KR102153312B1 - Permanent magnet synchronous motomethod control apparatus and its method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영구 자석 동기 전동기의 고정자 저항값을 정확하게 추정하여 제어할 수 있는 영구 자석 동기 전동기의 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 영구 자석 동기 전동기의 제어 장치는, 외부로부터 인가되는 회전자 각속도 지령치와 영구자석 동기 전동기로부터 검출되는 회전자 각속도 검출치의 차이를 회전자 각속도 편차로 출력하는 제1 감산기; 상기 회전자 각속도 편차를 비례적분하여 전자기 토오크 지령치로 출력하는 비례적분기; 상기 전자기 토오크 지령치와 하기 전자기 토오크 추정치의 차이를 전자기 토오크 편차로 출력하는 제2 감산기; 외부로부터 인가되는 고정자 자속 지령치 절대값과 하기 고정자 자속 추정치 절대값의 차이를 고정자 자속 편차로 출력하는 제3 감산기; 상기 전자기 토오크 편차의 크기에 따라 3단의 히스테리시스 값을 출력하는 3단 히스테리시스 발생기; 상기 고정자 자속 편차의 크기에 따라 2단의 히스테리시스 값을 출력하는 2단 히스테리시스 발생기; 상기 3단 히스테리시스 발생기로부터 출력되는 3단 히스테리시스 값과 상기 2단 히스테리시스 발생기로부터 출력되는 2단 히스테리시스 값을 이용하여 지령 전압 벡터를 출력하는 룩업 테이블; 상기 지령 전압 벡터를 이용하여 PWM 신호를 출력하는 PWM 발생기; 상기 PWM 신호에 스위칭되는 3상 인버터; 상기 3상 인버터로부터 출력되는 3상 출력 전류를 정지좌표계의 2상 전류로 변환하는 3상/2상 변환기; 상기 2상 전류와 상기 룩업 테이블로부터 출력되는 정지좌표계의 2상 전압을 입력받아 상기 전자기 토오크 추정치, 고정자 자속 추정치 절대값, 및 고정자 자속 위치를 출력하는 고정자 저항 추정기; 및 상기 고정자 자속 위치를 이용하여 출력 전압 벡터 영역을 소정 각도의 간격으로 선택하는 영역 선택기를 포함한다.The present invention provides a control apparatus and method for a permanent magnet synchronous motor capable of accurately estimating and controlling a stator resistance value of a permanent magnet synchronous motor.
The apparatus for controlling a permanent magnet synchronous motor according to the present invention includes: a first subtracter for outputting a difference between a rotor angular velocity command value applied from the outside and a rotor angular velocity detection value detected from the permanent magnet synchronous motor as a rotor angular velocity deviation; A proportional integrator proportionally integrating the rotor angular velocity deviation and outputting an electromagnetic torque command value; A second subtractor for outputting a difference between the electromagnetic torque command value and the electromagnetic torque estimated value below as an electromagnetic torque deviation; A third subtractor for outputting a difference between the absolute value of the stator magnetic flux command value applied from the outside and the absolute value of the stator magnetic flux estimated value as follows; A three-stage hysteresis generator outputting three-stage hysteresis values according to the magnitude of the electromagnetic torque deviation; A two-stage hysteresis generator for outputting two-stage hysteresis values according to the magnitude of the stator magnetic flux deviation; A lookup table for outputting a command voltage vector using a 3-stage hysteresis value output from the 3-stage hysteresis generator and a 2-stage hysteresis value output from the 2-stage hysteresis generator; A PWM generator for outputting a PWM signal using the command voltage vector; A three-phase inverter switched to the PWM signal; A three-phase/2-phase converter for converting a three-phase output current output from the three-phase inverter into a two-phase current in a stationary coordinate system; A stator resistance estimator configured to receive the two-phase current and a two-phase voltage of a stationary coordinate system output from the look-up table and output the electromagnetic torque estimate, the absolute value of the stator flux estimate, and the stator flux position; And a region selector for selecting an output voltage vector region at intervals of a predetermined angle using the stator magnetic flux position.
Description
본 발명은 영구 자석 동기 전동기의 제어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구 자석 동기 전동기의 저항값을 정확하게 추정하여 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the control of a permanent magnet synchronous motor, and more particularly, to an apparatus and method for accurately estimating and controlling a resistance value of a permanent magnet synchronous motor.
영구 자석 동기 전동기를 제어하는 알고리즘 중에 정확한 전동기 상수를 요구하는 알고리즘이 존재한다. 예를 들면 DTC(Direct Torque Control)를 이용하여 전동기를 제어하는 경우 자속 및 토오크를 연산할 때 전동기 저항값이 필요하다. Among the algorithms for controlling a permanent magnet synchronous motor, there is an algorithm that requires an accurate motor constant. For example, when controlling a motor using DTC (Direct Torque Control), the motor resistance value is required when calculating magnetic flux and torque.
수학식 1은 DTC에서 토오크 제어를 위하여 필요로 하는 토오크 계산식이다.
여기서, Te는 전자기 토오크이고, 는 자속이고, 는 고정자 자속의 위치이다. 위 첨자 s는 정지좌표계 상의 값을 의미하고, 아래 첨자 s는 고정자(stator)를 의미한다.Where Te is the electromagnetic torque, Is the magnetic flux, Is the position of the stator flux. The superscript s means the value on the stationary coordinate system, and the subscript s means the stator.
그런데 수학식 1에서의 자속은 전압과, 전류, 전동기 상수 중의 하나인 저항값을 이용하여 얻는다.However, the magnetic flux in
수학식 2에서 알 수 있듯이, 전동기의 고정자 저항(Rs) 값에 오차가 존재하는 경우 자속 계산에 오차가 있음은 자명하다. 고정자 저항(Rs)은 전동기의 동작에 따라 발열에 의해 변동하는 값으로 그 변동 범위가 50%에 달한다. 수학식 2에서 부정확한 고정자 저항(Rs)의 정보로 인해 수학식 3로부터 계산되는 자속의 크기와 수학식 4로부터 계산되는 고정자 자속의 위치() 검출에 오차를 수반하게 된다.As can be seen from
한편, 풍력발전기로 사용되는 DFIG(doubly fed induction generator)의 제어시 대체적으로 고정자 자속 기준 벡터 제어를 이용하는데, 고정자 자속의 크기는 수학식 3을 이용하고, 고정자 자속의 위치는 수학식 4를 이용하여 구하며, 이를 위하여 수학식 2가 필요하다. 따라서 전동기의 고정자 저항값을 정확하게 추정하는 것이 요구된다.On the other hand, when controlling a doubly fed induction generator (DFIG) used as a wind power generator, a stator magnetic flux reference vector control is generally used, and the magnitude of the stator magnetic flux uses
본 발명은 영구 자석 동기 전동기의 고정자 저항값을 정확하게 추정하여 제어할 수 있는 영구 자석 동기 전동기의 제어 장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling a permanent magnet synchronous motor capable of accurately estimating and controlling a stator resistance value of a permanent magnet synchronous motor.
