KR20080062897A - Deceleration apparatus and method of an inducition motor for controlling overvoltage of an induction motor driving inverter - Google Patents

Deceleration apparatus and method of an inducition motor for controlling overvoltage of an induction motor driving inverter Download PDF

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Abstract

An apparatus and a method of decelerating an induction motor for controlling an overvoltage of an induction motor driving inverter are provided to reduce an operation cost by extending moving terms of the induction motor and the inverter by suppressing sudden increment of a DC link voltage detected without additional hardware. An apparatus of decelerating an induction motor includes a filter condenser and a micro-controller(60) which includes an input unit(61), a selection unit(62), a calculation unit(63), and an output unit(64). The input unit receives a DC link voltage, a stop signal, an inverter driving frequency, and a deceleration time. The selection unit compares the DC link voltage with first and second predetermined reference voltages and selects a predetermined deceleration mode according to the level of the DC link voltage in receiving the stop signal. The calculation unit calculates a frequency change and an output frequency according to the deceleration mode. The output unit outputs the output frequency.

Description

인버터의 과전압 억제를 위한 유도 전동기 감속 제어 장치 및 방법{DECELERATION APPARATUS AND METHOD OF AN INDUCITION MOTOR FOR CONTROLLING OVERVOLTAGE OF AN INDUCTION MOTOR DRIVING INVERTER}Induction motor deceleration control device and method for suppressing the overvoltage of the inverter {DECELERATION APPARATUS AND METHOD OF AN INDUCITION MOTOR FOR CONTROLLING OVERVOLTAGE OF AN INDUCTION MOTOR DRIVING INVERTER}

도1은 일반적인 유도 전동기 제어 장치의 구성을 보인 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a general induction motor control device.

도2는 본 발명에 따른 마이크로 컨트롤러의 구성을 보인 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a microcontroller according to the present invention.

도3은 본 발명에 따른 직류링크전압으로부터 출력 주파수를 산출하는 방법을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of calculating an output frequency from a DC link voltage according to the present invention.

도4는 본 발명에 따른 제2 수정 감속모드 시의 출력 주파수 제어를 보인 블록도이다.4 is a block diagram showing output frequency control in the second modified deceleration mode according to the present invention.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명********** Description of the symbols for the main parts of the drawings *****

10:교류 전원 20:컨버터10: AC power supply 20: Converter

30:필터콘덴서 40:인버터30: filter capacitor 40: inverter

50:유도 전동기 60:마이크로 컨트롤러50: induction motor 60: microcontroller

61:입력부 62:선택부61: input unit 62: selection unit

63:연산부 64:출력부63: calculation unit 64: output unit

본 발명은 유도 전동기의 감속 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유도 전동기의 감속 정지 시에 발생하는 구동용 인버터의 과전압 트립을 억제하는 유도 전동기의 감속 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a deceleration control apparatus and method of an induction motor, and more particularly, to a deceleration control apparatus and method of an induction motor that suppresses an overvoltage trip of a drive inverter occurring at the deceleration stop of an induction motor.

종래의 인버터를 이용한 유도 전동기 구동 시스템에서, 회전중인 유도 전동기 감속 정지 방법에는 크게 3가지의 방법이 있다. 제1방법은 인버터에서 유도 전동기에 가해지는 주파수를 미리 정해진 감속시간에 의해 일정한 기울기를 가지고 낮추는 방법이고, 제2방법은 정지신호와 함께 유도 전동기의 고정자에 직류 전류(Direct Current)를 흘리는 방법이고, 제3방법은 제1방법의 소정 주파수에서 유도 전동기에 가해지는 전압을 상대적으로 증가시키는 방법이다.In the induction motor drive system using a conventional inverter, there are three methods of the induction motor deceleration stop method in rotation. The first method is to reduce the frequency applied to the induction motor in the inverter with a predetermined slope by a predetermined deceleration time, and the second method is to flow a direct current to the stator of the induction motor together with the stop signal. The third method is a method of relatively increasing the voltage applied to the induction motor at a predetermined frequency of the first method.

