KR20040084083A - Apparatus for estimating rotor time constant of induction motor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus is provided to achieve improved accuracy of estimation by estimating a rotor time constant in a real time basis through the use of arbitrary magnetization current of an induction motor. CONSTITUTION: An apparatus comprises a first coordinate converting unit(3) for converting a synchronous magnetic flux voltage command value and torque voltage command value into a magnetic flux voltage command value and torque voltage command value on a static coordinate system; a three-phase/two-phase converting unit(7) for converting the three-phase current of an induction motor into two-phase current on a static coordinate system; and a rotor time constant estimating unit(30) for taking, as an input, outputs from the first coordinate converting unit and the three-phase/two-phase converting unit, and parameters of the induction motor, obtaining a reference magnetization current and a variable magnetization current through computation, and matching the variable magnetization current to the reference magnetization current.

Description

유도전동기의 회전자 시정수 추정장치{APPARATUS FOR ESTIMATING ROTOR TIME CONSTANT OF INDUCTION MOTOR}Rotor time constant estimator for induction motors {APPARATUS FOR ESTIMATING ROTOR TIME CONSTANT OF INDUCTION MOTOR}

본 발명은 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치에 관한 것으로, 특히 자화전류를 이용하여 유도전동기가 운전할 때 실시간으로 유도전동기의 회전자 시정수를 추정할 수 있도록 한 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for estimating the rotor time constant of an induction motor. In particular, the rotor time constant estimation of an induction motor enables to estimate the rotor time constant of an induction motor in real time when the induction motor is operated using a magnetization current. Relates to a device.

현재 많은 산업 분야에서 유도전동기의 사용이 점차 증가하고 있다. 유도전동기는 구조가 간단하고 견고하며 가격이 낮다는 장점이 있다. 그러나 유도전동기는 구조적인 장점이 있는 반면에 유도전동기를 정밀하게 제어하기가 어렵다는 단점도 가지고 있다.Currently, the use of induction motors is increasing in many industries. Induction motors have the advantages of simple structure, solid structure and low price. However, while induction motors have structural advantages, they also have the disadvantage that it is difficult to precisely control induction motors.

일반적으로 유도전동기를 고성능으로 제어하기 위해서 벡터제어기법을 사용하며, 고성능 벡터제어를 하기 위해서는 유도전동기 상수들에 대한 정보를 정확히 알아야 하며, 유도전동기 상수중에서도 벡터제어를 적용할 때 슬립 값을 추정하는 데는 정확한 회전자 시정수를 알아야 한다.In general, the vector control technique is used to control the induction motor with high performance.In order to perform the high performance vector control, it is necessary to know the information about the induction motor constants and to estimate the slip value when applying the vector control among the induction motor constants. It is necessary to know the correct rotor time constant.

회전자 시정수는 유도전동기의 온도에 따라 변하는 상수로서 유도전동기의 온도가 낮으면 회전자 시정수는 크고, 온도가 높으면 회전자 시정수는 작아지는 특성을 갖고 있는 것으로, 이러한 회전자 시정수를 추정하는 종래 회전자 시정수 추정장치에 대해 설명하면 다음과 같다.The rotor time constant is a constant that changes according to the temperature of the induction motor. The rotor time constant is large when the temperature of the induction motor is low, and the rotor time constant is small when the temperature of the induction motor is high. Referring to the conventional rotor time constant estimating apparatus for estimating as follows.

도 1은 종래 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치를 보인 예시도로서, 이에 도시한 바와 같이 자속전류 지령치()와 실제 출력되는 자속전류()를 비교하여제어하는 자속전류 제어부(1)와; 토크 전류 지령치()와 실제 출력되는 토크 전류()를 비교하여 제어하는 토크전류 제어부(2)와; 상기 자속전류 제어부(1)에서 출력되는 자속성분 전압 지령치()와 상기 토크전류 제어부(2)에서 출력되는 토크성분 전압 지령치()를 정지좌표에서의 자속전압 지령치()와 토크전압 지령치()로 변환시키는 제1 좌표변환부(3)와; 상기 제1 좌표변환부(3)에서 출력된 고정좌표에서의 자속전압 지령치()와 토크전압 지령치()를 PWM 신호로 변환시켜주는 PWM 발생부(4)와; 상기 PWM 발생부(4)의 출력을 입력받아 유도전동기(6)의 구동신호를 출력하는 인버터(5)와; 상기 인버터(5)에서 검출한 3상전류()를 정지좌표계에서 2상 전류()로 변환시키는 3상/2상 변환부(7)와; 상기 3상/2상 변환부(7)의 출력인 2상 전류()를 동기좌표계의 전류성분()으로 변환시키는 제2 좌표변환부(8)와; 상기 유도전동기(6)의 회전속도()를 검출하는 속도센서(9)와; 상기 자속전압 지령치(), 자속전류(), 토크전류(), 고정자 저항(Rs), 누설 인덕턴스(), 동기 각속도(), 회전자 시정수의 초기치()를 이용하여 회전자 시정수()를 추정하는 회전자 시정수 추정부(11)와; 상기 속도센서(9)의 회전속도()와 자속전류 지령치(), 토크전류 지령치(), 회전자 시정수 추정치()를 이용하여 각위치()를 출력하는 각위치 연산부(10)로 구성된다.1 is an exemplary view showing a rotor time constant estimator of a conventional induction motor, and as shown in FIG. ) And the actual flux current ( Magnetic flux current control unit (1) for comparing and controlling; Torque current setpoint ( ) And the actual torque current ( Torque current control unit (2) for comparing and controlling; Magnetic flux component voltage command value output from the magnetic flux current controller 1 ) And the torque component voltage command value output from the torque current controller 2 ) Is the flux voltage setpoint ) And torque voltage setpoint ( A first coordinate conversion unit 3 for converting the coordinates into a third coordinate conversion unit; The magnetic flux voltage command value at the fixed coordinate output from the first coordinate conversion unit 3 ( ) And torque voltage setpoint ( PWM generator 4 for converting the PWM signal; An inverter 5 which receives the output of the PWM generator 4 and outputs a driving signal of the induction motor 6; Three-phase current detected by the inverter ( ) In the stationary coordinate system A three-phase / two-phase conversion unit 7 for converting into (); Two-phase current that is the output of the three-phase ) Is the current component of the synchronous coordinate system ( A second coordinate conversion unit 8 for converting the coordinates into a second coordinate transformation unit 8; Rotational speed of the induction motor 6 A speed sensor 9 for detecting); The magnetic flux voltage command value ( ), Flux current ( ), Torque current ( ), Stator resistance (Rs), leakage inductance ( ), Synchronous angular velocity ( ), Initial value of rotor time constant ( Rotor time constant () A rotor time constant estimator 11 for estimating; Rotational speed of the speed sensor 9 ( ) And flux current setpoint ( ), Torque current setpoint ( ), Rotor time constant estimate ( ) For each location ( ) Is composed of an angular position calculating section 10 for outputting.

