KR20090055070A - 영구자석 동기 모터 제어시스템 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영구자석 동기 모터 제어시스템 및 제어방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 온도변화를 고려한 토크 추정기(torque estimator)를 이용하여 추정치와 토크 지령의 에러치를 전류지령에 피드포워드(feedfoward) 시켜 줌으로써, 온도 변화에 따른 토크 제어를 향상시켜 영구자석 동기 모터의 효율을 증대시킬 수 있는 영구자석 동기 모터 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
이를 위해,
영구자석 동기 모터 제어시스템에 있어서,
q-축 전류 피드백 신호와 d-축 전류 피드백 신호, 모터 각속도, 모터 온도를 입력받아 토크 추정치를 산출하는 토크 추정기; 및
토크 지령, 모터 각속도, 모터 온도, 상기 토크 추정치를 입력받아 q-축 전류 지령 및 d-축 전류 지령을 산출하는 토크 지령 생성기;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기 모터 제어시스템을 제공한다.
Figure P1020070121797
영구자석, 동기모터, 온도, MTPA, PMSM, 제어시스템.

Description

영구자석 동기 모터 제어시스템 및 제어방법 {Control System Of Permanent Magnet Synchronous Motor And Method Thereof}
본 발명은 영구자석 동기 모터 제어시스템 및 제어방법에 대한 것이다.
현재, 영구자석 동기 모터(permanent magnet synchronous motor, PMSM)는 고출력 및 고효율 특성을 가진 모터로서 산업용 및 하이브리드 전기 자동차(hybrid electric vehicle)용 등으로 광범위하게 사용되고 있다.
이하, 도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 영구자석 동기 모터 제어시스템에서의 q-축 전류 지령(q-axis current command, iq*) 및 d-축 전류 지령(d-axis current command, id*) 생성에 대하여 설명한다.
전류 지령 생성기(10)는 상기 토크 지령(Te*)에 대응하는 q-축 전류 지령(토크분 전류지령(torque split current command)이라고도 함)을 생성하며, q-축 전류 지령은 토크 지령에 토크 상수(torque constant, Kt)의 역수를 곱한 값으로 산출될 수 있다. 한편, 전류 지령 생성기(10)는, d-축 전류 지령(자속분 전류 지령(magnetic flux split current command)이라고도 함)을 생성하는데, d-축 전류지령은 "0"으로 설정된다.
상기와 같은 종래의 기술은 역기전력의 온도의 변화를 고려하지 않고 일반적인 회전자 기준 벡터제어 방식의 동기좌표 전류제어가 사용하는 것이다.
그러나, 교류모터인 영구자석 동기 모터는 주위 환경의 변화, 특히 온도 변화에 따라 영구자석의 자속이 변화하게 된다. 즉, 온도가 -40℃에서 120℃의 범위에서 변화하는 환경에서는 10% 내외의 자속의 변화가 발생하고, 이는 요구 되어지는 토크량에 변화를 초래하나, 종래의 제어시스템은 이러한 점을 반영하여 제어하지 못하는 문제가 있다.
