KR19980057561U - Dead time compensation device of inverter - Google Patents
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Abstract
히스테리시스 특성에 의해 전류의 극성을 판별하고 그에 따라 실제의 전류와 극성 판별후의 전류 제로점이 다르게 되는것을 보상하므로 정확한 데드 타임 보상을 위한 인버터의 데드 타임 보상장치에 관한 것으로서, 구동전류를 공급하는 인버터를 갖는 모터에 있어서, 구동전류를 디지탈 변환하는 A/D 변환부와, 3상 디지탈 변환된 전류의 극성을 판별하는 전류극성 판별부와, 3상 디지탈 변환된 전류를 2상으로 변환하는 3상/2상 변환부와, 전류극성 판별부의 출력과 3상/2상 변환부의 출력을 더하여 히스테리시스 밴드 및 히스테리시스 밴드 구간에서의 제로점 에러를 검출하는 제 1 덧셈부와, 히스테리시스 밴드 구간에서 디지탈 변환된 전류의 리퍼런스를 가지도록 전류를 제어하여 제로점 에러를 보정하는 PI 제어부와, PI 제어부의 출력전류의 극성에 따라 데드 타임을 연산하여 출력하는 제 2 덧셈부와, 제 2 덧셈부와 상기 모터의 제어전압을 더하여 인버터부에 PWM 제어신호를 출력하는 PWM 발생부를 포함하여 구성되므로, 판별된 전류의 극성의 제로점이 실제 전류의 제로점과 다르게 되는 구간동안 PI 제어부에 의해 일정 리퍼런스를 가지고 유지시키므로 정확한 데드 타임 보상으로 토크 맥동이 없어 모터가 안정적으로 동작되고 저속에서도 균일한 속도로 운전할수 있다.The present invention relates to a dead time compensation device of an inverter for accurate dead time compensation because the current polarity is determined by the hysteresis characteristics and the current zero point after the polarity determination is compensated for. A motor having: an A / D conversion unit for digitally converting a drive current; a current polarity discrimination unit for determining the polarity of a three-phase digitally converted current; and a three-phase / converting three-phase digitally converted current to two phases; A first adder for detecting a zero point error in the hysteresis band and the hysteresis band section by adding a two-phase converter, an output of the current polarity discriminator and an output of the three-phase / two-phase converter section, and a current digitally converted in the hysteresis band section. The PI controller corrects the zero point error by controlling the current to have a reference of and the polarity of the output current of the PI controller. And a second adder for calculating and outputting a dead time, and a PWM generator for outputting a PWM control signal to the inverter by adding the second adder and the control voltage of the motor. While the point is kept different from the zero point of the actual current, the PI control unit maintains a constant reference so that the motor is stable and there is no torque pulsation with accurate dead time compensation.
Description
본 고안은 모터에 관한 것으로서, 특히 모터를 구동하는 인버터에서 데드 타임에 의한 모터의 토크 맥동을 줄이기 위한 인버터의 데드 타임 보상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor, and more particularly to a dead time compensation device of the inverter for reducing the torque pulsation of the motor by the dead time in the inverter for driving the motor.