본 발명에 따른 영구 자석 동기 전동기의 제어 장치는, 외부로부터 인가되는 회전자 각속도 지령치와 영구자석 동기 전동기로부터 검출되는 회전자 각속도 검출치의 차이를 회전자 각속도 편차로 출력하는 제1 감산기; 상기 회전자 각속도 편차를 비례적분하여 전자기 토오크 지령치로 출력하는 비례적분기; 상기 전자기 토오크 지령치와 하기 전자기 토오크 추정치의 차이를 전자기 토오크 편차로 출력하는 제2 감산기; 외부로부터 인가되는 고정자 자속 지령치 절대값과 하기 고정자 자속 추정치 절대값의 차이를 고정자 자속 편차로 출력하는 제3 감산기; 상기 전자기 토오크 편차의 크기에 따라 3단의 히스테리시스 값을 출력하는 3단 히스테리시스 발생기; 상기 고정자 자속 편차의 크기에 따라 2단의 히스테리시스 값을 출력하는 2단 히스테리시스 발생기; 상기 3단 히스테리시스 발생기로부터 출력되는 3단 히스테리시스 값과 상기 2단 히스테리시스 발생기로부터 출력되는 2단 히스테리시스 값을 이용하여 지령 전압 벡터를 출력하는 지령 전압 벡터 발생기; 상기 지령 전압 벡터를 이용하여 PWM 신호를 출력하는 PWM 신호 발생기; 상기 PWM 신호에 스위칭되어 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 3상 인버터; 상기 3상 인버터로부터 출력되는 3상 출력 전류를 정지좌표계의 2상 전류로 변환하는 3상/2상 변환기; 상기 3상/2상 변환기로부터 출력되는 정지좌표계의 d축 전류와 상기 지령 전압 벡터 발생기로부터 정지좌표계의 d축 전압을 입력받아 고정자 저항값를 추정하는 고정자 저항 추정기; 상기 고정자 저항 추정기로부터 출력되는 고정자 저항값, 상기 정지좌표계의 2상 전류와 상기 지령 전압 벡터 발생기로부터 출력되는 정지좌표계의 2상 전압을 입력받아 상기 전자기 토오크 추정치, 고정자 자속 추정치 절대값, 및 고정자 자속 위치를 출력하는 토오크 자속 계산기; 및 상기 고정자 자속 위치를 이용하여 출력 전압 벡터 영역을 소정 각도의 간격으로 선택하는 영역 선택기를 포함한다.The apparatus for controlling a permanent magnet synchronous motor according to the present invention includes: a first subtracter for outputting a difference between a rotor angular velocity command value applied from the outside and a rotor angular velocity detection value detected from the permanent magnet synchronous motor as a rotor angular velocity deviation; A proportional integrator proportionally integrating the rotor angular velocity deviation and outputting an electromagnetic torque command value; A second subtractor for outputting a difference between the electromagnetic torque command value and the electromagnetic torque estimated value below as an electromagnetic torque deviation; A third subtractor for outputting a difference between the absolute value of the stator magnetic flux command value applied from the outside and the absolute value of the stator magnetic flux estimated value as follows; A three-stage hysteresis generator outputting three-stage hysteresis values according to the magnitude of the electromagnetic torque deviation; A two-stage hysteresis generator for outputting two-stage hysteresis values according to the magnitude of the stator magnetic flux deviation; A command voltage vector generator for outputting a command voltage vector using a 3-stage hysteresis value output from the 3-stage hysteresis generator and a 2-stage hysteresis value output from the 2-stage hysteresis generator; A PWM signal generator for outputting a PWM signal by using the command voltage vector; A three-phase inverter that is switched to the PWM signal to convert a DC voltage into an AC voltage; A three-phase/2-phase converter for converting a three-phase output current output from the three-phase inverter into a two-phase current in a stationary coordinate system; A stator resistance estimator for estimating a stator resistance value by receiving the d-axis current of the stationary coordinate system output from the 3-phase/2-phase converter and the d-axis voltage of the stationary coordinate system from the command voltage vector generator; A stator resistance value output from the stator resistance estimator, a two-phase current of the stationary coordinate system, and a two-phase voltage of a stationary coordinate system output from the command voltage vector generator are received, and the electromagnetic torque estimate value, the stator flux estimate absolute value, and the stator flux A torque magnetic flux calculator that outputs a position; And a region selector for selecting an output voltage vector region at intervals of a predetermined angle using the stator magnetic flux position.
바람직하게는, 상기 고정자 저항 추정기는, 상기 2상 전류를 영구 자석 동기 전동기의 정지시에 입력받는 것을 특징으로 한다.Preferably, the stator resistance estimator is characterized in that the two-phase current is input when the permanent magnet synchronous motor is stopped.
바람직하게는, 상기 고정자 저항 추정기는, 정지좌표계 상 d축 전류 실제치의 증가시, 상기 정지좌표계 상 d축 전류 실제치에 대응하는 정지좌표계 상 d축 전압 실제치를 검출하는 검출수단; 상기 정지좌표계 상 d축 전류 실제치와 상기 정지좌표계 상 d축 전압 실제치의 현재 샘플링값과 직전 샘플링값을 저장하는 저장수단; 및 상기 현재 샘플링값과 직전 샘플링값을 소정 수학식으로 된 칼만 필터에 적용하여 고정자 저항을 추정하는 추정수단을 포함한다.Preferably, the stator resistance estimator includes: detection means for detecting an actual value of the d-axis voltage in the stationary coordinate system corresponding to the actual value of the d-axis current in the stationary coordinate system when an actual value of the d-axis current in the stationary coordinate system is increased; Storage means for storing a current sampling value of the actual value of the d-axis current on the stationary coordinate system and the actual value of the d-axis voltage on the stationary coordinate system and a sampling value immediately preceding it; And estimating means for estimating stator resistance by applying the current sampling value and the immediately preceding sampling value to a Kalman filter of a predetermined equation.