종래의 유도 전동기 감속 정지 방법 중 제1방법은 회전중인 유도 전동기의 회전 속도보다 고정자에 가해지는 주파수의 회전 속도 환산량이 작다면 유도 전동기의 슬립이 부(-)가 되어 유도 전동기에 제동 토크가 발생하여 감속된다. 제1방법은 회전중인 회전자의 운동에너지가 필터콘덴서로 반환되므로 필터콘덴서의 직류링크전압이 상승하게 되어 심각한 오류를 발생시킨다. 이러한 제1방법의 문제점을 해결하기 위해 저항을 사용하여 방전시키거나 과전압 트립을 발생시켜야 한다.In the first method of the conventional induction motor deceleration stop method, if the rotation speed conversion amount of the frequency applied to the stator is smaller than the rotation speed of the induction motor in rotation, the slip of the induction motor becomes negative and a braking torque is generated in the induction motor. To slow down. In the first method, since the kinetic energy of the rotating rotor is returned to the filter capacitor, the DC link voltage of the filter capacitor is increased to cause a serious error. In order to solve this problem of the first method, a resistor must be used to discharge or an overvoltage trip is generated.

종래의 유도 전동기 감속 정지 방법 중 제2방법은 고정자에 흐르는 직류 전류에 공간적으로 고정된 자속이 발생하며 이에 따라 회전자에는 전류가 유기되고, 이 유기된 전류에 의해 제동 토크가 발생하여 감속된다. 제2방법은 회전자의 운동 에너지가 회전자의 저항손으로 소비되므로 회전자의 온도가 급격히 상승시키고, 이 회전자의 온도 상승은 고정자에 직접적으로 영향을 주어 고정자 권선의 온도도 상승하게 되므로 전동기의 효율이 감소된다.In the second method of the conventional induction motor deceleration stop method, a magnetic flux spatially fixed to a direct current flowing through the stator generates a current, and a current is induced in the rotor, and a braking torque is generated and decelerated by the induced current. In the second method, since the kinetic energy of the rotor is consumed by the resistance loss of the rotor, the temperature of the rotor rises sharply, and the rise of the temperature of the rotor directly affects the stator, thus increasing the temperature of the stator winding. The efficiency is reduced.

종래의 유도 전동기 감속 정지 방법 중 제3방법은 제1방법의 소정 주파수에서 유도 전동기에 가해지는 전압을 상대적으로 증가시켜서 제1방법의 제동 토크에 더하여 고정자 권선에 저항손이 발생하게 하며, 이 저항손은 회전자의 운동 에너지로 공급되므로 추가적인 제동 토크가 발생하여 감속된다. 제3방법 역시 회전자의 운동 에너지의 일부가 고정자의 저항손으로 소비되어 필터콘덴서의 직류링크전압을 상승시킨다.The third method of the conventional induction motor deceleration stop method relatively increases the voltage applied to the induction motor at a predetermined frequency of the first method to cause a resistance loss in the stator winding in addition to the braking torque of the first method. Since the rotor is supplied with the kinetic energy of the rotor, additional braking torque is generated and reduced. In the third method, a part of the kinetic energy of the rotor is consumed by the resistance loss of the stator to increase the DC link voltage of the filter capacitor.

도 1은 일반적인 유도 전동기 제어 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이, 교류 전원(10)과; 상기 교류 전원(10)의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터(20)와; 상기 직류 전압을 평활화하는 필터콘덴서(30)와; 상기 필터콘덴서의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터(40)와; 상기 인버터(40)의 교류 전압에 의해 구동되는 유도 전동기(50); 및 출력 주파수를 제어하는 마이크로 컨트롤러(60)로 구성된다.1 is a block diagram showing the configuration of a general induction motor control device, as shown therein, an AC power supply 10; A converter 20 for converting an AC voltage of the AC power supply 10 into a DC voltage; A filter capacitor 30 for smoothing the DC voltage; An inverter 40 for converting the DC voltage of the filter capacitor into an AC voltage; An induction motor 50 driven by the alternating voltage of the inverter 40; And a microcontroller 60 for controlling the output frequency.

종래의 유도 전동기 감속 정지 방법은 소정 감속시간에 의해 일정한 값을 가지는 주파수 변화량만큼 출력 주파수를 감소시키게 되는데, 이 경우 상기 필터콘덴서(30)에 인가되는 직류링크전압이 제동 토크에 비례하여 증가하게 된다. 이러한 제동 토크는 인버터의 출력 주파수의 감속 기울기와 유도 전동기 및 부하의 총 관성에 의해 결정되는데, 급격한 감속 기울기와 관성이 큰 경우에는 직류링크전압이 크게 상승하게 된다. 만약 직류링크전압이 소정 기준전압, 즉, 인버터 허용 레벨 이상이 되면 과전압 트립을 발생시키고, 인버터의 출력을 차단하여 유도 전동기는 Free-Run 상태가 되며, 사고의 원인이 되는 문제점이 있다.The conventional induction motor deceleration stop method reduces the output frequency by a frequency change amount having a constant value by a predetermined deceleration time, in which case the DC link voltage applied to the filter capacitor 30 increases in proportion to the braking torque. . The braking torque is determined by the deceleration slope of the output frequency of the inverter and the total inertia of the induction motor and the load. When the sudden deceleration slope and the inertia are large, the DC link voltage is greatly increased. If the DC link voltage exceeds a predetermined reference voltage, that is, an inverter allowable level, an overvoltage trip occurs, the output of the inverter is cut off, and the induction motor becomes a free run state, which causes a problem.

