KR20140142604A - Method for estimating capacitance of capacitors in brushless dc motor drive system - Google Patents

Method for estimating capacitance of capacitors in brushless dc motor drive system Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method for estimating capacitance of a capacitor in a BLDC motor drive system. According to an embodiment of the present invention to diagnose degradation state and to predict status of a capacitor by measuring capacitance of the capacitor in a BLDC motor drive system, the method includes the steps of: calculating an average value of a charging current charged in a capacitor connected to a front of an inverter circuit in parallel, when a BLDC motor is decelerated in a generator mode where energy is delivered by direct current electricity by converting a three-phase alternate current from rotation of a BLDC motor; calculating variation as to time of a charging voltage measured at both ends of the capacitor; and estimating capacitance of the capacitor from the average value of the charging current and the variation of the charging voltage.

Description

비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법{METHOD FOR ESTIMATING CAPACITANCE OF CAPACITORS IN BRUSHLESS DC MOTOR DRIVE SYSTEM}[0001] METHOD FOR ESTIMATING CAPACITORS IN CAPACITORS IN BRUSHLESS DC MOTOR DRIVE SYSTEM [0002]

본 발명은 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비엘디시 모터 드라이브 시스템에서 모터의 회전 상태로부터 감속될 때, 발전기 모드 또는 컨버팅 모드를 통한 커패시터 충전전류 측정과 커패시터의 전압 상승을 이용하여 커패시터의 용량을 추정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of estimating capacitor capacitance of a VDC motor drive system, and more particularly, to a method of estimating capacitor charge current in a generator mode or a converting mode when decelerating from a rotation state of a motor in a VDC motor drive system, To a method for estimating the capacitance of a capacitor using a voltage rise.

비엘디시 모터는 일반 DC 모터에 비해 정류자(commutator) 및 브러시(brush)가 없으므로 소음이 작고, 정류자에 의한 마찰 손실이 없으므로 유지 및 보수 비용이 적게 들며 수명이 길고 신뢰성이 높다. 그리고 회전자의 관성이 적으며 기존 직류기 및 유도기와 비교하여 토크 대 관성 비 즉, 전력밀도가 크다는 장점이 있다.Compared to general DC motors, BID-DC motors have low commutator and brushes, so they have low noise and no frictional losses caused by commutator, so maintenance and repair costs are low, long service life and high reliability. Also, the inertia of the rotor is low, and the torque-to-inertia ratio, that is, the power density is larger than that of the conventional DC and induction machine.

일반적인 3상 비엘디시 모터의 구동시스템은, DC 전압 공급을 위한 커패시터와, 3상 비엘디시 모터의 고정자 권선에 연결된 3상 PWM 인버터와, 회전자의 위치 정보 획득을 위한 3개의 홀센서(Hall effect sensor)와, 모터의 상전류 측정을 위한 전류센서 및 모터 제어를 위한 제어기 등으로 구성된다.The driving system of a general three-phase VDC motor includes a capacitor for supplying a DC voltage, a three-phase PWM inverter connected to a stator winding of a three-phase VDC motor, three Hall sensors sensor, a current sensor for measuring the phase current of the motor, and a controller for motor control.

도1은 일반적인 3상 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 구성을 도시하는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a configuration of a general three-phase BDD motor drive system.

일반적으로 모터의 구동 및 제어를 위해 직류전원으로부터 교류전원을 발생하는 전력변환장치인 인버터를 사용하는데, 3상 비엘디시 모터의 구동 및 제어를 위해서 3상 PWM 인버터로 시스템을 구성한다. 3상 인버터는 서로 독립적으로 동작할 수 있는 3개의 폴로 구성되며 각 폴의 스위칭 상태에 따라 인버터의 출력상전압과 출력선간전압, 부하의 부하상전압 등을 제어할 수 있다.In general, an inverter, which is a power conversion device that generates AC power from a DC power source for driving and controlling a motor, is used. In order to drive and control the 3-phase VDC motor, the system is constituted by a 3-phase PWM inverter. The three-phase inverter consists of three poles that can operate independently of each other and can control the output phase voltage, the output line voltage, and the load phase voltage of the inverter according to the switching state of each pole.

