KR102086242B1 - Method for controlling flux weakening of IPMSM for high speed elevator - Google Patents
Method for controlling flux weakening of IPMSM for high speed elevator Download PDFInfo
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Abstract
Description
고속 엘리베이터 구동에 사용되는 전동기의 약자속 운행 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 매입형 영구자석 동기전동기의 약자속 운행 모드에서 적분기 대신 저역 통과 필터를 사용하여 전류 변조 지령값을 계산함으로써 단위 전력당 최대 토크(MTPA) 운행 모드에서 약자속 운행 모드로 전환 시점에 발생하는 토크 맥동을 줄일 수 있으며, 약자속 운행 모드에서 전동기가 모터로 구동되는지 또는 발전기로 구동되는지의 전동기 구동 모드에 따라 전류 변조 지령값을 초기화 설정함으로써 전동기 구동 모드에 따라 전동기에서 발생하는 진동을 줄일 수 있는 약자속 운행 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling weak magnetic flux operation of an electric motor used for driving a high speed elevator. More specifically, in a weak magnetic flux driving mode of an embedded permanent magnet synchronous motor, a low pass filter is used instead of an integrator to calculate a current modulation command value per unit power. The torque pulsation generated at the time of switching from the maximum torque (MTPA) running mode to the weak magnetic flux running mode can be reduced, and the current modulation command depends on whether the motor is driven by a motor or a generator in the weak magnetic flux running mode. The present invention relates to a method of controlling weak magnetic flux that can reduce vibration generated in an electric motor according to an electric motor driving mode.
통상적으로, 매입형 영구자석 동기전동기(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)는 회전자 철심 내부에 영구자석이 삽입된 방식의 동기모터로서, 고속 내구력 및 고속 운전성이 우수하여 산업용 및 하이브리드 전기자동차용 모터로 사용되기에 적합한 특성을 갖는다.Typically, an embedded permanent magnet synchronous motor (IPMSM) is a synchronous motor in which a permanent magnet is inserted into a rotor core, and has excellent high speed durability and high driving performance for industrial and hybrid electric vehicles. It is suitable for use as a motor.
동일 전류에 대해 발생하는 토크가 최대가 되는 전류 위상이 항상 존재하는데, 전기자 전류에 대하여 항상 최대 토크가 발생하는 운전점에서 매입형 영구자석 동기전동기를 구동하는 것을 단위 전류당 최대 토크(MTPA : Maximum Torque per Ampere) 운행 모드라고 한다.There is always a current phase where the torque generated for the same current is maximum, and the maximum torque per unit current (MTPA: Maximum) is to drive the embedded permanent magnet synchronous motor at the operating point where the maximum torque is always generated for the armature current. Torque per Ampere).
엘리베이터에 사용되는 매입형 영구자석 동기전동기를 고속으로 구동하기 위하여 인버터로 구동되는 전동기의 출력 토크는 인버터가 전동기에 공급할 수 있는 최대 전압과 전류에 의해 제한된다. 전동기를 정격운전 영역 이상으로 운전하려면 인버터에서는 전동기의 최대 속도를 낼 수 있는 운전점을 따라 전압을 합성하여 전동기로 인가하여야 한다. In order to drive the embedded permanent magnet synchronous motor used in an elevator at high speed, the output torque of the motor driven by the inverter is limited by the maximum voltage and current that the inverter can supply to the motor. To operate the motor beyond the rated operating range, the inverter is required to synthesize the voltage along the operating point to achieve the maximum speed of the motor and apply it to the motor.
