KR20080041547A - A control method for sensorless permanent magnet synchronous motor - Google Patents

A control method for sensorless permanent magnet synchronous motor

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KR20080041547A
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Abstract

A method for controlling a sensorless PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) is provided to prevent vibration from being generated when the sensorless PMSM rotates at a speed lower than a rated rotation speed. A method for controlling a sensorless PMSM(M) includes the steps of: synchronously starting two or more sensorless permanent magnet synchronous motors at a low rotation speed by applying a very low-frequency three-phase alternating current to the two or more sensorless permanent magnet synchronous motors from a single inverter for a predetermined time; and allowing the two or more sensorless permanent magnet synchronous motors to reach at rated rotation speed through by gradually increasing a frequency of power(G) to increase a rotation speed of the two or more sensorless PMSMs.

Description

센서리스 영구자석 동기 전동기(PMSM)의 제어방법{A CONTROL METHOD FOR SENSORLESS PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR}CONTROL METHOD FOR SENSORLESS PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR

본 발명은 센서리스 영구자석 동기 전동기(Pemanent Magnet Synchronous Motor, 이하 PMSM이라고 칭한다)의 제어방법, 상세하게는 단일(單一) 인버터장치에 의해 2대 이상의 센서리스 PMSM을 동기시동(同期始動)시켜, 정격속도로 연속운전하며, 역회전(逆回轉) 상태로부터의 시동을 가능하게 하고, 정격(定格)보다도 저속의 회전운전 시에 생기는 진동 등의 발생을 방지하도록 하며, 또 고장 시에는 안전하게 정지시키도록 한 센서리스 PMSM의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of a sensorless permanent magnet synchronous motor (hereinafter referred to as PSM), specifically, to a synchronous start of two or more sensorless PMSs by a single inverter device, Continuous operation at the rated speed enables starting from the reverse rotation state, and prevents the occurrence of vibration, etc. during the rotation operation at a lower speed than the rated value, and safely stops in case of failure It relates to a control method of a sensorless PMS.

종래, 3상 교류(交流)를 전원으로 하는 PMSM은 회전자의 자극(磁極) 위치를 검출하는 센서(위치검출장치)를 장착하여, 이 센서에 의해 회전자의 자극 위치를 검출하고, 검출한 회전자의 자극 위치에 따라 고정자 코일의 각(各) 상(相)에 전류를 흘려서 회전자계(回轉磁界)를 발생시키며, 자극(磁極)으로부터 발생하는 자계(磁界)와의 상호작용에 의해 토크(torque)를 생기게 하여, 부하(負荷)에 동력을 전달하는 시동방식이 채용되어 있다.Conventionally, PSM which uses three-phase alternating current as a power source is equipped with a sensor (position detection device) for detecting the magnetic pole position of the rotor, and the magnetic pole position of the rotor is detected and detected by this sensor. According to the magnetic pole position of the rotor, current flows in each phase of the stator coil to generate a rotor magnetic field, and torque (by the interaction with the magnetic field generated from the magnetic pole) A starting method that generates torque and transmits power to the load is adopted.

이러한 센서부착 PMSM과 제어회로와 인버터(inverter)장치의 합계 비용은, 교류전동기의 대표 예인 유도전동기와 인버터장치의 합계 비용에 비교하여 상당히 고가가 되는 것 외에, 센서에 고장이 발생하는 문제도 있기 때문에, 예를 들면 송풍 팬 등 일정 회전속도 이상의 조건에서 사용되는 PMSM에 있어서는, 센서를 없애 비용을 절감한 센서리스 방식의 PMSM이 채용되어 있다. 이 센서리스 PMSM에서는, 연속운전 중의 제어를 센서부착의 것과 같은 수준(level)으로 유지하기 위해 고정자 코일 단자(端子)에 나타나는 각각의 데이터를 검출하고, 그 특성을 산정하여 복잡하게 제어하도록 하고 있다(예를 들면, 특개 2001-268974호, 특개 2002-272195호 참조).The total cost of the PSM with the sensor, the control circuit, and the inverter device is considerably higher than the total cost of the induction motor and the inverter device, which are representative examples of AC motors, and there is a problem that a failure occurs in the sensor. For this reason, for example, in a PSM used in a condition of a constant rotation speed or higher, such as a blower fan, a sensorless PSM which eliminates a sensor and reduces cost is adopted. In this sensorless PMS, in order to maintain the control during continuous operation at the same level as that with the sensor, the respective data appearing in the stator coil terminals are detected, the characteristics thereof are calculated and complicatedly controlled. (See, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-268974 and 2002-272195).

특허문헌 1 특개(特開) 2001-268974호 공보 Patent Document 1 JP 2001-268974 A

특허문헌 2 특개(特開) 2002-272195호 공보 Patent Document 2 : Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-272195

그러나 종래 방법에 따라 센서리스 PMSM을 시동할 때는, 시동용의 별개 특별한 제어장치를 필요로 하고, 또는 제어방법을 더욱 복잡화함에 의해 시동에서부터 제어할 필요가 있으며, 이 제어방식의 복잡함에 의해 시동에 실패하는 일이 있다고 하는 과제가 있었다. 또 전원(電源)을 공급하는 인버터장치는 PMSM 1대에 대해서 각 1대가 필요하여 비용 절감의 실현을 방해하고 있다고 하는 과제가 있다.However, when starting the sensorless PSM according to the conventional method, a separate special control device for starting is required, or it is necessary to control from the start by further complicating the control method. There was a problem that there might be a failure. In addition, there is a problem that an inverter device for supplying a power source requires one for each PMS and thus hinders cost reduction.

본 발명은, 3상 교류 전원을 동력으로 하는 2대 이상의 센서리스 PMSM의 동기시동방식이며, 그 2대 이상의 PMSM에 단일 인버터장치로부터 초저주파의 3상 교류 전류를 일정시간 인가하여 저회전(低回轉)으로 동기시동시킨 후, 전원의 주파수를 점차 높여서 회전속도를 상승시켜 정격회전에 도달하도록 한 것으로서, 단일 인버터장치에 의해 2대 이상의 PMSM을 확실하게 시동하도록 하여, 관련된 과제를 해결하도록 한 것이다.The present invention is a synchronous start method of two or more sensorless PMSs powered by a three-phase AC power source, and a low-speed operation is performed by applying a very low frequency three-phase AC current to the two or more PMSs from a single inverter device for a predetermined time. I) After synchronous start, the frequency of the power is gradually increased to increase the rotational speed to reach the rated rotation, and a single inverter device is used to reliably start two or more PMSs to solve the related problems. .

본 발명은, 3상 교류 전원을 동력으로 하는 2대 이상의 센서리스 PMSM의 동기시동방식이며, 그 2대 이상의 PMSM에 단일 인버터장치로부터 초저주파의 3상 교류 전류를 일정시간 인가하여 저회전(低回轉)으로 동기시동시킨 후, 전원의 주파수를 점차 높여서 회전속도를 상승시켜 정격회전에 도달하도록 한 것으로서, 단일 인버터장치에 의해 2대 이상의 PMSM을 확실하게 시동하도록 한 것이다.The present invention is a synchronous start method of two or more sensorless PMSs powered by a three-phase AC power source, and a low-speed operation is performed by applying a very low frequency three-phase AC current to the two or more PMSs from a single inverter device for a predetermined time. After starting synchronously with i), the frequency of the power supply is gradually raised to increase the rotational speed to reach the rated rotation, so that two or more PSMs can be reliably started by a single inverter device.

