KR101664739B1 - 모터 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR101664739B1 KR1020150122299A KR20150122299A KR101664739B1 KR 101664739 B1 KR101664739 B1 KR 101664739B1 KR 1020150122299 A KR1020150122299 A KR 1020150122299A KR 20150122299 A KR20150122299 A KR 20150122299A KR 101664739 B1 KR101664739 B1 KR 101664739B1
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박주영
배수현
김성규
곽무신
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

모터 회전자의 위치각을 도출하는 각도 도출단계; 도출한 회전자의 위치각과 모터의 토크지령 및 역자속을 포함하는 모터정보를 이용하여 제어부에서 모터 고조파 보상전압을 도출하는 보상전압 도출단계; 도출한 모터 고조파 보상전압과 모터 전압지령을 합산한 모터 보상전압지령을 도출하는 보상전압지령 도출단계; 및 도출한 보상전압지령을 모터에 적용하여 모터를 구동시키는 모터구동단계;를 포함하는 모터 제어 방법이 소개된다.

Description

모터 제어 방법 및 시스템{CONTROL METHOD AND SYSTEM OF MOTOR}
본 발명은 모터의 회전에 의하여 발생하는 고조파 성분을 보상하여 모터 전류제어성을 향상시킬 수 있는 모터 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
환경 친화적인 자동차로서 하이브리드 자동차, 전기자동차, 플러그인 하이브리드 자동차등이 있으며, 하이브리드 자동차는 그 동력원으로 엔진 이외에, 전기에 의해 구동되는 모터를 구비한다.
보다 구체적으로는, 주동력원으로써 엔진이 구동되고, 배터리로부터 공급되는 DC 전원을 인버터가 AC 전원으로 변환하여 보조 동력원으로써 모터를 구동한다. 전기 자동차는 그 동력원으로 DC 전원, 인버터 및 인버터에 의해 구동되는 모터를 구비한다.
이러한 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에 있어서, 모터 제어 장치는 모터의 출력 토크값, 모터에 흐르는 모터전류값 등을 토대로 하여 모터를 제어하게 된다.
따라서 모터의 성능을 향상시키기 위해서는 모터전류 및 출력토크를 정밀하게 제어할 필요가 있다. 공개특허공보인 2006-0092607 A "모터의 토크제어장치 및 방법"에서도 모터의 회전각 및 회전각속도를 이용하여 보상전류를 생성해 모터의 구동전류를 보정하는 방법을 제시하고 있다.
그러나 이를 통하더라도 여전히 모터의 기본 설계 특성에 따라 모터에서 유기되는 기전력에는 여전히 고조파 성분이 존재하며, 이에 의하여 전류리플이 발생하게 되어 모터 제어의 효율성이 감소하게 되는 문제점이 존재하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 2006-0092607 A
본 발명은 모터에 유기되는 기전력에 의하여 발생하는 고조파 성분을 보상하여 모터의 전류제어성을 향상시키는 모터 제어 방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 제어 방법은 모터 회전자의 위치각을 도출하는 각도 도출단계; 도출한 회전자의 위치각과 모터의 토크지령 및 역자속을 포함하는 모터정보를 이용하여 제어부에서 모터 고조파 보상전압을 도출하는 보상전압 도출단계; 도출한 모터 고조파 보상전압과 모터 전압지령을 합산한 모터 보상전압지령을 도출하는 보상전압지령 도출단계; 및 도출한 보상전압지령을 모터에 적용하여 모터를 구동시키는 모터구동단계;를 포함한다.
보상전압 도출단계는, 회전자의 위치각, 토크지령, 역자속을 입력으로 하고 고조파 보상전압을 출력으로 하는 맵 데이터로부터 도출한다.