전동기의 속도를 증가함에 따라 인버터에서 전동기에 공급할 수 있는 전압과 전류는 제한되기 때문에, 초고속으로 동작하는 전동기의 출력을 최대한 활용하기 위해 인버터의 전압이 포화되지 않도록 제어해야 한다. 이와 같이 초고속으로 동작시 전동기의 자속을 줄이며 인버터의 전압이 포화되지 않도록 매입형 영구자석 동기전동기를 구동하는 것을 약자속 운전 모드라고 한다. As the speed of the motor increases, the voltage and current that the inverter can supply to the motor are limited, so the voltage of the inverter must be controlled so as not to saturate to maximize the output of the motor operating at high speed. As such, driving the embedded permanent magnet synchronous motor so as to reduce the magnetic flux of the motor and prevent the voltage of the inverter from saturating when operating at high speed is called a weak magnetic flux operation mode.
종래의 약자속 운전 모드에서 전동기의 최대 속도를 낼 수 있는 운전점을 이동하는데 필요한 전류 변조 지령값을 계산하기 위하여 적분기를 사용하였다. 그러나 적분기를 이용하여 전류 변조 지령값을 계산하는 경우, 단위 전력당 최대 토크 운행 모드에서 약자속 운행 모드로 전환되는 시점에서 전동기의 토크 맥동이 발생되는 문제점을 가지고 있다. In the conventional weak flux operation mode, an integrator is used to calculate a current modulation command value required to move an operating point capable of achieving the maximum speed of the motor. However, when calculating the current modulation command value using the integrator, there is a problem that the torque pulsation of the motor occurs when the transition from the maximum torque operation mode per unit power to the weak magnetic flux operation mode.
본 발명이 이루고자 하는 목적은 매입형 영구자석 동기전동기의 고속 구동시 단위 전력당 최대 토크 운행 모드에서 약자속 운행 모드로 전환 시점에 발생하는 토크 맥동을 줄일 수 있는 약자속 운행 제어 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a weak magnetic flux driving control method capable of reducing torque pulsation generated at the time of switching from the maximum torque driving mode per unit power to the weak magnetic flux operating mode during high speed driving of an embedded permanent magnet synchronous motor. .
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 전동기가 약자속 운행 모드로 구동되는지 여부에 기초하여 선택적으로 전류 변조 지령값을 초기화 설정하는 약자속 운행 제어 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a weak magnetic flux driving control method for selectively initializing the current modulation command value based on whether the motor is driven in the weak magnetic flux driving mode.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 전동기가 모터로 구동되는지 또는 발전기로 구동되는지 여부에 따라 약자속 운행 모드에서 전류 변조 지령값을 초기화 설정하여 진동 발생을 줄일 수 있는 약자속 운행 제어 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a weak magnetic flux driving control method that can reduce the occurrence of vibration by initializing the current modulation command value in the weak magnetic flux driving mode according to whether the motor is driven by a motor or a generator. will be.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법은 전동기의 최대 속도를 낼 수 있는 운전점으로 전동기를 구동하기 위하여 필요한 전압 크기와 인버터에서 생성 가능한, 전동기로 인가되는 전압 크기 사이의 전압 차이를 계산하는 단계와, 전압 차이를 저역 통과 필터에 통과시켜 전압 차이에 포함된 노이즈를 제거하는 단계와, 저역 통과 필터를 통과한 전압 차이에 방향 이득을 적용하여 전류 변조 지령값을 계산하는 단계와, 전류 변조 지령값에 기초하여 전동기의 고속 운전에서 전동기로 인가되는 전압을 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention, the weak magnetic flux driving control method according to the present invention is a voltage magnitude required to drive the motor to the operating point that can achieve the maximum speed of the motor and a voltage magnitude applied to the motor, which can be generated by the inverter Calculating the difference between the voltages, passing the voltage difference through a low pass filter to remove noise included in the voltage difference, and applying a direction gain to the voltage difference passing through the low pass filter to obtain a current modulation command value. Calculating and limiting a voltage applied to the motor in the high speed operation of the motor based on the current modulation command value.
여기서 전류 변조 지령값(Md, Mq)은 아래와 같이 계산되는데,Here, the current modulation command value (M d , M q ) is calculated as follows.
