KR20030012363A - Torque control method for direct torque control driving induction motor having largeness capacity - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for controlling torque of a mass inductive motor driven by DTC(Direct Torque Control) is provided to control the torque by utilizing a switching look-up table using an intermediate vector. CONSTITUTION: A speed control portion(10) determines torque of a control target by calculating a command value of calculated torque and estimated torque of a motor. A flux control portion(20) determines flux. A torque comparator(30) compares the torque of the speed control portion(10) with a reference torque pattern. A flux comparator(40) compares a variation of flux of the flux control portion(20) with a reference flux change pattern. A switching control portion(50) is formed with a switching lookup table(52) and a voltage vector selection portion(51) in order to output a gating signal of a 3-level inverter(120). A calculation portion(70) detects a voltage of an inverter. A current sensor portion(80) detects current from the 3-level inverter(120). An adaptive observer(90) estimates flux of a stator, flux of a rotator, a speed of the rotator, and a resistor of the stator. A torque estimation portion(100) estimates torque from the flux of the stator and the flux of the rotator. A flux estimation portion(110) estimates intensity of flux.

Description

디티씨(DTC)로 구동되는 대용량 유도전동기의 토크 제어 방법{Torque control method for direct torque control driving induction motor having largeness capacity}Torque control method for direct torque control driving induction motor having largeness capacity}

본 발명은 디티씨(DTC)로 구동되는 대용량 유도전동기의 저속운전시의 성능 개선을 위한 토크 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a torque control method for improving performance during low speed operation of a large-capacity induction motor driven by DTC (DTC).

직접 토크제어(DTC ; Direct Torque Control)에 의한 유도전동기가 산업용 응용 분야에 광범위하게 사용되고 있다.Induction motors by direct torque control (DTC) are widely used in industrial applications.

이와 같은 DTC 방식은 빠른 토크 응답성, 간단한 제어기 구조, 전동기 파라미터 변동에 의한 강인성 등의 장점을 가지고 있고, 유도 전동기에 속도 센서의 부착없이 구현이 가능하다.Such a DTC method has advantages such as fast torque response, simple controller structure, robustness due to motor parameter variation, and can be implemented without attaching a speed sensor to an induction motor.

따라서, DTC 알고리즘은 소용량에서 부터 대용량 전동기 구동으로 적용이 확산되고 있다.Therefore, DTC algorithm is spreading from small capacity to large motor drive.

2레벨 인버터로 구동되는 유도 전동기의 직접 토크 제어방식에 대해서는 많은 제어 알고리즘이 연구 발표되고 있지만, 3레벨 시스템에 대해서는 그 연구결과가 거의 없는 실정이다.Although many control algorithms have been studied and published about the direct torque control method of an induction motor driven by a two-level inverter, few studies have been conducted on the three-level system.

특히 3레벨의 대용량 시스템에서는 스위칭 소자의 냉각문제로 인해 스위칭 주파수가 1㎑ 이하로 제한되는 고압 대용량 3레벨 인버터의 경우에 있어서는 더욱 그러하다.This is especially true for high-voltage, high-capacity, three-level inverters where switching frequencies are limited to less than 1 kHz due to cooling problems in switching devices in three-level high-capacity systems.

이에 본 발명에서는 3레벨 인버터로 구동되는 유도전동기의 저속 운전 영역에 대한 토크 제어방법을 제안하고자 하는 것으로, 3레벨 인버터를 위해 간단한 히스테리 시스테 제어 방법을 제공하고, 저속 운전 영역에서 나타나는 고정자 자속 강하를 해결하는 새로운 방법을 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention intends to propose a torque control method for a low speed operation region of an induction motor driven by a three-level inverter, and provides a simple hysteresis control method for a three-level inverter, and stator flux drop in the low speed operation region. I would like to propose a new way to solve the problem.

여기서, 또한 DTC 성능을 향상시키기 위해 넓은 속도 영역에서 고정자 자속, 회전자 속도, 고정자 저항을 추정하는 적응 전차원 관측기(adaptive observer)를 적용하고자 한다.Here, in order to improve the performance of DTC, an adaptive omnidirectional observer that estimates stator flux, rotor speed, and stator resistance in a wide speed range is applied.

