KR20080060847A - Method for detecting phase current of inverter circuit - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 본 발명에 따른 단일 전류센서를 이용하여 인버터 회로의 상전류 검출을 위한 회로도이다.1 is a circuit diagram for phase current detection of an inverter circuit using a single current sensor according to the present invention.
도2a는 공간벡터 펄스폭변조 제어시 기본 전압벡터와 이에 대응하여 검출되는 상전류를 나타낸 도표이다.FIG. 2A is a diagram showing a basic voltage vector and a phase current detected corresponding thereto in a space vector pulse width modulation control.
도2b는 공간벡터 펄스폭변조 제어시 기본 전압벡터를 나타낸 벡터도이다.Figure 2b is a vector diagram showing a basic voltage vector in the space vector pulse width modulation control.
도3은 공간벡터 펄스폭변조 제어시 지령전압벡터에 대응하는 SVPWM 신호와 그에 따른 각 기본 전압벡터의 적용시간을 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing an SVPWM signal corresponding to a command voltage vector and an application time of each basic voltage vector in the space vector pulse width modulation control.
도4a는 서로 다른 2상의 전류를 검출할 수 없는 경우의 SVPWM 신호와 그에 따른 각 기본 전압벡터의 적용시간을 나타낸 도면이다.4A is a diagram illustrating an application time of an SVPWM signal and corresponding basic voltage vectors when two different phase currents cannot be detected.
도4b는 서로 다른 2상의 전류를 검출할 수 없는 경우의 벡터도이다.4B is a vector diagram when it is impossible to detect currents of two different phases.
도4c는 서로 다른 2상의 전류를 검출할 수 없는 문제영역을 나타낸 벡터도이다.Fig. 4C is a vector diagram showing a problem area in which two different phase currents cannot be detected.
도5는 본 발명에 따른 단일 전류센서를 이용한 인버터 회로의 상전류 검출방법을 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a phase current detection method of an inverter circuit using a single current sensor according to the present invention.
도6a는 본 발명의 제1실시예에 따른 SVPWM 생성방식으로 생성한 SVPWM 신호 와 그에 따른 각 기본 전압벡터의 적용시간을 나타낸 도면이다.FIG. 6A illustrates an SVPWM signal generated by the SVPWM generation method and an application time of each basic voltage vector according to the first embodiment of the present invention.
도6b는 본 발명의 제1실시예에 따른 SVPWM 생성방식으로 생성한 SVPWM 신호에 의한 유효전압벡터와 지령전압벡터의 관계를 도시한 벡터도이다.6B is a vector diagram showing a relationship between an effective voltage vector and a command voltage vector by an SVPWM signal generated by the SVPWM generation method according to the first embodiment of the present invention.
도7a는 본 발명의 제2실시예에 따른 SVPWM 생성방식으로 생성한 SVPWM 신호와 그에 따른 각 기본 전압벡터의 적용시간을 나타낸 도면이다.FIG. 7A illustrates an SVPWM signal generated by the SVPWM generation method and an application time of each basic voltage vector according to the second embodiment of the present invention.
도7b는 본 발명의 제2실시예에 따른 SVPWM 생성방식으로 생성한 SVPWM 신호에 의한 유효전압벡터와 지령전압벡터의 관계를 도시한 벡터도이다.7B is a vector diagram showing a relationship between an effective voltage vector and a command voltage vector by an SVPWM signal generated by the SVPWM generation method according to the second embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
10: 상용전원 70: 인버터 스위치부10: commercial power 70: inverter switch unit
90: 상전류검출부 100: 제어부90: phase current detection unit 100: control unit
본 발명은 3상 인버터 회로의 상전류 검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 전류센서를 이용하여 검출한 상전류에 기초하여 제어되는 3상 인버터 회로의 상전류 검출방법에 관한 것이다. The present invention relates to a phase current detection method of a three-phase inverter circuit, and more particularly, to a phase current detection method of a three-phase inverter circuit controlled based on a phase current detected using a single current sensor.
일반적으로, 인버터 회로는 직류전력을 임의의 가변주파수를 가진 펄스 형태의 3상 교류전력(U, V, W)으로 변환시키는 전력변환장치로, 에너지 절약 및 출력 제어의 용이성 때문에 세탁기, 냉장고, 에어컨 등의 전기제품에 사용되는 모터를 구동하기 위하여 그 사용이 점차 증가하고 있다.In general, the inverter circuit is a power conversion device that converts DC power into pulse-shaped three-phase AC power (U, V, W) having an arbitrary variable frequency. Washing machines, refrigerators, air conditioners due to energy saving and ease of output control In order to drive motors used in electrical appliances, etc., their use is gradually increasing.
