KR102068654B1 - Simulation device for output test of inverter using BL motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 BL 모터용 인버터 성능 시험을 위한 시뮬레이션 장치에 관한 것으로서, 피시험체인 인버터; 스위칭 소자로 3상 브리지 회로를 형성시킨 것으로서, 상기 인버터의 각 상 출력단이 상기 3상 브리지 회로의 브리지 단자에 연결되는 모터 시뮬레이션 회로부; 상기 인버터의 각 상 출력단과 상기 브리지 단자 사이에 연결되어 각 상의 상전류 및/또는 상전압을 측정하는 측정부; 모터의 기구 모델을 선택하는 입력부; 상기 모터 시뮬레이션 회로부의 각 스위칭 소자를 PWM 제어하는 게이트 드라이버가 내장되고, 상기 입력부의 선택에 의한 모터의 기구모델에 따라 설정되는 모터 운전 파라미터가 저장되며, 상기 측정부에서 측정한 상전류가 입력되어, 상기 모터 운전 파라미터와 상전류로 상기 모터 시뮬레이션 회로부의 브리지 단자에서 모터 모사 출력이 형성되도록 상기 게이트 드라이버를 제어시키며, 상기 모터 모사 출력에 피드백 응답되는 상기 측정부의 상전류로 모터 모사 전기각과 센서각 및 상기 인버터의 상태 정보를 연산하는 제어부; 상기 제어부에서 연산된 모터 모사 전기각과 센서각 및 상기 인버터의 상태 정보를 출력하는 표시부로; 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여 BL 모터의 모터 응답에 부합하는 시뮬레이션 모델을 구현하여 인버터 시험 공정을 자동화시켜 인버터 시험에 필요한 설치 및 유지비용과 공간 및 시간, 노력을 절약하여 인버터 생산 능률을 향상시키는 BL 모터용 인버터 성능 시험을 위한 시뮬레이션 장치가 제공되는 이점이 있다.The present invention relates to a simulation apparatus for testing the performance of the inverter for the BL motor, the inverter being a test object; A three-phase bridge circuit formed of a switching element, wherein each phase output terminal of the inverter is connected to a bridge terminal of the three-phase bridge circuit; A measurement unit connected between each phase output terminal of the inverter and the bridge terminal to measure phase current and / or phase voltage of each phase; An input unit for selecting a mechanism model of the motor; A gate driver for PWM control of each switching element of the motor simulation circuit unit is built-in, motor operation parameters set according to a mechanical model of the motor by selection of the input unit are stored, and a phase current measured by the measuring unit is inputted, The gate driver is controlled such that a motor simulation output is formed at a bridge terminal of the motor simulation circuit part based on the motor driving parameter and a phase current, and the motor simulation electric angle and sensor angle and the inverter are controlled by the phase current of the measurement part which is feedbacked to the motor simulation output. A control unit for calculating state information of the unit; A display unit for outputting motor simulation electric angles and sensor angles calculated by the controller, and state information of the inverter; It is characterized in that the configuration.
In accordance with the present invention, a simulation model corresponding to the motor response of the BL motor is implemented to automate the inverter test process, thereby saving installation and maintenance costs, space, time, and effort required for the inverter test, thereby improving inverter production efficiency. The advantage is that a simulation device for performance testing is provided.
Description
본 발명은 BL 모터용 인버터 성능 시험을 위한 시뮬레이션 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 BL 모터용 인버터 생산시, 인버터 성능 시험을 위한 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a simulation apparatus for testing the performance of the inverter for the BL motor, and more particularly to a simulation apparatus for the inverter performance test in the production of the inverter for the BL motor.
인버터(inverter)란, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 수단을 의미하며, 이는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터(converter)의 반대 개념이다.An inverter means a means for converting DC power into AC power, which is the opposite concept of a converter for converting AC power into DC power.
시뮬레이션(simulation)이란, 복잡한 문제를 해석하기 위하여 모델에 의한 실험, 또는 사회현상 등을 해결하는 데서 실제와 비슷한 상태를 수식 등으로 만들어 모의적으로 연산을 되풀이하여 그 특성을 파악하는 것을 말한다.Simulation refers to the simulation of the state that is similar to reality in solving experiments or social phenomena by model in order to solve complex problems, and to repeatedly simulate the operation to grasp its characteristics.
