KR102181894B1 - Field weakening control method for pmsm drive and permanent magnet synchronous motor system - Google Patents

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Abstract

PMSM 구동을 위한 약자속 제어 장치 및 방법이 개시된다. 약자속 제어 방법은 DC 링크 전압의 변화에 따라 현재 속도 정보를 보정하여 정규화 하는 단계; 및 토크 및 정규화된 속도 정보를 속도-토크 2차원 룩업 테이블(2D-LUT: two dimensional look up table)에 입력하여 dq축 전류 지령을 추정하는 단계를 포함하고, 상기 2D-LUT는, 상기 DC 링크 전압의 최소 전압에서의 2D-LUT를 작성하고, 상기 DC 링크 전압의 최소 전압과 상기 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율에 따라 상기 최소 전압에서의 2D-LUT를 최대 전압에 대응하도록 치환하여 생성될 수 있다.Disclosed is an apparatus and method for controlling weak magnetic flux for driving PMSM. The weak magnetic flux control method includes the steps of correcting and normalizing current speed information according to a change in a DC link voltage; And estimating a dq-axis current command by inputting torque and normalized speed information into a speed-torque two dimensional look up table (2D-LUT), wherein the 2D-LUT includes the DC link Generate a 2D-LUT at the minimum voltage of the voltage, and replace the 2D-LUT at the minimum voltage to correspond to the maximum voltage according to the ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage. I can.

Figure R1020180132099
Figure R1020180132099

Description

PMSM 구동을 위한 약자속 제어 방법 및 PMSM 시스템{FIELD WEAKENING CONTROL METHOD FOR PMSM DRIVE AND PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR SYSTEM}Weak flux control method and PMSM system for driving PMSM {FIELD WEAKENING CONTROL METHOD FOR PMSM DRIVE AND PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR SYSTEM}

본 발명은 PMSM 구동 영역 확대를 위한 약자속 제어 방법 및 그 약자속 제어 방법을 수행하는 PMSM 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a weak magnetic flux control method for expanding a PMSM driving area and a PMSM system performing the weak magnetic flux control method.

영구 자석 동기 전동기(PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor:) 구동 시스템은 효율성과 견인력 향상을 위해 산업계에 널리 활용되고 있다. 또한, PMSM의 구동 영역 확대를 위한 약자속 제어가 연구되고 있다.Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) drive systems are widely used in the industry to improve efficiency and traction. In addition, the weak magnetic flux control for expanding the driving area of the PMSM is being studied.

종래의 PMSM 약자속 제어 방법은 구동 출력 전압을 입력 전압에 대한 최대 출력 전압으로 제한하기 위하여 d축 전류를 음의 방향으로 증가시키고 있었다. 그러나, 종래의 PMSM 약자속 제어 방법은 제어기 구성이 간단하고, 입력 DC-link 전압이 변동되더라도 적절한 d축 전류를 발생시킬 수 있다는 장점이 있으나, 고속 구동시 발생하는 전압, 전류 노이즈에 대한 제어 영향을 줄이기 위해 낮은 이득의 약자속 제어기를 사용하고 있으므로, 느린 d축 전류 응답을 가진다는 단점이 있었다.In the conventional PMSM weak magnetic flux control method, the d-axis current is increased in a negative direction to limit the driving output voltage to the maximum output voltage for the input voltage. However, the conventional PMSM weak magnetic flux control method has the advantage that the controller configuration is simple and that it can generate an appropriate d-axis current even if the input DC-link voltage fluctuates, but the control effect on voltage and current noise generated during high-speed driving. Since a low-gain weak magnetic flux controller is used to reduce the value, there is a disadvantage of having a slow d-axis current response.

또한, 종래의 룩업 테이블을 이용한 약자속 제어 방법은 자속-토크 2D-LUT를 사용하여 가변 입력전압에 따른 d축 전류 지령 발생이 가능한 장점이 있으나, 구동 자속 추정을 위해서는 변수에 대한 나눗셈 연산이 필수적으로 요구되어 DSP 연산 부담을 증가시키는 단점이 있었다. In addition, the conventional weak magnetic flux control method using a lookup table has the advantage of being able to generate d-axis current command according to a variable input voltage by using a magnetic flux-torque 2D-LUT. As it is required, there is a disadvantage of increasing the DSP operation burden.

따라서, PMSM 시스템에서 DSP 연산 부하를 감소시킬 수 있는 약자속 제어 방법이 요청되고 있다.Accordingly, there is a demand for a weak magnetic flux control method capable of reducing the DSP computational load in a PMSM system.