일반적으로, 상기 인버터 회로를 이용한 모터를 적절하게 제어하기 위해서 모터에 인가되는 상전류를 검출하여 그에 따라 모터에 인가되는 전류를 펄스폭변조(PWM) 방식으로 제어하는 방법이 사용된다.In general, in order to properly control a motor using the inverter circuit, a method of detecting a phase current applied to the motor and controlling the current applied to the motor according to the pulse width modulation (PWM) method is used.
최근에는 공간벡터 개념을 도입하여 단일 전류센서에 의해 검출된 상전류를 기초로 모터에 인가되는 전류를 제어하는 공간벡터 펄스폭변조(space vector pulse width modulation; SVPWM) 방식으로 모터를 제어하는 방법이 널리 이용되고 있으며, 이에 대한 내용은 미국 등록특허 제5,309,349호에 상세히 개시되어 있다.Recently, a method of controlling a motor using a space vector pulse width modulation (SVWWM) method, which introduces a space vector concept and controls a current applied to a motor based on a phase current detected by a single current sensor, has been widely used. And the contents thereof are disclosed in detail in US Patent No. 5,309,349.
그러나, 상기 공간벡터 펄스폭변조 방식을 이용하여 모터를 제어하는 방법은 모터제어에 필요한 지령전압벡터를 분해하는 2개의 유효전압벡터 중 하나 이상의 크기가 일정 크기 이상으로 작은 경우 서로 다른 두 상의 전류를 검출할 수 없다는 문제점이 있다. However, the method of controlling the motor by using the space vector pulse width modulation method is that when one or more of two effective voltage vectors for decomposing the reference voltage vector required for motor control are smaller than a predetermined size, currents of two different phases are different. There is a problem that it cannot be detected.
이때, 유효전압벡터 중 하나 이상의 크기가 일정 크기 이상으로 작다는 것은 해당 유효전압벡터의 인가시간이 작다는 것을 의미하는데, 유효전압벡터의 인가시간이 작은 경우 상기 유효전압벡터의 스위칭 상태에서 상전류검출부가 전류를 샘플링할 최소한의 시간을 확보할 수 없기 때문에 해당 유효전압벡터에 대응하는 상전류를 검출할 수 없게 되는 것이다.In this case, when the size of at least one of the effective voltage vectors is smaller than a predetermined size, it means that the application time of the effective voltage vector is small. When the application time of the effective voltage vector is small, the phase current detector in the switching state of the effective voltage vector is small. Since the minimum time for sampling the current cannot be secured, the phase current corresponding to the effective voltage vector cannot be detected.
따라서, 모터 제어에 필요한 3상 전류를 모두 구할 수 없기 때문에 모터 제어가 제대로 이루어지지 않게 되고, 그 결과 모터가 적용된 시스템의 안정성을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.Therefore, since all three-phase currents required for motor control cannot be obtained, motor control is not performed properly, resulting in a problem of deteriorating the stability of the system to which the motor is applied.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 3상 부하를 제어하는 지령전압벡터를 복수의 유효전압벡터로 변환하여 스위칭회로에 적용하는 공간벡터 펄스폭변조(SVPWM) 제어방식의 인버터 회로에 있어서, 상기 부하 제어에 적용되는 유효전압벡터 중 하나 이상이 일정크기 이상으로 작아서 서로 다른 2상의 전류를 검출할 수 없는 경우 인버터 스위치부에 적용되는 SVPWM 신호를 등가의 신호로 변환시켜 상전류 검출이 가능하도록 하는 인버터 회로의 상전류 검출방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to convert a command voltage vector for controlling a three-phase load into a plurality of effective voltage vectors applied to the switching circuit space pulse width modulation (SVPWM) In the inverter circuit of the control method, when one or more of the effective voltage vectors applied to the load control are smaller than a certain size and cannot detect two different phase currents, an equivalent signal is applied to the SVPWM signal applied to the inverter switch unit. The present invention provides a method for detecting a phase current of an inverter circuit to convert the current into a phase current.