KR20110112995A - 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 시스템 및 방법 - Google Patents

두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 시스템 및 방법 Download PDF

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남광희
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Abstract

본 발명은 동기 모터(바람직하게는 d축과 q축의 인덕턴스가 다른 영구자석)의 센서리스 제어 시 센서리스 제어기 간 부드러운 변환 방법, 즉 동기 모터의 센서리스 제어 시 저속에서 사용되는 신호주입 방식의 센서리스 제어기의 장점과 고속에서 사용되는 역기전력 추정 방식의 센서리스 제어기의 장점을 아우르기 위해 각각의 센서리스 알고리즘 간 모터의 센서리스 제어 기법 변환 시 각 센서리스 제어기에서 사용되는 위상동기 검출기 형태의 비례적분 제어기를 결합하여 각각 다른 방법의 독립적인 제어기가 하나의 제어기처럼 사용될 수 있도록 한 동기 모터의 센서리스 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 시스템 및 방법 {Rotor position estimation system and method for synchronous motor using a PLL(Phase Locked Loop) based incorporation of two sensorless algorithms}
본 발명은 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 동기 모터의 센서리스 제어 시 센서리스 제어기 간 부드러운 변환 방법, 즉 동기 모터의 센서리스 제어 시 저속에서 사용되는 신호주입 방식의 센서리스 제어기와 고속에서 사용되는 역기전력 추정 방식의 센서리스 제어기 간 모터의 센서리스 제어 기법 변환 시 각 센서리스 제어기에서 사용되는 위상동기 검출기 형태의 비례적분 제어기를 결합하여 각각 다른 방법의 독립적인 제어기가 하나의 제어기처럼 사용될 수 있도록 한 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 동기 모터(바람직하기로는 d축 인덕턴스와 q축 인덕턴스 값이 다른 영구자석 동기모터)의 구동 제어 방식은, 인터버를 이용한 전압/주파수(V/F; Voltage/Frequency) 제어방식과 벡터 제어방식이 있다. 상기 V/F 제어방식은 원하는 속도에 맞추어 모터에 인가하는 전압을 일정하게 인가하는 방식으로, 주로 유도 모터에 많이 사용되는 제어방식이고, 이 제어방식을 영구자석 동기 모터에 적용하면 회전자 자속과 고정자 자속의 불일치로 인한 안정적인 제어가 불가능하다.
동기 모터의 벡터제어를 하기 위한 고려사항들로서는, 첫째 제어의 특성상 회전자의 초기 자극위치를 알아야하는 것은 물론, 제어 시 회전속도 및 자극위치를 판단해야 하고, 둘째 모터에 인가되는 전류를 여자분 전류와 토크분의 전류로 분리하기 위한 연산과정을 위해 회전자의 속도 및 자극위치에 대한 정보를 정확하게 측정해야 한다. 하지만 위치 및 속도 센서의 안정성이나 기구적인 문제로 인해 센서를 사용할 수 없는 경우, 이러한 센서를 사용하지 않고 모터를 제어하는 다양한 센서리스 제어 기법들이 공지되어 있다.
예를 들어, 모터가 회전할 때 유기되는 역기전력을 관측하여 그로부터 얻어지는 회전자 위치 오차정보로부터 모터 회전자의 위치 및 회전 속도를 추정하여 모터구동을 하는 센서리스 기법은, 실제로 산업체에서 가장 많이 사용되는 센서리스 기법으로, 특히 모터의 고속 회전 시 관측할 수 있는 역기전력의 크기가 충분하기 때문에 위치 및 속도 추정기에서 정확한 위치를 추적하여 모터를 구동하는데 있어서 안정적으로 제어를 할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이 센서리스 기법은 모터가 정지해 있거나 혹은 저속으로 구동 시 역기전력의 크기가 위치 오차 정보를 얻기에 충분하지 못하기 때문에 위치 및 속도를 추정함에 있어서 어려움이 있어 모터 제어의 불안정성을 야기한다. 따라서, 모터의 센서리스 제어 시 저속 및 정지 시에는 별도의 센서리스 알고리즘을 사용하게 된다.
동기 모터의 경우, 동기 좌표축에서의 D축과 Q축 인덕턴스가 다르다는 특징을 갖는다. 또한, 정지 좌표축에서 이들 인덕턴스는 모터 회전자의 위치에 따라 다른 인덕턴스 값을 갖게 된다. 이러한 모터의 성질을 이용해 모터의 위치를 추정하는 방법이 신호주입 방식의 센서리스 제어 기법이다.
