KR102592006B1 - Method and apparatus for controlling output current of inverter - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 인버터의 지령전류를 이용하여 지령전압을 산출하는 단계; 산출된 상기 지령전압에 기반하여 인버터를 구성하는 스위치 별로 유효전압벡터의 최소인가시간(T min )이 확보되도록 상기 스위치의 스위칭을 제어하는 단계; 및 단일 전류 센서를 이용하여, 상기 스위치의 스위칭 상태에 따른 DC-Link 단의 전류(i dc )를 이용하여 인버터의 상전류를 재구축하는 단계를 포함하는, 인버터 출력 전류 제어 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 인버터 스위치의 스위칭 패턴이 대칭되어서 스위칭에 따른 전압파형에 왜곡이 발생하지 않는다.The present invention includes the steps of calculating a command voltage using a command current of an inverter; Controlling the switching of the switches to secure the minimum application time ( T min ) of the effective voltage vector for each switch constituting the inverter based on the calculated command voltage; and reconstructing the phase current of the inverter using the current ( i dc ) of the DC-Link terminal according to the switching state of the switch using a single current sensor. According to the present invention, the switching pattern of the inverter switch is symmetrical, so no distortion occurs in the voltage waveform due to switching.
Description
본 발명은 인버터 출력 전류 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동기 PWM에 기반하여 단일 전류 센서를 이용하여 인버터의 직류단의 출력 전류를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and device for controlling the output current of an inverter, and more specifically, to a method and device for controlling the output current of the DC terminal of an inverter using a single current sensor based on synchronous PWM.
제조 및 운송 등에 사용되는 동력 장치로 대표적인 것이 엔진과 모터이다. 전력 수급의 문제가 2차 전지의 기술 발전으로 인해 해결되면서, 전통적으로 강세를 보였던 엔진을 대체하려는 모터의 움직임이 자동차 분야에서 속도를 내고 있다. 즉 18세기 후반에 발명되어 수세기 동안 자동차 파워 트레인을 이끌었던 내연기관의 자리를 모체가 대체하려 하고 있다.Representative examples of power devices used in manufacturing and transportation are engines and motors. As the problem of power supply and demand is being solved through technological advancements in secondary batteries, the movement of motors to replace the traditionally strong engine is gaining speed in the automotive field. In other words, the parent body is trying to replace the internal combustion engine, which was invented in the late 18th century and led automobile powertrains for centuries.
최근 모터를 응용하는 제품의 경향을 살펴보면, 탄소 배출과 관련하여 지구 환경 등의 사회적 문제를 바탕으로 에너지 절약을 위한 고효율화 제품이 주류를 이루고 있다. 고성능 대용량의 IGBT의 실용화로 인해 모터 제어 장치의 소형화 및 경량화가 진행되고 있다.Looking at the recent trends in products using motors, high-efficiency products for energy saving are becoming the mainstream based on social issues such as the global environment and carbon emissions. Due to the commercialization of high-performance, large-capacity IGBTs, motor control devices are becoming smaller and lighter.
인버터는 직류 형태의 전압을 교류 형태의 전압으로 바꾸어 주는 장치로써 철도나 전기자동차와 같은 전기 모터 분야에서는 인버터의 3상 출력전류의 정확한 측정이 필요하게 된다. 일반적으로 3개 또는 2개의 전류 센서를 사용하여 측정한다. 하지만 다수의 전류 센서를 사용하게 되면 구조적으로 복잡해지고 시스템의 가격 및 부피가 상승하며 신뢰성을 감소시킨다. 따라서 DC-link단에 하나의 전류센서를 사용하는 단일 직류단 전류 센서 제어가 제시되었다.An inverter is a device that converts direct current voltage into alternating current voltage. In the field of electric motors such as railroads and electric vehicles, accurate measurement of the inverter's three-phase output current is required. Typically, measurements are made using three or two current sensors. However, using multiple current sensors increases structural complexity, increases the price and volume of the system, and reduces reliability. Therefore, a single DC current sensor control using one current sensor in the DC-link stage was presented.
본 발명과 관련된 기술로서, 대한민국 등록 특허 제10-1261793호는, 전압 기준벡터를 변조하는 인버터의 상전류 검출 제어장치를 개시하고 있지만, 복수의 션트저항이 추가로 필요하고, 전압벡터를 이용하는 점에서 스위칭 패턴이 대칭되지 않아서 전압파형의 왜곡으로 인한 전류 왜곡이 증가하는 종래 기술의 문제점을 여전히 가지고 있다.As a technology related to the present invention, Republic of Korea Patent No. 10-1261793 discloses a phase current detection control device for an inverter that modulates a voltage reference vector, but a plurality of shunt resistors are additionally required and a voltage vector is used. It still has the problem of the prior art that current distortion increases due to distortion of the voltage waveform because the switching pattern is not symmetrical.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 펄스폭 변조(PWM)에 기반하여 단일 전류 센서를 이용하여 인버터의 출력 전류를 추정하는 방법을 제공하는 것이다.One problem that the present invention seeks to solve is to provide a method of estimating the output current of an inverter using a single current sensor based on pulse width modulation (PWM).
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 스위치 패턴이 대칭되게 구성함으로써 전압 파형이 왜곡되지 않게 하여 리플이 발생하지 않는 인버터 출력 전류 제어 장치를 제공하는 것이다.One problem that the present invention aims to solve is to provide an inverter output current control device that does not generate ripples by preventing the voltage waveform from being distorted by configuring the switch pattern to be symmetrical.