또는 2대 이상의 PMSM의 각(各) 3상(三相) 코일 중의 어느 것이든 2상(二相) 코일에 인버터장치로부터 직류 전류를 인가하여 고정자 자축(磁軸)을 만듦으로써 회전자 자극(磁極)을 흡인하고, 2 대 이상의 PMSM을 동시에 동기화시킨 후, 3상 교류 전압의 주파수를 점차 높여 정격회전(定格回轉)에 도달하도록 해서 동기시동(同期始動)하도록 한 것이다.Alternatively, any one of two or more three-phase three-phase coils of PSMs may be applied with a direct current from a inverter device to a two-phase coil to generate a stator magnetic shaft, thereby forming a rotor stator ( V is sucked and two or more PSMs are synchronized at the same time, and then the frequency of the three-phase AC voltage is gradually increased to reach the rated rotation, so that the synchronous start is performed.

PMSM이 외부요인(外因)에 의해 역회전하고 있을 때는, 2대 이상의 PMSM의 3상 코일 사이를 각(各) 상(相)마다 접속해 두고, 해당 PMSM 사이에 전기 제동(制動) 전류를 발생시키는 것에 의해 모든 PMSM을 역회전(逆回轉) 상태로 동일 회전속도로 동기화시키고, 그 동기(同期)된 회전속도에서의 PMSM의 발생 전압·주파수를 검지(檢知)하여, 그 각속도±허용 각속도의 주파수의 전압·전류를 인버터장치로부터 인가하는 것에 의해 전원과 동기화시킨 후, 정회전(正回轉) 방향의 회전자계(回轉磁界)로 전환하는 것에 의해 정지상태를 사이에 두고 정격회전에 도달하도록 하여 동기시동하도록 한 것이다.When PSM is rotating in reverse due to external factors, two or more PSMS three-phase coils are connected to each phase to generate electric braking currents between the PMSs. All the PSMs are synchronized at the same rotational speed in the reverse rotation state, the generated voltage and frequency of the PSMs at the synchronized rotational speed are detected, and the angular velocity ± the allowable angular velocity. After the synchronization with the power supply by applying the voltage and current at the frequency of the inverter to the rotating magnetic field in the forward rotation direction to reach the rated rotation with the stop state It is to be synchronized to start.

동기운전(同期運轉) 중의 2대 이상의 PMSM의 회전속도를 저하시켜 부하(負荷) 토크(torque)가 저감된 상태로 운전할 때, 발생하는 전압·주파수 및 전류값을 인버터장치의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)회로의 출력측에서 검출하여, 그 인버터장치에서 공급하는 전류의 위상(位相)을 PMSM의 발생 전압보다 15°이상의 앞선 위상(進相)으로 하여 내부 상(相) 차이각(差角) δ을 크게 함으로써, 2대 이상의 PMSM을 진동·난조(亂調)·탈조(脫調) 등을 발생시키지 않고 운전하도록 한 것이다.Insulated Gate Bipolar (Insulated Gate Bipolar) of the inverter device when operating in a state in which the rotation speed of two or more PMSs during synchronous operation is reduced and the load torque is reduced. Internal phase difference angle δ, detected at the output side of the transistor circuit and the phase of the current supplied from the inverter device is 15 ° or more ahead of the generated voltage of PSM. By increasing the size, two or more PMSs are operated without generating vibration, hunting, and degassing.

PMSM의 회전속도에 대응하여 발생하는 주파수·전압·전류를 인버터장치의 IGBT회로에서 검출함과 동시에 이상(異常)을 발생한 PMSM으로부터 발생하는 다른 주파수의 전압·전류를 IGBT회로에서 검출하도록 해서, 동기운전 중의 2대 이상의 PMSM 중의 1대가 고장(故障) 등으로 동기속도로부터 탈조(脫調)해 회전속도가 저하되었을 때에 발생하는 이상(異常) 주파수의 전류를 그 IGBT회로에서 검출하여 그 인버터장치의 출력을 차단하고, 건전한 PMSM의 회전을 안전하게 정지하도록 한 것이다.The I / T circuit detects the frequency, voltage, and current generated in response to the rotational speed of the PMS in the inverter circuit of the inverter device, and detects the voltage and current of another frequency generated from the PMS, which has generated an abnormality, in the IFT circuit. The IFT circuit detects an abnormal frequency current generated when one of two or more PSMs during operation is out of sync due to a failure, and the rotation speed decreases. The output was shut off and the rotation of the healthy PMS was safely stopped.

실시예 1Example 1

동기시동방식(同期始動方式)이라는 것은, 3상 교류 전원을 동력으로 하는 동기 전동기를 시동시키는 방식의 하나로, 도 6에 나타낸 바와 같이 구동측(驅動側)의 동기 발전기(G)와 피구동측(被驅動側)의 동기 전동기(M)의 양자를 동기기(同期機)로 하여, 정지상태에서 양자의 3상(三相) 단자(端子) 사이를 서로 접속하여 여자전류(勵磁電流)도 각각 흘려버려 두고, 시동에 즈음하여 동기 발전기(G)에 직결된 구동기(驅動機)(D)를 천천히 회전시키면, 동기 발전기(G)는 회전하여 초저주파의 전류를 동기 전동기(M)에 공급해서 동기 전동기(M) 측에 발생하는 회전자계와 여자전류에 의해 생기고 있는 자계(磁界)와의 작용으로 동기 전동기(M)를 동기 발전기(G)에 동기화하고, 그 후, 동기 발전기(G) 측의 회전을 상승시킴으로써 동기된 그대로 회전의 상승을 계속하여, 고속의 정격회전속도까지 상승시키는 방식의 것이다.The synchronous start method is one of the methods of starting a synchronous motor powered by a three-phase AC power source. As shown in FIG. 6, the synchronous generator and the driven side of the drive side ( Using both synchronous motors M of a synchronous motor as a synchronous machine, the three-phase terminals of the two motors are connected to each other in a stationary state, and excitation currents are also respectively obtained. If it is left to flow and the drive D directly connected to the synchronous generator is slowly rotated on starting, the synchronous generator rotates to supply an ultra low frequency current to the synchronous motor M. The synchronous motor M is synchronized with the synchronous generator by the action of the rotating magnetic field generated on the synchronous motor M side and the magnetic field generated by the excitation current, and then on the synchronous generator side. Ascending Rotation as Synchronized by Raising Rotation Is continued to increase to a high rated speed.

이러한 동기시동방식은 대용량의 동기 전동기(모터), 예를 들면 양수(揚水) 발전소의 펌프 수차(水車)에 직결(直結)되는 발전 전동기의 시동용으로서, 또는 대용량의 터빈 발전기의 시동용 등으로서, 접속된 계통(系統)에 시동 시의 큰 부하를 걸지 않고, 원활하게 시동할 수 있는 방법으로서 상용(賞用)되고 있어, 각종 실용 예에서 상세한 해석이 행하여져, 각종 파라미터에 의한 동기시동의 가능범위가 확인되어 있다.Such a synchronous start method is for starting a large capacity synchronous motor (motor), for example, a power generator motor directly connected to a pump aberration of a pumping power plant, or for starting a large capacity turbine generator. This system is commercially available as a method for smoothly starting the system without putting a large load on startup to the connected system. Detailed analysis is performed in various practical examples, and synchronization can be started by various parameters. The range is confirmed.