즉, 종래기술에 따른 제어 방법은 상기와 같은 토크량 변화에 의해 하이브리드 또는 연료전지 차량과 같은 구동 동력원인 영구자속모터의 토크제어시 오차가 발생하여 차량 효율을 악화시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 온도변화를 고려한 토크 추정기(torque estimator)를 이용하여 추정치와 토크 지령의 에러치를 전류지령에 피드포워드(feedfoward) 시켜 줌으로써, 온도 변화에 따른 토크 제어를 향상시켜 영구자석 동기 모터의 효율을 증대시킬 수 있는 영구자석 동기 모터 제어시스템 및 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명 영구자석 동기 모터 제어시스템에 있어서,
q-축 전류 피드백 신호와 d-축 전류 피드백 신호, 모터 각속도, 모터 온도를 입력받아 토크 추정치를 산출하는 토크 추정기; 및
토크 지령, 모터 각속도, 모터 온도, 상기 토크 추정치를 입력받아 q-축 전류 지령 및 d-축 전류 지령을 산출하는 토크 지령 생성기;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 토크 추정기는,
q-축 전류 피드백 신호와 d-축 전류 피드백 신호를 입력받아 상전류의 크기 및 d,q축 전류의 각을 산출하는 직각좌표-극좌표 변환기;
상기 모터 각속도, 상전류의 크기 및 d,q축 전류의 각에 대응하는 모터 토크치를 산출하는 토크맵;
q-축 전류 피드백 신호와 모터 온도를 입력받아 현재 온도에 따른 모터 토크치를 산출하는 현재온도 토크치 계산기;
q-축 전류 피드백 신호를 입력받아 상온에 따른 모터 토크치를 산출하는 상온 토크치 계산기;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상전류의 크기는
Figure 112007085529651-PAT00001
이고, d,q축 전류의 각은 tan-1(-id/iq)이며, 상기 id는 d-축 전류 피드백 신호, iq는 q-축 전류 피드백 신호인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 현재온도 토크치는
Figure 112007085529651-PAT00002
, 상온 토크치는
Figure 112007085529651-PAT00003
인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 토크 지령 생성기는,
상기 토크 지령, 모터 각속도를 입력받아 상전류 지령을 산출하는 전류맵;
상기 토크 지령과 토크 추정치의 차이를 입력받아 토크 제어값을 산출하는 토크 제어기;
상기 상전류 지령과 토크 제어값의 합을 입력받아 전류각 지령을 산출하는 전류각 계산기;
상기 상전류 지령과 토크 제어값의 합과, 상기 전류각 지령을 입력받아 q-축 전류 지령과 d-축 전류 지령을 산출하는 극좌표-직각좌표 변환기;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전류각 지령은
Figure 112007085529651-PAT00004
과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기 모터 제어시스템.
한편, 영구자석 동기 모터 제어방법에 있어서,
(a) q-축 전류 피드백 신호와 d-축 전류 피드백 신호, 모터 각속도, 모터 온도를 입력받아 토크 추정치를 산출하는 단계; 및
(b) 토크 지령, 모터 각속도, 모터 온도, 상기 토크 추정치를 입력받아 q-축 전류 지령 및 d-축 전류 지령을 산출하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 (a) 단계는,
(a-1) q-축 전류 피드백 신호와 d-축 전류 피드백 신호를 입력받아 상전류의 크기 및 d,q축 전류의 각을 산출하는 단계;
(a-2) 모터 각속도, 상기 상전류의 크기 및 d,q축 전류의 각에 대응하는 모터 토크치를 산출하는 단계;
(a-3) q-축 전류 피드백 신호와 모터 온도를 입력받아 현재 온도에 따른 모터 토크치와 상온에 따른 모터 토크치의 차이값 산출하는 단계;
(a-4) 상기 (a-2) 단계에서 산출된 모터 토크치와 (a-3) 단계에서 산출된 모터 토크치 차이값을 합하여 토크 추정치를 산출하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b) 단계는,
(b-1) 토크 지령, 모터 각속도를 입력받아 상전류 지령을 산출하는 단계;
(b-2) 토크 지령과 토크 추정치의 차이를 입력받아 토크 제어값을 산출하는 단계;
(b-3) 상기 상전류 지령과 토크 제어값의 합을 입력받아 전류각 지령을 산출하는 단계;
(b-4) 상기 상전류 지령과 토크 제어값의 합과, 상기 전류각 지령을 입력받아 q-축 전류 지령과 d-축 전류 지령을 산출하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명 영구자석 동기 모터 제어시스템 및 제어방법에 의하면,온도 변화에 따른 자속의 변화를 반영하여 제어함으로써 토크 제어의 정확도를 향상시킬 수 있고, 영구자석 동기 모터의 효율을 증대시킬 수 있으므로 상당한 상업적·경제적 효과가 기대된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가 지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용 설명에 앞서, 이하에서 사용되는 기호에 대하여 먼저 설명한다.