상기한 신호주입 방식의 센서리스 제어 기법은, 모터 구동 제어기에 구동을 위해 인가되는 전압 및 전류와는 별도로 고조파 혹은 펄스 형태의 추가적인 전압 신호를 인가하여 그에 따라 반응하는 모터의 전류를 측정함으로써 모터의 위치를 추정한다. 이러한 방식은 모터가 정지 혹은 저속으로 운전 중일 때에는 효과적으로 위치 및 속도를 추정하는 것이 가능하지만, 모터가 고속으로 운전되는 상황에서는 추가적으로 인가한 신호를 구별하는 데 있어서 신호처리에 대한 복잡함 및 어려움이 있고, 또한 이 방식의 센서리스 제어 기법은 추가적인 신호에 의해 발생되는 소음 및 손실 발생에 대한 문제점이 있다.
따라서, 모터를 구동하는데 있어서 센서리스 제어 알고리즘을 적용할 때에는 전술한 센서리스 제어 기법 모두를 사용하게 된다. 즉, 정지 및 저속에서는 신호주입 방식의 센서리스 기법을 사용하고, 모터가 일정속도에 도달하면 역기전력 추정 방식의 센서리스 제어 기법을 사용하여 모터를 안정적으로 구동한다.
그러나, 모터가 일정속도에 도달하였을 때, 신호주입 방식의 센서리스 기법을 역기전력 추정 방식의 센서리스 제어 기법으로 변환하는 과정에서 각각의 센서리스 알고리즘 간 모터의 속도 및 위치 추정 성능의 차이로 인해 센서리스 제어 기법의 변환 순간에 모터 또는 인버터에 과전류가 발생되어 인버터의 고장을 유발하거나 모터 구동 제어기의 불안정성을 유발하는 등 문제점들이 발생되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 엔코더나 레졸버와 같은 위치센서를 사용하지 않고 센서리스를 이용한 모터 구동 제어 시, 일반적으로 정지 및 저속 구간에서 사용하는 신호주입 방식의 센서리스 기법과 그 이상의 속도에서 사용되는 역기전력 추정 방식의 센서리스 제어 기법 간 알고리즘 변환 시 안정적으로 변환 할 수 있는 모터 제어 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 각각 다른 방식의 독립적인 센서리스 제어 알고리즘을 하나의 알고리즘처럼 사용하여, 모터의 전체적인 운전영역에서 모터 제어기가 안정적으로 구동될 수 있도록 한 모터 제어 시스템 및 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 동기 모터의 센서리스 제어를 수행하는 시스템은, 상기 동기 모터의 신호주입을 이용하여 회전자의 위치 오차를 추정하는 제1 회전자 위치오차 추정기; 상기 동기 모터의 역기전력을 기반으로 회전자의 위치 오차를 추정하는 제2 회전자 위치오차 추정기; 상기 제1 및 제2 회전자 위치오차 추정기에서 각각 출력되는 위치오차 추정치를 입력으로 하여 상기 동기 모터의 속도 추정치를 각각 출력하는 제1 및 제2 비례적분(PI) 제어기; 상기 제1 및 제2 비례적분 제어기에서 각각 출력되는 속도 추정치를 결합하여 상기 동기 모터에 대한 하나의 속도 추정치를 출력하는 결합 제어기; 및 상기 결합 제어기에서 출력되는 하나의 속도 추정치에 대응하는 위치 추정치를 출력하기 위한 적분기를 포함하고, 상기 제1 및 제2 비례적분 제어기는 위상 동기 검출기(PLL) 방식의 위치 추정기를 포함하여 이루어지고, 상기 결합 제어기는 상기 하나의 속도 추정치를 출력하기 위해 상기 제1 및 제2 비례적분 제어기에서 각각 출력되는 속도 추정치에 대해 경로이득을 변화시키는 가중치를 부여하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 비례적분 제어기는 위상 동기 검출기 형태의 비례적분 제어기이고, 상기 비례적분 제어기 각각에서 도출되는 속도 추정치에 대한 결과의 경로이득을 변화시키는 가중치 블록을 통해 하나의 추정 속도를 도출해내는 과정은, 상기 비례적분 제어기 각각에서 출력되는 속도 추정치를 동기 모터의 회전 속도에 따라 각각의 속도 추정치에 경로 이득의 가중치를 변화시키는 과정을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 회전자 위치오차 추정기 및 비례적분 제어기를 이용하여 영구자석 동기 모터를 센서리스 제어하는 방법은, 정지 및 설정된 저속 