KR20200020494A - Five-leg inverter control apparatus - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a five-leg inverter control device. The five-leg inverter control device comprises: a phase difference control unit controlling one of first motor current and second motor current so that a phase difference between the first motor current flowing through a first motor and the second motor current flowing through a second motor becomes a preset setting phase difference; and a slip angle speed control unit controlling one of the first motor current and the second motor current so that a slip angle speed of the first motor and a slip angle speed of the second motor become equal.

Description

5레그 인버터 제어 장치{FIVE-LEG INVERTER CONTROL APPARATUS}5-leg inverter control device {FIVE-LEG INVERTER CONTROL APPARATUS}

본 발명은 5레그 인버터 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 5레그 인버터의 공통레그로 흐르는 전류를 제어하는 5레그 인버터 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a five-leg inverter control device, and more particularly to a five-leg inverter control device for controlling the current flowing through the common leg of the five-leg inverter.

기존에 2대의 전동기를 독립적으로 운전(토크제어)하기 위해서는 3레그 인버터 2대를 각각 전동기에 연결하여 운전하였다. 5레그 인버터는 2개의 전동기를 각각 독립적으로 운전(토크제어)할 수 있는 토폴로지로 하나의 레그가 2대의 전동기와 모두 연결된 구조를 갖는다. 따라서 5레그 인버터는 레그 1개를 감소(스위칭소자를 2개 감소)시켜 경제적이고 높은 신뢰성을 갖는다. In order to operate two motors independently (torque control), two three-leg inverters were connected to each motor and operated. The five-leg inverter is a topology in which two motors can be operated independently (torque control), and one leg is connected to both motors. Therefore, the five-leg inverter reduces one leg (two switching elements) and has economical and high reliability.

5레그 인버터에서 2대의 전동기가 연결되어 있는 공통레그의 전류는 두 전동기로 공급되는 전류의 합으로 운전상태(전동기1 전류위상과 전동기2 전류위상)에 따라 다른 레그와 비교하여 최대 2배의 전류가 흐를 수 있다. 이에, 종래에는 이런 상황을 대비하여 공통 레그 스위칭소자의 전류정격을 다른 레그의 2배로 선정하였다.In the 5-leg inverter, the current of the common leg, in which two motors are connected, is the sum of the currents supplied to the two motors. Can flow. Therefore, in the related art, the current rating of the common leg switching element was selected to be twice that of the other legs in preparation for such a situation.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-1535744호(2015.07.03)의 '다수의 모터를 이용하는 차량 구동 제어 장치'에 개시되어 있다.Background art of the present invention is disclosed in the 'vehicle drive control apparatus using a plurality of motors' Republic of Korea Patent Publication No. 10-1535744 (2015.07.03).

종래의 5레그 인버터 제어방법은 공통레그의 전류를 제어하지 않는다. 따라서 하드웨어 설계에 있어 공통 레그에 흐를 수 있는 최대 전류를 다른 레그의 2배로 하여 스위칭소자를 선정하였고, 각 전동기의 속도제어를 위해서 각각의 속도제어기로부터 토크지령을 출력한다. The conventional five-leg inverter control method does not control the current of the common leg. Therefore, in the hardware design, the switching element is selected by doubling the maximum current that can flow to the common leg, and outputs torque command from each speed controller for speed control of each motor.

이에, 종래의 5레그 인버터에 있어서, 공통 레그에는 고사양의 스위칭소자를 사용할 수밖에 없어 비용이 증가하고, 공통 레그와 다른 레그를 위해 각각 다른 스위칭소자를 사용(2종류의 스위칭소자 사용)함에 따라 5레그 인버터 설계 및 제작에 어려움이 있었다. Therefore, in the conventional five-leg inverter, the high-end switching device must be used for the common leg, and the cost increases. As a result, different switching devices are used for the common leg and the other legs (two types of switching devices are used). Difficulties in designing and manufacturing leg inverters.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 공통 레그의 전류를 다른 레그의 전류보다 낮게 유지하여 모든 레그에 동일한 스위칭소자를 사용할 수 있도록 함으로써 경제성과 설계편의성을 향상시킨, 5레그 인버터 제어 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object according to an aspect of the present invention is to maintain the current of the common leg lower than the current of the other leg to use the same switching device for all legs economical and design It is to provide a five-leg inverter control device with improved convenience.

본 발명의 일 측면에 따른 5레그 인버터 제어 장치는 제1 전동기로 흐르는 제1 전동기 전류와 제2 전동기로 흐르는 제2 전동기 전류의 위상차가 기 설정된 설정위상차가 되도록 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어하는 위상차 제어부; 및 상기 제1 전동기의 슬립각속도와 상기 제2 전동기의 슬립각속도가 동일하도록 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어하는 슬립각속도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a five-leg inverter control device includes the first motor current and the second such that the phase difference between the first motor current flowing through the first motor and the second motor current flowing through the second motor becomes a preset set phase difference. A phase difference control unit controlling any one of electric motor currents; And a slip angular velocity control unit controlling any one of the first motor current and the second motor current so that the slip angular velocity of the first motor is equal to the slip angular velocity of the second motor.

본 발명의 상기 위상차 제어부는 상기 제1 전동기와 상기 제2 전동기 중 토크가 상대적으로 더 큰 토크의 전동기를 기준 전동기로 설정하여 나머지 전동기의 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.The phase difference control unit of the present invention is characterized in that the control of the current of the remaining motor by setting the motor of the torque of which the torque of the first motor and the second motor is relatively larger as the reference motor.

본 발명의 상기 설정위상차는 공통레그를 통해 흐르는 공통전류가 최소가 되게 설정되는 것을 특징으로 한다.The set phase difference of the present invention is characterized in that the common current flowing through the common leg is set to the minimum.

본 발명의 상기 위상차 제어부는 상기 제1 전동기의 지령속도와 상기 제1 전동기의 실제속도를 이용하여 상기 제1 전동기에 대한 제1 전동기 q축 전류를 생성하는 속도제어기; 및 상기 제1 전동기 전류의 전류위상과 상기 제2 전동기 전류의 전류위상이 상기 설정 위상차가 되도록 상기 제2 전동기의 제2 전동기 q축 전류를 생성하는 위상제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The phase difference control unit of the present invention includes a speed controller for generating a first motor q-axis current for the first motor by using the command speed of the first motor and the actual speed of the first motor; And a phase controller for generating a second motor q-axis current of the second motor such that the current phase of the first motor current and the current phase of the second motor current become the set phase difference.

본 발명의 상기 슬립각속도 제어부는 상기 제1 전동기에 대한 제1 전동기 d축 전류 및 상기 제2 전동기에 대한 제2 전동기 d축 전류를 산출하는 d축 전류 산출기; 상기 제1 전동기의 회전자각속도와 상기 제2 전동기의 회전자각속도의 오차를 기반으로 보상전류를 생성하는 슬립각속도 제어기; 및 상기 보상전류를 상기 제2 전동기 d축 전류에 합산하여 상기 제2 전동기 d축 전류를 보상하는 보상기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The slip angular velocity controller of the present invention includes a d-axis current calculator for calculating a first motor d-axis current for the first motor and a second motor d-axis current for the second motor; A slip angular velocity controller generating a compensation current based on an error between the rotor angular velocity of the first motor and the rotor angular velocity of the second motor; And a compensator for compensating the second motor d-axis current by adding the compensation current to the d-axis current of the second motor.

