KR20120054190A - Flux controller for pemanent magnetic synchronous motor drive - Google Patents

Flux controller for pemanent magnetic synchronous motor drive Download PDF

Info

Publication number
KR20120054190A
KR20120054190A KR1020100115445A KR20100115445A KR20120054190A KR 20120054190 A KR20120054190 A KR 20120054190A KR 1020100115445 A KR1020100115445 A KR 1020100115445A KR 20100115445 A KR20100115445 A KR 20100115445A KR 20120054190 A KR20120054190 A KR 20120054190A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic flux
permanent magnet
speed
command
voltage
Prior art date
Application number
KR1020100115445A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101401778B1 (en
Inventor
김혜승
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 KR1020100115445A priority Critical patent/KR101401778B1/en
Publication of KR20120054190A publication Critical patent/KR20120054190A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101401778B1 publication Critical patent/KR101401778B1/en

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
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • 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
    • 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
    • H02P21/0085—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for high speeds, e.g. above nominal 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
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE: An apparatus for controlling magnetic flux of a permanent magnet synchronous machine is provided to obtain a speed to be required by determining the change rate of the speed of a synchronous machine and a direct current link voltage in an inverter. CONSTITUTION: A command magnetic flux controlling device(401) calculates the command magnetic flux of a rotor by applying a rotor current model using a voltage and a speed for input. The rotor command magnetic flux is changed by using the speed and direct current link voltage of an inverter corresponding to a drive system of a permanent magnet synchronous machine for input. A magnetic flux controlling apparatus uses the difference between the rotor command magnetic flux calculated in the command magnetic flux controlling device and the magnetic flux calculated in the magnetic flux controlling apparatus. The magnetic flux controlling apparatus calculates estimated magnetic flux corresponding to the rotator magnetic flux of the permanent magnet synchronous machine through a proportional plus integral controlling apparatus(402) and an integral controlling apparatus(403).

Description

영구자석 동기기 자속 제어장치{FLUX CONTROLLER FOR PEMANENT MAGNETIC SYNCHRONOUS MOTOR DRIVE}FLUX CONTROLLER FOR PEMANENT MAGNETIC SYNCHRONOUS MOTOR DRIVE}

본 발명은 영구자석 동기기의 자속 제어장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 영구자석 동기기의 운전에 있어서 정격속도 이상의 속도 또는 인버터 직류링크 전압이 부족한 상황에서 이를 관측하여 지령 자속의 크기를 조정함으로써 고속 운전을 가능하게 하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a magnetic flux control device for a permanent magnet synchronous device, and more particularly, to operate the permanent magnet synchronous device in a high speed operation by observing this in a situation where a speed exceeding a rated speed or an inverter DC link voltage is insufficient and adjusting the magnitude of the command magnetic flux. The magnetic flux control device of the permanent magnet synchronous to enable the.

일반적으로 영구자석 동기기는 유도기에 비하여 효율이 우수하고 크기가 작고 제어성이 우수하다는 장점 때문에 고속운전에 널리 이용되고 있다. 영구자석 동기기의 속도 센서 없는 센서리스 벡터제어를 수행하기 위해서는 실시간으로 자극의 위치를 얻을 수 있는 센서리스 알고리즘이 필요하다. 센서리스 알고리즘으로 전압정보를 이용하여 역기전력 또는 자속을 추정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 자속을 추정하는 자속 제어 장치는 영구자석 동기기의 전압방정식을 이용하여 회전자의 자속각과 속도를 계산하여 전류제어와 속도제어에 이용한다. In general, the permanent magnet synchronous machine is widely used in high speed operation because of the advantages of efficiency, small size and excellent controllability compared to the induction machine. In order to perform the sensorless vector control without the speed sensor of the permanent magnet synchronizer, a sensorless algorithm is needed to obtain the position of the magnetic pole in real time. As a sensorless algorithm, a method of estimating back EMF or magnetic flux using voltage information is widely used. Magnetic flux control device for estimating magnetic flux is used for current control and speed control by calculating magnetic flux angle and speed of rotor using voltage equation of permanent magnet synchronizer.

한편, 고속으로 전동기를 구동하는 시스템인 인버터는 전동기에 공급할 수 있는 최대 전압과 전류에 의해 전동기의 출력 토크는 제한된다. 제한된 전압과 전류 조건에서 영구자석의 동기기의 최대 출력 토크를 발생하기 위한 자속 제어장치가 필요하다. 본 발명은 영구자석 동기기의 고속 운전시 최대 출력 토크를 발생하기 위한 자속 제어장치이다.On the other hand, in the inverter, which is a system for driving a motor at high speed, the output torque of the motor is limited by the maximum voltage and current that can be supplied to the motor. There is a need for a flux control device to generate the maximum output torque of the synchronizer of a permanent magnet under limited voltage and current conditions. The present invention is a magnetic flux control device for generating a maximum output torque during high speed operation of the permanent magnet synchronous machine.

