KR20090096829A - 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치 - Google Patents

와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090096829A
KR20090096829A KR1020080021890A KR20080021890A KR20090096829A KR 20090096829 A KR20090096829 A KR 20090096829A KR 1020080021890 A KR1020080021890 A KR 1020080021890A KR 20080021890 A KR20080021890 A KR 20080021890A KR 20090096829 A KR20090096829 A KR 20090096829A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diameter
torque
speed
command
output
Prior art date
Application number
KR1020080021890A
Other languages
English (en)
Inventor
변성훈
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Priority to KR1020080021890A priority Critical patent/KR20090096829A/ko
Publication of KR20090096829A publication Critical patent/KR20090096829A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18—Estimation of position or speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/20—Estimation of torque
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/01—Asynchronous machines

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 유도전동기의 토크와 회전속도를 제어하는 인버터에 관한 것으로, 소재의 직경을 인버터에서 직접 연산하고, 외부로부터 입력되는 최소 토크, 최대 토크 및 연산된 현재 직경을 이용하여 전동기의 토크 및 장력을 제어함으로써, 상위 제어기에 대한 의존도를 탈피할 수 있어 인버터의 기능을 향상시킬 수 있는 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치를 제공한다.
Figure P1020080021890
유도전동기, 벡터 인버터, 롤러, 소재 직경, 장력

Description

와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치{VECTOR INVERTER DEVICE　OF INDUCTIVE MOTOR FOR WINDER}
본 발명은 유도전동기를 제어하는 인버터에 관한 것으로, 특히 연속공정라인에 사용되는 와인더용 유도전동기의 토크를 적절하게 제어하기 위한 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치에 관한 것이다.
제지, 필름, 섬유 및 철강 산업과 같이 연속적인 제품을 생산하는 라인에서는 복수의 전동기가 동시에 각각의 롤러들을 구동하면서 소재를 와인딩(winding)하는 작업을 하게 된다.
이때, 인버터는 전동기의 회전속도와 토크를 제어하여 라인의 선속도(Line Speed)가 일정하게 유지되도록 함과 동시에 소재에 걸리는 장력이 일정하게 유지되도록 각 롤러를 구동 제어하게 된다.
각 롤러 간의 속도 편차에 의해 과도한 장력이 발생하면, 소재가 파단(破斷)될 수 있으며, 너무 낮은 장력이 발생하면 사행(蛇行)의 원인이 될 수 있다.
따라서, 연속공정 시스템에서 마이크로컴퓨터나 PLC와 같은 상위 제어기는 선속도 지령에 따라 소재의 직경 계산과 전동기의 지령 토크를 계산하여 인버터에 지령하면, 인버터는 지령 토크에 따라 전동기를 구동 제어하게 되는 수동적인 작업을 하게 된다.
도 1은 종래 기술에 의한 유도전동기의 벡터 인버터를 나타낸 개략적인 블록 구성도로서, 벡터 인버터(10)는 상위 제어기의 선속도 지령에 따라 유도전동기(50)의 회전속도와 토크를 제어하게 된다.
이러한, 벡터 인버터(10)는, 제1 비교기(11)와 PID 제어기(12), 제1 가산기(13), 속도검출기(14), 제2 비교기(15), 제2 비교기(15), 속도제어기(16), 신호변환부(17), 및 인버터부(20)를 포함하여 이루어져 있다.
즉, 상기 제1 비교기(11)는 외부로부터 입력되는 PID 지령과 실제 PID Fbk 신호를 비교하고 그 비교에 따른 오차를 출력하도록 구성되어 있고, PID 제어기(12)는 상기 제1 비교기(11)에서 출력되는 값의 오차를 보상하기 위해 PID 제어를 수행하여 출력하도록 구성되어 있고, 제1 가산기(13)는 상기 외부로부터 입력되는 지령속도와 상기 PID 제어기(12)에서 출력되는 PID 출력을 더하도록 구성되어 있다.
