KR20060070270A - 영구자석형 모터의 약계자 운전을 위한 진각 제어장치 및그 방법 - Google Patents

영구자석형 모터의 약계자 운전을 위한 진각 제어장치 및그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060070270A
KR20060070270A KR1020040108945A KR20040108945A KR20060070270A KR 20060070270 A KR20060070270 A KR 20060070270A KR 1020040108945 A KR1020040108945 A KR 1020040108945A KR 20040108945 A KR20040108945 A KR 20040108945A KR 20060070270 A KR20060070270 A KR 20060070270A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
component
advance
command
current
command current
Prior art date
Application number
KR1020040108945A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100645809B1 (ko
Inventor
양순배
박성민
김태원
김태경
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020040108945A priority Critical patent/KR100645809B1/ko
Priority to US11/266,385 priority patent/US7161325B2/en
Priority to DE602005016358T priority patent/DE602005016358D1/de
Priority to EP05024458A priority patent/EP1672780B1/en
Priority to CNB2005101250698A priority patent/CN100468946C/zh
Publication of KR20060070270A publication Critical patent/KR20060070270A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100645809B1 publication Critical patent/KR100645809B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

본 발명은 영구자석형 모터(Permanent Magnet Synchronous Motor)를 약계자 영역에서 고속 제어하기 위한 진각 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 상기 장치는,
고정좌표계의 지령전압 성분으로부터 인버터의 출력전압벡터를 얻기 위해 필요한 유효벡터 인가시간(T1,T2)을 계산하는 공간전압 벡터제어기와; 상기 유효벡터 인가시간(T1,T2)의 합을 샘플링 주기(
Figure 112004060077648-PAT00001
)와 비교하고 그 결과에 따라 약계자 영역에서의 지령전류 진각 성분을 보정하기 위한 진각 보상치를 생성하는 진각 보상부와; 지령속도와 현재 속도 차에 따른 오차를 보상하기 위한 지령 전류를 생성하기 위한 속도 제어부와; 상기 지령전류의 크기로부터 단위전류당 최대 토크를 낼 수 있는 점의 진각 성분을 롬 테이블에서 추출하고 이를 상기 진각 보정치로 보정하여 얻어진 진각 성분과 상기 지령전류 크기를 연산하여 회전좌표계 지령전류 성분을 생성하기 위한 지령전류 발생부와; 상기 회전좌표계 지령전류 성분으로부터 상기 고정좌표계 지령전압 성분을 생성하기 위한 고정좌표계 지령전압 발생부;를 포함함을 특징으로 한다.
PMSM, 진각, 보정.

Description

영구자석형 모터의 약계자 운전을 위한 진각 제어장치 및 그 방법{LEAD-ANGLE CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR FLUX WEAKENING OPERATION OF PMSM}
도 1은 단위전류당 최대 토크 궤선 예시도.
도 2는 공지된 진각 제어방법을 설명하기 위한 모터 제어계 구성 예시도.
도 3은 DC 전압 리플 성분을 보이기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어계의 진각 제어장치 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어계의 진각 제어 흐름도.
본 발명은 영구자석형 모터(Permanent Magnet Synchronous Motor)에 관한 것으로, 특히 약계자 영역에서 속도를 제어하기 위한 진각 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)은 높은 효율과 관성력 대비 높은 토크를 가지고 있어서 최근에 많은 산업응용분야에서 널리 이용되고 있다. 이러한 PMSM은 구조적인 특성으로 인해 높은 속도에서 일정 토크 영역(Constant Torque Region) 뿐만 아니라 일정 파워영역(Constant Power Region)에서도 제어를 할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 장점과 더불어 PMSM을 이용한 다양한 산업분야에서 정격속도 보다 더 높은 속도영역에서 운전을 요구하는 최근 추세에 따라 고정된 인버터의 출력범위 안에서 PMSM 운전영역을 높이고자 많은 제어 알고리즘이 나오게 되었다. 그중에서도 일반적으로 쓰이는 방법이 약계자 제어 알고리즘이다.
일반적으로 모터 속도가 증가함에 따라 역기전력은 증가를 하게 되고, 증가된 역기전력은 곧 입력 전압의 일부분을 상쇄시킨다. 이에 모터에 인가되는 전류가 감소되어 PMSM의 최대속도를 제한하게 된다. 따라서 증가하는 역기전력을 억제하기 위해서는 d축 전류에 음(-)의 값을 인가해야 하는데 이것이 바로 약계자 제어의 주원리라 할 수 있다.