인버터는 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 한 암(Arm)의 위 스위칭 소자(SW1)와 아래 2 스위칭 소자(SW2)가 다른 입력 제어신호(Vi1,Vi2)에 의해 스위칭을 할때에 이상적인 스위칭일 경우는 턴온 및 턴 오프 지연이 존재하지 않기 때문에 문제가 발생되지 않는다. 그러나, 현재 사용되는 전력용 반도체들은 모두가 스위칭 지연을 가지고 있으며, 이로 인해 스위칭 손실을 수반하게 되고 위, 아래 스위칭 소자(SW1,SW2)와의 신호가 완전히 소호하는 시간이 존재하지 않을경우 아래 스위칭 소자(SW2)가 아직 턴온되지 않은 상태에 있을때 위 스위칭 소자(SW1)가 턴온되어 위, 아래 스위칭 소자(SW2)가 동시에 턴온 상태에 있게되는 경우 위, 아래 스위칭 소자(SW2)는 단락 상태가 되어 전력용 반도체 소자는 파괴에 까지 이르게 된다. 따라서, 이와같은 전력용 반도체 소자의 파괴를 방지하기 위해서는 도 2에 도시되어 있는 바와같이 두 소자간의 데드타임(T)이 반드시 존재해야 한다. 즉, 아래 스위칭 소자(SW2)가 턴오프 되고 난후에 위 스위칭 소자(SW1)가 턴온 되거나, 위 스위칭 소자(SW1)가 턴오프 된후에 아래 스위칭 소자(SW2)가 턴온되도록 위 스위칭 소자(SW1) 및 아래 스위칭 소자(SW2)의 턴온 시간에 대하여 시간적으로 이에 대응하여 각각 아래 스위칭 소자(SW2)의 턴오프 시간 및 위 스위칭 소자(SW1)의 턴오프 시간이 데드 타임(T) 만큼 지연되어 있다.In general, as shown in FIG. 1, the upper switching element SW 1 and the lower two switching element SW 2 of one arm switch by different input control signals Vi 1 and Vi 2 . In the ideal switching case, there is no problem because there is no turn on and turn off delay. However, current power semiconductors all have a switching delay, which causes a loss of switching and when there is no time to completely extinguish a signal from the upper and lower switching elements SW 1 and SW 2 . a switching element (SW 2) that when the above switching has not yet been turned on state element (SW 1) is above the turn-on, following the switching element (SW 2) is at the same time the above case of being able to turn-on state, below the switching element (SW 2) Becomes a short-circuit state, leading to destruction of the power semiconductor element. Therefore, in order to prevent such destruction of the power semiconductor device, a dead time T between the two devices must exist as shown in FIG. 2. That is, the bottom switching device (SW 2) is turned off, or the upper switching element (SW 1) turn-on nanhu, above the switching element (SW 1) is turned on after the off-down switching element above the switching so that (SW 2) is turned on, The turn-off time of the lower switching element SW 2 and the turn-off time of the upper switching element SW 1 are the dead time corresponding to the turn-on time of the element SW 1 and the lower switching element SW 2 in time. Delayed by (T).
이와같은 데드 타임 설정으로 인하여 도 2에서 빗금친 부분으로 나타낸 바와 같이 기본 파형의 펄스폭에서 데드 타임(T) 만큼의 펄스폭이 줄어들게 되어 그 만큼의 전압강하가 발생하게 되고, 이것에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 전류 파형에 고조파가 함유되고 전류파형의 왜곡은 토크 맥동을 가져온다.Due to this dead time setting, as shown by the hatched portion in FIG. 2, the pulse width of the dead waveform (T) is reduced from the pulse width of the basic waveform, so that the voltage drop is generated as much as that. As shown in Fig. 5, harmonics are contained in the current waveform, and distortion of the current waveform causes torque pulsation.
이러한 데드 타임에 의한 토크 맥동을 제거하기 위한 것으로서는 제어회로에서 전력변환기 출력측 전류를 검출하여 전류의 부호를 판단한 다음 그 극성에 따라 양의 부호일때에는 상전압의 출력전압인 펄스폭 지령에 데드 타임 만큼의 양을 더하고, 음의 부호일때는 데드 타임 만큼을 빼어주어 데드 타임에 의한 전압 강하분을 보상함으로써 출력전압의 기본파는 데드 타임의 영향이 없는 원래의 파형이 되고 전류파형 또한 왜곡이 없는 정현파가 된다. 이때, 전류센서에서 제어기에 입력되는 전류파형의 신호는 근본적으로 파워소자의 스위칭 동작 때문에 리플이 존재하게 되고, 게다가 파워소자의 스위칭 동작에 의한 신호선에 노이즈가 유도되어 바로 비교기만을 사용하게 되면 도 4에서와 같이 데드 타임 보상의 제로 크로싱 근처에서 안전운전에 악영향을 끼치는 채터링이 발생된다.To eliminate the torque pulsation caused by such dead time, the control circuit detects the current of the output side of the power converter and judges the sign of the current. When the sign is positive according to the polarity, the dead time is applied to the pulse width command which is the output voltage of the phase voltage. By adding a positive amount and subtracting the dead time when the negative sign is used to compensate for the voltage drop caused by the dead time, the fundamental waveform of the output voltage becomes the original waveform without the influence of the dead time, and the current waveform also has no distortion. Becomes At this time, the current waveform signal input to the controller from the current sensor is due to the ripple due to the switching operation of the power element, and also noise is induced to the signal line by the switching operation of the power element is used only the comparator FIG. As can be seen, chattering occurs that adversely affects safe driving near zero crossing of dead time compensation.