상기 속도검출기(14)는 유도전동기(50)의 회전 속도를 검출하도록 구성되어 있고, 제2 비교기(15)는 상기 속도검출기(14)에서 검출한 회전 속도(
Figure 112008017157610-PAT00001
)와 상기 제1 가산기(13)로부터 출력되는 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00002
)를 비교하고 그 비교에 따른 오차를 출력 하도록 구성되어 있고, 속도제어기(16)는 상기 제2 비교기(15)에서 출력되는 속도에 의한 오차를 보상하기 위한 토오크 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00003
)를 출력하도록 구성되어 있다.
신호변환부(17)는 상기 속도제어기(16)에서 출력되는 토오크 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00004
)와 외부로부터 입력되는 실제 토오크 전류(
Figure 112008017157610-PAT00005
)를 전동기(50)의 회전시 검출되는 3상 전류(
Figure 112008017157610-PAT00006
,
Figure 112008017157610-PAT00007
,
Figure 112008017157610-PAT00008
)와 각각 비교하여 전류제어한 후 좌표변환과 상변환을 통해 인버터부(20)로 출력하도록 구성되어 있고, 인버터부(20)는 상기 신호변환부(17)에서 출력되는 3상 전압(
Figure 112008017157610-PAT00009
,
Figure 112008017157610-PAT00010
,
Figure 112008017157610-PAT00011
)을 유도전동기(50)로 인가하여 회전시키게 된다.
이와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
유도전동기(50)가 회전하게 되면 속도검출기(14)에서 회전속도(
Figure 112008017157610-PAT00012
)를 검출하고, 그 검출한 속도를 출력하게 된다.
이어, 제1 비교기(11)는 외부로부터 입력되는 PID 지령과 실제 PID Fbk 신호를 비교하고 그 비교에 따른 오차를 출력하고, PID 제어기(12)는 제1 비교기(11)의 출력오차를 보상하기 위하여 PID 제어를 한 후 제1 가산기(13)로 출력하게 된다.
제1 가산기(13)는 외부로부터 입력되는 지령 속도와 PID 제어기(12)의 출력을 더하여 제2 비교기(15)로 출력하게 되며, 제2 비교기(15)는 제1 가산기(13)의 출력인 속도 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00013
)가 비반전단자(+)로 입력되면 그의 반전단자(-)로 입력되는 속도검출기(14)로부터의 회전 속도(
Figure 112008017157610-PAT00014
)를 받아 두 값의 오차를 구하여 속도제어기(16)로 출력하게 된다.
한편, 신호변환부(17)는 유도전동기(50)의 회전시 유도전동기에서 검출한 3상 전류(
Figure 112008017157610-PAT00015
,
Figure 112008017157610-PAT00016
,
Figure 112008017157610-PAT00017
)를 고정좌표계 2상 전류로 변환하고, 변환된 2상 전류는 회전좌표의 실제 자속분 전류와 토오크분 전류로 좌표 변환된다.
이에 따라, 신호변환부(17)는 상기 속도제어기(16)에서 출력되는 토오크 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00018
)와 외부로부터 입력되는 실제 토오크 전류(
Figure 112008017157610-PAT00019
)를 좌표 변환된 실제 자속분 전류와 토오크분 전류를 상호 비교하여 전류제어한 후 좌표변환과 상변환을 통해 인버터부(20)로 출력하게 된다.
이에 따라, 상기 인버터부(20)는 3상 전압(
Figure 112008017157610-PAT00020
,
Figure 112008017157610-PAT00021
,
Figure 112008017157610-PAT00022
)을 유도전동기(50)에 인가한다. 따라서 유도전동기(50)는 회전하게 된다.
이와 같이 종래에는 마이크로컴퓨터와 PLC와 같은 상위 제어기(미 도시)에 의해 계산된 지령 속도와 장력 제어를 하기 위해 소재의 롤러 측에 센서(Load cell 또는 Dancer roller)를 장착하게 되고, 이 센서의 기준값(PID 지령)을 설정한 후 센서의 피드백되는 값(PID Fbk)의 오차를 보정하여 인버터의 속도 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00023
)를 생성하여 인버터를 동작시키게 된다. 인버터는 생성된 속도 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00024
)에 따라 유도전동기(50)를 구동하여 연속공정라인을 구동 제어하게 된다.