이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional apparatus configured as described above is as follows.

자속전류 제어부(1)는 자속전류 지령치()와 실제 출력되는 자속 전류()를 입력받아 동기좌표계에서의 자속전압 지령치()를 출력하며, 토크전류 제어부(2)는 토크전류 지령치()와 실제 출력되는 토크전류()를 입력받아 동기좌표계에서의 토크전압 지령치()를 출력한다.The flux current control unit 1 has a flux current command value ( ) And the actual flux current ( ) And the flux voltage command value in the synchronous coordinate system ) And the torque current control unit 2 outputs a torque current command value ( ) And actual torque current ( ) And torque voltage command value in synchronous coordinate system )

상기 자속전류 제어부(1)와 토크전류 제어부(2)의 출력인 자속전압 지령치()와 토크전압 지령치()를 제1 좌표변환부(3)에 입력하여 정지좌표계의 전압 지령치()를 얻는다.Magnetic flux voltage command value that is an output of the magnetic flux current controller 1 and the torque current controller 2 ( ) And torque voltage setpoint ( ) Is inputted to the first coordinate converting unit 3 so that the voltage command value of the stationary coordinate system ( Get)

상기 제1 좌표변환부(3)의 출력으로 얻어진 정지좌표계의 전압 지령치()는 PWM 발생부(4)에 입력되어 인버터(5)로 PWM 신호를 출력하게 된다.The voltage command value of the stationary coordinate system obtained by the output of the first coordinate transformation unit 3 ( ) Is input to the PWM generator 4 to output a PWM signal to the inverter (5).

이에, 상기 인버터(5)는 유도전동기(6)가 연결되어 있으며, 그 인버터(5)에서 검출된 3상전류()는 3상/2상 변환부(7)에 입력되어 정지좌표계에서의 2상 전류()로 변환된다.Thus, the inverter 5 is connected to the induction motor 6, the three-phase current (detected by the inverter 5 ( ) Is input to the three-phase / two-phase conversion unit 7 so that the two-phase current ( Is converted to).

상기 3상/2상 변환부(7)의 출력인 정지좌표계에서의 2상전류()는 제2 좌표변환부(8)에 의해 동기좌표계의 전류성분(,)으로 변환되어 자속전류 제어부(1)와 토크전류 제어부(2)로 입력된다.Two-phase current in the stationary coordinate system that is the output of the three-phase Is the current component of the synchronous coordinate system (2) by the second coordinate transformation unit (8). , And are input to the magnetic flux current controller 1 and the torque current controller 2.

유도전동기(6)의 회전속도()는 속도센서(9)에 의해 검출되며,회전속도()와 자속전류 지령치(), 토크전류 지령치(), 회전자 시정수 추정치()를 각위치 연산부(10)에 입력하여 동기각속도()와 각위치()를 얻게 되며, 그 각위치 연산부(10)에서 출력된 각위치()는 제1, 제2 좌표변환부(3, 8)에서 좌표변환할 때 사용된다.Rotational Speed of Induction Motor 6 ) Is detected by the speed sensor 9, and the rotational speed ( ) And flux current setpoint ( ), Torque current setpoint ( ), Rotor time constant estimate ( ) Is inputted to the angular position calculating section 10 to synchronize the angular velocity ( ) And each location ( ), And the angular position (output from the angular position calculating unit 10) ) Is used when coordinate transformation is performed by the first and second coordinate transformation units 3 and 8.