맵 데이터는, 회전자의 위치각, 토크지령 및 역자속을 제어부에서 맵 데이터 입력으로 설정하는 입력설정단계; 입력으로 설정된 회전자의 위치각을 이용하여 고조파 보상전압 차수를 도출하는 차수도출단계; 도출한 차수의 고조파 보상전압의 진폭을 미리 설정된 기준진폭으로 고정하는 진폭고정단계; 고정된 기준진폭 하에서 고조파 보상전압 위상을 변경하는 위상변경단계; 고조파 보상전압 위상 변경에 따른 모터 보상전류지령과 입력으로 설정된 토크지령 및 역자속에 따른 모터 전류지령의 전류차이인 전류오차를 도출하는 제1전류오차 도출단계; 전류오차가 최소가 되는 고조파 보상전압의 위상을 도출하는 위상도출단계; 도출한 위상으로 고조파 보상전압 위상을 고정하는 위상고정단계; 고정된 위상 하에서 고조파 보상전압 진폭을 변경하는 진폭변경단계; 고조파 보상전압 진폭 변경에 따른 모터 보상전류지령과 입력으로 설정된 토크지령 및 역자속에 따른 모터 전류지령의 전류차이인 전류오차를 도출하는 제2전류오차 도출단계; 전류오차가 최소가 되는 고조파 보상전압의 진폭을 도출하는 진폭도출단계; 및 도출한 차수, 위상 및 진폭을 가지는 고조파를 맵 데이터의 출력으로 설정하는 출력설정단계;를 통하여 설정된다.
위상변경단계는, 고조파 보상전압의 위상을 0도에서 360도까지 미리 설정된 각도 간격으로 변경한다.
진폭변경단계는, 고조파 보상전압의 진폭을 0에서 모터 유기기전력까지 미리 설정된 전압 간격으로 변경한다.
모터 전압지령은, 제어부에서 토크지령 및 역자속을 이용하여 전류지령을 도출하는 전류지령 도출단계; 도출한 전류지령과 모터에 흐르는 실측전류의 차이를 도출하는 전류차이 도출단계; 및 도출한 전류차이를 적분 제어기에 대입하여 모터 전압지령을 도출하는 전압지령 도출단계;를 통하여 도출한다.
전류지령 도출단계는, 토크지령 및 역자속을 입력으로 하고 전류지령을 출력으로 하는 맵 데이터로부터 도출한다.
실측전류는, 모터 전류 센서를 통하여 감지된 전류를 좌표 변환하여 도출한다.
본 발명에 따른 모터 제어 방법은 모터 회전자의 위치각과 모터의 토크지령 및 역자속을 포함하는 모터정보를 이용하여 도출한 모터 고조파 보상전압에 모터 전압지령을 적용한 모터 보상전압지령으로 모터를 구동한다.
본 발명에 따른 모터 제어 시스템은 모터 회전자의 위치각을 도출하는 위치각 도출부; 및 도출한 회전자의 위치각과 모터의 토크지령 및 역자속을 포함하는 모터정보를 이용하여 모터 고조파 보상전압을 도출하고 도출한 고조파 보상전압에 모터 전압지령을 합산하여 모터 보상전압지령을 도출하며 도출한 보상전압지령을 모터에 적용하여 모터를 구동시키는 제어부;를 포함한다.
상술한 바와 같이 이용하면 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 모터에 유기되는 기전력에 의한 고조파 성분을 보상할 수 있으므로 모터의 전류제어성이 향상된다.
둘째, 고조파 성분 보상전압을 도출하는 방법에 있어서 별도로 마련된 맵데이터를 활용하므로 응답성이 빠르다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 방법의 순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 맵데이터 설정 방법의 순서도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어전류(Q측 전류) 그래프
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 모터 제어 방법은 도1에서 볼 수 있듯이 모터 회전자의 위치각을 도출하는 각도 도출단계;(S100) 도출한 회전자의 위치각과 모터의 토크지령 및 역자속을 포함하는 모터정보를 이용하여 제어부에서 모터 고조파 보상전압을 도출하는 보상전압 도출단계;(S200) 도출한 모터 고조파 보상전압과 모터 전압지령을 합산한 모터 보상전압지령을 도출하는 보상전압지령 도출단계;(S300) 및 도출한 보상전압지령을 모터에 적용하여 모터를 구동시키는 모터구동단계(S400);를 포함한다.