이와 같이 제어할 때 인버터는 롤러에 감기는 소재가 만경이 되었을 때, 즉 소재를 모두 감았을 때 전동기를 정지시켜야 하는 데, 이때 인버터는 전동기를 정 지시키기 위해서는 상위 제어기의 지령이 있어야 하며, 이 경우에 인버터는 상위 제어기에 종속되는 수동적인 입장에 놓이게 된다. 또한, 상위 제어기에서 소재의 직경에 따른 벡터 인버터의 지령 속도를 계산하여 인버터의 지령 속도를 인가할 때 부정확한 지령 속도를 인가하였을 때 소재의 장력 제어가 원활하게 이루어지지 않아 롤러에 감기는 소재의 파단 및 사행이 발생될 수 있다.
본 발명의 목적은 연속공정라인에서 인버터에 선속도가 지령되면, 인버터에서 직접 소재의 직경 및 직경에 따른 전동기의 지령 토크를 계산하여 전동기를 제어함으로써, 소재의 장력 제어를 원활하게 할 수 있음과 아울러 상위 제어기에 대한 의존도를 탈피할 수 있는 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 벡터 인버터는, 유도전동기의 회전 속도를 검출하는 속도검출기; 외부로부터 선속도 지령치와 소재를 최소로 감은 상태의 최소 직경치를 입력받고, 상기 속도검출기로부터 유도전동기의 회전 속도치를 입력받아 소재의 직경을 연산하여 출력하는 직경연산부; 및 외부로부터 최소 토크 입력치와 최대 토크 입력치를 입력받고, 상기 직경연산부로부터 소재의 현재 직경 치를 입력받아 지령 토크를 연산하여 출력하는 지령토크연산부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 벡터 인버터는, 외부로부터 입력되는 PID 지령과 실제 PID Fbk 신호를 비교하고 그 비교에 따른 오차를 출력하는 제1 비교기; 상기 제1 비교기에서 출력되는 값에 대한 오차를 보상하기 위하여 PID 제어를 수행하여 출력하는 PID 제어기; 및 상기 지령토크연산부에서 출력되는 지령 토크와 상기 PID 제어기에서 출력되는 PID 제어 출력을 더하는 제1 가산기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 직경연산부는, 아래의 수학식 2에 의해 최대 전동기속도를 산출하되, 산출된 최대 전동기속도에 대한 상기 최대 선속도지령치의 백분율을 선속도 지령으로 하여 아래 수학식 1에 대입하고, 상기 최대 전송기속도에 대한 속도검출기를 통해 획득한 전동기의 회전속도의 백분율을 전동기속도로 하여 아래 수학식 1에 대입함에 따라 소재의 직경을 연산하는 것을 특징으로 한다.
수학식 1
Figure 112008017157610-PAT00025
수학식 2
Figure 112008017157610-PAT00026
또한, 상기 지령토크연산부의 지령토크는 아래 수학식 3을 이용하여 연산하는 것을 특징으로 한다.
수학식 3
Figure 112008017157610-PAT00027
단, Tmax는 최대 토크 입력이고, Tmin은 최소 토크 입력이고, Dmax는 최대 직경이고, Dmin은 최소 직경이며, Dcur는 현재 연산 직경임.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 소재의 직경을 인버터에서 직접 연산하고, 외부로부터 입력되는 최소 토크, 최대 토크 및 연산된 현재 직경을 이용하여전동기의 토크 및 장력을 제어함으로써, 상위 제어기에 대한 의존도를 탈피할 수 있어 인버터의 기능이 향상되고, 인버터에서 직접 소재의 직경을 이용하여 토크를 연산함에 따라 소재의 장력 제어가 원활하여 공정라인의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 의한 와인더용 전동기의 벡터 인버터를 나타낸 블록 구성도로서, 유도전동기(200)의 회전속도와 토크를 제어하는 벡터 인버터(100)를 도시하였다. 여기서, 벡터 인버터(100)는 전동기의 구동시 자속 성분과 토오크 성분을 속도검출기를 사용하여 피드백 제어하는 폐루프(Closed Loop) 방식의 인버터를 의미한다.