본 발명은 DC 링크 전압의 변화를 고려하여 속도-토크 룩업 테이블을 생성하고, 생성한 속도 토크 룩업 테이블을 이용함으로써, DC 링크 전압의 변화를 적용하기 위하여 필요한 변수에 대한 연산을 생략하여 DSP 연산 부하를 감소시키는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present invention generates a speed-torque lookup table in consideration of a change in a DC link voltage and uses the generated speed torque lookup table, thereby omitting an operation on a variable necessary to apply a change in the DC link voltage It is possible to provide an apparatus and method for reducing the.

본 발명의 일실시예에 따른 약자속 제어 방법은 DC 링크 전압의 변화에 따라 현재 속도 정보를 보정하여 정규화 하는 단계; 및 토크 및 정규화된 속도 정보를 속도-토크 2차원 룩업 테이블(2D-LUT: two dimensional look up table)에 입력하여 dq축 전류 지령을 추정하는 단계를 포함하고, 상기 2D-LUT는, 상기 DC 링크 전압의 최소 전압에서의 2D-LUT를 작성하고, 상기 DC 링크 전압의 최소 전압과 상기 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율에 따라 상기 최소 전압에서의 2D-LUT를 최대 전압에 대응하도록 치환하여 생성될 수 있다.The weak magnetic flux control method according to an embodiment of the present invention includes the steps of correcting and normalizing current speed information according to a change in a DC link voltage; And estimating a dq-axis current command by inputting torque and normalized speed information into a speed-torque two dimensional look up table (2D-LUT), wherein the 2D-LUT includes the DC link Generate a 2D-LUT at the minimum voltage of the voltage, and replace the 2D-LUT at the minimum voltage to correspond to the maximum voltage according to the ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage. I can.

본 발명의 일실시예에 따른 약자속 제어 방법의 정규화된 속도 정보는, 상기 DC 링크 전압의 최소 전압과 상기 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율 및 상기 현재 속도 정보에 따라 결정될 수 있다.Normalized speed information of the weak magnetic flux control method according to an embodiment of the present invention may be determined according to a ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage and the current speed information.

본 발명의 일실시예에 따른 2D-LUT 생성 방법은 DC 링크 전압의 최소 전압과 상기 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율에 따라 약자속 제어의 전압 제한값을 결정하는 단계; 상기 전압 제한값을 이용하여 현재 속도와 정규화된 속도 간의 관계를 결정하는 단계; 현재 속도와 정규화된 속도 간의 관계에 따라 상기 최소 전압에서의 2D-LUT를 생성하는 단계; 및 상기 최소 전압에서의 2D-LUT를 최대 전압에 대응하는 2D-LUT로 환산하여 DC 링크 전압의 변화에 대응하는 2D-LUT를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of generating a 2D-LUT according to an embodiment of the present invention includes determining a voltage limit value of weak magnetic flux control according to a ratio between a minimum voltage of a DC link voltage and a maximum voltage of the DC link voltage; Determining a relationship between a current speed and a normalized speed using the voltage limit value; Generating a 2D-LUT at the minimum voltage according to the relationship between the current speed and the normalized speed; And converting the 2D-LUT at the minimum voltage into a 2D-LUT corresponding to the maximum voltage to generate a 2D-LUT corresponding to a change in a DC link voltage.

본 발명의 일실시예에 따른 영구 자석 동기 전동기 구동 시스템은 DC 링크 전압의 변화에 따라 현재 속도 정보를 보정하여 정규화 하는 속도 정보 정규화부; 및 토크 및 정규화된 속도 정보를 속도-토크 2차원 Look-up Table(2D-LUT)에 입력하여 dq축 전류 지령을 추정하는 전류 지령부를 포함하고, 상기 2D-LUT는, 상기 DC 링크 전압의 최소 전압에서의 2D-LUT를 작성하고, 상기 DC 링크 전압의 최소 전압과 상기 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율에 따라 상기 최소 전압에서의 2D-LUT를 최대 전압에 대응하도록 치환하여 생성될 수 있다.A permanent magnet synchronous motor driving system according to an embodiment of the present invention includes: a speed information normalization unit for correcting and normalizing current speed information according to a change in a DC link voltage; And a current command unit for estimating a dq-axis current command by inputting torque and normalized speed information into a speed-torque two-dimensional look-up table (2D-LUT), wherein the 2D-LUT includes a minimum of the DC link voltage. It may be generated by creating a 2D-LUT at voltage and substituting the 2D-LUT at the minimum voltage to correspond to the maximum voltage according to a ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage.