상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명의 목적은, 인버터를 이용한 유도 전동기 구동 시스템의 감속 정지에 있어서, 직류링크전압의 급격한 증가에 의해 유발되는 과전압 트립을 억제하고, 원활하게 인버터를 운전할 수 있도록 하기 위한 유도 전동기 감속 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention devised in view of the above problems is to reduce overvoltage trip caused by a sudden increase in DC link voltage in a deceleration stop of an induction motor drive system using an inverter, and to smoothly operate the inverter. An induction motor deceleration control apparatus and method for providing the same.

상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명의 또 다른 목적은, 감속 정지 시에 발생하는 직류링크전압을 새로운 하드웨어의 추가 없이 검출하고, 검출한 직류링크전압의 급격한 증가를 억제함과 아울러 출력 주파수를 제어하는 유도 전동기 감속 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention, which was devised in view of the above problems, is to detect a DC link voltage generated at the time of deceleration stop without adding new hardware, to suppress a sudden increase in the detected DC link voltage and to output frequency. It is to provide an induction motor deceleration control apparatus and method for controlling the.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유도 전동기 감속 제어 장치는, 교류 전원과; 상기 교류 전원의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터와; 상기 직류 전압을 평활화하는 필터콘덴서와; 상기 필터콘덴서의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터와; 인버터에 의해 구동되는 유도 전동기로 구성되는 유도 전동기 구동 시스템에 있어서, 인버터의 출력 주파수를 제어하기 위한 마이크로 컨트롤러를 포함하여 구성된다.Induction motor deceleration control apparatus according to the present invention for achieving the above object, the AC power source; A converter for converting an AC voltage of the AC power source into a DC voltage; A filter capacitor for smoothing the DC voltage; An inverter for converting the DC voltage of the filter capacitor into an AC voltage; An induction motor drive system composed of induction motors driven by an inverter, comprising a microcontroller for controlling the output frequency of the inverter.

상기 마이크로 컨트롤러는 상기 필터콘덴서의 직류링크전압, 정지신호, 인버터의 운전 주파수와 감속시간을 입력받는 입력부와, 상기 직류링크전압을 소정 전 압과 비교하여 소정 감속모드를 선택하는 선택부와, 주파수 변화량 및 출력 주파수를 산출하는 연산부와, 출력 주파수를 인버터로 출력하는 출력부로 구성된다.The microcontroller may include an input unit for receiving a DC link voltage, a stop signal, an operating frequency and a deceleration time of the filter capacitor, a selection unit for selecting a predetermined deceleration mode by comparing the DC link voltage with a predetermined voltage, and a frequency; It is comprised by the calculating part which calculates a change amount and an output frequency, and the output part which outputs an output frequency to an inverter.

이하, 본 발명에 의한 유도 전동기 감속 제어 장치의 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the induction motor deceleration control apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 마이크로 컨트롤러의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이, 도 1의 상기 필터콘덴서(30)로부터 상기 직류링크전압(VDC), 정지신호, 인버터의 운전주파수와 감속시간을 입력받는 입력부(61)와; 상기 정지신호가 입력되면, 상기 직류링크전압을 소정 제1 기준전압(VREF1) 및 소정 제2 기준전압(VREF2)과 비교하고, 직류링크전압의 크기 수준에 의해 소정 감속모드를 선택하는 선택부(62)와; 상기 선택부(62)에 의해 선택된 감속모드에 의해 주파수 변화량 및 출력 주파수를 산출하는 연산부(63)와; 출력 주파수를 인버터로 출력하는 출력부(64);로 구성된다.2 is a block diagram showing the configuration of a microcontroller according to the present invention. As shown in FIG. 1, the DC link voltage (VDC), a stop signal, an operating frequency and a deceleration of an inverter from the filter capacitor 30 of FIG. An input unit 61 for receiving a time; When the stop signal is input, the selector for comparing the DC link voltage with a predetermined first reference voltage (VREF1) and a predetermined second reference voltage (VREF2), and selects a predetermined deceleration mode based on the magnitude level of the DC link voltage ( 62); A calculating section (63) for calculating a frequency change amount and an output frequency in a deceleration mode selected by said selecting section (62); And an output unit 64 for outputting the output frequency to the inverter.

