KR20230052006A - Apparatus for controlling motor and method for controlling motor thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유도 전동기(Induction motor)의 정격 전압 이하로 동작하는 전압 부족 영역에서의 전동기의 전류 제어기의 전류 지령값이 급변하는 문제점을 해결함으로써 전압 부족 영역에서 전압이 가변하는 구간의 리플을 억제하고 과도 상태시 정상상태로의 응답성을 높이는 모터 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control device and a control method thereof, and more particularly, solves a problem in which a current command value of a current controller of an induction motor rapidly changes in a voltage shortage region operating below a rated voltage of an induction motor. The present invention relates to a motor control device and a control method thereof to suppress ripple in a voltage varying section in a voltage shortage region and increase responsiveness from a transient state to a steady state by doing so.
유도전동기의 정격전압 이하의 전압부족영역(구간)에서는 정격출력을 낼 수 없다. 특히, 유도전동기의 동작시에는 회전 속도에 따라 역기전압이 발생되므로, 유동전동기에 인가되는 구동 전압보다 역기전압이 더 커지는 것을 방지해야 한다.In the voltage shortage area (section) below the rated voltage of the induction motor, the rated output cannot be produced. In particular, since counter electromotive voltage is generated according to the rotational speed during operation of the induction motor, it is necessary to prevent the counter electromotive voltage from being greater than the driving voltage applied to the induction motor.
따라서, 이 때에도 유도전동기가 최대출력을 내기 위해서는 자속을 회전속도에 반비례하도록 감소시키는 약계자 제어운전을 수행한다. 즉, 약계자 제어운전은 모터의 회전속도에 따라 자속이 감소시킴으로써 토크를 감소시키고, 이를 통하여 역기전압이 구동전압보다 증가되는 것을 방지한다. Therefore, even at this time, in order to produce the maximum output of the induction motor, the field weakening control operation is performed to reduce the magnetic flux in inverse proportion to the rotational speed. That is, in the field weakening control operation, the torque is reduced by reducing the magnetic flux according to the rotational speed of the motor, and through this, the reverse electromotive voltage is prevented from being increased more than the driving voltage.
그런데, 종래 약계자 제어운전은 부하가 인가되거나 가감속하는 경우 정격전압 이하로 가변하는 전압부족구간에서 자속축(d축) 전류가 지나치게 급변하는 과도 현상이 발생되었다. 이로 인하여, 전압/전류 리플이 상승하고, 정상 상태로의 응답성이 늦어졌다.However, in the conventional field weakening control operation, when a load is applied or acceleration/deceleration occurs, a transient phenomenon occurs in which the current of the magnetic flux axis (d-axis) changes too rapidly in a voltage insufficient section that varies below the rated voltage. For this reason, the voltage/current ripple increased, and the response in a steady state became slow.
상기 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것이고 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술정보일 뿐, 출원 전 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 또는 일반 공중에게 이미 공개된 공지기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The matters described as the background art are for enhancing understanding of the background of the present invention, and are only technical information that the inventor possessed for derivation of the embodiments of the present invention or acquired during the derivation process, prior to filing in this technical field. It should not be taken as an acknowledgment that it corresponds to known technologies already disclosed to those skilled in the art or to the general public.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 유도 전동기(Induction motor)의 정격 전압 이하로 동작하는 전압 부족 영역에서의 전동기의 전류 제어기의 전류 지령값이 급변하는 문제점을 해결함으로써 전압 부족 영역에서 전압이 가변하는 구간의 리플을 억제하고 과도 상태시 정상상태로의 응답성을 높이는 모터 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 함이다.The present invention has been proposed to solve this problem, and solves the problem that the current command value of the current controller of the motor changes rapidly in the voltage shortage area operating below the rated voltage of the induction motor. It is an object of the present invention to provide a motor control device and method for controlling a motor that suppresses ripple in a section where voltage varies and increases responsiveness from a transient state to a steady state.
상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다. It is not limited to the technical problems as described above, and another technical problem may be derived from the following description.