또한, 본 발명에 따른 영구 자석 동기 전동기의 제어 방법은, 외부로부터 인가되는 회전자 각속도 지령치와 영구자석 동기 전동기로부터 검출되는 회전자 각속도 검출치의 차이를 회전자 각속도 편차로 출력하는 제1 감산단계; 상기 회전자 각속도 편차를 비례적분하여 전자기 토오크 지령치로 출력하는 비례적분단계; 상기 전자기 토오크 지령치와 하기 전자기 토오크 추정치의 차이를 전자기 토오크 편차로 출력하는 제2 감산단계; 외부로부터 인가되는 고정자 자속 지령치 절대값과 하기 고정자 자속 추정치 절대값의 차이를 고정자 자속 편차로 출력하는 제3 감산단계; 상기 전자기 토오크 편차의 크기에 따라 3단의 히스테리시스 값을 출력하는 3단 히스테리시스 발생단계; 상기 고정자 자속 편차의 크기에 따라 2단의 히스테리시스 값을 출력하는 2단 히스테리시스 발생단계; 상기 3단 히스테리시스 발생 단계에 의해 출력되는 3단 히스테리시스 값과 상기 2단 히스테리시스 발생 단계에 의해 출력되는 2단 히스테리시스 값을 이용하여 지령 전압 벡터를 출력하는 지령 전압 벡터 발생 단계; 상기 지령 전압 벡터를 이용하여 PWM 신호를 출력하는 PWM 신호 발생 단계; 상기 PWM 신호에 스위칭되어 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 3상 인버팅 단계; 상기 3상 인버팅 단계에 의해 출력되는 3상 출력 전류를 정지좌표계의 d축 전류와 q축 전류로 변환하는 3상/2상 변환 단계; 상기 정지좌표계의 d축 전류와 상기 지령 전압 벡터 발생 단계로부터 정지좌표계의 d축 전압을 입력받아 고정자 저항값을 추정하는 고정자 저항 추정 단계; 상기 고정자 저항 추정 단계로부터 출력되는 고정자 저항값, 정지좌표계의 d축 전류와 q축 전류 그리고 상기 지령 전압 벡터 발생 단계로부터 출력되는 정지좌표계의 2상 전압을 입력받아 상기 전자기 토오크 추정치, 고정자 자속 추정치 절대값, 및 고정자 자속 위치를 출력하는 토오크 자속 계산 단계; 및 상기 고정자 자속 위치를 이용하여 출력 전압 벡터 영역을 소정 각도의 간격으로 선택하는 영역 선택 단계를 포함한다.In addition, the method for controlling a permanent magnet synchronous motor according to the present invention includes: a first subtraction step of outputting a difference between a rotor angular speed command value applied from the outside and a detected rotor angular speed value detected from the permanent magnet synchronous motor as a rotor angular speed deviation; A proportional integration step of proportionally integrating the rotor angular velocity deviation and outputting an electromagnetic torque command value; A second subtraction step of outputting a difference between the electromagnetic torque command value and the electromagnetic torque estimated value below as an electromagnetic torque deviation; A third subtraction step of outputting a difference between the absolute value of the stator magnetic flux command value applied from the outside and the absolute value of the stator magnetic flux estimated value as follows; A three-stage hysteresis generation step of outputting three-stage hysteresis values according to the magnitude of the electromagnetic torque deviation; A two-stage hysteresis generation step of outputting two-stage hysteresis values according to the magnitude of the stator magnetic flux deviation; A command voltage vector generation step of outputting a command voltage vector using a 3-stage hysteresis value output by the 3-stage hysteresis generation step and a 2-stage hysteresis value output by the 2-stage hysteresis generation step; A PWM signal generation step of outputting a PWM signal using the command voltage vector; A three-phase inverting step of converting a DC voltage into an AC voltage by switching to the PWM signal; A three-phase/2-phase conversion step of converting the three-phase output current output by the three-phase inverting step into a d-axis current and a q-axis current of a stationary coordinate system; A stator resistance estimation step of estimating a stator resistance value by receiving the d-axis voltage of the stationary coordinate system from the step of generating the d-axis current of the stationary coordinate system and the command voltage vector; The stator resistance value output from the stator resistance estimating step, the d-axis current and q-axis current of the stationary coordinate system, and the two-phase voltage of the stationary coordinate system output from the command voltage vector generation step are received, and the electromagnetic torque estimation value and the stator flux estimation value absolute A torque magnetic flux calculation step of outputting a value and a stator magnetic flux position; And a region selection step of selecting an output voltage vector region at intervals of a predetermined angle using the stator magnetic flux position.
본 발명의 영구 자석 동기 전동기의 저항값 추정 방법에 따르면, 영구 자석 동기 전동기의 고정자 저항값을 비교적 정확하게 추정할 수 있다. 이에 따라 고정자 자속의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.According to the method of estimating the resistance value of the permanent magnet synchronous motor of the present invention, the stator resistance value of the permanent magnet synchronous motor can be estimated relatively accurately. Accordingly, the position of the stator magnetic flux can be accurately detected.
도 1은 종래기술에 따른 데드 타임 인가시 게이트 신호 파형도,
도 2는 본 발명에 따른 영구 자석 동기 전동기의 제어 블록도,
도 3a는 본 발명에 따른 3상 인버터부의 구체 회로도,
도 3b는 본 발명에 따른 3상 인버터부의 극전압 파형도,
도 4a는 본 발명에 따른 d축 전류 파형도,
도 4b는 본 발명에 따른 3상 전류 파형도,
도 5a와 도 5b는 초기치 고정자 저항이 8.5오옴인 경우의 시뮬레이션 파형도, 및
도 6a와 도 6b는 초기치 고정자 저항이 2오옴인 경우의 시뮬레이션 파형도이다. 1 is a gate signal waveform diagram when dead time is applied according to the prior art;
2 is a control block diagram of a permanent magnet synchronous motor according to the present invention,
Figure 3a is a detailed circuit diagram of a three-phase inverter unit according to the present invention,
3B is an extreme voltage waveform diagram of a three-phase inverter unit according to the present invention,
4A is a d-axis current waveform diagram according to the present invention;
Figure 4b is a three-phase current waveform diagram according to the present invention,
5A and 5B are simulation waveform diagrams when the initial stator resistance is 8.5 ohms, and
6A and 6B are simulation waveform diagrams when the initial stator resistance is 2 ohms.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Terms and words used in the present specification and claims are not limited to the usual or dictionary meanings, and the inventor is based on the principle that the concept of terms can be appropriately defined in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, it is understood that the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and there may be various equivalents and modifications that can replace them at the time of application shall.