본 발명의 다른 측면에 따른 5레그 인버터 제어 장치는 공통레그에 연결된 제1 전동기의 지령속도와 상기 제1 전동기의 실제속도를 이용하여 상기 제1 전동기에 대한 제1 전동기 q축 전류를 생성하는 속도제어기; 및 상기 제1 전동기 전류의 전류위상과 상기 공통레그에 연결된 제2 전동기 전류의 전류위상이 기 설정된 설정 위상차가 되도록 상기 제2 전동기의 제2 전동기 q축 전류를 생성하는 위상제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a five-leg inverter control device generates a first motor q-axis current for the first motor by using a command speed of a first motor connected to a common leg and an actual speed of the first motor. Controller; And a phase controller for generating the second motor q-axis current of the second motor such that the current phase of the first motor current and the current phase of the second motor current connected to the common leg are preset set phase differences. It is done.

본 발명의 상기 제1 전동기의 토크는 상기 제2 전동기의 토크보다 상대적으로 더 큰 것을 특징으로 한다.The torque of the first electric motor of the present invention is characterized in that it is relatively larger than the torque of the second electric motor.

본 발명의 상기 설정위상차는 상기 공통레그를 통해 흐르는 공통전류가 최소가 되게 설정되는 것을 특징으로 한다.The set phase difference of the present invention is characterized in that the common current flowing through the common leg is set to the minimum.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 5레그 인버터 제어 장치는 제1 전동기로 흐르는 제1 전동기 전류와 제2 전동기로 흐르는 제2 전동기 전류의 위상차가 기 설정된 설정 위상차가 되고 상기 제1 전동기의 슬립각속도와 상기 제2 전동기의 슬립각속도가 동일하도록, 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 적어도 하나를 제어하는 제어모듈; 및 상기 제어모듈로부터 출력되는 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류를 통해 지령전압을 생성하여 인버터부에 입력하는 지령전압 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In a five-leg inverter control device according to another aspect of the present invention, the phase difference between the first motor current flowing through the first motor and the second motor current flowing through the second motor becomes a predetermined set phase difference, and the slip angular velocity of the first motor A control module for controlling at least one of the first motor current and the second motor current so that slip angular velocities of the second motor are the same; And a command voltage detection unit generating a command voltage through the first motor current and the second motor current output from the control module and inputting the command voltage to the inverter unit.

본 발명의 상기 제어모듈은 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류의 위상차가 기 설정된 설정위상차가 되도록 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어하는 위상차 제어부; 및 상기 제1 전동기의 슬립각속도와 상기 제2 전동기의 슬립각속도가 동일하도록 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어하는 슬립각속도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The control module of the present invention includes a phase difference control unit for controlling any one of the first motor current and the second motor current so that the phase difference between the first motor current and the second motor current is a predetermined set phase difference; And a slip angular velocity control unit controlling any one of the first motor current and the second motor current such that the slip angular velocity of the first motor and the slip angular velocity of the second motor are the same.

본 발명의 상기 위상차 제어부는 상기 제1 전동기와 상기 제2 전동기 중 토크가 상대적으로 더 큰 토크의 전동기를 기준 전동기로 설정하여 나머지 전동기의 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.The phase difference control unit of the present invention is characterized in that the control of the current of the remaining motor by setting the motor of the torque of which the torque of the first motor and the second motor is relatively larger as the reference motor.

본 발명의 상기 지령전압 출력부로부터 상기 제1 전동기와 상기 제2 전동기의 각 상으로 공급되는 전류에 따라 상기 제1 전동기와 상기 제2 전동기 각각의 토크출력을 검출하고, 상기 제1 전동기의 토크출력과 상기 제2 전동기의 토크출력을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 기준 전동기를 검출하는 기준 전동기 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The torque output of each of the first motor and the second motor is detected according to the current supplied from the command voltage output unit to the respective phases of the first motor and the second motor, and the torque of the first motor is detected. And a reference motor detector configured to compare an output and a torque output of the second motor and detect the reference motor according to a comparison result.

본 발명의 상기 위상차 제어부는 공통레그를 통해 흐르는 공통전류가 최소가 되도록 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.The phase difference controller of the present invention is characterized by controlling any one of the first motor current and the second motor current so that the common current flowing through the common leg is minimized.

본 발명의 상기 위상차 제어부는 상기 제1 전동기의 지령속도와 상기 제1 전동기의 실제속도를 이용하여 상기 제1 전동기에 대한 제1 전동기 q축 전류를 생성하는 속도제어기; 및 상기 제1 전동기 전류의 전류위상과 상기 제2 전동기 전류의 전류위상이 상기 설정 위상차가 되도록 상기 제2 전동기의 제2 전동기 q축 전류를 생성하는 위상제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The phase difference control unit of the present invention includes a speed controller for generating a first motor q-axis current for the first motor by using the command speed of the first motor and the actual speed of the first motor; And a phase controller for generating a second motor q-axis current of the second motor such that the current phase of the first motor current and the current phase of the second motor current become the set phase difference.

본 발명의 상기 슬립각속도 제어부는 상기 제1 전동기에 대한 제1 전동기 d축 전류 및 상기 제2 전동기에 대한 제2 전동기 d축 전류를 산출하는 d축 전류 산출기; 상기 제1 전동기의 회전자각속도와 상기 제2 전동기의 회전자각속도의 오차를 기반으로 보상전류를 생성하는 슬립각속도 제어기; 및 상기 보상전류를 상기 제2 전동기 d축 전류에 합산하여 상기 제2 전동기 d축 전류를 보상하는 보상기를 포함하는 것을 특징으로 한다. The slip angular velocity controller of the present invention includes a d-axis current calculator for calculating a first motor d-axis current for the first motor and a second motor d-axis current for the second motor; A slip angular velocity controller generating a compensation current based on an error between the rotor angular velocity of the first motor and the rotor angular velocity of the second motor; And a compensator for compensating the second motor d-axis current by adding the compensation current to the d-axis current of the second motor.