한편 약계자 제어에서는 높은 효율을 얻기 위해 출력 전압/전류 제한 영역 안에서 단위 전류당 최대토크를 낼 수 있는 괘선을 따라 운전을 하게 된다. 그러나 이렇게 최적 괘선을 따라가도록 약계자 제어를 하게 되면 도 1에 도시한 바와 같이 전류/전압 제한 영역 안에 있는 A점에서 더 높은 속도의 B점으로는 이동을 할 수가 없어 고속운전이 불가능하다. 이에 약계자 영역에서 고속운전을 위한 새로운 속도제어방법이 소개되기에 이르렀다. 이러한 방법은 진각 보상 방법이라고도 불리운다.
이하 알려진 약계자 영역에서의 진각을 보상하기 위한 제어방법을 도 2를 참조하여 부연 설명하면,
우선 알려진 약계자 영역에서의 진각 제어방법은 속도제어기(10)를 통해 지 령전류(
Figure 112004060077648-PAT00002
)의 크기를 얻은 후 단위 전류당 최대 토크를 얻을 수 있는 회전좌표계 지령전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00003
)를 하기 수학식 1과 2를 통해 얻는다.
Figure 112004060077648-PAT00004
Figure 112004060077648-PAT00005
상기 수학식 1과 2를 통해 얻어진 회전좌표계 지령전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00006
) 각각은 후단의 전압 변조부(30)내로 인가되어 두 개의 PI 제어기를 통해 회전좌표계의 지령전압 성분으로 변환되고, 다시 좌표변환부를 통해 2상 고정좌표계 지령전압(
Figure 112004060077648-PAT00007
)으로 변환된후 공간전압벡터 제어기(SVM)로 인가된다. 그러면 공간전압벡터 제어기에서는 인가되는 고정좌표계 지령전압 성분을 공간벡터 펄스폭 변조방식에 따라 변환하여 인버터(40)로 출력함으로서, 모터는 인버터(40)를 통해 인가되는 상전압에 의해 구동되기 시작한다.
한편 상기 좌표변환부로부터 출력되는 고정좌표계의 지령전압(
Figure 112004060077648-PAT00008
)은 전류변조부(20)측으로 피드백되어 최대 출력 제한 전압값(
Figure 112004060077648-PAT00009
)과 더해진다. 만약 전압 지령치의 크기(
Figure 112004060077648-PAT00010
)가 최대 출력 제한 전압값(
Figure 112004060077648-PAT00011
) 보 다 작다면 약계자 영역에서의 속도제어가 필요 없지만, 그 반대이면 역기전력을 상쇄시키기 위해 좀 더 큰 음(-)의 d축 전류가 필요하다.
따라서 종래의 진각 제어방법에서는 상기 전압 지령치(
Figure 112004060077648-PAT00012
)가 전압 제한값을 초과할 때 그 오차분을 비례적분하여 발생된 음(-)의 d축 전류(
Figure 112004060077648-PAT00013
)를 상기 d축 전류 지령치에 가산하여 줌으로서 역기전력을 억제하고, 가산해준 d축 전류 만큼 q축의 전류 지령치를 보상해 주는 방식으로 고속의 속도제어를 수행하고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 이미 알려진 방법에서는 약계자 영역에서의 진각(속도)제어에 DC 링크 전압을 이용하기 때문에 약계자 영역에서의 속도제어 성능은 DC 링크 전압에 의존적일 수 밖에 없다. 그러나 일반적인 DC 링크 전압에는 도 3에 도시한 바와 같이 리플 성분이 포함되어 있기 때문에, 결과적으로 잘못된 d축 전류(
Figure 112004060077648-PAT00014
) 보상으로 인해 속도제어가 부정확하게 이루어지는 문제가 발생한다. 이는 곧 시스템의 안정성과 신뢰도를 저하시키는 원인으로 작용한다.