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도 2는 본 발명에 따른 영구 자석 동기 전동기의 제어 블록도이다.2 is a control block diagram of a permanent magnet synchronous motor according to the present invention.
본 발명에 따른 영구 자석 동기 전동기의 제어 블록은, 제1 감산기(205), 비례적분기(210), 제2 감산기(215), 제3 감산기(220), 3단 히스테리시스 발생기(225), 2단 히스테리시스 발생기(230), 지령 전압 벡터 발생기(235), PWM 발생기(240), 3상 인버터(245), 영구 자석 동기 전동기(250), 3상/2상 변환기(255), 고정자 저항 추정기(260), 토오크 자속 계산기(265), 및 영역 선택기(270)를 포함한다.The control block of the permanent magnet synchronous motor according to the present invention includes a
제1 감산기(205)는 외부로부터 인가되는 회전자 각속도 지령치()와 영구자석 동기 전동기(250)로부터 검출되는 회전자 각속도 검출치()의 차이를 회전자 각속도 편차()로 출력한다.The
비례적분기(210)는 회전자 각속도 편차()를 비례 및 적분하여 전자기 토오크 지령치()를 출력한다.The
제2 감산기(215)는 비례적분기(210)로부터 출력되는 전자기 토오크 지령치()와 고정자 저항 추정기(260)로부터 출력되는 전자기 토오크 추정치()의 차이를 전자기 토오크 편차()로 출력한다.The
제3 감산기(220)는 외부로부터 인가되는 고정자 자속 지령치 절대값()과 고정자 저항 추정기(260)로부터 출력되는 고정자 자속 추정치 절대값()의 차이를 고정자 자속 편차()로 출력한다.The
3단 히스테리시스 발생기(225)는 제2 감산기(215)로부터 출력되는 전자기 토오크 편차()의 크기에 따라 3단(예: (-)값, 0, (+)값)의 히스테리시스 값을 출력한다. 구체적으로, 1) 전자기 토오크 편차()가 (-)값으로부터 0으로 증가하면, (-)1을 출력한다. 2) 전자기 토오크 편차()가 0으로부터 소정의 양의 제1 기준치 x1까지 증가하면 0을 출력한다. 3) 전자기 토오크 편차()가 소정의 양의 제1 기준치 x1을 초과하여 증가하면 1을 출력한다. 역으로, 4) 전자기 토오크 편차()가 (+)값으로부터 0까지 감소하면, 1을 출력한다. 5) 전자기 토오크 편차()가 0으로부터 소정의 음의 제1 기준치 (-)x1까지 감소하면 0을 출력한다. 6) 전자기 토오크 편차()가 소정의 음의 제1 기준치 (-)x1 미만으로 감소하면 (-)1을 출력한다. The three-
2단 히스테리시스 발생기(230)는 제3 감산기(220)로부터 출력되는 고정자 자속 편차()의 크기에 따라 2단(예: 음의 값, 양의 값)의 히스테리스시 값을 출력한다. 구체적으로, 1) 고정자 자속 편차()가 (-)값으로부터 소정의 양의 제2 기준치 x2까지 증가하면 (-)1을 출력한다. 2) 고정자 자속 편차()가 소정의 양의 제2 기준치 x2를 초과하면 1을 출력한다. 역으로, 3) 고정자 자속 편차()가 (+)값으로부터 소정의 음의 제2 기준치 (-)x2까지 감소하면 1을 출력한다. 4) 고정자 자속 편차()가 소정의 음의 제2 기준치 (-)x2 미만으로 감소하면 (-)1을 출력한다. The two-
지령 전압 벡터 발생기(235)는 3단 히스테리시스 발생기(225)로부터 출력되는 전자기 토오크 편차()의 히스테리스시 값과 2단 히스테리시스 발생기(230)로부터 출력되는 고정자 자속 편차()의 히스테리시스 값을 이용하여 저장된 룩업 테이블로부터 독출되는 표 1의 지령 전압 벡터를 출력한다.The command
PWM 발생기(240)는 지령 전압 벡터 발생기(235)로부터 출력되는 지령 전압 벡터를 이용하여 PWM 신호(SA, SB, SC)를 발생시킨다.The
3상 인버터(245)는 PWM 발생기(240)로부터 출력되는 PWM 신호에 제어되어 인가되는 직류 전압을 소정의 교류 전압으로 변환하여 영구 자석 동기 전동기(250)에 제공한다.The three-
3상/2상 변환기(255)는 3상 인버터(245)로부터 출력되는 3상 출력 전류(ias, ibs, ics)를 입력받아 정지좌표계의 2상 전류()로 변환한다.The three-phase/2-
고정자 저항 추정기(260)는 3상/2상 변환기(255)로부터 출력되는 정지좌표계의 d축 전류()와 지령 전압 벡터 발생기(235)로부터 정지좌표계의 d축 전압()을 입력받아 고정자 저항값(Rs)를 추정한다.The
토오크 자속 계산기(265)는 고정자 저항 추정기(260)로부터 출력되는 고정자 저항값(Rs), 3상/2상 변환기(255)로부터 출력되는 정지좌표계의 2상 전류()그리고 지령 전압 벡터 발생기(235)로부터 정지좌표계의 2상 전압()을 입력받아 전자기 토오크 추정치(), 고정자 자속 추정치 절대값(). 및 고정자 자속 위치()를 출력한다.The torque
영역 선택기(270)는 토오크 자속 계산기(265)로부터 출력되는 고정자 자속 위치()를 이용하여 3상 인버터의 출력 전압 벡터 영역을 예컨대, 60도 간격으로 선택한다.The
수학식 5는 표면 부착형 영구 자석 동기 전동기의 고정자 전압 방정식이다. Equation 5 is a stator voltage equation of a surface-attached permanent magnet synchronous motor.
여기서, 는 쇄교자속, Ls는 고정자 인덕턴스, Rs는 고정자 저항, vds는 회전좌표계 d축 고정자 전압, vqs는 회전좌표계 q축 고정자 전압, ids는 회전좌표계 d축 고정자 전류, iqs는 회전좌표계 q축 고정자 전류, 이다.here, Is the flux linkage, Ls is the stator inductance, Rs is the stator resistance, vds is the d-axis stator voltage in the rotary coordinate system, vqs is the q-axis stator voltage in the rotary coordinate system, ids is the d-axis stator current in the rotary coordinate system, and iqs is the rotary coordinate system q-axis stator current. , to be.