본 발명의 일 측면에 따른 5레그 인버터 제어 장치는 전동기의 슬립각속도 제어를 통해서 2대의 전동기가 독립적인 운전을 수행하더라도 동일한 속도로 제어할 수 있고, 공통 레그의 전류를 다른 레그의 전류보다 낮게 유지하여 모든 레그에 동일한 스위칭소자를 사용할 수 있어 경제성과 설계편의성을 향상시킬 수 있다.The five-leg inverter control device according to an aspect of the present invention can control at the same speed even if the two motors perform independent operation through the slip angular velocity control of the motor, keeping the current of the common leg lower than the current of the other leg Therefore, the same switching element can be used for all legs, thereby improving economics and design convenience.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 5레그 인버터와 2개의 전동기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전동기와 제2 전동기의 6개의 지령전압으로부터 5레그 지령전압으로 변환하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 5레그 인버터 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 유도전동기에 대한 제어실험파형을 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 유동전동기에 대한 실험파형을 아타낸 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a five-leg inverter and two electric motors according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a process of converting six command voltages of a first motor and a second motor into a 5-leg command voltage according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a five-leg inverter control device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a control experiment waveform for two induction motors according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing experimental waveforms for two flow motors according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 5레그 인버터 제어 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, a 5-leg inverter control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, the terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 5레그 인버터와 2개의 전동기의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전동기와 제2 전동기의 6개의 지령전압으로부터 5레그 지령전압으로 변환하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 5레그 인버터 제어 장치의 블록 구성도이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 유도전동기에 대한 제어실험파형을 나타낸 도면이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 유동전동기에 대한 실험파형을 아타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of a five-leg inverter and two electric motors according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is 5 from the six command voltages of the first motor and the second motor according to an embodiment of the present invention FIG. 3 is a block diagram illustrating a five-leg inverter control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating two induction motors according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating a control waveform for the control motor, and FIG. 5 illustrates the experimental waveforms for two flow motors according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 5레그 인버터는 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52) 각각을 독립적으로 운전(토크제어)할 수 있는 토폴로지로써, 하나의 레그 즉, 공통레그(C)가 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52)에 모두 연결된다. 따라서, 5레그 인버터는 하나의 레그와 2개의 스위칭 소자를 감소시켜 경제적이고 높은 신뢰성을 얻을 수 있다. Referring to FIG. 1, the five-leg inverter is a topology capable of independently operating (torque control) each of the first and second motors 51 and 52. Both the first motor 51 and the second motor 52 are connected. Therefore, the five-leg inverter can reduce economic efficiency and high reliability by reducing one leg and two switching elements.

도 2를 참조하면, 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52)의 구동을 위한 지령전압은 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. Referring to FIG. 2, the command voltage for driving the first motor 51 and the second motor 52 may be expressed by Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, 전압변조범위를 증가시키기 위해서는 제1 전동기(51)와 제 2전동기에 아래의 수학식 2와 같이 옵셋전압(V offset,i )이 더해진다.In order to increase the voltage modulation range, an offset voltage V offset, i is added to the first motor 51 and the second motor as shown in Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

이와 같이, 옵셋전압(V offset,i )이 더해진 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52)의 최종지령전압은 아래의 수학식 3과 같이 표현된다.As such, the final command voltages of the first motor 51 and the second motor 52 to which the offset voltage V offset, i are added are expressed by Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기한 수학식 3을 통해 산출된 총 6개의 지령전압은 5레그 지령전압으로 변환되는데, 특히 공통레그(C)의 전류(IC_peak)는 공통레그(C)에서 제1 전동기(51)로 흐르는 제1 전동기 전류의 크기(I 1 )와 위상(θ 1 ), 및 제2 전동기(52)로 흐르는 제2 전동기 전류의 크기(I 2 )와 위상(θ 2 )에 의해서 결정되며, 수학식 4와 같이 표현된다. A total of six command voltages calculated through Equation 3 is converted into a five-leg command voltage, in particular, the current I C_peak of the common leg C flows from the common leg C to the first motor 51. It is determined by the magnitude ( I 1 ) and phase ( θ 1 ) of the first motor current, and the magnitude ( I 2 ) and phase ( θ 2 ) of the second motor current flowing to the second motor (52), It is expressed as

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 4를 참조하면, 제1 전동기 전류(I 1 )와 제2 전동기 전류(I 2 )의 위상차(δ = θ 1 - θ 2 )가 180도일 때 공통레그(C)에 흐르는 전류가 최소가 된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는, 제1 전동기 전류(I 1 )와 제2 전동기 전류(I 2 )의 위상차를 180도가 되도록 제어함으로써 공통레그(C)의 전류를 다른 레그(A,B,D,E) 이하로 유지한다.Referring to Equation 4, when the phase difference δ = θ 1 - θ 2 between the first motor current I 1 and the second motor current I 2 is 180 degrees, the minimum current flowing through the common leg C is minimal. do. Therefore, in one embodiment of the present invention, by controlling the phase difference between the first motor current ( I 1 ) and the second motor current ( I 2 ) to 180 degrees, the current of the common leg (C) is different leg (A, B, D E) Keep below.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 5레그 인버터 제어 장치는 제어모듈(10), 지령전압 출력부(20) 및 기준 전동기 검출부(30)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the five-leg inverter control device according to an embodiment of the present invention includes a control module 10, a command voltage output unit 20, and a reference motor detector 30.

기준 전동기 검출부(30)는 지령전압 출력부(20)로부터 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52)의 각 상으로 공급되는 실제 전류에 따라 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52) 각각의 토크를 산출하고, 제1 전동기(51)의 토크와 제2 전동기(52)의 토크를 비교하여 비교 결과에 따라 기준 전동기를 검출한다.The reference motor detection unit 30 is the first motor 51 and the second motor 52 in accordance with the actual current supplied from the command voltage output unit 20 to each phase of the first motor 51 and the second motor 52. ) Each torque is calculated, and the reference motor is detected according to the comparison result by comparing the torque of the first motor 51 with the torque of the second motor 52.

여기서, 기준 전동기는 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52) 중 어느 하나이다.Here, the reference electric motor is any one of the first electric motor 51 and the second electric motor 52.

본 실시예에서는 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52) 중 토크가 상대적으로 큰 전동기를 기준 전동기로 설정하여 나머지 전동기의 전류를 제어하며, 이 경우 상기한 바와 같이 제1 전동기 전류(I 1 )와 제2 전동기 전류(I 2 )의 위상차가 180도가 되도록 제어한다. 이에 대해서는 후술한다. In the present embodiment, the current of the remaining motor is controlled by setting a motor having a relatively large torque among the first motor 51 and the second motor 52 as a reference motor, and in this case, the first motor current I as described above. 1 ) and so that the phase difference between the second motor current I 2 is 180 degrees. This will be described later.

기준 전동기 검출부(30)는 제1 실제 전류 검출기(31), 제2 실제 전류 검출기(32), 토크 산출기(33) 및 토크 비교기(34)를 포함한다.The reference motor detector 30 includes a first real current detector 31, a second real current detector 32, a torque calculator 33, and a torque comparator 34.

제1 실제 전류 검출기(31)는 인버터부(Five-Leg Voltage Source Inverter;FLVSI)(40)로부터 제1 전동기(51)의 각 상에 인가되는 전류(ia1, ia1, ic1)와 위상(θ 1 )을 검출하고, 이들 제1 전동기(51)의 각 상에 인가되는 전류(ia1, ib1, ic1)와 제1 전동기(51)의 위상(θ 1 )을 이용하여 실제 제1 전동기 q축 전류(I qe,1 )와 실제 제1 전동기 d축 전류(I de,1 )를 산출한다. The first real current detector 31 is in phase with currents i a1 , i a1 , i c1 applied to each phase of the first electric motor 51 from an inverter unit (Five-Leg Voltage Source Inverter; FLVSI) 40. ( θ 1 ) is detected, and the current is applied using the currents i a1 , i b1 , i c1 applied to each phase of the first motor 51 and the phase θ 1 of the first motor 51. 1 The motor q-axis current I qe, 1 and the actual first motor d-axis current I de, 1 are calculated.