상기 입력부(61)는 유도 전동기의 감속 정지 시에 필터콘덴서에 유발되어 저장되는 직류링크전압을 검출하여 입력받고, 사용자에 의해 설정된 감속시간, 인버터의 운전주파수를 입력받는다. 또한, 인버터의 운전 시에 정지신호를 입력받게 된다.The input unit 61 detects and inputs a DC link voltage induced and stored in the filter capacitor when the deceleration stop of the induction motor is received, and receives the deceleration time set by the user and the operating frequency of the inverter. In addition, the stop signal is input when the inverter is operating.

상기 선택부(62)는 상기 입력부(61)로 입력된 상기 직류링크전압의 크기와 사용자에 의해 설정한 소정 제1 기준전압 및 제2 기준전압의 크기를 비교한다. 여기서 상기 제2 기준전압은 상기 제1 기준전압보다 크다.The selector 62 compares the magnitude of the DC link voltage input to the input unit 61 with a magnitude of a predetermined first reference voltage and a second reference voltage set by a user. Here, the second reference voltage is greater than the first reference voltage.

또한, 상기 선택부(62)는 상기 직류링크전압의 크기 수준에 의해 기설정되어 있는 정상 감속모드(Normal Deceleration Mode), 제1 수정 감속모드(Adjusted Deceleration Mode 1), 제2 수정 감속모드(Adjusted Deceleration Mode 2) 중 하나의 감속모드를 선택한다.In addition, the selector 62 may include a normal deceleration mode, a first modified deceleration mode 1, and a second modified deceleration mode preset by the level of the DC link voltage. Deceleration Mode 2) Select one deceleration mode.

상기 연산부(63)는 상기 선택부(62)에 의해 선택된 감속모드에 따라 주파수 변화량을 산출한다. 상기 정상 감속모드에서의 주파수 변화량은 소정 감속시간에 의해 일정한 값을 가지고, 상기 제1 수정 감속모드에서는 상기 직류링크전압의 변화량에 의해 변화된 새로운 주파수 변화량을 산출하게 되며, 상기 제2 수정 감속모드에서는 일정한 값의 주파수 변화량만큼 출력 주파수를 감소시킨다. 또한, 산출한 주파수 변화량에 의해 출력 주파수를 산출하고, 상기 출력부(64)에 의해 인버터로 출력하게 된다.The calculation unit 63 calculates the frequency change amount according to the deceleration mode selected by the selection unit 62. The frequency change amount in the normal deceleration mode has a constant value according to a predetermined deceleration time, and in the first modified deceleration mode, a new frequency change amount changed by the change amount of the DC link voltage is calculated. Reduce the output frequency by a certain amount of frequency change. The output frequency is calculated based on the calculated frequency change amount, and the output unit 64 outputs the output frequency to the inverter.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유도 전동기 감속 제어 방법은, 인버터를 이용한 유도 전동기 구동 방법에 있어서, 직류링크전압, 정지신호, 인버터 운전주파수 및 감속시간을 입력받는 단계와; 상기 정지신호가 입력되면, 상기 직류링크전압을 소정 제1 기준전압 및 상기 제1 기준전압보다 높은 소정 제2 기준전압과 크기를 비교하고, 상기 직류링크전압의 크기에 따라 소정 감속모드를 선택하는 단계와; 선택된 상기 감속모드에 따라 주파수 변화량 및 출력 주파수를 산출하는 단계와; 전 단계에서 산출한 상기 출력 주파수를 출력하는 단계;로 구성된다.Induction motor deceleration control method according to the present invention for achieving the above object, Induction motor driving method using an inverter, comprising the steps of: receiving a DC link voltage, a stop signal, the inverter operating frequency and the deceleration time; When the stop signal is input, comparing the DC link voltage with a predetermined first reference voltage and a predetermined second reference voltage higher than the first reference voltage, and selecting a predetermined deceleration mode according to the magnitude of the DC link voltage. Steps; Calculating a frequency change amount and an output frequency according to the selected deceleration mode; And outputting the output frequency calculated in the previous step.