본 발명의 일실시예에 따른 영구 자석 동기 전동기 구동 시스템의 정규화된 속도 정보는, 상기 DC 링크 전압의 최소 전압과 상기 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율 및 상기 현재 속도 정보에 따라 결정될 수 있다.The normalized speed information of the permanent magnet synchronous motor driving system according to an embodiment of the present invention may be determined according to the ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage and the current speed information.

본 발명의 일실시예에 의하면, DC 링크 전압의 변화를 고려하여 속도-토크 룩업 테이블을 생성하고, 생성한 속도 토크 룩업 테이블을 이용함으로써, DC 링크 전압의 변화를 적용하기 위하여 필요한 변수에 대한 연산을 생략하여 DSP 연산 부하를 감소시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a speed-torque lookup table is created in consideration of a change in a DC link voltage, and a variable required to apply a change in a DC link voltage is calculated by using the generated speed torque lookup table. The DSP computation load can be reduced by omitting.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영구자석 동기 전동기 구동 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 DC 링크 전압의 변화에 따른 dq축 전류 지령의 변화 일례이다.
도 3은 최소 DC-link 전압에서의 2D-LUT를 최대 DC-link 전압에 대응하는 2D-LUT로 환산하는 과정의 일례이다.
도 4은 DC 링크 전압의 변화에 따른 최대 출력 파형에 대한 dq축 전류 지령의 일례이다.
도 5는 속도 토크별 dq축 전류 지령의 일례이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 약자속 제어 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 2D-LUT 생성 방법을 도시한 플로우차트이다.1 is a view showing a permanent magnet synchronous motor driving system according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of a change in a dq-axis current command according to a change in a DC link voltage.
3 is an example of a process of converting a 2D-LUT at a minimum DC-link voltage to a 2D-LUT corresponding to a maximum DC-link voltage.
4 is an example of a dq-axis current command for a maximum output waveform according to a change in a DC link voltage.
5 is an example of a dq-axis current command for each speed torque.
6 is a flowchart illustrating a method of controlling a weak magnetic flux according to an embodiment of the present invention.
7 is a flow chart showing a 2D-LUT generation method according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the rights of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents, or substitutes to the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for illustrative purposes only and should not be interpreted as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 일실시예에 따른 약자속 제어 방법은 영구자석 동기 전동기 구동 시스템에 의해 수행될 수 있다. The weak magnetic flux control method according to an embodiment of the present invention may be performed by a permanent magnet synchronous motor driving system.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영구자석 동기 전동기 구동 시스템을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a permanent magnet synchronous motor driving system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 영구 자석 동기 전동기 구동 시스템(PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor)은 도 1에 도시된 바와 같이 속도 정보 정규화부(110), 전류 지령부(120), 전류 제어부(130), SVPWM 처리부(140) 및 인버터(150)를 더 포함할 수 있다. 이때, 속도 정보 정규화부(110), 전류 지령부(120)는 하나의 프로세서, 또는 서로 다른 프로세서에 포함된 프로그램의 모듈일 수 있다. 또한, 전류 제어부(130), SVPWM 처리부(140) 및 인버터(150)는 각각의 동작을 수행하기 위한 하드웨어일 수도 있고, 하나의 프로세서, 또는 서로 다른 프로세서에 포함된 프로그램의 모듈일 수도 있다.A permanent magnet synchronous motor driving system (PMSM) according to an embodiment of the present invention includes a speed information normalization unit 110, a current command unit 120, and a current control unit 130 as shown in FIG. , SVPWM processing unit 140 and may further include an inverter 150. In this case, the speed information normalization unit 110 and the current command unit 120 may be a module of a program included in one processor or different processors. In addition, the current control unit 130, the SVPWM processing unit 140, and the inverter 150 may be hardware for performing respective operations, or may be modules of programs included in one processor or different processors.

속도 정보 정규화부(110)는 PMSM에 입력되는 DC 링크 전압의 변화에 따라 현재 속도 정보를 보정하여 정규화할 수 있다. 이때, 정규화된 속도 정보는 DC 링크 전압의 최소 전압과 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율 및 상기 현재 속도 정보에 따라 결정될 수 있다.The speed information normalization unit 110 may normalize by correcting the current speed information according to a change in the DC link voltage input to the PMSM. In this case, the normalized speed information may be determined according to the ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage and the current speed information.