상기 인버터(100; Vector Inverter)는, 직경연산부(111)와 지령토크연산부(112), 속도검출기(113), 제1 비교기(114), PID 제어기(115), 제1 가산기(116), 제2 비교기(117), 제3 비교기(118), 전류제어기(119), 전압좌표변환기(120), 3상전압변환기(121), 인버터부(122), 2상전류변환기(123), 전류좌표변환기(124), 슬립연산기(125), 제2 가산기(126), 및 적분기(127)를 포함하여 이루어져 있다.
상기 직경연산부(111)는 외부로부터 선속도 지령과 최소 직경을 입력받고 유도전동기(200)의 회전 속도를 검출하는 속도검출기(113)로부터 회전 속도(
Figure 112008017157610-PAT00028
)를 입력받아 필름, 코일, 제지 및 섬유와 같은 소재의 와인딩된 직경을 연산하도록 구성되어 있고, 지령토크연산부(112)는 외부로부터 최소 토크 입력, 최대 토크 입력 및 직경연산부(111)에서 연산한 소재의 직경치를 각각 입력받아 지령 토크를 연산하도록 구성되어 있다.
속도검출기(113)는 유도전동기(200)의 회전 속도를 검출하여 직경연산부(111) 및 제2 가산기(126)로 각각 출력하도록 구성되어 있고, 제1 비교기(114)는 외부로부터 입력되는 PID 지령과 실제 PID Fbk 신호를 비교하고 그 비교에 따른 오차를 출력하도록 구성되어 있고, PID 제어기(115)는 상기 제1 비교기(114)에서 출력되는 값에 대한 오차를 보상하기 위하여 PID 제어를 수행하여 출력하도록 구성되어 있다.
제1 가산기(116)는 상기 지령토크연산부(112)에서 출력되는 지령 토크와 상 기 PID 제어기(115)에서 출력되는 PID 제어 출력을 더하도록 구성되어 있고, 제2 비교기(117)는 상기 제1 가산기(116)에서 출력되는 토오크 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00029
)와 실제 토오크 전류(
Figure 112008017157610-PAT00030
)를 비교하여 출력하도록 구성되어 있고, 제3 비교기(118)는 외부로부터 입력되는 자속 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00031
)와 실제 출력되는 자속 전류(
Figure 112008017157610-PAT00032
)를 비교하여 출력하도록 구성되어 있다.
전류제어기(119)는 상기 제2 비교기(117)와 제3 비교기(118)에서 비교된 후 출력되는 토오크분 전류와 자속분 전류를 각각 자속분 전압 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00033
)와 토오크분 전압 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00034
)를 생성하여 출력하도록 구성되어 있고, 전압좌표변환기(120)는 상기 전류제어기(119)에서 출력되는 회전좌표에서의 자속분 전압 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00035
)와 토오크분 전압 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00036
)를 회전좌표에서 고정좌표로 변환시켜 출력하도록 구성되어 있고, 3상전압변환기(121)는 상기 전압좌표변환기(120)에서 출력된 고정좌표에서의 자속분 전압 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00037
)와 토오크분 전압 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00038
)를 고정좌표의 3상 전압(
Figure 112008017157610-PAT00039
,
Figure 112008017157610-PAT00040
,
Figure 112008017157610-PAT00041
)으로 변환시켜 출력하도록 구성되어 있고, 인버터(121)는 상기 3상전압변환기(121)의 3상 전압(
Figure 112008017157610-PAT00042
,
Figure 112008017157610-PAT00043
,
Figure 112008017157610-PAT00044
)을 유도전동기(200)로 인가하여 회전시키게 된다.
2상전류변환기(123)는 상기 유도전동기(200)에서 회전시 검출되는 3상 전 류(
Figure 112008017157610-PAT00045
,
Figure 112008017157610-PAT00046
,
Figure 112008017157610-PAT00047
)를 받아 고정좌표계의 d축과 q축으로 변환시킨 전류(
Figure 112008017157610-PAT00048
,
Figure 112008017157610-PAT00049
)를 출력하도록 구성되어 있고, 전류좌표변환기(124)는 상기 2상전류변환기(123)에서 출력되는 고정좌표의 전류(
Figure 112008017157610-PAT00050
,
Figure 112008017157610-PAT00051
)를 회전좌표의 실제 자속분 전류(
Figure 112008017157610-PAT00052
)와 토오크분 전류(
Figure 112008017157610-PAT00053
)로 변환시켜 출력하도록 구성되어 있다.