이에 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, DC 링크 전압과는 상관 없이 약계자 영역에서 보다 정확하게 고속 제어를 수행할 수 있는 영구자석형 모터 제어계의 진각 제어방법 및 그 장치를 제공함에 있으며,
더 나아가 간단한 구성만으로 약계자 영역에서 고속 제어를 수행할 수 있는 영구자석형 모터 제어계의 진각 제어장치 및 방법을 제공함을 또 다른 목적으로 한 다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 진각 제어방법은 고정좌표계 지령전압(
Figure 112004060077648-PAT00015
) 성분으로부터 인버터의 출력전압벡터를 얻기 위해 필요한 유효벡터 인가시간(T1,T2)을 계산하는 공간전압벡터(SVM) 제어기와, 약계자 영역에서 단위전류당 최대 토크를 낼 수 있는 점들의 진각(
Figure 112004060077648-PAT00016
) 성분을 매핑시켜 놓은 롬 테이블을 포함하는 모터 제어계에서 실행 가능한 방법으로서,
상기 유효벡터 인가시간(T1,T2)의 합과 샘플링 주기(
Figure 112004060077648-PAT00017
)의 차로부터 약계자 영역에서의 지령전류 진각 성분을 보정하기 위한 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00018
)를 계산하는 단계와;
지령속도(
Figure 112004060077648-PAT00019
)와 현재 속도(
Figure 112004060077648-PAT00020
) 차에 따른 오차를 보상하기 위한 지령 전류(
Figure 112004060077648-PAT00021
) 크기에 대응하는 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00022
)을 상기 롬 테이블에서 추출하는 단계와;
상기 추출된 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00023
)을 상기 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00024
)에 가산하여 진각 성분을 보정하는 단계와,
보정된 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00025
)과 상기 지령전류() 크기를 삼각함수 연산하여 상기 고정좌표계 지령전압 성분(
Figure 112004060077648-PAT00027
)을 생성하기 위해 필요한 회전좌표계 지령전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00028
)을 생성하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.
더 나아가 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어계의 진각 제어장치는,
고정좌표계의 지령전압 성분(
Figure 112004060077648-PAT00029
)으로부터 인버터의 출력전압벡터를 얻기 위해 필요한 유효벡터 인가시간(T1,T2)을 계산하는 공간전압 벡터제어기와;
상기 유효벡터 인가시간(T1,T2)의 합을 샘플링 주기(
Figure 112004060077648-PAT00030
)와 비교하고 그 결과에 따라 약계자 영역에서의 지령전류 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00031
)을 보정하기 위한 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00032
)를 생성하는 진각 보상부와;
지령속도(
Figure 112004060077648-PAT00033
)와 현재 속도(
Figure 112004060077648-PAT00034
) 차에 따른 오차를 보상하기 위한 지령 전류(
Figure 112004060077648-PAT00035
)를 생성하기 위한 속도 제어부와;
상기 지령전류(
Figure 112004060077648-PAT00036
)의 크기로부터 단위전류당 최대 토크를 낼 수 있는 점의 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00037
)을 롬 테이블에서 추출하고 이를 상기 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00038
)로 보정하여 얻어진 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00039
)과 상기 지령전류(
Figure 112004060077648-PAT00040
) 크기를 연산하여 회전좌표계 지령전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00041
)을 생성하기 위한 지령전류 발생부와;
상기 회전좌표계 지령전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00042
)으로부터 상기 고정좌표계 지령전압 성분(
Figure 112004060077648-PAT00043
)을 생성하기 위한 고정좌표계 지령전압 발생부;를 포함함을 특징으로 한다.
상술한 구성에 따르면, 본 발명은 DC 전압이 아닌 지령전류의 진각 성분 보정을 통해 약계자 영역에서의 속도제어를 수행하므로, DC전압 리플로 인해 야기되었던 속도제어의 오차를 해결할 수 있어 시스템 성능 및 안정성을 확보할 수 있게 되는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
우선 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어계의 진각 제어장치 구성도를 도시한 것이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어계의 진각 제어 흐름도를 도시한 것이다.
도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 진각 제어장치는 속도 제어부(100), 지령전류 발생부(200), 지령전압 발생부(300), 공간전압벡터 제어기(400) 및 진각 보상부(600)를 포함한다.
상기 속도 제어부(100)는 일반 모터 제어계에서와 같이 지령속도(
Figure 112004060077648-PAT00044
)와 현재 속도(
Figure 112004060077648-PAT00045
) 차에 따른 오차를 보상하기 위한 지령 전류(
Figure 112004060077648-PAT00046
)를 PI 제어기(102)를 통해 생성 출력한다.
상기 속도 제어부(100) 후단에 위치하는 지령전류 발생부(200)는 상기 지령전류(
Figure 112004060077648-PAT00047
)의 크기로부터 단위전류당 최대 토크를 낼 수 있는 점의 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00048
) 을 내부 롬 테이블(202)에서 추출한다. 그리고 추출된 진각성분(
Figure 112004060077648-PAT00049
)을 후술하는 진각 보상부(600)에서 인가되는 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00050
)로 보정하며, 보정된 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00051
)과 상기 지령전류(
Figure 112004060077648-PAT00052
) 크기를 삼각함수 연산하여 회전좌표계 지령전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00053
)을 생성 출력한다. 참고적으로 상기 롬 테이블(202)에는 도 1에 도시한 바와 같은 약계자 영역에서 단위전류당 최대 토크를 낼 수 있는 점들의 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00054
)이 매핑되어 저장되며, 상기 점들은 각각 지령전류의 크기에 대응한다.