id * : d축 전류 지령
iq * : q축 전류 지령
id : d축 전류 피드백 신호
iq : q축 전류 피드백 신호
vd * : d축 전압 지령
vq * : q축 전압 지령
θ : 회전자 위치각(rad)
Figure 112007085529651-PAT00005
: 토크 추정치
T* : 토크 지령
Tm :모터 토크치
Figure 112007085529651-PAT00006
: 온도(t)에 따른 자석의 자속치 함수
Is = sqrt(id 2 + iq 2) : 상전류의 크기
Is * : 상전류 지령
β = tan-1(-id/iq) : d,q축 전류의 각
β* : 각 지령
Ldiff = Lq - Ld : d,q축 인덕턴스의 차
Temp : 모터 주위의 온도
ω = 모터 각속도
P : 모터의 극수
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 영구자석 동기 모터 제어시스템은 MTPA(maximum torque per ampere) 운전을 위한 전류지령을 보상하는 전류 지령 생성기(200)와, 온도 변화를 반영한 토크를 추정하는 토크 추정기(300)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
도 2에서, 도면부호 11은 영구자석 동기 모터를 나타낸다. 예를 들어, 영구자석동기모터(11)는, 매입형 영구자석 동기모터(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)일 수 있다.
온도 센서(12)는, 영구자석 동기모터(11)의 온도(Temp)를 검출하여, 전류각 계산기(230)와 현재온도 토크치 계산기(330)에 전달한다.
위치 센서(13)는, 영구자석 동기모터(11)의 회전자 위치각(θ)을 검출한다. 회전자 위치각은 영구자석 동기모터(11)로 전류가 인가되는 각 위치(angular position)를 의미한다.
전류 검출기(current detector)(15)는 PWM 인버터(PWM inverter)(17)의 출력전압(Vus, Vvs, Vws)에 의해 영구자석 동기모터(11)로 유입되는 전류(ius, ivs)를 검출한다.
삼상/d-q 좌표 변환기(three phase/d-q coordinate converter)(19)는 위치 센서(13)로부터 입력되는 회전자 위치각(θ)를 이용하여 전류 검출기(15)로부터 입력되는 전류를 q-축 전류 피드백 신호(iq, 즉, 토크분 전류)와 d-축 전류 피드백 신호(id, 즉, 자속분 전류)로 변환한다.
상기 토크 추정기(300)는 삼상/d-q 좌표 변환기(19)로부터 q-축 전류 피드백 신호(iq) 및 d-축 전류 피드백 신호(id)를 입력받는다.
상기 토크 추정기(300)는 직각좌표-극좌표 변환기(310), 토크맵(320), 현재온도 토크치 계산기(330), 상온 토크치 계산기(340)를 포함하여 구성되며, 토크 추정치(
Figure 112007085529651-PAT00007
)를 생성한다.
회전속도 산출기(angular velocity calculator)(21)는 위치 센서(13)로부터 출력되는 회전자 위치각(θ)에 기초하여 회전속도(ω)를 산출한다. 예를 들어, 회전속도 산출기(21)는 미분기(differentiator)를 포함할 수 있다.
전류 지령 생성기(current command generator)(200)는 토크 지령(T*)을 입력받고, 회전속도 산출기(21)로부터 회전속도(ω)를 입력받으며, 토크 추정기(300)로부터 토크 추정치(
Figure 112007085529651-PAT00008
)를 입력받는다.
상기 전류 지령 생성기(200)는 전류맵(210), 토크 제어기(220), 전류각 계산기(230), 극좌표-직각좌표 변환기(240)를 포함하여 구성되며, q-축 전류 지령(iq *)과 d-축 전류 지령(id *)을 생성한다.
감산기(subtractor)(31)는 전류 지령 생성기(200)로부터 입력되는 q-축 전류 지령(iq *)과 삼상/d-q 좌표 변환기(19)로부터 입력되는 q-축 전류 피드백 신호(iq)의 차이를 산출한다.