표면 부착형 영구 자석 동기 전동기의 토오크는 수학식 6과 같이 나타낼 수 있고, 매입형 영구 자석 동기 전동기의 토오크는 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. 매입형 영구 자석 동기 전동기는 돌극성에 의해 표면 부착형 영구 자석 동기 전동기의 인덕턴스로 표시되는 Ls가 d, q축에 대하여 각각 Ld, Lq로 나타난다.The torque of the surface-attached permanent magnet synchronous motor can be expressed as in Equation 6, and the torque of the embedded permanent magnet synchronous motor can be expressed as in Equation 7. In the embedded permanent magnet synchronous motor, Ls, expressed as the inductance of the surface-mounted permanent magnet synchronous motor, is represented by Ld and Lq for the d and q axes, respectively, due to the salient polarity.
수학식 6의 표면 부착형 영구 자석 동기 전동기의 토오크에는 회전좌표계의 d축 전류(ids)의 기여분이 없다. 또한, 수학식 7의 매입형 영구 자석 동기 전동기의 토오크에는 회전좌표계의 q축 전류(iqs)가 0인 상태에서 회전좌표계의 d축 전류(ids)의 기여하는 바가 없다. The torque of the surface-mounted permanent magnet synchronous motor of Equation 6 has no contribution from the d-axis current (ids) of the rotating coordinate system. In addition, there is no contribution of the d-axis current ids of the rotational coordinate system to the torque of the embedded permanent magnet synchronous motor of Equation 7 when the q-axis current iqs of the rotational coordinate system is 0.
따라서, 본 발명에 따르면, 영구 자석 동기 전동기가 정지시에 회전좌표계의 q축 전류는 고정시킨 채로, 회전좌표계의 d축 전류를 가변하여 수학식 8과 같이 전압 및 전류의 증가율을 통한 고정자 저항 계산식을 이용한다.Accordingly, according to the present invention, when the permanent magnet synchronous motor is stopped, the q-axis current of the rotational coordinate system is fixed, and the d-axis current of the rotational coordinate system is varied, and the stator resistance calculation equation through the increase rate of voltage and current as shown in
그런데, 수학식 8의 고정자 저항을 한번의 차동값 즉, k차, k+1차의 형태로 구할 수 있으나, 전류 측정 등에 의한 계산의 오류를 유발할 수 있다. 따라서 이러한 오류를 방지하기 위하여 칼만 필터(Kalman filter)를 적용하고, 이산 형태로 표현하면 수학식 9 내지 수학식 13과 같다.By the way, although the stator resistance of
여기서, ids, vds는 각각 회전좌표계상의 d축 전류값, 및 d축 전압값이고, 는 회전좌표계의 d축 고정자 전압 지령치이다.Here, ids and vds are d-axis current values and d-axis voltage values on the rotational coordinate system, respectively, Is the d-axis stator voltage command value of the rotating coordinate system.
여기서, K는 칼만 필터 이득(Kalman filter gain), P는 상태 공분산 매트릭스(state covariance), (-)는 예상치, k와 k-1는 현재치와 과거치를 칭하고, Q는 process 노이즈의 공분산 매트릭스(covariance matrix), R은 측정 노이즈의 공분산 매트릭스(covariance matrix)이다.Here, K is the Kalman filter gain, P is the state covariance, (-) is the expected value, k and k-1 are the present and past values, and Q is the covariance matrix of the process noise ( covariance matrix), R is the covariance matrix of the measurement noise.
본 발명의 일실시예에 따르면, 알고리즘에 포함된 매트릭스 연산으로 인한 제어부의 연산량 부담을 줄이기 위해, 매트릭스를 1차, 즉 상수 형태로 처리한다. According to an embodiment of the present invention, in order to reduce the burden on the control unit due to the matrix operation included in the algorithm, the matrix is processed in a first order, that is, a constant form.
한편, 지령치 전압은 데드 타임(dead time)의 영향으로 인해 실제치 전압과 다르다. 이러한 데드 타임에 따른 전압 지령치와 전압 실제치의 불일치 문제는 수학식 11과 같이 현재값과 이전 값의 차이를 이용함으로써 데드 타임의 영향을 제거할 수 있다. 데드 타임은 상단 암에 위치한 스위치와 하단 암의 스위치의 on off 시 on 시간에 지연 시간으로서, 이를 통해 상하단 암의 단락을 방지한다. 도 1은 5 마이크로초의 데드 타임을 인가하는 경우의 게이트 신호 파형이다. 데드 타임의 존재로 인해 음의 부하전류에서는 양의 부하전류와 반대로 부하전압이 증가한다. On the other hand, the setpoint voltage is different from the actual value voltage due to the influence of the dead time. The problem of the inconsistency between the voltage command value and the actual voltage value according to the dead time can be eliminated by using the difference between the current value and the previous value as shown in Equation (11). Dead time is a delay time between the switch located on the upper arm and the on time when the switch of the lower arm is turned on and off, thereby preventing a short circuit of the upper and lower arms. 1 is a waveform of a gate signal when a dead time of 5 microseconds is applied. Due to the existence of the dead time, the load voltage increases in the negative load current as opposed to the positive load current.
도 3a는 본 발명에 따른 3상 인버터부의 구체 회로도, 및 도 3b는 본 발명에 따른 3상 인버터부의 극전압 파형도로서, 데드 타임에 따른 극전압의 변동이 설명될 수 있다.3A is a detailed circuit diagram of a three-phase inverter unit according to the present invention, and Fig. 3B is a waveform diagram of a pole voltage of a three-phase inverter unit according to the present invention.
도 3a에서 데드 타임 구간 중 데드타임 구간 중 즉, Sa+, Sa-가 모두 off인 경우 극전압은 상전류의 극성에 따라 도 3b와 같이 나타난다. 양의 부하전류에 대해서 출력전압은 데드 타임만큼 감소한다. 따라서, 수학식 18과 같이 부하전류의 극성을 고려하여 극전압을 보정하게 된다. In FIG. 3A, during the dead time period, that is, when both Sa+ and Sa- are off, the pole voltage appears as shown in FIG. 3B according to the polarity of the phase current. For a positive load current, the output voltage decreases by the dead time. Therefore, as shown in Equation 18, the pole voltage is corrected in consideration of the polarity of the load current.
