KR20120031297A - 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120031297A
KR20120031297A KR1020127001367A KR20127001367A KR20120031297A KR 20120031297 A KR20120031297 A KR 20120031297A KR 1020127001367 A KR1020127001367 A KR 1020127001367A KR 20127001367 A KR20127001367 A KR 20127001367A KR 20120031297 A KR20120031297 A KR 20120031297A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
correction
determined
control unit
inductive
Prior art date
Application number
KR1020127001367A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101328192B1 (ko
Inventor
알렉산더 샤이트
호르스트-군터 시링
Original Assignee
가트너-일렉트로닉-디자인 게엠베하
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 가트너-일렉트로닉-디자인 게엠베하 filed Critical 가트너-일렉트로닉-디자인 게엠베하
Publication of KR20120031297A publication Critical patent/KR20120031297A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101328192B1 publication Critical patent/KR101328192B1/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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/185—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation
    • 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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • 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
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/01—Motor rotor position determination based on the detected or calculated phase inductance, e.g. for a Switched Reluctance Motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법들 및 장치들에 관련된 것이며, 회전자 위치는 위상들의 유도성들로부터 결정된다. 본 방법들 및 장치들은 부하율들에 대하여 영구 여기된 모터들 내의 회전자의 위치의 결정을 위해 유도성 기반 신호들을 안정화하는 데에 특징이 있다. 이를 위해, 장점적으로, 모터 동작 동안 결정되는 각도 값들의 전류 의존 결함들(faults)이 정정된다. 이러한 목적을 위해, 회전자 위치의 유도성 기반 결정을 정정하기 위해, 측정 장치 내에서, 위상 전류들이 측정되거나, 중간 회로 전류가 획득된다. 또한, 적어도 하나의 모터 특정(motor-specific)의 특성 값(characteristic value)을 포함하여, 이러한 특성 값으로부터 결정되는 적어도 하나의 전류 의존 정정 값(current-dependent corrective value)이, 정정 장치 내에서, 유도성들을 결정하기 위한 장치의 유도성 기반 신호들(이러한 신호들은 회전자의 위치의 유도성 기반 결정으로부터 비롯됨)에 대해 적용되며, 이에 따라 제어 장치에 의해, 정정 값과 함께 로드(load)되며 그에 따라 정정되는 스위치 상태들이 모터를 작동시키기 위해 변환기(converter)에 제시된다.

Description

영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR COMPENSATING FOR LOAD FACTORS IN PERMANENTLY EXCITED MOTORS}
본 발명은 영구 여기된 모터들(permanently excited motors) 내의 부하율들(load factors)을 보상하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것으로서, 회전자(rotor) 위치는 위상들(phase)의 유도성(inductivity)들에 기초하여 결정된다.
영구 여기된 동기 머신들(permanently excited sychronous machines, PMSM) 및 브러시리스 직류 모터(brushless direct current motors, BLDC)는 자석들과 함께 고정자(stator) 및 회전자로 이루어진다. 고정자의 개별적인 위상들(phases)은 성형 결선(star connection) 또는 델타 결선(delta connection)으로 연결된다. 모터는 변환기(converter)와 함께 동작한다. 모터들은, 회전자 위치를 결정하고 개별적인 위상들에 전류를 공급하기 위한 제어 전자장치(control electronics)를 필요로 한다.
회전자 위치는 센서들에 의해 검출될 수 있다. 특히, 홀 센서들(Hall sensors)이 이용될 수 있다. 센서들은 공간을 늘릴 것을 요구하며, 더 높은 시스템 비용을 야기한다.
이러한 단점들을 피하기 위해, 센서들이 없는 제어 방법들이 이용된다. 이들은 개략적으로 2 그룹으로 분류될 수 있다.
하나의 그룹은 위상 내에서의 이동(movement)에 의해 유도되는 전압을 이용한다. 시스템에 의해 야기되는 단점들은 정지 상태(standstill)에서 위치 정보(position information)가 없다는 것이다.
두 번째 그룹은 고정자 유도성들의 변화에 기초한다. 고정자 유도성의 포화(saturation)는 영구 자석들의 회전자 장(rotor field) 및 전류에 의해 야기되는(current-caused) 고정자 장(stator field)에 의해 영향을 받는다.
무전류 상태(currentless state)에서의 코일의 유도성은 비투자율(relative permeability)에 비례한다. 코어 내에서 포화가 일어나게 되면, 장(field)의 세기의 증가와 더불어, 비투자율이 떨어지거나, 또는 달리 말하면, 자기 저항이 증가한다. 이 점에 있어서, 방향이 아닌 절대 값이 결정적(decisive)이다. 따라서, BLDC 모터에 대한 유도성의 회전자 위치 의존 함수(rotor position-dependent function)가 야기된다. 모터가 3개의 위상을 가질 때, 함수들은 60도의 전기적 각도(electrical degree) 만큼 서로에 대해 변위(displace)된다. 무전류 상태에서, 회전자 자석들의 N극 및 S극은 동일한 효과를 갖는다. 따라서, 이러한 유도성 함수들은 전기 주기에 비해 2배의 주기성(periodity)을 갖는다. 완전한 위치 정보를 위해서는 이러한 애매성(ambiguity)이 해결되어야 한다. 전류 여기 장(current-excited field)은 고정자 장 위에 겹쳐진다(superimpose). 이러한 방식으로, 모터 내에서의 포화가 커지거나 감소되며, 이에 따라 그에 대응하여 유도성이 감소되거나 커지게 된다. 이러한 효과는 또한 모터의 유용한 전류 피드(current feed)의 경우 각도 결정에 영향을 미치며, 회전자 위치를 잘못 결정하게 한다.
