KR101554998B1 - Apparatus and method for controlling 3 phase voltage source inverters - Google Patents

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KR101554998B1 KR1020140012830A KR20140012830A KR101554998B1 KR 101554998 B1 KR101554998 B1 KR 101554998B1 KR 1020140012830 A KR1020140012830 A KR 1020140012830A KR 20140012830 A KR20140012830 A KR 20140012830A KR 101554998 B1 KR101554998 B1 KR 101554998B1
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Abstract

3상 전압원 인버터의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어 장치가 개시된다. 개시된 스위칭 제어 장치는 3상 전압원 인버터의 부하에 흐르는 부하 전류를 측정하고, 측정된 부하 전류에 기반하여 해당 부하에 대한 미래 레퍼런스 전류 및 미래 레퍼런스 전압을 계산한다. 스위칭 제어 장치는 미래 레퍼런스 전류 및 미래 레퍼런스 전압을 이용하여 3상 전압원 인버터의 스위칭 효율이 향상되고, 스위칭 손실이 각 스위칭 소자에 분산되도록 각 스위칭 소자의 스위칭 시점을 결정할 수 있다.A switching control apparatus for controlling switching of a three-phase voltage source inverter is disclosed. The disclosed switching control device measures the load current flowing to the load of the three-phase voltage source inverter and calculates a future reference current and a future reference voltage for the load based on the measured load current. The switching control device can use the future reference current and the future reference voltage to improve the switching efficiency of the three-phase voltage source inverter and determine the switching point of each switching device so that the switching loss is distributed to each switching device.

Description

3상 전압원 인버터 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING 3 PHASE VOLTAGE SOURCE INVERTERS}Field of the Invention [0001] The present invention relates to a three-phase voltage source inverter control apparatus and method,

하기의 실시예들은 3상 전압원 인버터를 제어하는 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 3상 전압원 인버터의 스위칭 타이밍을 제어하여 3상 전압원 인버터의 스위칭 효율을 향상시키는 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
The following embodiments relate to a control apparatus and a control method for controlling a three-phase voltage source inverter, and specifically to a control apparatus and a control method for controlling switching timing of a three-phase voltage source inverter to improve switching efficiency of a three- .

인버터(Inverter)는 직류를 교류로 변환하는 장치이다. 특히, 3상 전압원 인버터는 직류를 3상 교류 전원으로 변환하는 장치로서, 각 상마다 복수개의 스위칭 소자를 포함하고, 각 스위칭 소자의 스위칭 시점을 제어하여 직류를 교류로 변환한다.Inverter is a device that converts DC to AC. In particular, a three-phase voltage source inverter is an apparatus for converting a direct current into a three-phase alternating current power source, and includes a plurality of switching elements for each phase, and controls a switching time point of each switching element to convert a direct current into an alternating current.

각 스위칭 소자의 동작 시점을 제어하기 위하여 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 변조 방식 및 비선형 히스테리시스 전류 제어, 비례 적분 등의 제어 방식이 사용되었다. 그러나, 이들 방법에 따르면, 3상 전압원 인버터에 포함된 각 스위칭 소자의 스위칭에 따른 스위칭 손실을 감소시키고, 스위칭 손실을 각 스위칭 소자에 분산할 수 없었다.In order to control the operating point of each switching element, a pulse width modulation (PWM) modulation method, a nonlinear hysteresis current control, and a proportional integral control method are used. However, according to these methods, the switching loss due to the switching of each switching element included in the three-phase voltage source inverter is reduced, and the switching loss can not be distributed to each switching element.

전압원 인버터의 복수의 스위칭 소자들 중에서, 특정 스위칭 소자의 스위칭을 제한하여 스위칭 로스를 감소시킬 수 있는 DPWM(Discontinuous Pulse Width Modulation)기법이 제안되었다. DPWM 기법은 부하 전류 벡터에 대한 정보를 필요로 하며, 부가적으로 부하 역률(Load Power Factor) 또는 레퍼런스 전압에 대한 정보를 필요로 한다.Among the plurality of switching elements of the voltage source inverter, a DPWM (Discontinuous Pulse Width Modulation) technique has been proposed which can reduce the switching loss by limiting switching of a specific switching element. The DPWM technique requires information on the load current vector and additionally requires information on the load power factor or the reference voltage.

또한, 유한 컨트롤 세트 모델 예측 제어(FCS-MPC: Finite Control Set Model Predictive Control) 기법은 주어진 시스템 모델에 기반하여 미래의 전류 흐름을 예측하고, 예측된 전류 흐름에 따라 각 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 제어 기법이다.Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC) technique predicts future current flow based on a given system model and controls switching of each switching device according to the predicted current flow. Control technique.

유한 컨트롤 세트 모델 예측 제어 기법은 부하 전류에 대한 정보만을 필요로 하는 반면, DPWM 기법은 부하 전류에 대한 정보뿐만 아니라, 레퍼런스 전압에 대한 정보를 추가적으로 필요로 하기 때문에, 유한 컨트롤 세트 모델 예측 제어 기법과 DPWM 기법을 결합하여 3상 전압원 인버터의 스위칭을 제어하는 것은 쉽지 않았다.
The finite control set model predictive control technique requires only information on the load current. On the other hand, since the DPWM technique requires additional information on the reference voltage as well as information on the load current, It is not easy to control the switching of the three-phase voltage source inverter by combining the DPWM technique.

하기의 실시예들은 전압원 인버터의 스위칭을 제어하는 것을 목적으로 한다.The following embodiments are intended to control the switching of the voltage source inverter.

하기의 실시예들은 전압원 인버터의 손실을 감소시키는 것을 목적으로 한다.The following embodiments are intended to reduce the loss of the voltage source inverter.

하기의 실시예들은 전압원 인버터의 손실을 각 스위칭 소자에 분산시키는 것을 목적으로 한다.
The following embodiments aim to disperse the loss of the voltage source inverter in each switching element.

예시적 실시예에 따르면, 미리 결정된 샘플링 주기 마다 3상 전압원 인버터의 부하 전류를 측정하는 전류 측정부, 상기 측정된 부하 전류에 기반하여 다음 샘플링 시점에서의 미래 레퍼런스 전류를 예측하는 레퍼런스 전류 예측부, 상기 예측된 미래 레퍼런스 전류에 기반하여 다음 샘플링 시점에서 상기 부하에 인가되는 미래 레퍼런스 전압을 계산하는 레퍼런스 전압 계산부 및 상기 미래 레퍼런스 전류 및 상기 미래 레퍼런스 전압에 기반하여 상기 3상 전압원 인버터의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 장치가 제공된다.A reference current predicting unit for predicting a future reference current at a next sampling time based on the measured load current, a reference current predicting unit for predicting a future reference current at a next sampling time based on the measured load current, A reference voltage calculator for calculating a future reference voltage to be applied to the load at a next sampling time based on the predicted future reference current, and a control unit for controlling switching of the three-phase voltage source inverter based on the future reference current and the future reference voltage Phase voltage source inverter including a switching control section for controlling the switching of the three-phase voltage source inverter.

여기서, 상기 스위칭 제어부는 상기 3상 전압원 인버터에 포함된 복수의 스위칭 소자들 중에서, 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택할 수 있다.Here, the switching controller may select a switching element to limit switching among the plurality of switching elements included in the three-phase voltage source inverter.

그리고, 상기 스위칭 제어부는 상기 각 상(Phase)에 대응되는 미래 레퍼런스 전압들 중에서, 최대값인 미래 레퍼런스 전압 또는 최소값인 미래 레퍼런스 전압에 대응되는 상에 포함된 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.The switching controller may limit the switching of the switching elements included in the phase corresponding to the future reference voltage which is the maximum value or the future reference voltage which is the maximum value among the future reference voltages corresponding to each phase.