여기서 는 전압 차이()를 저역 통과 필터에 통과시킨 값이며, (Xd , Xq )는 일정 크기의 토크 곡선에서 일정 토크 벡터를 의미하며, X는 일정 토크 벡터의 크기이며, α는 가중치인 것을 특징으로 한다. here Is the voltage difference ( ) Is a value passed through the low pass filter, (X d , X q ) is a constant torque vector in a torque curve of a constant size, X is a magnitude of a constant torque vector, α is characterized in that the weight.
본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법에서 전동기로 인가되는 전압의 크기를 제한하기 위한 최종 전류 지령값은 단위전류당 최대토크(MTPA: Maximum Torque Per Ampere) 운행 모드에서의 전류 지령값에 전류 변조 지령값을 합하여 계산되는 것을 특징으로 한다. The final current command value for limiting the magnitude of the voltage applied to the motor in the weak magnetic flux driving control method according to the present invention is a current modulation command to the current command value in the maximum torque per unit current (MTPA) operating mode It is characterized by calculating the sum of the values.
본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법에서 단위전류당 최대토크의 운행 모드에서 전류 변조 지령값이 0보다 큰 경우, 전류 변조 지령값을 0으로 초기화 설정하는 것을 특징으로 한다.In the weak magnetic flux driving control method according to the present invention, when the current modulation command value is larger than 0 in the running mode of the maximum torque per unit current, the current modulation command value is initialized to 0.
본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법은 전동기가 모터로 구동시 d축 전류 변조 지령값(Md)와 q축 전류 변조 지령값(Mq)을 각각 0 이하로 제어하는 것을 특징으로 한다.The weak magnetic flux driving control method according to the present invention is characterized in that when the motor is driven by a motor, the d-axis current modulation command value M d and the q-axis current modulation command value M q are respectively controlled to 0 or less.
본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법은 전동기가 발전기로 구동시 d축 전류 변조 지령값(Md)은 0 이하로 제어하고 q축 전류 변조 지령값(Mq)은 0 이상으로 제어하는 것을 특징으로 한다.In the weak magnetic flux driving control method according to the present invention, when the motor is driven by a generator, the d-axis current modulation command value M d is controlled to 0 or less, and the q-axis current modulation command value M q is controlled to 0 or more. It is done.
본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.The weak magnetic flux driving control method according to the present invention has the following effects.
첫째, 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법은 적분기 대신 저역 통과 필터를 사용하여 전류 변조 지령값을 계산함으로써, 매입형 영구자석 동기전동기의 고속 구동시 단위 전력당 최대 토크 운행 모드에서 약자속 운행 모드로 전환 시점에 발생하는 토크 맥동을 줄일 수 있다.First, the weak magnetic flux driving control method according to the present invention calculates a current modulation command value using a low pass filter instead of an integrator, so that the weak magnetic flux driving mode in the maximum torque operation mode per unit power during high-speed operation of the embedded permanent magnet synchronous motor It is possible to reduce the torque pulsation generated at the time of switching.
둘째, 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법은 전동기가 약자속 운행 모드로 구동되는지 여부에 기초하여 약자속 운행 모드로 전동기가 구동되지 않는 경우 전류 변조 지령값을 0으로 초기화 설정함으로써, 단위전류당 최대토크 운행 모드로 전동기가 구동되도록 한다.Second, the weak magnetic flux driving control method according to the present invention by initializing the current modulation command value to 0 when the motor is not driven in the weak magnetic flux driving mode based on whether the motor is driven in the weak magnetic flux driving mode, per unit current Allow the motor to run in full torque running mode.
셋째, 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법은 약자속 운행 모드에서 전동기가 모터로 구동되는지 또는 발전기로 구동되는지의 전동기 구동 모드에 따라 전류 변조 지령값을 초기화 설정함으로써, 전동기 구동 모드에 따라 전동기에서 발생하는 진동을 줄일 수 있다.Third, the weak magnetic flux driving control method according to the present invention initializes the current modulation command value according to the motor driving mode of whether the motor is driven by a motor or a generator in the weak magnetic flux driving mode, the motor according to the motor driving mode The vibration generated can be reduced.