제 1 항 및 제 12 항에 개시된 발명의 목적은, 부하율들(load factors)에 대하여 영구 여기된 모터들 내의 회전자의 위치 결정을 위한 유도성 기반 신호들(inductivity-based signals)을 안정화하는 것이다.
이러한 목적은 제 1 항 및 제 12 항에 개시된 특징들에 의해 달성된다.
영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법들 및 장치들?여기서, 회전자 위치는 위상들의 유도성들 또는 이들의 관계들에 기초하여 결정됨?은, 부하율들에 대하여 영구 여기된 모터들 내의 회전자의 위치 결정을 위한 유도성 기반 신호들을 안정화하는 데에 특징이 있다. 이 점에 있어서, 장점적으로, 모터 동작 동안 결정되는 각도 값들의 전류 의존 에러들(current-dependent errors)이 정정(correct)된다.
이러한 목적을 위해, 회전자의 유도성 기반 위치 결정을 정정하기 위해, 측정 장치(measuring device)에서, 위상 전류들(phase currents)이 측정되거나, 중간 회로 전류(intermediate circuit current)가 검출된다. 바람직하게는, 이러한 목적을 위해, 측정 저항기(measuring resistor)가 측정 장치에서 이용된다. 또한, 적어도 하나의 모터 특정(motor-specific)의 특성 값(characteristic value)을 고려하여, 이로부터 유도되는 적어도 하나의 전류 의존 정정 값(corrective value)이, 정정 장치 내에서, 유도성들을 결정하기 위한 장치의 유도성 기반 신호들에 계산적으로 적용되며?여기서, 이러한 신호들은 회전자의 유도성 기반 위치 결정으로부터 비롯되며?, 이에 따라 제어 유닛에 의해, 정정 값의 영향을 받으며 그에 따라 정정되는 스위치 상태들이 모터를 제어하기 위해 변환기(converter)에 공급된다.
이러한 목적을 위해, 상기 장치에 있어서, 위상 전류들 또는 중간 회로 전류에 대한 측정 장치 뿐 아니라, 유도성들을 결정하기 위한 장치는 유도성 기반 위치 결정의 정정 장치에 연결된다. 이러한 환경에서, 이러한 정정 장치는, 적어도 하나의 모터 특정의 특성 값을 고려하여, 이로부터 적어도 하나의 정정 값을 결정하고, 이러한 정정 값을 유도성 기반 위치 결정으로부터 비롯되는 각도와 링크(link)시키는 정정 장치이다. 또한, 제어 장치는 정정 장치와 연결되거나, 또는 결정 장치와 함께 정정 장치에 연결되며, 정정 값의 영향을 받으며 그에 따라 정정되는 스위치 상태들은 모터에 대한 변환기에 공급된다.
본 발명은 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법들 및 장치들에 관련되며, 회전자 위치는 위상들의 유도성들에 기초하여 결정된다.
유도성들은, 종래에 알려져있는 바와 같이,
- 위상 전류들 또는 중간 회로 전류의 직접 측정을 위해 전류 변경률(current change rate)(dl/dt)을 측정하고, BEMF(Back ElectroMotive Force- back EMF, 즉 백 유도 전압) 및 모터 전압을 고려하고;
- 성형 결선된 모터들의 성형 포인트 전위(star point potential)를 측정하고, 그에 따라 결과적으로 모터의 비율계량 유도성 비율들(ratiometric inductive ratios)을 계산하거나; 또는
- 고주파수 전압들을 공급하고, 자기 저항들을 직접 측정함으로써 결정된다.
이러한 환경에서, 본 방법 및 장치에 의하면, 장점적으로, 모터 동작 동안 결정되는 각도 값들의 전류 의존 에러들이 정정된다.
설명되는 방법 및 장치는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상한다. 이는 이용되는 유도성 기반 신호들의 안정화를 이끈다. 이에 따라, 시스템은 부하율들에 대하여 더 강건(robust)해지게 된다.
신호 세기가 감소되는 영향이 본 방법에 의해 감소될 수 있다. 180도의 전기적 각도에 의한 발생가능한 회전자 위치 검출의 잘못된 점프(faulty jump)가 안전하게 방지된다.
잘못된 유도성 기반 신호들의 정정은 더 정확한 회전자 위치 검출을 가능하게 한다. 모터는 보다 효율적으로 제어된다.
본 발명의 유익한 실시예들은 제 2 항 내지 제 11 항 및 제 13 항 내지 제 16 항에 개시된다.
제 2 항 및 제 13 항의 실시예들에 따른 제어 유닛은 모터의 미리 결정된 동작을 위한 제어 유닛이다. 이 점에 있어서, 이러한 목적을 위해, 제어 유닛 내에서, 정정된 각도 값(Mcorr)을 이용하여, 변환기에 대해 요구되는 펄스 폭 변조(PWM) 패턴이 결정되며,
- 유도성 기반 신호(M)는 측정되는 유도성들 또는 이러한 유도성들 간의 관계들에 기초하여 계산되고, 이들은 회전자의 잘못된 위치를 나타내며;
- 정정 장치 내에서, 전류 의존 정정이 수행되며; 그리고
- 제어 유닛은 변환기들 및 그에 따라 모터를 제어한다.