PMSM에 동기시동방식을 적용하려고 할 경우는, 먼저 PMSM의 출력이 100W∼수 ㎾이므로 상기 일반 전동기에 비교하여 대단히 소용량이며, 그 전기자(電機子) 코일의 저항값 R이 단위법(單位法)으로 0.04∼0.2pu(4∼20%)로 대단히 커지는 것, 또 여자(勵磁)가 영구자석이기 때문에 PMSM의 여자 E2는 고정된 일정값인 것, 및 전원의 공급이 동기 발전기(G) 대신에 IGBT(lnsulated Gate Bipolar Transistor)회로 등을 사용한 인버터 전원이 되는 등의 서로 다른 점이 있다. 이들에 대해, 상세한 계산은 대단히 복잡하므로, 밝혀져 있는 파라미터로부터 영향이 적은 파라미터를 생략한 간단한 계산에 의해 그 동기시동의 가능범위가 되는 회전속도 N(또는 각속도ω1)을 구하였다. 또한, 인버터장치에서 ω1의 전원을 일정시간 PMSM에 인가하고 있다고 한다.When the synchronous start method is to be applied to the PSM, first, the output of the PSM is 100 W to a few kW, which is very small compared to the general motor, and the resistance value R of the armature coil is a unit method. Extremely large at 0.04 to 0.2 pu (4 to 20%), and because excitation is a permanent magnet, excitation E2 of PSM is a fixed fixed value, and the supply of power is replaced by a synchronous generator. There are different points, such as becoming an inverter power source using an insulated gate bipolar transistor (IBT) circuit. Since these detailed calculations are very complicated, the rotational speed N 1 (or the angular velocity ω 1 ), which is a possible range of the synchronous start, was obtained by a simple calculation in which parameters with less influence were omitted from the known parameters. In addition, it is assumed that the inverter device applies the power of ω 1 to the PMS for a predetermined time.

1) 1C1M(1대의 인버터장치로 1대의 PMSM을 시동)의 경우1) 1C1M (starting one PSM with one inverter)

(a) 회로와 전류(a) circuit and current

도 1은 전원(인버터장치)에서 대단히 저속(低速)인 주파수 f1에 대응한 각속도ω1(단위법으로 0.01 오더(order))의 전압을 PMSM에 공급하고 있는 상태를 나타낸 것이다.Fig. 1 shows a state in which a voltage of an angular velocity omega 1 (0.01 order in units of units) corresponding to a very low frequency f 1 is supplied to the PMS in a power supply (inverter).

0을 정격 시의 상(相) 전압(電壓), 정격 시의 전류를 I0 (A), f0를 정격 주파수라고 하면, 초저속 시 N1min-1로 돌고 있을 때의 전압 V는,If V 0 is the phase voltage at rated voltage and the current at rated is I 0 (A) and f 0 is the rated frequency, the voltage 때 when turning to N1min -1 at very low speed is

여기서 Lm은 모터의 리액턴스(reactance)에 대응하는 인덕턴스이다.Where Lm is an inductance corresponding to the reactance of the motor.

회로의 임피던스 Zm은, ω1Lm이 Rm에 비교해서 대단히 작으므로,The impedance impedance of the circuit is very small compared to RM of ω 1 LM,

도 1의 회로에 흐르는 전류 I1 (A)은The current I 1 (A) flowing in the circuit of FIG. 1 is

또한, 전원의 저항을 무시하면, Rm은 PMSM의 저항이 된다.In addition, when ignoring the resistance of the power supply, RM becomes a resistance of PMS.

(b) 토크의 산정(b) Calculation of torque

㈀ 동기기의 정격 시에 발생하는 F0은 다음 식으로 표현된다.F0 generated at the rating of the synchronizer is expressed by the following equation.

Bm1 ; 영구자석의 발생하는 자속(磁束)의 안, 기본파(基本波) 자속밀도(磁束密度)의 파고(波高)값[T]Mm 1 ; Wave height value of fundamental magnetic flux density in the magnetic flux generated by the permanent magnet

; 전기자 코일에 의한 전기 장하(裝荷)로 A=(I·ΣZ)/(πD) (A/m)으로 표현된다. (ΣZ는 3상 코일의 전체 직렬 도체 수, D는 고정자의 안지름(內徑)(m))A 1 ; The electric load by the armature coil is expressed by A 1 = (I 0 · ΣZ) / (πD) (A / m). (ΣZ is the total number of series conductors of the three-phase coil, D is the inner diameter of the stator (m))

Kw ; 코일 계수(係數), δ ; 내부 상 차이각(差角)으로 cosδ≒1 로 한다.Kw; Coil coefficient, δ; Let cosδ co1 be the internal phase difference angle (差 角).

수 백W 클래스의 PMSM의 경우에 적용되는 수치를 상기 (4)식에 대입시키면 F의 개략 값을 구할 수 있다.Substituting the numerical value applied in the case of PMS of several hundred W class into Equation (4) above, the approximate value of F 0 can be obtained.

한편 I에 대해서는 구체적인 PMSM의 2종류(200W와 150W의 출력)에 대해서 계산한다.While for I 1 it is calculated with respect to two kinds of specific PMSM (output of 200W and 150W).

200W ; 1상의 저항값 Rm=7Ω200 W; Resistance value of 1 phase Rm = 7Ω

150W ; 1상의 저항값 Rm=20Ω150 W; Resistance value of 1 phase Rm = 20Ω

상기 (3)식의 상(相) 전압은 단자전압이 200V이므로,The phase voltage of the above formula (3) has a terminal voltage of 200 kV,

ω10=0.005, 0.01, 0.02, 0.03, 0.06(pu)의 각각에 대해서 I1을 구한다. ω 1 / ω 0 = 0.005, 0.01, 0.02, 0.03, is obtained for I 1 for each 0.06 (pu).

㈁ 200W기(機)의 발생 토크발생 Generated torque of 200 W machine

200W기의 정격전류 I=1.0 (A), 회전자의 표면적 S=0.01 (㎡), 정격회전속도 N=1300min-1, 회전자 반경 r=0.033m 이므로, 상기 (5)식을 이용하여 PMSM 전체의 힘 F1 및 발생 토크 T를 산정한다.Since the rated current I 0 = 1.0 (A) of the 200W machine, the surface area S = 0.01 (m2) of the rotor, the rated rotational speed N 0 = 1300min -1 , and the rotor radius r = 0.033m, use equation (5) above. To calculate the force F 1 and the generated torque T of the entire PMS.

㈂ 150W기의 발생 토크발생 150W generator torque

150W기의 정격전류 I1=0.7 (A), 회전자의 표면적 S=0.008 (㎡), 정격회전속도 N=1300min-1, 회전자 반경 r=0.0285m을 사용하면, 마찬가지로 F1과 T가 산정될 수 있다.Current rating of 150W group I 1 = 0.7 (A), specific surface area S = 0.008 (㎡), the rated rotational speed of the rotor N 0 = 1300min -1, once Using electron radius r = 0.0285m, similarly F 1 and T Can be estimated.

