KR20210102576A

KR20210102576A - 인버터 제어 장치

Info

Publication number: KR20210102576A
Application number: KR1020200016719A
Authority: KR
Inventors: 조병극
Original assignee: 엘에스일렉트릭(주)
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2021-08-20

Abstract

본 발명은, 속도 지령에 따라 직류 전압을 3상 전압으로 변환하여 전동기로 출력하는 인버터를 제어하는 장치에 있어서, 전동기의 속도 변화량을 산출하는 안정화 제어부와, 속도 지령 및 속도 변화량에 전동기의 정격 전압 및 정격 주파수를 적용하여 전압 지령을 산출하는 전압 지령 산출부와, 전압 지령을 3상 전압 지령으로 변환하여 인버터로 제공하는 좌표 변환부를 포함하는 인버터 제어 장치를 제공한다.

Description

인버터 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING INVERTER}

본 발명은 인버터 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 인버터는 전기적으로 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 역변환 장치로서, 산업계에서 사용되는 인버터는 상용 전원으로부터 공급된 전력을 입력 받아 자체적으로 전압과 주파수를 가변하여 전동기에 공급함으로써 전동기 속도를 고효율로 이용하게 제어하는 일련의 장치로 정의된다.

이러한 인버터는, 가변전압 가변주파수(Variable Voltage Variable Frequency; VVVF) 방식에 의해 제어되며, 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 출력 따라 전동기에 입력되는 전압과 주파수를 가변할 수 있다.

도 1은 일반적인 인버터의 회로도이다.

도 1을 참조하면, 인버터(10)는 3상의 교류 전원을 인가 받아, 정류부(11)가 이를 정류하고, 평활부(12)는 정류부(11)가 정류한 직류 전압을 평활하여 저장한다. 그리고, 인버터부(13)는 평활부(12)인 직류 링크 커패시터에 저장된 직류 전압을 PWM 제어 신호에 따라 소정 전압 및 주파수를 가지는 교류 전압을 출력하여, 이를 전동기에 제공한다.

한편, 영구 자석 동기 전동기는 높은 효율과 전력 밀도 등으로 인해 다양한 분야에 적용되고 있다. 여기서, 팬 또는 펌프와 같이 고성능 제어가 요구되지 않는 분야에서는 V/F(전압/주파수) 제어를 통해 영구 자석 동기 전동기를 구동한다. 그러나, 회전자에 댐퍼 회로가 장착되지 않은 영구 자석 동기 전동기는 V/F 제어 시 제어 불안정성을 야기하는 문제점이 있다.

본 발명은 인버터의 V/F 제어 시 제어 불안정성을 제거할 있는 인버터 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전동기의 제정수 정보를 추정하기 위한 과정을 생략하여 인버터 제어 시 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 인버터 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 속도 지령에 따라 직류 전압을 3상 전압으로 변환하여 전동기로 출력하는 인버터를 제어하는 장치에 있어서, 전동기의 속도 변화량을 산출하는 안정화 제어부와, 속도 지령 및 속도 변화량에 전동기의 정격 전압 및 정격 주파수를 적용하여 전압 지령을 산출하는 전압 지령 산출부와, 전압 지령을 3상 전압 지령으로 변환하여 인버터로 제공하는 좌표 변환부를 포함하는 인버터 제어 장치를 제공한다.

여기서, 전압 지령은, 속도 지령 및 속도 변화량의 합 성분과 정격 주파수에 대한 정격 전압의 비에 의해 결정된다.

또한, 본 발명의 인버터 제어 장치는, 속도 지령 및 속도 변화량의 합 성분을 적분하여 위상 지령을 산출하는 적분기를 더 포함한다.

또한, 좌표 변환부는, 전압 지령 및 위상 지령을 기초로 3상 전압 지령을 산출한다.

또한, 안정화 제어부는, 전압 지령 및 Q축 전류를 기초로 속도 변화량을 산출한다.

여기서, Q축 전류는, 전동기의 3상 전류 및 위상 지령을 기초로 산출된다.