모터 구동 시스템에서는 에너지 전달 방향이 운전 상황에 따라 달라지게 되는데, 직류전원으로부터 3상 교류전원으로 인버팅되어 모터의 회전으로 에너지가 전달되는 전동기모드(모터모드)와 전동기의 회전으로부터 3상 교류전원이 컨버팅되어 직류전원으로 에너지가 전달되는 발전기모드(제네레이터모드)의 운전모드가 있다.In the motor drive system, the direction of energy transfer varies depending on the operating conditions. In the motor mode (motor mode) in which energy is transferred from the DC power source to the 3-phase AC power source by rotation of the motor and the rotation of the motor, And a generator mode (generator mode) in which energy is transferred to the DC power source.

이러한 모터 구동 시스템의 두 운전모드의 동작을 3상 비엘디시 모터 구동 시스템에서 살펴보기 위해, 도2 내지 도5에서 각 운전모드의 구간별로 나타내었다. 여기서, 인버터의 입출력 전류를 Idc, 전원단의 입출력 전류를 Isource, 인버터의 상전류를 Iphase, 커패시터 전류를 IC, 커패시터 전압을 VC라고 한다.In order to examine the operation of the two driving modes of the motor driving system in the three-phase BDD motor driving system, the operation modes of the motor driving system are shown in FIG. 2 through FIG. Here, the input / output current of the inverter is I dc , the input / output current of the power source is I source , the phase current of the inverter is I phase , the capacitor current is I C , and the capacitor voltage is V C.

도2는 3상 비엘디시 모터 구동 시스템의 전동기모드(Inverting)에서 PWM 구간의 회로 동작을 일실시예를 들어 도시하는 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a circuit operation of the PWM section in the motor mode (inverting) of the three-phase VDC motor drive system according to one embodiment.

도2-(a)에서는 방전되는 커패시터 전류와 전원전류가 인버터를 통해 모터로 입력되어 상기 모터가 구동되며, 도2-(b)에서는 인버터로 전류가 입력되지 않으므로 전원전류가 모두 커패시터 충전전류로 사용된다.In FIG. 2- (a), the discharged capacitor current and the power supply current are inputted to the motor through the inverter to drive the motor. In FIG. 2 (b), since no current is input to the inverter, Is used.

도3은 3상 비엘디시 모터 구동 시스템의 발전기모드(Converting)에서 PWM 구간의 회로 동작을 일실시예를 들어 도시하는 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a circuit operation of a PWM section in a generator mode (Converting) of a three-phase VDE motor drive system according to an embodiment of the present invention.

도3-(a)에서는 회전하는 모터로부터 컨버팅을 통해 커패시터와 전원으로 전류가 인가되지만, 다이오드 정류회로의 역바이어스로 인가되는 모든 전류가 커패시터 충전전류로 사용된다. 도3-(b)에서는 모터로부터 인가되는 전류가 환류다이오드를 통해 인버터에 머물며 커패시터 또는 전원으로 전류가 인가되지 않는다.In FIG. 3 (a), current is applied from the rotating motor to the capacitor and the power source through the conversion, but all the currents applied as the reverse bias of the diode rectifier circuit are used as the capacitor charging current. In Figure 3 (b), the current applied from the motor stays in the inverter through the reflux diode and no current is applied to the capacitor or power supply.

한편, 비엘디시 모터의 구동을 위해서는 평활한 전원전압이 필수이며 이 역할을 전류단 커패시터가 담당한다.On the other hand, a smooth power supply voltage is required for driving the BIEDY motor, and this role is taken up by the current-termination capacitor.

