KR101393574B1 - 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법 및 모터 제어 방법 - Google Patents

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현대자동차 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법은, 인버터로부터 전력 케이블을 통해 모터에 공급되는 복수의 상전류를 측정하는 단계; 상기 복수의 상전류를 정지 좌표계로 변환하여, 정지 좌표계 제1축 전류 및 정지 좌표계 제2축 전류를 얻는 단계; 상기 정지 좌표계 제1축 전류와 상기 정지 좌표계 제2 축 전류를 이용하여 케이블 단선 지수를 계산하는 단계; 및 상기 케이블 단선 지수에 의하여 상기 전력 케이블의 단선을 검출하는 단계를 포함한다.

Description

모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법 및 모터 제어 방법{DETECTION METHOD OF DISCONNECTION OF POWER CABLE OF MOTOR AND MOTOR CONTROL METHOD}
본 발명은 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법 및 모터 제어 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 자동차에서 모터와 인버터를 연결하는 전력 케이블의 단선 검출 방법 및 이를 이용하는 모터 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 연료 전지 자동차 등에는 구동 수단으로 영구 자석형 모터가 적용된다. 인버터는 직류 전압을 3상 교류 전압(u상, v상, w상)으로 변환시켜 전력 케이블을 통하여 모터에 제공하며, 모터 제어기는 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM)에 의하여 인버터를 제어할 수 있다.
그런데, 인버터와 모터를 연결하는 전력 케이블에 단선, 단락, 탈거 등이 발생하는 경우 모터 구동이 원활히 이루어지지 않을 뿐만 아니라 과전류, 과전압 발생 또는 이에 의한 인버터의 파손과 같은 치명적인 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 모터 제어기는 전력 케이블의 단선, 단락, 탈거 등의 상황이 발생하면 이를 즉시 감지하여, 시스템을 보호하고 그 외의 다른 문제가 발생하지 않도록 시스템의 전원을 차단하는 일련의 기능을 수행하여야 한다.
종래 모터의 전력 케이블 단선 검출 방법은 다음과 같다. 단선이 발생한 전력 케이블의 상전류는 인버터의 제어와 관계없이 영(0)의 전류값을 가지므로, 나머지 두 개의 전력 케이블의 상전류는 전류 지령치와 상당히 큰 차이를 가지게 된다. 이러한 전류 차이가 일정 시간 이상으로 유지될 경우에 전력 케이블의 단선을 검출한다. 실제 구현 시에는 전류 센서의 측정 오차를 고려하여 3상 전류의 합이 영(0)이 아닌 일정 범위(일례로, │10A│이내)에서 상술한 전류 차이를 가지면서 일정 시간(일례로, 30 msec) 동안 유지될 경우에 단선으로 검출한다. 여기서, 3상 전류의 합이 0이 아닌 일정 범위 내로 한정하였기 때문에, 정상 상태인지 고장 상태인지 여부를 판단하기 위하여 별도의 조건(일례로, 상전류 피크가 50A 이상)을 더 설정할 수 있다.
이와 같이 종래에는 다양한 조건이 설정되어 있어 실제 전력 케이블이 단선되더라도 검출이 되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 정해진 일정 시간 이내에 상전류가 과전류 레벨 이상으로 상승하는 경우에는 단선을 검출하기 어렵다.
본 발명은 전력 케이블의 단선 발생을 정확하게 감지할 수 있는 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법 및 이를 이용한 모터 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법은, 인버터로부터 전력 케이블을 통해 모터에 공급되는 복수의 상전류를 측정하는 단계; 상기 복수의 상전류를 정지 좌표계로 변환하여, 정지 좌표계 제1축 전류 및 정지 좌표계 제2축 전류를 얻는 단계; 상기 정지 좌표계 제1축 전류와 상기 정지 좌표계 제2 축 전류를 이용하여 케이블 단선 지수를 계산하는 단계; 및 상기 케이블 단선 지수에 의하여 상기 전력 케이블의 단선을 검출하는 단계를 포함한다.
상기 케이블 단선 지수는 아래 수학식으로 정의될 수 있다.
