KR20020085637A - Apparatus for vector control of induction motor - Google Patents

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KR20020085637A KR1020010025239A KR20010025239A KR20020085637A KR 20020085637 A KR20020085637 A KR 20020085637A KR 1020010025239 A KR1020010025239 A KR 1020010025239A KR 20010025239 A KR20010025239 A KR 20010025239A KR 20020085637 A KR20020085637 A KR 20020085637A
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Abstract

PURPOSE: A vector control device of an inductive motor is provided to improve performance of a vector control inverter by compensating a time constant of a rotator considering an iron loss element. CONSTITUTION: A speed control portion(12) receives a comparative speed of a reference speed and a detected rotating speed of an inductive motor(IM) and controls a speed of the inductive motor(IM). A flux control portion(23) receives a comparative flux of a reference rotator flux and an estimated flux of a flux estimator portion(21) and controls the flux. A slip calculation portion(24) and an integrator(27) estimate a flux angle of the rotator by using output of the flux control portion(23) and the speed control portion(12). An iron loss compensation portion(100) compensates an iron loss and outputs a compensated result to a current control portion(14) and the slip calculation portion(24). The slip calculation portion(24) calculates a slip frequency by using the output of the iron loss compensation portion(100) and the estimated time constant of the rotator. A rotator time constant estimator portion(101) outputs an estimated rotator resistance.

Description

유도 전동기의 벡터 제어 장치{APPARATUS FOR VECTOR CONTROL OF INDUCTION MOTOR}A vector control device of an induction motor {APPARATUS FOR VECTOR CONTROL OF INDUCTION MOTOR}

본 발명은 유도 전동기의 벡터 제어 장치에 관한 것으로, 특히 유도 전동기를 장시간 운전 시킬 경우, 회전자 저항이 변하여 회전자 시정수가 변동되어 벡터 제어 인버터의 성능이 저하되는 것을 방지하여 벡터 제어 인버터의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 유도 전동기의 벡터 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vector control device of an induction motor. In particular, when the induction motor is operated for a long time, the rotor resistance is changed and the rotor time constant is changed to prevent the performance of the vector control inverter from being degraded. It relates to a vector control device of an induction motor that can be improved.

일반적으로, 유도 전동기의 벡터 제어 장치는 유도 전동기의 여러가지 전동기 상수들을 이용하여 출력인 그 유도 전동기 슬립 주파수는 고정자 전류치와 인버터에 입력된 상수들을 생성하게 되는데, 이 경우 회전자의 시정수가 변동하게 되면 그 회전자 자속의 위치를 잘못 추정함으로써 과도 상태 및 정상 상태에서의 제어 성능이 저하된다. 이와 같은 종래 기술을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.In general, a vector control device of an induction motor uses various motor constants of an induction motor, and the induction motor slip frequency, which is an output, generates stator current values and constants input to an inverter. In this case, when the time constant of the rotor changes By incorrectly estimating the position of the rotor magnetic flux, control performance in the transient state and the steady state is degraded. When described with reference to the accompanying drawings, such a prior art as follows.

도 1은 종래의 유도 전동기 벡터 제어 장치를 보인 블록도로써, 이에 도시된 바와같이 유도 전동기(IM)의 속도를 검출하는 속도 검출부(19)에서 검출된 회전 속도(Wr)와 기준 속도()를 비교하여 그에 따른 오차를 출력하는 제1 비교부(11)와; 상기 제1 비교부(11)에서 출력되는 속도에 의한 오차를 보상하기 위한 기준 토오크 전류()와 실제 토오크 전류()를 비교하여 출력하는 제2 비교부(13)와; 기준 회전자 자속()과 자속 추정부(21)에서 추정된 회전자 자속()를 비교하여그에 따른 오차를 출력하는 제3 비교부(22)와; 상기 제3 비교부(22)의 출력에 대한 오차를 보상하는 기준 자속분 전류()를 출력하는 자속 제어부(23)와; 상기 자속 제어부(23)의 출력과 실제 출력되는 자속분 전류()를 비교하여 출력하는 제4 비교부(25)와; 상기 제2 비교부(13)와 제4 비교부(25)의 출력을 입력받아 제어하여 기준 자속분 전압()과 토오크분 기준 전압()을 출력하는 전류 제어부(14)와; 상기 전류 제어부(14)의 출력을 동기 좌표계에서 정지 좌표계로 변환시켜 출력하는 동기/정지 전압 좌표 변환부(15)와; 상기 동기/정지 전압 좌표 변환부(15)의 출력을 3상 전압(Vas, Vbs, Vcs)으로 변환시켜 출력하는 2/3상 전압 변환부(16)와; 상기 3상 전압(Vas, Vbs, Vcs)을 유도 전동기(IM)로 인가하여 회전 시키도록 하는 벡터 제어 인버터부(17)와; 상기 유도 전동기(IM)에서 회전시 검출되는 3상 전류(ias,ibs, ics)를 고정 좌표계의 디축과 큐축으로 변환시켜 전류()를 출력하는 3/2상 전류 변환부(18)와; 상기 3/2상 전류 변환부(18)의 출력을 회전자표계의 자속, 토오크분 전류()()로 변환시켜 출력하는 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)와: 상기 속도 제어부(12)와 자속 제어부(23)의 출력을 회전자 시정수를 이용하여 슬립 주파수를 출력하는 슬립 연산부(24)와; 상기 슬립 연산부(24) 및 속도 검출부(19)의 출력을 덧셈하는 가산부(26)와; 상기 가산부(26)의 출력을 적분하여 출력하는 적분기(27)로 구성된다.FIG. 1 is a block diagram showing a conventional induction motor vector control device. As shown in FIG. 1, the rotational speed Wr and the reference speed detected by the speed detection unit 19 for detecting the speed of the induction motor IM are shown in FIG. A first comparator 11 for comparing) and outputting an error according thereto; A reference torque current for compensating for the error due to the speed output from the first comparator 11 ) And actual torque current ( A second comparison unit 13 for comparing and outputting a); Reference rotor flux ( ) And the rotor flux estimated by the flux estimator 21 ) A third comparison unit 22 for comparing and outputting an error corresponding thereto; A reference magnetic flux current that compensates for the error of the output of the third comparator 22 ( A magnetic flux control unit 23 for outputting the? The output of the magnetic flux controller 23 and the actual magnetic flux current ( A fourth comparator 25 for comparing and outputting c); By receiving and controlling the outputs of the second comparator 13 and the fourth comparator 25, the reference magnetic flux voltage ( ) And torque reference voltage ( A current control unit 14 for outputting; A synchronization / stop voltage coordinate conversion unit 15 for outputting the output of the current control unit 14 from a synchronous coordinate system to a still coordinate system; A two-third-phase voltage converter 16 converting the output of the synchronous / stop voltage coordinate converter 15 into three-phase voltages V as , V bs , V cs and outputting the converted voltage; A vector control inverter unit (17) for applying the three-phase voltage (V as , V bs , V cs ) to an induction motor (IM) to rotate it; The three-phase current (i as , ibs , i cs ) detected when rotating in the induction motor (IM) is converted into the di-axis and cue-axis of the fixed coordinate system so that the current ( 3 / 2-phase current converter 18 for outputting a); The output of the 3 / 2-phase current converter 18 is converted into a magnetic flux and a torque divided current of the rotor ) ( A stop / synchronous current coordinate conversion unit 20 for outputting and converting the same into a subfield; and a slip calculation unit 24 for outputting a slip frequency using the rotor time constant of the outputs of the speed control unit 12 and the magnetic flux control unit 23. Wow; An adder (26) for adding the outputs of the slip calculator (24) and the speed detector (19); And an integrator 27 for integrating and outputting the output of the adder 26.