이때, 상기 각위치 연산부(10)에 입력되는 회전자 시정수 추정치()를 출력하는 회전자 시정수 추정부(11)를 도 2를 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.At this time, the rotor time constant estimated value (input to the angular position calculator 10) The rotor time constant estimator 11 outputting) is described in detail with reference to FIG. 2 as follows.

자속전압 지령치()와 기준전압 연산부(12)에 의해 연산된 자속전압()을 입력받아 제어부(13)의 감산기(13a)와 PI제어부(13b) 및 가산기(13c)를 통해 회전자 시정수 추정치()를 구한다.Magnetic flux voltage setpoint ) And the magnetic flux voltage calculated by the reference voltage calculator 12 ) Is inputted through the subtractor 13a of the control unit 13, the PI control unit 13b, and the adder 13c. )

이 때 상기 기준전압 연산부(12)는 자속전류(), 토크전류()와 고정자 저항()(12a), 누설 인덕턴스()(12b), 동기 각속도()를 입력받아 자속 전압()을 구하는 것으로 아래의 수학식과 같다.At this time, the reference voltage calculator 12 has a magnetic flux current ( ), Torque current ( ) And stator resistance ( ) 12a, leakage inductance ( 12b), synchronous angular velocity ( ), The magnetic flux voltage ( ) Is obtained by the following equation.

그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는 회전자 시정수를 추정하기 위한 장치적인 구현은 간단하지만 유도전동기의 부하 및 운전속도에 따라 회전자 시정수의 수렴성이 나쁘며 유도전동기의 상수변화에 민감한 문제점이 있었다.However, the conventional apparatus operating as described above has a simple device implementation for estimating the rotor time constant, but has a poor convergence of the rotor time constant according to the load and the driving speed of the induction motor and is sensitive to the constant change of the induction motor. there was.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 유도전동기의 회전자 시정수를 실시간으로 추정하는데 있어, 유도전동기의 파라미터들의 변화에 민감한 자속전압 지령치와 실제 출력되는 자속 전압를 사용하지않고 유도전동기의 임의의 자화전류를 이용하여 회전자 시정수를 실시간으로 추정함으로써 추정성능이 개선되어 정확한 회전자 시정수를 추정할 수 있도록 한 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치를 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 in real time, the magnetic flux voltage command value sensitive to the change of the parameters of the induction motor and the actual output magnetic flux voltage are not used. To provide a rotor time constant estimator for induction motors that can estimate the rotor time constant by improving the estimation performance by estimating the rotor time constant in real time using any magnetizing current of the induction motor. There is this.

도 1은 종래 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치를 보인 예시도.1 is an exemplary view showing a rotor time constant estimation apparatus of a conventional induction motor.

도 2는 도 1에 있어서, 회전자 시정수 추정부의 상세도.FIG. 2 is a detailed view of the rotor time constant estimating unit in FIG. 1. FIG.

도 3은 본 발명 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치를 보인 예시도.Figure 3 is an exemplary view showing a rotor time constant estimation apparatus of the induction motor of the present invention.

도 4는 도 3에 있어서, 회전자 시정수 추정부의 상세도.4 is a detailed view of a rotor time constant estimating unit in FIG. 3.

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

1: 자속전류 제어부 2: 토크전류 제어부1: flux current controller 2: torque current controller

3: 제1 좌표변환부 4: PWM발생부3: first coordinate converter 4: PWM generator

5: 인버터 6: 유도전동기(IM)5: Inverter 6: Induction Motor (IM)

7: 3상/2상 변환부 30: 회전자 시정수 추정부7: 3-phase / 2-phase converter 30: rotor time constant estimator

31: d축 자화전류 추정부 31a, 32a: 고정자 저항31: d-axis magnetization current estimator 31a, 32a: stator resistance

31b, 31d, 32b, 32d, 33c, 34c, 35a, 35c, 35e, 35g: 제1~제10 감산기31b, 31d, 32b, 32d, 33c, 34c, 35a, 35c, 35e, 35g: first to tenth subtractor

31c, 32c,: 제1, 제2 저역통과 필터31c, 32c ,: first and second lowpass filters

31e, 32e, 33a, 34a: 제1~제4 고역통과 필터31e, 32e, 33a, 34a: first to fourth high pass filters

35d, 35i: 제1, 제2 가산기 35h: PI제어부35d, 35i: first and second adders 35h: PI controller