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 변환된 SVPWM 신호의 적용시 전류 리플(ripple)과 그에 따른 에너지 손실 및 소음 등을 최소화할 수 있는 인버터 회로의 상전류 검출장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an apparatus and method for detecting a phase current of an inverter circuit which can minimize current ripple, energy loss, noise, and the like when applying the converted SVPWM signal.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 3상 부하를 제어하는 지령전압벡터를 복수의 유효전압벡터로 변환하여 스위칭회로에 적용하는 공간벡터 펄스폭변조(SVPWM) 제어방식의 인버터 회로에 있어서, 상기 지령전압벡터가 기준 전압벡터의 벡터도상에서 서로 다른 2상의 전류를 검출할 수 없는 영역인 문제영역에 위치하는지 여부를 판단하는 제1단계, 상기 제1단계에서 지령전압벡터가 문제영역에 위치하는 경우 서로 다른 2상의 전류를 검출하기 위해 복수 SVPWM 신호 중 적어도 어느 하나가 2개의 펄스로 분할되어 구성되도록 상기 복수 SVPWM 신호를 생성하는 제2단계 및 상기 제2단계에서 생성된 복수 SVPWM 신호에 따라 상기 부하에 인가되는 서로 다른 2개의 상전류를 검출하는 제3단계로 이루어지는 인버터 회로의 상전류 검출방법을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is an inverter circuit of a space vector pulse width modulation (SVPWM) control method for converting a command voltage vector for controlling a three-phase load to a plurality of effective voltage vectors to be applied to the switching circuit, A first step of determining whether the command voltage vector is located in a problem area that is a region in which two different phase currents cannot be detected on the vector diagram of the reference voltage vector; and in the first step, the command voltage vector is located in the problem area In accordance with the second step of generating the plurality of SVPWM signal so that at least one of the plurality of SVPWM signal is divided into two pulses to detect the current of two different phases according to the plurality of SVPWM signals generated in the second step A phase current detection method of an inverter circuit comprising a third step of detecting two different phase currents applied to the load.
또한, 상기 문제영역은 복수의 유효전압벡터 중 적어도 어느 하나의 적용시간이 상전류 검출에 필요한 전류 샘플링 시간보다 짧은 경우인 것을 특징으로 한다.In addition, the problem area is characterized in that the application time of at least one of the plurality of effective voltage vectors is shorter than the current sampling time required for the phase current detection.
또한, 상기 제2단계에서 각각의 적용시간이 전류 샘플링 시간보다 길고, 벡터의 합이 상기 지령전압벡터와 동일한 복수의 유효전압벡터가 상기 스위칭 회로에 적용되도록 복수의 SVPWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the second step, a plurality of SVPWM signals are generated such that a plurality of effective voltage vectors whose application time is longer than a current sampling time and whose sum of vectors is equal to the command voltage vector are applied to the switching circuit. do.
또한, 상기 제2단계에서 2개의 펄스는 SVPWM 주기의 중간값에 대해 서로 대칭인 것을 특징으로 한다.In the second step, the two pulses are symmetrical with respect to the median of the SVPWM period.
또한, 상기 제2단계에서 2개의 펄스는 각각 SVPWM 주기의 시작점과 끝점에서 온 상태이고, 다른 SVPWM 신호 중 어느 하나가 온상태일때 오프상태인 것을 특징으로 한다.In addition, in the second step, the two pulses are turned on at the start point and the end point of the SVPWM period, respectively, and are off when any one of the other SVPWM signals is on.
또한, 상기 제3단계는 검출된 2상의 전류를 이용하여 나머지 상의 전류를 산출하고, 상기 3상의 전류에 기초하여 다음 주기의 지령전압벡터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The third step may further include calculating a current of the remaining phases using the detected two-phase currents, and generating a command voltage vector having a next period based on the currents of the three phases.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도1은 본 발명에 따른 단일 전류센서를 이용하여 인버터 회로의 상전류 검출을 위한 회로도이다.1 is a circuit diagram for phase current detection of an inverter circuit using a single current sensor according to the present invention.