이하, 본 발명에 의한 유도 전동기 감속 제어 방법에 있어서, 출력 주파수를 제어하는 단계를 중심으로 본 발명에 의한 제어 방법의 구성 및 작용을 첨부한 도 면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, in the induction motor deceleration control method according to the present invention, the configuration and operation of the control method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 직류링크전압으로부터 출력 주파수를 산출하는 방법을 도시한 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이, 직류링크전압(VDC[n])을 입력받아 출력 주파수(F_out[n])를 산출하여 출력한다.3 is a block diagram illustrating a method of calculating an output frequency from a DC link voltage according to the present invention. As shown in FIG. 3, an output frequency F_out [n] is received by receiving a DC link voltage VDC [n]. Calculate and output

먼저 상기 필터콘덴서로부터 검출되어 입력된 직류링크전압(VDC[n])과 제1 기준전압(VREF1)을 비교하여, 직류링크전압이 제1기준전압 미만이면 정상 감속모드(Normal Decerelation Mode)를 수행하고, 직류링크전압이 제1 기준전압 이상이면 제1 수정 감속모드(Adjusted Deceleration Mode 1)을 수행한다. 또한, 직류링크전압을 제2 기준전압(VREF2)과 비교하여, 직류링크전압이 제2 기준전압 이상이면 제2 수정 감속모드(Adjusted Deceleration Mode 2)를 수행한다.First, a normal deceleration mode is performed when the DC link voltage is less than the first reference voltage by comparing the DC link voltage VDC [n] detected by the filter capacitor with the first reference voltage VREF1. If the DC link voltage is equal to or greater than the first reference voltage, the first modified deceleration mode 1 is performed. In addition, the DC link voltage is compared with the second reference voltage VREF2, and when the DC link voltage is greater than or equal to the second reference voltage, the second modified deceleration mode 2 is performed.

본 발명에 의한 유도 전동기 감속 제어 장치 및 방법에 있어서, 감속모드는 정상 감속모드, 제1 수정 감속모드, 및 제2 수정 감속모드의 3 가지 감속모드 중 하나를 선택하게 되어 있으며, 선택된 감속모드에 따라 산출되는 출력 주파수가 달라지게 된다.In the induction motor deceleration control apparatus and method according to the present invention, the deceleration mode is to select one of the three deceleration modes of the normal deceleration mode, the first modified deceleration mode, and the second modified deceleration mode, The output frequency calculated will vary.

상기 정상 감속모드는 직류링크전압이 제1 기준전압 미만인 경우에 수행되는 감속모드이다. 주파수 변화량은 소정 감속시간에 의해 일정한 값을 갖는다. 출력 주파수의 기울기는 상기 주파수 변화량에 의해 일정하게 유지된다. 즉, 출력 주파수는 하기의 수식에 의해 일정한 주파수 변화량(

Figure 112006098606515-PAT00001
F)만큼 감소하게 된다.The normal deceleration mode is a deceleration mode performed when the DC link voltage is less than the first reference voltage. The frequency change amount has a constant value by a predetermined deceleration time. The slope of the output frequency is kept constant by the frequency change amount. That is, the output frequency is a constant frequency change amount (
Figure 112006098606515-PAT00001
Decrease by F).

Figure 112006098606515-PAT00002
F_out[n] = F_out[n-1] - F
Figure 112006098606515-PAT00002
F_out [n] = F_out [n-1]-F

상기 제1 수정 감속모드는 직류링크전압이 제1 기준전압 이상인 경우에 수행되는 감속모드이다. 이 모드에서는, 감속 기울기가 급격하여 주파수 변화량이 큰 경우에 해당한다. 이 감속모드는 하기의 수식에 의해 직류링크전압의 변화량으로 주파수 변화량을 제어하게 된다. 현재 직류링크전압 VDC[n]이 이전 주기의 직류링크전압 VDC[n-1]보다 큰 경우에 있어서, 직류링크전압의 차이에 비례이득상수 K1을 곱한다. 주파수 변화량

Figure 112006098606515-PAT00003
F에서 직류링크전압의 차이에 K1을 곱한 값을 뺀 값을 새로운 주파수 변화량
Figure 112006098606515-PAT00004
F_new으로 산출하고, 상기 새로운 주파수 변화량
Figure 112006098606515-PAT00005
F_new에 따라 출력 주파수를 감소시킴으로써 직류링크전압의 상승을 억제한다.The first modified deceleration mode is a deceleration mode performed when the DC link voltage is greater than or equal to the first reference voltage. This mode corresponds to a case where the deceleration slope is abrupt and the frequency change amount is large. In this deceleration mode, the frequency change amount is controlled by the change amount of the DC link voltage by the following equation. When the current DC link voltage VDC [n] is greater than the DC link voltage VDC [n-1] of the previous cycle, the difference in the DC link voltage is multiplied by the proportional gain constant K1. Frequency change
Figure 112006098606515-PAT00003
F minus the difference in DC link voltage multiplied by K1 to obtain the new frequency change.
Figure 112006098606515-PAT00004
Calculated as F_new, the new frequency change amount
Figure 112006098606515-PAT00005
The increase in DC link voltage is suppressed by decreasing the output frequency in accordance with F_new.