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유도전동기의 회전자 시정수를 추정함에 있어, 동기 자속전압 지령치 및 토크전압 지령치를 정지좌표에서의 자속전압 지령치 및 토크전압 지령치로 변환하는 제1 좌표 변환부(3)와; 유도전동기의 검출된 3상의 전류를 정지좌표계에서의 2상 전류로 변환출력하는 3상/2상 변환부와; 상기 제1 좌표 변환부와 3상/2상 변환부의 출력과 유도전동기 파라미터를 입력받아 소정연산하여 기준 자화전류와 가변 자화전류를 얻고 그 가변 자화전류를 기준 자화전류와 일치시키는 회전자 시정수를 추정하는 회전자 시정수 추정부로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in estimating the rotor time constant of the induction motor, the first coordinate for converting the synchronous magnetic flux voltage command value and the torque voltage command value to the magnetic flux voltage command value and the torque voltage command value in the stationary coordinates; A converter 3; A three-phase / two-phase converter for converting and detecting the detected three-phase current of the induction motor into a two-phase current in the stationary coordinate system; The rotor time constant which receives the output of the first coordinate conversion unit and the three-phase / two-phase conversion unit and the induction motor parameters, performs a predetermined operation to obtain a reference magnetization current and a variable magnetization current, and matches the variable magnetization current with the reference magnetization current. And a rotor time constant estimating unit for estimating.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치를 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 유도전동기의 회전자 시정수를 추정함에 있어, 동기 자속전압 지령치() 및 토크전압 지령치()를 정지좌표에서의 자속전압 지령치()및 토크전압 지령치()로 변환하는 제1 좌표 변환부(3)와; 유도전동기(IM)(6)의 검출된 3상의 전류()를 정지좌표계에서의 2상 전류()로 변환출력하는 3상/2상 변환부(7)와; 상기 제1 좌표 변환부(3)와 3상/2상 변환부(7)의 출력과 유도전동기 파라미터를 입력받아 소정연산하여 기준 자화전류와 가변 자화전류를 얻고 그 가변 자화전류를 기준 자화전류와 일치시키는 회전자 시정수()를 추정하는 회전자 시정수 추정부(30)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용을 설명하면 다음과 같다.3 is an exemplary view illustrating a rotor time constant estimating apparatus of the induction motor of the present invention. As shown in FIG. 3, in estimating the rotor time constant of an induction motor, a synchronous magnetic flux voltage command value ( ) And torque voltage setpoint ( ) Is the flux voltage setpoint ) And torque voltage setpoint ( A first coordinate conversion unit 3 for converting the coordinates into a third coordinate transformation unit 3; The detected three-phase current of the induction motor (IM) 6 ( ) In the stationary coordinate system A three-phase and two-phase conversion unit 7 converting and outputting the same; The output of the first coordinate conversion unit 3 and the three-phase / two-phase conversion unit 7 and the induction motor parameters are input to perform a predetermined operation to obtain a reference magnetization current and a variable magnetization current, and the variable magnetization current and the reference magnetization current. Matching rotor time constant ( It is composed of a rotor time constant estimator 30 for estimating), and the operation and operation of the present invention configured as described above are as follows.

본 발명 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치는 회전자 시정수를 추정하는 회전자 시정수 추정부만 제외하고는 종래와 동일하므로 동일한 요소들은 가급적 언급하지 않고, 본 발명 회전자 시정수 추정부와 연관이 있는 요소들을 위주로 설명한다. 이는, 가급적 본 발명의 요지를 흐릴수 있는 요소를 제외시키기 위함이다.The rotor time constant estimating apparatus of the induction motor of the present invention is the same as the related art except for the rotor time constant estimating unit for estimating the rotor time constant, and thus, the same elements are not mentioned wherever possible. Explain the elements that are related. This is to exclude elements that may obscure the subject matter of the present invention as much as possible.

먼저, 자속전류 제어부(1)는 자속전류 지령치()와 실제 출력되는 자속 전류()를 입력받아 동기좌표계에서의 자속전압 지령치()를 출력하며, 토크전류 제어부(2)는 토크전류 지령치()와 실제 출력되는 토크전류()를 입력으로 받아 동기좌표계의 토크전압 지령치()를 출력한다.First, the flux current control unit 1 generates a flux current command value ( ) And the actual flux current ( ) And the flux voltage command value in the synchronous coordinate system ) And the torque current control unit 2 outputs a torque current command value ( ) And actual torque current ( ) As input and torque voltage command value of synchronous coordinate system ( )

상기 자속전류 제어부(1)와 토크전류 제어부(2)의 동기좌표계의 출력값은 제1 좌표변환부(동기->정지)(3)에 의해 정지좌표계의 자속전압 지령치()와 토크전압 지령치()로 변환되어 PWM발생부(4)로 출력된다.The output value of the synchronous coordinate system of the flux current control unit 1 and the torque current control unit 2 is controlled by the first coordinate conversion unit (synchronization-> stop) 3 to the magnetic flux voltage command value of the stationary coordinate system ( ) And torque voltage setpoint ( ) Is output to the PWM generator (4).

이에, PWM발생부(4)의 출력신호에 의해 인버터(5)는 동작하고, 그 인버터(15)를 통해 유도전동기(IM)(6)는 동작한다.Accordingly, the inverter 5 operates by the output signal of the PWM generator 4, and the induction motor IM 6 operates through the inverter 15.

이때, 3상/2상 변환부(7)는 상기 인버터(35)에서 유도전동기(IM)(6)로 흐르는 3상 전류()를 입력받아 정지좌표계의 2상 전류()로 변환출력한다.At this time, the three-phase / two-phase conversion unit 7 is a three-phase current flowing from the inverter 35 to the induction motor (IM) 6 ( ), The two-phase current of the static coordinate system ( Outputs the

상술한 바와 같은 과정에 의해 얻어진 자속전압 지령치(), 토크전압 지령치() 및 정지좌표계의 2상 전류()는 회전자 시정수 추정부(30)로 입력된다.Magnetic flux voltage command value obtained by the above process ( ), Torque voltage setpoint ( ) And two-phase current of the static coordinate system ( ) Is input to the rotor time constant estimator 30.

