KR101759371B1 - 유도전동기의 센서리스 벡터 제어 장치 - Google Patents

유도전동기의 센서리스 벡터 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제정수 변동을 실시간으로 추정하여 센서리스 벡터 제어 성능을 향상시킨 유도전동기의 센서리스 벡터 제어 장치를 제공한다. 본 발명은 전류제어기와 제1 상변환기와 인버터와 제2 상변환기와, 상기 인버터의 출력전압을 이용하여 측정한 전동기 상 전류와, 상기 제1 상변환기의 출력값을 이용하여, 상기 전동기의 회전자 속도와 회전자 자속을 측정하고, 그 값으로 회전자 위치를 추정하는 회전자 속도 및 위치 추정기; 및 상기 전류 제어기로 입력되는 동기 좌표계 상의 d, q축 전류 지령과 상기 전류 제어기에서 출력되는 상기 동기 좌표계 상의 d, q 전압을 입력받아, 상기 유도전동기의 고정자 저항과 각 오차를 계산하여, 상기 고정자 저항을 상기 회전자 속도 및 위치 추정기로 제공하는 고정자 저항 및 각 오차 추정기를 구비하는 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치를 제공한다.

Description

유도전동기의 센서리스 벡터 제어 장치{SENSORLESS VECTOR CONTROL APPARATUS FOR INDUCTION MOTOR}
본 발명은 유도 전동기 제어장치에 관련된 것으로 보다 자세하게는 센서리스 벡터운전중 실시간 제정수 추정방법을 포함하는 유도전동기의 센서리스 벡터 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유도 전동기는 권선이 장착된 고정자와 알루미늄 도체 또는 철심으로 형성된 회전자로 구성된다. 이러한 유도 전동기는, 상기 고정자에 장착된 권선에 주기적인 전류의 변화를 발생시키고, 전류 변화에 따른 자계의 일정한 변화에 의해 상기 회전자에 토크가 발생하도록 함으로써 회전 동력을 얻어내는 장치를 말한다.
범용 인버터는 3상 전동기 구동에 주로 이용되는데, 특히 유도 전동기를 이용한 가변속(variable speed) 운전 분야, 권상(hoist) 부하, 전기 자동차의 견인용(traction) 부하에 사용된다. 유도 전동기의 운전은 벡터 제어(vector control 또는 Field Oriented Control : FOC)에 의해서 이루어지는 경우가 많으며 공간 제약이 있거나 시스템의 가격 저감이 필요한 응용 분야에서는 위치 센서를 사용하지 않는 벡터 제어(position sensorless vector control)가 유도 전동기의 제어 방법으로 많이 사용되고 있다.
하지만, 농형 유도 전동기(squirrel cage induction machine)는 회전자 내부의 전기적 회로가 형성되는 특징으로 인하여 부하 및 속도에 따라서 고정자 및 회전자 내부 온도가 변동하기 쉬우며, 유도 전동기의 온도 상승은 고정자 저항(stator resistance) 값의 변동을 초래하게 된다. 통상적으로 많이 사용되는 유도 전동기의 센서리스 운전은 유도 전동기 제정수에 의존적이기 때문에 고정자 저항의 변동은 유도 전동기의 센서리스 벡터 제어 성능을 저감시킨다.
본 발명은 제정수 변동을 실시간으로 추정하여 센서리스 벡터 제어 성능을 향상시킨 유도전동기의 센서리스 벡터 제어 장치를 제공한다.
본 발명은 동기 좌표계 상의 d, q축 전류 지령을 이용하여 상기 동기 좌표계 상의 d, q 전압을 출력하는 전류제어기; 상기 전류 제어기 출력 전압을 정지 좌표계 상의 전압으로 변환하기 위한 제1 상변환기; 상기 제1 상변환기의 출력을 인가받아 상기 유도 전동기에 전압을 인가하는 인버터; 상기 인버터의 출력전압을 이용하여 측정한 상기 유도 전동기 상 전류를 동기 좌표계 상의 d, q축 전류로 변환하는 제2 상변환기; 상기 인버터의 출력전압을 이용하여 측정한 전동기 상 전류와, 상기 제1 상변환기의 출력값을 이용하여, 상기 전동기의 회전자 속도와 회전자 자속을 측정하고, 그 값으로 회전자 위치를 추정하는 회전자 속도 및 위치 추정기; 및 상기 전류 제어기로 입력되는 상기 동기 좌표계 상의 d, q축 전류 지령과 상기 상기 전류 제어기에서 출력되는 상기 동기 좌표계 상의 d, q 전압을 입력받아,상기 유도전동기의 고정자 저항과 각 오차를 계산하여,상기 고정자 저항은 상기 회전자 속도 및 위치 추정기로 제공하는 고정자 저항 및 각 오차 추정기를 구비하는 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치는 상기 인버터의 출력전압을 이용하여 상기 유도 전동기 상 전류를 측정하기 위한 전류 측정기를 상별로 더 구비한다.
