KR20060006641A - Fault identification and current compensation apparatus and method for current sensor of vector inverter system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3상 교류전동기 가변속 운전 제어분야에서 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 인버터 구동시스템에서 유도전동기가 넓은 속도범위에서 운전하고 벡터제어를 적용하는 경우에 인버터의 전류센서 고장을 식별하고 오차전류를 보상하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 속도센서(28),속도제어기(21),좌표변환기(23,32), 전류제어기(22), 전류센서(26a,26b,26c), 3상/2상 변환기(30), PWM발생기(24), 동기속도 및 각위치계산기(29), 고장발생 표시기(26) 및 전류센서 고장식별 및 오차보상기(25)를 포함하는 데, 상기 전류센서 고장식별 및 오차보상기는 전류센서에서의 3상의 전류에 대한 합의 절대치와 기준잔차를 비교함으로써 전류센서의 고장을 식별하고 고장난 전류센서의 전류셋를 행하여 오차보상하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a current sensor failure identification and error compensation device and method of the inverter in the variable speed operation control field of the three-phase AC motor, in particular, when the induction motor operates in a wide speed range and applies vector control in the inverter drive system. An apparatus and method for identifying a fault in a current sensor and compensating for an error current are disclosed. The apparatus of the present invention includes a speed sensor 28, a speed controller 21, coordinate converters 23 and 32, a current controller 22, a current sensor 26a, 26b and 26c, and a three-phase / two-phase converter 30. , PWM generator 24, synchronous speed and angular position calculator 29, fault occurrence indicator 26 and current sensor fault identification and error compensator 25, the current sensor fault identification and error compensator is a current sensor By comparing the absolute value of the sum of the three phase currents and the reference residual in E, the fault of the current sensor is identified, and the current set of the faulty current sensor is performed to compensate for the error.

전류센서, 고장식별 , 오차보상, 전류셋, 인버터Current sensor, fault identification, error compensation, current set, inverter

Description

벡터형 인버터 시스템의 전류센서 고장식별 및 오차보상을 위한 장치 및 방법{ Fault Identification and current compensation Apparatus and Method for Current Sensor of Vector Inverter System}Fault Identification and current compensation Apparatus and Method for Current Sensor of Vector Inverter System}

도 1은 종래의 전류센서 고장검출기를 가지는 인버터 제어시스템 구성도1 is a configuration diagram of an inverter control system having a conventional current sensor fault detector

도 2는 도 1의 전류센서 고장검출기의 상세도2 is a detailed view of the current sensor fault detector of FIG.

도 3은 종래의 전류센서 고장검출을 위한 신호흐름도Figure 3 is a signal flow diagram for the conventional current sensor failure detection

도 4는 본 발명의 전류센서 고장식별기 및 오차 보상기를 가지는 인버터 제어구성도4 is an inverter control configuration diagram having a current sensor fault identifier and an error compensator according to the present invention;

도 5는 도 4의 전류센서 고장식별기 및 오차보상기의 상세도5 is a detailed view of the current sensor fault identifier and the error compensator of FIG.

도 6은 본 발명의 전류센서 고장식별 및 오차보상 방법의 신호흐름도Figure 6 is a signal flow diagram of the current sensor fault identification and error compensation method of the present invention

********** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ************************ Explanation of symbols for the main parts of the drawing **************

1,21 : 속도/토크 제어기 2,22 : 전류 제어기1,21: Speed / torque controller 2,22: Current controller

3,23 : 좌표변환기(동기→정지) 4,24 : PWM 발생기3,23: Coordinate converter (synchronous → stop) 4,24: PWM generator

5,20 : 인버터 6a,6b,6c,26a,26b,26c : 전류센서5,20: Inverter 6a, 6b, 6c, 26a, 26b, 26c: Current sensor

7,27 : 유도전동기 8,28 : 속도센서7,27: induction motor 8,28: speed sensor

9,29 : 동기속도 및 각위치 계산기 10,30 : 3상/2상 변환기9,29: Synchronous speed and angular position calculator 10,30: 3 phase / 2 phase converter

11,31 : 좌표변환기(정지→동기) 12,23 : 좌표변환기(동기→정지)11,31: Coordinate Converter (Stop → Synchronous) 12,23: Coordinate Converter (Synth → Stop)

13 : 2상/3상 변환기 14 : 전류센서 고장판단기13: 2 phase / 3 phase converter 14: Current sensor fault judge

16, 26 : 표시기 18 : 전류센서 고장검출부16, 26: indicator 18: current sensor fault detection unit

17 : 기준잔차 설정부 25 : 전류센서 고장식별 및 오차보상기 17: reference residual setting unit 25: current sensor failure identification and error compensation

32 : 전류센서 고장검출부 33 : 전류선택부32: current sensor fault detection unit 33: current selection unit

34 : 3상/2상 변환부 35 : 상태관측부 34: three-phase / 2-phase conversion unit 35: state observation unit

36: 전류센서 고장식별 및 오차보상부36: Current sensor fault identification and error compensator

본 발명은 3상 교류전동기 가변속 운전 제어분야에서 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 인버터 구동시스템에서 유도전동기가 넓은 속도범위에서 운전하고 벡터제어를 적용하는 경우에 인버터의 전류센서 고장을 식별하고 오차전류를 보상하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a current sensor failure identification and error compensation device and method of the inverter in the variable speed operation control field of the three-phase AC motor, in particular, when the induction motor operates in a wide speed range and applies vector control in the inverter drive system. An apparatus and method for identifying a fault in a current sensor and compensating for an error current are disclosed.

최근 산업 플랜트의 자동화, 대형화 추세는 대량생산과 생산경비의 절감을 가져왔다. 그러나 이러한 경향은 시스템을 복잡하게 하여 전체시스템의 신뢰도를 감퇴시킬 뿐만 아니라 안전성의 문제를 유발시킨다. 잘 알려진 바와 같이 유도전동기는 구조가 간단하고 견고하여 고장이 적으므로 산업전반에 걸쳐 유도전동기는 널리 사용되고 있다.Recently, the trend of automation and enlargement of industrial plants has led to mass production and cost reduction. However, this tendency complicates the system and not only reduces the reliability of the whole system but also causes safety problems. As is well known, induction motors are simple and robust in structure, so there are few failures. Therefore, induction motors are widely used throughout the industry.

하지만, 이런 유도전동기는 오히려 센서 및 구동회로의 고장발생 가능성이 훨씬 높다. 센서로부터 측정된 정보는 3상 교류전동기 구동용 인버터에서 제어입력을 결정하기 위하여 사용되기 때문에 ,센서의 고장은 제어시스템의 성능을 크게 감퇴시키며, 구동회로의 고장은 전기적, 열적으로 그리고 기계적으로 유도전동기에 큰 충격을 가해서 결과적으로 전동기 자체의 고장을 유발할 수 있다. However, these induction motors are much more likely to fail in sensors and drive circuits. Since the information measured from the sensor is used to determine the control input in the three-phase AC motor drive inverter, the failure of the sensor significantly reduces the performance of the control system, and the failure of the drive circuit is induced electrically, thermally and mechanically. A great shock to the motor can result in failure of the motor itself.

현재, 알려진 전동기의 전류센서 고장검출 방법은 파라미터 추정기법 또는 상태추정기법을 이용한 실시간 방식의 잔차 추출 알고리즘을 이용한 방법이 있다.Currently, there is a known current sensor failure detection method of a motor using a parameter estimation method or a real-time residual extraction algorithm using a state estimation method.

잔차를 추출하는 방법으로는 속도/토크 제어기의 출력인 전류지령치와 전류센서가 얻은 실제전류로부터 잔차를 얻는 방법이 있다. 이 방법은 전동기가 과도상태에 있을 때 기준잔차를 운전조건, 전동기의 용량에 따라 설정해 주어야 하므로 이러한 단점을 보안하기 위한 방법으로 상태관측기를 이용하여 기준치를 얻고 전류센서의 실제전류로부터 잔차를 얻는 방법이 있다.  As a method of extracting the residual, there is a method of obtaining the residual from the current command value which is the output of the speed / torque controller and the actual current obtained by the current sensor. In this method, the reference residual should be set according to the operating conditions and the capacity of the motor when the motor is in a transient state. As a way to secure this disadvantage, the reference value is obtained by using a state observer and the residual is obtained from the actual current of the current sensor. There is this.