도 4는 도 3의 회전자 시정수 추정부의 상세도로서, 이에 도시한 바와 같이 2상전류중 정지좌표계의 d축 전류()에 고정자 저항()(31a)를 곱셈연산하고, 정지좌표계에서의 자속전압 지령치()에 그 곱셈 연산된 출력값을 감산한후, 제1 저역통과 필터(31c)를 통해 저주파 대역만을 필터링하여 제2 감산기(31d)로 출력한다.FIG. 4 is a detailed view of the rotor time constant estimator of FIG. 3. As shown therein, the d-axis current ( Stator resistance () Multiply (31a), and set the magnetic flux voltage command value in the stationary coordinate system ( After subtracting the multiplied output value by the < RTI ID = 0.0 > 1), < / RTI >

이때, 상기 제2 감산기(31d)로 입력되어 상기 저역통과 필터(31c)의 출력값에 감산되어지는 값은 상기 정지좌표계의 d축 전류()가 제1 고역통과 필터(31e)와 누설 인덕턴스()(31f)를 거쳐 출력되는 값이다.At this time, the value inputted to the second subtractor 31d and subtracted from the output value of the low pass filter 31c is the d-axis current of the stationary coordinate system ( ) Is the first high pass filter 31e and the leakage inductance ( Value is output through 31f).

따라서, 기준 d축 자화전류 추정부(31)는 수학식 2를 이용하여 정지좌표계에서의 임의의 기준 d축 자화전류()를 구한다.Therefore, the reference d-axis magnetization current estimator 31 uses Equation 2 to generate an arbitrary reference d-axis magnetization current ( )

또한, 상기와 같은 구성으로 구비된 기준 q축 자화전류 추정부(32)는 상기 정지좌표계의 d축 전류()가 아닌 정지좌표계에서의 q축 전류() 및 토크전압 지령치(), 고정자 저항()(32a), 누설 인덕턴스()(32f)를 이용하여 정지좌표계에서의 임의의 기준 q축 자화전류()를 출력한다.In addition, the reference q-axis magnetization current estimator 32 provided in the above configuration is the d-axis current ( Q-axis current in stationary coordinate system ) And torque voltage setpoint ( ), Stator resistance ( ) 32a, leakage inductance ( Using 32f, the arbitrary reference q-axis magnetization current ( )

이러한, 상기 기준 q축 자화전류 추정부(32)는 수학식 3을 이용한다.The reference q-axis magnetization current estimator 32 uses equation (3).

상술한 기준 d축, q축 자화전류 추정부(31, 32)의 출력과 함께 적응 제어부(35)로 입력되는 가변 d축, q축 자화전류 추정부(33, 34)를 설명하면 가변 d축, q축 자화전류 추정부(33, 34)가 구성은 동일하다. 다만 각각의 상기 가변 d축, q축 자화전류 추정부(33, 34)로 입력되는 전류가 정지좌표계의 d축, q축 전류()라는 것만 다르다.The variable d-axis and the q-axis magnetization current estimator 33, 34 input to the adaptive control unit 35 together with the outputs of the reference d-axis and q-axis magnetization current estimation units 31 and 32 described above will be explained. The configurations of the q-axis magnetization current estimating units 33 and 34 are identical. However, the current input to each of the variable d-axis and q-axis magnetization current estimators 33 and 34 is the d-axis and q-axis currents of the stationary coordinate system. It is only different.

상기 가변 d축 자화전류 추정부(33)는 정지좌표계의 d축 전류()를 제3 고역 통과 필터(33a)를 필터링한후, 회전자 시정수 추정치(33b)로 나눈후, 가변 q축 자화전류()와 회전속도()가 곱셈 연산된 결과값과 회전자 시정수 추정치의 역수(33e)을 차감하여 제1 적분기(33f)로 출력하고, 그 제1 적분기(33f)에 의해 가변 d축 자화전류 추정치()를 출력한다.The variable d-axis magnetization current estimator 33 is a d-axis current of the stationary coordinate system ( ) Is filtered by the third high pass filter 33a, divided by the rotor time constant estimate 33b, and then the variable q-axis magnetization current ( ) And rotational speed ( ) Subtracts the inverse (33e) of the multiplied result and the rotor time constant estimate and outputs it to the first integrator (33f), whereby the variable d-axis magnetization current estimate ( )

즉, 가변 d축 자화전류 추정부(33)는 아래의 수학식 4에 의해 가변 d축 자화전류 추정치()를 출력한다.That is, the variable d-axis magnetization current estimating unit 33 calculates the variable d-axis magnetization current estimation value according to Equation 4 below. )

상기 가변 d축 자화전류 추정부(33)와 동일한 구성과 동작으로 가변 q축 자화전류 추정부(34)는 정지좌표계의 q축 전류()를 입력받아 수학식 5에 의해 가변 q축 자화전류 추정치()를 출력한다.In the same configuration and operation as that of the variable d-axis magnetization current estimator 33, the variable q-axis magnetization current estimator 34 performs the q-axis current of the stationary coordinate system. ) And the variable q-axis magnetization current estimate (Equation 5) )

상기 기준 d축, q축 자화전류 추정부(31, 32)와 가변 d축, q축 자화전류 추정부(33, 34)의 출력은 적응 제어부(35)로 입력되어 아래의 수학식 6을 통해 회전자 시정수 추정치()를 출력한다.The outputs of the reference d-axis and q-axis magnetization current estimators 31 and 32 and the variable d-axis and q-axis magnetization current estimators 33 and 34 are input to the adaptive control unit 35 and are represented by Equation 6 below. Rotor time constant estimate ( )

여기에서,From here,

상기 적응 제어부(35)를 상세히 설명하면 다음과 같다.The adaptive control unit 35 will be described in detail as follows.