도1에서, 단일 전류센서를 이용한 인버터 회로의 상전류 검출회로는 상용전 원(10)을 전파 정류하여 출력하는 정류기(20), 상기 정류기(20)의 후단에 위치하여 역률을 개선하는 리액터(L, 30), 상기 정류기(20)에 접속되어 미리 정해진 크기의 기준전압을 출력하는 스위칭모드 파워서플라이(Switching Mode Power Supply;SMPS, 40), 상기 정류기(20)에 접속되어 정류기(20)에서 출력되는 전압을 평활하여 직류로 변환하는 평활콘덴서(60), 상기 평활콘덴서(60)에서 출력되는 직류전압을 펄스폭변조(PWM)를 통해 임의의 가변주파수를 가진 펄스 형태의 3상 교류(U, V, W)로 바꾸어 모터(110)를 구동하는 인버터 스위치부(70), 상기 인버터 스위치부(70)에 공급되는 SVPWM신호의 패턴을 출력하여 인버터구동부(80)를 통해 인버터 스위치부(70)를 제어하는 제어부(100)로 구성된 인버터 회로에, 상전류검출부(90)를 포함하여 구성한다.In FIG. 1, the phase current detection circuit of the inverter circuit using a single current sensor is a
상기 인버터 스위치부(70)는 6개의 스위칭소자(Q1 내지 Q6)와 다이오드(FRD)를 3상 풀 브릿지(Full Bridge)로 결선하여 직류전압을 3상 교류로 변환하고 이 3상 교류를 모터(110)에 공급하는 통상의 스위칭회로이다.The
상기 제어부(100)는 인버터 스위치부(70)의 6개 스위칭소자(Q1 내지 Q6)의 온/오프를 제어하여 임의 전압 및 임의 주파수의 3상 교류를 만들어 내는 마이크로 프로세서이다.The
상기 상전류검출부(90)는 평활콘덴서(60)와 인버터 스위치부(70) 사이에 설치된 션트저항(shunt resistance, 90a), 션트저항(90a) 양단의 전압을 입력으로 하여 션트저항(90a)을 흐르는 전류를 출력하는 전류검출기(90b) 및 전류검출기(90b)의 출력을 디지털 신호로 변환하여 제어부(100)에 전달하는 A/D 컨버터(90c)를 포 함하여 구성된다.The phase
본 실시예에서 제어부(100)는 공간벡터를 이용한 펄스폭변조(SVPWM)를 이용하여 인버터 스위치부(70)의 동작을 제어함으로써 모터(110)의 속도를 제어하는데, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같이 인용발명에 개시되어 있으므로 간략하게 설명한다.In the present embodiment, the
통상적으로 도1의 3상 인버터 스위치부(70)는 각 레그(leg)에 구비된 두 개의 스위칭소자 중 어느 하나가 온되면 다른 하나가 오프되는 방식으로 제어되므로, 인버터 스위치부(70)의 전체 스위칭 상태를 나타낼 때 통상 상부 스위칭소자(Q1,Q3,Q5)의 상태를 1 또는 0으로 표시한다. 이때, 1은 스위치가 닫혀서 통전되는 상태를 의미하고 0은 스위치가 열린 상태를 나타낸다.Typically, the three-phase
상기 방식으로 제어할 때 인버터 스위치부(70)는 각 스위칭소자(Q1 내지 Q6)의 온,오프 조합에 대응하는 8개의 상태 중 어느 하나의 상태에 있게 되는데, SVPWM 방식은 상기 8개의 상태에 각각 대응하는 8개의 기본 전압벡터를 이용하여 SVPWM 신호를 발생시키는 방식이다.When controlling in the above manner, the
또한, 각 기본 전압벡터가 적용되는 구간에서 상전류검출부(90)에서 검출되는 전류신호는 모터(110)에 흐르는 3상 전류 중 어느 하나와 동일하게 된다.In addition, the current signal detected by the phase
도2a는 상기 기본 전압벡터와 이에 대응하여 상전류검출부(90)에서 검출되는 상전류를 나타낸 도표이고, 도2b는 기본 전압벡터를 나타낸 벡터도이다.FIG. 2A is a diagram showing the basic voltage vector and the phase current detected by the phase
도2a에 나타난 바와 같이 기본 전압벡터는 6개의 유효전압벡터(V1 내지 V6)와 2개의 영전압벡터(V7,V8)를 가지며, 영전압벡터 V7과 V8은 각각 상부 또는 하부 스위칭소자 전체가 오프상태가 되어 모터(110)에 전류가 흐르지 않는 상태인 (1,1,1)과 (0,0,0)이다. 이때, 괄호안의 숫자는 각각 스위칭소자 Q1,Q3 및 Q5의 온,오프 상태를 표시한다. As shown in FIG. 2A, the basic voltage vector has six effective voltage vectors V1 to V6 and two zero voltage vectors V7 and V8. The zero voltage vectors V7 and V8 are respectively turned off at the upper or lower switching elements. It is (1,1,1) and (0,0,0) which are in the state and the electric current does not flow in the
도2b의 기본 전압벡터도에서 6개의 유효전압벡터(V1 내지 V6)는 서로 60도의 위상차를 갖도록 배치되고 영전압벡터(V7,V8)는 그 원점에 위치하며, 제어부(100)는 모터(110) 제어에 필요한 임의의 지령전압벡터가 주어지면 전술한 바와 같이 주어진 지령전압벡터를 분해한 기본 전압벡터(V1 내지 V8)가 적용되도록 SVPWM 신호를 발생시킨다.In the basic voltage vector diagram of FIG. 2B, the six effective voltage vectors V1 to V6 are arranged to have a phase difference of 60 degrees from each other, the zero voltage vectors V7 and V8 are located at their origins, and the
예를 들면, 도2b의 임의의 전압벡터(Vref)가 지령전압벡터로 주어진 경우, 상기 지령전압벡터(Vref)는 식[1]과 같이 2개의 이웃하는 유효전압벡터(V1,V2)와 하나의 영전압벡터(V0)로 분해되어 표현된다. 즉,For example, when any voltage vector Vref of FIG. 2B is given as a command voltage vector, the command voltage vector Vref is one of two neighboring effective voltage vectors V1 and V2 as shown in Equation [1]. The zero voltage vector V0 is decomposed and expressed. In other words,
Vref = β1*V1 + β2*V2 + β3*V0 , β1+β2+β3=1 ....... [1] Vref = β1 * V1 + β2 * V2 + β3 * V0, β1 + β2 + β3 = 1 ....... [1]
이때, 상기 식[1]에서 영전압벡터 V0는 식[2]와 같이 V7과 V8의 선형 조합으로 표현될 수 있다. In this case, the zero voltage vector V0 in Equation [1] may be represented by a linear combination of V7 and V8 as shown in Equation [2].