또한, 이러한 시뮬레이션을 수행하는 수단을 시뮬레이터(simulator)라 칭하 고, 이는 실제로 테스트하지 못하는 위험한 장비 등과 동일한 상황을 연출하여 테스트를 수행하는 것이다.In addition, a means of performing such a simulation is called a simulator (simulator), which is to perform the test by creating the same situation as dangerous equipment that can not actually test.
최근 BL 모터와 같은 교류(alternating current: AC) 구동 장치의 사용이 증가함에 따라, 전력용 인버터의 필요성이 점차 증가하고 있다.Recently, as the use of alternating current (AC) driving devices such as BL motors is increasing, the need for power inverters is gradually increasing.
그로 인하여, 인버터를 제조하는 과정에서 생산되는 인버터의 성능이나 용량에 적합한 시험을 필요로 한다.Therefore, a test suitable for the performance or capacity of the inverter produced in the process of manufacturing the inverter is required.
종래 기술방식에 있어서 상기 인버터의 시험방식은 인버터에 수동으로 모터를 연결시키고, 상기 모터에 다이나모를 추가하여 부하를 걸어주어 모터 부하에 대한 인버터 응답을 검사하는 방식으로 이루어지고 있다.In the prior art method, the test method of the inverter is made by a method of manually connecting a motor to the inverter, adding a dynamo to the motor, and applying a load to inspect the inverter response to the motor load.
그런데, 이와 같은 경우에 각 인버터당 모터를 연결시키는 작업과 모터에 다이나모를 부착하는 작업이 반드시 동반되어 인버터 생산 지연 요소가 되는 문제점이 있다.However, in such a case, there is a problem in that the operation of connecting the motors for each inverter and the operation of attaching the dynamo to the motor are necessarily accompanied, thereby delaying the inverter production.
또한, 시험 대상 모터에 부하를 걸어주기 위한 다이나모미터(dynamometer)를 필요로 하는데, 이 다이나모미터는 기계적인 회전부를 포함하고 있어 시험 중에 진동, 소음을 유발하며, 넓은 면적의 설치 공간과 고속 회전에 따른 작업자의 위험 노출 우려가 있다.In addition, a dynamometer is required to load the motor under test, which includes a mechanical rotating part, which causes vibration and noise during the test, and provides a large area of installation space and high speed rotation. There is a risk of worker exposure.
이를 해결하기 위하여 모터 부하에 대한 인버터 응답을 자동으로 획득하는 여러 자동화 장치가 개발되고 있으나, 모터를 인버터에 부착해야 하는 공정은 필수적이다.In order to solve this problem, various automation devices for automatically acquiring an inverter response to a motor load have been developed, but a process of attaching a motor to the inverter is essential.
이를 해결하는 유사 선행기술로서는 대한민국 등록번호 10-0726024 전력계통 실시간 시뮬레이터를 이용한 신재생에너지전원용인버터의 계통연계시험 장치 및 방법이 있다.As a similar prior art to solve this problem, there is a system linkage test apparatus and method of the inverter for renewable energy power supply using the real-time simulator of the Republic of Korea registration number 10-0726024.
상기 선행기술은 신재생에너지전원용 인버터 및 각종 부속품의 계통연계 시험장치에 관한 것으로서, 다양한 신재생에너지전원을 쉽고 간단하게 모의 및 구축할 수 있는 것을 특징으로 하는 전력계통 실시간 시뮬레이터를 이용한 신재생에너지전원용 인버터의 계통연계시험 장치 및 방법에 관한 것으로서, 종래의 시험장치의 경우 각종 신재생에너지전원 및 연계계통에 대하여 하드웨어로 모의 전원을 구축하여 시험했기 때문에 작업이 번거로울 뿐만 아니라, 설치/유지비용과 공간 및 구축기간 등의 제약이 있는 문제점을 해결하고 있다.The prior art relates to a grid-connected test device for inverters and various accessories for renewable energy power source, for renewable energy power source using a power system real-time simulator, characterized in that it can easily and simply simulate a variety of renewable energy power source The present invention relates to a system linkage test apparatus and method of an inverter. In the case of a conventional test apparatus, a simulation power source is constructed and tested for various renewable energy power sources and associated systems, which is not only troublesome, but also an installation / maintenance cost and space. And it solves the problem of limitation such as construction period.
