KR930011197B1 - 유도전동기장치의 제어를 위한 토오크 결정방법 - Google Patents

유도전동기장치의 제어를 위한 토오크 결정방법 Download PDF

Info

Publication number
KR930011197B1
KR930011197B1 KR1019860000644A KR860000644A KR930011197B1 KR 930011197 B1 KR930011197 B1 KR 930011197B1 KR 1019860000644 A KR1019860000644 A KR 1019860000644A KR 860000644 A KR860000644 A KR 860000644A KR 930011197 B1 KR930011197 B1 KR 930011197B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
loss
torque
frequency
gto
Prior art date
Application number
KR1019860000644A
Other languages
English (en)
Other versions
KR860006161A (ko
Inventor
댓피 하비브
존 쉐로 데이비드
그레이 밀러 랄란
Original Assignee
에이이지 웨스팅하우스 트랜스포테이숀 시스템즈, 인코오포레이티드
케니쓰 에이치. 프레이리치
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이이지 웨스팅하우스 트랜스포테이숀 시스템즈, 인코오포레이티드, 케니쓰 에이치. 프레이리치 filed Critical 에이이지 웨스팅하우스 트랜스포테이숀 시스템즈, 인코오포레이티드
Publication of KR860006161A publication Critical patent/KR860006161A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR930011197B1 publication Critical patent/KR930011197B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
    • B60L9/22—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines polyphase motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/003—Dynamic electric braking by short circuiting the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/16—Dynamic electric regenerative braking for vehicles comprising converters between the power source and the motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/20—AC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/12—Induction machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/01—Asynchronous machines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

유도전동기장치의 제어를 위한 토오크 결정방법
제1도는 3상 ac 전동기에 에너지를 공급하도록 인버터를 통해 동작하는 종래의 dc 전원을 도시한 도면.
제2도는 선로 궤도를 따른 차량의 이동을 결정하도록 추진 전동기로써 동작하는 종래의 운송차량을 도시한 도면.
제3도는 3상 ac 유도 전동기를 제어하기 위한 본 발명의 토오크 피이드백 결정장치에 대한 개략도.
제4a, 4b, 4c 및 4d도는 전동기 구동 장치의 수학적 모델을 사용하여 제3도에 제공된 토오크 피이드백을 결정하기 위한 프로그램 순서도.
제5a, 5b 및 5c도는 토오크대 속도 메모리 일람표를 사용하여 결정된 토오크 피이드백을 설정하기 위한 프로그램 순서도.
제6도는 본 발명에 따라 유도 전동기의 제어를 위해 제공된 인버터 장치 및 제동장치의 개략도.
제7도는 종래의 GTO턴온 전류 정보를 예시한 도면.
제8도는 종래의 GTO턴오프 전류 정보를 예시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : DC 전원 12 : 인버터
14 : AC 전동기 16 : 부하
18 : 토오크 감지기 20 : 전동기 제어기
26 : 전력 제어기 32 : 리미터
34 : 저어크 리미터 38 : 토오크 피이드백 결정부
54 : 회전 속도계 64 : 전동기 제어기
76 : 인버터 및 제동 합성부 80 : 제동 장치
본 발명은 일반적으로 인버터를 가진 dc 전원으로부터 구동된 유도 전동기 구동에 의해 전달된 출력 토오크의 결정에 관한 것이다. dc 전원으로부터 전력이 공급되는 유도 전동기 구동 장치의 입력전력은 다음 관계식에 따른다.
Figure kpo00001
여기서, dc 전압 및 dc 전류는 용이하게 측정될 수있다.
전동기의 출력 전력은 입력 전력에서 전동기 구동 시스템에서의 모든 전력 손실을 뺀 값이며 전동기의 출력 토오크는 다음 식으로 표현된다.
Figure kpo00002
식(2)를 사용하여, 출력 토오크 감지기는 입력 전력이 알려질때 전동기 구동 장치의 전력 손실에 대한 경험적 결정을 가능케하는 출력 토오크를 측정하도록 전동기 축과 결합될 수 있다.
그러나, 전동기의 여러가지 응용에 있어서, 토오크 감지기와 전동기 축을 결합하여 출력 토오크를 결합하는 것을 바람직하지 않다.
구동장치의 전력 손실을 결정하기 위한 다른 종래의 기술은 전동기의 ac 전압 및 ac 전류의 감지를 필요로 한다. 3상 유도전동기의 경우에, 이것은 모든 3상 전압 및 모든 3상 전류의 감지 또는 상전압중 2개와 상 전류중 2개의 감지 및 감지된 파라미터에 대하여 나머지 제3의 상 전압 및 전류의 구동을 필요로 한다. 이것은 전동기의 가변 주파수 동작에 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명은 미리 정해진 토오크 대 속도의 일람표와 관련하여 모터 출력 토오크를 결정하거나, 실질적인 출력 토오크, 전동기 ac 전압 또는 전동기 ac 전류 파라미터를 실제적으로 감지하지 않고 전동기의 동작 속도에 따라서 선택된 전동기 장치의 수학적 모델의 동작을 통해 전동기 전력 손실을 결정함으로써 알려진 입력 dc 전압 및 입력 dc 전류 파라미터를 사용하여 dc 전동기 구동 장치의 출력 토오크를 결정하도록 한다.
이하 첨부도면을 참조로하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
제1도에는 운송 차량일 수도 있는 부하(16)와 결합된 ac 전동기(14)의 3상 에너지 공급을 위하여 인버터(12)에 전력을 공급하는 dc 전원(10)을 구비한 종래의 3상 ac 전동기용 토오크 제어장치를 도시한다. 토오크 감지기(18)는 부하(16)에 전달된 출력토오크(37)를 감지하기 위한 ac 전동기(14)출력 축과 접속된다. 전력 제어기(26)(전차 제어기로도 일컬음)는 운송 차량 운전자로부터의 가속요구(24), 운송차량 무게(28) 및 운송차량의 바퀴직경(31)을 입력으로서 수신한다. 전력제어기(26)는 가속요구(24)에 따라 정해진 속도로 운송차량(16)을 가속시키기 위해서 ac 전동기(14)에 의해 얻어질 토오크를 나타내는 토오크 작력(effort) 요구(30)를 생성한다. 저어크 리미터(jerk limiter)(24)는 토오크 작력 요구(30)를 받아서 그것을 저어크 제한하여 전동기 제어기(20)에 저어크 제한 토오크 작력 요구(22)를 제공한다. 전동기 제어기(20)는 토오크 피이드백(37)을 저어크 제한 토오크 작력요구(22)와 일치시키기 위하여 인버터(12)용 GTO 점호 펄스(38)를 생성한다.
제2도에는 선로궤도(17)를 따라 동작하는 복수개의 운송차량(16)이 도시되어 있다. 전력원(10)은 제3레일(19) 및 전력 픽업부재(21)를 통해 각 차량(16)에 의해 이송되는 인버터(12)에 결합된다. 토오크 감지기(18)는 토오크 피이드백신호(37)를 전동기 제어기(20)에 제공하기 위해 전동기(14)와 결합된다.
제3도에는 대량의 운송객차의 추진 모터와 같은 3상 ac 전동기를 제어하도록 본 발명과 동작하는 적당한 전동기 제어장치가 도시되어 있다. 차량 운전자는 차량 무게와 차량 바퀴 직경을 고려한 후 토오크 작력 요구 신호(30)로 전달되는 차량 가속 요구를 전력 제어기(26)에 제공할 수 있으며 상기 신호(30)는 부적절한 토오크 작렬요구를 방지하기 위한 신호 리미터(32)에 입력된다. 저어크리미터(34)는 승객의 편안을 위해 저어크 제한 토오크 요구(22)를 설정하도록 소정의 저어크 속도(36)를 기준으로 하여 제공된다. 토오크 피이드백 결정장치(38)는 전원(10)에 의해 제공된 dc 전압(43) 및 dc 전류(44), 인버터 주파수(48), 합성 모드(50) 및 추진 전동기(14)의 출력 토오크를 평가하도록 그 전동기(14)와 결합되는 회전속도계(54)에 의해 제공된 회전속도계의 속도(52)에 대한 시스템 입력전력을 측정함으로써 토오크 피이드백(40)을 결정한다.
토오크 피이드백 신호(40)는 합산부(58)의 정입력에 공급된 저어크 제한 토오크 요구신호(22)와 비교하기 위해 합산부(58)의 부입력에 공급된다. 그 결과의 토오크 에러신호(60)는 전동기 제어기(62)에 공급된다. 운전자로부터의 전차 제어 인에이블 신호(64)는 추진 전동기(14)가 작동되거나 작동되지 않도록 한다. 토오크 피이드백 결정을 위해 필요한 다른 입력은 dc 라인 전압(43) 및 인버터(50)회 합성모드(50)이다. 전동기 제어기(62)는 제동용 다이리스터 인에이블(68), 요구된 제동각(70), 요구된 인버터 주파수(48) 및 요구된 인버터 전압 백분율(74)을 인버터 및 제동용 합성 장치(76)에 출력하며, 아울러 입력 및 출력으로서 제어 상태 신호(78)을 가지며 합성 모드 신호(50)를 전동기 제어기(62) 및 토오크 피이드백 결정 장치(38)에 공급한다. 전동기(14)가 변압기 제동회로(80)에 의해 공급된 부가 전압을 갖는 제동동작상태에 있을때, 제어 상태 신호(78)는 합성모드를 6단계로 유지함과 아울러 의사 6단계 또는 PWM 모드로의 변화를 방지하도록 동작한다.
인버터 및 제동용 합성장치(76)는 인버터 GTO 점호 펄스(82)를 인버터(2)에 출력하고 또 제동 GTO점호 펄스(86)를 제동 회로(80)에 출력한다. 인버터(12)는 전동기(14)를 전력동작과 제동동작시에 구동하며, 제동회로(80)는 기준 속도 동작 이상의 추가 제동 토오크를 원할때 전동기(14)로써 동작한다.
제4a, 4b, 4c 및 4d도는 전동기 (14)의 유동가능한 전력에 대한 토오크 피이드백을 전동기 속도의 함수로서 결정하기 위한 프로그램 순서도를 도시하고 있다. 회전 속도계 주파수(52)가 12Hz이하일 경우, 일람표가 전동기 토오크의 경험적 결정에 이용된다. 회전속도계 주파수가 14.5Hz 이상인 경우에, 전동기 토오크는 고정자 손실, 마찰과 유극 및 유사손실을 포함한 복수의 계산된 전력 손실의 함수로서 고려되는데, 여기서 식(2)로 나타낸 바와 같은 인버터 주파수로 분주될때 입력전력에서 이러한 손실들의 합을 뺀것으로 전동기의 출력 토오크를 설정한다. 회전자 전류손실은 포함되지 않는다. 12Hz와 14.5Hz 사시에서는, 제어 안정을 위한 1대역의 히스테리시스를 제공하기 위하여 앞서의 계산법에서 사용된 것과 동일한 방법에 의해 토오크가 계산된다.
제4a도를 참조하면, 블록(100)에서, 입력원은 dc라인 전류의 dc라인 접안배로서 계산되고, 입력전력은 전동기(14)가 제동상태에서 재발생되고 있는가 혹은 전력상태에서 라인으로부터 전류를 끌어오고 있는가에 따라 플러스 또는 마이너스로서 좌우된다. 블록(102)에서는 속도에 대한 토오크의 표가 토오크의 계산을 위해 마지막으로 사용되었는가의 여부를 알아보도록 결정이 이루어진다. 이 토오크 일람표는 양자화되어 있고 선택된 속도의 증분에 대한 입력전력의 함수로서 경험적으로 설정된 것으로서, 14.5Hz이하의 저속 범위의 동작을 위해 컴퓨터 메모리에 기억되는데, 그 이유는 이러한 저속 동작의 경우에는 토오크 대 입력전력이 비선형이기 때문이다. 전력 손실 계산 모델은 12Hz 이상의 전동기 동작에 잘 들어 맞는다. 이러한 이유 때문에 블록(102)에서는 만일 프로그램이 이미 일람표 방법을 사용하고 있는지 알아보도록 검사하며, 그 답이 예(yes)인 경우 블록(104)에서 회전속도계 주파수(52)가 14.5Hz보다 큰가를 알아보기 위한 검사가 행하여진다. 한편 그 답이 블록(102)에서 아니오(no)인 경우에는 회전속도계 주파수(52)가 12Hz 보다 작거나 같은가를 알아보기 위한 검사가 행하여진다. 만일 그 답이 블록(104)에서 아니오 이거나 혹은 블록(106)에서 예인 경우, 일람표 방법이 루우틴이 블록(108)로 브랜치된다.
