기에 인가되는 직류전압의 크기에 비례적으로 나타나는 데드-타임 효과, PWM 리플 등의 외란 요소를 최소화할 수 있다.
According to this, by appropriately controlling the magnitude of the current and voltage applied according to the operating conditions of the motor, it is possible to minimize disturbance factors such as dead-time effect, PWM ripple, which is proportional to the magnitude of the DC voltage applied to the motor. .

이상에서와 같이 본 발명에 따른 전동기 구동장치 및 이의 제어방법에 의하면, 인덕터의 전류측정을 위한 전류센서를 사용하지 않음에 따라 관련된 전원 및 필터회로를 제거할 수 있어서 회로의 복잡성과 원가를 절감할 수 있고, 인덕터의 평균전류를 소프트웨어적으로 처리하는 알고리즘을 사용하여 추정기를 구현함에 따라, 전류센서를 이용하여 평균전류를 측정하는 경우보다 안정적인 값을 피드백해 줄 수 있다.
As described above, according to the motor driving apparatus and the control method thereof according to the present invention, since the power supply and the filter circuit can be removed by not using the current sensor for measuring the current of the inductor, the complexity and the cost of the circuit can be reduced. As the estimator is implemented by using an algorithm that processes the average current of the inductor by software, it is possible to feed back a more stable value than when the average current is measured by using the current sensor.

10 - 상전류 검출 및 동기 좌표계 전류 변환부
20 - 상전압 검출 및 동기 좌표계 전압 변환부
30 - 회전자 위치 검출부 100 - 전원부
200 - PAM 컨버터 300 - PWM 인버터
400 - PAM 제어부 410 - PAM 기준전압발생기
415 - 제1감가산기 420 - 전압제어모듈
430 - 인덕터평균전류추정연산부 435 - 제2감가산기
440 - 전류제어모듈 450 - PAM 신호발생부
500 - 전동기 510 - 회전자위치 센서
600 - 전동기 전류 제어부 610 - 전류제어기
620 - 3상 PWM 신호발생부10-Phase current detection and synchronous coordinate system current converter
20-Phase voltage detection and synchronous coordinate system voltage converter
30-Rotor position detector 100-Power supply
200-PAM Converter 300-PWM Inverter
400-PAM control unit 410-PAM reference voltage generator
415-First Adder 420-Voltage Control Module
430-Inductor average current estimation calculator 435-Second adder
440-Current control module 450-PAM signal generator
500-Motor 510-Rotor Position Sensor
600-Motor Current Control Unit 610-Current Controller
620-3 Phase PWM Signal Generator

Claims (7)

전원부와 직렬연결되고, PAM제어신호에 따라 출력전류의 흐름을 상보적으로(complementary) 스위칭하는 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터를 구비하고, 상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 연결부에 직결되어 스위칭되는 입력전압을 직류전류 및 직류전압으로 평활하는 인덕터 및 캐패시터를 포함하는 컨버터를 포함하는 PAM 회로부;
상기 PAM 회로부와 직렬 연결되어, 상기 캐패시터에 저장된 직류전압을 교류전압으로 변환하여 전동기에 제공하는 인버터 및 상기 인버터를 제어하기 위한 전동기 전류 제어부; 및
상기 PAM제어신호를 생성하여 상기 컨버터를 제어하는 PAM제어부; 를 포함하고,
상기 전동기 전류 제어부는,
전동기의 3상 교류전류(ias, ibs, ics)를 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)로 변환하고, 상기 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)가 각각 기준전류(i* ds, i* qs)를 추종하도록 피드백 제어하는 전류 제어기; 를 구비하고,
상기 전류 제어기는, 2상 동기좌표계 상의 전동기 기준전압(v* ds, v* qs)을 생성하고, 생성된 2상 동기좌표계 상기 전동기 기준전압(v* ds, v* qs)을 3상 PWM 인버터를 구동할 수 있는 3상 기준전압(v* as, v* bs, v* cs)으로 변환하여 상기 인버터의 스위칭 패턴을 생성하는 3상 PWM 신호발생부; 를 포함하고,
상기 PAM 제어부는,
PAM 출력 직류전압(vdc)의 기준전압(v* dc)을 생성하는 PAM 기준전압 발생부와;
상기 PAM 출력 직류전압(vdc), 상기 전동기 전류 제어부에서 생성된 상기 2상 동기좌표계 상의 전동기 기준전압(v* ds, v* qs) 또는 전동기의 3상 교류전압(vas, vbs, vcs)으로부터 변환된 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs), 및 상기 전동기 전류 제어부에서 변환된 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)를 사용하여 상기 PAM 회로상의 인덕터의 평균전류(idcL ( avg ))를 추정하는 인덕터 평균전류 추정연산부와;
상기 PAM 출력 직류전압(vdc)을 상기 PAM 기준전압 생성부에서 생성된 PAM 출력 기준전압(v* dc)과 비교 및 피드백 제어한 결과에 따라 상기 PAM 회로상의 인덕터에 흐르는 기준전류(i* dcL)를 생성하는 PAM 전압제어모듈과;
상기 인덕터 평균전류 추정연산부에서 추정된 인덕터 평균전류(idcL ( avg ))와 상기 PAM 전압제어모듈에서 생성된 인덕터 기준전류(i* dcL)와 비교한 결과에 따라 전류의 흐름을 피드백 제어하여 획득한 제어성분(v* fb) 및 실제 PAM 회로 출력 직류전압의 전향보상제어 성분(v* ff)의 합으로 이루어진 PAM 회로 출력 기준전압(v* r)을 재생성하는 PAM 전류제어모듈과;