제 3 항의 실시예에 따르면, 부가적으로, 각도 값과 정정 장치에 대한 위상 전류들 또는 중간 회로 전류 간의 상관관계에 대한 함수로서, 모터의 유도성들에 대한 영향들이, 모터 마다 특정적으로(motor-specifically),
- 유도성들의 여러 번의 측정들 또는 다른 상태들에서의 이들의 관계에 의해, 모터의 구성의 지식(knowledge)없이 실험적으로; 또는
- 모터 구성의 분석에 의해 분석적/시뮬레이션적으로 결정된다.
각도 에러의 정정은 이러한 함수에 기초한다.
장점적으로, 실험적인 결정은 여러 번의 측정들을 갖는 테스트 기반으로 실현된다.
유한 요소법(finite element method, FEM)에 기초하는 모터 구성의 분석이 또한 정정 파라미터들의 결정을 가능하게 한다. 이로부터 유도되는 프로세스 모델들(process models)은 더 고차수의 복소 함수들(complex functions)로 구성된다. 더 큰 수학적인 자유도의 결과로서, 정정 함수들은 목표 모터에 더 효율적으로 정합(match)될 수 있다.
제 4 항의 실시예에 따라, 모터 특정의 특성 값이, 모터가 시동되면 자동으로 결정되며,
- 모터에는 전류가 공급되고;
- 유도성 기반 신호들이 적어도 2개의 다른 모터 전류들에 대해 측정되고;
- 이에 따라 결과적인 각도 값들이 유도성들에 기초하여 결정되며; 그리고
- 전류 의존 정정 함수가 이러한 정정 함수를 결정하기 위한 장치 내에서 결정된다.
이에 따라, 적어도 선형의(linear) 정정 값이 존재한다.
자동 결정은, 이것이 동작 동안 수행되며, 이에 따라 표본 기반 차이들(exemplar-based differences)이 고려될 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 이것은 자기 보상적(self-compensating)이며, 이러한 방식으로 모터에 독립적으로 생성될 수 있는 기술적인 솔루션을 가능하게 한다. 따라서, 이러한 제품은 다양한 응용들에서 이용될 수 있다. 이는 시스템 비용을 감소시킨다.
제 5 항 및 제 10 항의 실시예에 따르면, 유도성들을 측정하기 위한 시간은 모터의 기계적인 시상수(time constant) 보다 작다. 이러한 방식으로, 모터의 발생가능한 이동의 결과로서 야기되는 잘못된 함수(false function)를 피하게 된다.
제 6 항의 실시예에 따르면, 유도성들은 모터의 다른 전류들 및 무시가능한(negligible) 이동에 대해 측정된다. 또한, 계산되는 각도 값과 전류들 간의 상관관계가 계산되며, 가장 단순한 경우에 있어서, 정정 값은 상수이다.
제 7 항 및 제 15 항의 실시예들에 따른 제어 유닛은, 모터의 미리 결정된 동작을 위한 제어 유닛이다.
제어 유닛에서, 이러한 목적을 위해, 정정된 회전자 위치(Mcorr)를 이용하여 변환기에 대해 요구되는 펄스 폭 변조(PWM) 패턴이 결정되며,
- 유도성 기반 신호들(LU, LV, 및 LW)이 측정되고, 측정되는 값들은 회전자의 잘못된 위치를 나타내며;
- 정정 장치에서, 전류 의존 및 회전자 위치 의존 정정 값들이 결정되고, 결정 장치를 갖는 제어 루프에서, 그것과 함께 정정되는 신호들(LU corr, LV corr, 및 LW corr)에 기초하여, 부하율들에 의해 정정되는 회전자 위치(Mcorr)가 결정되며; 그리고
- 제어 유닛은 변환기 및 그에 따라 모터를 제어한다.
이는 각도 값들의 보다 정확한 정정을 가능하게 하는데, 왜냐하면 각도 함수들(이에 기초하여 유도성들이 반응을 나타낸다)의 특별한 특징들이 이러한 배열을 이용하여 검출될 수 있기 때문이다.
제 8 항의 실시예에 의하면, 부가적으로, 유도성 기반 신호들에 의해 표현되는 각도 값들과 정정 장치에 대한 위상 전류들 또는 중간 회로 전류 간의 상관관계에 대한 모터 특정 함수들로서의 모터의 유도성들에 대한 영향들이, 다른 상태들에서의 유도성들의 여러 번의 측정들에 의해 모터의 구성의 지식없이 실험적으로, 또는 모터 구성의 분석에 의해 분석적/시뮬레이션적으로 결정된다. 이러한 콘텍스트에서, 유도성 기반 신호들의 정정은 이러한 함수들에 기초한다.
제 9 항의 실시예에 따른 모터 특정의 특성 값들은 모터의 시동시 자동으로 결정되며,
- 모터에는 전류가 공급되고;
- 유도성 기반 신호들이 적어도 2개의 다른 모터 전류들에서 측정되고;
- 유도성 기반 신호들에 기초하여 각도 값들이 계산되며; 그리고
전류 의존 정정 함수들이 결정된다.
이러한 방식으로, 정정 함수들을 결정하기 위한 장치에 의해 적어도 선형의 정정값들이 존재하게 된다.
제 11 항의 실시예에 따른 유도성들은 모터의 다른 전류들 및 무시가능한 이동에 대해 측정된다. 또한, 유도성 기반의 각도를 나타내는 신호들과 전류들 간의 상관 관계가 계산되며, 가장 단순한 경우에 있어서, 정정 값들은 상수들이다.