본 발명에서는 DTC로 구동되는 유동 전동기의 토크 제어에 있어서, 저속운 전 제어시 전압벡터중 중간벡터를 사용하는 새로운 스위칭 룩업 테이블(switchinglook-up table)을 이용하여 토크를 제어할 수 있도록 하므로써, 저속 운전영역에서 나타나는 고정자 자속 강하를 해결하고자 한 것이다.In the present invention, in the torque control of a DTC-driven induction motor, the torque can be controlled by using a new switchinglook-up table using an intermediate vector of voltage vectors during low speed operation control. This is to solve the stator flux drop in the operating area.

도 1은 3레벨 인버터 출력 전압의 전형적인 공간전압 벡터를 나타낸 도면.1 shows a typical spatial voltage vector of a three level inverter output voltage.

도 2는 3레벨 인버터 토크 기울기 패턴을 나타낸 도면.2 shows a three level inverter torque gradient pattern.

도 3은 본 발명 디티씨(DTC)로 구동되는 대용량 유도전동기의 토크 제어 방법에 있어, 저속 운전시 스위칭 방법을 나타낸 도면.3 is a view illustrating a switching method during low speed operation in a torque control method of a large capacity induction motor driven by DTC of the present invention.

도 4은 본 발명 디티씨(DTC)로 구동되는 대용량 유도전동기의 토크 제어방법이 적용된 토크 제어장치의 블록 구성도.Figure 4 is a block diagram of a torque control device to which the torque control method of a large-capacity induction motor driven by the present invention DTC (DTC) is applied.

DTC 원리와 3레벨 인버터 시스템의 토크 제어 방법에 대하여 먼저 설명하면 다음과 같다.The DTC principle and the torque control method of the three-level inverter system will be described first.

도 1은 3레벨 인버터 출력 전압의 전형적인 공간전압 벡터를 나타낸 것이다.Figure 1 shows a typical spatial voltage vector of a three level inverter output voltage.

여기서,의 첨자 z,h,i,f는 영전압(zero) 벡터, 반전압(half) 벡터, 중간전압(intermediate) 벡터, 전전압(full) 벡터를 나타낸다.here, The subscripts z, h, i, and f denote zero vector, half vector, intermediate vector, and full vector.

3레벨 인버터에는 27개의 스위칭 전압 벡터 선택이 가능하고 2레벨 인버터 보다 적절한 인버터 스위칭 전압 벡터 선택이 복잡하다.Three-level inverters have 27 switching voltage vectors to choose from, and more complex inverter switching voltage vectors are selected than two-level inverters.

유도 전동기 방정식으로 부터 고정자 저항의 전압강하를 무시하면 인버터 출력전압 벡터와 고정자 자속 변화사이의 관계는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.Neglecting the voltage drop of the stator resistance from the induction motor equation, the relationship between the inverter output voltage vector and the stator flux change can be expressed as Equation 1 below.

여기서,: 인버터 출력전압 벡터, tsp: 샘플링 주기이다.here, : Inverter output voltage vector, t sp : Sampling period.

상기의 수학식 1은 공급된 고정자 전압 벡터가 고정자 자속 변화를 발생함을 나타낸 것이다.Equation 1 shows that the supplied stator voltage vector generates a stator flux change.

고정자 자속 변화의 크기는 공급전압 벡터와 샘플링 주기의 곱에 비례한다.고정자 자속 변화의 벡터적 방향은 선택된 전압 벡터의 방향과 같게 유지된다.The magnitude of the stator flux change is proportional to the product of the supply voltage vector and the sampling period. The vector direction of the stator flux change remains the same as the direction of the selected voltage vector.

고정자와 회전자 자속은 다음과 같은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The stator and rotor flux can be expressed as Equation 2 below.

여기서, here,

그리고, 전자기적 토크는 다음의 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.The electromagnetic torque can be expressed as Equation 3 below.

이와 같은 수학식 3으로 부터 토크는 고정자 자속 크기와 회전자 자속에 대한 고정자 자속의 위상각에 의해서 결정됨을 알 수 있다.It can be seen from Equation 3 that the torque is determined by the size of the stator flux and the phase angle of the stator flux with respect to the rotor flux.

여기서, 고정자 자속 벡터가 k 번째 섹터(k-th sector)에 있다고 가정하면 각 고정자 전압벡터의 선택은 상기 도 1에서와 같이 나타낼 수 있는 것이다.Here, assuming that the stator flux vector is in the k-th sector, the selection of each stator voltage vector can be represented as in FIG.

또는의 선택은 고정자 자속과 회전자 자속 사이의 위상각을 증가시킬 수 있다. or The choice of may increase the phase angle between the stator flux and the rotor flux.