먼저, 유도 전동기(IM)가 회전하게 되면 속도 검출부(19)에서 회전 속도(Wr)를 검출하고, 그 검출한 속도를 출력한다. 외부로 부터 입력되는 기준 속도()가 제1 비교부(11)의 비반전단자로 입력되고, 속도 검출부(19)의 출력인 회전 속도(Wr)가 상기 제1 비교부(11)의 반전단자로 입력되어 두값의 오차를 구하여 속도 제어부(12)로 입력된다.First, when the induction motor IM rotates, the speed detection unit 19 detects the rotation speed Wr and outputs the detected speed. Reference speed input from outside ( ) Is input to the non-inverting terminal of the first comparator 11, and the rotational speed Wr, which is the output of the speed detector 19, is input to the inverting terminal of the first comparator 11 to obtain an error between the two values. It is input to the speed control unit 12.

또한, 외부로 부터 입력되는 기준 회전자 자속()이 제3 비교부(22)에서 비교한 오차를 보상하기 위해, 자속 제어부는 회전자 자속 오차에 따른 기준 자속분 전류()를 제4 비교부(25)의 비반전 단자로 입력한다.Also, the reference rotor magnetic flux input from the outside ( In order to compensate for the error compared by the third comparator 22, the magnetic flux control unit may generate a reference flux current ( ) Is input to the non-inverting terminal of the fourth comparator 25.

상기 유도 전동기(IM)의 회전시 검출한 3상 전류(ias, ibs, ics)를 3/2상 전류 변환부(18)에서 고정 좌표계 2상 전류()로 변환하여 출력하고, 그 출력은 상기 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)에 입력되어 회전 좌표계의 실제 자속분 전류()와 토오크분 전류()를 출력한다.The three-phase current i as , i bs , i cs detected at the time of rotation of the induction motor IM is transferred to the fixed coordinate system two-phase current ( And the output is inputted to the stop / synchronous current coordinate conversion unit 20 to output the actual magnetic flux current of the rotational coordinate system ( ) And torque current ( )

이에 따라, 상기 전류 좌표 변환부(20)에서 출력되는 자속분 전류()는 상기 제4 비교부(25)의 반전 단자로 입력되고, 그 제4 비교부(25)는 상기 자속 제어부(23)에서 출력되는 기준 자속분 전류()와 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)에서 출력되는 실제 자속 전류()와의 오차를 구하여 전류 제어부(14)로 출력한다.Accordingly, the magnetic flux current output from the current coordinate conversion unit 20 ( ) Is input to the inverting terminal of the fourth comparator 25, and the fourth comparator 25 is a reference flux current () output from the magnetic flux controller 23. ) And the actual magnetic flux current output from the stop / synchronous current coordinate converter 20 ) Is obtained and output to the current controller 14.

그리고 상기 제2 비교부(13)는 상기 속도 제어부(12)에서 출력되는 기준 토오크분 전류()를 비반전 단자로 입력받고, 상기 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)에서 출력되는 실제 토오크분 전류()를 반전 단자로 입력받아 그 두 값의 오차를구하여 상기 전류 제어부(14)로 출력한다.In addition, the second comparison unit 13 is a reference torque current (output current) output from the speed control unit 12 ( ) Is inputted to the non-inverting terminal, and the actual torque-minute current outputted from the stop / synchronous current coordinate conversion unit 20 ( ) Is input to the inverting terminal, and the error between the two values is obtained and outputted to the current controller 14.

그러면, 제2 비교부(13)에서 출력되는 토오크분 전류()와 제4 비교부(25)에서 출력되는 자속분 전류()를 입력받은 상기 전류 제어부(14)는 제어를 통하여 기준 자속분 전압()과 기준 토오크분 전압()을 동기/정지 전압 좌표 변환부(15)로 출력한다.Then, the torque-minute current output from the second comparator 13 ) And the magnetic flux component current output from the fourth comparator 25 ), The current controller 14 receives the reference flux voltage (V) through control. ) And reference torque voltage ( ) Is output to the synchronization / stop voltage coordinate conversion unit 15.

이에 따라, 상기 동기/정지 전압 좌표 변환부(15)는 상기 기준 자속분 전압()과 토오크분 전압()을 입력 받아 상기 2/3상 전압 변환부(16)를 통해 3상 전압(Vas, Vbs, Vcs)으로 변환시켜 벡터 제어 인버터부(17)에 인가하고, 그 벡터 제어 인버터부(17)는 3상 전압(Vas, Vbs, Vcs)을 유도 전동기(IM)에 인가한다.Accordingly, the sync / stop voltage coordinate converter 15 may convert the reference flux voltage ( ) And torque voltage ( ) Is input to the three-phase voltage (V as , V bs , V cs ) through the 2/3 phase voltage converter 16 and applied to the vector control inverter 17, and the vector control inverter ( 17 applies a three-phase voltage (V as , V bs , V cs ) to the induction motor IM.

따라서, 유도 전동기(IM)는 회전하고, 상기 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)와 3/2상 전류 변환부(18)를 통해 실제 회전 좌표계의 디축과 큐축으로 변환한 실제 자속분 전류()와 토오크분 전류()를 생성하고, 생성된 전류중 상기 자속분 전류()는 자속 추정부(21)와 상기 제4 비교부(25)로 각각 출력하고, 토오크분 전류()는 상기 제2 비교부(13)로 출력한다.Therefore, the induction motor IM rotates, and the actual magnetic flux current converted by the stop / synchronous current coordinate converter 20 and the 3 / 2-phase current converter 18 into the di-axis and the cue-axis of the actual rotary coordinate system ( ) And torque current ( ) And the flux current ( ) Are output to the magnetic flux estimator 21 and the fourth comparator 25, respectively, and the torque current ( ) Is output to the second comparator 13.

그러면 상기 자속 추정부(21)는 상기 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)로부터 입력되는 자속분 전류()에 따른 자속 추정치()를 추정하여 상기 제3 비교부(22)로 전달한다.Then, the magnetic flux estimating unit 21 receives the magnetic flux component current inputted from the stop / synchronous current coordinate converting unit 20. Flux estimate according to ) Is estimated and transferred to the third comparator 22.

또한, 슬립 연산부(24)는 상기 속도 제어부(12)에서 출력되는 상기 기준 토오크분 전류()와 상기 자속 제어부(23)에서 출력되는 상기 기준 자속분 전류()와 유도 전동기 회전자 시정수를 이용하여 슬립 주파수(Wsl)를 계산하여 가산부(26)로 출력한다.In addition, the slip operation unit 24 is the reference torque current (the current output from the speed control unit 12) ) And the reference magnetic flux component current (outputted from the magnetic flux controller 23) ) And the slip frequency (W sl ) is calculated using the induction motor rotor time constant and output to the adder 26.

이에 따라, 상기 가산부(26)는 상기 속도 검출부(19)에서 출력되는 속도(Wr)와 슬립 연산부(24)에서 출력되는 슬립 주파수(Wsl)를 더하여 적분기(27)로 출력하고, 그 적분기(27)는 그 가산부(26)에서 출력되는 값에 대하여 적분한 값으로 회전자 자속각(θ)을 상기 동기/정지 전압 좌표 변환부(15) 및 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)로 출력한다.Accordingly, the adder 26 adds the speed Wr output from the speed detector 19 and the slip frequency W sl output from the slip calculator 24 to output to the integrator 27, and the integrator thereof. Reference numeral 27 denotes the rotor magnetic flux angle θ as an integral value with respect to the value output from the adder 26, and the synchronous / stop voltage coordinate converter 15 and the stop / synchronous current coordinate converter 20 Will output

따라서, 상기 회전자 자속각(θ)을 상기 슬립 연산부(24)를 통해 추정하는 방식이다.Therefore, the rotor magnetic flux angle θ is estimated through the slip calculation unit 24.