영역에서 제1 회전자 위치오차 추정기와 제1 비례적분 제어기에 의해 수행되는 신호주입 방식의 센서리스 제어 알고리즘으로 상기 동기 모터의 속도를 추정하는 저속 추정 단계; 설정된 고속 영역에서 제2 회전자 위치오차 추정기와 제2 비례적분 제어기에 의해 수행되는 역기전력 추정기반의 센서리스 제어 알고리즘으로 상기 동기 모터의 속도를 추정하는 고속 추정 단계; 상기 저속 및 고속 추정 단계에서 각각 추정된 상기 동기 모터의 속도치를 결합하여 하나의 속도 추정치를 얻는 결합 단계; 및 상기 하나의 속도 추정치를 적분기를 이용하여 하나의 위치 추정치를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 결합 단계는, 상기 제1 및 제2 비례적분 제어기에서 획득된 각각의 속도 추정치에 동기 모터의 속도에 의한 가중치 함수를 적용하여 하나의 추정 속도 결과치를 획득하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 동기 모터의 센서리스 구동 제어 시 모터가 일정속도에 도달되었을 때 저속에서 사용되는 센서리스 제어 알고리즘과 고속에서 사용되는 센서리스 제어 알고리즘 간 제어기법을 변환하게 되는데, 이때 각 알고리즘의 위치 및 속도 추정 성능 차이에 의해 발생되는 과전류에 의한 인버터 고장 및 모터 제어기의 불안정을 방지하는 이점을 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 각각 다른 방식의 독립적인 센서리스 알고리즘 기법을 하나의 제어 알고리즘처럼 사용하여, 모터의 전체 운전영역에서 모터 제어기가 안정적으로 구동될 수 있도록 하는 이점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 적용되는 동기 모터의 회전자 얼라인(align) 좌표축 및 미스얼라인(misalign) 좌표축을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명에 적용되는 센서리스 제어 알고리즘에서 동기 모터 회전자의 위치 및 속도를 추정하기 위해 사용되는 위상 동기 검출기 형태(PLL type)의 비례적분 제어기(PI controller)를 보여주는 블록 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 동기 모터의 센서리스 제어 시스템의 블록 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 동기 모터의 센서리스 제어 시스템의 상세 블록 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 동기 모터의 센서리스 제어 방법의 흐름도.
도 6는 본 발명에서 속도에 따라 각각 센서리스 알고리즘에서 추정한 속도 결과에 대해 가중치를 정하여 주는 가중치 함수(weight function) 그래프도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터(바람직하게는 d축 인덕턴스와 q축 인덕턴스 값이 다른 영구자석 동기 모터, 이하 '동기 모터'로 통칭한다) 회전자 각도 추정 시스템은, 동기 모터의 정지 및 설정된 저속 영역에서 신호주입 방식의 센서리스 제어 알고리즘을 통해 상기 동기 모터의 회전자 위치오차를 추정하는 제1 회전자 위치오차 추정기(100)와; 동기 모터의 설정된 고속 영역에서 역기전력 추정기반의 센서리스 제어 알고리즘을 통해 상기 동기 모터의 회전자 위치오차를 추정하는 제2 회전자 위치오차 추정기(200); 및 상기 제1 및 제2 회전자 위치오차 추정기(100)(200)에서 각각 추정된 회전자 위치오차를 입력받는 제1 및 제2 비례적분 제어기(300)(400)에서 각각 추정된 상기 동기 모터의 속도를 결합하여 하나의 속도 및 위치 추정치를 도출하는 결합 제어기(500); 결합 제어기(500)에서 출력되는 속도 추정치를 적용대상 동기 모터(미도시)에 인가하기 위한 적분기(600)를 포함하여 이루어진다. 