각도 도출단계(S100)에서는 모터 회전자의 위치각은 다양한 방식으로 도출이 가능하다. 별도의 위치각 센서를 통해 감지할 수 있을 뿐 아니라, 회전자 측에 각속도를 측정할 수 있는 센서를 마련하여 측정한 각속도값을 시간변위로 적분하여 위치각을 도출할 수도 있을 것이다. 위치각은 본 발명의 주 목적에 해당하는 고조파 전압을 보상해 줄 수 있는 보상전압을 도출하는데 이용이 되며, 위치각을 통하여 모터의 속도를 추정하고 이를 이용하여 전류제어기에서 모터의 전압지령을 도출하기도 한다.
각도 도출단계(S100) 이후에는 도출한 위치각을 이용하여 모터 고조파 보상전압을 도출하는 보상전압 도출단계(S200)를 수행하게 된다. 본 발명에 따를 경우 모터 고조파 보상전압을 도출하기 위한 변수로써 위치각뿐만 아니라 토크지령 및 역자속을 포함하는 모터정보를 이용하고 있는데 이는 본 발명에서 모터의 전류지령을 토크지령 및 역자속을 입력으로 하고 전류지령을 출력으로 하는 전류지령맵에 의하여 도출하고 있기 때문이다. 즉 고조파 보상 전압의 형태를 확정하는데 있어서 필수요소인 차수, 진폭, 위상을 결정하기 위하여 본 발명에서는 위치각, 토크지령 및 역자속을 이용하고 있는 것이다. 조금 더 구체적으로 살펴보자면 위치각을 이용하여 고조파 보상전압의 차수를 결정할 수 있으며 토크지령 및 역자속을 이용해서는 고조파 보상전압의 진폭 및 위상을 결정할 수 있다.
고조파 보상전압을 도출하는 방법은 앞서 설명한 바와 같이 토크지령, 역자속 및 위치각을 알고 있다면 도출이 가능하다. 그러나 이는 하나의 예시에 불과할뿐, 다른 모터정보를 이용하여 전류지령 또는 전압지령을 도출하고 있다면 해당 모터정보를 이용하여 고조파 보상전압 도출이 가능할 것이다. 일례로 모터의 전류지령 또는 전압지령을 모터의 회전속도를 이용하여 도출한다면 고조파 보상전압은 모터 회전자의 위치각 및 회전속도에 의하여 도출할 수 있을 것이다.
다만, 어떤 방식으로 고조파 보상전압을 도출하던 간에 이를 실시간으로 도출하고 이에 따른 보상전압을 도출하는 것은 보상전압을 도출하는 제어부에 과도한 부하가 걸리게 되고 이로 인하여 보상전압을 도출하는 응답성의 효율이 떨어지게 된다. 따라서 본 발명에서는 이를 보완하기 위한 방법으로 회전자의 위치각, 토크지령, 역자속을 입력으로 하고 고조파 보상전압을 출력으로 하는 맵 데이터로부터 고조파 보상전압을 도출하는 방법을 제시하고 있다. 맵데이터를 이용할 경우 기저장되어 있는 데이터를 통하여 바로 보상전압 도출이 가능하므로 실시간으로 보상전압을 도출하는 방식보다 더 빠른 응답성을 구현할 수 있게 된다.