그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는 슬립 연산부(24)에 사용되는 값들은 유도 전동기(IM)를 운전하기 이전에 그 유도 전동기(IM)를 테스트 하여 필요한 상수인 회전자 시정수(회전자 인덕턴스와 회전자 저항의 비)를 운전전에 구한 후 설정하여 준다. 이때 구해진 상기 상수들은 운전 중에 발열등에 의해 변하는 값들이다. 이러한 상기 상수들을 이용한 슬립 연산부의 슬립은 고정자 전류값과 인버터에 입력된 상기 유도 전동기(IM) 상수들에 의해 구해지는데, 이경우 회전자 시정수가 변동하게 되면 회전자 자속각을 잘못 추정함으로써, 과도 상태 및 정상 상태에서의 제어 성능이 저하되는 문제점과 그 유도 전동기(IM)의 철손 성분에 대해 고려하지 않아 정상 상태에서 정부하를 인가하였을때와 역부하를 인가하였을때 출력 토오크가 서로 다르게 출력되는 문제점이 있다.However, in the conventional apparatus operating as described above, the values used for the slip calculation unit 24 are rotor time constants (rotor inductance), which are constants required by testing the induction motor IM before driving the induction motor IM. Calculate the ratio of and rotor resistance before operation and set. The constants obtained at this time are values changed by a heating lamp during operation. The slip of the slip calculation unit using the constants is obtained by a stator current value and the induction motor (IM) constants input to the inverter. In this case, when the rotor time constant changes, the rotor magnetic flux angle is incorrectly estimated so that the transient state And a problem that the control performance in the steady state is deteriorated and the output torque is output differently when the stationary load is applied and the reverse load is applied in the steady state without considering the iron loss component of the induction motor IM. There is this.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 운전 중에 슬립 연산부에 사용되는 유도 전동기의 회전자 시정수를 추정하는데 있어서, 회전자 자속을 이용한 제어를 하여 정상 상태에서 간전 벡터 제어시 이용하는 회전자 시정수를 지속적으로 추정하여 보상하고, 철손 성분을 고려하여 보상함으로써, 벡터 제어 인버터의 성능을 향상 시키도록 한 유도 전동기 벡터 제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above problems, and in estimating the rotor time constant of the induction motor used in the slip calculation unit during operation, controlling the electric current vector in the steady state by controlling the rotor flux. It is an object of the present invention to provide an induction motor vector control apparatus which improves the performance of a vector control inverter by continuously estimating and compensating a rotor time constant used in the process and considering a loss component.

도 1은 종래의 유도 전동기의 벡터 제어 장치의 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a vector control device of a conventional induction motor.

도 2는 본 발명 유도 전동기의 벡터 제어 장치의 구성을 보인 블록도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a vector control device of the induction motor of the present invention.

도3은 도2의 철손 보상기의 상세한 구성을 보인 블록도.3 is a block diagram showing a detailed configuration of the iron loss compensator of FIG.

도4는 도2의 회전자 시정수 추정부의 상세한 구성을 보인 블록도.4 is a block diagram showing a detailed configuration of the rotor time constant estimator of FIG.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **

11: 제1 비교부12: 속도 제어부11: first comparison section 12: speed control section

13: 자속 제어부14: 전류 제어부13: magnetic flux controller 14: current controller

15: 동기/정지 전압 좌표부16: 2/3상 전압 변환부15: synchronization / stop voltage coordinate section 16: 2/3 phase voltage conversion section

17: 벡터 제어 인버터부18: 3/2상 전류 변환부17: vector control inverter section 18: 3/2 phase current converter section

19: 속도 검출부20: 정지/동기 전류 변환부19: speed detector 20: stop / synchronous current converter

21: 속도 추정부22: 제3 비교부21: speed estimating unit 22: third comparison unit

23: 자속 제어부24: 슬립 연산부23: magnetic flux control unit 24: slip calculation unit

25: 제4 비교부26: 가산부25: fourth comparison unit 26: addition unit

27: 적분기100: 철손 보상부27: integrator 100: iron loss compensation unit

101: 회전자 시정수 추정부101: rotor time constant estimator

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유도 전동기의 기준 속도와 유도 전동기의 검출된 회전 속도가 비교된 회전 속도를 입력 받아 속도를 제어하는 속도 제어부와; 기준 회전자 자속 및 자속 추정기에 의해 추정된 자속이 비교된 자속을 입력 받아 자속을 제어하는 자속 제어부와; 상기 자속 제어부 및 속도 제어부의 출력을 이용하여 슬립 연산부 및 적분기로 회전자의 자속각을 추정하는 유도 전동기의 벡터 제어 장치에 있어서, 상기 속도 제어부 및 자속 제어부의 출력과 자속분 각속도 및 추정된 회전자 저항을 입력받아 철손이 보상된 출력을 전류 제어부 및 상기 슬립 연산부로 출력하는 철손 보상부와; 상기 철손 보상부의 출력 및 추정된 회전자 시정수를 입력받아 슬립 주파수를 계산하는 상기 슬립 연산부와; 고정 좌표계의 자속분 전류, 고정 좌표계의 토오크분 전류와 고정 좌표계의 기준 자속분 전압과 고정 좌표계의 기준 토오크분 전압 및 상기 유도 전동기의 검출된 회전 속도를 입력받아 소정 연산하여 상기 추정된 회전자 저항을 출력하는 회전자 시정수 추정부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the speed control unit for controlling the speed by receiving a rotation speed is compared with the reference speed of the induction motor and the detected rotation speed of the induction motor; A magnetic flux controller configured to control the magnetic flux by receiving a magnetic flux from which the reference rotor magnetic flux and the magnetic flux estimated by the magnetic flux estimator are compared; In the vector control apparatus of the induction motor for estimating the magnetic flux angle of the rotor by the slip operation unit and the integrator using the output of the magnetic flux control unit and the speed control unit, the output of the speed control unit and the magnetic flux control unit and the magnetic flux angular velocity and the estimated rotor An iron loss compensator for receiving a resistance and outputting an iron loss compensated output to a current controller and the slip calculator; A slip calculation unit configured to calculate a slip frequency by receiving the output of the iron loss compensator and the estimated rotor time constant; The estimated rotor resistance by inputting a flux component current of a fixed coordinate system, a torque component current of a fixed coordinate system, a reference flux component voltage of a fixed coordinate system, a reference torque component voltage of a fixed coordinate system, and a detected rotation speed of the induction motor, Characterized in that the configuration further comprises a rotor time constant estimator for outputting the.