상기 PAM 전류제어모듈에서 재생성된 PAM 회로 출력 기준전압(v* r)에 대응하는 듀티비(D)에 따라 상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 상보적인 PWM 스위칭 패턴(D+, D-)을 생성하는 PAM 신호발생부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는,
전동기 구동장치.A first transistor and a second transistor connected in series with the power supply unit and complementarily switching the flow of the output current according to the PAM control signal, and directly connected to and connected to the connection portion of the first transistor and the second transistor. A PAM circuit unit including a converter including an inductor and a capacitor for smoothing an input voltage to a DC current and a DC voltage;
An inverter connected in series with the PAM circuit unit and converting a DC voltage stored in the capacitor into an AC voltage and providing the same to an electric motor, and a motor current controller for controlling the inverter; And
A PAM controller configured to generate the PAM control signal to control the converter; Lt; / RTI >
The motor current control unit,
The three-phase alternating current of the motor (i as, i bs, i cs) the two-phase current in the synchronous coordinate system (i ds, i qs) to the conversion, and the two-phase current in the synchronous coordinate system (i ds, i qs), respectively A current controller for feedback control to follow the reference current i * ds , i * qs ; And,
The current controller generates a motor reference voltage (v * ds , v * qs ) on a two-phase synchronous coordinate system and converts the generated motor reference voltage (v * ds , v * qs ) into a three-phase PWM inverter. A three-phase PWM signal generator for generating a switching pattern of the inverter by converting the three-phase reference voltage (v * as , v * bs , v * cs ) capable of driving the inverter; Lt; / RTI >
The PAM control unit,
A PAM reference voltage generator configured to generate a reference voltage (v * dc ) of the PAM output DC voltage (v dc );
The PAM output DC voltage (v dc ), the motor reference voltage (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system generated by the motor current controller, or the three-phase AC voltage of the motor (v as , v bs , v cs ) the average of the inductors on the PAM circuit using the voltage (v ds , v qs ) on the two-phase synchronous coordinate system converted from the current and the current (i ds , i qs ) on the two-phase synchronous coordinate system converted by the motor current controller. An inductor average current estimating unit estimating a current i dcL ( avg ) ;
The reference current (i * dcL) flowing through the inductor on the PAM circuit according to a result of comparing and feedbacking the PAM output DC voltage (v dc ) with the PAM output reference voltage (v * dc ) generated by the PAM reference voltage generator. PAM voltage control module for generating;
The current flow is acquired by feedback control based on a result of comparing the inductor average current i dcL ( avg ) estimated by the inductor average current estimation operation unit with the inductor reference current i * dcL generated by the PAM voltage control module. A PAM current control module for regenerating the PAM circuit output reference voltage (v * r ) consisting of the sum of one control component (v * fb ) and the forward compensation control component (v * ff ) of the actual PAM circuit output DC voltage;