이와같은 데드 타임 보상에 의한 채터링 발생을 방지하기 위한 종래 기술은 도 5에 도시한 바와 같이, 3상(R,S,T) 교류전원을 정류 및 평활하여 직류전원으로 변환하는 컨버터부(10)와, 직류전원을 인가받아 스위칭 동작에 의해 3상 교류로 변환하여 모터(M)에 인가하는 인버터부(11)와, 모터(M)에 인가되는 전원의 전류를 전류 검출센서(12)에 의해 검출하는 전류 검출부(13)와, 검출된 아날로그 전류를 디지탈 변환하는 A/D 변환부(14)와, 디지탈 변환된 전류의 제로점의 일정값 이하에서 한번의 극성의 전이가 일어나도록 히스테리시스 특성을 주어 검출된 전류의 극성을 검출하는 전류 극성 판별부(15)와, 판별된 극성에 따라 일정한 데드 타임을 연산하여 데드 타임을 보상하여 출력하는 제 1 덧셈부(16)와, 모터(M)의 속도를 제어하는 전압 지령을 발생하는 전압 지령부(17)와, 제 1 덧셈부(16)의 출력과 전압 지령부(17)의 출력을 제 2 덧셈부(18)에서 더한후 그 신호에 의해 인버터부(11)를 제어하기 위한 PWM 신호를 발생하는 PWM 발생부(19)로 구성된다.As shown in FIG. 5, a conventional technology for preventing chattering due to dead time compensation includes converting and converting a three-phase (R, S, T) AC power source into a DC power source 10. ), The inverter unit 11 which receives a DC power and converts it into a three-phase alternating current by a switching operation and applies it to the motor M, and the current of the power applied to the motor M to the current detection sensor 12. Hysteresis characteristics so that a single polarity transition occurs at or below a fixed value of the zero point of the digitally converted current and the current detecting unit 13 to detect the digital current, the A / D conversion unit 14 to digitally convert the detected analog current. Current polarity determining unit 15 for detecting the detected polarity of the current, a first adder 16 for compensating and outputting a dead time by calculating a constant dead time according to the determined polarity, and motor M Voltage command generating voltage command to control the speed of PWM signal for controlling the inverter section 11 by adding the output of the command section 17, the first adding section 16 and the output of the voltage command section 17 in the second adding section 18 and then using the signal. It consists of a PWM generator 19 for generating a.
이와 같이 구성된 종래기술에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the dead time compensation device of the inverter according to the prior art configured as described above are as follows.
입력되는 3상(R,S,T) 교류전원을 컨버터부(10)에서 직류로 변환하고, 직류로 변환된 전원을 인버터부(11)는 스위칭 동작에 의해 교류로 전환하여 모터(M)에 공급한다. 전류 검출부(13)는 모터(M)에 공급되는 전원을 전류 검출센서(12)에 의해 전류를 검출하고, 검출된 전류를 A/D 변환부(14)에서 디지탈로 변환한다.The three-phase (R, S, T) AC power input is converted into a direct current in the converter unit 10, and the inverter unit 11 converts the power converted into direct current into alternating current by a switching operation to the motor (M). Supply. The current detector 13 detects the current supplied by the current detection sensor 12 from the power supplied to the motor M, and converts the detected current into the digital in the A / D converter 14.
여기서, 전류 검출센서(12)에 의해 검출된 전류는 인버터부(11)의 스위칭 동작 때문에 리플이 존재하게 되고, 또한 파워 소자의 스위칭 동작에 의한 신호선에 노이즈가 유도되어 제로 크로싱 근처에서 채터링 현상이 발생한다. 그러므로, 전류극성 판별부(15)는 채터링 현상에 의헤 검출된 전류의 극성 변화가 수회 이루어지는 현상을 없애기 위하여 전류의 극성 판별시 입력되는 전류신호에 히스테리시스 특성을 주어 전류의 극성을 판별한다. 이때, 전류 신호에 히스테리시스 특성을 준다는 것은 도 6에서와 같이 전류신호 제로 크로싱 영역의 일정 전류값내에서 한번의 극성이 전환되도록 하여 전류의 극성을 판별한다. 여기서, 한번의 극성이 전환되는 영역을 히스테리시스 밴드라한다.Here, the current detected by the current detection sensor 12 has a ripple due to the switching operation of the inverter unit 11, and noise is induced to the signal line by the switching operation of the power element, so that the chattering phenomenon near zero crossing This happens. Therefore, the current polarity discriminating unit 15 determines the polarity of the current by giving a hysteresis characteristic to the input current signal when determining the polarity of the current in order to eliminate the phenomenon in which the polarity change of the current detected by the chattering phenomenon occurs several times. At this time, giving the current signal hysteresis characteristics is to determine the polarity of the current so that one polarity is switched within a constant current value of the current signal zero crossing region as shown in FIG. Here, the region where one polarity is switched is called a hysteresis band.