상기 선행기술에서 알 수 있는 바와 같이 인버터의 시험을 위한 시뮬레이션 장치는 공지 기술에 속하나, 인버터에 사용되는 부하 모델에 따라 인버터의 응답과 시험 내용이 달라지므로, 인버터의 사용 용도에 부합하는 부하 모델을 어떻게 만드느냐에 따라 인버터 시험의 효과를 달성할 수 있다.As can be seen from the prior art, the simulation apparatus for testing the inverter belongs to the known art, but since the response and the test content of the inverter vary according to the load model used for the inverter, a load model suitable for the intended use of the inverter is selected. Depending on how it is made, the effect of the inverter test can be achieved.
그런데, 현재까지 BL 모터의 경우에는 모터 응답에 부합하는 시뮬레이션 모델을 구현할 수 없는 문제점이 있었다.However, to date, in the case of a BL motor, there is a problem in that a simulation model corresponding to the motor response cannot be implemented.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, BL 모터의 모터 응답에 부합하는 시뮬레이션 모델을 구현하여 인버터 시험 공정을 자동화시켜 인버터 시험에 필요한 설치 및 유지비용과 공간 및 시간, 노력을 절약하여 인버터 생산 능률을 향상시키는 BL 모터용 인버터 성능 시험을 위한 시뮬레이션 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, by implementing a simulation model corresponding to the motor response of the BL motor to automate the inverter test process to save the installation and maintenance costs, space, time, and effort required for inverter test production of inverter It is an object of the present invention to provide a simulation device for inverter performance test for BL motor which improves efficiency.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피시험체인 인버터; 스위칭 소자로 3상 브리지 회로를 형성시킨 것으로서, 상기 인버터의 각 상 출력단이 상기 3상 브리지 회로의 브리지 단자에 연결되는 모터 시뮬레이션 회로부; 상기 인버터의 각 상 출력단과 상기 브리지 단자 사이에 연결되어 각 상의 상전류 및/또는 상전압을 측정하는 측정부; 모터의 기구 모델을 선택하는 입력부; 상기 모터 시뮬레이션 회로부의 각 스위칭 소자를 PWM 제어하는 게이트 드라이버가 내장되고, 상기 입력부의 선택에 의한 모터의 기구모델에 따라 설정되는 모터 운전 파라미터가 저장되며, 상기 측정부에서 측정한 상전류가 입력되어, 상기 모터 운전 파라미터와 상전류로 상기 모터 시뮬레이션 회로부의 브리지 단자에서 모터 모사 출력이 형성되도록 상기 게이트 드라이버를 제어시키며, 상기 모터 모사 출력에 피드백 응답되는 상기 측정부의 상전류로 모터 모사 전기각과 센서각 및 상기 인버터의 상태 정보를 연산하는 제어부; 상기 제어부에서 연산된 모터 모사 전기각과 센서각 및 상기 인버터의 상태 정보를 출력하는 표시부로; 구성되며, 상기 제어부의 모터 모사 출력은 상기 측정부에서 측정되는 각 상의 상전류로 d/q 변환 및 변화율을 구하고, d/q 축 전압을 연산한 후, d/q 역변환으로 PWM 듀티를 계산하여, 상기 게이트 드라이버로 상기 모터 시뮬레이션 회로부의 브리지 단자에서 모터 상전압이 출력되도록 상기 모터 시뮬레이션 회로부의 각 스위칭 소자를 PWM 제어시켜 형성되고, 상기 제어부는 상기 모터 모사 출력에 따라 상기 측정부에서 측정되는 각 상의 상전류로 d/q 변환 및 변화율을 재연산하고, 상기 입력부에서 선택된 모터의 기구 모델에 따른 모터 운전 파라미터로 모터 모사 출력 토크와 전기각을 연산하는 것을 특징으로 하는 BL 모터용 인버터 성능 시험을 위한 시뮬레이션 장치를 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is an inverter under test; A three-phase bridge circuit formed of a switching element, wherein each phase output terminal of the inverter is connected to a bridge terminal of the three-phase bridge circuit; A measurement unit connected between each phase output terminal of the inverter and the bridge terminal to measure phase current and / or phase voltage of each phase; An input unit for selecting a mechanism model of the motor; A gate driver for PWM control of each switching element of the motor simulation circuit unit is built-in, motor operation parameters set according to the mechanical model of the motor by selection of the input unit are stored, and the phase current measured by the measuring unit is inputted, The gate driver is controlled such that a motor simulation output is formed at a bridge terminal of the motor simulation circuit part based on the motor driving parameter and a phase current, and the motor simulation electric angle and sensor angle and the inverter are controlled by the phase current of the measurement part which is feedbacked to the motor simulation output. A control unit for calculating state information of the unit; A display unit for outputting motor simulation electric angles