Complementary PWM switching patterns (D + , D − ) of the first transistor and the second transistor according to the duty ratio (D) corresponding to the PAM circuit output reference voltage (v * r ) regenerated by the PAM current control module. A generating PAM signal generator; ≪ / RTI >
Electric motor drive. 제 1 항에 있어서,
상기 PAM 기준전압 발생부는,
내장된 알고리즘을 사용하여, 상기 전동기 전류 제어부의 제어출력인 2상 동기좌표계 상의 전동기 기준전압(v* ds, v* qs)으로부터 전동기의 운전조건에 대응하는 PAM 출력 기준전압(v* dc)을 발생시키는 것을 특징으로 하는,
전동기 구동장치.The method of claim 1,
The PAM reference voltage generator,
Using the built-in algorithm, the PAM output reference voltage (v * dc ) corresponding to the operating conditions of the motor is calculated from the motor reference voltages (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system which is the control output of the motor current controller. Characterized in that
Electric motor drive. 제 1 항에 있어서,
상기 인덕터 평균전류 추정 연산부는,
내장된 알고리즘을 사용하여, PAM 출력 직류전압(vdc), 상기 전동기의 2상 동기좌표계 상의 전동기 기준전압(v* ds, v* qs) 또는 상기 전동기의 3상 교류전압으로부터 변환된 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs), 및 상기 전동기 전류 제어부에서 변환된 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)를 사용하여 상기 PAM 회로상의 인덕터의 평균전류(idcL ( avg ))를 추정 연산하는 것을 특징으로 하는,
전동기 구동장치.The method of claim 1,
The inductor average current estimation calculator,
Using a built-in algorithm, the two-phase synchronization converted from the PAM output DC voltage (v dc ), the motor reference voltage (v * ds , v * qs ) on the two-phase synchronous coordinate system of the motor or the three-phase AC voltage of the motor. The average current i dcL ( avg ) of the inductor on the PAM circuit using the voltage on the coordinate system (v ds , v qs ) and the current on the two-phase synchronous coordinate system converted by the motor current controller (i ds , i qs ) . Characterized in that for estimating operation,
Electric motor drive. 제 1 항에 있어서,
상기 PAM제어부는,
상기 인덕터 평균전류 추정연산부에서 사용되는 전동기의 3상 교류전압 또는 2상 동기좌표계 상의 전압 정보를 상기 전동기 전류제어부에서 생성된 전동기의 2상 동기좌표계 상기 전동기 기준전압(v* ds, v* qs)으로부터 추정하여 얻는 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는,
전동기 구동장치.The method of claim 1,
The PAM control unit,
The motor reference voltage (v * ds , v * qs ) of the 3-phase AC voltage or the 2-phase synchronous coordinate system of the motor used in the inductor average current estimation calculator And an algorithm obtained by estimating from
Electric motor drive. 제 1 항에 있어서,
상기 전동기의 3상 교류전류(ias, ibs, ics)를 검출하여 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)로 변환하는 상전류검출 및 동기좌표계 전류변환부;
상기 전동기의 3상 교류전압(vas, vbs, vcs)을 검출하여 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs)으로 변환하는 상전압검출 및 동기좌표계 전압변환부; 및
전동기 회전자에 구비된 위치센서로부터 회전자 위치(θr)를 검출하는 회전자위치검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
전동기 구동장치.The method of claim 1,
Phase current detection and synchronous coordinate system current converter for detecting the three-phase alternating current (i as , i bs , i cs ) of the motor and converting it into current (i ds , i qs ) on the two-phase synchronous coordinate system;
A phase voltage detection and synchronous coordinate system voltage converter configured to detect a three-phase AC voltage (v as , v bs , v cs ) of the motor and convert the voltage into a voltage (v ds , v qs ) on a two-phase synchronous coordinate system; And
Further comprising: a rotor position detection unit for detecting the rotor position (θ r ) from the position sensor provided in the motor rotor,
Electric motor drive. 제 1 항에 있어서,
상기 PAM 회로를 위한 컨버터의 제어주기와 상기 인버터의 제어주기는 서로 동일한 것을 특징으로 하는,
전동기 구동장치.The method of claim 1,
The control period of the converter and the control period of the inverter for the PAM circuit, characterized in that the same,
