KR20210019346A - Motor control apparatus and controlling method thereof - Google Patents

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박천수
엄재부
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엘지전자 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a motor control device and a control method thereof. Moreover, according to the present invention, the motor control device and the control method thereof can control two motors through one motor control device by estimating a phase error between the two motors and setting a compensation current using the phase error. According to the present invention, the motor control device and the control method thereof can have the effect of preventing synchronization between the two motors from being released by estimating the phase error between the two motors and setting the compensation current. To this end, the motor control device comprises an inverter and a control unit.

Description

모터 제어 장치 및 그 제어 방법{MOTOR CONTROL APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}Motor control device and its control method {MOTOR CONTROL APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 모터 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control device and a control method thereof.

모터 제어 장치는 회전 운동을 하는 회전자와 코일이 감긴 고정자를 구비하는 모터를 구동하기 위한 장치이다.The motor control device is a device for driving a motor having a rotor for rotational motion and a stator wound around a coil.

이와 같은 모터 제어 장치는 전원부로부터 교류 전압을 공급받아서 3상 모터에 공급한다. 이때 전원부로부터 공급된 교류 전압은 모터 제어 장치의 컨버터, 평활화 커패시터, 인버터 등을 거쳐서 3상 모터를 동작 시키기에 적절한 전압으로 변경되어서 3상 모터에 인가된다. 이때 모터 제어 장치의 인버터는 복수 개의 스위칭 소자를 포함하며, 스위칭 소자의 스위칭 동작은 제어부에 의해 제어된다. 그리고 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 3상 모터에 인가되는 전압이 결정되고, 이에 따라 3상 모터의 동작 속도가 결정된다.Such a motor control device receives an AC voltage from a power supply and supplies it to a three-phase motor. At this time, the AC voltage supplied from the power supply is changed to a voltage suitable for operating the three-phase motor through a converter, smoothing capacitor, and inverter of the motor control device and applied to the three-phase motor. In this case, the inverter of the motor control device includes a plurality of switching elements, and the switching operation of the switching elements is controlled by the controller. In addition, the voltage applied to the three-phase motor is determined according to the switching operation of the switching element, and accordingly, the operating speed of the three-phase motor is determined.

이와 같은 모터 제어 장치는 하나의 모터 제어 장치에 두 개의 모터가 연결되어 제어되도록 설계될 수 있다. 이러한 모터 제어 장치는 등록특허 KR 10-1623652에 개시되어 있다.Such a motor control device may be designed to be controlled by connecting two motors to one motor control device. Such a motor control device is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1623652.

하나의 모터 제어 장치를 통해 두 개의 모터를 제어하는 방법으로는 평균 전류 제어방법, 마스터-슬레이브 제어방법 등이 있다.Methods of controlling two motors through one motor control device include an average current control method and a master-slave control method.

이 중 종래 기술에 따른 마스터-슬레이브 제어방법은 두 개의 모터 중 어느 하나의 모터를 마스터 모터로 사용하여 제어하는 방법이다. 이때 모터 제어 장치는 마스터 모터와 슬레이브 모터의 위상을 동기화 시켜서 전류가 안정적 이도록 하여, 두 개의 모터가 연속적으로 운전 가능하도록 한다. 그러나 마스터 모터 또는 슬레이브 모터에 외력이 가해져서, 마스터 모터와 슬레이브 모터의 위상의 동기화가 해제될 수 있다.Among them, the master-slave control method according to the prior art is a method of controlling by using one of two motors as a master motor. At this time, the motor control device synchronizes the phases of the master motor and the slave motor so that the current is stable, so that the two motors can be operated continuously. However, because an external force is applied to the master motor or the slave motor, the phase synchronization between the master motor and the slave motor may be released.

종래에는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 전류의 맥동을 보상하여서, 두 개의 모터의 위상을 동기화 시켰다. 그러나 이와 같은 방법은 마스터 모터와 슬레이브 모터 간의 위상 오차의 주기적인 특성이 고려되지 않아, 위상 오차가 45도 이하일 때는 효과가 작다.Conventionally, in order to solve such a problem, the phases of the two motors are synchronized by compensating for the pulsation of the current. However, such a method does not take into account the periodic characteristics of the phase error between the master motor and the slave motor, so the effect is small when the phase error is 45 degrees or less.

본 발명의 목적은 하나의 모터 제어 장치를 이용하여 두 개의 모터를 제어하는 모터 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a motor control device for controlling two motors using one motor control device and a control method thereof.

또한 본 발명의 목적은 두 개의 모터 사이의 위상 오차를 추정하여 하나의 모터 제어 장치를 이용하여 두 개의 모터를 제어하는 모터 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a motor control device and a control method for controlling two motors using one motor control device by estimating a phase error between two motors.

또한 본 발명의 목적은 제한값을 설정하여 하나의 모터 제어 장치를 이용하여 두 개의 모터를 제어하는 모터 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a motor control device and a control method for controlling two motors using one motor control device by setting a limit value.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means shown in the claims and combinations thereof.

본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 그 제어방법은 두 개의 모터에 흐르는 전류를 검출하고, 이를 통해 인버터의 스위칭 소자에 인가되는 전압을 조절함으로써, 하나의 모터 제어 장치를 통해 두 개의 모터를 제어할 수 있다.The motor control device and its control method according to the present invention detects current flowing through two motors and adjusts the voltage applied to the switching element of the inverter through this, so that two motors can be controlled through one motor control device. have.

또한, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 그 제어방법은 두 개의 모터에 흐르는 전류의 차이를 통해 두 개의 모터 사이의 위상 오차를 추정하고, 위상 오차를 이용하여 보상 전류을 설정함으로써, 하나의 모터 제어 장치를 통해 두 개의 모터를 제어할 수 있다.In addition, the motor control device and its control method according to the present invention estimate a phase error between two motors through a difference in current flowing through the two motors, and set a compensation current using the phase error, so that one motor control device Two motors can be controlled via.

또한, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 그 제어방법은 제한값을 설정하고, 보상 전류가 제한값보다 크면 제한값을 보상 전류로 설정함으로써, 하나의 모터 제어 장치를 이용하여 두 개의 모터를 제어할 수 있다.In addition, the motor control apparatus and the control method thereof according to the present invention set a limit value, and if the compensation current is greater than the limit value, the limit value is set as the compensation current, so that two motors can be controlled using a single motor control device.

본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 그 제어방법은 하나의 모터 제어 장치를 통해 두 개의 모터를 제어함으로써, 복수 개의 모터를 구동 할 때 모터 제어 장치를 모터 개수만큼 설치하지 않아서 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.The motor control device and its control method according to the present invention control two motors through one motor control device, so that when driving a plurality of motors, the motor control device is not installed as many as the number of motors, thereby reducing cost. There is.

또한 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 그 제어방법은 두 개의 모터에 흐르는 전류의 차이를 통해 두 개의 모터 사이의 위상 오차를 추정하고 보상 전류를 설정함으로써, 두 개의 모터 사이의 동기화가 해제되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the motor control apparatus and its control method according to the present invention prevent the synchronization between the two motors from being released by estimating the phase error between the two motors through the difference between the current flowing through the two motors and setting the compensation current. There is an effect that can be done.