and sensor angles calculated by the controller, and state information of the inverter; The motor simulation output of the controller is configured to obtain a d / q conversion and change rate with the phase current of each phase measured by the measurement unit, calculate a d / q axis voltage, and then calculate the PWM duty by d / q inverse conversion. PWM control of each switching element of the motor simulation circuit portion to output the motor phase voltage from the bridge terminal of the motor simulation circuit portion to the gate driver, the control unit is each phase measured by the measurement unit in accordance with the motor simulation output Simulation for the performance test of the BL motor inverter, characterized in that the re-calculation of the d / q conversion and change rate with the phase current, and to calculate the motor simulation output torque and the electric angle by the motor operating parameters according to the mechanical model of the motor selected at the input unit The device is a technical point.
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상기한 본 발명에 의하여 BL 모터의 모터 응답에 부합하는 시뮬레이션 모델을 구현하여 인버터 시험 공정을 자동화시켜 인버터 시험에 필요한 설치 및 유지비용과 공간 및 시간, 노력을 절약하여 인버터 생산 능률을 향상시키는 BL 모터용 인버터 성능 시험을 위한 시뮬레이션 장치가 제공되는 이점이 있다.BL motor for improving the inverter production efficiency by implementing a simulation model corresponding to the motor response of the BL motor according to the present invention to automate the inverter test process to save the installation and maintenance costs, space, time and effort required for the inverter test It is an advantage to provide a simulation device for inverter performance test.
도 1은 본 발명의 회로 블럭도
도 2는 본 발명의 모터 시뮬레이션 회로부의 일실시예 회로도
도 3은 본 발명의 제어부 연산 흐름도1 is a circuit block diagram of the present invention
Figure 2 is a circuit diagram of one embodiment of the motor simulation circuit portion of the present invention
3 is a flowchart for calculating a controller of the present invention.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. will be.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. The terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators, and the definitions should be made based on the contents throughout the specification for describing the present invention.
이하의 도 1은 본 발명의 회로 블럭도이며, 도 2는 본 발명의 모터 시뮬레이션 회로부의 일실시예 회로도이며, 도 3은 본 발명의 제어부 연산 흐름도이다.1 is a circuit block diagram of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of an exemplary embodiment of the motor simulation circuit unit of the present invention, and FIG.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 인버터(10); 스위칭 소자(300), 브리지 단자(310)로 된 모터 시뮬레이션 회로부(30); 측정부(20); 입력부(40); 게이트 드라이버(500)가 내장된 제어부(50); 표시부(60)로; 구성된다.As shown in the figure the present invention is largely an inverter (10); A motor
본 발명의 인버터(10)(inverter)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 수단을 의미하며, 이는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터(converter)의 반대 개념이다.The inverter 10 (inverter) of the present invention means a means for converting DC power into AC power, which is the opposite concept of a converter for converting AC power into DC power.
최근 BL 모터와 같은 교류(alternating current:AC) 구동 장치의 사용이 증가함에 따라 인버터의 수요는 점차 급증하고 있는데 비하여, 인버터 제조 과정에서는 생산되는 인버터의 성능을 평가하기 위하여 용량에 적합한 시험을 필요로 한다.In recent years, as the use of alternating current (AC) driving devices such as BL motors has increased, the demand for inverters has been increasing rapidly. However, in order to evaluate the performance of inverters produced during the inverter manufacturing process, appropriate tests for capacity are required. do.