3) GD3) DVD 22 에 필요한 에너지와 토크Energy and torque required

회전체가 GD2(㎏㎡)의 플라이 휠 효과를 가지며, N(min-1)의 회전속도로 회전하고 있을 때에 보유하는 에너지 E은,The rotating body has a flywheel effect of GD 2 (㎏㎡), the energy E 0 when the holding and rotating at a rotational speed of N 0 (min -1) is,

GD2는 PMSM의 부하인 팬(fan)의 GD2가 PMSM보다 대단히 크고, 200W기와 150W기로 동일한 것을 사용하고 있는 것으로 한다.GD 2 it is assumed that use of the load of the fan (fan) of PMSM GD 2 is very large, and the same group than 150W 200W group PMSM.

GD2=0.124 [㎏㎡]WD 2 = 0.124 [kg㎡]

따라서, therefore,

ω10의 회전속도 시에 보유하는 에너지 E는,The energy E retained at the rotational speed of ω 1 / ω 0 is

한편, 고정자 코일에 3상 전류가 흘러(ω10의 저주파), 천천히 한 회전자계가 발생하면, 이 자계에 의해 회전자의 표면에 착자(着磁)되어 있는 N, S 자계와의 사이에서 힘이 발생하여, 최초의 N, S극으로 동기화하지 않으면 동기화는 불가능하게 된다.On the other hand, when a three-phase current flows through the stator coil (low frequency of ω 1 / ω 0 ) and a slow rotating magnetic field is generated, the magnetic field is separated from the N and S magnetic fields magnetized on the surface of the rotor. If a force is generated between them and the first N and S poles are not synchronized, synchronization is impossible.

회전자 자극을 8극(極) 구성으로 하면, 1극 당의 기계각(機械角) θ1은,When the rotor magnetic pole is configured as an 8-pole configuration, the mechanical angle θ 1 per pole is

회전자를 θ1 움직이는데 필요한 토크를 Tm이라고 하면, 거기에 필요한 에너지 W는,If the torque required to move the rotor θ 1 that Tm, the energy W required there is,

상기 (10)=(12)이라고 하면,If said (10) = (12),

그러므로, therefore,

200W기에 대해서 필요한 Tm과 ㈁에서 구한 발생 토크 T를 비교한다.Compare the required torque T found in Tm and 필요한 for a 200W machine.

이 계산결과로부터, (ω10)의 값이 약 0.03pu(즉 3%)이하의 속도이면 동기화하고, 그 이상에서는 동기화가 어려운 것이 판명된다.From this calculation result, it is found that if the value of (ω 1 / ω 0 ) is a speed of about 0.03 pu or less (that is, 3%) or less, synchronization is difficult.

마찬가지로 하여, 150W기에 대해서도 계산한다.Similarly, the 150 W machine is also calculated.

이 계산결과로부터, ω10의 값이 약 0.01pu(즉 1%)의 속도에서도 동기화가 어려운 것이 판명된다.From this calculation result, it turns out that synchronization is difficult even when the value of ω 1 / ω 0 is about 0.01 pu (that is, 1%).

4) 동기시동이 가능한 조건4) Conditions for Synchronous Start

이상의 계산결과에 의해, 동기시동 가능한 조건으로는, 전원으로부터 어떤 일정 저주파수(ω1에 대응)의 전압을 PMSM에 인가하고, 흘러나온 전류에 의해 PMSM에 공급되는 토크 및 에너지가, 어떤 기간 내에서 GD2를 포함시켜 ω1까지 도달하기 위해 필요한 회전자 에너지를 상회(上回)하고, 여유를 갖고 공급할 수 있는 것인가가 판명된다.According to the above calculation results, as a condition that can be synchronized, a certain low frequency voltage (corresponding to ω 1 ) is applied to the PMS from the power supply, and the torque and energy supplied to the PSM by the current flowing out within a certain period of time. It is found that the rotor energy required to reach ω 1 by including the WD 2 can be exceeded and supplied with a margin.

상기 200W기에서는, ω1이 0.03pu(즉 3%)이내로 ω1을 고정해 두면, 동기화가 가능하다.In the group 200W, Keeping ω 1 to ω 1 is fixed within 0.03pu (i.e., 3%), it can be synchronized.

한편, 150W기의 ω1은 0.01pu(즉 1%)이하로, 동기화 범위가 좁고 안정한 동기화가 어려우므로, 이 경우는 전원전압 V를 증가시킴으로써 안정한 시동이 가능하게 된다.On the other hand, ω 1 of the 150 W machine is 0.01 pu (that is, 1%) or less, and since the synchronization range is narrow and stable synchronization is difficult, in this case, stable starting is possible by increasing the power supply voltage k.

따라서 안정하게 동기화시키기 위해서는, PMSM의 저항값을 작게 하는, 또는 전원전압을 허용할 수 있는 범위에서 높이는 등의 방법이 고려되지만, 이들은 [모터 가격+인버터 가격]=총 비용으로 보지 않으면 안 된다. PMSM의 체격을 크게 하여 저항값을 내릴지, 인버터장치에 여유를 마련하는 편이 좋을지의 판단은 중요하지만, 사용조건 등에 따라 선택하면 된다.Therefore, in order to achieve stable synchronization, methods such as reducing the resistance value of the PSM or increasing the power supply voltage within an allowable range are considered, but these must be viewed as [motor price + inverter price] = total cost. It is important to decide whether to increase the size of the PSM and lower the resistance value or to provide a margin in the inverter device.

상기 예는 1C1M(1대의 인버터장치로 1대의 PMSM을 시동)의 경우이며, 1CXM(1대의 인버터장치로 2대 이상의 PMSM을 시동)의 경우, X대끼리의 동기화 문제가 추가되므로 더더욱 여유가 필요하게 된다.The above example is the case of 1C1M (starting one PMS with one inverter device), and in case of 1CM (starting two or more PMSs with one inverter device), there is a need for more margin because the synchronization problem between the two cars is added. Done.

이상 1)∼4)에 나타낸 시동방법에 의하면, PMSM에 센서는 필요 없고(센서리스), 3상용(三相用)의 인버터장치의 출력 주파수의 전압·전류를 저주파 상태 (수 %이하, 주로는 3% 이하)로 수 초간의 일정시간 PMSM에 인가하면, 도 2에 나타낸 바와 같이 2대 이상의 PMSM에서도 전원(電源)에 동기화하는 것이 가능하게 되며, 그 후 인버터장치의 전원 주파수를 올림으로써 고속의 정격회전속도까지 동기된 그대로 상승시킬 수 있는 것으로 된다.According to the start-up method shown in the above 1) to 4), the sensor is not required for the PSM (sensorless), and the voltage and current at the output frequency of the three-phase inverter device are kept at low frequency (several% or less). 3% or less) is applied to the PSM for a predetermined time for several seconds, and as shown in FIG. 2, two or more PSMs can be synchronized to a power source. It can be raised as it is synchronized up to the rated rotational speed of.

실시예 2Example 2

다음에 동기시동방법의 제 2 실시예를 설명한다. 도 3에 나타낸 바와 같이 3상 코일 중, 우선 2상(二相)의 코일(도면에서는 UV 사이)에 직류 전류를 흘려보내고, 그에 의해 발생하는 고정자 자축(磁軸)(회전하지 않음)에 의해 회전자 자극을 흡인하여 자축을 맞춰서 동기화하고, 다음에 통상의 인버터장치와 같이 VW 사이, WU 사이와 위상전환을 행하여, 주파수를 올려가도록 한 것이다.Next, a second embodiment of the synchronous start method will be described. As shown in Fig. 3, a DC current is first flowed into a two-phase coil (between UV in the drawing) of the three-phase coil, and the stator magnetic axis (not rotating) generated thereby causes the current to flow. The magnetic poles are sucked by the rotor and synchronized with each other, and then the phase is shifted between the pulses and the pulses as in a normal inverter device to raise the frequency.