[수학식]
Figure 112012104412931-pat00001
(여기서, K는 상기 케이블 단선 지수이고, Idss는 상기 정지 좌표계 제1축 전류이며, Iqss는 상기 정지 좌표계 제2축 전류이다)
상기 전력 케이블이 제1 전력 케이블, 제2 전력 케이블 및 제3 전력 케이블을 포함하고, 상기 케이블 단선 지수가 상기 제1 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제1 전력 케이블의 단선으로 검출하고, 상기 케이블 단선 지수가 상기 제2 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제2 전력 케이블의 단선으로 검출하며, 상기 케이블 단선 지수가 상기 제3 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제3 전력 케이블의 단선으로 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 방법은, 인버터로부터 전력 케이블을 통해 모터에 공급되는 복수의 상전류를 측정하는 단계; 상기 복수의 상전류를 정지 좌표계로 변환한 다음 동기 좌표계로 변환하는 단계; 상기 전력 케이블의 단선을 검출하는 단계; 상기 동기 좌표계의 전류를 이용하여 펄스 폭 변조(PMW) 듀티를 계산하는 단계; 및 상기 PMW 듀티에 근거하여 상기 인버터를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 상전류를 정지 좌표계로 변환할 때, 상기 정지 좌표계 제1축 전류와 상기 정지 좌표계 제2 축 전류를 생성한다. 상기 전력 케이블의 단선을 검출할 때, 상기 정지 좌표계 제1축 전류와 상기 정지 좌표계 제2 축 전류를 이용하여 케이블 단선 지수를 계산하고, 상기 케이블 단선 지수에 의하여 상기 전력 케이블의 단선을 검출한다.
상기 케이블 단선 지수는 아래 수학식으로 정의될 수 있다.
[수학식]
Figure 112012104412931-pat00002
(여기서, K는 상기 케이블 단선 지수이고, Idss는 상기 정지 좌표계 제1축 전류이며, Iqss는 상기 정지 좌표계 제2축 전류이다)
상기 전력 케이블이 제1 전력 케이블, 제2 전력 케이블 및 제3 전력 케이블을 포함하고, 상기 케이블 단선 지수가 상기 제1 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제1 전력 케이블의 단선으로 검출하고, 상기 케이블 단선 지수가 상기 제2 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제2 전력 케이블의 단선으로 검출하며, 상기 케이블 단선 지수가 상기 제2 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제2 전력 케이블의 단선으로 검출할 수 있다.
상기 케이블 단선을 검출하는 단계가 상기 PWM 듀티 계산 전에 수행되거나, 상기 케이블 단선을 검출하는 단계가 상기 PWM 듀티 계산 및 상기 인버터 제어 중 적어도 하나와 병렬적으로 수행될 수 있다.
상기 전력 케이블의 단선을 검출한 다음 단선 이후에 필요한 후행 로직을 수행할 수 있다.
본 실시예에서는 신뢰성 높은 하나의 케이블 단선 지수(K)만을 이용하여 전력 케이블의 단선 여부를 검출한다. 이에 따라 전력 케이블의 단선 여부를 쉽고 정확하게 빠르게 검출할 수 있다. 또한, 전력 케이블의 단선이 검출되면, 이에 해당하는 후행 로직을 실행하여 전력 케이블의 단선에 의한 2차 사고를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법을 포함하는 모터 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 w상 단선일 경우의 전류, 케이블 단선 지수(K) 및 w상 단선 검출 여부를 도시한 그래프들이다.
도 3은 v상 단선일 경우의 전류, 케이블 단선 지수(K) 및 v상 단선 검출 여부를 도시한 그래프들이다.
도 4은 u상 단선일 경우의 전류, 케이블 단선 지수(K) 및 u상 단선 검출 여부를 도시한 그래프들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 모터의 전력 케이블 단선 검출 장치 및 방법을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에 따른 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법(이하 "단선 검출 방법")은 케이블 단선 지수(cable open factor)(K)를 이용하여 전력 케이블의 단선을 검출한다. 이를 좀더 구체적으로 설명한다.
