KR20010079738A - 전류-조정 모터를 제어하기 위한 방법 - Google Patents

전류-조정 모터를 제어하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터에서 발생된 고조파 모멘트의 영향을 보상하고, 전류-제어 교류원을 공급받는 교류 모터를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 모터의 토크는 전류 기준에 의해서 조정되고 전류 기준은 고조파 모멘트를 보상하기 위해서 보정된다.

Description

전류-조정 모터를 제어하기 위한 방법{METHOD FOR CONTROLLING A CURRENT-REGULATED MOTOR}
교류 모터의 토크는 전기자 회로, 통상적으로 고정자, 전원 전압 및 여자 회로, 통상적으로 회전자에 의해서 발생된다. 전원 전압은 고정자 슬롯에 끼워진 고정자 권선내로 공급된다. 회전자에 끼워진 여자 권선 또는 영구 자석에 의해서 여자가 전개된다. 토크의 정상도(steadiness)는 모터의 공극에 전개된 필드가 정현파 형태에 얼마나 가까운가에 의존한다. 정현파 형태와 다른 파형은 그 안에 포함된 고조파 성분에 의해 결정되는 주파수에서 토크 진동을 일으키고, 기계적 진동 및 잡음을 야기시킨다.
전원 전압에 부가해서, 공극 필드의 형태는 다른 것들 사이에, 여자에 의해서 발생되는 필드의 형태에 의존한다. 또한, 위상 및 극 당 소수의 슬롯을 갖는 모터에서, 현저한 문제는 각각의 슬롯에 흐르는 전류에 의해서 발생되는 소위 슬롯-고조파 필드이다. 예를 들어, 위상 당 하나의 슬롯을 갖는 3상 모터에서, 6-폴드 모터 전원 주파수는 결정하기 어렵다.
공개 특허 출원 WO 98/26643은 슬롯 고조파에 의해서 생기는방해(disturbing) 모멘트를 보상할 고조파를 모터 전원 전압에 부가함으로써 고조파 전압으로부터 초래되는 모멘트가 소거되는 해결법을 개시한다. 이 해결법에서, 전원 전압에 부가된 고조파 전압은 방해 모멘트 리플과 같지만 위상은 반대인 모멘트를 일으킨다. 실제로, 그러나, 모터 조정에 관해서, 공개 팜플렛에 설명된 해결법은 구현하기가 어렵고 그 장치는 많은 부품을 포함한다.
본 발명의 목적은 불필요한 전압 변환없이 간단한 조정을 허용함과 동시에, 요구되는 측정 및 제어 회로를 최소화하는 해결법을 달성하는 것이다. 이것을 성취하기 위해서, 본 발명의 방법은 청구항 제 1 항의 특징부에 표현된 기능에 의해서 특징지어진다. 몇 바람직한 실시예의 기능이 종속항에서 표현된다.
본 발명에 따라서, 모터의 고조파 모멘트는 모터의 방해 모멘트와 위상이 반대인 모멘트를 일으킬 보조량을 전류 기준에 부가함으로써 효과적으로 소거된다.
본 발명의 실시예에 따라서, 전류 조정기의 포화는 전류의 제 3 고조파를 전류 조정기에 공급함으로써 보상된다.
각각의 엘리베이터에 대해서, 요구되는 위상 편이 및 진폭이 예를 들어 실험적으로 결정된다.
본 발명은 청구항 제 1 항의 서문에 정의된 것과 같은 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 모터 제어에 대한 다이어그램을 나타낸 도,
도 2는 전류 기준의 발생을 예시한 도,
도 3은 전류 조정기 포화의 보상을 위한 회로를 나타낸 도.
이하에서, 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 실시예의 도움에 의해 설명될 것이다.
도 1은 주파수 변환기(4)를 통해서 영구 자석 동기 모터(2)가 공급되는, 본 발명에 따른 모터 제어를 구현하기 위한 실시예를 표현한다. 동기 모터(2)는 견인 도르래상에 끼워진 로프(15) 및 샤프트에 연결된 견인 도르래(13)에 의해서 엘리베이터 승강실(11)을 움직이는데 사용된다. 주파수 변환기(4)는 도체(8)를 통해서 주파수 변환기(4)의 스위치에 가해지는 제어 펄스를 발생시키는 제어 유닛(6)에 의해서 제어된다. 피드백 양은 실제 전류값(10) 및 회전자 위치 각도(12)이다.
본 발명에 따라서, 영구 자석 동기 모터(2)의 조정은 전류-제어 인버터(7)를 사용하여 구현된다. 모터에서의 회전자 각도 피드백은 회전자 자석의 위치와 동기화된다. 이것은 모터의 d-q 좌표의 위치에 관한 정보를 제공한다. 전류 제어는 아날로그 기술을 사용하여 구현된다. 속도 및 토크 제어기는 더 쉬운 파라미터화 때문에 마이크로제어기를 사용하여 구현된다. 3상 벡터 제어를 적용함으로써, 고정자 좌표로부터 회전자 좌표로 및 회전자 좌표로부터 고정자 좌표로의 복잡한 변환을 피한다.