또한 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 그 제어방법은 제한값을 설정하고, 보상 전류가 제한값보다 크면 제한값을 보상 전류로 설정함으로써, 두 개의 모터에 공급되는 전압 또는 전류가 급격하게 변하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the motor control device and its control method according to the present invention set a limit value, and if the compensation current is greater than the limit value, the limit value is set as the compensation current, thereby preventing a sudden change in voltage or current supplied to the two motors. It works.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 내부 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 내부 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어부의 상세 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 보상 전류 설정부의 상세 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 스위칭 전압 조절부의 상세 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 모터 제어 장치의 제어부가 인버터의 스위칭 소자에 인가되는 전압을 조절하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 보상 전류 설정부가 없는 모터 제어 장치를 이용한 경우, 제2 모터에 외력이 가해졌을 때의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 이용한 경우, 제2 모터에 외력이 가해졌을 때의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 이용한 경우, 제2 모터에 외력이 주기적으로 가해졌을 때의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 보상 전류 설정부가 없는 모터 제어 장치를 이용하다가 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 이용한 경우의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 이용한 경우, 제1 모터에 흐르는 전류와 제2 모터에 흐르는 전류의 차이가 얼마나 줄었는지 나타내는 그래프이다.1 is an internal block diagram of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an internal circuit diagram of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a detailed structure of a control unit of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a detailed structure of a compensation current setting unit of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a detailed structure of a switching voltage adjusting unit of a motor control device according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of adjusting a voltage applied to a switching element of an inverter by a control unit of the motor control device.
7 is a graph showing a change when an external force is applied to a second motor when a motor control device without a compensation current setting unit is used.
8 is a graph showing a change when an external force is applied to a second motor when the motor control device according to an embodiment of the present invention is used.
9 is a graph showing a change when an external force is periodically applied to a second motor when the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention is used.
10 is a graph showing a change in the case of using the motor control device according to an embodiment of the present invention while using the motor control device without a compensation current setting unit.
11 is a graph showing how a difference between a current flowing through a first motor and a current flowing through a second motor is reduced when a motor control device according to an embodiment of the present invention is used.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar elements.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are "interposed" between each component. It is to be understood that "or, each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 모터 제어 장치 및 그 제어 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a motor control apparatus and a control method thereof according to some embodiments of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 내부 블록도이다.1 is an internal block diagram of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 내부 회로도이다.2 is an internal circuit diagram of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 인버터(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 컨버터(130) 및 평활화 커패시터(140)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 센서리스(sensorless) 방식으로 모터를 구동하기 위한 것이다.1 and 2, the motor control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include an inverter 110 and a control unit 120. In addition, the motor control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may further include a converter 130 and a smoothing capacitor 140. The motor control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is for driving a motor in a sensorless manner.

인버터(110)는 복수 개의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)를 포함한다. 인버터(110)는 복수 개의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)가 온/오프 되는 동작을 통해 직류 전압을 소정 주파수의 3상 교류 전압으로 변환하여 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 공급하여 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)를 구동 시킬 수 있다.The inverter 110 includes a plurality of switching elements S1, S2, S3, S4, S5, and S6. The inverter 110 converts the DC voltage into a three-phase AC voltage of a predetermined frequency through an operation in which a plurality of switching elements S1, S2, S3, S4, S5, S6 are turned on/off, and the first motor 200 and It may be supplied to the second motor 210 to drive the first motor 200 and the second motor 210.

인버터(110)는 각각 서로 직렬로 연결되는 상측 스위칭 소자(S1, S3, S5)와 하측 스위칭 소자(S2, S4, S6)를 한 쌍으로 하여, 총 세 쌍의 상, 하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다. 인버터(110)의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)는 전력 트랜지스터 일 수 있으며, 예를 들어 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor) 일 수 있다.Inverter 110 is a pair of upper switching elements (S1, S3, S5) and lower switching elements (S2, S4, S6) connected in series with each other, and a total of three pairs of upper and lower switching elements are parallel to each other. Can be connected to. The switching elements S1, S2, S3, S4, S5, and S6 of the inverter 110 may be power transistors, and may be, for example, an insulated gate bipolar transistor.

인버터(110) 내의 복수 개의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)는 제어부(120)로부터 인가된 전압에 기초하여 스위칭 동작을 한다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 3상 교류 전압이 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 출력된다.The plurality of switching elements S1, S2, S3, S4, S5, and S6 in the inverter 110 perform a switching operation based on the voltage applied from the controller 120. Accordingly, a three-phase AC voltage having a predetermined frequency is output to the first motor 200 and the second motor 210.

제어부(120)는 인버터(110)를 제어한다. 보다 상세히, 제어부(120)는 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)의 3상에 흐르는 전류를 검출하고, 검출된 전류를 이용하여 인버터(110) 내의 복수 개의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)에 인가되는 전압을 조절한다. The control unit 120 controls the inverter 110. In more detail, the control unit 120 detects the current flowing in the three phases of the first motor 200 and the second motor 210, and uses the detected current to use a plurality of switching elements S1 and S2 in the inverter 110. , S3, S4, S5, S6).

제어부(120)는 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 중 어느 하나의 모터를 마스터 모터로 선택하고, 다른 하나의 모터를 슬레이브 모터로 선택하여 마스터-슬레이브 제어방법을 통해 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)를 제어할 수 있다.The control unit 120 selects one of the first motor 200 and the second motor 210 as a master motor, and selects the other motor as a slave motor, and selects the first motor through a master-slave control method. 200 and the second motor 210 may be controlled.

마스터-슬레이브 제어방법은 제어부(120)가 제1 모터(200)에 걸리는 부하와 제2 모터(210)에 인가되는 부하를 비교한 후, 상대적으로 더 많은 부하가 인가되는 모터를 마스터 모터로 선택하고, 상대적으로 더 적은 부하가 인가되는 모터를 슬레이브 모터로 선택하여 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)를 제어하는 방법이다. 이때 제어부(120)는 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)의 3상에 흐르는 전류를 검출하고, 검출된 전류를 피드백하여 인버터(110) 내의 복수 개의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)에 인가되는 전압을 조절한다.In the master-slave control method, the controller 120 compares the load applied to the first motor 200 with the load applied to the second motor 210, and then selects a motor to which a relatively larger load is applied as the master motor. And, this is a method of controlling the first motor 200 and the second motor 210 by selecting a motor to which a relatively smaller load is applied as a slave motor. At this time, the control unit 120 detects the current flowing in the three phases of the first motor 200 and the second motor 210, and feeds back the detected current to a plurality of switching elements S1, S2, S3 in the inverter 110. , S4, S5, S6).

이하에서는 제어부(120)가 마스터-슬레이브 제어방법을 이용하여 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)를 제어하고, 제1 모터(200)를 마스터 모터로 선택하고 제2 모터(210)를 슬레이브 모터로 선택한 상황을 가정하여 설명하도록 한다. 그러나 제어부(120)가 제2 모터(210)를 마스터 모터로 선택하고 제1 모터(200)를 슬레이브 모터로 선택한 상황에도 본 발명이 적용될 수 있다.Hereinafter, the controller 120 controls the first motor 200 and the second motor 210 using a master-slave control method, selects the first motor 200 as a master motor, and then selects the second motor 210 It will be described assuming the situation where is selected as the slave motor. However, the present invention can also be applied to a situation in which the controller 120 selects the second motor 210 as a master motor and selects the first motor 200 as a slave motor.

제어부(120)는 속도 추정부(121), 보상 전류 설정부(122) 및 스위칭 전압 조절부(123)를 포함한다. 이때 제어부(120)의 스위칭 전압 조절부(123)는 전류 지령 설정부(123a), 전류 지령 조절부(123b) 및 전압 조절부(123c)를 포함할 수 있다. 제어부(120)가 포함하는 구성요소들의 보다 상세한 동작에 관하여는 도 3 내지 도 5를 이용하여 후술하도록 한다.The control unit 120 includes a speed estimation unit 121, a compensation current setting unit 122, and a switching voltage adjustment unit 123. In this case, the switching voltage adjusting unit 123 of the control unit 120 may include a current command setting unit 123a, a current command adjusting unit 123b, and a voltage adjusting unit 123c. More detailed operations of the components included in the control unit 120 will be described later with reference to FIGS. 3 to 5.