여기서 는 데드 타임에 의한 전압 왜곡분이고, sign(부호)는 전류의 부호가 양이면 (+)1을, 전류의 부호가 음이면 (-)1을 취한다. 예컨대, ias(k)가 양이면 sign(ias(k))=1을, isa(k)가 음이면 sign(ias(k))=-1이다.here Is the voltage distortion due to the dead time, and sign (sign) takes (+)1 if the sign of the current is positive, and (-)1 if the sign of the current is negative. For example, if ias(k) is positive, sign(ias(k))=1, and if isa(k) is negative, sign(ias(k))=-1.
본 발명에 따르면, 수학식 11을 통해 z(k)을 구하는 경우에는 전압 지령치를 사용한다. 회전좌표계의 d축 전압 vds의 연산에서 a, b, c상의 전압은 회전좌표계의 3상전류 ias, ibs, ics의 영향을 받는다. According to the present invention, when z(k) is obtained through Equation 11, a voltage command value is used. In the calculation of the d-axis voltage vds of the rotating coordinate system, the voltages of the a, b, and c phases are affected by the three-phase currents ias, ibs and ics of the rotating coordinate system.
그러나, 본 발명에서와 같이 ids를 회전좌표계로 사용하는 경우 회전좌표계의 3상전류 ias, ibs, ics의 값은 회전좌표계 d축 전류 ids가 0에서 일정값으로 증가하는 경우, 극성이 한쪽 방향을 유지하고 있으므로, 수학식 11과 같이 인가전압의 차이를 구하는 경우 데드 타임에 의한 전압 왜곡분이 소멸된다.However, when ids is used as a rotating coordinate system as in the present invention, the values of the three-phase current ias, ibs, and ics of the rotating coordinate system are maintained in one direction when the d-axis current ids of the rotating coordinate system increases from 0 to a constant value. Therefore, when the difference in the applied voltage is obtained as in Equation 11, the voltage distortion due to the dead time is eliminated.
도 4a는 본 발명에 따른 d축 전류 파형도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 3상 전류 파형도이다.4A is a d-axis current waveform diagram according to the present invention, and FIG. 4B is a three-phase current waveform diagram according to the present invention.
도 4에서 보면 영구 자석 동기 전동기의 고정자 저항(Rs)을 검출하기 위하여 도 4a와 같이 회전좌표계의 d축 전류 ids가 0에서 3A(암페어)로 증가시에 도 4b에서 볼 수 있듯이 위로부터 ibs, ias, ics순서의 3상전류는 각각 2.59A, 0, -2.59A로 회전좌표계의 d축 전류 ids와 같은 형상으로 변동하여 가는 것을 볼 수 있다. 도 4b에서 보인 시뮬레이션 파형에서는 회전좌표계 q축의 0도의 위치를 a축으로 정한 경우이다.4, in order to detect the stator resistance (Rs) of the permanent magnet synchronous motor, as shown in FIG. 4A, when the d-axis current ids of the rotating coordinate system increases from 0 to 3A (amperes), ibs from above, The three-phase currents in the order of ias and ics are 2.59A, 0, -2.59A, respectively, and it can be seen that they change in the same shape as the d-axis current ids of the rotating coordinate system. In the simulation waveform shown in FIG. 4B, the a-axis is the case where the position at 0 degrees of the q-axis of the rotational coordinate system is determined.
따라서, 회전좌표계의 d, q축 전류가 각각 ids=3A, iqs=0A이면, 도 4b의 시뮬레이션과 같이 자속의 위치가 00인 경우, 3상 전류는 ias=0A, ibs = 3*cos(300)=2.59A, ics=-ibs=-2.59A가 됨을 볼 수 있다. 한편 전류의 방향이 + 혹은 -의 한쪽 부호만을 가지므로 데드 타임에 대한 전압 증가분 혹은 감소분이 동일한 크기를 가지게 되고, 수학식 10과 같이 차동분 전압 적용시 전압 지령치의 변동분은 전압 실제치의 변동분과 일치한다. 즉 수학식 19의 관계가 있음을 알 수 있다. Therefore, if the d and q-axis currents of the rotational coordinate system are ids=3A and iqs=0A, respectively, when the magnetic flux position is 0 0 as in the simulation of FIG. 30 0 )=2.59A, ics=-ibs=-2.59A. On the other hand, since the current direction has only one sign of + or -, the voltage increase or decrease with respect to the dead time has the same magnitude, and when the differential voltage is applied, the variation of the voltage command value coincides with the variation of the actual voltage value. do. That is, it can be seen that there is a relationship of Equation 19.
도 5a와 도 5b는 초기치 고정자 저항이 8.5오옴인 경우의 시뮬레이션 파형도로서, 도 5a는 회전좌표계의 d축 전류 지령치()이고, 도 5b는 추정된 고정자 저항값이다.5A and 5B are simulation waveform diagrams when the initial stator resistance is 8.5 ohms, and FIG. 5A is the d-axis current command value of the rotating coordinate system ( ), and FIG. 5B is an estimated stator resistance value.
도 5에 따르면, 초기 고정자 저항 설정값이 8.5Ω으로 높게 설정된 경우로, 알고리즘이 수행됨에 따라 실제 전동기의 고정자 저항값인 6.3Ω으로 수렴되는 것을 볼 수 있다. 여기서, Q(process 노이즈의 공분산 매트릭스)는 1, R(측정 노이즈의 공분산 매트릭스)는 0.3이다. According to FIG. 5, it can be seen that the initial stator resistance setting value is set high as 8.5 Ω, and as the algorithm is performed, the stator resistance value of the actual motor is converged to 6.3 Ω. Here, Q (covariance matrix of process noise) is 1, and R (covariance matrix of measurement noise) is 0.3.
도 6a와 도 6b는 초기치 고정자 저항이 2오옴인 경우의 시뮬레이션 파형도로서, 도 6a는 회전좌표계의 d축 전류 지령치()이고, 도 6b는 추정된 고정자 저항값이다. 6A and 6B are simulation waveform diagrams when the initial stator resistance is 2 ohms, and FIG. 6A is a d-axis current command value ( ), and FIG. 6B is an estimated stator resistance value.