또한, 상기 스위칭 제어부는 상기 최대값인 미래 레퍼런스 전압 또는 상기 최소값인 미래 레퍼런스 전압에 대응되는 상들 중에서, 대응되는 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상에 포함된 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.In addition, the switching control unit may limit the switching of the switching elements included in the larger phase of the absolute value of the corresponding future reference current among the phases corresponding to the future reference voltage as the maximum value or the future reference voltage as the minimum value .

여기서, 상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상은 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭 제어부는 상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상의 미래 레퍼런스 전압의 부호에 따라서 상기 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자 중에서 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택할 수 있다.Here, the phase having the larger absolute value of the future reference current may include a top switching element and a bottom switching element, and the switching control unit may control the switching of the upper switching element according to a sign of a future reference voltage of an image of a larger absolute value of the future reference current. And a switching element to limit switching among the lower switching elements.

그리고, 상기 스위칭 제어부는 상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상의 미래 레퍼런스 전압의 부호가 플러스(+, positive)인 경우에, 상기 상단 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.The switching controller may limit the switching of the upper switching element when the sign of the future reference voltage of the phase having the larger absolute value of the future reference current is positive.

또 다른 예시적 실시예에 따르면, 미리 결정된 샘플링 주기 마다 3상 전압원 인버터의 부하 전류를 측정하는 단계, 상기 측정된 부하 전류에 기반하여 다음 샘플링 시점에서의 미래 레퍼런스 전류를 예측하는 단계, 상기 예측된 미래 레퍼런스 전류에 기반하여 다음 샘플링 시점에서 상기 부하에 인가되는 미래 레퍼런스 전압을 계산하는 단계 및 상기 미래 레퍼런스 전류 및 상기 미래 레퍼런스 전압에 기반하여 상기 3상 전압원 인버터의 스위칭을 제어하는 단계를 포함하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 방법이 제공된다.According to yet another exemplary embodiment, there is provided a method comprising: measuring a load current of a three-phase voltage source inverter at every predetermined sampling period; predicting a future reference current at a next sampling time based on the measured load current; Calculating a future reference voltage applied to the load at a next sampling time based on a future reference current, and controlling switching of the three-phase voltage source inverter based on the future reference current and the future reference voltage A switching control method of a phase voltage source inverter is provided.

여기서, 상기 스위칭을 제어하는 단계는 상기 3상 전압원 인버터에 포함된 복수의 스위칭 소자들 중에서, 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택할 수 있다.Here, the controlling of the switching may select a switching element to limit switching among the plurality of switching elements included in the three-phase voltage source inverter.

그리고, 상기 스위칭을 제어하는 단계는 상기 각 상(Phase)에 대응되는 미래 레퍼런스 전압들 중에서, 최대값인 미래 레퍼런스 전압 또는 최소값인 미래 레퍼런스 전압에 대응되는 상에 포함된 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.The step of controlling the switching may include limiting the switching of the switching elements included in the phase corresponding to the future reference voltage which is the maximum value or the future reference voltage which is the maximum value among the future reference voltages corresponding to each phase .

또한, 상기 스위칭을 제어하는 단계는 상기 최대값인 미래 레퍼런스 전압 또는 상기 최소값인 미래 레퍼런스 전압에 대응되는 상들 중에서, 대응되는 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상에 포함된 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.In addition, the controlling of the switching may include limiting the switching of the switching elements included in the larger phase among the phases corresponding to the future reference voltage as the maximum value or the future reference voltage as the minimum value, can do.

여기서, 상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상은 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭을 제어하는 단계는 상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상의 미래 레퍼런스 전압의 부호에 따라서 상기 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자 중에서 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택할 수 있다.Wherein the phase of the future reference current having a greater absolute value includes a top switching element and a bottom switching element, and the step of controlling the switching includes controlling the switching of the forward reference current according to a sign of a future reference voltage of an image of a larger absolute value of the future reference current. It is possible to select a switching element to limit the switching among the upper switching element and the lower switching element.

그리고, 상기 스위칭을 제어하는 단계는 상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상의 미래 레퍼런스 전압의 부호가 플러스(+, positive)인 경우에, 상기 상단 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.
And, the step of controlling the switching may restrict the switching of the upper switching element when the sign of the future reference voltage of the upper phase of the absolute value of the future reference current is positive (+).

하기의 실시예들은 전압원 인버터의 스위칭을 제어하는 것을 목적으로 한다.The following embodiments are intended to control the switching of the voltage source inverter.

하기의 실시예들은 전압원 인버터의 손실을 감소시키는 것을 목적으로 한다.The following embodiments are intended to reduce the loss of the voltage source inverter.

하기의 실시예들은 전압원 인버터의 손실을 각 스위칭 소자에 분산시키는 것을 목적으로 한다.
The following embodiments aim to disperse the loss of the voltage source inverter in each switching element.

도 1은 예시적 실시예에 따른 3상 전압원 인버터의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 전압원 인버터에 의해서 생성된 전압 벡터들을 도시한 도면이다.
도 3은 예시적 실시예에 따른 스위칭 제어 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 4는 예시적 실시예에 따라 스위칭을 수행하는 과정에서 가능한 전압 벡터들을 도시한 도면이다.
도 5는 예시적 실시예에 따른 스위칭 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
도 6은 3상 전압원 인버터가 예시적 실시예에 따른 스위칭 방법으로 동작하는 것을 도시한 도면이다.
1 is a diagram showing a structure of a three-phase voltage source inverter according to an exemplary embodiment.
2 is a diagram showing voltage vectors generated by a voltage source inverter.
3 is a block diagram showing the structure of a switching control apparatus according to an exemplary embodiment.
4 is a diagram illustrating possible voltage vectors in the course of performing switching according to an exemplary embodiment.
5 is a flowchart illustrating a stepwise switching method according to an exemplary embodiment.
6 is a diagram illustrating a three-phase voltage source inverter operating in a switching manner according to an exemplary embodiment.

이하, 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 예시적 실시예에 따른 3상 전압원 인버터의 구조를 도시한 도면이다. 인버터(Inverter)는 직류를 교류로 변환하는 장치이다. 특히, 3상 전압원 인버터는 직류를 3상 교류 전원으로 변환하는 장치로서, 각 상마다 복수개의 스위칭 소자를 포함하고, 각 스위칭 소자의 스위칭 시점을 제어하여 직류를 교류로 변환한다.1 is a diagram showing a structure of a three-phase voltage source inverter according to an exemplary embodiment. Inverter is a device that converts DC to AC. In particular, a three-phase voltage source inverter is an apparatus for converting a direct current into a three-phase alternating current power source, and includes a plurality of switching elements for each phase, and controls a switching time point of each switching element to convert a direct current into an alternating current.

도 1에 도시된 3상 전압원 인버터는 직류 전압원(110)으로부터 전원을 수신하고, 수신된 전원을 교류로 변환하여 부하에 공급한다. 일측에 다르면, 3상 전압원 인버터는 3상 교류 전원을 공급할 수 있으며, 이를 위해 각 상(Phase)에 대응되는 레그(leg, 120, 130, 140)들을 포함할 수 있다. 도 1에서 각 상에 대응되는 3상 부하(150, 160, 170)가 Y 결선 형태로 부가되었다.The three-phase voltage source inverter shown in FIG. 1 receives power from the DC voltage source 110, converts the received power to AC, and supplies the AC to the load. If different from one side, the three-phase voltage source inverter may supply three-phase alternating current power and may include legs 120, 130 and 140 corresponding to each phase. In FIG. 1, the three-phase loads 150, 160, and 170 corresponding to the respective phases are added in a Y wiring form.

도 1에서 각각의 레그들은 상단과 하단에 1개씩 모두 2개의 스위칭 소자(121, 122, 131, 132, 141, 142)를 포함할 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 3상 전압원 인버터는 6개의 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)의 스위칭하여 직류를 3상 교류 전원으로 변환할 수 있다.In FIG. 1, each leg may include two switching elements 121, 122, 131, 132, 141 and 142, one at the top and one at the bottom. That is, the three-phase voltage source inverter shown in FIG. 1 can convert the direct current into three-phase alternating current power by switching the six switching elements 121, 122, 131, 132, 141 and 142.