본 발명에서 적분기(600)는 모터 제어 분야에 널리 공지된 적분기를 그대로 적용할 수 있으므로, 설명의 단순 명료화를 위해 본 명세서에서 상기 적분기(600)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 방법은, 정지 및 설정된 저속 영역에서 제1 회전자 위치오차 추정기(100)와 제1 비례적분 제어기(300)에 의해 수행되는 신호주입 방식의 센서리스 제어 알고리즘으로 상기 동기 모터의 속도를 추정하는 추정 단계(S100)와; 설정된 고속 영역에서 제2 회전자 위치오차 추정기(200)와 제2 비례적분 제어기(400)에 의해 수행되는 역기전력 추정기반의 센서리스 제어 알고리즘으로 상기 동기 모터의 속도를 추정하는 추정 단계(S200); 상기 저속 및 고속 추정 단계에서 각각 추정된 상기 동기 모터의 속도를 결합하여 하나의 속도 및 위치 추정치를 도출하는 결합 단계(S300); 상기 도출된 하나의 속도 및 위치 추정치를 상기 동기 모터의 구동 제어에 적용하는 단계(S400)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 시스템 및 방법의 작용을 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 1은 영구자석 동기 모터의 회전자 얼라인(align) 좌표축 및 미스얼라인(misalign) 좌표축을 나타내는 개략도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 얼라인 좌표축(aligned d-q axes)은 d축이 모터의 회전자 N극과 일치하여 회전하는 좌표축이고, 미스얼라인 좌표축(misaligned d-q axes)은 센서리스 제어 시 모터의 정확한 위치를 알지 못하기 때문에 모터 구동을 위한 제어기에서 실제 위치와는 오차를 가지고 추정하는 좌표축을 나타낸다.
도 1에서 표시된 얼라인 좌표축에서의 매입형 영구자석 동기 모터의 전압 방정식을 기술하면 아래 수학식 1과 같이 나타내어진다.
[수학식 1]
Figure pat00001
위의 수학식 1에서
Figure pat00002
는 모터의 d, q축에 인가되는 전압을 나타내는 것이고,
Figure pat00003
는 d, q축에 흐르는 전류를 나타내고, rs는 고정자의 권선저항을 나타내며, Ld, Lq는 d, q축의 인덕턴스를 각각 나타낸다.
하지만, 실제 모터의 센서리스 제어 시 정확한 좌표축을 알지 못하므로 오차가 있는 좌표축, 즉 도 1에서 미스 얼라인 좌표축에서 제어를 하게 된다. 따라서, 미스얼라인 좌표축에서 모터의 전압 방정식을 나타내면 다음의 수학식 2와 같이 나타내어진다.
[수학식 2]
Figure pat00004
Figure pat00005
위의 수학식 2에서 나타내어지는 항목들은 다음 수학식 3과 같이 정의한다.
[수학식 3]
Figure pat00006
Figure pat00007
본 발명에 따르면, 앞에서 정의한 수학식 2와 수학식 3으로부터 영구자석 동기 모터의 위치 및 속도 센서리스 제어를 위해 필요한 위치 오차 정보를 얻을 수 있다. 더욱 상세하게는 모터의 정지 및 저속 영역에서는 수학식 3에 나타내어지는 위치 오차 정보(
Figure pat00008
,
Figure pat00009
)를 이용하여 센서리스 제어를 실시하고, 고속 영역에서는 수학식 2에 나타나는 위치 오차 정보(
Figure pat00010
,
Figure pat00011
)를 이용하여 센서리스를 실시한다.
저속 및 정지 시 사용하는 신호주입 방식의 센서리스 제어 기법에 대한 한 가지 예를 들어 간단한 설명을 하면 다음과 같다.
위의 수학식 2에 위치 오차 정보를 얻기 위해 모터에 전압 펄스 또는 고조파의 신호를 모터에 인가하면 다음의 수학식 4와 같이 나타내어진다.
[수학식 4]
Figure pat00012
위의 수학식 4로부터 인가된 전압에 의한 전류 변화량을 계산하면 수학식 5와 같다.
[수학식 5]
Figure pat00013
위의 수학식 5에서 나타내어지는 항목들은 다음 수학식 6과 같이 정의된다.
[수학식 6]
Figure pat00014
따라서 위의 수학식 5와 수학식 6으로부터 모터의 센서리스 제어 시 발생되는 위치오차는 다음 수학식 7과 같이 구하여진다.