V0 = β4*V7 + β5*V8 , β4+β5=β3 ......... [2] V0 = β4 * V7 + β5 * V8, β4 + β5 = β3 ......... [2]
제어부(100)는 상기 지령전압벡터에 따라 인버터 스위치부(70)의 동작을 제어하기 위해 도3와 같이 SVPWM 신호를 발생시키는데, 이때 A,B,C는 일예로서 각각 스위칭소자 Q1, Q3 및 Q5의 제어신호이며 이러한 변조를 할 때 모터(110)에 적용되는 기본 전압벡터의 순서는 V8, V1, V2, V7, V2, V1 및 V8과 같고, 각 기본 전압벡터가 적용되는 시간이 도3에 도시되어 있다.The
따라서, 상기 기본 전압벡터 중 각 유효전압벡터가 적용되는 구간에서 전류를 검출하면 서로 다른 두 상의 전류를 검출할 수 있고, 그 결과 3상 전류의 합이 0임을 이용하여 나머지 한 상의 전류를 계산할 수 있다.Therefore, if the current is detected in the section to which the effective voltage vector of the basic voltage vector is applied, two different phase currents can be detected. As a result, the current of the other one phase can be calculated using the sum of three phase currents as zero. have.
그러나, 상전류검출부(90)에 의한 전류 샘플링은 신뢰성 있는 전류검출을 위하여 스위칭소자의 동작 후 전류 링잉(current ringing)이 발생되는 시간이 경과한 후에 이루어져야 하는데, 전술한 바와 같이 적용되는 기본 전압벡터 중 하나 또는 두 개가 일정 크기 이상으로 작은 경우 해당되는 기본 전압벡터의 인가시간이 상전류검출부(90)의 전류 샘플링에 필요한 시간보다 작기 때문에 하나 또는 두 개의 상전류가 검출될 수 없게 된다.However, the current sampling by the phase
이러한 경우를 도4a의 SVPWM 신호와 도4b의 벡터도에 나타내었다. 도4b에 나타난 바와 같이 지령전압벡터(Vref)를 분해한 기본 전압벡터 중 하나인 β2*V2의 크기가 작은 경우 도4a에 나타난 바와 같이 V2의 인가시간이 짧고 그 결과 V2에 대응하는 상전류 Ic를 구할 수 없게 된다.This case is shown in the SVPWM signal of FIG. 4A and the vector diagram of FIG. 4B. As shown in FIG. 4B, when the magnitude of β2 * V2, which is one of the basic voltage vectors obtained by decomposing the reference voltage vector Vref, is small, as shown in FIG. 4A, the application time of V2 is short and as a result, the phase current I c corresponding to V2. Will not be available.
도4c는 이러한 경우가 발생되는 영역을 기본 전압벡터도 전체에 나타낸 것으로 빗금친 부분인 문제영역에 지령전압벡터가 위치하게 될 때 필요한 상전류를 검출할 수 없다.Fig. 4C shows the entire region of the basic voltage vector in which such a case occurs, and it is impossible to detect the phase current required when the command voltage vector is located in the problem area which is hatched.
따라서, 본 발명에서는 이를 해결하기 위하여 새로운 상전류 검출방법을 제공하는데, 도5는 본 발명에 따른 단일 전류센서를 이용한 인버터 회로의 상전류 검출방법을 나타내는 흐름도이다.Therefore, the present invention provides a novel phase current detection method to solve this problem, Figure 5 is a flow chart illustrating a phase current detection method of the inverter circuit using a single current sensor according to the present invention.