PMSM에 입력되는 DC 링크 전압이 Vdc norm인 경우, PMSM의 최대 전압 제한값 Vmax norm은 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.When the DC link voltage input to the PMSM is V dc norm , the maximum voltage limit value V max norm of the PMSM may be calculated according to Equation 1.

Figure 112018107917604-pat00001
Figure 112018107917604-pat00001

이때, ir ds는 dq축 전류 지령일 수 있다. 또한, Ld는 d축 인덕턴스이고, Lq는 q축 인덕턴스이며,

Figure 112018107917604-pat00002
는 영구자석 쇄교자속일 수 있다.In this case, i r ds may be a dq-axis current command. In addition, L d is the d-axis inductance, L q is the q-axis inductance,
Figure 112018107917604-pat00002
May be a permanent magnet flux linkage.

그리고, Vdc norm 입력전압에 대한 최대 전압 제한값 Vmax norm은 속도 정보로써 표현될 수 있다. 예를 들어, 최대 전압 제한값 Vmax norm에 대응하는 dq축 전류 지령인 ωr1 norm은 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.In addition, the maximum voltage limit value V max norm for the V dc norm input voltage may be expressed as speed information. For example, the dq-axis current command ω r1 norm corresponding to the maximum voltage limit value V max norm can be expressed as Equation 2.

Figure 112018107917604-pat00003
Figure 112018107917604-pat00003

이때, DC 링크 전압의 최소 전압인 Vdc mim과 DC 링크 전압의 최대 전압인 Vdc norm 간의 비율 α는 수학식 3과 같이 정의되며, 현재 DC링크전압 Vdc에 따라 약자속 제어의 전압 제한값인 Vmax를 결정할 수 있다.At this time, the ratio α between the minimum voltage of the DC link voltage V dc mim and the maximum voltage of the DC link voltage V dc norm is defined as Equation 3, and is the voltage limit value of weak magnetic flux control according to the current DC link voltage V dc V max can be determined.

Figure 112018107917604-pat00004
Figure 112018107917604-pat00004

PMSM이 ωr1 norm의 속도로 구동되고 있는 상태에서 DC링크 전압이 Vdc norm에서 Vdc1으로 변화하는 경우, 2차원 룩업 테이블(2D-LUT: two dimensional look up table)에서 변화된 전압에 대응하는 dq축 전류지령은 ωr2 norm일 수 있다. DC링크 전압의 변화에 따른 dq축 전류지령의 변화는 도 2 또는 수학식 4로 표현할 수 있다. When the DC link voltage changes from V dc norm to V dc1 while the PMSM is driven at a speed of ω r1 norm , dq corresponding to the changed voltage in a two dimensional look up table (2D-LUT) Shaft current command can be ω r2 norm . The change of the dq-axis current command according to the change of the DC link voltage can be expressed by FIG. 2 or Equation 4.

Figure 112018107917604-pat00005
Figure 112018107917604-pat00005

따라서, DC링크 전압이 가변상태인 경우, 속도 정보 정규화부(110)는 변화되는 DC 링크 전압을 PMSM의 역기전력 전압에 대한 최대 전압 제한값 Vmax과 비교할 수 있다. 그리고, 속도 정보 정규화부(110)는 비교 결과에 따라 PI 제어기를 거쳐 2D-LUT에 입력되는 현재 속도 정보ωr을 정규화된 속도 정보 정보 ωr mod 로 정규화시킬 수 있다.Accordingly, when the DC link voltage is in a variable state, the speed information normalization unit 110 may compare the changed DC link voltage with the maximum voltage limit value V max for the back EMF voltage of the PMSM. Further, the speed information normalization unit 110 may normalize the current speed information ω r input to the 2D-LUT through the PI controller according to the comparison result to the normalized speed information information ω r mod .

전류 지령부(120)는 토크 및 정규화된 속도 정보를 속도-토크 2D-LUT에 입력하여 dq축 전류 지령을 출력할 수 있도록 구성된다. 이때, 2D-LUT는 DC 링크 전압의 최소 전압인 Vdc mim과 DC 링크 전압의 최대 전압인Vdc norm에 대한 dq축 전류 지령을 출력할 수 있도록 구성되어야 한다. The current command unit 120 is configured to input torque and normalized speed information to the speed-torque 2D-LUT to output a dq-axis current command. At this time, the 2D-LUT must be configured to output the dq-axis current command for V dc mim , the minimum voltage of the DC link voltage, and V dc norm , the maximum voltage of the DC link voltage.