또한, 안정화 제어부는, 전압 지령 및 Q축 전류를 입력 받아 전동기의 입력 전력을 산출하는 전력 산출부와, 입력 전력을 입력 받아 전력 변화량을 출력하는 고역 통과 필터와, 전력 변화량을 기초로 속도 변화량을 산출하는 속도 변화량 산출부를 포함한다.

또한, 안정화 제어부는 속도 지령에 대한 제어 이득의 비인 비례 이득을 산출하는 비례 이득 산출부를 더 포함한다.

또한, 속도 변화량 산출부는, 전력 변화량에 비례 이득을 곱하여 속도 변화량을 산출한다.

본 발명에 따르면, 인버터의 V/F 제어 시 제어 불안정성을 제거할 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 동기 좌표계 Q축 전압 지령을 산출함에 있어, 전동기의 명판 정보에 개시되어 있는 정격 전압 및 정격 주파수만을 이용하기 때문에 전동기의 제정수 정보를 추정하기 위한 과정이 생략되어 인버터 제어 시 사용 편의성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 인버터의 회로도이다.
도 2는 종래의 인버터 제어 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치의 구체적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치의 안정화 제어부의 구체적인 블록도이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

도 2는 종래의 인버터 제어 장치의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 종래의 인버터 제어 장치(20)는 안정화 제어부(21), 전압 지령 산출부(22), 적분기(24) 및 제1 및 제2 좌표 변환부(23, 25)를 포함하여 구성될 수 있다.

안정화 제어부(21)는 전동기(40)의 속도 변화량(Δω_e)을 산출하고 이를 전압 지령 산출부(22)로 출력한다. 여기서, 속도 변화량(Δω_e)은 전동기(40)의 안정적인 V/F(전압/주파수) 제어를 위한 성분이다.

전압 지령 산출부(22)는, 속도 지령(ω_e ^*) 및 속도 변화량(Δω_e)을 입력 받으며, 속도 지령(ω_e ^*) 및 속도 변화량(Δω_e)에 전동기(40)의 저항 성분(R_s), 영구 자석에 의한 자속 크기(λ_m), 전동기(40)의 3상 전류(i_abc) 및 위상 지령(θ_e ^*)을 적용하여 동기 좌표계 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)을 산출한다. 여기서, 전동기(40)의 저항 성분(R_s), 영구 자석에 의한 자속 크기(λ_m)는 전동기(40)의 제정수 정보로서 사전에 알 수 없기 때문에 인버터(10) 제어 전에 미리 추정 또는 산출해야 한다.

구체적으로, 동기 좌표계 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)은 아래의 수학식 1에 의해 산출된다.

상기 수학식 1에서 i₁ 및 i₂는 아래의 수학식2 및 3에 전동기(40)의 3상 전류(i_abc) 및 위상 지령(θ_e ^*)을 적용하여 산출된다.

이와 같이, 종래의 인버터 제어 장치(20)는, 동기 좌표계 Q축 전압 지령(V_qs ^e*)을 산출함에 있어, 전동기(40)의 명판 정보에 개시되어 있지 않은 전동기(40)의 제정수 정보를 추정 또는 산출하기 위한 과정이 필수적이기 때문에, 인버터(10) 제어 시 사용 편의성 관점에서 불리하다.

적분기(24)는 속도 지령(ω_e ^*) 및 속도 변화량(Δω_e)의 합 성분을 적분하여 위상 지령(θ_e ^*)을 산출하고, 산출된 위상 지령(θ_e ^*)을 제1 좌표 변환부(23)로 출력한다.

제1 좌표 변환부(23)는 동기 좌표계 Q축 및 d축 전압 지령(V_qs ^e ^*, V_ds ^e ^*)을 3상 전압 지령(V_a ^*, V_b ^*, V_c ^*)으로 변환하여 인버터(10)로 제공한다. 여기서, 제1 좌표 변환부(23)는 동기 좌표계 Q축 및 d축 전압 지령(V_qs ^e ^*, V_ds ^e ^*) 및 위상 지령(θ_e ^*)을 기초로 3상 전압 지령(V_a ^*, V_b ^*, V_c ^*)을 산출한다.