본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 전류 센서를 이용한 인버터 출력 전류 제어방법은, 인버터의 지령전류를 이용하여 지령전압을 산출하는 단계; 산출된 지령전압에 기반하여 인버터를 구성하는 스위치 별로 유효전압벡터의 최소인가시간(T min )이 확보되도록 스위치의 스위칭을 제어하는 단계; 및 단일 전류 센서를 이용하여, 스위치의 스위칭에 따른 DC-Link 단의 전류(i dc )를 이용하여 인버터의 상전류를 재구축하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.An inverter output current control method using a single current sensor according to an embodiment of the present invention includes calculating a command voltage using a command current of the inverter; Controlling the switching of the switches to ensure the minimum application time ( T min ) of the effective voltage vector for each switch constituting the inverter based on the calculated command voltage; and using a single current sensor to reconstruct the phase current of the inverter using the current ( i dc ) of the DC-Link terminal according to the switching of the switch.
또한, 인버터 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는, 모터의 동기속도에 관한 정보 및 펄스 수에 관한 정보를 산출하는 단계; 및 동기속도에 관한 정보 및 펄스 수에 관한 정보에 기반하여 동기 PWM을 이용하여 스위칭을 제어하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.Additionally, controlling the switching of the inverter switch includes calculating information about the synchronous speed of the motor and information about the number of pulses; and controlling switching using synchronous PWM based on information about the synchronous speed and information about the number of pulses.
또한, 펄스 수에 관한 정보를 산출하는 단계는, 데드 밴드의 각의 값을 연산하는 단계; 및 데드 밴드의 각의 값을 이용하여 펄스 수를 선정하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, the step of calculating information about the number of pulses includes calculating the angle value of the dead band; and selecting the number of pulses using the angle value of the dead band.
또한, 데드 밴드의 각의 값을 연산하는 단계는, In addition, the step of calculating the angle value of the dead band is,
을 이용하여 데드 밴드의 각(α)의 값을 연산하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. It may be configured to include the step of calculating the value of the angle (α) of the dead band using .
여기서, T samp : 펄스 수에 따라 정해지는 샘플링 주기, MI: 진폭 변조 지수이다.Here, T samp : sampling period determined according to the number of pulses, MI : amplitude modulation index.
또한, 데드 밴드의 각의 값을 이용하여 펄스 수를 선정하는 단계는, 데드 밴드의 각의 값을 이용하되, 샘플링 위치를 고려하여 3의 배수이면서 홀수인 펄스 수를 선정하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, the step of selecting the number of pulses using the angle value of the dead band is configured to include the step of selecting a number of pulses that is a multiple of 3 and an odd number using the angle value of the dead band, but considering the sampling position. It can be.
또한, DC-Link 단의 전류(i dc )는, i dc = S a i a + S b i b + S c i c , 식에 의해 표현되는 것을 특징으로 한다.In addition, the current ( i dc ) of the DC-Link stage is characterized by being expressed by the equation: i dc = S a i a + S b i b + S c i c .
본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 출력 전류 제어장치는, 인버터의 지령전류를 이용하여 지령전압을 산출하는 지령전압 연산부; 산출된 지령전압에 기반하여 인버터를 구성하는 스위치 별로 유효전압벡터의 최소인가시간(T min )이 확보되도록 스위치의 스위칭 타이밍을 제어하는 동기 PWM 제어부; 및 단일 전류 센서를 이용하여, 스위치의 스위칭 상태에 따른 DC-Link 단의 전류(i dc )를 이용하여 인버터의 상전류를 재구축하는 상전류 연산부를 포함하도록 구성될 수 있다.An inverter output current control device according to an embodiment of the present invention includes a command voltage calculation unit that calculates a command voltage using the command current of the inverter; A synchronous PWM control unit that controls the switching timing of the switches to ensure the minimum application time ( T min ) of the effective voltage vector for each switch constituting the inverter based on the calculated command voltage; And it can be configured to include a phase current calculation unit that reconstructs the phase current of the inverter using the current ( i dc ) of the DC-Link terminal according to the switching state of the switch using a single current sensor.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in “Specific Details for Carrying Out the Invention” and the attached “Drawings.”
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.The advantages and/or features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the various embodiments described in detail below along with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.However, the present invention is not limited to the configuration of each embodiment disclosed below, but may also be implemented in various different forms. However, each embodiment disclosed in this specification ensures that the disclosure of the present invention is complete, and the present invention It is provided to fully inform those skilled in the art of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by the scope of each claim.
본 발명에 의하면, 인버터 스위치의 스위칭 패턴이 대칭되어서 스위칭에 따른 전압파형에 왜곡이 발생하지 않는다.According to the present invention, the switching pattern of the inverter switch is symmetrical, so no distortion occurs in the voltage waveform due to switching.
또한, 인버터 전압파형의 왜곡을 발생시키는 스위칭으로 인한 토크 리플이 발생하지 않는다.Additionally, torque ripple caused by switching, which causes distortion of the inverter voltage waveform, does not occur.
또한, 인버터 스위칭에 있어서 선형 변조 영역이 감소되지 않는다.Additionally, the linear modulation area is not reduced in inverter switching.
도 1은 3개의 전류 센서를 사용하는 교류 전동기 제어 시스템의 예시도이다.
도 2는 단일 전류 센서를 사용하는 교류 전동기 제어 시스템의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 출력 전류 제어 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 출력 전류 제어 시스템의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 출력 전류 제어 장치의 블록도이다.
도 6은 DC-Link 전류와 스위칭 상태에 따른 상전류 관계의 표이다.
도 7은 인버터의 스위칭 패턴과 인버터의 상전류 측정 위치에 관한 예시도이다.
도 8은 상전류 재구축을 위한 최소 인가 시간의 예시도이다.