따라서 본 발명에서는 빠른 고조파 보상전압 도출을 위하여 적용되는 고조파 보상전압 맵데이터를 설정하는 방법을 제시하고 있다. 도2의 순서도가 맵데이터 설정방법의 순서도로써 회전자의 위치각, 토크지령 및 역자속을 제어부에서 맵 데이터 입력으로 설정하는 입력설정단계(S500); 입력으로 설정된 회전자의 위치각을 이용하여 고조파 보상전압 차수를 도출하는 차수도출단계(S520); 도출한 차수의 고조파 보상전압의 진폭을 미리 설정된 기준진폭으로 고정하는 진폭고정단계(S540); 고정된 기준진폭 하에서 고조파 보상전압 위상을 변경하는 위상변경단계(S560); 고조파 보상전압 위상 변경에 따른 모터 보상전류지령과 입력으로 설정된 토크지령 및 역자속에 따른 모터 전류지령의 전류차이인 전류오차를 도출하는 제1전류오차 도출단계(S600); 전류오차가 최소가 되는 고조파 보상전압의 위상을 도출하는 위상도출단계(S620); 도출한 위상으로 고조파 보상전압 위상을 고정하는 위상고정단계(S640); 고정된 위상 하에서 고조파 보상전압 진폭을 변경하는 진폭변경단계(S660); 고조파 보상전압 진폭 변경에 따른 모터 보상전류지령과 입력으로 설정된 토크지령 및 역자속에 따른 모터 전류지령의 전류차이인 전류오차를 도출하는 제2전류오차 도출단계(S700); 전류오차가 최소가 되는 고조파 보상전압의 진폭을 도출하는 진폭도출단계(S750); 및 도출한 차수, 위상 및 진폭을 가지는 고조파를 맵 데이터의 출력으로 설정하는 출력설정단계(S800);를 포함한다.
입력설정단계(S500)에서는 앞서 설명한 바와 같이 고조파 보상전압의 형태를 결정할 수 있는 회전자의 위치각, 토크지령 및 역자속을 맵데이터의 입력으로 설정하는 단계이다. 본 발명에서는 토크지령 및 역자속을 이용하여 전류지령 또는 전압지령을 도출하기 때문에 이를 맵데이터의 입력으로 설정하였으나, 앞서 기재한 바와 같이 토크지령 및 역자속이 아닌 모터의 회전속도등을 이용하는 경우에는 해당정보를 맵데이터의 입력으로 설정하면 될 것이다.
차수도출단계(S520)는 회전자의 위치각을 이용하여 고조파 보상전압의 차수를 결정하는 단계이다. 회전자의 위치각에 따라 발생하는 고조파 보상전압의 차수는 상이하다. 특히 일반적으로 모터에 적용되는 전압 및 전류는 교류로써 삼각함수의 형태를 따르기 때문에, 보상전압을 정확한 차수에 적용하지 못하게 되면 오히려 본 발명에서 줄이고자 하는 전류리플이 증가하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 본 단계를 통하여 보상하고자 하는 차수를 결정하게 된다.
진폭고정단계(S540)에서는 고조파 보상전압의 위상을 결정하기 위한 단계의 첫 번째 스텝이다. 전류리플이 최소가 되는 보상전압의 위상을 정확히 도출하기 위해서는 다른 변수는 고정한 상태에서 위상만을 변화시켜야 한다. 따라서 삼각함수의 형태를 결정하는 진폭과 위상 중 보상전압의 위상을 도출하기 위해서는 진폭을 고정해야 하는 것이다. 본 단계에 따른 기준진폭은 어느 값을 취하여도 무방할 것이다. 다만 고조파 보상전압이 가질 수 있는 최대진폭인 모터의 유기기전력보다는 작은 한도 내에서 설정해야 할 것이며, 바람직하게는 유기기전력의 50% 정도의 수준으로 최대진폭을 설정하는 것이 좋을 것이다.
진폭고정단계(S540) 이후에는 고조파 보상전압의 위상을 도출하기 위해 위상을 변경하는 위상변경단계(S560)를 수행하게 되는데 이는 위상변경에 따른 전류의 변화를 도출하여 전류에러가 최소가 되는 위상값을 도출하기 위함이다. 따라서 위상변경 간격은 그 간격이 조밀할수록 본 발명에 따른 맵데이터의 정확성은 향상될 수 있다. 그러나 지나치게 조밀한 간격은 빠른 응답성을 목표로 하는 맵데이터와 상충될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 위상변경단계(S560)의 수행을 고조파 보상전압의 위상을 0도에서 360도까지 미리 설정된 각도 간격으로 변경하는 방법으로 제시하고 있다. 미리 설정된 각도는 다양한 값으로 존재할 수 있다. 설계자의 필요에 따라 빠른 응답성을 필요로 할 때에는 큰 값으로 존재할 수 있으며, 빠른 응답성보다 정밀한 제어를 원하면 각도 값을 작게 설정하면 될 것이다.