그리고, 제 1 덧셈부(16)는 전류극성 판별부(15)에서 검출된 극성이 양의 부호이면 외부에서 입력되는 데드 타임 만큼의 양을 더하여 주고, 검출된 극성이 음의 부호이면 데드 타임 만큼의 양을 빼어줌으로써 데드 타임에 의한 펄스폭을 보상한다.The first adder 16 adds an amount equal to the dead time input from the outside if the polarity detected by the current polarity discrimination unit 15 is a positive sign, and adds the dead time if the detected polarity is a negative sign. Subtract the amount of to compensate for the pulse width due to dead time.
전압 지령부(17)는 모터(M)의 속도등을 제어하기 위한 전압을 지령신호를 발생하고, 덧셈부(18)는 인버터부(11)를 제어하기 위해 제 1 덧셈부(16)의 출력전류를 전압 지령부(17)의 전압 지령신호에 의해 전류폭을 조절하여 출력하고, PWM 발생부(19)는 덧셈부(18)의 출력신호에 따른 PWM 신호를 발생하여 인버터부(11)를 제어한다.The voltage command unit 17 generates a command signal for controlling the speed of the motor M, and the like, and the adder 18 outputs the first adder 16 to control the inverter unit 11. The current is adjusted and outputted by the voltage command signal of the voltage command unit 17, and the PWM generator 19 generates a PWM signal according to the output signal of the adder 18 to drive the inverter unit 11. To control.
이와 같이 구성되어 동작되는 종래 기술에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치는 도 7과 같은 각 부의 출력 파형도를 보이는데, 먼저 도 7의 0g가0h는 전류 검출센서(12)에 의해 전류 검출부(13)에서 검출한 전류를 나타낸 것이고, 도 7의 0g나0h는 전압 극성 판별부(15)에서 전류 검출부(13)의 전류의 일정값 이하의 히스테리시스 밴드를 정하여 그에 따라 극성을 판별한 출력 파형으로서, 전류 검출센서(12)에 의해 검출한 전류의 제로점과 극성 판별한 출력파형의 제로점의 차이(D)가 발생한다.The dead time compensator of the inverter according to the related art configured and operated as shown in FIG. 7 shows an output waveform diagram of each part as shown in FIG. 7, where 0g is 0h in FIG. 7. 7G and 0H of FIG. 7 are output waveforms in which the voltage polarity determining unit 15 determines the hysteresis band below a predetermined value of the current of the current detecting unit 13 and determines the polarity accordingly. The difference D between the zero point of the current detected by the detection sensor 12 and the zero point of the output waveform with polarity discrimination occurs.
종래 기술에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치는 전류센서에 의해 검출한 전류의 극성을 히스테리시스 특성에 의해 판별하여 그에 따라 데드 타임을 보상하는데, 히스테리시스 특성에 의해 전류를 판별하면 도 6에서와 같이 판별된 전류극성의 제로점이 실제 전류의 제로점과 차이(D)가 발생하여 데드 타임 보상이 역으로 되는 부분이 생김으로써 모터의 토그(Torque) 맥동이 발생하는 문제점이 있다.The dead time compensator of the inverter according to the prior art determines the polarity of the current detected by the current sensor by the hysteresis characteristic and compensates the dead time accordingly. When the current is determined by the hysteresis characteristic, it is determined as shown in FIG. There is a problem in that a torque pulsation of the motor occurs because the zero point of the current polarity is a difference D from the zero point of the actual current and the dead time compensation is reversed.