[수학식 7]
Figure pat00015
수학식 7에서 구한 위치 오차로부터 도 2와 같은 위상 동기 검출기 형태의 비례적분 제어기를 이용하여 모터의 센서리스 제어에 필요한 위치 및 속도를 추정할 수 있다. 하지만 신호주입 방식의 센서리스 제어 알고리즘은 모터의 속도가 증가되면 인가한 전압 펄스나 고조파 신호에 대한 전류를 찾아내는데 있어서 복잡한 신호처리가 요구되고, 또한 정확한 위치오차 정보를 얻기 어려운 문제점이 수반되므로 고속 영역에서는 역기전력 추정 기반의 센서리스를 사용한다.
다음으로, 모터의 고속 영역에서 사용되는 역기전력 추정 기반의 센서리스 제어 기법을 간략하게 설명하면, 수학식 2에서 마지막 항에 표현되어지는 즉, 역기전력 항에 나타나는 위치 오차정보를 얻기 위해 역기전력 관측기를 이용하면 역기전력을 얻을 수 있다. 따라서 관측기를 통해 얻어진 역기전력을 다음의 수학식 8과 같이 tan-1함수를 이용하면 고속에서 모터의 위치 오차를 구할 수 있다.
[수학식 8]
Figure pat00016
수학식 8로부터 얻어진 위치 오차 정보를 가지고 신호주입 방식의 센서리스 제어기법과 마찬가지로 도 2와 같은 위상 동기 검출기 형태의 비례적분 제어기를 이용하여 모터의 센서리스 제어에 필요한 위치 및 속도를 추정할 수 있다. 하지만 수학식 2에서 볼 수 있듯이 역기전력 항은 모터의 속도에 비례하기 때문에 모터가 저속이나 정지 시에는 역기전력의 크기가 관측기를 통해 추정하기에 충분치 않아 모터의 저속 영역에서는 역기전력 방식의 센서리스 기법은 센서리스 제어에 불안정성을 야기한다.
따라서, 모터를 전체 속도 구간에서 구동하기 위하여 센서리스 제어 시 앞에서 설명한 두 가지 방식을 모두 이용하여 제어를 한다. 따라서 동기 모터가 일정 속도가 되면 센서리스 제어기법을 변환하는데, 이때 부드러운 변환을 위해 본 발명은 이 두 가지 제어 알고리즘을 결합하는 방법을 도 3과 같이 나타내었다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 신호주입 방식의 센서리스 제어 알고리즘과 역기전력 추정 방식의 센서리스 제어 알고리즘에서 사용하는 도 2에 나타내어진 각각의 위상 동기 검출기 형태의 비례적분 제어기(300)(400)를 결합 제어기(500)로 하나의 제어기처럼 결합한 형태로 구성된다. 더욱 상세한 설명은 도 3은 각각 위상 동기 검출기 형태의 비례적분 제어기의 추정 속도 출력을 도 6과 같은 속도에 따른 가중치 함수를 이용해 결합한 후 그로부터 나온 단일의 속도 추정치를 적분기(600)를 이용해 모터의 구동 제어에 이용한다.
도 6은 신호주입 방식을 이용한 저속 영역에서 사용되는 센서리스 제어 알고리즘과 고속 영역에서 사용되는 센서리스 제어 알고리즘의 위상 동기 검출기 형태의 비례적분 제어기(300)(400)에서 도출되는 각각 알고리즘의 추정 속도 결과 값을 동기 모터의 속도에 따라 값에 비중을 나누어서 결합하기 위한 함수 그래프를 나타낸다.
더욱 상세하게는 도 6에 나타낸 각각의 가중치 함수 값은 0에서 1사이의 값을 가지고 두 함수 값의 합은 항상 1이 된다. 저속 영역에서 사용되는 센서리스 알고리즘에 적용하는 가중치 함수는 저속의 일정 속도(ωa)까지는 1의 값을 유지하고, ωa 이상의 속도에서부터 고속의 일정 속도(ωb)까지의 속도까지 선형적으로 감소하여 모터의 속도가 ωb에 도달하면 0의 값을 갖는다. 고속 영역에서 사용되는 센서리스 알고리즘에는 저속 영역의 센서리스 알고리즘에 적용되는 가중치 함수와는 반대의 성질을 갖는 가중치 함수를 적용한다.