도 6에 따르면, 초기 고정자 저항 설정값이 2Ω으로 낮게 설정된 경우로, 알고리즘이 수행됨에 따라 실제 전동기의 고정자 저항값인 6.3Ω으로 수렴되는 것을 볼 수 있다. 여기서, Q(process 노이즈의 공분산 매트릭스)는 1, R(측정 노이즈의 공분산 매트릭스)는 0.1이다. According to FIG. 6, it can be seen that the initial stator resistance set value is set as low as 2Ω, and converges to 6.3Ω, which is the actual stator resistance value of the motor as the algorithm is performed. Here, Q (covariance matrix of process noise) is 1, and R (covariance matrix of measurement noise) is 0.1.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in the present specification and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, it is obvious that the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the technical idea of the present disclosure, but to explain the technical idea, and thus the scope of the technical idea of the present disclosure is not limited by these embodiments. Modification examples and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
205: 제1 감산기
210: 비례적분기
215: 제2 감산기
220: 제3 감산기
225: 3단 히스테리시스 발생기
230: 2단 히스테리시스 발생기
235: 지령 전압 벡터 발생기
240: PWM 발생기
245: 3상 인버터
250: 영구 자석 동기 전동기
255: 3상/2상 변환기
260: 고정자 저항 추정기
270: 영역 선택기205: first subtractor
210: proportional integrator
215: second subtractor
220: third subtractor
225: 3-stage hysteresis generator
230: 2-stage hysteresis generator
235: command voltage vector generator
240: PWM generator
245: 3-phase inverter
250: permanent magnet synchronous motor
255: 3-phase/2-phase converter
260: stator resistance estimator
270: area selector
Claims (6)
상기 회전자 각속도 편차를 비례적분하여 전자기 토오크 지령치로 출력하는 비례적분기;
상기 전자기 토오크 지령치와 하기 전자기 토오크 추정치의 차이를 전자기 토오크 편차로 출력하는 제2 감산기;
외부로부터 인가되는 고정자 자속 지령치 절대값과 하기 고정자 자속 추정치 절대값의 차이를 고정자 자속 편차로 출력하는 제3 감산기;
상기 전자기 토오크 편차의 크기에 따라 3단의 히스테리시스 값을 출력하는 3단 히스테리시스 발생기;
상기 고정자 자속 편차의 크기에 따라 2단의 히스테리시스 값을 출력하는 2단 히스테리시스 발생기;
상기 3단 히스테리시스 발생기로부터 출력되는 3단 히스테리시스 값과 상기 2단 히스테리시스 발생기로부터 출력되는 2단 히스테리시스 값을 이용하여 지령 전압 벡터를 출력하는 지령 전압 벡터 발생기;
상기 지령 전압 벡터를 이용하여 PWM 신호를 출력하는 PWM 신호 발생기;
상기 PWM 신호에 스위칭되어 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 3상 인버터;
상기 3상 인버터로부터 출력되는 3상 출력 전류를 정지좌표계의 2상 전류로 변환하는 3상/2상 변환기;
상기 3상/2상 변환기로부터 출력되는 정지좌표계의 d축 전류와 상기 지령 전압 벡터 발생기로부터 정지좌표계의 d축 전압을 입력받아 고정자 저항값를 추정하는 고정자 저항 추정기;
상기 고정자 저항 추정기로부터 출력되는 고정자 저항값, 상기 정지좌표계의 2상 전류와 상기 지령 전압 벡터 발생기로부터 출력되는 정지좌표계의 2상 전압을 입력받아 상기 전자기 토오크 추정치, 고정자 자속 추정치 절대값, 및 고정자 자속 위치를 출력하는 토오크 자속 계산기; 및
상기 고정자 자속 위치를 이용하여 출력 전압 벡터 영역을 소정 각도의 간격으로 선택하는 영역 선택기를 포함하고,
상기 고정자 저항 추정기는,
정지좌표계 상 d축 전류 실제치의 증가시, 상기 정지좌표계 상 d축 전류 실제치에 대응하는 정지좌표계 상 d축 전압 실제치를 검출하는 검출수단;
상기 정지좌표계 상 d축 전류 실제치와 상기 정지좌표계 상 d축 전압 실제치의 현재 샘플링값과 직전 샘플링값을 저장하는 저장수단; 및
상기 현재 샘플링값과 직전 샘플링값을 소정 수학식으로 된 칼만 필터에 적용하여 고정자 저항을 추정하는 추정수단
을 포함하는 영구 자석 동기 전동기의 제어 장치.
A first subtracter for outputting a difference between the rotor angular velocity command value applied from the outside and the rotor angular velocity detection value detected from the permanent magnet synchronous motor as the rotor angular velocity deviation;
A proportional integrator proportionally integrating the rotor angular velocity deviation and outputting an electromagnetic torque command value;
A second subtractor for outputting a difference between the electromagnetic torque command value and the electromagnetic torque estimated value below as an electromagnetic torque deviation;
A third subtractor for outputting a difference between the absolute value of the stator magnetic flux command value applied from the outside and the absolute value of the stator magnetic flux estimated value as follows;
A three-stage hysteresis generator outputting three-stage hysteresis values according to the magnitude of the electromagnetic torque deviation;
A two-stage hysteresis generator for outputting two-stage hysteresis values according to the magnitude of the stator magnetic flux deviation;
A command voltage vector generator for outputting a command voltage vector using a 3-stage hysteresis value output from the 3-stage hysteresis generator and a 2-stage hysteresis value output from the 2-stage hysteresis generator;
A PWM signal generator for outputting a PWM signal by using the command voltage vector;
A three-phase inverter that is switched to the PWM signal to convert a DC voltage into an AC voltage;
A three-phase/2-phase converter for converting a three-phase output current output from the three-phase inverter into a two-phase current in a stationary coordinate system;
A stator resistance estimator for estimating a stator resistance value by receiving the d-axis current of the stationary coordinate system output from the 3-phase/2-phase converter and the d-axis voltage of the stationary coordinate system from the command voltage vector generator;
A stator resistance value output from the stator resistance estimator, a two-phase current of the stationary coordinate system, and a two-phase voltage of a stationary coordinate system output from the command voltage vector generator are received, and the electromagnetic torque estimate value, the stator flux estimate absolute value, and the stator flux A torque magnetic flux calculator that outputs a position; And
A region selector for selecting an output voltage vector region at intervals of a predetermined angle using the stator magnetic flux position,
The stator resistance estimator,
Detection means for detecting an actual value of the d-axis voltage on the stationary coordinate system corresponding to the actual value of the d-axis current on the stationary coordinate system when the actual value of the d-axis current on the stationary coordinate system increases;
Storage means for storing a current sampling value of the actual value of the d-axis current on the stationary coordinate system and the actual value of the d-axis voltage on the stationary coordinate system and a sampling value immediately preceding it; And
Estimating means for estimating stator resistance by applying the current sampling value and the immediately preceding sampling value to a Kalman filter of a predetermined equation
Control device of a permanent magnet synchronous motor comprising a.