결과적으로 전개된 토크는또는의 적용에 의해 증가시킬 수 있다.As a result, the developed torque or It can be increased by the application of.

그리고, 도 1에서 보면, 고정자 자속은의 선택에 의해 증가되고,의 선택에 의해 감소됨을 볼 수 있다.1, the stator flux is Is increased by the choice of It can be seen that it is reduced by the selection of.

만약, 반전압 벡터가 선택된다면 토크의 기울기를 줄일 수 있다.If the half voltage vector is selected, the torque gradient can be reduced.

도 2는 3레벨 인버터 토크 기울기의 패턴을 나타낸 도면이다.2 shows a pattern of three-level inverter torque slope.

도 2에 표시한 2중 토크 히스테리시스 밴드 방법은 3레벨 인버터에 적용되는 것으로, 토크가 음(-)의 상위 히스테리시스 밴드로 하강하면 토크를 증가시킬 수 있는 적절한 큰 전압 벡터가 선택된다.The double torque hysteresis band method shown in FIG. 2 is applied to a three-level inverter, and when the torque falls to the negative upper hysteresis band, an appropriate large voltage vector is selected to increase the torque.

그리고 제어된 토크가 양(+)의 하위 히스테리시스 밴드에 근접하면 전전압 벡터를 반전압 벡터로 변경시킨다.If the controlled torque approaches the positive lower hysteresis band, the full voltage vector is changed to a half voltage vector.

이때, 만약 토크가 양(+)의 상위 히스테리시스 밴드를 접하게 되면, 영전압 벡터를 인가하여 토크값을 감소시킨다.At this time, if the torque comes in contact with the positive upper hysteresis band, a zero voltage vector is applied to reduce the torque value.

역 방향 운전에도 이와 같은 규칙에 동일하게 적용하며, 다음의 표 1에 이와 같은 스위칭 룩업 테이블을 나타내었다.The same applies to this rule for reverse driving, and the following switching lookup table is shown in Table 1 below.

고정자 자속(lambda_s)가 k-th 섹터에 위치한다고 가정하면 토크를 증가시키기 위한 가능한 전압벡터는,,, 및이다.Assuming that the stator flux (lambda_s) is located in the k-th sector, a possible voltage vector for increasing torque is , , , And to be.

이들 전압 벡터 중에서 이중 토크 히스테리시스 밴드와 고정자 자속 조건을 고려해서 하나의 전압 벡터가 선택되어진다.Among these voltage vectors, one voltage vector is selected in consideration of the double torque hysteresis band and the stator flux condition.

그러나 토크를 감소시키기 위해서는 전압벡터만이 선택되어진다.However, in order to reduce torque, voltage vector Only is selected.

도 1을 통해 설명한 바와 같이, 두 섹터 경계에서는 고정자 자속을 확실히 증가시킬 수 있는 유효 전압벡터가 없다.As described with reference to Fig. 1, there is no effective voltage vector that can reliably increase the stator flux at the two sector boundaries.

그래서, 회전하는 고정자 자속 벡터가 하나의 섹터에서 다른 섹터로 위치를 이동하게 되는 바, 저속운전에서 성능을 저하시키는 다른 문제는 영전압 벡터의 선택이다.Thus, as the rotating stator flux vector is moved from one sector to another, another problem that degrades performance in low speed operation is the selection of the zero voltage vector.

저속영역에서 영전압은 합성 위상각 감소(the resulant phase angle reduction)가 낮은 고정자 주파수값 때문에 쉽게 얻을 수 없어 토크 감소 제어를 효과적으로 확실히 할 수 없다.In the low speed region, the zero voltage is not easily obtained due to the low stator frequency value of the resulant phase angle reduction, so that the torque reduction control cannot be effectively ensured.

본 발명에서는 상기에서 설명한 바와 같이, 저속영역 운전시 고정자 자속 강하와 영전압 벡터의 적용에 의해 발생되는 DTC 알고리즘의 문제를 해결하고자 하는 것으로,In the present invention, as described above, to solve the problem of the DTC algorithm caused by the stator flux drop and the application of the zero-voltage vector during low-speed operation,

비자화(Demagnetization) 영향은 유도전동기의 비선형성에 의해 주로 발생되며, 이 문제는 고정자 자속 벡터가 하나의 섹터에서 다른 섹터로 변경직후 나타난다.The demagnetization effect is mainly caused by the nonlinearity of the induction motor. This problem occurs immediately after the stator flux vector is changed from one sector to another.