제1전류오차 도출단계(S600)에서는 고조파 보상전압 위상 변경에 따른 모터 보상전류지령과 입력으로 설정된 토크지령 및 역자속에 따른 모터 전류지령의 전류차이인 전류오차를 도출하게 된다. 즉, 본 발명에서 달성하고자 하는 전류리플이 최소가 되는 지점을 도출하는 것이다. 여기서 모터 전류지령이란 모터 사용자 혹은 설계자의 의하여 모터에서 요구되는 전류를 의미한다. 전류지령은 다양한 방식으로 도출이 가능하나, 앞서 말했듯이 본 발명에서는 전류지령을 도출하는 방식으로 토크지령 및 역자속을 이용하고 있으므로 본 단계에서도 토크지령 및 역자속을 맵데이터의 입력으로 하여 전류지령을 도출한다.
제1전류오차 도출단계(S600)에서의 전류오차는 모터 보상전류지령과 전류지령의 차이를 의미하는데, 이 전류오차가 바로 본 발명을 통하여 감소시키고자 하는 전류리플을 의미한다. 따라서 본 단계를 통하여 모터 보상전류지령에 포함되어 있는 전류리플 성분만을 도출할 수 있게 되는 것이다.
전류리플 성분만 도출되었다면, 그 다음에는 본 발명의 목표에 따라 전류리플이 최소가 되는 위상을 도출하기만 하면 될 것이다. 그러므로 위상도출단계(S620)에서는 전류오차 즉 전류리플이 최소가 되는 위상을 고조파 보상전압의 위상으로 도출하게 된다.
앞서 말한 방식으로 고조파 보상전압의 위상이 결정되었다면, 남은 고조파 보상전압의 변수는 진폭이다. 그러므로 진폭 또한 위상을 도출한 방법과 동일한 방법으로 도출하면 된다. 따라서 위상도출단계(S620) 이후에는 진폭고정단계(S540)와 대응되는 위상고정단계(S640)를 수행하게 된다. 이는 진폭고정단계(S540)와 마찬가지의 이유로 순전히 진폭에 변화에 의한 전류리플의 변화를 도출하기 위함이다. 다만, 앞서 진폭고정단계(S540)에서는 기준진폭을 다양하게 설정 가능하였으나, 위상고정단계(S640)에서는 이미 위상도출단계(S620)에 의하여 고정시킬 위상이 도출되었으므로 위상도출단계(S620)에 의하여 도출된 위상으로 고조파 보상전압의 위상을 고정하면 된다.
위상고정단계(S640) 이후에는 진폭변경단계(S660)를 수행하게 된다. 진폭의 변경 역시 진폭 변경에 따른 리플전류의 변화를 도출하기 위한 단계로써 그 간격이 조밀할수록 맵데이터의 정확성은 향상될 것이다. 그러나 본 단계에서도 위상변경단계(S560)와 마찬가지로 사용자의 다양한 요구에 부합할 수 있도록 고조파 보상전압의 진폭을 0에서 모터 유기기전력까지 미리 설정된 전압 간격으로 변경하는 방법을 제시하고 있다. 따라서 사용자는 빠른 응답성과 정밀한 제어의 장단점을 저울질하여 자신의 요구에 적합한 맵데이터를 설정할 수 있을 것이다. 다만 본 단계에서는 보상전압의 진폭을 0에서 유기기전력까지로 한정하고 있는데, 이는 앞서 기재한 바와 같이 유기기전력은 고조파 보상전압이 가질 수 있는 최대진폭이기 때문이다.
위상고정단계(S640) 이후에는 앞서 기재한 방법과 동일한 이유로 제2전류오차도출단계(S700) 및 진폭도출단계(S750)를 수행하게 된다. 따라서 진폭도출단계(S750) 이후에는 최종적으로 고조파 보상전압의 차수, 진폭, 위상이 모두 결정되므로 이를 이용하여 정확한 고조파 보상전압의 형태를 결정할 수 있다. 그러므로 출력설정단계(S800)에서는 최종적으로 도출한 차수, 진폭, 위상을 가지는 고조파를 출력으로 설정하면서 고조파 보상전압의 맵데이터 설정이 완료되는 것이다.