또한, 본 발명의 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치는 상기 고정자 저항 및 각 오차 추정기에서 제공되는 각 오차를 이용하여 상기 제1 상변환기에서 사용되는 회전자 자속 각을 보정하기 위한 제1 자속각 보정장치를 더 구비한다.
또한, 본 발명의 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치는 상기 고정자 저항 및 각 오차 추정기에서 제공되는 각 오차를 이용하여 상기 제2 상변환기에서 사용되는 회전자 자속 각을 보정하기 위한 제2 자속각 보정장치를 더 구비한다.
또한, 상기 고정자 저항 및 각 오차 추정기는 상기 전류 제어기의 출력 전압과 궤환 전류로부터 상기 유도 전동기의 각 속도 오차를 추정하는 각 속도 오차 추정기; 상기 유도 전동기의 고정자 저항값을 실시간으로 추정하는 고정자 저항 추정기; 상기 각 속도 오차 추정기에서 추정하는 각속도 오차를 선택적으로 제공하는 제1 스위치; 상기 제1 스위치에 의해 제공된 각속도 오차에 의해 정해지는 각 속도 보상량을 결정하기 위한 보상기; 상기 보상기의 출력인 각 속도 보상량으로부터 각 오차를 계산하는 적분기; 및 상기 고정자저항 추정기에서 제공하는 고정자 저항값을 선택적으로 제공하는 제2 스위치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치는 유도 전동기의 회전자 속도 지령과 회전자 속도를 입력으로 하여 상기 동기 좌표계 상의 q축 전류 지령을 출력하는 속도제어기를 더 구비한다.
본 발명에 의한 유도 전동기 제어장치 및 그 구동방법은 센서리스 벡터 제어 시 고정자 저항의 실시간 추정과 각 오차 보상은 전류 제어기의 전향 보상 항과 전류 제어기의 적분기출력 전압을 이용하여 달성된다. 본 발명에서 제안된 방식은 제어 시스템에서 가장 빠른 동특성을 갖는 전류 제어기 제어 대역폭에 의해서 그 성능이 결정되기 때문에 동특성이 매우 빠르고, 특별한 운전 모드를 갖지 않기 때문에 간단하다는 장점이 있다.
도1은 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 유도 전동기 시스템을 나타내는 블럭도.
도2는 도1에 도시된 속도 제어기를 나타내는 블럭도.
도3과 도4는 도1에 도시된 전류 제어기를 나타내는 블럭도.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기 시스템을 나타내는 블럭도.
도6은 도5에 도시된 고정자 저장 및 각 오차 추정기를 나타내는 블럭도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명은 유도 전동기의 센서리스 벡터 운전(sensorless vector control) 중 실시간 제정수 추정에 관한 것으로 특히 고정자 저항(stator resistance) 추정과 각 오차(angle error) 보상에 적당하도록 한 추정기 설계에 관한 것이다.
도1은 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 유도 전동기 시스템을 나타내는 블럭도이다. 특히, 속도 제어를 포함하는 유도 전동기 제어의 구성도이다.
속도제어기(100)는 회전자 속도 지령과 실제 회전자 속도를 입력으로 하여 동기 좌표계(synchronous reference frame) 상의 q축 전류 지령을 출력한다. 전류 제어기(200) 동기 좌표계 상의 d, q축 전류 지령과 실제 전류로부터 동기 좌표계 상의 d, q 전압을 출력한다.
상변환기(300)는 전류 제어기(200)의 출력 전압을 정지 좌표계(stationary reference frame) 상의 전압으로 변환하는 장치이다. 상변환기(400)는 전류 측정기(108a, 108b, 108c)에서 측정한 전동기 상 전류(phase current)를 동기 좌표계 상의 d, q축 전류로 변환하는 장치로 하나의 전류 정보는 생략 가능하다. 인버터(500)는 전압형 인버터로 유도 전동기(600)에 전압을 인가하는 장치이다. 회전자 속도 및 위치추정기(700)는 회전자 속도 및 위치 추정을 위한 장치로 상 전류 측정기(108a, 108b, 108c)에 의해 생성되는 전동기 상 전류와 상변환기(300)의 출력 전압을 입력으로 하여 유도 전동기(600)의 회전자 속도 및 회전자 자속(rotor flux)의 위치를 추정한다.