본 발명은 이런 상태관측기를 이용하여 벡터형 인버터 시스템의 전류센서 고장검출 및 오차보상을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for fault detection and error compensation of a current sensor of a vector inverter system using such a state observer.

도 1은 종래의 전류센서 고장검출기를 가지는 인버터 제어기의 구성도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 종래의 인버터 제어기는 속도 지령치(ω* r) 또는 토크 지령치(T* e)를 제어하는 속도/토크제어기(1)와 , 속도/토크제어기(1)에서 출력되는 자속전류 지령치(ie* ds)와 토크전류 지령치(ie* qs)를 자속전류(i e ds)와 토크전류(ie qs)를 비교하여 제어하는 전류제어기(2)를 포함하며, 또한 전류제어기(2)의 출력인 자속 성분 전압 지령치(νe* ds)와 토크성분 전압 지령치(νe* qs)를 정지좌표에서의 자속전압 지령치(νs* ds)과 토크전압 지령치(νs* qs)으로 변환시키는 좌표변환기(동기→정지)(3)을 포함한다.1 is a configuration diagram of an inverter controller having a conventional current sensor fault detector. As shown in FIG. 1, the conventional inverter controller is output from the speed / torque controller 1 and the speed / torque controller 1 that control the speed command value ω * r or the torque command value T * e . including a magnetic flux current command value (i e * ds) and the torque current command value (i e * qs), a magnetic flux current (i e ds) and the current controller (2) controlling by comparing the torque current (i e qs), also The magnetic flux component voltage command value (ν e * ds ) and the torque component voltage command value (ν e * qs ), which are outputs of the current controller 2, are converted into the magnetic flux voltage command value (ν s * ds ) and the torque voltage command value (ν s ) at the stationary coordinates. * qs) to include the coordinate converter (synchronous → stop) (3) for converting.

PWM 발생기(4)는 좌표변환기(동기→정지)(3)에서 출력된 고정좌표에서의 자속전압 지령치(νs* ds)와 토크전압 지령치(νs* qs)를 PWM 신호로 변환시켜주며, PWM 발생기(4)의 출력은 인버터(5)에 입력된다.The PWM generator 4 converts the flux voltage command value (ν s * ds ) and the torque voltage command value (ν s * qs ) from the fixed coordinates output from the coordinate converter (synchronous → stop) 3 into a PWM signal. The output of the PWM generator 4 is input to the inverter 5.

상기 인버터(5)의 출력전류를 검출하는 전류센서(6a,6b,6c)는 인버터(5)와 유도전동기(7)사이에 존재한다. 3상/2상 변환기(10)는 상기 전류센서(6)에서 검출한 두 개의 상전류(ias, ibs)를 더하여 나머지 한 상전류(ics = -(ias + ibs))를 구한 후에 정지좌표계에서 2상전류(is ds, is ds)로 변환시킨다. Current sensors 6a, 6b, 6c for detecting the output current of the inverter 5 are present between the inverter 5 and the induction motor 7. The three-phase / two-phase converter 10 adds two phase currents i as and i bs detected by the current sensor 6 to obtain the other phase current i cs =-(i as + i bs ) Converts to two-phase currents (i s ds , i s ds ) in a stationary coordinate system.

좌표변환기(정지→동기)(11)는상기 3상/2상 변환기(10)의 출력인 2상 전류(is ds, is ds)를 동기좌표계의 전류성분(ie ds , ie qs)으로 변환시킨다. 동기속도 및 각위치 계산기(9)는 엔코더와 같은 속도센서(8)를 이용하여 유도전동기의 회전속도(ωr)와 각위치(θe)를 계산한다. 또한, 좌표변환기(동기→정지)(12)는 전류센서 고장검출을 위한 자속전류 지령치(ie* ds)와 토크전류 지령치(ie* qs)를 정지좌표계로 변환하 며, 2상/3상 변환기(13)는 정지좌표계에서의 2상 지령치 전류(is* ds, is* qs)를 3상 지령치 전류(is* ds, is* bs, is* cs)로 변환한다. 전류센서 고장검출기(14)는 상기 2상/3상 변환기의 출력인 3상 지령치 전류(is* ds, is* bs, is* cs)와 실제 3상 전류(ias, ibs, ics)를 비교한 잔차(Δias, Δibs, Δics)와 토크 전류 지령치(ie* qs)를 입력으로 한다.The coordinate converter (stopping → synchronizing) 11 converts two-phase currents i s ds and i s ds , which are outputs of the three-phase and two-phase converters 10, into current components i e ds and i e qs of the synchronous coordinate system. ). The synchronous speed and angular position calculator 9 calculates the rotational speed ω r and the angular position θ e of the induction motor using a speed sensor 8 such as an encoder. In addition, the coordinate converter (sync → stop) 12 converts the flux current command value (i e * ds ) and the torque current command value (i e * qs ) to a stationary coordinate system for detecting a current sensor failure. The phase converter 13 converts the two-phase setpoint currents i s * ds , i s * qs in the stationary coordinate system into three-phase setpoint currents i s * ds , i s * bs, i s * cs . The current sensor fault detector 14 is a three-phase setpoint current (i s * ds , i s * bs, i s * cs ) that is the output of the two-phase / three-phase converter and the actual three-phase current (i as , i bs , and the i cs) a residual (as Δi, Δi bs, cs Δi) and the torque current command value (i qs e *) compared to the input.

도 2는 종래 전류센서 고장검출기(14)의 상세도로서, 토크 전류 지령치(ie* qs)를 입력으로 하는 기준잔차 설정부(17)와 3상 기준 전류(i* as, i* bs, i* cs)와 실제 3상 전류(ias, ibs, ics)를 비교한 잔차(Δias, Δibs , Δics)를 입력으로 하는 전류센서 고장검출부(18)로 구성된다.2 is a detailed view of a conventional current sensor fault detector 14, which includes a reference residual setting unit 17 and a three-phase reference current i * as , i * bs, which input torque current command value i e * qs . i * cs ) and the current sensor fault detection unit 18 that receives the residuals Δi as , Δi bs , Δi cs as a comparison between the actual three-phase currents i as , i bs , i cs .

상기와 같이 구성된 종래의 인버터 제어시스템은 속도 지령치(ω* r) 또는 토크 지령치(T* e)와 실제속도(ωr)를 속도/토크제어기(1)의 입력으로 받아 자속전류 지령치(ie* ds)와 토크전류 지령치(ie* qs)를 출력하며, 속도/토크제어기의 출력인 자속전류 지령치(ie* ds)와 자속전류(ie ds), 토크전류 지령치(i e* qs)와 토크전류()를 전류제어기(2)의 입력으로 받아 동기좌표계에서의 자속전압 지령치(νs* ds)와 토크전압 지 령치(νs* qs)를 출력한다. The conventional inverter control system configured as described above receives the speed command value (ω * r ) or the torque command value (T * e ) and the actual speed (ω r ) as the input of the speed / torque controller 1 and the magnetic flux current command value (i e). * ds ) and torque current command value (i e * qs ) are outputted, flux current command value (i e * ds ), flux current (i e ds ), torque current command value (i e * qs ), which are outputs of the speed / torque controller. ) And the torque current () are input to the current controller (2), and the magnetic flux voltage command value (ν s * ds ) and the torque voltage command value (ν s * qs ) in the synchronous coordinate system are output.

전류제어기(2)의 출력인 자속전압 지령치(νs* ds)와 토크전압 지령치(νs* qs)는 좌표변환기(동기→정지)(3)에 입력되여 정지좌표계의 전압 지령치(νs* ds, νs* qs)가 얻어진다.The magnetic flux voltage command value (ν s * ds ) and the torque voltage command value (ν s * qs ), which are outputs of the current controller 2, are input to the coordinate converter (synchronized to stop) 3, and the voltage command value of the stationary coordinate system (ν s * ds , v s * qs ) is obtained.