상전류검출부(90)에서 검출된 상전류에 대한 정보가 제어부(100)에 전달되면, 제어부(100)는 전달받은 상전류 정보에 기초하여 인버터 스위치부(70)의 동작을 제어하기 위한 지령전압벡터를 생성한다(S310).When the information on the phase current detected by the phase
S310 단계가 완료되면, 제어부(100)는 생성된 지령전압벡터가 문제영역에 위치하는지 여부를 판단하여(S320), 문제영역에 위치하는 경우이면 상전류 검출이 가능하도록 후술할 본 발명의 변경된 SVPWM 생성 방식에 따라 SVPWM 신호를 생성한다(S330).When the step S310 is completed, the
S330 단계가 완료되면, 제어부(100)는 생성된 SVPWM 신호를 인버터 구동부(80)에 전달하여 부하의 제어를 수행한다(S350).When the step S330 is completed, the
한편, S320 단계에서 지령전압벡터가 문제영역에 위치하지 않는 경우이면 제어부(100)는 종래의 방식에 따라 SVPWM 신호를 생성하고 S350 단계로 리턴한다(S340).On the other hand, if the command voltage vector is not located in the problem area in step S320, the
S350 단계가 완료된 후 상전류검출부(90)의 A/D 컨버터가 기본 전압벡터에 대응하는 서로 다른 두 상의 전류에 대한 정보를 제어부(100)에 전달하면(S360), 제어부(100)는 이를 이용하여 나머지 한 상의 전류를 계산함으로써 3상 전류에 대한 정보를 모두 구한다(S370).After the operation S350 is completed, when the A / D converter of the phase
S370 단계가 완료되면 제어부(100)는 모터(110) 정지신호가 입력되었는지 판단하여, 입력된 경우이면 제어를 종료하고 입력되지 않은 경우이면 S310 단계로 리턴한다(S380).When the step S370 is completed, the
이하에서는 도6a 내지 도7b를 이용하여 상기 S330 단계에서 적용한 본 발명 의 변경된 SVPWM 생성방식을 실시예 순으로 설명한다.Hereinafter, the modified SVPWM generation method of the present invention applied in step S330 will be described in the order of embodiment using FIGS. 6A to 7B.
도6a는 본 발명의 제1실시예에 따른 SVPWM 생성방식으로 생성한 SVPWM 신호를 나타낸 것으로, 종래 방식에서 도4a의 SVPWM 신호로 나타나는 경우를 예로써 설명한다. FIG. 6A illustrates an SVPWM signal generated by the SVPWM generation method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6A illustrates an example of the SVPWM signal of FIG. 4A.
V2의 인가시간을 증가시키기 위해 스위칭소자 Q3의 제어신호에 해당하는 B 펄스를 SVPWM 주기(TPWM)의 중간값을 기준으로 서로 대칭이고, △T만큼 떨어진 2개의 펄스로 구성되도록 생성한다.In order to increase the application time of V2, the B pulses corresponding to the control signal of the switching element Q3 are generated to be composed of two pulses symmetrical with respect to the median value of the SVPWM period (T PWM ) and separated by ΔT.
그 결과, 도6a에 나타난 바와 같이 전류 샘플링이 가능하도록 기본 전압벡터V2의 인가시간이 증가하는 반면, V1의 인가시간이 감소하고 V6가 새로 적용된다. 이때, V1, V2 및 V6의 인가시간이 모두 전류 샘플링 시간보다 커지게 되어 검출하고자 하는 서로 다른 두 상의 전류를 검출할 수 있다.As a result, as shown in Fig. 6A, the application time of the basic voltage vector V2 is increased to enable current sampling, while the application time of V1 is decreased and V6 is newly applied. At this time, the application time of V1, V2, and V6 are all greater than the current sampling time, so that currents of two different phases to be detected can be detected.
본 실시예에 따른 SVPWM 신호의 생성방식은 임의의 두 벡터를 각각 구성하는 요소벡터의 크기와 방향이 서로 다르더라도 그 합벡터가 동일한 경우 상기 두 벡터는 서로 동일한 벡터임을 이용한 것이며, 따라서 생성된 SVPWM 신호에 의해 적용되는 기본 전압벡터의 합이 지령전압벡터 Vref와 동일하도록 A,B,C 펄스의 폭을 결정하여야 한다.In the SVPWM signal generation method according to the present embodiment, even if the magnitude and direction of element vectors constituting two arbitrary vectors are different from each other, when the sum vector is the same, the two vectors are the same vector, and thus the generated SVPWM The widths of the A, B, and C pulses should be determined so that the sum of the fundamental voltage vectors applied by the signal is equal to the command voltage vector Vref.