도2는 도1에 도시된 속도 제어기를 나타내는 블럭도이다.
도2를 참조하여 살펴보면, 속도제어기(100)는 덧셈기(110, 120, 160, 170), 제한기(180), 이득부(130), 비례-적분 제어기(140,150)를 포함한다. 속도 제어기(100)는 지령 속도(speed reference)와 실제 속도(feedback speed)의 차를 비례-적분 제어기(140,150)를 이용하여 q축 전류 지령을 출력한다.
속도 제어를 위한 비례-적분 제어기(140,150)는 입력신호를 적분하여 출력하 기 위한 것이고, 제한기(180)는 속도 제어기(100)의 출력을 제한하기 위한 제한기(limiter)이다. 이득부(130)는 제한기(180)가 동작할 때 비례-적분 제어기(140,150)의 발산(divergence)를 방지하기 위한 안티-와인드업(Anti-windup) 이득동작을 위한 것이다. 속도 제어기(100)의 출력은 동기 좌표계 상의 q축 전류가 된다.
도3과 도4는 도1에 도시된 전류 제어기(200)를 나타내는 블럭도이다. 도3은 동기 좌표계 상의 d축 전류 제어기(200)의 구성을 나타내고, 도4는 동기 좌표계 상의 q축 전류 제어기(200)를 나타낸 그림이다.
도3을 참조하면, 전류제어기(200)는 덧셈기(210, 220, 250, 270), 이득부(260), 비례-적분 이득기(230,240)를 포함한다. 도4를 참조하면, 전류제어기(200)는 덧셈기(211, 221, 251, 271), 이득부(261), 비례-적분 제어기(231,241)를 포함한다.
도3과 도4를 참조하여 살펴보면, d, q축 전류 제어기(200)는 동기 좌표계 상의 d, q축 전류를 각각 제어하기 위한 비례-적분 형태의 제어기와 전향 보상(feed-forward)으로 구성되어 있다.
비례-적분 이득기(230, 240, 231, 241)는 전류 지령과 궤환 전류(feedback current)로부터 전류 제어를 하기 위한 비례-적분 이득 동작을 수행한다. 입력신호(Vff_d, Vff_q)는 전향 보상을 위한 것으로 유도 전동기 모델링(modeling)에 따라 다양한 형태로 입력이 가능하다. 이득부(260, 261)는 전류 제어기(200) 출력이 인버터(500)가 합성할 수 있는 전압의 크기를 벗어나는 경우 적분 제어기(240,241)의 발산을 막기 위한 안티-와인드업 이득을 얻는다.
도1의 전류제어기(200)의 출력인 동기 좌표계 상의 전압을 정지 좌표계(stationary reference frame) 상의 전압으로 변환하는 것으로 다음과 같은 정의를 갖는다.
Figure 112013029373956-pat00001
(1)
Figure 112013029373956-pat00002
(2)
도1의 상변환기(400)는 전류 측정기로부터 측정한 전동기 상 전류로부터 동기 좌표계 상의 d, q축 전류를 구하는 것으로 다음의 과정을 거친다.
Figure 112013029373956-pat00003
(3)
Figure 112013029373956-pat00004
(4)
Figure 112013029373956-pat00005
(5)
Figure 112013029373956-pat00006
(6)
도1의 회전자 속도 및 위치 추정기(700)는 회전자 속도와 회전자 자속의 위치를 파악하는 장치로 다양한 방식들이 존재하지만, 산업계에서 널리 사용되고 있는 방식은 크게 모델 기준 적응 제어(Model Reference Adaptive System : MRAS) 방식 또는 적응 속도 관측기(Adaptive Speed Observer : ASO) 방식이 주로 사용된다.
MRAS 방식을 사용하여 추정된 회전자 자속은 다음과 같다.
Figure 112013029373956-pat00007
(7)
여기서,
Figure 112013029373956-pat00008
는 인가된 전압,
Figure 112013029373956-pat00009
는 고정자 저항, s는 라플라스 연산자(Laplace operator),
Figure 112013029373956-pat00010
는 고정자 저항,
Figure 112013029373956-pat00011
는 과도 인덕턴스,
Figure 112013029373956-pat00012
은 회전자 인덕턴스(rotor inductance),
Figure 112013029373956-pat00013
은 상호 인덕턴스(mutual inductance),
Figure 112013029373956-pat00014
는 기준 회전자 자속,
Figure 112013029373956-pat00015
는 MRAS 방식의 추정기의 절환 주파수이다.