따라서, 본 고안은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 본 고안의 목적은 데드 타임 보상이 역으로 되는 부분을 제거하여 정확하게 데드 타임을 보상하기 위한 인버터의 데드 타임 보상장치를 제공함에 있다.Therefore, the present invention is devised to solve all the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a dead time compensation device of the inverter to accurately compensate the dead time by eliminating the portion of the dead time compensation is inverse Is in.
도 1은 일반적인 스위칭 소자를 나타낸 회로도,1 is a circuit diagram showing a general switching element,
도 2는 도 1의 스위칭 동작에 의해 발생하는 데드 타임을 나타낸 파형도,2 is a waveform diagram showing a dead time generated by the switching operation of FIG.
도 3은 도 2의 데드 타임에 의해 왜곡된 전류 파형도,3 is a current waveform diagram distorted by the dead time of FIG.
도 4는 전류의 극성 판별시의 채터링 현상을 나타낸 파형도,4 is a waveform diagram showing a chattering phenomenon in determining the polarity of a current;
도 5는 종래 기술에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치를 나타낸 구성 블록도,5 is a block diagram illustrating a dead time compensation device of an inverter according to the prior art;
도 6은 히스테리시스 특성에 의한 전류의 극성 판별원리를 나타낸 파형도,6 is a waveform diagram showing the principle of polarity discrimination of current based on hysteresis characteristics;
도 7은 도 5의 각부 출력 파형도,7 is an output waveform diagram of each part of FIG. 5;
도 8은 본 고안에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치를 나타낸 구성 블록도,8 is a block diagram illustrating a dead time compensation device of an inverter according to the present invention;
도 9는 도 8의 각부 출력 파형도이다.9 is a diagram illustrating output waveforms of each part of FIG. 8.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
40 : 컨버터부 41 : 인버터부40: converter section 41: inverter section
42 : 전류 검출센서 43 : 전류 검출부42: current detection sensor 43: current detection unit
44 : A/D 변환부 45 : 전류 극성 판별부44: A / D conversion unit 45: current polarity determination unit
46 : 3상/2상 변환부 47 : 제 1 덧셈부46: three-phase / 2-phase converter 47: the first adder
48 : PI 제어부 49 : 제 2 덧셈부48: PI control unit 49: second addition unit
50 : 전압 지령부 51 : 제 3 덧셈부50: voltage command unit 51: third addition unit
52 : PWM 발생부 53 : 최소치 전류 검출부52: PWM generator 53: minimum value current detector
본 고안에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치는 구동전류를 공급하는 인버터를 갖는 모터에 있어서, 구동전류를 디지탈 변환하는 A/D 변환부와, 3상 디지탈 변환된 전류의 극성을 판별하는 전류극성 판별부와, 3상 디지탈 변환된 전류를 2상으로 변환하는 3상/2상 변환부와, 전류극성 판별부의 출력과 3상/2상 변환부의 출력을 더하여 히스테리시스 밴드 및 히스테리시스 밴드 구간에서 제로점 에러를 검출하는 제 1 덧셈부와, 히스테리시스 밴드 구간에서 디지탈 변환된 전류의 리퍼런스를 가지도록 전류를 제어하여 상기 제로점 에러를 보정하는 PI 제어부와, PI 제어부의 출력전류의 극성에 따라 데드 타임을 연산하여 출력하는 제 2 덧셈부와, 제 2 덧셈부와 상기 모터의 제어전압을 더하여 인버터부에 PWM 제어신호를 출력하는 PWM 발생부를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.The dead time compensator for an inverter according to the present invention is a motor having an inverter for supplying a drive current, the A / D conversion unit for digitally converting the drive current, and the current polarity discrimination for discriminating the polarity of the three-phase digitally converted current. A zero-phase error in the hysteresis band and hysteresis band period by adding a negative phase, a three-phase two-phase converter for converting the three-phase digitally converted current into a two-phase, and an output of the current polarity discriminator and the output of the three-phase / two-phase converter. Calculates dead time according to the polarity of the output current of the PI controller and the PI controller for correcting the zero point error by controlling the current to have a reference of the digitally converted current in the hysteresis band section And a PWM generator for outputting a PWM control signal to the inverter unit by adding a second adder and a second adder and a control voltage of the motor. Has its features.