예를 들어, PMSM에 입력되는 DC 링크 전압인 Vdc가 증가하는 경우, 전압 제한값인 Vmax도 증가하므로, 정규화된 속도 정보 ωr mod는 감소할 수 있다. 또한, PMSM에 입력되는 DC 링크 전압인 Vdc가 감소하는 경우, 전압 제한값인 Vmax도 감소하므로, 정규화된 속도 정보 ωr mod 는 증가할 수 있다. 따라서, 전류 지령부(120)는 PMSM에 입력되는 DC 링크 전압인 Vdc norm이의 변화에 따른 d축 전류 지령 및 q축 전류 지령을 속도 정보로 변환함으로써, 최소 전압에서의 dq축 전류를 출력할 수 있어야 한다.For example, when the DC link voltage V dc input to the PMSM increases, the voltage limit value V max is also increased, so that the normalized speed information ω r mod may decrease. In addition, when the DC link voltage V dc input to the PMSM decreases, since the voltage limit value V max also decreases, the normalized speed information ω r mod may increase. Accordingly, the current command unit 120 converts the d-axis current command and q-axis current command according to the change of V dc norm , which is the DC link voltage input to the PMSM, into speed information, thereby outputting the dq-axis current at the minimum voltage. You should be able to.

그러므로, 전류 지령부(120)는 최소 전압에서의 속도 정보인 ωr Vmn을 최대 전압인 Vdc norm에서의 속도 정보인 ωr norm로 변환함으로써, 최소 전압에서의 2D-LUT를 최대 전압에 대응하는 2D-LUT로 환산하여 DC 링크 전압의 변화에 대응하는 2D-LUT를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전류 지령부(120)는 수학식 5를 이용하여 ωr Vmn을 ωr norm로 변환할 수 있다.Therefore, the current command unit 120 converts ω r Vmn, which is the speed information at the minimum voltage, into ω r norm , which is the speed information at the maximum voltage V dc norm , so that the 2D-LUT at the minimum voltage corresponds to the maximum voltage. Converted to 2D-LUT, it is possible to generate a 2D-LUT corresponding to a change in the DC link voltage. For example, the current command unit 120 may convert ω r Vmn into ω r norm using Equation 5.

Figure 112018107917604-pat00006
Figure 112018107917604-pat00006

전류 제어부(130)는 전류 지령부(120)에서 출력된 dq축 전류 지령인 ir* ds에 따라 dq축 전압 정보인 Vr* dqs를 출력할 수 있다.The current controller 130 may output dq-axis voltage information V r* dqs according to the dq-axis current command i r* ds output from the current command unit 120.

SVPWM 처리부(140)는 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)에 전류 제어부(130)에서 출력된 dq축 전압 정보인 Vr* dqs을 적용하여 PMSM의 실제 전류를 제어하기 위한 제어 명령인 SW1-6을 생성할 수 있다.The SVPWM processing unit 140 applies SW 1-6 , which is a control command for controlling the actual current of the PMSM by applying V r* dqs , which is the dq-axis voltage information output from the current controller 130, to SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation). Can be created.

인버터(150)는 제어 명령인 SW1-6에 따라 제어될 수 있다.The inverter 150 may be controlled according to the control command SW 1-6 .

본 발명은 DC 링크 전압의 변화를 고려하여 속도-토크 룩업 테이블을 생성하고, 생성한 속도 토크 룩업 테이블을 이용함으로써, DC 링크 전압의 변화를 적용하기 위하여 필요한 변수에 대한 연산을 생략하여 DSP 연산 부하를 감소시킬 수 있다.The present invention generates a speed-torque lookup table in consideration of a change in a DC link voltage and uses the generated speed torque lookup table, thereby omitting an operation on a variable necessary to apply a change in the DC link voltage Can be reduced.

도 2는 DC 링크 전압의 변화에 따른 dq축 전류 지령의 변화 일례이다. 2 is an example of a change in a dq-axis current command according to a change in a DC link voltage.

PMSM에 입력되는 DC 링크 전압이 Vdc norm이 Vdc1로 감소하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 dq축 전류 지령은

Figure 112018107917604-pat00007
만큼 변화해야 한다.When the DC link voltage input to the PMSM decreases from V dc norm to V dc1 , the dq-axis current command as shown in FIG. 2 is
Figure 112018107917604-pat00007
It should change as much.