또한, ASO 방식에서 추정된 회전자 자속은 다음과 같다.
Figure 112013029373956-pat00016
(8)
여기서
Figure 112013029373956-pat00017
,
Figure 112013029373956-pat00018
,
Figure 112013029373956-pat00019
,
Figure 112013029373956-pat00020
,
Figure 112013029373956-pat00021
,
Figure 112013029373956-pat00022
,
Figure 112013029373956-pat00023
,
Figure 112013029373956-pat00024
,
Figure 112013029373956-pat00025
,
Figure 112013029373956-pat00026
,
Figure 112013029373956-pat00027
,
Figure 112013029373956-pat00028
,
Figure 112013029373956-pat00029
이고,
Figure 112013029373956-pat00030
은 회전자 시정수(rotor time constant),
Figure 112013029373956-pat00031
은 전기적 회전자 속도(electrical rotor speed), k는 양의 실수(real number)이다.
식 (7)과 식 (8)에서 보듯이, MRAS 또는 ASO 방식을 사용하여 회전자 자속을 추정하는 경우, 유도 전동기의 제정수가 포함되어 있는 것을 알 수 있다. 일반적인 유도 전동기의 간접 벡터 제어(indirect vector control)에서 슬립 주파수(slip frequency)는 식 (9)과 같이 표현되며, 회전자 자속과 회전자 자속의 위치는 식 (10)과 식 (11)로 각각 표현된다.
Figure 112013029373956-pat00032
(9)
Figure 112013029373956-pat00033
(10)
Figure 112013029373956-pat00034
(11)
이때,
Figure 112013029373956-pat00035
은 슬립(slip) 주파수이고,
Figure 112013029373956-pat00036
은 회전자 저항, P는 극 수(number of pole)를 나타낸다.
위치 센서가 없는 유도 전동기의 센서리스 벡터 제어를 수행하는 경우, 식 (7)과 식 (8)에서 보인 것과 같이 유도 전동기의 제정수에 의존적이다. 특히 유도 전동기의 고정자 저항은 유도 전동기의 운전 상황에 따라서 그 값이 변동하게 되어 회전자 자속 추정 성능을 저하 시키고 결국 회전자 속도 및 회전자 자속 추정 성능에 영향을 미치게 된다. 지금까지 MRAS 방식에 대해서 설명하였으며, 본 발명에서 제안된 방법은 ASO 방식에서도 적용가능하다.
본 발명은 고정자 저항(stator resistance)을 실시간으로 추정하고, 센서리스 벡터 제어 시 나타나는 각 오차를 보상하여 유도 전동기의 센서리스 벡터 제어 성능을 향상시킨 유도 전동기 제어장치 및 그 구동방법을 제공한다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기 시스템을 나타내는 블럭도이다.특히, 도5는 본 발명에서 제안하는 고정자 저항 및 각 오차 추정기를 포함하는 유도 전동기 시스템의 구성도이다.
도5를 참조하여 살펴보면, 속도제어기(501)는 회전자 속도 지령과 실제 회전자 속도를 입력으로 하여 동기 좌표계(synchronous reference frame) 상의 q축 전류 지령을 출력한다. 전류 제어기(502)는 동기 좌표계 상의 d, q축 전류 지령과 실제 전류로부터 동기 좌표계 상의 d, q 전압을 출력한다.
상변환기(503)는 전류 제어기(502) 출력 전압을 정지 좌표계(stationary reference frame) 상의 전압으로 변환하는 장치이다. 상변환기(504)는 인버터의 상 전류 측정기(508a, 508b, 508c)에서 측정한 전동기 상 전류(phase current, 508a, 508b, 508c)를 동기 좌표계 상의 d, q축 전류로 변환하는 장치이다. 인버터(505)는 전압형 인버터로 3상 유도 전동기(506)에 전압을 인가하는 장치이다.
회전자 속도 및 위치 추정기(507)는 회전자 속도 및 회전자 자속으로부터 회전자 위치를 추정하는 장치이다. 상 전류 측정기(508a, 508b, 508c)는 전동기의 상 전류를 측정하기 위한 장치이다. 고정자 저항 및 각 오차 추정기(1000)는 고정자 저항과 각 오차를 추정하는 장치이다. 자속각 보정장치(510a, 510b)는 고정자 저항 및 각 오차 추정기(1000)로부터 추정된 각 오차를 이용하여 상변환기(503, 504)의 사용되는 회전자 자속 각을 보정하는 장치이다.
