KR19990071005A

KR19990071005A - 피더블유엠(pwm) 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법

Info

Publication number: KR19990071005A
Application number: KR1019980006204A
Authority: KR
Inventors: 이상섭
Original assignee: 이종수; 엘지산전 주식회사
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1999-09-15

Abstract

PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법은 같은 듀티비(Duty Ratio)로 3상의 PWM신호를 발생한 후 이를 제 1 및 제 2 전류 검출부로 검출하여 같은 듀티비(Duty Ratio)의 3상 PWM신호에 의한 영향을 고려하여 시스템의 오프셋 전류(Offset)를 보상하도록 하기 위한 것으로서, 3상 PWM 인버터부의 PWM신호에 의한 영향을 고려한 오프셋(Offset) 전류를 검출하는 단계와, 상기 검출된 오프셋(Offset) 전류를 보상하여 PWM신호에 의한 영향을 제거한 오프셋(Offset) 전류를 출력하는 단계로 이루어짐에 그 요지가 있다.

Description

피더블유엠(ＰＷＭ) 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법

본 발명은 PWM 인버터 시스템에 관한 것으로, 특히 전압형 PWM 인버터 시스템으로 교류 전동기를 운전할 때 속도특성과 토크특성을 향상시키기 위하여 전류 제어시 시스템의 오프셋 전류(Offset)를 보상하기 위한 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법에 관한 것이다.

전동기 제어장치는 전동기가 지령된 토크를 발생시키거나, 지령된 속도로 회전하거나 혹은 지령된 위치에서 운전되도록 제어하는 시스템으로써 이를 위하여 전류 제어기, 속도 제어기, 그리고 위치 제어기를 내장하고 있다.

이중 전류 제어기는 전동기 제어장치의 기본을 이루는 제어기로써 교류 전동기 시스템의 전류제어를 위해서는 시스템의 전류를 검출할 필요가 있다.

예를들면 전류 센서, A/D 변화기 등과 같은 소자의 영향으로 검출된 전류값은 "0"이 아니다.

이러한 전류를 오프셋(Offset) 전류라고 한다.

시스템 운전시 검출 전류에는 오프셋(Offset) 전류와 실제 전류가 합성되어 검출된다.

이러한 오프셋 전류(Offset) 때문에 토크, 속도 리플이 발생하게 된다.

현재 산업계에서는 이러한 속도, 토크리플 현상을 제거하기 위해서 시스템의 오프셋 전류(Offset)를 검출하여 보상해주는 방법을 사용하고 있다.

이하, 종래 기술에 따른 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 종래 기술에 따른PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법을 설명하기 위한 전류제어부를 포함한 3상 전압형 인버터의 개략 구성도로서, q축 전류 지령치()와 상기 오프셋(Offset)이 보상된 q축 전류()를 혼합하는 제 1 혼합부(10)와, 상기 제 1 혼합부(10)에서 혼합된 전류에 따라 q측 전압 지령치()를 발생하는 q축 PI제어부(20)와, d축 전류 지령치()와 상기 오프셋(Offset)이 보상된 d축 전류()를 혼합하는 제 2 혼합부(30)와, 상기 제 2 혼합부(30)에서 혼합된 전류에 따라 d축 전압 지령치()를 발생하는 d축 PI제어부(40)와, 상기 q축 PI제어부(20)의 q축 전압 지령치()와 d축 PI제어부(40)의 d축 전압 지령치()에 따라 3상입력전원의 PWM신호를 발생하는 3상 PWM 인버터부(50)와, 상기 3상 PWM 인버터부(50)에서 발생된 a상의 전류()를 검출하는 제 1 전류 검출부(60)와, 상기 3상 PWM 인버터부(50)에서 발생된 c상의 전류()를 검출하는 제 2 전류 검출부(70)와, 상기 3상 PWM 인버터부(50)에서 발생된 3상 전류(,,)에 따라 구동되는 모터(80)와, 상기 제 1 및 제 2 전류 검출부(60)(70)에서 검출된 각각의 전류()()로부터 3상 오프셋(Offset) 전류(,,)를 검출하여 이를 보상하여 그에 상응하는 3상 전류(,,)를 출력하는 오프셋(Offset) 전류 검출 및 보상부(90)와, 상기 오프셋(Offset) 전류 검출 및 보상부(90)에서 오프셋(Offset) 전류가 보상된 3상 전류(,,)를 동기 좌표계의 d, q축 전류()()로 변환하여 출력하는 좌표 변환부(100)로 구성된다.