이때, 속도 정보 정규화부(110)는 수학식 4에 따라 현재 속도 정보 ωr1 norm를 보정하여 정규화된 속도 정보 ωr2 norm를 출력함으로써, 전류 지령부(120)가

Figure 112018107917604-pat00008
만큼 변화된 dq축 전류 지령을 출력하도록 할 수 있다. 이때, 전류 제어부(130)는
Figure 112018107917604-pat00009
만큼 변화된 dq축 전류 지령에 따라 SVPWM 처리부(140)로 출력할 정보를 변경함으로써, PMSM의 실제 전류를 제어할 수 있다.At this time, the speed information normalization unit 110 corrects the current speed information ω r1 norm according to Equation 4 and outputs the normalized speed information ω r2 norm , so that the current command unit 120
Figure 112018107917604-pat00008
It is possible to output the dq-axis current command changed by. At this time, the current control unit 130
Figure 112018107917604-pat00009
By changing the information to be output to the SVPWM processing unit 140 according to the dq-axis current command changed by, the actual current of the PMSM can be controlled.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 PMSM는DC 링크 전압의 변화에 따라 속도 토크 룩업 테이블에 입력될 속도 정보를 보정함으로써, DC 링크 전압의 변화를 적용하기 위하여 필요한 변수에 대한 연산 없이 PMSM의 인버터를 구동할 수 있다.That is, the PMSM according to an embodiment of the present invention corrects the speed information to be input to the speed torque lookup table according to the change of the DC link voltage, and thus the inverter of the PMSM without calculating the variables necessary to apply the change of the DC link voltage Can drive.

도 3은 최소 DC-link 전압에서의 2D-LUT를 최대 DC-link 전압에 대응하는 2D-LUT로 환산하는 과정의 일례이다.3 is an example of a process of converting a 2D-LUT at a minimum DC-link voltage to a 2D-LUT corresponding to a maximum DC-link voltage.

전류 지령부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 Dc 링크 전압의 최소 전압에서의 속도 정보인 ωr Vmn을 Dc 링크 전압의 최대 전압인 Vdc norm에서의 속도 정보인 ωr norm로 변환함으로써, Dc 링크 전압의 최소 전압에 대응하는 2D-LUT를 Dc 링크 전압의 최대 전압에 대응하는 2D-LUT로 환산하여 DC 링크 전압의 변화에 대응할 수 있는 2D-LUT를 생성할 수 있다.As shown in FIG. 3, the current command unit 120 converts ω r Vmn , which is speed information at the minimum voltage of the Dc link voltage, into ω r norm , which is speed information at V dc norm , which is the maximum voltage of the Dc link voltage. , 2D-LUT corresponding to the minimum voltage of the Dc link voltage can be converted into a 2D-LUT corresponding to the maximum voltage of the Dc link voltage to generate a 2D-LUT that can respond to a change in the DC link voltage.

도 4의 그래프(410)은 DC 링크 전압의 변화에 따른 d축 전류점의 변화의 일례이고, 그래프(420)은 DC 링크 전압의 변화에 따른 q축 전류점의 변화의 일례일 수 있다. A graph 410 of FIG. 4 is an example of a change in a d-axis current point according to a change in a DC link voltage, and the graph 420 may be an example of a change in a q-axis current point according to a change in a DC link voltage.

그래프(410)과 그래프(420)에 따르면 DC 링크 전압이 감소할수록 최대 속도 8000rpm에서의 d축 전류점, 및 q축 전류점도 돌극점에 근접할 수 있다.According to the graphs 410 and 420, as the DC link voltage decreases, the d-axis current point and the q-axis current point at a maximum speed of 8000 rpm may also approach the protrusion point.

도 5의 그래프(510)는 최대출력전압 380[V]에서 각 속도/토크 별 dq축 전류점을 추출한 결과의 일례이고, 그래프(520)는 최저 전압인 260[V]에서 각 속도/토크 별 dq축 전류점을 추출한 결과의 일례일 수 있다.The graph 510 of FIG. 5 is an example of the result of extracting the dq-axis current point for each speed/torque at the maximum output voltage 380 [V], and the graph 520 is for each speed/torque It may be an example of a result of extracting the dq-axis current point.