그리고 그 답이 블록(104)에서 예이거나 혹은 블록(106)에서 아니오인 경우에는, 블록(109)에서의 전력손실 계산 방법이 블록(110)에서 개시되는데, 거기에서 전력손실 계산방법이 사용중임을 지시해주는 플래그가 세트되며, 따라서 다음법의 프로그램을 통해서 일람표 방법이 사용되어야 하는가의 여부를 검사하도록 적절한 경도가 취해진다. 블록(112)에서 시스템의 전력손실을 계산하기 위해서는, PMS 전동기 전류가 필요하며, 전동기 전류는 일정한 헤르츠 당 전압 비 동작에 대하여 전동기 양단의 전압과 원하는 전동기 양단의 전압의 비에 대한 슬립배의 함수로서 결정된다. 추진 전동기에 대한 일정한 해르츠당 전압비의 전형적인 예는 9.33이다.
예를 들어, 100Hz 및 9.33의 전압대 주파수비에서, 전동기는 이러한 동작을 위해 약 933볼트의 선간 전압을 필요로 한다. 약 468볼트의 선간 전압만을 전동기에 공급할 수 있는 600볼트 dc 전원의 경우에는, 이들 두 전압의 비가 전동기 전류를 결정하는 순수이다. 슬립의 함수는 이러한 관점에서 미리 정해진 일람표에 의해 제공되는데, 이 일람표는 전동기에 인가된 정현파 전압에 대한 잘 알려진 전동기 모델에 의해 설정될 수 있으며, 주어진 전동기의 슬립에 대하여 특정의 전동기 온도가 일정하게 유지된다는 가정하에서 전동기 전류가 제공된다. 블록(114)에서 인버터 스위칭 장치의 전도 손실이 계산되는데, 동식은 합성 스위칭 모드에 관계없이 사용된다. 전도 손실은 다음 식으로 성립된다.
전도 손실=4.05·전동기 전류 ……………………………………………(3)
블록(116)에서 평균 스위칭 주파수가 400Hz인 PWM 또는 의사 6단계에서 스위칭 손실을 계산하는 (1)식으로써 스위칭 손실이 계산되며, 400Hz 반송 주파수에 대한 스위칭 손실은 다음식으로 표시될 것이다.
스위칭 손실=312+1.2·전동기 전류 ……………………………………(4)
6단계에서의 스위칭 손실은 평균 스위칭 주파수가 400Hz가 아니므로 더 낮으며 따라서 스위칭 손실은 다음 관계식에 따라 결정된다.
6단계에서의 스위칭 손실=.009·전동기전류·인버터주파수…………(5)
블록(118)에서는 완충기 손실이 결정되는데, 그것은 GTO스위칭 장치 양단의 완충기의 손실로서 완충기 회로를 충전 및 방전시키는데 있어서의 저항성 및 용량성 손실이다. PWM 또는 의사 6단계에서는 완충기 손실이 다음과 같이 결정된다.
완충기 손실=[1.0·10-5·V2]+[(1.35·10-5·I2)]·F…………(6)
여기서, V는 dc 라인 전압이고, I는 전동기 전류이며 F는 400Hz의 평균 값을 PWM 및 의사 6단계에서 사용하는 스위칭 주파수이다. 6단계 동작의 경우, 완충기 손실은 다음과 같다.
완충기 손실=[6.0·10-6·V2]+[(5.3·10-5·I2)]·F…………(7)
블록(120)에서, 인버터 손실은 전도 손실 스위칭 손실 및 완충기 손실의 합으로서 결정된다. 이제 제4b도에 도시한 바와 같이 블록(122)에서 시작하여 전동기 손실을 계산하는 것이 필요하므로 고정자 저항성 손실은 다음과 같이 결정된다.
고정자 저항성 손실=3×(고정자 저항)×(전동기 전류)2…………(8)
위식의 고정자 저항성 손실은 53개의 고정자 권선에 대한 직선 정방향 I2R 손실이다. 블록(214)에서 코어손실은 일정한 볼트대 주파수범위에 대하여 결정된다. 여전히 전동기 전압이 유효하고 45Hz의 기준속도와 9.33 헤르츠당 볼트의 상수를 갖는 전동기(14)의 예를 사용하고 있는 경우에 제1코어 손실 방정식의 파라미터는 다음으로 결정된다.
Figure kpo00003
원하는 전압이 얻어지지 않는 일정한 볼트 대 주파수 범위 이상의 6단계의 동작 모드에서는, 코어 손실 방정식의 다음으로 주어진다.
Figure kpo00004
제어중인 특정의 전동기의 경우 블록(126)에서 표유손실은 다음과 같은 종래의 방정식에 의해 결정된다.
표유 손실=2.12·전동기 토오크……………………………………………(11)
여기서, 토오크는 이전에 계산된 토오크이다.
블록(128)에서 고조파 손실은 일련의 일람표 및 방정식을 사용하여 결정된다. 고조파 손실에 대한 정확한 손실을 얻는다는 것을 극히 어려운 일이다. 따라서, 고조파 손실을 계산하기 위해 간소화된 방법이 근사값에 도달하도록 취해진다. 고조파 손실을 계산할때 마이크로프로세서에 의해 사용될 일람표 및 방정식을 설정하기 위하여, ac 전동기는 실험적으로 수가지 동작 속도 및 부하에서 작동된다. 각 동작점 인버터 입력 전력에서, 출력 전동기 토오크 및 RMS 전동기 전류가 측정된다. 이 데이타로 부터 고조파 손실을 제외하고 모든 정의된 손실이 각각의 방정식을 사용하여 계산된다. 전동기 출력 전력은 출력 토오크와 인버터 주파수를 승산함으로써 유도된다. 이 출력 전력은 나머지 손실에 도달하도록 입력전력으로부터 감산된다. 이 나머지 손실들은 유도된 손실 방정식이 꽤 정확한 경우 고조파 손실과 근사하여야 한다. 모든 동작점에서 평가된 고조파 손실은 고조파 손실을 계산하도록 마이크로프로세서가 사용할 수 있는 일람표와 방정식의 조합에 도달하도록 상관된다.
특정의 ac 전동기 구동 시스템이 사용된 경우, 고조파 손실 데이타의 상관은 각 파형 합성기법을 위해 일람표를 제공하였다. 이들 각 일람표는 무부하에서의 고조파손실을 동작 피라이터와 관련시킨다. PWM 합성 동작의 경우, 일람표는 손실들을 인버터 주파수의 함수로서 관련시킨다. 의사 6단계 합성의 경우, 손실들은 요구된 전압 백분율의 함수로서 표현된다. 전동기가 토오크를 제공하고 있을 때, 실험 데이타는 고조파 손실의 크기가 증가되었음을 보여준다. 다음 방정식은 고조파손실을 전체 전동기 부하 범위에 근사화 시키기 위한 것이다.
Figure kpo00005
블록(128)에서 합성모드가 검사된다.
그 모드에 따라서, 세 일람표중 하나가 무부하의 경우를 제외하고 유사한 동작 조건하에서 전동기가 받게 되는 고조파 손실을 얻도록 호출된다. 이 일람표 값과 슬립 주파수 및 정격 슬립 주파수는 ac 전동기의 고조파손실을 결정하도록 방정식(11A)에 사용된다.
블록(130)에서 전동기 손실은 고정자 손실, 코어 손실, 표류손실 및 고조파손실의 합으로서 결정된다.
블록(132)에서 기찰(windage) 손실은 두가지 성분, 즉 축 팬 손실 및 회전자 기찰 손실을 가지는데, 후자는 4극 모터의 경우 다음 식으로 결정된다.
Figure kpo00006
위식에서 1800은 기준 주파수에서 기찰 손실을 599와트가 되게끔 하는 전동기의 기준 주파수이다. 블록(134)에서 전동기(14)용 회전자 및 팬의 마찰 손실은 다음 식으로 결정된다.
Figure kpo00007
위식에서 104와트는 1800RPM의 기준 속도에서의 마찰로 인한 손실로서 알려져 있으며 기준속도 이상 및 이하의 선형 비가 제공된다. 블록(136)에서 총 마찰 및 기찰 손실은 블록(132) 및 (134)에서 설정된 손실의 합으로 결정된다.
블록(138)에서는 제동회로(80)내의 변압기가 단락되지 않았는가 알아보기 위한 검사가 행하여지는데, 그것은 6단계 모드에서 변압기 제동으로써 전동기(14)가 동작하고 있는 경우일 것이다. 전동기가 변압기 제동없이 동작하고 있을 경우에는, 블록(140)에서 제동 손실이 다이리스트에 대하여 다음 식으로 성립된다.
제동 손실=4.05·전동기 전류………………………………………………(14)
변압기 제동이 행하여지면, 블록(142)에서 변압기 제동 손실은 완충기 및 GTO 스위칭 손실, GTO 및 라인 다이오드 전도 손실, 다이오드 브릿지 손실, 변압기 저항성 손실 및 변압기로 코어 손실의 합으로 결정되는데, 이들 각 손실들은 각 손실을 결정하는데 사용되는 식에 의해 각 블록(133), (135), (137), (139) 및 (141)에서 제4c도에 기재된 바와 같이 결정된다. 블록(144)에서 전력 손실은 블로겨130)에서 설정된 전동기 손실, 블록(136)에서 설정된 마찰 및 기찰 손실, 블록(140) 또는 (142)에서 설정된 제동 손실 및 블록(120)에서 설정된 인버터손실의 합으로서 결정된다. 블록(146)에서는 전달가능한 전력인 보정 전력이 블록(100)의 입력 전력 또는 계산된 전력에서 블록(144)의 계산된 전력 손실은 뺀 값으로서 결정된다. 블록(148)에서 토오크 피이드백 TEF는 전동기(14)용 인버터 주파수로 분주된 보전전력(고정자 주파수로 분주된 전달가능한 전력)과 동일하게 설정된다. 분주 동작은 인버터 주파수가 작을 경우 오우버플로우 조건으로 될 수 있도록 블록(148)에서 행하여 지기 때문에, 블록(150)은 오우버플로우의 존재 여부를 결정한다. 만일 레지스터가 오우버플로우를 행하면, 그 결과 하부만이 레지스터에 있게 되고 최상위의 정보가 손실되기 때문에 그 결과에는 에러가 발생되며, 따라서 블록(152)에서 토오크가 정인지 부인지 알아보는 검사가 행하여 진다. 만일 부 토오크가 존재하면, 전동기는 제동모드에 있게 되고, 정의 토오크가 존재하면 전동기는 전력 로드에서 전력을 전달하는 중이다. 토오크가 정인 경우, 블록(154)에서 토오크는 최대 정 토오크로 클래프된다. 반면에 토오크가 부인 경우에는, 블록(156)에서 유한 수의 비트의 계산에 있어서 부정 확성을 방지하도록 최대 부 토오크로 클램프되며, 이어서 복귀(return)가 행하여진다.