이러한 문제를 해결하기위해 역전압 벡터가 영전압 벡터 대신 토크를 감소시키기 위해 적용된다. 그러나 이 방법으론 저속영역에서 토크의 빠른 감소를 얻을 수 있으나 스위칭 주파수 및 토크 리플을 증가시킬 수 있다.To solve this problem, a reverse voltage vector is applied to reduce the torque instead of the zero voltage vector. However, this method can achieve a quick decrease in torque in the low speed range but increase the switching frequency and torque ripple.

비록 비자화문제가 2레벨 인버터에서와 같은 방법으로 기준축 및 스위칭 섹터 회전에 의해서 해결할 수 있어도 영전압 벡터 적용에 의해 발생되는 현상은 쉽게 해결할 수 없다.Although the non-magnetization problem can be solved by the reference axis and switching sector rotation in the same way as in the two-level inverter, the phenomenon caused by the zero voltage vector application cannot be easily solved.

그래서 이와 같은 문제를 해결하기 위해 저속운전영역에서의 새로운 스위칭 룩 업 테이블이 적용되어야만 한다.Therefore, to solve this problem, a new switching lookup table in the low speed operation range must be applied.

3레벨 인버터에서 중간(intermediate) 전압 벡터는 2레벨 인버터에서 적용된 기준축 및 스위칭 섹터 회전없이 비자화문제를 해결할 수 있다.The intermediate voltage vector in the three-level inverter solves the non-magnetization problem without the reference axis and switching sector rotation applied in the two-level inverter.

본 발명은 고정자 자속의 위치와 토크의 상태에 따라 스위칭 전압 벡터를 선택하여 유도전동기의 3레벨 인버터를 제어함에 있어서,The present invention is to control the three-level inverter of the induction motor by selecting the switching voltage vector according to the position of the stator magnetic flux and the state of the torque,

자속의 크기 감소량을 검출하고, 검출된 자속의 크기 감소량을 소정의 기준 레벨과 비교하여 저속운전영역인가를 판별하고, 저속운전영역으로 판별되면, 토크의 상태에 따라 중간벡터 전압을 선택하여 스위칭 게이팅신호를 출력하도록 함을 특징으로 한다.Detects the amount of magnetic flux reduction and compares the detected amount of magnetic flux reduction with a predetermined reference level to determine whether it is a low speed operation area, and if it is determined as a low speed operation area, selects an intermediate vector voltage according to the torque state to switch gating. And outputs a signal.

도 3에서와 같이 스위칭 섹터는 정밀하게 고정자 전압 벡터를 선택하기 위해 12개 섹터로 나누어진다.As shown in FIG. 3, the switching sector is divided into 12 sectors to accurately select the stator voltage vector.

여기서, k-th 섹터는 하위 서브섹터와 상위 서브섹터로 재 분리되고, 각각 30°의 폭을 가진다.Here, the k-th sector is divided into a lower subsector and an upper subsector, and each has a width of 30 °.

하위 서브섹터에서 표 1에 따라 결정된 고정자 전압 벡터는 고정자 자속을 증가시키게 된다.Stator voltage vector determined according to Table 1 in the lower subsectors Increases the stator flux.

이때,대신에 중간전압 벡터를 선택하므로써, 비자화 문제를 해결할 수 있다.At this time, Medium voltage vector instead By choosing, we can solve the non-magnetization problem.

두 섹터 경계에서 효과적으로 자화 영향을 얻기 위해, 특히 저속영역에서 표2에 나타낸 것 같은 수정된 룩 업 테이블을 사용한다.In order to obtain the magnetization effect effectively at the two sector boundaries, we use a modified lookup table as shown in Table 2, especially in the low speed region.

여기서, 표 1에서와 같은 기본 스위칭 룩 업 테이블에서 수정된 룩 업 테이블로의 전환은 고정자 자속 크기의 감소량을 검출하므로써, 수행할 수 있다.Here, the switching from the basic switching lookup table as shown in Table 1 to the modified lookup table can be performed by detecting the amount of decrease in the stator flux magnitude.

고정자 자속 크기가 최소 고정 레벨 이하일 경우 기본 룩 업 테이블의 표 1대신 수정된 표 2의 룩 업 테이블을 적용할 수 있다.If the stator flux size is below the minimum fixed level, the modified lookup table of Table 2 can be applied instead of Table 1 of the basic lookup table.