구체적으로, 제1 좌표 변환부(23)는, 아래의 수학식 4의 좌표 변환식을 이용하여 동기 좌표계 Q축 및 d축 전압 지령(V_qs ^e ^*, V_ds ^e ^*)을 a, b 및 c 상 전압 지령(V_a ^*, V_b ^*, V_c ^*)으로 변환한다. 여기서, Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)은 전압 지령 산출부(22)로부터 입력 받으며, 위상 지령(θ_e ^*)은 적분기(24)로부터 입력 받는다. 그리고, d축 성분은 토크 발생에 기여하지 않기 때문에 동기 좌표계 d축 전압 지령(V_ds ^e ^*)을 0으로 결정한다.

제1 좌표 변환부(23)는 a, b 및 c 상 전압 지령(V_a ^*, V_b ^*, V_c ^*)을 인버터(10)에 제공한다. 그러면 인버터(10)는 a, b 및 c 상 전압 지령(V_a ^*, V_b ^*, V_c ^*)을 기초로 3상 전압 및 전류((V_a, V_b, V_c), (i_a, i_b, i_c))를 합성하여 전동기(40)로 출력한다.

안정화 제어부(21)는 동기 좌표계 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*) 및 Q축 전류(i_qs ^e)를 기초로 안정화 성분인 속도 변화량(Δω_e)을 산출한다. 여기서, Q축 전류(i_qs ^e)는 전동기(40)의 3상 전류(i_a, i_b, i_c) 및 위상 지령(θ_e ^*)을 기초로 산출된다.

안정화 제어부(21)는 Q축 전류(i_qs ^e) 및 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)을 입력 받아 전동기(40)의 입력 전력(P_e)을 산출한다. 여기서, Q축 전류(i_qs ^e)는 제2 좌표 변환부(25)에 의해 산출된다.

구체적으로, 제2 좌표 변환부(25)는 전동기(40)의 3상 전류(i_a, i_b, i_c)와 위상 지령(θ_e ^*)을 입력 받아 아래의 수학식 5를 이용해 3상 전류(i_a, i_b, i_c)를 동기 좌표계 Q축 및 d축 전류(i_qs ^e, i_ds ^e)로 변환하고, 변환된 동기 좌표계 Q축 전류(i_qs ^e)를 안정화 제어부(21)로 출력한다.

안정화 제어부(21)는 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)과 제2 좌표 변환부(25)에 의해 산출된 동기 좌표계 Q축 전류(i_qs ^e)를 아래의 수학식 6에 대입하여 입력 전력(P_e)을 산출한다.

안정화 제어부(21)는 산출된 입력 전력(P_e)을 기초로 전력 변화량(ΔP_e)을 산출한다. 여기서, 전력 변화량(ΔP_e)은 아래의 수학식 7과 같이 입력 전력(P_e)을 차단 주파수가 ω_HPF 인 고역 통과 필터를 적용하여 산출될 수 있다.

안정화 제어부(21)는 아래의 수학식 8을 이용해 속도 지령(ω_e ^*)에 대한 제어 이득(K_ctrl)의 비인 비례 이득(K_p)을 산출한다. 여기서, K_ctrl은 안정화 제어부(21)의 제어 이득이다.

안정화 제어부(21)는 비례 이득(K_p) 및 전력 변화량(ΔP_e)을 기초로 속도 변화량(Δω_e)을 산출한다. 즉, 안정화 제어부(21)는 아래의 수학식 9와 같이 전력 변화량(ΔP_e)에 비례 이득(K_p)을 곱하여 속도 변화량(Δω_e)을 산출할 수 있다.

안정화 제어부(21)는 산출된 속도 변화량(Δω_e)을 전압 지령 산출부(22)로 출력한다.

이와 같이, 종래의 인버터 제어 장치(20)는, 인버터를 제어함에 있어, 전동기(40)의 명판 정보에 개시되어 있지 않은 전동기(40)의 제정수 정보를 추정 또는 산출하기 위한 과정이 필수적이기 때문에, 인버터(10) 제어 시 사용 편의성 관점에서 불리할 뿐만 아니라, 추정 또는 산출된 전동기(40)의 제정수에 오차가 있는 경우 안정적인 V/F 제어를 수행할 수 없다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치를 설명하기 위한 구성도이다.

도 3을 참조하면, 인버터 제어 장치(200)는, 전동기(400)를 구동하기 위한 속도 지령(ω_e ^*)을 입력 받아 전동기(400)에 인가할 전압 지령의 크기 및 위상을 결정하고 이에 해당하는 3상의 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 전압을 합성하여 최종 전압 진령(V_{abc_PWM})을 인버터(100)의 인버터부(130)로 출력한다.

인버터부(130)는 평활부(120)의 직류단 전압으로부터 3상의 교류 전압(V_a, V_b, V_c)을 출력하여 전동기(400)에 전력을 공급한다. 이때 3상의 교류 전압은 인버터부(130)의 스위치의 온오프 상태에 따라 결정된다.

인버터부(130)에서, 각 상은 2개의 스위치가 직렬 연결되어 구성되며, 각 상은 서로 독립적으로 동작하여 출력 전압을 생성한다. 이때 각 상의 출력 전압은 서로 120도의 위상차를 가지도록 제어된다.

인버터(100)는 에너지원인 3상 전원(300)으로부터 교류 전원을 수신하고, 수신한 교류 전원은 정류부(110)를 통해 직류 전원으로 변환한다. 이때 정류부(110)는 다이오드로 구성되는 것으로서, 전류는 항상 단방향으로 도통한다.

평활부(120)는 커패시터 또는 배터리 등으로 구성되며, 일정한 전압을 유지한다. 인버터부(130)의 3상 스위치는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하며, 스위치의 온오프에 의해 인버터(100)의 출력 전압을 제어한다.

전동기(400)는 인버터(100)의 부하로 기능하며, 인버터 제어 장치(200)는 속도 지령(ω_e ^*)과 동일한 속도로 전동기(400)가 회전하도록 인버터부(130)의 스위칭 상태를 결정하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치의 구체적인 블록도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치의 안정화 제어부의 구체적인 블록도이다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치를 설명하겠다.

본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치(200)는 속도 지령(ω_e ^*)에 따라 직류 전압을 3상 전압(Va, Vb, Vc)으로 변환하여 전동기(400)로 출력하는 인버터(100)를 제어하는 장치로서, 가변 전압 가변 주파수(Variable Voltage Variable Frequency; VVVF) 전원을 구현하며 V/F 제어를 수행한다. 여기서, 인버터(100)는 직류 전압을 입력으로 하여 교류의 가변 전압원을 발생시키는 전압형 인버터일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치(200)는 안정화 제어부(210), 전압 지령 산출부(220), 적분기(240) 및 제1 및 제2 좌표 변환부(230, 250)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 회전자에 댐퍼가 장착되지 않은 영구 자석 동기 전동기에서는 V/F 제어 시 제어 불안정성이 야기되는데, 위와 같은 제어 불안정성을 제거하기 위해, 안정화 제어부(210)는 전동기(400)의 속도 변화량(Δω_e)을 산출하고 이를 전압 지령 산출부(220)로 출력한다. 여기서, 속도 변화량(Δω_e)은 전동기(400)의 안정적인 V/F 제어를 위한 성분이다.

전압 지령 산출부(220)는, 속도 지령(ω_e ^*) 및 속도 변화량(Δω_e)을 입력 받으며, 속도 지령(ω_e ^*) 및 속도 변화량(Δω_e)에 전동기(400)의 정격 전압(V_rated) 및 정격 주파수(f_rate)를 적용하여 동기 좌표계 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)을 산출한다. 여기서, 정격 전압(V_rated) 및 정격 주파수(f_rate)는 전동기(400) 제조 시 설정된 값인 전동기(400)의 명판 정보로서 전동기(400)의 제정수 정보(예컨대, 전동기(400)의 저항 성분(R_s) 및 영구 자석에 의한 자속 크기(λ_m)와 같이 추정 또는 산출할 필요가 없다.

구체적으로, 동기 좌표계 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)은 아래의 수학식 10에 의해 산출된다.

상기 수학식 10과 같이, 동기 좌표계 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)은 속도 지령(ω_e ^*) 및 속도 변화량(Δω_e)의 합 성분과 정격 주파수(f_rate)에 대한 정격 전압(V_rated)의 비에 의해 결정된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치(200)는, 동기 좌표계 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)을 산출함에 있어, 전동기(400)의 명판 정보에 개시되어 있는 정격 전압(V_rated) 및 정격 주파수(f_rate)만을 이용하기 때문에 전동기(400)의 제정수 정보를 추정하기 위한 과정이 생략되어 인버터(100) 제어 시 사용 편의성을 향상시킬 수 있다.

적분기(240)는 속도 지령(ω_e ^*) 및 속도 변화량(Δω_e)의 합 성분을 적분하여 위상 지령(θ_e ^*)을 산출하고, 산출된 위상 지령(θ_e ^*)을 제1 좌표 변환부(230)로 출력한다.

제1 좌표 변환부(230)는 동기 좌표계 Q축 및 d축 전압 지령(V_qs ^e ^*, V_ds ^e ^*)을 3상 전압 지령(V_a ^*, V_b ^*, V_c ^*)으로 변환하여 인버터(100)로 제공한다. 여기서, 좌표 변환부(230)는 동기 좌표계 Q축 및 d축 전압 지령(V_qs ^e ^*, V_ds ^e ^*) 및 위상 지령(θ_e ^*)을 기초로 3상 전압 지령(V_a ^*, V_b ^*, V_c ^*)을 산출한다.

구체적으로, 제1 좌표 변환부(230)는, 아래의 수학식 11의 좌표 변환식을 이용하여 동기 좌표계 Q축 전압 지령 및 d축 전압 지령(V_qs ^e ^*, V_ds ^e ^*)을 a, b 및 c 상 전압 지령(V_a ^*, V_b ^*, V_c ^*)으로 변환한다. 여기서, Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)은 전압 지령 산출부(220)로부터 입력 받으며, 위상 지령(θ_e ^*)은 적분기(240)로부터 입력 받는다. 그리고, d축 성분은 토크 발생에 기여하지 않기 때문에 동기 좌표계 d축 전압 지령(V_ds ^e*)을 0으로 결정한다.

제1 좌표 변환부(230)는 a, b 및 c 상 전압 지령(V_a ^*, V_b ^*, V_c ^*)을 인버터(100)에 제공한다. 그러면 인버터(100)는 a, b 및 c 상 전압 지령(V_a ^*, V_b ^*, V_c ^*)을 기초로 3상 전압 및 전류((V_a, V_b, V_c), (i_a, i_b, i_c))를 합성하여 전동기(400)로 출력한다.

안정화 제어부(210)는 동기 좌표계 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*) 및 Q축 전류(i_qs ^e)를 기초로 안정화 성분인 속도 변화량(Δω_e)을 산출한다. 여기서, Q축 전류(i_qs ^e)는 전동기(400)의 3상 전류(i_a, i_b, i_c) 및 위상 지령(θ_e ^*)을 기초로 산출된다.

안정화 제어부(210)는 전력 산출부(211), 고역 통과 필터(212), 속도 변화량 산출부(214) 및 비례 이득 산출부(213)를 포함하여 구성될 수 있다.

전력 산출부(211)는 Q축 전류(i_qs ^e) 및 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)을 입력 받아 전동기(400)의 입력 전력(P_e)을 산출한다. 여기서, Q축 전류(i_qs ^e) 는 좌표 변환부(250)에 의해 산출된다.

구체적으로, 좌표 변환부(250)는 전동기(400)의 3상 전류(i_a, i_b, i_c)와 위상 지령(θ_e ^*)을 입력 받아 아래의 수학식 12를 이용해 3상 전류(i_a, i_b, i_c)를 동기 좌표계 Q축 및 d축 전류(i_qs ^e, i_ds ^e)로 변환하고, 변환된 동기 좌표계 Q축 전류(i_qs ^e)를 전력 산출부(211)로 출력한다.

전력 산출부(211)는 Q축 전압 지령(V_qs ^e ^*)과 좌표 변환부(250)에 의해 산출된 동기 좌표계 Q축 전류(i_qs ^e)를 아래의 수학식 13에 대입하여 입력 전력(P_e)을 산출한다.

고역 통과 필터(212)는 전력 산출부(211)에 의해 산출된 입력 전력(P_e)을 입력 받아 전력 변화량(ΔP_e)을 출력한다. 여기서, 전력 변화량(ΔP_e)은 아래의 수학식 14와 같이 입력 전력(P_e)을 차단 주파수가 ω_HPF 인 고역 통과 필터를 적용하여 산출될 수 있다.

비례 이득 산출부(213)는 아래의 수학식 15를 이용해 속도 지령(ω_e ^*)에 대한 제어 이득(K_ctrl)의 비인 비례 이득(K_p)을 산출한다. 여기서, K_ctrl은 안정화 제어부(210)의 제어 이득이다.

속도 변화량 산출부(214)는 비례 이득(K_p) 및 전력 변화량(ΔP_e)을 기초로 속도 변화량(Δω_e)을 산출한다. 즉, 속도 변화량 산출부(214)는 아래의 수학식 16과 같이 전력 변화량(ΔP_e)에 비례 이득(K_p)을 곱하여 속도 변화량(Δω_e)을 산출할 수 있다.

속도 변화량 산출부(214)는 산출된 속도 변화량(Δω_e)을 전압 지령 산출부(220)로 출력한다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 인버터
200: 인버터 제어 장치
210: 안정화 제어부
220: 전압 지령 산출부
230, 250: 제1 및 제2 좌표 변환부
240: 적분기
400: 전동기

Claims

속도 지령에 따라 직류 전압을 3상 전압으로 변환하여 전동기로 출력하는 인버터를 제어하는 장치에 있어서,
상기 전동기의 속도 변화량을 산출하는 안정화 제어부;
상기 속도 지령 및 상기 속도 변화량에 상기 전동기의 정격 전압 및 정격 주파수를 적용하여 전압 지령을 산출하는 전압 지령 산출부; 및
상기 전압 지령을 3상 전압 지령으로 변환하여 상기 인버터로 제공하는 좌표 변환부
를 포함하는 인버터 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전압 지령은
상기 속도 지령 및 상기 속도 변화량의 합 성분과 상기 정격 주파수에 대한 상기 정격 전압의 비에 의해 결정되는
인버터 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 속도 지령 및 상기 속도 변화량의 합 성분을 적분하여 위상 지령을 산출하는 적분기
를 더 포함하는 인버터 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 좌표 변환부는
상기 전압 지령 및 상기 위상 지령을 기초로 상기 3상 전압 지령을 산출하는
인버터 제어 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 안정화 제어부는
상기 전압 지령 및 Q축 전류를 기초로 상기 속도 변화량을 산출하는
인버터 제어 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 Q축 전류는
상기 전동기의 3상 전류 및 상기 위상 지령을 기초로 산출되는
인버터 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 안정화 제어부는
상기 전압 지령 및 Q축 전류를 입력 받아 상기 전동기의 입력 전력을 산출하는 전력 산출부;
상기 입력 전력을 입력 받아 전력 변화량을 출력하는 고역 통과 필터; 및
상기 전력 변화량을 기초로 상기 속도 변화량을 산출하는 속도 변화량 산출부
를 포함하는 인버터 제어 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 안정화 제어부는
상기 속도 지령에 대한 제어 이득의 비인 비례 이득을 산출하는 비례 이득 산출부를 더 포함하는 인버터 제어 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 속도 변화량 산출부는
상기 전력 변화량에 상기 비례 이득을 곱하여 상기 속도 변화량을 산출하는
인버터 제어 장치.