일람표 방법으로 명령된 제5a도의 프로그램은 제4a도에 도시된 프로그램의 블록(108)에서 호출된다. 블록(160)에서 플래그는 그 동작이 토오크일람표를 사용하고 있다는 것을 지시하도록 세트된다. 블록(162)에서는 그 동작이 부로 진행하고 있는지, 그리고 그 수가지 동작이 바이패스되고 있는지 결정하도록 회전속도계(52)가 영보다 작은 가를 알아보는 검사가 행하여진다. 마찰 제동기가 해제되고 개방 루우프 전력이 차량으로 하여금 정방향으로 이동되도록 인가되는 정방형 이동의 개시동안 차량이 후퇴복귀(rollback) 동작상태에 있을때, 회전속도계 주파수(52)는 영보다 작을 수도 있다. 회전 속도계 주파수(52)가 부인 경우, 프로그램은 토오크의 개방루우프 계산이 원하는 슬립에 대하여 행하여 지는 블록(164)로 진행된다. 만일 회전 속도계 주파수가 블록(162)에서 영보다 크다면, 블록(166)에서는 저어크 제한 토오크 요구(22)가 제동 동작 모드에 나타나는 것처럼 영보다 작은지 알아보는 검사가 행하여지며, 만일 그렇다면 블록(168)에서 제동기 토오크가 계산될 수 있고 일람표 방법이 유효한 최소 주파수보다 회전 속도계 주파수(52)보다 작은지 알아보는 검사가 행하여진다. 매우 낮은 회전속도계 주파수에서 운동 차량이 작동하는 경우에는 마찰 제동을 인가하는 것이 바람직하다.
회전 속도계 주파수가 블록(168)의 최소 주파수이상이고 제동 토오크의 계산이 적절한 경우에는, 프로그램은 파라미터 A가 회전 속도계 주파수와 동일하게 세트되고 1비트는 1/64Hz인 블록(170)으로 진행한다. 블록(172)에서, 파라미터 B는 A의 정수부와 동일하게 세트되는데, 그것은 0과 63사이의 어떤 값이 영 정수값으로 되고 64와 127사이의 어떤 값이 1정수 값이 되고 이어서 그 나머지는 그와 같은 형식으로 되게끔 A를 64로 제산함으로써 결정된다. 블록(174)에서, 파라미터 C는 바로 처음 표의 개시장소와 정수 회전 속도계 주파수에 대응하는 표의 개시장소와의 오프셋과 동일하게 세트된다. 일람표는 블록(174)에서 B정수값을 32로 승산함으로써 각각의 32엔트리를 가지기 때문에 원하는 표가 이와 같은 방식으로 선택된다. 만일 정수값이 영이면 이것은 제1표이고, 정수 값이 1이면 그것을 32로 승산하는 것을 제2표의 시작 어드레스인 어드레스 32를 준것이며, 또한 이와 같은 방식이 계속된다. 블록(176)에서 파리미 D는 제1표의 시작 어드레스를 그 표로부터의 오프셋인 파라미터 C에 가산함으로써 결정된다.
파라미터 C는 제1표가 기억장소 0에서 시작되는 경우 그 표의 시작 어드레스이지만 제1표가 그 오프셋을 제1표의 시작 어드레스와 가산함으로써 그 밖의 다른 장소에서 시작될 수도 있기 때문에, D는 원하는 표의 시작 어드레스를 지시하도록 제공된다. 블록(178)에서 계산 표 토오크 루우틴이 호츨되는데, 그것은 선택된 표를 사용하고 그표로부터 토오크의 한 값으로 복귀하며, 그 값은 블록(180)에서 E와 동일하게 세트되어 낮은 토오크로서 호출된다. 블록(182)에서 파라미터 F는 D+32 와 동일하게 세트되는데는, 그것은 다음 표를 선택하도록 편의상 32엔트리의 최상위 어드레스에 가산한다. 블록(184)에서 계산 표 토오크 루우틴이 다시 호출되며, 블록(186)에서 파라미터 E는 회전 속도계 주파수의 정수 부분과 동일한 특징 주파수에 낮은 토오크 값을 주로 파라미터(?)가 회전속도계 주파수 +1의 정수 부분과 동일한 더 높은 주파수에 대응하는 높은 토오크 값을 주게끔 높은 토오크 값이 G로서 복귀된다. 어떤 정수의 회전속도계 주파수에 대하여 dc 입력 전력 레벨에 대응하는 이들 두개의 토오크 값을 알게되면, 실제의 회전속도계 주파수에 대응하는 토오크에 도달하도록 이들 두개의 토오크 값들 사이를 보간하는 것이 가능하다. 이 보간은 블록(180), (190), (192), (194) 및 (196)에 의해 수행된다. 그 두 토오크 E와 G사이의 선의 기울기를 알아내기 위해, 블록(188)에서 토오크/회전속도계 주파수 기울기는 파라미터 G와 E 사이의 차와 동일하게 세트된다. 블록(190)에서 파라미터 H는 64의 B배로 세트된다. 블록(192)에서 회전속도계 주파수의 소수부분 또는 델타 회전속도계는 회전속도계 주파수에서 파라미터 H는 뺀 것으로서 설정되는데, 그 이유는 원래의 번호로부터 감산될 때 정수부분 B*64는 회전속도계 차 또는 소수부분인 나머지를 주어야 한다. 블록(194)에서 파라미터 J는 낮은 토오크 값 E에 가산될 추가 토오크인 2총 토오크 차와 동일하게 세트되며 블록(188)에서 계산된 선의 기울기와 26즉 64로 제산된 회전속도계 판독치의 차이 값을 곱한 것이다. 블록(196)에서 이 소수 토오크는 계산된 토오크 피이드백을 주도록 낮은 토오크에 가산된다.
제5C도에 계산된 토오크 루우틴의 순서도가 도시되어 있다. 그 선택된 표는 32엔트리를 가지며 그 표의 마지막 엔트리는 데이타를 고밀도화하고 계산된 전력 값을 나누는데 사용되는 스케일 팩터(scale factor)이다. 블록(200)에서 계산된 전력 스케일 팩터는 표의 마지막 엔트리로서 읽혀진다. 표의 중안 엔트리는 영의 계산 전력에 대응하는 반면, 처음 또는 최상위 엔트리는 재발생 전력에 대응하고 마지막 또는 최하위 엔트리는 소모된 전력에 대응한다. 따라서 표의 범위는 최상위의 부의 전력에서 영의 전력을 통해 최하위의 정의 전력에 이르게 된다. 블록(202)에서 스케일된 입력 전력인 파라미터 M은(8×스케일 팩터 L)로 제산된 계산전력으로 세트된다. 블록(204)에서 파라미터 N은 그 값을 적절히 스케일링하도록 스케일된 입력 전력 M은 2-8로 승산한 값으로 세트되어 결과적으로 -15와 14사이가 되어 표의 중앙으로부터의 오프셋을 나타낸다. 블록(206)에서는 번호 N이 14보다 큰가 알아보는 검사가 행하여진다. 만일 그 번호가 14보다 크면, 블록(208)에서 N은 엔트리 14를 원하다는 것을 나타내는 14로 세트된다. 한편 그 번호가 14보다 작으면, 블록(210)에서는 영 전력점으로부터 15엔트리가 있기 때문에 -15보다 작은지 알아보는 검사가 행하여 진다. 그 번호가 -15보다 작으면, 이것은 블록(212)에서 -15로 클램프되어야 한다는 것을 의미한다. 블록(214)에서는 표의 중앙 앞에 15엔트리가 있기 때문에 표의 중앙으로부터의 오프셋과 표의 최상위 어드레스와 15를 더한것과 동일한 어드레스에서 표로부터 선택된다. 그 오프셋은 표의 어느 부분이 사용중이냐에 따라 플러스 또는 마이너스가 되고, R은 원하는 토오크 측정 단위로 바꾸도록 26에 의해 적절히 스케일된 엔트리와 동일하게 세트된다. 블록(216)에서 파라미터 P는 26으로 승산된 표의 다음 상위 엔트리로서 세트되어 표로부터 두개의 연속 엔트리를 제공하게 된다. 이들 두 토오크의 값은 각각 P의 경우보다 낮은 dc 입력 전력에 대응하는 0를 가진 다른 dc 입력에 대응한다. 실제의 dc 입력 전력은 이들 두 dc입력 전력 사이이다. 실제의 dc 입력 전력에 대응하는 토오크를 알아내기 위해서는, 이들 두 토오크 값을 보간하는 것이 필요하다. 이 보간은 블록(218),(220),(222)에 의해 수행된다. 블록(218)에서 기울기 Q는 두 엔트리를 감산함으로써 결정된다. 블록(220)에서 토오크의 소수부분은 엔트리 번호 N을 28으로 승산하고 그 적을 실제의 dc 입력 전력과 토오크 R에 대응하는 dc 입력 전력 사이의 차이 값으로 되는 원래의 계산 전력으로부터 감산함으로써 결정된다. 이 전력차는 실제의 dc 입력 전력과 관련된 코오크와 계산된 dc 입력 전력과의 차이를 나타내는 값에 도달하도록 기울기 Q로써 승산된 다음 스케일링을 위해 2-8로 승산된다. 블록(222)에서 토오크 피이드백 값은 델타 토오크를 토오크 R에 가산함으로써 계산된다. 이어서 이 계산표 토오크 루우틴으로부터이 복귀가 이루어진다.
진동기 출력 토오크는 dc 입력 파라미터와 관련하여 결정되고 ac 전동기 전압 및 전류를 감지 하거나 혹은 토오크 감지를 전동기에 결합하는 것에 의해 결정되지 않는다. 회전속도계 주파수가 14.5 Hz 보다 작거나 같은 경우, 주어진 전력이 전동기로 가게될 경우에 실질적으로 동일한 전압이 인가된다면 전동기로부터의 특정 토오크가 있을 것이라는 가정하에서 표 결정 방법이 이용된다. 결정된 전동기 토오크는 손실 계산에러 및 온도 같은 무시된 파라미터로 인하여 5%정도로 변동할 수도 있지만 그것은 운송용의 전동기제어 분야에서는 충분하다. 기준속도까지의 느린 전동기 속도에서는, 전동기가 일정한 헤르츠당 볼트 동작으로 되고, 공지의 전압이 전동기 양단에 나타나게 되면 모터 출력 토오크와 dc 입력 전력간에 대응관계가 있게된다. 제공된 토오크 대 전력표는 전동기의 수학적 모델을 만들고 어떠한 전력 대응관계가 있는가 계산함으로써 계산된다. 인버터가 전압이 떨어지거나 제동이 가해지기 때문에 전압이 변동될 수도 있는 기준 속도이상의 고속 범위에서는, 토오크 대 전력 일람표는 만족스럽지 못하다. 적당한 방법은 전동기 동작에 대한 전력 손실을 계산하고, 입력 전력으로부터 계산된 전력손실을 감산하고 또 전동기 출력 토오크를 결정하도록 그 차이를 인버터 주파수로 감산하는 방법이다. 입력 전력이 큰 고속도에서는, 결정된 전력 손실에서의 약간의 에러는 전동기 출력 토오크 결정에 있어서 그다지 중요하지 않다. 인버터 및 전동기 손실이 총 입력 전력의 대부분인 저속도에서는, 전력 손실 계산에서의 약간의 에러는 결정된 전동기 출력 토오크에 바람직스럽지 못한 큰 에러를 일으키게 된다. 약 12Hz동작에서 기준속도까지에서, 전동기 토오크를 계산하는 양 방법은 비교할만한 결과를 낳게 된다. 그러나, 손실 계산 방법은 일람표 방법에서 필요한 일람표로서 허비하는 확장 메모리가 필요없다. 그러므로, 12Hz 근처에서는 손실 계산 방법이 바람직하다.