본 발명에서 제시하고 있는 맵데이터를 이용하여 고조파 보상전압을 도출하든, 다른 방법을 활용하든 고조파 보상전압을 도출하였다면 도1에서 도시한 바와 같이 보상전압지령 도출단계(S300)를 수행하게 된다. 이는 전류리플을 감소시키기 위해 도출한 고조파 보상전압을 실제 모터의 전압지령에 합산하는 단계이다.
모터 전압지령은 앞서 설명한 전류지령과 마찬가지로 사용자에 의해 모터에서 요구되는 전압으로 다양한 방식으로 도출이 가능할 것이나 본 발명에서는 전압지령을 도출하는 방법으로써 제어부에서 토크지령 및 역자속을 이용하여 전류지령을 도출하는 전류지령 도출단계; 도출한 전류지령과 모터에 흐르는 실측전류의 차이를 도출하는 전류차이 도출단계; 및 도출한 전류차이를 적분 제어기에 대입하여 모터 전압지령을 도출하는 전압지령 도출단계;를 제시하고 있다.
본 단계에서 전류지령 도출단계의 전류지령은 앞서 언급하였듯이 토크지령 및 역자속을 입력으로 하고 전류지령을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 손쉽게 도출할 수 있을 것이다. 맵데이터를 이용하는 방법외에도 모터의 회전속도 및 속도감지센서를 이용하여 전류지령을 도출할 수도 있을 것이다.
전류지령 도출 이후에는 이를 모터에 흐르는 실측전류와의 차이를 도출하게 된다. 실측전류는 실제 모터에 흐르는 전류로 다양한 방식으로 도출이 가능할 것이다. 모터의 회전속도를 이용하여 모터에 흐르는 전류를 도출할 수 있을 것이다. 그러나 이는 간접적인 방법에 해당하므로 정확한 실측전류를 도출하기 어렵다. 특히나 본 발명에서 감소시키고자 하는 전류리플 성분은 그 절대값이 크지 않으므로 이러한 미세한 값을 조절하기 위해서는 가능한 정확한 값을 이용하여 오차를 줄이는 것이 가장 중요하다. 따라서 본 발명에서 제시하고 있는 바와 같이 모터 전류 센서를 통하여 감지된 전류를 좌표 변환하여 도출하는 것이 가장 정확하면서 용이할 것이다. 좌표 변환을 하는 것은 일반적인 모터 전류 센서에 의하여 측정되는 전류는 u,v,w상 전류이기 때문이다. 그러므로 이를 전류지령과 같은 차원인 d,q 차원과 동일하게 하기 위해 좌표변환을 하는 것이다.
전류지령과 실측전류의 차이인 전류차이를 도출하였다면 마지막으로 이를 적분 제어기에 대입하여 모터 전압지령을 도출하게 된다. 적분 제어기는 기본적으로 피드백 제어기의 형태로 되어 있으며, 제어하고자 하는 대상의 출력값을 측정하여 이를 원하는 설정값과 비교하여 오차를 계산하고, 이 오차값을 이용하여 제어에 필요한 제어값을 계산하는 구조로 되어 있다. 따라서, 적분제어기를 이용하면 도출한 전류차이가 순간적으로 변화하더라도 모터 전압지령은 영향을 받지 않고 안정적인 상태를 유지할 수 있다.
그러나 적분 제어기에 포화상태가 발생하는 경우, 오차의 적분값이 큰 값으로 누적되게 되어 출력값이 설정값에 가까워지게 되었을 때 제어값이 작아져야 함에도 계속 큰 값을 출력하게 되어 설정값에 도달하는데 오랜 시간이 걸리게 되는 경우가 발생할 수 있다. 그러므로 이와 같은 상황을 방지하기 위해서는 다양한 적분제어기의 형태 중 안티 와인드업 구조를 가진 적분 제어기를 이용하는 것이 바람직할 것이다.