본 실시예에서는 모터 제어 방법에서 복수의 전류(일례로, 3상 전류)를 좌표 변환할 때 좌표 변환된 전류를 이용하여 케이블 단선 지수(K)를 계산할 수 있다. 일례로, 동기 좌표계(synchronous reference frame)의 전류 제어기(current regulator)를 사용하는 모터 제어 방법을 먼저 설명한 후에, 모터 제어 방법에서의 좌표 변환된 전류를 이용한 케이블 단선 지수(K)의 계산 방법 및 이를 이용한 단선 검출 방법을 설명한다.
모터 제어 방법에서는, 3개 또는 2개의 전류 센서를 이용하여 3상 전류(u상 전류(Iu), v상 전류(Iv), w상 전류(Iw))를 좌표 변환한다.
구체적으로 3상 전력 케이블 각각에 전류 센서를 설치하여 전류를 측정할 수 있다. 또는, 2개의 전력 케이블에만 전류 센서를 설치하여 2개의 전류를 측정하고, 전류 센서가 위치하지 않는 전력 케이블의 전류는 3상 전류의 순시 합이 0이라는 법칙을 이용하여 계산하여 얻을 수 있다.
그리고 3상 전류는 1차 좌표 변환에 의하여 정지 좌표계로 변환되고, 정지 좌표계로 변환된 3상 전류는 2차 좌표 변환에 의하여 회전 자계 속도와 동기된 동기 좌표계로 변환된다.
1차 좌표 변환에서는 수학식 1 및 2를 이용하여 3상 전류(Iu, Iv, Iw)를 정지 좌표계로 변환하여 정지 좌표계 제1축 전류(정지 좌표계 d축 전류, Idss)와 정지 좌표계 제2축 전류(정지 좌표계 q축 전류, Iqss)를 얻는다.
Figure 112012104412931-pat00003
Figure 112012104412931-pat00004
그리고 2차 좌표 변환에서는 정지 좌표계로 변환된 전류를 수학식 3 및 4에 의하여 동기 좌표계로 변환하여 동기 좌표계 d축 전류(Idsr)와 동기 좌표계 q축 전류(Iqsr)를 얻는다.
Figure 112012104412931-pat00005
Figure 112012104412931-pat00006
동기 좌표계 d축 전류(Idsr)와 동기 좌표계 q축 전류(Iqsr)는 모터 제어기에 입력된다. 전류 제어기는 모터의 부하 조건에 따른 동기 좌표계 목표 d축 전류(Idsr*) 및 동기 좌표계 목표 q축 전류(Iqsr*)와, 실측된 동기 좌표계 d축 전류(Idsr) 및 동기 좌표계 q축 전류(Iqsr)를 각기 비교하여, 목표 d축 전압(Vdrs*) 및 목표 q축 전압(Vqsr*)을 출력한다. 목표 d축 전압(Vdrs*) 및 목표 q축 전압(Vqsr*)을 이용하여 모터를 제어한다.
본 실시예에서는 상술한 모터 제어 방법에서 1차 좌표 변환에 의하여 얻어진 정지 좌표계 d축 전류(Idss)와 정지 좌표계 q축 전류(Iqss)에 의하여 케이블 단선 지수(K)를 계산한다. 케이블 단선 지수(K)를 계산하는 방법, 이를 이용하여 전력 케이블의 단선을 검출할 수 있는 방법을 아래에서 설명한다.
케이블 단선 지수(K)는 아래 수학식 5와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112012104412931-pat00007
모터의 3상의 전력 케이블 중 1상의 전력 케이블이 단선되는 경우에는 정상 상태의 3상의 전류 파형과는 다른 파형을 가진다.
3개의 전력 케이블 중 단선된 전력 케이블에서는 전류가 흐를 수 있는 경로가 차단되므로, 단선된 전력 케이블의 전류가 영(0)으로 수렴한다. 이 전류를 전류 센서를 통하여 측정하게 되면, 단선된 상에서는 영 전류(Izero)가 검지된다. 영 전류(Izero)는 이론적으로 0의 값을 가져야 하나, 전류 센서의 측정 오차 및 출력 검출 회로의 오차 등에 의하여 0의 값이 아닌 영 전류의 측정 오차 값이 검지된다.
