KR101401778B1 - Flux controller for pemanent magnetic synchronous motor drive - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영구자석 동기기의 운전에 있어서 정격속도 이상의 속도 또는 인버터 직류링크 전압이 부족한 상황에서 이를 관측하여 지령 자속의 크기를 조정함으로써 고속 운전을 가능하게 하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치에 관한 것으로, 회전자 지령 자속과 추정자속의 오차를 입력으로 하여 영구자석 동기기의 추정자속을 계산하는 센서리스 벡터제어장치의 자속 제어장치로서, 영구자석 동기기의 속도와 인버터 직류링크 전압을 입력으로 하여 상기 회전자 지령 자속의 크기를 조정하는 지령 자속 조정장치를 포함하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다. 따라서, 속도와 전압을 통해 지령 자속의 크기를 가변할 수 있으므로, 고속운전이 가능하게 되는 이점이 있다.The present invention relates to a magnetic flux controlling apparatus for a permanent magnet synchronous machine which enables a high-speed operation by observing the speed or a DC link voltage of the inverter at a speed higher than a rated speed or an inverter link voltage in operation of the permanent magnet synchronous machine, A flux control apparatus for a sensorless vector control apparatus for calculating an estimated flux of a permanent magnet synchronous machine by receiving an error between a rotor commanded magnetic flux and an estimated magnetic flux, comprising: There is provided a magnetic flux control device for a permanent magnet synchronous machine including a command magnetic flux adjusting device for adjusting a magnitude of a command magnetic flux. Therefore, since the magnitude of the command magnetic flux can be varied through the speed and the voltage, there is an advantage that high-speed operation is possible.

Description

영구자석 동기기 자속 제어장치{FLUX CONTROLLER FOR PEMANENT MAGNETIC SYNCHRONOUS MOTOR DRIVE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a permanent magnet synchronous magnetic flux control device,

본 발명은 영구자석 동기기의 자속 제어장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 영구자석 동기기의 운전에 있어서 정격속도 이상의 속도 또는 인버터 직류링크 전압이 부족한 상황에서 이를 관측하여 지령 자속의 크기를 조정함으로써 고속 운전을 가능하게 하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a magnetic flux control device for a permanent magnet synchronous machine, and more particularly to a permanent magnet synchronous motor control device for controlling a permanent magnet synchronous motor by controlling the magnitude of the command magnetic flux by observing the speed of the permanent magnet synchronous machine, To a magnetic flux control device of a permanent magnet synchronous machine.

일반적으로 영구자석 동기기는 유도기에 비하여 효율이 우수하고 크기가 작고 제어성이 우수하다는 장점 때문에 고속운전에 널리 이용되고 있다. 영구자석 동기기의 속도 센서 없는 센서리스 벡터제어를 수행하기 위해서는 실시간으로 자극의 위치를 얻을 수 있는 센서리스 알고리즘이 필요하다. 센서리스 알고리즘으로 전압정보를 이용하여 역기전력 또는 자속을 추정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 자속을 추정하는 자속 제어 장치는 영구자석 동기기의 전압방정식을 이용하여 회전자의 자속각과 속도를 계산하여 전류제어와 속도제어에 이용한다. Generally, permanent magnet synchronous machines are widely used for high speed operation because of their excellent efficiency, small size and excellent controllability compared with induction motors. In order to perform the sensorless vector control without the velocity sensor of the permanent magnet synchronizer, a sensorless algorithm that can obtain the position of the stimulus in real time is needed. A method of estimating a counter electromotive force or a magnetic flux using voltage information by a sensorless algorithm is widely used. The magnetic flux control device for estimating the magnetic flux uses the voltage equation of the permanent magnet synchronous machine to calculate the magnetic flux angle and speed of the rotor and use it for current control and speed control.