또한, 제 14 항의 실시예에 따른 정정 장치는 정정 함수를 결정하기 위한 장치에 연결되며, 이러한 장치는 모터 전압 및 그에 따라 모터의 전류를 자동으로 변경한다. 또한, 이러한 장치는 정정 장치에 연결되며, 이에 따라 유도성 기반 위치 신호 및 모터 전류들에 기초하여, 정정 함수들이 결정될 수 있다.
또한, 제 16 항의 실시예에 따른 정정 장치는 정정 함수들을 결정하기 위한 장치에 연결되며, 모터 전압 및 그에 따라 모터의 전류가 변경된다. 또한, 이러한 장치는 정정 장치에 연결되며, 이에 따라 유도성 기반 위치 신호들 및 모터 전류들에 기초하여, 정정 함수들이 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 각각 도면들에 원론적으로 도시되어 있으며, 하기에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 영구 여기된 모터들에서의 회전자 위치 검출에 대해 부하율들을 보상하기 위한 장치를 도시한다.
도 2는 영구 여기된 모터들에서의 회전자 위치 결정의 유도성 기반 신호들에 대해 부하율들을 보상하기 위한 장치를 도시한다.
실시예들에서, 방법 및 장치는 각각 공동으로 보다 상세히 설명된다.
먼저, BLDC 모터의 무전류 상태를 고려한다. 코일의 유도성은 비투자율에 비례한다. 코일 내에서 포화가 일어나게 되면, 장(field)의 세기의 증가에 따라, 비투자율이 떨어지거나, 또는 달리 말하면, 자기 저항이 증가한다. 이러한 환경에서, 방향이 아닌 절대 값이 결정적이다. BLDC 모터에 대에 이러한 지식을 적용하게 되면, 유도성의 회전자 위치 의존 함수가 야기된다. 모터가 3개의 위상을 가질 때, 함수들은 120도의 전기적 각도 만큼 서로에 대해 변위된다. 이들은 전기 주기에 비해 2배의 주기성을 갖는다. N극 또는 S극이 위상의 자극편(pole shoe)과 반대일 때, 최소가 된다.
제 2 특징적인 위치에서, 위상들(U 및 W)에서의 장(field)의 세기의 절대 값은 같지만, 장들의 방향은 다르다. 무전류 상태에서 유도성들은 동일하다. 위상(V)에서의 방사속(radial flux)은 제로이다. 유도성(V)은 가장 크다. 이를 고려하게 되면, 공기 갭의 변화는 무시된다.
모터에 전류가 공급되면, 회전자 장과 고장자 장은 겹치게 된다.
이러한 변경된 유도성들에 기초하여 회전자 위치를 결정하는 시스템은 잘못된 정류(commutation)를 발생시킬 것이다. 이러한 에러는 보상되어야 한다. 이러한 각도 에러를 보상하지 않으면, 이러한 영향은 심각한 문제를 가져올 수 있다. 유도성들의 변화는 억제될 수 있다. 시스템은 회전자 위치를 더 이상 정확하게 결정할 수 없다. 이는 계속해서 점점 더 드리프트(drift)될 것이다. 고정자 장은 코일 내에서의 총 장(field)을 감소시키고, 더 이상 어떤 변화도 검출되지 않을 때 까지 유도성들의 변화는 감소될 것이다. 또한, 모터는 최적의 작동점(working point)에서 동작하지 않는다.
제 1 실시예
영구 여기된 모터들(3) 내에서의 부하율들을 보상하기 위한 제 1 방법에서, 회전자 위치는 위상들의 유도성들에 기초하여 결정되며, 부하율들은 제 1 장치에 의해 회전자 위치를 결정함에 있어서 보상된다.
도 1은 영구 여기된 모터들 내에서의 부하율들을 보상하기 위한 장치를 원론적으로 나타낸다.
이 장치는 실질적으로 제어 유닛(1), 영구 여기된 모터(3)를 위한 변환기(2), 유도성들을 결정하기 위한 장치(4), 측정 장치(5) 및 정정 장치(6)로 이루어진다.
유도성들을 결정하기 위한 장치(4) 뿐 아니라 측정 장치(5)는 유도성 기반 위치 결정의 정정 장치(6)에 연결된다.
측정 장치(5)는 중간 회로 전류 또는 위상 전류들을 결정한다. 바람직하게는, 이러한 목적을 위해, 측정 저항기가 이용된다. 이러한 전류들 및 적어도 하나의 모터 특정의 특성 값에 기초하여, 정정 장치(6)는 적어도 하나의 정정 값을 결정하며, 이러한 정정 값은 유도성 기반 위치 결정으로부터 비롯되는 유도성 기반 신호들에 링크된다.
가장 단순한 경우, 전류 IZK는 상수 K와 곱해지며, 검출되는 회전자 위치로부터 빼진다.
Mcorr = M - F, 여기서 F = IZK * K 이다.
상수 K는 모터마다 구체적으로 결정가능하다. 실험적으로, 여러 번의 측정들에 의해, 부하율들에 응답하는 유도성들의 반응들이 다른 상태들에서 검사된다. 모터 구성의 분석 또는 시뮬레이션에 의해 추가의 가능성이 제공된다. 더 고차수의 보다 복잡한 정정 함수들을 결정하는 것이 가능하다.
모터 특정의 정정 값은 또한 모터의 시동시 자동으로 결정될 수 있다. 장치(7)는 프로세스를 제어하고, 정정 값을 결정한다. 모터(3)에 전류가 공급되고, 유도성들이 측정되며, 각도가 계산된다. 이러한 배열이 요구되는 값들을 측정하는 시간 간격(time span)은 시스템의 기계적인 시상수 보다 작다. 모터의 다른 가능한 이동은 측정들을 왜곡(falsify)시킬 것이다.
정정 장치(6)는, 적어도 하나의 모터 특정의 특성 값을 고려하여, 그에 기초하여 정정 값을 결정하는 정정 장치(6)이며; 이러한 정정 값은 유도성 기반의 위치 결정으로부터 비롯되는 유도성 기반 신호들과 링크된다. 정정 장치(6)는 또한 제어 유닛(1)에 연결되며, 정정 값들의 영향을 받으며 그에 따라 정정되는 스위치 상태들이 모터(3)에 대한 변환기(2)에 공급된다.
제 2 실시예
영구 여기된 모터들(3) 내에서의 부하율들을 보상하기 위한 제 2 방법에서, 회전자 위치는 위상들의 유도성들에 기초하여 결정되며, 이러한 회전자 위치를 결정함에 있어서의 부하율들은 제 2 장치에 의해 보상된다. 전류 기반의 시스템 에러(systematic error)를 보상하기 위해, 센서프리 방법(sensor-free method)에서의 중재가 요구된다. 유도성 기반 신호들은 정정 값들(LU corr, LV corr, 및 LW corr)의 영향을 받는다. 이렇게 얻어지는 신호들은 이후 센서프리 방법에 넘겨진다.
도 2는 영구 여기된 모터들(3)에서의 회전자 위치 결정의 유도성 기반 신호들에 대한 부하율들을 보상하기 위한 장치를 원론적으로 나타낸다.
제어 유닛(1)은 모터 동작을 위한 디폴트(default)를 외부 시스템에 의해 얻는다. 이에 기초하여, 제어 유닛(1)은 변환기(2)에 대해 요구되는 PWM 패턴을 계산한다. 변환기(2)는 모터(3)에 전류를 공급한다. 측정 장치(4)는 에러 비율(error proportion)을 포함하는 유도성 기반 신호들(LU, LV, 및 LW)을 발생시킨다.
전류 의존 및 회전자 위치 의존 정정 값들(KU, KV 및 KW)이 이러한 신호들로부터 빼진다는 점에서, 정정이 구현된다. 이러한 목적을 위해, 모터의 전기적인 주기는 6개의 세그먼트들로 나누어진다. 이러한 세그먼트들은 KU, KV 및 KW에 대해 할당된 다른 값들을 갖는다. 이러한 값들은 테이블 내에 세이브(save)된다.
LU corr = LU - FU, 여기서 FU = IZK * KU
LV corr = LV - FV, 여기서 FV = IZK * KV
LW corr = LW - FW, 여기서 FW = IZK * KW
이후, 이렇게 준비 또는 처리된 신호들(LU corr, LV corr, 및 LW corr)은 모터 위치 검출을 위해 장치(7)에 넘겨진다. 장치(7)에서, 부하율들에 의해 정정되는 회전자 위치가 결정된다. 이러한 정보에 기초하여, 제어 유닛(1)은 그에 따라 강건한 방식으로 모터(3)를 동작시킬 수 있다.
상수들(KU, KV 및 KW)은 모터 마다 특정되며, 결정되어야 한다. 이는 모터 구성의 분석에 의해 또는 측정들에 의해 이루어진다.
이러한 값들은 또한 모터의 시동시에 자동으로 계산될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 모터(3)에는 전류가 공급되고, 다양한 모터 전류들에서의 유도성들의 변경이 측정된다.
이러한 배열이 요구되는 값들을 결정하는 시간 간격은 기계적인 시상수 보다 작으며, 이에 따라 회전자의 가능한 이동을 피하게 된다.
정정을 위한 장치(5)는 신호들이 최소 진폭 아래로 떨어지지 않도록 보증한다. 이러한 목적을 위해, 유용한 전류 피드는 마지막 정류의 방향으로 회전되고, 및/또는 전류가 제한된다.
이러한 목적을 위해, 영구 여기된 모터들(3) 내에서의 부하율들을 보상하기 위한 장치 -여기서, 회전 위치는 위상들의 유도성들에 기초하여 결정된다- 는, 실질적으로 제어 유닛(1), 모터(3)를 위한 변환기(2), 유도성들을 결정하기 위한 장치(4), 측정 장치(5), 정정 장치(6) 및 모터 위치를 결정하기 위한 장치(8)로 이루어진다.
위상 전류들 또는 중간 회로 전류를 위한 측정 장치(5) 뿐 아니라, 유도성들을 결정하기 위한 장치(4)는 유도성 기반의 위치 결정의 정정 장치(6)에 연결된다.
정정 장치(6)는, 회전자의 위치로부터 발생되는 유도성 기반 신호들(LU, LV 및 LW)로부터 전류 의존 및 모터 위치 의존 정정 값들을 빼는 정정 장치(6)이다. 또한, 정정 장치(6)는 회전자 위치를 결정하기 위한 장치(8)에 의해 제어 유닛(1)에 연결되며, 정정된 신호들(LU corr, LV corr 및 LW corr)에 기초하여, 회전자 위치가 검출되고, 부하율들에 의해 정정되는 회전자 위치(Mcorr)가 결정되며, 변환기(2) 및 그에 따라 모터(3)가 제어된다. 회전자 위치를 결정하기 위한 장치(8)는 또한 정정 장치에 연결되며, 이에 따라 각각의 정정된 회전자 위치(Mcorr)를 고려하여 각각의 정정된 신호들(LU corr, LV corr 및 LW corr)이 결정된다. 이러한 방식으로, 모터(3)의 동작은 각각의 실제 동작 상태에 매치된다. 정정된 신호들은 유도성 기반 신호들(LU, LV 및 LW) 뿐 아니라, 위상 전류들 및 정정된 회전자 위치(Mcorr)의 함수로서의 상수들에 기초하여 결정된다.

Claims (16)

  1. 영구 여기된 모터들(permanently excited motors) 내의 부하율들(load factors)을 보상하기 위한 방법 ?회전자 위치는 위상들의 유도성들 또는 상기 유도성들의 관계들에 기초하여 결정됨? 에 있어서,
    상기 회전자의 유도성 기반 회전 위치(inductivity-based rotational position)를 정정하기 위해, 측정 장치(5)에서, 위상 전류들(phase currents)이 측정되거나, 중간 회로 전류(intermediate circuit current)가 검출되며, 그리고 적어도 하나의 모터 특정(motor-specific)의 특성 값(characteristic value)을 고려하여, 이에 기초하여 결정되는 적어도 하나의 정정 값(corrective value)이, 정정 장치(6) 내에서, 유도성들을 결정하기 위한 장치(4)의 유도성 기반 신호들(inductivity-based signals)과 링크되며?여기서, 상기 유도성 기반 신호들은 상기 회전자의 유도성 기반의 회전 위치로부터 비롯됨?, 이에 따라 제어 유닛(1)에 의해, 상기 정정 값의 영향을 받으며 그에 따라 정정되는 스위치 상태들(switch states)이 모터(3)를 제어하기 위해 변환기(converter)(2)에 공급되는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(1)은 상기 모터(3)의 미리 결정된 동작을 위한 제어 유닛(3)이며, 이를 위해, 상기 제어 유닛(1) 내에서, 정정된 각도 값(Mcorr)을 이용하여, 상기 변환기(2)에 대해 요구되는 펄스 폭 변조(PWM) 패턴이 결정되며,
    - 상기 유도성 기반 신호(M)는 상기 측정되는 유도성들 또는 상기 유도성들 간의 관계들로부터 계산되고, 상기 유도성 기반 신호들은 상기 회전자의 잘못된 위치를 나타내며;
    - 상기 정정 장치(6) 내에서, 적어도 하나의 모터 특정의 특성 값에 기초하여 전류 의존 정정이 수행되며; 그리고
    - 상기 제어 유닛(1)은 상기 변환기(2) 및 그에 따라 상기 모터(3)를 제어하는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    부가적으로, 상기 모터(3)의 유도성들에 대한 영향들(effects)이, 상기 각도 값과 상기 정정 장치(6)에 대한 위상 전류들 또는 중간 회로 전류 간의 상관관계에 대한 함수로서, 상기 모터 마다 특정적으로(motor-specifically),
    - 상기 유도성들의 여러 번의 측정들에 의해, 또는 다른 상태들에서의 상기 유도성들의 관계들에 의해, 상기 모터(3)의 구성의 지식(knowledgement)없이 실험적으로; 또는
    - 상기 모터의 구성의 분석에 의해 분석적/시뮬레이션적으로 결정되며; 그리고
    각도 에러의 정정은 상기 함수에 기초하는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 모터 특정의 특성 값은 상기 모터가 시동되면 자동으로 결정되며,
    - 상기 모터(3)에는 전류가 공급되고;
    - 상기 유도성 기반 신호들은 적어도 2개의 다른 모터 전류들에 대해 측정되고;
    - 상기 유도성들에 기초하여, 결과적인 각도 값들이 결정되며; 그리고
    - 전류 의존 정정 함수가 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)에서 결정되며;
    이에 따라, 적어도 선형의(linear) 정정 값이 존재하는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유도성들을 측정하기 위한 시간은 상기 모터(3)의 기계적인 시상수(time constant) 보다 작은 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 유도성들은 상기 모터(3)의 다른 전류들 및 무시가능한 이동(negligible movement)에 대해 측정되며, 그리고 상기 계산되는 각도 값과 전류들 간의 상관관계가 계산되고, 가장 단순한 경우에 있어서, 상기 정정 값은 상수인 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(1)은 상기 모터(3)의 미리 결정된 동작을 위한 제어 유닛(1)이고, 이러한 목적을 위해, 상기 제어 유닛(1)에서, 정정된 회전자 위치를 이용하여, 상기 변환기(2)에 대해 요구되는 펄스 폭 변조(PWM) 패턴이 결정되며,
    - 상기 유도성 기반 신호들(LU, LV 및 LW)이 측정되고, 측정되는 값들은 상기 회전자의 잘못된(faulty) 위치를 나타내며;
    - 상기 정정 장치(6)에서, 전류 의존 및 회전자 위치 의존 정정 값들은 적어도 하나의 모터 특정의 특성 값에 기초하고, 검출 장치(8)를 갖는 제어 루프에서, 상기 정정 값들과 함께 정정되는 신호들(LU corr, LV corr, 및 LW corr)에 기초하여, 상기 부하율들에 의해 정정되는 회전자 위치(Mcorr)가 결정되며; 그리고