이 경우도 최초의 자극(磁極)을 자축에 맞추기 위해서는 수 초의 일정시간 △t(회전자가 고유진동에 의해 진동하면서 동기화하여 안정화할 때까지)이 필요하다.Also in this case, in order to fit the first magnetic pole to the magnetic axis, a certain time Δt (until the rotor vibrates and synchronizes with natural vibration and stabilizes) is required for several seconds.

도 3은 1대의 PMSM에 대한 것이며, 이 방법을 2대 이상 X대의 PMSM의 시동에 대해서 적용하는 경우는, 동기화 조건은 다소 엄격한 것이 되지만, PMSM의 저항값·GD2·인가전압 등을 검토함으로써 확실한 동기화를 달성할 수 있는 것이다. 제 1, 제 2 실시예의 어느 쪽 동기시동방법을 선택할지는, 제어방식 및 대(臺) 수를 포함한 전체 밸런스의 검토에 의해 결정하면 좋은 것이다.Will Figure 3 is about one PMSM, by this method, if applied to the two or more X units PMSM startup, the synchronization condition, but it is somewhat rigid, review the resistance of the PMSM · GD 2 · applied voltage, etc. Clear synchronization can be achieved. Which of the first and second embodiments should be determined by examining the overall balance including the control method and the number of units.

1CXM(1대의 인버터장치로 X대)에서 PMSM을 시동하는 경우, 상술한 바와 같이, 동시(同時) 시동의 가부를 결정하는 제일의 요소는 PMSM의 전기자 저항값이며, 다음에 GD2, 전원전압이 영향을 준다. 즉 2대 이상의 PMSM을 동시에 시동시키는 경우, 그들의 저항값에 여유를 가지게 함과 동시에, 인버터장치에 의해 공급하는 전압 및 주파수(저전압, 저주파수) 및 그 보유기간을 천천히 유지함으로써 시동 전류(동기화 전류)가 PMSM에 흘러들어, 2 대의 경우는 2대를 동시에 시동하여 완전히 동기화시키는 것이 중요하게 된다. 이 동기화가 완전히 실시되면, 더더욱 전원 주파수를 올려서 PMSM의 회전속도를 증가시켜 가는 과정에서는, 서로 동기화력(同期化力)이 작용하므로 안정(安定)하여 상승하는 것이 된다. 이 상승과정 및 정격회전속도 도달 후의 운전제어는 PMSM의 전압 및 주파수의 검출에 의한 폐 루프(closed loop) 제어로 전환함에 의해 안정한 운전이 가능하다. 그리고 단일 인버터장치에 의해 2대 이상의 PMSM을 확실하게 시동시킬 수 있으므로, 센서리스 PMSM의 가격을 포함시켜 전체의 가격을 대폭으로 절감할 수 있는 것으로 된다.When starting the PMSM at 1CXM (X vs. from the same drive device), simultaneously (同時) first element of which determines the right or wrong of the boot is an armature resistance of the PMSM, and then the GD 2, the power source voltage as described above, This affects That is, when two or more PSMs are simultaneously started, the starting currents (synchronizing currents) are maintained by slowly maintaining the resistance and the voltages and frequencies (low voltages and low frequencies) supplied by the inverter device and their holding periods. Flows into the PCM, and in the case of two units, it is important to start the two units simultaneously and completely synchronize them. When this synchronization is completely performed, in the process of increasing the power supply frequency to increase the rotational speed of the PSM, the synchronizing force acts on each other, which stabilizes and rises. The operation control after this ascending process and reaching the rated rotational speed can be performed stably by switching to the closed loop control by detecting the voltage and frequency of the PMS. Further, since two or more PSMs can be reliably started by a single inverter device, the total price can be greatly reduced by including the price of the sensorless PMSs.

실시예 3Example 3

센서리스 PMSM이 사용되고 있는 장소가 예를 들면 큰 공기조절설비 등인 경우, PMSM에 직결된 부하는 송풍 팬이며, 어떤 PMSM의 세트(단일 인버터장치에 의해 가동하는 2대 이상의 PMSM)를 정지하기 위해 전원을 끄면, 운전 중인 다른 송풍 팬이 만들어 내는 양압환경(陽壓環境)의 영향으로 정지한 송풍 팬에 압력이 가해져, 통상과는 반대인 역회전으로 도는 것이 된다. 그 회전속도는 정격회전속도의 40%에도 달하는 것이 있다.In the case where the sensorless PMS is used, for example, a large air conditioner or the like, the load directly connected to the PMS is a blower fan, and a power supply for stopping a set of some PMS (two or more PMs operated by a single inverter device) is stopped. When it is turned off, the pressure is applied to the stopped blower fan under the influence of the positive pressure environment produced by the other blower fan in operation, thereby turning to reverse rotation as opposed to normal. The rotation speed may reach 40% of the rated rotation speed.

본 발명은, 그러한 역회전 시의 상황에서, 2대 이상의 센서리스 PMSM의 경우에도 확실하게 단일(單一) 인버터 전원과 동기화시켜, 안정하여 시동시키는 방법을 제안하는 것이다.The present invention proposes a method for reliably starting up in synchronization with a single inverter power supply reliably even in the case of two or more sensorless PSMs in such a reverse rotation situation.

2 대의 송풍 팬이 각각 별개 전원(각각의 인버터장치)의 것이라면 달랐던 회전속도(예를 들면 한쪽은 -Nmin-1, 다른 쪽은 -N4min-1)로 회전하는 곳, 1C1M의 경우는 양PMSM의 각(各) 상(相)의 코일 사이를 접속해 두는 것으로, 역회전에 의해 생기게 하는 양PMSM 사이로 흘려보내는 전류에 의해 발전 제동이 발생하고, 2대의 PMSM을 양PMSM의 각각의 회전의 거의 중간인 -N5min-1이라고 하는 동일 회전속도로 동기(同期)한 상태로 하여, 즉 두 개의 PMSM을 한 개의 PMSM으로 보고 정할 수 있는 상태로 할 수 있다.Where two blowing fans are from separate power supplies (each inverter device), rotate at different rotation speeds (eg, -N 3 min -1 on one side, -N 4 min -1 on the other ), and 1C1M Is connected between the coils of each phase of both PSMs. Power generation braking is generated by a current flowing between both PSMs generated by reverse rotation, and two PMSs generate two PSMs, respectively. to the same rotary speed as the substantially intermediate -N 5 min -1 in synchronization with the rotation (同期) state, that is, can be set to a state where it can see the two PMSM with a single PMSM.

이 상태에서 PMSM으로부터 발생하는 전압·주파수를 검지하고, IGBT회로로부터 그에 대응한 전압을 인가함으로써 2대의 PMSM을 동시에 동기화시켜서, 회전을 -N5min-1(역회전)∼Omin-1(정지)∼N0min-1(정격회전속도)로 상승시킬 수 있다.In this state, the voltage and frequency generated from the PMS are detected and the two PMSs are synchronized at the same time by applying a corresponding voltage from the IFT circuit, thereby rotating the rotation from -N 5 min -1 (reverse rotation) to Omin -1 (stop). ) To N 0 min -1 (rated speed).