한편, 고속으로 전동기를 구동하는 시스템인 인버터는 전동기에 공급할 수 있는 최대 전압과 전류에 의해 전동기의 출력 토크는 제한된다. 제한된 전압과 전류 조건에서 영구자석의 동기기의 최대 출력 토크를 발생하기 위한 자속 제어장치가 필요하다. 본 발명은 영구자석 동기기의 고속 운전시 최대 출력 토크를 발생하기 위한 자속 제어장치이다.On the other hand, the inverter, which is a system that drives the motor at high speed, limits the output torque of the motor due to the maximum voltage and current that can be supplied to the motor. A magnetic flux control device for generating a maximum output torque of a synchronous machine of a permanent magnet at a limited voltage and current condition is required. The present invention relates to a magnetic flux control device for generating a maximum output torque during high-speed operation of a permanent magnet synchronous machine.

도 1는 영구자석 동기기의 구동시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a drive system of a permanent magnet synchronous machine.

속도제어장치(101)는 속도지령과 센서리스 제어장치(105)의 출력인 추정된 전동기 속도의 차이로부터 비례적분(PI)제어를 통해 전류지령을 생성한다. The speed control device 101 generates a current command through proportional integral (PI) control from the difference between the speed command and the estimated motor speed, which is the output of the sensorless control device 105. [

전류제어장치(102)는 속도제어장치(101) 출력인 전류지령과 영구자석 동기기(104)의 실제전류로부터 비례적분(PI)제어를 통해 전압 지령을 생성한다. The current control device 102 generates a voltage command through proportional integral (PI) control from the current command output from the speed control device 101 and the actual current of the permanent magnet synchronous machine 104.

구동시스템(103)에서는 전류제어장치(102)의 출력인 제한되지 않은 전압 지령으로부터 전압변조방식(PWM)을 이용하여 제한된 전압 지령을 생성한다. 또한, 데드타임(Deadtime) 보상 등을 고려한 인버터에 출력할 스위칭 패턴을 생성하고 영구자석 동기기(104)에 출력전압을 인가한다. In the drive system 103, a limited voltage command is generated using the voltage modulation method (PWM) from the unlimited voltage command which is the output of the current control device 102. Also, a switching pattern to be output to an inverter considering dead time compensation and the like is generated, and an output voltage is applied to the permanent magnet synchronous machine 104.

또한, 센서리스 제어장치(105)는 전압 지령, 실제 전류와 영구자석 동기기의 전압방정식을 이용하여 회전자의 자속각을 계산하여 전류제어장치(102)에 입력하고 전동기 속도를 계산하여 속도제어장치(101)에 입력한다.
The sensorless controller 105 calculates the magnetic flux angle of the rotor using the voltage command, the actual current, and the voltage equation of the permanent magnet synchronous machine, inputs it to the current controller 102, calculates the motor speed, (101).

도 2는 센서리스 제어장치를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing a sensorless control device.

센서리스 제어장치는 크게 자속 제어장치(201)와 위상 고정루프(202)의 두 부분으로 구성되어 있다. 자속제어장치(201)는 전동기 전압 지령, 전동기 실제전류, 그리고 자속각과 영구자석 동기기의 전압방정식을 이용하여 영구자석에 의한 회전자의 자속을 계산한다. 동기좌표계에서 영구자석 동기기의 전압방정식은 다음과 같다.The sensorless control device is largely composed of a magnetic flux control device 201 and a phase locked loop 202. The magnetic flux control device 201 calculates the magnetic flux of the rotor by the permanent magnet using the motor voltage command, the actual current of the motor, and the voltage equation of the magnetic flux angle and the permanent magnet synchronous machine. The voltage equation of the permanent magnet synchronous machine in the synchronous coordinate system is as follows.

Figure 112010075671539-pat00001
Figure 112010075671539-pat00001

여기서 ω e 는 모터각속도, v ds 및 v qs 은 d 및 q축 고정자전압, i ds 및 i qs 는 d 및 q축 고정자전류, L ds 및 L qs 는 d 및 q축 인덕턴스, R s 는 고정자저항, φ f 는 영구자석에 의한 쇄교자석을 의미한다.Where ω e is the motor angular velocity, v ds and v qs are the d and q axis stator voltages, i ds And i qs are the d and q axis stator currents, L ds And L qs is d and the q-axis inductance, R s is stator resistance, φ f is the mean magnetic linkage by the permanent magnet.