현재의 인버터 출하시험은 인버터에 실제의 모터를 결합시키고 구동한 후, 검사결과를 판단하기 때문에 모든 시험 공정에서 모터를 탈부착하는 수작업이 필요하므로 출하시험시 많은 시간과 노력이 소요되고 있어 생산성 저하의 큰 요인으로 작용하고 있다.The current inverter shipping test requires the manual operation of attaching and detaching the motor in all test processes because the inspection results are judged after the actual motor is coupled to the inverter and driven. It is a big factor.
또한, 시험 대상 모터에 부하를 걸어주기 위한 다이나모미터(dynamometer)를 필요로 하는데, 이 다이나모미터는 기계적인 회전부를 포함하고 있어 시험 중에 진동, 소음을 유발하며, 넓은 면적의 설치 공간과 고속 회전에 따른 작업자의 위험 노출 우려가 있다.In addition, a dynamometer is required to load the motor under test, which includes a mechanical rotating part, which causes vibration and noise during the test, and provides a large area of installation space and high speed rotation. There is a risk of worker exposure.
따라서, 급증하는 인버터 생산량을 충분히 소화할 수 있으면서, 작업자의위험 노출을 감소시키는 출하시험의 공정개선이 필요하다.Therefore, it is necessary to improve the process of shipping tests to reduce the risk exposure of workers while sufficiently digesting the rapidly increasing inverter production.
본 발명에서 상기 인버터(10)는 이와 같은 필요성이 대두된 피시험체이다.In the present invention, the
본 발명의 모터 시뮬레이션 회로부(30)는 3상 브리지 회로로 형성되며, 상기 인버터(10)의 각 상 출력단이 상기 3상 브리지 회로의 브리지 단자(310)에 연결되는 회로부이다.The motor
상기 시뮬레이션(simulation)이란 실제의 문제를 해석하기 위하여 수식적 모델을 선정하고, 실제와 비슷한 구동 상태를 수식 등으로 만들어 상기 수식적 모델에 대입한 뒤 모의적으로 연산을 되풀이하여 그 특성을 파악하는 것을 말한다.The simulation (simulation) is to select a mathematical model in order to analyze the actual problem, and to make the driving state similar to the actual formula into the equation, and to substitute the mathematical model to simulate the operation repeatedly to identify the characteristics Say that.
상기 모터 시뮬레이션 회로부(30)는 모터의 수식적 모델을 선정하여 표현한 것으로서 실제 모터와 동일한 상황을 연출하여 테스트를 수행하기 위한 것이다.The motor
이를 위하여 상기 모터 시뮬레이션 회로부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 스위칭 소자(300)로 상기 3상 브리지 회로를 형성시킨다.To this end, the motor
일반적으로 인버터(10)는 스위칭 소자로 3상 브리지 회로를 형성시키며, 상기 스위칭 소자를 PWM 제어하여 직류 전원를 교류로 변환시킨다.In general, the
따라서, 본 발명의 상기 인버터의 각 상 출력단은 상기 모터 시뮬레이션 회로부(30)(3상 브리지 회로)의 브리지 단자(310)에 연결되므로, 전체적인 결선은 인버터 대 인버터의 결선 형태가 된다.Therefore, since each phase output terminal of the inverter of the present invention is connected to the
즉, 본 발명은 모터의 거동을 시뮬레이션하는 모터 시뮬레이션 회로부(30)가 인버터 회로를 사용하는 특징이 있다.That is, the present invention is characterized in that the motor
본 발명의 측정부(20)는 상기 인버터(10)의 각 상 출력단과 상기 브리지 단자(310) 사이에 연결되어 각 상의 상전류 및/또는 상전압을 측정하는 회로부이다.The
본 발명의 입력부(40)는 모터의 기구 모델을 선택하는 입력장치이다.The
상기 모터의 기구 모델은 모터의 종류와 모터에 인가되는 부하량을 정하는 것으로, 상기 입력장치에 의하여 시뮬레이션할 모터 모델을 구체적으로 선택하게 된다.The mechanical model of the motor determines the type of the motor and the load applied to the motor, and specifically selects a motor model to be simulated by the input device.