좌표변환기(동기→정지)(3)의 출력으로 얻어진 정지좌표계의 전압 지령치(νs* ds, νs* qs)는 PWM 발생기(4)에 입력되어 인버터(5)에 PWM 신호를 출력하게 된다. 인버터(5)에는 유도전동기(7)가 연결되어 있으며, 인버터(5)와 유도전동기 사이에 존재하는 전류센서(6a, 6b,6c)는 상전류(ias, ibs, ics)를 검출하며, 3상전류(i as, ibs, ics)는 3상/2상 변환기(10)에 입력되어 정지좌표계에서의 2상 전류(is ds, is ds)로 변환된다. 또한, 3상/2상 변환기(10)의 출력인 정지좌표계에서의 2상전류(is ds, i s ds)는 좌표변환기(정지→동기)(11)에 의해 동기좌표계의 전류성분(ie ds, ie ds)으로 변환되어 전류제어기(2)로 입력된다. The voltage command values (ν s * ds , ν s * qs ) of the stationary coordinate system obtained by the output of the coordinate converter (synchronization → stop) 3 are input to the PWM generator 4 to output a PWM signal to the inverter 5. . An induction motor 7 is connected to the inverter 5, and the current sensors 6a, 6b, 6c existing between the inverter 5 and the induction motor detect phase currents i as , i bs , i cs . , Three-phase current (i as , i bs , i cs ) is input to the three-phase / two-phase converter 10 and converted into two-phase current (i s ds , i s ds ) in the stationary coordinate system. In addition, the two-phase current i s ds , i s d s in the stationary coordinate system, which is the output of the three-phase / two-phase converter 10, is converted to the current component i e of the synchronous coordinate system by the coordinate converter (stop → synchronization) 11. ds , i e ds ) is input to the current controller (2).

유도전동기의 회전속도(ωr)와 각위치(θe)는 엔코더와 같은 속도센서(8)를 이용하여 동기속도 및 각위치 계산기(9)에서 구한다. 상기 동기속도 및 각위치 검 출기(9)에서 출력된 각위치(θe)는 좌표변환기((3),(11),(12))에서 좌표변환할 때 사용된다. The rotational speed ω r and the angular position θ e of the induction motor are obtained from the synchronous speed and angular position calculator 9 using a speed sensor 8 such as an encoder. The synchronous speed and the angular position θ e output from the angular position detector 9 are used when the coordinate transformation is performed by the coordinate converters (3), (11) and (12).

상기 자속전류지령치(ie* ds)와 토크전류지령치(ie* qs)는 좌표변환기(동기→정지)(12)과 2상/3상 변환기(13)를 거쳐 기준 전류(i* as, i* bs, i* cs)를 구한다. The flux current command value (i e * ds ) and the torque current command value (i e * qs ) are passed through a coordinate converter (synchronized to stop) 12 and a two-phase / three-phase converter 13 to reference currents i * as,. i * bs , i * cs )

상기 변환기(13))의 출력인 기준 전류(i* as, i* bs, i* cs)와 실제전류(ias, ibs, ics)를 비교하여 각 상전류의 잔차(Δias, Δibs, Δics)를 얻는다. The residual current (Δi as , Δi bs ) of each phase current is compared by comparing the reference currents i * as , i * bs , i * cs , which are outputs of the converter 13, with the actual currents (i as , i bs , i cs ). Δi cs ).

그런 후, 실제 3상전류(ias, ibs, ics), 속도지령치(ω* r) 또는 토크지령치(T* e), 상전류의 잔차(Δias, Δibs, Δics)를 입력으로 받아 전류센서 고장판단기(14)에서 전류센서(6a,6b,6c)의 고장여부를 판단한다.Then, the actual three-phase current (i as , i bs , i cs ), the speed command value (ω * r ) or torque command value (T * e ), and the residual of the phase current (Δi as , Δi bs , Δi cs ) are input. The current sensor fault determiner 14 determines whether the current sensors 6a, 6b, and 6c have failed.

상기 전류센서 고장검출부(14)에서의 기준잔차(α)는 유도전동기의 운전상태에 따라 달라진다. 유도전동기가 정상상태(회전속도 또는 토크의 변화가 일정할 때)일 때 기준잔차(α)는 식(1)과 같이 된다.The reference residual α in the current sensor fault detection unit 14 depends on the operating state of the induction motor. When the induction motor is in a steady state (when the change in the rotational speed or torque is constant), the reference residual α becomes as shown in equation (1).

α=α1 (1)α = α 1 (1)

여기에서 α1 는 정상상태에서의 기본 기준잔차이다.Α 1 is the basic reference residual at steady state.

유도전동기가 과도상태일 때 기준잔차(α )는 유도전동기의 속도변화율 또는 토크변화율, 즉 토크 전류 지령치(ie* qs)의 변화량(｜ie* qs(n)-i e* qs(n-1)｜)에 따라 증가해야 한다. 이러한 기준잔차의 증가량(αtr)은 유도전동기의 명세에 따라 달라진다. 과도상태에서의 기준잔차는 식(2)와 같이 된다.Reference residual when induction motor is in transient state (α ) Should increase with the speed change rate or torque change rate of the induction motor, that is, the change amount of the torque current command value (i e * qs ) (i e * qs (n) -i e * qs (n-1) |). The amount of increase of the reference residual α tr depends on the specification of the induction motor. The reference residual in the transient state is as shown in equation (2).

α=α1 +αtr (과도상태) (2)α = α 1 + α tr (transient) (2)

상기의 방식으로 토크 전류 지령치(ie* qs)를 입력으로 받아 기준잔차 설정부(17)에서 기준잔차(α)를 구한다. 상기에서 구한 기준잔차(α)과 상전류의 잔차(Δias, Δibs, Δics)를 전류센서 검출기(18)에서 비교하고, 상전류의 잔차(Δi as, Δibs, Δics)가 기준잔차(α)보다 클 경우에는 전류센서(6a,6b,6c)가 고장이 발생한 것으로 간주한다.The reference residual α is obtained from the reference residual setting unit 17 by receiving the torque current command value i e * qs as an input. The reference residual (α) obtained above is compared with the residuals of phase currents (Δi as , Δi bs , Δi cs ) at the current sensor detector 18, and the residuals of phase currents (Δi as , Δi bs , Δi cs ) are compared with the reference residuals ( If larger than α), the current sensors 6a, 6b, 6c are considered to have failed.

도 3은 종래의 전류센서 고장검출을 위한 신호흐름도이며 이에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.3 is a signal flow diagram for detecting a conventional current sensor failure, the operation thereof will be described as follows.

먼저,토크전류 지령치(ie* qs)의 변화량(｜ie* qs(n)-ie* qs(n-1)｜)를 구해 해당 유도전동기에 맞는 기준잔차(α)를 설정한다(S1단계).First, the change amount of the torque current command value i e * qs (| i e * qs (n) -i e * qs (n-1) |) is obtained, and the reference residual α corresponding to the corresponding induction motor is set ( Step S1).

다음, 상기 S1단계에서 설정한 기준잔차(α)를 상전류의 잔차(Δias, Δibs, Δics)와 비교하여 전류센서(6a, 6b, 6c)의 고장여부를 판단한다(S2단계).Next, it is determined whether the current sensors 6a, 6b, and 6c have failed by comparing the reference residual α set in the step S1 with the residuals Δi as , Δi bs , Δi cs of the phase current (step S2).

만약 상전류의 잔차(Δias, Δibs, Δics)가 기준잔차(α)가 큰 경우에는 전류 센서에서 고장이 발생한 것이다(S3단계). 이 때에는 표시기(16)에 전류센서가 고장임이 나타나 진다.If the residuals (Δi as , Δi bs , Δi cs ) of the phase current are larger than the reference residual α, a failure occurs in the current sensor (step S3). At this time, the indicator 16 indicates that the current sensor is faulty.

상전류의 잔차(Δias, Δibs, Δics)가 기준잔차(α)가 작은 경우에는 전류센서가 정상적으로 동작함을 나타낸다(S4단계). If the residuals Δi as , Δi bs , Δi cs of the phase current are small, the current sensor is normally operated (step S4).