본 개시(disclosure)의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치는, 계자권선이 구비된 로터 및 전기자권선이 구비된 스테이터를 포함하는 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서,A motor control apparatus according to an embodiment of the present disclosure is a motor control apparatus for controlling a motor including a rotor equipped with a field winding and a stator equipped with an armature winding,
제어부;control unit;
및 제어부에서 수행될 명령들을 저장하는 메모리;를 포함하고,And a memory for storing commands to be executed by the control unit;
제어부는,the control unit,
모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우 로터의 자속지령을 산출하고, When the motor needs to operate in the field weakening region, the magnetic flux command of the rotor is calculated,
산출된 로터의 자속지령을 기반으로 로터의 자속을 제어하고,The magnetic flux of the rotor is controlled based on the calculated magnetic flux command of the rotor,
로터 자속의 자속 제어 결과를 기반으로 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어하여 모터의 구동을 제어한다.Based on the magnetic flux control result of the rotor flux, the d-axis current command flowing through the stator is generated and the current is controlled to control the driving of the motor.
제어부는 전류를 제어한 제어 결과를 기반으로 모터의 전압 지령을 생성하여 제어되어 인가되는 모터의 입력전압을 기반으로 모터의 구동을 제어할 수 있다.The control unit may generate a voltage command for the motor based on a control result of controlling the current, and control driving of the motor based on the input voltage of the motor that is controlled and applied.
제어부는 모터의 입력전압이 사전 설정된 정격전압보다 낮은 경우 모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우로 판단할 수 있다.When the input voltage of the motor is lower than the preset rated voltage, the control unit may determine that the motor needs to operate in the field weakening region.
제어부는 수학식 1을 이용하여 로터의 자속지령을 산출할 수 있다.The control unit may calculate the magnetic flux command of the
[수학식 1][Equation 1]
(여기서 λe dr는 로터의 자속지령, Lm은 상호 인덕턴스, σLs는 누설인덕턴스, Lr은 로터의 인덕턴스, Te는 모터의 토크, Ke는 상수, ωe는 모터의 회전속도, Vs,max는 스테이터의 최대전압, P는 모터의 입력전력.)(Where λ e dr is the magnetic flux command of the rotor, Lm is the mutual inductance, σLs is the leakage inductance, Lr is the rotor inductance, Te is the torque of the motor, Ke is a constant, ω e is the rotation speed of the motor, Vs,max is the maximum voltage of the stator, and P is the input power of the motor.)
제어부는 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어한 제어 결과를 기반으로 모터의 슬립 각속도를 산출할 수 있다.The control unit may calculate the slip angular velocity of the motor based on a control result of controlling the current by generating a d-axis current command flowing through the stator.
제어부는 수학식 2를 이용하여 모터의 슬립 각속도를 산출할 수 있다.The control unit may calculate the slip angular velocity of the
[수학식 2][Equation 2]
(여기서 ωsl은 모터의 슬립각속도, Rr은 로터의 저항, Lm은 상호 인덕턴스, Lr은 로터의 인덕턴스, ieqs는 q축 전류, λe dr는 로터의 자속.)(Where ωsl is the slip angular velocity of the motor, Rr is the resistance of the rotor, Lm is the mutual inductance, Lr is the inductance of the rotor, i e qs is the q-axis current, and λ e dr is the magnetic flux of the rotor.)
제어부는 모터의 전압 지령이 모터의 인버터의 최대 허용 전압을 넘으면, 모터의 전압 지령이 모터의 인버터의 최대 허용 전압 이하가 되도록 스테이터의 q축 전압 지령을 감소시켜 생성할 수 있다.When the voltage command of the motor exceeds the maximum allowable voltage of the inverter of the motor, the control unit may generate the q-axis voltage command of the stator by decreasing the command voltage of the motor to be less than the maximum allowable voltage of the inverter of the motor.