만일 전동기가 10Hz 이하의 회전속도계 주파수에서 제동중이라면, 토오크 대 입력 전력은 일정한 함수관계를 갖도록 중단된다. 즉, 입력 전력과 각 값에 대응하는 한가지 이상의 토오크 값이 있게 된다. 따라서, 매우 낮은 동작 주파수에서 제동용 전동기의 출력 토오크를 결정하는데 어떠한 토오크 계산 방법을 사용하는 것도 불가능하다. 그러나, 대량 운송 차량에서는 그러한 저 속도에서 마찰 제동을 수행하는 것이 바람직하므로 이러한 조건은 문제가 되지 않는다. 이러한 상황에서, 전동기 토오크의 개방 루우프가 평가는 토오크가 전동기의 슬립에 비례한다고 가정함으로써 행하여진다. 이러한 평가는 제어기가 이러한 저 주파수에서 폐 루우프 전동기 제동을 행하도록 시도하지 않으므로 제동기에 의해 사용되지 않지만, 보다 완전화를 가하지 위해 포함된다. 아울러, 회전속도계 주파수가 부의 값이 되어 대량 운송차량이 원하는 이동 방향과 반대로 후방으로 로울링(rolling)하는 경우에는, 동일한 이유 때문에 정확한 토오크의 계산이 수행될 수 없다. 이러한 운송차량의 로울백(rollback)복구는 개방루우프 제어 동작에 의해 달성되는데 이 동작에서 계산된 토오크는 제어기에 의해 다시 사용되지 않는다, 완전화를 가하기 위하여, 토오크는 슬립의 함수로서 평가된다.
토오크 계산 일람표 방법에 있어서는, 16개의 다른 토오크 일람표의 세트가 제공된다. 각 일람표는 0 내지 16의 회전속도계 주파수 정수 헤르트 값에 대한 다른 회전속도계 주파수에 관한 것이다. 이러한 방법으로 16개의 2차원 일람표가 3차원 일람표의 동작을 제공하는데에 사용되며, 속도 차원은 복수의 표에 의해 제공된다. 각 표는 각 전력 값에 대하여 대응하는 토오크 값이 있도록 전력에 대한 31개의 다른 장소로 배열된다.
그 전력 값은 31개의 다른 값으로 배열되는데, 그 표의 중앙 엔트리는 0의 계산 전력이고 중앙 엔트리 앞의 15엔트리는 부 전력 또는 제동이고 중앙엔트리 뒤의 15엔트리는 정 전력이다. 32번째 엔트리는 데이타를 콤팩트화(직접화)하는데 사용되는 스케일 팩터이다. 각 장소에 대하여 대응하는 토오크량이 기억된다. 각 표는 최대 예상 출력 토오크 값을 포함할 만큼 충분히 크게 만들어 진다. 일람표 방법이 사용되는 고속도 범위에서는, 최대 출력 토오크를 나타내도록 50 내지 100킬로 와트의 전력이며, 그중 가장 낮은 것에서는 풀(full) 출력을 나타내도록 3킬로 와트의 전력일 수도 있다. 그러한 dc 입력전력에 대한 큰 동적 범위는 대단히 큰 일람표를 필요로 한다. 표의 사이즈를 줄이기위해서, 각 표 장소간의 와트 단위의 차이를 나타내도록 스케일링 팩터가 사용된다. 예를 들어, 고속도 끝에서는 장소간의 차이가 킬로와트인 반면, 저속도 끝에서는 각 장소가 약 200와트의 점프(jump)를 나타낸다. 전동기 토오크로 인한 전력을 합산 및 가산 할 경우 그것은 시스템의 입력 전력을 동일하게 만든다. 이러한 오프라인(offline)계산법을 사용하면, 일람표가 각 정수 회전속도계 주파수에 대하여 계산되어 각 회전 속도계 주파수에서 토오크와 입력 전력간의 관계를 나타낸다.
만일 입력 전력이 두 점 사이에 있을 경우, 그 표는 다음의 낮은 전력과 다음의 높은 전력에서 토오크 값을 얻는데 사용된다. 두 토오크 값이 선형 관계를 이룬다고 가정하여, 실제의 입력 전력의 보간은 출력 토오크를 결정할 것이다. 또한 회전속도계 주파수는 0,1,2…, 또는 15Hz인 것으로 가정한다. 회전 속도계 주파수가 정확한 정수값과 동일한 경우는 극히 드물기 때문에, 실제의 회전속도게 주파수에서 토오크를 결정하는 데에는 약간의 추가 보간이 필요하다. 이 보간은 실제의 회전 속도계 주파수를 한정하는 두개의 정수 회전 속도게 주파수에 대하여 현재의 입력 전력에 대한 토오크 값을 결정함으로써 행하여진다. 이들 각 토오크 값은 전술한 바의 보간 절차를 사용하여 결정된다. 그 다음, 보간은 두개의 회전속도계 주파수 표 각각으로 부터 계산된 중간 토오크 값 사이의 최종 토오크 피이드백 값을 결정하는데 사용된다. 예를 들어, 10 1/2Hz의 회전속도계 주파수에서는, 출력 토오크를 결정하기 위하여 10Hz와 11Hz에서의 토오크 값을 얻은 다음 이들 두 토오크 값 간의 보간을 사용한다.
입력 전력은 1비트가 10-3와트의 7.6294배에 해당하도록 스케일되고, 토오크는 1비트가 0.1146 파운트피트에 해당하도록 스케일 된다. 표의 스케일 바이트는 1비트가 표 장소 당 15.625와트에 해당하도록 설정된다. 바이트 일람표에 255개의 유효 비트가 있지만 바이트 표 값들은 토오크가 255이상의 비트를 필요로 하는 800파운트 비트까지 상승할 수 있기 때문에 토오크가 스케일된 것과 동일한 단위로 스케일될 수 없다. 따라서 각 표 토오크 값은 0.1146*26파운트 피트에 해당한다.
제6도에는 유도전동기 제어용으로 결합된 인버터 및 제동회로가 개략적으로 도시되어 있다. 인버터(12)는 DC 전원(10)에 접속되어 전동기(14)의 극 A에 전력을 공급하는 CTO-1 및 GTO-2 스위치를 구비한다. GTO-3 및 GTO-4 스위치는 전원(10)에 접속되어 전동기(14)의 극 B에 전력을 공급한다. GTO-5 및 GTO-6 스위치는 DC 전원에 접속되어 전동기(14)의 극 C에 전력을 공급한다. 제동회로 장치(80)은 전동기(14)의 위상 A에 대하여 도시된다. 동일한 제동회로가 제공되어 있지만 각 위상 B 및 위상 C에 대해서는 도시되지 않았다. 전압 완충기회로(250)는 GTO-1에 도시되고 전류 완충기회로(252)가 도시된다.
다이리스터 TH1 및 TH2는 제동회로(80)에 도시되어 변압기(254)를 단락 시키도록 동작된다. 다이리스트 완충기회로(256)가 도시되어 있다. GTO 스위치 GB1는 다이리스터 TH1 및 TH2가 전도 되지 않을 때 제동회로(80)에 의해 전동기에 공급된 전압을 변조시키도록 제공된다. GTO 스위치 GB1에는 전압 완충기회로(258) 및 전류 완충기 회로(262)가 제공된다. 라인 다이오드 DB1 은 완충기 회로(262)를 구비한다. 다이오드 브릿지(264)는 변압기(254)의 1차 권선과 동작한다.
제7도에는 GTO 스위치가 온될때 그것에 의해 흡수된 에너지를 도시한다.
제8도에는 GTO 스위치가 오프될때 그것에 의해 흡수된 에너지를 도시한다.
도시된바 SG 800 EX21 GTO가 인버터의 각 국으로 사용된다. 이 GTO의 게이트 전력은 5암페어이고 양극 di/dt는 극 A용 L1과 같은 극 인덕터에 의해 결정된다. 인덕터 L1은 7마이크로 헨리 이며 600볼트 전원(46)의 경우 이것은 제7도에 도시한 바와 같이 85마이크로초당 암페어 di/dt 또는 핍스당 0.16와트를 제공한다. 인버터(12)의 극 A 에서 스위치 GTO-1의 각 턴온에 대하여, 0.16와트의 전력 손실이 있다. 이 손실은 초당 와트의 전력 손실을 결정하도록 초당 턴온 주파수로 승산된다.
턴오프 손실은 제8도에 도시된 곡선으로 결정된다. 이 곡선을 직선이라고 가정하고 GTO 스위치를 통과한 전류에 이 선의 기울기를 곱한것을 사용하면 턴오프당 에너지 손실이 얻어지며, 이어서 이것은 결과 전력 손실을 결정하도록 초당 턴오프 스위치의 수로 승산된다.
ac 전동기의 토오크를 평가하기 위하여, dc 입력 전압 및 dc 입력 전류는 A/D 변환기를 거쳐 마이크로 프로세서에 의해 측정된다. 이들 두 파라미터는 인버터 및 제동회로의 입력 전력에 도달하도록 함께 승산된다. 전동기의 회전자 저항성 손실을 제외하고 시스템의 모든 성분의 손실을 감산함으로써, 마이크로프로세서는 전동기에 의해 발생된 토오크력에 기여하는 전력의 유용한 부분을 결정할 수 있다. 이어서 전동기의 토오크는 유용한 전력을 인버터 주파수로 제산함으로써 결정될 수 있다. 만일 회전자 저항성 손실이 시스템 손실내에 포함된다면, 회전자의 기계적 주파수는 토오크를 계산하는데 인버터 주파수 대신 사용될 수 있다.
결정된 시스템 손실은 4개의 기본 그룹으로 구분될 수 있다. 이들 그룹중 첫째것은 인버터의 손실로 이루어지는데, 이것은 또한 GTO 및 다이오드 전도손실, GTO 스위칭 손실 및 완충기회로 손실로서 나누어진다. 시스템 손실의 제2그룹은 고정자 저항성 손실, 자기 코어 손실, 고조파 손실 및 표류 손실인 ac 전동기의 전기적 손실로 이루어진다. 시스템 손실의 제3그룹은 ac 전동기의 기계적 손실로 이루어지는데, 그것은 전동기의 마찰 및 기찰 손실로 구성된다. 시스템 손실이 제4그룹은 임의적 제동회로가 전동기 제어동작에 포함되기만 하면 존재하게 되며 변압기 제동제동 손실로 구성되는 것으로서, 변압기가 현재 사용되고 있지 않고 다이리스터에 의해 단락 되는가 혹은 변압기가 현재 사용중이고 다이리스트가 오프상태로 유지되는 가의 여부에 따라 달라지게 된다. 만일 변압기가 다이리스터에 의해 단락되면, 변압기 제동 손실은 다이리스터의 전도 손실만으로 이루어진다. 한편, 변압기가 다이리스터에 의해 단락되지 않으면, 변압기 제동 손실은 완충기 손실 및 제동회로내의 모든 반도체의 스위칭 손실, 브릿지 다이오드 이외의 모든 반도체의 전도 손실, 브릿지 다이오드의 전도손실, 변압기의 저항성 손실, 변압기의 자기 코어 손실로 이루어진다. 그 전체 시스템 손실은 각 그룹의 손실을 완전히 가산한 다음 모든 그룹을 함께 가산함으로서 결정된다.
이들 시스템 손실의 각 그룹을 계산하기 위해서는 계산된 손실과 시스템의 여러 공지의 파라미터 간의 관계식을 유도하는 것이 필요하다. 그 손실들 중에는 전동기 전류의 함수인 것이 많다. 마이크로프로세서는 전동기 전류의 RMS 값에서 직접 읽어낼 수 있다. 그러나, 그러한 기능을 수행하는데 필요한 부품들(격리된 전류대 전압 트랜스듀서, 트랜스듀서를 논리 모듈을 제어하도록 접속하는 전선 및 RMS 전압 검출회로)은 고가이기 때문에 RMS 전동기 전류 및 공기의 변수들의 슬립 주파수, 모터전압 및 일정한 V/F 전압간의 관계식이 유도되었다. 이 관계식은 공극 플럭스(air gap flux)가 일정하게 유지되는 동안 전류는 온도 변수를 무시한 공지의 슬립 주파수의 함수일 것이라는 원리에 근거하고 있다. 정격 공극 플럭스에서의 전동기 전류와 슬립 주파수 간의 이 공지의 관계식은 액세스할 마이크로프로세서용 일람표에 기억되므로, 마이크로프로세서는 전동기가 정격 공극 플럭스인 경우 슬립 주파수를 알려주는 전동기 전류의 값을 알아낼 수 있다. 전동기 전류는 슬립 주파수가 일정하게 유지되는 경우에 인가된 전동기 전압에 정비례한다. 따라서 전동기 전류는 전동기가 정격 공급 플럭스가 아닌 경우이더라도 다음 식을 사용함으로써 계산될 수 있다.