이하, 본 발명에 의한 유도 전동기의 벡터 제어 장치에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the operation and effects of the induction motor vector control apparatus according to the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명 유도 전동기의 벡터 제어 장치에 대한 구성을 보인 블록로도로써, 이에 도시된 바와 같이 유도 전동기(IM)의 기준 속도()와 유도 전동기의 검출된 회전 속도()가 비교된 회전 속도를 입력 받아 속도를 제어하는 속도 제어부(12)와; 기준 회전자 자속()과 자속 추정부(21)에 의해 추정된 자속()이 비교된 자속을 입력 받아 자속을 제어하는 자속 제어부(23)와; 상기 자속 제어부(23) 및 속도 제어부(12)의 출력을 이용하여 슬립 연산부(24) 및 적분기(27)로 회전자 자속각(θ)을 추정하는 유도 전동기의 벡터 제어 장치에 있어서, 상기 속도 제어부(12) 및 자속 제어부(23)의 출력과 자속분 각속도() 및 추정된 회전자 저항()을 입력받아 철손을 보상하여 전류 제어부(14) 및 상기 슬립 연산부(24)로 출력하는 철손 보상부(100)와; 상기 철손 보상부(100)의 출력 및 추정된 회전자 시정수를 입력받아 슬립 주파수()를 계산하는 상기 슬립 연산부(24)와; 고정 좌표계의 자속분 전류(), 고정 좌표계의 토오크분 전류()와 고정 좌표계의 기준 자속분 전압()과 고정 좌표계의 기준 토오크분 전압() 및 상기 유도 전동기의 검출된 회전 속도()를 입력받아 소정 연산하여 상기 추정된 회전자 저항()을 출력하는 회전자 시정수 추정부(101)를 더 포함하여 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the vector control device of the induction motor of the present invention, as shown in the reference speed of the induction motor (IM) ( ) And the detected rotational speed of the induction motor ( A speed control unit 12 for controlling the speed by receiving the compared rotation speed; Reference rotor flux ( ) And the magnetic flux estimated by the magnetic flux estimator 21 A magnetic flux controller 23 for controlling the magnetic flux by receiving the compared magnetic flux; In the vector control apparatus of the induction motor for estimating the rotor magnetic flux angle θ by the slip operation unit 24 and the integrator 27 by using the output of the magnetic flux control unit 23 and the speed control unit 12, the speed control unit 12 and the magnetic flux angular velocity of the magnetic flux controller 23 ) And estimated rotor resistance ( An iron loss compensator (100) for receiving an input to compensate for iron loss and outputting the iron loss to the current controller (14) and the slip operation unit (24); The slip frequency (received from the output of the iron loss compensator 100 and the estimated rotor time constant) A slip calculation unit (24) for calculating a); Magnetic flux current in fixed coordinate system ), Torque current in fixed coordinate system ( ) And the reference flux voltage of the fixed coordinate system ( ) And reference torque voltage of fixed coordinate system ( ) And the detected rotational speed of the induction motor ( ) And a predetermined operation to receive the estimated rotor resistance ( It further comprises a rotor time constant estimator 101 for outputting a), the operation of the present invention configured as described will be described as follows.

유도 전동기(IM)에 공급되는 전압에 의해 그 유도 전동기(IM)가 회전하게 되고, 속도 검출부(19)는 그 유도 전동기(IM)의 회전 속도(Wr)를 검출하여 제1 비교부(11)의 반전 단자와 가산부(26)의 일측 단자와 회전자 시정수 추정부(101)로 각각 출력된다.The induction motor IM is rotated by the voltage supplied to the induction motor IM, and the speed detector 19 detects the rotational speed Wr of the induction motor IM and the first comparator 11 Are output to the inverting terminal of and the one side terminal of the adder 26 and the rotor time constant estimator 101, respectively.

이에 따라, 상기 제1 비교부(11)는 비반전 단자의 외부로 부터 입력되는 기준 속도()와 반전 단자로 입력되는 회전속도(Wr)의 오차를 구하여 속도 제어부(12)로 제공한다. 따라서, 상기 속도 제어부(12)는 상기 제1 비교부(11)에서 출력되는 속도에 대한 오차를 보상하기 위하여 그 속도 제어부(12)로 출력하여 철손 보상부(100)에 입력한다.Accordingly, the first comparator 11 has a reference velocity input from the outside of the non-inverting terminal. ) And the error of the rotational speed (Wr) input to the inversion terminal is provided to the speed control unit 12. Accordingly, the speed controller 12 outputs the speed controller 12 to the speed controller 12 in order to compensate for the error of the speed output from the first comparator 11 and inputs the same to the iron loss compensator 100.

이때 외부로 부터 입력되는 기준 회전자 자속()이 제3 비교부(22)의 비반전 단자로 입력되고, 반전 단자로 자속 추정치()를 받아 두 값의 오차를 구하여 자속 제어부(23)로 출력한다. 그 자속 제어부(23)에서 생성된 값은 상기 철손 보상부(100)에 입력된다.At this time, the reference rotor magnetic flux input from the outside ( ) Is input to the non-inverting terminal of the third comparator 22, and the magnetic flux estimated value ( ) And obtains the error between the two values and outputs them to the flux control unit 23. The value generated by the magnetic flux controller 23 is input to the iron loss compensator 100.

상기 철손 보상부(100)는 따른 기준 토오크분 전류()와 기준 자속분 전류()를 생성하고, 그 기준 토오크분 전류()는 슬립 연산부(24)와 제2 비교부(13)의 비반전 단자로 입력되고 그 기준 자속분 전류()는 그 슬립 연산부(24)와 제4 비교부(25)의 비반전 단자로 입력된다.The iron loss compensation unit 100 according to the reference torque current ( ) And reference flux current ( ) And the reference torque minute current ( ) Is input to the non-inverting terminal of the slip operation unit 24 and the second comparison unit 13 and the reference magnetic flux current ( ) Is input to the non-inverting terminal of the slip calculation unit 24 and the fourth comparison unit 25.

도3은 도2의 철손 보상기의 상세한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 상기 속도 제어부(12)의 출력은 제1 일정 비례부(100a)에 입력되어 일정 비례 관계로 출력하고, 그 제1 일정 비례부(100a)의 출력과 상기 자속 제어부(23)의 출력은 제1 곱셈부(100d)에 입력되어 곱셈 연산후 제2 곱셈부(100e)와 제2 일정 비례부(100b)로 출력된다.3 is a block diagram showing a detailed configuration of the iron loss compensator of FIG. 2, as shown in FIG. 2, the output of the speed controller 12 is input to the first constant proportional unit 100a and output in a constant proportional relationship. The output of the first constant proportional unit 100a and the output of the magnetic flux control unit 23 are input to the first multiplier 100d and multiplied by the second multiplier 100e and the second constant proportional unit 100b. Is output.

이때, 제3 일정 비례부(100c)는 자속분 각속도()를 입력받아 일정 비례 관계로 상기 제2 곱셈부(100e) 및 제3 곱셈부(100f)로 출력함에 따라 그 제3 곱셈부(100f)의 출력과 상기 자속 제어부(23)의 출력을 입력 받은 상기 제3 곱셈부(100f)는 상기 제2 일정 비례부(100b)의 출력과 함께 제2 가산부(100g)에 입력되어 소정 연산후 기준 토오크분 전류()를 출력하고, 상기 제2 곱셈부(100e)의 출력은 감산부(100h)에 입력되어 상기 자속 제어부(23)의 출력값과의 차를 계산하여 기준 자속분 전류()로 출력한다.At this time, the third constant proportional part (100c) is the angular velocity of the magnetic flux ( ) Is received and output to the second multiplier 100e and the third multiplier 100f in a constant proportional relationship, and the output of the third multiplier 100f and the output of the magnetic flux control unit 23 are received. The third multiplier 100f is input to the second adder 100g together with the output of the second constant proportional unit 100b to provide a reference torque current after a predetermined operation ( ), And the output of the second multiplier 100e is input to the subtraction unit 100h to calculate a difference with the output value of the magnetic flux control unit 23 to calculate a reference magnetic flux current ( )

한편, 상기 유도 전동기(IM)가 회전하면 3/2상 전류 변환부(28)는 그 유도 전동기(IM)에서 3상 전류(ias, ibs, ics)를 검출하여 고정좌표계의 디축과 큐축으로 변환한 자속분 전류()와 토오크 전류()를 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)로 출력한다. 상기 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)는 입력된 고정 좌표계의 자속분 전류()와 토오크분 전류()를 회전 좌표계의 자속분 전류()와 토오크분 전류()로 변환하여 출력한다.On the other hand, when the induction motor IM rotates, the 3 / 2-phase current converter 28 detects the three-phase current i as , i bs , i cs from the induction motor IM, and the di-axis of the fixed coordinate system. Magnetic flux current converted to cue axis ( ) And torque current ( ) Is output to the stop / synchronous current coordinate conversion unit 20. The stop / synchronous current coordinate conversion unit 20 is a flux current of the input fixed coordinate system ( ) And torque current ( ) Is the flux current ( ) And torque current ( And convert it to).