도 1는 영구자석 동기기의 구동시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a driving system of a permanent magnet synchronizer.

속도제어장치(101)는 속도지령과 센서리스 제어장치(105)의 출력인 추정된 전동기 속도의 차이로부터 비례적분(PI)제어를 통해 전류지령을 생성한다. The speed control device 101 generates a current command through proportional integral (PI) control from the difference between the speed command and the estimated motor speed which is the output of the sensorless control device 105.

전류제어장치(102)는 속도제어장치(101) 출력인 전류지령과 영구자석 동기기(104)의 실제전류로부터 비례적분(PI)제어를 통해 전압 지령을 생성한다. The current control device 102 generates a voltage command from the current command output from the speed control device 101 and the actual current of the permanent magnet synchronizer 104 through proportional integral (PI) control.

구동시스템(103)에서는 전류제어장치(102)의 출력인 제한되지 않은 전압 지령으로부터 전압변조방식(PWM)을 이용하여 제한된 전압 지령을 생성한다. 또한, 데드타임(Deadtime) 보상 등을 고려한 인버터에 출력할 스위칭 패턴을 생성하고 영구자석 동기기(104)에 출력전압을 인가한다. The drive system 103 generates a limited voltage command using the voltage modulation scheme PWM from the unrestricted voltage command that is the output of the current control device 102. In addition, a switching pattern to be output to the inverter in consideration of deadtime compensation is generated and an output voltage is applied to the permanent magnet synchronizer 104.

또한, 센서리스 제어장치(105)는 전압 지령, 실제 전류와 영구자석 동기기의 전압방정식을 이용하여 회전자의 자속각을 계산하여 전류제어장치(102)에 입력하고 전동기 속도를 계산하여 속도제어장치(101)에 입력한다.
In addition, the sensorless control device 105 calculates the magnetic flux angle of the rotor using the voltage command, the actual current and the voltage equation of the permanent magnet synchronizer, inputs it to the current control device 102, and calculates the motor speed to control the speed control device. Enter in (101).

도 2는 센서리스 제어장치를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing a sensorless control device.

센서리스 제어장치는 크게 자속 제어장치(201)와 위상 고정루프(202)의 두 부분으로 구성되어 있다. 자속제어장치(201)는 전동기 전압 지령, 전동기 실제전류, 그리고 자속각과 영구자석 동기기의 전압방정식을 이용하여 영구자석에 의한 회전자의 자속을 계산한다. 동기좌표계에서 영구자석 동기기의 전압방정식은 다음과 같다.The sensorless control device is largely composed of two parts, the magnetic flux control device 201 and the phase lock loop 202. The magnetic flux control device 201 calculates the magnetic flux of the rotor by the permanent magnet using the motor voltage command, the motor actual current, and the magnetic flux angle and the voltage equation of the permanent magnet synchronous machine. The voltage equation of the permanent magnet synchronizer in the synchronous coordinate system is

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 ω e 는 모터각속도, v ds 및 v qs 은 d 및 q축 고정자전압, i ds 및 i qs 는 d 및 q축 고정자전류, L ds 및 L qs 는 d 및 q축 인덕턴스, R s 는 고정자저항, φ f 는 영구자석에 의한 쇄교자석을 의미한다.Where ω e is the motor angular velocity, v ds and v qs are the d and q-axis stator voltages, i ds And i qs is d and q-axis stator current, L ds And L qs denotes d and q-axis inductance, R s denotes stator resistance, and φ f denotes ligated magnet by permanent magnet.

동기좌표계에서의 회전자 지령 자속은 다음의 식으로 나타난다.The rotor command flux in the synchronous coordinate system is expressed by the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 동기좌표계에서의 고정자 자속은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.In addition, the stator flux in the synchronous coordinate system can be expressed by the following equation.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기와 같이 회전자의 자속이 계산되면 위상고정루프(202)에서 자속각을 직접 구할 수도 있으나, 계산된 자속의 변화에 민감하게 동작하여 실제 제어에 사용하기는 실제적으로 어려움이 존재한다. 따라서, 위상고정루프(PLL) 제어에 의해서 전동기 속도를 계산하고 전동기 속도를 적분하여 자속각을 얻는다. 위상고정루프의 제어장치로는 비례적분(PI)제어장치를 고려할 수 있다.
As described above, when the magnetic flux of the rotor is calculated, the magnetic flux angle may be directly obtained from the phase fixing loop 202. However, the magnetic flux is sensitive to the change in the calculated magnetic flux and thus, there is a practical difficulty in using it for actual control. Therefore, the motor speed is calculated by the phase locked loop control, and the motor speed is integrated to obtain the magnetic flux angle. As a control device of the phase locked loop, a proportional integral (PI) control device may be considered.