제2 실제 전류 검출기(32)는 인버터부(40)로부터 제2 전동기(52)의 각 상에 인가되는 전류(ia2, ib2, ic2)와 제2 전동기(52)의 위상(θ 2 )을 검출하고, 이들 제2 전동기(52)의 각 상에 인가되는 전류(ia2, ia2, ic2)와 제2 전동기(52)의 위상(θ 2 )을 이용하여 실제 제2 전동기 q축 전류(I qe,2 )와 실제 제2 전동기 d축 전류(I de,2 )를 산출한다. The second actual current detector 32 is a current (i a2 , i b2 , i c2 ) applied to each phase of the second motor 52 from the inverter unit 40 and the phase ( θ 2 ) of the second electric motor 52. ) And the actual second motor q using the currents i a2 , i a2 , i c2 applied to each phase of the second electric motor 52 and the phase θ 2 of the second electric motor 52. The axial current I qe, 2 and the actual second motor d-axis current I de, 2 are calculated.

토크 산출기(33)는 제1 실제 전류 검출기(31)에 의해 검출된 실제 제1 전동기 q축 전류(I qe,1 )와 실제 제1 전동기 d축 전류(I de,1 )을 이용하여 제1 전동기(51)의 토크(TIM,1)를 산출하고, 실제 제2 전동기 q축 전류(I qe,2 )와 실제 제2 전동기 d축 전류(I de,2 )을 이용하여 제2 전동기(52)의 토크(TIM,1)를 산출한다.The torque calculator 33 uses the first actual motor q-axis current I qe, 1 and the first first motor d-axis current I de, 1 detected by the first real current detector 31 to generate the first torque current. 1 The torque T IM, 1 of the motor 51 is calculated and the second electric motor is made using the actual second motor q-axis current I qe, 2 and the actual second motor d-axis current I de, 2 . The torque T IM, 1 of 52 is calculated.

토크 비교기(34)는 토크 산출기(33)에 의해 산출된 제1 전동기(51)의 토크(TIM,1)와 제2 전동기(52)의 토크(TIM,1)를 비교하여 비교 결과에 따라 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52) 중 어느 하나를 기준 전동기로 설정한다. 이 경우, 토크 비교기(34)는 제1 전동기(51)의 토크(TIM,1)와 제2 전동기(52)의 토크(TIM,2) 중 상대적으로 그 토크가 큰 전동기를 기준 전동기로 설정한다. Torque comparator 34 is the result compared by comparing the torque (T IM, 1) and the torque (T IM, 1) of the second electric motor 52 of the first electric motor 51 is calculated by the torque estimator 33 According to this, either one of the first electric motor 51 and the second electric motor 52 is set as the reference electric motor. In this case, the torque comparator 34 is a torque (T IM, 1) and the torque (T IM, 2) relative to the torque based on the motor for a motor of the second electric motor 52 of the first electric motor 51, Set it.

제어모듈(10)은 토크 비교기(34)에 의해 기준 전동기가 검출되면 검출된 기준 전동기를 기준으로, 공통레그(C)와 연결된 제1 전동기(51)로 흐르는 제1 전동기 전류와 제2 전동기(52)로 흐르는 제2 전동기 전류의 위상차 중 어느 하나를 제어하고, 제1 전동기(51)의 슬립각속도와 제2 전동기(52)의 슬립각속도가 동일하도록 제1 전동기 전류(I 1 )와 제2 전동기 전류(I 2 ) 중 어느 하나를 제어한다. The control module 10, based on the detected reference motor when the reference motor is detected by the torque comparator 34, includes a first motor current and a second motor flowing through the first motor 51 connected to the common leg C. 52. The first motor current I 1 and the second are controlled so as to control any one of the phase differences of the second electric motor current flowing to the second motor 52 so that the slip angular velocity of the first motor 51 and the slip angular velocity of the second motor 52 are the same. One of the motor currents I 2 is controlled.

제어모듈(10)은 상기한 바와 같이 제1 전동기(51)의 토크와 제2 전동기(52)의 토크 중 상대적으로 그 토크가 큰 전동기를 기준 전동기로 설정하고, 해당 기준 전동기를 기준으로 나머지 전동기의 전류를 제어하는 바, 제1 전동기 전류와 제2 전동기 전류 중 어느 하나가 제어될 수 있다. As described above, the control module 10 sets a relatively large motor among the torque of the first motor 51 and the torque of the second motor 52 as the reference motor, and sets the remaining motor based on the reference motor. By controlling the current of the bar, any one of the first motor current and the second motor current can be controlled.

본 실시예에서는 제1 전동기(51)가 기준 전동기로 검출된 것을 예시로 설명한다. 그러나, 도 3에서는 제1 전동기(51)가 기준 전동기로 검출된 경우(Case 1) 및 제2 전동기(52)가 기준 전동기로 검출된 경우(Case 2)가 모두 도시(동일한 도면부호로 표시됨)되었다. 그러나, 이들 Case 1과 Case 2가 별도의 하드웨어 또는 소프트웨어로 이루어지는 것은 아니다. In the present embodiment, the first motor 51 is detected as a reference motor by way of example. However, in FIG. 3, both the case where the first motor 51 is detected as the reference motor (Case 1) and the case where the second motor 52 is detected as the reference motor (Case 2) are shown (indicated by the same reference numerals). It became. However, these Case 1 and Case 2 are not made of separate hardware or software.

제어모듈(10)은 위상차 제어부(11) 및 슬립각속도 제어부(12)를 포함한다. The control module 10 includes a phase difference controller 11 and a slip angular velocity controller 12.

위상차 제어부(11)는 제1 전동기(51)의 토크와 제2 전동기(52)의 토크 중 그 토크가 상대적으로 큰 토크의 전동기를 기준 전동기로 하여 나머지 전동기의 전류를 제어하되, 제1 전동기 전류와 제2 전동기 전류의 위상차가 기 설정된 설정위상차가 되도록 제1 전동기 전류와 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어한다. The phase difference control unit 11 controls the current of the remaining motor by using a motor having a torque of which the torque of the first motor 51 and the torque of the second motor 52 having a relatively large torque is the reference motor. And one of the first motor current and the second motor current is controlled such that the phase difference between the second and second motor currents is a preset phase difference.

여기서, 설정위상차는 공통레그(C)를 통해 흐르는 전류가 나머지 다른 레그(B, C, D, E)를 통해 흐르는 전류 이하로 하는 위상차이며, 예컨대, 공통레그(C)를 통해 흐르는 전류가 최소가 되도록 하는 위상차이다. 설정위상차로는 180도가 채용될 수 있다. Here, the set phase difference is a phase difference such that a current flowing through the common leg C is equal to or less than a current flowing through the other legs B, C, D, and E. For example, the current flowing through the common leg C is minimum. Is a phase difference to be. As the set phase difference, 180 degrees may be employed.

위상차 제어부(11)는 속도제어기(111) 및 위상제어기(112)를 포함한다.The phase difference control unit 11 includes a speed controller 111 and a phase controller 112.