이러한 종래의 기술은 잔차를 추출할 때 속도/토크 제어기(1)의 출력인 전류지령치(i* as, i* bs, i* cs)와 전류센서(6a,6b,6c)가 얻은 실제전류(ias, ibs, ics)로부터 잔차(Δias, Δibs, Δics)를 얻으며, 기준잔차(α)를 토크전류 지령치(i e* qs)의 변화량(｜ie* qs(n)-ie* qs(n-1)｜)에 따라 설정한다.This conventional technique uses the actual currents obtained by the current command values i * as , i * bs , i * cs , which are outputs of the speed / torque controller 1, and the current sensors 6a, 6b, 6c when the residuals are extracted. i as, i bs, i cs) residual (amount of change Δi as, Δi bs, Δi cs) to impart a reference residual (α) the torque current command value (i e * qs) (| i e * qs (n) from -i e * qs (n-1) |)

그러나, 토크전류 지령치(ie* qs)의 변화량(｜ie* qs(n)-ie* qs(n-1)｜)은 유도전동기의 운전상태 및 용량, 특성이 다르게 나타나기 때문에 유도전동기의 운전상태 및 용량, 특성에 따른 기준잔차(α)를 오프라인으로 미리 파악하여 설정해야 하는 번거로움이 있다.However, the change amount of the torque current command value i e * qs (| i e * qs (n) -i e * qs (n-1) |) is induction motor because the operation state, capacity, and characteristics of the induction motor are different. The reference residual (α) according to the operation state, capacity, and characteristics of the offline has to troubleshoot in advance to set up.

본 발명은 이런 종래의 문제점을 해결하고자, 종래의 인버터 전류센서 고장검출 방법에 있어 잔차를 추출할 때 속도-토크 제어기의 출력인 전류지령치(i* as, i* bs, i* cs)와 전류센서(6)가 얻은 실제전류(ias, ibs, ics)로부터 잔차를 얻지 않고, 전동기 모델를 근거로 한 상태관측기를 이용하여 기준치를 얻고 전류센서의 실제전류로부터 잔차를 얻는 방법을 사용하여 전동기의 전체 운전영역에서 전류센서 고장검출 및 식별 성능을 개선시켰으며, 식별정보를 이용하여 인버터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 벡터형 인버터 시스템의 전류센서 고장식별 및 오차보상을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.In order to solve this problem, the present invention provides a current command value (i * as , i * bs , i * cs ) and a current which are outputs of a speed-torque controller when a residual is extracted in a conventional inverter current sensor fault detection method. Instead of obtaining the residuals from the actual currents (i as , i bs , i cs ) obtained by the sensor (6), using the state observer based on the motor model, the reference value is obtained and the residuals are obtained from the actual current of the current sensor. The current sensor fault detection and identification performance has been improved in the entire operating area of the motor, and the device and method for fault detection and error compensation of the current sensor in the vector inverter system can improve the reliability of the inverter by using the identification information. will be.

그리하여, 본 발명은 특히 인버터 구동시스템에서 유도전동기가 넓은 속도범위에서 운전하고 벡터제어를 적용하는 경우에 인버터의 전류센서 고장을 검출 및 식별하고 오차전류를 보상함으로써 전체시스템의 신뢰성을 높이는데 있다.Therefore, the present invention is to increase the reliability of the entire system by detecting and identifying the current sensor failure of the inverter and compensating for the error current, especially when the induction motor operates in a wide speed range and applies vector control in the inverter driving system.

상기 목적을 위하여 본 발명은 속도센서(28), 속도제어기(21), 전류센서(26a,26b,26c), 전류제어기(22), 좌표변환기(23,32), 3상/2상 변환기(30), PWM발생기(24), 동기속도 및 각위치계산기(29), 고장발생 표시기(26) 및 전류센서 고장식별 및 오차보상기(25)를 포함하는 데, 상기 전류센서 고장식별 및 오차보상기는 전류센서에서의 3상의 전류에 대한 합의 절대치와 기준잔차를 비교함으로써 전류센서의 고장을 식별하고 고장난 전류센서의 전류셋를 행하여 전류를 오차보상하는 것을 특징으로 한다. For this purpose, the present invention provides a speed sensor 28, a speed controller 21, current sensors 26a, 26b and 26c, a current controller 22, coordinate converters 23 and 32, three-phase and two-phase converters ( 30), PWM generator 24, synchronous speed and angular position calculator 29, fault occurrence indicator 26 and current sensor fault identification and error compensator 25, the current sensor fault identification and error compensator By comparing the absolute value of the sum of the three-phase current in the current sensor and the reference residual, it is characterized by identifying the failure of the current sensor and performing a current set of the failed current sensor to compensate for the current.

또한, 본 발명은 상기 전류센서 고장식별 및 오차보상기(25)는 전류센서에서 검출된 3상전류의 합이 입력되는 전류센서 고장검출부(32)와, 전류센서의 3상 전류의 고장식별을 위해 상전류를 선택하는 전류선택부(33)와, 상기 전류선택부의 출력전류를 2상전류로 변환시키는 3상/2상 변환부(34)와, 정지좌표계에서의 자속전압지령치, 토크전압지령치 및 회전속도를 입력으로 받아 기준전류를 출력하는 상태관측 부(35)와, 및 상기 기준전류 및 상기 2상전류을 입력으로 받아 전류센서의 고장여부를 식별하고 전류셋을 보상하는 전류센서 고장식별 및 오차보상부(36)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention, the current sensor fault identification and error compensator 25 is a current sensor fault detection unit 32 to which the sum of the three-phase current detected by the current sensor is input, phase current for fault identification of the three-phase current of the current sensor A current selector 33 for selecting?, A three-phase / 2-phase converter 34 for converting the output current of the current selector into a two-phase current, a magnetic flux voltage command value, a torque voltage command value, and a rotational speed in the stationary coordinate system; A state observation unit 35 receiving an input and outputting a reference current, and a current sensor fault identification and error compensating unit for receiving the reference current and the two-phase current as inputs, identifying whether a current sensor has failed, and compensating for a current set. It characterized by including).

또한, 본 발명의 벡터형 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 방법으로는, 전류센서에서 측정한 3상의 전류의 합을 구하고 기준잔차를 설정하는 단계와;상기 3상 전류의 합의 절대치(｜Isum｜)와 기준잔차(r)를 비교하여 전류센서의 고장여부를 식별하는 단계와; 및 고장난 해당 전류센서의 전류셋을 행하여 오차를 보상하는 단계를 포함하는데, 상기 기준잔차(r)는 정지좌표계에서의 자속전압 지령치, 토크전압 지령치, 회전속도값에 의해 산출된 기준전류(i'ds, i'qs)와, 전류센서에서 측정된 3상의 실제전류(ias, ibs, ics)에서 어느 2상만을 선택하여 변환과정을 거쳐 가상의 3상전류후(ias, ibs, ics) 를 구한 후, 다시 변환과정을 거쳐 얻는 가상의 2상전류( is ds, is qs )를 식 r = ｜im ds - i'ds｜+｜im qs - i'qs｜ 에 의하여 산출되는 것을 특징으로 한다.In addition, the current sensor failure identification and error compensation method of the vector type inverter of the present invention, the step of obtaining the sum of the three-phase current measured by the current sensor and setting a reference residual; the absolute value of the sum of the three-phase current (| I comparing the sum |) and the reference residual r to identify whether the current sensor has failed; And compensating for the error by performing a current set of the corresponding current sensor that has failed, wherein the reference residual r is a reference current i 'calculated by the magnetic flux voltage command value, the torque voltage command value, and the rotation speed value in the stationary coordinate system. ds, i 'qs), a current sensor 3 the actual current (i as on the measured at, i bs, i cs) after the third virtual through the conversion process by selecting any two sangman on the phase current (i as, i bs, After i cs) , the virtual two-phase currents (i s ds , i s qs ) obtained through the conversion process are converted into the equation r = | i m ds -i ' ds | + | i m qs -i' qs | It is characterized in that it is calculated.