도 9는 공간벡터 상의 데드 밴드 및 데드 밴드의 각의 예시도이다.
도 10은 기본파 주파수에 따른 펄스 수 및 모듈레이션 인덱스를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공간벡터 상의 스위치 타이밍의 예시도이다.
도 12는 종래의 기술에 따른 지령전압 및 지령전류 파형의 예시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 출력 전류 제어 방법의 지령전압 및 지령전류 파형의 예시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 전압 스위칭의 예시도이다.1 is an exemplary diagram of an AC motor control system using three current sensors.
Figure 2 is an exemplary diagram of an alternating current motor control system using a single current sensor.
Figure 3 is a flowchart of an inverter output current control method according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram of an inverter output current control system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a block diagram of an inverter output current control device according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a table of the relationship between DC-Link current and phase current according to switching state.
Figure 7 is an example diagram of the switching pattern of the inverter and the phase current measurement position of the inverter.
Figure 8 is an example diagram of the minimum application time for phase current reconstruction.
Figure 9 is an example diagram of a dead band and the angle of the dead band on a space vector.
Figure 10 is a graph showing the number of pulses and modulation index according to fundamental wave frequency.
Figure 11 is an example diagram of switch timing on a space vector according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is an example diagram of command voltage and command current waveforms according to the prior art.
Figure 13 is an example diagram of command voltage and command current waveforms of the inverter output current control method according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is an exemplary diagram of three-phase voltage switching according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before explaining the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed as unconditionally limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor of the present invention should not use the terms or words in order to explain his invention in the best way. It should be noted that the concepts of various terms can be appropriately defined and used, and furthermore, that these terms and words should be interpreted with meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not used with the intention of specifically limiting the content of the present invention, and these terms refer to various possibilities of the present invention. It is important to note that this is a term defined with consideration in mind.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.In addition, it should be noted that in this specification, singular expressions may include plural expressions, unless the context clearly indicates a different meaning, and may include singular meanings even if similarly expressed in plural. .
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as “including” another component, it does not exclude any other component, but includes any other component, unless specifically stated to the contrary. It could mean that you can do it.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Furthermore, if a component is described as being "installed within or connected to" another component, it means that this component may be installed in direct connection or contact with the other component and may be installed in contact with the other component and It may be installed at a certain distance, and in the case where it is installed at a certain distance, there may be a third component or means for fixing or connecting the component to another component. It should be noted that the description of the components or means of 3 may be omitted.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, when a component is described as being “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that no third component or means is present.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Likewise, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "immediately between", or "neighboring" and "directly neighboring", have the same meaning. It should be interpreted as
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.In addition, in this specification, terms such as "one side", "other side", "one side", "the other side", "first", "second", etc., if used, refer to one component. It is used to clearly distinguish it from other components, and it should be noted that the meaning of the component is not limited by this term.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.In addition, in this specification, terms related to position such as "top", "bottom", "left", "right", etc., if used, should be understood as indicating the relative position of the corresponding component in the corresponding drawing. Unless the absolute location is specified, these location-related terms should not be understood as referring to the absolute location.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.In addition, in this specification, when specifying the reference numeral for each component in each drawing, the same component has the same reference number even if the component is shown in different drawings, that is, the same reference is made throughout the specification. The symbols indicate the same component.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings attached to this specification, the size, position, connection relationship, etc. of each component constituting the present invention is exaggerated, reduced, or omitted in order to convey the idea of the present invention sufficiently clearly or for convenience of explanation. It may be described, and therefore its proportions or scale may not be exact.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, hereinafter, in describing the present invention, detailed descriptions of configurations that are judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, for example, known technologies including prior art, may be omitted.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the related drawings.
도 1은 3개의 전류 센서를 사용하는 교류 전동기 제어 시스템의 예시도이다.1 is an exemplary diagram of an AC motor control system using three current sensors.
도 1을 참조하면, 전원, 인버터 및 모터로 구성되는 교류 전동기 제어 시스템이 개략적으로 묘사되어 있다. 교류 전동기(AC motor) 제어를 위해서 인버터에서 출력되어 전동기로 입력되는 전류, 즉 3상 전류에 관한 정보가 필요하다. 적어도 2개의 전류 센서를 이용하는 경우 인버터와 전동기 사이의 단자를 통해 모터에 입력되는 3상 전류(i a , i b , i c )에 관한 정보가 수집될 수 있다.Referring to Figure 1, an AC motor control system consisting of a power source, an inverter, and a motor is schematically depicted. To control an AC motor, information on the current output from the inverter and input to the motor, that is, the three-phase current, is required. When at least two current sensors are used, information about the three-phase current ( i a , i b , i c ) input to the motor can be collected through the terminal between the inverter and the motor.
교류 전동기 제어 시스템을 구축하는 데 있어서 비용을 줄이기 위해 최소 수의 전류 센서를 이용하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은, 단일의 전류 센서를 이용하여 인버터 출력 전류를 제어하는 방법, 장치 및 시스템을 개시하기 위해 계획되었다.When building an AC motor control system, it is desirable to use the minimum number of current sensors to reduce cost. Accordingly, the present invention is intended to disclose a method, device and system for controlling inverter output current using a single current sensor.
도 2는 단일 전류 센서를 사용하는 교류 전동기 제어 시스템의 예시도이다.Figure 2 is an exemplary diagram of an alternating current motor control system using a single current sensor.
도 2를 참조하면, 단일 전류 센서를 사용하는 교류 전동기 제어 시스템은, 단일의 전류 센서가 DC-Link 단에 연결되어 이에 흐르는 전류(i dc )에 관한 정보를 수집하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, an AC motor control system using a single current sensor can be configured to collect information about the current ( i dc ) flowing through the single current sensor by connecting it to the DC-Link terminal.