Figure kpo00008
여기서, F(슬립)은 전동기 전류 대 슬립 주파수의 관계를 나타내고 원하는 전동기 전압은 정격 공급 플러스를 생성하는데 필요한 전압이다. 일람표 함수와 위의 계산을 수행함으로써, 마이크로프로세서는 현재의 전동기 전류를 양호하게 평가해준다. 이어서 이 전동기 전류는 수가지 손실 계산에 사용된다.
인버터의 GTO들 및 프리 휠링 다이오드(free-wheeling diode)에서의 전도손실은 전동기 전류의 함수로서 근사화될 수 있다. GTO 또는 다이오드의 순간 전도손실은 그 장치 양단의 전압으로 승산된 그 장치를 통과한 전류에 해당한다. 순간 전도 손실을 계산하는 것을 불필요하므로 반도체 장치의 평균 전도손실이 결정된다. 평균 전류량을 전도시키는 GTO들의 평균 전압 강하는 약 1.8볼트이고 평균 전류량을 전도시키는 다이오드를의 평균 전압 강하는 약 1.2볼트이다. 이들 양 장치에 대한 전압 강하가 전도 전류량에 따라 약간 변한다 하더라도, 1.8 및 1.2볼트의 일정한 값으로 가정한다. 1.8볼트의 일정한 전압 강하로서 가정한 경우, 모든 인버터 GTO의 전도손실은 다음 식으로 주어진다.
Figure kpo00009
여기서, 손실은 와트 단위이고 전동기 전류는 RMS 암페어이며, 0.9는 RMS 전류를 평균 전류로 바꾸는 데 사용되며, 4는 평균해서 시간의 1/4만을 전도시키는 각 GTO로 인한 것이며, 6은 인버터내의 총 GTO의 수이다. 이 식은 다음 식으로 간소화될 수 있다.
Figure kpo00010
이와 마찬가지로, 일정한 1.2볼트의 전압 강하를 가정하면, 모든 인버터 프리 휠링 다이오드의 전도손실은 다음 식으로 주어진다.
Figure kpo00011
여기서, 손실은 와트 단위이고 전동기 전류는 RMS 암페어이며, 0.9는 RMS 전류를 평균 전류로 바꾸는데 사용되고, 4는 평균해서 시간의 1/4만을 전도시키는 각 다이오드로 인한 것이며, 6은 인버터의 프리휠링 다이오드의 총 수효이다. 이 식은 다음 식으로 간소화된다.
Figure kpo00012
이 식은 각 다이오드와 각 GTO가 단위 시간의 1/4만을 전도시킨다고 가정하였기 때문에 실제로 부분적으로만 타당하다. 실제로는, 전동기 동작시 GTO는 단위 시간의 1/4이상을 전도시키고 다이오드는 단위 시간의 1/4이하만을 전도시킬 것이다. 전도 시간의 이러한 미묘한 변이는 실제로 GTO손실을 증가시키고 다이오드 손실을 감소시키겠지만, 그 차이는 간소화를 위해 무시된다. 제동시에는, 그 반대효과가 일어날 것이다. 이러한 전도시간의 변이를 무시하면, 최종 인버터 전도손실은 GTO 전도손실에 다이오드 전도손실을 더한 것에 해당한다.
인버터 전도 손실=4.05* 전동기 전류………………………………………(3)
이 식은 합성모드에 무관하게 사용된다.
인버터 GTO스위칭 손실은 그것이 스위칭 주파수에 관계되기 때문에 합성모드에 관계하게 된다. RWM 및 의사 6단계에서 스위칭 주파수는 400Hz 주위를 맴돌며, 반면에 6단계에서는 스위칭 주파수가 인버터 주파수와 같아진다. 따라서, PWM 및 의사 6단계용 방정식과 6단계용 방정식이 필요하게 된다. GTO의 스위칭 손실은 GTO제조자로부터의 데이타를 사용하여 계산된다. 스위칭 손실은 두개의 성분 즉 턴온 손실과 턴오프 손실로 이루어진다. GTO제조자는 턴온 손실과 양극 di/dt의 관게를 나타내는 곡선 및 턴온 손실과 양극 전류의 관계를 나타내는 곡선을 제공해준다. 본 경우의 인버터에 사용된 GTO들(SG 800EX21)에 대한 곡선은 제7도 및 8도에 도시되어 있다. 이 곡선으로부터 인버터 내의 6개의 GTO에 대한 턴온 및 턴오프손실에 대한 다음 관계식이 유도된다.
GTO 턴온 손실=0.26*(400/2)*6=312…………………………(21)
GTO 턴오프 손실=0.0011*(0.9*IM)*(400/2)*6=1.2*IM……(22)
인버터 GTO 스위칭 손실=312+(1.2*IM)………………………(4)
위의 식에서, 0.26은 5암페어의 IGM 및 85암페어/마이크로초의 양극 di/dt에 대한 턴온 손실곡선으로부터 읽은 값이며, 400은 RWM 및 의사 6단계 동안의 평균 스위칭 주파수를 나타내며, 2는 GTO가 스위칭 되고 있는 시간의 1/2동안만 GTO를 통과하여 전류가 흐른다는 것을 의미하는데 실제로 이것은 스위칭 주파수를 2의 인수로서 감소시키는 것에 해당하며, 6은 인버터내의 GTO의 수효를 나타내며, 0.0011은 턴오프 손실곡선의 평가된 곡선기울기이며, IM은 암페어 단위의 RMS전동기 전류이다. 6단계 합성시 스위칭 손실은 스위칭 주파수가 400Hz 대신 기본 인버터 주파수에 해당하기 때문에 감소된다. 따라서, 사용된 합성모드가 6단계인 경우에는 다른 방정식이 사용된다. 6단계에서 모든 GTO턴오프는 전류가 GTO를 통과하여 흐르고 있는 동안 일어나므로, 유효 스위칭 주파수는 RWM 및 의사 6단계 합성의 경우처럼 2로 제산되지 않는다. 또한, 6단계에서 모터 전류가 반대방향으로 흐르고 있을 때 각 GTO가 초기에 스위치 온되기 때문에 턴온손실은 무시할 수 있을 정도로 작다.
결과적으로 전동기 전류는 방향을 스위치하고 GTO는 전도하기 시작한다. 그러나, 그러한 상황하에서 턴온 손실은 꽤 작은 것이다. 또한 6단계 동안, 스위치 오프중인 전류는 정상적으로 전동기 전류의 RMS 값보다 크기 때문에 스위칭 사이클 당 턴오프 손실은 더 크게 될 것이다. 전류의 정확한 크기는 전압과 전류간의 위상각에 좌우된다. GTO들이 턴오프되는 전류 값은 고주파 등으로 인하여 RMS전동기 전류의 약 1.4배가 되는 것으로 평가된다.
6단계 합성시의 스위칭 손실은 정의하는 식은 다음과 같다.
Figure kpo00013
인버터 완충기 손실은 인버터내의 6개의 전압 완충기 회로 및 세개의 전류 완충기 회로에서의 손실을 포함한다. 손실은 GTO 턴온 및 턴오프 시간동안 완전히 충전 및 방전시키는 캐퍼시터로 인하여 전압 완충기회로에서 일어난다. 그리고 손실은 GTO 턴온 및 턴오프 시간동안 인덕터에서의 전류 상승 및 하강으로 인하여 전류 완충기 회로에서 일어난다. 에너지가 완충기 회로에서 발산되게 하는 각 인버터 극에 존재하는 기본적으로 4개의 다른 조건이 있다.
첫번째 경우는 전동기 전류가 전동기로부터의 전류 흐름방향에 따라 부이고, GTO-2는 오프된 다음 스위치온 될때이다. 이 경우에, 전동기 전류는 초기에 다이오드 D1 및 L1을 통하여 흐르지만 GTO-2가 턴온된 후에는 전류가 GTO-2를 통해 흐를 것이다. 한편, GTO-2용 전압 완충기 캐퍼시터 C2는 소모된 에너기가 0.5*C*V2에 해당하는 경우에 600볼트의 전압을 방전시켜야 하고, GTO-1용 전압 완충기 캐퍼시터 C1는 600볼트까지 충전시켜야 하며, L1은 통과한 전류는 흐름을 중단해야하며, 다이오드 D1은 턴오프 시켜야 한다.
GTO-2가 턴온되자마자 L1을 통과한 전류는 감소되기 시작하고 GTO-2 완충기 캐퍼시터 양단의 전압은 감소되기 시작한다. L1을 통과한 전류가 0에 이르자마자, 그것은 방향을 역전시켜 GTO-1 완충기 캐퍼시터를 완전히 충전시키기 시작한다. 또한 다이오드 D1은 턴오프시키는데 약 2.5마이크로초 걸리므로 이 작은 기간동안 역방향으로 전도시킬 것이다.
GTO-1 완충기 캐퍼시터는 완충기 인덕터 및 표류회로 인덕턴스 때문에 DC라인 전압 너머로 충전할 것이다. GTO-1 완충기 캐퍼시터 전압이 라인 전압을 통과하자마자, L1 및 표류 인덕턴스의 전류는 감소하기 시작한다. 이 에너지의 일부는 임시로 캐퍼시터로 전달되고 그 나머지는 R1에서 소모된다. 캐퍼시터로 전달된 에너지는 완충기 캐퍼시터의 오우버슈트(overshoot)전압을 발생시키게 된다. 이 에너지의 대부분은 R4 및 R1에서 곧 소모되며 그 에너지의 나머지는 DC 전원으로 궤환된다. 극의 완충기 저항 R1, R4 및 R5에서의 손실량은 다음과 같이 표시될 수 있다.
첫번째 경우 완충기 손실=(0.5*C*V2)+(0.5*L*(IL2+ID2))………(25)
여기서, 제1기간은 완충기 캐퍼시터 방전으로 인한 손실을 나타내고 제2기간은 GTO 완충기 캐퍼시터충전 및 완충기 인덕터 소모 에너지로 인한 손실을 나타낸다. 스위칭 사이클의 종료시에 GTO-1에 기억된 에너지는 그것이 이 시간에 에너지로서 기억되기 때문에 손실로서 고려되지 않는다. 방정식에서, C는 2마이크로 패럿으로서 완충기 캐퍼시턴스를 나타내며, V는 DC라인 전압이고, L은 9마이크로헨리로서 완충기 인덕턴스(7마이크로헨리) 및 표류 인덕턴스(2마이크로헨리)의 조합을 나타내며, IL은 GTO-1 완충기 캐퍼시터를 충전시키고 다이오드 전류를 계수하지 않는 동안 얻어진 L1을 통과한 피크 전류이며, ID는 D1을 통과한 피크 역 다이오드 전류이다. IL 및 ID는 다음 식으로 정의된다.
IL=V*(C/L)0.5……………………………………………………(26)
ID=V/L*Trr……………………………………………………(27)
여기서, V, C 및 L은 앞서 정의한 바와 같으며 Trr은 다이오드의 역 복구값으로서 약 2.5마이크로초에 해당한다.
이식은 상기 완충기 손실 방정식(25)에 대입하면 1극에서의 손실에 대한 다음 방정식이 얻어진다.