Figure 112006098606515-PAT00006
Figure 112006098606515-PAT00007
F_new = F - K1 * (VDC[n] - VDC[n-1])
Figure 112006098606515-PAT00006
Figure 112006098606515-PAT00007
F_new = F-K1 * (VDC [n]-VDC [n-1])

F_out[n] = F_out[n-1] -

Figure 112006098606515-PAT00008
F_newF_out [n] = F_out [n-1]-
Figure 112006098606515-PAT00008
F_new

(단, K1는 비례 이득 상수, n=1,2,...은 주기)(Where K1 is the proportional gain constant and n = 1,2, ... is the period)

상기 제2 수정 감속모드는 제1 수정 감속모드에 의해서도 직류링크전압 상승이 억제가 되지 않아 직류링크전압의 크기가 제2 기준전압보다 커지는 경우에 수행하는 감속모드이다. 이 감속모드에서는, 직류링크전압을 제2 기준전압으로 일정하게 유지하도록 제어하면서 출력 주파수를 감속한다.The second crystal deceleration mode is a deceleration mode performed when the DC link voltage rise is not suppressed even by the first crystal deceleration mode and thus the magnitude of the DC link voltage becomes larger than the second reference voltage. In this deceleration mode, the output frequency is decelerated while controlling the DC link voltage to remain constant at the second reference voltage.

도 4는 본 발명에 따른 제2 수정 감속모드의 일 실시예로서, 비례적분미분 제어(이하, PID 제어)에 의해 수행되는 제2 수정 감속모드 시의 출력 주파수 제어를 보인 블록도이다. 이에 도시한 바와 같이, 입력되는 직류링크전압을 PID 제어에 의해 제2 기준전압(VREF2)으로 일정하게 유지하고, 주파수 변화량

Figure 112006098606515-PAT00009
F도 일정하게 유지하게 된다. 따라서, 출력 주파수를 일정한 주파수 변화량만큼 감속하면서, 인버터의 과전압 트립을 방지할 수 있게 된다.FIG. 4 is a block diagram showing output frequency control in a second modified deceleration mode performed by proportional integral derivative control (hereinafter referred to as PID control) as an embodiment of the second modified deceleration mode according to the present invention. As shown in the drawing, the input DC link voltage is kept constant at the second reference voltage VREF2 by PID control, and the frequency change amount is maintained.
Figure 112006098606515-PAT00009
F also remains constant. Therefore, overvoltage trip of the inverter can be prevented while decelerating the output frequency by a constant frequency change amount.