또한, △T는 전류신호 검출이 가능한 최소시간 이상으로 정해지는 것이 바람직하며, 기본 전압벡터의 합벡터가 지령전압벡터와 동일해지는 조건내에서 A,B,C 제어신호의 펄스폭을 본 실시예와 다르게 구성할 수 있음은 물론이다.In addition, it is preferable that ΔT is determined to be greater than or equal to the minimum time that the current signal can be detected. Of course, it can be configured differently.
상기 제1실시예에 따른 방식으로 SVPWM 신호를 생성하더라도 모터(110)에 인가되는 전압은 도6b의 벡터도에 나타난 바와 같이 Vref 로 종래의 방식과 동일하므로 모터(110) 제어를 종래 방식과 동일하게 할 수 있다.Even if the SVPWM signal is generated in the manner according to the first embodiment, the voltage applied to the
또한, 본 실시예에 의하여 발생되는 SVPWM 신호와 그에 따라 적용되는 기본 전압벡터의 패턴이 SVPWM 주기(TPWM)의 중간값에 대하여 대칭이기 때문에 비대칭인 경우보다 전류 맥동이 감소하게 되고, 그 결과 전류 리플(ripple)과 그에 따른 에너지 손실 및 소음 등을 저감시킬 수 있게 된다.In addition, since the pattern of the SVPWM signal generated by the present embodiment and the basic voltage vector applied thereto is symmetrical with respect to the median value of the SVPWM period (T PWM ), the current pulsation is reduced as compared with the asymmetrical case, and as a result, the current Ripple, energy loss and noise can be reduced.
도7a는 본 발명의 제2실시예에 따른 SVPWM 생성방식으로 생성한 SVPWM 신호를 나타낸 것으로, 종래 방식에서 도4a의 SVPWM 신호로 나타나는 경우를 예로써 설명한다. FIG. 7A illustrates an SVPWM signal generated by the SVPWM generation method according to the second embodiment of the present invention. A case in which the SVPWM signal of FIG.
본 실시예에서는 Q3 스위칭소자의 제어신호에 해당하는 B 펄스를 SVPWM 주기(TPWM)의 중간값을 기준으로 서로 대칭이며 △T만큼 떨어진 2개의 펄스로 구성되고, 상기 2개의 펄스는 각각 SVPWM 주기(TPWM)의 시작점과 끝점에서 온 상태가 되도록 생성한다.In the present embodiment, the B pulses corresponding to the control signal of the Q3 switching element are composed of two pulses symmetrical to each other and ΔT separated from each other based on the median value of the SVPWM period (T PWM ), and the two pulses are each SVPWM period Create so that it is in the ON state at the starting point and the ending point of (T PWM ).
이때, △T는 상전류가 검출되지 않는 영역을 방지하기 위해 A 펄스의 폭 이상으로 정하는 것이 바람직하며, A 펄스의 폭과 일치시킬 경우 스위칭 회수가 감소하여 스위칭소자의 온오프에 따른 손실을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. In this case, ΔT is preferably set to be equal to or greater than the width of the A pulse in order to prevent an area in which phase current is not detected, and if the width of the A pulse coincides with the width of the A pulse, the number of switching is reduced to reduce the loss due to the on / off switching element. There are advantages to it.
그 결과, 도7a에 나타난 바와 같이 전류 샘플링이 불가능했던 기본 전압벡터V2가 적용되지 않는 반면, V1의 인가시간이 증가하고 V3와 V6가 새로 적용된다. 이 때, V1, V3 및 V6의 인가시간이 모두 전류 샘플링 시간보다 커지게 되어 검출하고자 하는 서로 다른 두 상의 전류를 검출할 수 있다.As a result, as shown in Fig. 7A, the basic voltage vector V2, which was impossible to sample current, is not applied, while the application time of V1 is increased and V3 and V6 are newly applied. At this time, the application time of V1, V3, and V6 are all larger than the current sampling time, so that currents of two different phases to be detected can be detected.