단선되지 않은 2개의 전력 케이블 중 1상의 전력 케이블에서 측정되는 전류를 제1 전류(Iopen)이라 하면, 단선되지 않은 다른 1개의 전력 케이블 중 1상에는 제1 전류(Iopen)와 반대 부호를 가지는 전류(-Iopen)과 불평형 전류(unbalanced current)(Iub)가 더해진 제2 전류(-Iopen + Iub)가 측정된다. 3상의 전력 케이블은 전류 평형을 이루기 때문에 3개 전력 케이블의 상전류의 합은 0이다. 따라서 원친적으로는 불평형 전류(Iub)는 0이어야 한다. 하지만, 전류 센서의 측정 오차, 검출 회로의 오차, 3상의 전력 케이블 외의 전류 도통 등에 의하여 전류 평형이 일어나지 않게 되고, 불평형 전류(Iub)는 0이 아닌 값을 가질 수 있다. 이는 3개의 전력 케이블 중 어떠한 전력 케이블이 단선되더라도 동일하게 적용되며, 단선되지 않은 2상의 전력 케이블 중 어떠한 상을 제1 전류(Iopen)로 정의하여도 그 결과는 동일하다.
3상의 전력 케이블 중 1상의 전력 케이블이 단선되는 경우, 3상 전류(Iu, Iv, Iw)와, 3상 전류(Iu, Iv, Iw)를 정지 좌표계로 변환된 정지 좌표계 d축 전류(Idss) 및 정지 좌표계 q축 전류(Iqss)와, 수학식 5에 의하여 계산된 케이블 단선 지수 K의 값은 표 1과 같다.
u상 단선 v상 단선 w상 단선
Iu Izero Iopen Iopen
Iv Iopen Izero (-Iopen + Iub)
Iw (-Iopen + Iub) (-Iopen + Iub) Izero
Idss
Figure 112012104412931-pat00008
Figure 112012104412931-pat00009
Figure 112012104412931-pat00010
Iqss
Figure 112012104412931-pat00011
Figure 112012104412931-pat00012
Figure 112012104412931-pat00013
K
Figure 112012104412931-pat00014
Figure 112012104412931-pat00015
Figure 112012104412931-pat00016
이때, 제1 전류(Iopen) 값이 영 전류(Izero)의 절대값 및 불평형 전류(Iub)의 전류값보다 큰 경우에 케이블 단선 지수(K)의 값은 아래 표 2와 같다.
u상 단선 v상 단선 w상 단선
K
Figure 112012104412931-pat00017
Figure 112012104412931-pat00018
Figure 112012104412931-pat00019
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 3상의 전력 케이블 중 1상의 전력 케이블이 단선되는 경우에 케이블 단선 지수(K)는 단선된 상의 종류에 따라 그 값이 서로 달라지게 된다. 즉, u상 단선인 경우에 케이블 단선 지수(K)가 0 근처의 값을 가지고, v상 단선인 경우에 케이블 단선 지수(K)가
Figure 112012104412931-pat00020
근처의 값을 가지며, w상 단선인 경우에는 케이블 단선 지수(K)가 (
Figure 112012104412931-pat00021
) 근처의 값을 가진다. 이와 같이 케이블 단선 지수(K)는 각 상의 단선에 따라 서로 다른 값을 가지므로 케이블 단선 지수(K)를 전력 케이블의 단선 여부의 판단 기준으로 삼을 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 단선으로 판단할 수 있는 범위 및 시간을 설정하고, 케이블 단선 지수(K)가 그 범위 내에서 일정 시간 동안 유지되면 단선으로 검출한다. 즉, 케이블 단선 지수(K)가 u상 최소 케이블 단선 지수(Ku_min) 내지 u상 최대 케이블 단선 지수(Ku_max)의 값으로 u상 유지 시간(Tu_hold) 만큼 유지될 때 u상을 단선으로 검출한다. 케이블 단선 지수(K)가 v상 최소 케이블 단선 지수(Kv_min) 내지 v상 최대 케이블 단선 지수(Kv_max)의 값으로 v상 유지 시간(Tv_hold) 만큼 유지될 때 v상을 단선으로 검출한다. 그리고 케이블 단선 지수(K)가 w상 최소 케이블 단선 지수(Kw_min) 내지 w상 최대 케이블 단선 지수(Kw_max)의 값으로 w상 유지 시간(Tw_hold) 만큼 유지될 때 w상을 단선으로 검출한다.