상기 오프셋(Offset) 전류 검출 및 보상부(90)는 상기 제 1 및 제 2 전류 검출부(60)(70)에서 각각 출력된 a, c상 전류()()로부터 3상 오프셋 전류(,,)를 검출하는 오프셋(Offset) 전류 검출부(91)와, 상기 제 1 및 제 2 전류 검출부(60)(70)에서 각각 출력된 a, c상 전류()()와 상기 오프셋(Offset) 전류 검출부(91)에서 검출된 3상 오프셋(Offset) 전류(,,)에 따라 오프셋(Offset)이 보상된 3상 전류(,,)를 출력하는 오프셋(Offset) 전류 보상부(92)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시스템의 전원을 온(ON)시킨 후 3상 PWM 인버터부(50)의 PWM신호를 오프(OFF)시킨다.

이와 같은 상태에서 제 1 및 제 2 전류 검출부(60)(70)는 상기 3상 PWM 인버터부(50)의 오프시 전류센서, 아날로그/디지털변환기 등과 같은 소자에 의한 영향으로 흐르는 a상과 c상의 전류(,)를 검출한다.

그러면 오프셋(Offset) 전류 검출 및 보상부(90)는 상기 검출된 a상과 c상의 전류(,)에 따라 오프셋(Offset) 전류(,,)를 검출한 후 이를 보상하여 전류센서, 아날로그/디지털변환기 등과 같은 소자에 의한 영향이 제거된 3 상 전류(,,)를 출력한다.

즉 오프셋(Offset) 전류 검출 및 보상부(90)내 오프셋(Offset) 전류 검출부(91)는 상기 3상 PWM 인버터부(50)의 오프시 흐르는 a상과 c상의 전류(,)를 검출하여 하기한 수학식 1에 나타낸 바와 같이 3상 전류의 평균값을 계산하여 오프셋(Offset) 전류(,,)를 출력한다.

수학식 1

여기서,은 a상의 오프셋(Offset) 전류이고,은 b상의 오프셋(Offset) 전류이고,은 c상의 오프셋(Offset) 전류이고,은 같은 듀티비(Duty Ratio)로 3상 PWM 인버터부(50)의 온(On)시 시스템에서 검출된 a상 전류이고,은 같은 듀티비(Duty Ratio)로 3상 PWM 인버터부(50)의 온(On)시 시스템에서 검출된 c상 전류이다.

그러면 오프셋(Offset) 전류 보상부(92)는 상기 오프셋(Offset) 전류 검출부(91)에서 검출된 3상 전류의 평균값(,,)을 하기한 수학식 2에 나타낸 바와 같이 계산하여 보상하여 전류센서, 아날로그/디지털변환기 등과 같은 소자에 의한 영향이 제거된 3상 전류(,,)를 출력한다.

수학식 2

여기서,은 오프셋(Offset) 보상부(92)의 a상출력전류이고,은 오프셋(Offset) 보상부(92)의 b상출력전류이고,은 오프셋(Offset) 보상부(92)의 c상출력전류이고,은 시스템에서 검출된 a상 전류이고,은 시스템에서 검출된 c상 전류이다.

이에 따라 좌표 변환부(100)는 상기 오프셋(Offset) 전류 검출 및 보상부(90)에서 오프셋(Offset)이 보상된 3상 전류를 동기 좌표계 d축 전류()와 p축 전류()로 변환하여 출력한다.

그러면 제 1 혼합부(10)는 q축 전류 지령치()와 상기 좌표 변환부(100)에서 변환된 q축 전류()를 혼합하여 그 결과 신호를 출력한다.