본 실시예에 따른 SVPWM 신호의 생성방식은 임의의 두 벡터를 각각 구성하는 요소벡터의 크기와 방향이 서로 다르더라도 그 합벡터가 동일한 경우 상기 두 벡터는 서로 동일한 벡터임을 이용한 것이며, 따라서 생성된 SVPWM 신호에 의해 적용되는 기본 전압벡터의 합이 지령전압벡터 Vref와 동일하도록 A,B,C 펄스의 폭을 결정하여야 한다.In the SVPWM signal generation method according to the present embodiment, even if the magnitude and direction of element vectors constituting two arbitrary vectors are different from each other, when the sum vector is the same, the two vectors are the same vector, and thus the generated SVPWM The widths of the A, B, and C pulses should be determined so that the sum of the fundamental voltage vectors applied by the signal is equal to the command voltage vector Vref.
또한, 기본 전압벡터의 합벡터가 지령전압벡터와 동일해지는 조건에서 A,B,C 제어신호의 펄스폭을 본 실시예와 다르게 구성할 수 있음은 물론이다.In addition, the pulse widths of the A, B, and C control signals may be configured differently from the present embodiment under the condition that the sum vector of the basic voltage vectors is equal to the command voltage vector.
상기 제2실시예에 따른 방식으로 SVPWM 신호를 생성하더라도 모터(110)에 인가되는 전압은 도7b의 벡터도에 나타난 바와 같이 Vref 로 종래의 방식과 동일하므로 모터(110) 제어를 종래 방식과 동일하게 할 수 있다.Even if the SVPWM signal is generated in the manner according to the second embodiment, the voltage applied to the
또한, 본 실시예에 의하여 발생되는 SVPWM 신호와 그에 따라 적용되는 기본 전압벡터의 패턴이 SVPWM 주기(TPWM)의 중간값에 대하여 대칭이기 때문에 비대칭인 경우보다 전류 맥동이 감소하게 되고, 그 결과 전류 리플(ripple)과 그에 따른 에너지 손실 및 소음 등을 저감시킬 수 있게 된다.In addition, since the pattern of the SVPWM signal generated by the present embodiment and the basic voltage vector applied thereto is symmetrical with respect to the median value of the SVPWM period (T PWM ), the current pulsation is reduced as compared with the asymmetrical case, and as a result, the current Ripple, energy loss and noise can be reduced.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터 회로의 상전류 검출방법은 지령전압벡터가 기준 전압벡터의 벡터도상에서 서로 다른 2상의 전류를 검출할 수 없는 영역인 문제영역에 위치하는 경우, 복수 SVPWM 신호 중 적어도 어느 하나가 SVPWM 주기의 중간값에 대해 서로 대칭인 2개의 펄스로 구성되고, 상기 복수 SVPWM 신호에 의해 스위칭 회로에 적용되는 복수의 유효전압벡터는 각각의 적용시간이 전류 샘플링 시간보다 길고, 벡터의 합이 상기 지령전압벡터와 동일하도록 SVPWM 신호를 생성함으로써 서로 다른 2상의 전류를 검출할 수 있도록 한다.As described in detail above, in the phase current detection method of the inverter circuit according to the present invention, when the command voltage vector is located in a problem region where the two-phase currents cannot be detected on the vector diagram of the reference voltage vector, a plurality of SVPWM At least one of the signals is composed of two pulses symmetrical to each other with respect to the median of the SVPWM period, and the plurality of effective voltage vectors applied to the switching circuit by the plurality of SVPWM signals have respective application times longer than the current sampling time. , By generating the SVPWM signal such that the sum of the vectors is equal to the command voltage vector, it is possible to detect currents of two different phases.
또한, 생성되는 SVPWM 신호와 그에 따라 적용되는 기본 전압벡터의 패턴이 SVPWM 주기의 중간값에 대하여 대칭이기 때문에 비대칭인 경우보다 전류 맥동이 감소하게 되고, 그 결과 전류 리플(ripple)과 그에 따른 에너지 손실 및 소음 등을 저감시킬 수 있게 된다.In addition, since the generated SVPWM signal and the pattern of the applied base voltage vector are symmetrical with respect to the median value of the SVPWM period, current pulsation is reduced as compared with asymmetric, resulting in current ripple and energy loss. And noise can be reduced.
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KR1020060135433A KR20080060847A (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Method for detecting phase current of inverter circuit |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104283481A (en) * | 2013-07-02 | 2015-01-14 | Ls产电株式会社 | Apparatus for modifying voltage command for detecting output current in inverter |
CN104682752A (en) * | 2013-11-28 | 2015-06-03 | 北车大连电力牵引研发中心有限公司 | Method and device for modulating space vector pulse |
US10175274B2 (en) | 2017-03-21 | 2019-01-08 | Lsis Co., Ltd. | Device for detecting output current of inverter |
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2006
- 2006-12-27 KR KR1020060135433A patent/KR20080060847A/en not_active Application Discontinuation
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