이하 단일의 전류 센서를 이용한 인버터 출력 전류 제어 방법, 장치 및 시스템에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, an inverter output current control method, device, and system using a single current sensor will be described.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 출력 전류 제어 방법의 흐름도이다.Figure 3 is a flowchart of an inverter output current control method according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 인버터 출력 전류 제어 방법(S100)은, 인버터의 지령 전류를 이용하여 지령 전압을 산출하는 단계(S110), 산출된 지령전압에 기반하여 인버터 스위치 별로 유효전압벡터의 최소인가시간이 확보되도록 스위칭을 제어하는 단계(S120), 및 단일 전류 센서를 이용하여 스위칭에 따른 DC-Link 단의 전류를 이용하여 인버터의 상전류를 재구축하는 단계(S130)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the inverter output current control method (S100) includes calculating a command voltage using the command current of the inverter (S110), and calculating the minimum application time of the effective voltage vector for each inverter switch based on the calculated command voltage. It may be configured to include a step of controlling the switching to ensure this (S120), and a step of reconstructing the phase current of the inverter using the current of the DC-Link terminal according to the switching using a single current sensor (S130).
인버터 스위치의 스위칭을 제어하는 단계(S120)는, 모터의 동기속도 및 펄스 수에 관한 정보를 산출하는 단계(S121) 및 모터의 동기속도 및 펄스 수에 관한 정보에 기반하여 동기 PWM을 이용하여 스위칭을 제어하는 단계(S123)를 포함하도록 구성될 수 있다.The step of controlling the switching of the inverter switch (S120) includes the step of calculating information about the synchronous speed and number of pulses of the motor (S121) and switching using synchronous PWM based on the information about the synchronous speed and number of pulses of the motor. It may be configured to include a step (S123) of controlling.
펄스 수에 관한 정보를 산출하는 단계(S121)는, 데드 밴드의 각(α)의 값을 연산하는 단계(S125); 및 데드 밴드의 각(α)의 값을 이용하여 펄스 수를 선정하는 단계(S127)를 포함하도록 구성될 수 있다.The step of calculating information about the number of pulses (S121) includes calculating the value of the angle (α) of the dead band (S125); and selecting the number of pulses using the value of the angle (α) of the dead band (S127).
여기서, 데드 밴드의 각의 값을 연산하는 단계는 수학식 1을 이용하여 데드 밴드의 각(α)의 값을 연산하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, T samp 는 펄스 수에 따라 정해지는 샘플링 주기, MI는 진폭 변조 지수이다.Here, the step of calculating the value of the angle of the dead band may be configured to include calculating the value of the angle (α) of the dead band using Equation 1. Here, T samp is the sampling period determined according to the number of pulses, and MI is the amplitude modulation index.
데드 밴드의 각의 값을 이용하여 펄스 수를 선정하는 단계는, 데드 밴드의 각의 값을 이용하되, 샘플링 위치를 고려하여 3의 배수이면서 홀수인 펄스 수를 선정하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.The step of selecting the number of pulses using the angle value of the dead band may be configured to include the step of selecting a number of pulses that is a multiple of 3 and an odd number using the angle value of the dead band but considering the sampling position. there is.
DC-Link 단의 전류(i dc )는 수학식 2로 표현될 수 있다. Sa, Sb 및 Sc는 -1, 0 또는 1 중의 숫자이고, i a , i b , i c 는 각 상의 상전류이다. 측정된 전류 값, 수학식 2 및 3상 평형 조건을 이용하여 수집된 3상 전류에 관한 정보를 이용하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 출력 전류가 제어될 수 있다.The current ( i dc ) of the DC-Link stage can be expressed by
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 출력 전류 제어 시스템의 블록도이다.Figure 4 is a block diagram of an inverter output current control system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 인버터 출력 전류 제어 시스템은 인버터 출력 전류 제어 장치(100), 인버터(200) 및 각종 센서(201, 202, 203)를 포함하도록 구성될 수 있다. 각종 센서(201, 202, 203)는 전원에서 공급되는 전력에 관한 정보를 수집하는 센서(201), 인버터부(230)로 입력되는 전력에 관한 정보를 수집하는 센서(202) 및 인버터(200)의 출력 전력에 관한 정보를 수집하는 센서(203)를 포함하도록 구성될 수 있다. 인버터(200)의 출력 전력에 관한 정보를 수집하는 센서(203)에 3상 전류에 관한 정보를 수집하는 전류 센서가 포함될 수 있다.Referring to FIG. 4, the inverter output current control system may be configured to include an inverter output
인버터 출력 전류 제어 장치(100)는, 인버터부(230)에 포함된 반도체 스위치의 스위칭 동작의 제어 및 각종 연산을 통해, 단일의 전류 센서를 이용하여 인버터(200)의 출력 측의 3상 전류(i a , i b , i c )를 재구축하는 기능을 수행할 수 있다.The inverter output
인버터(200)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 인버터(200)는 정류부(210), 평활부(220) 및 인버터부(230)를 포함하도록 구성될 수 있다.The inverter 200 may perform the function of converting direct current power into alternating current power. The inverter 200 may be configured to include a rectifier unit 210, a smoothing unit 220, and an inverter unit 230.
정류부(210)는, 전원(300)에서 공급 받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.The rectifier 210 may perform the function of converting alternating current power supplied from the power source 300 into direct current power.
평활부(220)는, 직류 전력에 포함된 맥동을 제거하는 기능을 수행할 수 있다.The smoothing unit 220 may perform a function of removing pulsation included in direct current power.
인버터부(230)는, 맥동이 제거된 직류 전력을 이용하여 반도체 스위칭의 스위칭 제어를 통해 교류 전력을 생성하는 기능을 수행할 수 있다.The inverter unit 230 may perform a function of generating alternating current power through switching control of semiconductor switching using direct current power from which pulsations have been removed.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 출력 전류 제어 장치의 블록도이다.Figure 5 is a block diagram of an inverter output current control device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 인버터 출력 전류 제어 장치(100)는 지령전압 연산부(110), 동기 PWM 제어부(120) 및 상전류 연산부(130)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the inverter output
지령전압 연산부(110)는 인버터의 지령전류를 이용하여 지령전압을 산출하는 기능을 수행할 수 있다.The command
동기 PWM 제어부(120)는 산출된 상기 지령전압에 기반하여 상기 인버터를 구성하는 스위치 별로 유효전압벡터의 최소인가시간(T min )이 확보되도록 상기 스위치의 스위칭 타이밍을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.The synchronous PWM control unit 120 may perform a function of controlling the switching timing of the switches to ensure the minimum application time ( T min ) of the effective voltage vector for each switch constituting the inverter based on the calculated command voltage. .
상전류 연산부(130)는 단일 전류 센서를 이용하여, 스위치의 스위칭 상태에 따른 DC-Link 단의 전류(i dc )를 이용하여 인버터의 상전류를 재구축하는 기능을 수행할 수 있다.The phase current calculation unit 130 can use a single current sensor to reconstruct the phase current of the inverter using the current ( i dc ) of the DC-Link terminal according to the switching state of the switch.
도 2를 다시 참조하면, 인버터부(130)의 스위치(Sa1, Sb1, Sc1, Sa2, Sb2, Sc2)가 묘사되어 있다. ON 상태의 상단 스위치(Sa1, Sb1, Sc1)가 1로 표시되고, on 상태의 하단 스위치(Sa2, Sb2, Sc2)가 0으로 표시되는 것으로 약속하는 경우, 스위치 상태는 이진수 (000) 내지 (111) 중에서 어느 하나로 표시될 수 있다. 예를 들어 (100)은 스위치(Sa1, Sb2, Sc2)가 ON 상태임을 의미한다.Referring again to FIG. 2, the switches S a1 , S b1 , S c1 , S a2 , S b2 , and S c2 of the inverter unit 130 are depicted. If the top switch (S a1 , S b1 , S c1 ) in the ON state is promised to be marked 1, and the bottom switch (S a2 , S b2 , S c2 ) in the on state is promised to be marked 0, then the switch state is a binary number. It can be displayed as any one of (000) to (111). For example, (100) means that the switches (S a1 , S b2 , S c2 ) are in the ON state.
수학식 2는 스위칭 상태에 따른 i dc 및 상전류의 관계를 일반화한 식이다.
상단 스위치 중에서 하나의 상의 스위치만 ON인 경우 해당 전류는 i dc 로부터 재구축될 수 있으며, 상단 스위치 중에서 두 개 상의 스위치만 ON인 경우, OFF 상태의 상의 전류는 i dc 로부터 재구축될 수 있다. 다만 스위칭 상태가 (000) 또는 (111)인 경우, 상전류 검출이 불가능하다.If only one phase switch among the top switches is ON, the corresponding current can be reconstructed from i dc . If only two phase switches among the top switches are ON, the current of the phase in the OFF state can be reconstructed from i dc . However, if the switching state is (000) or (111), phase current detection is not possible.
도 6은 DC-Link 전류와 스위칭 상태에 따른 상전류 관계의 표이다.Figure 6 is a table of the relationship between DC-Link current and phase current according to switching state.
한 주기의 스위칭에 2개의 유효 전압 벡터가 존재하므로 도 6을 이용하여 2개 상의 전류는 i dc 로부터, 나머지 한 상의 전류는 3상 평형 조건으로부터 재구축될 수 있다.Since there are two effective voltage vectors in one cycle of switching, the currents of two phases can be reconstructed from i dc and the current of the other phase can be reconstructed from three-phase balanced conditions using FIG. 6.
도 7은 인버터의 스위칭 패턴과 인버터의 상전류 측정 위치에 관한 예시도이다.Figure 7 is an example diagram of the switching pattern of the inverter and the phase current measurement position of the inverter.
도 7을 참조하면, 단일 전류 센서를 이용하는 인버터의 출력 전류가 센싱되는 위치에 관한 정보가 묘사되어 있다. 인버터의 출력 전류는, 2개의 스위칭의 상승 에지 사이에서 측정되는 것이 바람직하다.Referring to Figure 7, information regarding the location where the output current of an inverter using a single current sensor is sensed is depicted. The output current of the inverter is preferably measured between the rising edges of the two switchings.
i dc 로부터 상전류를 재구축하기 위해 i dc 가 상전류로 등가화되 수 있는 최소한의 유효 전압 벡터 인가시간(T min )이 필요하다. 인버터의 데드 타임(T Dead ), 의 정착시간(T Set ), 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 데 걸리는 시간(T ADC ) 사이의 관계식은 다음의 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.In order to reconstruct the phase current from i dc , the minimum effective voltage vector application time ( T min ) for i dc to be equivalent to the phase current is required. The relationship between the inverter's dead time ( T Dead ), settling time ( T Set ), and the time it takes to convert an analog signal to a digital signal ( T ADC ) can be defined as Equation 3 below.
도 8은 상전류 재구축을 위한 최소 인가 시간의 예시도이다.Figure 8 is an example diagram of the minimum application time for phase current reconstruction.