이하, 본 고안에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a dead time compensation device of an inverter according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8은 본 고안에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치의 구성 블록도이고, 도 9는 각부의 출력 파형도이다.8 is a block diagram illustrating a dead time compensation device of an inverter according to the present invention, and FIG. 9 is an output waveform diagram of each unit.
도 8을 참조하여 그 구성을 설명하면, 3상(R,S,T) 교류전원을 정류 및 평활하여 직류전원으로 변환하는 컨버터부(40)와, 직류전원을 인가받아 스위칭 동작에 의해 3상 교류로 변환하여 모터(M)에 인가하는 인버터부(41)와, 모터(M)에 인가되는 전원의 전류를 전류 검출센서(42)에 의해 검출하는 전류 검출부(43)와, 검출된 아날로그 전류를 디지탈 변환하는 A/D 변환부(44)와, 디지탈 변환된 전류의 제로점의 일정값 이하에서 극성의 전이가 한번 일어나도록 히스테리시스 특성을 주어 검출된 전류의 극성을 판별하는 전류 극성 판별부(45)와, A/D 변환부(44)에서 디지탈 변환된 3상 전류를 2상(d축,q축)으로 변환하는 3상/2상 변환부(46)와, 전류 극성 판별부(45)의 출력과 3상/2상 변환부(46)의 출력을 더하여 히스테리시스 밴드 구간 및 그 구간에서의 제로점 오차량을 검출하는 제 1 덧셈부(47)와, 검출된 히스테시스 밴드 구간에서 일정 리퍼런스를 가지고 전류가 일정하게 유지되도록 제어하는 PI 제어부(48)와, PI 제어부(48)의 출력의 극성에 따라 입력되는 데드 타임을 연산하여 데드 타임을 보상하는 제 2 덧셈부(49)와, 모터(M)의 속도 등을 제어하는 전압 지령을 발생하는 전압 지령부(50)와, 제 2 덧셈부(51)의 출력과 전압 지령부(50)의 출력을 제 3 덧셈부(51)에서 더한후 그 신호에 의해 인버터부(41)를 제어하기 위한 PWM 신호를 발생하는 PWM 발생부(52)와, A/D 변환부(44)의 출력 전류를 입력받아 히스테리시스 밴드 이하인지를 판별하여 PI 제어부(48)를 리셋 시키는 최소치 전류 검출부(53)로 구성된다.Referring to FIG. 8, the configuration of the three-phase (R, S, T) AC power is rectified and smoothed, and the converter unit 40 converts the DC power into a three-phase by applying a DC power. Inverter unit 41 which converts into alternating current and applies to motor M, current detecting unit 43 which detects current of power applied to motor M by current detection sensor 42, and detected analog current A / D converter 44 for digitally converting the current and current polarity discriminator for determining the polarity of the detected current by giving a hysteresis characteristic so that a polarity transition occurs once below a predetermined value of the zero point of the digitally converted current. 45, a three-phase / 2-phase converter 46 for converting the three-phase current digitally converted by the A / D converter 44 into two-phase (d-axis, q-axis), and a current polarity discriminating portion 45 ) And the output of the three-phase and two-phase conversion unit 46 to detect the hysteresis band section and the zero point error amount in the section. Is input according to the polarity of the output of the first adder 47, the PI controller 48 for controlling the current to be kept constant with a constant reference in the detected hysteresis band section, and The second adder 49 for calculating dead time to compensate for dead time, the voltage commander 50 for generating a voltage command for controlling the speed of the motor M, and the like, and the second adder 51 A PWM generator 52 for generating a PWM signal for controlling the inverter 41 by adding the output and the output of the voltage command unit 50 to the third adder 51, and A / D. It is composed of a minimum current detection unit 53 for receiving the output current of the conversion unit 44 to determine whether it is less than the hysteresis band to reset the PI control unit 48.
이와 같이 구성된 본 고안에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the dead time compensation device of the inverter according to the present invention configured as described above are as follows.