이에 따라 q축 PI제어부(20)는 상기 제 1 혼합부(10)에서 혼합된 전류에 따라 q측 전압 지령치()를 발생한다.

그리고 제 2 혼합부(30)는 d축 전류 지령치()와 상기 상기 좌표 변환부(100)에서 변환된 d축 전류()를 혼합하여 그 결과 신호를 출력한다.

그러면 d축 PI제어부(40)는 상기 제 2 혼합부(30)에서 혼합된 전류에 따라 d축 전압 지령치()를 발생한다.

이에 따라 3상 PWM 인버터부(50)는 상기 q축 PI제어부(20)의 q축 전압 지령치()와 d축 PI제어부(40)의 d축 전압 지령치()에 따라 3상입력전원의 PWM신호를 발생하여 모터(80)를 구동한다.

그러나 종래 기술에 따른 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법은 각상의 오프셋 전류(Offset) 값을 3상 PWM 인버터부의 오프(Off)시, 즉 "0" 전류상태에서 제 1 및 제 2 전류 검출부의 출력전압을 평균해서 얻게 되는데 교류전동기를 운전하기 위하여 PWM신호를 온(On)시키면 PWM신호의 영향으로 시스템의 오프셋 전류(Offset) 값이 변하게 되어 교류전동기 운전시 실질적인 오프셋 전류(Offset)와 보상되는 오프셋 전류(Offset)의 차이가 발생되기 때문에 교류전동기의 전기각주파수와 같은 주파수 성분을 가지는 토크리플과 속도리플이 발생하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 같은 듀티비(Duty Ratio)로 3상의 PWM신호를 발생한 후 이를 제 1 및 제 2 전류 검출부로 검출하여 같은 듀티비(Duty Ratio)의 3상 PWM신호에 의한 영향을 고려하여 시스템의 오프셋 전류(Offset)를 보상하도록 한 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법을 설명하기 위한 전류제어부를 포함한 3상 전압형 인버터의 개략 구성도

도 2 는 본 발명에 따른 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법을 설명하기 위한 전류제어부를 포함한 3상 전압형 인버터의 개략 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 제 1 혼합부 120 : q축 PI제어부

130 : 제 2 혼합부 140 : d축 PI제어부

150 : 3상 PWM 인버터부 160 : 제 1 전류 검출부

170 : 제 2 전류 검출부 180 : 모터

190 : 오프셋(Offset) 전류 검출 및 보상부

191 : 오프셋(Offset) 전류 검출부 192 : 오프셋(Offset) 전류 보상부

200 : 좌표 변환부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법의 특징은, 3상 PWM 인버터부 온(On)시 출력된 PWM신호에 의한 영향을 고려한 오프셋(Offset) 전류를 검출한 후 이를 보상하여 PWM신호에 의한 영향을 제거한 오프셋(Offset) 전류를 출력하는데 있다.

이하, 본 발명에 따른 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 따른 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법을 설명하기 위한 개략 구성도로서, 전술한 도 1 과 동일함으로 구성요소에 대한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시스템의 전원을 온(ON)시킨 후 PWM신호의 영향을 고려한 오프셋(Offset) 전류를 검출하기 위하여 3상 PWM 인버터부(150)는 같은 듀티비(Duty Ratio)를 같은 PWM신호를 출력한다.

이때 상기 3상 PWM 인버터부(150)에서 같은 듀티비(Duty Ratio)로 출력된 PWM신호는 모터(180)로 공급되지 않게 됨으로 상기 모터(180)는 구동되지 않는다.

이와 같은 상태에서 제 1 및 제 2 전류 검출부(160)(170)는 상기 3상 PWM 인버터부(150)에서 출력된 PWM신호에 의한 영향을 고려한 a상과 c상의 오프셋(Offset) 전류(,)를 검출한다.

그러면 오프셋(Offset) 전류 검출 및 보상부(190)는 상기 검출된 a상과 c상의 전류(,)에 따라 오프셋(Offset) 전류(,,)를 검출한 후 이를 보상하여 상기 PWM신호에 의한 영향이 제거된 3상 전류(,,)를 출력한다.