더욱 상세하게 설명하면, 2대의 PMSM (a) (b)의 경우(1C1M), IGBT회로로부터의 출력 단자(端子)에 양PMSM의 3상의 단자를 각각 접속해 두는 것이다. 그래서 이 세트를 어떠한 이유로 정지하기 위해 IGBT회로의 출력을 끊으면, PMSM (a) (b)는 N0min-1(정격회전속도)∼Omin-1(정지)∼역회전이 되지만, 양기(兩機)는 전기적으로 접속되어 있으므로, 역회전한 경우에도 동기상태를 유지하여, -N5min-1의 동일 회전속도로 도는 것이 된다. 만약, 양PMSM 사이에 접속이 없고 단독(單獨)인 운전의 경우, PMSM (a) (b)는 각(各) 팬 특성 등의 차이에 의해 각각 -N3min-1, -N4min-1의 달라진 회전속도로 도는 것으로 되지만, 전기적으로 접속했을 경우는 제동(制動) 전류가 흐르므로 전기제동 토크가 작용하여, -N3min-1과 -N4min-1의 중간인 -N5min-1의 회전속도로 동기(同期)하여 회전하는 것이 된다.More specifically, in the case of two PMSs (a) and (b) (1C1M), the three-phase terminals of both PSMs are connected to the output terminals from the IFT circuit, respectively. Therefore, if the output of the IFT circuit is cut off to stop this set for some reason, the PMS (a) (b) will be N 0 min -1 (rated speed)-Omin -1 (stop)-reverse rotation, but positive Since the mechanism is electrically connected, the synchronous state is maintained even in the case of reverse rotation, and the gear is turned at the same rotational speed of -N 5 min -1 . If there is no positive connection between the case of the PMSM drive alone (單獨), PMSM (a) (b) are each (各) respectively by the difference in characteristics such as fan -N 3 min -1, -N 4 min - In the case of electrical connection, the braking current flows, so the electric braking torque is applied, and -N 5 which is halfway between -N 3 min -1 and -N 4 min -1 . It rotates in synchronization with the rotation speed of min <-1> .

따라서, 전원(電源) 기반(基盤)으로부터 그때의 PMSM의 발생 전압 및 주파수(PMSM은 발전기로서 작용)를 검지(檢知)하고, 인버터장치는 그 전압 V에 대응한 역회전 자계의 3상 전압과 주파수를 인가하여 소정의 전류를 흘려보내서 전원과 동기화시키고, 그 후 전원의 2상을 전환하여 정방향의 회전자계로 함으로써 Omin-1의 상태까지 이행할 수 있는 것이다.Therefore, the generated voltage and frequency (PMS M acting as a generator) at that time are detected from the power supply base, and the inverter device has three phases of the reverse rotating magnetic field corresponding to the voltage V 5 . By applying a voltage and a frequency, a predetermined current flows to synchronize with the power supply, and after that, the two phases of the power supply can be switched to form a positive rotational magnetic field, thereby shifting to the state of Omin -1 .

이상의 프로세스에서, 역회전하고 있는 상태로부터의 센서리스 PMSM의 시동이 가능해진다. 이것은 PMSM이 1대뿐만 아니라, 다수 대의 PMSM에서도 가능해지는 것이 큰 특징이다.In the above process, the sensorless PMS can be started up from the state of reverse rotation. This is a major feature of enabling not only one PMS but also a large number of PMSs.

이 역회전 시에 있어서의 동기화 현상은 Omin-1 때부터의 시동 시의 동기화 현상과 거의 유사해 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 시계방향으로 정회전 방향을 잡으면, 역회전 방향은 반 시계방향이 되고, PMSM 2대의 경우는 상술한 바와 같이 동기하여 -N5min-1로 도는 역회전 자계를 만들어 내고 있으므로, 고정자 코일로 유기(誘起)하는 주파수 f5The synchronization phenomenon at the time of reverse rotation is almost similar to the synchronization phenomenon at start-up from Omin- 1 . As shown in Fig. 4, when the forward rotation direction is set clockwise, the reverse rotation direction becomes counterclockwise, and in the case of two PMSs, as described above, a reverse rotation magnetic field is formed in which -N 5 min -1 is synchronized. The frequency f 5 induced by the stator coil

f5=PN/120 (㎐) (P는 극수(極數)) f 5 = PN 5/120 ( ㎐) (P is the number of poles (極數))

이 되고,Become,

ω5=2πf5 ω 5 = 2πf 5

이므로, 코일 단자에서 검출한 주파수로부터 구한 각속도ω5에 대해, 인버터장치에서 인가하는 전원으로서는 역회전 자계에서 각속도ω5±(0∼ω1)의 범위이면 동기화가 가능한 것이 판명된다. ω1은 동기화 허용 각속도다. 실제로는 ω5±△ω1 (△ω1<ω1)의 각속도를 인가하여, 보다 동기화를 용이하고 또한 확실하게 하는 것이 중요하다. 인가전압은 당연 1)에서 설명한 동기화에 필요한 전류를 흘려보낼 수 있는 전압이 된다(도 5의 벡터를 참조).Therefore, for the angular velocity ω 5 obtained from the frequency detected by the coil terminal, it is found that the power supply applied by the inverter device can be synchronized as long as the angular velocity ω 5 ± (0 to ω 1 ) is in the reverse rotation magnetic field. ω 1 is the synchronization allowable angular velocity. In practice, it is important to apply an angular velocity of ω 5 ± Δω 1 (Δω 11 ) to make synchronization easier and more reliable. The applied voltage is, of course, a voltage capable of flowing the current required for synchronization described in 1) (see the vector in FIG. 5).

도 4의 (b)는 동기화 시의 인버터장치의 출력의 역회전 자계를 발생하는 전류의 방향을 나타내는 것이다. 따라서 동기화 후는 곧 도 4의 (c)과 같이 V, W상(相)을 교체함으로써 정방향 회전자계로 변경하여 회전속도를 -N5min-1에서부터 Omin-1까지 되돌리는 것이다. 다수 대의 PMSM에서도 용이하고 또한 확실하게 상기 프로세스를 행할 수 있는 것이 된다. Omin-1로부터의 시동은 1)에서 설명한 동기시동방법을 적용하는 것이다.Fig. 4B shows the direction of the current which generates the reverse rotation magnetic field of the output of the inverter device during synchronization. Therefore, after synchronization is to return the rotational speed soon replaced by the V, W phase (相) as shown in (c) of Figure 4 to change to the forward rotating magnetic field ranging from -N 5 min -1 Omin -1. Even in a large number of PMSs, the above process can be performed easily and reliably. Starting from Omin -1 applies the synchronous start method described in 1).

실시예 4Example 4

본 실시예에서는 정격회전속도의 70%이하의 회전속도 시의 안정화 대책으로서의 제어방법에 대해 설명한다.In this embodiment, a control method as a stabilization countermeasure at a rotational speed of 70% or less of the rated rotational speed will be described.

