KR100511274B1 - 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법에 관한 것으로, 회전자의 위치 추정게인과 역기전력 추정게인을 감속과 가속에 따라 가변되도록 함수화하여 사용함으로써, 각 주파수에서의 회전자 위치 검출오차를 감소시키도록 한 것이다, 이를 위하여 본 발명은 영구자석형 동기모터 센서리스 제어방법에 있어서, 부하의 크기를 검출하여 그 부하의 크기에 따라 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과; 상기 역기전력 추정게인 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 회전자의 역기전력 추정게인값을 결정하고, 그 역기전력 추정게인값을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 이루어진다.

Description

영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법{SENSELESS CONTROL METHOD FOR MAGNET TYPE SYNCHRONOUS MOTOR}

본 발명은 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법에 관한 것으로, 특히 회전자의 위치 추정게인과 역기전력 추정게인을 함수화하여 사용함으로써, 각 주파수에서의 회전자 위치 검출오차를 감소시키도록 한 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 영구자석형 동기모터의 기본식을 동기 회전 좌표계로 표시하면, 하기의 수학식1과 같다.

[수학식1]

여기서,R:모터의 상저항, :회전자의 속도

Ld:모터의 d축 인덕턴스 Lq:모터의 q축 인덕턴스

이때, 상기 d-q축은 회전자의 동기 회전좌표계이며, Vd,Id,Vq,Iq는 회전자의 동기 회전좌표계상에서 각각 d축과 q축의 전압과 전류의 값이고, e는 회전자가 회전하면서 발생하는 역기전력이다.

그리고 추정하는 회전자의 위치는 실제의 동기 회전 좌표계와는 다른 위치에 있는 축이라고 가정하고, 이때 △θ가 충분히 작다는 가정을 하면, 하기의 수학식2와 같이 표현된다.

[수학식2]

여기서, 는 축 상의 전압, 전류의 값이고, △θ는 회전자의 위치좌표계인 축과의 각오차이다.

상기 수학식1,2를 연산하는 경우에, 회전자의 위치 추정은 속도가 빠른 DSP를 이용하는데, 이러한 경우 n과 (n-1)스텝에서의 계산식으로 다시 정리하면 하기의 수학식3과 같다.

[수학식3]

여기서,:n 스텝에서 측정한 γ축의 전류

:n 스텝에서 측정한 δ축의 전류

:(n-1)스텝의 출력으로 예측한 γ축의 전류

:(n-1)스텝의 출력으로 예측한 δ축의 전류

상기 수학식3을 다시 역기전력과 회전자의 위치를 계산하기 위한 식으로 정리하면, 하기의 수학식4와 같다.

[수학식4]

상기 수학식4에서, Ke는 역기전압 추정게인이고, Kθ는 회전자 위치 추정게인인데, 이와같이 전류의 추정오차를 이용하여 회전자의 위치를 추정함으로써, 모터를 구동한다.

그러나, 상술한 종래 센서리스 제어방법은, 역기전압 추정게인과 회전자의 위치 추정게인을 고정된 상수값으로 사용함으로 인하여, 감속과 가속을 빈번하게 하는 경우에 가속/감속의 기울기의 변동에 제한을 받게되고, 이로 인하여 회전자의 위치 검출오차가 커지게 되어 모터가 불안정적으로 동작하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 회전자의 위치 추정게인과 역기전력 추정게인을 감속과 가속에 따라 가변되도록 함수화하여 사용함으로써, 각 주파수에서의 회전자 위치 검출오차를 감소시키도록 한 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 영구자석형 동기모터 센서리스 제어방법에 있어서,부하의 크기를 검출하여 그 부하의 크기에 따라 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과;상기 역기전력 추정게인 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 회전자의 역기전력 추정게인값을 결정하고, 그 역기전력 추정게인값을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 수행함을 특징으로 한다.상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 영구자석형 동기모터 센서리스 제어방법에 있어서,모터의 속도를 검출하여 그 모터의 속도에 따라 회전자 위치 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과;상기 회전자 위치 추정게인 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 회전자 위치 추정게인을 결정하고, 그 회전자 위치 추정게인을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 수행함을 특징으로 한다.상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 영구자석형 동기모터 센서리스 제어방법에 있어서,모터의 속도를 검출하여 그 모터 속도에 따라 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과;상기 역기전력 추정게인 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 역기전력 추정게인을 결정하고, 그 역기전력 추정게인을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 수행함을 특징으로 한다.상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 영구자석형 동기 모터 센서리스 제어방법에 있어서,모터 속도를 검출하여 그 모터 속도에 따라, 회전자의 위치추정게인 패턴 및 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과;상기 회전자의 위치추정게인 패턴 및 역기전력 추정게인 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 회전자의 위치추정게인 및 역기전력 추정게인을 결정하고, 그 위치추정게인 및 역기전력 추정게인을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

삭제

이하, 본 발명에 의한 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법에 대한 용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법에 대한 일실시예의 동작흐름도로서, 이에 도시한 바와같이 부하의 크기를 검출하여 그 부하의 크기에 따라 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과; 상기 역기전력 추정게인 패턴에서 회전자의 역기전력 추정게인값을 결정하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 일반적인 영구 자석형 동기모터의 센서리스 제어방법은 종래와 동일하므로 생략한다.

우선, 부하의 크기를 검출하여 그 부하의 크기에 따라, 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는데, 그 역기전력 추정게인은 패턴은 도3과 같다.

그 다음, 상기 역기전력추정게인의 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 회전자의 역기전력 추정게인값을 결정하여 회전자의 위치를 추정한다.

이때, 상기 역기전력 추정게인 패턴은, 부하가 클수록 역기전력 추정게인의 크기가 작아지도록 하는데, 이와같이 부하가 클수록 추정게인의 크기가 작아지도록 하는 이유는 부하가 클수록 같은 전류에서 모터의 회전속도 변화량은 작기 때문이다.

도4는 본 발명 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법에 대한 다른 실시예의 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와같이 모터 속도를 검출하여 그 모터 속도에 따라, 회전자의 위치추정게인 패턴 및 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과; 상기 회전자의 위치추정게인 패턴 및 역기전력 추정게인 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 회전자의 위치추정게인 및 역기전력 추정게인을 결정하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 모터속도를 검출하여 그 모터속도에 따라 회전자의 위치추정게인 패턴 및 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는데, 즉 상기 도3과 같이 역기전력 추전게인패턴을 선택하고, 도5와 같이 회전자의 위치추정게인 패턴을 선택한다.

그 다음, 상기 회전자의 위치 추정게인 패턴 및 역기전력 추정게인 패턴에서 회전자의 속도에 따라 회전자의 위치추정게인 및 역기전력 추정게인을 결정하여 회전자의 위치를 추정한다.

여기서, 상기 회전자 위치 추정게인은, 도5에서 보는 바와같이, 일정속도 이하의 영역에서, 회전자의 속도가 증가함에 따라 감소하는 패턴을 가지도록 한다.

그리고, 상기 역기전력 추정게인은, 도3에서 보는 바와같이 일정속도 이하의 영역에서, 회전자의 속도가 증가함에 따라 감소하는 패턴을 가지도록 한다.

상기에서, 모터의 속도에 따라, 역기전력 추정게인과 회전자 위치 추정게인을 결정하여 회전자의 위치를 검출하였지만, 모터의 속도에 따라 역기전력 추정게인만을 결정하여 회전자의 위치를 검출할 수도 있고, 또한 모터의 속도에 따라 회전자의 위치 추정게인만을 결정하여 회전자의 위치를 검출할 수도 있다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 회전자의 위치 추정게인과 역기전력 추정게인을 감속과 가속에 따라 가변되도록 함수화하여 사용함으로써, 각 주파수에서의 회전자 위치 검출오차를 감소시켜 모터를 안정적으로 동작시키는 효과가 있다.

도1은 본 발명 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법이 적용되는 회전자의 위치 좌표계를 보인도.

도2는 본 발명 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법에 대한 실시예의 동작 흐름도.

도3은 도2에 있어서, 역기전력 추정게인 패턴을 보인도.

도4는 본 발명 영구자석형 동기모터의 센서리스 제어방법에 대한 다른 실시예의 동작 흐름도.

도5는 도4에 있어서, 회전자의 위치추정게인 패턴을 보인도.

Claims (9)

1. 영구자석형 동기모터 센서리스 제어방법에 있어서,

   부하의 크기를 검출하고, 그 검출된 부하의 크기에 따라 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과;

   상기 역기전력 추정게인 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 회전자의 역기전력 추정게인값을 결정하고, 그 역기전력 추정게인값을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 수행함을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 센서리스 제어방법.
2. 제1 항에 있어서, 역기전력 추정게인 패턴은, 부하가 클수록 역기전력 추정게인의 크기가 작아지는 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 센서리스 제어방법.
3. 영구자석형 동기모터 센서리스 제어방법에 있어서,

   모터의 속도를 검출하고, 그 검출된 모터의 속도에 따라 회전자 위치 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과;

   상기 회전자 위치 추정게인 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 회전자 위치 추정게인을 결정하고, 그 회전자 위치 추정게인을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 수행함을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 센서리스 제어방법.
4. 제3 항에 있어서, 회전자 위치 추정게인 패턴은, 일정속도 이하의 영역에서 회전자의 속도가 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 센서리스 제어방법.
5. 영구자석형 동기모터 센서리스 제어방법에 있어서,

   모터의 속도를 검출하고, 그 검출된 모터 속도에 따라 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과;

   상기 역기전력 추정게인 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 역기전력 추정게인을 결정하고, 그 역기전력 추정게인을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 수행함을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 센서리스 제어방법.
6. 제 5항에 있어서, 역기전력 추정게인은, 일정속도 이하의 영역에서 회전자의 속도가 증가함에 따라 감소하는 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 센서리스 제어방법.
7. 영구자석형 동기 모터 센서리스 제어방법에 있어서,

   모터 속도를 검출하고, 그 검출된 모터 속도에 따라, 회전자의 위치추정게인 패턴 및 역기전력 추정게인 패턴을 선택하는 제1 과정과;

   상기 회전자의 위치추정게인 패턴 및 역기전력 추정게인 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 회전자의 위치추정게인 및 역기전력 추정게인을 결정하고, 그 위치추정게인 및 역기전력 추정게인을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 제2 과정으로 수행함을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 센서리스 제어방법.
8. 제 7항에 있어서, 회전자 위치 추정게인은, 일정속도 이하의 영역에서, 회전자의 속도가 증가함에 따라 감소하는 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 센서리스 제어방법.
9. 제 7항에 있어서, 역기전력 추정게인은, 일정속도 이하의 영역에서, 회전자의 속도가 증가함에 따라 감소하는 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 센서리스 제어방법.