위의 단계를 통하여 도출한 모터 전압지령에 보상전압 도출단계(S200)에 의하여 도출한 고조파 보상전압을 합산하면 결국 본 발명에서 얻고자 하는 보상전압지령을 도출할 수 있게 된다. 따라서 도1의 마지막 단계인 모터구동단계(S400)에서는 도출한 보상전압지령을 모터에 적용하여 모터를 구동하게 된다.
모터구동단계(S400)에 의하여 구동된 모터의 전류제어 그래프는 도3에서 확인할 수 있다. 도3은 고조파 보상전압의 성분 중 6차 성분에 해당하는 6차 고조파 보상전압을 모터에 적용한 결과 모터의 q측 전류 리플의 변화량을 도시한 것이다. 도3에서 볼 수 있듯이 6차 고조파 보상전압을 적용한 결과 보상 후의 전류리플이 보상 전에 비하여 50% 가량 감소했음을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서 제시하고 있는 방법에 의할 경우 모터의 전류제어성이 현저히 향상됨을 확인 할 수 있다.
앞서 설명한 모터 제어 방법에 의거할 때 본 발명에 따른 모터 제어 시스템은 모터 회전자의 위치각을 도출하는 위치각 도출부; 및 도출한 회전자의 위치각과 모터의 토크지령 및 역자속을 포함하는 모터정보를 이용하여 모터 고조파 보상전압을 도출하고 도출한 고조파 보상전압에 모터 전압지령을 합산하여 모터 보상전압지령을 도출하며 도출한 보상전압지령을 모터에 적용하여 모터를 구동시키는 제어부;를 포함할 수 있을 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S100: 각도 도출단계 S200: 보상전압 도출단계
S300: 보상전압지령 도출단계 S400: 모터 구동단계
S500: 입력 설정단계 S520: 차수 도출단계
S620: 위상 도출단계 S750: 진폭 도출단계
S800: 출력 설정단계

Claims (10)

  1. 모터 회전자의 위치각을 도출하는 각도 도출단계;
    도출한 회전자의 위치각과 모터의 토크지령 및 역자속을 포함하는 모터정보를 이용하여 제어부에서 모터 고조파 보상전압을 도출하는 보상전압 도출단계;
    도출한 모터 고조파 보상전압과 모터 전압지령을 합산한 모터 보상전압지령을 도출하는 보상전압지령 도출단계; 및
    도출한 보상전압지령을 모터에 적용하여 모터를 구동시키는 모터구동단계;를 포함하고,
    모터 전압지령은,
    제어부에서 토크지령 및 역자속을 이용하여 전류지령을 도출하는 전류지령 도출단계;
    도출한 전류지령과 모터에 흐르는 실측전류의 차이를 도출하는 전류차이 도출단계; 및
    도출한 전류차이를 적분 제어기에 대입하여 모터 전압지령을 도출하는 전압지령 도출단계;를 통하여 도출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    보상전압 도출단계는,
    회전자의 위치각, 토크지령, 역자속을 입력으로 하고 고조파 보상전압을 출력으로 하는 맵 데이터로부터 도출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    맵 데이터는,
    회전자의 위치각, 토크지령 및 역자속을 제어부에서 맵 데이터 입력으로 설정하는 입력설정단계;
    입력으로 설정된 회전자의 위치각을 이용하여 고조파 보상전압 차수를 도출하는 차수도출단계;
    도출한 차수의 고조파 보상전압의 진폭을 미리 설정된 기준진폭으로 고정하는 진폭고정단계;
    고정된 기준진폭 하에서 고조파 보상전압 위상을 변경하는 위상변경단계;
    고조파 보상전압 위상 변경에 따른 모터 보상전류지령과 입력으로 설정된 토크지령 및 역자속에 따른 모터 전류지령의 전류차이인 전류오차를 도출하는 제1전류오차 도출단계;
    전류오차가 최소가 되는 고조파 보상전압의 위상을 도출하는 위상도출단계;
    도출한 위상으로 고조파 보상전압 위상을 고정하는 위상고정단계;
    고정된 위상 하에서 고조파 보상전압 진폭을 변경하는 진폭변경단계;
    고조파 보상전압 진폭 변경에 따른 모터 보상전류지령과 입력으로 설정된 토크지령 및 역자속에 따른 모터 전류지령의 전류차이인 전류오차를 도출하는 제2전류오차 도출단계;