이때, 전류 지령부(120)는 수학식 5를 이용하여 그래프(520)를 그래프(510)으로 환산하여 DC 링크 전압이 260[V]에서 380[V]로 변환함에 따른 2D-LUT를 생성할 수 있다.At this time, the current command unit 120 converts the graph 520 to a graph 510 using Equation 5 to generate a 2D-LUT according to the DC link voltage converting from 260 [V] to 380 [V]. I can.

도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 약자속 제어 방법을 도시한 플로우차트이다.6 is a flowchart illustrating a method of controlling a weak magnetic flux according to an embodiment of the present invention.

단계(610)에서 속도 정보 정규화부(110)는 DC 링크 전압의 변화에 따라 현재 속도 정보를 보정하여 정규화할 수 있다. 이때, 속도 정보 정규화부(110)는 DC 링크 전압의 최소 전압과 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율 및 상기 현재 속도 정보에 따라 현재 속도 정보를 보정하여 정규화된 속도 정보를 출력할 수 있다.In step 610, the speed information normalization unit 110 may normalize by correcting current speed information according to a change in the DC link voltage. In this case, the speed information normalization unit 110 may output normalized speed information by correcting the current speed information according to the ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage and the current speed information.

단계(620)에서 전류 지령부(120)는 토크 및 단계(610)에서 정규화된 속도 정보를 속도-토크 2D-LUT에 입력하여 dq축 전류 지령을 출력할 수 있다. 이때, 2D-LUT는, DC 링크 전압의 최소 전압에서의 2D-LUT를 작성하고, DC 링크 전압의 최소 전압과 상기 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율에 따라 최소 전압에서의 2D-LUT를 최대 DC 링크 전압에 대응하도록 치환하여 생성된 2D-LUT일 수 있다. 또한, 전류 제어부(130)는 dq축 전류 지령에 따라 dq축 전압 정보를 출력할 수 있다.In step 620, the current command unit 120 may output the dq-axis current command by inputting the torque and speed information normalized in step 610 to the speed-torque 2D-LUT. At this time, the 2D-LUT creates a 2D-LUT at the minimum voltage of the DC link voltage, and sets the 2D-LUT at the minimum voltage to the maximum DC according to the ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage It may be a 2D-LUT generated by substituting to correspond to the link voltage. Also, the current controller 130 may output dq-axis voltage information according to the dq-axis current command.

단계(630)에서 SVPWM 처리부(140)는 단계(620)에서 출력된 dq축 전압 정보에 SVPWM을 적용하여 제어 명령을 생성할 수 있다.In step 630, the SVPWM processing unit 140 may generate a control command by applying SVPWM to the dq-axis voltage information output in step 620.

단계(640)에서 인버터(150)는 단계(620)에서 생성된 제어 명령에 따라 제어될 수 있다.In step 640, the inverter 150 may be controlled according to the control command generated in step 620.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 2D-LUT 생성 방법을 도시한 플로우차트이다.7 is a flow chart showing a 2D-LUT generation method according to an embodiment of the present invention.

단계(710)에서 속도 정보 정규화부(110)는DC 링크 전압의 최소 전압과 상기 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율에 따라 약자속 제어의 전압 제한값을 결정할 수 있다.In step 710, the speed information normalization unit 110 may determine a voltage limit value of the weak magnetic flux control according to a ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage.

단계(720)에서 속도 정보 정규화부(110)는 단계(710)에서 결정된 전압 제한값을 이용하여 현재 속도와 정규화된 속도 간의 관계를 결정할 수 있다.In step 720, the speed information normalization unit 110 may determine a relationship between the current speed and the normalized speed by using the voltage limit value determined in step 710.

단계(730)에서 전류 지령부(120)는 단계(720)에서 결정된 현재 속도와 정규화된 속도 간의 관계에 따라 최소 전압에서의 2D-LUT를 생성할 수 있다.In step 730, the current command unit 120 may generate a 2D-LUT at the minimum voltage according to the relationship between the current speed determined in step 720 and the normalized speed.

단계(740)에서 전류 지령부(120)는 최소 전압에서의 2D-LUT를 최대 전압에 대응하는 2D-LUT로 환산하여 DC 링크 전압의 변화에 대응하는 2D-LUT를 생성할 수 있다.In step 740, the current command unit 120 converts the 2D-LUT at the minimum voltage into a 2D-LUT corresponding to the maximum voltage to generate a 2D-LUT corresponding to a change in the DC link voltage.