이때, 상기 회전 좌표계의 자속분 전류()는 자속 추정부(21)와 제4 비교부(25)의 반전단자와 회전자 시정수 추정부(101)의 일측 단자로 각각 출력하고, 그 회전 좌표계의 토오크분 전류()는 상기 제2 비교부(13)의 반전 단자와 상기 회전자 시정수 추정부(101)의 일측 단자로 각각 출력한다.At this time, the magnetic flux current of the rotation coordinate system ( ) Are output to the inverting terminals of the magnetic flux estimator 21 and the fourth comparator 25 and to one terminal of the rotor time constant estimator 101, respectively, and the torque current ( ) Is output to the inverting terminal of the second comparator 13 and the one side terminal of the rotor time constant estimator 101, respectively.

그러면 상기 제2 비교부(13)는 비반전 단자로 입력되는 속도 제어부(12)의 기준 토오크분 전류()와 반전 단자로 입력되는 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)의 실제 토오크분 전류()의 차를 구하여 전류 제어부(14)로 출력하고, 상기 제4 비교부(25)는 비반전 단자로 입력되는 자속 제어부(23)의 기준 자속분 전류()와 반전 단자로 입력되는 실제 자속분 전류()의 오차를 구하여 상기 전류 제어부(14)로 출력한다.Then, the second comparison unit 13 is a reference torque current (the current of the speed control unit 12 input to the non-inverting terminal) ) And the actual torque current of the stop / synchronous current coordinate conversion unit 20 inputted to the inverting terminal ( ), And outputs the current to the current controller 14, and the fourth comparator 25 is a reference magnetic flux current of the magnetic flux controller 23 inputted to the non-inverting terminal. ) And the actual magnetic flux current input to the inverting terminal ( ) Is obtained and outputted to the current controller 14.

따라서, 상기 전류 제어부(14)는 회전 좌표계의 기준 토오크분 전압()과 기준 자속분 전압()을 동기/정지 전압 좌표 변환부(15)를 통해 고정 좌표계의 기준 토오크분 전압()과 기준 자속분 전압()으로 출력한다.Therefore, the current control unit 14 is the reference torque voltage of the rotational coordinate system ( ) And reference flux voltage ( ) By the synchronous / stop voltage coordinate converter 15 ) And reference flux voltage ( )

상기 동기/정지 전압 좌표 변환부(15)에서 출력되는 상기 고정 좌표계의 기준 토오크분 전압()과 기준 자속분 전압()은 2/3상 전압 변환부(16)와 상기 회전자 시정수 추정부(101)로 출력된다.Reference torque voltage of the fixed coordinate system output from the synchronization / stop voltage coordinate conversion unit 15 ( ) And reference flux voltage ( ) Is output to the 2/3 phase voltage converter 16 and the rotor time constant estimator 101.

이에 따라, 상기 고정 좌표계의 기준 토오크분 전압()과 기준 자속분 전압()을 입력받은 상기 2/3상 전압 변환부(16)는 상변환을 통해 3상 전압(Vas, Vbs, Vcs)으로 변환시켜 벡터 제어 인버터부(17)로 출력한다.Accordingly, the reference torque voltage of the fixed coordinate system ( ) And reference flux voltage ( ), The 2/3 phase voltage converter 16 converts the three-phase voltage (V as , V bs , V cs ) through the phase conversion and outputs the same to the vector control inverter unit 17.

따라서, 상기 벡터 제어 인버터부(17)는 3상 전압(Vas, Vbs, Vcs)을 유도 전동기(IM)로 인가함으로써, 그 유도 전동기(IM)는 회전하고 이때 3/2상 전류 변환부(18)는 3상 전류(ias, ibs, ics)를 검출한 후 고정 좌표계의 디축과 큐축으로 변환한 자속분 전류()와 토오크분 전류()를 생성하여 정지/동기 전류 좌표 변환부(20) 및 상기 회전자 시정수 추정부(101)로 입력된다.Accordingly, the vector control inverter 17 applies the three-phase voltages V as , V bs , V cs to the induction motor IM, so that the induction motor IM rotates and at this time converts the 3/2 phase current. The unit 18 detects the three-phase current (i as , i bs , i cs ) and converts the magnetic flux current ( ) And torque current ( ) Is input to the stop / synchronous current coordinate conversion unit 20 and the rotor time constant estimation unit 101.

상기 3/2상 전류 변환부(18)로 입력 받은 상기 자속분 전류()와 토오크분 전류()는 정지/동기 전류 좌표 변환부(20)에 의해 회전 좌표계의 자속분 전류()와 토오크분 전류()를 출력하고, 상기 회전 좌표계의 자속분 전류()는 상기 자속 추정부(21)와 제4 비교부(25)의 반전 단자로 각각 출력하고, 그 토오크분 전류()는 제2 비교부(13)의 반전 단자로 출력한다.The magnetic flux component current inputted to the 3/2 phase current converter 18 ) And torque current ( ) Is the magnetic flux component current of the rotational coordinate system by the stop / synchronous current coordinate conversion unit 20 ( ) And torque current ( ) And the flux current of the rotational coordinate system ( ) Are output to the inverting terminals of the magnetic flux estimator 21 and the fourth comparator 25, respectively, and the torque current ( ) Is output to the inverting terminal of the second comparator 13.

그러면 상기 회전자 시정수 추정부(101)는 상기 3/2상 전류 변환부(18)로 부터 입력되는 상기 고정 좌표계의 자속분 전류()와 토오크분 전류()와 상기 동기/정지 전압 좌표 변환부(15)로 부터 입력되는 고정 좌표계의 기준 자속분 전압()과 기준 토오크분 전압() 및 속도 검출부(19)에서 입력되는 회전 속도(Wr)를 이용하여 회전자 저항(Rr)을 계산하여 슬립 연산부(24)로 출력한다.Then, the rotor time constant estimator 101 is a magnetic flux component current of the fixed coordinate system inputted from the 3/2 phase current converter 18. ) And torque current ( ) And the reference flux voltage of the fixed coordinate system input from the synchronization / stop voltage coordinate conversion unit 15 ( ) And reference torque voltage ( ) And the rotor resistance Rr is calculated using the rotational speed Wr input from the speed detector 19 and outputted to the slip calculator 24.

이에 따라, 상기 슬립 연산부(24)는 상기 회전자 시정수 추정부(101)로부터 입력되는 상기 회전자 저항(Rr)과 철손 보상부(100)로 입력되는 기준 디축 여자 전류()와 기준 큐축 여자 전류()를 이용하여 슬립 주파수()를 계산하여 가산부(26)의 일측 단자로 출력한다.Accordingly, the slip calculation unit 24 is a reference di-axis excitation current input to the rotor resistance (Rr) and the iron loss compensation unit 100 input from the rotor time constant estimation unit 101 ( ) And the reference cue excitation current ( ) To adjust the sleep frequency ( ) Is calculated and output to one terminal of the adder 26.

여기서, 상기 가산부(26)는 슬립 연산부(24)로부터 입력되는 상기 슬립 주파수()와 속도 검출부(19)로부터 입력되는 상기 회전 속도(Wr)을 더하여 상기 적분기(27)로 출력하고, 또한 상기 철손 보상부(100)로 출력한다.Here, the adder 26 is the sleep frequency input from the sleep calculator 24 ( ) And the rotational speed Wr input from the speed detector 19 are added to the integrator 27 and output to the iron loss compensator 100.

상기 적분기(27)는 상기 가산부(26)에서 출력되는 값에 대해 적분하여 회전자 자속각(θ)을 상기 동기/정지 전압 좌표 변환부(15)와 상기 정지/동기 전류 변환부(20)로 출력한다.The integrator 27 integrates the value of the output from the adder 26 to adjust the rotor magnetic flux angle θ to the synchronous / stop voltage coordinate converter 15 and the stop / synchronous current converter 20. Will output

따라서, 상기 동기/정지 전압 좌표 변환부(15)와 상기 정지/동기 전류 변환부(20)는 상기 적분기(27)로부터 입력되는 상기 회전자 자속각(θ)에 따라 좌표 변환을 제어한다.Accordingly, the sync / stop voltage coordinate converter 15 and the stop / sync current converter 20 control coordinate transformation according to the rotor flux angle θ input from the integrator 27.