이와 같이, 각각의 센서리스 제어 알고리즘에서 사용하는 위상 동기 검출기 형태의 비례적분 제어기(300)(400)를 본 발명에 따른 도 3과 같은 형태의 결합 제어기(500)로 단일 제어기 형태로 결합하여 영구자석 동기 모터의 센서리스 제어를 실시하면 서로 다른 방식으로 동작되는 센서리스 제어기들을 하나의 제어기가 동작되는 것처럼 사용할 수 있으며, 더불어 모터의 전체 운전영역에서 안정적인 센서리스 구동 제어를 할 수 있다.
따라서, 매입형 영구자석 동기 모터의 센서리스 벡터제어 시 서로 다른 방식의 센서리스 제어 알고리즘 간 제어기법 변환 시 부드럽게 변환하여 과전류에 의한 인버터 고장이나 모터 구동 제어에 있어서 불안정성을 방지할 수 있다.
100: 신호주입 방식의 센서리스 제어에 의한 회전자 위치오차 추정기
200: 역기전력 추정방식의 센서리스 제어에 의한 회전자 위치오차 추정기
300 : 신호주입 방식의 센서리스 제어를 위한 비례적분(PI) 제어기
400 : 역기전력 추정방식의 센서리스 제어를 위한 비례적분(PI) 제어기
500 : 결합 제어기
600 : 적분기

Claims (6)

  1. 동기 모터의 센서리스 제어를 수행하는 시스템에 있어서,
    상기 동기 모터의 신호주입을 이용하여 회전자의 위치 오차를 추정하는 제1 회전자 위치오차 추정기;
    상기 동기 모터의 역기전력을 기반으로 회전자의 위치 오차를 추정하는 제2 회전자 위치오차 추정기;
    상기 제1 및 제2 회전자 위치오차 추정기에서 각각 출력되는 위치오차 추정치를 입력으로 하여 상기 동기 모터의 속도 추정치를 각각 출력하는 제1 및 제2 비례적분(PI) 제어기;
    상기 제1 및 제2 비례적분 제어기에서 각각 출력되는 속도 추정치를 결합하여 상기 동기 모터에 대한 하나의 속도 추정치를 출력하는 결합 제어기; 및
    상기 결합 제어기에서 출력되는 하나의 속도 추정치에 대응하는 위치 추정치를 출력하기 위한 적분기를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 비례적분 제어기는 위상 동기 검출기(PLL) 방식의 위치 추정기를 포함하여 이루어지고,
    상기 결합 제어기는 상기 하나의 속도 추정치를 출력하기 위해 상기 제1 및 제2 비례적분 제어기에서 각각 출력되는 속도 추정치에 대해 경로이득을 변화시키는 가중치를 부여하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동기 모터는 d축과 q축의 인덕턴스가 다른 영구자석 동기 모터인 것을 특징으로 하는 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동기 모터의 고속 영역에서 발생하는 역기전력의 위치 오차 정보는 역기전력 관측기를 통해 획득하는 것을 특징으로 하는 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 시스템.
  4. 회전자 위치오차 추정기 및 비례적분 제어기를 이용하여 영구자석 동기 모터를 센서리스 제어하는 방법에 있어서,
    정지 및 설정된 저속 영역에서 제1 회전자 위치오차 추정기와 제1 비례적분 제어기에 의해 수행되는 신호주입 방식의 센서리스 제어 알고리즘으로 상기 동기 모터의 속도를 추정하는 저속 추정 단계;
    설정된 고속 영역에서 제2 회전자 위치오차 추정기와 제2 비례적분 제어기에 의해 수행되는 역기전력 추정기반의 센서리스 제어 알고리즘으로 상기 동기 모터의 속도를 추정하는 고속 추정 단계;
    상기 저속 및 고속 추정 단계에서 각각 추정된 상기 동기 모터의 속도치를 결합하여 하나의 속도 추정치를 얻는 결합 단계; 및
    상기 하나의 속도 추정치를 적분기를 이용하여 하나의 위치 추정치를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 결합 단계는, 상기 제1 및 제2 비례적분 제어기에서 획득된 각각의 속도 추정치에 동기 모터의 속도에 의한 가중치 함수를 적용하여 하나의 추정 속도 결과치를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 비례적분 제어기는, 위상 동기 검출기 형태의 비례적분 제어기인 것을 특징으로 하는 두 개의 센서리스 제어 방법을 조합한 위상 동기 검출기 기반의 동기 모터 회전자 각도 추정 방법.
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