스위칭 제어 장치는 제어 신호를 생성하여 6개의 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)의 스위칭 시점을 제어한다. 일측에 따르면, 스위칭 제어 장치는 부하를 통과하는 부하 전류에 기반하여 각 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)의 스위칭 시점을 제어할 수 있다.The switching control device generates a control signal to control switching points of the six switching devices 121, 122, 131, 132, 141, and 142. According to one aspect, the switching control device can control the switching time of each of the switching elements 121, 122, 131, 132, 141, and 142 based on the load current passing through the load.

일반적으로, 각 스위칭 소자(121, 122, 131, 132, 141, 142)에 흐르는 전류가 큰 값인 경우에, 각 스위칭 소자(121, 122, 131, 132, 141, 142)가 스위칭하면, 스위칭 효율이 감소하고 손실은 증가한다. 따라서, 예시적 실시예에 따른 스위칭 제어 장치는 각 스위칭 소자(121, 122, 131, 132, 141, 142)들 중에서, 흐르는 전류가 큰 스위칭 소자는 스위칭을 제한(클램핑)하고, 흐르는 전류가 작은 스위칭 소자들 중에서 스위칭할 소자를 결정할 수 있다.Generally, when the current flowing through each of the switching elements 121, 122, 131, 132, 141, and 142 is a large value, when each of the switching elements 121, 122, 131, 132, 141, and 142 switches, And the loss increases. Therefore, in the switching control apparatus according to the exemplary embodiment, among the switching elements 121, 122, 131, 132, 141, and 142, switching elements having a large current flow are limited (clamped) It is possible to determine an element to be switched among the switching elements.

예시적 실시예에 따른 스위칭 제어 장치는 매 샘플링 시점마다 부하를 흐르는 부하 전류를 측정한다. 스위칭 제어 장치는 측정된 부하 전류에 기반하여 다음 샘플링 시점에서의 부하를 흐르는 미래 레퍼런스 전류를 예측한다. 스위칭 제어 장치는 예측된 미래 레퍼런스 전류에 기반하여 다음 샘플링 시점에서 부하에 인가되는 미래 레퍼런스 전압을 계산한다. 스위칭 제어 장치는 계산된 미래 레퍼런스 전압 및 미래 레퍼런스 전류에 기반하여 각 스위칭 소자(121, 122, 131, 132, 141, 142)의 스위칭을 제어할 수 있다.The switching control apparatus according to the exemplary embodiment measures the load current that flows through the load at every sampling time. The switching controller predicts a future reference current flowing through the load at the next sampling time based on the measured load current. The switching controller calculates a future reference voltage applied to the load at the next sampling time based on the predicted future reference current. The switching control device can control the switching of each of the switching devices 121, 122, 131, 132, 141, and 142 based on the calculated future reference voltage and the future reference current.

도 1에 도시된 전압원 인버터(Voltage Source Inverter)의 출력 전압 벡터는 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
The output voltage vector of the voltage source inverter shown in FIG. 1 can be expressed by the following equation (1).

[수학식 1]
[Equation 1]

Figure 112014011139374-pat00001

Figure 112014011139374-pat00001

여기서,

Figure 112014011139374-pat00002
는 부하 전압이고,
Figure 112014011139374-pat00003
은 도 1의 노드 a와 노드 N 사이의 전압,
Figure 112014011139374-pat00004
은 도 1의 노드 b와 노드 N 사이의 전압,
Figure 112014011139374-pat00005
은 도 1의 노드 c와 노드 N 사이의 전압이다.
here,
Figure 112014011139374-pat00002
Is a load voltage,
Figure 112014011139374-pat00003
The voltage between node a and node N in Figure 1,
Figure 112014011139374-pat00004
The voltage between node b and node N of Figure 1,
Figure 112014011139374-pat00005
Is the voltage between node c and node N in Fig.

스위칭 제어 장치는 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)의 개방 및 폐쇄를 각각 '0', '1'로 나타낼 수 있다. 이 경우, 스위칭 소자들의 스위칭 상태는 도 2에 도시된 바와 같이 6개의 활성 벡터 및 2개의 제로(zero) 벡터를 포함하는 8개의 전압 벡터들로 표시될 수 있다. 도 1에서 각 레그의 하단에 위치한 스위칭 소자들(122, 132, 142)의 개폐 상태는 각 레그의 상단에 위치한 스위칭 소자들(121, 131, 141)의 개폐 상태와는 반대이므로, 전압 벡터들은 각 레그의 상단에 위치한 스위칭 소자들의 상태만으로 나타낼 수 있다. 2개의 제로 벡터들이 중복되므로, 도 2에 도시된 전압 벡터들 중에서 실제로는 7개의 전압 벡터들이 의미가 있다.
The switching control device may represent opening and closing of the switching elements 121, 122, 131, 132, 141 and 142 as '0' and '1', respectively. In this case, the switching state of the switching elements can be represented by eight voltage vectors including six active vectors and two zero vectors as shown in FIG. Since the open / close states of the switching elements 122, 132, and 142 located at the lower ends of the respective legs in FIG. 1 are opposite to the open / close states of the switching elements 121, 131, and 141 located at the upper ends of the respective legs, The state of the switching elements located at the top of each leg can be represented only by the state of the switching elements. Since two zero vectors are overlapped, actually, seven voltage vectors are meaningful among the voltage vectors shown in FIG.

도 3은 예시적 실시예에 따른 스위칭 제어 장치의 구조를 도시한 블록도이다. 예시적 실시예에 따른 스위칭 제어 장치(300)는 전류 측정부(310), 레퍼런스 전류 예측부(320), 레퍼런스 전압 계산부(330) 및 스위칭 제어부(340)를 포함한다.3 is a block diagram showing the structure of a switching control apparatus according to an exemplary embodiment. The switching control apparatus 300 according to the exemplary embodiment includes a current measuring unit 310, a reference current predicting unit 320, a reference voltage calculating unit 330, and a switching control unit 340.

도 1에 도시된 바와 같이 저항 및 인덕터 성분을 부하로 포함하는 일반적인 3상 전압원 인버터의 부하 전류는 하기 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
As shown in FIG. 1, the load current of a general three-phase voltage source inverter including a resistor and an inductor component as a load can be expressed by the following equation (2).

[수학식 2]
&Quot; (2) "

Figure 112014011139374-pat00006

Figure 112014011139374-pat00006

수학식 2에서,

Figure 112014011139374-pat00007
는 부하 상전압이고,
Figure 112014011139374-pat00008
는 부하 전류이다. R은 부하의 저항 성분이고, L은 부하의 인덕터 성분이다. 수학식 2의 미분 표현은 샘플링 주기
Figure 112014011139374-pat00009
를 이용하여 하기 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
In Equation (2)
Figure 112014011139374-pat00007
Is a load phase voltage,
Figure 112014011139374-pat00008
Is the load current. R is the resistance component of the load, and L is the inductor component of the load. The differential expression of Equation (2)
Figure 112014011139374-pat00009
Can be expressed as Equation (3) below.

[수학식 3]
&Quot; (3) "

Figure 112014011139374-pat00010

Figure 112014011139374-pat00010

여기서,

Figure 112014011139374-pat00011
는 k번째 샘플링 시점의 부하 전류이고,
Figure 112014011139374-pat00012
는 k-1 번째 샘플링 시점의 부하 전류이다.here,
Figure 112014011139374-pat00011
Is the load current at the k-th sampling point,
Figure 112014011139374-pat00012
Is the load current at the (k-1) th sampling point.