동기좌표계에서의 회전자 지령 자속은 다음의 식으로 나타난다.The rotor command flux in the synchronous coordinate system is expressed by the following equation.

Figure 112010075671539-pat00002
Figure 112010075671539-pat00002

또한, 동기좌표계에서의 고정자 자속은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.The stator flux in the synchronous coordinate system can be expressed by the following equation.

Figure 112010075671539-pat00003
Figure 112010075671539-pat00003

상기와 같이 회전자의 자속이 계산되면 위상고정루프(202)에서 자속각을 직접 구할 수도 있으나, 계산된 자속의 변화에 민감하게 동작하여 실제 제어에 사용하기는 실제적으로 어려움이 존재한다. 따라서, 위상고정루프(PLL) 제어에 의해서 전동기 속도를 계산하고 전동기 속도를 적분하여 자속각을 얻는다. 위상고정루프의 제어장치로는 비례적분(PI)제어장치를 고려할 수 있다.
When the magnetic flux of the rotor is calculated as described above, the magnetic flux angle can be directly obtained in the phase locked loop 202. However, there is a practical difficulty in using the magnetic flux for the actual control because it operates sensitively to the change of the calculated magnetic flux. Therefore, the motor speed is calculated by phase locked loop (PLL) control and the motor speed is integrated to obtain the magnetic flux angle. As a control device of the phase locked loop, a proportional integral (PI) control device may be considered.

도 3은 자속 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the magnetic flux controlling apparatus.

회전자전류방정식을 이용한 회전자 지령 자속(λ전류)과 계산된 자속(λ)의 차이로부터 비례적분 제어장치(301)와 적분장치(302)를 통해서 영구자석 동기기의 회전자 자속(λ)을 계산한다.
(?) Of the permanent magnet synchronous machine from the difference between the rotor command magnetic flux (? Current ) and the calculated magnetic flux (?) Using the rotor current equation through the proportional plus integral controller 301 and the integrator 302 .

한편, 도 1의 전류 제어장치(102)는 속도제어장치(101)로부터 발생된 전류지령과 궤환된 전류로부터 비례적분(PI)제어를 행하여 전압 지령을 생성하고, 전향보상(Feed-forward)항을 더하여 제한되지 않은 출력 전압 지령을 얻는다.On the other hand, the current controller 102 of FIG. 1 generates a voltage command by performing a proportional-plus-integral (PI) control on the basis of the current command generated from the speed controller 101 and the feedback current, To obtain an unrestricted output voltage command.

상기 출력 전압 지령은 전압변조방식(PWM)에 의하여 공간벡터 평면상의 육각형에 의하여 제한되어 전압 지령이 되고, 이 값이 인버터를 통하여 전동기에 인가된다. 이때, 전류와 전류 지령치의 전달함수는 다음과 같다.The output voltage command is limited by a hexagon on the space vector plane by a voltage modulation method (PWM), and becomes a voltage command, and this value is applied to the electric motor through the inverter. At this time, the transfer function of current and current command value is as follows.

Figure 112010075671539-pat00004
Figure 112010075671539-pat00004

영구자석 동기기를 벡터제어하기 위해서는 회전자의 자속 정보가 필요한데, 회전자 자속은 고정자에 인가되는 전압과 전류 값으로부터 계산된다. The vector control of the permanent magnet synchronous machine requires the flux information of the rotor, which is calculated from the voltage and current values applied to the stator.

이러한 회전자 자속을 얻기 위하여 고정자 전압 방정식을 이용하는 방법을 전압 모델법이라 하고, 회전자 전류방정식을 이용한 방법을 전류 모델법이라고 한다. The method using the stator voltage equation to obtain the rotor flux is called the voltage model method, and the method using the rotor current equation is called the current model method.

일반적으로 역기전력이 큰 고속영역에서는 고정자 전압을 적분하여 구한 전압 모델법이 전동기 파라미터의 변동에 강인하여 자속제어에 유리하고, 역기전력이 작은 저속영역에서는 회전자 회로를 이용한 전류모델이 측정신호의 오차에 강인하여 추정 특성이 우수하다. 그러므로 저속에서는 전류모델을 사용하고 고속에서는 전압모델을 사용하여 자속을 제어하는 것이 바람직하다.Generally, in the high speed region where the back electromotive force is high, the voltage model method obtained by integrating the stator voltage is advantageous to the magnetic flux control by being resistant to the variation of the motor parameters and the current model using the rotor circuit in the low speed region, It is robust and has excellent estimation characteristics. Therefore, it is desirable to control the magnetic flux using the current model at low speed and the voltage model at high speed.