도4는 도2의 회전자 시정수 추정부의 상세한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 3/2상 전류 변환부(18)로부터 출력되는 고정 좌표계의 자속분 전류()와 토오크분 전류() 및 동기/정지 전압 좌표 변환부(15)로부터 출력되는 고정 좌표계의 기준 자속분 전압()과 기준 토오크분 전압()이 디축 기준 자속 계산부(101a)와 큐축 기준 자속 계산부(101b)로 각각 입력된다.FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of the rotor time constant estimating unit of FIG. 2, and as shown in FIG. 4, the magnetic flux component current of the fixed coordinate system output from the 3 / 2-phase current converting unit 18 is shown in FIG. ) And torque current ( ) And the reference magnetic flux voltage of the fixed coordinate system (outputted from the synchronous / stop voltage coordinate converter 15 ) And reference torque voltage ( ) Are input to the di-axis reference flux calculator 101a and the cue-axis reference flux calculator 101b, respectively.

상기 디축 기준 자속 계산부(101a)는 고정 좌표계의 자속 전류()와 기준자속분 전압()을 이용하여 고정 좌표계의 디축 회전자 기준 자속()을 출력하고, 큐축 기준 자속 계산부(101b)는 상기 고정 좌표계의 토오크분 전류()와 기준 토오크분 전압()을 이용하여 고정 좌표계의 큐축 회전자 기준 자속()을 출력한다.The di-axis reference flux calculation unit 101a uses a magnetic flux current of a fixed coordinate system ( ) And reference flux voltage ( Magnetic flux based on the di-axis rotor in the fixed coordinate system ), And the cue-axis reference flux calculation unit 101b outputs the torque-minute current of the fixed coordinate system ( ) And reference torque voltage ( Magnetic flux based on the cue rotor in a fixed coordinate system )

즉, 유도 전동기의 회전자 자속을 고정좌표계의 전압과 전류 및 유도 전동기 파라메터로 표현하면 아래와 같은 수학식을 사용한다.That is, when the rotor flux of the induction motor is expressed by the voltage and current of the fixed coordinate system and the induction motor parameters, the following equation is used.

여기서: 고정 좌표계의 디축 회전자 자속: 회전자 인덕턴스here : D-axis rotor flux in fixed coordinate system : Rotor inductance

: 고정 좌표계의 큐축 회전자 자속: 자기 인덕턴스 : Queue rotor rotor flux in fixed coordinate system Magnetic inductance

: 고정 좌표계의 디축 고정자 전압: 2차측 저항값 : D-axis stator voltage in fixed coordinate system : Secondary resistance

: 고정 좌표계의 큐축 고정자 전압: 2차측 누설 인덕턴스 : Cu-axis stator voltage in fixed coordinate system : Secondary leakage inductance

: 고정 좌표계의 자속분 전류: 고정 좌표계의 토오크분 전류 : Flux current of fixed coordinate system : Torque current in fixed coordinate system

또한, 상기 3/2상 전류 변환부(18)에서 출력되는 고정 좌표계의 자속분 전류(), 토오크분 전류()와 속도 검출부(19)에서 출력한 상기 회전 속도(Wr) 및 추정한 회전자 시정수 추정치()가 디축 추정 자속 계산부(101c)와 큐축 추정 자속 계산부(101d)로 각각 입력된다.In addition, the magnetic flux component current of the fixed coordinate system output from the 3 / 2-phase current converter 18 ( ), Torque current ( And the rotation speed Wr output from the speed detector 19 and the estimated rotor time constant ( Are input to the di-axis estimation magnetic flux calculation unit 101c and the cue-axis estimation magnetic flux calculation unit 101d, respectively.

상기 디축 추정 자속 계산부(101c)는 상기 고정 좌표계의 자속분 전류()와 상기 속도 검출부(19)에서 출력한 회전 속도(Wr)와 회전자 시정수 추정치()를 이용하여 고정 좌표계의 디축 회전자 추정 자속()을 출력하고, 큐축 추정 자속 계산부(101d)는 고정 좌표계의 토오크분 전류()와 속도 검출부(19)에서 출력한 회전 속도(Wr)와 회전자 시정수 추정치()를 이용하여 고정 좌표계의 큐축 회전자 추정 자속()을 출력한다.The di-axis estimation magnetic flux calculation unit 101c uses the magnetic flux component current of the fixed coordinate system ( ) And the rotation speed Wr and the rotor time constant estimated by the speed detector 19 ( Estimated magnetic flux of di-axis rotor in fixed coordinate system ), And the cue-axis estimation magnetic flux calculation unit 101d supplies the torque-minute current of the fixed coordinate system ( ) And the rotational speed Wr and the rotor time constant estimated by the speed detector 19 Estimation flux of cue rotor rotor in fixed coordinate system )

즉, 상기 유도 전동기(IM)의 회전자 자속을 고정 좌표계의 전류와 회전 속도 및 유도 전동기 회전자 시정수로 표현하면 아래의 수학식을 사용한다.That is, when the rotor flux of the induction motor IM is expressed by the current of the fixed coordinate system, the rotation speed, and the induction motor rotor time constant, the following equation is used.

여기서,: 고정 좌표계의 디축 회전자 자속: 자기 인덕턴스here, : D-axis rotor flux in fixed coordinate system Magnetic inductance

: 고정 좌표계의 큐축 회전자 자속: 회전자 시정수 : Queue rotor rotor flux in fixed coordinate system : Rotor time constant

: 유도 전동기의 회전 속도:고정 좌표계의 자속분 전류 : Rotational Speed of Induction Motor Magnetic flux current of fixed coordinate system

:고정 좌표계의 토오크분 전류 Torque current in fixed coordinate system

상기 수학식1, 2를 근거로 하여 회전자 자속 성분을 추정하기 위해 두개의 상호 독립적인 상기 디축,큐축 기준 자속 계산부(101a)(101b)와 디축, 큐축 추정자속 계산부(101c)(101d)로 구성되어 있다.In order to estimate the rotor flux component based on Equations 1 and 2, two mutually independent di-axis and cue-axis reference flux calculators 101a and 101b and di-axis and cue-axis estimated flux calculators 101c and 101d. It consists of).

즉 상기 수학식1에는 회전자 시정수()가 포함되어 있지 않기 때문에 상기 디축, 큐축 기준 자속 계산부(101a)(101b)로 부터 기준값을 얻고, 상기 수학식2에는 그 회전자 시정수()가 포함되어 있기 때문에 변화하는 고정 좌표계의 디축, 큐축 회전자 자속을 얻게된다.That is, in the equation 1, the rotor time constant ( ) Is obtained, the reference value is obtained from the di-axis and cue-axis reference flux calculation units 101a and 101b, and the rotor time constant ( ), The diaxial and cue rotor rotor fluxes of the fixed coordinate system are obtained.

이에 의해, 상기 큐축 기준 자속 계산부(101b)의 출력인 고정 좌표계의 큐축 회전자 기준 자속()과 디축 추정자속 계산부(101c)의 출력인 고정 좌표계의 디축 회전자 추정 자속()이 제1 곱셈부(101e)에 입력 되고, 그 제1 곱셈부의 출력이 제5 비교부(101g)의 비반전 단자로 입력 된다.Thereby, the cue-axis rotor reference magnetic flux of the fixed coordinate system (output of the cue-axis reference magnetic flux calculation unit 101b) ) And the estimated diaxial rotor flux of the fixed coordinate system (the output of the diaxial estimated flux calculation unit 101c). ) Is input to the first multiplier 101e, and the output of the first multiplier is input to the non-inverting terminal of the fifth comparator 101g.