도6은 도5에 도시된 고정자 저장 및 각 오차 추정기를 나타내는 블럭도이다.
도6에 도시된 바와 같이 고정자 저항 및 각 오차 추정기(1000)는 각 속도 오차 추정기(1100), 고정자 저항 추정기(1200), 스위치(1300, 1400), 보상기(1500), 적분기(1600)를 포함한다.
각 속도 오차 추정기(1100)는 d, q축 전류 제어기의 출력 전압과 궤환 전류로부터 각 속도 오차를 추정하는 블럭이다. 스위치(1300)는 각 오차 보상 여부에 따라 선택적으로 각 속도 오차 추정기(1100) 출력을 보상기(1500)로 전달한다. 보상기(1500)는 각 속도 보상량을 결정하기 위한 블럭이다. 적분기(1600)는 보상기(1500)의 출력인 각 속도 보상량으로부터 각 오차를 계산하는 적분기이다.
고정자 저항 추정기(1200)는 고정자 저항을 실시간(on-line)으로 추정하는 블럭이다. 스위치(1400)는 고정자 저항 계산 시점에 따라 고정자 저항 추정기(1200)의 출력을 선택적으로 전달한다.
계속해서 도5 및 도6을 참조하여 구체적인 동작에 대해서 살펴보면 다음과 같다. 일반적인 좌표계 상에서 유도 전동기의 전압 방정식과 자속 식은 다음과 같다.
Figure 112013029373956-pat00037
(12)
Figure 112013029373956-pat00038
(13)
Figure 112013029373956-pat00039
(14)
Figure 112013029373956-pat00040
(15)
Figure 112013029373956-pat00041
(16)
Figure 112013029373956-pat00042
(17)
Figure 112013029373956-pat00043
(18)
Figure 112013029373956-pat00044
(19)
식 (12) 내지 식 (19)를 참조하여, 동기 좌표계 상에서 유도 전동기의 전압 방정식과 자속 식을 구하면 다음과 같다.
Figure 112013029373956-pat00045
(20)
Figure 112013029373956-pat00046
(21)
Figure 112013029373956-pat00047
(22)
Figure 112013029373956-pat00048
(23)
Figure 112013029373956-pat00049
(24)
Figure 112013029373956-pat00050
(25)
Figure 112013029373956-pat00051
(26)
Figure 112013029373956-pat00052
(27)
또한, 회전자 자속과 회전자 전류를 이용하여 고정자 자속을 표현하면 다음과 같다.
Figure 112013029373956-pat00053
(28)
Figure 112013029373956-pat00054
(29)
위의 식들로부터 회전자의 전압 방정식을 정리하면 다음과 같다.
Figure 112013029373956-pat00055
(30)
Figure 112013029373956-pat00056
(31)
또한, 유도 전동기의 고정자 측의 동기 좌표계 상의 d, q축 전압 방정식을 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013029373956-pat00057
(33)
Figure 112013029373956-pat00058
(34)
식 (33)과 식 (34)는 다음과 같이 등가적(equivalent)으로 쓸 수 있다.
Figure 112013029373956-pat00059
(35)
Figure 112013029373956-pat00060
(36)
또한, 센서리스 벡터 제어가 원만하게 수행되고, 정상 상태(steady state)에서 전류 제어가 수행되고 있을 때, 전류 제어기의 출력은 각각 다음과 같이 구해진다.
Figure 112013029373956-pat00061
(38)
Figure 112013029373956-pat00062
(39)
단, 이 때, 전향 보상(feed-forward) 항은 다음과 같이 구해진다.
Figure 112013029373956-pat00063
(40)
Figure 112013029373956-pat00064
(41)
전류 제어가 원활하게 수행된다면 식(35) 내지 식(39)로부터 다음의 조건을 만족시킨다.
Figure 112013029373956-pat00065
(42)
Figure 112013029373956-pat00066
(43)
이 때, 인덕턴스 정보가 정확하다는 가정하에서 d, q축 전류 제어기가 정상 상태에서 담당하는 전압은 다음과 같다.
Figure 112013029373956-pat00067
Figure 112013029373956-pat00068
(44)
Figure 112013029373956-pat00069
Figure 112013029373956-pat00070
(45)
식 (44)와 식 (45)를 정리하면 다음과 같다.