입력되는 3상 교류전원을 컨버터부(40)에서 직류로 변환하고, 직류로 변환된 전원을 인버터부(41)는 스위칭 동작에 의해 교류로 전환하여 모터(M)에 공급한다. 전류 검출부(43)는 모터(M)에 공급되는 전원을 전류 검출센서(42)에 의해 전류를 검출하고, 검출된 전류를 A/D 변환부(44)에서 디지탈로 변환한다.The input three-phase AC power is converted into direct current by the converter unit 40, and the inverter unit 41 converts the power converted into direct current into AC by a switching operation and supplies it to the motor M. The current detector 43 detects the current supplied by the current detection sensor 42 to the power supplied to the motor M, and converts the detected current into the digital in the A / D converter 44.
전류극성 판별부(45)는 도 6과 같이 검출된 전류의 극성은 채터링 현상에 의해 극성 변화가 수회 이루어지는 현상을 없애기 위하여 전류의 극성 판별시 입력되는 전류신호의 제로 크로싱 영역의 일정 전류값 이하(D)에서 한번의 극성이 전환되도록 히스테리시스 특성을 주어 전류의 극성을 판별한다. 여기서, 한번의 극성이 전환되는 영역을 히스테리시스 밴드라한다.As shown in FIG. 6, the current polarity discrimination unit 45 has a predetermined current value equal to or less than a zero current crossing region of the current signal input when determining the polarity of the current in order to eliminate a phenomenon in which the polarity changes several times due to a chattering phenomenon. In (D), the polarity of the current is determined by giving hysteresis characteristics so that one polarity is switched. Here, the region where one polarity is switched is called a hysteresis band.
그리고, A/D 변환부(44)에서 검출된 전류를 3상/2상 변환부(46)에서 d축과 q축으로 2상 변환한다. 여기서, 전류의 극성 판별시 히스테리시스 특성을 주어 극성을 판별하면 도 6과 같이 전류 검출부(43)에서 검출한 전류와 제로점이 일치하지 않게 된다.Then, the current detected by the A / D converter 44 converts the two-phase to the d-axis and q-axis by the three-phase / two-phase converter 46. Here, when the polarity of the current is determined by determining the polarity of the current, the zero point does not coincide with the current detected by the current detector 43 as shown in FIG. 6.
그러므로, 제 1 덧셈부(47)는 전류 극성 판별부(45)의 출력(I*)과 3상/2상 변환부(46)의 출력(I)을 더하여 전류의 제로점이 일치하지 않는 구간 즉 히스테리시스 밴드 구간과 제로점이 일치하지 않는 에러값(D)을 검출한다. PI 제어부(48)는 히스테리시스 밴드 구간에서 A/D 변환부(44)에서 출력되는 전류 리퍼런스를 가지고 일정하도록 제어하여 제 1 덧셈부(47)에서 검출한 제로점의 에러값(D)을 보정한다.Therefore, the first adder 47 adds the output I * of the current polarity discriminator 45 and the output I of the three-phase / two-phase converter 46 so that the zero point of the current does not coincide. An error value D in which the hysteresis band section and the zero point do not coincide is detected. The PI controller 48 controls the constant of the zero point detected by the first adder 47 by controlling the current reference output from the A / D converter 44 to be constant in the hysteresis band section. .
그리고, 제 2 덧셈부(49)는 PI 제어부(48)의 출력 전류의 극성이 양의 부호이면 사용자가 외부에서 입력한 데드 타임을 더하고, PI 제어부(48)의 출력 전류극성이 음의 부호이면 데드 타임을 빼줌으로 데드 타임을 보상하여 출력한다. 전압 지령부(50)는 모터(M)의 속도등을 제어하기 위한 전압 지령신호를 발생하고, 제 3 덧셈부(51)는 인버터부(41)를 제어하기 위해 제 2 덧셈부(49)의 출력전류를 전압 지령부(50)의 전압 지령신호에 의해 전류폭을 조절하여 출력하고, PWM 발생부(52)는 제 3 덧셈부(51)의 출력신호에 따른 PWM 신호를 발생하여 인버터부(41)를 제어한다.If the polarity of the output current of the PI control unit 48 is a positive sign, the second adder 49 adds a dead time input from the outside, and if the output current polarity of the PI control unit 48 is a negative sign. The dead time is compensated for by outputting the dead time. The voltage command unit 50 generates a voltage command signal for controlling the speed and the like of the motor M, and the third adder 51 controls the inverter unit 41 to control the speed of the second adder 49. The output current is adjusted by outputting the current width by the voltage command signal of the voltage command unit 50, and the PWM generator 52 generates a PWM signal according to the output signal of the third adder 51 to output the inverter unit ( 41).