또한, 상기 디축 기준 자속 계산부(101a)에서의 출력인 고정 좌표계의 디축 회전자 기준 자속()과 상기 큐축 추정 자속 계산부(101d)에서의 출력인 고정 좌표계의 큐축 회전자 추정 자속()이 제2 곱셈부(101f)에 입력 되고, 그 제2 곱셈부(101f)의 출력이 상기 제5 비교부(101g)의 반전 단자로 입력 된다.In addition, the di-axis rotor reference magnetic flux of the fixed coordinate system that is output from the di-axis reference magnetic flux calculation unit 101a ( ) And the queue-axis rotor estimated magnetic flux of the fixed coordinate system that is output from the queue-axis estimation magnetic flux calculation unit 101d ( ) Is input to the second multiplier 101f, and the output of the second multiplier 101f is input to the inverting terminal of the fifth comparator 101g.

이때, 상기 제1, 제2 곱셈부(101e)(101f)의 오차는 상기 디축, 큐축의 회전자 기준 자속()()과 고정 좌표계의 디축, 큐축 회전자 추정 자속()()의 위상각 차이를 나타내며, 상기 회전자 시정수 제어부(101h)는 그 위상각의 차이만큼 보상해 주는 미소 회전자 시정수 변동분()을 출력한다.In this case, the error of the first and second multipliers 101e and 101f is based on the rotor reference magnetic flux of the di- and cu-axis. ) ( ) And magnetic flux estimates for the di- and cu-axis rotors of fixed coordinate systems ) ( Represents a difference in phase angles, and the rotor time constant control unit 101h changes the minute rotor time constant variation (compensated by the difference in phase angles). )

상기 회전자 시정수 제어부의 출력인 상기 미소 회전자 시정수 변동분()과 회전자 시정수 초기치()를 입력으로 하는 연산부(101i)에서 최종적으로 회전자 시정수 추정치()를 출력하고 제4 일정 비례부(101j)를 통해 회전자 저항 추정치()를 출력하여 상기 슬립 연산부(24)에 입력된다.The minute rotor time constant variation, which is the output of the rotor time constant controller ( ) And rotor time constant initial value ( Finally, the calculation unit 101i inputting the rotor time constant estimate ( ) And the rotor resistance estimate (4) through the fourth constant proportional portion 101j. ) Is inputted to the slip operation unit 24.

여기서, 상기 연산부(101i)의 출력인 상기 회전자 시정수 추정치()는 상기 디축 추정자속 계산부(101c)와 큐축 추정자속 계산부(101d)로 궤환 되어 고정 좌표계의 디축 회전자 추정자속()과 큐축 회전자 추정자속()을 계산한다.Here, the rotor time constant estimate (the output of the calculating section 101i) ) Is fed back to the di-axis estimating flux calculation unit 101c and the cue-axis estimating flux calculation unit 101d, so that the di-axis rotor estimating flux of the fixed coordinate system ( ) And cue-axis rotor estimated flux ( Calculate

따라서, 상기 회전자 시정수 추정부(101)에 의해 회전자 자속을 이용한 제어를 함으로써, 상기 유도 전동기의 정상 상태에서 간접 벡터 제어시 이용하는 회전자 시정수를 지속적으로 추정하여 보상하고, 철손 성분을 고려하여 보상함으로써 벡터 제어 인버터의 성능을 향상 시킨다.Therefore, by controlling the rotor flux by the rotor time constant estimator 101, the rotor time constant used in the indirect vector control in the steady state of the induction motor is continuously estimated and compensated for, and the iron loss component is compensated. By considering and compensating to improve the performance of the vector control inverter.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 유도 전동기의 회전자 시정수를 추정하여 그 회전자 시정수의 변동분을 보상하고, 그 유도 전동기의 장시간 운전시 변동하는 회전자 시정수를 정확히 추정하여 보상함으로써, 벡터 제어 장치의 정상 상태 및 과도 상태의 제어 성능을 향상시킨다.As described in detail above, the present invention estimates the rotor time constant of the induction motor to compensate for the variation of the rotor time constant, and accurately estimates and compensates for the rotor time constant that changes during long time operation of the induction motor. Improve the control performance of steady state and transient state of the vector control device.

또한 철손 성분을 보상하여 동일한 값의 정부하를 인가했을때와 역부하를 인가했을때 출력 토크가 같아지게 되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the output torque becomes the same when applying the same static value and the reverse load by compensating the iron loss component.

Claims (5)