이때, 고정자 자속이 상위 서브섹터내에서 움직이면 적절한 전압 벡터가 표 2의 스위칭 룩 업 테이블을 따라 결정된다.At this time, if the stator flux moves in the upper subsector, an appropriate voltage vector is determined according to the switching lookup table of Table 2.

이와 같이 표 2에서의 전압 벡터를 선택하는 것은 토크 제어를 위해 영전압 벡터 대신 역전압 벡터를 선택하는 것을 제외하고 표 1과 기본적으로 동일하다.As described above, the selection of the voltage vector in Table 2 is basically the same as in Table 1 except that the reverse voltage vector is selected instead of the zero voltage vector for torque control.

도 4는 본 발명에 있어, 상기한 스위칭 룩 업 테이블이 적용된 토크 제어 장치의 구성을 보인 블록도이다.4 is a block diagram showing the configuration of the torque control device to which the above-described switching look-up table is applied.

그 구성을 설명하면 다음과 같다.The configuration is as follows.

입력받은 속도 지령치()와 추정된 인버터(120)에 의해 구동되는 전동기의 회전자 속도()에 따라 토크 지령치를 연산하고, 연산된 토크 지령치와 추정된 전동기의 토크()를 연산하여 제어대상의 토크를 결정하는 속도제어부(10)와,Speed setpoint received ) And the rotor speed of the motor driven by the estimated inverter 120 ( Torque command value and calculates the torque command value and the estimated torque ( A speed control unit 10 for calculating the torque of the control target by calculating

자속 지령치()와 추정된 전동기의 자속크기()의 오차를 연산하여 자속을 결정하는 자속제어부(20)와,Flux setpoint ) And the estimated magnetic flux size of the motor ( Magnetic flux control unit 20 for calculating the magnetic flux by calculating the error of the),

속도제어부(10)로부터 출력된 토크를 기준 토크 패턴에 비교하는 토크비교부(30)와,A torque comparison unit 30 for comparing the torque output from the speed control unit 10 to the reference torque pattern,

자속제어부(20)로부터 출력되는 자속의 변화를 기준 자속 변화 패턴에 비교하는 자속비교부(40)와,A magnetic flux comparator 40 for comparing the change in magnetic flux output from the magnetic flux control unit 20 with a reference magnetic flux change pattern,

고정자 자속 크기()에 따라서 저속운전 영역에서의 중간전압 벡터를 적용하는, 선택가능한 전압벡터들에 대한 스위칭 룩 업 테이블(51)과, 상기 토크비교부(30)와 자속비교부(40)로부터 입력되는 전동기의 출력 토크와 자속 및 전동기의 검출된 고정자 자속()을 고려하여, 스위칭 룩 업 테이블(52)로 부터 전압벡터( sk)를 선택하는 전압벡터선택부(52)를 포함하여 구성되어, 인버터(120)의 게이팅 시그널(gating signal)을 출력하는 스위칭 제어부(50)와,Stator flux size ( Of the electric motor input from the torque lookup section 30 and the magnetic flux comparison section 40 and the switching lookup table 51 for the selectable voltage vectors, applying an intermediate voltage vector in the low speed operation region. Output torque and magnetic flux and detected stator flux of the motor ), From the switching lookup table 52, a switching controller 50 configured to include a voltage vector selecting unit 52 for selecting sk ) and outputting a gating signal of the inverter 120;

인버터 전압(Vds, Vqs)을 검출하는 인버터 전압연산부(70)와,An inverter voltage calculator 70 for detecting inverter voltages Vds and Vqs,

인버터(120)로부터 전류(Ids, Iqs)를 검출하는 전류센서부(80)와,A current sensor unit 80 for detecting currents Ids and Iqs from the inverter 120;

상기 연산된 인버터 전압(Vds, Vqs)과, 계측된 전류(Ids, Iqs)를 이용하여 고정자 자속(), 회전자 자속(), 회전자 속도(), 고정자 저항()을 추정하는 적응 전차원 관측부(adaptive observer)(90)와,The stator magnetic flux (S) is calculated using the calculated inverter voltages Vds and Vqs and the measured currents Ids and Iqs. ), Rotor flux ( ), Rotor speed ( ), Stator resistance ( Adaptive adaptive observer 90 for estimating

적응 전차원 관측부(90)를 통해 검출되는 고정자 자속()과 회전자자속()으로부터 토크()를 추정하는 토크 추정부(100)와,Stator flux detected through adaptive full-dimensional observation unit 90 ( ) And rotor flux ( Torque from Torque estimating unit 100 for estimating) and

적응 전차원 관측부(90)로 부터의 관측된 고정자 자속()을 통해 자속의 크기()를 추정하는 자속크기 추정부(110)를 포함하여 구성된다.Observed stator flux from adaptive full-dimensional observer 90 ), The magnitude of the magnetic flux ( It is configured to include a magnetic flux size estimator 110 for estimating ().