수학식 2는 수학식 3을 참고하여 하기 수학식 4와 같은 이산 시간(discrete time) 형식으로 표현할 수 있다.
Equation (2) can be expressed in a discrete time format as shown in Equation (4) with reference to Equation (3).

[수학식 4]
&Quot; (4) "

Figure 112014011139374-pat00013

Figure 112014011139374-pat00013

스위칭 제어 장치(300)의 전류 측정부(310)는 부하 전류를 측정한다. 일측에 따르면, 전류 측정부(310)는 매 샘플링 주기마다 각 부하별로 부하 전류를 측정할 수 있다.The current measuring unit 310 of the switching control apparatus 300 measures the load current. According to one aspect, the current measuring unit 310 can measure the load current for each load at every sampling period.

레퍼런스 전류 예측부(320)는 다음(next) 샘플링 시점에서의 부하 전류를 예측한다. 다음 샘플링 시점에서의 부하 전류를 간단히 미래 레퍼런스 전류라고 할 수 있다. 일측에 따르면, 레퍼런스 전류 예측부(320)는 하기 수학식 5와 같이, 라그랑지 외삽법(Lagrange extrapolation)을 이용하여 다음 샘플링 시점에서의 미래 레퍼런스 전류를 예측할 수 있다.
The reference current predicting unit 320 predicts the load current at the next sampling time. The load current at the next sampling time can be simply referred to as the future reference current. According to one aspect, the reference current predicting unit 320 can predict a future reference current at a next sampling time using Lagrange extrapolation as shown in Equation (5).

[수학식 5]
&Quot; (5) "

Figure 112014011139374-pat00014

Figure 112014011139374-pat00014

여기서,

Figure 112014011139374-pat00015
는 k번째 샘플링 시점에서의 부하 전류를 나타낸다.
Figure 112014011139374-pat00016
는 미래 레퍼런스 전류를 나타낸다.
Figure 112014011139374-pat00017
Figure 112014011139374-pat00018
에서, 우측 상단의 '*'는
Figure 112014011139374-pat00019
Figure 112014011139374-pat00020
이 실제 측정된 값이 아니라, 계산 또는 추정된 값임을 나타낸다. here,
Figure 112014011139374-pat00015
Represents the load current at the k-th sampling point.
Figure 112014011139374-pat00016
Represents the future reference current.
Figure 112014011139374-pat00017
Wow
Figure 112014011139374-pat00018
, The '*' in the upper right corner
Figure 112014011139374-pat00019
and
Figure 112014011139374-pat00020
Is not a true measured value, but a calculated or estimated value.

레퍼런스 전압 계산부(330)는 예측된 미래 레퍼런스 전류에 기반하여 다음 샘플링 시점에서 각 부하에 인가되는 미래 레퍼런스 전압을 계산할 수 있다. 일측에 따르면, 레퍼런스 전압 계산부(330)는 상기 수학식 4를 변형한 하기 수학식 6을 이용하여 미래 레퍼런스 전압을 계산할 수 있다.
The reference voltage calculator 330 may calculate a future reference voltage applied to each load at a next sampling time based on the predicted future reference current. According to one aspect, the reference voltage calculator 330 may calculate a future reference voltage using Equation (6), which is obtained by modifying Equation (4).

[수학식 6]
&Quot; (6) "

Figure 112014011139374-pat00021

Figure 112014011139374-pat00021

여기서,

Figure 112014011139374-pat00022
는 미래 레퍼런스 전압이고,
Figure 112014011139374-pat00023
는 전류 측정부(310)가 측정한 부하 전류이고,
Figure 112014011139374-pat00024
는 레퍼런스 전류 예측부(320)가 예측한 미래 레퍼런스 전류이다.here,
Figure 112014011139374-pat00022
Is the future reference voltage,
Figure 112014011139374-pat00023
Is a load current measured by the current measuring unit 310,
Figure 112014011139374-pat00024
Is a future reference current predicted by the reference current predicting unit 320.

일측에 따르면, 레퍼런스 전압 계산부(330)는 3상 전압원 인버터의 각 상에 대하여 미래 레퍼런스 전압을 계산할 수 있다.According to one aspect, the reference voltage calculation unit 330 can calculate a future reference voltage for each phase of the three-phase voltage source inverter.

스위칭 제어부(340)는 미래 레퍼런스 전류 및 미래 레퍼런스 전압에 기반하여 3상 전압원 인버터의 스위칭을 제어한다. 일측에 따르면, 스위칭 제어부(340)는 3상 전압원 인버터에 포함된 복수의 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142) 중에서, 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택할 수 있다. 스위칭을 제한할 소자로 선택된 스위칭 소자들은 미리 결정된 시간 동안 스위칭을 수행하지 못한다. 스위칭 제어부(340)는 스위칭을 제한할 소자로 선택되지 않은 다른 스위칭 소자들 중에서 스위칭될 소자를 선택하고, 선택된 스위칭 소자의 스위칭 상태를 변경할 수 있다.The switching control unit 340 controls the switching of the three-phase voltage source inverter based on the future reference current and the future reference voltage. According to one aspect, the switching controller 340 can select a switching element to limit switching among the plurality of switching elements 121, 122, 131, 132, 141, and 142 included in the three-phase voltage source inverter. The switching elements selected as the elements for limiting the switching can not perform switching for a predetermined time. The switching control unit 340 can select an element to be switched among other switching elements that are not selected as elements to be restricted from switching and can change the switching state of the selected switching element.

일측에 따르면, 스위칭 제어부(340)는 각 스위칭 소자(121, 122, 131, 132, 141, 142)에 흐르는 미래 레퍼런스 전류를 예측하고, 미래 레퍼런스 전류의 값이 큰 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.According to one aspect, the switching controller 340 predicts a future reference current flowing in each of the switching elements 121, 122, 131, 132, 141, and 142, and restricts switching of a switching element having a large future reference current value have.

일측에 따르면, 스위칭 제어부(340)는 각 상에 대하여 계산된 미래 레퍼런스 전압을 그 크기에 따라 정렬할 수 있다. 스위칭 제어부(340)는 정렬된 미래 레퍼런스 전압으로부터 미래 레퍼런스 전압의 최대값 및 최소값을 하기 수학식 7과 같이 선택할 수 있다.
According to one aspect, the switching controller 340 may sort the calculated future reference voltages for each phase according to their magnitudes. The switching controller 340 can select the maximum value and the minimum value of the future reference voltage from the aligned future reference voltage as shown in Equation (7).

[수학식 7]
&Quot; (7) "

Figure 112014011139374-pat00025

Figure 112014011139374-pat00025

여기서,

Figure 112014011139374-pat00026
는 미래 레퍼런스 전압의 최대값이고,
Figure 112014011139374-pat00027
는 미래 레퍼런스 전압의 중간값이고,
Figure 112014011139374-pat00028
은 미래 레퍼런스 전압의 최소값이다. 또한,
Figure 112014011139374-pat00029
는 3상 전압원 인버터의 3개의 상 중에서, 제1 상에 대한 미래 레퍼런스 전압이고,
Figure 112014011139374-pat00030
는 제2 상에 대한 미래 레퍼런스 전압이고,
Figure 112014011139374-pat00031
는 제3 상에 대한 미래 레퍼런스 전압이다.
here,
Figure 112014011139374-pat00026
Is the maximum value of the future reference voltage,
Figure 112014011139374-pat00027
Is the median value of the future reference voltage,
Figure 112014011139374-pat00028
Is the minimum value of the future reference voltage. Also,
Figure 112014011139374-pat00029
Is the future reference voltage for the first phase, out of the three phases of the three-phase voltage source inverter,
Figure 112014011139374-pat00030
Is the future reference voltage for the second phase,
Figure 112014011139374-pat00031
Is the future reference voltage for the third phase.