유도 전동기의 기준 속도와 유도 전동기의 검출된 회전 속도가 비교된 회전 속도를 입력 받아 속도를 제어하는 속도 제어부와; 기준 회전자 자속 및 자속 추정기에 의해 추정된 자속이 비교된 자속을 입력 받아 자속을 제어하는 자속 제어부와; 상기 자속 제어부 및 속도 제어부의 출력을 이용하여 슬립 연산부 및 적분기로 회전자의 자속각을 추정하는 유도 전동기의 벡터 제어 장치에 있어서, 상기 속도 제어부 및 자속 제어부의 출력과 자속분 각속도 및 추정된 회전자 저항을 입력받아 철손이 보상된 출력을 전류 제어부 및 상기 슬립 연산부로 출력하는 철손 보상부와; 상기 철손 보상부의 출력 및 추정된 회전자 시정수를 입력받아 슬립 주파수를 계산하는 상기 슬립 연산부와; 고정 좌표계의 자속분 전류, 고정 좌표계의 토오크분 전류와 고정 좌표계의 기준 자속분 전압과 고정 좌표계의 기준 토오크분 전압 및 상기 유도 전동기의 검출된 회전 속도를 입력받아 소정 연산하여 상기 추정된 회전자 저항을 출력하는 회전자 시정수 추정부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 벡터 제어 장치.A speed controller configured to control the speed by receiving a rotation speed at which the reference speed of the induction motor and the detected rotation speed of the induction motor are compared; A magnetic flux controller configured to control the magnetic flux by receiving a magnetic flux from which the reference rotor magnetic flux and the magnetic flux estimated by the magnetic flux estimator are compared; In the vector control apparatus of the induction motor for estimating the magnetic flux angle of the rotor by the slip operation unit and the integrator using the output of the magnetic flux control unit and the speed control unit, the output of the speed control unit and the magnetic flux control unit and the magnetic flux angular velocity and the estimated rotor An iron loss compensator for receiving a resistance and outputting an iron loss compensated output to a current controller and the slip calculator; A slip calculation unit configured to calculate a slip frequency by receiving the output of the iron loss compensator and the estimated rotor time constant; The estimated rotor resistance by inputting a flux component current of a fixed coordinate system, a torque component current of a fixed coordinate system, a reference flux component voltage of a fixed coordinate system, a reference torque component voltage of a fixed coordinate system, and a detected rotation speed of the induction motor, The vector control device of the induction motor, characterized in that it further comprises a rotor time constant estimator for outputting. 제 1항에 있어서, 상기 철손 보상부는 상기 속도 제어부의 출력을 입력받아 일정 비례 관계로 출력하는 제1 일정 비례부와; 상기 제1 일정 비례부의 출력과 상기 자속 제어부의 출력을 입력받아 곱셈 연산하여 출력하는 제1 곱셈부와; 자속분 각속도를 입력받아 일정 비례 관계로 출력하는 제3 일정 비례부와; 상기 제3 일정비례부의 출력과 제1 곱셈부의 출력을 입력 받아 곱셈 연산하여 출력하는 제2 곱셈부와; 상기 자속 제어부의 출력 및 상기 제3 일정 비례부의 출력을 곱셈 연산하여 출력하는 제3 곱셈부와; 상기 제1 곱셈부의 출력을 일정 비례 관계로 출력하는 제2 일정 비례부와; 상기 제2 일정 비례부의 출력과 제3 곱셈부의 출력을 가산하는 가산부와; 상기 제2 곱셈부 및 자속 제어부의 출력을 감산하는 감산부로 구성된 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 벡터 제어 장치.The apparatus of claim 1, wherein the iron loss compensator comprises: a first constant proportional unit configured to receive an output of the speed controller and output the output in a constant proportional relationship; A first multiplier configured to receive an output of the first constant proportional unit and an output of the magnetic flux controller to multiply and output the multiplier; A third constant proportional unit configured to receive the magnetic flux component angular velocity and output the same in a constant proportional relationship; A second multiplier configured to receive the output of the third constant proportional part and the output of the first multiplier and multiply and output the multiplier; A third multiplier configured to multiply and output an output of the magnetic flux controller and an output of the third constant proportional unit; A second constant proportional unit configured to output an output of the first multiplier in a constant proportional relationship; An adder configured to add an output of the second constant proportional part and an output of a third multiplier; And a subtractor configured to subtract the output of the second multiplier and the magnetic flux controller. 제 1항에 있어서, 상기 회전자 시정수 추정부는 상기 고정 좌표계의 토오크분 전류와 기준 토오크분 전압을 입력 받아 고정 좌표계의 큐축 회전자 기준 자속을 출력하는 큐축 기준 자속 계산부와; 상기 고정 좌표계의 자속분 전류, 고정 좌표계의 토오크분 전류와 회전 속도 및 추정한 회전자 시정수 추정치를 입력받아 디축 회전자 추정 자속을 출력하는 디축 추정 자속 계산부와; 상기 큐축 기준 자속 및 디축 회전자 추정 자속을 입력받아 곱셈하여 출력하는 제1 곱셈부와; 상기 고정 좌표계의 자속분 전류와 기준 자속분 전압을 이용하여 고정 좌표계의 디축 회전자 기준 자속을 출력하는 상기 디축 기준 자속 계산부와; 고정 좌표계의 토오크분 전류와 회전 속도와 회전자 시정수 추정치를 이용하여 고정 좌표계의 큐축 회전자 추정 자속을 출력하는 큐축 회전자 추정 자속 계산부와; 상기 고정 좌표계의 디축 회전자 기준 자속 및 큐축 회전자 자속을 입력받아 곱셈하여 출력하는 제2 곱셈부와; 상기 제1, 제2 곱셈부의 출력을 비교하는 비교부와; 상기 비교부의 출력값의 회전자 시정수를 제어하여 시정수 변동분을 출력하는 회전자 시정수 제어부와; 상기 시정수 변동분과 회전자 시정수 초기치를 소정연산하여 회전자 시정수 추정치를 출력하는 연산부와; 상기 회전자 시정수 추정치를 일정 비례관계로 회전자 저항 추정치로 출력하는 일정 비례부로 구성된 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 벡터 제어 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the rotor time constant estimating unit comprises: a queue axis reference flux calculation unit configured to receive a torque minute current and a reference torque voltage of the fixed coordinate system and output a queue axis rotor reference magnetic flux of the fixed coordinate system; A di-axis estimated flux calculator for receiving a flux current of the fixed coordinate system, a torque-minute current and a rotation speed of the fixed coordinate system, and an estimated rotor time constant estimate and outputting a diaxial rotor estimated magnetic flux; A first multiplier configured to receive and multiply the cue-axis reference flux and the di-axis rotor estimate magnetic flux by outputting them; The di-axis reference magnetic flux calculation unit configured to output the di-axis rotor reference magnetic flux of the fixed coordinate system using the flux current and the reference flux voltage of the fixed coordinate system; A cue-axis rotor estimation magnetic flux calculation unit for outputting a cue-axis rotor estimation magnetic flux of the fixed coordinate system using the torque-minute current, the rotational speed, and the rotor time constant estimate of the fixed coordinate system; A second multiplier configured to receive the multi-axis rotor reference magnetic flux and the cue-axis rotor magnetic flux of the fixed coordinate system, and to multiply and output the magnetic flux; A comparator for comparing outputs of the first and second multipliers; A rotor time constant controller which controls a rotor time constant of the output value of the comparator and outputs a time constant variation; A calculation unit configured to output a rotor time constant estimate by performing a predetermined operation on the time constant variation and the rotor time constant initial value; And a constant proportional part configured to output the rotor time constant estimate as a rotor resistance estimate in a constant proportional relationship. 제3항에 있어서, 상기 디축 회전자 기준 자속 계산부와 큐축 회전자 기준 자속 계산부는 아래와 같은 수학식에 의해 디축, 큐축 기준 자속을 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 벡터 제어 장치.The vector control apparatus of the induction motor according to claim 3, wherein the di-axis rotor reference flux calculator and the cue-axis rotor reference flux calculator are configured to output di-axis and cue-axis reference fluxes by the following equation. (수학식 1)(Equation 1) 여기서: 고정 좌표계의 디축 회전자 자속: 회전자 인덕턴스here : D-axis rotor flux in fixed coordinate system : Rotor inductance : 고정 좌표계의 큐축 회전자 자속: 자기 인덕턴스 : Queue rotor rotor flux in fixed coordinate system Magnetic inductance : 고정 좌표계의 디축 고정자 전압: 2차측 저항값 : D-axis stator voltage in fixed coordinate system : Secondary resistance : 고정 좌표계의 큐축 고정자 전압: 2차측 누설 인덕턴스 : Cu-axis stator voltage in fixed coordinate system : Secondary leakage inductance : 고정 좌표계의 자속분 전류: 고정 좌표계의 토오크분 전류 : Flux current of fixed coordinate system : Torque current in fixed coordinate system 제3 항에 있어서, 상기 디축 회전자 추정자속 계산부와 큐축 회전자 추정 자속 계산부는 아래와 같은 수학식에 의해 디축, 큐축 회전자 기준 자속을 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 벡터 제어 장치.The vector control apparatus of the induction motor according to claim 3, wherein the di-axis rotor estimator flux calculation unit and the cue-axis rotor estimation flux calculation unit are configured to output the di-axis and the cue-axis rotor reference magnetic flux by the following equation. (수학식 2)(Equation 2) 여기서,: 고정 좌표계의 디축 회전자 자속: 자기 인덕턴스here, : D-axis rotor flux in fixed coordinate system Magnetic inductance : 고정 좌표계의 큐축 회전자 자속: 회전자 시정수 : Queue rotor rotor flux in fixed coordinate system : Rotor time constant : 유도 전동기의 회전 속도:고정 좌표계의 자속분 전류 : Rotational Speed of Induction Motor Magnetic flux current of fixed coordinate system :고정 좌표계의 토오크분 전류 Torque current in fixed coordinate system
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100422204B1 (en) * 2001-08-17 2004-03-11 한국철도기술연구원 Magnetic flux angle acquisition method by rotor or induction motor
KR100484819B1 (en) * 2002-10-10 2005-04-22 엘지전자 주식회사 Controlling System of Synchronous Reluctance Motoe
KR101229781B1 (en) * 2012-01-19 2013-02-06 현대엘리베이터주식회사 Parameter estimation method of inductionmotors for vector control
KR20190129186A (en) * 2018-05-10 2019-11-20 엘에스산전 주식회사 Apparatus for controlling inverter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0129561B1 (en) * 1993-08-04 1998-04-15 고지마 게이지 Induction motor vector control

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100422204B1 (en) * 2001-08-17 2004-03-11 한국철도기술연구원 Magnetic flux angle acquisition method by rotor or induction motor
KR100484819B1 (en) * 2002-10-10 2005-04-22 엘지전자 주식회사 Controlling System of Synchronous Reluctance Motoe
KR101229781B1 (en) * 2012-01-19 2013-02-06 현대엘리베이터주식회사 Parameter estimation method of inductionmotors for vector control
KR20190129186A (en) * 2018-05-10 2019-11-20 엘에스산전 주식회사 Apparatus for controlling inverter

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