KR20140037081A - 유도 모터의 빠른 스타트-업을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

유도 모터의 빠른 스타트-업 동안 모터 드라이브의 동작을 제어하기 위한 시스템은, PWM 인버터, 및 PWM 인버터로 하여금 AC 모터 드라이브의 출력을 제어하도록 하는 커맨드 신호를 생성하는 제어 시스템을 구비한 AC 모터 드라이브를 포함한다. 제어 시스템은, AC 모터의 스타트-업 가속화 동안 선택적으로 동작가능한 스타트-업 변조기를 포함하되, 스타트-업 변조기는 AC 모터에 인가된 모터 전류 및 DC 버스의 전압을 결정하고, 모터 전류가 기준 전류 임계값보다 더 큰 경우 커맨드 신호의 주파수 기준이 감소되도록 하는 제 1 주파수 오프셋을 생성하고, DC 버스 전압이 기준 전압 임계값보다 더 큰 경우 커맨드 신호의 주파수 기준이 증가되도록 하는 제 2 주파수 오프셋을 생성하도록 프로그래밍된다.

Description

유도 모터의 빠른 스타트-업을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR FAST START-UP OF AN INDUCTION MOTOR}
본 발명은 전반적으로 교류 전류(AC) 유도 모터에 관한 것이며, 특히, 유도 모터의 빠른 스타트-업 동안 모터 드라이브의 동작을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
다양한 산업에서의 모터 드라이브의 사용은, 에너지 절약 및 유도 모터의 동작의 제어 유연성에 대한 필요가 증가함에 따라 더 널리 퍼져왔다. 이러한 필요에 기반하여, 모터 제어 성능에 대한 개선이 점점 더 중요해졌다. 그러한 개선된 모터 제어 성능에 대한 하나의 예시적인 필요는 유도 모터의 빠른 스타트-업이 요구되는 때이다. 유도 모터를 개시하기 위해 조정가능-속도 모터 드라이브(adjustable-speed motor drive: ASD)를 동작시킬 때, 사용자는 모터를 원하는 기준 속도까지 올리기 위해 가속화 시간을 설정하는 옵션을 갖는다. 이 가속화 시간은 모터의 제로의 속도에서 원하는 속도까지 0.1초 정도로 빠를 수 있다.
그러나, 대부분의 문제/결점은 유도 모터의 그러한 빠른 스타트-업을 수행할 때 내재한다. 예를 들어, 내재한 회전 관성(inherent rotor inertia)(뿐만 아니라 부하 관성)으로 인해, 가속화 프로세스 동안 모터에 슬립(slip)이 발생한다. 시스템 관성, 및 대응하는 모터 슬립이 너무 크다면, 모터 내 연관 과-전류 트립 결함(an associated over-current trip fault)을 야기하는 과-전류 현상이 발생할 수 있다. 유도 모터의 빠른 스타트-업과 연관된 다른 문제/결점은, 유도 모터가 전력 생성 모드에서 동작하도록 하는 과-전압 발생에 대한 가능성이다. 즉, 가속화 프로세스의 마지막에, 유도 모터의 실제 속도가 원하는 속도 기준 설정값에 도달하는 순간에, 모터 전류는 모터 내 고정자 인덕턴스(stator inductance)의 존재로 인해 즉시 변하지 않을 것이다. 따라서 전기자기 토크(electomagnetic torque)는 부하 토크보다 여전히 더 크고 이는 모터의 실제 속도가 이의 기준 속도 위의 레벨로 계속 상승하게 하고, 이로써 유도 모터가 전력 생성 모드에서 동작하게 한다. 유도 머신 내 저장된 에너지는, ASD의 인버터를 통해 다시 공급될 될 것이며, 이로써 ASD의 DC 링크 전압은 부스팅된다. DC 링크 상에 존재하는 부스팅된 전압은, 과-전압 임계값에 도달할 때 ASD 내 과-전압 트립을 야기할 수 있다.
유도 모터의 스타트-업 동안 발생할 수 있는 과-전류 및 과-전압 트립 결함은 바람직하지 않다. 그러한 과-전류 및 과-전압 트립 결함은 모터를 원하는 속도까지 올리는데 지연을 야기할 수 있고 전력 생성 프로세스를 방해할 수 있다.
따라서 유도 모터의 빠른 스타트-업 동안 ASD의 동작을 제어하기 위한 시스템 및 방법을 설계하는 것이 바람직할 것이다. 또한 그러한 시스템 및 방법이 과-전류 및 과-전압 트립 결함으로 인해 이의 동작을 방해하지 않으면서 유도 머신의 부드러운 스타트-업 달성을 가능하게 하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 유도 모터의 빠른 스타트-업 동안 모터 드라이브의 동작을 제어하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따라, AC 모터의 동작을 제어하는 시스템은, AC 소스에 접속가능한 입력 및 AC 모터의 입력 단자에 접속가능한 출력을 가지는 AC 드라이브를 포함한다. AC 모터 드라이브는, 입력에 접속된 정류기와, DC 버스에 의해 정류기에 접속되고 AC 모터 내 단자 전압 및 전류 흐름을 제어하도록 내부에 복수의 스위치를 가지는 펄스 폭 변조(PWM) 인버터와, PWM 인버터에 접속되고 PWM 인버터로 하여금 AC 모터로의 입력에 대응하는 AC 모터 드라이브의 출력을 제어하도록 주파수 기준 및 전압 기준을 포함하는 커맨드 신호를 생성하도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함한다. 제어 시스템은 원하는 기준 속도로의 AC 모터의 스타트-업 가속화 동안 선택적으로 동작가능한 스타트-업 변조기를 포함하고, 스타트-업 변조기는 AC 모터에 인가된 모터 전류 및 DC 버스의 전압 각각을 결정하고, 모터 전류가 기준 전류 임계값보다 더 큰 경우, 커맨드 신호의 주파수 기준이 감소되도록 하는 제 1 주파수 오프셋을 생성하고, DC 버스 전압이 기준 전압 임계값보다 더 큰 경우, 커맨드 신호의 주파수 기준이 증가하도록 하는 제 2 주파수 오프셋을 생성하도록 프로그래밍된다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 모터 드라이브에 의한 스타트-업 동작 모드에서 AC 모터의 가속화 동안 AC 모터의 동작을 제어하기 위한 방법은, AC 모터의 원하는 속도에 기초하여 모터 드라이브의 제어 시스템에서 주파수 기준 및 전압 기준을 포함하는 커맨드 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 모터 드라이브의 펄스 폭 변조(PWM) 인버터의 출력을 제어하기 위해 PWM 인버터에 커맨드 신호를 전송하여 AC 모터의 단자 전압과 전류 흐름을 제어하는 단계와, AC 모터에 인가된 모터 전류 및 모터 드라이브의 DC 버스의 전압에 기초하여 스타트-업 동작 모드 동안 PWM 인버터에 전송된 커맨드 신호를 점차적으로 조정하는 단계를 포함한다. 커맨드 신호를 점차적으로 조정하는 단계는, DC 버스 전압 및 AC 모터에 인가된 모터 전류 각각을 결정하는 단계와, 모터 전류를 기준 전류 임계값에 비교하고 DC 버스 전압을 기준 전압 임계값에 비교하는 단계와, 모터 전류가 기준 전류 임계값보다 더 큰 경우 커맨드 신호 내 주파수 기준을 감소시키는 단계와, DC 버스 전압이 기준 전압 임계값보다 더 큰 경우 커맨드 신호 내 주파수 기준을 증가시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, AC 전력 소스로부터 AC 모터로의 전압 및 전류의 전송을 제어하는 AC 모터 드라이브는, AC 소스 및 AC 모터의 입력 단자 각각에 접속가능한 입력 및 출력과, 입력에 접속된 정류기와, DC 버스에 의해 정류기에 접속되고 AC 모터의 단자 전압 및 전류 흐름을 제어하도록 내부에 복수의 스위치를 가지는 펄스 폭 변조(PWM) 인버터를 포함한다. AC 모터 드라이브는, 또한 PWM 인버터에 접속되고, DC 버스의 전압 및 AC 모터에 인가된 실효(root mean square: RMS) 전류 각각을 결정하고, RMS 전류 및 DC 버스 전압을 기준 전류 임계값 및 기준 전압 임계값과 각각 비교하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다. 제어 시스템은 또한, RMS 전류 값과 기준 전류 임계값의 비교에 기초하여 제 1 주파수 오프셋을 결정하고, DC 버스 전압과 기준 전압 임계값의 비교에 기초하여 제 2 주파수 오프셋을 결정하고, 제 1 주파수 오프셋 및 상기 제 2 주파수 오프셋을 결합하여 합성 주파수 오프셋을 결정하고, 합성 주파수 오프셋에 기초하여 커맨드 신호 내 수정 주파수 기준을 생성하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 다른 피쳐들 및 이점들은 다음의 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다.
도면은 본 발명을 실행하기 위해 현재 고려되는 바람직한 실시예들을 예시한다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 AC 모터 드라이브에 관한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1의 모터 드라이브에 대한 빠른 스타트-업 제어 스킴에 관한 개략도이다.
도 3은 도 2의 제어 스킴의 전류 기반 제어 컴포넌트에 관한 상세한 개략도이다.
도 4는 도 2의 제어 스킴의 전압 기반 제어 컴포넌트에 관한 상세한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 유도 모터의 빠른 스타트-업을 수행하기 위한 컴퓨터 구현된 기술을 도시하는 흐름도이다.
여기에 개시된 본 발명의 실시예들은 유도 모터의 빠른 스타트-업(fast start-up of an induction motor) 동안 모터 드라이브의 동작을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 모터 드라이브는, 과-전류 및-과-전압 트립 결함으로 인한 이의 동작에 대한 방해 없이, 유도 머신의 부드러운 스타트-업을 달성하기 위해 제어된다.
본 발명의 실시예들은 복수의 구조 및 제어 스킴을 포괄하는 AC 모터 드라이브에 관한 것이다. AC 모터 드라이브(10)의 전반적인 구조는 도 1에 도시된다. 모터 드라이브(10)는, 예를 들어, 3개의 AC 전력 입력을 수신하고, AC 입력을 정류하고, 정류된 부분을 부하에 공급되는 가변 주파수 및 진폭의 3상 교류 전압으로 변환하는 DC/AC 변환을 수행하도록 설계된 조정가능 속도 드라이브(adjustable speed drive: ASD)로서, 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, ASD는 예시적인 헤르츠-당-볼트(volts-per-herts) 특성에 따라 동작한다. 이러한 관점에서, 모터 드라이브는, 전체 부하 범위에 걸친 빠른 동적 스텝 부하 응답(fast dynamic step load response) 및 정상 상태(steady state)에서의 전압 및 출력 주파수 조절을 제공한다.
예시적인 실시예에서, 3상 AC 입력(12a-12c)은 3상 정류기 브릿지(14)에 공급된다. 입력 라인 임피던스는 모든 3개 위상에서 동일하다. 정류기 브릿지(14)는 AC 입력을 DC 전력으로 변환하며 이로써 DC 버스 전압은 정류기 브릿지(14)와 스위치 어레이(16) 사이에 존재한다. 버스 전압은 DC 버스 캐패시터 뱅크(18)에 의해 평활화(smoothed)된다. 스위치 어레이(16)는 PWM 인버터(24)를 집합적으로 형성하는 일련의 IGBT 스위치(20) 및 역-병렬(anti-parallel) 다이오드(22)로 구성된다. PWM 인버터(24)는 유도 모터(26)와 같은 부하로의 전달을 위한 고정 주파수 및 진폭으로 AC 전압 파형을 합성한다. 인버터(24)의 동작은 복수의 PI 제어기를 더 포함할 수 있는 제어 시스템(28)을 통해 이뤄진다. 제어 시스템(28)은 게이트 드라이브 신호를 통해 PWM 인버터(24)에 인터페이싱하고 (예를 들어 전압 센서(들)(30)에 의해) DC 버스 전압 및 극 전류(pole currents)를 감지하고 이로써 DC 버스 전압의 변화가 감지될 수 있다. 이러한 전압 변화는 과도 부하 조건(transient load conditions)으로 해석될 수 있고 PWM 인버터(24)의 스위치 어레이(16)의 스위칭을 제어하는데 사용됨으로써 근접 정상-상태 부하 조건(near steady-state load conditios)이 유지된다.
동작에서, 모터 제어(10)는 유도 모터(26)의 빠른 스타트-업을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 빠른 스타트-업에서, 모터 제어(10)는 모터(26)로 하여금 원하는 기준 속도까지 가속화되게 하기 위해 동작된다. 이러한 가속화 시간은, 예를 들어, 모터의 제로의 속도에서 원하는 기준 속도까지, 0.1 초 정도로 빠를 수 있다. 제어 시스템(28)에 대한 원하는 속도 입력에 응답하여, 제어 시스템(28)은, 모터가 원하는 기준 속도까지 가속화되도록 하는 유도 모터(26)에 대한 원하는 주파수 및 진폭으로 AC 전압 파형을 출력하기 위해, PWM 인버터(24) 내 스위치 어레이(16)의 스위칭 시간을 제어하기 위한 커맨드 신호를 생성한다. 커맨드 신호에 포함된 것은 PWM 인버터(24) 내 스위치 어레이(16)의 동작을 제어하는 주파수 기준 컴포넌트 및 전압 기준 컴포넌트이다. 제어 시스템(28)은 원하는 슥도를 커맨드 신호의 주파수 기준 컴포넌트로 변환하도록 기능한다. 추가적으로, 제어 시스템(28)은 인버터에 대한 대응 전압 기준을 제공하기 위해 주파수 기준에 모터(26)의 볼트/헤르츠 특성비(a Volts/Herts characteristic ratio)를 곱하도록 기능한다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라, 유도 모터(26)의 빠른 스타트-업을 구현하기 위한 모터 드라이브(10)의 제어 스킴(32)이 제시된다. 빠른 스타트-업 스킴(32)을 위한 예시적인 실시예에서, 모터 드라이브(10)의 제어 시스템(28)은, 유도 모터(26)에 인가된 전류 및 모터 제어(10)의 PWM 인버터(24)와 정류기(14) 사이에 존재하는 DC 버스 전압(즉, DC 버스(38)상의 전압)에 기초하여 커맨드 신호(36)의 주파수 기준을 점차적으로 조정하도록 기능하는 알고리즘을 구현하는 빠른 스타트-업 변조기(34)를 포함한다. 동작에서, 제어 시스템(28)은, 입력 디바이스(미도시)로부터 수신된 가속화 시간 및 속도 커맨드에 기초하여 커맨드 신호에 대한 전압 기준 및 주파수 기준을 생성함으로써 빠른 스타트-업 스킴(32)을 개시한다. 유도 모터(26)의 빠른 스타트-업이 개시되면, 예를 들어, 전류 센서(40) 및 전압 센서(30)에 의해, AC 모터에 인가된 3상 전류 및 DC 버스 전압이 모니터링된다. 측정된 3상 전류 및 DC 버스 전압은 빠른 스타트-업 변조기(34)에 의해 수신되며, 이 빠른 스타트-업 변조기는, 예를 들어, 유도 모터(26)에 인가된 실효(root mean square: RMS) 전류(Irms)를 결정함으로써, 수신된 전류 및 전압 값을 프로세싱하도록 기능한다. 그 이후 빠른 스타트-업 변조기(34)는, 아래에서 상세히 개시되는 바와 같이, 만약 있다면, 빠른 스타트-업 동작 동안 커맨드 신호(36)의 주파수 기준(fref)을 점차적으로 조정하기 위해, 결정된 RMS 전류(Irms) 및 DC 버스 전압(Vbus)에 기초하여 커맨드 신호의 주파수 기준(fref)에 적용할 주파수 오프셋을 후속하여 결정한다.
동작에서, 빠른 스타트-업 변조기(34)는 측정된 RMS 전류(Irms)를 변조기(34)에 설정된 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)과 비교한다. 본 발명의 실시예들에 따라, 기준 전류 임계값(Iref)은, 유도 모터(26)에 과-전류 트립 결함을 야기하도록 설정된 전류 값 이하의 값으로 설정될 수 있다. 측정된 RMS 전류(Irms)와 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)의 비교를 수행하면서, 빠른 스타트-업 변조기(34)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 비례-적분(proportional-integral: PI) 제어기(42)를 이용한다. 도 2 및 도 3에 상세히 도시된 바와 같이, PI 제어기(42)는, PWM 인버터(24)로의 프로세스 제어 입력에 관한 임의의 조정이 필요한지, 즉 커맨드 신호(36) 내 주파수 기준(fref)에 관한 임의의 조정이 필요한지를 결정하기 위해, 측정된 RMS 전류(Irms)와 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)의 비교를 수행한다. 이러한 주파수 기준(fref)의 조정은, PI 제어기(42)에 의해, 커맨드 신호의 주파수 기준 컴포넌트(fref)에 적용되는 제 1 주파수 오프셋(△f1)을 생성함으로써 달성된다.
제 1 주파수 오프셋(△f1)을 결정할 때, PI 제어기(42)가 측정된 RMS 전류(Irms)가 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)보다 작다고 결정한 경우, 제 1 주파수 오프셋(△f1)은 PI 제어기(42)에 의해 제로(zero) 값을 갖도록 설정된다. 즉, 측정된 RMS 전류(Irms)는 기준 전류 임계값(Iref)보다 낮은 레벨에 있는 것으로 결정되고, 이는 과-전류 트립 결함이 발생할 위험이 없으며 PWM 인버터(24)로의 제어 시스템(28)에 의해 출력된 커맨드 신호 내 주파수 기준(fref)을 조정할 필요가 없는 것으로 결정된다. 그러나, PI 제어기(42)가 측정된 RMS 전류(Irms)가 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)보다 크다고 결정한 경우, 제 1 주파수 오프셋(△f1)은 PI 제어기(42)에 의해 비-제로(non-zero) 값을 갖도록 설정된다. 즉, 제 1 주파수 오프셋(△f1)은 제로보다 큰 값을 갖도록 설정된다(△f1>0). 제 1 주파수 오프셋(△f1)이 제로보다 큰 값으로 설정될 때, △f1는 커맨드 신호(36)의 주파수 기준이 감소되도록 기능하고, 이는 차례로 유도 모터(26)로의 전력 출력에 영향을 미치도록 PWM 인버터(24) 내 스위칭 어레이(16)의 스위칭을 수정한다. 따라서 제 1 주파수 오프셋(△f1)에 의해 제공되는 커맨드 신호(36)의 주파수 기준(fref)의 감소는 과-전류 트립 결함이 발생하는 것을 방지하기 위해 RMS 전류(Irms)를 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref) 이하로 다시 감소시키는 역할을 한다. 예시적인 실시예에 따라, 제 1 주파수 오프셋(△f1)은, 커맨드 신호의 수정 주파수 기준이 PWM 인버터(24)로 하여금 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)과 같은 RMS 전류(Irms)를 갖는 유도 모터(26)로의 전력 출력을 생성하도록 하는 그러한 레벨로 설정되며, 이로써 출력 전류는 자신의 가장 높은 허용가능 레벨을 유지하는 반면, 대응 토크는 빠른 스타트-업 기간동안 유도 머신(26)을 가속화하는데 사용된다.
도 2에 또한 도시된 바와 같이, 전압 센서(30)에 의해 측정된 DC 버스 전압(Vbus)은 빠른 스타트-업 변조기(34)에 제공된다. 그 이후 빠른 스타트-업 변조기(34)는 측정된 버스 전압(Vbus)을 변조기(34)에 설정된 사전결정된 기준 전압 임계값(Vref)과 비교한다. 본 발명의 실시예들에 따라, 전압 전류 임계값(Vref)은 모터 제어(10) 내 과-전압 결함을 야기하도록 설정된 전압 값 이하의 값으로 설정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 측정된 DC 버스 전압(Vbus)을 기준 전압 임계값(Vref)에 비교할 때, 빠른 스타트-업 변조기(34)는 전달 함수(44)(G1(s))를 이용한다. 도 2에 도시되고 도 4에 상세히 도시된 바와 같이, 전달 함수(44)는, PWM 인버터(24)에 전송된 커맨드 신호(36)의 주파수 기준(fref)의 임의의 조정이 필요한지를 결정하기 위해, 측정된 DC 버스 전압(Vbus)을 기준 전압 임계값(Vref)과 비교한다. 이러한 주파수 기준(fref)의 조정은, 전달 함수(44)에 의해, 커맨드 신호(36)의 주파수 기준(fref)에 적용되는 제 2 주파수 오프셋(△f2)을 생성함으로써 달성된다.
제 2 주파수 오프셋(△f2)을 결정할 때, 전달 함수(44)가 측정된 DC 버스 전압(Vbus)이 사전 결정된 기준 전압 임계값(Vref)보다 작다고 결정한 경우, 그 이후 제 2 주파수 오프셋(△f2)은 전달 함수(44)에 의해 제로(zero) 값을 갖도록 설정된다. 즉, 측정된 DC 버스 전압(Vbus)이 사전 결정된 기준 전압 임계값(Vref)보다 낮은 레벨에 있는 것으로 결정될 때, 과-전압 트립 결함이 발생할 위험이 없고 제어 시스템(28)에 의해 PWM 인버터(24)로 출력된 커맨드 신호(36)의 주파수 기준(fref)을 조정할 필요가 없는 것으로 결정된다. 그러나, 전달 함수(44)가 측정된 DC 버스 전압(Vbus)이 사전 결정된 기준 전압 임계값(Vref)보다 큰 것으로 결정하는 경우, 그 이후 제 2 주파수 오프셋(△f2)은 전달 함수(44)에 의해 비-제로 값을 갖도록 설정된다. 즉, 제 2 주파수 오프셋(△f2)은 제로보다 작은 값을 갖도록 설정된다(△f2<0). 제 2 주파수 오프셋(△f2)이 제로보다 작은 값으로 설정될 때, △f2는 커맨드 신호(36)의 주파수 기준(fref)이 증가되도록 기능하고, 이는 차례로 유도 모터(26)로의 전력 출력에 영향을 미치도록 PWM 인버터(24) 내 스위칭 어레이(16)의 스위칭을 수정한다.
제 2 주파수 오프셋(△f2)에 의해 제공된 커맨드 신호(36)의 주파수 기준(fref)의 증가는 유도 모터(26)로부터 다시 PWM 인버터(24)로 흐르는 에너지 흐름이 감소되도록 하며, 이로써 DC 버스 전압은 적절한 레벨로 제한될 것이다. 즉, 제 2 주파수 오프셋(△f2)은, 유도 모터(26)가 원하는 기준 속도에 근접 및/또는 도달할 때, 주파수 기준(fref)의 동기 주파수(synchronous frequency)가, 유도 모터(26)가 전력 생성 모드로 진입하는 것을 방지하는 레벨, 또는 유도 머신(26)이 전력 생성 모드로 진입하는 경우 유도 모터가 가능한한 빨리 모터링(motoring) 동작 모드로 다시 변경되는 레벨로 증가되는, 그러한 레벨로 설정된다. 이는 차례로 DC 버스 전압(Vbus)을 과-전압 트립 결함이 발생하는 것을 방지하도록 사전결정된 기준 전압 임계값(Vref) 이하의 레벨로 다시 감소시킨다.
제 1 주파수 오프셋(△f1) 및 제 2 주파수 오프셋(△f2)을 결정하고 나면, 빠른 스타트-업 변조기(34)는, 지점(46)에 표시된, 빠른 스타트-업 변조기(34)로부터의 출력인, 합성 주파수 오프셋(△fc)을 결정하도록 프로그래밍된다. 합성 주파수 오프셋(△fc)은 다음과 같이 △f1에서 △f2를 감산함으로써 결정된다:
Figure pct00001
따라서, 합성 주파수 오프셋(△fc)은, 측정된 RMS 전류(Irms) 및 측정된 DC 버스 전압(Vbus) 모두에 기초하여 주파수 기준(fref)에 행해지기 원하는 임의의 주파수 오프셋을 고려한다.
합성 주파수 오프셋(△fc)을 결정하고 나면, 제어 시스템(28)은, PWM 인버터(24)에 인가된 커맨드 신호(36)의 주파수 기준의 주파수 값을 수정하기 위해(즉, 수정 주파수 기준(fset)을 생성하기 위해), 주파수 기준(fref)에서 합성 주파수 오프셋(△fc)을 감산하도록 기능한다. 수정 주파수 기준(fset)은 다음과 같이 fref에서 △fc을 감산함으로써 결정된다:
Figure pct00002
따라서, 제 1 주파수 오프셋(△f1)이 제 2 주파수 오프셋(△f2)보다 큰 경우, 그 이후 수정 주파수 기준(fset)은 합성 주파수 오프셋(△fc)을 이에 적용하기 전 초기 주파수 기준(fref)과 비교하여 감소되는 주파수 값을 가질 것이다. 이와 반대로, 제 2 주파수 오프셋(△f2)이 제 1 주파수 오프셋(△f1)보다 큰 경우, 그 이후 수정 주파수 기준(fset)은 합성 주파수 오프셋(△fc)을 이에 적용하기 전 초기 주파수 기준(fref)과 비교하여 증가되는 주파수 값을 가질 것이다.
수정 주파수 기준(fset)은 수정 주파수 기준(fset)에 유도 모터(26)의 볼트/헤르츠 특성비를 곱함으로써 결정되는 커맨드 신호(36)의 전압 기준 컴포넌트와 함께 제어 시스템(28)에 의해 생성되는 커맨드 신호의 컴포넌트를 형성한다. 수정 주파수 기준(fset) 및 전압 기준을 포함하는, 제어 시스템(28)에 의해 생성된 결과로 초래된 커맨드 신호(36)는, 스위치 어레이(16)의 스위칭 시간을 제어하기 위해 PWM 인버터(24)에 제공되는 특수 공간 벡터 변조(space vector modulation: SVM) 제어 스킴을 결정한다. 따라서, RMS 전류(Irms) 및 DC 버스 전압(Vbus)을 식별된 과-전류 트립 결함 설정값 및 과-전압 트립 결함 설정값 아래에 있도록 유지하는 동안, 원하는 주파수 및 진폭을 가진 AC 전압 파형은, 모터가 원하는 기준 속도까지 가속화되도록 하는 유도 모터(26)로 출력된다.
동작에서, 빠른 스타트-업 변조기(34)는, 유도 모터(26)의 빠른 스타트-업 기간의 과정 동안 이로부터 출력되는 합성 주파수 오프셋(△fc)을 점차적으로 조정/업데이트하도록 프로그래밍된다. RMS 전류(Irms) 및 DC 버스 전압(Vbus)은 동작의 빠른 스타트-업 기간에 걸쳐 모니터링되며, 이로써 RMS 전류(Irms) 및 DC 버스 전압(Vbus) 내 임의의 변화는, 커맨드 신호의 주파수 기준(fref) 컴포넌트를 원하는 수정 주파수 기준(fset)으로 변경하기 위해 빠른 스타트-업 변조기(34)에 의해 출력되는, 제 1 주파수 오프셋(△f1) 및 제 2 주파수 오프셋(△f2)(그리고 결과로 초래된 합성 주파수 오프셋(△fc))에 대한 업데이트된 값에 반영된다.
부드러운 빠른 스타트-업 프로세스를 제공하기 위한 추가적인 요소들이 제어 스킴(32)을 위해 제공될 수 있다는 것이 인식된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 빠른 스타트-업 변조기(34)는 또한 제어 시스템(28)에 의해 생성된 커맨드 신호(36)에 적용되는 오프셋(△f3)을 생성하는 고역 필터(48)(G2(s))를 포함할 수 있다. 오프셋(△f3)의 적용은, 합성 주파수 오프셋(△fc)의 적용과 함께, 유도 모터(26)의 부드러운, 빠른 스타트-업 프로세스를 제공한다.
도 2를 계속 참조하면서 이제 도 5를 참조하면, 유도 모터(26)의 빠른 스타트-업 동안 모터 드라이브(10)의 동작을 제어하는 컴퓨터 구현 기술(50)이 개시된다. 이 기술은, 예를 들어, 제어 시스템(28)의 빠른 스타트-업 변조기(34)에 의해 수행되는 알고리즘을 통해 구현될 수 있다. 기술(50)은 유도 모터(26)에 대한 시작 커맨드가 수신되는 단계 52에서 시작한다. 시작 커맨드와 연관된 것은, 모터(26)가 동작될 원하는 속도에 관한 사용자 입력에 기초하는 커맨드 신호의 세부사항들과 함께, 그 안에 주파수 기준 컴포넌트 및 전압 기준 컴포넌트를 가지는 커맨드 신호(36)의 생성이다. 그 이후 초기 결정은 모터가 현재 가속화되고 있는지에 관하여 단계 52에서 행해진다. 모터가 가속화되고 있는 것으로 결정되는 경우(56), 그 이후 기술은 PWM 인버터(24)로의 특정 커맨드 신호(36)의 입력으로부터 야기되는 모터 드라이브(10)의 전류 및 전압 파라미터를 측정 및/또는 결정함으로써 단계 58에서 계속된다. 즉, 유도 모터에 인가된 3상 전류의 실효값(RMS)(Irms) 및 모터 드라이브의 DC 버스 전압(Vbus)이 결정된다.
기술(50)의 다음 단계(60, 62)에서, RMS 전류(Irms) 및 DC 버스 전압(Vbus)이 제어 시스템(28)의 빠른 스타트-업 변조기(34)에 의해 수신되고 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref) 및 사전결정된 기준 전압 임계값(Vref) 각각과 비교된다. 본 발명의 실시예들에 따라, 기준 전류 임계값(Iref)은 유도 모터(26)에 과-전류 트립 결함을 야기하도록 설정된 전류 값 이하의 값으로 설정될 수 있고 기준 전압 임계값(Vref)은 모터 제어에 과-전압 트립 결함을 야기하도록 설정된 전압 값 이하의 값으로 설정될 수 있다.
PWM 인버터(24)로의 프로세스 제어 입력에 대한 임의의 조정이 필요한지, 즉, 측정된 전류에 기초하여 커맨드 신호(36)의 주파수 기준(fref)에 대한 임의의 조정이 필요한지를 결정하기 위해, 측정된 RMS 전류(Irms)가 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)을 초과하는지에 대한 결정이 단계 64에서 행해진다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 측정된 RMS 전류(Irms)와 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)의 비교를 수행할 때, 빠른 스타트-업 변조기(34)는 비례 적분(PI) 제어기(42)를 이용한다. 측정된 RMS 전류(Irms)가 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)을 초과하는 것으로 결정된다면(66), 그 이후 빠른 스타트-업 변조기(34)는 주파수 기준의 조정을 제공하도록 단계 68에서 커맨드 신호(36) 내 주파수 기준(fref)에 적용되는 제 1 주파수 오프셋(△f1)을 생성하도록 기능한다. 대안적으로, 측정된 RMS 전류(Irms)가 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)을 초과하지 않는 것으로 결정된다면(70), 그 이후에 기술(50)은 주파수 기준(fref)에 어떠한 조정도 필요하지 않다고 결정한다. 이에 따라, 도 5에 도시된 기술(50)에 관한 실시예에서, 기술(50)은 단계(68)를 건너뜀으로써 계속될 것이다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 기술(50)은 또한 빠른 스타트-업 변조기(34)에 의해 생성된 제 1 주파수 오프셋(△f1)을 제로(즉, 제로 오프셋)로 설정할 수 있으며, 이로써 어떠한 조정/오프셋도 주파수 기준(fref)에 적용되지 않는다.
측정된 RMS 전류(Irms)가 사전결정된 기준 전류 임계값(Iref)을 초과하는지에 관한 단계 64의 결정과 동시에, 기술은 또한, PWM 인버터(24)로의 프로세스 제어 입력에 대한 임의의 조정이 필요한지, 즉, 측정된 전압에 기초하여 커맨드 신호(36) 내 주파수 기준(fref)에 대한 임의의 조정이 필요한지를 결정하기 위해, 단계 72에서 측정된 DC 버스 전압(Vbus)이 사전결정된 기준 전압 임계값(Vref)을 초과하는지 결정한다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 측정된 DC 버스 전압(Vbus)과 사전결정된 기준 전압 임계값(Vref)의 비교를 수행할 때, 빠른 스타트-업 변조기(34)는 전달 함수(G1(s))(44)를 이용한다. 측정된 DC 버스 전압(Vbus)이 사전결정된 기준 전압 임계값(Vref)을 초과하는 것으로 결정되는 경우(74), 그 이후 빠른 스타트-업 변조기(34)는 주파수 기준의 조정을 제공하기 위해 단계 76에서 커맨드 신호(36) 내 주파수 기준(fref)에 적용되는 제 2 주파수 오프셋(△f2)을 생성하도록 기능한다. 대안적으로, 측정된 DC 버스 전압(Vbus)이 사전결정된 기준 전압 임계값(Vref)을 초과하지 않는 것으로 결정되는 경우(78), 그 이후 기술(50)은 주파수 기준(fref)에 대한 어떠한 조정도 필요치 않은 것으로 결정한다. 따라서, 도 5에 도시된 기술(50)에 관한 실시예에서, 기술(50)은 단계 76을 건너뜀으로써 계속될 것이다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 기술(50)은 또한 빠른 스타트-업 변조기(34)에 의해 생성된 제 2 주파수 오프셋(△f2)을 제로로 설정(즉, 제로 오프셋)할 수 있고, 이로써 어떠한 조정/오프셋도 주파수 기준(fref)에 적용되지 않는다.
도 5를 계속 참조하면, 단계(68, 76)에서 어떤 제 1 주파수 오프셋(△f1) 및 제 2 주파수 오프셋(△f2)을 결정하고 나면, 단계 80에서 기술(50)은 빠른 스타트-업 변조기(34)가 이로부터 출력될 합성 주파수 오프셋(△fc)을 결정하는 것으로 계속된다. 합성 주파수 오프셋(△fc)은 △f1에서 △f2를 감산함으로써 결정되고, 따라서 합성 주파수 오프셋(△fc)은 측정된 RMS 전류(Irms) 및 측정된 DC 버스 전압(Vbus) 모두에 기초하여 주파수 기준(fref)에 행해지기 원하는 임의의 주파수 오프셋을 고려한다.
합성 주파수 오프셋(△fc)을 결정하고 나면, 기술(50)은 단계 82로 계속되고, 여기서 PWM 인버터(24)에 인가되는 커맨드 신호(36) 내 주파수 기준의 주파수 값을 수정하기 위해(즉, 수정 주파수 기준(fset)을 생성하기 위해) 합성 주파수 오프셋(△fc)이 적용되어 주파수 기준(fref)에서 감산된다. 따라서, 제 1 주파수 오프셋(△f1)이 제 2 주파수 오프셋(△f2)보다 더 큰 경우, 수정 주파수 기준(fset)은, 여기에 합성 주파수 오프셋(△fc)을 적용하기 전 초기 주파수 기준(fref)과 비교하여 감소되는 주파수 값을 가질 것이다. 이와 반대로, 제 2 주파수 오프셋(△f2)이 제 1 주파수 오프셋(△f1)보다 더 큰 경우, 수정 주파수 기준(fset)은, 여기에 합성 주파수 오프셋(△fc)을 적용하기 전 초기 주파수 기준(fref)과 비교하여 증가되는 주파수 값을 가질 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 수정 주파수 기준(fset)을 생성하기 위해 합성 주파수 오프셋(△fc)을 주파수 기준(fref)에 적용하고 나면, 기술(50)은 단계 54로 다리 돌아감으로써 계속되며, 여기서 모터가 현재 가속화되고 있는지에 관한 결정이 다시 행해진다. 모터가 여전히 가속화되고 있는 것으로 결정되면(56), 기술(50)은, 그 이후 적절한 합성 주파수 오프셋(△fc)을 결정/생성하는 다른 반복(iteration)을 통해 진행되어, PWM 인버터가 RMS 전류(Irms) 및 DC 버스 전압(Vbus)을 식별된 과-전류 트립 결함 설정값 아래로 유지하는 출력 전력을 생성하도록 하는 주파수 기준(fset)에 적용한다. 따라서 기술(50)은 유도 모터(26)의 빠른 스타트-업 기간의 과정 동안 이로부터 출력된 합성 주파수 오프셋(△fc)에 관한 점차적인 조정/업데이트를 제공한다.
기술(50)의 각 반복을 통해 동작하면서, 단계 54에서 모터가 가속화되고 있지 않은 것으로 결정되는 경우(84), 그 이후에 기술은 단계 86으로 계속되며 여기서 제 1 주파수 오프셋(△f1) 및 제 2 주파수 오프셋(△f2)은 제로(즉, 제로 오프셋)로 설정된다. 기술(50)은 그 이후 단계(80, 82)에서 계속되며, 여기서 합성 주파수 오프셋(△fc)은 제로일 것이고 수정 주파수 기준(fset)은 주파수 기준(fref)에서 변경되지 않을 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따라, 제어 스킴 및 기술은 유도 모터의 빠른 스타트-업 동안 모터 드라이브의 동작을 제어하기 위해 제공된다. 유도 모터에 인가된 RMS 전류(Irms) 및 모터 제어의 DC 버스에 존재하는 DC 버스 전압(Vbus)은, 빠른 스타트-업 동안 모터가 가속화되는 동안, 모니터링된다. 수정 기준 주파수 컴포넌트를 포함하는 커맨드 신호에 응답하는 출력 전력을 생성하는 모터 드라이브의 PWM 인버터와 함께, 주파수 오프셋은 RMS 전류(Irms) 및 DC 버스 전압(Vbus) 값에 기초하여 모터 드라이브의 제어 신호에 의해 생성된 커맨드 신호의 주파수 기준 컴포넌트에 점차적으로 적용된다. 커맨드 신호 내 수정 기준 주파수 컴포넌트의 존재는 모터 드라이브에 존재하는 RMS 전류(Irms) 및 DC 버스 전압(Vbus)으로 하여금 식별된 과-전류 및 과-전압 트립 결함 설정값 아래로 유지되도록 하며, 이로써 유도 머신의 부드러운 스타트-업이 제공된다.
개시된 방법 및 장치에 대한 기술적 기여는, 유도 모터의 빠른 스타트-업 동안 모터 드라이브의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터 구현된 기술을 제공하는 것이다. 이 기술은, 유도 모터의 빠른 스타트-업 기간의 과정 동안 커맨드 신호의 기준 주파수 컴포넌트에 적용된 주파수 오프셋의 값을 점차적으로 조정하며, 이로써 모터 드라이브에 의해 출력된 모터 전류 및 모터 드라이브 내 존재하는 DC 버스 전압은 식별된 과-전류 및 과-전압 트립 결함 설정 아래로 유지되어 유도 모터의 부드러운 스타트-업을 보장한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라, AC 모터의 동작을 제어하는 시스템은, AC 소스에 접속가능한 입력 및 AC 모터의 입력 단자에 접속가능한 출력을 가지는 AC 드라이브를 포함한다. AC 모터 드라이브는, 입력에 접속된 정류기와, DC 버스에 의해 정류기에 접속되고 AC 모터 내 단자 전압 및 전류 흐름을 제어하도록 내부에 복수의 스위치를 가지는 펄스 폭 변조(PWM) 인버터와 PWM 인버터에 접속되고 PWM 인버터로 하여금 AC 모터로의 입력에 대응하는 AC 모터 드라이브의 출력을 제어하도록 주파수 기준 및 전압 기준을 포함하는 커맨드 신호를 생성하도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함한다. 제어 시스템은 원하는 기준 속도로의 AC 모터의 스타트-업 가속화 동안 선택적으로 동작가능한 스타트-업 변조기를 포함하고, 스타트-업 변조기는 AC 모터에 인가된 모터 전류 및 DC 버스의 전압 각각을 결정하고, 모터 전류가 기준 전류 임계값보다 더 큰 경우, 커맨드 신호의 주파수 기준이 감소되도록 하는 제 1 주파수 오프셋을 생성하고, DC 버스 전압이 기준 전압 임계값보다 더 큰 경우, 커맨드 신호의 주파수 기준이 증가하도록 하는 제 2 주파수 오프셋을 생성하도록 프로그래밍된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 모터 드라이브에 의한 스타트-업 동작 모드에서 AC 모터의 가속화 동안 AC 모터의 동작을 제어하기 위한 방법은, AC 모터의 원하는 속도에 기초하여 모터 드라이브의 제어 시스템에서 주파수 기준 및 전압 기준을 포함하는 커맨드 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 모터 드라이브의 펄스 폭 변조(PWM) 인버터의 출력을 제어하기 위해 PWM 인버터에 커맨드 신호를 전송하여 AC 모터의 단자 전압과 전류 흐름을 제어하는 단계와, AC 모터에 인가된 모터 전류 및 모터 드라이브의 DC 버스의 전압에 기초하여 스타트-업 동작 모드 동안 PWM 인버터에 전송된 커맨드 신호를 점차적으로 조정하는 단계를 포함한다. 커맨드 신호를 점차적으로 조정하는 단계는, DC 버스 전압 및 AC 모터에 인가된 모터 전류 각각을 결정하는 단계와, 모터 전류를 기준 전류 임계값에 비교하고 DC 버스 전압을 기준 전압 임계값에 비교하는 단계와, 모터 전류가 기준 전류 임계값보다 더 큰 경우 커맨드 신호 내 상기 주파수 기준을 감소시키는 단계와, DC 버스 전압이 상기 기준 전압 임계값보다 더 큰 경우 커맨드 신호 내 주파수 기준을 증가시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, AC 전력 소스로부터 AC 모터로의 전압 및 전류의 전송을 제어하는 AC 모터 드라이브는, AC 소스 및 AC 모터의 입력 단자 각각에 접속가능한 입력 및 출력과, 입력에 접속된 정류기와, DC 버스에 의해 정류기에 접속되고 AC 모터의 단자 전압 및 전류 흐름을 제어하도록 내부에 복수의 스위치를 가지는 펄스 폭 변조(PWM) 인버터를 포함한다. AC 모터 드라이브는, 또한 PWM 인버터에 접속되고, DC 버스의 전압 및 AC 모터에 인가된 실효(root mean square: RMS) 전류 각각을 결정하고, RMS 전류 및 DC 버스 전압을 기준 전류 임계값 및 기준 전압 임계값과 각각 비교하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다. 제어 시스템은 또한, RMS 전류 값과 기준 전류 임계값의 비교에 기초하여 제 1 주파수 오프셋을 결정하고, DC 버스 전압과 기준 전압 임계값의 비교에 기초하여 제 2 주파수 오프셋을 결정하고, 제 1 주파수 오프셋 및 상기 제 2 주파수 오프셋을 결합하여 합성 주파수 오프셋을 결정하고, 합성 주파수 오프셋에 기초하여 커맨드 신호 내 수정 주파수 기준을 생성하도록 구성된다.
본 발명은 바람직한 실시예의 관점에서 설명되었으며, 명시적으로 언급된 경우를 제외하고는, 균등물, 대안물, 및 수정이 가능하며 첨부된 청구항의 범주 내에 있음이 인식된다.

Claims (20)

  1. AC 모터의 동작을 제어하기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은,
    AC 소스에 접속가능한 입력 및 AC 모터의 입력 단자에 접속가능한 출력을 가지는 AC 모터 드라이브를 포함하되,
    상기 AC 모터 드라이브는,
    상기 입력에 접속된 정류기와,
    DC 버스에 의해 상기 정류기에 접속되고, 상기 AC 모터 내 단자 전압 및 전류 흐름을 제어하도록 내부에 복수의 스위치를 가지는 펄스 폭 변조(PWM) 인버터와,
    상기 PWM 인버터에 접속되고, 상기 PWM 인버터로 하여금 상기 AC 모터로의 상기 입력에 대응하는 상기 AC 모터 드라이브의 출력을 제어하게 하기 위해 주파수 기준 및 전압 기준을 포함하는 커맨드 신호를 생성하도록 구성되는 제어 시스템 ― 상기 제어 시스템은 원하는 기준 속도로의 상기 AC 모터의 스타트-업 가속화 동안 선택적으로 동작가능한 스타트-업 변조기(a start-up modulator)를 포함함 ― 을 포함하되,
    상기 스타트-업 변조기는,
    AC 모터에 인가된 모터 전류 및 상기 DC 버스의 전압 각각을 결정하고,
    상기 모터 전류가 기준 전류 임계값보다 더 큰 경우, 상기 커맨드 신호의 주파수 기준이 감소되도록 하는 제 1 주파수 오프셋을 생성하고,
    상기 DC 버스 전압이 기준 전압 임계값보다 더 큰 경우, 상기 커맨드 신호의 상기 주파수 기준이 증가하도록 하는 제 2 주파수 오프셋을 생성하도록 프로그래밍된
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스타트-업 변조기는, 상기 모터 전류가 상기 기준 전류 임계값보다 더 클 때 비-제로 값(a non-zero value)을 가지는 제 1 주파수 오프셋을 생성하고, 상기 모터 전류가 상기 기준 전류 임계값보다 작은 경우 제로 값을 가지는 제 1 주파수 오프셋을 생성하는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스타트-업 변조기는 상기 DC 버스 전압이 상기 기준 전압 임계값보다 큰 경우 비-제로 값을 가지는 제 2 주파수 오프셋을 생성하고 상기 DC 버스 전압이 상기 기준 전압 임계값보다 작은 경우 제로 값을 가지는 제 2 주파수 오프셋을 생성하는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스타트-업 변조기는 합성 주파수 오프셋을 생성하기 위해 상기 제 1 주파수 오프셋에서 상기 제 2 주파수 오프셋을 감산하도록 구성되는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 수정 주파수 기준(a modified frequency reference)을 가지는 커맨드 신호를 생성하기 위하여 상기 주파수 기준에서 상기 합성 주파수 오프셋을 감산하도록 구성되는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수정 주파수 기준은, 상기 제 1 주파수 오프셋이 상기 제 2 주파수 오프셋보다 큰 경우 상기 주파수 기준에 비교하여 감소되는 주파수 값을 가지는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 수정 주파수 기준은, 상기 제 2 주파수 오프셋이 상기 제 1 주파수 오프셋보다 큰 경우 상기 주파수 기준에 비교하여 증가되는 주파수 값을 가지는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은, 상기 PWM 인버터 내 복수의 스위치에 대한 스위칭 패턴을 제공하고 상기 AC 모터로의 AC 전력 입력의 주파수를 제어하기 위해, 상기 커맨드 신호에 기초하여 공간 벡터 변조(space vector modulation: SVM) 제어 스킴을 결정하도록 구성되는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스타트-업 변조기는 상기 AC 모터의 스타트-업 동안 제 1 주파수 오프셋 및 상기 제 2 주파수 오프셋을 점차적으로(incrementally) 업데이트하도록 구성되는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스타트-업 변조기는 상기 AC 모터의 가속화 동안 상기 제 1 주파수 오프셋을 생성하고, 상기 AC 모터가 상기 원하는 기준 속도에 도달하면 상기 제 2 주파수 오프셋을 생성하도록 구성되는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 전류는 실효(root mean square: RMS) 전류를 포함하는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 스타트-업 변조기는 고역 필터(a high-pass filter)를 더 포함하는
    AC 모터의 동작을 제어하는 시스템.
  13. 모터 드라이브에 의한 스타트-업 동작 모드에서 AC 모터의 가속화 동안 상기 AC 모터의 동작을 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은,
    상기 AC 모터의 원하는 속도에 기초하여 상기 모터 드라이브의 제어 시스템에서 주파수 기준 및 전압 기준을 포함하는 커맨드 신호를 생성하는 단계와,
    상기 모터 드라이브의 펄스 폭 변조(PWM) 인버터의 출력을 제어하기 위해 상기 PWM 인버터에 상기 커맨드 신호를 전송하여 상기 AC 모터의 단자 전압과 전류 흐름을 제어하는 단계와,
    상기 AC 모터에 인가된 모터 전류 및 상기 모터 드라이브의 DC 버스의 전압에 기초하여 상기 스타트-업 동작 모드 동안 상기 PWM 인버터에 전송된 상기 커맨드 신호를 점차적으로 조정하는 단계를 포함하되,
    상기 커맨드 신호를 점차적으로 조정하는 단계는,
    상기 DC 버스 전압 및 상기 AC 모터에 인가된 모터 전류 각각을 결정하는 단계와,
    상기 모터 전류를 기준 전류 임계값에 비교하고 상기 DC 버스 전압을 기준 전압 임계값에 비교하는 단계와,
    상기 모터 전류가 상기 기준 전류 임계값보다 더 큰 경우 상기 커맨드 신호 내 상기 주파수 기준을 감소시키는 단계와,
    상기 DC 버스 전압이 상기 기준 전압 임계값보다 더 큰 경우 상기 커맨드 신호 내 상기 주파수 기준을 증가시키는 단계를 포함하는
    AC 모터의 동작을 제어하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 커맨드 신호를 점차적으로 조정하는 단계는,
    상기 모터 전류가 상기 기준 전류 임계값보다 더 큰 경우, 제 1 주파수 오프셋을 생성하는 단계와,
    상기 DC 버스 전압이 상기 기준 전압 임계값보다 더 큰 경우, 제 2 주파수 오프셋을 생성하는 단계를 더 포함하는
    AC 모터의 동작을 제어하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 커맨드 신호를 점차적으로 조정하는 단계는,
    합성 주파수 오프셋(a composite frequency offset)을 생성하기 위해 상기 제 1 주파수 오프셋에서 상기 제 2 주파수 오프셋을 감산하는 단계와,
    수정 주파수 기준을 가지는 커맨드 신호를 생성하기 위해 상기 주파수 기준에서 상기 합성 주파수 오프셋을 감산하는 단계를 더 포함하는
    AC 모터의 동작을 제어하기 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 모터 전류가 상기 기준 전류 임계값보다 더 작은 경우 상기 제 1 주파수 오프셋을 제로로 설정하는 단계와,
    상기 DC 버스 전압이 상기 기준 전압 임계값보다 더 작은 경우 상기 제 2 주파수 오프셋을 제로로 설정하는 단계를 더 포함하는
    AC 모터의 동작을 제어하기 위한 방법.
  17. AC 전력 소스에서 AC 모터로의 전류 및 전압의 전송을 제어하는 AC 모터 드라이브로서,
    상기 AC 모터 드라이브는,
    상기 AC 소스 및 상기 AC 모터의 입력 단자 각각에 접속가능한 입력 및 출력과,
    상기 입력에 접속된 정류기와,
    DC 버스에 의해 상기 정류기에 접속되고, 상기 AC 모터의 단자 전압 및 전류 흐름을 제어하도록 내부에 복수의 스위치를 가지는 펄스 폭 변조(PWM) 인버터와,
    상기 PWM 인버터에 접속된 제어 시스템을 포함하되,
    상기 제어 시스템은,
    상기 DC 버스의 전압 및 상기 AC 모터에 인가된 실효(root mean square: RMS) 전류 각각을 결정하고,
    상기 RMS 전류 및 상기 DC 버스 전압을 기준 전류 임계값 및 기준 전압 임계값과 각각 비교하고,
    상기 RMS 전류 값과 상기 기준 전류 임계값의 비교에 기초하여 제 1 주파수 오프셋을 결정하고,
    상기 DC 버스 전압과 상기 기준 전압 임계값의 비교에 기초하여 제 2 주파수 오프셋을 결정하고,
    상기 제 1 주파수 오프셋 및 상기 제 2 주파수 오프셋을 결합하여 합성 주파수 오프셋을 결정하고,
    상기 합성 주파수 오프셋에 기초하여 상기 커맨드 신호 내 수정 주파수 기준을 생성하는
    AC 모터 드라이브.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 수정 주파수 기준은, 상기 제 1 주파수 오프셋이 상기 제 2 주파수 오프셋보다 더 큰 경우 상기 주파수 기준에 비교하여 감소되는 주파수 값을 가지는
    AC 모터 드라이브.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 수정 주파수 기준은, 상기 제 2 주파수 오프셋이 상기 제 1 주파수 오프셋보다 더 큰 경우 상기 주파수 기준에 비교하여 증가되는 주파수 값을 가지는
    AC 모터 드라이브.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    상기 RMS 전류가 상기 기준 전류 임계값보다 더 작은 경우 상기 제 1 주파수 오프셋을 제로로 설정하고,
    상기 DC 버스 전압이 상기 기준 전압 임계값보다 더 작은 경우 상기 제 2 주파수 오프셋을 제로로 설정하도록 더 구성되는
    AC 모터 드라이브.
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