Electric motor drive. PAM 회로부의 출력 직류전압(vdc)과, 전동기에 인가되는 3상 교류전압(vas, vbs, vcs) 및 3상 교류전류(ias, ibs, ics)를 각각 검출하는 단계;
검출된 상기 3상 교류전압 및 3상 교류전류를 각각 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs) 및 전류(ids, iqs)로 변환하는 단계;
변환된 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs)를 전동기 기준전류(i* ds, i* qs)와 비교하고, 비교 결과 상기 전동기에 인가되는 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds, v* qs)을 생성하여 전류를 제어하는 단계;
생성된 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds, v* qs)을 3상 PWM 인버터를 구동할 수 있는 3상 기준전압(v* as, v* bs, v* cs)으로 변환하여 인버터의 스위칭 패턴을 생성하는 단계;
상기 생성된 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds, v* qs)에 따라 PAM 출력 기준전압(v* dc)을 생성하는 단계;
상기 PAM 출력 직류전압(vdc), 상기 검출 및 변환된 2상 동기좌표계 상의 전류(ids, iqs), 상기 검출 및 변환된 2상 동기좌표계 상의 전압(vds, vqs) 또는 상기 생성된 2상 동기좌표계 상의 기준전압(v* ds, v* qs)을 사용하여 PAM 인덕터의 평균전류(idcL(avg))를 추정하는 단계;
상기 PAM 출력 기준전압(v* dc)과 상기 PAM 출력 직류전압(vdc)를 비교 및 피드백 제어한 결과에 따라 PAM 인덕터에 흐르는 기준전류(i* dcL)를 생성하여 PAM 전압을 제어하는 단계;
상기 PAM 인덕터의 기준전류(i* dcL)와 상기 추정된 인덕터의 평균전류(idcL(avg))를 비교 및 피드백 제어 결과에 따라 PAM 회로 출력 기준전압(v* r)을 재생성하여 상기 인덕터에 흐르는 전류를 제어하는 단계; 및
상기 재생성된 PAM 회로 출력 기준전압(v* r)에 대응하는 듀티비(D)에 따라 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 상보적인 PWM 스위칭 패턴(D+, D-)을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
전동기 구동장치의 제어방법.Detecting the output DC voltage (v dc ) of the PAM circuit unit, the three-phase AC voltages (v as , v bs , v cs ) and the three-phase AC currents (i as , i bs , i cs ) applied to the motor, respectively. ;
Converting the detected three-phase AC voltage and three-phase AC current into voltages (v ds , v qs ) and currents (i ds , i qs ) on a two-phase synchronous coordinate system, respectively;
Compare the current (i ds , i qs ) on the converted two-phase synchronous coordinate system with the motor reference current (i * ds , i * qs ), and compare the reference voltage (v * ds) on the two-phase synchronous coordinate system applied to the motor. , v * qs ) to control the current;
The reference voltage (v * ds , v * qs ) on the generated two-phase synchronous coordinate system is converted into a three-phase reference voltage (v * as , v * bs , v * cs ) capable of driving a three-phase PWM inverter. Generating a switching pattern;
Generating a PAM output reference voltage (v * dc ) according to the generated reference voltage (v * ds , v * qs ) on the generated two-phase synchronous coordinate system;
The PAM output DC voltage (v dc ), current (i ds , i qs ) on the detected and converted two-phase synchronous coordinate system, voltage (v ds , v qs ) or the generation on the detected and converted two-phase synchronous coordinate system Estimating an average current i dcL (avg) of the PAM inductor using the reference voltages v * ds and v * qs on the two-phase synchronous coordinate system;
Controlling the PAM voltage to generate a reference current (i * dcL) passing through the PAM inductor in accordance with the PAM output reference voltage (v * dc) and the PAM output DC voltage After a control (v dc) of comparison and feedback;
Comparing the reference current (i * dcL ) of the PAM inductor and the average current (i dcL (avg) ) of the estimated inductor and regenerating the PAM circuit output reference voltage (v * r ) according to a feedback control result. Controlling the flowing current; And
Generating complementary PWM switching patterns (D + , D − ) of the first and second transistors according to the duty ratio (D) corresponding to the regenerated PAM circuit output reference voltage (v * r ). Characterized by
Control method of motor drive system.