그리고, 최소치 전류 검출부(53)는 A/D 변환부(44)에서 디지탈 변환된 전류가 히스테리시스 밴드 이하인지를 검출하여 그 이하이면 PI 제어부(48)를 리셋시켜 전류 극성 판별부(45)에서 판별한 극성에 따라 데드 타임을 더하거나 빼주어 데드 타임을 보상한다.The minimum current detector 53 detects whether the current digitally converted by the A / D converter 44 is less than or equal to the hysteresis band, and if so, resets the PI controller 48 to determine the current polarity discriminator 45. Compensate for dead time by adding or subtracting dead time according to one polarity.
이와 같이 구성되어 동작되는 종래 기술에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치는 도 9와 같은 각 부의 출력 파형도를 보이는데, 먼저 도 9a는 전류 검출센서(42)에 의해 전류 검출부(43)에서 검출한 전류를 나타낸 것이고, 도 9b는 전압 극성 판별부(45)에서 전류 검출부(43)의 전류의 일정값 이하의 히스테리시스 밴드를 정하여 그에 따라 극성을 판별한 출력 파형으로서, 전류 검출센서(42)에 의해 검출한 전류의 제로점과 극성 판별한 출력파형의 제로점이 다르다.The dead time compensator of the inverter according to the related art configured and operated as described above shows an output waveform diagram of each part as shown in FIG. 9. First, FIG. 9A shows a current detected by the current detector 43 by the current detector 42. 9B is an output waveform in which the voltage polarity determining unit 45 determines a hysteresis band below a predetermined value of the current of the current detecting unit 43 and determines the polarity accordingly, and is detected by the current detecting sensor 42. The zero point of one current is different from the zero point of the output waveform of which polarity is determined.
도 9c 및 도 9d는 PI 제어부(48)의 출력을 회전 좌표계로 나타낸 파형도로서, 전류의 극성이 전환되는 히스테리스 밴드 구간(A)내에서 일정 리퍼런스를 가지고 전류값이 일정하도록 나타낸 것이다. 이때, 도 9c는 q축을, 도 9d는 d축을 회전 좌표계로 나타낸 것이다.9C and 9D are waveform diagrams showing the output of the PI controller 48 in a rotational coordinate system, and show that the current value is constant with a constant reference within the hysteresis band section A in which the polarity of the current is switched. 9C shows the q-axis and FIG. 9D shows the d-axis in a rotational coordinate system.
본 고안에 따른 인버터의 데드 타임 보상장치는 전류의 극성을 히스테리시스 특성에 의해 판별함으로써 판별된 전류의 극성의 제로점이 실제 전류의 제로점과 다르게 되는 구간동안 PI 제어기에 의해 일정 리퍼런스를 가지고 유지시키므로 정확한 데드 타임 보상으로 토크 맥동이 없어 모터가 안정적으로 동작되고 저속에서도 균일한 속도를 가지고 운전할 수 있는 효과가 있다.The dead time compensator of the inverter according to the present invention maintains a constant reference by the PI controller during a period in which the zero point of the current polarity determined by the hysteresis characteristic is different from the zero point of the actual current. With dead time compensation, there is no torque pulsation and the motor operates stably, and it can operate with uniform speed even at low speed.
Claims (1)
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|---|---|---|---|
| KR2019970001793U KR19980057561U (en) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | Dead time compensation device of inverter |
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ID=69672844
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| KR (1) | KR19980057561U (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030050454A (en) * | 2001-12-18 | 2003-06-25 | 현대자동차주식회사 | Apparatus for motor controlling on hybrid electric vehicle and method thereof |
| KR100432389B1 (en) * | 2001-01-09 | 2004-05-22 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | Inverter |
| KR100438978B1 (en) * | 1998-02-17 | 2004-09-13 | 엘지산전 주식회사 | Inverter current control apparatus including speed control unit, current detection unit, current scale compensator, current control unit, and inverter |
-
1997
- 1997-02-05 KR KR2019970001793U patent/KR19980057561U/en not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|---|
| KR100438978B1 (en) * | 1998-02-17 | 2004-09-13 | 엘지산전 주식회사 | Inverter current control apparatus including speed control unit, current detection unit, current scale compensator, current control unit, and inverter |
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