한편 지령전압 발생부(300)는 상기 지령전류 발생부(200)로부터 출력되는 회전좌표계 지령전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00055
)으로부터 상기 고정좌표계 지령전압 성분(
Figure 112004060077648-PAT00056
)을 생성하여 출력한다. 이러한 지령전압 발생부(300)는 이미 공지된 바와 같이 상기 상기 회전좌표계 지령전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00057
) 각각과 실제 회전좌표계 전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00058
)과의 차를 구하기 위한 가산기(302,304)와, 각 오차를 비례적분하기 위한 PI제어기(306,308) 및 그들 PI 제어기(306,308)로부터 얻어진 회전좌표계 지령전압(
Figure 112004060077648-PAT00059
)을 고정좌표계의 지령전압 성분(
Figure 112004060077648-PAT00060
)을 변환하기 위한 좌표변환부(310)를 포함한다.
그리고 상기 지령전압 발생부(300) 후단의 공간전압벡터(SVM) 제어기(400)는 상기 고정좌표계의 지령전압 성분(
Figure 112004060077648-PAT00061
)으로부터 인버터(500)의 출력전압벡터를 얻기 위해 필요한 유효벡터 인가시간(T1,T2)을 계산한후 이들을 조합하여 인버터(500) 각 스위칭 소자에 실제 인가하기 위한 스위칭 시간(
Figure 112004060077648-PAT00062
)을 연산하여 출력하는 역할을 수행한다. 이러한 공간전압벡터 제어기(400)의 구성 역시 영구자석(PMSM)형 모터를 구동하기 위한 일반 구성이기에 그에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.
마지막으로 진각 보상부(600)는 매 샘플링 주기(
Figure 112004060077648-PAT00063
)마다 상기 공간전압벡터 제어기(400)에서 계산된 유효벡터 인가시간(T1,T2)을 입력받아 이들의 합을 샘플링 주기(
Figure 112004060077648-PAT00064
)와 비교하고, 그 결과에 따라 약계자 영역에서의 지령전류 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00065
)을 보정하기 위한 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00066
)를 생성하여 상기 지령전류 발생부(200)내의 가산기로 인가하여 준다.
이러한 진각 보상부(600)는 상기 유효벡터 인가시간(T1,T2)의 합을 얻기 위한 가산기(610)와, 상기 유효벡터 인가시간의 합(T1+T2)과 샘플링 주기(
Figure 112004060077648-PAT00067
)의 차를 구하기 위한 감산기(612) 및; 상기 감산기(612)에 의해 구해진 오차를 비례적분하여 약계자 영역에서의 지령전류 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00068
)을 보정하기 위한 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00069
)를 생성하는 PI 제어기(616)를 포함한다. 참고적으로 상기 PI 제어기(616)는 상기 감산기(612)의 출력을 비례적분하여 출력하되 그 값이 308에 도시한 바와 같은 범위내의 값을 가지도록, 즉 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00070
)가 상한 제한치 범위내의 값을 가지되 만약 비례적분된 값이 음(-)이면 "0"의 값으로 클리어 출력되도록 게인 조절되는 것이 바람직할 것이다.
이하 상술한 구성을 가지는 진각 제어장치의 동작을 도 5를 참조하여 설명하기로 한다. 하기에서 설명될 진각 제어장치의 각 부는 하나의 제어모듈로 코딩 처리되어 하나의 진각 제어 알고리즘으로 구현될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
도 5를 참조하면, 우선 영구자석형 모터(PMSM)가 구동중이라고 가정하면 속도 제어부(100)에서는 지령속도(
Figure 112004060077648-PAT00071
)와 현재 속도(
Figure 112004060077648-PAT00072
) 차에 따른 오차를 보상하기 위한 지령 전류(
Figure 112004060077648-PAT00073
)가 계산(700단계)되어 출력된다. 이러한 지령전류(
Figure 112004060077648-PAT00074
)는 지령전류 발생부(200)로 인가됨으로서, 지령전류 발생부(200)에서는 상기 지령 전류(
Figure 112004060077648-PAT00075
) 크기에 대응하는 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00076
)이 롬 테이블(202)로부터 추출(710단계)될 수 있다. 만약 공간전압벡터 제어기(400)의 샘플링 주기(
Figure 112004060077648-PAT00077
)가 출력전압벡터를 얻기 위한 유효벡터 인가시간(T1,T2)의 합 보다 크다면 약계자 제어가 필요 없기 때문에 진각 보상부(600)로부터 인가되는 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00078
)는 "0"의 값을 가지게 된다. 따라서 지령전류 발생부(200)는 롬 테이블(202)로부터 출력되는 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00079
)과 상기 지령전류(
Figure 112004060077648-PAT00080
) 크기를 삼각함수 연산(730단계)하여 회전좌표계 지령전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00081
)을 생성하여 출력하게 되는 것이다. 그리고 상기 회전좌표계 지령전류 성분(
Figure 112004060077648-PAT00082
)은 지령전압 발생부(300)를 통해 고정좌표계 지령전압(
Figure 112004060077648-PAT00083
) 성분으로 계산(740단계)되어 공간전압벡터 제어기(400)로 인가된다.