일측에 따르면, 스위칭 제어부(340)는 미래 레퍼런스 전압의 중간값인

Figure 112014011139374-pat00032
에 대응되는 상에 포함된 스위칭 소자들은 스위칭을 제한하지 않을 수 있다. 스위칭 제어부(340)는 각 상에 대응되는 미래 레퍼런스 전압들 중에서, 최대값인
Figure 112014011139374-pat00033
또는 최소값인
Figure 112014011139374-pat00034
에 대응되는 상에 포함된 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.According to one aspect, the switching controller 340 receives the intermediate value of the future reference voltage
Figure 112014011139374-pat00032
The switching elements included in the phase corresponding to the switching element may not restrict the switching. The switching control unit 340 selects, among the future reference voltages corresponding to each phase,
Figure 112014011139374-pat00033
Or the minimum value
Figure 112014011139374-pat00034
It is possible to restrict the switching of the switching elements included in the image corresponding to the address.

이 경우에, 스위칭 제어부(340)는 최대값

Figure 112014011139374-pat00035
에 대응되는 상의 미래 레퍼런스 전류를
Figure 112014011139374-pat00036
라고 할당하고, 최소값
Figure 112014011139374-pat00037
에 대응되는 상의 미래 레퍼런스 전류를
Figure 112014011139374-pat00038
라고 할당할 수 있다.In this case, the switching controller 340 sets the maximum value
Figure 112014011139374-pat00035
The future reference current of the phase corresponding to
Figure 112014011139374-pat00036
And the minimum value
Figure 112014011139374-pat00037
The future reference current of the phase corresponding to
Figure 112014011139374-pat00038
.

스위칭 제어부(340)는 미래 레퍼런스 전류

Figure 112014011139374-pat00039
의 절대값과 미래레퍼런스 전류
Figure 112014011139374-pat00040
의 절대값을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 스위칭을 제어할 수 있다.The switching control unit 340 outputs the future reference current
Figure 112014011139374-pat00039
And the future reference current
Figure 112014011139374-pat00040
And the switching can be controlled in accordance with the comparison result.

일측에 따르면, 스위칭 제어부(340)는 대응되는 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상에 포함된 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다. 예를 들어, 미래 레퍼런스 전류

Figure 112014011139374-pat00041
의 절대값이 미래 레퍼런스 전류
Figure 112014011139374-pat00042
의 절대값 보다 더 큰 경우에, 스위칭 제어부(340)는 절대값이 더 큰 미래 레퍼런스 전류에 대응되는 상에 포함된 2개의 스위칭 소자들 중에서 어느 하나의 스위칭 소자를 선택하여 스위칭을 제한할 수 있다.According to one aspect, the switching controller 340 may limit the switching of the switching elements included in the larger phase of the absolute value of the corresponding future reference current. For example, future reference current
Figure 112014011139374-pat00041
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure 112014011139374-pat00042
The switching controller 340 may limit the switching by selecting any one of the two switching elements included in the phase corresponding to the larger future reference current with an absolute value .

또한, 스위칭 제어부(340)는 미래 레퍼런스 전압의 부호에 따라서 2개의 스위칭 소자들 중에서 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택할 수 있다. 예를 들어, 대응되는 미래 레퍼런스 전압의 부호가 플러스(+, positive)인 경우에, 스위칭 제어부(340)는 상단(upper) 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다. 반대로, 대응되는 미래 레퍼런스 전압의 부호가 마이너스(-, minus)인 경우에, 스위칭 제어부(340)는 하단(lower) 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.
Also, the switching controller 340 may select a switching element to limit switching among the two switching elements according to the sign of the future reference voltage. For example, when the sign of the corresponding future reference voltage is positive, the switching controller 340 may limit the switching of the upper switching element. Conversely, when the sign of the corresponding future reference voltage is minus (-, minus), the switching control unit 340 can limit the switching of the lower switching element.

스위칭 제어부(340)는 스위칭이 제한된 스위칭 소자를 제외한, 다른 스위칭 소자들의 상태를 제어할 수 있다. 많은 전류가 흐르는 스위칭 소자는 스위칭이 제한된다. 많은 전류가 흐르는 스위칭 소자가 상태를 변경하여 스위칭하면, 스위칭 효율이 크게 저하된다. 예시적 실시예에 따르면, 많은 전류가 흐르는 스위칭 소자는 스위칭이 제한되므로, 3상 전압원 인버터의 스위칭 효율이 크게 향상된다.The switching control unit 340 can control the states of other switching elements except the switching elements whose switching is restricted. Switching is limited in many current flowing switching devices. When a switching element in which a large amount of current flows is switched by changing the state, the switching efficiency is significantly lowered. According to the exemplary embodiment, the switching efficiency of a switching device with a large amount of current is limited, so switching efficiency of the three-phase voltage source inverter is greatly improved.

또한, 각 스위칭 소자에 흐르는 전류의 양은 일정한 주기로 변경되므로, 각각 스위칭 소자에 흐르는 전류를 고려하여 스위칭을 제한하면, 각 스위칭 소자들은 균등하게 스위칭된다. 따라서, 각 스위칭 소자들의 손실도 분산된다.
Further, since the amount of current flowing in each switching element is changed at a constant cycle, when switching is restricted in consideration of the current flowing in each switching element, each switching element is switched evenly. Therefore, the loss of each switching element is also dispersed.

도 4는 예시적 실시예에 따라 스위칭을 수행하는 과정에서 가능한 전압 벡터들을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating possible voltage vectors in the course of performing switching according to an exemplary embodiment.

스위칭 제어부(340)는 도 2에 도시된 7개의 전압 벡터들 중에서, 어느 하나의 전압 벡터를 선택하여 각 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)의 스위칭 상태를 결정할 수 있다.The switching controller 340 can select any one of the voltage vectors from among the seven voltage vectors shown in FIG. 2 to determine the switching state of each of the switching elements 121, 122, 131, 132, 141, and 142 .

그러나, 도 1에 도시된 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142) 중에서 어느 하나의 스위칭 소자가 클램핑되어 스위칭이 제한된다면, 스위칭 제어부(340)는 도2에 도시된 7개의 전압 벡터들 중의 일부만 선택할 수 있다.However, if any one of the switching elements 121, 122, 131, 132, 141, and 142 shown in FIG. 1 is clamped and the switching is restricted, the switching controller 340 controls the seven Only some of the voltage vectors can be selected.

예를 들어, 도 1에 도시된 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)중에서 Q1(121)의 스위칭이 제한되어 Q1(121)이 폐쇄(closed) 상태를 유지한다면, 스위칭 제어부(340)는 다른 스위칭 소자들만을 스위칭시킬 수 있다. 따라서, 스위칭 제어부(340)가 선택할 수 있는 전압 벡터는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 V1(1 0 0), V2(1 1 0), V6(1 0 1), V7(1 1 1)로 한정된다.For example, if switching of Q1 121 is limited and Q1 121 remains closed among the switching elements 121, 122, 131, 132, 141, and 142 shown in FIG. 1, The control unit 340 can switch only the other switching elements. Therefore, the voltage vectors that can be selected by the switching control unit 340 are V1 (1 0 0), V2 (1 1 0), V6 (1 0 1), V7 1).

또한, 도 1에 도시된 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)중에서 Q3(131)의 스위칭이 제한되어 Q3(131)가 폐쇄(closed) 상태를 유지한다면, 스위칭 제어부(340)는 다른 스위칭 소자들만을 스위칭시킬 수 있다. 따라서, 스위칭 제어부(340)가 선택할 수 있는 전압 벡터는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 V2(1 1 0), V3(0 1 0), V4(0 1 1), V7(1 1 1)로 한정된다.If switching of Q3 131 is restricted and switching Q3 131 is closed among the switching elements 121, 122, 131, 132, 141 and 142 shown in FIG. 1, 340 may switch only the other switching elements. Therefore, the voltage vectors that can be selected by the switching control unit 340 are V2 (1 1 0), V3 (0 1 0), V4 (0 1 1), V7 1).

