KR102441606B1 - 모터 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

모터 제어 시스템이 제공된다. 상기 모터 제어 시스템은, 양단에 DC 링크 전압값이 걸리는 DC 링크에 연결되고, 병렬 연결된 다수의 스위치 그룹을 포함하여, PWM 제어에 의한 각 스위치 그룹의 스위칭 동작에 의해, 모터에 3상 전류를 인가하는 인버터; 상기 각 스위치 그룹에 포함된 션트 저항의 양단에 걸리는 전압값들을 사전에 설계된 ADC 게인에 따라 DC 전류값들로 각각 변환하는 전류 변환부; 상기 DC 전류값들을 합산한 전류값을 DC 링크 전류값으로 추정하는 합산부; 및 상기 DC 링크의 발전전력을 제어하기 위해, PI 제어 방식에 따라 상기 추정된 DC 링크 전류값을 기반으로 상기 모터에서의 계자전류를 제어하는 전압값을 상기 모터로 출력하는 PI 제어부를 포함한다.

Description

모터 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR AND}
본 발명은 모터 제어 시스템 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는, DC 링크 전류를 추정하고, 이를 이용하여 모터를 제어하는 모터 제어 시스템 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털 PWM AC 인버터 기반의 모터 구동 시스템에서는, 폐쇄 루프 전류 제어를 수행하기 위해서는 양질의 모터 위상 전류의 피드백이 요구된다.
시스템 비용을 줄이고 전류 감지 시스템을 단순화하기 위해, 많은 모터 위상 전류 정보는 DC 링크(link) 전류 정보에 의해 재현(reconstruct)될 수 있다.
이러한 DC 링크 전류 정보는 상기 모터 구동 시스템 내에 구비된 DC 링크 전류 센서에 의해 획득될 수 있다. 상기 DC 링크 전류 센서는 상기 모터 구동 시스템에 구비된 인버터의 입출력 전류를 측정한다.
이와 같이, DC 링크 전류 정보를 획득하기 위해, 기존의 모터 구동 시스템 내에 상기 DC 링크 전류 센서의 추가 설계가 요구된다. 그러나, 상기 DC 링크 전류 센서의 추가 설계는 전체 시스템의 가격 상승을 초래한다.
본 발명의 목적은 상기 DC 링크 전류 센서를 사용하지 않고서도 상기 DC 링크 전류를 추정하는 모터 제어 시스템 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 추정된 DC 링크 전류를 이용하여 모터의 발전 전력(또는 발전 전류)을 제어하는 모터 제어 시스템 그 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 모터 제어 시스템은, 양단에 DC 링크 전압값이 걸리는 DC 링크에 연결되고, 병렬 연결된 다수의 스위치 그룹을 포함하여, PWM 제어에 의한 각 스위치 그룹의 스위칭 동작에 의해, 모터에 3상 전류를 인가하는 인버터; 상기 각 스위치 그룹에 포함된 션트 저항의 양단에 걸리는 전압값들을 사전에 설계된 ADC 게인에 따라 DC 전류값들로 각각 변환하는 전류 변환부; 상기 DC 전류값들을 합산한 전류값을 DC 링크 전류값으로 추정하는 합산부; 및 상기 DC 링크의 발전전력을 제어하기 위해, PI 제어 방식에 따라 상기 추정된 DC 링크 전류값을 기반으로 상기 모터에서의 계자전류를 제어하는 전압값을 상기 모터로 출력하는 PI 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 일면에 따른 모터 제어 방법은, 모터의 구동을 제어하는 인버터 내에 설계된 션트 저항의 양단에 걸리는 전압값들을 사전에 설계된 ADC 게인에 따라 DC 전류값들로 각각 변환하는 단계; 상기 DC 전류값들을 합산한 전류값을 DC 링크 전류값으로 추정하는 단계; 및 DC 링크의 발전전력을 제어하기 위해, PI 제어 방식에 따라 상기 추정된 DC 링크 전류값을 기반으로 상기 모터에서의 계자전류를 제어하는 전압값을 상기 모터로 출력하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 인버터 내에 설계된 션트 저항에서 측정된 측정값을 이용하여 DC 링크 전류를 추정함으로써, 기존의 모터 제어 시스템 내에서 DC 링크 전류 센서의 설계를 생략할 수 있고, 이에 따라, 전체 시스템의 가격을 낮출 수 있다.