다시 말해서, 본 발명은 유도 전동기의 감속 정지 시에 정지신호가 입력되면, 상기 필터콘덴서로부터 매주기마다 검출되는 직류링크전압을 입력받아, 소정 제1 기준전압 및 소정 제2 기준전압과 그 크기를 비교하고, 직류링크전압의 크기 수준에 따라 3 가지 감속모드 중 하나를 선택하여 출력 주파수(F_out)를 제어한다. 직류링크전압이 제1 기준전압 미만이면 소정 감속시간에 의해 산출되는 일정한 주파수 변화량만큼 출력 주파수를 감소한다. 그러나, 직류링크전압이 제1기준전압 이상이면, 과전압 트립을 발생시키고 감속 정지를 중지하는 것이 아니라, 이전 주기의 직류링크전압과 현재 주기의 직류링크전압의 차만큼 주파수 변화량에 반영하여 출력 주파수의 감소량을 줄인다. 또한, 제1 기준전압보다 큰 제2 기준전압을 설정하고, 만약 직류링크전압이 제2 기준전압 이상이 되면, 직류링크전압을 제2 기준전압으로 일정하게 유지시키고, 출력 주파수를 다시 일정한 주파수 변화량만큼 감소시킨다. 이 경우에는 PID 제어기를 이용하여 구성할 수 있다.In other words, when the stop signal is input at the deceleration stop of the induction motor, the present invention receives a DC link voltage detected every cycle from the filter capacitor, and determines a predetermined first reference voltage, a predetermined second reference voltage, and a magnitude thereof. The output frequency F_out is controlled by selecting one of three deceleration modes according to the magnitude level of the DC link voltage. If the DC link voltage is less than the first reference voltage, the output frequency is decreased by a constant frequency change amount calculated by the predetermined deceleration time. However, if the DC link voltage is equal to or greater than the first reference voltage, an overvoltage trip is not generated and the deceleration stop is not stopped. Reduce the reduction. In addition, a second reference voltage larger than the first reference voltage is set, and if the DC link voltage is equal to or greater than the second reference voltage, the DC link voltage is kept constant as the second reference voltage, and the output frequency is again changed to a constant frequency change amount. Decrease by. In this case, it can be configured using a PID controller.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 유도 전동기 감속 제어 장치 및 방법은, 인버터를 이용한 유도 전동기 구동 시스템에 있어서, 감속 정지 시에 상기 필터콘덴서에 유발되는 직류링크전압에 의해 발생하는 인버터의 과전압 트립을 억제하는 효과가 있다. 특히 감속시간이 짧거나 관성이 크더라도 직류링크 전압 및 출력 주파수를 제어하여 과전압 트립을 방지하여 유도 전동기 및 인버터의 운전 효율을 향상시키고, 안정성을 보장하는 효과가 있다.As described in detail above, the induction motor deceleration control apparatus and method according to the present invention, in the induction motor drive system using an inverter, the overvoltage of the inverter generated by the DC link voltage caused by the filter capacitor at the deceleration stop It is effective in suppressing trip. In particular, even if the deceleration time is short or the inertia is large, the DC link voltage and output frequency are controlled to prevent an overvoltage trip, thereby improving the driving efficiency of the induction motor and the inverter and ensuring stability.

또한, 본 발명에 의한 유도 전동기 감속 제어 장치 및 방법은, 감속 정지 시에 발생하는 직류링크전압을 새로운 하드웨어의 추가 없이 검출하고, 검출한 직류링크전압의 급격한 증가를 억제하여 유도 전동기 및 인버터의 가동연한을 증가시키므로 운용 비용을 절감하는 효과가 있다. In addition, the induction motor deceleration control apparatus and method according to the present invention detect the DC link voltage generated at the time of deceleration stop without adding new hardware, and suppress the sudden increase in the detected DC link voltage to operate the induction motor and the inverter. Increasing the service life can reduce the operating costs.

Claims (7)