상기 고정자 저항 추정기는,
상기 2상 전류를 영구 자석 동기 전동기의 정지시에 입력받는 것을 특징으로 하는 영구 자석 동기 전동기의 제어 장치.
The method according to claim 1,
The stator resistance estimator,
The control apparatus for a permanent magnet synchronous motor, characterized in that receiving the two-phase current when the permanent magnet synchronous motor is stopped.
상기 회전자 각속도 편차를 비례적분하여 전자기 토오크 지령치로 출력하는 비례적분단계;
상기 전자기 토오크 지령치와 하기 전자기 토오크 추정치의 차이를 전자기 토오크 편차로 출력하는 제2 감산단계;
외부로부터 인가되는 고정자 자속 지령치 절대값과 하기 고정자 자속 추정치 절대값의 차이를 고정자 자속 편차로 출력하는 제3 감산단계;
상기 전자기 토오크 편차의 크기에 따라 3단의 히스테리시스 값을 출력하는 3단 히스테리시스 발생단계;
상기 고정자 자속 편차의 크기에 따라 2단의 히스테리시스 값을 출력하는 2단 히스테리시스 발생단계;
상기 3단 히스테리시스 발생 단계에 의해 출력되는 3단 히스테리시스 값과 상기 2단 히스테리시스 발생 단계에 의해 출력되는 2단 히스테리시스 값을 이용하여 지령 전압 벡터를 출력하는 지령 전압 벡터 발생 단계;
상기 지령 전압 벡터를 이용하여 PWM 신호를 출력하는 PWM 신호 발생 단계;
상기 PWM 신호에 스위칭되어 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 3상 인버팅 단계;
상기 3상 인버팅 단계에 의해 출력되는 3상 출력 전류를 정지좌표계의 d축 전류와 q축 전류로 변환하는 3상/2상 변환 단계;
상기 정지좌표계의 d축 전류와 상기 지령 전압 벡터 발생 단계로부터 정지좌표계의 d축 전압을 입력받아 고정자 저항값을 추정하는 고정자 저항 추정 단계;
상기 고정자 저항 추정 단계로부터 출력되는 고정자 저항값, 정지좌표계의 d축 전류와 q축 전류 그리고 상기 지령 전압 벡터 발생 단계로부터 출력되는 정지좌표계의 2상 전압을 입력받아 상기 전자기 토오크 추정치, 고정자 자속 추정치 절대값 및 고정자 자속 위치를 출력하는 토오크 자속 계산 단계; 및
상기 고정자 자속 위치를 이용하여 출력 전압 벡터 영역을 소정 각도의 간격으로 선택하는 영역 선택 단계를 포함하고,
상기 고정자 저항 추정 단계는,
정지좌표계 상 d축 전류 실제치의 증가시, 상기 정지좌표계 상 d축 전류 실제치에 대응하는 정지좌표계 상 d축 전압 실제치를 검출하는 검출 단계;
상기 정지좌표계 상 d축 전류 실제치와 상기 정지좌표계 상 d축 전압 실제치의 현재 샘플링값과 직전 샘플링값을 저장하는 저장 단계; 및
상기 현재 샘플링값과 직전 샘플링값을 소정 수학식으로 된 칼만 필터에 적용하여 고정자 저항을 추정하는 추정 단계
를 포함하는 영구 자석 동기 전동기의 제어 방법.
A first subtraction step of outputting a difference between the rotor angular velocity command value applied from the outside and the rotor angular velocity detection value detected from the permanent magnet synchronous motor as a rotor angular velocity deviation;
A proportional integration step of proportionally integrating the rotor angular velocity deviation and outputting an electromagnetic torque command value;
A second subtraction step of outputting a difference between the electromagnetic torque command value and the electromagnetic torque estimated value below as an electromagnetic torque deviation;
A third subtraction step of outputting a difference between the absolute value of the stator magnetic flux command value applied from the outside and the absolute value of the stator magnetic flux estimated value as follows;
A three-stage hysteresis generation step of outputting three-stage hysteresis values according to the magnitude of the electromagnetic torque deviation;
A two-stage hysteresis generation step of outputting two-stage hysteresis values according to the magnitude of the stator magnetic flux deviation;
A command voltage vector generation step of outputting a command voltage vector using a 3-stage hysteresis value output by the 3-stage hysteresis generation step and a 2-stage hysteresis value output by the 2-stage hysteresis generation step;
A PWM signal generation step of outputting a PWM signal using the command voltage vector;
A three-phase inverting step of converting a DC voltage into an AC voltage by switching to the PWM signal;
A three-phase/2-phase conversion step of converting the three-phase output current output by the three-phase inverting step into a d-axis current and a q-axis current of a stationary coordinate system;
A stator resistance estimation step of estimating a stator resistance value by receiving the d-axis voltage of the stationary coordinate system from the step of generating the d-axis current of the stationary coordinate system and the command voltage vector;
The stator resistance value output from the stator resistance estimation step, the d-axis current and q-axis current of the stationary coordinate system, and the two-phase voltage of the stationary coordinate system output from the command voltage vector generation step are received, and the electromagnetic torque estimation value, the stator magnetic flux estimation value absolute A torque magnetic flux calculation step of outputting a value and a stator magnetic flux position; And
A region selection step of selecting an output voltage vector region at intervals of a predetermined angle using the stator magnetic flux position,
The stator resistance estimating step,
A detection step of detecting an actual value of the d-axis voltage in the stationary coordinate system corresponding to the actual value of the d-axis current in the stationary coordinate system when the actual value of the d-axis current in the stationary coordinate system increases;
A storage step of storing a current sampling value of the actual value of the d-axis current on the stationary coordinate system and the actual value of the d-axis voltage on the stationary coordinate system and a sampling value immediately before it; And
Estimating step of estimating stator resistance by applying the current sampling value and the immediately preceding sampling value to a Kalman filter of a predetermined equation
Control method of a permanent magnet synchronous motor comprising a.
상기 d축 전류와 상기 q축 전류를 영구 자석 동기 전동기의 정지시에 입력받는 것을 특징으로 하는 영구 자석 동기 전동기의 제어 방법.The method of claim 4, wherein the stator resistance estimating step,
And the d-axis current and the q-axis current are inputted when the permanent magnet synchronous motor is stopped.
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박정우, 이동명. '속도 관측기를 적용한 영구자석 동기전동기의 센서리스 직접토크제어'. 전력전자학술대회 논문집. 2016.07.07. pp283-284. 1부.* |
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