그리고, 상기 속도 제어부(10)는 속도 지령치()와 적응 전차원 관측부로(90)부터 추정된 회전자 속도()의 오차를 연산하는 제 1연산기(11)와, 제 1연산기(11)의 결과로부터 토크 지령치를 결정하는 PI(Proportional Integral) 제어기(12)와, PI 제어기(12)로부터 결정된 토크 지령치와 토크 추정부(100)로부터 추정된 토크()와의 오차를 연산하는 제 2연산기(13)를 포함하여 구성된다.And, the speed control unit 10 is a speed command value ( And estimated rotor speed from the adaptive full-dimensional observation section 90 Torque command value and torque determined from the PI (12) controller, PI (Proportional Integral) controller (12) which determines the torque command value from the results of the first operator (11) Torque estimated from estimator 100 It is configured to include a second operator 13 for calculating the error with).

상기 자속 제어부(20)는 자속 지령치()와 자속크기추정부(110)에서 추정된 자속의 크기()와의 오차를 연산하는 제 3연산기(21)를 포함하여 구성된다.The flux control unit 20 is a flux command value ( ) And the magnitude of the magnetic flux estimated by the magnetic flux size estimation unit 110 ( It is configured to include a third operator 21 for calculating an error with the ().

미 설명된 부호 91은 자속 관측부(flux observer), 92는 어댑티브 스킴(adaptive scheme)이다.Unexplained reference numeral 91 denotes a flux observer and 92 an adaptive scheme.

이와 같은 본 발명 장치는 유도전동기를 구동시키기 위한 인버터(120)의 스위칭 전압을 고정자 자속 크기()를 고려하여 저속영역에서의 중간벡터 전압을 적용한 룩 업 테이블을 구성하고, 이를 이용하여 저속영역에서의 비자화 현상을 해결하고자 함에 그 특징이 있는 것으로,The apparatus of the present invention as described above is the stator flux magnitude of the switching voltage of the inverter 120 for driving the induction motor ( ), A lookup table is applied to the intermediate vector voltage in the low speed region, and the non-magnetization phenomenon in the low speed region is solved.

이와 같은 본 발명 장치에 대하여 그 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the apparatus of the present invention as described above is as follows.

인버터(120)로 입력되는 게이팅 시그널로부터 전압연산부(70)에서는 인버터 전압(Vds, Vqs)을 연산하게 된다.The voltage calculator 70 calculates inverter voltages Vds and Vqs from the gating signal input to the inverter 120.

또한, 전류센서부(80)에서는 인버터(120)로부터 부하인 유도전동기에 공급되는 전류를 계측하여 인버터 전류(Ids, Iqs)를 적응 전차원 관측부(90)로 출력하게 된다.In addition, the current sensor unit 80 measures the current supplied from the inverter 120 to the induction motor serving as a load and outputs the inverter currents Ids and Iqs to the adaptive full-dimensional observation unit 90.

적응 전차원 관측부(90)에서는 연산된 인버터 전압(Vds,Vqs)과 계측된 인버터 전류(Ids, Iqs)를 이용하여 고정자 자속(), 회전자 자속(), 회전자 속도(), 고정자 저항()을 추정하게 된다.The adaptive all-dimensional observer 90 uses the calculated inverter voltages Vds and Vqs and the measured inverter currents Ids and Iqs to generate the stator magnetic flux. ), Rotor flux ( ), Rotor speed ( ), Stator resistance ( ) Is estimated.

토크 추정부(100)에서는 상기 적응 전차원 관측부(90)로부터 추정된 고정자 자속(), 회전자 자속()을 이용하여 토크()를 추정하게 된다.In the torque estimator 100, the stator magnetic flux estimated from the adaptive full-dimensional observation unit 90 ( ), Rotor flux ( ) To the torque ( ) Is estimated.