도 3의 자속 제어장치(201)을 살펴보면, 일반적인 제어기와 동일한 형태를 나타낸다. 즉, 지령치가 회전자 지령 자속(λ전류)이고, 외란이 전압모델로 구한 회전자 자속의 계산치(λ전압)이며, 출력이 계산된 회전자 자속(λ)인 형태이다. 회전자 자속(λ)을 회전자 지령 자속(λ전류)과 전압모델 회전자 자속 계산치(λ전압)의 전달함수(transfer function)의 형태로 표현하면 다음의 식으로 나타난다.Referring to the magnetic flux controlling apparatus 201 of FIG. 3, it shows the same form as a general controller. That is, the command value is the rotor command flux (lambda current ), the disturbance is the calculated value (? Voltage ) of the rotor flux obtained by the voltage model, and the output is the calculated rotor flux (?). If the rotor flux (λ) is expressed in the form of a transfer function of the rotor command flux (λ current) and the voltage model rotor flux (λ voltage ), the following equation is obtained.

Figure 112010075671539-pat00005
Figure 112010075671539-pat00005

영구자석 동기기의 출력토크(T e )는 다음과 같이 서로 직교하는 자속(φ f )과 전류 (i qs )의 곱으로 표시할 수 있다. The output torque of the permanent magnet synchronous machine (T e) can be represented by the product of the magnetic flux (φ f) and current (i qs) perpendicular to each other as follows:

Figure 112010075671539-pat00006
Figure 112010075671539-pat00006

여기서, 영구자석은 온도 또는 자기포화의 영향을 받지만 쇄교자속(φ f )은 큰 변동이 없기 때문에, 전류를 제어하면 토크를 제어할 수 있다. 인버터가 영구자석 동기기에 공급할 수 있는 최대 전류는 인버터의 전류 정격과 열정격에(Thermal Rating)에 의해 결정된다. 통상적인 제어범위에서는 전류를 제어하여 영구자석 동기기의 출력 토크를 가변시키지만 고속운전을 위해서는 자속을 줄여야 한다.Here, the permanent magnet is influenced by temperature or magnetic saturation, but since the flux linkage ( phi f ) has no large fluctuation, the torque can be controlled by controlling the current. The maximum current that the inverter can supply to the permanent magnet synchronizer is determined by the current rating and thermal rating of the inverter. In the normal control range, the output torque of the permanent magnet synchronous machine is controlled by controlling the current, but the magnetic flux must be reduced for high-speed operation.

그러나, 도 3에서 자속 제어장치의 지령 자속은 속도에 관계없이 일정한 값을 가지기 때문에 고속운전 영역에서 전류를 가변시켜 간접적으로 자속을 줄이는 복잡한 알고리즘이 필요하게 된다.
However, since the commanded magnetic flux of the magnetic flux controlling device has a constant value regardless of the speed in FIG. 3, a complicated algorithm for reducing the magnetic flux indirectly by varying the current in the high-speed operation region is required.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 영구자석 동기기의 운전에 있어서 정격속도 이상의 속도 또는 인버터 직류링크 전압이 부족한 상황에서 고속 운전을 가능하게 하는 구성을 가진 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a permanent magnet synchronous machine magnetic flux control device having a configuration capable of high speed operation in a state where a speed over a rated speed or an inverter DC link voltage is insufficient in operation of the permanent magnet synchronous machine The purpose is to provide.