입력 전원의 교류 전압으로부터 변환된 직류 전압을 평활화하는 필터콘덴서와;A filter capacitor for smoothing the DC voltage converted from the AC voltage of the input power source; 상기 필터콘덴서에 충전되는 직류링크전압을 소정 제1 기준전압 및 상기 제1 기준전압보다 높은 소정 제2 기준전압과 크기를 비교하고, 상기 직류링크전압의 크기 수준에 따라 주파수 변화량을 산출하여 출력 주파수를 제어하는 마이크로 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 감속 제어 장치.The DC link voltage charged in the filter capacitor is compared with a predetermined first reference voltage and a predetermined second reference voltage higher than the first reference voltage, and an amount of frequency change is calculated according to the magnitude level of the DC link voltage to output frequency. A microcontroller for controlling the deceleration control apparatus of the induction motor comprising a. 제1 항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러는,The method of claim 1, wherein the microcontroller, 직류링크전압, 정지신호, 인버터 운전주파수 및 감속시간을 입력받는 입력부와;An input unit for receiving a DC link voltage, a stop signal, an inverter operating frequency, and a deceleration time; 상기 정지신호가 입력되면, 상기 직류링크전압을 소정 제1 기준전압 및 상기 제1 기준전압보다 높은 소정 제2 기준전압과 크기를 비교하고, 상기 직류링크전압의 크기 수준에 따라 소정 감속모드를 선택하는 선택부와;When the stop signal is input, the DC link voltage is compared with a predetermined first reference voltage and a predetermined second reference voltage higher than the first reference voltage, and a predetermined deceleration mode is selected according to the magnitude level of the DC link voltage. A selection unit to make; 상기 선택부에서 선택된 상기 감속모드에 따라 주파수 변화량 및 출력 주파수를 산출하는 연산부와;A calculating unit calculating a frequency change amount and an output frequency according to the deceleration mode selected by the selecting unit; 상기 출력 주파수를 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 감속 제어 장치.An output unit for outputting the output frequency; deceleration control apparatus of an induction motor comprising a. 제2 항에 있어서, 상기 감속 모드는,The method of claim 2, wherein the deceleration mode, 상기 감속시간에 의해 결정되는 주파수 변화량으로 출력 주파수를 일정하게 감소시키는 정상 감속모드와;A normal deceleration mode which constantly reduces the output frequency by a frequency change amount determined by the deceleration time; 상기 직류링크전압이 상기 제1 기준전압 이상이고 상기 제2 기준전압 미만이면, 상기 정상 감속모드의 주파수 변화량, 직류링크전압의 변화량과 소정 비례이득상수에 의해 새로운 주파수 변화량을 산출하고, 상기 새로운 주파수 변화량으로 출력 주파수를 감소시키는 제1 수정 감속모드와;When the DC link voltage is greater than or equal to the first reference voltage and less than the second reference voltage, a new frequency change amount is calculated based on the frequency change amount of the normal deceleration mode, the change amount of the DC link voltage, and a predetermined proportional gain constant. A first modified deceleration mode for reducing the output frequency by the amount of change; 상기 직류링크전압이 상기 제2 기준전압 이상이면, 상기 직류링크전압을 상기 제2 기준전압으로 일정하게 유지하는 제2 수정 감속모드; 중 하나인 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 감속 제어 장치.A second modified deceleration mode that maintains the DC link voltage at the second reference voltage constant when the DC link voltage is equal to or greater than the second reference voltage; The deceleration control device of the induction motor, characterized in that one of. 제3 항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러는,The method of claim 3, wherein the microcontroller, 상기 제2 수정 감속모드를 수행하는 비례적분미분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 감속 제어 장치.A deceleration control device for an induction motor, characterized in that it comprises a proportional integral differential to perform the second modified deceleration mode. 인버터를 이용한 유도 전동기 구동 방법에 있어서,In the induction motor driving method using an inverter, 직류링크전압, 정지신호, 인버터 운전주파수 및 감속시간을 입력받는 단계와;Receiving a DC link voltage, a stop signal, an inverter operating frequency, and a deceleration time; 상기 정지신호가 입력되면, 상기 직류링크전압을 소정 제1 기준전압 및 상기 제1 기준전압보다 높은 소정 제2 기준전압과 크기를 비교하는 단계와;Comparing the DC link voltage with a predetermined first reference voltage and a predetermined second reference voltage higher than the first reference voltage when the stop signal is input; 상기 직류링크전압의 크기 수준에 따라 소정 감속모드를 선택하는 단계와;Selecting a predetermined deceleration mode according to the magnitude level of the DC link voltage; 선택된 상기 감속모드에 따라 주파수 변화량 및 출력 주파수를 산출하는 단계와;Calculating a frequency change amount and an output frequency according to the selected deceleration mode; 산출한 상기 출력 주파수를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 감속 제어 방법.Outputting the calculated output frequency; the deceleration control method of an induction motor comprising a. 제5 항에 있어서, 상기 감속모드를 선택하는 단계는,The method of claim 5, wherein the selecting of the deceleration mode comprises: 상기 감속시간에 의해 결정되는 주파수 변화량으로 출력 주파수를 일정하게 감소시키는 정상 감속모드와,A normal deceleration mode for constantly reducing the output frequency by a frequency change amount determined by the deceleration time; 상기 직류링크전압이 상기 제1 기준전압 이상이고 상기 제2 기준전압 미만이면, 상기 정상 감속모드의 주파수 변화량, 직류링크전압의 변화량과 소정 비례이득상수에 의해 새로운 주파수 변화량을 산출하고, 상기 새로운 주파수 변화량으로 출력 주파수를 감소시키는 제1 수정 감속모드와,When the DC link voltage is greater than or equal to the first reference voltage and less than the second reference voltage, a new frequency change amount is calculated based on the frequency change amount of the normal deceleration mode, the change amount of the DC link voltage, and a predetermined proportional gain constant. A first modified deceleration mode for reducing the output frequency by a change amount; 상기 직류링크전압이 상기 제2 기준전압 이상이면, 상기 직류링크전압을 상기 제2 기준전압으로 일정하게 유지하는 제2 수정 감속모드 중 하나의 감속모드를 선택하는 단계;를 특징으로 하는 유도 전동기의 감속 제어 방법.Selecting one of the deceleration modes of the second modified deceleration mode that maintains the DC link voltage at the second reference voltage when the DC link voltage is equal to or greater than the second reference voltage. Deceleration control method. 제6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2 수정 감속모드를 수행함에 있어서, 비례적분미분 제어를 이용하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 감속 제어 방법.The deceleration control method of the induction motor, characterized in that for performing the second modified deceleration mode, proportional integral derivative control.
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