회전속도가 정격회전속도보다 저하하면, 특히 송풍 팬 등의 부하의 경우, 그 부하 토크는 회전속도의 2승에 비례해서 저하한다. 따라서 PMSM이 필요로 하는 전류도 토크에 비례하여 저감해 가는 것이 된다. 이것은 PMSM의 내부 상 차이각 δ가 작아지는 것을 의미하고 있어, 1CXM의 경우에 2대 이상의 PMSM이 1대의 인버터 전원에 접속되어 있으면, 전류값이 대폭으로 저감한 상태에서 각각의 송풍 팬 부하의 약간의 특성 차이에 의한 내부 상 차이각의 차이로 기인하는 진동이 발생하여, 안정한 운전을 할 수 없는 현상이 발생하는 것이다. 그래서 동기 운전 중인 2대 이상의 PMSM의 전압·주파수·전류값을 인버터장치의 IGBT(lnsulated Gate Bipolar Transistor)회로의 출력측에서 검출하여, 인버터장치에서 공급하는 전류의 위상을 PMSM의 발생 전압보다 15°이상의 앞선 위상(進相)으로 하여 내부 상 차이각δ을 크게 함으로써 전류를 증가해서, 2대 이상의 PMSM을 진동(振動)·난조(亂調)·탈조(脫調) 등을 발생시키지 않고 운전하도록 한 것이다.When the rotational speed is lower than the rated rotational speed, particularly in the case of a load such as a blower fan, the load torque is reduced in proportion to the square of the rotational speed. Therefore, the current required by the PMS is also reduced in proportion to the torque. This means that the internal phase difference angle δ of the PSMs becomes small. When two or more PSMs are connected to one inverter power supply in the case of 1 CSM, the amount of each blower fan load is reduced with the current value greatly reduced. Vibration caused by the difference in the internal phase difference angle due to the difference in the characteristics of the phenomenon occurs, a phenomenon that can not operate stable. Therefore, the voltage, frequency, and current values of two or more PMSs in synchronous operation are detected on the output side of the inverter gate's ISL (Insulated Gate Bipolar Transistor) circuit, and the phase of the current supplied from the inverter device is 15 ° or more than the generated voltage of the PMS. The current is increased by increasing the internal phase difference angle δ in the preceding phase, so that two or more PSMs are operated without generating vibration, hunting, and outage. will be.

일반적으로 정격운전 시(정격회전속도)에 있어서는, PMSM을 가장 효율적으로 운전하기 위해 직축전류(直軸電流) Id=0 제어(모터 발생 전압과 전류의 위상을 같은 위상으로 하는 제어)를 채용하는 것이 많다. 이 경우 전류가 최소값이 되므로, 2대 이상의 병렬운전인 경우, 상기한 바와 같이 회전속도를 저하시켜서 운전할 때는 진동 또는 난조로 되는 가능성이 커지는 것이다. 이것을 개선하기 위해 전류의 위상각(位相角)을 발생 전압보다 앞으로 나아가게 하면, 내부 상 차이각δ가 δ+△δ로 커지게 되고, 또 전류값도 커지므로, 부하 특성의 차이에 의해 생기는 양PMSM(2대의 경우)의 유효전류의 출입이 I2R손실의 증가 등에 의해서 저감되어, 진동 또는 난조를 억제할 수 있는 것이 된다. 앞선 위상각(進相角)은 15°이상, 바람직하게는 20°이상으로 함으로써 안정한 억제효과를 기대할 수 있는 것이 된다.In general, in rated operation (rated rotation speed), in order to operate PMS most efficiently, linear current current ID = 0 control (control in which the phase of the motor generating voltage and current are in phase) is adopted. There is much to do. In this case, since the current becomes the minimum value, in the case of two or more parallel operations, as described above, when operating at a lower rotational speed, the possibility of vibration or hunting increases. In order to improve this, if the phase angle of the current is moved ahead of the generated voltage, the internal phase difference angle δ becomes δ + Δδ and the current value also increases, so that the amount produced by the difference in load characteristics The entry and exit of the active current of the PMS (two units) is reduced by an increase in the I 2 R loss or the like, thereby suppressing vibration or hunting. The above-mentioned phase angle is 15 degrees or more, Preferably it is 20 degrees or more, and a stable suppression effect can be expected.

실시예 5Example 5

본 실시예에서는 고장 시 등에 PMSM을 안전하게 정지하는 방법에 대하여 설명한다.In this embodiment, a method of safely stopping a PSM in case of a failure is described.

PMSM의 회전속도에 대응하여 발생하는 주파수의 전압·전류를 인버터장치의 IGBT회로에서 검출함과 동시에, 동기 운전 중인 2대 이상의 PMSM 중 1대가 고장 등으로 동기속도로부터 탈조(脫調)하여 회전속도가 저하했을 때에 발생하는 다른 주파수의 전류를 IGBT회로에서 검출해서 인버터장치의 출력을 차단하고, 다른 한편으로는 건전한 PMSM의 회전을 안전하게 정지하도록 한 것이다.The I / T circuit of the inverter device detects the voltage and current of the frequency generated corresponding to the rotational speed of the PMSM, and one of the two or more PMSs in synchronous operation is out of synchronization due to a failure, etc. Current is detected at the IFT circuit to cut off the output of the inverter device. On the other hand, the rotation of the healthy PMS is safely stopped.

예를 들면 2대의 PMSM의 운전 시에, 그 중 1대가 축받이(軸受) 손상 등으로 동기속도로부터 탈조하여 정지(停止)를 향해 회전속도가 저하하면, PMSM은 그 회전속도에 대응한 주파수의 전압을 발생하고, 그 전류는 인버터장치의 IGBT회로 및 다른 1대에 다른 주파수의 전류로서 흐르므로, 이 전류를 IGBT회로의 출력측에서 검지하여, 인버터장치의 출력을 끊으면, 이 세트를 안전하게 정지시킬 수 있는 것이 된다. 또한, 상기 고장기(故障機)의 1대가 조기에 완전히 정지하면 IGBT회로로부터 큰 전류가 흐르므로, OCR(Over Current Relay)회로로 정지시킬 수도 있다.For example, during operation of two PMSs, if one of them escapes from the synchronous speed due to bearing damage or the like, and the rotation speed decreases toward the stop, the PSM is a voltage having a frequency corresponding to the rotation speed. And the current flows to the IWT circuit of the inverter device and the other one as a current of different frequency, so that this current is detected at the output side of the IWT circuit and the output of the inverter device can be stopped to safely stop the set. It becomes what there is. In addition, when one of the above-mentioned fault breakers completely stops at an early stage, a large current flows from the IFT circuit, so that it can be stopped by an Over Current Relay (OCR) circuit.

본 발명의 제어방법은 2대 이상의 센서리스 PMSM을 사용하는 환경에서 신뢰성이 높고 구성용이(構成容易)로 하면서 또한 비용 절감의 장점을 갖고 널리 이용할 수 있는 것이다.The control method of the present invention is highly reliable and easy to construct in an environment using two or more sensorless PMSs, and can be widely used with advantages of cost reduction.

본 발명은, 간이(簡易)한 제어방법에 의해, 단일 인버터장치로 2대 이상의 센서리스 PMSM을 동기시동(同期始動)에서부터 연속운전까지 제어할 수 있도록 한 것이므로, 대폭적인 비용 절감을 꾀할 수 있다고 하는 효과를 생기게 한다.According to the present invention, since a simple inverter method allows two or more sensorless PMSs to be controlled from synchronous start to continuous operation with a single inverter device, significant cost reduction can be achieved. It produces an effect.