컨버터(130)는 전원부(300)를 통해 인가되는 입력 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력한다. 컨버터(130)는 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수 있다.The converter 130 converts the input AC voltage applied through the power supply unit 300 into a DC voltage and outputs it. The converter 130 is made of a diode or the like without a switching element, and can perform a rectification operation without a separate switching operation.

전원부(300)를 통해 인가되는 입력 교류 전압이 단상 교류 전압인 경우, 컨버터(130)는 4개의 다이오드가 브리지 형태로 구성된 구조일 수 있다. 또한, 입력 교류 전압이 단상 교류 전압인 경우, 컨버터(130)는 2개의 스위칭 소자와 4개의 다이오드가 연결된 하프브리지 형태의 구조일 수 있다.When the input AC voltage applied through the power supply unit 300 is a single-phase AC voltage, the converter 130 may have a structure in which four diodes are formed in a bridge shape. In addition, when the input AC voltage is a single-phase AC voltage, the converter 130 may have a half-bridge structure in which two switching elements and four diodes are connected.

입력 교류 전압이 3상 교류 전압인 경우, 컨버터(130)는 6개의 다이오드가 브리지 형태로 구성된 구조일 수 있다. 또한, 입력 교류 전압이 3상 교류 전압인 경우, 컨버터(130)는 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 연결된 구조일 수 있다.When the input AC voltage is a three-phase AC voltage, the converter 130 may have a structure in which six diodes are formed in a bridge shape. In addition, when the input AC voltage is a three-phase AC voltage, the converter 130 may have a structure in which six switching elements and six diodes are connected.

컨버터(130)가 스위칭 소자를 구비한 구조일 경우, 컨버터(130)는 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류 전압 변환을 수행할 수도 있다.When the converter 130 has a structure including a switching element, the converter 130 may perform a step-up operation, power factor improvement, and DC voltage conversion by a switching operation of the corresponding switching element.

평활화 커패시터(140)는 컨버터(130)를 통해 변환된 직류 전압을 평활화하고, 이를 저장한다. 도 2에는 평활화 커패시터(140)로 하나의 커패시터가 도시되어 있으나, 복수 개의 커패시터가 구비되어 소자 안정성을 확보할 수도 있다.The smoothing capacitor 140 smoothes the DC voltage converted through the converter 130 and stores it. Although one capacitor is shown as the smoothing capacitor 140 in FIG. 2, a plurality of capacitors may be provided to ensure device stability.

제1 모터(200) 및 제2 모터(210)는 3상 모터로서, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 3상의 각 상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 교류 전압이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.The first motor 200 and the second motor 210 are three-phase motors, each having a stator and a rotor, and an AC voltage of a predetermined frequency is applied to the coils of the stators of each of the three phases, The rotor rotates.

이러한 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)는 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM) 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.The first and second motors 200 and 210 include a surface mounted permanent magnet synchronous motor (SMPMSM), an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM), and a synchronous motor. It may include a reluctance motor (Synchronous Reluctance Motor; Synrm) or the like. Among them, SMPMSM and IPMSM are Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) applied with permanent magnet, and Synrm is characterized by no permanent magnet.

이하에서는 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)가 영구 자석이 대칭으로 형성된 표면 부착형 영구 자석 동기 모터(SPMSM)인 것을 중심으로 기술한다.Hereinafter, it will be described mainly that the first motor 200 and the second motor 210 are surface-attached permanent magnet synchronous motors (SPMSM) in which permanent magnets are formed symmetrically.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어부의 상세 구조를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a detailed structure of a control unit of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)의 제어부(120)는 속도 추정부(121), 보상 전류 설정부(122) 및 스위칭 전압 조절부(123)를 포함한다. 이때 제어부(120)의 스위칭 전압 조절부(123)는 전류 지령 설정부(123a), 전류 지령 조절부(123b) 및 전압 조절부(123c)를 포함할 수 있다.3, the control unit 120 of the motor control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a speed estimation unit 121, a compensation current setting unit 122, and a switching voltage control unit 123 do. In this case, the switching voltage adjusting unit 123 of the control unit 120 may include a current command setting unit 123a, a current command adjusting unit 123b, and a voltage adjusting unit 123c.

제어부(120)는 내부에 포함된 검출부(미도시)를 통해 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)의 3상에 흐르는 전류를 검출할 수 있다. 이때 전류를 검출하기 위해, CT(Current Transformer), 션트 저항 등이 검출부에 사용될 수 있다.The controller 120 may detect the current flowing in the three phases of the first motor 200 and the second motor 210 through a detector (not shown) included therein. At this time, to detect the current, a CT (Current Transformer), a shunt resistor, etc. may be used in the detection unit.

제어부(120)는 검출부를 통해 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)의 3상에 흐르는 전류를 모두 검출할 수 있다. 제어부(120)는 검출부를 통해 3상 중 2상에 흐르는 전류만을 검출한 후, 3상 평형을 이용하여 나머지 1상에 흐르는 전류를 산출할 수 있다.The controller 120 may detect all currents flowing in the three phases of the first and second motors 200 and 210 through the detection unit. After detecting only the current flowing through the two phases out of the three phases through the detection unit, the controller 120 may calculate the current flowing through the remaining phase 1 by using the three-phase balance.

제어부(120)는 내부에 포함된 변환부(미도시)를 통해 검출부를 통해 검출된 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)의 3상에 흐르는 전류를 변환하여 회전좌표계의 2상 전류로 변환할 수 있다. 즉, 변환부는 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)의 3상에 흐르는 전류를 회전좌표계의 d축 전류인 자속 전류와 회전좌표계의 q축 전류인 토크 전류로 변환할 수 있다.The control unit 120 converts the current flowing through the three phases of the first motor 200 and the second motor 210 detected through the detection unit through a conversion unit (not shown) included therein to convert the two-phase current of the rotational coordinate system. Can be converted to That is, the conversion unit may convert the current flowing in the three phases of the first motor 200 and the second motor 210 into a magnetic flux current that is a d-axis current of the rotational coordinate system and a torque current that is a q-axis current of the rotational coordinate system.

속도 추정부(121)는 제1 모터(200)에 흐르는 전류를 이용하여 제1 모터(200)의 속도를 추정할 수 있다. 이때 속도 추정부(121)는 제1 모터(200)의 속도를 추정하기 위해, 변환부를 통해 변환된 제1 모터(200)의 회전좌표계의 2상 전류를 이용할 수 있다.The speed estimating unit 121 may estimate the speed of the first motor 200 by using the current flowing through the first motor 200. In this case, the speed estimating unit 121 may use the two-phase current in the rotational coordinate system of the first motor 200 converted through the conversion unit to estimate the speed of the first motor 200.

보상 전류 설정부(122)는 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류의 차이와 제1 모터(200)의 속도를 이용하여 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 위상 오차를 추정할 수 있다. 그리고 보상 전류 설정부(122)는 위상 오차 및 감쇠 계수를 이용하여 보상 전류를 설정할 수 있다.The compensation current setting unit 122 uses the difference between the current flowing through the first motor 200 and the second motor 210 and the speed of the first motor 200 to determine the first motor 200 and the second motor 210. ) Can be estimated. In addition, the compensation current setting unit 122 may set the compensation current using the phase error and the attenuation coefficient.

