KR102608297B1 - 유도 전동기의 제어 시스템 - Google Patents

유도 전동기의 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3상 전류를 인가 받아 동작하는 유도 전동기, 상기 3상 전류 및 직류 제동 정보에 기초하여 동기각 정보를 생성하는 동기각 선택 장치, 상기 동기각 정보에 따라 제어 신호를 생성하고 상기 동기각 선택 장치에 상기 직류 제동 정보를 제공하는 제어 장치, 및 상기 제어 신호에 기초하여 상기 3상 전류의 크기 및 방향을 결정하고, 결정된 크기 및 방향의 3상 전류를 상기 유도 전동기에 제공하는 전력 변환 장치를 포함한다.

Description

유도 전동기의 제어 시스템{CONTROL SYSTEM FOR INDUCTION MOTOR}
본 발명은 유도 전동기의 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유도 전동기의 직류 제동을 위한 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 유도 전동기는 3상 교류 전원을 인가 받아 회전하는 장치이다.
도 1은 일반적인 유도 전동기를 설명하기 위한 도면이다.
도면에 개시된 바와 같이, 일반적인 유도 전동기는 고정자와 회전자로 구분된다.
상기 고정자는 3상 교류 전원(Ia, Ib, Ic)을 인가 받아 회전 자기장을 발생시키는 3상 코일을 포함한다.
상기 회전자는 회전자도체를 포함하여, 상기 3상 코일에서 발생하는 회전 자기장을 따라 회전한다.
즉, 일반적인 유도 전동기는 3상 교류 전원을 인가 받을 경우 회전하게 된다.
한편, 유도 전동기의 자속 확보 또는 구속을 위해 유도 전동기에 직류 전원을 연결시킬 수도 있다.
유도 전동기의 자속 확보 또는 구속을 위해 유도 전동기에 직류 전원을 인가시키는 것을 직류 제동이라 한다. 이때, 직류 제동시 유도 전동기에 인가되는 직류 전원들의 크기는 동일하지 않으며 전류가 가장 많이 흐르는 코일의 권선에 스트레스가 집중된다. 스트레스의 누적은 바로 유도 전동기 및 유도 전동기에 전력을 공급하는 전력 변환 장치의 고장으로 이어지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 유도 전동기의 각 상에서 발생하는 스트레스의 균형을 분산시킬 수 있는 유도 전동기의 제어 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템은 3상 전류를 인가 받아 동작하는 유도 전동기, 상기 3상 전류 및 직류 제동 정보에 기초하여 동기각 정보를 생성하는 동기각 선택 장치, 상기 동기각 정보에 따라 제어 신호를 생성하고 상기 동기각 선택 장치에 상기 직류 제동 정보를 제공하는 제어 장치, 및 상기 제어 신호에 기초하여 상기 3상 전류의 크기 및 방향을 결정하고, 결정된 크기 및 방향의 3상 전류를 상기 유도 전동기에 제공하는 전력 변환 장치를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템 및 제어 방법은 유도 전동기의 각 상에서 발생하는 스트레스의 균형을 분산시켜 유도 전동기의 고장 발생 가능성을 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 유도 전동기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 동기각 선택 장치의 일실시예에 따른 구성도이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 누적 저장부의 동작을 설명하기 위한 표이다.
도 6a는 일반적인 유도 전동기의 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 3상 교류 전원(10), 제 1 전력 변환 장치(20), 제 2 전력 변환 장치(30), 유도 전동기(40), 제어 장치(50), 동기각 선택 장치(100) 및 평활 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 유도 전동기의 제어 시스템은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성 요소들이 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 및 삭제될 수 있다.
3상 교류 전원(10)은 3상 교류 전압 또는 3상 교류 전류를 제 1 전력 변환 장치(20)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 3상 교류 전원(10)은 3상 교류 전압을 제공하는 전압원일 수 있다. 또한 상기 3상 교류 전원(10)은 3상 교류 전류를 제공하는 전류원일 수 있다. 3상 교류 전압 또는 3상 교류 전류는 위상이 다른 3개의 교류 전압 또는 교류 전류를 의미할 수 있으며, 일반적으로 각 상의 전압 또는 전류는 서로 120도의 위상 차를 갖는다. 이하에서는 3상 교류 전원(10)이 3상 교류 전류를 제공하는 것을 예로 하여 설명한다.
제 1 전력 변환 장치(20)는 3상 교류 전원(10)으로부터 인가되는 3상 교류 전류를 변환하여 직류 전류로 변환할 수 있다. 제 1 전력 변환 장치(20)는 변환된 직류 전류를 제 2 전력 변환 장치(30)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전력 변환 장치(20)는 정류기 또는 PWM 컨버터로 구현될 수 있다.
제 2 전력 변환 장치(30)는 제 1 전력 변환 장치(20)로부터 인가되는 직류 전류를 3상 전류(Ia, Ib, Ic)로 변환할 수 있다. 제 2 전력 변환 장치(30)는 변환된 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 유도 전동기(40) 및 동기각 선택 장치(100)에 제공할 수 있다. 이때, 3상 전류(Ia, Ib, Ic)의 각 상의 위창 차는 120도 일 수 있다. 한편, 제 2 전력 변한 장치(30)는 제어 신호(PWM_s)에 따라 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic) 각 상의 전류 크기 및 방향을 변환할 수 있다. 제 2 전력 변환 장치(30)는 인버터로 구현될 수 있다.
유도 전동기(40)는 제 2 전력 변환 장치(30)로부터 인가되는 3상 전류(Ia, Ib, Ic)에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 유도 전동기(40)에 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic)가 인가될 경우, 유도 전동기(40)의 회전자는 회전할 수 있다. 유도 전동기(40)의 자속 확보 또는 구속을 위해, 유도 전동기(40)에 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic)를 인가할 수도 있다. 이때, 유도 전동기(40)에 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic)가 인가될 경우, 유도 전동기(40)의 회전자는 회전하지 못한다.
제어 장치(50)는 제 2 전력 변환 장치(30)에 제어 신호(PWM_s)를 제공하여, 제 2 전력 변환 장치(30)에서 출력되는 3상 전류(Ia, Ib, Ic)의 크기 및 방향을 제어할 수 있다. 제어 장치(50)는 동기각 선택 장치(100)로부터 동기각 정보(Si)를 제공 받을 수 있고, 제어 장치(50)는 직류 제동 정보(DCB_i)를 동기각 선택 장치(100)로 제공할 수 있다. 제어 장치(50)는 동기각 선택 장치(100)로부터 제공되는 동기각 정보(Si)에 따라 제어 신호(PWM_s)를 생성할 수 있다. 이때, 제어 신호(PWM_s)는 PWM(pulse width modulation, 펄스 폭 변조) 방식으로 생성된 신호일 수 있다. 직류 제동 정보(DCB_i)는 직류 제동시 소요되는 제동 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
동기각 선택 장치(100)는 제 2 전력 변환 장치(30)로부터 유도 전동기(40)에 제공되는 3상 전류(Ia, Ib, Ic)에 기초하여 동기각 정보(Si)를 생성할 수 있다. 동기각 선택 장치(100)는 생성된 동기각 정보(Si)를 제어 장치(50)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 동기각 선택 장치(100)는 유도 전동기(40)의 직류 제동시 사용되는 3상 전류(Ia, Ib, Ic) 각각의 전류량과 직류 제동 시간의 곱에 비례하는 팩터 값을 연산하고, 팩터 값을 동기각 별로 누적시켜 누적된 팩터 값이 제일 적은 동기각에 대한 정보를 생성할 수 있다. 이때, 동기각 선택 장치(100)는 누적된 팩터 값이 제일 적은 동기각에 대한 정보를 동기각 정보(Si)로서 제어 장치(50)에 제공할 수 있다.
평활 커패시터(C)는 제 1 전력 변환 장치(20)와 제 2 전력 변환 장치(30) 사이에 연결되어, 제 1 전력 변환 장치(20)에서 제 2 전력 변환 장치(30)로 제공되는 직류 전류에 포함된 교류 성분을 제거하여, 양질의 직류 전류를 제공할 수 있다.
도 3은 도 2의 동기각 선택 장치의 일실시예에 따른 구성도이다.
동기각 선택 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 연산부(110), 누적 저장부(120) 및 동기각 선택부(130)를 포함할 수 있다. 또한, 동기각 선택 장치(100)는 필요에 따라 전류량 측정부(140)를 추가로 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 동기각 선택 장치(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성 요소들이 도 3에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 및 삭제될 수 있다.
전류량 측정부(140)는 3상 전류(Ia, Ib, Ic) 각각의 전류량을 측정할 수 있다. 전류량 측정부(140)는 측정된 3상 전류(Ia, Ib, Ic) 각각의 전류량을 수치로 변환하여 제 1 내지 제 3 전류 정보(Ias, Ibs. Ics)로서 연산부(110)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 전류량 측정부(140)는 제 1 전류(Ia)의 전류량을 측정하여 제 1 전류 정보(Ias)를 생성할 수 있다. 전류량 측정부(140)는 제 2 전류(Ib)의 전류량을 측정하여 제 2 전류 정보(Ibs)를 생성할 수 있다. 전류량 측정부(140)는 제 3 전류(Ic)의 전류량을 측정하여 제 3 전류 정보(Ics)를 생성할 수 있다.
연산부(110)는 전류량 측정부(140)에서 제공되는 제 1 내지 제 3 전류 정보(Ias, Ibs, Ics) 및 직류 제동 정보(DCB_i)에 연산하여 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc)를 생성할 수 있다. 연산부(110)는 생성된 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc)를 누적 저장부(120)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 연산부(110)는 제 1 전류 정보(Ias) 값의 제곱에 직류 제동 정보(DCB_i) 값을 곱하여 제 1 팩터(Fa)를 생성할 수 있다. 연산부(110)는 제 2 전류 정보(Ibs) 값의 제곱에 직류 제동 정보(DCB_i) 값을 곱하여 제 2 팩터(Fb)를 생성할 수 있다. 연산부(110)는 제 3 전류 정보(Ics) 값의 제곱에 직류 제동 정보(DCB_i) 값을 곱하여 제 3 팩터(Fc)를 생성할 수 있다. 즉, 연산부(110)는 제 1 내지 제 3 전류(Ia, Ib, Ic) 각각의 전류량(크기)의 제곱에 직류 제동 시간(DCB_i)을 곱하여 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc) 값을 생성할 수 있다.
누적 저장부(120)는 동기각 정보(Si)와 연산부(110)로부터 제공되는 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc)에 기초하여 누적 정보(ACC_i)를 생성할 수 있다. 누적 저장부(120)는 생성된 누적 정보(ACC_i)를 동기각 선택부(130)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 누적 저장부(120)는 동기각 정보(Si)에 따라 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc) 값을 누적 및 저장하여 누적 정보(ACC_i)를 생성할 수 있다. 이때, 동기각 정보(Si)는 0도, 60도, 120도, 180도, 240도 및 300도로 구분된 동기각에 대한 정보일 수 있다. 즉, 누적 저장부(120)는 동기각이 0도인 경우에 해당하는 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc) 값를 누적시키고 저장하여 누적 정보(ACC_i)를 생성할 수 있다. 누적 저장부(120)는 동기각이 60도인 경우에 해당하는 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc) 값를 누적시키고 저장하여 누적 정보(ACC_i)를 생성할 수 있다. 누적 저장부(120)는 동기각이 120도인 경우에 해당하는 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc) 값를 누적시키고 저장하여 누적 정보(ACC_i)를 생성할 수 있다. 누적 저장부(120)는 동기각이 180도인 경우에 해당하는 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc) 값를 누적시키고 저장하여 누적 정보(ACC_i)를 생성할 수 있다. 누적 저장부(120)는 동기각이 240도인 경우에 해당하는 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc) 값를 누적시키고 저장하여 누적 정보(ACC_i)를 생성할 수 있다. 누적 저장부(120)는 동기각이 300도인 경우에 해당하는 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc) 값를 누적시키고 저장하여 누적 정보(ACC_i)를 생성할 수 있다.
동기각 선택부(130)는 누적 저장부(120에서 제공되는 누적 정보(ACC_i)에 기초하여 동기각 정보(Si)를 생성할 수 있다. 동기각 선택부(130)는 생성된 동기각 정보(Si)를 도 2의 제어 장치(50)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 동기각 선택부(130)는 누적 정보(ACC_i) 중 누적된 팩터 값이 가장 적은 동기각을 선택하고, 선택된 동기각을 동기각 정보(Si)로서 제어 장치(50)에 제공할 수 있다. 즉, 동기각 선택부(130)는 0도, 60도, 120도, 180도, 240도 및 300도로 구분된 동기각에 대한 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc)의 누적된 값 중 제일 적은 값을 갖는 동기각을 선택하고, 선택된 동기각에 대한 정보를 제어 장치(50)에 제공할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 제 2 전력 변환 장치(30)에서 유도 전동기(40)로 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic)가 제공될 때 유도 전동기(40)의 회전자가 회전하는 동작을 나타낸 그래프이다. 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic)의 각 위상은 120도 차를 갖고, 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic) 각각은 최대 전류 값과 최소 전류 값 사이를 스윙(swing)한다. 이때, 유도 전동기(40)의 동기각이 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic)의 값에 따라 변하기 때문에 도 4a는 유도 전동기(40)에 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic)가 인가될 때 유도 전동기(40)의 회전자가 회전 동작을 하고 있다고 설명할 수 있다.
도 4b는 제 2 전력 변환 장치(30)에서 유도 전동기(40)로 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic)가 제공될 때의 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 유도 전동기(40)에 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic)가 제공될 경우는 유도 전동기(40)의 직류 제동시일 수 있다. 유도 전동기(40)의 직류 제동시 제 2 전력 변환 장치(30)는 도 4b에 도시된 바와 같이 시간 변화와는 무관하게 전류 값이 변하지 않는 3상의 직류 전류(Ia, Ib, Ic)를 유도 전동기(40)에 제공될 수 있다. 이때, 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic) 중 제 1 전류(Ia)의 전류 값이 제일 크고, 제 3 전류(Ic)의 전류 값이 제일 작으며, 제 2 전류(Ib)의 전류 값이 제 1 전류(Ia) 값과 제 2 전류(Ib) 값 사이의 값을 갖고, 제 2 및 제 3 전류(Ib, Ic)의 전류 값이 음의 값을 갖는 경우가 도 4b에 도시된 것이다. 도 4a를 참조하면, 도 4b의 직류 제동시의 동기각은 330도~360(0)도 사이일 수 있다.
도 4c는 직류 제동시 동기각에 따른 누적된 팩터(Factor)들 중 제일 작은 누적량을 갖는 동기각에 따라 제 2 전력 변환 장치(30)가 유도 전동기(40)에 인가하는 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic)의 크기와 방향을 도시한 것일 수 있다. 즉, 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템에서 직류 제동시 유도 전동기에 인가되는 3상 직류 전류를 벡터 형태로 도시한 도면이다. 누적된 팩터들 중 최소 값을 갖는 팩터에 해당하는 동기각을 240도와 120도를 예로 하여 설명한다.
동기각 240도의 누적 팩터(Factor)가 가장 작은 경우 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic) 중 제 1 전류(Ia)는 180도의 방향과 크기(전류 값)를 가질 수 있다. 동기각 240도의 누적 팩터(Factor)가 가장 작을 경우 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic) 중 제 2 전류(Ib)는 300도의 방향과 크기(전류 값)를 가질 수 있다. 동기각 240도의 누적 팩터(Factor)가 가장 작을 경우 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic) 중 제 3 전류(Ic)는 240도의 방향과 가장 큰 크기(전류 값)를 가질 수 있다. 이때, 제 1 전류(Ia)는 동기각이 0도일 경우 양의 방향으로 흐르고 동기각이 180도일 경우 음의 방향으로 흐른다. 제 2 전류(Ib)는 동기각이 120도일 경우 양의 방향으로 흐르고 동기각이 300도일 경우 음의 방향으로 흐른다. 제 3 전류(Ic)는 동기각이 240도일 경우 양의 방향으로 흐르고 동기각이 60도일 경우 음의 방향으로 흐른다. 양의 방향과 음의 방향은 서로 반대되는 방향이다. 도 4a를 참조하면, 동기각 240도의 누적 팩터(Factor)가 가장 작은 경우 즉, 유도 전동기(40)가 동기각 240도에서 직류 제동될 때, 제 3 전류(Ic)는 양의 큰 값을 갖고, 제 1 및 제 2 전류(Ia, Ib)는 음으로 동일한 전류 값(제 3 전류보다 작은 크기)을 갖는다.
동기각 120도의 누적 팩터(Factor)가 가장 작은 경우 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic) 중 제 1 전류(Ia)는 180도의 방향과 크기(전류 값)를 가질 수 있다. 동기각 120도의 누적 팩터(Factor)가 가장 작을 경우 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic) 중 제 2 전류(Ib)는 120도의 방향과 가장 큰 크기(전류 값)를 가질 수 있다. 동기각 240도의 누적 팩터(Factor)가 가장 작을 경우 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic) 중 제 3 전류(Ic)는 60도의 방향과 크기(전류 값)를 가질 수 있다. 도 4a를 참조하면, 동기각 120도의 누적 팩터(Factor)가 가장 작은 경우 즉, 유도 전동기(40)가 동기각 120도에서 직류 제동될 때, 제 2 전류(Ib)는 양의 가장 큰 전류 값을 갖고, 제 1 전류(Ia) 및 제 3 전류(Ib)는 음으로 동일한 전류 값(제 2 전류보다 작은 크기)을 갖는다.
도 4c를 참조하면, 직류 제동시 유도 전동기(40)로 제공되는 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic) 중 가장 큰 전류 값과 방향을 갖는 전류는 선택된 동기각에 의해 결정될 수 있다. 3상 직류 전류(Ia, Ib, Ic) 중 가장 큰 값을 갖는 전류를 제외한 나머지 전류들은 가장 큰 값을 갖는 전류와 60도 차가 발생하는 방향을 갖질 수 있다. 만약, 동기각이 60도로 선택되면 음의 방향의 제 3 전류(Ic)가 가장 큰 전류 값을 갖고, 제 1 전류(Ia)는 양의 전류 값을 가지며 제 2 전류(Ic)는 양의 전류 값을 갖는다. 이때, 0도의 제 1 전류(Ia)는 양의 전류 값을 갖고 180도의 제 1 전류(Ia)는 음의 전류 값을 가지며, 120도의 제 2 전류(Ib)는 양의 전류 값을 갖고 300의 제 2 전류(Ib)는 음의 전류 값을 가지며, 240도의 제 3 전류(Ic)는 양의 전류 값을 갖고, 60도의 제 3 전류(Ic)는 음의 전류 값을 갖는다.
도 5는 도 3의 누적 저장부의 동작을 설명하기 위한 표이다. 이때, 직류 제동시 소요되는 시간 즉 직류 제동 정보(DCB_i)는 10이라고 가정한다.
최초 직류 제동시(1차) 동기각 0도일 경우 제 1 전류(Ia)의 전류 크기는 10이고 제 2 및 제 3 전류(Ib, Ic)의 전류 크기는 5일라고 가정한다. 동기각이 0도일 경우 제 1 전류(Ia)가 제일 큰 전류 값을 갖는다. 제 1 팩터(Fa)는 제 1 전류(Ia) 크기의 제곱 * 직류 제동 시간으로 연산되어 1000의 값을 갖는다. 1차 직류 제동시 제 1 팩터(Fa)는 1000의 값으로 동기각 0도의 팩터가 저장되는 곳에 저장된다. 제 2 팩터(Fb)는 제 2 전류(Ib) 크기의 제곱 * 직류 제동 시간으로 연산되어 250의 값을 갖는다. 도 4c를 참조하면, 제 2 팩터(Fb)는 제 1 팩터(Fa)가 저장된 곳과 60도 차이나는 동기각 300도의 팩터가 저장되는 곳에 저장된다. 제 3 팩터(Fc)는 제 3 전류(Ic) 크기의 제곱 * 직류 제동 시간으로 연산되어 250의 값을 갖는다. 도 4c를 참조하면, 제 3 팩터(Fc)는 제 1 팩터(Fa)가 저장된 곳과 60도 차이나는 동기각 60도의 팩터가 저장되는 곳에 저장된다. 1차 직류 제동시 누적 팩터는 동기각 0도에 1000, 동기각 60도에 250, 동기각 300도에 250이 저장된다.
2차 직류 제동시 1차 직류 제동시 누적 팩터의 값이 제일 적은 동기각은 팩터 값이 없는 120도, 180도 및 240도이며, 이중 제일 낮은 동기각이 선택된다. 따라서, 2차 직류 제동시 선택되는 동기각은 120도가 된다. 120도의 동기각이 선택되면 제 1 내지 제 3 전류(Ia. Ib, Ic) 중 제 2 전류(Ib)가 가장 큰 전류 값을 갖는다. 이때, 제 2 전류(Ib)의 전류 값을 16, 제 1 및 제 3 전류(Ia, Ic)의 전류 값을 8이라고 가정한다. 제 1 팩터(Fa)는 제 1 전류(Ia) 크기의 제곱 * 직류 제동 시간으로 연산되어 640의 값을 갖는다. 2차 직류 제동시 제 1 팩터(Fa)는 640의 값으로 동기각 180도의 팩터가 저장되는 곳에 저장된다. 제 2 팩터(Fb)는 제 2 전류(Ib) 크기의 제곱 * 직류 제동 시간으로 연산되어 2560의 값을 갖는다. 2차 직류 제동시 제 2 팩터(Fb)는 2560의 값으로 동기각 120도가 저장되는 곳에 저장된다. 제 3 팩터(Fc)는 제 3 전류(Ic) 크기의 제곱 * 직류 제동 시간으로 연산되어 640의 값을 갖는다. 제 3 팩터(Fc)는 640의 값으로 동기각 60도가 저장되는 곳에 저장된다. 2차 직류 제동시 누적 팩터는 동기각 0도에 1000, 동기각 60도에 890(1차와 2차의 합), 동기각 120도에 2560, 동기각 180도에 640, 동기각 300도에 250이 누적 저장된다.
3차 직류 제동시 2차 직류 제동시의 누적 팩터 값이 제일 작은 240도의 동기각이 선택된다. 240도의 동기각이 선택되면 제 1 내지 제 3 전류(Ia, Ib, Ic) 중 제 3 전류(Ic)가 가장 큰 전류 값을 갖는다. 이때, 제 3 전류(Ic)의 전류 값을 8, 제 1 및 제 2 전류(Ia, Ib)의 전류 값을 4라고 가정한다. 제 1 팩터(Fa)는 제 1 전류(Ia) 크기의 제곱 * 직류 제동 시간으로 연산되어 160의 값을 갖는다. 3차 직류 제동시 제 1 팩터(Fa)는 160의 값으로 동기각 180도의 팩터가 저장되는 곳에 저장된다. 제 2 팩터(Fb)는 제 2 전류(Ib) 크기의 제곱 * 직류 제동 시간으로 연산되어 160의 값을 갖는다. 3차 직류 제동시 제 2 팩터(Fb)는 160의 값으로 동기각 300도가 저장되는 곳에 저장된다. 제 3 팩터(Fc)는 제 3 전류(Ic) 크기의 제곱 * 직류 제동 시간으로 연산되어 640의 값을 갖는다. 제 3 팩터(Fc)는 640의 값으로 동기각 240도가 저장되는 곳에 저장된다. 3차 직류 제동시 누적 팩터는 동기각 0도에 1000, 동기각 60도에 890, 동기각 120도에 2560, 동기각 180도에 800(2차와 3차의 합), 동기각 240도에 640 및 동기각 300도에 410(1차와 3차의 합)이 누적 저장된다.
따라서, 4차 직류 제동시에는 300도의 동기각이 선택되고, 제 1 내지 제 3 전류(Ia, Ib, Ic) 중 제 2 전류(Ib)가 가장 큰 전류 값을 갖고 300도의 방향을 갖는다.
도 5의 표와 같은 동작은 도 3의 연산부(110), 누적 저장부(120) 및 동기각 선택부(130)에 의해 수행될 수 있다. 연산부(110)는 제 1 내지 제 3 팩터(Fa, Fb, Fc)를 생성하고, 누적 저장부(120)는 선택된 동기각(Si)에 따라 제 1 내지 제 3 팩터(Fa. Fb. Fc)를 누적 저장하며, 동기각 선택부(130)는 누적 저장부(120)에서 제공되는 누적 팩터를 기준으로 동기각을 선택하여 동기각 정보(Si)를 생성할 수 있다. 도 3의 연산부(110), 누적 저장부(120) 및 동기각 선택부(130)는 하드웨어나 소프트 웨어로 구현할 수 있다.
도 6a와 도 6b는 일반적인 유도 전동기의 제어 동작과 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 동작을 비교 설명하기 위한 도면이다.
일반적인 유도 전동기의 제어 동작은 도 6a에 도시된 바와 같이, 유도 전동기가 운전 지령에 따라 직류 제동-가속-정속-감속-직류 제동 순으로 동작할 때의 도면이다. 첫번째 직류 제동은 유도 전동기의 자속 확보를 위한 구간이고, 가속은 유도 전동기의 회전자가 가속 회전하는 구간이며, 정속은 유도 전동기의 회전자가 정속 회전하는 구간이고, 감속은 유도 전동기의 회전자가 감속 회전하는 구간이며, 두번째 직류 제동은 유도 전동기를 구속하기 위한 구간이다. 그러므로, 각 운전 지령에 따른 유도 전동기의 운전 주파수는 가속 구간에서 증가하고 정속 구간에서 변하지 않으며 감속 구간에서 감소한다. 운전 지령에 따른 상전류는 직류 제동시 다른 운전 지령의 상전류보다 제일 작은 값을 갖고, 가속 구간에서 가장 큰 값을 가지며, 정속 구간 및 감속 구간 순으로 큰 값을 갖는다. 운전 지령에 따른 동기각은 첫번째 직류 제동시 이전 운전 및 정지후 유지한 각도가 된다. 가속, 정속 및 감속 구간에서는 회전자가 회전하는 구간이므로 동기각은 최소 각과 최대 각 사이로 변한다. 두번째 직류 제동시 동기각은 운전 종료시 유지 각도 즉, 다음 운전시 시작하는 각도가 된다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a와 같이 동일한 운전 지령으로 인해, 동일한 운전 주파수 및 상전류를 개시하고 있다. 하지만, 첫번째 직류 제동시 동기각이 이전 운전 및 정지후 유지된 각도(180도)이지만 본 발명의 실시예에 따라 누적 팩터가 가장 작은 값의 동기각 예를 들어, 240도의 동기각에서 첫번째 직류 제동의 동작이 수행된다. 또한 두번째 직류 제동시 운전이 종료된 동기각이 240도이지만 본 발명의 실시예에 따라 누적 팩터가 가장 작은 값의 동기각 예를 들어 120도의 동기각에서 두번째 직류 제동의 동작이 수행된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템에서는 직류 제동시마다 각 상의 전류 별로 누적된 스트레스를 누적 팩터로 수치화하여 제일 작을 값을 갖은 누적 팩터에 따른 동기각으로 직류 제동 동작이 수행될 수 있다. 더불어, 유도 전동기의 동작 중 유도 전동기의 자속 확보를 위해 특정 축, 예를 들어 d축 전류만 인가하는 초기 여자의 동작에도 스트레스를 분산시키도록 누적 팩터를 계산하고 제일 적은 값의 누적 팩터를 갖는 축 전류를 인가시키도록 구현 가능하다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 시스템에서 누적 저장부(도 3의 120)는 유도 전동기의 제어 시스템에 전원이 오프(off)된 이후 온(ON)되면 저장된 팩터 값을 모두 초기화시키도록 구성되어 있어, 유도 전동기의 최초 구동시 동기각은 0도에서 직류 제동한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유도 전동기의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
동기각 선택부(130)는 누적 저장부(120)에 저장된 누적 팩터가 가장 작은 각도의 동기각을 선택한다(S10). S10은 누적 팩터가 가장 낮은 각도의 동기각을 찾는 단계일 수 있다.
동기각 선택부(130)는 선택된 각도의 동기각을 제어 장치(50)에 동기각 정보(Si)로서 제공한다(S20). S20은 S10에서 찾은 각을 동기각을 설정(동기각 정보 제공)하는 단계일 수 있다.
제어 장치(50)와 제 2 전력 변환 장치(30)는 동기각 정보(Si)에 따른 3상 전류를 유도 전동기(40)에 인가한다(S30). S30은 동기각(S20에서 설정된 동기각)으로 전류를 인가(유도 전동기에)하는 단계일 수 있다.
누적 저장부(120)는 유도 전동기(40)에 인가된 동기각의 각도별로 팩터를 계산하고 누적시켜 누적 팩터를 갱신시킨다(S40). S40은 각도별(동기각의) 누적 팩터를 갱신하는 단계일수 있다.
누적 팩터 갱신 이후 다음 직류 제동시 동기각 설정이 시작된다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
10: 3상 교류 전원 20, 30: 제 1 및 제 2 전력 변환 장치
40: 유도 전동기 50: 제어 장치
100: 동기각 선택 장치 110: 연산부
120: 누적 저장부 130: 동기각 선택부
140: 전류량 측정부

Claims (9)

  1. 3상 전류를 인가 받아 동작하는 유도 전동기;
    상기 3상 전류 및 직류 제동시 소요되는 제동 시간에 대한 정보를 포함하는 직류 제동 정보에 기초하여 동기각 정보를 생성하는 동기각 선택 장치;
    상기 동기각 정보에 따라 제어 신호를 생성하고 상기 동기각 선택 장치에 상기 직류 제동 정보를 제공하는 제어 장치; 및
    상기 제어 신호에 기초하여 상기 3상 전류의 크기 및 방향을 결정하고, 결정된 크기 및 방향의 3상 전류를 상기 유도 전동기에 제공하는 전력 변환 장치를 포함하며,
    상기 3상 전류는 제 1 전류, 제 2 전류, 제 3 전류를 포함하고, 상기 제 1 내지 상기 제 3 전류의 위상은 서로 다르며,
    상기 동기각 선택 장치는
    상기 유도 전동기의 직류 제동시 상기 제 1 내지 상기 제 3 전류 각각의 전류량과 상기 직류 제동시 소요되는 제동 시간을 연산하여 제 1 내지 제 3 팩터를 생성하고,
    상기 제 1 내지 상기 제 3 팩터 각각의 값을 상기 동기각 정보 별로 누적시켜 누적된 팩터 값이 제일 적은 동기각에 대한 정보를 상기 동기각 정보로서 생성하는 유도 전동기의 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 동기각 선택 장치는
    상기 제 1 내지 제 3 전류 각각의 전류량의 제곱 값과 상기 직류 제동시 소요되는 제동 시간을 곱하여 상기 제 1 내지 제 3 팩터 각각을 생성하고, 상기 제 1 내지 제 3 팩터 각각의 값을 상기 동기각 정보 별로 누적시켜 누적된 팩터 값이 제일 적은 동기각에 대한 정보를 상기 동기각 정보로서 생성하는 유도 전동기의 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 동기각 선택 장치는
    상기 누적된 팩터 값이 동일한 동기각이 있을 경우 각도가 적은 동기각을 상기 동기각 정보로서 출력하는 유도 전동기의 제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 동기각 선택 장치는
    상기 제 1 내지 제 3 전류의 전류량을 각각 측정하여 제 1 내지 제 3 전류 정보를 생성하는 전류량 측정부,
    상기 제 1 내지 제 3 전류 정보 및 상기 직류 제동 정보를 연산하여 제 1 내지 제 3 팩터를 생성하는 연산부,
    상기 동기각 정보에 기초하여 상기 제 1 내지 제 3 팩터를 동기각 별로 누적 저장시키는 누적 저장부, 및
    상기 누적 저장부에 누적 저장된 누적 정보에 기초하여 상기 동기각 정보를 생성하는 동기각 선택부를 포함하는 유도 전동기의 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연산부는
    상기 제 1 내지 제 3 전류 정보 각각의 제곱에 상기 직류 제동 정보를 곱하여 상기 제 1 내지 제 3 팩터를 생성하는 유도 전동기의 제어 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 동기각 선택부는
    상기 누적 정보에 따라 누적 팩터의 값이 가장 작은 동기각을 선택하고, 선택된 동기각을 상기 동기각 정보로서 출력하며,
    상기 누적 팩터의 값이 동일한 동기각이 있을 경우 각도가 작은 동기각을 선택하여 상기 동기각 정보로서 출력하는 유도 전동기의 제어 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 누적 저장부는
    상기 유도 전동기의 최초 구동시 누적된 팩터들의 값을 초기화시키는 유도 전동기의 제어 시스템.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000116166A (ja) 1998-10-02 2000-04-21 Robicon Corp Ａｃドライブで制動トルクを発生するための装置及び方法
JP2001268973A (ja) 2000-03-21 2001-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ制御装置
JP2007014198A (ja) * 2005-07-01 2007-01-18 Internatl Rectifier Corp センサレスモータを始動するためのモータ駆動装置を制御するための制御方法及びキャッチ始動シーケンサ
JP2012223059A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Jtekt Corp モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP2018023203A (ja) 2016-08-02 2018-02-08 株式会社神戸製鋼所 電動機の制御装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102286371B1 (ko) * 2014-06-19 2021-08-05 현대모비스 주식회사 모터 온도 변화 제어 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000116166A (ja) 1998-10-02 2000-04-21 Robicon Corp Ａｃドライブで制動トルクを発生するための装置及び方法
JP2001268973A (ja) 2000-03-21 2001-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ制御装置
JP2007014198A (ja) * 2005-07-01 2007-01-18 Internatl Rectifier Corp センサレスモータを始動するためのモータ駆動装置を制御するための制御方法及びキャッチ始動シーケンサ
JP2012223059A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Jtekt Corp モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP2018023203A (ja) 2016-08-02 2018-02-08 株式会社神戸製鋼所 電動機の制御装置

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