즉 오프셋(Offset) 전류 검출 및 보상부(190)내 오프셋(Offset) 전류 검출부(191)는 상기 3상 PWM 인버터부(50)의 오프시 흐르는 a상과 c상의 전류(,)를 검출하여 하기한 수학식 1에 나타낸 바와 같이 3상 전류의 평균값을 계산하여 오프셋(Offset) 전류(,,)를 출력한다.

여기서,은 a상의 오프셋(Offset) 전류이고,은 b상의 오프셋(Offset) 전류이고,은 c상의 오프셋(Offset) 전류이고,은 같은 듀티비(Duty Ratio)로 3상 PWM 인버터부(150)의 온(On)시 시스템에서 검출된 a상 전류이고,은 같은 듀티비(Duty Ratio)로 3상 PWM 인버터부(150)의 온(On)시 시스템에서 검출된 c상 전류이다.

그러면 오프셋(Offset) 전류 보상부(192)는 상기 오프셋(Offset) 전류 검출부(191)에서 검출된 3상 전류의 평균값(,,)을 하기한 수학식 2에 나타낸 바와 같이 계산하여 보상한 후 상기 PWM신호에 의한 영향이 제거된 3상 전류(,,)를 출력한다.

여기서,은 오프셋(Offset) 보상부(192)의 a상출력전류이고,은 오프셋(Offset) 보상부(192)의 b상출력전류이고,은 오프셋(Offset) 보상부(192)의 c상출력전류이고,은 시스템에서 검출된 a상 전류이고,은 시스템에서 검출된 c상 전류이다.

이에 따라 좌표 변환부(200)는 상기 오프셋(Offset) 전류 검출 및 보상부(190)에서 오프셋(Offset)이 보상된 3상 전류를 동기 좌표계 d축 전류()와 p축 전류()로 변환하여 출력한다.

그러면 제 1 혼합부(110)는 q축 전류 지령치()와 상기 좌표 변환부(200)에서 변환된 q축 전류()를 혼합하여 그 결과 신호를 출력한다.

이에 따라 q축 PI제어부(120)는 상기 제 1 혼합부(110)에서 혼합된 전류에 따라 q측 전압 지령치()를 발생한다.

그리고 제 2 혼합부(130)는 d축 전류 지령치()와 상기 상기 좌표 변환부(200)에서 변환된 d축 전류()를 혼합하여 그 결과 신호를 출력한다.

그러면 d축 PI제어부(140)는 상기 제 2 혼합부(130)에서 혼합된 전류에 따라 d축 전압 지령치()를 발생한다.

이후 3상 PWM 인버터부(150)는 상기 q축 PI제어부(120)의 q축 전압 지령치()와 d축 PI제어부(140)의 d축 전압 지령치()에 따라 상기 모터(180)를 구동하기 위하여 다른 듀비티(Duty Ratio)를 같은 3상입력전원의 PWM신호를 발생하여 모터(180)를 구동한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법은 같은 듀티비(Duty Ratio)로 3상의 PWM신호를 발생한 후 이를 제 1 및 제 2 전류 검출부로 검출하여 같은 듀티비(Duty Ratio)의 3상 PWM신호에 의한 영향을 고려하여 시스템의 오프셋 전류(Offset)를 보상하도록 함으로써 교류전동기의 토크리플과 속도리플을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

3상 PWM 인버터부의 PWM신호에 의한 영향을 고려한 오프셋(Offset) 전류를 검출하는 단계와;

상기 검출된 오프셋(Offset) 전류를 보상하여 PWM신호에 의한 영향을 제거한 오프셋(Offset) 전류를 출력하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법.
제 1 항에 있어서,

상기 PWM신호에 의한 영향을 고려한 오프셋(Offset) 전류는 상기 3상 PWM 인버터부가 온(On)일 경우 검출됨을 특징으로 하는 PWM 인버터 시스템의 오프셋 전류 보상방법.