본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 회전자 지령 자속과 추정자속의 오차를 입력으로 하여 영구자석 동기기의 추정자속을 계산하는 센서리스 벡터제어장치의 자속 제어장치로서, 영구자석 동기기의 속도와 인버터 직류링크 전압을 입력으로 하여 상기 회전자 지령 자속의 크기를 조정하는 지령 자속 조정장치를 포함하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다. 따라서, 속도와 전압을 통해 지령 자속의 크기를 가변할 수 있으므로, 고속운전이 가능하게 되는 이점이 있다.A magnetic flux controlling apparatus of a permanent magnet synchronous machine according to the present invention is an apparatus for controlling a magnetic flux of a sensorless vector control apparatus which calculates an estimated magnetic flux of a permanent magnet synchronous machine by taking an error between a rotor commanded magnetic flux and an estimated magnetic flux as an input, And a command magnetic flux adjusting device for adjusting the magnitude of the rotor commanded magnetic flux by inputting a speed and an inverter direct current link voltage to the permanent magnet synchronous machine. Therefore, since the magnitude of the command magnetic flux can be varied through the speed and the voltage, there is an advantage that high-speed operation is possible.

또한, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 상기 지령 자속 조정장치는, 영구자석 동기기의 속도가 정격 속도보다 큰 경우, 상기 회전자 지령 자속에 곱해지는 제1이득의 값을 1보다 작게 설정하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다.In the magnetic flux controlling apparatus of the permanent magnet synchronous machine according to the present invention, when the speed of the permanent magnet synchronous machine is larger than the rated speed, the command magnetic flux adjusting device sets the value of the first gain multiplied by the rotor command magnetic flux A magnetic flux control device for a permanent magnet synchronous machine.

또한, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 상기 제1이득의 값은 상기 정격 속도에 대한 상기 영구자석 동기기의 속도의 비인 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다.Further, the magnetic flux controlling device of the permanent magnet synchronous machine according to the present invention provides the magnetic flux controlling device of the permanent magnet synchronous machine, wherein the value of the first gain is the ratio of the speed of the permanent magnet synchronous machine to the rated speed.

또한, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 상기 지령 자속 조정장치는, 인버터 직류링크 전압이 제어전압보다 작은 경우, 상기 회전자 지령 자속에 곱해지는 제2이득의 값을 1보다 작게 설정하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다.In the magnetic flux controlling apparatus of the permanent magnet synchronous machine according to the present invention, when the inverter direct link voltage is smaller than the control voltage, the command magnetic flux adjusting apparatus reduces the value of the second gain multiplied by the rotor command magnetic flux to less than 1 Magnetic flux control device for a permanent magnet synchronous machine.

또한, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 상기 지령 자속 조정장치는, 상기 인버터 직류링크 전압과 제어전압의 차이를 입력으로 하여 상기 제2이득의 값을 출력하는 적분장치를 포함하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다.The magnetic flux controlling apparatus of the permanent magnet synchronous machine according to the present invention is characterized in that the command magnetic flux adjusting apparatus includes an integrating device for receiving the difference between the inverter DC link voltage and the control voltage and outputting the value of the second gain A magnetic flux controlling device for a permanent magnet synchronous machine is provided.

한편, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 회전자 지령 자속을 통해 추정자속을 출력하는 센서리스 제어장치의 자속 제어장치로서, 인버터 직류링크 전압이 제어전압보다 작거나, 영구자석 동기기의 속도가 정격 속도보다 큰 경우 상기 회전자 지령 자속의 크기를 작게 하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다.
The magnetic flux controlling device of the permanent magnet synchronous machine according to the present invention is a magnetic flux controlling device of a sensorless control device for outputting an estimated magnetic flux through a rotor commanded magnetic flux, wherein an inverter DC link voltage is smaller than a control voltage, The magnitude of the rotor command magnetic flux is made smaller when the speed of the permanent magnet synchronous machine is larger than the rated speed.

본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는 종래의 일정한 값을 가지는 회전자 지령 자속을 동기기의 속도나 인버터의 직류링크 전압 변화율을 판단하여 지령 자속의 이득으로 작용함으로써 요구되는 속도를 달성할 수 있다. 따라서, 영구자석 동기기의 운전에 있어서 정격속도 이상의 속도 또는 인버터 직류링크 전압이 부족한 상황에서 고속 운전을 가능하게 하는 이점이 있다.
The apparatus for controlling the magnetic flux of the permanent magnet synchronous machine according to the present invention can achieve the required speed by operating the conventional rotor command magnetic flux having a predetermined value as the gain of the command magnetic flux by judging the speed of the synchronous machine or the DC link voltage change rate of the inverter have. Therefore, there is an advantage that high-speed operation can be performed in a state where the speed of the rated speed or more or the DC link voltage of the inverter is insufficient in the operation of the permanent magnet synchronous machine.

도 1은 종래기술의 영구자석 동기기의 구동 시스템을 나타내는 블록도.
도 2는 종래기술의 영구자석 동기기의 센서리스 제어장치를 나타내는 블록도.
도 3은 종래기술의 영구자속 동기기의 자속 제어장치를 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치의 지령 자속 조정장치의 구성을 나타내는 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 지령 자속 조정장치의 제2이득 출력 구성을 나타내는 블록도.1 is a block diagram showing a drive system of a permanent magnet synchronous machine of the prior art;
2 is a block diagram showing a sensorless control device of a permanent magnet synchronous device of the related art.
3 is a block diagram showing a magnetic flux controlling apparatus of a permanent magnetic flux synchronizer of the prior art;
4 is a block diagram showing a magnetic flux controlling apparatus of a permanent magnet synchronous machine according to the present invention.
5 is a flowchart showing a configuration of a command magnetic flux adjusting apparatus of a magnetic flux controlling apparatus of a permanent magnet synchronous machine according to the present invention.
6 is a block diagram showing a second gain output configuration of the command magnetic flux adjusting apparatus according to the present invention;

이하, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 도면을 기초로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a magnetic flux controlling apparatus for a permanent magnet synchronous machine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 4는 본 발명에 따른 영구자속 동기기에 사용되는 자속 제어장치를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram showing a magnetic flux controlling apparatus used in a permanent magnetic flux synchronous machine according to the present invention.

회전자 지령 자속은 지령 자속 조정장치(401)에서 전압과 속도를 입력으로 하여 회전자 전류모델을 사용하여 계산된다. 따라서, 종래 기술에서처럼 항상 일정한 값을 유지하지 않고, 본 발명의 개념에 따라 영구자석 동기기 구동시스템인 인버터의 속도와 직류링크 전압을 입력으로 하여 회전자 지령 자속을 변동시킨다. The rotor command flux is calculated using the rotor current model with the input voltage and speed at the command flux adjuster 401. Therefore, the rotor command flux is varied by inputting the speed of the inverter, which is the permanent magnet synchronous drive system, and the DC link voltage, in accordance with the concept of the present invention, without always maintaining a constant value as in the prior art.

자속 제어장치는, 지령 자속 조정장치(401)에서 계산된 회전자 지령 자속과 자속 제어장치에서 계산된 자속의 차이로부터 비례적분 제어장치(402)와 적분 제어장치(403)를 통해서 영구자석 동기기의 회전자 자속인 추정자속을 계산한다.
The magnetic flux control device calculates the difference between the rotor command magnetic flux calculated by the command magnetic flux adjusting device 401 and the magnetic flux calculated by the magnetic flux control device through the proportional integral control device 402 and the integral control device 403, Calculate the estimated flux, which is the rotor flux.

도 5는 영구자석 동기기의 속도와 인버터 직류링크 전압의 변화에 따라 회전자 지령 자속을 계산하는 순서도를 나타낸다.5 shows a flowchart for calculating a rotor commanded magnetic flux according to a change in the speed of the permanent magnet synchronous machine and the inverter DC link voltage.

동기기의 운전 속도와 관련하여, 영구자석 동기기가 정상적으로 운전이 시작(S501)되면, 영구자석 동기기의 운전 속도가 정격속도 이상인지 판단(S502)한다. 운전속도가 정격속도 이상인 경우, 제1이득(K1)은 운전속도와 정격속도의 비로 계산(S505)되고, 다음의 식으로 표시된다.Regarding the operation speed of the synchronous machine, if the operation of the permanent magnet synchronous machine starts normally (S501), it is determined whether the operation speed of the permanent magnet synchronous machine is equal to or higher than the rated speed (S502). When the operation speed is equal to or higher than the rated speed, the first gain K 1 is calculated by the ratio of the operation speed to the rated speed (S505) and expressed by the following equation.

K1 = 정격속도/운전속도K 1 = rated speed / operating speed

이때, 제1이득(K1)은 항상 1보다 작게 된다.At this time, the first gain K 1 is always smaller than 1.

또한, 운전속도가 정격속도 이하인 경우에는 제1이득(K1)의 값은 1이 된다.
Further, when the operation speed is equal to or lower than the rated speed, the value of the first gain K 1 becomes 1.

한편, 전류제어장치에서 출력되는 지령전압을 사용하는 경우를 설명하면, 인버터 직류전압이 직류링크 전압 이상인지 판단(S503)한다. On the other hand, when the instruction voltage output from the current control device is used, it is determined whether the DC voltage of the inverter is equal to or greater than the DC link voltage (S503).

상기 판단 결과 인버터 직류링크 전압보다 제어 전압이 큰 경우, 제2이득(K2)를 계산(S506)한다. 이때, 제2이득(K2) 값은 항상 1보다 작다.As a result of the determination, if the control voltage is greater than the DC link voltage of the inverter, the second gain K 2 is calculated (S506). At this time, the second gain (K 2 ) value is always smaller than 1.

또한, 제어전압이 직류전압보다 작은 경우 제2이득(K2)의 값은 1로 계산(S507)된다.Further, when the control voltage is less than the DC voltage value of the second gain (K 2) is calculated (S507) to one.

상기에서 계산된 이득(K1, K2)은 다음 단계에서 회전자 지령 자속의 이득으로 계산(S508)된다. 구체적으로는, 동기기의 운전속도가 정격속도보다 크거나 인버터의 직류링크 전압이 제어전압보다 작은 경우, 회전자 지령 자속은 작아지게 된다.The gain (K 1, K 2) calculated in the above is calculated (S508) by the gain of the rotor flux reference in the next step. Specifically, when the operation speed of the synchronizer is higher than the rated speed or the DC link voltage of the inverter is smaller than the control voltage, the rotor command magnetic flux becomes smaller.

따라서, 자속 성분이 줄어든 만큼 토크전류를 증가시킴으로써 최대 출력토크를 발생하도록 할 수 있다.
Therefore, the maximum output torque can be generated by increasing the torque current as much as the magnetic flux component is reduced.

상술한 바와 같이, 영구자석 동기기의 요구속도가 전동기 정격속도 이상이거나 인버터 직류 링크 전압이 전류제어장치(102)의 출력전압보다 작은 경우 인버터는 전동기에 필요한 출력토크를 발생할 수 없다. 따라서, 본 발명의 개념에 따른 자속 제어장치가 제안된다. As described above, when the required speed of the permanent magnet synchronous machine is equal to or higher than the motor rated speed or the inverter dc link voltage is smaller than the output voltage of the current control device 102, the inverter can not generate the output torque necessary for the motor. Therefore, a magnetic flux controlling device according to the concept of the present invention is proposed.

회전자 자속을 감소시키면 전동기에서 요구되는 전류가 전류 제한값을 넘지 않는 범위에서 최대 출력토크를 발생할 수 있다. 자속 제어장치에서 지령 자속 조정장치(401)는 운전속도가 정격속도 이상이거나 직류링크전압이 전류 제어장치(102) 출력전압인 제어전압보다 작으면 동작한다.Decreasing the rotor flux can produce the maximum output torque within the range that the current demanded by the motor does not exceed the current limit. In the magnetic flux control device, the command magnetic flux adjusting device 401 operates when the operation speed is equal to or higher than the rated speed or the DC link voltage is smaller than the control voltage which is the output voltage of the current control device 102. [

즉, 동기기 운전속도가 정격속도보다 커지게 되면 이득(K1)은 1보다 작은 값이 되어 지령 자속 조정장치(401)에서 회전자 지령자속의 곱이 되어 지령 자속값을 낮춘다. That is, when the synchronous operation speed becomes higher than the rated speed, the gain K 1 becomes smaller than 1 , and the command magnetic flux adjusting device 401 becomes a product of the rotor commanded magnetic flux to lower the commanded magnetic flux value.

또한, 도 6에서와 같이 인버터의 직류링크 전압(Vdc)과 전류제어장치 출력전압의 계산값의 차를 적분장치(601)를 이용하여 이득(K2)을 계산한다. 전류제어장치의 출력전압인 제어전압 직류링크전압보다 작다면 이득(K2)은 항상 1이 되지만, 제어전압이 인버터 직류링크 전압보다 크다면 1보다 작은 값이 되어 지령 자속 조정장치(401)에서 회전자 지령자속의 값을 낮춤으로써 운전속도가 정격속도 이상이거나 직류링크 전압이 부족한 조건에서 동기기의 고속운전을 가능하게 한다.
In addition, to calculate the gain (K 2) by the difference between the DC link voltage (V dc) and the current control unit outputs the calculated value of the voltage of the inverter using an integrating device 601 as shown in FIG. It is less than the output voltage of the control voltage direct current link voltage of the current control device gain (K 2) is always 1, but the control voltage is greater than the inverter DC link voltage is a value less than 1 at the reference flux adjustment element (401) By lowering the value of the rotor command flux, it is possible to operate the synchronous machine at high speed under the condition that the operation speed is over the rated speed or the DC link voltage is insufficient.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명에 따른 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명에 따른 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
In the foregoing, the present invention has been described in detail based on the embodiments and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope according to the present invention will be limited only by the content of the following claims.

401...지령 자속 조정장치 402...비례적분 제어장치
403...적분 제어장치 601...적분장치401 ... command flux adjusting device 402 ... proportional integral control device
403 ... integral control device 601 ... integral device

Claims (6)

회전자 지령 자속과 추정자속의 오차를 입력으로 하여 영구자석 동기기의 추정자속을 계산하는 센서리스 벡터제어장치의 자속 제어장치로서,
영구자석 동기기의 속도와 인버터 직류링크 전압을 입력으로 하여 상기 회전자 지령 자속의 크기를 조정하는 지령 자속 조정장치를 포함하고,
상기 지령 자속 조정장치는, 상기 영구자석 동기기의 속도가 정격 속도보다 큰 경우, 상기 회전자 지령 자속에 곱해지는 제1이득의 값을 1보다 작게 설정하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치.
There is provided a magnetic flux controlling apparatus for a sensorless vector controlling apparatus for calculating an estimated magnetic flux of a permanent magnet synchronous machine by taking an error between a rotor commanded magnetic flux and an estimated magnetic flux as input,
And a command magnetic flux adjusting device for adjusting the size of the rotor commanded magnetic flux by taking the speed of the permanent magnet synchronous machine and the inverter direct current link voltage as inputs,
Wherein the command magnetic flux adjusting device sets the value of the first gain multiplied to the rotor commanded magnetic flux to be smaller than 1 when the speed of the permanent magnet synchronous machine is larger than the rated speed.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1이득의 값은 상기 정격 속도에 대한 상기 영구자석 동기기의 속도의 비인 영구자석 동기기의 자속 제어장치.
The method according to claim 1,
Wherein the value of the first gain is a ratio of the speed of the permanent magnet synchronous machine to the rated speed.
제1항에 있어서,
상기 지령 자속 조정장치는, 인버터 직류링크 전압이 제어전압보다 작은 경우, 상기 회전자 지령 자속에 곱해지는 제2이득의 값을 1보다 작게 설정하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치.
The method according to claim 1,
Wherein said command magnetic flux adjusting device sets a value of a second gain multiplied by said rotor commanded magnetic flux to be smaller than 1 when an inverter DC link voltage is smaller than a control voltage.
제4항에 있어서,
상기 지령 자속 조정장치는, 상기 인버터 직류링크 전압과 제어전압의 차이를 입력으로 하여 상기 제2이득의 값을 출력하는 적분장치를 포함하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치.

5. The method of claim 4,
Wherein the command magnetic flux adjusting device includes an integrating device for receiving the difference between the inverter DC link voltage and the control voltage and outputting the value of the second gain.

삭제delete
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