영구 자석 동기 모터에서, 모터 전원 주파수의 여섯배에 해당하는 방해 모멘트가 발생된다. 전류 기준은 메모리(22)(ROM)에 저장된 테이블로부터 형성되는데, 그 메모리에서 각도(20)에 해당하는 전류값이 판독된다. 바람직하게는 제 5 및 제 7 고조파는 동일 테이블에 저장된다. 테이블로부터 판독된 양(24)은 4-쿼드런트(quadrant) 승산기(28)에서 토크 기준(26)만큼 곱해지고, 승산기의 출력은 전류 기준(30)을 제공한다. 또한, 제 11 및 제 13 고조파는 동일한 방식으로 보상될 수 있다. 다른 주기의 방해 모멘트는 유사하게 보상될 수 있다.
제 5 고조파가 사용될 때, 전류 기준(30)은 Iref=I*[sin(ωt)+k*sin(5*ωt-δ)]의 형식이고, 여기서 계수 k 및 위상 편이 δ는 토크 리플을 소거하기 위해 필요한 모멘트의 크기를 결정하는데 사용된다. 차분 엘리먼트(32)에서, 위상 전류의 실제값(34)은 전류 기준(30)으로부터 공제된다. 차분 엘리먼트(32)의 출력은 증폭기(36)내로 공급되고 그로부터 더 가합 엘리먼트(38)내로 공급된다. 인버터의 반도체 스위치는 가합 엘리먼트(38)의 출력에 의해서 결정된 바와 같은 펄스 폭 변조에 의해서 제어된다.
전류 조정기의 포화를 보상하기 위해서, 전류 기준의 기본 주파수의 세배의 주파수를 갖는 신호(40)가 발생된다. 신호(40)는 Isat sin(ωt)-φ의 형식이고, 여기서 φ는 개개의 드라이브에 특정한 위상 편이 값이다. 신호(40)는 전류 기준의 결정과 관련하여 상기한 바와 같이 테이블로부터 판독함으로써 해당 방식으로 형성된다. 신호는 승산기(42)에서 토크 기준(26)만큼 곱해지고, 승산기의 출력은 가합 엘리먼트(38)에 가해지고, 가합 엘리먼트(38)에서 전류 기준에 의해 결정된 양에 부가된다.
엘리베이터의 시동 토크는 브레이크가 풀릴 때 승강실에서 저크를 일으키는 것을 피하기 위해서 로드에 해당하는 값에 맞춰져야 한다. 이것은 통상적으로 로드를 측정하고 로드에 해당하는 값에 토크를 맞춤으로써 구현된다. 실제로, 그러나,로드 측정의 부정확성으로 인해, 가속시 갑작스런 변화에 의한 저크가 일어난다. 이 문제는 정확하고 빠른 위치 센서로써 회전자 위치를 측정함으로써 해결될 수 있고, 그 시간 미분 중 하나는 가속 데이터를 제공한다. 이에 기초해서, 보정 모멘트가 발생되어 가속을 한정한다. 보정 모멘트는 모터를 제어하는데 사용되는 프리셋 시동 토크와 조합된다. 위치 센서 및 가속 데이터 업데이트는 수십 밀리초 차수의 사이에서 얻어지기 때문에 승강실 움직임에서의 저크는 1 밀리미터 이하의 크기에 한정될 수 있고, 승강실의 승객은 거의 알아차리지 못할 것이다.
이상에서 몇 실시예의 도움으로 본 발명이 설명되었다. 그러나, 예시는 특허 보호 범위를 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시예는 이하 청구항에서 정의된 범위내에서 변할 수 있다.

Claims (8)

  1. 모터에서 발생된 고조파 모멘트의 영향을 보상하고, 전류-제어 교류원을 공급받는 교류 모터를 제어하기 위한 방법에 있어서, 모터의 토크는 전류 기준에 의해서 조정되고 전류 기준은 고조파 모멘트를 보상하기 위해서 보정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 고조파 모멘트와 같고 반대인 모멘트를 일으키는 전류 기준 성분이 전류 기준에 부가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전원 주파수의 제 5 또는 제 7 고조파가 전류 기준에 부가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전원 주파수의 제 11 또는 제 13 고조파가 전류 기준에 부가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 전원 주파수에 부가된 고조파가 기본파의 고조파에 비례하는 위상으로 편이되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 3 고조파가 전류 조정기내로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 제 3 고조파가 전류 조정기의 출력에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 제 3 고조파가 기본파의 제 3 고조파에 비례하는 위상으로 편이되는 것을 특징으로 하는 방법.
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