도 3은 자속 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of a magnetic flux control device.

회전자전류방정식을 이용한 회전자 지령 자속(λ전류)과 계산된 자속(λ)의 차이로부터 비례적분 제어장치(301)와 적분장치(302)를 통해서 영구자석 동기기의 회전자 자속(λ)을 계산한다.
From the difference between the rotor command magnetic flux (λ current ) and the calculated magnetic flux (λ) using the rotor current equation, the rotor magnetic flux (λ) of the permanent magnet synchronizer is obtained through the proportional integral controller 301 and the integrator 302. Calculate

한편, 도 1의 전류 제어장치(102)는 속도제어장치(101)로부터 발생된 전류지령과 궤환된 전류로부터 비례적분(PI)제어를 행하여 전압 지령을 생성하고, 전향보상(Feed-forward)항을 더하여 제한되지 않은 출력 전압 지령을 얻는다.Meanwhile, the current control device 102 of FIG. 1 generates a voltage command by performing a proportional integral (PI) control from the current command generated from the speed control device 101 and the fed back current, and generates a forward-forward term. Add to obtain unlimited output voltage command.

상기 출력 전압 지령은 전압변조방식(PWM)에 의하여 공간벡터 평면상의 육각형에 의하여 제한되어 전압 지령이 되고, 이 값이 인버터를 통하여 전동기에 인가된다. 이때, 전류와 전류 지령치의 전달함수는 다음과 같다.The output voltage command is limited by the hexagon on the space vector plane by the voltage modulation method (PWM) to become the voltage command, and this value is applied to the motor through the inverter. At this time, the transfer function of the current and the current command value is as follows.

Figure pat00004
Figure pat00004

영구자석 동기기를 벡터제어하기 위해서는 회전자의 자속 정보가 필요한데, 회전자 자속은 고정자에 인가되는 전압과 전류 값으로부터 계산된다. In order to vector control the permanent magnet synchronizer, the magnetic flux information of the rotor is required. The rotor magnetic flux is calculated from the voltage and current values applied to the stator.

이러한 회전자 자속을 얻기 위하여 고정자 전압 방정식을 이용하는 방법을 전압 모델법이라 하고, 회전자 전류방정식을 이용한 방법을 전류 모델법이라고 한다. The method using the stator voltage equation to obtain the rotor flux is called the voltage model method, and the method using the rotor current equation is called the current model method.

일반적으로 역기전력이 큰 고속영역에서는 고정자 전압을 적분하여 구한 전압 모델법이 전동기 파라미터의 변동에 강인하여 자속제어에 유리하고, 역기전력이 작은 저속영역에서는 회전자 회로를 이용한 전류모델이 측정신호의 오차에 강인하여 추정 특성이 우수하다. 그러므로 저속에서는 전류모델을 사용하고 고속에서는 전압모델을 사용하여 자속을 제어하는 것이 바람직하다.In general, in the high speed region where the counter electromotive force is large, the voltage model method obtained by integrating the stator voltage is robust to the variation of the motor parameters, which is advantageous for the magnetic flux control. It is tough and has excellent estimation characteristics. Therefore, it is desirable to control the magnetic flux using the current model at low speed and the voltage model at high speed.

도 3의 자속 제어장치(201)을 살펴보면, 일반적인 제어기와 동일한 형태를 나타낸다. 즉, 지령치가 회전자 지령 자속(λ전류)이고, 외란이 전압모델로 구한 회전자 자속의 계산치(λ전압)이며, 출력이 계산된 회전자 자속(λ)인 형태이다. 회전자 자속(λ)을 회전자 지령 자속(λ전류)과 전압모델 회전자 자속 계산치(λ전압)의 전달함수(transfer function)의 형태로 표현하면 다음의 식으로 나타난다.Looking at the flux control device 201 of Figure 3, it shows the same form as the general controller. That is, the command value is the rotor command magnetic flux (λ current ), the disturbance is the calculated value (λ voltage ) of the rotor magnetic flux obtained from the voltage model, and the output is the rotor flux (λ) calculated. The rotor flux (λ) is expressed in the form of a transfer function of the rotor command flux (λ current) and the voltage model rotor flux calculation (λ voltage ).

Figure pat00005
Figure pat00005

영구자석 동기기의 출력토크(T e )는 다음과 같이 서로 직교하는 자속(φ f )과 전류 (i qs )의 곱으로 표시할 수 있다. The output torque of the permanent magnet synchronous machine (T e) can be represented by the product of the magnetic flux (φ f) and current (i qs) perpendicular to each other as follows:

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, 영구자석은 온도 또는 자기포화의 영향을 받지만 쇄교자속(φ f )은 큰 변동이 없기 때문에, 전류를 제어하면 토크를 제어할 수 있다. 인버터가 영구자석 동기기에 공급할 수 있는 최대 전류는 인버터의 전류 정격과 열정격에(Thermal Rating)에 의해 결정된다. 통상적인 제어범위에서는 전류를 제어하여 영구자석 동기기의 출력 토크를 가변시키지만 고속운전을 위해서는 자속을 줄여야 한다.Here, the permanent magnet is batjiman the temperature or the influence of magnetic saturation in linkage (φ f) may control when the torque, the control current because there is no large variation. The maximum current the inverter can supply to the permanent magnet synchronous is determined by the inverter's current rating and thermal rating. In the normal control range, the output torque of the permanent magnet synchronizer is varied by controlling the current, but the magnetic flux must be reduced for high speed operation.

그러나, 도 3에서 자속 제어장치의 지령 자속은 속도에 관계없이 일정한 값을 가지기 때문에 고속운전 영역에서 전류를 가변시켜 간접적으로 자속을 줄이는 복잡한 알고리즘이 필요하게 된다.
However, in Fig. 3, since the command flux of the flux control device has a constant value regardless of the speed, a complicated algorithm for indirectly reducing the flux by varying the current in the high-speed operation area is required.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 영구자석 동기기의 운전에 있어서 정격속도 이상의 속도 또는 인버터 직류링크 전압이 부족한 상황에서 고속 운전을 가능하게 하는 구성을 가진 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been made to solve the above problems, the magnetic flux control device of a permanent magnet synchronous device having a configuration that enables high-speed operation in the situation that the speed of the rated speed or the inverter DC link voltage is insufficient in the operation of the permanent magnet synchronous device. It aims to provide.

본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 회전자 지령 자속과 추정자속의 오차를 입력으로 하여 영구자석 동기기의 추정자속을 계산하는 센서리스 벡터제어장치의 자속 제어장치로서, 영구자석 동기기의 속도와 인버터 직류링크 전압을 입력으로 하여 상기 회전자 지령 자속의 크기를 조정하는 지령 자속 조정장치를 포함하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다. 따라서, 속도와 전압을 통해 지령 자속의 크기를 가변할 수 있으므로, 고속운전이 가능하게 되는 이점이 있다.The magnetic flux control device of a permanent magnet synchronizer according to the present invention is a magnetic flux control device of a sensorless vector controller which calculates an estimated magnetic flux of a permanent magnet synchronizer by inputting an error between a rotor command magnetic flux and an estimated magnetic flux. Provided is a magnetic flux control device for a permanent magnet synchronizer including a command magnetic flux adjusting device for adjusting the magnitude of the rotor command magnetic flux by inputting a speed and an inverter DC link voltage. Therefore, since the magnitude of the command magnetic flux can be varied through speed and voltage, there is an advantage that high speed operation is possible.

또한, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 상기 지령 자속 조정장치는, 영구자석 동기기의 속도가 정격 속도보다 큰 경우, 상기 회전자 지령 자속에 곱해지는 제1이득의 값을 1보다 작게 설정하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다.Further, in the magnetic flux control device of the permanent magnet synchronizer according to the present invention, the command magnetic flux adjusting device may have a first gain value multiplied by the rotor command magnetic flux when the speed of the permanent magnet synchronizer is greater than the rated speed. Provided is a flux control device for a permanent magnet synchronizer that is set small.

또한, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 상기 제1이득의 값은 상기 정격 속도에 대한 상기 영구자석 동기기의 속도의 비인 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다.Further, the magnetic flux control apparatus of the permanent magnet synchronizer according to the present invention provides a magnetic flux control apparatus of the permanent magnet synchronizer, wherein the value of the first gain is a ratio of the speed of the permanent magnet synchronizer to the rated speed.

또한, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 상기 지령 자속 조정장치는, 인버터 직류링크 전압이 제어전압보다 작은 경우, 상기 상기 회전자 지령 자속에 곱해지는 제2이득의 값을 1보다 작게 설정하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다.Further, in the magnetic flux control device of the permanent magnet synchronizer according to the present invention, the command magnetic flux adjusting device includes a value of a second gain multiplied by the rotor command magnetic flux when the inverter DC link voltage is smaller than the control voltage. Provided is a flux control device for a permanent magnet synchronizer that is set small.

또한, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 상기 지령 자속 조정장치는, 상기 인버터 직류링크 전압과 제어전압의 차이를 입력으로 하여 상기 제2이득의 값을 출력하는 적분장치를 포함하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다.In addition, the magnetic flux control device of the permanent magnet synchronous device according to the present invention, the command flux control device includes an integrating device for outputting the value of the second gain by inputting the difference between the inverter DC link voltage and the control voltage. A magnetic flux control device for a permanent magnet synchronizer is provided.

한편, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는, 회전자 지령 자속을 통해 추정자속을 출력하는 센서리스 제어장치의 자속 제어장치로서, 인버터 직류링크 전압이 제어전압보다 작거나, 영구자석 동기기의 속도가 정격 속도보다 큰 경우 상기 회전자 지령 자속의 크기를 작게 하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 제공한다.
On the other hand, the magnetic flux control device of the permanent magnet synchronizer according to the present invention is a magnetic flux control device of the sensorless control device for outputting the estimated magnetic flux through the rotor command magnetic flux, the inverter DC link voltage is less than the control voltage, or permanent magnet synchronizer The magnetic flux control device of the permanent magnet synchronizer for reducing the magnitude of the rotor command magnetic flux when the speed of the is greater than the rated speed.

본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치는 종래의 일정한 값을 가지는 회전자 지령 자속을 동기기의 속도나 인버터의 직류링크 전압 변화율을 판단하여 지령 자속의 이득으로 작용함으로써 요구되는 속도를 달성할 수 있다. 따라서, 영구자석 동기기의 운전에 있어서 정격속도 이상의 속도 또는 인버터 직류링크 전압이 부족한 상황에서 고속 운전을 가능하게 하는 이점이 있다.
The magnetic flux control apparatus of the permanent magnet synchronizer according to the present invention can achieve the required speed by acting as a gain of the command flux by judging the rotor command magnetic flux having a fixed value in the related art and the DC link voltage change rate of the inverter. have. Accordingly, there is an advantage in that the operation of the permanent magnet synchronizer enables a high speed operation in a situation where the speed above the rated speed or the inverter DC link voltage is insufficient.

도 1은 종래기술의 영구자석 동기기의 구동 시스템을 나타내는 블록도.
도 2는 종래기술의 영구자석 동기기의 센서리스 제어장치를 나타내는 블록도.
도 3은 종래기술의 영구자속 동기기의 자속 제어장치를 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치의 지령 자속 조정장치의 구성을 나타내는 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 지령 자속 조정장치의 제2이득 출력 구성을 나타내는 블록도.1 is a block diagram showing a drive system of a permanent magnet synchronizer of the prior art.
Figure 2 is a block diagram showing a sensorless control device of a permanent magnet synchronizer of the prior art.
3 is a block diagram showing a flux control apparatus of a permanent flux synchronizer of the related art.
Figure 4 is a block diagram showing a magnetic flux control device of a permanent magnet synchronizer according to the present invention.
Fig. 5 is a flowchart showing the configuration of a command flux adjusting device of the flux control device of the permanent magnet synchronizer according to the present invention.
Fig. 6 is a block diagram showing a second gain output configuration of the command flux adjusting device according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 영구자석 동기기의 자속 제어장치를 도면을 기초로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a magnetic flux control apparatus of a permanent magnet synchronizer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 4는 본 발명에 따른 영구자속 동기기에 사용되는 자속 제어장치를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram showing a magnetic flux control device used in the permanent magnetic flux synchronizer according to the present invention.

회전자 지령 자속은 지령 자속 조정장치(401)에서 전압과 속도를 입력으로 하여 회전자 전류모델을 사용하여 계산된다. 따라서, 종래 기술에서처럼 항상 일정한 값을 유지하지 않고, 본 발명의 개념에 따라 영구자석 동기기 구동시스템인 인버터의 속도와 직류링크 전압을 입력으로 하여 회전자 지령 자속을 변동시킨다. The rotor command magnetic flux is calculated using the rotor current model by inputting the voltage and the speed from the command magnetic flux adjusting device 401. Therefore, the rotor command magnetic flux is varied by inputting the speed and the DC link voltage of the inverter which is the permanent magnet synchronous drive system according to the concept of the present invention without always maintaining a constant value as in the prior art.

자속 제어장치는, 지령 자속 조정장치(401)에서 계산된 회전자 지령 자속과 자속 제어장치에서 계산된 자속의 차이로부터 비례적분 제어장치(402)와 적분 제어장치(403)를 통해서 영구자석 동기기의 회전자 자속인 추정자속을 계산한다.
The magnetic flux control device is configured to control the permanent magnet synchronizer through the proportional integral controller 402 and the integral controller 403 from the difference between the rotor command flux calculated by the command flux control device 401 and the magnetic flux calculated by the flux control device. Calculate the estimated flux, the rotor flux.

도 5는 영구자석 동기기의 속도와 인버터 직류링크 전압의 변화에 따라 회전자 지령 자속을 계산하는 순서도를 나타낸다.FIG. 5 shows a flowchart for calculating rotor command magnetic flux according to the speed of the permanent magnet synchronous machine and the inverter DC link voltage.

동기기의 운전 속도와 관련하여, 영구자석 동기기가 정상적으로 운전이 시작(S501)되면, 영구자석 동기기의 운전 속도가 정격속도 이상인지 판단(S502)한다. 운전속도가 정격속도 이상인 경우, 제1이득(K1)은 운전속도와 정격속도의 비로 계산(S505)되고, 다음의 식으로 표시된다.In relation to the operation speed of the synchronizer, when the permanent magnet synchronizer starts to operate normally (S501), it is determined whether the operating speed of the permanent magnet synchronizer is equal to or higher than the rated speed (S502). When the driving speed is equal to or higher than the rated speed, the first gain K 1 is calculated as a ratio of the operating speed and the rated speed (S505), and is expressed by the following equation.

K1 = 정격속도/운전속도K 1 = rated speed / run speed

이때, 제1이득(K1)은 항상 1보다 작게 된다.At this time, the first gain K 1 is always smaller than one.

또한, 운전속도가 정격속도 이하인 경우에는 제1이득(K1)의 값은 1이 된다.
In addition, when the operating speed is equal to or less than the rated speed, the value of the first gain K 1 is 1.

한편, 전류제어장치에서 출력되는 지령전압을 사용하는 경우를 설명하면, 인버터 직류전압이 직류링크 전압 이상인지 판단(S503)한다. In the meantime, when the command voltage output from the current control device is used, it is determined whether the inverter DC voltage is equal to or greater than the DC link voltage (S503).

상기 판단 결과 인버터 직류링크 전압보다 제어 전압이 큰 경우, 제2이득(K2)를 계산(S506)한다. 이때, 제2이득(K2) 값은 항상 1보다 작다.As a result of the determination, when the control voltage is greater than the inverter DC link voltage, the second gain K 2 is calculated (S506). At this time, the second gain K 2 is always less than one.

또한, 제어전압이 직류전압보다 작은 경우 제2이득(K2)의 값은 1로 계산(S507)된다.In addition, when the control voltage is smaller than the DC voltage, the value of the second gain K 2 is calculated as 1 (S507).

상기에서 계산된 이득(K1, K2)은 다음 단계에서 회전자 지령 자속의 이득으로 계산(S508)된다. 구체적으로는, 동기기의 운전속도가 정격속도보다 크거나 인버터의 직류링크 전압이 제어전압보다 작은 경우, 회전자 지령 자속은 작아지게 된다.The gains K 1 and K 2 calculated above are calculated as gains of the rotor command flux in the next step (S508). Specifically, when the operating speed of the synchronous motor is larger than the rated speed or the DC link voltage of the inverter is smaller than the control voltage, the rotor command magnetic flux becomes small.

따라서, 자속 성분이 줄어든 만큼 토크전류를 증가시킴으로써 최대 출력토크를 발생하도록 할 수 있다.
Therefore, it is possible to generate the maximum output torque by increasing the torque current by decreasing the magnetic flux component.

상술한 바와 같이, 영구자석 동기기의 요구속도가 전동기 정격속도 이상이거나 인버터 직류 링크 전압이 전류제어장치(102)의 출력전압보다 작은 경우 인버터는 전동기에 필요한 출력토크를 발생할 수 없다. 따라서, 본 발명의 개념에 따른 자속 제어장치가 제안된다. As described above, if the required speed of the permanent magnet synchronous motor is equal to or higher than the rated motor speed or the inverter DC link voltage is smaller than the output voltage of the current control device 102, the inverter cannot generate the output torque required for the motor. Accordingly, a magnetic flux control apparatus according to the concept of the present invention is proposed.

회전자 자속을 감소시키면 전동기에서 요구되는 전류가 전류 제한값을 넘지 않는 범위에서 최대 출력토크를 발생할 수 있다. 자속 제어장치에서 지령 자속 조정장치(401)는 운전속도가 정격속도 이상이거나 직류링크전압이 전류 제어장치(102) 출력전압인 제어전압보다 작으면 동작한다.Reducing the rotor flux can produce maximum output torque within the range that the current required by the motor does not exceed the current limit. The command flux adjusting device 401 in the flux control device operates when the operating speed is greater than the rated speed or the DC link voltage is less than the control voltage which is the output voltage of the current control device 102.

즉, 동기기 운전속도가 정격속도보다 커지게 되면 이득(K1)은 1보다 작은 값이 되어 지령 자속 조정장치(401)에서 회전자 지령자속의 곱이 되어 지령 자속값을 낮춘다. That is, when the synchronous driving speed becomes larger than the rated speed, the gain K 1 becomes smaller than 1 , and the command flux adjusting device 401 multiplies the rotor command flux and lowers the command flux value.

또한, 도 6에서와 같이 인버터의 직류링크 전압(Vdc)과 전류제어장치 출력전압의 계산값의 차를 적분장치(601)를 이용하여 이득(K2)을 계산한다. 전류제어장치의 출력전압인 제어전압 직류링크전압보다 작다면 이득(K2)은 항상 1이 되지만, 제어전압이 인버터 직류링크 전압보다 크다면 1보다 작은 값이 되어 지령 자속 조정장치(401)에서 회전자 지령자속의 값을 낮춤으로써 운전속도가 정격속도 이상이거나 직류링크 전압이 부족한 조건에서 동기기의 고속운전을 가능하게 한다.
Also, as shown in FIG. 6, the difference between the calculated value of the DC link voltage V dc of the inverter and the output voltage of the current controller is calculated using the integrator 601 to calculate the gain K 2 . If the output voltage of the current control device is less than the control voltage DC link voltage, the gain K 2 is always 1, but if the control voltage is greater than the inverter DC link voltage, the gain is less than 1, and the command flux adjusting device 401 By lowering the value of the rotor command flux, high speed operation of the synchronous motor is possible in the condition that the operation speed is higher than the rated speed or the DC link voltage is insufficient.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명에 따른 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명에 따른 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
In the above, the present invention has been described in detail based on the embodiment and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the contents described in the claims below.

401...지령 자속 조정장치 402...비례적분 제어장치
403...적분 제어장치 601...적분장치401 ... command flux regulator 402 ... proportional integral controller
403 Integral control unit 601 Integral device

Claims (6)

회전자 지령 자속과 추정자속의 오차를 입력으로 하여 영구자석 동기기의 추정자속을 계산하는 센서리스 벡터제어장치의 자속 제어장치로서,
영구자석 동기기의 속도와 인버터 직류링크 전압을 입력으로 하여 상기 회전자 지령 자속의 크기를 조정하는 지령 자속 조정장치;를 포함하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치.
A magnetic flux control device of a sensorless vector controller that calculates an estimated magnetic flux of a permanent magnet synchronizer by inputting an error between a rotor command magnetic flux and an estimated magnetic flux.
And a command magnetic flux adjusting device configured to adjust the magnitude of the rotor command magnetic flux by inputting the speed of the permanent magnet synchronizer and the inverter DC link voltage.
제1항에 있어서,
상기 지령 자속 조정장치는, 영구자석 동기기의 속도가 정격 속도보다 큰 경우, 상기 회전자 지령 자속에 곱해지는 제1이득의 값을 1보다 작게 설정하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치.
The method of claim 1,
And the command magnetic flux adjusting device sets the value of the first gain multiplied by the rotor command magnetic flux to be less than 1 when the speed of the permanent magnet synchronizer is greater than the rated speed.
제2항에 있어서,
상기 제1이득의 값은 상기 정격 속도에 대한 상기 영구자석 동기기의 속도의 비인 영구자석 동기기의 자속 제어장치.
The method of claim 2,
And the first gain is a ratio of the speed of the permanent magnet synchronizer to the rated speed.
제1항에 있어서,
상기 지령 자속 조정장치는, 인버터 직류링크 전압이 제어전압보다 작은 경우, 상기 상기 회전자 지령 자속에 곱해지는 제2이득의 값을 1보다 작게 설정하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치.
The method of claim 1,
And the command magnetic flux adjusting device sets a value of a second gain multiplied by the rotor command magnetic flux to less than 1 when the inverter DC link voltage is smaller than a control voltage.
제4항에 있어서,
상기 지령 자속 조정장치는, 상기 인버터 직류링크 전압과 제어전압의 차이를 입력으로 하여 상기 제2이득의 값을 출력하는 적분장치를 포함하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치.

The method of claim 4, wherein
And the command flux adjusting device includes an integrating device which outputs the value of the second gain by inputting the difference between the inverter DC link voltage and the control voltage.

회전자 지령 자속을 통해 추정자속을 출력하는 센서리스 제어장치의 자속 제어장치로서,
인버터 직류링크 전압이 제어전압보다 작거나, 영구자석 동기기의 속도가 정격 속도보다 큰 경우 상기 회전자 지령 자속의 크기를 작게 하는 영구자석 동기기의 자속 제어장치.

A magnetic flux control device of a sensorless control device that outputs an estimated magnetic flux through a rotor command magnetic flux,
The magnetic flux control device of the permanent magnet synchronizer for reducing the magnitude of the rotor command magnetic flux when the inverter DC link voltage is less than the control voltage or the speed of the permanent magnet synchronizer is greater than the rated speed.

KR1020100115445A 2010-11-19 2010-11-19 Flux controller for pemanent magnetic synchronous motor drive KR101401778B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100115445A KR101401778B1 (en) 2010-11-19 2010-11-19 Flux controller for pemanent magnetic synchronous motor drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100115445A KR101401778B1 (en) 2010-11-19 2010-11-19 Flux controller for pemanent magnetic synchronous motor drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120054190A true KR20120054190A (en) 2012-05-30
KR101401778B1 KR101401778B1 (en) 2014-06-27

Family

ID=46270101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100115445A KR101401778B1 (en) 2010-11-19 2010-11-19 Flux controller for pemanent magnetic synchronous motor drive

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101401778B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150144440A (en) * 2014-06-16 2015-12-28 현대자동차주식회사 Method and system for controlling motor without sensor
KR20160039761A (en) * 2014-10-01 2016-04-12 현대자동차주식회사 System and method for controlling motor without sensor
KR101939476B1 (en) * 2017-07-11 2019-01-16 엘지전자 주식회사 Motor drive apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100301624B1 (en) * 1999-08-18 2001-11-01 최동환 Speed sensorless control method and apparatus for brushless dc motor
JP3985210B2 (en) * 1999-11-17 2007-10-03 株式会社安川電機 Induction motor control device
JP3783159B2 (en) 2002-07-10 2006-06-07 株式会社日立製作所 Synchronous motor drive control device
KR20100075064A (en) * 2008-12-24 2010-07-02 삼성전자주식회사 Method for controlling velocity of bldc motor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150144440A (en) * 2014-06-16 2015-12-28 현대자동차주식회사 Method and system for controlling motor without sensor
US9356546B2 (en) 2014-06-16 2016-05-31 Hyundai Motor Company Sensorless control method for motor and system using the same
KR20160039761A (en) * 2014-10-01 2016-04-12 현대자동차주식회사 System and method for controlling motor without sensor
US9407182B2 (en) 2014-10-01 2016-08-02 Hyundai Motor Company Sensorless control method and system for motor
KR101939476B1 (en) * 2017-07-11 2019-01-16 엘지전자 주식회사 Motor drive apparatus
US11165373B2 (en) 2017-07-11 2021-11-02 Lg Electronics Inc. Motor driving apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR101401778B1 (en) 2014-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5357232B2 (en) Synchronous machine controller
JP5156352B2 (en) AC motor control device
JP5190156B2 (en) AC rotating machine control device
JP3944955B2 (en) Induction electromotive force estimation method, speed estimation method, axis deviation correction method, and induction motor control apparatus for induction motor
JP5281339B2 (en) Synchronous motor drive system and control device used therefor
JP3692046B2 (en) Motor control device
CN109874396B (en) Inverter control device and motor drive system
WO2012029715A1 (en) Electric motor drive device
JP2003219678A (en) Synchronous electric motor driving device
Maksoud et al. Performance and stability improvement of AFO for sensorless IM drives in low speeds regenerating mode
JP6124808B2 (en) Control device and control method for synchronous motor
JP5499965B2 (en) AC rotating machine control device
JP4425091B2 (en) Motor position sensorless control circuit
JP6199776B2 (en) Electric motor drive
KR101401778B1 (en) Flux controller for pemanent magnetic synchronous motor drive
JP4053511B2 (en) Vector controller for wound field synchronous machine
JP2005229717A (en) Current sensorless-control method and device of synchronous motor
Casadei et al. A robust method for field weakening operation of induction motor drives with maximum torque capability
JP2006180605A (en) Controller for motor
JP2011067066A (en) Controller for permanent magnet type synchronous motor
JP7251424B2 (en) INVERTER DEVICE AND INVERTER DEVICE CONTROL METHOD
JP2000197398A (en) Controller for synchronous motor
JP2010022189A (en) Position sensorless control circuit for motor
Finch Scalar and vector: a simplified treatment of induction motor control performance
JP4005510B2 (en) Synchronous motor drive system

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: 20170403

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180502

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190502

Year of fee payment: 6