    전류오차가 최소가 되는 고조파 보상전압의 진폭을 도출하는 진폭도출단계; 및
    도출한 차수, 위상 및 진폭을 가지는 고조파를 맵 데이터의 출력으로 설정하는 출력설정단계;를 통하여 설정되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    위상변경단계는,
    고조파 보상전압의 위상을 0도에서 360도까지 미리 설정된 각도 간격으로 변경하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    진폭변경단계는,
    고조파 보상전압의 진폭을 0에서 모터 유기기전력까지 미리 설정된 전압 간격으로 변경하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 6에 있어서,
    전류지령 도출단계는,
    토크지령 및 역자속을 입력으로 하고 전류지령을 출력으로 하는 맵 데이터로부터 도출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    실측전류는,
    모터 전류 센서를 통하여 감지된 전류를 좌표 변환하여 도출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  9. 모터 회전자의 위치각과 모터의 토크지령 및 역자속을 포함하는 모터정보를 이용하여 도출한 모터 고조파 보상전압에 모터 전압지령을 적용한 모터 보상전압지령으로 모터를 구동하고,
    모터 보상전압지령은, 회전자의 위치각, 토크지령, 역자속을 입력으로 하고 고조파 보상전압을 출력으로 하는 맵 데이터로부터 도출하고,
    맵 데이터는,
    회전자의 위치각, 토크지령 및 역자속을 제어부에서 맵 데이터 입력으로 설정하는 입력설정단계;
    입력으로 설정된 회전자의 위치각을 이용하여 고조파 보상전압 차수를 도출하는 차수도출단계;
    도출한 차수의 고조파 보상전압의 진폭을 미리 설정된 기준진폭으로 고정하는 진폭고정단계;
    고정된 기준진폭 하에서 고조파 보상전압 위상을 변경하는 위상변경단계;
    고조파 보상전압 위상 변경에 따른 모터 보상전류지령과 입력으로 설정된 토크지령 및 역자속에 따른 모터 전류지령의 전류차이인 전류오차를 도출하는 제1전류오차 도출단계;
    전류오차가 최소가 되는 고조파 보상전압의 위상을 도출하는 위상도출단계;
    도출한 위상으로 고조파 보상전압 위상을 고정하는 위상고정단계;
    고정된 위상 하에서 고조파 보상전압 진폭을 변경하는 진폭변경단계;
    고조파 보상전압 진폭 변경에 따른 모터 보상전류지령과 입력으로 설정된 토크지령 및 역자속에 따른 모터 전류지령의 전류차이인 전류오차를 도출하는 제2전류오차 도출단계;
    전류오차가 최소가 되는 고조파 보상전압의 진폭을 도출하는 진폭도출단계; 및
    도출한 차수, 위상 및 진폭을 가지는 고조파를 맵 데이터의 출력으로 설정하는 출력설정단계;를 통하여 설정되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  10. 모터 회전자의 위치각을 도출하는 위치각 도출부; 및
    도출한 회전자의 위치각과 모터의 토크지령 및 역자속을 포함하는 모터정보를 이용하여 모터 고조파 보상전압을 도출하고 도출한 고조파 보상전압에 모터 전압지령을 합산하여 모터 보상전압지령을 도출하며 도출한 보상전압지령을 모터에 적용하여 모터를 구동시키는 제어부;를 포함하고,
    제어부는 모터 전압지령을 토크지령 및 역자속을 이용하여 전류지령을 도출하는 전류지령 도출하고, 도출한 전류지령과 모터에 흐르는 실측전류의 차이를 도출하는 전류차이 도출하고, 도출한 전류차이를 적분 제어기에 대입하여 모터 전압지령을 도출하는 전압지령 도출단계;를 통하여 도출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
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