그리하여, 상기 3상 전류의 합의 절대치(｜Isum｜)가 기준잔차(r)보다 크면 고장이 발생함을 나타내며, 작으면 정상동작으로 간주하는것을 특징으로 한다. Thus, if the absolute value (| I sum |) of the sum of the three-phase currents is larger than the reference residual r, a failure occurs, and if it is small, the operation is regarded as normal operation.

또한, 본 발명은 상기 전류센서가 고장난 것을 식별한 후, 어느 상의 전류센서가 고장이 난 것인지의 여부를 3상 전류센서(a,b,c)의 각 상의 기준잔차 (thi,th1,th2) 및 고장식별 처리 입력셋 1( im as=i as, im bs=ibs, im cs=-(ias +ib))을 설정하고, 각상의 잔차를 식 r = ｜im ds - i'ds｜+｜im qs - i'qs｜에 의하여 구한 후, 각상의 기준잔차와 각상의 잔차를 비교하여 식별하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention, after identifying that the current sensor has failed, it is determined whether the phase sensor of the three-phase current sensor (a, b, c) (th i, th 1, th 2) and fault identification input set 1 (i m as = i as , i m bs = i bs , i m cs =-(i as + i b )) and set the residuals of each phase by the formula r = | After i m ds -i ' ds | + | i m qs -i' qs |, it compares and identifies the residual of each phase with the reference residual.

이하, 본 발명의 구성을 도면을 참조로 하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure of this invention is demonstrated with reference to drawings.

도 4도는 본 발명의 전류센서 고장식별기와 오차보상기를 가지는 인버터 제어시스템의 구성도이다. 시스템은 속도 지령치(ω* r) 또는 토크 지령치(T* e)를 제어하는 속도/토크제어기(21)와 속도/토크제어기(21)에서 출력되는 자속전류 지령치(ie* ds)와 토크전류 지령치(ie* qs)를 자속전류(ie ds)와 토크 전류(ie qs)를 비교하여 제어하는 전류제어기(22)를 포함한다.4 is a configuration diagram of an inverter control system having a current sensor fault identifier and an error compensator according to the present invention. The system has a speed / torque controller 21 for controlling the speed command value (ω * r ) or torque command value (T * e ) and a flux current command value (i e * ds ) and torque current output from the speed / torque controller 21. And a current controller 22 for controlling the command value i e * qs by comparing the magnetic flux current i e ds with the torque current i e qs .

또한, 전류제어기(22)의 출력인 자속성분 전압지령치(ve* qs)와 토크성분 전압지령치(ve* qs)를 정지좌표에서의 자속전압 지령치(νs* ds)과 토크전압 지령치(νs* qs)으로 변환시키는 좌표변환기(동기→정지)(23)와, 좌표변환기(동기→정지)(23)에서 출력된 고정좌표계에서의 자속전압 지령치(νs* ds)와 토크전압 지령치(νs* qs)를 PWM 신호로 변환시켜주는 PWM 발생기(24)을 포함한다.Further, the magnetic flux component voltage command value output from the current controller (22) (v e * qs ) and torque component voltage command value (v e * qs) the magnetic flux voltage command value (ν s * ds) from the static coordinate the torque voltage command value ( The magnetic flux voltage command value (ν s * ds ) and the torque voltage command value in the fixed coordinate system outputted from the coordinate converter (synchronous to stop) 23 to be converted to ν s * qs ). PWM generator 24 for converting (ν s * qs ) into a PWM signal.

상기 PWM 발생기(24)의 출력은 인버터(20)에 입력되고 상기 인버터(20)에 의해 유도전동기(27)가 제어구동된다. The output of the PWM generator 24 is input to the inverter 20 and the induction motor 27 is controlled by the inverter 20.

상기 인버터(20)의 출력전류를 검출하는 전류센서(26a,26b,26c)가 인버터(20)와 유도전동기(27)사이에 존재한다.  Current sensors 26a, 26b and 26c for detecting the output current of the inverter 20 are present between the inverter 20 and the induction motor 27.

전류센서 고장식별 및 오차보상기(25)는 상기 전류센서에서 검출된 3상 전류(ias, ibs, ics), 자속전압 지령치(νs* ds)과 토크전압 지령치(νs* qs), 회전속도()를 입력으로 받아 전류센서의 고장식별과 전류를 보상하며, 3상/2상 변환기(30)는 보상된 3상 전류(ias, ibs, ics)를 정지좌표계에서 2상 전류(is ds, is ds)로 변환시킨다.The current sensor fault identification and error compensator 25 is a three-phase current (i as , i bs , i cs ), magnetic flux voltage command value (ν s * ds ) and torque voltage command value (ν s * qs ) detected by the current sensor. , By receiving the rotational speed () as input and compensating for the fault detection and current of the current sensor, and the three-phase / two-phase converter 30 compensates for the compensated three-phase current (i as , i bs , i cs ) in the stationary coordinate system. Convert to phase currents i s ds , i s ds .

또한, 좌표변환기(정지→동기)(31)는 상기 3상/2상 변환기(30)의 출력인 2상 전류(is ds, is ds)를 동기좌표계의 전류성분(ie ds,ie qs)으로 변환시키며, 동기속도 및 각위치 계산기(29)는 엔코더와 같은 속도센서(28)를 이용하여 유도전동기의 회전속도(ωr)와 각위치(θe)를 계산한다. Also, the coordinate converter (stop → synchronization) 31 supplies the two-phase currents i s ds and i s ds , which are outputs of the three-phase and two-phase converters 30, to the current components i e ds and i of the synchronous coordinate system. e qs ), and the synchronous speed and angular position calculator 29 calculates the rotational speed ω r and the angular position θ e of the induction motor using a speed sensor 28 such as an encoder.

도 5는 본 발명의 전류센서 고장식별 및 보상기의 상세도로서, 전류센서(26)에서 검출된 3상 전류(ias, ibs, ics)의 합을 입력으로 받는 전류센서 고장검출부(32)와 전류센서(26)에서 검출된 3상 전류(ias, ibs, ics)를 전류센서(26)의 고장식별을 위해 상전류를 선택하는 전류선택부(33)와 전류선택부(33)의 출력인 3상 전류(im as, im bs, im cs)를 2상 전류(im ds, im ds)으로 변환시키는 3상/2상 변환부(34)을 포함하며, 정지좌표계에서의 자속전압 지령치(νs* ds), 토크전압 지령치(νs* qs), 회전속도(ωr)를 입력으로 받아 기준 전류(i'ds, i'qs)를 출력하는 상태관측부(35)와 기준 전류(i'ds, i'qs)와 상기 3상/2상 변환부(34)의 출력인 2상 전류(is ds , is ds)를 입력으로 받아 전류센서의 고장식별과 전류를 보상하는 전류센서 고장식별 및 오차보상부(36)를 포함하여 구성된다.5 is a detailed view of the current sensor fault identification and compensator of the present invention, and the current sensor fault detection unit 32 that receives the sum of the three-phase currents i as , i bs , i cs detected by the current sensor 26 as an input. ) And the current selector 33 and the current selector 33 for selecting a phase current for fault identification of the current sensor 26 from the three-phase currents i as , i bs , i cs detected by the current sensor 26. Three-phase / two-phase conversion unit 34 for converting the three-phase current (i m as , i m bs , i m cs ) output of the two phase current (i m ds , i m ds ) State observation that outputs reference current ( i'ds , i'qs ) by receiving magnetic flux voltage command value (ν s * ds ), torque voltage command value (ν s * qs ) and rotation speed (ω r ) The unit 35 receives a reference current (i ' ds , i' qs ) and a two-phase current (i s ds , i s ds ) output from the three-phase / two-phase converter 34 as inputs. Including a current sensor fault identification and error compensation unit 36 to compensate for the fault identification and current It is configured.