감산기(subtracter)(33)는 전류 지령 생성기(200)로부터 입력되는 d-축 전류 지령(id *)과 삼상/d-q 좌표 변환기(19)로부터 입력되는 d-축 전류 피드백 신호(id)의 차이를 산출한다.
전류 제어기(current controller)(35)는 q-축 전류 제어기(q-axis current controller)(37)와 d-축 전류 제어기(d-axis current controller)(39)를 포함한다.
q-축 전류 제어기(37)는 감산기(31)로부터 입력되는 q-축 전류 지령(iq *)과 q-축 전류 피드백 신호(iq)의 차이를 기초로 q-축 전압 지령(Vsq *)을 생성한다.
d-축 전류 제어기(39)는 감산기(33)로부터 입력되는 d-축 전류 지령(id*)과 d-축 전류 피드백 신호(id)의 차이를 기초로 d-축 전압 지령(Vsd *)을 생성한다.
d-q/삼상 좌표 변환기(d-q/three phase coordinate converter)(41)는, 절대 각 위치(θ)를 이용하여 q-축 전압 지령(Vsq *)과 d-축 전압 지령(Vsd *)을 삼상 전압 지령(Vus *, Vvs *, Vws *)으로 변환한다.
PWM 인버터(17)는 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM)를 수행하고, 그에 따라 출력전압(Vus, Vvs, Vws)이 영구자석 동기모터(11)에 인가된다.
이하, 도 3을 참조하여 상기 전류 지령 생성기(200)의 전류맵(210)에 대하여 설명한다.
상기 전류맵(210)은 P 매트릭스(N X N 매트릭스)로 구성되는 D축 전류맵(212)과, Q 매트릭스(N X N 매트릭스)로 구성되는 Q축 전류맵(214)을 포함한다.
상기 D축 전류맵(212)과 Q축 전류맵(214)은 각각 토크 지령(T*) 및 모터 각속도(ω)를 입력받아, 각각 d축 전류 지령(id *)과 q축 전류 지령(iq *)을 생성하고, 상기 값을 이용하여 상전류 지령(Is * =
Figure 112007085529651-PAT00009
)(216)을 생성한다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 상기 토크 추정기(300)의 토크맵(320)에 대하여 설명한다.
상기 토크맵(320)은 직각좌표-극좌표 변환기(310)를 통해 상전류의 크기(Is =
Figure 112007085529651-PAT00010
) 및 d,q축 전류의 각(β = tan-1(-id/iq))을 입력받고, 회전속도 산출기(21)로부터 모터 각속도(ω)를 입력받아, 도 5에 도시된 바와 같은 토크맵을 통해 모터 토크치(Tm)를 생성한다.
이하, 상기 전류 지령 생성기(200)의 전류각 계산기(230)에 대하여 설명한다.
토크방정식(T)은 다음 수학식 1과 같이 나타난다.
Figure 112007085529651-PAT00011
즉, 모터 토크는 q-축 전류 피드백 신호에 비례하는 전자기력항과, d-축 전류 및 q-축 전류 피드백 신호와 d,q축 인덕턴스 차이의 곱으로 표시되는 릴럭턴스 항으로 구성된다. 상기에서, t는 현재 모터 주위의 온도 Temp를 나타낸다.
상기 수학식 1을 정리하면 수학식 2와 같이 나타난다.
Figure 112007085529651-PAT00012
이때,
Figure 112007085529651-PAT00013
이고,
Figure 112007085529651-PAT00014
이므로, 결국 전류각 지령 β*는 수학식 3과 같이 나타난다.
Figure 112007085529651-PAT00015
이하, 도 6을 참조하여 토크 추정기(300)의 현재 온도 토크치 계산기(330)와 상온 토크치 계산기(340)에 대하여 설명한다.
현재 온도 토크치 계산기(330)는 모터 주위의 온도 Temp와 q-축 전류 피드백 신호 iq를 입력받아, 도 6에 도시된 바와 같은 온도에 따른 자속쇄교수 함수를 이용하여 현재 온도에 따른 토크치 Tc1을 계산하며, Tc1은 다음과 같이 나타난다.