한편 공간전압벡터 제어기(400)에서는 상기 고정좌표계 지령전압(
Figure 112004060077648-PAT00084
) 성 분으로부터 인버터(500)의 출력전압벡터를 얻기 위해 필요한 유효벡터 인가시간(T1,T2)을 우선 계산(750단계)한후, 이들을 조합하여 인버터(500) 각 스위칭 소자에 실제 인가하기 위한 스위칭 시간(
Figure 112004060077648-PAT00085
)을 연산하여 출력함으로서 영구자석형 모터는 지령속도로 회전하게 된다.
만약 상기 공간전압벡터 제어기(400)에서 계산된 유효벡터 인가 시간들(T1,T2)의 합이 샘플링 주기(
Figure 112004060077648-PAT00086
)를 초과한다면 지령속도에 도달하기 위한 지령전압이 역기전력에 의해 상쇄되어 부족한 것을 의미하므로 상기 역기전력을 상쇄시키기 위한 음(-)의 d축 전류를 발생시켜야 한다. 이러한 역할을 본 발명의 진각 보상부(600)가 수행한다.
즉, 진각 보상부(600)의 PI 제어기(616)에서는 상기 유효벡터 인가 시간들(T1,T2)의 합과 샘플링 주기(
Figure 112004060077648-PAT00087
)의 차(760단계)를 비례적분하여 약계자 영역에서의 지령전류 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00088
)을 보정하기 위한 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00089
)를 계산(770단계)한다. 이때 계산된 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00090
)는 상하한 리미트(780)에 의해 "0"이상의 값을 가지되 상한 제한치 내의 값을 가진다. 이러한 진각 보상치(
Figure 112004060077648-PAT00091
)는 추후 지령전류 발생부(200)내의 가산기로 인가됨으로서 상기 지령전류(
Figure 112004060077648-PAT00092
) 크기에 대응하는 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00093
)과 가산(720단계)됨으로서, 결과적으로는 지령전류(
Figure 112004060077648-PAT00094
) 크기에 대응하는 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00095
)을 보정한 효과를 얻게 된다.
이와 같이 지령전류(
Figure 112004060077648-PAT00096
) 크기에 대응하는 진각 성분(
Figure 112004060077648-PAT00097
)이 새로운 진각 보 상치(
Figure 112004060077648-PAT00098
)에 의해 보정되면, 결과적으로 도 1에서와 같이 음(-)의 d축 전류가 증가(상대적으로 q축 전류성분은 감소)된 결과를 얻을 수 있다.
따라서 본 발명은 DC 링크 전압에 관계 없이 약계자 영역에서도 고속제어가 가능하게 되는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 DC 링크 전압이 아닌 지령전류의 진각 성분 보정을 통해 약계자 영역에서의 속도제어를 수행하므로, DC전압 리플로 인해 야기되었던 속도제어의 오차를 제거할 수 있어 시스템 성능 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
더 나아가 본 발명은 서두에서 언급한 종전의 시스템에 비해 간단한 구성만으로 회전좌표계 지령전류 성분을 얻을 수 있음은 물론, 간단한 연산식만으로도 역기전력을 상쇄시키기 보상치를 계산해 낼 수 있는 장점이 있다. 이는 곧 모터 제어계의 설계 및 구성을 단순화시키는 실익을 가져다 줄 것이다.