이하 본 발명의 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

속도/토크제어기(21)는 속도 지령치(ω* r) 또는 토크 지령치(T* e )와 실제속도(ωr)를 입력으로 받아 자속전류 지령치(ie* ds)와 토크전류 지령치(ie* qs)를 출력하며, 속도/토크제어기의 출력인 자속전류 지령치(ie* ds)와 자속전류(ie ds ), 토크전류 지령치(ie* qs)와 토크전류(ie qs)는 전류제어기(22)에 입력되고,동기좌표계에서의 자속전압 지령치(νs* ds)와 토크전압 지령치(νs* qs)가 전류제어기(22)에서 출력된다. 전류제어기(22)의 출력인 자속전압 지령치(νs* ds)와 토크전압 지령치(νs* qs)는 좌표변환 기(동기→정지)(23)에 입력되여 정지좌표계의 전압 지령치(νs* ds, νs* qs)가 얻어진다. 좌표변환기(동기→정지)(23)의 출력으로 얻어진 정지좌표계의 전압 지령치(νs* ds, νs* qs)는 PWM 발생기(4)에 입력되어 인버터(20)에 PWM 신호를 출력하게 된다. The speed / torque controller 21 receives the speed command value (ω * r ) or the torque command value (T * e ) and the actual speed (ω r ) as inputs, and the flux current command value (i e * ds ) and the torque current command value (i e). * qs ), and the flux current command value (i e * ds ), flux current (i e ds ), torque current command value (i e * qs ) and torque current (i e qs ), which are outputs of the speed / torque controller, It is input to the current controller 22, and the magnetic flux voltage command value ν s * ds and the torque voltage command value ν s * qs in the synchronous coordinate system are output from the current controller 22. The magnetic flux voltage command value (ν s * ds ) and the torque voltage command value (ν s * qs ), which are outputs of the current controller 22, are inputted to the coordinate converter (synchronized to stop) 23, and the voltage command value (ν s of the stationary coordinate system). * ds , v s * qs ). The voltage command values ν s * ds , ν s * qs of the stationary coordinate system obtained by the output of the coordinate converter (synchronization → stop) 23 are input to the PWM generator 4 to output a PWM signal to the inverter 20. .

인버터(20)에는 유도전동기(27)가 연결되어 있으며, 인버터와 유도전동기 사이에 존재하는 전류센서(26a,26b,26c)는 상전류(ias, ibs, ics)를 검출하며, 전류센서에서 검출된 3상 전류(ias, ibs, ics)는 자속전압 지령치(νs* ds)과 토크전압 지령치(νs* qs), 회전속도(ωr)와 함께 전류센서 고장식별 및 오차보상기(25)에 입력된다. Induction motor 27 is connected to inverter 20, and current sensors 26a, 26b, and 26c existing between inverter and induction motor detect phase currents i as , i bs , i cs , and The three-phase currents (i as , i bs , i cs ) detected at, together with the magnetic flux voltage command value (ν s * ds ), torque voltage command value (ν s * qs ), rotation speed (ω r ), It is input to the error compensator 25.

상기 전류센서 고장식별 및 오차보상기(25)에서 보상된 3상 전류(ias, ibs, ics)는 3상/2상 변환기(30)에 입력되어 정지좌표계에서의 2상 전류(is ds, is ds)로 변환된다. 3상/2상 변환기(30)의 출력인 정지좌표계에서의 2상전류(is ds, is ds)는 좌표변환기(정지→동기)(31)에 의해 동기좌표계의 전류성분(ie ds, ie ds )으로 변환되어 전류제어기(22)로 입력된다.The three-phase current (i as , i bs , i cs ) compensated by the current sensor fault identification and error compensator 25 is input to the three-phase / two-phase converter 30 and the two-phase current i s in the stationary coordinate system. ds , i s ds ). The two-phase current i s ds , i s d s in the stationary coordinate system, which is the output of the three-phase / two-phase converter 30, is converted to the current components i e ds , of the synchronous coordinate system by the coordinate converter (stop → synchronization) 31. i e ds ) is input to the current controller 22.

동기속도 및 각위치 계산기(29)는엔코더와 같은 속도센서(28)를 이용하여 유도전동기의 회전속도(ωr)와 각위치(θe)를 구한다. 상기 동기속도 및 각위치 검 출기(29)에서 출력된 각위치(θe)는 좌표변환기((23),(31))에서 좌표변환할 때 사용된다.The synchronous speed and angular position calculator 29 calculates the rotational speed ω r and the angular position θ e of the induction motor using a speed sensor 28 such as an encoder. The synchronous position and the angular position θ e output from the angular position detector 29 are used when the coordinate transformation is performed by the coordinate converters 23 and 31.

상기 전류센서 고장식별 및 보상기(25)에 대한 동작에 대해 기술하면 다음과 같다. 유도전동기(27)가 3상 평형이면 식(3)과 같이 3상 전류의 합은 영이다. The operation of the current sensor fault identification and the compensator 25 will be described as follows. If the induction motor 27 is three-phase equilibrium, the sum of three-phase currents is zero, as shown in equation (3).

Isum=ias + ibs + ics=0 (3)I sum = i as + i bs + i cs = 0 (3)

따라서 전류센서(26a,26b,26c) 중에 하나에 이상이 발생하여 잘못된 측정 전류(ias, ibs, ics)를 제공한다면 식(3)은 영이 될 수 없다. 이러한 사실로부터 전류센서의 고장을 전류센서 고장검출부(32)가 검출한다.Therefore, if an error occurs in one of the current sensors 26a, 26b, and 26c and gives an incorrect measurement current i as , i bs , i cs , equation (3) cannot be zero. From this fact, the failure of the current sensor detects the failure of the current sensor 32.

다음으로 전류센서가 고장으로 판별되면 어느 상의 전류센서가 고장인지 식별을 한다. 상태관측부(35)에 정지좌표계에서의 자속전압 지령치(νs* ds), 토크전압 지령치(νs* qs), 회전속도(ωr)를 입력하여 기준전류(i'ds, i'qs)를 발생시킨다. 전류센서에서 측정된 실제 전류(ias, ibs, ics)에서 어느 2상만을 전류선택부(20)에서 선택하고 나머지 한 상은 식(3)의 상평형성을 이용하여 가상의 3상전류(ias, ibs, i cs)를 구한 후 3상/2상 변환부(34)를 거쳐 가상의 2상 전류(is ds, is qs )를 얻는다.Next, if the current sensor is determined to be faulty, identify which phase the current sensor is faulty. Input the magnetic flux voltage command value (ν s * ds ), torque voltage command value (ν s * qs ) and rotational speed (ω r ) into the state observation unit 35 by inputting the reference currents i ' ds and i' qs. ). Only one of the two phases is selected by the current selector 20 from the actual currents i as , i bs, i cs measured by the current sensor, and the other one phase is the virtual three-phase current i as , i bs , i cs ), and then obtain a virtual two-phase current i s ds , i s qs through the three-phase / two-phase conversion unit 34.

그리하여, 상기 얻어진 전류im ds , i'ds, im qs , i'qs 을 이용하여 아래 식(4)와 같이 정의된 잔차(r)를 구한다.Thus, using the obtained currents i m ds, i ' ds, i m qs, i' qs , the residual r defined as in the following equation (4) is obtained.

r = ｜im ds - i'ds｜+｜im qs - i'qs｜ (4)r = | i m ds -i ' ds | + | i m qs -i' qs | (4)

상기에서 구한 잔차(r)를 이용하여 전류센서 고장식별 및 보상기(25)의 내부의 전류센서 고장식별 및 보상부(36)에서 고장식별 및 전류보상 알고리즘을 수행하여 어느 상의 전류센서가 고장인지 식별하고 고장난 전류센서의 전류셋을 행하여 전류값 오차를 보상한다.Using the residual r obtained above, the current sensor fault identification and compensation unit 36 in the current sensor fault identification and compensation unit 36 performs a failure identification and current compensation algorithm to identify which phase of the current sensor is faulty. The current set of the failed current sensor is performed to compensate for the current value error.

도 6은 이러한 고장식별 및 전류보상 알고리즘의 동작에 대한 흐름도이며 설명하면 다음과 같다.  6 is a flowchart illustrating the operation of such a failure identification and current compensation algorithm.

S1단계 : 전류센서에서 측정한 3상 전류(ias, ibs, ics)의 합 Isum 을 구하고 기준잔차(thi, th1, th2)를 설정한다.Step S1: Calculate the sum I sum of the three-phase currents (i as , i bs , i cs ) measured by the current sensor and set the reference residuals (th i , th 1 , th 2 ).