도 1에 도시된 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)중에서 Q5(141)의 스위칭이 제한되어 Q5(141)가 폐쇄(closed) 상태를 유지한다면, 스위칭 제어부(340)는 다른 스위칭 소자들만을 스위칭시킬 수 있다. 따라서, 스위칭 제어부(340)가 선택할 수 있는 전압 벡터는 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 V4(0 1 1), V5(0 0 1), V6(1 0 1), V7(1 1 1)로 한정된다.If the switching of Q5 141 is restricted and the Q5 141 remains closed among the switching elements 121, 122, 131, 132, 141 and 142 shown in FIG. 1, Lt; / RTI > can switch only the other switching elements. Therefore, the voltage vectors that can be selected by the switching control unit 340 are V4 (0 1 1), V5 (0 0 1), V6 (1 0 1), V7 (1 1 1).

도 1에 도시된 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)중에서 Q4(122)의 스위칭이 제한되어 Q4(122)가 폐쇄(closed) 상태를 유지한다면, Q1(121)은 개방(open)상태를 유지하고, 스위칭 제어부(340)는 다른 스위칭 소자들만을 스위칭시킬 수 있다. 따라서, 스위칭 제어부(340)가 선택할 수 있는 전압 벡터는 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이 V3(0 1 0), V4(0 1 1), V5(0 0 1), V0(0 0 0)로 한정된다.If switching of Q4 122 among the switching elements 121, 122, 131, 132, 141, 142 shown in FIG. 1 is restricted and Q4 122 remains closed, Q1 121 The switching controller 340 can maintain the open state, and the switching controller 340 can switch only the other switching elements. Therefore, the voltage vectors that can be selected by the switching control unit 340 are V3 (0 1 0), V4 (0 1 1), V5 (0 0 1), V0 (0 0) 0).

도 1에 도시된 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)중에서 Q6(132)의 스위칭이 제한되어 Q6(132)가 폐쇄(closed) 상태를 유지한다면, Q3(131)은 개방(open)상태를 유지하고, 스위칭 제어부(340)는 다른 스위칭 소자들만을 스위칭시킬 수 있다. 따라서, 스위칭 제어부(340)가 선택할 수 있는 전압 벡터는 도 4의 (e)에 도시된 바와 같이 V1(1 0 0), V5(0 0 1), V6(1 0 1), V0(0 0 0)로 한정된다.If switching of Q6 132 is limited and Q6 132 remains closed among the switching elements 121, 122, 131, 132, 141 and 142 shown in FIG. 1, The switching controller 340 can maintain the open state, and the switching controller 340 can switch only the other switching elements. Therefore, the voltage vectors that can be selected by the switching control unit 340 are V1 (1 0 0), V5 (0 0 1), V6 (1 0 1), V0 (0 0) 0).

도 1에 도시된 스위칭 소자들(121, 122, 131, 132, 141, 142)중에서 Q2(142)의 스위칭이 제한되어 Q2(142)가 폐쇄(closed) 상태를 유지한다면, Q5(141)은 개방(open)상태를 유지하고, 스위칭 제어부(340)는 다른 스위칭 소자들만을 스위칭시킬 수 있다. 따라서, 스위칭 제어부(340)가 선택할 수 있는 전압 벡터는 도 4의 (f)에 도시된 바와 같이 V1(1 0 0), V2(1 1 0), V3(0 1 0), V0(0 0 0)로 한정된다.
If switching of Q2 142 among the switching elements 121, 122, 131, 132, 141 and 142 shown in FIG. 1 is restricted and Q2 142 remains closed, The switching controller 340 can maintain the open state, and the switching controller 340 can switch only the other switching elements. Therefore, the voltage vectors that can be selected by the switching controller 340 are V1 (1 0 0), V2 (1 1 0), V3 (0 1 0), V0 (0 0) 0).

도 5는 예시적 실시예에 따른 스위칭 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a stepwise switching method according to an exemplary embodiment.

단계(510)에서, 스위칭 제어 장치는 부하 전류를 측정한다. 일측에 따르면, 스위칭 제어 장치는 매 샘플링 주기마다, 3상 전압원 인버터의 각 상에 부가된 부하에 대하여 부하 전류를 측정할 수 있다.In step 510, the switching control device measures the load current. According to one aspect, the switching control device can measure the load current for each load added to each phase of the three-phase voltage source inverter every sampling period.

단계(520)에서, 스위칭 제어 장치는 다음 샘플링 시점에서의 부하 전류를 예측한다. 다음 샘플링 시점에서 부하에 흐르는 전류를 간단히 미래 레퍼런스 전류라고 할 수 있다. 이 경우에, 스위칭 제어 장치는 수학식 5에 따라서 다음 샘플링 시점에서의 각 상의 미래 레퍼런스 전류를 예측할 수 있다.In step 520, the switching control device predicts the load current at the next sampling time. At the next sampling time, the current flowing in the load can be simply referred to as the future reference current. In this case, the switching controller can predict the future reference current of each phase at the next sampling time according to the equation (5).

단계(530)에서, 스위칭 제어 장치는 예측된 미래 레퍼런스 전류에 기반하여 다음 샘플링 시점에서 각 상의 부하에 인가되는 미래 레퍼런스 전압을 계산할 수 있다. 일측에 따르면, 스위칭 제어 장치는 수학식 6에 따라서 각 상의 부하에 인가되는 미래 레퍼런스 전압을 계산할 수 있다.In step 530, the switching controller may calculate a future reference voltage applied to the load of each phase at the next sampling time based on the predicted future reference current. According to one aspect, the switching controller can calculate the future reference voltage applied to the load of each phase according to Equation (6).

단계(540) 내지 단계(562)에서, 스위칭 제어 장치는 각 상의 미래 레퍼런스 전류 및 각 상의 미래 레퍼런스 전압에 기반하여 3상 전압원 인버터의 스위칭을 제어한다. 일측에 따르면, 스위칭 제어 장치는 3상 전압원 인버터에 포함된 복수의 스위칭 소자들 중에서 어느 하나의 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다. 이를 클램핑(clamping)이라고 한다. 일측에 따르면, 스위칭 제어 장치는 많은 전류가 흐르는 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.In steps 540 to 562, the switching control device controls the switching of the three-phase voltage source inverter based on the future reference current of each phase and the future reference voltage of each phase. According to one aspect, the switching control apparatus can restrict switching of any one of the plurality of switching elements included in the three-phase voltage source inverter. This is called clamping. According to one aspect, the switching control device can restrict the switching of the switching element in which a large amount of current flows.

일측에 따르면, 스위칭 제어 장치는 각 상에 대하여 계산된 미래 레퍼런스 전압을 그 크기에 따라 정렬할 수 있다. 또한, 스위칭 제어 장치는 미래 레퍼런스 전압의 최대값 및 최소값을 수학식 7과 같이 선택할 수 있다.According to one aspect, the switching controller can sort the calculated future reference voltage for each phase by its magnitude. Further, the switching controller can select the maximum value and the minimum value of the future reference voltage as shown in Equation (7).

일측에 따르면, 스위칭 제어 장치는 미래 레퍼런스 전압의 중간값인

Figure 112014011139374-pat00043
에 대응되는 상에 포함된 스위칭 소자들은 스위칭을 제한하지 않을 수 있다. 스위칭 제어 장치는 각 상에 대응되는 미래 레퍼런스 전압들 중에서, 최대값인
Figure 112014011139374-pat00044
또는 최소값인
Figure 112014011139374-pat00045
에 대응되는 상에 포함된 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.According to one aspect, the switching controller is a mid-value of the future reference voltage
Figure 112014011139374-pat00043
The switching elements included in the phase corresponding to the switching element may not restrict the switching. The switching control device selects, among the future reference voltages corresponding to each phase,
Figure 112014011139374-pat00044
Or the minimum value
Figure 112014011139374-pat00045
It is possible to restrict the switching of the switching elements included in the image corresponding to the address.