슬립연산기(125)는 상기 속도제어기(116)에서 출력되는 토오크 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00054
)와 상기 외부로부터 입력되는 자속 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00055
)와 유도전동기(200)의 회전자 시정수(
Figure 112008017157610-PAT00056
)를 이용하여 슬립 주파수(
Figure 112008017157610-PAT00057
)를 계산하도록 구성되어 있고, 제2 가산기(126)는 상기 슬립연산기(125)에서 계산된 슬립 주파수(
Figure 112008017157610-PAT00058
)와 속도검출기(113)에서 검출된 속도(
Figure 112008017157610-PAT00059
)를 더하도록 구성되어 있고, 적분기(127)는 상기 제2 가산기(126)에서 더한 값을 적분하여 상기 전압좌표변환기(120)와 상기 전류좌표변환기(124)에서 사용되는 회전자의 자속 위치(
Figure 112008017157610-PAT00060
)를 설정하여 주도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 벡터 인버터 장치(100)의 동작 과정을 설명하면 아래와 같다.
유도전동기(200)가 회전하게 되면, 속도검출기(113)에서 회전속도(
Figure 112008017157610-PAT00061
)를 검출하고 그 검출된 속도를 직경연산부(111)로 출력한다.
직경연산부(111)에서는 속도검출기(113)에서 검출한 유도전동기(200)의 회전속도(
Figure 112008017157610-PAT00062
)와 외부로부터 입력되는 소재의 최소 직경 및 선속도 지령을 각각 입력받아 소재의 직경을 연산하여 출력한다. 여기서 최소 직경이란 소재를 최소로 감은 상태의 소재 직경을 의미하는 데, 예컨대 필름을 롤러에 감을 경우 필름이 코일에 감겨지지 않은 롤러만의 직경을 의미한다.
즉, 상기 직경연산부(111)는 속도검출기(113)에서 검출한 상기 유도전동기(200)의 회전속도(
Figure 112008017157610-PAT00063
)와 외부로부터 입력되는 최소 직경 및 선속도 지령을 이용하여 아래 수학식 1에 의해 소재의 직경을 연산하게 된다.
Figure 112008017157610-PAT00064
한편, 직경연산부(111)는 소재의 직경을 구하기 전에, 먼저 아래 수학식 2에 의해 최대 전동기속도를 산출하고, 산출된 최대 전동기속도에 대한 상기 최대 선속도지령치의 백분율[%]을 선속도 지령으로 하여 상기 수학식 1에 대입하고, 상기 최대 전송기속도에 대한 속도검출기(113)를 통해 획득한 전동기의 회전속도(
Figure 112008017157610-PAT00065
)의 백분율[%]을 전동기속도로 하여 상기 수학식 1에 대입함에 따라 소재의 직경을 연산하게 된다.
Figure 112008017157610-PAT00066
아울러, 외부로부터 인가되는 선속도 지령과 상기 직경연산부(111)에서 연산한 직경은 퍼센트[%] 단위로 입력되고, 기어비는 제조단계에서 구조적으로 정하여 지며, 선속도 지령의 범위는 0% 내지 100%이며, 직경연산부(111)에서 연산된 직경의 범위는 최소직경% 내지 100%이다.
이어, 지령토크연산부(112)에서는 직경연산부(111)에서 연산된 직경과 외부로부터 입력되는 최소 토크 입력 및 최대 토크 입력을 이용하여 지령 토크를 연산한다. 이때 지령 토크는 아래 수학식 3을 이용하여 연산한다.
Figure 112008017157610-PAT00067
여기서, Tmax는 최대 토크 입력이고, Tmin은 최소 토크 입력이고, Dmax는 최대 직경이고, Dmin은 최소 직경이며, Dcur는 현재 연산 직경을 의미한다.