이와 같이 추정된 토크()는 속도 제어부(10)로 입력되고, 또한 상기 적응 전차원 관측부(90)로부터 추정된 현재의 전동기의 회전자 속도()도 속도 제어부(10)로 입력된다.The estimated torque ( ) Is input to the speed control unit 10, and the rotor speed of the current electric motor (estimated from the adaptive full-dimensional observation unit 90) ) Is also input to the speed control unit 10.

여기서, 자속크기 추정부(110)는 적응 전차원 관측부(90)로부터 추정된 고정자 자속()으로부터 자속의 크기()를 추정하여 자속 제어부(20)로 출력한다.Here, the magnetic flux magnitude estimator 110 estimates the stator flux (estimated from the adaptive full-dimensional observation unit 90). Of magnetic flux from ) Is estimated and output to the flux control unit 20.

속도 제어부(10)의 제 1연산기(11)에서는 속도 지령치()와 적응 전차원 관측부(90)로부터 입력받은 회전자 속도()와의 오차를 연산하여 PI제어부(12)로출력하게 되고, PI제어부(12)에서는 이로부터 인버터(120)를 구동하기 위한 토크 지령치를 결정하여 출력하게 된다.In the first operator 11 of the speed controller 10, the speed command value ( ) And the rotor speed received from the adaptive full-dimensional observation unit 90 ) And calculates an error with the PI controller 12, and outputs it to the PI controller 12, which determines and outputs a torque command value for driving the inverter 120 therefrom.

이와 같이 출력되는 토크 출력치는 제 2연산기(13)를 통해 상기 토크 추정부(100)로부터 추정된 토크()와의 오차를 구하게 된다.The torque output value thus output is the torque estimated from the torque estimator 100 through the second operator 13 ( ) Error is obtained.

자속 제어부(20)에서는, 제 3연산기(21)에서 자속 지령치()와 자속크기추정부(100)에서 추정된 전동기의 자속의 크기()와의 오차를 연산하여 자속을 결정하게 된다.In the magnetic flux control unit 20, the magnetic flux command value (the third operator 21) ) And the magnitude of the magnetic flux of the motor estimated by the magnetic flux magnitude estimation unit 100 ( The magnetic flux is determined by calculating the error with.

이와 같이 결정된 자속은 자속비교부(40)로 입력되고, 자속비교부(40)에서는 기준 자속 패턴과 비교하여 그 결과를 전압벡터선택부(50)로 출력한다.The magnetic flux determined as described above is input to the magnetic flux comparing unit 40, and the magnetic flux comparing unit 40 compares the reference magnetic flux pattern and outputs the result to the voltage vector selecting unit 50.

또한, 상기 속도제어부(10)의 제 2연산기(13)를 통해 구해진 최종 토크 지령치는 토크비교부(30)를 통해 기준 토크 패턴과 비교하여 그 결과를 스위칭제어부(50)의 전압벡터선택부(51)로 출력한다.In addition, the final torque command value obtained through the second operator 13 of the speed controller 10 is compared with the reference torque pattern through the torque comparator 30, and the result is compared with the voltage vector selector ( 51).

전압벡터선택부(50)는 상기 적응 전차원 관측부(110)로부터 구해진 고정자 자속()을 고려하여 입력된 상기 토크비교부(30)와 자속비교부(40)의 결과로부터 전압벡터( sk)를 선택하게 되는 바,The voltage vector selector 50 is a stator flux obtained from the adaptive full-dimensional observer 110 ( In consideration of the voltage vector from the torque comparator 30 and the flux comparator 40 sk )

고정자 자속()의 위치와, 토크의 상태에 따라 표 2에서와 같은 스위칭 룩 업 테이블(52)로 부터 전압벡터( sk)를 선택하여 인버터(120)의 게이팅 시그널을 출력하게 된다.Stator flux ) And the voltage vector (from the switching lookup table 52 as shown in Table 2) sk ) to output the gating signal of the inverter 120.

여기서, 전압벡터선택부(50)는 고정자 자속()의 위치가 저속운전영역(Lower sub-sector)일 경우 선택되는 전압벡터( sk)는 토크의 상태에 따라 중간벡터또는가 되는 것이다.Here, the voltage vector selection unit 50 is a stator magnetic flux ( When the position of) is the lower sub-sector, the voltage vector ( sk ) is the intermediate vector depending on the state of torque or To be.