Figure 112013029373956-pat00071
Figure 112013029373956-pat00072
(46)
Figure 112013029373956-pat00073
Figure 112013029373956-pat00074
(47)
이를 다음과 같이 치환할 수 있다.
Figure 112013029373956-pat00075
(48)
Figure 112013029373956-pat00076
(49)
위 연립 방정식을 구하면 다음과 같은 각 속도 오차를 구할 수 있다.
Figure 112013029373956-pat00077
(50)
식 (50)과 같이 구해진 값이 영(zero)이 될 때까지 도6의 보상기(1500)가 동작을 하게 되고 적분기(1600)가 각 오차를 계산하게 된다.
이 때, 고정자 저항 추정기(1200)는 다음과 같이 두 가지 출력을 갖는다.
Figure 112013029373956-pat00078
(51)
Figure 112013029373956-pat00079
(52)
식 (51)과 식 (52)로부터 구한 고정자 저항 중 어느 하나를 선택하여 고정자 저항값으로 사용할 수 있다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 유도 전동기 제어방법에서 센서리스 벡터 제어 시 고정자 저항의 실시간 추정과 각 오차 보상은 전류 제어기의 전향 보상 항과 전류 제어기의 적분기 출력 전압을 이용하여 달성된다. 본 발명에서 제안된 방식은 제어 시스템에서 가장 빠른 동특성을 갖는 전류 제어기 제어 대역폭에 의해서 그 성능이 결정되기 때문에 동특성이 매우 빠르고, 특별한 운전 모드를 갖지 않기 때문에 간단하다는 장점이 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 동기 좌표계 상의 d, q축 전류 지령을 이용하여 상기 동기 좌표계 상의 d, q 전압을 출력하는 전류제어기;
    상기 전류 제어기 출력 전압을 정지 좌표계 상의 전압으로 변환하기 위한 제1 상변환기;
    상기 제1 상변환기의 출력을 인가받아 유도 전동기에 전압을 인가하는 인버터;
    상기 인버터의 출력전압을 이용하여 측정한 상기 유도 전동기 상 전류를 동기 좌표계 상의 d, q축 전류로 변환하는 제2 상변환기;
    상기 인버터의 출력전압을 이용하여 측정한 전동기 상 전류와, 상기 제1 상변환기의 출력값을 이용하여, 상기 전동기의 회전자 속도와 회전자 자속을 측정하고, 그 값으로 회전자 위치를 추정하는 회전자 속도 및 위치 추정기; 및
    상기 전류 제어기로 입력되는 상기 동기 좌표계 상의 d, q축 전류 지령과 상기 상기 전류 제어기에서 출력되는 상기 동기 좌표계 상의 d, q 전압을 입력받아,상기 유도전동기의 고정자 저항과 각 오차를 계산하여, 상기 고정자 저항을 상기 회전자 속도 및 위치 추정기로 제공하는 고정자 저항 및 각 오차 추정기를 구비하며,
    상기 고정자 저항 및 각 오차 추정기는
    상기 전류 제어기의 출력 전압과 궤환 전류로부터 상기 유도 전동기의 각 속도 오차를 추정하는 각 속도 오차 추정기;
    상기 유도 전동기의 고정자 저항값을 실시간으로 추정하는 고정자 저항 추정기;
    상기 각 속도 오차 추정기에서 추정하는 각속도 오차를 선택적으로 제공하는 제1 스위치;
    상기 제1 스위치에 의해 제공된 각속도 오차에 의해 정해지는 각 속도 보상량을 결정하기 위한 보상기;
    상기 보상기의 출력인 각 속도 보상량으로부터 각 오차를 계산하는 적분기; 및
    상기 고정자저항 추정기에서 제공하는 고정자 저항값을 선택적으로 제공하는 제2 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터의 출력전압을 이용하여 상기 유도 전동기 상 전류를 측정하기 위한 전류 측정기를 상별로 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자 저항 및 각 오차 추정기에서 제공되는 각 오차를 이용하여 상기 제1 상변환기에서 사용되는 회전자 자속 각을 보정하기 위한 제1 자속각 보정장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정자 저항 및 각 오차 추정기에서 제공되는 각 오차를 이용하여 상기 제2 상변환기에서 사용되는 회전자 자속 각을 보정하기 위한 제2 자속각 보정장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    유도 전동기의 회전자 속도 지령과 회전자 속도를 입력으로 하여 상기 동기 좌표계 상의 q축 전류 지령을 출력하는 속도제어기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 센서리스 벡터 제어장치.
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