본 발명의 제어부(50)는 게이트 드라이버(500)가 내장되고, 상기 입력부(40)와 측정부(20) 및 후술하는 표시부(60)가 연결된 회로부이다.The
상기 게이트 드라이버(500)는 상기 모터 시뮬레이션 회로부(30)의 각 스위칭 소자(300)를 PWM 제어하는 회로부이다.The
상기 게이트 드라이버(500)의 제어에 의하여 상기 모터 시뮬레이션 회로부(30)의 각 브리지 단자(310)에서는 모터의 출력을 시뮬레이션하는 역기전력이 출력된다. Under the control of the
상기 제어부(50)에는 상기 입력부의 선택에 의한 모터의 기구모델에 따른 모터 운전 파라미터가 저장된다.The
따라서, 상기 제어부(50)에서는 상기 측정부(20)에서 측정한 상전류와 상기 모터 운전 파라미터를 이용하여 상기 모터 시뮬레이션 회로부(30)의 브리지 단자(310)에서 모터 모사 출력이 형성되도록 상기 게이트 드라이버(500)를 제어시킨다.Therefore, the
상기 모터 모사 출력은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 측정부(20)에서 측정되는 각 상의 상전류로 d/q 변환 및 변화율을 구하고, d/q 축 전압을 연산한 후, d/q 역변환으로 PWM 듀티를 계산하여, 상기 PWM 듀티로 상기 게이트 드라이버(500)가 상기 모터 시뮬레이션 회로부(30)의 브리지 단자(310)에서 모터 상전압(역기전력)이 출력되도록 한다.As shown in FIG. 3, the motor simulation output obtains a d / q conversion and a rate of change from the phase current measured by the
이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at this in detail.
상기 측정부(20)에서 측정되는 각 상의 상전류 ia, ib, ic, (a=U상, b=V상. c=W상)에 대하여 수학식 1과 수학식 2와 같이 클라크(Clarke), 파크(Park) 변환으로 d/q 변환시킨다.For each phase current ia, ib, ic, (a = U phase, b = V phase, c = W phase) measured by the measuring
상기 d/q 변환으로 수학식 3과 같이 d/q 전류 변화율을 계산한다.The d / q current change rate is calculated as shown in Equation 3 by the d / q conversion.
상기 d/q 전류 변화율로 수학식 4와 같이 d/q 축 전압을 계산한다.The d / q axis voltage is calculated as in Equation 4 using the d / q current change rate.
상기 수학식 4를 이용하여 수학식 5와 같이 파크 역변환, 수학식 6과 같이 클라크 역변환으로 d/q 역변환 시킨다.Using Equation 4, d / q inverse transform is performed by Park inverse transform as shown in Equation 5 and Clark inverse transform as shown in Equation 6.
상기 d/q 역변환 값을 이용하여 수학식 7과 같이 출력 오프셋 전압과 수학식 8과 같이 PWM 듀티를 계산한다.The output offset voltage and the PWM duty as shown in Equation 8 are calculated using the d / q inverse transform value.
상기 게이트 드라이버(500)는 상기 듀티를 이용하여 모터 시뮬레이션 회로부(30)의 각 스위칭 소자(300)를 PWM 제어시켜 브리지 단자(310)에 모터 역기전력이 모사 출력되도록 한다.The
모터의 기구 모델에 따라 선택되는 상기 모터 파라미터는The motor parameter selected according to the instrument model of the motor is
Ld : d축 인턱턴스 Lq : q축 인덕턴스Ld: d-axis inductance Lq: q-axis inductance
Ra : 상저항 λf : 쇄교자속Ra: phase resistance λf: linkage flux
P : 극수 J : 회전자 관성P: Number of poles J: Rotor inertia
로 정해지며Determined by
상기 모터 모사 출력 토크 Te는 d/q 축전류를 바탕으로 수학식 9와 같이 구해진다. The motor simulation output torque Te is obtained as shown in Equation 9 on the basis of d / q axial current.
모터의 기구 모델은 수학식 10과 같이 기계각을 기준으로 한 모터의 운동방정식으로 정할 수 있다.The mechanical model of the motor can be determined by the equation of motion of the motor based on the machine angle as shown in
기계각 속도와 전기각 속도와의 관계는 수학식 11과 같다.The relationship between the mechanical angle speed and the electrical angle speed is shown in Equation 11.