또한, 션트 저항에서 측정된 측정값을 기반으로 추정된 상기 DC 링크 전류를 기반으로 모터에서의 계자 전류를 조정하여 DC 링크의 발전 전력(또는 발전전류)을 제어함으로써, 발전 전력 제어를 위해 DC 링크 전류 센서의 설계로부터 자유롭다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 PI 제어부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 추정한 DC 링크 전류와 전류 프루브로 측정한 DC 링크 전류를 비교한 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 추정된 DC 링크 전류를 이용하여 발전 전력 제어를 보여주는 파형도들이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 시스템은 DC 링크 전류 정보에 의해 제어되는 모든 종류의 모터를 제어하는 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 모터 제어 시스템은 차량 내에서 발전기 모드로 동작 가능한 계자 권선형 모터 또는 ISG(Integrated Starter and Generator) 모터를 제어하는 시스템에 적용될 수 있다.
이처럼 다양한 모터의 구동을 제어할 수 있는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 시스템은 기존의 DC 링크 전류 센서 대신 상대적으로 저렴한 션트 저항에서 측정한 측정값을 이용하여 상기 DC 링크 전류를 추정하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 시스템은 상기 추정된 DC 링크 전류를 이용하여 상기 모터(10)의 계자 전류를 제어하여 발전 전력(또는 발전 전류)을 제어하도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 상기 모터 제어 시스템은 상기 모터(110)의 구동을 제어하는 인버터(110), 상기 인버터(110) 내에 구비된 션트 저항들(Ra, Rb, Rc)의 각 양단에 걸리는 전압값들을 전류값들로 각각 변환하는 전류 변환부(120), 상기 변환된 전류값들을 합산하여 그 합산된 전류값(이하, DC 입력 전류값,
Figure 112017050019940-pat00001
)을 DC 링크 전류으로 추정하는 합산부(130), 상기 DC 링크 전류로 추정되는 DC 입력 전류값(
Figure 112017050019940-pat00002
)을 필터링하는 필터(140, LPF) 및 필터링된 DC 입력 전류값을 이용하여 상기 모터(10)에서의 계자 전류를 제어하는 전압값(VF)을 출력하는 PI 제어부(150)를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 인버터(110)의 전단에는 컨버터(converter, 도시하지 않음)가 구비될 수 있으며, 상기 컨버터와 상기 인버터(110) 사이에는 DC 링크 커패시터와 같은 소자의 양단에 걸리는 DC 링크 전압(20)이 생성되며, 상기 DC 링크 전압(20,
Figure 112017050019940-pat00003
)이 상기 인버터(110)에 인가된다.
상기 인버터(110)는 상기 인가되는 DC 링크 전압(20)에 응답하여 PWM 제어 방식으로 상기 모터(10)에 3상 전류를 인가한다.
상기 모터(10)에 3상 전류를 인가하기 위해, 상기 인버터(110)는 상기 DC 링크 전압(20)에 병렬로 연결되는 다수의 스위치 회로를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 다수의 스위치 회로는 제1 내지 제3 스위치 회로(112, 114, 116)를 포함하도록 구성될 수 있다. 각 스위치 회로(112, 114, 116)에는 션트 저항(또는 션트 전류 센서)이 구비된다.
본 발명에서는 각 스위치 회로(112, 114, 116)에 구비된 션트 저항에서 측정된 측정값이 DC 링크 전류를 추정하기 위한 정보로 이용됨을 주목할 필요가 있다.
구체적으로, 제1 스위치 회로(112)는 직렬로 연결된 상부 스위치(Sa1), 하부 스위치(Sa2) 및 션트 저항(Ra)을 포함한다. 제2 스위치 회로(114)도 직렬로 연결된 상부 스위치(Sb1), 하부 스위치(Sb2) 및 션트 저항(Rb)을 포함한다. 유사하게, 제3 스위치 회로(116)도 직렬로 연결된 상부 스위치(Sc1), 하부 스위치(Sc2) 및 션트 저항(Rc)을 포함한다.
각 스위치 회로(112, 114, 116)에 구비된 스위치는 병렬 연결된 전력 스위치와 다이오드를 포함하도록 구성될 수 있다.