한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 고정좌표계 지령전압성분으로부터 인버터의 출력전압벡터를 얻기 위해 필요한 유효벡터 인가시간(T1,T2)을 계산하는 공간전압벡터(SVM) 제어기와, 약계자 영역에서 단위전류당 최대 토크를 낼 수 있는 점들의 진각 성분을 매핑시켜 놓은 롬 테이블을 포함하는 모터 제어계에 있어서,
    상기 유효벡터 인가시간(T1,T2)의 합과 샘플링 주기(
    Figure 112004060077648-PAT00099
    )의 차로부터 약계자 영역에서의 지령전류 진각 성분을 보정하기 위한 진각 보상치를 계산하는 단계와;
    지령 전류의 크기에 대응하는 진각 성분을 상기 롬 테이블에서 추출하는 단계와;
    상기 추출된 진각 성분을 상기 진각 보상치에 가산하여 진각 성분을 보정하는 단계와,
    보정된 진각 성분과 상기 지령전류 크기를 삼각함수 연산하여 상기 고정좌표계 지령전압 성분을 생성하기 위해 필요한 회전좌표계 지령전류 성분을 생성하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 모터 제어계의 진각 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 진각 보상치는 상기 유효벡터 인가시간의 합(T1+T2)과 샘플링 주기(
    Figure 112004060077648-PAT00100
    )의 차를 비례 적분하여 산출되되, 제로 이상의 값을 가짐을 특징으로 하는 모터 제어계의 진각 제어방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 진각 보상치는 상한 제한치를 가짐을 특징으로 하는 모터 제어계의 진각 제어방법.
  4. 고정좌표계의 지령전압 성분으로부터 인버터의 출력전압벡터를 얻기 위해 필요한 유효벡터 인가시간(T1,T2)을 계산하는 공간전압 벡터제어기와;
    상기 유효벡터 인가시간(T1,T2)의 합을 샘플링 주기(
    Figure 112004060077648-PAT00101
    )와 비교하고 그 결과에 따라 약계자 영역에서의 지령전류 진각 성분을 보정하기 위한 진각 보상치를 생성하는 진각 보상부와;
    지령속도와 현재 속도 차에 따른 오차를 보상하기 위한 지령 전류를 생성하기 위한 속도 제어부와;
    상기 지령전류의 크기로부터 단위전류당 최대 토크를 낼 수 있는 점의 진각 성분을 롬 테이블에서 추출하고 이를 상기 진각 보정치로 보정하여 얻어진 진각 성분과 상기 지령전류 크기를 연산하여 회전좌표계 지령전류 성분을 생성하기 위한 지령전류 발생부와;
    상기 회전좌표계 지령전류 성분으로부터 상기 고정좌표계 지령전압 성분을 생성하기 위한 고정좌표계 지령전압 발생부;를 포함함을 특징으로 하는 영구자석형 모터 제어계의 진각 제어장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 진각 보상부는,
    상기 유효벡터 인가시간의 합(T1+T2)과 샘플링 주기(
    Figure 112004060077648-PAT00102
    )의 차를 구하기 위한 감산기와;
    상기 감산기에 의해 구해진 오차를 비례적분하여 약계자 영역에서의 지령전류 진각 성분을 보정하기 위한 진각 보상치를 생성하는 PI 제어기;를 포함함을 특징으로 하는 영구자석형 모터 제어계의 진각 제어장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 진각 보상부는 상기 감산기의 출력을 비례 적분하여 출력하되 그 값이 음(-)이면 "0"의 값으로 클리어 출력함을 특징으로 하는 영구자석형 모터 제어계의 진각 제어장치.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 진각 보상부는 상기 감산기의 출력을 비례 적분하여 출력하되 그 값을 상한 제한치내의 값으로 제한함을 특징으로 하는 영구자석형 모터 제어계의 진각 제어장치.