KR1020120101189A 2012-09-12 2012-09-12 Motor driving appararatus and method for controllling of the same KR101319303B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120101189A KR101319303B1 (en) 2012-09-12 2012-09-12 Motor driving appararatus and method for controllling of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120101189A KR101319303B1 (en) 2012-09-12 2012-09-12 Motor driving appararatus and method for controllling of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101319303B1 true KR101319303B1 (en) 2013-10-16

Family

ID=49638710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120101189A KR101319303B1 (en) 2012-09-12 2012-09-12 Motor driving appararatus and method for controllling of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101319303B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103953546A (en) * 2014-04-15 2014-07-30 广东美的制冷设备有限公司 Control device of compressor and compressor control system with control device
CN106712623A (en) * 2016-12-13 2017-05-24 广东威灵电机制造有限公司 Measuring device for phase voltage of motor, measuring method and motor control system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980035194A (en) * 1996-11-12 1998-08-05 김광호 Control device of voltage type PWM converter and control method thereof
KR19980035189A (en) * 1996-11-12 1998-08-05 김광호 Unbalanced Supply Voltage Control Apparatus and Method of Voltage-type PWM Converter
KR20090095783A (en) * 2008-03-06 2009-09-10 경상대학교산학협력단 Current measurement circuit for synchronous buck converter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980035194A (en) * 1996-11-12 1998-08-05 김광호 Control device of voltage type PWM converter and control method thereof
KR19980035189A (en) * 1996-11-12 1998-08-05 김광호 Unbalanced Supply Voltage Control Apparatus and Method of Voltage-type PWM Converter
KR20090095783A (en) * 2008-03-06 2009-09-10 경상대학교산학협력단 Current measurement circuit for synchronous buck converter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103953546A (en) * 2014-04-15 2014-07-30 广东美的制冷设备有限公司 Control device of compressor and compressor control system with control device
CN106712623A (en) * 2016-12-13 2017-05-24 广东威灵电机制造有限公司 Measuring device for phase voltage of motor, measuring method and motor control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6735827B2 (en) Power converter
US7977898B2 (en) Current sensing for a multi-phase DC/DC boost converter
JP5122505B2 (en) Power conversion apparatus and control method thereof
JP2007259675A (en) Power converter system
JP6208005B2 (en) Electric pole position estimating device for electric motor, inverter device and electric motor system
CN109874397B (en) Control device for power converter
KR20140113260A (en) Motor control device
JP5132848B1 (en) Power converter
ES2854051T3 (en) Apparatus for controlling an inverter
JP5888074B2 (en) Power converter
KR101319303B1 (en) Motor driving appararatus and method for controllling of the same
JP6001623B2 (en) Inverter control apparatus and method
KR20160065291A (en) Motor driving module
JP5131467B2 (en) Control device for power converter
CN108631684B (en) Control device for AC rotating machine
CN105958887A (en) Inverter dead-time compensation system and compensation method applied to vector control
Shanmugam et al. Sensorless control of four-switch inverter for brushless DC motor drive and its simulation
KR20140090470A (en) Apparatus for driving motor
Kennel et al. " Sensorless" control of 4-quadrant-rectifiers for voltage source inverters (VSI)
KR102068180B1 (en) Apparatus for driving motor
JP2022090317A (en) Inverter control device, and control method of inverter
CN102386839B (en) Synchronous motor vector controller based on reactive power observer and control method
KR101696510B1 (en) Inverter controlling system for compensating distortion of output voltage
JP2015050916A (en) Electric motor drive controller
JP2010246336A (en) Motor control device and motor control method

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: 20191002

Year of fee payment: 7