제7 감산기(35a)는 가변 d축 자화전류 추정치()가 감산된 제1 고역통과 필터(33a)의 출력값을 제3 곱셈기(35b)로 출력하고, 그 제3 곱셈기(35b)는 제8 감산기(35c)의 기준 d축 자화전류 추정치()에 가변 d축 자화전류 추정치()를 감산한 출력 오차값()과 제7 감산기(35a)의 출력을 곱셈 연산하여 제1 가산기(35d)로 출력한다.The seventh subtractor 35a has a variable d-axis magnetization current estimate ( ) Is outputted to the third multiplier 35b by subtracting the output value of the first high pass filter 33a, and the third multiplier 35b is a reference d-axis magnetization current estimate of the eighth subtractor 35c. Variable d-axis magnetization current estimate ) Is the output error value ( ) And the output of the seventh subtracter 35a are multiplied and output to the first adder 35d.

제9 감산기(35e)는 가변 q축 자화전류 추정치()가 감산된 제2 고역통과 필터(34a)의 출력값을 제4 곱셈기(35f)로 출력하고, 그 제4 곱셈기(35f)는 제10 감산기(35g)의 기준 q축 자화전류 추정치()에 가변 q축 자화전류 추정치()를 감산한 출력 오차값()과 제9 감산기(35e)의 출력을 곱셈 연산하여 제1 가산기(35d)로 출력한다.The ninth subtracter 35e has a variable q-axis magnetization current estimate ( ) Is outputted to the fourth multiplier 35f by subtracting the second high pass filter 34a, and the fourth multiplier 35f is a reference q-axis magnetization current estimate of the tenth subtracter 35g. Variable q-axis magnetization current estimate ) Is the output error value ( ) Is multiplied by the output of the ninth subtracter 35e and output to the first adder 35d.

이에, 상기 제1 가산기(35d)는 제3, 제4 곱셈기(35b, 35d)의 출력값을 가산하고, 그 가산된 결과는 PI제어부(35h)를 통해 회전자 시정수의 변화치()를 출력하고, 제2 가산기(35i)는 그 회전자 시정수의 변화치()와 회전자 시정수의 초기치()를 가산하여 회전자 시정수의 추정치()를 출력한다.Accordingly, the first adder 35d adds the output values of the third and fourth multipliers 35b and 35d, and the added result is a change value of the rotor time constant through the PI controller 35h. ), And the second adder 35i outputs the change value of the rotor time constant ( ) And initial value of rotor time constant ( ) To estimate the rotor time constant ( )

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 유도전동기의 회전자 시정수를 실시간으로 추정하는데 있어, 유도전동기의 파라미터들의 변화에 민감한 자속전압 지령치와 실제 출력되는 자속 전압를 사용하지않고 유도전동기의 임의의 자화전류를 이용하여 회전자 시정수를 실시간으로 추정함으로써 추정성능이 개선되어 정확한 회전자 시정수를 추정할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention estimates the rotor time constant of an induction motor in real time, and does not use the magnetic flux voltage command value sensitive to the change of the parameters of the induction motor and the magnetic flux voltage actually output. Estimation performance is improved by estimating the rotor time constant in real time, and it is possible to estimate the accurate rotor time constant.

Claims (10)