도 1은 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전류 지령값 계산부의 일 예를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도4는 전류축에서 일정 크기의 토크 곡선을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법에서 최종 전류 지령값을 계산하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법에서 최종 전류 지령값을 계산하는 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법에서 최종 전류 지령값을 계산하는 또 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a functional block diagram for explaining a weak magnetic flux driving control apparatus according to the present invention.
2 is a functional block diagram for explaining an example of the current command value calculation unit according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of controlling weak magnetic flux driving according to the present invention.
Figure 4 shows a torque curve of a certain magnitude in the current axis.
5 is a flowchart illustrating an example of calculating a final current command value in the weak magnetic flux driving control method according to the present invention.
6 is a flowchart illustrating another example of calculating a final current command value in the weak magnetic flux driving control method according to the present invention.
7 is a flowchart illustrating another example of calculating a final current command value in the weak magnetic flux driving control method according to the present invention.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다.Technical terms used in the present invention are merely used to describe particular embodiments, it should be noted that it is not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be interpreted as meanings generally understood by those skilled in the art unless the present invention is defined in any other meaning in the present invention, and is excessively comprehensive. It shall not be construed in the sense of or in the sense of being excessively reduced. In addition, when the technical terminology used in the present invention is an incorrect technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood as being replaced by a technical term that can be properly understood by those skilled in the art.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms used in the present invention include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, terms such as “consisting of” or “comprising” are not to be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the invention, and some of the components or some of the steps are included. It should be construed that it may not be, or may further include additional components or steps.
또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easily understanding the spirit of the present invention and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 전동기의 약자속 운행 제어 방법에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the weak magnetic flux driving control method of the motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.1 is a functional block diagram for explaining a weak magnetic flux driving control apparatus according to the present invention.
도 1을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 전류 지령값 계산부(110)는 단위 전력당 최대 토크(MTPA) 제어기(미도시)에서 계산된 전류 지령값(, )과 전류 변조 지령값으로부터 인버터부(150)의 출력 전압을 제한하기 위한 최종 전류 지령값(, )을 계산한다. 전류 제어부(130)는 최종 전류 지령값으로부터 인버터부(150)로 인가되는 d축 전압 지령값( )과 q축 전압 지령값( )을 생성한다. 전동기(170)는 인버터부(160)에서 변환된 전원에 의해 구동된다.Referring to Figure 1 in more detail, the current command
한편, 전동기 모드 판단부(180)는 전동기가 모터로 구동되는지 또는 발전기로 구동되는지에 따라 전동기 구동 모드를 판단하며, 약자속 제어부(190)는 판단한 전동기 구동 모드에 기초하여 전류 지령값 계산부(110)에서 계산되는 전류 변조 지령값을 초기화 설정 제어하거나 전동기(170)가 단위 전력당 최대 토크(MTPA) 운행 모드로 구동되는지 또는 약자속 운행 모드로 구동되는지 여부에 따라 전류 지령값 계산부(110)에서 계산되는 전류 변조 지령값을 초기화 설정 제어한다.Meanwhile, the motor
도 2는 본 발명에 따른 전류 지령값 계산부의 일 예를 설명하기 위한 기능 블록도이다.2 is a functional block diagram for explaining an example of the current command value calculation unit according to the present invention.