즉, 지령토크연산부(112)는 직경연산부(111)에서 연산된 소재의 직경을 이용하여 유도전동기(200)의 구동 토크를 계산하게 된다.
이어, 제1 비교기(114)는 외부로부터 입력되는 PID 지령과 실제 PID Fbk 신호를 비교하여 PID 제어기(115)로 출력하고, PID 제어기(115)는 제1 비교기(114)에서 출력된 비교에 따른 출력오차를 보상하기 위하여 PID 제어를 수행한 후 제1 가산기(116)로 출력하게 된다.
제1 가산기(116)는 지령토크연산부(112)에서 출력된 지령 토크와 PID 제어기(115)의 출력을 더하여 토오크 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00068
)를 출력하게 되고, 토오크 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00069
)는 제2 비교기(117)의 비반전단자(+)로 입력된다.
또한, 외부로부터 입력되는 자속 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00070
)는 제3 비교기(118)의 비반전단자(+)로 입력된다. 상기 유도전동기(200)의 회전시 유도전동기(200)에서 검 출한 3상 전류(
Figure 112008017157610-PAT00071
,
Figure 112008017157610-PAT00072
,
Figure 112008017157610-PAT00073
)를 2상전류변환기(123)에서 고정좌표계 2상 전류(
Figure 112008017157610-PAT00074
,
Figure 112008017157610-PAT00075
)로 변환하여 출력하며, 상기 2상전류변환기(123)에서 출력된 고정좌표계 2상 전류(
Figure 112008017157610-PAT00076
,
Figure 112008017157610-PAT00077
)는 상기 전류좌표변환기(124)에 입력되어 회전좌표의 실제 자속분 전류(
Figure 112008017157610-PAT00078
)와 토오크분 전류(
Figure 112008017157610-PAT00079
)로 변환되어 출력된다. 상기 전류좌표변환기(124)에서 출력되는 자속분 전류(
Figure 112008017157610-PAT00080
)는 상기 제3 비교기(118)의 반전단자(-)로 출력된다. 그러면, 상기 제3 비교기(118)는 상기 외부로부터 입력되는 자속 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00081
)와 전류좌표변환기(124)에서 출력되는 실제 자속 전류(
Figure 112008017157610-PAT00082
)와의 오차를 구하여 전류제어기(119)로 출력하게 된다.
상기에서 제2 비교기(117)는 상기 제1 가산기(116)에서 출력되는 토오크 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00083
)와 상기 전류좌표변환기(124)에서 출력되는 실제 토오크 전류(
Figure 112008017157610-PAT00084
)를 비반전단자(+)와 반전단자(-)로 각각 입력받아 두 값의 오차를 구하고, 구해진 오차를 상기 전류제어기(119)로 출력하게 된다. 그러면, 전류제어기(119)는 제2 비교기(117)에서 출력되는 토오크분 전류와 제3 비교기(118)에서 출력되는 자속분 전류를 각각 입력받아 전류 제어를 통하여 자속분 전압 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00085
)와 토오크분 전압 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00086
)를 각각 생성하여 전압좌표변환기(120)로 출력한다.
상기 전압좌표변환기(120)는 전류제어기를 통해 출력된 신호를 변환하여 자 속분 전압 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00087
)와 토오크분 전압 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00088
)를 각각 생성하고, 생성된 신호는 상기 3상전압변환기(121)를 통해 3상 전압(
Figure 112008017157610-PAT00089
,
Figure 112008017157610-PAT00090
,
Figure 112008017157610-PAT00091
)으로 변환되어 인버터부(122)로 제공된다.