S2단계 : 3상 전류(ias, ibs, ics)의 합의 절대치｜Isum｜과 S1단계에서 설정한 기준잔차(thi)와 대소를 비교하여 전류센서의 고장여부를 판별한다. ｜Isum｜이 기준잔차(thi)보다 크면 고장이 발생함을 나타내며, 작으면 정상동작으로 간주한다. Step S2: Compares the absolute value of the sum of the three-phase currents (i as , i bs , i cs ) | I sum | with the reference residual (th i ) set in step S1 and the magnitude to determine whether the current sensor has failed. If | I sum | is larger than the reference residual (th i ), it indicates that a fault occurs. If it is small, it is regarded as normal operation.

S3단계 : 전류센서에서 고장이 발생했음이 표시기(26)에 출력된다.Step S3: A failure has occurred in the current sensor.

S4단계 : 전류센서중 어느 전류센서가 고장인지 식별을 하기 위해 고장식별처리 입력셋 1(Fault ID Process Input Set 1)을 (im as=ias, im bs=ibs, im cs=-(ias +ibs)으로 설정하고 식(4)을 이용하여 잔차(r1)를 구한다.Step S4: Fault ID Process Input Set 1 (i m as = i as , i m bs = i bs , i m cs =) to identify which of the current sensors is faulty. Set as- (i as + i bs ) and find the residual (r 1 ) using equation (4).

S5단계 : 상기 S4단계에서 구한 잔차(r1)를 S1단계에서 설정한 기준잔차(th1)와 대소를 비교하여 전류센서 고장식별을 한다. 잔차(r1)가 기준잔차(th1 )보다 크면 a상 전류센서(26a) 또는 b상 전류센서(26b)의 고장이 선언되며, 기준잔차(th1)보다 작으면 c상 전류센서(26c)의 고장이 선언된다.Step S5: Compares the residual (r 1 ) obtained in step S4 with the reference residual (th 1 ) set in step S1 to the magnitude to identify the current sensor failure. If the residual (r 1 ) is larger than the reference residual (th 1 ), the failure of the a-phase current sensor 26a or the b-phase current sensor 26b is declared.If the residual (r 1 ) is smaller than the reference residual (th 1 ), the c-phase current sensor 26c is declared. ) Is declared a failure.

S6단계 : a상 전류센서(26a) 또는 b상 전류센서(26b)에서 고장이 발생했음을 표시기(26)에 나타낸다.Step S6, the indicator 26 indicates that a failure has occurred in the a-phase current sensor 26a or the b-phase current sensor 26b.

S7단계 : 고장식별을 위해 고장식별처리 입력셋 2(Fault ID Process Input Set 2)을 (im as=ias, im bs=-(ias+i cs), im cs=ics)으로 설정하고 식(4)을 이용하여 잔차(r2)를 구한다.Step S7: Fault ID Process Input Set 2 (i m as = i as , i m bs =-(i as + i cs ), i m cs = i cs ) for fault identification. Set to and use the equation (4) to find the residual (r 2 ).

S8단계 : 상기 S7단계에서 구한 잔차(r2)를 S1단계에서 설정한 기준잔차()와 대소를 비교하여 전류센서 고장식별을 한다. 잔차(r2)가 기준잔차(th2)보다 크면 a상 전류센서(26a)의 고장이 선언되며, 기준잔차(th2)보다 작으면 b상 전류센서(26b)의 고장이 선언된다.Step S8: Compares the residual (r 2 ) obtained in step S7 with the reference residual () set in step S1 and magnitude to identify the current sensor failure. The residual (r 2) based on residual (th 2) is greater than the declared a failure of the current sensor (26a), it is less than the reference residual (th 2) b is the failure of the current sensor (26b) is declared.

S9단계 : a상 전류센서(26a)에서의 고장 발생을 표시기(26)에 나타낸다.Step S9: The occurrence of a failure in the a-phase current sensor 26a is displayed on the indicator 26. FIG.

S10단계 : a상 전류세서의 고장에 따른 전류제어기(22)에서 이용되는 전류셋을 다음과 같이 보상한다.Step S10: compensates the current set used in the current controller 22 according to the failure of the a-phase current processor as follows.

전류셋 : i'as=-(ibs+ics), i'bs=ibs, i'cs =ics Current set: i ' as =-(i bs + i cs ), i' bs = i bs , i ' cs = i cs

S11단계 : b상 전류센서(26b)에서의 고장 발생을 표시기(26)에 나타낸다.Step S11: The occurrence of a failure in the b-phase current sensor 26b is indicated on the indicator 26.

S12단계 : b상 전류센서의 고장에 따른 전류제어기(22)에서 이용되는 전류셋을 다음과 같이 보상한다.Step S12: compensates the current set used in the current controller 22 according to the failure of the b-phase current sensor as follows.

전류셋 : i'as=ias, ibs= -(i'as+ics), i'cs =ics Current set: i ' as = i as , i bs =-(i' as + i cs ), i ' cs = i cs

S13단계 : c상 전류센서(26c)에서의 고장 발생을 표시기(26)에 나타낸다.Step S13: The occurrence of a failure in the c-phase current sensor 26c is displayed on the indicator 26.

S14단계 : c상 전류센서의 고장에 따른 전류제어기(22)에서 이용되는 전류셋을 다음과 같이 행하여 전류 오차보상을 한다.In step S14, the current set used in the current controller 22 according to the failure of the c-phase current sensor is performed as follows to compensate for the current error.

전류셋 : i'as=ias, i'bs=ibs, i'cs= -(ias +ibs)Current set: i ' as = i as , i' bs = i bs , i ' cs =-(i as + i bs )

상기와 같이 각상(a,b,c)의 어느 하나의 전류센서에서 고장이 일어났음이 식별되면 전류제어기에서 고장난 전류센서의 전류셋을 하여 전류 오차보상을 하고 정상동작이 이루어 지도록 한다. As described above, when it is identified that a failure has occurred in one of the current sensors of each phase (a, b, c), the current controller compensates the current error by performing a current set of the failed current sensor in the current controller to perform normal operation.

본 발명은 종래의 인버터 전류센서 고장검출 방법에 있어 잔차를 추출할 때 속도-토크 제어기의 출력인 전류지령치(i* as, i* bs, i* cs)와 전류센서가 얻은 실제전류 (ias, ibs, ics)로부터 잔차를 얻지 않고 전동기 모델를 근거로 한 상태관측기를 이용하여 기준치를 얻고 전류센서의 실제전류로부터 잔차를 얻는 방법을 사용함으로써 전동기의 전체 운전영역에서 전류센서 고장검출 및 식별 성능을 개선시켰으며, 식별정보를 이용하여 인버터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The present invention rates to extract the residual in the conventional inverter current sensor failure detecting method - an output current command value of the torque controller (i * as, i * bs , i * cs) and a current sensor, the actual current (i as obtained current sensor fault detection and identification in the entire operating area of the motor by using a method of obtaining a reference value using a state observer based on the motor model without obtaining a residual from the current, i bs , i cs ). The performance is improved, and the reliability of the inverter can be improved by using the identification information.

Claims (8)

벡터형 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 장치에 있어서,In the current sensor fault identification and error compensation device of a vector inverter, 속도센서(28),속도제어기(21), 전류센서(26a,26b,26c), 전류제어기(22), 좌표변환기(23,32), 3상/2상 변환기(30), PWM발생기(24), 동기속도 및 각위치계산기(29), 고장발생 표시기(26) 및 전류센서 고장식별 및 오차보상기(25)를 포함하는 데, 상기 전류센서 고장식별 및 오차보상기(25)는 전류센서에서의 3상의 전류에 대한 합의 절대치와 기준잔차를 비교함으로써 전류센서의 고장을 식별하고 고장난 전류센서의 전류셋를 행하여 오차전류를 보상하는 것을 특징으로 하는 벡터형 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 장치.Speed sensor 28, Speed controller 21, Current sensors 26a, 26b, 26c, Current controller 22, Coordinate converters 23, 32, Three-phase / two-phase converter 30, PWM generator 24 ), A synchronous speed and angular position calculator 29, a failure occurrence indicator 26 and a current sensor failure identification and error compensator 25, the current sensor failure identification and error compensator 25 in the current sensor Current sensor fault identification and error compensation device of a vector type inverter, characterized in that the fault of the current sensor is identified by comparing the absolute value of the sum of the three phase currents with the reference residual and the current set of the faulty current sensor is compensated for. 제 1항에 있어서, 상기 전류센서 고장식별 및 보상기(25)는 전류센서에서 검출된 3상전류의 합이 입력되는 전류센서 고장검출부(32)와, 전류센서의 3상 전류의 고장식별을 위해 상전류를 선택하는 전류선택부(33)와, 상기 전류선택부의 출력전류를 2상전류로 변환시키는 3상/2상 변환부(34)와, 정지좌표계에서의 자속전압지령치, 토크전압지령치 및 회전속도를 입력으로 받아 기준전류를 출력하는 상태관측부(35)와, 및 상기 기준전류 및 상기 2상전류을 입력으로 받아 전류센서의 고장여부를 식별하고 전류셋을 보상하는 전류센서 고장식별 및 오차보상부(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 벡터형 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 장치.According to claim 1, wherein the current sensor fault identification and compensator 25 is a current sensor fault detection unit 32 is the sum of the three-phase current detected by the current sensor and the phase current for fault identification of the three-phase current of the current sensor A current selector 33 for selecting?, A three-phase / 2-phase converter 34 for converting the output current of the current selector into a two-phase current, a magnetic flux voltage command value, a torque voltage command value, and a rotational speed in the stationary coordinate system; A state observation unit 35 receiving an input and outputting a reference current, and a current sensor failure identification and error compensating unit 36 which receives the reference current and the two-phase current as inputs and identifies whether a current sensor has failed and compensates for a current set. Current sensor failure identification and error compensation device of the vector type inverter comprising a). 벡터형 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 방법에 있어서,In the current sensor fault identification and error compensation method of the vector inverter, 전류센서에서 측정한 3상의 전류의 합을 구하고 기준잔차를 설정하는 단계와;Obtaining a sum of three phase currents measured by the current sensor and setting a reference residual; 상기 3상 전류의 합의 절대치(｜Isum｜)와 기준잔차(r)를 비교하여 전류센서의 고장여부를 식별하는 단계와; 및Comparing the absolute value of the sum of the three-phase current (I sum |) with a reference residual (r) to identify whether the current sensor has failed; And 고장난 해당 전류센서의 전류셋을 행하여 오차를 보상하는 단계를 포함하는데,Compensating the error by performing a current set of the current sensor that has failed, 상기 기준잔차(r)는 정지좌표계에서의 자속전압 지령치, 토크전압 지령치, 회전속도값에 의해 산출된 기준전류(i'ds, i'qs)와, 전류센서에서 측정된 3상의 실제전류(ias, ibs, ics)에서 어느 2상만을 선택하여 변환과정을 거쳐 가상의 3상전류후(ias, ibs, ics) 를 구한 후, 다시 변환과정을 거쳐 얻는 가상의 2상전류( is ds, is qs )를 아래의 식The reference residual r is a reference current (i ' ds , i' qs ) calculated by the magnetic flux voltage command value, the torque voltage command value, the rotational speed value in the stationary coordinate system, and the actual current (i) of the three phases measured by the current sensor. as, i bs, i cs) after the third virtual through the conversion process by selecting any two sangman on the phase current (i as, i bs, i cs) obtained after, re-transformation two-phase current virtual get through (i a s ds , i s qs ) r = ｜im ds - i'ds｜+｜im qs - i'qs｜ 에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 벡터형 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 방법.r = | i m ds -i ' ds | + | i m qs -i' qs | The current sensor fault identification and error compensation method of the vector inverter. 제 3항에 있어서, 상기 3상 전류의 합의 절대치(｜Isum｜)가 기준잔차(r)보다 크면 고장이 발생함을 나타내며, 작으면 정상동작으로 간주하는것을 특징으로 하는 벡터형 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 방법.The current of the vector type inverter according to claim 3, wherein when the absolute value of the three-phase current sum (| I sum |) is larger than the reference residual r, a fault occurs. Sensor failure identification and error compensation method. 제 3항에 있어서, 3상 전류센서(a,b,c)의 각 상의 기준잔차(thi,th1,th2) 및 고장식별 처리 입력셋 1( im as=ias, im bs=ibs , im cs=-(ias +ib))을 설정하고, 각상의 잔차를 식 r = ｜im ds - i'ds｜+｜im qs - i'qs ｜에 의하여 구한 후, 각상의 기준잔차와 각상의 잔차를 비교하여 각상의 전류센서의 고장여부를 식별하는 것을 특징으로 하는 벡터형 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 방법.4. The reference residual (th i, th 1, th 2) of each phase of the three-phase current sensor (a, b, c ) and the fault identification processing input set 1 (i m as = i as , i m bs) = i bs , i m cs =-(i as + i b )), and the residuals of each phase are determined by the equation r = | i m ds -i ' ds | + | i m qs -i' qs | After, comparing the residuals of each phase with the reference residuals of each phase to identify whether the current sensor of each phase is faulty current sensor failure identification and error compensation method of the vector type inverter. 제 5항에 있어서, 잔차(r1)가 기준잔차(th1)보다 크면 a상 전류센서 또는 b상 전류센서가 고장인 것으로 식별되고, 기준잔차(th1)보다 작으면 c상 전류센서가 고장인 것으로 간주되는 것을 특징으로 하는 벡터형 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 방법.The method of claim 5, wherein the residual (r 1) is identified as the reference residual is greater than a phase current sensor or a b-phase current sensor is defective (th 1), it is less than the reference residual (th 1) c-phase current sensor is Current sensor failure identification and error compensation method of a vector type inverter, characterized in that it is considered to be a failure. 제 5항에 있어서, 상기 고장식별처리 입력셋 1 대신에 고장식별 처리 입력셋 2(im as=ias, im bs=-(ias+ics), im cs=ics)을 설정하여 잔차(r2)를 구한 후, 상기 잔차(r2 )가 기준잔차(th2)보다 크면 a상 전류센서의 고장이 식별되고, 기준잔차(th2)보다 작으면 b상 전류센서의 고장으로 간주되는 것을 특징으로하는 벡터형 인버터의 전류 센서 고장식별 및 오차보상 방법.The method according to claim 5, wherein the fault identification processing input set 2 (i m as = i as , i m bs =-(i as + i cs ), i m cs = i cs ) instead of the fault identification processing input set 1. If set to less than after obtaining a residual (r 2), the residual (r 2) the reference residual (th 2) is larger than a of the current sensor failure is identified, the reference residual (th 2) b of the current sensor, Current sensor failure identification and error compensation method of a vector type inverter, characterized in that it is considered a failure. 제 5항 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 3상 전류센서(a,b,c)중 어느 전류센서의 고장이 판별되면, 고장난 전류센서를 위하여 a상 전류센서는 i'as=-(ibs+ics), i'bs=ibs, i'cs=ics , b상 전류센서는 i'as=ias, ibs= -(i'as+ics), i'cs =ics , c상 전류센서는 i'as=ias, i'bs=ibs, i'cs= -(i as+ibs)의 전류셋을 각각 하여 전류오차보상을 하는 것을 특징으로 하는 벡터형 인버터의 전류센서 고장식별 및 오차보상 방법.8. A method according to any one of claims 5 to 7, wherein if a fault of any of the three-phase current sensors (a, b, c) is determined, the a-phase current sensor for the failed current sensor is i ' as =-(i bs + i cs ), i ' bs = i bs , i' cs = i cs, b-phase current sensor i ' as = i as , i bs =-(i' as + i cs ), i ' cs = i cs and c-phase current sensor is a vector type, characterized in that the current error compensation by performing a current set of i ' as = i as , i' bs = i bs , i ' cs =-(i as + i bs ) respectively How to identify fault current sensor and compensate error of inverter.
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