유도전동기의 회전자 시정수를 추정함에 있어, 동기 자속전압 지령치 및 토크전압 지령치를 정지좌표에서의 자속전압 지령치 및 토크전압 지령치로 변환하는 제1 좌표 변환부(3)와; 유도전동기의 검출된 3상의 전류를 정지좌표계에서의 2상 전류로 변환출력하는 3상/2상 변환부와; 상기 제1 좌표 변환부와 3상/2상 변환부의 출력과 유도전동기 파라미터를 입력받아 소정연산하여 기준 자화전류와 가변 자화전류를 얻고 그 가변 자화전류를 기준 자화전류와 일치시키는 회전자 시정수를 추정하는 회전자 시정수 추정부로 구성된 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치.A first coordinate converter (3) for converting the synchronous magnetic flux voltage command value and the torque voltage command value into the magnetic flux voltage command value and the torque voltage command value in the stationary coordinates in estimating the rotor time constant of the induction motor; A three-phase / two-phase converter for converting and detecting the detected three-phase current of the induction motor into a two-phase current in the stationary coordinate system; The rotor time constant which receives the output of the first coordinate conversion unit and the three-phase / two-phase conversion unit and the induction motor parameters, performs a predetermined operation to obtain a reference magnetization current and a variable magnetization current, and matches the variable magnetization current with the reference magnetization current. The rotor time constant estimator of the induction motor, characterized in that consisting of a rotor time constant estimator for estimating. 제 1항에 있어서, 상기 회전자 시정수 추정부는 2상 전류의 d, q축 전류와 d축, q축 전압지령치 및 유도전동기 파라미터중 고정자 저항, 누설인덕턴스를 소정연산 및 필터링하여 d축, q축 기준 자화전류 추정치를 출력하는 d축, q축 기준 자화전류 추정부와;The method of claim 1, wherein the rotor time constant estimator calculates the stator resistance and the leakage inductance among the d, q-axis currents, the d-axis, the q-axis voltage command value, and the induction motor parameters of the two-phase current by d-axis, q A d-axis and q-axis reference magnetization current estimator for outputting an axis reference magnetization current estimate value; 상기 필터링한 d축, q축 전류와 이전 회전자 시정수 추정치 및 회전속도에 따른 이전 d축, q축 가변 자화전류를 소정연산하여 d축, q축 가변 자화전류 추정치를 출력하고, 상기 d축, q축 전류를 필터링한 일정대역의 d축, q축 전류를 출력하는 d축, q축 가변 자화전류 추정부와;The estimated d-axis and q-axis currents and the previous rotor time constant estimate and the previous d-axis and q-axis variable magnetization currents according to the rotational speed are calculated and output, and the d-axis and q-axis variable magnetization current estimates are output. a d-axis and a q-axis variable magnetization current estimator for outputting a predetermined range of the d-axis and q-axis currents filtered by the q-axis current; 상기 d축, q축 기준 자화전류 추정치에 따른 상기 d축, q축 가변 자화전류추정치의 오차를 출력하고, 그 오차에 상기 일정대역의 d축, q축 전류를 곱한후 소정연산하여 그에 상응하는 회전자 시정수 추정치를 출력하는 적응 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치.Outputs an error of the d-axis and q-axis variable magnetization current estimates according to the d-axis and q-axis reference magnetization current estimates, multiplies the error by the d-axis and q-axis currents of the predetermined band, and then performs a predetermined operation corresponding thereto. An apparatus for estimating rotor time constant of an induction motor, characterized in that it comprises an adaptive control unit for outputting a rotor time constant estimate. 제2 항에 있어서, 상기 d축, q축 기준 자화전류 추정부는 2상 전류의 d축, q축 전류에 고정자 저항을 곱셈하고 d축, q축 전압지령치를 감산하여 출력하는 제1, 제3 감산부와;The first and third axes of claim 2, wherein the d-axis and q-axis reference magnetization current estimators multiply the stator resistance by the d-axis and q-axis currents of the two-phase current and subtract the d-axis and q-axis voltage command values. A subtraction unit; 상기 제1, 제3 감산부의 출력중 저역대역만을 통과시킨후 제2, 제4 감산부로 출력하는 제1, 제2 저역통과 필터와;First and second low pass filters passing only a low band of the outputs of the first and third subtractors and outputting the second and fourth subtractors; 상기 d축, q축 전류중 고역대역만을 통과시킨후 상기 제2, 제4 감산부로 출력하는 제1, 제2 고역통과 필터와;First and second high pass filters passing only a high band of the d-axis and q-axis currents and outputting the second and fourth subtractors; 상기 제1, 제2 저역통과 필터의 출력에 제1, 제2 고역통과 필터의 출력에 누설인덕턴스를 곱한 결과값을 감산하여 d축, q축 기준 자화전류 추정치를 출력하는 제2, 제4 감산부로 구성된 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치.Subtract the result of multiplying the output of the first and second high pass filters by the leakage inductance to the outputs of the first and second high pass filters to output the d and q axis reference magnetization current estimates. Rotor time constant estimator of induction motor, characterized in that consisting of. 제2 항에 있어서, 상기 d축, q축 가변 자화전류 추정부는 d축, q축 전류중 고역대역만을 통과시키는 제3, 제4 대역통과 필터와;3. The apparatus of claim 2, wherein the d-axis and q-axis variable magnetization current estimator comprises: third and fourth bandpass filters for passing only a high band of the d-axis and q-axis currents; 상기 제3, 제4 대역통과 필터의 출력을 회전자 시정수 추정치로 나눈값에 회전자속도를 이전 d축, q축 가변 자화전류에 곱한 결과값과 그 q축, d축 가변 자화전류를 상기 회전자 시정수 추정치로 나눈값을 감산하여 출력하는 제5, 제6 감산부와;The output value of the third and fourth bandpass filters divided by the rotor time constant estimate is multiplied by the rotor speed by the previous d-axis and q-axis variable magnetization currents, and the q-axis and d-axis variable magnetization currents. Fifth and sixth subtractors configured to subtract and output a value divided by the rotor time constant estimate; 상기 제5, 제6 감산부의 출력을 적분하여 d축, q축 가변 자화전류 추정치를 출력하는 제1, 제2 적분기로 구성된 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치.And a first and second integrator configured to integrate the outputs of the fifth and sixth subtractors to output d- and q-axis variable magnetization current estimates. 