속도제어기(111)는 제1 전동기(51)의 지령속도(ωr,1)와 제1 전동기(51)의 실제속도(ω * r,1)를 이용하여 제1 전동기(51)에 대한 제1 전동기 q축 전류(I * qe,1 )를 생성한다. The speed controller 111 may control the first motor 51 with respect to the first motor 51 by using the command speed ω r, 1 of the first motor 51 and the actual speed ω * r, 1 of the first motor 51. 1 Generate the motor q-axis current ( I * qe, 1 ).

위상제어기(112)는 제1 전동기 전류의 위상(θ 1 )과 제2 전동기 전류의 위상(θ 2 )이 설정 위상차가 되도록 제2 전동기(52)의 제2 전동기 q축 전류(I * qe,2 )를 생성하는 것으로써, 제어변수 산출기(1121) 및 각도 제어기(1122)를 포함한다.The phase controller 112 includes the second motor q-axis current I * qe of the second motor 52 such that the phase θ 1 of the first motor current and the phase θ 2 of the second motor current are set phase differences . 2 ), comprising a control variable calculator 1121 and an angle controller 1122.

제어변수 산출기(1121)는 제1 전동기 전류의 위상(θ 1 )과 제2 전동기 전류의 위상(θ 2 )를 이용하여 아래의 수학식 5와 같이 제어변수(θ q )를 검출한다. The control variable calculator 1121 detects the control variable θ q as shown in Equation 5 below using the phase θ 1 of the first motor current and the phase θ 2 of the second motor current.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, δ는 제1 전동기 전류의 위상(θ 1 )과 제2 전동기 전류의 위상(θ 2 )의 위상차(θ 1 - θ 2 )이다. Here, δ is the phase difference θ 1 - θ 2 between the phase θ 1 of the first motor current and the phase θ 2 of the second motor current.

각도 제어기(1122)는 상기한 수학식 5에서 제어변수(θ q )가 0이 되는 제2 전동기(52)의 q축 전류지령(I * qe,2 )를 생성한다. 즉, 각도 제어기(1122)는 수학식 5를 기초로 제1 전동기 전류의 위상(θ 1 )과 제2 전동기 전류의 위상(θ 2 )의 위상차(θ 1 - θ 2 )가 설정 위상차, 즉 180도가 되는 제2 전동기의 q축 전류지령(I * qe,2 )를 생성한다. The angle controller 1122 generates the q-axis current command I * qe, 2 of the second electric motor 52 in which the control variable θ q becomes zero in Equation 5 described above. That is, the angle controller 1122 may set the phase difference θ 1 - θ 2 between the phase θ 1 of the first motor current and the phase θ 2 of the second motor current based on Equation 5, that is, 180. The q-axis current command I * qe, 2 of the second electric motor is generated.

한편, 전류위상차(δ)를 180도로 유지하면서 속도제어를 수행하기 위해서는 제1 전동기(51)와 제2 전동기(520 각각에서 부하토크에 맞는 토크를 발생시켜야 하는데, 이를 위해서는 제1 전동기(51)의 슬립각속도(ω sl,1 )와 제2 전동기(52)의 슬립각속도(ω sl,2 )가 동일하여야 한다. On the other hand, in order to perform the speed control while maintaining the current phase difference δ 180 degrees, the torque corresponding to the load torque should be generated in each of the first motor 51 and the second motor 520. For this purpose, the first motor 51 The slip angular velocity ω sl, 1 of the second motor 52 and the slip angular velocity ω sl, 2 of the second electric motor 52 should be the same.

이에, 슬립각속도 제어부(12)는 제1 전동기(51)의 슬립각속도(ω sl,1 )와 제2 전동기(52)의 슬립각속도(ω sl,2 )가 동일하도록 제1 전동기 전류와 제2 전동기 전류를 제어한다.Therefore, the slip angular velocity control unit (12) has a first slip angular velocity (ω sl, 1) and the second slip angular speed of the electric motor (52) (ω sl, 2) a first motor current and the second is equal to the electric motor 51, Control the motor current.

슬립각속도(ω sl,1 , ω sl,2 )는 아래의 수학식 6과 같이 표현된다.The slip angular velocity ω sl, 1 , ω sl, 2 is expressed by Equation 6 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, Rr,x는 유도전동기의 고정자 저항이고, Lr,x는 유도전동기의 고정자 인덕턴스이며, I * qe,x 는 유도전동기의 q축 전류이며, I * qe,x 는 유도전동기의 d축 전류이다.Where R r, x is the stator resistance of the induction motor, L r, x is the stator inductance of the induction motor, I * qe, x is the q-axis current of the induction motor, and I * qe, x is d of the induction motor Axial current.

슬립각속도 제어부(12)는 d축 전류 산출기(122), 슬립각속도 제어기(123) 및 보상기(124)를 포함한다.The slip angular velocity controller 12 includes a d-axis current calculator 122, a slip angular velocity controller 123, and a compensator 124.

d축 전류 산출기(122)는 제1 전동기(51)에 대한 제1 전동기 d축 전류 및 제2 전동기(52)에 대한 제2 전동기 d축 전류 각각을 아래의 수학식 7을 통해 산출한다. The d-axis current calculator 122 calculates each of the first motor d-axis current for the first motor 51 and the second motor d-axis current for the second motor 52 through Equation 7 below.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, 제1 전동기(51)에 대한 제1 전동기 d축 전류는 I* de,1=I* de,rate,1이다(도 3 참조). 또한, Vll,rated,x는 정격선간전압이고, frated,x는 정격주파수이다.Here, the first motor d-axis current for the first motor 51 is I * de, 1 = I * de, rate, 1 (see FIG. 3). Also, V ll, rated, x is the rated line voltage, and f rated, x is the rated frequency.

슬립각속도 제어기(123)는 이러한 제1 전동기(51)의 회전자각속도와 제2 전동기(52)의 회전자각속도의 오차(ω r,1 -ω r,2 )를 기반으로 보상전류를 생성한다. The slip angular velocity controller 123 generates a compensation current based on the error ω r, 1 - ω r, 2 of the rotor angular velocity of the first motor 51 and the rotor angular velocity of the second motor 52. .

즉, 슬립각속도 제어기(123)는 제1 전동기(51)의 회전자각속도와 제2 전동기(52)의 회전자각속도를 아래의 수학식 8과 같이 고정자각속도(ω e,1 , ω e,2 )와 슬립각속도(ω sl,1 , ω sl,2 )의 차로 산출한다. That is, the slip angular velocity controller 123 determines the rotor angular velocity of the first electric motor 51 and the rotor angular velocity of the second electric motor 52 as shown in Equation 8 below ( ω e, 1 , ω e, 2). ) And the slip angular velocity ( ω sl, 1 , ω sl, 2 ).

Figure pat00008
Figure pat00008

슬립각속도 제어기(123)는 이러한 제1 전동기(51)의 회전자각속도와 제2 전동기(52)의 회전자각속도의 오차(ω r,1 -ω r,2 )를 이용하여 보상전류(I* de,comp,2)를 생성한다. The slip angular velocity controller 123 uses the error ω r, 1 - ω r, 2 of the rotor angular velocity of the first motor 51 and the rotor angular velocity of the second motor 52 to compensate for the current I *. de, comp, 2 ).

여기서, 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52)의 위상제어는 고정자각속도(ω e,1 , ω e,2 )를 동일하게 제어하는 것이고, 슬립각속도제어는 슬립각속도(ω sl,1 , ω sl,2 )를 동일하게 제어하는 것이므로, 상기한 수학식 8에 의해서 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52)의 속도가 동일하게 제어된다.Here, the phase control of the first motor 51 and the second motor 52 is to control the stator angular velocity ( ω e, 1 , ω e, 2 ) equally, and the slip angular velocity control is the slip angular velocity ( ω sl, 1). , ω sl, 2 ) are controlled in the same manner, so that the speeds of the first electric motor 51 and the second electric motor 52 are equally controlled by the above equation (8).

보상기(124)는 슬립각속도 제어기(123)로부터 출력된 보상전류(I* de,comp,2)를 제2 전동기(52)로부터 출력된 d축 전류(I* de,rate,2)에 합산하여 최종적으로 제2 전동기 d축 전류(I* de,2)를 생성한다. 즉, I* de,2=I* de,rate,2+I* de,comp,2이다. The compensator 124 sums the compensation current I * de, comp, 2 output from the slip angular velocity controller 123 to the d-axis current I * de, rate, 2 output from the second electric motor 52. Finally, the second motor d-axis current I * de, 2 is generated. That is, I * de, 2 = I * de, rate, 2 + I * de, comp, 2 .

지령전압 출력부(20)는 제어모듈(10)로부터 출력되는 제1 전동기 전류와 제2 전동기 전류를 이용하여 인버터부(40)에 지령전압을 입력함으로써, 인버터부(40)를 통해 각 레그에서 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52)에 공급되는 전류를 제어한다. The command voltage output unit 20 inputs the command voltage to the inverter unit 40 by using the first motor current and the second motor current output from the control module 10, thereby in each leg through the inverter unit 40. The current supplied to the first electric motor 51 and the second electric motor 52 is controlled.

이 경우, 지령전압 출력부(20)는 위상차 제어부(11)로부터 입력된 제1 전동기 q축 전류(I * qe,1 )와 제2 전동기 q축 전류(I * qe,2 ), 및 슬립각속도 제어부(12)로부터 입력된 제1 전동기 d축 전류(I * de,1 )와 제2 전동기 d축 전류(I * de,2 )를 이용하여 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52)의 각 레그(A, B, C, D, E)의 전류를 출력한다.In this case, the command voltage output unit 20 includes the first motor q-axis current I * qe, 1 and the second motor q-axis current I * qe, 2 and the slip angular velocity inputted from the phase difference controller 11. The first electric motor 51 and the second electric motor 52 by using the first motor d-axis current I * de, 1 and the second motor d-axis current I * de, 2 input from the control unit 12. Output the current of each leg (A, B, C, D, E).

이 경우, 지령전압 출력부(20)는 제1 전동기 q축 전류(I * qe,1 )와 실제 제1 전동기 q축 전류(I qe,1 ) 간의 오차를 PI(Proportional Integral Control) 제어하여 제1 전동기 전압 기준치(V* qe,1)를 산출하고, 제2 전동기 q축 전류(I * qe,2 )와 실제 제2 전동기 q축 전류(I qe,2 ) 간의 오차를 PI 제어하여 제2 전동기 전압 기준치(V* qe,2)를 산출한다. 또한, 지령전압 출력부(20)는 제1 전동기 d축 전류(I * de,1 )와 실제 제1 전동기 d축 전류(I de,1 ) 간의 오차를 PI 제어하여 제1 전동기 전압 기준치(V* de,1)를 산출하고, 제2 전동기 d축 전류(I * de,2 )와 실제 제2 전동기 d축 전류(I de,2 ) 간의 오차를 PI 제어하여 제2 전동기 전압 기준치(V* de,2)를 산출한다.In this case, the command voltage output unit 20 controls the error between the first motor q-axis current I * qe, 1 and the actual first motor q-axis current I qe, 1 by controlling PI (Proportional Integral Control). 1 The motor voltage reference value (V * qe, 1 ) is calculated, and the error between the second motor q-axis current ( I * qe, 2 ) and the actual second motor q-axis current ( I qe, 2 ) is PI-controlled so that the second The motor voltage reference value V * qe, 2 is calculated. In addition, the command voltage output unit 20 controls the error between the first motor d-axis current I * de, 1 and the actual first motor d-axis current I de, 1 by PI to control the first motor voltage reference value V. * de, 1 ) is calculated, and PI control of the error between the second motor d-axis current ( I * de, 2 ) and the actual second motor d-axis current ( I de, 2 ) to determine the second motor voltage reference value (V *). de, 2 ).

참고로, 본 실시예에서는 PI 제어를 예시로 설명하였으나, 제1 전동기 q축 전류(I * qe,1 )와 실제 제1 전동기 q축 전류(I qe,1 ) 간의 오차를 제1 전동기 전압 기준치(V* qe,1)를 산출할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.For reference, in the present embodiment, the PI control has been described as an example, but the error between the first motor q-axis current I * qe, 1 and the actual first motor q-axis current I qe, 1 is determined based on the first motor voltage reference value. It will not be specifically limited if (V * qe, 1 ) can be calculated.

이어, 지령전압 출력부(20)는 상기한 제1 전동기 전압 기준치(V* de,1)와 제1 전동기 전압 기준치(V* qe,1)와 같은 dq축 동기좌표계를 abc축 회전좌표계로 변환하고, 제2 전동기 전압 기준치(V* de,2)와 제2 전동기 전압 기준치(V* qe,2)와 같은 dq축 동기좌표계를 abc축 회전좌표계로 각각 변환하여 수학식 1 내지 3에 나타난 바와 같은 지령전압을 생성한 후, 이들 6개의 지령전압을 수학식 4를 통해 5레그 지령전압으로 변환한다. Subsequently, the command voltage output unit 20 converts the dq-axis synchronous coordinate system such as the first motor voltage reference value V * de, 1 and the first motor voltage reference value V * qe, 1 into an abc-axis rotational coordinate system. And, dq-axis synchronous coordinate system, such as the second motor voltage reference value (V * de, 2 ) and the second motor voltage reference value (V * qe, 2 ) is converted into abc axis rotation coordinate system, respectively, as shown in Equations 1 to 3 After generating the same command voltage, these six command voltages are converted into 5-leg command voltages through the equation (4).

이러한 5레그 지령전압에 따라, 인버터부(40)가 PWM 제어하여 제1 전동기(51)와 제2 전동기(52) 각각에 전류를 인가한다. In accordance with the five-leg command voltage, the inverter unit 40 performs PWM control to apply a current to each of the first motor 51 and the second motor 52.

도 4 및 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 5레그 인버터 제어 장치의 실험 결과가 도시되었다.4 and 5 show the experimental results of the five-leg inverter control device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 2개의 유도전동기가 다른 부하 조건(T L,1 = 7Nm, T L,2 = 3Nm], [400-600-800rpm 변환])으로 제어되었을 때의 실험 결과이다.4 is an experimental result when two induction motors are controlled under different load conditions ( T L, 1 = 7 Nm, T L, 2 = 3 Nm], [400-600-800 rpm conversion]).

도 4 의 (b)는 위상제어만 적용된 경우(400rpm)로써, I c 는 I c1 또는 I c2 보다 작지만, 두 전동기의 속도오차발생하고 있음을 알 수 있고, 도 4 의 (c)는 위상제어와 슬립각속도제어가 적용된 경우(600rpm)로써, I c 는 I c1 또는 I c2 보다 작고 두 전동기 동일 속도로 운전하고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 4 의 (d)는 위상제어와 슬립각속도제어가 적용된 경우(800rpm)로써, I c 는 I c1 또는 I c2 보다 작고 두 전동기 동일 속도 운전하고 있음을 수 있다. 4 (b) shows that only phase control is applied (400 rpm), I c is smaller than I c1 or I c2 , but it can be seen that a speed error occurs between the two motors, and FIG. 4 (c) shows phase control. And slip angular velocity control is applied (600rpm), it can be seen that I c is smaller than I c1 or I c2 and both motors are running at the same speed. In addition, (d) of FIG. 4 is a case in which phase control and slip angular velocity control are applied (800 rpm), where I c is smaller than I c1 or I c2 and both motors are operating at the same speed.

도 5 는 2개의 유도전동기가 다른 부하 조건([T L,1 , T L,2 변환], [800rpm])으로 제어되었을 때의 실험 결과이다.FIG. 5 shows experimental results when two induction motors were controlled under different load conditions ([ T L, 1 , T L, 2 conversion], [800 rpm]).

도 5를 참조하면, TL,1은 8Nm에서 3Nm로 변경되고, 3Nm에서 8Nm로 변경되었다. TL,1는 3Nm에서 8Nm로 변경되고 8Nm에서 3Nm로 변경되었다. TL,1이 감소하면 I* qe1과 ωsl,1은 감소된다. 동시에, I* de,2는 슬립 제어에 의해 증가되고, I* qe,2는 증가된 I* de,2에 따라 구동 토크를 적절하게 생성하기 위해 슬립각속도 제어에 의해 감소된다. 그러므로, I* de,1은 ωsl,2를 증가시키기 위해 슬립각속도 제어에 의해 감소되고, I* qe1은 감소된 I* de,1에 따라 구동 토크를 적절하게 생성하도록 슬립각속도 제어에 의해 증가된다. 이러한 실험 결과로부터 2개 전동기의 공통전류를 최소화하고 동일 속도 구동을 보장하기 위한 속도 제어 성능이 확인될 수 있다. Referring to FIG. 5, TL, 1 was changed from 8Nm to 3Nm and changed from 3Nm to 8Nm. TL, 1 was changed from 3Nm to 8Nm and from 8Nm to 3Nm. When T L, 1 decreases, I * qe1 and ω sl, 1 decrease. At the same time, I * de, 2 is increased by the slip control, and I * qe, 2 is reduced by the slip angular velocity control to properly generate the drive torque according to the increased I * de, 2 . Therefore, I * de, 1 is reduced by slip angular velocity control to increase ω sl, 2 , and I * qe1 is increased by slip angular velocity control to properly generate drive torque according to the reduced I * de, 1 . do. From these experimental results, the speed control performance can be confirmed to minimize the common current of the two motors and ensure the same speed drive.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 5레그 인버터 제어 장치는 전동기의 슬립각속도 제어를 통해서 2대의 전동기가 독립적인 운전을 수행하더라도 동일한 속도로 제어할 수 있고, 공통 레그의 전류를 다른 레그의 전류보다 낮게 유지하여 모든 레그에 동일한 스위칭소자를 사용할 수 있어 경제성과 설계편의성을 향상시킬 수 있다.As such, the five-leg inverter control apparatus according to an embodiment of the present invention can control the two legs at the same speed through the slip angular velocity control of the motor, and control the current of the common leg at the same speed. By keeping it lower than the current, the same switching device can be used for all legs, improving economics and design convenience.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary and various modifications and equivalent other embodiments are possible from those skilled in the art. I will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

10: 제어모듈 11: 위상차 제어부
111: 속도제어기 112: 위상제어기
1121: 제어변수 산출기 1122: 각도 제어기
12: 슬립각속도 제어부 122: d축 전류 산출기
123: 슬립각속도 제어기 124: 보상기
20: 지령전압 출력부 30: 기준 전동기 검출부
31: 제1 실제 전류 검출기 32: 제2 실제 전류 검출기
33: 토크 산출기 34: 토크 비교기
40: 인버터부 51: 제1 전동기
52: 제2 전동기10: control module 11: phase difference control unit
111: speed controller 112: phase controller
1121: control variable calculator 1122: angle controller
12: slip angular velocity control unit 122: d-axis current calculator
123: slip angular velocity controller 124: compensator
20: command voltage output unit 30: reference motor detection unit
31: first real current detector 32: second real current detector
33: torque calculator 34: torque comparator
40: inverter unit 51: first electric motor
52: second electric motor

Claims (15)

제1 전동기로 흐르는 제1 전동기 전류와 제2 전동기로 흐르는 제2 전동기 전류의 위상차가 기 설정된 설정위상차가 되도록 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어하는 위상차 제어부; 및
상기 제1 전동기의 슬립각속도와 상기 제2 전동기의 슬립각속도가 동일하도록 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어하는 슬립각속도 제어부를 포함하는 5레그 인버터 제어 장치.
A phase difference control unit controlling any one of the first motor current and the second motor current such that a phase difference between the first motor current flowing through the first motor and the second motor current flowing through the second motor becomes a preset set phase difference; And
And a slip angular velocity control unit configured to control any one of the first motor current and the second motor current such that the slip angular velocity of the first motor and the slip angular velocity of the second motor are the same.
제 1 항에 있어서, 상기 위상차 제어부는 상기 제1 전동기와 상기 제2 전동기 중 토크가 상대적으로 더 큰 토크의 전동기를 기준 전동기로 설정하여 나머지 전동기의 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
The 5-leg inverter control according to claim 1, wherein the phase difference control unit controls the current of the remaining motors by setting a motor having a torque greater than that of the first motor and the second motor as a reference motor. Device.
제 1 항에 있어서, 상기 설정위상차는 공통레그를 통해 흐르는 공통전류가 최소가 되게 설정되는 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
The 5-leg inverter control apparatus according to claim 1, wherein the set phase difference is set so that the common current flowing through the common leg is minimized.
제 1 항에 있어서, 상기 위상차 제어부는
상기 제1 전동기의 지령속도와 상기 제1 전동기의 실제속도를 이용하여 상기 제1 전동기에 대한 제1 전동기 q축 전류를 생성하는 속도제어기; 및
상기 제1 전동기 전류의 전류위상과 상기 제2 전동기 전류의 전류위상이 상기 설정 위상차가 되도록 상기 제2 전동기의 제2 전동기 q축 전류를 생성하는 위상제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the phase difference control unit
A speed controller for generating a first motor q-axis current for the first motor by using the command speed of the first motor and the actual speed of the first motor; And
And a phase controller for generating a second motor q-axis current of the second motor such that the current phase of the first motor current and the current phase of the second motor current become the set phase difference. Device.
제 1 항에 있어서, 상기 슬립각속도 제어부는
상기 제1 전동기에 대한 제1 전동기 d축 전류 및 상기 제2 전동기에 대한 제2 전동기 d축 전류를 산출하는 d축 전류 산출기;
상기 제1 전동기의 회전자각속도와 상기 제2 전동기의 회전자각속도의 오차를 기반으로 보상전류를 생성하는 슬립각속도 제어기; 및
상기 보상전류를 상기 제2 전동기 d축 전류에 합산하여 상기 제2 전동기 d축 전류를 보상하는 보상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the slip angular velocity control unit
A d-axis current calculator for calculating a first motor d-axis current for the first motor and a second motor d-axis current for the second motor;
A slip angular velocity controller generating a compensation current based on an error between the rotor angular velocity of the first motor and the rotor angular velocity of the second motor; And
And a compensator for compensating the second motor d-axis current by adding the compensation current to the d-axis current of the second motor.
공통레그에 연결된 제1 전동기의 지령속도와 상기 제1 전동기의 실제속도를 이용하여 상기 제1 전동기에 대한 제1 전동기 q축 전류를 생성하는 속도제어기; 및
상기 제1 전동기 전류의 전류위상과 상기 공통레그에 연결된 제2 전동기 전류의 전류위상이 기 설정된 설정 위상차가 되도록 상기 제2 전동기의 제2 전동기 q축 전류를 생성하는 위상제어기를 포함하는 5레그 인버터 제어 장치.
A speed controller for generating a first motor q-axis current for the first motor by using the command speed of the first motor connected to the common leg and the actual speed of the first motor; And
A five-leg inverter including a phase controller for generating the second motor q-axis current of the second motor such that the current phase of the first motor current and the current phase of the second motor current connected to the common leg are preset set phase differences. controller.
제 6 항에 있어서, 상기 제1 전동기의 토크는 상기 제2 전동기의 토크보다 상대적으로 더 큰 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
7. The five-leg inverter control device according to claim 6, wherein the torque of the first electric motor is relatively larger than the torque of the second electric motor.
제 6 항에 있어서, 상기 설정위상차는 상기 공통레그를 통해 흐르는 공통전류가 최소가 되게 설정되는 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
The 5-leg inverter control apparatus according to claim 6, wherein the set phase difference is set so that the common current flowing through the common leg is minimized.
제1 전동기로 흐르는 제1 전동기 전류와 제2 전동기로 흐르는 제2 전동기 전류의 위상차가 기 설정된 설정 위상차가 되고 상기 제1 전동기의 슬립각속도와 상기 제2 전동기의 슬립각속도가 동일하도록, 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 적어도 하나를 제어하는 제어모듈; 및
상기 제어모듈로부터 출력되는 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류를 통해 지령전압을 생성하여 인버터부에 입력하는 지령전압 검출부를 포함하는 5레그 인버터 제어 장치.
The first phase current difference between the first motor current flowing through the first motor and the second motor current flowing through the second motor becomes a preset set phase difference, and the slip angular velocity of the first motor is equal to the slip angular velocity of the second motor; A control module for controlling at least one of a motor current and a second motor current; And
And a command voltage detector configured to generate and input a command voltage to the inverter through the first motor current and the second motor current output from the control module.
제 9 항에 있어서, 상기 제어모듈은
상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류의 위상차가 기 설정된 설정위상차가 되도록 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어하는 위상차 제어부; 및
상기 제1 전동기의 슬립각속도와 상기 제2 전동기의 슬립각속도가 동일하도록 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어하는 슬립각속도 제어부를 포함하는 5레그 인버터 제어 장치.
The method of claim 9, wherein the control module
A phase difference controller which controls any one of the first motor current and the second motor current such that the phase difference between the first motor current and the second motor current is a preset set phase difference; And
And a slip angular velocity control unit configured to control any one of the first motor current and the second motor current such that the slip angular velocity of the first motor and the slip angular velocity of the second motor are the same.
제 10 항에 있어서, 상기 위상차 제어부는 상기 제1 전동기와 상기 제2 전동기 중 토크가 상대적으로 더 큰 토크의 전동기를 기준 전동기로 설정하여 나머지 전동기의 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
The 5-leg inverter control according to claim 10, wherein the phase difference controller controls the current of the remaining motors by setting a motor having a torque greater than that of the first motor and the second motor as a reference motor. Device.
제 11 항에 있어서, 상기 지령전압 출력부로부터 상기 제1 전동기와 상기 제2 전동기의 각 상으로 공급되는 전류에 따라 상기 제1 전동기와 상기 제2 전동기 각각의 토크출력을 검출하고, 상기 제1 전동기의 토크출력과 상기 제2 전동기의 토크출력을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 기준 전동기를 검출하는 기준 전동기 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
12. The method of claim 11, wherein the torque output of each of the first motor and the second motor is detected in accordance with a current supplied from each of the command voltage output parts to the respective phases of the first motor and the second motor, And a reference motor detector for comparing the torque output of the motor with the torque output of the second motor and detecting the reference motor according to a comparison result.
제 10 항에 있어서, 상기 위상차 제어부는 공통레그를 통해 흐르는 공통전류가 최소가 되도록 상기 제1 전동기 전류와 상기 제2 전동기 전류 중 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
The apparatus of claim 10, wherein the phase difference control unit controls any one of the first motor current and the second motor current so that the common current flowing through the common leg is minimized.
제 10 항에 있어서, 상기 위상차 제어부는
상기 제1 전동기의 지령속도와 상기 제1 전동기의 실제속도를 이용하여 상기 제1 전동기에 대한 제1 전동기 q축 전류를 생성하는 속도제어기; 및
상기 제1 전동기 전류의 전류위상과 상기 제2 전동기 전류의 전류위상이 상기 설정 위상차가 되도록 상기 제2 전동기의 제2 전동기 q축 전류를 생성하는 위상제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
The method of claim 10, wherein the phase difference control unit
A speed controller for generating a first motor q-axis current for the first motor by using the command speed of the first motor and the actual speed of the first motor; And
And a phase controller for generating a second motor q-axis current of the second motor such that the current phase of the first motor current and the current phase of the second motor current become the set phase difference. Device.
제 10 항에 있어서, 상기 슬립각속도 제어부는
상기 제1 전동기에 대한 제1 전동기 d축 전류 및 상기 제2 전동기에 대한 제2 전동기 d축 전류를 산출하는 d축 전류 산출기;
상기 제1 전동기의 회전자각속도와 상기 제2 전동기의 회전자각속도의 오차를 기반으로 보상전류를 생성하는 슬립각속도 제어기; 및
상기 보상전류를 상기 제2 전동기 d축 전류에 합산하여 상기 제2 전동기 d축 전류를 보상하는 보상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 5레그 인버터 제어 장치.
The method of claim 10, wherein the slip angular velocity control unit
A d-axis current calculator for calculating a first motor d-axis current for the first motor and a second motor d-axis current for the second motor;
A slip angular velocity controller generating a compensation current based on an error between the rotor angular velocity of the first motor and the rotor angular velocity of the second motor; And
And a compensator for compensating the second motor d-axis current by adding the compensation current to the d-axis current of the second motor.
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