도 8을 참조하면, 수학식 2에 해당하는 최소한의 유효 전압 벡터 인가시간을 구성하는 요소들이 묘사되어 있다.Referring to FIG. 8, the elements constituting the minimum effective voltage vector application time corresponding to
T min 보다 전압 벡터 인가시간이 짧아지면 i dc 로부터 정확한 상전류가 재구축될 수 없다. 즉 i dc 가 상전류로 등가화될 수 있는 최소한의 유효 전압 벡터 인가시간(T min )이 필요하다. 이러한 재구축 불가능 구간을 데드 밴드라고 한다.If the voltage vector application time is shorter than T min , the correct phase current cannot be reconstructed from i dc . In other words, a minimum effective voltage vector application time ( T min ) is required so that i dc can be equivalent to a phase current. This non-reconstruction section is called a dead band.
도 9는 공간벡터 상의 데드 밴드 및 데드 밴드의 각의 예시도이다.Figure 9 is an example diagram of a dead band and the angle of the dead band on a space vector.
도 9를 참조하면, 6개의 영역(T1)은 6개이 기준 전압 벡터가 지나는 시간 영역으로 두 스위치 사이가 T min 을 만족하지 못하는 영역에 해당한다. 6개의 영역(T2)은 부족 변조(Low Modulation Index)로서 두 스위칭 사이가 T min 을 만족하지 못하는 영역에 해당한다.Referring to FIG. 9, the six regions (T 1 ) are time regions through which six reference voltage vectors pass, and correspond to regions where T min is not satisfied between two switches. The six areas (T 2 ) are low modulation indices and correspond to areas where T min is not satisfied between two switching areas.
종래 기술에 해당하는 스위칭 상태 위상 변이(Switching State Phase Shift, SSPS)는, 전압 벡터가 데드 밴드 내에 진입하는 경우에 사용되는 데, 스위칭 패턴의 변경을 통해 T min 이 확보될 수 있다. 전압 벡터를 측정 전압 벡터 및 주입(보상) 전압 벡터로 대체하게 되면 일정 시간동안 전압 벡터의 평균값은 동일하면서 2개의 유효 전압 벡터 모두 T min 의 확보가 가능해 진다.Switching State Phase Shift (SSPS), which corresponds to the prior art, is used when the voltage vector enters the dead band, and T min can be secured by changing the switching pattern. If the voltage vector is replaced with a measurement voltage vector and an injection (compensation) voltage vector, the average value of the voltage vector is the same for a certain period of time, and it is possible to secure T min for both effective voltage vectors.
종래 기술의 단점은, 스위칭 패턴이 대칭이 아니기 때문에 전압파형이 왜곡되고, 이로 인해 전류 왜곡이 증가하고 토크 리플이 발생하고, 선형 변조 영역이 감소될 수 있다는 점이다.A disadvantage of the prior art is that the voltage waveform is distorted because the switching pattern is not symmetrical, which may increase current distortion, generate torque ripple, and reduce the linear modulation area.
본 발명의 일 실시 예로서 동기 PWM을 이용하여 기본파의 주파수에 따라 펄스 수를 조절하는 방법이 이용될 수 있다. 일단 기본파 주파수가 일정하면 샘플링 지점이 항상 일치할 수 있다. 기존의 SSPS 방법과 비교해서 전압 패턴 변경없이 데드 밴드를 회피하여 샘플링함으로써 전류가 재구축되면, 전압 패턴 변경으로 인한 리플이 저감될 수 있다.As an embodiment of the present invention, a method of adjusting the number of pulses according to the frequency of the fundamental wave using synchronous PWM can be used. Once the fundamental frequency is constant, the sampling points can always coincide. Compared to the existing SSPS method, if the current is reconstructed by sampling by avoiding the dead band without changing the voltage pattern, the ripple due to the voltage pattern change can be reduced.
도 10은 기본파 주파수에 따른 펄스 수 및 모듈레이션 인덱스를 나타내는 그래프이다.Figure 10 is a graph showing the number of pulses and modulation index according to fundamental wave frequency.
도 10을 참조하면, 기본파 주파수에 따른 펄스 수와 모듈레이션 인덱스가 묘사되어 있다.Referring to Figure 10, the number of pulses and modulation index according to the fundamental frequency are depicted.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 타이밍의 예시도이다.Figure 11 is an example diagram of switch timing according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 공간 벡터 상에 샘플링 사이의 각이 6.7인 27개의 펄스가 묘사되어 있다. 조절된 펄스 수에 따라 샘플링 시점이 변경되고, 따라서 데드 밴드를 회피하여 샘플링이 수행될 수 있다.Referring to Figure 11, 27 pulses are depicted with an angle between samplings of 6.7 on the space vector. The sampling point is changed according to the adjusted number of pulses, and thus sampling can be performed while avoiding the dead band.
동기 PWM 기반의 단일 전류 센서를 이용한 인버터 출력 전류 제어 장치(100)의 지령전압 연산부(110)는 지령 전류(I * de , I * qe )를 이용하여 지령 전압(V * a , V * b , V * c )을 산출하도록 구성될 수 있다.The command
동기 PWM 제어부(120)는, 동기 PWM 방법을 통해 산출된 지령 전압, 그리고 지령 전류로부터 산출된 
펄스 수는 데드 밴드의 각(α)의 값을 이용하여 선정될 수 있다. 그리고 데드 밴드의 각의 값은 수학식 1에 기반하여 산출될 수 있다. 산출된 데드 밴드의 각의 값 및 샘플링 위치를 고려하여 3의 배수이면서 홀수인 펄스 수가 선정될 수 있다. 데드 밴드와 데드 밴드의 각의 관계는 도 9에 묘사되어 있다.The number of pulses can be selected using the value of the angle (α) of the dead band. And the angle value of the dead band can be calculated based on Equation 1. Considering the calculated dead band angle value and sampling position, a pulse number that is a multiple of 3 and an odd number may be selected. The relationship between the dead band and the dead band angle is depicted in Figure 9.