제2 항에 있어서, 상기 적응 제어부는 d축, q축 가변 자화전류 추정부의 출력인 일정대역의 d축, q축 전류에 d축, q축 가변 자화전류 추정치를 감산하여 출력하는 제7, 제9 감산부와;The method according to claim 2, wherein the adaptive control unit subtracts the d-axis and q-axis variable magnetization current estimates from the d-axis and q-axis currents of a predetermined band, which are outputs of the d-axis and q-axis variable magnetization current estimation units, and outputs the seventh and fifth values. 9 subtraction section; d축, q축 기준 자화전류에 d축, q축 가변 자화전류를 감산하여 d축, q축 자화전류의 오차를 출력하는 제8, 제10 감산부와;an eighth and tenth subtractor configured to subtract the d-axis and q-axis magnetization currents to the d-axis and q-axis reference magnetization currents to output an error of the d-axis and q-axis magnetization currents; 상기 제7, 제9 감산부의 출력과 상기 제8, 제10 감산부의 출력을 곱셈연산하여 출력하는 제1, 제2 곱셈부와;First and second multipliers configured to multiply and output the outputs of the seventh and ninth subtractors and the outputs of the eighth and tenth subtractors; 상기 제1, 제2 곱셈부의 출력을 가산하여 출력하는 제1 가산부와;A first adder for adding and outputting outputs of the first and second multipliers; 상기 제1 가산부의 출력을 입력받아 비례적분하여 회전자 시정수의 변화분을 출력하는 PI제어부와;A PI controller which receives the output of the first adder and proportionally integrates the change of the rotor time constant; 상기 회전자 시정수의 변화분과 회전자 시정수의 초기치를 가산하여 회전자 시정수 추정치를 출력하는 제2 가산부로 구성된 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치.And a second adder which adds the change of the rotor time constant and the initial value of the rotor time constant to output the rotor time constant estimate. 제2 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 d축 기준 자화전류 추정부는 하기의 수학식 2에 의해 d축 기준 자화전류 추정치를 출력하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치.The apparatus of claim 2, wherein the d-axis reference magnetization current estimator outputs an d-axis reference magnetization current estimate by Equation 2 below. 5. [수학식 2][Equation 2] 여기서,는 d축 기준 자화전류,은 저역통과 필터,는 고역통과 필터,는 누설 인덕턴스,는 d축 전압지령치, Rs는 고정자 저항,는 d축 전류를 나타낸다.here, Is the d-axis magnetizing current, Silver lowpass filter, High pass filter, Leakage inductance, D is the voltage command value, Rs is the stator resistance, Denotes the d-axis current. 제2 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 q축 기준 자화 전류 추정부는 하기의 수학식 3에 의해 q축 기준 자화전류 추정치를 출력하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치.The apparatus of claim 2 or 3, wherein the q-axis reference magnetization current estimator outputs a q-axis reference magnetization current estimate by Equation 3 below. [수학식 3][Equation 3] 여기서,는 q축 기준 자화전류,은 저역통과 필터,는 고역통과 필터,는 누설 인덕턴스,는 d축 전압지령치, Rs는 고정자 저항,는 q축 전류를 나타낸다.here, Is the q-axis magnetizing current, Silver lowpass filter, High pass filter, Leakage inductance, D is the voltage command value, Rs is the stator resistance, Represents the q-axis current. 제2 항 또는 제4 항에 있어서, 상기 d축 가변 자화전류 추정부는 하기의 수학식 4에 의해 d축 가변 자화전류 추정치를 출력하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치.The apparatus of claim 2 or 4, wherein the d-axis variable magnetization current estimator outputs a d-axis variable magnetization current estimate by Equation 4 below. [수학식 4][Equation 4] 여기서,는 d축 가변 자화전류,는 고역통과 필터,은 적분기,은 회전자 시정수 추정치,는 d축 전류,은 회전속도,은 q축 가변 자화전류를 나타낸다.here, Is the d-axis variable magnetizing current, High pass filter, Is an integrator, Is the rotor time constant estimate, Is the d-axis current, Is the rotational speed, Denotes the q-axis variable magnetizing current. 제2 항 또는 제4 항에 있어서, 상기 q축 가변 자화전류 추정부는 하기의 수학식 5에 의해 q축 가변 자화전류 추정치를 출력하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치.The apparatus of claim 2 or 4, wherein the q-axis variable magnetization current estimator outputs a q-axis variable magnetization current estimate by Equation 5 below. [수학식 5][Equation 5] 여기서,는 q축 가변 자화전류,는 고역통과 필터,은 적분기,은 회전자 시정수 추정치,는 q축 전류,은 회전속도,은 d축 가변 자화전류를 나타낸다.here, Is the q-axis variable magnetizing current, High pass filter, Is an integrator, Is the rotor time constant estimate, Is the q-axis current, Is the rotational speed, Denotes the d-axis variable magnetizing current. 제2 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 적응 제어부는 하기의 수학식 6에 의해 회전자 시정수를 추정하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 회전자 시정수 추정장치.The apparatus for estimating the rotor time constant of an induction motor according to claim 2 or 5, wherein the adaptive control unit estimates the rotor time constant according to Equation 6 below. [수학식 6][Equation 6] 여기에서,은 회전자 시정수 초기값From here, Is initial value of rotor time constant
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