Figure 112007085529651-PAT00016
Tc1 =
한편, 상온 토크치 계산기(340)는 q-축 전류 피드백 신호 iq를 입력받아 상온에 따른 토크치 Tc2를 계산하며, Tc2는 다음과 같이 나타난다.
Figure 112007085529651-PAT00017
Tc2 =
상기에서,
Figure 112007085529651-PAT00018
이다.
상기 Tc1과 Tc2의 차가 Terr이 되며(즉, Terr = Tc1 - Tc2)(350), 결론적으로 토크 추정치
Figure 112007085529651-PAT00019
는 다음 수학식 6과 같이 나타난다(360).
Figure 112007085529651-PAT00020
이하, 전류 지령 생성기(200)의 토크 제어기(220)에 대하여 설명한다.
상기 토크 제어기는 토크 지령 T*와 토크 추정치
Figure 112007085529651-PAT00021
의 차(즉, T* -
Figure 112007085529651-PAT00022
)값을 이용하여 PI 제어하며, 그 값은 상전류 지령 Is *와 더해져 Isc *를 산출한다.
Figure 112007085529651-PAT00023
도 7과 도 8에서는 1500rpm 운전 60Nm 부하조건에서 종래의 제어시스템과 본 발명에 따른 온도 변화를 고려한 제어시스템을 비교한 도면이다.
도 7은 고온(120℃)에서의 운전을 나타내며, 좌측의 종래 제어시스템의 경우 토크 지령보다 3.5Nm 낮은 토크가 발생됨을 알 수 있으나, 우측의 본 발명에 따른 제어시스템의 경우 토크 지령과 일치하는 토크가 발생됨을 알 수 있다.
도 8은 저온(-40℃)에서의 운전을 나타내며, 좌측의 종래 제어시스템의 경우 토크 지령보다 4.5Nm 높은 토크가 발생됨을 알 수 있으나, 우측의 본 발명에 따른 제어시스템의 경우 토크 지령과 일치하는 토크가 발생됨을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 영구자석 동기 모터 제어시스템을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 영구자석 동기 모터 제어시스템을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 전류 지령 생성기의 전류맵을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 토크 추정기의 토크맵을 나타낸 도면,
도 5는 상전류의 크기 및 β 값에 따른 토크의 함수를 나타낸 도면,
도 6은 온도에 따른 자속쇄교수 함수를 나타낸 도면,
도 7은 고온에서의 제어를 비교한 도면,
도 8은 저온에서의 제어를 비교한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
10 : 종래기술에 따른 전류 지령 생성기
11 : 영구자석 동기 모터 12 : 온도 센서
13 : 위치 센서 17 : PWM 인버터
19 : 삼상/d-q 좌표 변환기 21 : 회전속도 산출기
31, 33 : 감산기 35 : 전류 제어기
41 : d-q/삼상 좌표 변환기
200 : 전류 지령 생성기 210 : 전류맵
220 : 토크 제어기 230 : 전류각 계산기
240 : 극좌표-직각좌표 변환기
300 : 토크 추정기 310 : 직각좌표-극좌표 변환기
320 : 토크맵 330 : 현재온도 토크치 계산기
340 : 상온 토크치 계산기

Claims (5)

  1. 영구자석 동기 모터 제어시스템에 있어서,
    q-축 전류 피드백 신호와 d-축 전류 피드백 신호, 모터 각속도, 모터 온도를 입력받아 토크 추정치를 산출하는 토크 추정기; 및
    토크 지령, 모터 각속도, 모터 온도, 상기 토크 추정치를 입력받아 q-축 전류 지령 및 d-축 전류 지령을 산출하는 토크 지령 생성기;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기 모터 제어시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 지령 생성기는,
    상기 토크 지령, 모터 각속도를 입력받아 상전류 지령을 산출하는 전류맵;
    상기 토크 지령과 토크 추정치의 차이를 입력받아 토크 제어값을 산출하는 토크 제어기;
    상기 상전류 지령과 토크 제어값의 합을 입력받아 전류각 지령을 산출하는 전류각 계산기;
    상기 상전류 지령과 토크 제어값의 합과, 상기 전류각 지령을 입력받아 q-축 전류 지령과 d-축 전류 지령을 산출하는 극좌표-직각좌표 변환기;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기 모터 제어시스템.