도 2를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 차감부(111)는 전동기의 최대 속도를 낼 수 있는 운전점으로 전동기를 구동하기 위하여 필요한 전압 크기()와 인버터에서 합성 가능한, 전동기로 인가되는 전압 크기() 사이의 전압 차이(△V)를 계산한다.Referring to Figure 2 in more detail, the
저역 통과 필터부(113)는 계산한 전압 차이에 존재하는 노이즈를 제거하며, 곱셈부(117)는 이득 계산부(115)에서 계산된 방향 이득을 곱하여 전류 변조 지령값(Md, Mq)을 계산한다. 여기서 이득 계산부(115)는 전동기의 토크를 줄일 수 있는 방향이 포함된 방향 이득을 계산한다.The
최종 지령값 계산부(119)는 곱셈부(117)에서 계산한 전류 변조 지령값에 단위 전력당 최대 토크(MTPA) 제어기에서 계산한 전류 지령값을 합산하여 최종 전류 지령값(, )을 계산한다.The final command
바람직하게, 최종 지령값 계산부(119)는 최종 전류 지령값을 계산시, 약자속 제어부로부터 수신한 제어 신호에 기초하여 전류 변조 지령값을 초기화 설정할 수 있다. 즉, 약자속 제어부는 전동기가 약자속 운행 모드로 구동되는지 또는 단위 전력당 최대 토크 운행 모드로 구동되는지 여부에 따라 계산한 전류 변조 지령값을 초기화 설정하기 위한 제어 신호를 생성하거나, 전동기 구동 모드에 따라 계산한 전류 변조 지령값을 초기화 설정하기 위한 제어 신호를 생성하는데, 최종 지령값 계산부(119)는 약자속 제어부의 제어 신호에 따라 전류 변조 지령값을 초기화 설정하여 최종 전류 지령값을 계산한다.Preferably, the final
도 3은 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of controlling weak magnetic flux driving according to the present invention.
도 3을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 전동기의 최대 속도를 낼 수 있는 운전점으로 전동기를 구동하기 위하여 필요한 전압 크기()와 인버터에서 합성 가능한, 전동기로 인가되는 전압 크기() 사이의 전압 차이(△V)를 아래의 수학식(1)과 같이 계산한다(S100).Referring to Figure 3 in more detail, the voltage magnitude required to drive the motor to the operating point that can achieve the maximum speed of the motor ( ) And the magnitude of the voltage applied to the motor, Is calculated as shown in Equation 1 below (S100).
[수학식 1][Equation 1]
여기서 Vdc는 인버터부에 인가되는 직류 링크 전압을 의미한다.Here, V dc means a DC link voltage applied to the inverter unit.
계산한 전압 차이를 저역 통과 필터(Low Pass Filter)에 통과시켜 전압 차이에 포함된 노이즈를 제거한 출력()을 생성한다(S200).The calculated voltage difference is passed through a low pass filter to remove noise included in the voltage difference. ) Is generated (S200).
저역 통과 필터를 통과한 전압 차이()에 방향 이득을 적용하여 전류 변조 지령값(Md, Mq)을 아래의 수학식(2)와 수학식(3)과 같이 계산한다(S300).Voltage difference through low pass filter ( ) And the current modulation command values M d and M q are calculated as in Equations (2) and (3) below (S300).
[수학식 2][Equation 2]
[수학식 3][Equation 3]
여기서 (Xd , Xq)는 일정 크기의 토크 곡선에서 일정 토크 벡터를 의미하며, X는 일정 토크 벡터의 크기이며, α는 가중치인 것을 특징으로 한다.Here, (X d , X q ) means a constant torque vector in a torque curve of a predetermined size, X is the size of the constant torque vector, α is characterized in that the weight.
매입형 영구자석 동기전동기의 토크(Te)는 아래의 수학식(4)와 같이 표현된다.Torque (T e) of the interior permanent magnet synchronous motor is expressed as shown in Equation (4) below.
[수학식 4][Equation 4]
여기서 λf는 영구자석의 자속 값을 의미하며, Lds와 Ldq는 전동기의 정지좌표계 d축 인덕턴스와 q축 인덕턴스를 의미하며, P는 전동기의 극 수를 의미한다.Where λ f is the magnetic flux of the permanent magnet, L ds and L dq are the d-axis inductance and q-axis inductance of the stationary coordinate system of the motor, and P is the number of poles of the motor.