KR1020040108945A 2004-12-20 2004-12-20 영구자석형 모터의 약계자 운전을 위한 진각 제어장치 및그 방법 KR100645809B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040108945A KR100645809B1 (ko) 2004-12-20 2004-12-20 영구자석형 모터의 약계자 운전을 위한 진각 제어장치 및그 방법
US11/266,385 US7161325B2 (en) 2004-12-20 2005-11-04 Lead-angle control method and device for operating permanent magnet synchronous motor in flux weakening regions
DE602005016358T DE602005016358D1 (de) 2004-12-20 2005-11-09 Verfahren zur Regelung des Vorsteuerwinkels und ein Gerät zum Betreiben eines Permanent-Magnet Synchronmotors im Feldschwächbereich
EP05024458A EP1672780B1 (en) 2004-12-20 2005-11-09 Lead-angle control method and device for operating permanent magnet synchronous motor in flux weakening regions
CNB2005101250698A CN100468946C (zh) 2004-12-20 2005-11-17 在弱磁区运行永磁同步发动机的导程角控制方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040108945A KR100645809B1 (ko) 2004-12-20 2004-12-20 영구자석형 모터의 약계자 운전을 위한 진각 제어장치 및그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060070270A true KR20060070270A (ko) 2006-06-23
KR100645809B1 KR100645809B1 (ko) 2006-11-23

Family

ID=36127343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040108945A KR100645809B1 (ko) 2004-12-20 2004-12-20 영구자석형 모터의 약계자 운전을 위한 진각 제어장치 및그 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7161325B2 (ko)
EP (1) EP1672780B1 (ko)
KR (1) KR100645809B1 (ko)
CN (1) CN100468946C (ko)
DE (1) DE602005016358D1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100837938B1 (ko) * 2006-09-29 2008-06-13 현대자동차주식회사 하이브리드 자동차의 모터 제어 장치 및 방법
KR20200049165A (ko) * 2018-10-31 2020-05-08 주식회사 카이테크 Pmsm 구동을 위한 약자속 제어 방법 및 pmsm 시스템

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101306130B1 (ko) * 2007-05-29 2013-09-09 엘지전자 주식회사 모터 드라이버 시스템 및 모터 드라이버 보호방법
KR101340527B1 (ko) 2007-05-30 2013-12-11 엘지전자 주식회사 모터 드라이버 시스템 및 모터 드라이버 제어방법
JP5453729B2 (ja) 2008-04-14 2014-03-26 株式会社ジェイテクト モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
US8604735B2 (en) 2008-05-16 2013-12-10 Freescale Semiconductor, Inc. Method and apparatus for control of an AC electric motor with field weakening
KR101183065B1 (ko) 2010-11-24 2012-09-20 주식회사 팩테크 3상모터의 토크를 제어하기 위한 약계자 제어 방법 및 장치
CN102345621B (zh) * 2011-08-08 2014-06-25 青岛海信日立空调系统有限公司 一种永磁同步风机超前角控制方法
CN103187919B (zh) * 2011-12-28 2016-06-15 苏州汇川技术有限公司 一种永磁同步电机弱磁调速的系统和方法
CN102882457B (zh) * 2012-10-10 2015-04-22 深圳市航盛电子股份有限公司 一种牵引电机控制装置及方法
US9369078B2 (en) 2013-03-11 2016-06-14 Steering Solutions Ip Holding Corporation Method of current reference generation for a motor
US9461574B2 (en) 2013-03-12 2016-10-04 Steering Solutions Ip Holding Corporation Motor control system for determining a reference d-axis current and a q-axis current
US9531311B2 (en) 2013-03-13 2016-12-27 Steering Solutions Ip Holding Corporation Generation of a current reference to control a brushless motor
KR102032218B1 (ko) 2013-06-27 2019-10-16 한국전자통신연구원 모터의 위치 신호 보정부 및 이를 포함하는 모터
CN103501150B (zh) * 2013-10-12 2017-01-25 上海联孚新能源科技集团有限公司 一种内嵌式永磁同步电机参数辨识装置及方法
KR101601444B1 (ko) 2014-07-04 2016-03-21 현대자동차주식회사 모터 구동 시스템의 인버터 6-스텝 제어 장치 및 방법
CN105450118B (zh) * 2014-08-18 2019-08-16 珠海格力电器股份有限公司 电机控制方法及系统
CN104601077B (zh) * 2015-02-09 2017-10-20 北京航空航天大学 一种基于空间矢量调制的高速永磁电机谐波电流补偿系统
CN107026592A (zh) * 2017-06-01 2017-08-08 浙江赛安电气科技有限公司 一种永磁同步电机的弱磁控制系统及方法
EP3750670B1 (en) * 2018-03-28 2023-03-29 Nanjing Chervon Industry Co., Ltd. Electric power tool and control method therefor
US10526008B1 (en) 2018-07-31 2020-01-07 Steering Solutions Ip Holding Corporation Machine current limiting for permanent magnet synchronous machines
KR20200092902A (ko) 2019-01-25 2020-08-04 주식회사 피티지 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법
JP7182009B2 (ja) * 2019-08-09 2022-12-01 東京電力ホールディングス株式会社 系統連系電力変換装置
CN112636656A (zh) * 2019-10-08 2021-04-09 中车时代电动汽车股份有限公司 电机定子电流幅值调节的方法及装置