본 개시에 따른 모터 제어 방법은, 계자권선이 구비된 로터 및 전기자권선이 구비된 스테이터를 포함하는 모터를 제어하는 모터 제어 방법에 있어서,A motor control method according to the present disclosure is a motor control method for controlling a motor including a rotor equipped with a field winding and a stator equipped with an armature winding,
제어부에서 모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우인지 판단하는 단계;Determining whether the motor requires operation in the field weakening region by the controller;
제어부에서 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우로 판단한 경우 로터의 자속지령을 산출하는 단계; Calculating a magnetic flux command of the rotor when the control unit determines that an operation is required in the field weakening region;
제어부에서 산출된 로터의 자속지령을 기반으로 로터의 자속을 제어하는 단계; 및Controlling the magnetic flux of the rotor based on the magnetic flux command of the rotor calculated by the controller; and
제어부에서 자속제어부에 의한 로터 자속의 자속 제어 결과를 기반으로 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어하여 모터의 구동을 제어하는 단계;를 포함한다.Controlling the driving of the motor by controlling the current by generating a d-axis current command flowing through the stator based on the magnetic flux control result of the rotor magnetic flux by the magnetic flux control unit in the controller.
모터의 구동을 제어하는 단계는,The step of controlling the driving of the motor is,
전류를 제어한 전류 제어 결과를 기반으로 모터의 전압 지령을 생성하여 제어되어 인가되는 모터의 입력전압을 기반으로 모터의 구동을 제어할 수 있다.Based on the current control result of controlling the current, a voltage command for the motor may be generated, and driving of the motor may be controlled based on the input voltage of the motor that is controlled and applied.
판단하는 단계는,The stage of judgment is
제어부는 모터에 입력되는 입력전압이 사전 설정된 정격전압보다 낮은 경우 모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우로 판단할 수 있다.When the input voltage input to the motor is lower than a preset rated voltage, the control unit may determine that the motor needs to operate in a field weakening region.
자속지령을 산출하는 단계는,The step of calculating the magnetic flux command,
수학식 1을 이용하여 로터의 자속지령을 산출할 수 있다.The magnetic flux command of the rotor can be calculated using
[수학식 1][Equation 1]
(여기서 λ는 로터의 자속지령, Lm은 상호 인덕턴스, σLs는 누설인덕턴스, Lr은 로터의 인덕턴스, Te는 모터의 토크, Ke는 상수, ω는 모터의 회전속도, Vs,max는 스테이터의 최대전압, P는 모터의 입력전력.) (Where λ is the magnetic flux command of the rotor, Lm is the mutual inductance, σLs is the leakage inductance, Lr is the rotor inductance, Te is the torque of the motor, Ke is a constant, ω is the rotation speed of the motor, Vs,max is the maximum voltage of the stator , P is the input power of the motor.)
d축 전류 지령을 생성하는 단계는,The step of generating the d-axis current command,
스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어한 제어 결과를 기반으로 모터의 슬립 각속도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include calculating a slip angular velocity of the motor based on a control result of controlling the current by generating a d-axis current command flowing through the stator.
모터의 슬립 각속도를 산출하는 단계는, 수학식 2를 이용하여 모터의 슬립 각속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.The step of calculating the slip angular velocity of the motor may include calculating the slip angular velocity of the
[수학식 2][Equation 2]
(여기서 ω은 모터의 슬립각속도, Rr은 로터의 저항, Lm은 상호 인덕턴스, Lr은 로터의 인덕턴스, ieqs는 q축 전류, λ는 로터의 자속.)(Where ω is the slip angular velocity of the motor, Rr is the resistance of the rotor, Lm is the mutual inductance, Lr is the inductance of the rotor, ieqs is the q-axis current, and λ is the magnetic flux of the rotor.)
제어부는 모터의 전압 지령이 모터의 인버터의 최대 허용 전압을 넘으면, 모터의 전압 지령이 인버터의 최대 허용 전압 이하가 되도록 스테이터에 흐르는 q축 전압 지령을 감소시켜 생성할 수 있다.When the voltage command of the motor exceeds the maximum allowable voltage of the inverter of the motor, the control unit may generate the voltage command by reducing the q-axis voltage command flowing through the stator so that the voltage command of the motor is less than the maximum allowable voltage of the inverter.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법은 컴퓨터에 의해 수행되기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체로 제공할 수 있다.A motor control method according to an embodiment of the present invention may be provided as a computer-readable recording medium in which a program to be executed by a computer is recorded.
본 발명의 모터 제어 장치 및 그 제어 방법에 따르면, 본 발명은 유도 전동기(Induction motor)의 정격 전압 이하로 동작하는 전압 부족 영역에서의 전동기의 전류 제어기의 전류 지령값이 급변하는 문제점을 해결함으로써 전압 부족 영역에서 전압이 가변하는 구간의 리플을 억제하고 과도 상태시 정상상태로의 응답성을 높이는 효과가 도출된다.According to the motor control apparatus and control method of the present invention, the present invention solves the problem that the current command value of the current controller of the motor changes rapidly in the voltage shortage area operating below the rated voltage of the induction motor, thereby The effect of suppressing the ripple of the section where the voltage varies in the insufficient region and increasing the response from the transient state to the steady state is derived.
상기된 바와 같은 기술적 효과들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 효과가 도출될 수도 있다. It is not limited to the technical effects as described above, and other technical effects may be derived from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 나타낸 블록도.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 메커니즘을 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법에 따른 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법에 따른 순서도.
도 8은 종래 발명의 모터의 전압 부족 영역에서의 운전 결과를 나타낸 도면.
도 9는 종래 발명의 모터의 전압 부족 영역에서의 전류 제한 상태 및 그 해제 상태에서의 속도-토크 곡선을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 모터 제어 방법을 나타낸 나타낸 도면.
도 11은 종래 발명과 비교한 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법에 따른 결과를 나타낸 도면.
도 12는 종래 발명과 비교한 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법에 따른 결과를 나타낸 도면.1 is a block diagram showing a motor control device according to an embodiment of the present invention.
2 to 5 are block diagrams showing a control mechanism of a motor control device according to an embodiment of the present invention.
6 is a flow chart according to a control method of a motor control device according to an embodiment of the present invention.
7 is a flow chart according to a control method of a motor control device according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing an operation result of a motor of the related art in a low voltage region.
9 is a diagram showing speed-torque curves of a motor of the prior art in a current limiting state in a voltage shortage region and in a release state.
10 is a diagram showing a motor control method of the present invention.
11 is a view showing results according to a motor control method according to an embodiment of the present invention compared with the conventional invention.
12 is a view showing results according to a motor control method according to an embodiment of the present invention compared with the conventional invention.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. Specific structural or functional descriptions of the embodiments of the present invention disclosed in this specification or application are merely exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the present invention, and the embodiments according to the present invention may be implemented in various forms. and should not be construed as being limited to the embodiments described in this specification or application.
그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 그리고, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.And, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are attached to the same or similar components throughout the specification. And, expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다. And, in the following detailed description, the names of the components are divided into first, second, etc. to classify them based on the relationship in which the components are the same, and the order is not necessarily limited in the following description. For example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be named a second component, and similarly, a second component may also be named a first component.
그리고, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다 또는 "가지다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 즉, 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 의 용어는 설시된 특징, 영역, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 구성성분, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 영역이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 구성성분, 부분품 또는 이들을 조합한 군들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. And, throughout the specification, when a certain part "includes" or "has" a certain component, this does not exclude other components unless otherwise stated, but may further include other components. means that That is, in this specification, the term "comprises" or "has" is intended to designate that the described feature, area, number, step, operation, component, component, part, or combination thereof exists, but one or It should be understood that it does not preclude the possibility of addition or existence of other features, areas or numbers, steps, operations, components, components, parts, or combinations thereof.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted.
마지막으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Finally, unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined herein, they are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning. .
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 나타낸 블록도이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치는 계자권선이 구비된 로터 및 전기자권선이 구비된 스테이터를 포함하는 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서,1 is a block diagram showing a motor control device according to an embodiment of the present invention, and the motor control device according to an embodiment of the present invention includes a motor including a rotor equipped with a field winding and a stator equipped with an armature winding. In the motor control device for controlling,
제어부(160); 및 제어부에서 수행될 명령들을 저장하는 메모리;를 포함하고,
제어부는(160), 모터(130)가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우 로터의 자속지령을 산출하고, 산출된 로터의 자속지령을 기반으로 로터의 자속을 제어하고,The
로터 자속의 자속 제어 결과를 기반으로 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어하여 모터의 구동을 제어한다.Based on the magnetic flux control result of the rotor flux, the d-axis current command flowing through the stator is generated and the current is controlled to control the driving of the motor.
입력부(140)는 모터(130)가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우인지를 입력데이터를 통해 제어부(160)가 판단할 수 있도록 한다. 출력부(150)는 모터의 구동 제어 결과를 사용자에게 디스플레이나 웨어러블 디바이스 등을 통해 알 수 있도록 출력하는 장치일 수 있다.The
구동부(120)는 이러한 전류 제어기를 포함할 수 있다. 에너지 저장부(110)는 배터리와 같은 에너지 변환 및 저장장치를 포함할 수 있고, 배터리 및/또는 연료전지/엔진 기타 동력 생성 장치와 별도로 또는 결합하여 모터의 구동력을 저장하고 생성할 수 있다. The driving
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 메커니즘을 나타낸 블록도이다. 도 2의 제어부는 모터의 입력전압이 사전 설정된 정격전압보다 낮은 경우 모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우로 판단하고 전류 산출부(220) 및 제한 전류 산출부(240)를 포함하는 구동부(120)가 전류를 제어하도록 한다. 즉, 제어부는 모터의 전압 지령이 모터의 인버터의 최대 허용 전압을 넘으면, 모터의 전압 지령이 모터의 인버터의 최대 허용 전압 이하가 되도록 스테이터의 q축 전압 지령을 감소시켜 생성할 수 있다. 2 to 5 are block diagrams showing a control mechanism of a motor control device according to an embodiment of the present invention. The control unit of FIG. 2 determines that the motor needs to operate in the field weakening region when the input voltage of the motor is lower than the preset rated voltage, and the
도 3의 제어부(160)는 전류생성부(280)에서 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어한 제어 결과를 기반으로 슬립각속도 산출부(260)에서 모터의 슬립 각속도를 산출할 수 있다. 도 4의 제어부는 모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우 자속 산출부(320)에서 로터의 자속지령을 산출하도록 하고, 도 5의 제어부는 이를 기반으로 자속 제어부(340)에서 자속을 PI/PID 기타 알려진 방식으로 제어한다. 이를 기반으로 도 5의 제어부는 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어하고, 슬립각속도 산출부(260)에서 슬립각속도를 산출하여 모터의 구동을 제어한다.The
제어부는 수학식 1을 이용하여 로터의 자속지령을 산출할 수 있다.The control unit may calculate the magnetic flux command of the
[수학식 1][Equation 1]
(여기서 λe dr는 로터의 자속지령, Lm은 상호 인덕턴스, σLs는 누설인덕턴스, Lr은 로터의 인덕턴스, Te는 모터의 토크, Ke는 상수, ωe는 모터의 회전속도, Vs,max는 스테이터의 최대전압, P는 모터의 입력전력.)(Where λ e dr is the magnetic flux command of the rotor, Lm is the mutual inductance, σLs is the leakage inductance, Lr is the rotor inductance, Te is the torque of the motor, Ke is a constant, ω e is the rotation speed of the motor, Vs,max is the maximum voltage of the stator, and P is the input power of the motor.)
제어부는 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어한 제어 결과를 기반으로 모터의 슬립 각속도를 산출할 수 있다.The control unit may calculate the slip angular velocity of the motor based on a control result of controlling the current by generating a d-axis current command flowing through the stator.
제어부는 수학식 2를 이용하여 모터의 슬립 각속도를 산출할 수 있다.The control unit may calculate the slip angular velocity of the
[수학식 2][Equation 2]
(여기서 ωsl은 모터의 슬립각속도, Rr은 로터의 저항, Lm은 상호 인덕턴스, Lr은 로터의 인덕턴스, ieqs는 q축 전류, λe dr는 로터의 자속.)(Where ωsl is the slip angular velocity of the motor, Rr is the resistance of the rotor, Lm is the mutual inductance, Lr is the inductance of the rotor, i e qs is the q-axis current, and λ e dr is the magnetic flux of the rotor.)
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법에 따른 순서도이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법으로서 전압보상로직의 각 입력단계,S402,S403,S404,S405,S406 단계는 각각 
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법에 따른 순서도이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법은, 계자권선이 구비된 로터 및 전기자권선이 구비된 스테이터를 포함하는 모터를 제어하는 모터 제어 방법에 있어서, 제어부에서 모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우인지 판단하는 단계(S502); 제어부에서 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우로 판단한 경우 로터의 자속지령을 산출하는 단계(S504); 제어부에서 산출된 로터의 자속지령을 기반으로 로터의 자속을 제어하는 단계(S506); 및 제어부에서 자속제어부에 의한 로터 자속의 자속 제어 결과를 기반으로 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어하여 모터의 구동을 제어하는 단계(S508);를 포함한다.7 is a flow chart according to a control method of a motor control device according to an embodiment of the present invention, and the motor control method according to an embodiment of the present invention includes a rotor provided with a field winding and a stator provided with an armature winding. A motor control method for controlling a motor, comprising the steps of: determining whether a motor requires operation in a field weakening region by a control unit (S502); calculating a magnetic flux command for the rotor when the control unit determines that an operation is required in the field weakening region (S504); Controlling the magnetic flux of the rotor based on the magnetic flux command of the rotor calculated by the controller (S506); and generating a d-axis current command flowing through the stator based on a magnetic flux control result of the rotor magnetic flux by the magnetic flux controller in the control unit and controlling the driving of the motor by controlling the current (S508).
도 8은 종래 발명의 모터의 전압 부족 영역에서의 운전 결과를 나타낸 도면이고, 도 9는 종래 발명의 모터의 전압 부족 영역에서의 전류 제한 상태 및 그 해제 상태에서의 속도-토크 곡선을 나타낸 도면이다. 도 8 및 도 9와 같이, 종래 발명에서 모터의 전압부족영역에서는 정격출력을 낼 수 없음을 나타낸다.8 is a diagram showing the operation result of the motor of the prior art in the undervoltage region, and FIG. 9 is a diagram showing the speed-torque curve in the current limit state and release state of the motor in the prior art in the undervoltage region. . As shown in FIGS. 8 and 9 , it is shown that the rated output cannot be produced in the voltage insufficient region of the motor in the prior art.
도 10은 본 발명의 모터 제어 방법을 나타낸 나타낸 도면이다. 도 10의 전압 보상기로 인해 전압이 가변하는 과도 구간의 리플을 억제한다.10 is a diagram showing a motor control method of the present invention. The voltage compensator of FIG. 10 suppresses the ripple in the transient section where the voltage varies.
도 11 내지 도 12는 종래 발명과 비교한 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법에 따른 결과를 나타낸 도면이다. 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 종래 발명에 비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어방법의 자속 제어 및 전압 보상에 따라 응답성 및 오버/언더슈트가 향상된 것을 알 수 있다.11 and 12 are views showing results according to a motor control method according to an embodiment of the present invention compared to the conventional invention. As shown in FIGS. 11 and 12 , it can be seen that the responsiveness and over/undershoot are improved according to the magnetic flux control and voltage compensation of the motor control method according to an embodiment of the present invention compared to the conventional invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법은 컴퓨터에 의해 수행되기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체로 제공할 수 있다.A motor control method according to an embodiment of the present invention may be provided as a computer-readable recording medium in which a program to be executed by a computer is recorded.
상기한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Although shown and described in relation to specific embodiments of the present invention as described above, it is understood that the present invention can be variously improved and changed without departing from the technical spirit of the present invention provided by the claims below. It will be apparent to those skilled in the art.
100: 모터 제어 장치
110: 에너지 저장부
120: 구동부
130: 모터
140: 입력부
150: 출력부
160: 제어부
220: 전류 산출부
240: 제한전류 산출부
260: 슬립각속도 산출부
280: 전류 생성부
320: 자속 산출부
340: 자속 제어부
100: motor control device
110: energy storage unit
120: driving unit
130: motor
140: input unit
150: output unit
160: control unit
220: current calculation unit
240: limit current calculation unit
260: slip angular velocity calculation unit
280: current generator
320: magnetic flux calculation unit
340: magnetic flux control
Claims (15)
제어부;
및 제어부에서 수행될 명령들을 저장하는 메모리;를 포함하고,
제어부는,
모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우 로터의 자속지령을 산출하고,
산출된 로터의 자속지령을 기반으로 로터의 자속을 제어하고,
로터 자속의 자속 제어 결과를 기반으로 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어하여 모터의 구동을 제어하는, 모터 제어 장치.
In the motor control device for controlling a motor including a rotor equipped with a field winding and a stator equipped with an armature winding,
control unit;
And a memory for storing commands to be executed by the control unit;
the control unit,
When the motor needs to operate in the field weakening region, the magnetic flux command of the rotor is calculated,
The magnetic flux of the rotor is controlled based on the calculated magnetic flux command of the rotor,
A motor control device that controls the driving of the motor by generating a d-axis current command flowing through the stator based on the magnetic flux control result of the rotor magnetic flux and controlling the current.
제어부는 전류를 제어한 제어 결과를 기반으로 모터의 전압 지령을 생성하여 제어되어 인가되는 모터의 입력전압을 기반으로 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
The method of claim 1,
The control unit generates a voltage command for the motor based on a control result of controlling the current, and controls the driving of the motor based on the input voltage of the motor that is controlled and applied.
제어부는 모터의 입력전압이 사전 설정된 정격전압보다 낮은 경우 모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
The method of claim 2,
The control unit determines that the motor needs to operate in a field weakening region when the input voltage of the motor is lower than the preset rated voltage.
제어부는 수학식 1을 이용하여 로터의 자속지령을 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
[수학식 1]
(여기서 λe dr는 로터의 자속지령, Lm은 상호 인덕턴스, σLs는 누설인덕턴스, Lr은 로터의 인덕턴스, Te는 모터의 토크, Ke는 상수, ωe는 모터의 회전속도, Vs,max는 스테이터의 최대전압, P는 모터의 입력전력.)
The method of claim 1,
The control unit calculates the magnetic flux command of the rotor using Equation 1, characterized in that the motor control device.
[Equation 1]
(Where λ e dr is the magnetic flux command of the rotor, Lm is the mutual inductance, σLs is the leakage inductance, Lr is the rotor inductance, Te is the torque of the motor, Ke is a constant, ω e is the rotation speed of the motor, Vs,max is the maximum voltage of the stator, and P is the input power of the motor.)
제어부는 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어한 제어 결과를 기반으로 모터의 슬립 각속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
The method of claim 1,
The control unit generates a d-axis current command flowing through the stator and calculates the slip angular velocity of the motor based on a control result of controlling the current.
제어부는 수학식 2를 이용하여 모터의 슬립 각속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
[수학식 2]
(여기서 ωsl은 모터의 슬립각속도, Rr은 로터의 저항, Lm은 상호 인덕턴스, Lr은 로터의 인덕턴스, ieqs는 q축 전류, λe dr는 로터의 자속.)
The method of claim 5,
The control unit calculates the slip angular velocity of the motor using Equation 2.
[Equation 2]
(Where ωsl is the slip angular velocity of the motor, Rr is the resistance of the rotor, Lm is the mutual inductance, Lr is the inductance of the rotor, i e qs is the q-axis current, and λ e dr is the magnetic flux of the rotor.)
제어부는 모터의 전압 지령이 모터의 인버터의 최대 허용 전압을 넘으면, 모터의 전압 지령이 모터의 인버터의 최대 허용 전압 이하가 되도록 스테이터의 q축 전압 지령을 감소시켜 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
The method of claim 1,
When the voltage command of the motor exceeds the maximum allowable voltage of the inverter of the motor, the control unit reduces and generates the q-axis voltage command of the stator so that the voltage command of the motor is less than the maximum allowable voltage of the inverter of the motor. .
제어부에서 모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우인지 판단하는 단계;
제어부에서 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우로 판단한 경우 로터의 자속지령을 산출하는 단계;
제어부에서 산출된 로터의 자속지령을 기반으로 로터의 자속을 제어하는 단계; 및
제어부에서 자속제어부에 의한 로터 자속의 자속 제어 결과를 기반으로 스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어하여 모터의 구동을 제어하는 단계;를 포함하는 모터 제어 방법.
A motor control method for controlling a motor including a rotor equipped with a field winding and a stator equipped with an armature winding,
Determining whether the motor requires operation in the field weakening region by the controller;
Calculating a magnetic flux command of the rotor when the control unit determines that an operation is required in the field weakening region;
Controlling the magnetic flux of the rotor based on the magnetic flux command of the rotor calculated by the controller; and
Controlling the driving of the motor by controlling the current by generating a d-axis current command flowing to the stator based on the magnetic flux control result of the rotor magnetic flux by the magnetic flux control unit in the control unit; a motor control method comprising a.
모터의 구동을 제어하는 단계는,
전류를 제어한 전류 제어 결과를 기반으로 모터의 전압 지령을 생성하여 제어되어 인가되는 모터의 입력전압을 기반으로 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
The method of claim 8,
The step of controlling the driving of the motor is,
A motor control device characterized in that for controlling the driving of the motor based on the input voltage of the motor that is controlled and applied by generating a voltage command of the motor based on the current control result of controlling the current.
판단하는 단계는,
제어부는 모터에 입력되는 입력전압이 사전 설정된 정격전압보다 낮은 경우 모터가 약계자 영역에서 동작이 필요한 경우로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
The method of claim 9,
The stage of judgment is
The control unit determines that the motor needs to operate in a field weakening region when the input voltage input to the motor is lower than the preset rated voltage.
자속지령을 산출하는 단계는,
수학식 1을 이용하여 로터의 자속지령을 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
[수학식 1]
(여기서 λ는 로터의 자속지령, Lm은 상호 인덕턴스, σLs는 누설인덕턴스, Lr은 로터의 인덕턴스, Te는 모터의 토크, Ke는 상수, ω는 모터의 회전속도, Vs,max는 스테이터의 최대전압, P는 모터의 입력전력.)
The method of claim 8,
The step of calculating the magnetic flux command,
A motor control method characterized in that for calculating the magnetic flux command of the rotor using Equation 1.
[Equation 1]
(Where λ is the magnetic flux command of the rotor, Lm is the mutual inductance, σLs is the leakage inductance, Lr is the rotor inductance, Te is the torque of the motor, Ke is a constant, ω is the rotation speed of the motor, Vs,max is the maximum voltage of the stator , P is the input power of the motor.)
d축 전류 지령을 생성하는 단계는,
스테이터에 흐르는 d축 전류 지령을 생성하여 전류를 제어한 제어 결과를 기반으로 모터의 슬립 각속도를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
The method of claim 11,
The step of generating the d-axis current command,
The motor control method further comprising calculating a slip angular velocity of the motor based on a control result of controlling the current by generating a d-axis current command flowing through the stator.
모터의 슬립 각속도를 산출하는 단계는, 수학식 2를 이용하여 모터의 슬립 각속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
[수학식 2]
(여기서 ω은 모터의 슬립각속도, Rr은 로터의 저항, Lm은 상호 인덕턴스, Lr은 로터의 인덕턴스, ieqs는 q축 전류, λ는 로터의 자속.)
The method of claim 12,
The step of calculating the slip angular velocity of the motor may include calculating the slip angular velocity of the motor using Equation 2.
[Equation 2]
(Where ω is the slip angular velocity of the motor, Rr is the resistance of the rotor, Lm is the mutual inductance, Lr is the inductance of the rotor, ieqs is the q-axis current, and λ is the magnetic flux of the rotor.)
제어부는 모터의 전압 지령이 모터의 인버터의 최대 허용 전압을 넘으면, 모터의 전압 지령이 인버터의 최대 허용 전압 이하가 되도록 스테이터에 흐르는 q축 전압 지령을 감소시켜 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
The method of claim 8,
When the voltage command of the motor exceeds the maximum allowable voltage of the inverter of the motor, the control unit generates by reducing the q-axis voltage command flowing to the stator so that the voltage command of the motor is less than the maximum allowable voltage of the inverter.
A computer-readable recording medium in which a program for executing the method of any one of claims 8 to 14 by a computer is recorded.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100284551B1 (en) | 1998-07-14 | 2001-03-15 | 윤종용 | Weak field control method for induction motor |
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