그러나, 상기한 커패시터의 열화 고장으로 인한 정전용량 감소는 필터 성능의 저하를 일으키고 결과적으로 상전류의 불평형과 DC전압 맥동증가에 의해 제어 퍼포먼스 저하 및 시스템의 2차적인 고장을 유발하게 되는 문제점이 있다.However, the reduction of the capacitance due to the deterioration of the capacitor causes a deterioration of the filter performance. As a result, the unbalance of the phase current and the increase of the DC voltage pulsation result in the deterioration of the control performance and the secondary failure of the system.

KRKR 10-082918810-0829188 B1B1 KRKR 10-117541510-1175415 B1B1

앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 비엘디시 모터 드라이브 시스템에서의 커패시터의 용량을 측정하여 열화 상태를 진단하고 커패시터의 상태를 예측하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems derived from the prior art, it is an object of the present invention to diagnose a deterioration state and to predict a state of a capacitor by measuring a capacity of the capacitor in the VDD motor drive system.

상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 비엘디시 모터의 회전으로부터 3상 교류전원이 컨버팅되어 직류전원으로 에너지가 전달되는 발전기모드에서 상기 비엘디시 모터가 감속될 때, 인버터 회로의 전단에 병렬로 연결된 커패시터에 충전되는 충전전류의 평균값을 산출하는 단계와; 상기 커패시터 양단에서 측정되는 충전전압의 시간에 대한 변화량을 산출하는 단계와; 상기 충전전류의 평균값과 상기 충전전압의 변화량으로부터 상기 커패시터의 용량을 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법에 의해 달성된다.According to an embodiment of the present invention, when the hybrid vehicle is decelerated in a generator mode in which three-phase alternating-current power is converted from rotation of a hybrid electric motor and energy is transmitted to a direct-current power source, Calculating an average value of charge currents charged in the capacitors connected in parallel; Calculating a variation with time of the charge voltage measured across the capacitor; And estimating a capacitance of the capacitor based on an average value of the charging current and a variation amount of the charging voltage.

바람직하게는, 상기 충전전류의 평균값을 산출하는 단계에서 발전기모드는 상기 비엘디시 모터의 회전속도가 정격속도에서부터 감속하는 구간인 것을 특징으로 한다.Preferably, in the step of calculating the average value of the charging current, the generator mode is a period during which the rotational speed of the VDD motor decelerates from the rated speed.

바람직하게는, 상기 충전전류의 평균값을 산출하는 단계에서 컨버팅된 직류전원은 펄스폭변조(PWM) 제어되어 상기 커패시터에 충전되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the DC power source converted in the step of calculating the average value of the charging current is controlled by pulse width modulation (PWM) to charge the capacitor.

바람직하게는, 상기 커패시터에 충전되는 충전전류의 평균값(IC ( avg ))은 다음의 수학식

Figure pat00001
에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다. 여기서, IC (n)은 PWM 제어에서 n번째 커패시터 전류(펄스)이고, Duty ratio(n)은 PWM 제어에서 on/off 듀티비이다.Preferably, the average value I C ( avg ) of the charging current charged in the capacitor is calculated by the following equation
Figure pat00001
Is calculated by the following equation. Where I C (n) is the nth capacitor current (pulse ) in PWM control and Duty ratio (n) is the on / off duty ratio in PWM control.

바람직하게는, 상기 충전전류의 평균값을 산출하는 단계에서의 충전전류는 상기 인버터 회로의 전단에 연결되는 전류센서를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the charging current at the step of calculating the average value of the charging current is measured by using a current sensor connected to the front end of the inverter circuit.

바람직하게는, 상기 충전전압의 시간에 대한 변화량을 산출하는 단계는 상기 커패시터 양단의 충전전압이 상승하는 구간에 있어서 상기 충전전압의 시간에 대한 변화량을 산출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of calculating the amount of change of the charging voltage with respect to time is characterized by calculating a variation with time of the charging voltage in a period in which the charging voltage across the capacitor rises.

바람직하게는, 상기 커패시터의 용량을 추정하는 단계에 있어서 다음의 수학식

Figure pat00002
에 의해 상기 커패시터의 용량(C)이 추정되는 것을 특징으로 한다. 여기서, IC ( avg )는 커패시터 충전전류의 평균값이고, dvc는 커패시터 충전전압 변화량이고, vc ( t1 )은 t1 시간에 샘플링한 커패시터 전압이고, vc ( t2 )은 t2 시간에 샘플링한 커패시터 전압이다.Preferably, in the step of estimating the capacity of the capacitor,
Figure pat00002
The capacity C of the capacitor is estimated by the following equation. Here, I C (avg) is the average value of the capacitor charge current, dv c is the capacitor charging voltage variation, v c (t1) is the capacitor voltage sampled in t 1 sigan, v c (t2) is t 2 hours It is the sampled capacitor voltage.

상기한 바에 따른 본 발명의 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the method of estimating the capacitance of the BDDi motor drive system of the present invention as described above, the following effects can be obtained.

첫째, 기존 모터 구동 시스템의 토폴로지를 그대로 이용할 수 있으므로 별도의 하드웨어 추가가 필요치 않게 되고 이로 인한 비용을 절감할 수 있게 된다.First, since the topology of the existing motor drive system can be used as it is, no additional hardware is needed and the cost can be reduced.

둘째, 간단한 알고리즘의 추가만으로 커패시터의 용량 추정을 쉽게 할 수 있게 된다.Second, the addition of a simple algorithm makes it easy to estimate the capacity of a capacitor.

셋째, 소용량에서 대용량까지 넓은 범위의 모터 구동 시스템의 커패시터 용량을 추정할 수 있게 된다.Third, it is possible to estimate the capacitor capacity of a wide range of motor drive systems from small capacity to large capacity.

넷째, 본 발명에 따른 커패시터 추정 동작이 전체 시스템의 동작에 아무런 영향을 주지 않게 된다.Fourth, the capacitor estimation operation according to the present invention has no effect on the operation of the entire system.

다섯째, 고해상도의 A/D 컨버터가 필요치 않으며, 커패시터의 용량을 정확하게 추정 가능하게 된다.Fifth, a high resolution A / D converter is not required, and capacitor capacity can be accurately estimated.

도1은 일반적인 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 구성을 도시하는 개념도이고,
도2는 3상 비엘디시 모터 구동 시스템의 전동기모드(Inverting)에서 PWM 구간의 회로 동작을 일실시예를 들어 도시하는 개념도이고,
도3은 3상 비엘디시 모터 구동 시스템의 발전기모드(Converting)에서 PWM 구간의 회로 동작을 일실시예를 들어 도시하는 개념도이고,
도4는 도2 내지 도3의 각 구간에 대한 회로 동작의 특성을 설명하기 위한 그래프이고,
도5는 본 발명의 실시예에 따른 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법을 나타내는 순서도이고,
도6은 도3의 (C)구간에서 컨버팅에 의해 상승되는 전압의 시간에 대한 변화량을 나타내는 그래프이다.
1 is a conceptual diagram showing the configuration of a general VDD motor drive system,
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a circuit operation of a PWM section in the motor mode (inverting) of a three-phase VDE motor drive system,
3 is a conceptual diagram illustrating a circuit operation of a PWM section in a generator mode (Converting) of a three-phase VDC motor drive system,
FIG. 4 is a graph for explaining characteristics of circuit operation for each section of FIGS. 2 to 3,
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of estimating a capacitance of a BD drive motor drive system according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a graph showing the amount of change of the voltage raised by the conversion in the section (C) of FIG. 3 with respect to time.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Brief Description of Drawings FIG. 1 is a block diagram of a computer system according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a block diagram of a computer system according to an embodiment of the present invention; FIG.

비엘디시 모터 드라이브 시스템은 앞선 배경기술에서와 같이 도1 내지 도3을 참조하여 설명될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법을 설명하기에 앞서 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 도2 내지 도3의 각 구간에 대한 회로 동작의 특성을 도4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.1 to 3 as in the prior art, and prior to describing a capacitor capacity estimation method of a BDDY motor drive system according to an embodiment of the present invention, The characteristics of the circuit operation for each section of FIG. 2 to FIG. 3 will be described with reference to FIG.

먼저, (A)구간은 전동기모드(인버팅모드)의 구간으로, 처음 모터 구동을 시작하여 정격속도로 도달하기 위해 속도가 증가하는 구간이다. 속도 증가를 위해 상전류는 최대치로 주어져야 되며, 커패시터의 전류와 전압은 펄스폭변조(PWM) 제어로 인해 충,방전을 반복하게 되고, 이때 상전류는 최대가 된다. 여기서, 편의상 충,방전에 대한 그래프는 나타내지 않고 커패시터 전압은 평균전압으로만 나타내고 있다.First, (A) section is a section of the motor mode (inverting mode), in which the speed is increased in order to start the motor drive for the first time and reach the rated speed. To increase the speed, the phase current should be given as the maximum value. The current and voltage of the capacitor are repeatedly charged and discharged due to the pulse width modulation (PWM) control, and the phase current becomes maximum at this time. Here, for the sake of convenience, the graphs for charging and discharging are not shown, and the capacitor voltage is represented by the average voltage only.

다음으로, (B)구간은 (A)구간과 마찬가지로 전동기모드 구간이며, 모터의 속도가 상승하여 원하는 속도 또는 정격속도에 도달하여 정상운전을 하는 구간이다. 속도가 이미 목표치까지 상승하였으므로 일정한 속도를 가지는 구간이며, 최소한의 상전류로만 속도를 유지하게 된다. 이 구간 또한 커패시터의 전류와 전압은 펄스폭변조 제어로 인해 충,방전을 반복하게 된다.Next, the section (B) is an interval of the motor mode as in the section (A), and the motor speed rises to reach the desired speed or the rated speed, thereby performing normal operation. Since the speed has already risen to the target value, it is a section having a constant speed, and the speed is maintained only by the minimum phase current. In this section, the current and voltage of the capacitor are repeatedly charged and discharged due to the pulse width modulation control.

다음으로, (C)구간은 모터의 감속이 시작되는 구간이다. 모터의 속도 유지나 구동을 하지 않기 때문에 더 이상 전원에서 에너지를 전달하지 않고, 모터의 회전으로부터 에너지를 반대로 전달받는 발전기모드(컨버팅모드)의 구간이다. 이 구간이 본 발명의 실시를 위해 사용되는 구간이며, 모터로부터 전달받는 전류를 이용해 커패시터를 충전시켜 용량을 추정하게 된다. 당연히 정격속도에서부터 속도가 감속하는 구간이며, 발전기모드이므로 모터로부터 전달받은 임의의 상전류가 발생, 그로 인해 커패시터의 전류가 일정하게 전달되며, 일정한 충전전류로 인해 커패시터 양단 전압이 서서히 증가하게 된다. 발전기모드에서도 펄스폭변조 제어를 하기 때문에 도면에 도시된 바와는 다르게 실상은 펄스형태로 전달된다.Next, (C) is the section where the deceleration of the motor starts. It is a section of the generator mode (converting mode) in which the speed of the motor is not maintained or driven, and thus the energy is no longer transferred from the power source and the energy is reversely transferred from the rotation of the motor. This interval is used for the practice of the present invention, and the capacity is estimated by charging the capacitor using the current received from the motor. Of course, the speed decelerates from the rated speed. Since it is the generator mode, an arbitrary phase current is generated from the motor, so that the current of the capacitor is constantly transmitted, and the voltage across the capacitor gradually increases due to the constant charging current. Since the pulse width modulation control is performed in the generator mode, the actual phase is transmitted in the form of a pulse differently from that shown in the figure.

다음으로, (D)구간은 (C)구간과 마찬가지로 모터의 감속이나 정지를 하는 구간이며, 발전기모드의 구간이다. 이 구간은 사실상 (C)구간과 크게는 같은 구간으로 볼 수 있으나, 여기서는 모터의 감속이나 정지를 하는 구간 전체에서 커패시터 추정을 하는 구간인 (C)구간과, 추정을 완료하고 남은 구간인 (D)구간으로 편의상 구분하였다. 따라서 (D)구간은 커패시터 추정을 완료하고 모터의 부하로만 속도가 감소하는 정지까지의 마지막 구간이다.Next, the section (D) is a section for decelerating or stopping the motor as in the section (C), and is a section of the generator mode. (C), which is a section for estimating a capacitor in the entire section for decelerating or stopping the motor, and a section (D) for estimating the remaining capacity, ) Section. Thus, the (D) interval is the last interval until stopping, which completes the capacitor estimation and slows down only by the load of the motor.

상기한 설명을 바탕으로 한 본 발명의 실시예에 따른 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법은, 도5에 도시된 바와 같이, 비엘디시 모터의 회전으로부터 3상 교류전원이 컨버팅되어 직류전원으로 에너지가 전달되는 발전기모드에서 상기 비엘디시 모터가 감속될 때, 인버터 회로의 전단에 병렬로 연결된 커패시터에 충전되는 충전전류의 평균값을 산출하는 단계(S101)와; 상기 커패시터 양단에서 측정되는 충전전압의 시간에 대한 변화량을 산출하는 단계(S103)와; 상기 충전전류의 평균값과 상기 충전전압의 변화량으로부터 상기 커패시터의 용량을 추정하는 단계(S105);를 포함한다. As shown in FIG. 5, the method of estimating the capacitance of a BDDC motor drive system according to an embodiment of the present invention based on the above description is characterized in that a three-phase AC power source is converted from a rotation of a VDD motor, Calculating (S101) an average value of a charging current charged in a capacitor connected in parallel to a front end of the inverter circuit when the VDD motor is decelerated in a generator mode in which energy is transferred; Calculating a change amount with respect to time of a charge voltage measured at both ends of the capacitor (S103); Estimating a capacity of the capacitor based on an average value of the charging current and a variation amount of the charging voltage (S105).

상기 충전전류의 평균값을 산출하는 단계(S101)에서는 발전기모드에서 다이오드 정류기의 역바이어스로 인해 인버터로부터 들어오는 전류가 모두 커패시터의 충전전류로 사용된다. 이때, 상기 발전기모드는 앞서 설명한 바와 같이 비엘디시 모터의 회전속도가 정격속도에서부터 감속하는 구간이며, 컨버팅된 직류전원은 펄스폭변조(PWM) 제어되어 상기 커패시터에 충전된다.In the step S101 of calculating the average value of the charging currents, all the current from the inverter due to the reverse bias of the diode rectifier in the generator mode is used as the charging current of the capacitor. At this time, as described above, the generator mode is a period in which the rotation speed of the VDD motor decelerates from the rated speed, and the converted DC power is charged to the capacitor by PWM control.

여기서, 상기 커패시터에 충전되는 충전전류의 평균값(IC ( avg ))은 다음의 수학식1에 의해 산출된다.Here, the average value I C ( avg ) of the charging current charged in the capacitor is calculated by the following equation (1).

Figure pat00003
Figure pat00003

위 수학식1에서 IC (n)은 PWM 제어에서 n번째 커패시터 전류(펄스)이고, Duty ratio(n)은 PWM 제어에서 on/off 듀티비이다.In Equation (1), I C (n) is an n-th capacitor current (pulse ) in PWM control, and duty ratio (n) is an on / off duty ratio in PWM control.

한편, 상기 충전전류의 평균값을 산출하는 단계(S101)에서의 충전전류는 상기 인버터 회로의 전단에 연결되는 전류센서를 이용하여 측정할 수 있으며, 상기 전류센서는 시스템의 상태나 조건에 따라 다양하게 선택될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, the charging current in step S101 of calculating the average value of the charging current may be measured using a current sensor connected to the front end of the inverter circuit. The current sensor may be variously determined according to the state or condition of the system Of course, be selected.

상기 충전전압의 시간에 대한 변화량을 산출하는 단계(S103)는 상기 커패시터 양단의 충전전압이 상승하는 구간에 있어서 상기 충전전압의 시간에 대한 변화량을 산출하는 단계이다. 이때, 충전전압의 상승 변화량은 도5에 도시된 바와 같이 나타날 수 있으며, 이러한 변화량은 커패시터의 용량이나 발전기모드의 상태에 따라 달라지는 것은 주지의 사항이다.The step (S103) of calculating the variation with respect to time of the charging voltage is a step of calculating a variation with respect to time of the charging voltage in a period in which the charging voltage across the capacitor rises. At this time, the rising variation of the charging voltage may appear as shown in FIG. 5, and it is well known that the variation varies depending on the capacity of the capacitor and the state of the generator mode.

상기 커패시터의 용량을 추정하는 단계(S105)에서는 다음의 수학식2에 의해 커패시터의 용량(C)를 추정할 수 있다.In the step S105 of estimating the capacitance of the capacitor, the capacitance C of the capacitor can be estimated by the following equation (2).

Figure pat00004
Figure pat00004

위 수학식2에서 IC ( avg )는 커패시터 충전전류의 평균값이고, dvc는 커패시터 충전전압 변화량이고, vc( t1 )은 t1 시간에 샘플링한 커패시터 전압이고, vc ( t2 )은 t2 시간에 샘플링한 커패시터 전압이다.In the above Equation 2 I C (avg) is the average value of the capacitor charge current, dv c is a capacitor and the charging-circuit voltage variation, v c (t1) is the capacitor voltage sampled in t 1 sigan, v c (t2) is t It is the capacitor voltage sampled in 2 hours.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량을 커패시터 충전전류와 충전전압을 이용해 효과적으로 추정할 수 있게 된다. 이렇게 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량을 추정함으로써, 커패시터 용량 변화로 인한 성능 저하에 대한 예측을 할 수 있게 된다. 그리고, 커패시터의 용량 확인을 위한 추가적인 하드웨어 없이 용량 추정 구현이 가능하며, 높은 해상도의 A/D 컨버터 없이 1번의 샘플링으로도 용량 추정 구현이 가능하게 된다. 또한, 모터 구동 시스템의 커패시터 용량을 추정하여 교환주기를 예측함으로써 비엘디시 모터의 오작동으로 인한 인적, 물적 피해를 미연에 방지할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to effectively estimate the capacitor capacity of the VDD motor drive system by using the capacitor charging current and the charging voltage. By estimating the capacitances of the VDD motor drive system, it is possible to predict the performance degradation due to the capacitor capacitance change. In addition, capacity estimation can be implemented without any additional hardware to check the capacity of the capacitor, and capacity estimation can be realized even with one sampling without high resolution A / D converter. In addition, by estimating the capacity of the capacitor of the motor drive system and estimating the replacement period, it is possible to prevent human and material damage due to malfunction of the non-Diesel motor.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention in order that the claims of the invention to be described below may be better understood. The embodiments described above are susceptible to various modifications and changes within the technical scope of the present invention by those skilled in the art. These various modifications and changes are also within the scope of the technical idea of the present invention and will be included in the claims of the present invention described below.

Claims (7)

비엘디시 모터의 회전으로부터 3상 교류전원이 컨버팅되어 직류전원으로 에너지가 전달되는 발전기모드에서 상기 비엘디시 모터가 감속될 때, 인버터 회로의 전단에 병렬로 연결된 커패시터에 충전되는 충전전류의 평균값을 산출하는 단계;
상기 커패시터 양단에서 측정되는 충전전압의 시간에 대한 변화량을 산출하는 단계; 및
상기 충전전류의 평균값과 상기 충전전압의 변화량으로부터 상기 커패시터의 용량을 추정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법.
When the VDD motor is decelerated in a generator mode in which energy is transferred from a 3-phase AC power source to a DC power source by rotation of the VDD motor, an average value of the charging current charged in the capacitor connected in parallel to the preceding stage of the inverter circuit is calculated ;
Calculating a variation with time of a charging voltage measured across the capacitor; And
Estimating a capacitance of the capacitor from an average value of the charging current and a variation amount of the charging voltage;
Wherein the capacitor capacity estimating method of the BDDi motor drive system comprises:
제1항에 있어서,
상기 충전전류의 평균값을 산출하는 단계에서 발전기모드는 상기 비엘디시 모터의 회전속도가 정격속도에서부터 감속하는 구간인 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법.
The method according to claim 1,
Wherein the generator mode is a period during which the rotation speed of the VDD motor decelerates from the rated speed in the step of calculating the average value of the charging current.
제1항에 있어서,
상기 충전전류의 평균값을 산출하는 단계에서 컨버팅된 직류전원은 펄스폭변조(PWM) 제어되어 상기 커패시터에 충전되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법.
The method according to claim 1,
Wherein the converted DC power is charged to the capacitor by PWM control of the converted DC power in the step of calculating the average value of the charging current.
제3항에 있어서,
상기 커패시터에 충전되는 충전전류의 평균값(IC ( avg ))은 다음의 수학식
Figure pat00005

(여기서, IC (n)은 PWM 제어에서 n번째 커패시터 전류(펄스)이고, Duty ratio(n)은 PWM 제어에서 on/off 듀티비이다.)
에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법.
The method of claim 3,
The average value I C ( avg ) of the charging current charged in the capacitor is calculated by the following equation
Figure pat00005

(Where I C (n) is the nth capacitor current (pulse ) in PWM control and Duty ratio (n) is the on / off duty ratio in PWM control).
And calculating the capacitance of the capacitor of the BDDY motor drive system.
제1항에 있어서,
상기 충전전류의 평균값을 산출하는 단계에서의 충전전류는 상기 인버터 회로의 전단에 연결되는 전류센서를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법.
The method according to claim 1,
Wherein the charge current in the step of calculating the average value of the charge current is measured using a current sensor connected to the front end of the inverter circuit.
제1항에 있어서,
상기 충전전압의 시간에 대한 변화량을 산출하는 단계는 상기 커패시터 양단의 충전전압이 상승하는 구간에 있어서 상기 충전전압의 시간에 대한 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of calculating the variation with respect to time of the charging voltage calculates a variation with time of the charging voltage in a period in which the charging voltage across the capacitor rises, .
제1항에 있어서,
상기 커패시터의 용량을 추정하는 단계에 있어서 다음의 수학식
Figure pat00006

(여기서, IC ( avg )는 커패시터 충전전류의 평균값이고, dvc는 커패시터 충전전압 변화량이고, vc ( t1 )은 t1 시간에 샘플링한 커패시터 전압이고, vc ( t2 )은 t2 시간에 샘플링한 커패시터 전압이다.)
에 의해 상기 커패시터의 용량(C)이 추정되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터 드라이브 시스템의 커패시터 용량 추정방법.
The method according to claim 1,
In the step of estimating the capacity of the capacitor,
Figure pat00006

(Where, I C (avg) is the average value of the capacitor charge current, dv c is a capacitor charging a voltage change amount, v c (t1) is the capacitor voltage sampled in t 1 sigan, v c (t2) is t 2 sigan Is the capacitor voltage sampled at.
Wherein the capacitance (C) of the capacitor is estimated based on the capacitance of the capacitor.
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