  3. 영구자석 동기 모터 제어방법에 있어서,
    (a) q-축 전류 피드백 신호와 d-축 전류 피드백 신호, 모터 각속도, 모터 온도를 입력받아 토크 추정치를 산출하는 단계; 및
    (b) 토크 지령, 모터 각속도, 모터 온도, 상기 토크 추정치를 입력받아 q-축 전류 지령 및 d-축 전류 지령을 산출하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기 모터 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a-1) q-축 전류 피드백 신호와 d-축 전류 피드백 신호를 입력받아 상전류의 크기 및 d,q축 전류의 각을 산출하는 단계;
    (a-2) 모터 각속도, 상기 상전류의 크기 및 d,q축 전류의 각에 대응하는 모터 토크치를 산출하는 단계;
    (a-3) q-축 전류 피드백 신호와 모터 온도를 입력받아 현재 온도에 따른 모터 토크치와 상온에 따른 모터 토크치의 차이값 산출하는 단계;
    (a-4) 상기 (a-2) 단계에서 산출된 모터 토크치와 (a-3) 단계에서 산출된 모터 토크치 차이값을 합하여 토크 추정치를 산출하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기 모터 제어방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 토크 지령, 모터 각속도를 입력받아 상전류 지령을 산출하는 단계;
    (b-2) 토크 지령과 토크 추정치의 차이를 입력받아 토크 제어값을 산출하는 단계;
    (b-3) 상기 상전류 지령과 토크 제어값의 합을 입력받아 전류각 지령을 산출하는 단계;
    (b-4) 상기 상전류 지령과 토크 제어값의 합과, 상기 전류각 지령을 입력받아 q-축 전류 지령과 d-축 전류 지령을 산출하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 동기 모터 제어방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110531262A (zh) * 2019-08-31 2019-12-03 恒荣动力科技（徐州）有限公司 磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台及标定方法
KR20200092171A (ko) 2019-01-24 2020-08-03 강원대학교산학협력단 영구자석 동기기의 V/f 운전 시 MTPA 제어 장치 및 방법
CN111538254A (zh) * 2020-05-11 2020-08-14 成都华川电装有限责任公司 一种获取永磁同步电机性能map表的仿真电路

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101183065B1 (ko) 2010-11-24 2012-09-20 주식회사 팩테크 3상모터의 토크를 제어하기 위한 약계자 제어 방법 및 장치
KR102262371B1 (ko) 2014-06-10 2021-06-08 현대모비스 주식회사 모터 온도 변화 영향 최소화 장치 및 방법
KR102164041B1 (ko) * 2018-10-25 2020-10-12 현대위아(주) 전동기의 센서리스 제어 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4548886B2 (ja) * 1999-12-27 2010-09-22 東洋電機製造株式会社 永久磁石型同期電動機の制御装置
JP2007295716A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Yaskawa Electric Corp 永久磁石型同期電動機のトルク制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200092171A (ko) 2019-01-24 2020-08-03 강원대학교산학협력단 영구자석 동기기의 V/f 운전 시 MTPA 제어 장치 및 방법
CN110531262A (zh) * 2019-08-31 2019-12-03 恒荣动力科技（徐州）有限公司 磁阻式永磁同步电机无位置传感器标定测试台及标定方法
CN111538254A (zh) * 2020-05-11 2020-08-14 成都华川电装有限责任公司 一种获取永磁同步电机性能map表的仿真电路
CN111538254B (zh) * 2020-05-11 2023-04-07 成都华川电装有限责任公司 一种获取永磁同步电机性能map表的仿真电路

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