이상에서와 같은 본 발명은 대용량 3레벨 인버터로 구동되는 유도 전동기 직접 토크 제어에 있어서, 저속운전영역에서 중간벡터를 적용하므로써, 2레벨 인버터에서 적용된 기준축 및 스위칭 섹터 회전없이 비자화 문제를 해결할 수 있다.In the present invention as described above, in the direct torque control of an induction motor driven by a high-capacity three-level inverter, by applying the intermediate vector in the low speed operation region, the non-magnetization problem can be solved without the reference axis and switching sector rotation applied in the two-level inverter. have.

Claims (1)

고정자 자속의 위치와 토크의 상태에 따라 스위칭 전압 벡터를 선택하여 유도전동기의 3레벨 인버터를 제어함에 있어서,In controlling the three-level inverter of the induction motor by selecting the switching voltage vector according to the position of the stator flux and the state of the torque, 자속의 크기 감소량을 검출하고, 검출된 자속의 크기 감소량을 소정의 기준 레벨과 비교하여 저속운전영역인가를 판별하고, 저속운전영역으로 판별되면, 토크의 상태에 따라 중간벡터 전압을 선택하여 스위칭 게이팅 신호를 출력하도록 함을 특징으로 하는 디티씨(DTC)로 구동되는 대용량 유도전동기의 토크 제어 방법.Detects the amount of magnetic flux reduction and compares the detected amount of magnetic flux reduction with a predetermined reference level to determine whether it is a low speed operation area, and if it is determined as a low speed operation area, selects an intermediate vector voltage according to the torque state to switch gating. Torque control method of a large-capacity induction motor driven by DTC (DC) characterized in that to output a signal.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012092583A2 (en) * 2010-12-30 2012-07-05 Diodes Incorporated Generating a coil switching signal for a brushless dc motor
WO2014094319A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-26 天津大学 Torque ripple-inhibiting direct torque control method
CN103973192A (en) * 2014-04-25 2014-08-06 中国矿业大学 Method for optimizing DTC system of six-phase asynchronous motor
CN104158455A (en) * 2014-08-25 2014-11-19 东南大学 Driving control system of power robot
CN108258966A (en) * 2018-01-10 2018-07-06 深圳赛美控电子科技有限公司 A kind of method and device of Field orientable control
KR102404823B1 (en) * 2021-10-26 2022-06-02 주식회사 씨티엔에스 A control apparatus for torque vectoring of vehicle having in-wheel motor
WO2023075199A1 (en) * 2021-10-26 2023-05-04 주식회사 씨티엔에스 Torque vectoring control device and method for vehicle having in-wheel motor

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101982281B1 (en) 2012-07-31 2019-05-27 삼성전자주식회사 Method and Apparatus for obtaining maximum possible magnetic flux in Permanant Magnet Synchronous Motor
CN105763135A (en) * 2016-03-16 2016-07-13 上海新源工业控制技术有限公司 Voltage vector PWM method based on duty ratio DTC

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0378496A (en) * 1989-08-21 1991-04-03 Mitsubishi Electric Corp Controlling method for three-phase inverter

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012092583A2 (en) * 2010-12-30 2012-07-05 Diodes Incorporated Generating a coil switching signal for a brushless dc motor
WO2012092583A3 (en) * 2010-12-30 2012-11-15 Diodes Incorporated Generating a coil switching signal for a brushless dc motor
US8810174B2 (en) 2010-12-30 2014-08-19 Diodes Incorporated Generating a coil switching signal for a brushless DC motor
WO2014094319A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-26 天津大学 Torque ripple-inhibiting direct torque control method
US9391546B2 (en) 2012-12-19 2016-07-12 Tianjin University Direct torque control method for inhibiting torque ripples
CN103973192A (en) * 2014-04-25 2014-08-06 中国矿业大学 Method for optimizing DTC system of six-phase asynchronous motor
CN104158455A (en) * 2014-08-25 2014-11-19 东南大学 Driving control system of power robot
CN108258966A (en) * 2018-01-10 2018-07-06 深圳赛美控电子科技有限公司 A kind of method and device of Field orientable control
CN108258966B (en) * 2018-01-10 2019-08-02 深圳赛美控电子科技有限公司 A kind of method and device of Field orientable control
KR102404823B1 (en) * 2021-10-26 2022-06-02 주식회사 씨티엔에스 A control apparatus for torque vectoring of vehicle having in-wheel motor
WO2023075199A1 (en) * 2021-10-26 2023-05-04 주식회사 씨티엔에스 Torque vectoring control device and method for vehicle having in-wheel motor

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