이에 따라, 인버터부(122)는 3상 전압(
Figure 112008017157610-PAT00092
,
Figure 112008017157610-PAT00093
,
Figure 112008017157610-PAT00094
)을 유도전동기(200)로 인가한다. 따라서 유도전동기(200)는 회전하고, 이때 상기 전류좌표변환기(116)와 2상 전류변환기(115)를 통해 실제 회전좌표로 d축과 q축으로 변환한 실제 자속분 전류(
Figure 112008017157610-PAT00095
)와 토오크분 전류(
Figure 112008017157610-PAT00096
)를 생성하고, 이렇게 생성된 전류 중 상기 자속 전류(
Figure 112008017157610-PAT00097
)는 제3 비교기(118)로 출력하고, 토오크 전류(
Figure 112008017157610-PAT00098
)는 제2 비교기(117)로 출력한다. 그리고 슬립연산기(125)는 상기 제1 가산기(116)에서 출력되는 토오크 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00099
)와 외부로부터 입력되는 자속 전류 지령치(
Figure 112008017157610-PAT00100
)와 유도전동기(200)의 회전자 시정수(Tr)를 이용하여 슬립 주파수(
Figure 112008017157610-PAT00101
)를 계산하여 제2 가산기(126)의 일측 단자로 출력한다.
그러면, 상기 제2 가산기(126)는 속도검출기(113)에서 출력되는 속도(
Figure 112008017157610-PAT00102
)와 슬립연산기(125)에서 출력되는 슬립 주파수(
Figure 112008017157610-PAT00103
)을 더하여 적분기(127)로 출력하고, 상기 적분기(127)는 상기 제2 가산기(126)에서 출력되는 값에 대하여 적분한 값 즉, 회전자의 자속 위치(
Figure 112008017157610-PAT00104
)를 상기 전압좌표변환기(120)와 상기 전류좌표변환기(124)로 출력한다.
따라서, 상기 전압좌표변환기(120)와 상기 전류좌표변환기(124)는 적분 기(127)로부터 입력되는 회전자의 자속 위치(
Figure 112008017157610-PAT00105
)에 따라 좌표변환을 제어하게 된다.
상기의 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 와인더용 전동기의 벡터 인버터를 나타낸 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 와인더용 전동기의 벡터 인버터를 나타낸 블록 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 인버터(Vector Inverter) 111: 직경연산부
112: 지령토크연산부 113: 속도검출기
114: 제1 비교기 115: PID 제어기
116: 제1 가산기 117; 제2 비교기
118: 제3 비교기 122: 인버터부
126: 제2 가산기 200: 유도전동기

Claims (4)

  1. 유도전동기의 회전 속도를 검출하는 속도검출기;
    외부로부터 선속도 지령치와 소재를 최소로 감은 상태의 최소 직경치를 입력받고, 상기 속도검출기로부터 유도전동기의 회전 속도치를 입력받아 소재의 직경을 연산하여 출력하는 직경연산부; 및
    외부로부터 최소 토크 입력치와 최대 토크 입력치를 입력받고, 상기 직경연산부로부터 소재의 현재 직경치를 입력받아 지령 토크를 연산하여 출력하는 지령토크연산부;를 포함하는 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 벡터 인버터 장치는,
    외부로부터 입력되는 PID 지령과 실제 PID 피드백신호를 비교하고 그 비교에 따른 오차를 출력하는 제1 비교기; 상기 제1 비교기에서 출력되는 값에 대한 오차를 보상하기 위하여 PID 제어를 수행하여 출력하는 PID 제어기; 및 상기 지령토크연산부에서 출력되는 지령 토크와 상기 PID 제어기에서 출력되는 PID 제어 출력을 더하는 제1 가산기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 직경연산부는,
    아래의 수학식 2에 의해 최대 전동기속도를 산출하되, 산출된 최대 전동기속도에 대한 상기 최대 선속도지령치의 백분율을 선속도 지령으로 하여 아래 수학식 1에 대입하고, 상기 최대 전송기속도에 대한 속도검출기를 통해 획득한 전동기의 회전속도의 백분율을 전동기속도로 하여 아래 수학식 1에 대입함에 따라 소재의 직경을 연산하는 것을 특징으로 하는 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치.
    수학식 1
    Figure 112008017157610-PAT00106
    수학식 2
    Figure 112008017157610-PAT00107
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 지령토크연산부의 지령토크는 아래 수학식 3을 이용하여 연산하는 것을 특징으로 하는 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치.