도면에서는, 상기 전력 스위치의 표기를 생략하고 있으나, 이는 상기 다이오드에 병렬 연결된 전력 스위치가 턴-오프 상태임을 나타내기 위함이다. 이는 DC 링크 전류의 추정이 도시하지 않은 전력 스위치가 모두 오프된 상태에서 수행됨을 의미할 수 있다. 이러한 이유에서, 도면에 도시된 각 스위치 회로(112, 114, 116)는 직렬 연결된 다이오드들로 구성된 것처럼 보일 수 있다.
한편, 도면에 도시하지 않은 전력 스위치는 3상 전류를 생성하기 위해 PWM 제어 신호에 따라 온/오프 동작을 수행한다.
상기 전류 변환부(120)는 상기 각 스위치 회로(112, 114, 116) 내에 구비된 션트 저항들(Ra, Rb, Rc)의 양단에 걸리는 전압값들(
Figure 112017050019940-pat00004
,
Figure 112017050019940-pat00005
Figure 112017050019940-pat00006
)을 DC 입력 전류값들(
Figure 112017050019940-pat00007
,
Figure 112017050019940-pat00008
Figure 112017050019940-pat00009
)로 각각 변환한다. 예를 들면, 상기 전류 변환부(120)는 제1 션트 저항(Ra)의 양단에 걸리는 제1 전압값(
Figure 112017050019940-pat00010
)을 사전에 설계된 제1 ADC(Analog-Digital Converter) 게인(Ka)에 따라 제1 DC 입력 전류값(
Figure 112017050019940-pat00011
)으로 변환하고, 제2 션트 저항(Rb)의 양단에 걸리는 제2 전압값(
Figure 112017050019940-pat00012
)을 사전에 설계된 제2 ADC 게인(Ka)에 따라 제2 DC 입력 전류값(
Figure 112017050019940-pat00013
)으로 변환하고, 제3 션트 저항(Rc)의 양단에 걸리는 제3 전압값(
Figure 112017050019940-pat00014
)을 사전에 설계된 제3 ADC 게인(Kc)에 따라 제3 DC 입력 전류값(
Figure 112017050019940-pat00015
)으로 변환한다.
상기 합산부(130)는 상기 전류 변환부(120)로부터 입력되는 DC 입력 전류값들(
Figure 112017050019940-pat00016
,
Figure 112017050019940-pat00017
Figure 112017050019940-pat00018
)을 합산한 DC 입력 전류값(
Figure 112017050019940-pat00019
)을 출력한다. 여기서, 본 발명에서는 상기 합산부(130)에 의해 합산된 DC 입력 전류값(
Figure 112017050019940-pat00020
)을 DC 링크 전류로 추정한다.
상기 필터(140)는 상기 합산부(130)로부터 인가된 상기 DC 입력 전류값(
Figure 112017050019940-pat00021
)을 저역 통과 필터링 방식으로 필터링하여 상기 PI 제어부(150)로 출력한다.
상기 합산부(130)가 합산한 DC 입력 전류값(
Figure 112017050019940-pat00022
)은 아래의 수식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112017050019940-pat00023
상기 PI 제어부(150)는 상기 필터(140)로부터 입력된 상기 DC 입력 전류값(
Figure 112017050019940-pat00024
), 상기 모터(10)의 계자 회로로부터 입력되는 필드 션트(field shunt) 저항(RF)의 양단에 걸리는 전압(
Figure 112017050019940-pat00025
) 및 DC 링크 전압(
Figure 112017050019940-pat00026
)을 PI 제어 방식을 통해 DC 링크 전류를 추정하고, 추정된 DC 링크 전류를 이용하여 상기 모터(10)의 계자 전류를 제어하는 전압값(VF)을 출력한다. 상기 PI 제어부(150)로부터 출력되는 상기 전압값(VF)은 상기 모터(10)에서의 계자 전류를 제어하여 발전전력(또는 발전 전류)를 제어하도록 상기 모터(10)의 계자로 인가된다.
도 2는 도 1에 도시된 PI 제어부의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 PI 제어부(150)는, 상기 모터(10)에서의 계자 전류를 제어하기 위해, 제1 PI 제어기(152), 제2 PI 제어기(154), 전류 변환부(156)를 포함하고, 추가로, 나눗셈기(158-1), 제1 합산기(158-3) 및 제2 합산기(158-5)를 더 포함한다.
상기 나눗셈기(158-1)는 상위 제어기(도시하지 않음)로부터 입력되는 파워 지령치(P*)와 상기 인버터(110)의 전단으로부터 입력되는 DC 링크 전압(
Figure 112017050019940-pat00027
)에 대한 나눗셈 연산을 수행하여 dc 전류 지령치(
Figure 112017050019940-pat00028
)를 출력한다.
상기 제1 합산기(158-3)은 상기 DC 링크 전류로 추정된 DC 입력 전류값(
Figure 112017050019940-pat00029
)의 음의 값과 상기 나눗셈기(158-1)로부터 출력되는 상기 dc 전류 지령치(
Figure 112017050019940-pat00030
)를 합산한다.
상기 제1 PI 제어기(152)는 상기 제1 합산기(158-3)로부터 입력되는 합산값에 대한 제1 PI 제어를 수행하여 계자 전류 지령치(
Figure 112017050019940-pat00031
)를 출력한다.
상기 전류 변환부(156)는 상기 모터(10)의 계자 회로에 설계된 필드 션트(field shunt) 저항(RF)의 양단에 걸리는 전압값(
Figure 112017050019940-pat00032
)을 사전에 설계된 ADC 게인(KF)에 따라 DC 계자 전류값(
Figure 112017050019940-pat00033
)으로 변환한다.
상기 제2 합산기(158-5)는 상기 전류 변환부(156)로부터 입력되는 상기 DC 계자 전류값(
Figure 112017050019940-pat00034
)의 음의 값과 상기 제1 PI 제어기(152)로부터 입력되는 상기 계자 전류 지령치(
Figure 112017050019940-pat00035
)를 합산한다.
상기 제2 PI 제어기(154)는 상기 제2 합산기(158-5)로부터 입력되는 합산값(
Figure 112017050019940-pat00036
-
Figure 112017050019940-pat00037
)에 대해 제2 PI 제어를 수행하여 상기 모터(10)의 계자 전류를 제어하는 전압값(VF)을 출력한다.
전술한 바와 같이, 상기 PI 제어부(150)로부터 출력되는 상기 전압값(VF)은 상기 모터(10)의 계자로 인가되어, 상기 모터(10)에서의 계자 전류를 제어하여 발전전력(또는 발전 전류)를 제어하는 값으로 이용된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 추정한 DC 링크 전류와 전류 프루브로 측정한 DC 링크 전류를 비교한 파형도이다.
도 3의 좌측 파형도를 참조하면, 전류 프루브로 측정한 DC 링크 전류와 본 발명의 일 실시 예에 따라 추정한 DC 링크 전류가 거의 동일하게 나타남을 확인할 수 있다.
도 3의 우측 파형도를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 추정한 DC 링크 전류에 저역 통과 필터를 적용한 결과((
Figure 112017050019940-pat00038
))와 전류 프루브로 측정한 DC 링크 전류(
Figure 112017050019940-pat00039
) 간에 미세한 옵셋 차이가 있을 뿐, 동일한 프로파일을 형성하고 있음을 확인할 수 있다.
이러한 결과로부터, 본 발명은 DC 링크 전류 센서를 사용하지 않고서도 DC 링크 전류를 정확히 추정할 수 있음을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 추정된 DC 링크 전류를 이용하여 발전 전력 제어를 보여주는 파형도들이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 모터의 속도가 6000rpm에서 7040rpm으로 400ms이내에 가속되는 급가속 상황에서도 DC 링크 전류가 일정하게 제어되는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 양단에 DC 링크 전압값이 걸리는 DC 링크에 연결되고, 병렬 연결된 다수의 스위치 그룹을 포함하여, PWM 제어에 의한 각 스위치 그룹의 스위칭 동작에 의해, 모터에 3상 전류를 인가하는 인버터;
    상기 각 스위치 그룹에 포함된 션트 저항의 양단에 걸리는 전압값들을 사전에 설계된 ADC 게인에 따라 DC 전류값들로 각각 변환하는 전류 변환부;
    상기 DC 전류값들을 합산한 전류값을 DC 링크 전류값으로 추정하는 합산부; 및
    상기 DC 링크의 발전전력을 제어하기 위해, PI 제어 방식에 따라 상기 추정된 DC 링크 전류값을 기반으로 상기 모터에서의 계자전류를 제어하는 전압값을 상기 모터로 출력하는 PI 제어부를 포함하고,
    상기 PI 제어부는,
    상기 PI제어 방식에 따라, 상기 추정된 DC 링크 전류값, 상기 DC 링크 전압값 및 상기 모터의 계자 회로에 설계된 필드 션트(field shunt) 저항의 양단에 걸리는 전압값을 이용하여 상기 모터에서의 계자전류를 제어하고,
    상위 제어기(미도시)로부터 입력되는 파워 지령치(P*)와 상기 DC 링크 전압값(
    Figure 112022080962766-pat00044
    )에 대한 나눗셈 연산을 수행하여 dc 전류 지령치를 출력하는 나눗셈기;
    상기 추정된 DC 링크 전류값(
    Figure 112022080962766-pat00045
    )의 음의 값과 상기 나눗셈기로부터 출력되는 상기 dc 전류 지령치(
    Figure 112022080962766-pat00046
    )를 합산하는 제1 합산기;
    상기 제1 합산기로부터 입력되는 합산값(
    Figure 112022080962766-pat00047
    -
    Figure 112022080962766-pat00048
    )에 대한 제1 PI 제어를 수행하여 계자 전류 지령치(
    Figure 112022080962766-pat00049
    )를 출력하는 제1 PI 제어기;
    상기 필드 션트 저항의 양단에 걸리는 전압값(
    Figure 112022080962766-pat00050
    )을 사전에 설계된 ADC 게인에 따라 DC 계자 전류값(
    Figure 112022080962766-pat00051
    )으로 변환하는 전류 변환부;
    상기 전류 변환부(156)로부터 입력되는 상기 DC 계자 전류값(
    Figure 112022080962766-pat00052
    )의 음의 값과 상기 제1 PI 제어기로부터 입력되는 상기 계자 전류 지령치(
    Figure 112022080962766-pat00053
    )를 합산하는 제2 합산기; 및
    상기 제2 합산기로부터 입력되는 합산값에 대해(
    Figure 112022080962766-pat00054
    -
    Figure 112022080962766-pat00055
    )에 대해 제2 PI 제어를 수행하여 상기 모터의 계자 전류를 제어하는 전압값(VF)을 상기 모터로 출력하는 제2 PI 제어기를 포함하는 모터 제어 시스템.
  2. 제1항에서, 상기 각 스위치 그룹은,
    직렬로 연결된 상부 스위치, 하부 스위치 및 상기 션트 저항을 포함하는 것인 모터 제어 시스템.
  3. 제1항에서, 상기 합산부와 상기 PI 제어부 사이에 저역 통과 필터링 방식에 따라 상기 추정된 DC 링크 전류값을 필터링하는 필터를 더 포함하는 것인 모터 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에서, 상기 모터는,
    계좌 권선형 모터 또는 ISG 모터인 것인 모터 제어 시스템.
  7. 모터의 구동을 제어하는 인버터 내에 설계된 션트 저항의 양단에 걸리는 전압값들을 사전에 설계된 ADC 게인에 따라 DC 전류값들로 각각 변환하는 단계;
    상기 DC 전류값들을 합산한 전류값을 DC 링크 전류값으로 추정하는 단계; 및
    DC 링크의 발전전력을 제어하기 위해, PI 제어 방식에 따라 상기 추정된 DC 링크 전류값을 기반으로 상기 모터에서의 계자전류를 제어하는 전압값을 상기 모터로 출력하는 단계;를 포함하고,
    상기 출력하는 단계는,
    상기 PI제어 방식에 따라, 상기 추정된 DC 링크 전류값, DC 링크 전압값 및 상기 모터의 계자 회로에 설계된 필드 션트(field shunt) 저항의 양단에 걸리는 전압값을 이용하여 상기 모터에서의 계자전류를 제어하는 전압값을 출력하는 단계이고,
    상기 출력하는 단계는,
    상위 제어기로부터 입력되는 파워 지령치와 상기 DC 링크 전압값에 대한 나눗셈 연산을 수행하여 dc 전류 지령치를 출력하는 단계;
    상기 추정된 DC 링크 전류값의 음의 값과 나눗셈기로부터 출력되는 상기 dc 전류 지령치를 합산하는 단계;
    제1 합산기로부터 입력되는 합산값에 대한 제1 PI 제어를 수행하여 계자 전류 지령치를 출력하는 단계;
    상기 필드 션트 저항의 양단에 걸리는 전압값을 사전에 설계된 ADC 게인에 따라 DC 계자 전류값으로 변환하는 단계;
    전류 변환부로부터 입력되는 상기 DC 계자 전류값의 음의 값과 제1 PI 제어기로부터 입력되는 상기 계자 전류 지령치를 합산하는 단계; 및
    제2 합산기로부터 입력되는 합산값에 대해 제2 PI 제어를 수행하여 상기 모터의 계자 전류를 제어하는 전압값을 상기 모터로 출력하는 단계
    를 포함하는 모터 제어 방법.
  8. 제7항에서, 상기 인버터 내에 설계된 션트 저항은,
    상기 인버터 내에서 병렬 연결된 다수의 스위치 그룹 각각에 설계되고,
    상기 다수의 스위치 그룹 각각은,
    직렬로 연결된 상부 스위치, 하부 스위치 및 상기 션트 저항을 포함하는 것인 모터 제어 방법.
  9. 제7항에서, 상기 추정하는 단계와 상기 출력하는 단계 사이에는,
    저역 통과 필터링 방식에 따라 상기 추정된 DC 링크 전류값을 필터링하는 단계가 더 포함되는 것인 모터 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10632999B2 (en) * 2018-08-21 2020-04-28 Deere & Company Observer based load power estimation method for hybrid electric vehicles
CN112740532B (zh) * 2018-09-28 2023-11-07 三菱电机株式会社 电力变换装置
EP3683587A1 (en) * 2019-01-15 2020-07-22 Mahle International GmbH Power supply control circuits for brushless dc (bldc) motors
KR20220064050A (ko) * 2020-11-11 2022-05-18 주식회사 만도 모터 제어 장치 및 방법
KR102611250B1 (ko) 2021-12-15 2023-12-06 주식회사 현대케피코 전동 이륜차의 모터 제어 장치 및 방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4956598A (en) * 1988-12-16 1990-09-11 Sundstrand Corporation Low distortion control for a VSCF generating system
JP3618081B2 (ja) * 2000-11-29 2005-02-09 株式会社日立製作所 車両用充電発電機の整流装置
WO2002062000A2 (en) * 2001-02-01 2002-08-08 Northeastern University Adaptive controller for d-statcom in the stationary reference frame to compensate for reactive and harmonic distortion under unbalanced conditions
ES2424972T3 (es) * 2001-09-29 2013-10-10 Daikin Industries, Ltd. Procedimiento para la detección de la corriente de fase, procedimiento de control de inversor, procedimiento de control de motor y aparatos utilizados en estos procedimientos
JP2008104481A (ja) * 2006-10-23 2008-05-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 洗濯乾燥機のモータ駆動装置
CN202550947U (zh) * 2012-04-16 2012-11-21 杭州锐方科技有限公司 一种基于相电流截止角的直流无刷电机的高效控制装置
CN103441724B (zh) * 2013-08-14 2015-10-28 南京航空航天大学 适用于变频交流发电机的电压调节方法
KR101605990B1 (ko) * 2015-03-25 2016-03-23 영남대학교 산학협력단 인버터 벡터 구동 시스템 및 그것을 이용한 커패시터 용량 추정 방법
CN104767455B (zh) * 2015-04-10 2018-02-06 东南大学 一种混合励磁同步电机无位置传感器直接转矩控制方法
CN106357164B (zh) * 2016-09-19 2018-12-07 南京航空航天大学 一种双凸极高压直流起动发电系统及控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Analysis of the Phase Current Measurement Boundary of Three Shunt Sensing, Journal of Power Electronics · March 2013*
고효율 영구자석 여자기 구조의 발전기 설계와 전압제어, 전기학회논문지 65(11), 2016.11*

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