보상 전류 설정부(122)의 보다 상세한 동작은 도 4를 이용하여 설명될 수 있다.A more detailed operation of the compensation current setting unit 122 may be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 보상 전류 설정부의 상세 구조를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing a detailed structure of a compensation current setting unit of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 보상 전류 설정부(122)는 속도 추정부(121)로부터 추정된 제1 모터(200)의 속도와 변환부를 통해 변환된 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)의 회전좌표계의 2상 전류를 입력받는다. 보상 전류 설정부(122)가 입력 받은 값들은 위상 오차 추정부(122a)를 통과한다. 위상 오차 추정부(122a)는 식 1을 이용하여 위상 오차를 추정한다. 이때 식 1은 아래와 같다.Referring to FIG. 4, the compensation current setting unit 122 includes the speed of the first motor 200 estimated from the speed estimating unit 121 and the first motor 200 and the second motor 210 converted through the conversion unit. It receives the two-phase current of the rotary coordinate system of. The values received by the compensation current setting unit 122 pass through the phase error estimating unit 122a. The phase error estimation unit 122a estimates the phase error using Equation 1. At this time, Equation 1 is as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서

Figure pat00002
는 추정된 제1 모터(200)와 제2 모터(210) 간의 위상 오차를 나타낸다.
Figure pat00003
는 제1 모터(200)를 기준 축으로 할 때, 제1 모터(200)의 자속 전류를 의미한다.
Figure pat00004
는 제1 모터(200)를 기준 축으로 할 때, 제2 모터(210)의 자속 전류를 의미한다.
Figure pat00005
는 제1 모터(200)를 기준 축으로 할 때, 제1 모터(200)의 토크 전류를 의미한다.
Figure pat00006
는 제1 모터(200)를 기준 축으로 할 때, 제2 모터(210)의 토크 전류를 의미한다.
Figure pat00007
은 제1 모터(200)의 속도를 나타낸다. Rs는 모터(200, 210) 내의 고정자의 저항을 나타낸다. Ls는 모터(200, 210)의 상 인덕턴스를 나타낸다.
Figure pat00008
는 모터(200, 210)에 포함된 영구 자석으로부터 생기는 쇄교 자속을 나타낸다.here
Figure pat00002
Represents the estimated phase error between the first motor 200 and the second motor 210.
Figure pat00003
Denotes the magnetic flux current of the first motor 200 when the first motor 200 is used as a reference axis.
Figure pat00004
Denotes the magnetic flux current of the second motor 210 when the first motor 200 is used as a reference axis.
Figure pat00005
Denotes a torque current of the first motor 200 when the first motor 200 is used as a reference axis.
Figure pat00006
Denotes a torque current of the second motor 210 when the first motor 200 is used as a reference axis.
Figure pat00007
Represents the speed of the first motor 200. R s represents the resistance of the stator in the motors 200 and 210. L s represents the phase inductance of the motors 200 and 210.
Figure pat00008
Denotes the magnetic flux linkage generated from the permanent magnets included in the motors 200 and 210.

식 1을 통해 확인할 수 있듯이, 제1 모터(200)와 제2 모터(210) 간의 위상 오차(

Figure pat00009
)는 제2 모터(210)의 자속 전류(
Figure pat00010
)와 제1 모터(200)의 자속 전류(
Figure pat00011
)의 차이(
Figure pat00012
)와 제2 모터(210)의 토크 전류(
Figure pat00013
)와 제1 모터(200)의 토크 전류(
Figure pat00014
)의 차이(
Figure pat00015
)를 통하여 추정될 수 있다. 즉, 위상 오차는 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류의 차이와 제1 모터(200)의 속도를 이용하여 추정될 수 있다.As can be seen from Equation 1, the phase error between the first motor 200 and the second motor 210 (
Figure pat00009
) Is the magnetic flux current of the second motor 210 (
Figure pat00010
) And the magnetic flux current of the first motor 200 (
Figure pat00011
) Of the difference (
Figure pat00012
) And the torque current of the second motor 210 (
Figure pat00013
) And the torque current of the first motor 200 (
Figure pat00014
) Of the difference (
Figure pat00015
) Can be estimated through. That is, the phase error may be estimated using the difference between the current flowing through the first and second motors 200 and 210 and the speed of the first motor 200.

즉, 보상 전류 설정부(122)는 내부에 포함된 위상 오차 추정부(122a)에 입력 값들을 통과시킴으로써, 제1 모터(200)와 제2 모터(210) 간의 위상 오차(

Figure pat00016
)를 추정할 수 있다.That is, the compensation current setting unit 122 passes input values through the phase error estimating unit 122a included therein, so that the phase error between the first motor 200 and the second motor 210 (
Figure pat00016
) Can be estimated.

그리고 나서 보상 전류 설정부(122)를 위상 오차 추정부 (122a)를 통해 추정된 위상 오차를 속도 오차 추정부(122b)를 통과시킴으로써 속도 오차(

Figure pat00017
)를 추정할 수 있다. 속도 오차 추정부(122b)는 입력 받은 위상 오차(
Figure pat00018
)를 PI(Proportional-Integral) 제어기를 통과시킴으로써 PI 제어한다. 그리고 속도 오차 추정부(122b)는 PI 제어기를 통해 PI 제어한 결과를 적분하고, 적분한 결과를 피드백하여 속도 오차(
Figure pat00019
)를 추정할 수 있다.Then, by passing the phase error estimated through the phase error estimating unit 122a through the compensation current setting unit 122 through the speed error estimating unit 122b, the speed error (
Figure pat00017
) Can be estimated. The speed error estimating unit 122b receives the input phase error (
Figure pat00018
) Through PI (Proportional-Integral) controller to control PI. In addition, the speed error estimating unit 122b integrates the result of PI control through the PI controller, and feeds back the result of the integration.
Figure pat00019
) Can be estimated.

속도 오차 추정부(122b)가 단순히 위상 오차(

Figure pat00020
)를 적분하여 속도 오차(
Figure pat00021
)를 추정하지 않고, 위와 같이 PI 제어, 적분 및 피드백을 거쳐서 추정함으로써, 속도 오차(
Figure pat00022
)의 추정 과정에서 발생하는 노이즈를 줄일 수 있다. The speed error estimation unit 122b simply performs a phase error (
Figure pat00020
) By integrating the speed error (
Figure pat00021
), but through PI control, integration, and feedback as above, the speed error (
Figure pat00022
), it is possible to reduce the noise generated during the estimation process.

그리고 나서 위상 오차(

Figure pat00023
)와 속도 오차(
Figure pat00024
)는 곱셈기를 통과하고 보상 전류 연산부(122c)로 입력된다. 보상 전류 연산부(122c)는 위상 오차(
Figure pat00025
)와 속도 오차(
Figure pat00026
)가 곱해진 결과에 감쇠 계수(Kdamp)를 곱하여 보상 전류(
Figure pat00027
)를 연산할 수 있다. 이때 감쇠 계수(Kdamp)는 모터를 얼마나 빠르게 동기화 시킬지 결정하는 계수로, 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다. 즉, 보상 전류(
Figure pat00028
)는 아래의 식 2와 같이 연산될 수 있다.Then the phase error (
Figure pat00023
) And speed error (
Figure pat00024
) Passes through the multiplier and is input to the compensation current calculating unit 122c. The compensation current calculation unit 122c has a phase error (
Figure pat00025
) And speed error (
Figure pat00026
) Multiplied by the damping factor (K damp ) to compensate for the current (
Figure pat00027
) Can be calculated. At this time, the damping factor (K damp ) is a factor that determines how fast the motor is to be synchronized, and can be preset by the user. That is, the compensation current (
Figure pat00028
) Can be calculated as in Equation 2 below.