    수학식 3
    Figure 112008017157610-PAT00108
    단, Tmax는 최대 토크 입력이고, Tmin은 최소 토크 입력이고, Dmax는 최대 직경이고, Dmin은 최소 직경이며, Dcur는 현재 연산 직경임.
KR1020080021890A 2008-03-10 2008-03-10 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치 KR20090096829A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080021890A KR20090096829A (ko) 2008-03-10 2008-03-10 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080021890A KR20090096829A (ko) 2008-03-10 2008-03-10 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090096829A true KR20090096829A (ko) 2009-09-15

Family

ID=41356372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080021890A KR20090096829A (ko) 2008-03-10 2008-03-10 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090096829A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120004773A (ko) * 2010-07-07 2012-01-13 엘에스산전 주식회사 오픈루프 와인더 직경 연산 홀드 및 토크리미트 절체를 포함하는 오픈루프 와인딩 시스템
US20130009572A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Lsis Co., Ltd. Apparatus for controlling speed in induction motor
KR101406537B1 (ko) * 2010-07-05 2014-06-12 엘에스산전 주식회사 벡터 인버터를 이용한 토크 제어 와인더
CN104283476A (zh) * 2013-07-03 2015-01-14 Ls产电株式会社 感应电动机的矢量控制装置
KR20220133617A (ko) * 2021-03-25 2022-10-05 엘에스일렉트릭(주) 와인더용 전동기의 인버터 제어 장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101406537B1 (ko) * 2010-07-05 2014-06-12 엘에스산전 주식회사 벡터 인버터를 이용한 토크 제어 와인더
KR20120004773A (ko) * 2010-07-07 2012-01-13 엘에스산전 주식회사 오픈루프 와인더 직경 연산 홀드 및 토크리미트 절체를 포함하는 오픈루프 와인딩 시스템
US20130009572A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Lsis Co., Ltd. Apparatus for controlling speed in induction motor
US8970140B2 (en) * 2011-07-05 2015-03-03 Lsis Co., Ltd. Apparatus for controlling speed in induction motor
CN104283476A (zh) * 2013-07-03 2015-01-14 Ls产电株式会社 感应电动机的矢量控制装置
EP2822176A3 (en) * 2013-07-03 2015-12-23 LSIS Co., Ltd. Vector control apparatus of induction motor
KR20220133617A (ko) * 2021-03-25 2022-10-05 엘에스일렉트릭(주) 와인더용 전동기의 인버터 제어 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5628868B2 (ja) 誘導電動機の速度制御装置
JP5952332B2 (ja) 誘導電動機のセンサレスベクトル制御装置
US9219439B2 (en) Electric motor control device
US20110234147A1 (en) Controller for spindle with encoder
KR20090096829A (ko) 와인더용 전동기의 벡터 인버터 장치
KR101629059B1 (ko) 유도전동기의 파라미터 추정장치
JP5416183B2 (ja) 永久磁石同期電動機の制御装置
CN106533317B (zh) 回转台定位方法及系统
US20100117587A1 (en) Method for field-oriented operation to zero speed of an encoder-less asynchronous machine
JP7151872B2 (ja) 永久磁石同期機の制御装置
US8975858B2 (en) Method for controlling an asynchronous machine having a converter in a manner that is optimal for (copper) loss
JP4857893B2 (ja) エレベーターの制御装置
KR101460444B1 (ko) 유도 전동기 벡터 제어장치
KR100771914B1 (ko) 와인더용 벡터 인버터 제어장치
KR101202927B1 (ko) 유도전동기의 속도제어 장치
JP2009280318A (ja) エレベータの制御装置
KR101406537B1 (ko) 벡터 인버터를 이용한 토크 제어 와인더
KR101386750B1 (ko) 유도 전동기의 속도 제어 장치
JPH02211087A (ja) 誘導電動機の速度演算装置及び速度制御装置
JP6773619B2 (ja) 張力制御用電力変換装置
CN114142789A (zh) 电机控制方法、系统及存储介质
CN117856678A (zh) 针对感应电机的稳定且无源的基于观测器的v/hz控制
KR101590210B1 (ko) 장력 제어 장치
KR100304790B1 (ko) 전동기속도제어기
JP2010252435A (ja) トルク制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application