    - 상기 제어 유닛(1)은 상기 변환기(2) 및 그에 따라 상기 모터(3)를 제어하는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    부가적으로, 상기 모터(3)의 유도성들에 대한 영향들이, 상기 유도성 기반 신호들에 의해 표현되는 각도 값들과 상기 정정 장치(6)에 대한 위상 전류들 또는 중간 회로 전류 간의 상관관계에 대한 함수들로서 모터에 대해 구체적으로, 다른 상태들에서의 유도성들의 여러 번의 측정들에 의해 상기 모터(3)의 구성의 지식없이 실험적으로, 또는 모터 구성의 분석에 의해 분석적/시뮬레이션적으로 결정되며, 상기 유도성 기반 신호들의 정정은 상기 함수들에 기초하는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 모터 특정의 특성 값들은 상기 모터의 시동시 자동으로 결정되며,
    - 모터(3)에는 전류가 공급되고;
    - 상기 유도성 기반 신호들은 적어도 2개의 다른 모터 전류들에서 측정되고;
    - 상기 유도성 기반 신호들(LU, LV 및 LW)에 기초하여, 결과적인 각도 값들이 계산되며; 그리고
    전류 의존 정정 함수들이 결정됨으로써,
    상기 정정 함수들을 결정하기 위한 장치(9)에 의해 적어도 선형의 정정값들이 존재하게 되는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유도성들을 측정하기 위한 시간은 상기 모터(3)의 기계적인 시상수 보다 작은 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 유도성들은 상기 모터(3)의 다른 전류들 및 무시가능한 이동에 대해 측정되고, 상기 유도성 기반의 각도를 나타내는 신호들과 전류들 간의 상관 관계가 결정되며, 그리고 가장 단순한 경우에 있어서, 상기 정정 값들은 상수들인 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법.
  12. 제 1 항에 따른 방법에 의해 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 장치로서,
    위상 전류들 또는 중간 회로 전류를 위한 측정 장치(5) 및 유도성들을 결정하기 위한 장치(4)는 정정 장치(6)에 연결되고; 상기 정정 장치(6)는 적어도 하나의 모터 특정의 특성 값을 고려하여, 상기 특성 값에 기초하여 적어도 하나의 정정 값을 결정하고, 상기 정정 값을 유도성 기반의 위치 결정으로부터 비롯되는 유도성 기반 신호와 링크시키는 정정 장치(6)이며; 제어 유닛(1)이 상기 정정 장치(6)에 연결되거나, 또는 결정 장치(8)와 함께 상기 정정 장치(6)에 연결되며, 이러한 방식으로, 정정된 스위치 상태들이 모터(3)에 대한 변환기(2)에 공급되는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(1)은 상기 변환기(2)에 의해 모터(3)의 소정의 동작을 제어하기 위한 제어 유닛(3)이며, 이를 위해, 상기 제어 유닛(1) 내에서, 각도 값(Mcorr)을 이용하여, 상기 변환기(2)에 대해 요구되는 펄스 폭 변조(PWM) 패턴이 결정되며, 상기 각도 값은 상기 측정되는 유도성들의 유도성 기반 신호(M) 및 상기 정정 장치(6)의 전류 의존 정정에 기초하여 정정되는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 장치.
  14. 제 12 항 및 제 13 항에 있어서,
    상기 정정 장치(6)는 또한 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)에 연결되고, 상기 장치(7)는 모터 전압 및 그에 따라 모터의 전류를 자동으로 변경하며, 그리고 상기 장치(7)는 상기 정정 장치(6)에 연결되며, 이에 따라 상기 유도성 기반 위치 신호 및 모터 전류들에 기초하여, 상기 정정 함수들이 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(1)은 상기 변환기(2)에 의해 상기 모터(3)의 소정의 동작을 제어하기 위한 제어 유닛(1)이고, 이러한 목적을 위해, 상기 제어 유닛(1)에서, 회전자 위치(Mcorr)를 이용하여, 상기 변환기(2)에 대해 요구되는 펄스 폭 변조(PWM) 패턴이 결정되며, 상기 회전자 위치(Mcorr)는, 결정 장치(8)를 갖는 제어 루프 내에서, 상기 측정되는 유도성 기반 신호들(LU, LV, 및 LW) 및 상기 정정 장치(6)에서 결정되는 전류 의존 및 회전자 위치 의존 정정 값들에 기초하여 정정되는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 장치.
  16. 제 12 항 및 제 15 항에 있어서,
    상기 정정 장치(6)는 상기 정정 함수들을 결정하기 위한 장치(9)에 연결되고, 모터 전압 및 그에 따라 모터 전류가 변경되며, 그리고 상기 장치(9)는 상기 정정 장치(6)에 연결되며, 이에 따라 유도성 기반 위치 신호들 및 모터 전류들에 기초하여, 상기 정정 함수들이 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 장치.
KR1020127001367A 2009-06-23 2010-06-22 자석과 함께 고정자 및 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터(bldc) 내의 부하율을 보상하기 위한 장치 KR101328192B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009030884.9 2009-06-23
DE102009030884A DE102009030884A1 (de) 2009-06-23 2009-06-23 Verfahren und Einrichtung zur Kompensation von Lasteinflüssen bei permanenterregten Motoren
PCT/EP2010/058820 WO2010149656A2 (de) 2009-06-23 2010-06-22 Verfahren und einrichtung zur kompensation von lasteinflüssen bei permanenterregten motoren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120031297A true KR20120031297A (ko) 2012-04-02
KR101328192B1 KR101328192B1 (ko) 2013-11-08

Family

ID=43298931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127001367A KR101328192B1 (ko) 2009-06-23 2010-06-22 자석과 함께 고정자 및 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터(bldc) 내의 부하율을 보상하기 위한 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9270215B2 (ko)
EP (1) EP2446528B1 (ko)
KR (1) KR101328192B1 (ko)
CN (1) CN102804590B (ko)
DE (1) DE102009030884A1 (ko)
WO (1) WO2010149656A2 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2360832A1 (en) * 2010-01-25 2011-08-24 ABB Oy Control method for frequency converter
DE102016219794A1 (de) * 2016-10-12 2018-04-12 Zf Friedrichshafen Ag Steuerung einer elektrischen Maschine
IT201600109364A1 (it) * 2016-10-28 2018-04-28 Ksb Ag Metodo ed apparato per l'adattamento delle caratteristiche magnetiche di un motore sincrono a riluttanza
US11108348B2 (en) 2018-08-02 2021-08-31 Elmos Semiconductor Se Adaptive hold current for electric motors
DE102018006657A1 (de) 2018-08-17 2020-02-20 Kostal Drives Technology Gmbh Verfahren und vorrichtung zur regelung eines synchronmotors ohne lagegeber mittels eindeutiger zuordunung der admittanz oder induktivität zur rotorlage
US11165375B2 (en) 2019-04-23 2021-11-02 Accelerated Systems Inc. Methods and systems for controlling electric motors

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4090927B4 (de) 1989-06-01 2006-09-21 Papst Licensing Gmbh & Co. Kg Motor, insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor
DE59008984D1 (de) * 1989-06-01 1995-06-01 Papst Motoren Gmbh & Co Kg Motor oder lagemelder.
US5254914A (en) * 1990-06-29 1993-10-19 Seagate Technology, Inc. Position detection for a brushless DC motor without Hall effect devices using a mutual inductance detection method
JP3411878B2 (ja) * 2000-03-06 2003-06-03 株式会社日立製作所 同期モータの回転子位置推定方法、位置センサレス制御方法及び制御装置
JP3700576B2 (ja) 2000-11-24 2005-09-28 松下電器産業株式会社 モータ制御装置
US7066034B2 (en) * 2001-11-12 2006-06-27 International Rectifier Corporation Start-up method and system for permanent magnet synchronous motor drive
WO2005046043A1 (de) * 2003-11-06 2005-05-19 Continental Teves Ag & Co.Ohg Verfahren zur ermittlung der rotorlage einer synchronmaschine
JP4674525B2 (ja) 2005-10-13 2011-04-20 株式会社デンソー 磁極位置推定方法及びモータ制御装置
JP4416764B2 (ja) * 2006-06-29 2010-02-17 株式会社日立製作所 永久磁石モータのベクトル制御装置及びインバータモジュール
JP5167631B2 (ja) * 2006-11-30 2013-03-21 株式会社デンソー モータの制御方法及びそれを利用するモータ制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010149656A2 (de) 2010-12-29
EP2446528A2 (de) 2012-05-02
CN102804590B (zh) 2015-04-22
US20120169260A1 (en) 2012-07-05
WO2010149656A3 (de) 2012-06-28
KR101328192B1 (ko) 2013-11-08
US9270215B2 (en) 2016-02-23
CN102804590A (zh) 2012-11-28
DE102009030884A1 (de) 2011-01-05
EP2446528B1 (de) 2014-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4614766B2 (ja) モータ駆動制御
KR101174910B1 (ko) 로터 위치 변환기의 출력 에러를 검출하는 방법 및 장치
KR101139625B1 (ko) 전기 기기의 로터 위치 변환기의 출력 에러를 검출하는방법 및 장치
KR101328192B1 (ko) 자석과 함께 고정자 및 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터(bldc) 내의 부하율을 보상하기 위한 장치
KR102588927B1 (ko) 모터 제어방법
CN107408907B (zh) 用于运行无刷直流电动机的方法
AU2019271913B2 (en) Method and apparatus for quasi-sensorless adaptive control of switched reluctance motor drives
JP2021535713A (ja) 電気機械のための位置監視
KR102553388B1 (ko) 전기 회전 기계의 로터 위치 결정 방법, 및 상기 방법을 실시하기 위한 전기 회전 기계
US8766579B2 (en) Method and device for monitoring and correcting a sensorless rotor position detection in permanently excited motors
KR20150127094A (ko) 동기기용 조절 시스템 및 동기기의 작동 방법
KR101899014B1 (ko) 비엘디씨 모터의 제어 장치 및 그 방법
JP2013507097A5 (ko)
JP5666025B2 (ja) 電子整流型のサーボ駆動装置を有する位置決めシステムを較正するための方法および装置
TWI419459B (zh) 同步馬達驅動控制電路
CN103109453A (zh) 用于无传感器地确定电机的转子位置的方法和装置
JP5503004B2 (ja) 同期機械のロータ位置を検出するための方法と装置
JP2012186911A (ja) モータ制御装置
US10101146B2 (en) Method and device for the sensor-free position determination of an electronically commutated electric machine
EP2149976B1 (en) Systems and methods involving permanent magnet electric machine rotor position determination
RU2715213C1 (ru) Способ определения углового положения ротора электродвигателей класса синхронных машин с обмоткой возбуждения
CN113839590A (zh) 调节旋转电流电机的方法和用于该方法的旋转电流机系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160822

Year of fee payment: 4