이에 따른 신규 기계각 속도는 수학식 12와 같이 구해진다.The new mechanical angular velocity is calculated as in Equation 12.
운전 조건(초기 상태 운전 부하)Operating condition (initial state operating load)
Tf : 마찰토크Tf: Friction Torque
TL : 부하토크T L : Load torque
상기 수학식 12는 △t 동안 부하와 마찰이 일정하다고 가정하고, 기계각 속도 증분을 계산하였으나, Runge-Kutta법 등의 다른 상미분방정식을 적용할 수도 있다.Equation 12 assumes that the load and friction are constant during Δt, and calculates the machine angular velocity increment, but other ordinary differential equations such as the Runge-Kutta method may be applied.
상기 신규 기계각에 의한 신규 전기각은 수학식 13과 같이 계산된다.The new electric angle by the new mechanical angle is calculated as in Equation 13.
상기한 바와 같이 기계각 속도와 전기각 속도, 전기각 값은 시간에 따라 갱신되므로 다음 연산에서 갱신된 기계각 속도와 전기각 속도를 적용시킨다.As described above, since the machine angular velocity, electric angular velocity, and electric angular value are updated with time, the updated angular velocity and electric angular velocity are applied in the next operation.
본 발명에 의하면, 상기한 바와 같이 전기각을 모사 출력하므로 홀센서 또는 엔코더의 출력신호를 생성할 수 있다.According to the present invention, since the electric angle is simulated and output as described above, an output signal of the hall sensor or the encoder can be generated.
표 1은 모사된 전기각 신호에 따른 홀센서의 출력값이다.Table 1 shows the output values of the Hall sensor according to the simulated electric angle signal.
엔코더 출력신호는 수학식 14와 같이 계산하여 표 2와 같은 출력신호를 얻을 수 있다.The encoder output signal may be calculated as in Equation 14 to obtain an output signal as shown in Table 2.
상기 홀센서나 엔코더 뿐만 아니라 레졸버의 출력신호 역시 상기 전기각 모사 신호 출력에서 수학식 15와 같이 획득할 수 있다.The output signal of the resolver as well as the hall sensor or encoder may be obtained from the electric angle simulation signal output as shown in Equation 15.
본 발명의 표시부(60)는 상기 제어부(50)에서 연산된 모터 모사 전기각과 센서각 및 상기 인버터의 상태 정보를 출력하는 장치이다.The
상기 표시부(60)의 출력 내용에는 상기 홀센서나, 엔코더, 레졸버의 출력을 표시하여 모터에서 나타나는 모든 정보를 모사할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.In the output content of the
또한, 상기 제어부(50)는 상기 모터 모사 출력에 따라 상기 측정부(20)에서 측정되는 각 상의 상전류로 d/q 변환 및 변화율을 재연산하고, 상기 입력부(40)에서 선택된 모터의 기구 모델에 따른 모터 운전 파라미터로 모터 모사 출력 토크와 전기각이 피드백 연산되도록 한다.In addition, the
이를 요약하면 본 발명은 인버터 출력 전류(상전류) 측정하여 모터 전기 모델을 계산하고, 모터 토크를 산정한 후, 모터 기구 모델을 계산하고, 전기각 산정 및 모터 센서 신호를 모사하는 장치가 제공된다.In summary, the present invention provides an apparatus for calculating the motor electrical model by measuring the inverter output current (phase current), calculating the motor torque, calculating the motor mechanism model, and simulating the electric angle calculation and the motor sensor signal.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 인버터의 출력 성능을 시험하기 위하여 일일이 모터를 장착하는 수고가 필요없이 인버터의 정상 출력 상태를 시험할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention configured as described above, there is an advantage that it is possible to test the normal output state of the inverter without the trouble of mounting the motor in order to test the output performance of the inverter.
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.As shown in the drawings for explaining the present invention as an embodiment of the present invention can be seen that various forms of combinations are possible to realize the subject matter of the present invention as shown in the drawings.
따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. It will be said that the technical spirit of this invention is to the extent possible.
10 : 인버터 20 : 측정부
30 : 모터 시뮬레이션 회로부 40 : 입력부
50 : 제어부 60 : 표시부
300 : 스위칭 소자 310 : 브리지 단자
500 : 게이트 드라이버10: inverter 20: measuring unit
30: motor simulation circuit portion 40: input portion
50: control unit 60: display unit
300: switching element 310: bridge terminal
500: gate driver
Claims (3)
스위칭 소자로 3상 브리지 회로를 형성시킨 것으로서, 상기 인버터의 각 상 출력단이 상기 3상 브리지 회로의 브리지 단자에 연결되는 모터 시뮬레이션 회로부;
상기 인버터의 각 상 출력단과 상기 브리지 단자 사이에 연결되어 각 상의 상전류 및 상전압을 측정하는 측정부;
모터의 기구 모델을 선택하는 입력부;
상기 모터 시뮬레이션 회로부의 각 스위칭 소자를 PWM 제어하는 게이트 드라이버가 내장되고, 상기 입력부의 선택에 의한 모터의 기구모델에 따라 설정되는 모터 운전 파라미터가 저장되며, 상기 측정부에서 측정한 상전류가 입력되어, 상기 모터 운전 파라미터와 상전류로 상기 모터 시뮬레이션 회로부의 브리지 단자에서 모터 모사 출력이 형성되도록 상기 게이트 드라이버를 제어시키며, 상기 모터 모사 출력에 피드백 응답되는 상기 측정부의 상전류로 모터 모사 전기각과 센서각 및 상기 인버터의 상태 정보를 연산하는 제어부;
상기 제어부에서 연산된 모터 모사 전기각과 센서각 및 상기 인버터의 상태 정보를 출력하는 표시부로;
구성되며
상기 제어부의 모터 모사 출력은
상기 측정부에서 측정되는 각 상의 상전류로 d/q 변환 및 변화율을 구하고, d/q 축 전압을 연산한 후, d/q 역변환으로 PWM 듀티를 계산하여 ,
상기 게이트 드라이버로 상기 모터 시뮬레이션 회로부의 브리지 단자에서 모터 상전압이 출력되도록 상기 모터 시뮬레이션 회로부의 각 스위칭 소자를 PWM 제어시켜 형성되고,
상기 제어부는
상기 모터 모사 출력에 따라 상기 측정부에서 측정되는 각 상의 상전류로 d/q 변환 및 변화율을 재연산하고,
상기 입력부에서 선택된 모터의 기구 모델에 따른 모터 운전 파라미터로 모터 모사 출력 토크와 전기각을 연산하는 것을 특징으로 하는 BL 모터용 인버터 성능 시험을 위한 시뮬레이션 장치.
An inverter under test;
A three-phase bridge circuit formed of a switching element, wherein each phase output terminal of the inverter is connected to a bridge terminal of the three-phase bridge circuit;
A measurement unit connected between each phase output terminal of the inverter and the bridge terminal to measure phase current and phase voltage of each phase;
An input unit for selecting a mechanism model of the motor;
A gate driver for PWM control of each switching element of the motor simulation circuit unit is built-in, motor operation parameters set according to a mechanical model of the motor by selection of the input unit are stored, and a phase current measured by the measuring unit is inputted, The gate driver is controlled such that a motor simulation output is formed at a bridge terminal of the motor simulation circuit part based on the motor driving parameter and a phase current, and the motor simulation electric angle and sensor angle and the inverter are controlled by the phase current of the measurement part which is feedbacked to the motor simulation output. A control unit for calculating state information of the unit;
A display unit for outputting motor simulation electric angles and sensor angles calculated by the controller, and state information of the inverter;
Is composed
The motor simulation output of the controller
After calculating the d / q conversion and change rate with the phase current of each phase measured by the measuring unit, calculating the d / q axis voltage, and calculating the PWM duty by d / q inverse conversion,
PWM control of each switching element of the motor simulation circuit portion to output the motor phase voltage from the bridge terminal of the motor simulation circuit portion to the gate driver,
The control unit
Recalculate the d / q conversion and change rate with the phase current of each phase measured by the measurement unit according to the motor simulation output,
The simulation apparatus for the inverter performance test for the BL motor, characterized in that for calculating the motor simulation output torque and the electric angle by the motor operation parameter according to the mechanical model of the motor selected by the input unit.
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