본 발명은 DC 링크 전압의 변화를 고려하여 속도-토크 룩업 테이블을 생성하고, 생성한 속도 토크 룩업 테이블을 이용함으로써, DC 링크 전압의 변화를 적용하기 위하여 필요한 변수에 대한 연산을 생략하여 DSP 연산 부하를 감소시킬 수 있다.The present invention generates a speed-torque lookup table in consideration of a change in a DC link voltage and uses the generated speed torque lookup table, thereby omitting an operation on a variable necessary to apply a change in the DC link voltage Can be reduced.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of the program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the embodiment, and vice versa.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to operate as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodyed in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, a person of ordinary skill in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments and claims and equivalents fall within the scope of the following claims.

110: 속도 정보 정규화부
120: 전류 지령부
130: 전류 제어부
140: SVPWM 처리부
150: 인버터110: speed information normalization unit
120: current command unit
130: current control unit
140: SVPWM processing unit
150: inverter

Claims (5)

DC 링크 전압의 변화에 따라 현재 속도 정보를 보정하여 정규화 하는 단계; 및
토크 및 정규화된 속도 정보를 속도-토크 2차원 룩업 테이블(2D-LUT: two dimensional look up table)에 입력하여 dq축 전류 지령을 출력하는 단계;
를 포함하고,
상기 2D-LUT는,
DC 링크 전압의 최소 전압에서의 속도 정보를 DC 링크 전압의 최대 전압에서의 속도 정보로 변환하고,
DC 링크 전압의 최소 전압에서의 속도 정보의 변환에 따라 DC 링크 전압의 최소 전압에 대응하는 2D-LUT를 DC 링크 전압의 최대 전압에 대응하는 2D-LUT로 환산하여 생성되는 약자속 제어 방법.Correcting and normalizing current speed information according to a change in a DC link voltage; And
Inputting torque and normalized speed information to a speed-torque two dimensional look up table (2D-LUT) and outputting a dq-axis current command;
Including,
The 2D-LUT,
Converts speed information at the minimum voltage of the DC link voltage into speed information at the maximum voltage of the DC link voltage,
A weak magnetic flux control method generated by converting the speed information from the minimum voltage of the DC link voltage to a 2D-LUT corresponding to the minimum voltage of the DC link voltage into a 2D-LUT corresponding to the maximum voltage of the DC link voltage. 제1항에 있어서,
상기 정규화된 속도 정보는,
상기 DC 링크 전압의 최소 전압과 상기 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율 및 상기 현재 속도 정보에 따라 결정되는 약자속 제어 방법.The method of claim 1,
The normalized speed information,
The weak magnetic flux control method determined according to the current speed information and a ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage. 삭제delete DC 링크 전압의 변화에 따라 현재 속도 정보를 보정하여 정규화 하는 속도 정보 정규화부; 및
토크 및 정규화된 속도 정보를 속도-토크 2차원 Look-up Table(2D-LUT)에 입력하여 dq축 전류 지령을 추정하는 전류 지령부;
를 포함하고,
상기 2D-LUT는,
DC 링크 전압의 최소 전압에서의 속도 정보를 DC 링크 전압의 최대 전압에서의 속도 정보로 변환하고,
DC 링크 전압의 최소 전압에서의 속도 정보의 변환에 따라 DC 링크 전압의 최소 전압에 대응하는 2D-LUT를 DC 링크 전압의 최대 전압에 대응하는 2D-LUT로 환산하여 생성되는 영구자석 동기 전동기 구동 시스템.A speed information normalization unit correcting and normalizing current speed information according to a change in the DC link voltage; And
A current command unit for estimating a dq-axis current command by inputting torque and normalized speed information into a speed-torque two-dimensional look-up table (2D-LUT);
Including,
The 2D-LUT,
Converts speed information at the minimum voltage of the DC link voltage into speed information at the maximum voltage of the DC link voltage,
Permanent magnet synchronous motor drive system generated by converting the 2D-LUT corresponding to the minimum voltage of the DC link voltage into a 2D-LUT corresponding to the maximum voltage of the DC link voltage according to the conversion of speed information from the minimum voltage of the DC link voltage. . 제4항에 있어서,
상기 정규화된 속도 정보는,
상기 DC 링크 전압의 최소 전압과 상기 DC 링크 전압의 최대 전압 간의 비율 및 상기 현재 속도 정보에 따라 결정되는 영구자석 동기 전동기 구동 시스템.
The method of claim 4,
The normalized speed information,
A permanent magnet synchronous motor driving system that is determined according to a ratio between the minimum voltage of the DC link voltage and the maximum voltage of the DC link voltage and the current speed information.
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