Figure pat00029
Figure pat00029

식 2를 이용하여 연산된 보상 전류(

Figure pat00030
)는 제한부(122d)를 통과한다. 제한부(122d)는 보상 전류(
Figure pat00031
)를 미리 설정된 제한값과 비교하여, 보상 전류(
Figure pat00032
)가 제한값보다 크면 제한값을 보상 전류(
Figure pat00033
)로 설정한다.Compensation current calculated using Equation 2 (
Figure pat00030
) Passes through the limiting portion 122d. The limiting part 122d is a compensation current (
Figure pat00031
) Is compared with a preset limit value, and the compensation current (
Figure pat00032
) Is greater than the limit value, the limit value is compensated for the current (
Figure pat00033
).

보상 전류 설정부(122)는 제한부(122d)를 통해 보상 전류(

Figure pat00034
)가 과도해지는 것을 방지한다. 이를 통해, 하기 설명될 전류 지령 조절부(123b)를 통해 출력되는 전류 지령이 급격히 변하는 것을 방지하여, 최종적으로 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 공급되는 전압 또는 전류가 급격하게 변하는 것을 방지한다. 이로 인해, 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)를 더욱 안정적으로 제어할 수 있다.The compensation current setting unit 122 is configured by the compensation current (
Figure pat00034
) To prevent excessive. Through this, the current command output through the current command control unit 123b, which will be described below, is prevented from rapidly changing, so that the voltage or current supplied to the first motor 200 and the second motor 210 is finally rapidly increased. Prevent change. Accordingly, the first motor 200 and the second motor 210 can be more stably controlled.

다시 도 3으로 돌아와서, 스위칭 전압 조절부(123)는 목표 속도, 추정된 제1 모터(200)의 속도 및 보상 전류(

Figure pat00035
)를 이용하여, 인버터(110)의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)에 인가되는 전압을 조절한다.Returning to FIG. 3 again, the switching voltage controller 123 includes a target speed, an estimated speed of the first motor 200, and a compensation current (
Figure pat00035
) To adjust the voltage applied to the switching elements S1, S2, S3, S4, S5, S6 of the inverter 110.

스위칭 전압 조절부(123)의 보다 상세한 동작은 도 5를 이용하여 설명될 수 있다.A more detailed operation of the switching voltage controller 123 may be described with reference to FIG. 5.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 스위칭 전압 조절부의 상세 구조를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing a detailed structure of a switching voltage adjusting unit of a motor control device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 스위칭 전압 조절부(123)는 전류 지령 설정부(123a), 전류 지령 조절부(123b) 및 전압 조절부(123c)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the switching voltage adjusting unit 123 includes a current command setting unit 123a, a current command adjusting unit 123b, and a voltage adjusting unit 123c.

전류 지령 설정부(123a)는 사용자로부터 미리 설정된 목표 속도와 추정된 제1 모터(200)의 속도를 이용하여 전류 지령을 설정할 수 있다. 전류 지령 설정부(123a)는 목표 속도와 제1 모터(200)의 속도의 차이값을 연산하고, 연산된 차이값을 PI 제어기를 통과시켜서 전류 지령을 설정할 수 있다.The current command setting unit 123a may set a current command using a target speed preset by a user and an estimated speed of the first motor 200. The current command setting unit 123a may calculate a difference value between the target speed and the speed of the first motor 200 and set the current command by passing the calculated difference value through the PI controller.

전류 지령 조절부(123b)는 보상 전류 설정부(122)를 통해 설정된 보상 전류(

Figure pat00036
)와 전류 지령 설정부(123a)를 통해 설정된 전류 지령을 이용하여 전류 지령을 조절할 수 있다. 전류 지령 조절부(123b)는 전류 지령 설정부(123a)가 설정한 전류 지령에 보상 전류 설정부(122)를 통해 설정된 보상 전류(
Figure pat00037
)를 더함으로써 전류 지령을 조절할 수 있다.The current command control unit 123b includes the compensation current set through the compensation current setting unit 122 (
Figure pat00036
) And the current command set through the current command setting unit 123a to control the current command. The current command control unit 123b corresponds to the current command set by the current command setting unit 123a and the compensation current set through the compensation current setting unit 122 (
Figure pat00037
The current command can be adjusted by adding ).

전압 조절부(123c)는 전류 지령 조절부(123b)를 통해 조절된 전류 지령을 이용하여 인버터(110)의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)에 인가되는 전압을 조절한다. 전압 조절부(123c)는 입력받은 전류 지령을 PI 제어기를 통과시켜서 인버터(110)의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)에 인가되는 전압을 조절할 수 있다.The voltage control unit 123c adjusts the voltage applied to the switching elements S1, S2, S3, S4, S5, S6 of the inverter 110 by using the current command adjusted through the current command control unit 123b. . The voltage adjusting unit 123c may adjust the voltage applied to the switching elements S1, S2, S3, S4, S5, S6 of the inverter 110 by passing the received current command through the PI controller.

도 6은 모터 제어 장치의 제어부가 인버터의 스위칭 소자에 인가되는 전압을 조절하는 방법을 나타내는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of adjusting a voltage applied to a switching element of an inverter by a control unit of the motor control device.

도 6을 참조하면, 속도 추정부(121)는 검출부를 통해 제1 모터(200)로부터 검출된 전류를 이용하여 제1 모터(200)의 속도를 추정한다(S600).Referring to FIG. 6, the speed estimation unit 121 estimates the speed of the first motor 200 by using the current detected from the first motor 200 through the detection unit (S600).

그리고 나서 보상 전류 설정부(122)는 검출부를 통해 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)로부터 검출된 전류의 차이와 제1 모터(200)의 속도를 이용하여 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 위상 오차를 추정한다(S610). 위상 오차를 추정할 때, 상기 식 1이 사용될 수 있다.Then, the compensation current setting unit 122 uses the difference between the currents detected from the first motor 200 and the second motor 210 through the detection unit and the speed of the first motor 200 to the first motor 200. And a phase error between the second motor 210 is estimated (S610). When estimating the phase error, Equation 1 above can be used.

그리고 나서 보상 전류 설정부(122)는 위상 오차를 이용하여 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 속도 오차를 추정한다(S620). 이때 속도 오차는 위상 오차를 PI 제어기를 통과시킴으로써 PI 제어하고, PI 제어기를 통해 PI 제어한 결과를 적분하고, 적분한 결과를 피드백하여 추정할 수 있다.Then, the compensation current setting unit 122 estimates a speed error between the first motor 200 and the second motor 210 using the phase error (S620). At this time, the speed error can be estimated by PI control by passing the phase error through the PI controller, integrating the PI control result through the PI controller, and feeding back the integrated result.

보상 전류 설정부(122)가 단순히 위상 오차를 적분하여 속도 오차를 추정하지 않고, 위와 같이 PI 제어, 적분 및 피드백을 거쳐서 추정함으로써, 속도 오차의 추정 과정에서 발생하는 노이즈를 줄일 수 있다.The compensation current setting unit 122 does not estimate the speed error by simply integrating the phase error, but estimates through PI control, integration, and feedback as described above, thereby reducing noise generated in the process of estimating the speed error.

그리고 보상 전류 설정부(122)는 위상 오차, 속도 오차 및 감쇠 계수를 곱하여 보상 전류를 설정한다(S630). 보상 전류를 설정할 때, 상기 식 2가 이용될 수 있다.In addition, the compensation current setting unit 122 sets the compensation current by multiplying the phase error, the speed error, and the attenuation coefficient (S630). When setting the compensation current, Equation 2 above can be used.

그리고 보상 전류 설정부(122)는 설정된 보상 전류가 제한값보다 크면 제한값을 보상 전류로 설정할 수 있다. 이를 통해 보상 전류가 과도해져서 전류 지령이 급격히 변하고, 최종적으로 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 공급되는 전압 또는 전류가 급격하게 변하는 것을 방지할 수 있다.In addition, the compensation current setting unit 122 may set the limit value as the compensation current when the set compensation current is greater than the limit value. Through this, it is possible to prevent a sudden change in a current command due to excessive compensation current and a sudden change in voltage or current supplied to the first and second motors 200 and 210.

마지막으로 스위칭 전압 조절부(123)는 목표 속도, 제1 모터(200)의 속도 및 보상 전류를 이용하여 인버터(110)의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)에 인가되는 전압을 조절한다(S640). 스위칭 전압 조절부(123)는 제1 모터(200)의 속도와 목표 속도를 이용하여 전류 지령을 설정한다. 그리고 보상 전류를 이용하여 전류 지령을 조절한다. 그리고 나서 조절된 전류 지령을 이용하여 인버터(110)의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)에 인가되는 전압을 조절할 수 있다.Finally, the switching voltage controller 123 is applied to the switching elements S1, S2, S3, S4, S5, S6 of the inverter 110 using the target speed, the speed of the first motor 200 and the compensation current. The voltage is adjusted (S640). The switching voltage controller 123 sets a current command using the speed and target speed of the first motor 200. And the current command is adjusted using the compensation current. Then, the voltage applied to the switching elements S1, S2, S3, S4, S5, S6 of the inverter 110 may be adjusted using the adjusted current command.

도 7은 보상 전류 설정부가 없는 모터 제어 장치를 이용한 경우, 제2 모터에 외력이 가해졌을 때의 변화를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing a change when an external force is applied to a second motor when a motor control device without a compensation current setting unit is used.

도 7을 참조하면, 그래프 710은 본 발명의 보상 전류 설정부(122)에 대응되는 구성이 없는 모터 제어 장치를 사용할 때, 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 가해지는 외력의 차이(

Figure pat00038
)를 나타낸 그래프이다. 그래프 720은 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 속도 오차(
Figure pat00039
)를 나타낸 그래프이다. 그래프 730 및 740은 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM1, iM2)를 각각 나타낸 그래프이다.Referring to FIG. 7, a graph 710 shows an external force applied to the first motor 200 and the second motor 210 when using a motor control device without a configuration corresponding to the compensation current setting unit 122 of the present invention. Difference(
Figure pat00038
) Is a graph. Graph 720 shows the speed error between the first motor 200 and the second motor 210 (
Figure pat00039
) Is a graph. Graphs 730 and 740 are graphs showing currents i M1 and i M2 flowing through the first motor 200 and the second motor 210, respectively.

그래프 710을 보면 순간적으로 제2 모터(210)에 제1 모터(200)와 다른 크기의 외력이 가해진 것을 확인할 수 있다. 이에 의해 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 속도 오차(

Figure pat00040
)가 발생하고 점점 커지는 것을 그래프 720을 통해 확인할 수 있다. 그리고 제1 모터(200)에 흐르는 전류(iM1)와 달리, 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM2)에는 맥동이 발생한 것을 그래프 730 및 740을 통해 확인할 수 있다.Looking at the graph 710, it can be seen that an external force of a magnitude different from that of the first motor 200 is momentarily applied to the second motor 210. Thereby, the speed error between the first motor 200 and the second motor 210 (
Figure pat00040
) Occurs and it gets bigger and bigger through graph 720. And unlike the current i M1 flowing through the first motor 200, it can be confirmed through graphs 730 and 740 that pulsation occurs in the current i M2 flowing through the second motor 210.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 이용한 경우, 제2 모터에 외력이 가해졌을 때의 변화를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing a change when an external force is applied to a second motor when the motor control device according to an embodiment of the present invention is used.

도 8을 참조하면, 그래프 810은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)를 사용할 때, 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 가해지는 외력의 차이(

Figure pat00041
)를 나타낸 그래프이다. 그래프 820은 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 속도 오차(
Figure pat00042
)를 나타낸 그래프이다. 그래프 830 및 840은 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM1, iM2)를 각각 나타낸 그래프이다. 그래프 850은 모터 제어 장치(100)의 보상 전류 설정부(120)가 보상 전류(
Figure pat00043
)를 나타낸 그래프이다.Referring to FIG. 8, graph 810 shows a difference in external force applied to the first motor 200 and the second motor 210 when using the motor control device 100 according to an embodiment of the present invention (
Figure pat00041
) Is a graph. Graph 820 shows the speed error between the first motor 200 and the second motor 210 (
Figure pat00042
) Is a graph. Graphs 830 and 840 are graphs showing currents i M1 and i M2 flowing through the first motor 200 and the second motor 210, respectively. Graph 850 shows the compensation current setting unit 120 of the motor control device 100
Figure pat00043
) Is a graph.

그래프 810을 보면 순간적으로 제2 모터(210)에 제1 모터(200)와 다른 크기의 외력이 가해진 것을 확인할 수 있다. 이에 의해 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 속도 오차(

Figure pat00044
)가 발생하고, 제1 모터(200)에 흐르는 전류(iM1)와 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM2)에 맥동이 발생한 것을 그래프 820, 830 및 840을 통해 확인할 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 제2 모터(210)에 제1 모터(200)와 다른 크기의 외력이 가해져서 제1 모터(200)에 흐르는 전류(iM1)와 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM2)에 맥동이 발생한 것을 감지하면, 보상 전류(
Figure pat00045
)를 생성하는 것을 그래프 850을 통해 확인할 수 있다. 그리고 보상 전류(
Figure pat00046
)가 인가됨으로 인하여, 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 속도 오차(
Figure pat00047
)가 줄어들고, 제1 모터(200)에 흐르는 전류(iM1)와 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM2)에 발생한 맥동이 감소하는 것을 그래프 820, 830 및 840을 통해 확인할 수 있다.Looking at the graph 810, it can be seen that an external force of a magnitude different from that of the first motor 200 is instantaneously applied to the second motor 210. Thereby, the speed error between the first motor 200 and the second motor 210 (
Figure pat00044
) Is generated and pulsation occurs in the current i M1 flowing through the first motor 200 and the current i M2 flowing through the second motor 210 through graphs 820, 830, and 840. However, in the motor control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, an external force of a size different from that of the first motor 200 is applied to the second motor 210 so that the current flowing through the first motor 200 (i M1 ) When detecting that pulsation occurs in the current flowing through the and the second motor 210 (i M2 ), the compensation current (
Figure pat00045
) Is generated through graph 850. And the compensation current(
Figure pat00046
) Is applied, the speed error between the first motor 200 and the second motor 210 (
Figure pat00047
) Decreases and the pulsation generated in the current i M1 flowing through the first motor 200 and the current i M2 flowing through the second motor 210 decreases through graphs 820, 830, and 840.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 이용한 경우, 제2 모터에 외력이 주기적으로 가해졌을 때의 변화를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing a change when an external force is periodically applied to a second motor when the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention is used.

도 9를 참조하면, 그래프 910은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)를 사용할 때, 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 가해지는 외력의 차이(

Figure pat00048
)를 나타낸 그래프이다. 그래프 920은 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 속도 오차(
Figure pat00049
)를 나타낸 그래프이다. 그래프 930 및 940은 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM1, iM2)를 각각 나타낸 그래프이다. 그래프 950은 모터 제어 장치(100)의 보상 전류 설정부(120)가 보상 전류(
Figure pat00050
)를 나타낸 그래프이다.Referring to FIG. 9, graph 910 shows a difference in external force applied to the first motor 200 and the second motor 210 when using the motor control device 100 according to an embodiment of the present invention (
Figure pat00048
) Is a graph. Graph 920 shows the speed error between the first motor 200 and the second motor 210 (
Figure pat00049
) Is a graph. Graphs 930 and 940 are graphs showing currents i M1 and i M2 flowing through the first and second motors 200 and 210, respectively. Graph 950 shows that the compensation current setting unit 120 of the motor control device 100 is
Figure pat00050
) Is a graph.

그래프 910을 보면 제2 모터(210)에 제1 모터(200)와 다른 크기의 외력이 주기적으로 가해지는 것을 확인할 수 있다. 이에 의해 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 속도 오차(Wd)가 주기적으로 발생하고, 제1 모터(200)에 흐르는 전류(iM1)와 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM2)에 맥동이 주기적으로 발생한 것을 그래프 920, 930 및 940을 통해 확인할 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 보상 전류(

Figure pat00051
)를 인가하여, 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 속도 오차(
Figure pat00052
)를 주기적으로 감소시키고, 제1 모터(200)에 흐르는 전류(iM1)와 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM2)에 발생한 맥동을 주기적으로 감소시키는 것을 그래프 920, 930 및 940을 통해 확인할 수 있다.Looking at the graph 910, it can be seen that an external force having a size different from that of the first motor 200 is periodically applied to the second motor 210. As a result, a speed error (W d ) between the first motor 200 and the second motor 210 periodically occurs, and the current i M1 flowing through the first motor 200 and the second motor 210 It can be confirmed through graphs 920, 930 and 940 that pulsation occurs periodically in the current i M2 . However, the motor control device 100 according to an embodiment of the present invention has a compensation current (
Figure pat00051
) Is applied, and the speed error between the first motor 200 and the second motor 210 (
Figure pat00052
) And periodically reducing the pulsation generated in the current i M1 flowing through the first motor 200 and the current i M2 flowing through the second motor 210 is shown in graphs 920, 930 and 940. You can check it through.

도 10은 보상 전류 설정부가 없는 모터 제어 장치를 이용하다가 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 이용한 경우의 변화를 나타낸 그래프이다. 10 is a graph showing a change in the case of using the motor control device according to an embodiment of the present invention while using the motor control device without a compensation current setting unit.

도 10을 참조하면, 그래프 1010은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)를 사용할 때, 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류의 차이를 미분한 값(

Figure pat00053
)을 나타낸 그래프이다. 그래프 1020은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)를 사용할 때, 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류의 차이(irip)를 나타낸 그래프이다. 그래프 1030은 모터 제어 장치(100)의 보상 전류 설정부(120)가 생성한 보상 전류(
Figure pat00054
)를 나타낸 그래프이다. 그래프 1040 및 1050은 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM1, iM2)를 각각 나타낸 그래프이다.Referring to FIG. 10, graph 1010 is a value obtained by differentiating the difference between the current flowing through the first motor 200 and the second motor 210 when using the motor control device 100 according to an embodiment of the present invention (
Figure pat00053
) Is a graph. Graph 1020 is a graph showing the difference (i rip ) between the current flowing through the first motor 200 and the second motor 210 when using the motor control device 100 according to an embodiment of the present invention. Graph 1030 shows the compensation current generated by the compensation current setting unit 120 of the motor control device 100 (
Figure pat00054
) Is a graph. Graphs 1040 and 1050 are graphs showing currents i M1 and i M2 flowing through the first motor 200 and the second motor 210, respectively.

그래프 상의 A 시점에서 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)의 사용을 중단하고, 보상 전류 설정부가 없는 모터 제어 장치를 이용하여 제1 모터(200)와 제2 모터(210)를 동작시키기 시작한다. 이로 인해, 보상 전류(

Figure pat00055
)는 더 이상 생성되지 않는 것을 그래프 1030을 통해 확인할 수 있다. 그리고 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류의 차이(irip)와 이를 미분한 값(
Figure pat00056
)은 점점 커지는 것을 그래프 1010 및 1020을 통해 확인할 수 있다.At point A on the graph, the use of the motor control device 100 according to an embodiment of the present invention is stopped, and the first motor 200 and the second motor 210 are controlled using a motor control device without a compensation current setting unit. Start to operate. Due to this, the compensation current (
Figure pat00055
) Is no longer generated, you can see through graph 1030. And the difference (i rip ) of the current flowing through the first motor 200 and the second motor 210 and the differential value (
Figure pat00056
) Can be confirmed through graphs 1010 and 1020 that gradually increase.

그리고 그래프 상의 B 시점에서 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)를 다시 동작시키기 시작한다. 이로 인해, 보상 전류(

Figure pat00057
)는 생성되기 시작하는 것을 그래프 1030을 통해 확인할 수 있다. 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류(iM1, iM2)는 A 시점과 B 시점 사이보다 B 시점 이후에 보상 전류(
Figure pat00058
)가 생성되므로 더 큰 값을 가지는 것을 그래프 1040 및 1050을 통해 확인할 수 있다. 그러나 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류의 차이(irip)와 이를 미분한 값(
Figure pat00059
)은 점점 작아지는 것을 그래프 1010 및 1020을 통해 확인할 수 있다.Then, at point B on the graph, the motor control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is restarted. Due to this, the compensation current (
Figure pat00057
) Is starting to be generated through graph 1030. The currents (i M1 , i M2 ) flowing through the first motor 200 and the second motor 210 are compensated after the time point B than between the time points A and B (
Figure pat00058
) Is generated, so it can be confirmed through graphs 1040 and 1050 that have a larger value. However, the difference between the current flowing through the first motor 200 and the second motor 210 (i rip ) and the differential value (
Figure pat00059
) Can be confirmed through graphs 1010 and 1020.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 이용한 경우, 제1 모터에 흐르는 전류와 제2 모터에 흐르는 전류의 차이가 얼마나 줄었는지 나타내는 그래프이다.11 is a graph showing how a difference between a current flowing through a first motor and a current flowing through a second motor is reduced when a motor control device according to an embodiment of the present invention is used.

도 11을 참조하면, 그래프 상의 점선은 종래 기술에 따른 모터 제어 장치를 사용했을 때, 모터들(200, 210)의 분당 회전수에 따라 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류의 차이가 얼마나 되는지 비율로 나타낸 것이다. 그리고 그래프 상의 실선은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)를 사용했을 때, 모터들(200, 210)의 분당 회전수에 따라 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류의 차이가 얼마나 되는지 비율로 나타낸 것이다.Referring to FIG. 11, the dotted line on the graph indicates that when the motor control device according to the prior art is used, the motors 200 and 210 flow through the first motor 200 and the second motor 210 according to the number of revolutions per minute. It is expressed as a percentage of the difference in current. And the solid line on the graph shows the first motor 200 and the second motor 210 according to the number of revolutions per minute of the motors 200 and 210 when using the motor control device 100 according to an embodiment of the present invention. It is expressed as a percentage of the difference in the current flowing through it.

그래프를 통해 알 수 있듯이, 종래 기술에 따른 모터 제어 장치를 사용하면, 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류의 차이가 평균적으로 10%를 넘어가고, 특정 상황에서는 20%를 넘어가기도 하는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from the graph, when the motor control device according to the prior art is used, the difference between the current flowing through the first motor 200 and the second motor 210 on average exceeds 10%, and in certain circumstances, 20% It can also be seen that it goes beyond.

그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)를 사용하면, 제1 모터(200) 및 제2 모터(210)에 흐르는 전류의 차이가 평균적으로 5% 이하인 것을 확인할 수 있다.However, when the motor control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is used, it can be confirmed that the difference between the current flowing through the first motor 200 and the second motor 210 is 5% or less on average.

도 7 내지 도 11을 통해 확인한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)를 이용하면 제1 모터(200) 및 제2 모터(210) 간의 동기화가 해제되는 것을 방지할 수 있다.As confirmed through FIGS. 7 to 11, when the motor control device 100 according to an embodiment of the present invention is used, it is possible to prevent the synchronization between the first motor 200 and the second motor 210 from being released. have.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above with reference to the drawings illustrated for the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification, and various by a person skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that transformation can be made. In addition, although not explicitly described and described the effects of the configuration of the present invention while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the predictable effects of the configuration should also be recognized.

100: 모터 제어 장치 110: 인버터
120: 제어부 121: 속도 추정부
122: 보상 전류 설정부 123: 스위칭 전압 조절부
123a: 전류 지령 설정부 123b: 전류 지령 조절부
123c: 전압 조절부 200: 제1 모터
210: 제2 모터100: motor control device 110: inverter
120: control unit 121: speed estimation unit
122: compensation current setting unit 123: switching voltage adjustment unit
123a: current command setting unit 123b: current command control unit
123c: voltage regulator 200: first motor
210: second motor

Claims (12)

복수 개의 스위칭 소자를 이용하여 제1 모터 및 제2 모터를 구동하는 인버터; 및
상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
상기 제1 모터에 흐르는 전류를 이용하여 상기 제1 모터의 속도를 추정하는 속도 추정부;
상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 흐르는 전류의 차이와 상기 제1 모터의 속도를 이용하여 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터 간의 위상오차를 추정하고, 상기 위상 오차 및 감쇠 계수를 이용하여 보상 전류를 설정하는 보상 전류 설정부; 및
목표 속도, 상기 제1 모터의 속도 및 상기 보상전류를 이용하여 상기 인버터의 상기 스위칭 소자에 인가되는 전압을 조절하는 스위칭 전압 조절부를 포함하는
모터 제어 장치.
An inverter driving the first motor and the second motor using a plurality of switching elements; And
And a control unit for controlling the inverter,
The control unit
A speed estimating unit for estimating a speed of the first motor using the current flowing through the first motor;
The phase error between the first motor and the second motor is estimated using the difference between the current flowing through the first motor and the second motor and the speed of the first motor, and compensated using the phase error and attenuation coefficient A compensation current setting unit for setting a current; And
Including a switching voltage controller for adjusting the voltage applied to the switching element of the inverter using the target speed, the speed of the first motor and the compensation current
Motor control device.
 제1항에 있어서,
상기 보상 전류 설정부는 상기 위상 오차를 이용하여 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터 간의 속도 오차를 추정하고, 상기 위상 오차 및 상기 속도 오차를 이용하여 상기 보상 전류를 설정하는
모터 제어 장치.
The method of claim 1,
The compensation current setting unit estimates a speed error between the first motor and the second motor using the phase error, and sets the compensation current using the phase error and the speed error.
Motor control device.
 제2항에 있어서,
상기 보상 전류는 상기 위상 오차, 상기 속도 오차 및 미리 설정된 감쇠 계수의 곱인
모터 제어 장치.
The method of claim 2,
The compensation current is the product of the phase error, the speed error, and a preset attenuation coefficient.
Motor control device.
 제1항에 있어서,
상기 보상 전류 설정부는 상기 보상 전류가 제한값보다 크면 상기 제한값을 보상 전류로 설정하는
모터 제어 장치.
The method of claim 1,
The compensation current setting unit sets the limit value as a compensation current when the compensation current is greater than a limit value.
Motor control device.
 제1항에 있어서,
상기 스위칭 전압 조절부는
상기 제1 모터의 속도와 목표 속도를 이용하여 전류 지령을 설정하는 전류 지령 설정부; 및
상기 보상 전류를 이용하여 상기 전류 지령을 조절하는 전류 지령 조절부를 더 포함하는
모터 제어 장치.
The method of claim 1,
The switching voltage controller
A current command setting unit for setting a current command using the speed and target speed of the first motor; And
Further comprising a current command control unit for adjusting the current command using the compensation current
Motor control device.
 제5항에 있어서,
상기 스위칭 전압 조절부는
상기 조절된 전류 지령을 이용하여 상기 스위칭 소자에 인가되는 전압을 조절하는 전압 조절부를 더 포함하는
모터 제어 장치.
The method of claim 5,
The switching voltage controller
Further comprising a voltage control unit for adjusting the voltage applied to the switching element using the adjusted current command
Motor control device.
 복수 개의 스위칭 소자를 이용하여 제1 모터 및 제2 모터를 구동하는 인버터를 포함하는 모터를 제어하는 방법에 있어서,
상기 제1 모터에 흐르는 전류를 이용하여 상기 제1 모터의 속도를 추정하는 단계;
상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 흐르는 전류의 차이와 상기 제1 모터의 속도를 이용하여 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터 간의 위상 오차를 추정하는 단계;
상기 위상 오차 및 감쇠 계수를 이용하여 보상 전류를 설정하는 단계; 및
목표 속도, 상기 제1 모터의 속도 및 상기 보상 전류를 이용하여 상기 인버터의 상기 스위칭 소자에 인가되는 전압을 조절하는 단계를 포함하는
모터 제어 방법.
In the method for controlling a motor including an inverter for driving a first motor and a second motor using a plurality of switching elements,
Estimating the speed of the first motor using the current flowing through the first motor;
Estimating a phase error between the first motor and the second motor using a difference between the current flowing through the first motor and the second motor and the speed of the first motor;
Setting a compensation current using the phase error and attenuation coefficient; And
Comprising the step of adjusting the voltage applied to the switching element of the inverter using the target speed, the speed of the first motor and the compensation current
Motor control method.
 제7항에 있어서,
상기 보상 전류를 설정하는 단계는
상기 위상 오차를 이용하여 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터 간의 속도 오차를 추정하는 단계; 및
상기 위상 오차 및 상기 속도 오차를 이용하여 상기 보상 전류를 설정하는 단계를 포함하는
모터 제어 방법.
The method of claim 7,
The step of setting the compensation current
Estimating a speed error between the first motor and the second motor using the phase error; And
Including the step of setting the compensation current by using the phase error and the speed error
Motor control method.
 제8항에 있어서,
상기 보상 전류는 상기 위상 오차, 상기 속도 오차 및 미리 설정된 감쇠 계수의 곱인
모터 제어 방법.
The method of claim 8,
The compensation current is the product of the phase error, the speed error, and a preset attenuation coefficient.
Motor control method.
 제7항에 있어서,
상기 보상 전류를 설정하는 단계는
상기 보상 전류가 제한값보다 크면, 상기 제한값을 보상 전류로 설정하는 단계를 더 포함하는
모터 제어 방법.
The method of claim 7,
The step of setting the compensation current
If the compensation current is greater than the limit value, further comprising the step of setting the limit value as a compensation current
Motor control method.
 제7항에 있어서,
상기 전압을 조절하는 단계는
상기 제1 모터의 속도와 목표 속도를 이용하여 전류 지령을 설정하는 단계; 및
상기 보상 전류를 이용하여 상기 전류 지령을 조절하는 단계를 포함하는
모터 제어 방법.
The method of claim 7,
Adjusting the voltage
Setting a current command using the speed and target speed of the first motor; And
Including the step of adjusting the current command using the compensation current
Motor control method.
 제7항에 있어서,
상기 전압을 조절하는 단계는
상기 조절된 전류 지령을 이용하여 상기 스위칭 소자에 인가되는 전압을 조절하는 단계를 포함하는
모터 제어 방법.
The method of claim 7,
Adjusting the voltage
Including the step of adjusting the voltage applied to the switching element using the adjusted current command
Motor control method.
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