이 경우에, 스위칭 제어 장치는 최대값

Figure 112014011139374-pat00046
에 대응되는 상의 미래 레퍼런스 전류를
Figure 112014011139374-pat00047
라고 할당하고, 최소값
Figure 112014011139374-pat00048
에 대응되는 상의 미래 레퍼런스 전류를
Figure 112014011139374-pat00049
라고 할당할 수 있다.In this case, the switching control device sets the maximum value
Figure 112014011139374-pat00046
The future reference current of the phase corresponding to
Figure 112014011139374-pat00047
And the minimum value
Figure 112014011139374-pat00048
The future reference current of the phase corresponding to
Figure 112014011139374-pat00049
.

단계(540)에서, 스위칭 제어 장치는 미래 레퍼런스 전류

Figure 112014011139374-pat00050
의 절대값과 미래레퍼런스 전류
Figure 112014011139374-pat00051
의 절대값을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 스위칭을 제어할 수 있다.In step 540, the switching control device selects the future reference current
Figure 112014011139374-pat00050
And the future reference current
Figure 112014011139374-pat00051
And the switching can be controlled in accordance with the comparison result.

일측에 따르면, 스위칭 제어 장치는 대응되는 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상에 포함된 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다. 또한, 스위칭 제어 장치는 미래 레퍼런스 전압의 부호에 따라서 2개의 스위칭 소자들 중에서 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택할 수 있다.According to one aspect, the switching control device may limit the switching of the switching elements included in the larger phase of the absolute value of the corresponding future reference current. In addition, the switching controller can select a switching element to limit switching among the two switching elements according to the sign of the future reference voltage.

예를 들어

Figure 112014011139374-pat00052
의 절대값이
Figure 112014011139374-pat00053
의 절대값 보다 더 큰 경우에, 스위칭 제어 장치는
Figure 112014011139374-pat00054
에 대응되는 상에 포함된 스위칭 소자 중 어느 하나에 대하여 스위칭을 제한할 수 있다. 이를 위하여 스위칭 제어 장치는 단계(550)에서,
Figure 112014011139374-pat00055
의 부호를 판단한다. 만약
Figure 112014011139374-pat00056
의 부호가 '+'인 경우에, 단계(551)에서 스위칭 제어 장치는
Figure 112014011139374-pat00057
에 대응되는 상에 포함된 2개의 스위칭 소자들 중에서, 상단 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다. 만약
Figure 112014011139374-pat00058
의 부호가 '-'인 경우에, 단계(552)에서 스위칭 제어 장치는
Figure 112014011139374-pat00059
에 대응되는 상에 포함된 2개의 스위칭 소자들 중에서, 하단 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.
E.g
Figure 112014011139374-pat00052
The absolute value of
Figure 112014011139374-pat00053
Is greater than the absolute value of the switching control device
Figure 112014011139374-pat00054
It is possible to limit the switching to any one of the switching elements included in the image corresponding to the pixel. For this purpose, in step 550,
Figure 112014011139374-pat00055
Quot; if
Figure 112014011139374-pat00056
Quot; + ", the switching control apparatus proceeds to step 551,
Figure 112014011139374-pat00057
The switching of the upper switching element can be restricted, among the two switching elements included in the phase corresponding to the upper switching element. if
Figure 112014011139374-pat00058
Quot; - ", the switching control device in step 552
Figure 112014011139374-pat00059
Switching of the lower switching element among the two switching elements included in the image corresponding to the lower switching element can be restricted.

또한,

Figure 112014011139374-pat00060
의 절대값이
Figure 112014011139374-pat00061
의 절대값 보다 더 큰 경우에, 스위칭 제어 장치는
Figure 112014011139374-pat00062
에 대응되는 상에 포함된 스위칭 소자 중 어느 하나에 대하여 스위칭을 제한할 수 있다. 이를 위하여 스위칭 제어 장치는 단계(560)에서,
Figure 112014011139374-pat00063
의 부호를 판단한다. 만약
Figure 112014011139374-pat00064
의 부호가 '+'인 경우에, 단계(561)에서 스위칭 제어 장치는
Figure 112014011139374-pat00065
에 대응되는 상에 포함된 2개의 스위칭 소자들 중에서, 상단 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다. 만약
Figure 112014011139374-pat00066
의 부호가 '-'인 경우에, 단계(562)에서 스위칭 제어 장치는
Figure 112014011139374-pat00067
에 대응되는 상에 포함된 2개의 스위칭 소자들 중에서, 하단 스위칭 소자의 스위칭을 제한할 수 있다.
Also,
Figure 112014011139374-pat00060
The absolute value of
Figure 112014011139374-pat00061
Is greater than the absolute value of the switching control device
Figure 112014011139374-pat00062
It is possible to limit the switching to any one of the switching elements included in the image corresponding to the pixel. To this end, the switching controller, at step 560,
Figure 112014011139374-pat00063
Quot; if
Figure 112014011139374-pat00064
+ &Quot;, the switching control apparatus proceeds to step 561. In step 561,
Figure 112014011139374-pat00065
The switching of the upper switching element can be restricted, among the two switching elements included in the phase corresponding to the upper switching element. if
Figure 112014011139374-pat00066
Quot; - ", the switching control device in step 562
Figure 112014011139374-pat00067
Switching of the lower switching element among the two switching elements included in the image corresponding to the lower switching element can be restricted.

도 6은 3상 전압원 인버터가 예시적 실시예에 따른 스위칭 방법으로 동작하는 것을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a three-phase voltage source inverter operating in a switching manner according to an exemplary embodiment.

도 6의 윗 부분에서는 정규화(normalize)된 각 상의 레퍼런스 전압들(610, 620, 630)과 정규화된

Figure 112014011139374-pat00068
상(phase)에 흐르는 레퍼런스 전류(620,
Figure 112014011139374-pat00069
-phase reference current)가 도시되었다.In the upper part of FIG. 6, reference voltages 610, 620, and 630 of each phase normalized are normalized
Figure 112014011139374-pat00068
The reference currents 620,
Figure 112014011139374-pat00069
-phase reference current is shown.

도 6의 아랫 부분에는 예시적 실시예에 따라

Figure 112014011139374-pat00070
상에 포함된 상단 스위칭 소자의 스위칭 상태가 도시되었다. '0'은 스위칭 소자가 개방된 상태를 나타내고, '1'은 스위칭 소자가 폐쇄된 상태를 나타낸다.The lower portion of FIG. 6 shows a cross-
Figure 112014011139374-pat00070
The switching state of the upper switching element included in the upper switching element is shown. '0' indicates a state in which the switching element is open, and '1' indicates a state in which the switching element is closed.

도 6을 참조하면, 스위칭 소자에 흐르는 레퍼런스 전류(620)의 값이 큰 경우에는 해당 스위칭 소자는 클램핑되어, 스위칭이 차단된다. 따라서, 레퍼런스 전류(620)의 값이 큰 구간(621, 622)에서는 스위칭이 수행되지 않고, 다른 구간에서만 스위칭이 수행된다.Referring to FIG. 6, when the value of the reference current 620 flowing in the switching element is large, the switching element is clamped and switching is interrupted. Therefore, switching is not performed in the sections 621 and 622 where the value of the reference current 620 is large, and switching is performed only in the other sections.