3상 정현파 PWM에서는 출력선간전압에 고조파 성분이 최대한 적게 발생하도록, 즉 더 많은 고조파 성분의 차수가 3의 배수가 되도록 주파수변조지수를 3의 배수 가운데 하나로 정할 수 있다. 아울러 짝수차 고조파는 3상 시스템에 악영향을 미치므로 주파수변조지수는 3의 배수 가운데 홀수인 것으로 정할 수 있다. 바람직한 주파수변조지수(mf)는 3, 9, 15, 21, 27 등으로 정해질 수 있다.In three-phase sinusoidal PWM, the frequency modulation index can be set to one of the multiples of 3 so that as few harmonic components are generated in the output line voltage as possible, that is, the order of more harmonic components is a multiple of 3. In addition, since even-order harmonics have a negative effect on the three-phase system, the frequency modulation index can be set to be an odd number among multiples of 3. A desirable frequency modulation index (m f ) can be set to 3, 9, 15, 21, 27, etc.
마지막으로 상전류 연산부(130)는 산출된 DC-Link 전류(I dc ) 및 3상 평형 조건을 이용하여 상전류(I a , I b , I c )를 산출하도록 구성될 수 있다.Finally, the phase current calculation unit 130 may be configured to calculate the phase currents ( I a , I b , I c ) using the calculated DC-Link current ( I dc ) and three-phase balance conditions.
도 12는 종래의 기술에 따른 지령전압 및 지령전류 파형의 예시도이다.Figure 12 is an example diagram of command voltage and command current waveforms according to the prior art.
도 12를 참조하면, 상전류 재구축을 위해 3상 지령 전압에 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 및 360° 지점에서 전압이 변경되었음이 확인될 수 있다. 즉 스위칭 패턴이 변경되고, 스위칭 패턴 변경 전과 비교하여 최대 선형 변조 범위가 줄어 들었다. d축 및 q축 전류 또한 전압 변경으로 인해 리플이 발생한다. d축 리플은 3.4A, q축 리플은 1.5A이다.Referring to FIG. 12, it can be confirmed that the voltage has changed at points 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, and 360° to the three-phase command voltage to reconstruct the phase current. That is, the switching pattern was changed, and the maximum linear modulation range was reduced compared to before the switching pattern change. The d-axis and q-axis currents also generate ripples due to voltage changes. The d-axis ripple is 3.4A and the q-axis ripple is 1.5A.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 출력 전류 제어 방법의 지령전압 및 지령전류 파형의 예시도이다.Figure 13 is an example diagram of command voltage and command current waveforms of the inverter output current control method according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 1750rmp에서 27 Pulse 동기 PWM을 사용했을 때의 전압과 전류가 묘사되어 있다. 스위칭 주파수가 4kHz에서 3186Hz로 줄어 들었음에도 d축 및 q축 전류의 리플이 줄어 든 것이 확인될 수 있다. d축 리플은 1.5A, q축 리플은 0.6A를 각각 나타낸다.Referring to Figure 13, the voltage and current when using 27 Pulse synchronous PWM at 1750rmp are depicted. Even though the switching frequency was reduced from 4kHz to 3186Hz, it can be seen that the ripples in the d- and q-axis currents were reduced. The d-axis ripple is 1.5A and the q-axis ripple is 0.6A.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 전압 스위칭의 예시도이다.Figure 14 is an exemplary diagram of three-phase voltage switching according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 스위칭에 따른 3상의 극전압 파형이 묘사되어 있다. 두 스위칭 사이(A)가 13.7μs로서 T min (10μs) 이상이라는 것이 확인될 수 있다. 즉 데드 밴드를 벗어나 샘플링이 가능하다.Referring to FIG. 14, three-phase polar voltage waveforms according to switching are depicted. It can be confirmed that the time between the two switching (A) is 13.7μs, which is more than T min (10μs). In other words, sampling is possible outside of the dead band.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 인버터 스위치의 스위칭 패턴이 대칭되어서 스위칭에 따른 전압파형에 왜곡이 발생하지 않는다.As such, according to an embodiment of the present invention, the switching pattern of the inverter switch is symmetrical, so no distortion occurs in the voltage waveform due to switching.
또한, 인버터 전압파형의 왜곡을 발생시키는 스위칭으로 인한 토크 리플이 발생하지 않는다.Additionally, torque ripple caused by switching, which causes distortion of the inverter voltage waveform, does not occur.
또한, 인버터 스위칭에 있어서 선형 변조 영역이 감소되지 않는다.Additionally, the linear modulation area is not reduced in inverter switching.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.Above, various preferred embodiments of the present invention have been described by giving some examples, but the description of the various embodiments described in the "Detailed Contents for Carrying out the Invention" section is merely illustrative and the present invention Those skilled in the art will understand from the above description that the present invention can be implemented with various modifications or equivalent implementations of the present invention.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be implemented in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to make the disclosure of the present invention complete and is commonly used in the technical field to which the present invention pertains. It is provided only to fully inform those with knowledge of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by each claim in the claims.
100: 인버터 출력 전류 제어장치
110: 지령전압 연산부
120: 동기 PWM 제어부
130: 상전류 연산부
200: 인버터100: Inverter output current control device
110: Command voltage calculation unit
120: Synchronous PWM control unit
130: Phase current calculation unit
200: inverter
Claims (7)
산출된 상기 지령전압에 기반하여 인버터를 구성하는 스위치 별로 유효전압벡터의 최소인가시간(Tmin )이 확보되도록 상기 스위치의 스위칭을 제어하는 단계; 및
단일 전류 센서를 이용하여, 상기 스위치의 스위칭에 따른 DC-Link 단의 전류(idc )를 이용하여 인버터의 상전류를 재구축하는 단계를 포함하되,
상기 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는,
모터의 동기속도에 관한 정보 및 펄스 수에 관한 정보를 산출하는 단계; 및
상기 동기속도에 관한 정보 및 펄스 수에 관한 정보에 기반하여 동기 PWM을 이용하여 스위칭을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 펄스 수에 관한 정보를 산출하는 단계는,
데드 밴드의 각의 값을 연산하는 단계; 및
상기 데드 밴드의 각의 값을 이용하여 펄스 수를 선정하는 단계를 포함하고,
상기 데드 밴드의 각의 값을 연산하는 단계는,
을 이용하여 상기 데드 밴드의 각(α)의 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 인버터 출력 전류 제어 방법.
여기서, Tsamp : 펄스 수에 따라 정해지는 샘플링 주기, MI: 진폭 변조 지수이다.Calculating a command voltage using the command current of the inverter;
Controlling the switching of the switches to secure the minimum application time ( T min ) of the effective voltage vector for each switch constituting the inverter based on the calculated command voltage; and
Using a single current sensor, it includes the step of reconstructing the phase current of the inverter using the current ( i dc ) of the DC-Link terminal according to the switching of the switch,
The step of controlling the switching of the switch is,
Calculating information about the synchronous speed of the motor and information about the number of pulses; and
A step of controlling switching using synchronous PWM based on the information about the synchronous speed and the information about the number of pulses,
The step of calculating information about the number of pulses is,
Calculating the angle value of the dead band; and
It includes selecting the number of pulses using the angle value of the dead band,
The step of calculating the angle value of the dead band is,
An inverter output current control method characterized by calculating the value of the angle (α) of the dead band using .
Here, T samp : sampling period determined according to the number of pulses, MI : amplitude modulation index.
상기 데드 밴드의 각의 값을 이용하여 펄스 수를 선정하는 단계는,
상기 데드 밴드의 각의 값을 이용하되, 샘플링 위치를 고려하여 3의 배수이면서 홀수인 펄스 수를 선정하는 단계를 포함하도록 구성되는,
인버터 출력 전류 제어 방법.In claim 1,
The step of selecting the number of pulses using the angle value of the dead band is,
Configured to include the step of selecting a pulse number that is a multiple of 3 and an odd number using the angle value of the dead band, considering the sampling position,
Inverter output current control method.
상기 DC-Link 단의 전류(i dc )는,
위의 식에 의해 표현되는 것을 특징으로 하는,
인버터 출력 전류 제어 방법.In claim 1,
The current ( i dc ) of the DC-Link stage is,
Characterized by being expressed by the above equation,
Inverter output current control method.
산출된 상기 지령전압에 기반하여 상기 인버터를 구성하는 스위치 별로 유효전압벡터의 최소인가시간(Tmin )이 확보되도록 상기 스위치의 스위칭 타이밍을 제어하는 동기 PWM 제어부; 및
단일 전류 센서를 이용하여, 상기 스위치의 스위칭 상태에 따른 DC-Link 단의 전류(idc )를 이용하여 인버터의 상전류를 재구축하는 상전류 연산부를 포함하되,
상기 동기 PWM 제어부는,
모터의 동기속도에 관한 정보 및 펄스 수에 관한 정보를 산출하고, 상기 동기속도에 관한 정보 및 펄스 수에 관한 정보에 기반하여 동기 PWM을 이용하여 스위칭을 제어하고,
상기 펄스 수에 관한 정보를 산출하기 위해, 데드 밴드의 각의 값을 연산하고, 상기 데드 밴드의 각의 값을 이용하여 펄스 수를 선정하되,
을 이용하여 상기 데드 밴드의 각(α)의 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 인버터 출력 전류 제어 장치.
여기서, Tsamp : 펄스 수에 따라 정해지는 샘플링 주기, MI: 진폭 변조 지수이다.
A command voltage calculation unit that calculates a command voltage using the command current of the inverter;
A synchronous PWM control unit that controls the switching timing of the switches to ensure a minimum application time ( T min ) of the effective voltage vector for each switch constituting the inverter based on the calculated command voltage; and
It includes a phase current calculation unit that reconstructs the phase current of the inverter using a single current sensor and the current ( i dc ) of the DC-Link terminal according to the switching state of the switch,
The synchronous PWM control unit,
Calculate information about the synchronous speed and number of pulses of the motor, and control switching using synchronous PWM based on the information about the synchronous speed and the information about the number of pulses,
In order to calculate information about the number of pulses, the angle value of the dead band is calculated, and the number of pulses is selected using the angle value of the dead band,
An inverter output current control device characterized in that the value of the angle (α) of the dead band is calculated using .
Here, T samp : sampling period determined according to the number of pulses, MI : amplitude modulation index.
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| A Phase Current Reconstruction Technique Using a Single Current Sensor for Interleaved Three-phase Bidirectional Converters, Journal of Electrical Eng. and Tech., vol.11, iss.4, Jul. 2016. 1부.* |
| Hybrid Synchronized PWM Schemes for Closed-Loop Current Control of High-Power Motor Drives, IEEE Trans. on Inductrial Electronics, vol.64, no.9, Sept. 2017. 1부.* |
| 동기 PWM 기반의 직류단 전류 센서를 이용한 단일 인버터 출력 전류 재구축 기법, 전력전자학술대회 논문집, pp.522-523(2021.07.08) 1부.* |
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