첫번째 경우 완충기 손실=C*V2+0.5*(V2/L)* Trr2………………(28)
두번째 경우는 전동기 전류가 정의 값이며 GTO-1 이 턴오프될때 GTO-1을 통해 흐르는 경우이다. 이 경우에 전동기 전류는 초기에 L1에서 흐르고 있다. GTO-1이 턴오프될때, GTO-1 완충기 캐퍼시터는 전동기 전류로써 완전 충전되기 시작한다. 또한 GTO-2완충기 캐퍼시터는 방전되기 시작하여 저항 R5에서 에너지를 소모한다(소모된 에너지는 0.5*C*V2에 해당한다). 일단 GTO-1 완충기 캐퍼시터 양단의 전압이 dc라인 전압에 이르게 되면, 완충기 인덕터 L1 및 표류 인덕턴스의 전류는 감소하기 시작한다. 이 시간에 이들 인덕터의 에너지는 0.5*L*I2에 해당하는데 여기서 I는 전동기 전류이다. 이 모든 에너지는 저항R1에서 소모되거나 임시로 오우버슈트 전압의 형태로 GTO-1 완충기 캐퍼시터로 전달된다. 이 일시적인 캐퍼시터의 과충전은 곧 저항 R4에서 소모된다. 다이오드 및 역 L1 전류는 두번째 경우에서는 인수가 아니며 두번째 경우에 대한 손실은 다음의 식으로 정의된다.
두번째 경우 완충기 손실=(0.5*C*V2)+(0.5*L*I2)………………(29)
여기서, C, V 및 L은 앞서 정의한 바와 같으며 I는 RMS전동기 전류이다.
세번째 경우는 전동기 전류가 정의값이고 GTO-1이 오프에서 온으로 스위칭될 때 발생한다. 초기에 전동기 전류는 다이오드 D2에 흐르고 있지만, GTO-1이 턴오프된 후, 전동기 전류는 GTO-1 및 인덕터 L1을 통해 흐른다. 이 경우는 앞서 설명한 첫번째 경우와 일치하며 이 경우의 완충기 손실에 대한 방정식 첫번째 경우의 완충기 손실 방정식과 동일하게 표시될 수 있다.
4번째 경우는 전동기 전류가 부의 값이고 온 상태인 GTO-2를 통하여 흐르고 있을 때 발생한다. 이어서 GTO-2가 턴오프되고 그 전류는 다이오드 D1 및 인덕터 L1을 통해 완전히 종료한다. 이 경우는 앞서 설명한 두번째 경우와 일치하며 이 경우의 완충기 손실에 대한 방정식은 두번째 경우의 완충기 손실과 동일하게 표시될 수 있다.
따라서 모든 가능한 스위칭 사이클에 대하여 1극의 완충기의 에너지 손실이 설명된다. 전력 손실에 도달하기 위해서는 이 에너지 손실을 초당 각 경우의 발생 시간의 수와 인버터의 극의 수로써 승산하는 것이 필요하다. PWM 및 의사 6단계 합성시, 각각의 4경우는 스위칭 주파수의 1/2에 해당하는 주파수에서 발생한다. 그러므로, PWM 및 의사 6단계에서는 다음식의 성립한다.
인버터 완충기 손실=(2*첫번째 경의 손실+2*두번째 경우의 손실)*F/2*3 ……(30)
또는
인버터 완충기 손실=((2*((C*V2)+(0.5*(V2/L)*Trr2)))+(2*((0.5*C*V2)( )·5*L*I2))*F/2*3…………………………………………………(31)
여기서, F는 스위칭 주파수이다.
6단계 합성에서는, GTO-1은 전동기 전류가 정일때 턴온되지 않고 GTO-2는 전동기 전류가 부일때 턴온되지 않는다. 따라서 첫번째 경우 및 세번째 경우는 6단계에서 발생하지 않는다. 그러나, 두번째 경우 및 네번째 경우는 6단계에서 기본 인버터 주파수와 동일한 주파수에서 발생한다. 또한, 스위치 6단계에서 발생할 때 전동기 전류는 보통 RMS 전동기 전류보다 높다. 이전의 손실 계산법에서 언급한 바와 같이, 전동기 전류는 이 스위치 점에서 RMS 전동기 전류의 1.4배로 근사화된다. 이 정보로부터 다음의 완충기 손실 방정식은 6단계합성에 적용된다.
인버터 완충기 손실=(2*두번째 경우의 손실)*F*3…………………………(32)
또는
인버터 완충기 손실=(2*)((0.5*C*V2)+(0.5*L*(1.4*I2))))*F*3………(33)
PWM 및 의사 6단계, 2마이크로 패럿의 캐퍼시터, 총 인덕턴스의 9마이크로헨리 및 2.5마이크로초의 다이오드 역 복구시간에 대하여 400Hz의 평균 스위칭 주파수를 사용하면, 완충기 손실 방정식은 다음 식으로 간소화된다.
인버터 완충기 손실(PWM 및 의사 6단계)=((1.0*10(-5)*V2)+(1.35*10(-5)*I2))*F…………………………(34)
및
인버터 완충기 손실(6단계)=((6.0*10(-6)*V2)+(5.3*10(-5)*I2)*F………(35)
여기서, V는 DC라인 전압이고, I는 RMS 전동기 전류이며, F는 6단계에 대하여 기본 인버터 주파수에 해당하는 인버터 스위칭 주파수이다.
정의될 제1 전동기 손실은 고정자 저항성 손실이다. 이 손실은 기본 전동기 전류가 고정자를 통해 흐름에 따라 전력을 소모하는 저항을 가진 전동기 고정자에 기인한다. 다음 식은 이 손실을 정의한다.
전동기 고정자 저항성 손실=3*R*I2…………………………(36)
여기서 R은 고정자 저항이고 I는 RMS 암페어 단위의 기본 전동기 전류이다. 인수 3은 3상 전동기에서 3개의 고정자 권선이 있다는 사실을 나타내도록 부가된다. 고정자 저항은 실제로는 온도에 따라 증가하지만 저항 변동은 이 변동을 보상하기 위하여 전동기 온도를 측정하는 것을 필요로 할만큼 크지 않다. 일정한 값이 0,0204 오옴의 전동기의 고정자 저항에 대하여 가정되는 경우에 방정식은 다음과 같이 주어진다.
전동기 고정자 저항성 손실=0.0612*I2…………………………(37)
전동기의 코어 손실은 자화 손실이다. 전동기의 플럭스는 정현파 전동기 전류에 따르지만 에너지는 전동기의 히스테리시스 특성으로 인하여 플럭스가 극성을 변화시킬때 손실된다. 일정한 헤르츠당 볼트 모드에서 동작할 때, 전동기 플럭스는 일정한 크기로 유지되며 따라서 코어 손실은 기본 인버터 주파수에 비례하게 된다. 특정 전동기에 대한 전동기 제조자로부터의 코어 손실 데이타를 사용하면 일정한 헤르츠당 볼트모드에서 동작할 동안 코어 손실에 대한 다음 방정식을 유도하는 것이 가능하다(전동기 데이타는 전동기가 45Hz의 정격 속도 및 420볼트의 정격 선간 전압으로 주어지면 전동기의 코어 손실이 1864와트라는 것을 보여준다).
코어손실=1864*(인버터 주파수/45)=41.4*인버터 주파수………(38)
일정한 헤르츠당 볼트 모드에서 동작하고 있지 않을 때는 위의 공식은 플럭스가 더이상 일정한 크기로 유지되지 않기 때문에 작용되지 않는다. 따라서, 전동기 플럭스의 변동을 허용하는 다른 방정식이 유도되어야 한다. 이러한 경우에는 다음 방정식이 사용된다.
코어손실=1.162*(V/F1.6*F)………………………………………(39)
여기서, V는 선간 전동기 전압이고 F는 인가된 인버터 전압 파형의 기존 주파수이다.
표류 손실은 다른 전동기 손실의 어느 것에도 포함되지 않은 무관게의 전동기 손실의 집합이다. 이러한 표류 손실의 개략적인 평가는 그 손실이 전동기 토오크 값에 비례한다는 것을 나타낸다. 768LB-FT의 토오크에서 1630와트의 표류 손실은 AC 구동 준비에 사용된 전동기에 대한 전동기 데이타로부터 읽혀진다. 이 데이타로부터 표류 손실과 전동기 토오크의 관계를 나타내는 상수가 계산되는데 그것은 다음과 같다.
표류 손실=C*전동기 토오크
C= 표류손실/전동기 토오크
C=1630/768=2.12………………………………………(40)
표류손실=2.12*전동기 토오크…………………………(11)
여기서, 코어 손실은 와트단위이고 전동기 토오크는 LB-FT의 단위에서 최종 계산된 전동기 토오크이다.
고조파 손실은 전동기의 저항성 가열을 일으키는 전동기에 흐르는 고조파 전류에 기인한다. 이러한 손실은 사용된 합성 모드, 기본 인버터 주파수 및 전동기의 토오크 출력과 같은 수개의 파라미터의 함수이다. 고조파 손실에 대한 방정식을 유도하고 데이타를 상관시키며 이러한 고조파 손실의 계산을 가능케하는 일람표와 방정식의 조합을 형성하는 것은 극히 어려운 일이다.
정확하지만 많은 시간을 소모하는 방법은 스펙트럼 분석기를 사용하여 모든 주 고조파에 대하여 RMS 전압 및 전류 값을 측정하는 것이다. 그 스펙트럼 분석기는 또한 고조파에 대한 전압과 전류 사이의 위상각을 측정하는데 사용될 수있다. 이러한 세개의 파라미터를 알게되면 각 고조파로 인한 손실이 다음 식으로 계산된다.
고조파 전력=V*I*Cos (위상각)…………………………(41)
각 고조파로 인한 전력 손실을 계산한 후, 각 고조파로부터 전력손실을 부가하는 것은 모든 고조파로 인한 전체 손실을 제공한다. 수가지 동작 주파수 및 전동기 토오크에서 데이타가 취해져야 한다. 각 정보를 수집함으로써, 데이타는 프로세서로 하여금 모든 동작의 경우에 고조파 손실을 계산할 수 있도록 하는 일람표와 방정식의 조합에 도달하도록 상관된다.
훨씬 더 쉬운 다른 방법은 전체 AC구동 시스템의 입력 전력(인버터의 입력 전력)을 측정하고 여러 동작 주파수와 전동기 부하에서(전동기 전류, 전동기 온도 등과 같은 다른 유용한 파라미터를 따라서)전동기의 출력 토오크를 측정하는 것이다. 다음의 공식은 유도된 손실 방정식이 꽤 정확하다면 고조파 손실에 거의 일치하는 시스템의 나머지 손실을 계산하기 위한 것이다.
나머지 손실=P-((T*F)+손실)
여기서 P는 입력전력이고 T는 전동기 토오크, F는 기본 인버터 주파수이며 손실은 시스템에서 정의된 전체손실(회전자 손실은 포함치 않음)이다. 이 후자의 방법은 본 AC구동 시스템에서의 고조파 손실을 계산하도록 마이크로에 의해 사용된 방정식 및 일람표를 공식화하는데 사용된다.
전동기의 기찰 손실은 전동기가 회전함에 따라 공기를 변위시키는 회전자 및 팬으로 인한 손실이다. 이 손실은 어떤 비례 상수에 의해 세제곱된 회전자 속도에 비례한다는 것은 잘 알려져 있다. 본 발명의 시스템에 사용된 전동기의 경우에, 기찰 손실에 대한 방정식은 다음과 같다.
기찰 손실=599*(RPM/1800)3………………………………(12)
여기서, RPM은 RPM의 회전축 속도이다.
전동기의 마찰 손실은 회전자가 회전함에 따라 전동기 축과 하우징 사이의 마찰에 의해 생긴 손실이다. 이 손실은 회전자 속도와 어떤 비례상수와의 적이다는 것은 잘 알려져 있다. 기찰손실과 마찬가지로, 이 상수는 전동기 설계자에 의해 공급된 데이타로부터 결정된다. 본 시스템에서 사용된 전동기의 경우, 마찬 손실의 방정식은 다음과 같다.
마찰 손실=104*(RPM/1800)…………………………………………(13)
여기서, RPM 은 RPM의 회전축 속도이다.
만일 제동용 변압기가 포함된다면 그 결과의 손실이 계산되어 지금까지 계산된 손실에 가산되어야 한다. 제동용 변압기가 사용되지 않아서 전동기 또는 변압기의 1차측상의 다이리스터가 온으로 게이트되므로 변압기의 1차측이 단락되는 경우에는, 변압기와 변압기의 1차측상의 장치가 어떠한 전류도 전도시키지 않으므로 전력 손실이 없게 된다. 그러나, 다이리스터는 그것과 관련된 전압강하를 가지고 전동기 전류를 전도시킨다. 따라서, 다이리스터는 전도 전력 손실을 갖는다. 다이리스터에 대하여, 1.5볼트의 평균 전압강하를 가정하고 6개의 다이리스터 각각이 전도시간의 번동안만 전류를 전도시킨다는 것을 인식하면, 제동 다이리스터 전도 손실에 대한 방정식은 다음으로 된다.
제동 다이리스터 전도 손실=1.5*((0.9*I)/2*6=4.05*1……………(14)
여기서, 1.5는 다이리스터 전압강하이고 I는 암페어 단위의 RMS 전동기 전류이고 0.9는 RMS 전동기 전류를 평균 전류로 변환시키는 상수이며, 2는 전도시간의 1/2동안만 전도시키는 각 다이리스터에 의한 것이며, 6은 제동 회로 다이리스터의 총 수효이다.
제동 다이리스터가, 온으로 게이트되지 않는 경우에는, 그 다이리스터는 그것의 각 정현파 전동기 전류가 영을 가로지르는 다음 시간을 턴오프시킬 것이다. 모든 다이리서터들이 턴오프될때, 제동변압기 및 변압기의 1차측상의 성분은 전류를 전도시킬 것이며 그것과 관련된 손실을 갖는다. 다음 식에서는, 700볼트의 DC라인전압은 이전에 가정된 600볼트의 정격 라인 대신에 가정된 것이다. 이러한 더 높은 전압을 사용하는 것이 옳은데 그 이유는 변압기 제동이 사용되는 시간동안 상당한 양의 전류가 DC라인에 재발생될 것이기 때문이다. 대부분의 경우에 그 라인은 이러한 모든 전류를 취하지 않을 것이므로, 그 전압은 정격 600볼트 라인을 너머 약 700볼트의 값으로 상승할 것이다.
제동 회류 완충기 및 스위칭손실은 그 회로내의 캐퍼시터의 차후의 충전 및 방전으로 인한 다이리스터 완충기 회로의 손실, GTO 턴오프 손실, 그 회로내의 캐퍼시터의 차후의 충전 및 방전으로 인한 GTO전압완충기 손실, 그 회로내의 인덕터의 전류의 증가 및 감소로 인한 GTO전류 완충기 손실 및 그 회로내의 캐퍼시터의 충전 및 방전으로 인한 라인 다이오드 전압 완충기 손실로 이루어진다.
다이리스터 완충기 회로 손실은 변압기의 1차측상의 GTO가 스위치 오프될때 마다 이 완충기 회로의 커퍼시터는 DC라인 전압이 700볼트이고 변압기 권선비가 0.9라고 가정하면 이 완충기 회로의 캐퍼시터가 플러스 또는 마이너스 700*0.9로 충전되고 그 극성이 변압기를 통과한 전류의 방향에 좌우되기 때문에 발생한다. GTO가 방전 할때마다, 이 캐퍼시터는 이 모든 전압을 방전하여야 한다. 각 GTO는 기본 주파수의 2배로 턴온 및 턴오프 된다. 따라서,각 완충기 회로는 각 기본 주파수 주기에서 두번 충전되고 두번 방전한다. 충전 또는 방전 사이클 동안 이 저항의 와트-초 단위의 에너지 손실은 1/2*C*V2에 해당하는데, 여기서 C는 완충기 회로의 패럿 값이고 V는 700*1.1의 캐퍼시터의 전압 변동이다.
모든 세개의 다이리스터 완충기 손실의 전력 손실을 계산하기 위하여 다음 방정식이 사용된다.
제동 다이리스터 완충기 손실=1/2*C*(700*0.9)2*4*F*3
여기서, F는 헤르츠단위의 기본 인버터 주파수이고 4는 기본주파수 주기당 충전 및 방전 사이클의 총 수효이고 3은 다이리스터 완충기 회로의 수효이다. 캐퍼시터 값이 1마이크로 패럿인 경우 이 식은 다음과 같이 간소화 된다.
제동 다이리스터 완충기 손실=2.4×F
제동용 GTO턴온 손실은 인버터 GTO턴온 손실과 같은 방법으로 결정된다. 마이크로초당 85암페어의 양극 전류 di/dt 및 5암페어의 IGM을 사용한 GTO 제조자의 곡선으로부터 0.16와트 초/펄스의 손실 값이 결정된다. 이 값을 사용하여, 제동용 GTO 턴온 손실에 대한 다음 식이 유도된다.
제동용 GTO 턴온 손실=0.16*2*F*3
=0.96*F
여기서, F는 기본 인버터 주파수이고 2*F는 각 제동용 GTO가 매초마다 턴온되는 횟수이고 3은 시스템의 제동용 GTO의 수효이다.
제동용 GTO의 턴오프 손실은 인버터 턴오프 손실의 경우와 유사한 방법으로 결정되지만, 문제를 간단화 하기 위하여 일정한 평균 GTO턴오프 양극 전류가 350암페어라고 가정한다. 이 350암페어를 사용한 GTO제조자 곡선으로부터, 약 0.5와트 초/펄스의 값이 결정된다. 이 값을 사용하여 제동용 GTO턴오프 손실에 대한 방정식이 결정된다.
제동용 GTO 턴오프 손실=0.5*2*F*3
=3*F
여기서, F는 기본 인버터 주파수이고, 2*F는 매초마다 각 제동용 GTO가 턴오프되는 횟수이며, 3은 시스템의 제동용 GTO의 수효이다.
제동용 GTO 전압 완충기 손실은 인버터 GTO 전압 완충기 손실과 유사하다. 제동용 GTO를 턴오프 시킬때, 완충기 회로의 캐퍼시터는 700볼트의 동작 전압을 가정하여 다이오드를 거쳐 700볼트의 전압까지 충전되고 그 충전은 다이오드를 거쳐 이루어지기 때문에 캐퍼시터를 충전시키는 것과 관련된 손실은 거의 없다. 제동용 GTO를 턴온시킬 경우, 캐퍼시터는 저항을 통해 이 전압을 방전시켜야 한다. 저항에서의 손실은 1/2*C*V2으로 정의된 캐퍼시터에 기억된 총 에너지에 해당한다. 이 에너지를 제동 GTO 스위칭 주파수 또는 기본 인버터 주파수의 2배에 해당하는 캐퍼시터가 방전되는 매초당의 횟수와 제동용 GTO 전압 완충기 회로(3)의 수효로 승산함으로써, 전력 손실은 다음 식으로 주어진다.
제동용 GTO 전압 완충기 손실=1/2*C*7002*2*F*3
2마이크로 패럿의 용량을 갖는 완충기 캐퍼시터를 사용할 경우, 이 식은 다음과 같이 간소화 된다.
제동용 GTO 전압 완충기 손실=2.94*F
인버터전압 완충기 캐퍼시터와 마찬가지로, 그 완충기 캐퍼시터는 전류 완충기 인덕턴스 및 표류 인덕턴스로 인하여 실제로 700볼트 이상으로 충전된다. 그러나, 이 여분의 손실은 전류 완충기 방정식에 포함된다.
제동 회로 전류 완충기 손실은 인버터 전류 완충기 손실과 유사하다. 제동용 GTO를 턴온시킬 때, 완충기 인덕터의 전류는 상승한다. 제동용 GTO가 실제로 턴오프될때 전압 완충기 캐퍼시터에 전달된 에너지를 무시하면 전류가 완충기 저항에서 에너지를 소모함으로써 영으로 감소한다. 전류 상승시 인덕터에 도달된 에너지 레벨은 1/2*L*(0.9*I)2에 해당하며 여기서 L은 인덕턴스, 0.9는 변압기 권선비, I는 GTO가 턴오프될때의 전동기 전류이다. 따라서 1.1*I는 턴오프시에 인덕터에 흐르는 전류이다. 이 에너지를 인덕터 전류가 감소하는 매초마다 제동 GTO스위칭 주파수 또는 기본 인버터 주파수의 2배에 해당하는 횟수 및 제동용 GTO 전류 완충기 회로(3)의 수효로 승산함으로써, 전력 손실은 다음 식으로 주어진다.
제동용 GTO 전류 완충기 손실=1/2*L(0.9*I)2*2*F*3
이 식은 변압기 제동이 일반적으로 정격 전류 크기 근처에서 전동기 전류를 생성하기 때문에 400암페어의 GTO 턴오프시에 평균 전동기 전류를 사용함으로써 간소화된다. 보다 큰 정확도의 손실 평가가 필요한 경우에는, RMS 전동기 전류에 비례하는 전류가 400암페어의 일정한 값 대신에 사용될 수 있다. 7밀리헨리의 전류 완충기 인덕턴스 및 3밀리헨리의 표류 인덕턴스를 사용하면, 이 식은 다음과 같이 주어진다.
제동용 GTO 전류 완충기 손실=3.9*F
라인 다이오드 완충기 손실은 제동용 GTO가 턴온될 때마다 완충기 캐퍼시터를 700볼트의 라인 전압으로 충전시키는 것과 제동용 GTO가 턴오프될 때마다 영볼트로 방전시키는 것에 기인한다. 충전 및 방전통로는 완충기 저항을 통해 이루어지므로 GTO 턴온 및 턴오프의 천이시마다 1/2*C*7002에 해당하는 손실이 발생한다. 초당 총 4*F의 천이가 있다. 제동용 변압기의 모든 위상에서 라인 다이오드 완충기 손실에 대한 전력 방정식은 다음 식으로 주어진다.
제동용 라인 다이오드 완충기 손실=1/2*C*7002*4*F*3
0.5마이크로 페럿의 완충기 용량을 사용하면, 이 식은 다음과 같이 된다.
제동용 라인 다이오드 완충기 손실=1.47*F
제동용 변압기 회로의 모든 완충기 및 스위칭 손실에 대하여 설정된 방정식은 기본 인터버 주파수로서 승산된 상수의 함수로서 표현되기 때문에, 이 손실은 마이크로프로세서의 계산 시간을 절약하기 위하여 대략 하나의 합성 방정식으로 합쳐진다. 이 식은 다음과 같이 주어진다.
제동용 스위칭 손실=14.7*F
제동용 회로의 각 위상에서의 라인 다이오드는 GTO가 오프될 때마다 전류를 전도시키고 GTO는 GTO가 온될때마다 전류를 전도시킨다. 순간 라인 다이오드 전도 손실은 그 장치의 순간 전압강하와 그 장치에 의해 전도중인 전류의 적에 해당한다. 평균 전압 손실이 필요하므로, 평균 다이오드 전압강하는 그 다이오드에 대하여 1.2볼트가 되도록 선택된다. 또한 다이오드를 통과한 평균 전류가 사용된다. 이러한 간소화를 이용한 모든 세개의 라인 다이오드의 합성된 전도손실은 다음 방정식을 사용하여 결정된다.
제동용 라인 다이오드의 전도 손실=3*((1/1.1)*(0.9*I))*1.2*각/180
여기서, 1.1은 변압기 권선비, I는 RMS 전동기전류이며, 0.9는 RMS 전동기 전류를 평균 전동기 전류로 변환하는 것이고, 1/1.1은 평균 전동기 전류를 다이오드 전류로 변환하는 것이며, 1.2는 다이오드 전압강하이고, 각은 도단위로서 제동용 GTO가 오프되도록 각각 180도로 부터 벗어난 부분을 나타내며, 각/180은 다이오드가 전도하고 있는 시간의 백분율이다.
제동용 GTO 전도 손실은 1.8볼트의 평균 GTO 전압강하를 사용하여 결정된다.
제동용 GTO 전도 손실=3*((1/1.1)*(0.9*I))*1.8*(180-각)/180
각/180이란 용어는 GTO가 전도하고 있는 시간의 백분율을 나타내도록 (180-각)/180으로 대치된다.
라인 다이오드 및 GTO 전도 손실 방정식을 고찰해보면, 각 장치의 전압강하가 동일한 경우 제동회로의 모든 GTO 및 라인 다이오드의 총 전도 손실은 다음 식으로 간호소화 될 것이다.
제동용 전도 손실=3*((1/1.1)*(0.9*I)*전압강하
이 단일 방정식은 두개의 별도의 방정식을 매우 간소화시킨다. 전압강하는 1.2볼트의 다이오드 강하와 1.8볼트의 GTO 강하를 평균함으로써 1.6볼트로 세트된다. 1.6은 GTO가 다이오드보다 더 큰 시간 백분율 동안 정상적으로 전도하기 때문에 실제의 평균 1.5대신에 선택된다. 이 1.6볼트의 전압강하를 포함하면 그 방정식은 다음과 같이 된다.
제동용 전도 손실=3.9*I
전파 정류기 브릿지의 다이오드도 역시 그와 관련된 전도 손실을 갖는다. 그 다이오드중 두개는 항상 GTO의 전도 여부에 관계 없이 전도된다. 이 다이오드의 다이오드 전압강하가 1.2볼트라고 가정하면 모든 3위상에서의 다이오드 브릿지 전도 손실에 대한 방정식은 다음으로 주어진다.
제동용 브릿지 손실=3*((1/1.1)*(0.9*I)*1.2*2
여기서, (1/1.1)*(0.9*I)는 다이오드를 통과한 평균 전류이고, I는 RMS 전동기 전류이고, 1.2는 다이오드의 전압강하이며, 2는 두개의 다이오드가 항상 전도되고 있다는 것을 나타낸다. 간소화하면 이 식은 다음과 같이 된다.
제동용 브릿지 손실=5.9*I
변압기 저항성 손실은 I2*R 손실이며, 여기서 I는 전동기 전류 또는 2차 전류이고 R은 변압기의 1차 및 2차 권선의 전체 저항이다. 1차 권선 저항은 1차측의 실제 저항을 제곱된 0.9의 권선비를 승산함으로써 2차측에 관련된다. 섭씨 130도의 변압기 온도를 가정하면, 변압기의 저항이 약0.08오옴이다. 이 값은 온도에 따라 변화할 것이지만, 대부분의 경우에 이 저항 변화는 무시될 수 있다. 변압기 저항성 손실을 계산하는데 사용되는 방정식은 다음으로 주어진다.
제동용 변압기 저항성 손실=0.08*I2
여기서, I는 RMS 전동기 전류이다.
변압기의 코어 손실은 철 코어의 플럭스 변동에 의해 생기며 주파수, 여자 전압에 의해 결정된 플럭스 밀도의 최대값, 여자 파형의 형태 및 변압기의 구조에 좌우된다. 변압기의 손실을 정의하는 코어 손실 방정식은 다음과 같이 주어진다.
제동용 변압기 코어 손실=(0.4345*V/F-1.272)307*10
여기서, V는 변압기 양단의 선간 RMS 전압이고 F는 기본 인버터 주파수이다.
손실이 전체 시스템 전력의 반 이상을 나타내는 매우 낮은 주파수에서, 토오크를 계산하는데(입력전력-손실)/주파수 방정식(1)을 사용하여 모든 형태의 정확한 손실 계산을 행하기 위하여 매우 정확한 손실 모델이 필요하게 될 것이다.
0에서 15Hz까지의 회전 속도계 주파수의 각 헤르츠에 대한 다른 일람표가 존재한다. 각 표는 토오크와 입력 전력과의 관계를 나타낸다. 약 45Hz의 기준 속도 이하의 주파수에서는 각 속도 및 부하조건에서 전동기에 동일 전압이 인가된다. 전동기 토오크와 입력 전력 사이에는 정의된 관계식이 존재하므로, 전동기 토오크가 증가함에 따라 입력 전력도 증가한다. 따라서, 어떤 답을 얻도록 입력 전력을 간단히 계산하고 이 토오크/전력 관계를 사용함으로써 토오크를 계산하는 것이 실용적이다. 그 손실 모델은 각 속도오프라인에서 이 토오크/전력 관계를 계산하는데 사용된다. 그 결과는 마이크로프로세서가 토오크 계산을 위해 온라인을 사용하는 일람표로 수집된다.
더 높은 주파수에서는, 온라인 손실 계산방법이 좋은데 그 이유는 모든 시간동안 일정한 헤르츠당 볼트에서의 동작을 필요로 하지 않는것과 같이 훨씬 더 융통성을 발휘할 수 있도록 해주기 때문이다. 일정한 헤르츠당 볼트의 동작이 용이치 않는 기준속도이상에서는, 마이크로프로세서가 전압차를 보상해야하기 때문에 일람표 방법을 사용하는 것이 매우 어려울 것이다.
일람표 방법이 온라인 손실 모델 계산의 경우보다 저 주파수에서의 토오크 계산을 가능하도록 하더라도, 약 10Hz이하의 매우 낮은 주파수에서 제동용 토오크를 계산하는 것은 단지 입력 전력을 읽는 것에 근거한 어떠한 방법을 사용하는 것보다 실용적이 못된다. 이 매우 낮은 주파수에서는, 토오크와 입력 전력 사이의 관계가 제동 토오크에 대한 함수로 되지 않는다. 전동기의 제동 동작이 이러한 낮은 주파수에서 요구될 때에는, 이와 같은 토오크 측정의 어려움 때문에 개방 루우프 형태의 제어가 사용된다.

Claims (4)

  1. DC 전원으로써 동작하는 인버터에 의해 에너지를 공급받는 AC 전동기의 출력 토오크를 결정하는 방법에 있어서, 전원에 의해 전동기에 공급된 DC 전압 및 전류에 다라 상기 전동기의 입력 전력을 결정하는 단계와, 출력주파수를 갖는 회전 속도계로써 전동기의 회전속도를 감지하는 단계와, 전동기의 속도와 출력 토오크와의 관계를 표시하는 전동기의 수학적 모델에 따라서 회전속도계 주파수가 제1의 소정 주파수보다 더 클 경우의 전동기 출력 토오크를 결정하는 단계와, 전동기의 속도와 출력 토오크의 관계를 나타내는 일람표를 이용함으로써 회전 속도계 주파수가 상기 제1의 소정 주파수보다 작을 경우의 전동기 출력 토오크를 결정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 제어를 위한 토오크 결정방법.
  2. 제1항에 있어서, 회전속도계 주파수가 상기 제1의 소정 주파수 이상일 경우에 전동기 출력 토오크를 결정하는 단계가 전동기 전류에 따라서 인버터 손실을 정하고, 인버터 주파수에 따라서 전동기 손실을 정하며, 전동기 속도에 따라서 마찰 및 기찰 손실을 정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 전동기 출력 토오크를 결정하는 단계가 상기 모델에 따라서 인버터와 전동기의 각 전력 손실들의 합을 계산하는 단계와, 그 계산된 전력 손실의 합을 전동기의 계산된 입력 전력으로부터 감산함으로써 출력 토오크를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 회전 속도계 주파수가 상기 제1의 소정 주파수 이하일 경우에 출력 토오크를 결정하는 단계가 복수의 토오크의 대 전력 일람표를 작성하는 단계를 포함하는데, 상기 각 일람표가 전동기 입력 전력의 대응하는 값에 대한 출력 토오크의 값을 제공하는 다른 소정의 전동기 속도에 대하여 작성된 것을 특징으로 하는 방법.
KR1019860000644A 1985-01-31 1986-01-31 유도전동기장치의 제어를 위한 토오크 결정방법 KR930011197B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US69683285A 1985-01-31 1985-01-31
US696,832 1985-01-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR860006161A KR860006161A (ko) 1986-08-18
KR930011197B1 true KR930011197B1 (ko) 1993-11-25

Family

ID=24798732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019860000644A KR930011197B1 (ko) 1985-01-31 1986-01-31 유도전동기장치의 제어를 위한 토오크 결정방법

Country Status (5)

Country Link
KR (1) KR930011197B1 (ko)
CN (1) CN1007950B (ko)
BR (1) BR8600581A (ko)
CA (1) CA1296051C (ko)
ES (1) ES8706260A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101729017B (zh) * 2008-10-22 2012-03-28 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 感应马达控制装置
CN103592065A (zh) * 2013-10-08 2014-02-19 中国北车集团大连机车车辆有限公司 柴油机瞬时输出转矩检测方法
EP3012964B1 (en) * 2014-10-23 2022-05-11 Fluke Precision Measurement Limited Method and apparatus for estimating torque
CN107342720B (zh) * 2017-08-28 2020-12-25 广东威灵电机制造有限公司 电机控制装置和方法以及洗衣机
CN113096504B (zh) * 2021-04-22 2022-06-24 杭州电子科技大学 一种速度控制系统的模拟实验电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN86101150A (zh) 1986-10-15
KR860006161A (ko) 1986-08-18
ES8706260A1 (es) 1987-06-01
ES551455A0 (es) 1987-06-01
CN1007950B (zh) 1990-05-09
BR8600581A (pt) 1986-10-21
CA1296051C (en) 1992-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5057760A (en) Torque determination for control of an induction motor apparatus
US5998880A (en) AC locomotive operation without DC current sensor
US6870350B2 (en) Wound field synchronous machine control system and method
CN1538611B (zh) 驱动电动机的逆变器控制器和使用逆变器控制器的空调器
US4475631A (en) AC Elevator control system
EP0579513B1 (en) Torque control system for AC motor
RU2183570C1 (ru) Способ управления приводной системой большой мощности
US20060192533A1 (en) Method and apparatus for calculating/controlling power generation torque
KR20050117561A (ko) 적응식 주행 제어 시스템을 갖는 전기 차량
CN102457182A (zh) 双方向升降压型逆变器装置的控制方法
US20190068106A1 (en) Motor drive device including pwm converter controlled in boosting ratio
KR930011197B1 (ko) 유도전동기장치의 제어를 위한 토오크 결정방법
KR970069851A (ko) 높은 구동 효율로 엘리베이터 교류 전동기를 제어하는 제어장치
EP0267583B1 (en) Turbine helper drive apparatus
US6940242B1 (en) Motor control system for dynamically changing motor energization current waveform profiles
CN1185156C (zh) 电梯控制装置
KR101563866B1 (ko) 충전 장치, 및 이를 구비하는 전기 차량
JP3350439B2 (ja) エレベータ制御装置
JPH10225158A (ja) 誘導電動機の制御装置
JP3413448B2 (ja) ブレーキチョッパの制御装置
Adnanes et al. Efficiency analysis of electric vehicles, with emphasis on efficiency optimized excitation
EP1522141B1 (en) Motor control system and method with adaptive current profile
JP2009294102A (ja) 蓄電器の内部抵抗の測定方法及び内部抵抗測定装置
JPH06225458A (ja) 電力変換装置及び制御方法
Voytenko et al. Comparative analysis of energy performance of induction single-motor and multi-motor traction electric drive

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee