KR20180080730A - Method and system for controlling motor - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a system and a method for controlling a motor, to compensate harmonic waves of the motor to control the motor if a sampling frequency sampling factors for controlling a motor has restrictions. The motor control system comprises: a harmonic wave table which receives a torque command of a motor and outputs a pre-stored variable value corresponding to the received torque command; a harmonic wave compensating formula operation unit which applies the variable value output from the harmonic wave table, a rotation angle and an angular velocity detected in the motor to a preset harmonic wave compensating formula, and derives a voltage command compensating value; and a current controller which generates a voltage command value of the motor in order to make a value detecting current provided to the motor by a predetermined sampling period follow a current command value. The motor control system controls the motor by a value obtained by adding the voltage command value and the voltage command compensating value.

Description

모터 제어 시스템 및 방법{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING MOTOR}METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING MOTOR

본 발명은 모터 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터를 제어하기 위한 인자들을 샘플링 하는 샘플링 주파수에 제약이 있는 경우 모터의 고조파 성분을 보상하여 모터를 제어하기 위한 모터 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor control system and method, and more particularly, to a motor control system and method for controlling a motor by compensating harmonic components of a motor when there is a restriction on a sampling frequency for sampling factors for controlling the motor .

전기 자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 연료전지 자동차와 같은 친환경 차량은 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동함으로써 차량의 구동력을 생성하는 자동차이다. 친환경 차량에 사용되는 모터를 구동하기 위해서는 직류 전력을 변환하여 모터에 다상의 교류 전력을 인가하기 위한 인버터가 요구된다.Background Art [0002] Eco-friendly vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, and fuel cell vehicles are vehicles that generate driving force by driving electric motors using electric energy. In order to drive a motor used in an environmentally friendly vehicle, an inverter is required to convert the DC power to apply a multiphase AC power to the motor.

통상적으로 인버터에는 다상 전력을 생성하기 위한 스위칭 소자들이 포함되며 이 스위칭 소자들은 스위칭 주파수(fsw)에 맞춰 동작한다. 한편, 모터 제어를 위해 인버터의 출력 전력을 조정하기 위해서는 모터에 관련된 각종 인자들을 샘플링 주파수에 맞추어 검출하고 제어를 위한 연산을 수행하게 된다. 여기서, 스위칭 주파수(fsw)는 일반적으로 샘플링 주파수(fsamp)와 동일하거나 2 배 정도의 큰 값을 가지며 모터의 회전 주파수(fr)보다 매우 큰 값으로 설계된다.Typically, the inverter includes switching elements for generating polyphase power, which operate in accordance with the switching frequency fsw. Meanwhile, in order to adjust the output power of the inverter for motor control, various factors related to the motor are detected according to the sampling frequency and an operation for control is performed. Here, the switching frequency fsw is generally designed to be a value which is the same as or about twice as large as the sampling frequency fsamp and which is much larger than the rotation frequency fr of the motor.

모터의 토크 제어(전류 제어)에 있어서, 샘플링 주파수(fsw)가 클수록 유리하지만 인버터 스위칭 손실 및 소음 증가 또는 제어를 위한 연산을 수행하는 컨트롤러(예를 들어, 모터 제어 유닛(Motor Control Unit: MCU) 내 프로세서의 연산 시간 제약 등의 여러 한계로 인해 일정 대역 이하로 제한될 수 밖에 없다.(For example, a motor control unit (MCU)) that performs an arithmetic operation for increasing or controlling the inverter switching loss and noise, as the sampling frequency fsw is larger in the torque control (current control) It is limited to a certain band or less due to various limitations such as the calculation time constraint of the internal processor.

모터의 기본파 제어의 경우 제어 주기(모터 회전 주기, Tr = 1/fr) 당 샘플링이 충분히 확보되도록 설계될 수 있으므로 크게 문제가 되지 않지만, 모터의 고조파를 보상하기 위한 제어는 그와 다르다. 예를 들어, 6 고조파 보상 제어를 수행하고자 하는 경우, 고속으로 갈수록 제어 주기(Tr/6) 당 샘플링이 부족해지며 제어기를 통한 제어가 불가능해질 수 있다. In the case of the fundamental wave control of the motor, the control for compensating the harmonics of the motor is different, though it is not a serious problem because the sampling can be sufficiently secured per control cycle (motor rotation period, Tr = 1 / fr). For example, if 6 harmonic compensation control is to be performed, the sampling rate per a control period (Tr / 6) becomes insufficient and the control through the controller becomes impossible.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

KR 10- 2006-0092607 AKR 10-2006-0092607 A

이에 본 발명은, 모터를 제어하기 위한 인자들을 샘플링 하는 샘플링 주파수에 제약이 있는 경우 모터의 고조파 성분을 보상하여 모터를 제어하기 위한 모터 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a motor control system and method for controlling a motor by compensating harmonic components of a motor when there is a restriction on a sampling frequency for sampling factors for controlling the motor.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

모터의 토크 지령을 입력 받고 입력된 토크 지령에 대응되는 사전 저장된 변수값을 출력하는 고조파 테이블;A harmonic table for receiving a torque command of the motor and outputting a pre-stored variable value corresponding to the input torque command;

상기 고조파 테이블에서 출력된 변수값과 상기 모터에서 검출된 회전각 및 각속도를 사전 설정된 고조파 보상 수식에 적용하여 전압 지령 보상값을 도출하는 고조파 보상 수식 연산부;A harmonic compensation compensation calculator for calculating a voltage command compensation value by applying a variable value output from the harmonic table, a rotation angle and an angular velocity detected by the motor to a predetermined harmonic compensation formula;

상기 모터로 제공되는 전류를 소정 샘플링 주기로 검출한 값이 전류 지령값을 추종하기 위한 상기 모터의 전압 지령값을 생성하는 전류 제어기를 포함하며,And a current controller for generating a voltage command value for the motor to follow the current command value when the value of the current detected by the motor is detected at a predetermined sampling period,

상기 전압 지령값에 상기 전압 지령 보상값을 합산한 값으로 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템을 제공한다.And the motor control unit controls the motor by a value obtained by adding the voltage command compensation value to the voltage command value.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 고조파 보상 수식은,

Figure pat00001
일 수 있다. 상기 고조파 보상 수식에서, A 및 B는 상기 고조파 테이블에서 출력되는 변수값이며,
Figure pat00002
은 전압 지령 보상값의 D축 성분이고,
Figure pat00003
은 전압 지령 보상값의 Q성분이며, θr은 상기 모터의 회전각이고, ωr는 상기 모터의 각속도이며, Tsamp는 샘플링 주기를 나타내고, n은 보상하고자 하는 고조파의 차수를 나타내며, m은 전압 지령 보상값의 보상 시점을 나타내는 값이다.In an embodiment of the present invention,
Figure pat00001
Lt; / RTI > In the harmonic compensation formula, A and B are variable values output from the harmonic table,
Figure pat00002
Axis component of the voltage command compensation value,
Figure pat00003
Where r is the rotational angle of the motor, r is the angular speed of the motor, Tsamp is the sampling period, n is the order of the harmonic to be compensated, m is the voltage command compensation It is a value indicating the compensation point of the value.

본 발명의 일 실시형태는, 상기 모터로 제공되는 전류의 고조파 성분을 제공받으며, 상기 고조파 성분을 0이 되도록 제어하기 위한 전압 지령 추가 보상값을 생성하는 고조파 제어기를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시형태는 상기 전압 지령값에 상기 전압 지령 보상값 및 상기 전압 지령 추가 보상값을 합산한 값으로 상기 모터를 제어한다.One embodiment of the present invention may further include a harmonic controller that generates a voltage command additional compensation value for controlling the harmonic component to be zero, the harmonic component being provided to the motor. In this case, an embodiment of the present invention controls the motor by adding the voltage command compensation value and the voltage compensation additional compensation value to the voltage command value.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,According to another aspect of the present invention,

모터의 토크 지령에 대응되는 변수값을 사전 저장한 고조파 테이블에 토크 지령을 입력하여 상기 변수값을 도출하는 단계;Inputting a torque command to a harmonic table in which a variable value corresponding to a torque command of the motor is prestored, and deriving the variable value;

상기 변수값과 상기 모터에서 검출된 회전각 및 각속도를 사전 설정된 고조파 보상 수식에 적용하여 전압 지령 보상값을 도출하는 단계;Deriving a voltage command compensation value by applying the variable value and a rotation angle and an angular velocity detected by the motor to a predetermined harmonic compensation formula;

상기 모터로 제공되는 전류를 소정 샘플링 주기로 검출한 값이 전류 지령값을 추종하기 위한 상기 모터의 전압 지령값을 생성하는 단계; 및Generating a voltage command value for the motor to follow the current command value when the value of the current provided to the motor is detected at a predetermined sampling period; And

상기 전압 지령값에 상기 전압 지령 보상값을 합산한 값으로 상기 모터를 제어하는 단계;Controlling the motor by adding the voltage command compensation value to the voltage command value;

를 포함하는 모터 제어 방법을 제공한다.And a motor control method.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 고조파 보상 수식은,

Figure pat00004
일 수 있다. 상기 고조파 보상 수식에서, A 및 B는 상기 고조파 테이블에서 출력되는 변수값이며,
Figure pat00005
은 전압 지령 보상값의 D축 성분이고,
Figure pat00006
은 전압 지령 보상값의 Q성분이며, θr은 상기 모터의 회전각이고, ωr는 상기 모터의 각속도이며, Tsamp는 샘플링 주기를 나타내고, n은 보상하고자 하는 고조파의 차수를 나타내며, m은 전압 지령 보상값의 보상 시점을 나타내는 값이다.In an embodiment of the present invention,
Figure pat00004
Lt; / RTI > In the harmonic compensation formula, A and B are variable values output from the harmonic table,
Figure pat00005
Axis component of the voltage command compensation value,
Figure pat00006
Where r is the rotational angle of the motor, r is the angular speed of the motor, Tsamp is the sampling period, n is the order of the harmonic to be compensated, m is the voltage command compensation It is a value indicating the compensation point of the value.

본 발명의 일 실시형태는, 상기 모터로 제공되는 전류의 고조파 성분을 0이 되도록 제어하기 위한 전압 지령 추가 보상값을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시형태는, 상기 모터를 제어하는 단계는 상기 전압 지령값에 상기 전압 지령 보상값 및 상기 전압 지령 추가 보상값을 합산한 값으로 상기 모터를 제어할 수 있다.One embodiment of the present invention may further include generating a voltage command additional compensation value for controlling the harmonic component of the current provided to the motor to be zero. In this case, in an embodiment of the present invention, the step of controlling the motor may control the motor by adding the voltage command compensation value and the voltage command compensation compensation value to the voltage command value.

상기 모터 제어 시스템 및 방법에 따르면, 충분한 샘플을 확보할 수 있어 정확한 고조파 보상이 가능하고 그에 따라 모터의 토크 리플 및 운전성이 개선될 수 있다.According to the motor control system and method, a sufficient sample can be secured, accurate harmonic compensation can be performed, and the torque ripple and operability of the motor can be improved accordingly.

또한, 상기 모터 제어 시스템 및 방법에 따르면, 더욱 간편한 데이터 테이블 제작이 가능하므로 제작 공수 및 제작 시간을 단축할 수 있다.Further, according to the motor control system and method, it is possible to manufacture a simpler data table, thereby shortening the number of manufacturing steps and manufacturing time.

또한, 상기 모터 제어 시스템 및 방법에 따르면, 하드웨어 설계 변경이 없어 추가 원가 상승없이 성능 개선이 가능하다.Further, according to the motor control system and method, there is no hardware design change, and performance improvement is possible without additional cost increase.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템 및 방법이 적용되는 모터 인버터 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템 및 방법을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 모터 제어 시스템 및 방법을 도시한 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a motor inverter system to which a motor control system and method according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a configuration diagram showing a motor control system and method according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a motor control system and method according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 모터 제어 시스템 및 방법을 더욱 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The motor control system and method according to various embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템 및 방법이 적용되는 모터 인버터 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a motor inverter system to which a motor control system and method according to an embodiment of the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템 및 방법이 적용되는 모터 인버터 시스템은, 직류 전원인 배터리(10)와, 배터리(10)와 인버터(30)의 입력단 사이에 연결된 커패시터(20)와, 배터리(10)에서 제공되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 모터(40)로 제공하는 인버터(30)와, 인버터(30)에서 제공되는 교류 전력으로 구동되는 모터(40)와, 모터(40)의 회전각을 검출하기 위한 회전각 검출기(50)와, 모터(40)로 제공되는 다상 전류 중 적어도 일부(Iu, Iv) 및 회전각 검출기(50)에서 검출된 모터(40)의 회전각(θr)을 기반으로 인버터(30)의 스위칭 소자를 제어하는 컨트롤러(100)를 포함하여 구성될 수 있다.1, a motor inverter system to which a motor control system and method according to an embodiment of the present invention is applied includes a battery 10 which is a DC power source, and a battery 10 connected between the input terminal of the battery 10 and the inverter 30 A capacitor 20 and an inverter 30 that converts the DC power provided from the battery 10 to AC power and supplies the AC power to the motor 40 and a motor 40 driven by AC power provided from the inverter 30, (Iu, Iv) among the polyphase currents provided to the motor 40 and a motor (not shown) detected by the rotation angle detector 50. The rotation angle detector 50 detects the rotation angle of the motor 40, And a controller (100) for controlling the switching elements of the inverter (30) based on the rotation angle

도 1에서 참조부호 '41'은 모터 구동을 위한 기본파, 즉 모터의 회전 주파수(fr)에 의한 역기전력 성분을 나타내며, 참조부호 '42'는 모터의 고조파(예를 들어, 모터 회전 주파수의 정수배의 주파수)에 의한 역기전력 성분을 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral 41 denotes a fundamental wave for driving the motor, that is, a counter electromotive force component due to the rotation frequency fr of the motor, and 42 denotes a harmonic of the motor (for example, Of the back electromotive force component.

본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템 및 방법은 컨트롤러(100)의 연산에 의해 모터의 고조파 성분을 보상하기 위한 고조파 보상 전압을 생성하고, 이를 모터 제어를 위한 전압 지령에 반영하여 인버터(30) 내의 스위칭 소자(S1-S6)를 제어하기 위한 신호를 생성하는 방식으로 구현될 수 있다.The motor control system and method according to an embodiment of the present invention generates a harmonic compensation voltage for compensating the harmonic component of the motor by the calculation of the controller 100 and applies it to the inverter 30 (S1-S6) in the switching elements S1-S6.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템 및 방법을 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 모터 제어 시스템 및 방법을 도시한 구성도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 구성은 도 1의 모터 인버터 시스템에서 컨트롤러(100)에 의해 구현될 수 있다. 컨트롤러(100)는 모터 제어를 위한 각종 연산을 수행하는 프로세서와 모터 제어에 적용되는 데이터 테이블 등을 저장하는 메모리 및 모터 제어를 위해 필요한 전기적 동작을 수행하는 회로 등으로 구성될 수 있다.Fig. 2 is a configuration diagram showing a motor control system and method according to an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a configuration diagram showing a motor control system and method according to another embodiment of the present invention. The configuration shown in Figs. 2 and 3 may be implemented by the controller 100 in the motor inverter system of Fig. The controller 100 may include a processor that performs various calculations for motor control, a memory that stores data tables and the like that are used for motor control, and a circuit that performs an electrical operation that is necessary for motor control.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템은 고조파 보상을 위한 수식에 적용되는 토크 지령 의존 변수를 도출하기 위한 고조파 테이블(150)과, 고조파 테이블(150)에 의해 도출된 토크 지령 의존 변수와 모터의 회전각(θr)과 모터(40)의 각속도(ωr)로 이루어진 고조파 보상 수식을 연산하여 모터(40)를 제어하기 위한 전압 지령을 보상하는 전압 지령 보상값을 생성하는 고조파 보상 수식 연산부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, a motor control system according to an embodiment of the present invention includes a harmonic table 150 for deriving a torque command dependent variable applied to an equation for harmonic compensation, The voltage command compensation value for compensating the voltage command for controlling the motor 40 is calculated by calculating a harmonic compensation equation consisting of the derived torque command dependent variable and the motor rotation angle? R and the angular speed? R of the motor 40 And a harmonic compensation compensation operation unit 160 for generating a harmonic compensation function.

고조파 테이블(15)은 사전에 실험적인 방법으로 결정된 토크 지령 의존 변수를 저장한 것으로, 토크 지령(Te)을 입력 받고 입력된 토크 지령에 대응되는 사전 저장된 변수값(A, B)을 출력한다.The harmonic table 15 stores a torque command dependent variable determined in advance by an experimental method. The harmonic table 15 receives the torque command Te and outputs the pre-stored variable values A and B corresponding to the input torque command.

고조파 보상 수식 연산부(160)에서 연산된 전압 지령 보상값은 모터의 전류 제어기(130)에 의해 생성된 전압 지령값에 반영되어 고조파 성분에 의한 영향이 보상된 전압 지령이 인버터 측으로 제공될 수 있다.The voltage command compensation value computed by the harmonic compensation computation unit 160 may be reflected in the voltage command value generated by the current controller 130 of the motor so that the voltage command compensated for the influence of the harmonic component may be provided to the inverter.

여기서, 전류 제어기(10)는 모터(40)에 대한 토크 지령에 대응되는 전류 지령값(I*dqsr)과 인버터로 입력되는 다상 전류 중 적어도 일부를 검출하여 일정 주기로 샘플링한 인버터 출력 전류(Iuvw.samp)를 비례 적분 등의 방식으로 제어하여 인버터 출력 전류(Iuvw.samp)가 전류 지령값(I*dqsr)을 추종하도록 제어하기 위한 전압 지령값(V*dqsr)을 출력한다. Here, the current controller 10 detects at least a part of the current command value I * dqsr corresponding to the torque command for the motor 40 and the polyphase current input to the inverter, and outputs the inverter output current Iuvw. samp) and outputs a proportional-integral, such as the inverter output current (Iuvw.samp) a current command value to control the manner of (I * dqsr) a voltage command value (V * dqsr for controlling so as to follow a).

전압 지령값(V*dqsr)은 좌표변환부(140)에 의해 DQ 전압값의 형태에서 UVW의 삼상 전압값으로 변환되고 이 삼상 전압값을 출력하기 위한 인버터(30) 내 스위칭 소자(S1-S6)의 듀티를 결정하여 스위칭 소자(S1-S6)로 제공함에 따라 인버터(30)의 출력 제어가 이루어질 수 있다.The voltage command value V * dqsr is converted by the coordinate converter 140 into the three-phase voltage value of the UVW in the form of the DQ voltage value and the switching elements S1 to S6 in the inverter 30 for outputting the three- And supplies the determined duty to the switching elements S1 to S6 so that the output control of the inverter 30 can be performed.

도 2에서, 참조부호 '110'은 사전 설정된 샘플링 주기로 인터버 출력 전류(Iuvw)를 샘플링하고 유지하는 샘플엔홀드 회로를 지시하며, 참조부호 '120'은 샘플링된 입력 전류를 모터의 회전각을 기반으로 DQ 전류로 좌표 변환하는 좌표 변환부를 지시하는 것이다.2, reference numeral 110 designates a sample-and-hold circuit for sampling and holding the inverter output current Iuvw at a predetermined sampling cycle, and reference numeral 120 designates the sampled input current as a rotation angle of the motor Based on the DQ current.

본 발명의 여러 실시형태는 고조파 테이블(150)을 이용하여 토크 지령(Te)에 대응되는 토크 지령 의존 변수(A, B)를 도출하고, 토크 지령 의존 변수(A, B)와 샘플링 주파수(fsamp)마다 입력되는 모터(40)의 회전각(θr)과 모터(40)의 각속도(ωr)를 기반으로 전압 지령값(V*dqsr)을 보상하기 위한 전압 지령 보상값(

Figure pat00007
)을 생성하는 것을 특징으로 한다.Various embodiments of the present invention use the harmonic table 150 to derive the torque command dependent variables A and B corresponding to the torque command Te and calculate the torque command dependent variables A and B and the sampling frequency fsamp (V * dqsr) based on the rotation angle [theta] r of the motor 40 and the angular velocity [omega] r of the motor 40 input for each of the voltage command compensation values
Figure pat00007
).

이러한, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 고조파 보상 제어 기법은 다음의 식 1과 같은 고조파 보상 수식을 기반으로 한 것이다.The harmonic compensation control technique according to various embodiments of the present invention is based on the harmonic compensation formula as shown in Equation 1 below.

[식 1][Formula 1]

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 식 1에서,

Figure pat00009
은 전압 지령 보상값의 D축 성분이고,
Figure pat00010
은 전압 지령 보상값의 Q성분이며, Tsamp는 샘플링 주기를 나타내고, n은 보상하고자 하는 고조파의 차수를 나타내며, m은 전압 지령 보상값의 보상 시점을 나타내는 값이다.In Equation (1)
Figure pat00009
Axis component of the voltage command compensation value,
Figure pat00010
Is the Q component of the voltage command compensation value, Tsamp is the sampling period, n is the order of the harmonic to be compensated, and m is the compensation time point of the voltage command compensation value.

상기 식 1은 고조파 보상 수식 연산부(160)에서 전압 지령 보상값(

Figure pat00011
)을 생성하기 위해 적용되는 수식이며, 고조파 테이블(150)은 토크 지령(Te)를 기반으로 식 1의 변수(A, B)를 도출하는데 적용된다.In Equation (1), the harmonic compensation formula calculator 160 calculates a voltage command compensation value
Figure pat00011
, And the harmonic table 150 is applied to derive the variables A and B of Equation 1 based on the torque command Te.

상기 식 1은 공지된 모터의 DQ 전압 수식을 이용하여 다음과 같은 과정으로 도출될 수 있다.Equation 1 can be derived by the following procedure using the DQ voltage equation of a known motor.

공지된 모터의 DQ 전압 수식은 다음의 식 2와 같다.The DQ voltage expression of the known motor is expressed by the following Equation 2.

[식 2][Formula 2]

Figure pat00012
Figure pat00012

상기 식 2에서, Vdqsr은 모터 전압을 나타내고, Vdsr은 모터 전압의 D축 성분을 나타내며, Vqsr은 모터 전압의 Q축 성분을 나타낸다. 또한, Idsr은 모터 전류의 D축 성분을 나타내고, Iqsr은 모터 전류의 Q축 성분을 나타낸다. 또한, Rd는 D축 저항 성분을 나타내고, Rq는 Q축 저항 성분을 나타내며 Ld는 D축 인덕턴스 성분을 나타내고, Lq는 Q축 인덕턴스 성분을 나타낸다. 그리고, λpm은 회전자 자석의 자속을 나타낸다.Vdqsr represents the motor voltage, Vdsr represents the D axis component of the motor voltage, and Vqsr represents the Q axis component of the motor voltage. Idsr represents the D axis component of the motor current, and Iqsr represents the Q axis component of the motor current. Rd denotes a D-axis resistance component, Rq denotes a Q-axis resistance component, Ld denotes a D-axis inductance component, and Lq denotes a Q-axis inductance component. And? Pm represents the magnetic flux of the rotor magnet.

상기 식 2에서, 모터 전압(Vdqsr)과 모터 전류(Idqsr)가 n차 고조파 성분(모터 전압의 D축 고조파 성분은

Figure pat00013
, 모터 전압의 Q축 고조파 성분은
Figure pat00014
, 모터 전류의 D축 고조파 성분은
Figure pat00015
, 모터 전류의 Q축 전류의 고조파 성분은
Figure pat00016
)을 포함한다고 하면, 모터 전압과 모터 전류는 각각 다음의 식 3과 식 4로 표현될 수 있다. 또한, λpm은 고조파 성분을 고려하여 다음의 식 5와 같이 표현될 수 있다.In the above equation (2), the motor voltage (Vdqsr) and the motor current (Idqsr) are the n-th order harmonic component
Figure pat00013
, The Q-axis harmonic component of the motor voltage is
Figure pat00014
, The D-axis harmonic component of the motor current is
Figure pat00015
, The harmonic component of the Q-axis current of the motor current
Figure pat00016
), The motor voltage and the motor current can be expressed by the following equations (3) and (4), respectively. Further,? Pm can be expressed by the following Equation 5 in consideration of harmonic components.

[식 3][Formula 3]

Figure pat00017
Figure pat00017

[식 4][Formula 4]

Figure pat00018
Figure pat00018

[식 5][Formula 5]

Figure pat00019
Figure pat00019

상기 식 3 내지 식 5에서, n은 고조파의 차수를 나타내고, Idsr_nh와 Iqsr_nh는 각각 n차 고조파 전류의 D축 성분의 피크값과 Q축 성분의 피크값을 나타낸다. 또한,

Figure pat00020
는 회전자 자석의 자속을 타내고,
Figure pat00021
는 회전자 자석 자속의 n차 고조파 성분을 나타낸다.In the above Equations 3 to 5, n represents the order of the harmonics, and Idsr_nh and Iqsr_nh represent the peak values of the D-axis component and the Q-axis component of the n-th order harmonic current, respectively. Also,
Figure pat00020
The magnetic flux of the rotor magnet is emitted,
Figure pat00021
Represents the nth order harmonic component of the rotor magnet flux.

식 4와 식 5를 식 3에 대입한 후, 저항성분은 상대적으로 매우 작은 값임을 고려하여 무시하면, 모터 전압은 다음의 식 6과 같이 나타낼 수 있다.After substituting the equations 4 and 5 into the equation 3, the motor voltage can be expressed by the following equation 6, considering that the resistance component is a relatively small value.

[식 6][Formula 6]

Figure pat00022
Figure pat00022

상기 식 6에서 고조파 성분만 정리하면 다음 식 7과 같다.In Equation 6, only the harmonic components are summarized as Equation 7 below.

[식 7][Equation 7]

Figure pat00023
Figure pat00023

상기 식 7을 정리하면, 다음의 식 8과 같다. 만약, 고조파 보상이 잘 수행되어 전류 리플이 없는 경우 Idsr _nh와 Iqsr _nh는 0(zero)이 되고 이 경우 식 8과 식 1을 대비하면 변수 A와 B는 다음의 식 9와 식 10과 같이 나타날 수 있다.The above Equation 7 can be summarized as Equation 8 below. If, when the harmonic compensation is performed well with no current ripple I dsr _nh and I qsr _nh is 0 (zero) it is in this case expression when compared to the 8 and Equation 1 variables A and B is obtained using the equation 9 and equation 10 and Can appear together.

[식 8][Equation 8]

Figure pat00024
Figure pat00024

[식 9][Equation 9]

Figure pat00025
Figure pat00025

[식 10][Equation 10]

Figure pat00026
Figure pat00026

여기서, 본 발명의 여러 실시형태는 고조파를 보상하기 위한 전압 지령 보상값이 적용되는 보상시점을 고려하기 위해, 상기 식 3 내지 식 10에서 'θr' 대신 'θr + mTsampωr'을 적용한다. 이는 일 샘플링 시점에서 전압 지령 보상식을 통해 연산된 전압 지령 보상값은 적어도 그 다음 샘플링 시점 이후에 적용될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 일 샘플링 시점에 전압 지령 보상값을 연산한 후 직후의 샘플링 시점과 이 후 2 번째 샘플링 시점의 중간 시점에 전압 지령 보상값을 적용되게 하기 위해서는 m=1.5로 설정될 수 있다.Here, in the various embodiments of the present invention, '? R + mTsamp? R' is applied instead of '? R' in Equations 3 to 10 in order to consider the compensation time point at which the voltage command compensation value for compensating the harmonics is applied. This is because the voltage command compensation value calculated through the voltage command compensation at the one sampling time can be applied at least after the next sampling time. For example, in order to apply the voltage command compensation value to the intermediate point between the sampling time immediately after the voltage command compensation value is computed at one sampling time and the sampling time immediately after the next sampling time, m = 1.5.

한편, 토크 지령 의존 변수(A, B)를 산출하기 위한 고조파 테이블(150)은 실험적인 방법을 통해 도출될 수 있다. 고조파 테이블(150)을 도출하기 위한 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the harmonic table 150 for calculating the torque command dependent variables A, B can be derived through an experimental method. A method for deriving the harmonic table 150 will be briefly described as follows.

먼저, 도 1과 같은 모터 인버터 시스템을 마련한 후, 컨트롤러(100)를 초기화 한다. First, after the motor inverter system as shown in Fig. 1 is prepared, the controller 100 is initialized.

이어, 모터(40)의 회전 주파수(fr)를 보상하고자 하는 고조파의 차수(n) 배한 값이 샘플링 주파수(fsamp) 보다 현저히 작은 조건(fsamp >> n*fr)으로 모터를 저속 구동한다. 이러한 모터의 저속 구동 상태는 고조파 보정 모드로서 충분한 샘플링을 바탕으로 고조파 성분을 정확히 추출할 수 있고, 테이블 제작 및 정확한 전압 보상이 가능하게 하는 모드이다.Then, the motor is driven at a low speed under the condition (fsamp >> n * fr) that the value obtained by multiplying the order (n) of harmonics to compensate the rotational frequency fr of the motor 40 is significantly smaller than the sampling frequency fsamp. The low-speed drive state of these motors is a harmonic correction mode, which can accurately extract harmonic components on the basis of sufficient sampling, and enables table fabrication and accurate voltage compensation.

이어, 토크 지령(Te)를 실제 모터 구동 제어에 사용되는 것과 같이 순차적으로 증가시키면서 각 토크 지령에 따른 컨트롤러(100)의 출력값을 확인하여 식 1과 매칭시키면, 전압 지령 보상값을 생성하기 위한 고조파 테이블(150) 작성이 가능해진다.Next, when the output value of the controller 100 corresponding to each torque command is checked and matched with the equation 1 while sequentially increasing the torque command Te as used in the actual motor drive control, the harmonic wave for generating the voltage command compensation value The table 150 can be created.

이러한, 고조파 테이블(150) 작성 기법은 샘플링이 충분히 확보된 상태에서 고조파를 측정하므로 고조파 보상을 위한 정확한 전압 지령 보상값 산출이 가능하며, 컨트롤러 출력값을 이용하여 테이블을 작성하므로 데이트 스윕의 반복 작업을 생략할 수 있으므로 작성 인력 및 작성 시간을 절감할 수 있다.This method of generating the harmonic table 150 can calculate the accurate voltage command compensation value for harmonic compensation because the harmonic is measured in a state in which sampling is sufficiently secured. Since the table is created using the controller output value, It is possible to omit it, thereby saving manpower and preparation time.

다음으로, 도 3을 참조하면, 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시형태는 도 2에서 설명된 실시형태와 비교할 때, 고조파 전류 성분을 상쇄시키는 방향으로 전압 지령 보상값(

Figure pat00027
)을 추가적으로 합성하기 위한 고조파 제어기(170)을 더 포함한다.Next, referring to FIG. 3, an embodiment of the present invention as shown in FIG. 3, as compared with the embodiment described in FIG. 2, calculates a voltage command compensation value
Figure pat00027
And a harmonic controller 170 for further synthesizing the harmonics.

고조파 제어기(170)는 전류 제어기(130)로 입력되는 모터 전류(Idqsr)로부터 고역 통과 필터 등을 통해 추출한 모터 전류의 고조파 성분(

Figure pat00028
)을 제공받으며, 고조파 성분(
Figure pat00029
)이 0(zero)가 되도록 제어할 수 있는 전압 지령 보상값(
Figure pat00030
)을 생성한다.The harmonic controller 170 converts the harmonic component (I dqsr ) of the motor current extracted through the high-pass filter or the like from the motor current I dqsr input to the current controller 130
Figure pat00028
), And the harmonic component (
Figure pat00029
) Can be controlled to be zero (zero)
Figure pat00030
).

도 3에 도시된 실시형태는 모터 인버터 시스템의 사용 환경 변화로 미리 설정해 두었던 고조파 테이블(150)이 변화된 환경에서 부정확한 값을 출력하는 경우 고조파 제어기(170)를 통해 적절한 고조파 보상 제어를 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한, 도 2에 도시된 실시 형태에서와 같이, 고조파 테이블(160)과 고조파 보상 수식 적용부(170)을 이용하여 전향 보상을 해주는 경우 발생하는 컨트롤러의 과도 응답이 개선될 수 있다.3 may perform an appropriate harmonic compensation control through the harmonic controller 170 when an incorrect value is output in a changed environment of the harmonic table 150 that has been set in advance by a change in use environment of the motor inverter system There is an advantage. In addition, as in the embodiment shown in FIG. 2, the transient response of the controller, which occurs when the harmonic table 160 and the harmonic compensation formula applying unit 170 are used to compensate for the deflection, can be improved.

이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit of the invention, And will be apparent to those skilled in the art.

10: 배터리 20: 커패시터
30: 인버터 40: 모터
50: 회전각 검출기 100: 컨트롤러
110: 샘플앤홀드부 120: 좌표 변환부
130: 전류 제어기 140: 좌표 변환부
150: 고조파 테이블 160: 고조파 보상 수식 적용부10: Battery 20: Capacitor
30: inverter 40: motor
50: rotation angle detector 100: controller
110: sample and hold unit 120: coordinate transformation unit
130: current controller 140:
150: Harmonic table 160: Harmonic compensation formula application part

Claims (6)

모터의 토크 지령을 입력 받고 입력된 토크 지령에 대응되는 사전 저장된 변수값을 출력하는 고조파 테이블;
상기 고조파 테이블에서 출력된 변수값과 상기 모터에서 검출된 회전각 및 각속도를 사전 설정된 고조파 보상 수식에 적용하여 전압 지령 보상값을 도출하는 고조파 보상 수식 연산부;
상기 모터로 제공되는 전류를 소정 샘플링 주기로 검출한 값이 전류 지령값을 추종하기 위한 상기 모터의 전압 지령값을 생성하는 전류 제어기를 포함하며,
상기 전압 지령값에 상기 전압 지령 보상값을 합산한 값으로 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.A harmonic table for receiving a torque command of the motor and outputting a pre-stored variable value corresponding to the input torque command;
A harmonic compensation compensation calculator for calculating a voltage command compensation value by applying a variable value output from the harmonic table, a rotation angle and an angular velocity detected by the motor to a predetermined harmonic compensation formula;
And a current controller for generating a voltage command value for the motor to follow the current command value when the value of the current detected by the motor is detected at a predetermined sampling period,
And the motor control unit controls the motor by a value obtained by adding the voltage command compensation value to the voltage command value. 청구항 1에 있어서,
상기 고조파 보상 수식은,
Figure pat00031
이며,
상기 고조파 보상 수식에서, A 및 B는 상기 고조파 테이블에서 출력되는 변수값이며,
Figure pat00032
은 전압 지령 보상값의 D축 성분이고,
Figure pat00033
은 전압 지령 보상값의 Q성분이며, θr은 상기 모터의 회전각이고, ωr는 상기 모터의 각속도이며, Tsamp는 샘플링 주기를 나타내고, n은 보상하고자 하는 고조파의 차수를 나타내며, m은 전압 지령 보상값의 보상 시점을 나타내는 값인 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.The method according to claim 1,
The harmonic compensation formula may be expressed as:
Figure pat00031
Lt;
In the harmonic compensation formula, A and B are variable values output from the harmonic table,
Figure pat00032
Axis component of the voltage command compensation value,
Figure pat00033
Where r is the rotational angle of the motor, r is the angular speed of the motor, Tsamp is the sampling period, n is the order of the harmonic to be compensated, m is the voltage command compensation And a value indicating a time point of compensation of the value. 청구항 1에 있어서,
상기 모터로 제공되는 전류의 고조파 성분을 제공받으며, 상기 고조파 성분을 0이 되도록 제어하기 위한 전압 지령 추가 보상값을 생성하는 고조파 제어기를 더 포함하며,
상기 전압 지령값에 상기 전압 지령 보상값 및 상기 전압 지령 추가 보상값을 합산한 값으로 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a harmonic controller for receiving a harmonic component of a current provided to the motor and generating a voltage command additional compensation value for controlling the harmonic component to be zero,
And the motor control unit controls the motor by a value obtained by adding the voltage command compensation value and the voltage command compensation compensation value to the voltage command value. 모터의 토크 지령에 대응되는 변수값을 사전 저장한 고조파 테이블에 토크 지령을 입력하여 상기 변수값을 도출하는 단계;
상기 변수값과 상기 모터에서 검출된 회전각 및 각속도를 사전 설정된 고조파 보상 수식에 적용하여 전압 지령 보상값을 도출하는 단계;
상기 모터로 제공되는 전류를 소정 샘플링 주기로 검출한 값이 전류 지령값을 추종하기 위한 상기 모터의 전압 지령값을 생성하는 단계; 및
상기 전압 지령값에 상기 전압 지령 보상값을 합산한 값으로 상기 모터를 제어하는 단계;
를 포함하는 모터 제어 방법.Inputting a torque command to a harmonic table in which a variable value corresponding to a torque command of the motor is prestored, and deriving the variable value;
Deriving a voltage command compensation value by applying the variable value and a rotation angle and an angular velocity detected by the motor to a predetermined harmonic compensation formula;
Generating a voltage command value for the motor to follow the current command value when the value of the current provided to the motor is detected at a predetermined sampling period; And
Controlling the motor by adding the voltage command compensation value to the voltage command value;
≪ / RTI > 청구항 4에 있어서,
상기 고조파 보상 수식은,
Figure pat00034
이며,
상기 고조파 보상 수식에서, A 및 B는 상기 고조파 테이블에서 출력되는 변수값이며,
Figure pat00035
은 전압 지령 보상값의 D축 성분이고,
Figure pat00036
은 전압 지령 보상값의 Q성분이며, θr은 상기 모터의 회전각이고, ωr는 상기 모터의 각속도이며, Tsamp는 샘플링 주기를 나타내고, n은 보상하고자 하는 고조파의 차수를 나타내며, m은 전압 지령 보상값의 보상 시점을 나타내는 값인 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.The method of claim 4,
The harmonic compensation formula may be expressed as:
Figure pat00034
Lt;
In the harmonic compensation formula, A and B are variable values output from the harmonic table,
Figure pat00035
Axis component of the voltage command compensation value,
Figure pat00036
Where r is the rotational angle of the motor, r is the angular speed of the motor, Tsamp is the sampling period, n is the order of the harmonic to be compensated, m is the voltage command compensation And a value indicating a time point at which the value is compensated. 청구항 4에 있어서,
상기 모터로 제공되는 전류의 고조파 성분을 0이 되도록 제어하기 위한 전압 지령 추가 보상값을 생성하는 단계를 더 포함하며,
상기 모터를 제어하는 단계는 상기 전압 지령값에 상기 전압 지령 보상값 및 상기 전압 지령 추가 보상값을 합산한 값으로 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.The method of claim 4,
Further comprising generating a voltage command additional compensation value for controlling the harmonic component of the current supplied to the motor to be zero,
Wherein the step of controlling the motor controls the motor by adding the voltage command compensation value and the voltage command compensation compensation value to the voltage command value.
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