단위 전력당 최대 토크 운행 모드에서 토크가 증가하는 방향은 아래의 수학식(5)와 같이 표현된다.The direction in which the torque increases in the maximum torque driving mode per unit power is expressed as in Equation 5 below.
[수학식 5][Equation 5]
도 4에 도시되어 있는 일정 크기의 토크 곡선에서 토크가 일정한 방향은 토크가 증가하는 방향과 직각을 이룬다. 따라서 일정 토크 곡선의 방향은 아래의 수학식(6)과 같이 표현된다.The constant torque direction in the constant torque curve shown in FIG. 4 is perpendicular to the direction of increasing torque. Therefore, the direction of the constant torque curve is expressed as in Equation 6 below.
[수학식 6][Equation 6]
다시 도 3을 참고로 살펴보면, 전류 변조 지령값에 기초하여 전동기의 고속 운전에서 전동기로 인가되는 전압을 제한하기 위하여 아래의 수학식(7)과 같이 최종 전류 지령값을 계산한다(S400).Referring to FIG. 3 again, the final current command value is calculated as shown in Equation (7) below to limit the voltage applied to the motor in the high speed operation of the motor based on the current modulation command value (S400).
[수학식 7][Equation 7]
도 5는 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법에서 최종 전류 지령값을 계산하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an example of calculating a final current command value in the weak magnetic flux driving control method according to the present invention.
도 5를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 전동기가 단위 전력당 최대 토크(MTPA) 운행 모드로 구동되는지 아니면 약자속 운행 모드로 구동되는지 판단한다(S411).Referring to FIG. 5 in more detail, it is determined whether the electric motor is driven in a maximum torque per unit power (MTPA) driving mode or in a weak magnetic flux driving mode (S411).
전동기가 단위 전력당 최대 토크(MTPA) 운행 모드로 구동되는 경우, 전류 변조 지령값이 0보다 큰지 판단한다(S413). 전압 포화가 일어나지 않는 단위 전력당 최대 토크(MTPA) 운행 모드에서는 약자속 제어가 적용되지 않아야 하므로 전류 변조 지령값이 0보다 큰 경우 전류 변조 지령값을 0으로 초기화 설정한다(S415).When the motor is driven in the maximum torque per unit power (MTPA) running mode, it is determined whether the current modulation command value is greater than zero (S413). In the maximum torque per unit power (MTPA) operation mode in which voltage saturation does not occur, the weak magnetic flux control should not be applied. When the current modulation command value is greater than zero, the current modulation command value is initialized to 0 (S415).
전류 변조 지령값과 전류 지령값을 합산하여 최종 전류 지령값을 계산한다(S417).The final current command value is calculated by summing the current modulation command value and the current command value (S417).
도 6은 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법에서 최종 전류 지령값을 계산하는 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating another example of calculating a final current command value in the weak magnetic flux driving control method according to the present invention.
도 6을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 전동기가 모터로 구동하는지 아니면 발전기로 구동하는지 전동기의 구동 모드를 판단한다(S431). 여기서 전동기가 모터로 구도하는 경우와 발전기로 구동하는 경우는 전동기에서 출력되는 전원의 방향에 기초하여 판단할 수 있다.Looking in more detail with reference to Figure 6, whether the motor is driven by a motor or a generator to determine the driving mode of the motor (S431). Here, the case where the motor is configured by the motor and the case when the motor is driven by the generator may be determined based on the direction of the power output from the motor.
전동기가 모터로 구동하는 경우(S433), d축 전류 변조 지령값(Md)이 0보다 큰지 또는 q축 전류 변조 지령값(Mq)이 0보다 큰지 판단한다(S435).When the motor is driven by the motor (S433), it is determined whether the d-axis current modulation command value M d is greater than zero or the q-axis current modulation command value M q is greater than zero (S435).
d축 전류 변조 지령값(Md)이 0보다 크거나 q축 전류 변조 지령값(Mq)이 0보다 큰 경우, d축 전류 변조 지령값(Md)을 0으로 초기화 설정하거나 q축 전류 변조 지령값(Mq)을 0으로 초기화 설정한다(S437).When the d-axis current modulation command value (M d ) is greater than zero or the q-axis current modulation command value (M q ) is greater than zero, the d-axis current modulation command value (M d ) is initialized to 0 or the q-axis current is set. The modulation command value M q is initialized to 0 (S437).
전류 변조 지령값과 전류 지령값을 합산하여 최종 전류 지령값을 계산한다(S439).The final current command value is calculated by summing the current modulation command value and the current command value (S439).
도 7은 본 발명에 따른 약자속 운행 제어 방법에서 최종 전류 지령값을 계산하는 또 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating another example of calculating a final current command value in the weak magnetic flux driving control method according to the present invention.
도 7을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 전동기가 모터로 구동하는지 아니면 발전기로 구동하는지 전동기의 구동 모드를 판단한다(S451).Looking more specifically with reference to Figure 7, whether the motor is driven by a motor or a generator to determine the driving mode of the motor (S451).
전동기가 발전기로 구동하는 경우(S453), d축 전류 변조 지령값(Md)이 0보다 큰지 판단한다(S454).When the motor is driven by a generator (S453), it is determined whether the d-axis current modulation command value M d is greater than zero (S454).
d축 전류 변조 지령값(Md)이 0보다 큰 경우, d축 전류 변조 지령값(Md)을 0으로 초기화 설정한다(S455).When the d-axis current modulation command value M d is greater than zero, the d-axis current modulation command value M d is initialized to 0 (S455).
한편, q축 전류 변조 지령값(Mq)이 0보다 작은 경우, q축 전류 변조 지령값(Mq)을 0으로 초기화 설정한다(S457).On the other hand, when the q-axis current modulation command value M q is smaller than 0, the q-axis current modulation command value M q is initialized and set to 0 (S457).
전류 변조 지령값과 전류 지령값을 합산하여 최종 전류 지령값을 계산한다(S459).The final current command value is calculated by summing the current modulation command value and the current command value (S459).
이와 같이 전동기가 모터로 구동하는 경우와 발전기로 구동하는 경우를 구분하여 전류 변조 지령값을 0으로 초기화 설정함으로써, 약자속 운행 모드에서 전동기의 진동 발생을 줄일 수 있다. As described above, the current modulation command value is initialized to 0 by dividing the case of driving the motor from the motor and the case of the generator, thereby reducing the occurrence of vibration of the motor in the weak magnetic flux running mode.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다.The computer-readable recording medium may include a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.) and a carrier wave (eg, the Internet). Storage medium).
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
110: 전류 지령값 계산부 130: 전류 제어부
150: 인버터부 170: 전동기
180: 전동기 모드 판단부 190: 약자속 제어부
111: 차감부 113: 저역 통과 필터부
115: 이득 계산부 117: 곱셈부
119: 최종 지령값 계산부110: current command value calculation unit 130: current control unit
150: inverter unit 170: electric motor
180: electric motor mode determination unit 190: weak magnetic flux control unit
111: subtraction part 113: low pass filter part
115: gain calculation unit 117: multiplication unit
119: final command value calculation unit
Claims (6)
상기 전동기의 최대 속도를 낼 수 있는 운전점으로 상기 전동기를 구동하기 위하여 필요한 전압 크기와 인버터에서 생성 가능한, 상기 전동기로 인가되는 전압 크기 사이의 전압 차이를 계산하는 단계;
상기 전압 차이를 저역 통과 필터에 통과시켜 상기 전압 차이에 포함된 노이즈를 제거하는 단계;
상기 저역 통과 필터를 통과한 전압 차이에 방향 이득을 적용하여 전류 변조 지령값을 계산하는 단계; 및
상기 전류 변조 지령값에 기초하여 상기 전동기의 고속 운전에서 상기 전동기로 인가되는 전압을 제한하는 단계를 포함하며,
상기 전류 변조 지령값(Md, Mq)은 아래의 수학식(1)에 의해 생성되는데,
[수학식 1]
는 상기 전압 차이()를 저역 통과 필터에 통과시킨 값이며, (Xd, Xq)는 토크 곡선에서 일정 토크 벡터를 의미하며, X는 일정 토크 벡터의 크기이며, α는 가중치이며,
여기서 방향 이득은 전동기의 토크를 줄이는 방향으로 일정 토크 벡터의 방향은 토크가 증가하는 방향과 직각인 것을 특징으로 하는 약자속 운행 제어 방법. In the weak magnetic flux driving control method for high speed operation of the motor,
Calculating a voltage difference between a voltage magnitude required for driving the motor to an operating point capable of achieving the maximum speed of the motor and a voltage magnitude applied to the motor, which can be generated by an inverter;
Passing the voltage difference through a low pass filter to remove noise included in the voltage difference;
Calculating a current modulation command value by applying a direction gain to the voltage difference passed through the low pass filter; And
Limiting the voltage applied to the motor in the high speed operation of the motor based on the current modulation command value,
The current modulation command value (M d , M q ) is generated by the following equation (1),
[Equation 1]
Is the voltage difference ( ) Is the value passed through the low pass filter, (X d, X q ) means a constant torque vector in the torque curve, X is the magnitude of the constant torque vector, α is a weight,
Wherein the direction gain is to reduce the torque of the motor, the direction of the constant torque vector is weak magnetic flux running control method, characterized in that perpendicular to the direction in which the torque increases.
상기 전동기로 인가되는 전압의 크기를 제한하기 위한 최종 전류 지령값은 단위전류당 최대토크(MTPA: Maximum Torque Per Ampere) 운행 모드에서의 전류 지령값에 상기 전류 변조 지령값을 합하여 계산되는 것을 특징으로 하는 약자속 운행 제어 방법. According to claim 1, wherein in the weak magnetic flux driving control method
The final current command value for limiting the magnitude of the voltage applied to the motor is calculated by adding the current modulation command value to the current command value in the maximum torque per unit current (MTPA) operating mode. How to control the weak flux operation.
상기 단위전류당 최대토크의 운행 모드에서 상기 전류 변조 지령값이 0보다 큰 경우, 상기 전류 변조 지령값을 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 약자속 운행 제어 방법.The method of claim 3, wherein in the weak magnetic flux driving control method
And the current modulation command value is set to 0 when the current modulation command value is greater than zero in the driving mode of the maximum torque per unit current.
상기 전동기가 모터로 구동시 d축 전류 변조 지령값(Md)와 q축 전류 변조 지령값(Mq)을 각각 0 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 약자속 운행 제어 방법.The method of claim 3, wherein the weak magnetic flux driving control method
And d-axis current modulation command value (M d ) and q-axis current modulation command value (M q ), respectively, when the motor is driven by a motor.
상기 전동기가 발전기로 구동시 d축 전류 변조 지령값(Md)은 0 이하로 제어하고 q축 전류 변조 지령값(Mq)은 0 이상으로 제어하는 것을 특징으로 하는 약자속 운행 제어 방법.
The method of claim 3, wherein the weak magnetic flux driving control method
And d-axis current modulation command value (M d ) is controlled to 0 or less and q-axis current modulation command value (M q ) is controlled to 0 or more when the motor is driven by a generator.
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WO2022247127A1 (en) * | 2021-05-26 | 2022-12-01 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | Direct torque field weakening control method and apparatus, storage medium and electronic device |
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2018
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