CN111510040B (zh) * 2020-04-10 2023-10-10 江苏大学 用于五相永磁同步电机的无权重系数的双虚拟电压矢量预测转矩控制方法
JP7313081B2 (ja) * 2020-07-09 2023-07-24 浙江大学 電気駆動システムにおける永久磁石同期モータベクトル弱め界磁制御システム
CN113067505B (zh) * 2021-03-09 2023-06-16 重庆长安汽车股份有限公司 在永磁同步电机控制过程中对电压矢量进行补偿的方法
CN113179061B (zh) * 2021-04-30 2022-05-03 佛山仙湖实验室 一种基于弱磁控制的电动汽车永磁同步电机的调速方法
CN113659901B (zh) * 2021-07-12 2023-09-19 哈尔滨工程大学 一种永磁同步电机预测电流控制的计算延时补偿方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6149678A (ja) 1984-08-15 1986-03-11 Nissan Motor Co Ltd 同期モ−タ用電流指令発生器
US6008614A (en) * 1991-03-08 1999-12-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Synchronous motor with permanent magnets and motor system
US5652495A (en) * 1994-05-25 1997-07-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Controller for permanent magnet synchronous motor
JPH09131098A (ja) * 1995-10-30 1997-05-16 Hitachi Ltd 電気車の制御装置
JPH11252994A (ja) 1998-02-27 1999-09-17 Dia Dick Systems:Kk ステッピングモータの制御装置および制御方法
US6163128A (en) * 1999-08-20 2000-12-19 General Motors Corporation Method and drive system for controlling a permanent magnet synchronous machine
JP2001268963A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Daikin Ind Ltd ファンモータ制御方法およびその装置
EP1378990B1 (en) * 2001-03-02 2007-12-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electric motor controller
JP4008724B2 (ja) * 2002-03-12 2007-11-14 株式会社東芝 モータ制御装置
JP3768476B2 (ja) 2002-09-30 2006-04-19 日本サーボ株式会社 ステッピングモータの駆動装置
JP2004129381A (ja) * 2002-10-02 2004-04-22 East Japan Railway Co 永久磁石型同期電動機の制御装置
US6894454B2 (en) * 2002-10-10 2005-05-17 General Motors Corporation Position sensorless control algorithm for AC machine
CN100448158C (zh) * 2003-04-30 2008-12-31 松下电器产业株式会社 电动机驱动装置
US7015667B2 (en) * 2004-03-24 2006-03-21 General Motors Corporation Current regulation for a field weakening motor control system and method
US7023168B1 (en) * 2004-09-13 2006-04-04 General Motors Corporation Field weakening motor control system and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100837938B1 (ko) * 2006-09-29 2008-06-13 현대자동차주식회사 하이브리드 자동차의 모터 제어 장치 및 방법
KR20200049165A (ko) * 2018-10-31 2020-05-08 주식회사 카이테크 Pmsm 구동을 위한 약자속 제어 방법 및 pmsm 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR100645809B1 (ko) 2006-11-23
US7161325B2 (en) 2007-01-09
CN100468946C (zh) 2009-03-11
DE602005016358D1 (de) 2009-10-15
US20060132074A1 (en) 2006-06-22
EP1672780A2 (en) 2006-06-21
EP1672780A3 (en) 2006-11-15
EP1672780B1 (en) 2009-09-02
CN1797928A (zh) 2006-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100645809B1 (ko) 영구자석형 모터의 약계자 운전을 위한 진각 제어장치 및그 방법
US7504797B2 (en) Motor control device
KR101171659B1 (ko) 영구자석 동기 전동기의 제어 장치
JP5330652B2 (ja) 永久磁石モータ制御装置
JP2010119245A (ja) 交流電動機の制御装置
KR20190032556A (ko) 인버터 제어 장치 및 모터 구동 시스템
US10305405B2 (en) Speed command correction device and primary magnetic flux command generation device
EP3482491B1 (en) Closed loop flux weakening for permanent magent synchronous motors
JP2006254572A (ja) 同期電動機の制御方法および制御装置
WO2012153794A1 (ja) 永久磁石同期電動機の位置センサレス制御装置
JP2009296788A (ja) 回転機の回転角度推定装置
JP5473289B2 (ja) 永久磁石型同期モータの制御装置及び制御方法
JP7329735B2 (ja) モータ制御装置
JP2019106768A (ja) モータ制御装置
JP2009044908A (ja) 回転機の回転角度推定装置及び駆動システム
JP2008154308A (ja) 電動パワーステアリング制御装置
JP4407215B2 (ja) 交流−交流直接変換器の制御装置
EP3098961B1 (en) System of controlling induction electric motor
JPH11275900A (ja) 同期電動機の制御装置
JP2009284598A (ja) 交流電動機の制御装置
JP5412772B2 (ja) 回転機の制御装置
JP5385374B2 (ja) 回転電機の制御装置
JPH09191697A (ja) 交流電動機のベクトル制御装置
JP5862690B2 (ja) 電動機駆動装置の制御装置および電動機駆動システム
JP7020112B2 (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121026

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131024

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141024

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151023

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee