KR900001790B1 - 전동기 구동용 전원장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전동기 구동용 전원장치

제1도는 본 발명의 일실시예를 나타내는 블럭도.

제2도, 제3도는 본 발명의 각각 다른 기타의 실시예를 나타내는 블럭도.

제4도는 본 발명을 적용할 수 있는 전류형 인버터의 주회로 구성도.

제5도, 제6도는 종래장치의 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 25 : 순 변환기 2 : 직류리액터

3, 27 : 역 변환기 4 : 유도기

5 : 속도검출기 26 : 콘덴서

본 발명은 유도기를 1차 주파수 제어하는 것에 의해서, 가변속 제어하기 위한 전동기 구동용 전원장치에 관한것으로 특히 유도기 1차 전류를 자속발생에 기여하는 전류성분과 토르크 발생에 기여하는 전류성분으로 분리하여 제어하는 기능을 가지는 전동기 구동용 전원장치에 관한 것이다.

제4도는 본 발명의 적용대상의 하나의 예인 전류형 인버터의 주회로구성을 나타낸 것으로, 1은 사이리스터(thyristor)에 의해 구성되어, 유도기의 1차전류의 크기를 제어하는 능력을 가지는 순변환기, 2는 직류전류를 평활화(smoothing)하는 직류 리액터(reactor), 3은 사이리스터, 다이오드 전류콘덴서 등에 의해서 구성되어, 유도기 1차전류의 주파수 및 위상을 제어하는 능력을 가지는 역변환기이며, 1-3으로부터 전류형 인버터 주회로를 구성한다. 또한 제4도의 4는 제어대상은 유도기이다.

제5도는 제4도에 나타낸 전류형 인버터의 주회로와 이것을 제어하기 위한 종래부터 있던 제어회로의 한 구성예를 나타낸 것으로, 1부터 4까지는 제5도에서 설명한 것과 같은 구성요소, 5는 유도기 4의 속도 검출기, 6은 속도기준ω_r*과 상기 속도 검출기 5의 출력신호인 속도신호 ω_r를 비교 제어하는 속도제어회로, 7은 유도기내의 자속량을 모터정수에 의하여 연산하는 자속의 시뮤레이션(simulation)회로, 8은 자속기준Ф*과 상기 자속 검출회로 7의 출력신호인 자속신호 Ф를 비교제어하는 자속제어회로, 9는 상기 속도제어회로 6으로부터 출력되는 유도기 1차전류에 포함되는 토르크 발생에 기여하는 전류성분(이하 토르크전류라 한다)의 기준치 i_1q*와 상기 자속제어회로 8로부터 출력된 유도기 1차전류에 포함되는 자속발생에 기여하는 전류성분(이하 여자전류라 한다)의 기준치 i_1c*로 부터 1차 전류의 크기(이하 1차 전류기준이라 한다) I₁*을 연산하는 1차 전류 기준 연산회로, 10은 유도기 4에 흐르는 1차 전류의 크기를 검출하기 위한 전류검출기, 11은 상기 1차 전류기준 I₁*과 전류검출기 10으로부터 출력되는 1차전류의 크기(이하 1차 전류라 한다) I₁을 비교 제어하는 전류제어회로, 12는 전류제어회로 11의 출력신호인 위상 기준 PHC를 기초하여 순변환기 1의 위상 제어를 행하는 위상제어회로, 13은 토르크 전류 기준 i_1q*과 여자전류기준 i_1d*로부터 상기 1차 전류기준 I₁*과 자속과의 각도 θ를 연산하는 위상연산회로, 14는 토르크 전류기준 i_1q을 자속시호 Ф로부터 유도기 4의 미끄럼짐각(slip angle) θ_m을 연산하는 미끄러짐 연산회로, 15는 속도신호 ω_r로부터 유도기 4의 회전각 θ_r을 연산하는 회전자 위치 연산회로, 16은 상기 각도 θ와 미끄럼짐각 θ_m1회전각 θ_r로부터 1차전류의 위상θ₁을 연산하여 역변환기 3의 전류를 제어하는 전류 제어회로이다.

제5도와 같이 구성한 제어 회로에 의해서 유도기 4의 1차전류를 토르크 전류와 여자전류로 분리제어하는 기술은 일반적으로 벡터제어라고 칭하며 타려 직류기와 같은 제어성능을 유도기 4에 부여하는 것으로 알려져 있다. 여자전류를 제어함으로써 안정된 계자제어를 행할 수가 있고, 토르크 전류를 제어함으로써 우수한 속도응답, 정밀한 속도제어를 얻을 수가 있다. 그러나, 전술한 바와 같은 종래의 제어방법은 전동기구동용 전원장치와 유도기가 1:1의 경우에만 적용할 수 있으며, 한대의 전동기 구동용 전원장치로 다수대의 유도기를 병렬 운전하여 벡터제어를 행하는 경우 유도기의 운전대수의 감소에 의해서 유도기가 과전압, 과여자로 되는 등의 문제가 있었다. 이 문제의 해결방법으로는 제6도에 나타낸 방법이 생각되어진다.

제6도에 있어서 1-16은 제5도에서 설명한 것과 같은 구성요소이다. 17은 각 유도기에 부설한 속도검출기 5의 속도검출신호로부터 운전중의 유도기의 대수를 검출하는 대수검출회로, 18은 대수검출회로 17에 의해서 검출된 운전대수로부터 운전대수에 적합한 자속기준을 연산하는 자속기준 연산회로이다.

이 방식에서는 대수검출회로 17에 의하여 유도기의 운전대수를 검출하여, 운전대수에 응한 자속기준을 자속기준 연산회로에 의해서 연산하기 때문에, 운전대수가 변화하여도 과전압, 과여자로 되는 일이 없이 안정된 운전이 가능해지나, 병행 운전하는 유도기 전체에 속도검출기를 설치할 필요가 있어, 비경제적이다.

본 발명은 이상의 점에 비추어보아 행해진 것으로, 다수대의 유도기의 1차전류를 자속발생에 기여하는 전류성분과 토르크 발생에 기여하는 전류성분으로 분리하여 제어함으로써 높은 제어응답을 가지며, 또한 유도기의 운전대수의 변화에 대해서도 안정되게 운전할 수가 있으며, 경제적인 전동기 구동용 전원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은, 본 발명에 의하면, 다수대의 유도기의 1차전류를 자속발생에 기여하는 전류성분과 토르크발생에 기여하는 전류성분으로 분리하여 제어할 수가 있는 전류성분으로 분리하여 제어할 수가 있는 전동기 구동용 전원장치에 있어서 전동기 구동용 전원장치의 출력전압의 변화를 검출하여, 유도기의 자속발생에 기여하는 전류성분의 기준을 보정제어하는 것에 의해서 부하유도기의 대수변화에 대해서도 안정되게 운전할 수 있다는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 일실시예를 제1도에 나타낸다. 제1도에 있어서 1에서부터 16까지는 제5도에서 설명한 것과 동일산 구성요소, 19는 전류형 인버터의 출력전압을 검출하기 위한 변압기, 20은 미끄러짐 연산회로 14의 출력 θ_m로부터 출력전압의 기준치 V₀를 연산하는 출력전압 기준회로, 21은 20의 출력신호인 출력전압 기준치 V₀와 19로부터 검출된 출력전압 V와를 비교하여, 여자전류의 보정신호 I_1d를 연산하는 여자전류 보정치 연산회로, 22는 21의 출력신호인 여자전류 보정신호 I_1d에 의해서 여자전류기준 i_1d*을 보정하는 여자전류기준 연산회로이다.

제1도에 의하여 본 발명을 설명한다. 당초부터 정해진 복수의(이하 정격수라 한다) 유도기를 전류형 인버터로 벡터제어에 의해서 구동하면, 변압기 19에는 유도기 4의 운전속도에 응한 출력전압 V가 검출된다. 또한 출력전압 기준회로 20에 있어서 유도기 4의 운전속도에 응한 출력전압 기준치 V₀가 연산된다. 출력전압 V와 출력전압 기준치 V₀를 기초로 하여 여자전류 보정치 연산회로 21에 의해서 여자전류 기준치 i_1d*를 보정하기 위한 여자전류 보정신호 I_1d를 연산하여 출력하나, 정격수의 유도기를 구동하고 있는 경우는 종래의 벡터제어와 같으며 여자전류 보정신호 I_1d은 0으로 좋다. 여기서 어떠한 요인에 의해서 전류형 인버터로 구동하고 있던 정격수의 유도기의 한대 또는 복수대가 정지했다고 하면, 이때 여자전류 기준치 i_1d*는 운전이 계속되고 있는 나머지 유도기가 요구하는 여자전류 성분보다도 커져, 유도기의 단자전압은 상승한다. 따라서 변압기 19에 의하여 검출되는 출력전압 V와, 출력전압 기준회로 20의 출력신호인 출력전압 기준치 V₀와의 사이에 전압차가 생겨 여자전류 보정치 연산회로 21로 부터 여자전류 보정신호 I_1d가 출력된다.

이 여자전류 보정신호 I_1d에 의하여 여자전류 기준 i_1d*은 여자전류 기준 연산회로 22에 의하여 보정되어 I_1d*로 되어 운전을 계속하고 있는 나머지의 유도기에 대해서 적절한 여자전류 성분을 가지는 1차전류 기준 I₁*이 1차전류기준 연산회로 9로부터 연산되어 유도기는 안정하게 운전이 계속된다. 여기서 토르크 전류기준 i_1q*은 본 발명의 대상은 전류형 이버터가 벡터제어를 행하게됨으로써, 유도기의 운전대수가 변화하여도 적절한 토르크 전류기준 i_1q*을 연산한다는 것은 말할 필요도 없다.

이상 설명하였듯이, 유도기의 1차전류 성분을 토르크발생에 기여하는 전류성분과 자속발생에 기여하는 전류성분으로 분리하여 제어할 수가 있는 전류형 인버터에 있어서, 상기 전류형인버터의 출력전압을 검출하고, 유도기의 자속발생에 기여하는 전류성분의 기준을 보정제어하는 것에 의하여, 다수대의 유도기를 벡터제어로 운전중에 유도기의 운전대수가 변화하여도 유도기가 과전압, 과여자로 됨이 없이 안정되게 운전할 수가 있다.

본 발명의 다른 실시예를 제2도에 나타낸다. 제2도에 있어서 1-16및 19, 20은 제1도에서 설명한 것과 동일 구성요소이며, 23은 출력 전압 기준회로 20의 출력인 출력전압 기준치 V₀와 변압기 19에 의하여 검출한 전류형 인버터의 출력전압 V를 비교연산하여 운전중의 유도기의 대수를 연산하는 운전대수 연산회로, 24는 운전대수 연산회로 23의 출력인 운전대수를 기초로, 자속기준을 연산하는 자속기준 연산회로이다. 제2도에서 제1도와 다른 점은 제1도에 있어서의 여자전류 보정치 연산회로 21에 의해서 여자전류 성분의 보정을 행하는 대신에 변압기 19에서 검출한 전류형 인버터의 출력전압V와 출력전압 기준회로의 출력신호 V₀로부터 운전대수 검출회로 23에 의해서 유도기의 운전대수를 검출하여, 그 운전대수에 맞는 자속기준 Ф*을 자속기준 연산회로 24에 의하여 연산하여 최적한 자속기준 Ф*에 의해서 벡터제어를 행하고 있는 점이다.

본 발명의 다른 실시예를 제3도에 나타낸다. 제3도는 본 발명을 전압형 인버터에 적용한 경우의 일실시예를 나타낸 것이다. 제3도에 있어서, 4-8, 10, 14, 21은 제1도에서 설명한 것과 동일 구성요소이며, 25는 교류전원을 직류로 교환할 수가 있는 순변환기, 26은 직류전압을 평활화하기 위한 콘덴서, 27은 직류전압을 임의의 전압, 주파수의 교류로 변환할 수가 있는 역변환기, 28은 여자전류기준 I_1d*과 토르크전류기준i_1q로부터 1차전류기준 I₁*과 1차절류의 위상 θ₁을 연산하는 벡터연산회로, 29는 1차전류의 정현파기준 I₁*sin(ωt+θ)을 연산하는 전류기준회로, 30은 전류기준회로 29로부터 출력되는 정현파기준 I₁*sin(ωt+θ)과 전류검출기 10으로부터 검출하는 1차전류의 피이드백을 비교 제어하는 전류제어회로, 31은 전류제어 회로 30으로부터 출격되는 전압기준에 의해서 역변환기 4의 출력전압을 촙핑시켜 출력전류를 정현파에 가깝게 하기위한 PWM제어를 행하는 정현파 PWM회로이다. 제3도에서 제1도와 다른 점은 전압형 인버터에 의한 벡터제어에 대해서, 본 발명을 적용하고 있는 점이며, 역변환기 4에 있어서 전압 및 주파수를 제어하고 있다. 모터대수의 감소에 의한 모터가 과전압, 과여자로 되는 것을 방지하기 위한 수단은 제1도에 있어서 설명한 수단과 같은 것이며, 본 발명은 벡터제어를 행하는 전압형 인버터에도 적용할 수 있다는 것은 명백하다.

본 발명에 의하면, 유도기의 1차 전류성분을 토르크발생에 기여하는 전류성분과 자속발생에 기여하는 전류로 분리제어할 수가 있는 전동기 구동용 전원장치에 있어서, 다수대의 유도기를 운전하는 경우, 운전대수가 변화하여도 유도기가 과전압, 과여자로 됨이 없이 안정되게 운전할 수가 있다.

Claims (1)

1. 유도기의 1차전류를 자속발생에 기여하는 전류성분과 토르크 발생에 기여하는 전류성분으로 분리제어할 수 있는 전동기구동용 전원장치에 있어서, 복수대의 유도기를 운전할때에 상기 전동기 구동용 전원장치의 출력전압을 검출하는 수단과, 이 수단에 응동하여 상기 전동기 구동용 전원장치의 자속발생에 기여하는 전류성분을 보정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동용 전원장치.

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