2 대 이상을 포함하는 센서리스 PMSM을 역회전 상태로부터 시동할 수 있다고 하는 효과를 생기게 한다.It produces the effect that a sensorless PMS including two or more can be started from a reverse rotation state.

센서리스 PMSM의 정격회전보다도 저속(低速)인 회전 시에 있어서의 진동 등의 발생을 방지하여 안정하면서 또한 정숙한 저속운전을 실현할 수 있다고 하는 효과를 생기게 한다.This prevents the occurrence of vibration and the like at the time of rotation lower than the rated rotation of the sensorless PMS, thereby producing the effect of achieving stable and quiet low speed operation.

센서리스 PMSM의 고장 등에 있어서의 이상한(비정상적인) 회전상태를 검지(檢知)하고 제어해서 정지(停止) 등을 안전 속에 행할 수 있다고 하는 효과를 생기게 한다.This makes it possible to detect and control an abnormal (abnormal) state of rotation in the failure of the sensorless PMS and to perform a stop or the like in safety.

도 1은 1C1M에 있어서의 시동(始動) 시 등가회로(等價回路) 예.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The example of the equivalent circuit at the time of starting in CI1M.

도 2는 1CXM에 있어서의 회로 예.2 is a circuit example of 1 CMW.

도 3은 제 2 실시예의 동기시동방법(同期始動方法)의 원리도.Fig. 3 is a principle diagram of a synchronous start method of the second embodiment.

도 4는 역회전 시의 동기화의 원리도.4 is a principle diagram of synchronization in reverse rotation.

도 5는 역회전 시에 인가하는 전압의 벡터(vector)도.5 is a vector diagram of a voltage applied in reverse rotation.

도 6은 동기시동방식의 원리도.6 is a principle diagram of a synchronous start method.

Claims (5)

3상(三相) 교류 전원을 동력으로 하는 2대 이상의 센서리스(sensorless) 영구자석 동기 전동기(PMSM)의 동기시동(同期始動) 방식으로서, 그 2대 이상의 PMSM에 단일 인버터장치로부터 초저주파의 3상 교류 전류를 일정시간 인가하여 저회전으로 동기시동시킨 후, 전원의 주파수를 점차 높여서 회전속도를 상승시켜 정격회전(定格回轉)에 도달하도록 한 것을 특징으로 하는 2대 이상의 3상 교류 전원을 동력으로 하는 센서리스 영구자석 전동기의 동기시동방법(同期始動方法).Synchronous start-up of two or more sensorless permanent magnet synchronous motors (PMSMs) powered by three-phase alternating current power sources. After applying a three-phase alternating current for a certain time and synchronizing at low rotation, the frequency of the power supply is gradually raised to increase the rotational speed so as to reach the rated rotation. Synchronous start-up method of sensorless permanent magnet electric motor using power. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 2 대 이상의 PMSM의 각(各) 3상 코일 중의 어느 것인가가 2상(二相) 코일에 인버터장치로부터 직류 전류를 인가하여 고정자 자축(磁軸)을 만듦으로써 회전자 자극(磁極)을 흡인하여, 2 대 이상의 PMSM을 동시에 동기화시킨 후, 3상 교류 전압의 주파수를 점차 높여서 정격회전에 도달하도록 한 것을 특징으로 하는 센서리스 영구자석 동기 전동기의 동기시동방법.One of two or more three-phase each three-phase coils of PSMs sucks rotor magnetic poles by applying a direct current to the two-phase coil from the inverter device to create a stator magnetic shaft. And synchronizing two or more PMS at the same time and gradually increasing the frequency of the three-phase alternating voltage to reach the rated rotation. 2 대 이상의 PMSM의 3상 코일 사이를 각 상(相)마다 접속하고, 해당 PMSM 사이에 전기 제동(制動) 전류를 발생시킴으로써 모든 PMSM을 역회전 상태로 동일 회전속도로 동기화시키고, 그 동기(同期)된 회전속도에서의 PMSM의 발생 전압·주파수를 검지하여, 그 각속도±허용 각속도의 주파수의 전압·전류를 인버터장치로부터 인가함으로써 전원과 동기화시킨 후, 정회전(正回轉) 방향의 회전자계(回轉磁界)로 전환함으로써 정지상태를 사이에 두고서 정격회전에 도달하도록 한 역회전 상태로부터의 센서리스 영구자석 동기 전동기의 동기시동방법.The three-phase coils of two or more PSMs are connected to each phase, and electric braking current is generated between the PSMs to synchronize all PSMs at the same rotational speed in the reverse rotation state, and the synchronization thereof is performed. After detecting the generated voltage and frequency of PMS at the rotational speed and synchronizing with the power supply by applying the voltage and current of the frequency of the angular speed ± the allowable angular speed from the inverter device, the rotating magnetic field in the positive rotation direction ( A method of synchronizing a sensorless permanent magnet synchronous motor from a reverse rotation in which the rated rotation is attained by switching to i) and stopping at a stop state. 동기운전(同期運轉) 중의 2대 이상의 PMSM의 회전속도를 저하시켜 부하(負荷) 토크(torque)가 저감된 상태로 운전할 때, 발생하는 전압·주파수 및 전류값을 인버터장치의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)회로의 출력측에서 검출하여, 그 인버터장치에서 공급하는 전류의 위상(位相)을 상기 PMSM의 발생 전압보다 15°이상의 앞선 위상(進相)으로 하여 내부 상(相) 차이각(差角) δ을 크게 함으로써 2대 이상의 PMSM을 진동·난조(亂調)·탈조(脫調) 등을 발생시키지 않고 운전하도록 한 센서리스 영구자석 동기 전동기의 운전방법.Insulated Gate Bipolar (Insulated Gate Bipolar) of the inverter device when operating in a state in which the rotation speed of two or more PMSs during synchronous operation is reduced and the load torque is reduced. The phase difference of the internal phase is detected at the output side of the transistor circuit and the phase of the current supplied from the inverter device is 15 ° or more ahead of the generated voltage of the PMS. A method of operating a sensorless permanent magnet synchronous motor in which two or more PMSs are operated without causing vibration, hunting, and out-gassing by increasing δ. PMSM의 회전속도에 대응하여 발생하는 주파수·전압·전류를 인버터장치의 IGBT회로에서 검출함과 동시에 이상(異常)을 발생한 PMSM으로부터 발생하는 다른 주파수의 전압·전류를 IGBT회로에서 검출하도록 해서, 동기운전 중의 2대 이상의 PMSM 중의 1대가 고장(故障) 등으로 동기속도로부터 탈조(脫調)해 회전속도가 저하되었을 때에 발생하는 이상(異常) 주파수의 전류를 그 IGBT회로에서 검출하여 그 인버터장치의 출력을 차단하고, 건전한 PMSM의 회전을 안전하게 정지하도록 한 센서리스 영구자석 동기 전동기의 정지방법.The I / T circuit detects the frequency, voltage, and current generated in response to the rotational speed of the PMS in the inverter circuit of the inverter device, and detects the voltage and current of another frequency generated from the PMS, which has generated an abnormality, in the IFT circuit. The IFT circuit detects an abnormal frequency current generated when one of two or more PSMs during operation is out of sync due to a failure, and the rotation speed decreases. A method for stopping a sensorless permanent magnet synchronous motor that cuts off output and safely stops rotation of a healthy PMS.
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