도 6에 도시된 바와 같이, 많은 전류가 흐르는 스위칭 소자의 스위칭을 제한하면, 3상 전압원 인버터의 스위칭 효율이 크게 향상된다. 또한, 각 스위칭 소자에 흐르는 전류의 양은 일정한 주기로 변경되므로, 각각 스위칭 소자에 흐르는 전류를 고려하여 스위칭을 제한하면, 각 스위칭 소자들은 균등하게 스위칭된다. 따라서, 각 스위칭 소자들의 손실도 분산된다.
As shown in Fig. 6, by limiting the switching of switching elements through which a large amount of current flows, the switching efficiency of the three-phase voltage source inverter is greatly improved. Further, since the amount of current flowing in each switching element is changed at a constant cycle, when switching is restricted in consideration of the current flowing in each switching element, each switching element is switched evenly. Therefore, the loss of each switching element is also dispersed.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

300: 스위칭 제어 장치
310: 전류 측정부
320: 레퍼런스 전류 예측부
330: 레퍼런스 전압 계산부
340: 스위칭 제어부
300: Switching control device
310: current measuring unit
Reference numeral 320 denotes a reference current predicting unit
330: reference voltage calculation unit
340:

Claims (15)

미리 결정된 샘플링 주기 마다 3상 전압원 인버터의 부하 전류를 측정하는 전류 측정부;
상기 측정된 부하 전류에 기반하여 다음 샘플링 시점에서의 미래 레퍼런스 전류를 예측하는 레퍼런스 전류 예측부;
상기 예측된 미래 레퍼런스 전류에 기반하여 상기 다음 샘플링 시점에서 상기 부하에 인가되는 미래 레퍼런스 전압을 계산하는 레퍼런스 전압 계산부; 및
상기 미래 레퍼런스 전류 및 상기 미래 레퍼런스 전압에 기반하여 상기 3상 전압원 인버터의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부
를 포함하고,
상기 스위칭 제어부는 상기 3상 전압원 인버터에 포함된 복수의 스위칭 소자들 중에서, 상기 각 상(Phase)에 대응되는 미래 레퍼런스 전압들 중에서 최대값인 미래 레퍼런스 전압 또는 최소값인 미래 레퍼런스 전압에 대응되는 상에 포함된 스위칭 소자를 스위칭을 제한할 소자로 선택하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 장치.
A current measuring unit for measuring a load current of the three-phase voltage source inverter at every predetermined sampling period;
A reference current predicting unit that predicts a future reference current at a next sampling time based on the measured load current;
A reference voltage calculator for calculating a future reference voltage applied to the load at the next sampling time based on the predicted future reference current; And
A switching control unit for controlling switching of the three-phase voltage source inverter based on the future reference current and the future reference voltage,
Lt; / RTI >
The switching control unit may be configured to select one of a plurality of switching elements included in the three-phase voltage source inverter as a future reference voltage that is a maximum value among future reference voltages corresponding to the phase, A switching control device of a three-phase voltage source inverter that selects an included switching device as an element to limit switching.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 스위칭 제어부는 상기 3상 전압원 인버터에 포함된 복수의 스위칭 소자들 중에서, 상기 각 스위칭 소자에 흐르는 전류에 기반하여 상기 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the switching controller selects a switching element to limit the switching based on a current flowing in each switching element among a plurality of switching elements included in the three-phase voltage source inverter.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 스위칭 제어부는 상기 최대값인 미래 레퍼런스 전압 또는 상기 최소값인 미래 레퍼런스 전압에 대응되는 상들 중에서, 대응되는 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상에 포함된 스위칭 소자의 스위칭을 제한하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the switching control unit includes a three-phase voltage source inverter for limiting the switching of the switching elements included in the larger phase of the future reference current, .
제5항에 있어서,
상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상은 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자를 포함하고,
상기 스위칭 제어부는 상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상의 미래 레퍼런스 전압의 부호에 따라서 상기 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자 중에서 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein an image having a larger absolute value of the future reference current includes a top switching element and a bottom switching element,
Wherein the switching controller selects a switching element to limit switching among the upper switching element and the lower switching element according to a sign of a future reference voltage of an image having a larger absolute value of the future reference current.
제6항에 있어서,
상기 스위칭 제어부는 상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상의 미래 레퍼런스 전압의 부호가 플러스(+, positive)인 경우에, 상기 상단 스위칭 소자의 스위칭을 제한하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the switching control unit limits the switching of the upper switching element when the sign of the future reference voltage of the upper phase of the absolute value of the future reference current is positive.
미리 결정된 샘플링 주기 마다 3상 전압원 인버터의 부하 전류를 측정하는 단계;
상기 측정된 부하 전류에 기반하여 다음 샘플링 시점에서의 미래 레퍼런스 전류를 예측하는 단계;
상기 예측된 미래 레퍼런스 전류에 기반하여 상기 다음 샘플링 시점에서 상기 부하에 인가되는 미래 레퍼런스 전압을 계산하는 단계; 및
상기 미래 레퍼런스 전류 및 상기 미래 레퍼런스 전압에 기반하여 상기 3상 전압원 인버터의 스위칭을 제어하는 단계
를 포함하고,
상기 스위칭을 제어하는 단계는 상기 3상 전압원 인버터에 포함된 복수의 스위칭 소자들 중에서, 상기 각 상(Phase)에 대응되는 미래 레퍼런스 전압들 중에서 최대값인 미래 레퍼런스 전압 또는 최소값인 미래 레퍼런스 전압에 대응되는 상에 포함된 스위칭 소자를 스위칭을 제한할 소자로 선택하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 방법.
Measuring a load current of the three-phase voltage source inverter at every predetermined sampling period;
Predicting a future reference current at a next sampling time based on the measured load current;
Calculating a future reference voltage applied to the load at the next sampling time based on the predicted future reference current; And
Controlling the switching of the three-phase voltage source inverter based on the future reference current and the future reference voltage
Lt; / RTI >
The step of controlling the switching may include, among a plurality of switching elements included in the three-phase voltage source inverter, a future reference voltage which is a maximum value among future reference voltages corresponding to each phase, or a future reference voltage that is a minimum value And the switching element included in the phase is selected as an element for limiting the switching.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 스위칭을 제어하는 단계는 상기 3상 전압원 인버터에 포함된 복수의 스위칭 소자들 중에서, 상기 각 스위칭 소자에 흐르는 전류에 기반하여 상기 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of controlling the switching includes a switching control method of a three-phase voltage source inverter for selecting a switching element to limit the switching based on a current flowing in each switching element among a plurality of switching elements included in the three- .
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 스위칭을 제어하는 단계는 상기 최대값인 미래 레퍼런스 전압 또는 상기 최소값인 미래 레퍼런스 전압에 대응되는 상들 중에서, 대응되는 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상에 포함된 스위칭 소자의 스위칭을 제한하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of controlling the switching includes controlling the switching of the switching element included in the larger phase of the absolute value of the corresponding future reference current among the phases corresponding to the future reference voltage as the maximum value or the future reference voltage as the minimum value A method of switching control of a phase voltage source inverter.
제12항에 있어서,
상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상은 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자를 포함하고,
상기 스위칭을 제어하는 단계는 상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상의 미래 레퍼런스 전압의 부호에 따라서 상기 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자 중에서 스위칭을 제한할 스위칭 소자를 선택하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein an image having a larger absolute value of the future reference current includes a top switching element and a bottom switching element,
Wherein the step of controlling the switching includes switching control of the three-phase voltage source inverter for selecting a switching element to limit switching among the upper switching element and the lower switching element according to a sign of a future reference voltage of an image of a larger absolute value of the future reference current. Way.
제13항에 있어서,
상기 스위칭을 제어하는 단계는 상기 미래 레퍼런스 전류의 절대값이 더 큰 상의 미래 레퍼런스 전압의 부호가 플러스(+, positive)인 경우에, 상기 상단 스위칭 소자의 스위칭을 제한하는 3상 전압원 인버터의 스위칭 제어 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the step of controlling the switching includes controlling the switching of the three-phase voltage source inverter to limit the switching of the upper switching element when the sign of the future reference voltage of the upper phase of the absolute value of the future reference current is positive Way.
제8항, 제10항, 제12항 내지 제14항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method according to any one of claims 8, 10, 12 to 14.
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