u상 최소 케이블 단선 지수(Ku_min), u상 최대 케이블 단선 지수(Ku_max), v상 최소 케이블 단선 지수(Kv_min), v상 최대 케이블 단선 지수(Kv_max), w상 최소 케이블 단선 지수(Kw_min), w상 최대 케이블 단선 지수(Kw_max), u상 유지 시간(Tu_hold), v상 유지 시간(Tv_hold) 및 w상 유지 시간(Tw_hold)의 구체적인 값은 각 측정 오차, 검출 회로의 오차, 3상 전력 케이블 외의 전류 도통 등을 얼마나 반영하여 범위를 정하느냐에 따라 달라질 수 있다.
상술한 바와 같이, u상 단선인 경우에 케이블 단선 지수(K)가 0 근처의 값을 가지고, v상 단선인 경우에 케이블 단선 지수(K)가
Figure 112012104412931-pat00022
근처의 값을 가지며, w상 단선인 경우에는 케이블 단선 지수(K)가 (
Figure 112012104412931-pat00023
) 근처의 값을 가진다.
상술한 바에 따른 단선 검출 방법 및 모터 제어 방법을 도 1을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법을 포함하는 모터 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
본 실시예에서 모터 제어 방법에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, u상 전류(Iu), v상 전류(Iv), 그리고 w상 전류(Iw)를 측정한다(S10). u상 전류(Iu), v상 전류(Iv), 그리고 w상 전류(Iw)는 2개의 전류 센서 또는 3개의 전류 센서를 이용하여 측정될 수 있다.
이어서, u상 전류(Iu), v상 전류(Iv), 그리고 w상 전류(Iw)를 정지 좌표계로 변환(S20)한 다음 동기 좌표계로 변환한다(S30).
이어서, 정지 좌표계로 변환된 정지 좌표계 d축 전류(Idss) 및 정지 좌표계 q축 전류(Iqss)를 이용하여 케이블 단선 지수(K)를 계산한다(S40). 케이블 단선 지수(K)에 따라 u상, v상, 그리고 w상의 전력 케이블의 단선을 검출하고(S50), 이에 따라 필요한 처리를 수행한다(S60).
즉, 케이블 단선 지수(K)가 u상 최소 케이블 단선 지수(Ku_min) 내지 u상 최대 케이블 단선 지수(Ku_max)의 값으로 u상 유지 시간(Tu_hold) 만큼 유지될 때 u상을 단선으로 검출하고, u상 단선인 경우의 후행 로직을 수행한다(S70).
케이블 단선 지수(K)가 v상 최소 케이블 단선 지수(Kv_min) 내지 v상 최대 케이블 단선 지수(Kv_max)의 값으로 v상 유지 시간(Tv_hold) 만큼 유지될 때 v상을 단선으로 검출하고, v상 단선인 경우의 후행 로직을 수행한다(S80).
케이블 단선 지수(K)가 w상 최소 케이블 단선 지수(Kw_min) 내지 w상 최대 케이블 단선 지수(Kw_max)의 값으로 w상 유지 시간(Tw_hold) 만큼 유지될 때 w상을 단선으로 검출하고, w상 단선인 경우의 후행 로직을 수행한다(S90).
이어서, 펄스 폭 변조(PWM)에 의하여 PWM 듀티(PWM duty)를 계산한다(S90).
이어서, PWM 듀티에 근거하여 인버터를 제어한다(S100).
본 실시예에서는 신뢰성 높은 하나의 케이블 단선 지수(K)만을 이용하여 전력 케이블의 단선 여부를 검출한다. 이에 의하여 다양한 검출 조건이 있을 경우 하나의 검출 조건만이 누락된 경우에도 단선이 되지 않은 것으로 판단하는 종래의 문제를 해결할 수 있다. 또한, 검출에 많은 시간이 필요하여 검출 시간 내에 상전류가 과전류 레벨 이상으로 상승하는 경우에도 단선을 검출할 수 없는 종래의 문제를 해결할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 케이블 단선 지수(K)를 이용하여 전력 케이블의 단선 여부를 쉽고 정확하고 빠르게 검출할 수 있다. 전력 케이블의 단선이 검출되면, 이에 해당하는 후행 로직을 실행하여 전력 케이블의 단선에 의한 2차 사고를 방지할 수 있다.
실시예에 따른 단선 검출 방법에 따라 w상 단선, v상 단선 및 u상 단선을 검출한 결과를 각기 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 2는 w상 단선일 경우의 전류, 케이블 단선 지수(K) 및 w상 단선 검출 여부를 도시한 그래프들이다.
도 2의 (a)에서와 같이 약 0.10초에서 w상의 전류가 0이 될 때, 도 2의 (b)에서와 같이 케이블 단선 지수(K)가 대략 -1.7 내지 -1.8 사이의 값을 가지게 된다. 그러면 도 2의 (c)에서와 같이 본 실시예에서는 즉시 w상의 단선을 검출할 수 있다. 반면, 비교예에서는 전류 차이가 일정 시간(약 0.03sec) 동안 유지된 경우에만 w상의 단선을 검출할 수 있음을 알 수 있다.
도 3은 v상 단선일 경우의 전류, 케이블 단선 지수(K) 및 v상 단선 검출 여부를 도시한 그래프들이다.
도 3의 (a)에서와 같이 약 0.10초에서 v상의 전류가 0이 될 때, 도 3의 (b)에서와 같이 케이블 단선 지수(K)가 대략 1.7 내지 1.8 사이의 값을 가지게 된다. 그러면 도 3의 (c)에서와 같이 본 실시예에서는 즉시 v상의 단선을 검출할 수 있다. 반면, 비교예에서는 전류 차이가 일정 시간(약 0.03sec) 동안 유지된 경우에만 v상의 단선을 검출할 수 있음을 알 수 있다.
도 4은 u상 단선일 경우의 전류, 케이블 단선 지수(K) 및 u상 단선 검출 여부를 도시한 그래프들이다.
도 4의 (a)에서와 같이 약 0.10초에서 u상의 전류가 0이 될 때, 도 4의 (b)에서와 같이 케이블 단선 지수(K)가 대략 0의 값을 가지게 된다. 그러면 도 4의 (c)에서와 같이 본 실시예에서는 즉시 u상의 단선을 검출할 수 있다. 반면, 비교예에서는 전류 차이가 일정 시간(약 0.03sec) 동안 유지된 경우에만 v상의 단선을 검출할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 도 1의 모터 제어 방법에서는 PWM 듀티를 계산(S90)하기 전에 전력 케이블의 단선을 검출(S50)하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예에 따른 단선 검출은 정지 좌표계로 좌표 변환된 3상 전류(Iu, Iv, Iw)를 기반으로 한다. 따라서 3상 전류(Iu, Iv, Iw)의 좌표 변환 이후 다음 주기의 전류 좌표 변환이 일어나기 전에 전력 케이블의 단선을 검출하면 된다. 따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전력 케이블의 단선 검출(S50)은 PWM 듀티 계산(S90)과 병렬로 수행될 수 있다. 또는, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전력 케이블의 단선 검출(S50)은 PWM 듀티 계산(S90) 및 PWM 듀티 계산에 근거한 인버터 제어(S100)와 병렬로 이루어질 수 있다. 그리고 도 1에서는 전력 케이블의 단선 검출(S50)이 동기 좌표계로 변환(S30)된 후에 수행되었으나, 정지 좌표계로 변환(S20)되고 동기 좌표계로 변환(S30) 전에 수행될 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는 모터 제어 방법에서 모터 제어를 위하여 3상 전류로부터 변환된 정지 좌표계의 전류를 그대로 이용하여 단선 검출 지수(K)를 계산하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 전류의 좌표를 정지 좌표계로 변환(S20)한 다음 이를 저주파 필터링(low pass filtering)한 전류를 이용하여 단선 검출 지수(K)를 계산(S30)할 수 있다. 이와 같이 저주파 필터링된 전류를 이용하여 계산된 단선 검출 지수(K)를 사용하면 단선 검출 지수(K)의 계산 정확도를 향상할 수 있고, 결과적으로 케이블의 단선 검출의 정확도를 향상할 수 있다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 인버터로부터 전력 케이블을 통해 모터에 공급되는 복수의 상전류를 측정하는 단계;
    상기 복수의 상전류를 정지 좌표계로 변환하여, 정지 좌표계 제1축 전류 및 정지 좌표계 제2축 전류를 얻는 단계;
    상기 정지 좌표계 제1축 전류와 상기 정지 좌표계 제2 축 전류를 이용하여 케이블 단선 지수를 계산하는 단계; 및
    상기 케이블 단선 지수에 의하여 상기 전력 케이블의 단선을 검출하는 단계
    를 포함하는, 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이블 단선 지수는 아래 수학식으로 정의되는, 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법.
    [수학식]
    Figure 112012104412931-pat00024

    (여기서, K는 상기 케이블 단선 지수이고, Idss는 상기 정지 좌표계 제1축 전류이며, Iqss는 상기 정지 좌표계 제2축 전류이다)
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력 케이블이 제1 전력 케이블, 제2 전력 케이블 및 제3 전력 케이블을 포함하고,
    상기 케이블 단선 지수가 상기 제1 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제1 전력 케이블의 단선으로 검출하고,
    상기 케이블 단선 지수가 상기 제2 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제2 전력 케이블의 단선으로 검출하며,
    상기 케이블 단선 지수가 상기 제3 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제3 전력 케이블의 단선으로 검출하는, 모터의 전력 케이블의 단선 검출 방법.
  4. 인버터로부터 전력 케이블을 통해 모터에 공급되는 복수의 상전류를 측정하는 단계;
    상기 복수의 상전류를 정지 좌표계로 변환한 다음 동기 좌표계로 변환하는 단계;
    상기 전력 케이블의 단선을 검출하는 단계;
    상기 동기 좌표계의 전류를 이용하여 펄스 폭 변조(PWM) 듀티를 계산하는 단계; 및
    상기 PWM 듀티에 근거하여 상기 인버터를 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 상전류를 정지 좌표계로 변환할 때, 정지 좌표계 제1축 전류와 정지 좌표계 제2 축 전류를 생성하고,
    상기 전력 케이블의 단선을 검출할 때, 상기 정지 좌표계 제1축 전류와 상기 정지 좌표계 제2 축 전류를 이용하여 케이블 단선 지수를 계산하고, 상기 케이블 단선 지수에 의하여 상기 전력 케이블의 단선을 검출하는 모터 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 케이블 단선 지수는 아래 수학식으로 정의되는, 모터 제어 방법.
    [수학식]
    Figure 112012104412931-pat00025

    (여기서, K는 상기 케이블 단선 지수이고, Idss는 상기 정지 좌표계 제1축 전류이며, Iqss는 상기 정지 좌표계 제2축 전류이다)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전력 케이블이 제1 전력 케이블, 제2 전력 케이블 및 제3 전력 케이블을 포함하고,
    상기 케이블 단선 지수가 상기 제1 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제1 전력 케이블의 단선으로 검출하고,
    상기 케이블 단선 지수가 상기 제2 전력 케이블의 단선 지수 범위에 속하면 상기 제2 전력 케이블의 단선으로 검출하는, 모터 제어 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 케이블 단선을 검출하는 단계가 상기 PWM 듀티 계산 전에 수행되거나,
    상기 케이블 단선을 검출하는 단계가 상기 PWM 듀티 계산 및 상기 인버터 제어 중 적어도 하나와 병렬적으로 수행되는, 모터 제어 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 전력 케이블의 단선을 검출한 다음 단선 이후에 필요한 후행 로직을 수행하는, 모터 제어 방법.
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