KR20220080502A - Motor drive system and method for preventing irreversible demagnetization of permanent magnet - Google Patents
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Abstract
모터가 구동 중인 경우 상기 모터에 구비된 영구자석의 현재 자속밀도를 추정하는 자속밀도 추정부; 사전 설정된 온도-자속밀도 특성을 갖는 표준 영구자석의 자속밀도와 상기 모터에 구비된 영구자석 사이의 자속밀도 편차를 사전 도출하여 저장하고, 상기 자속밀도 추정부에서 추정된 현재 자속밀도에서 상기 자속밀도를 차감하여 자속밀도 보정값을 생성하는 자속밀도 산포 보정부; 상기 표준 영구자석의 온도-자속밀도 특성에 기반하여 상기 자속밀도 산포 보정부에서 생성된 자속밀도 보정값에 따른 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 도출하는 영구자석 온도 추정부; 및 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 감소시키기 위한 제어를 수행하는 과온 방지부를 포함하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템이 개시된다.a magnetic flux density estimation unit for estimating a current magnetic flux density of a permanent magnet provided in the motor when the motor is being driven; Pre-set temperature - the magnetic flux density deviation between the standard permanent magnet having a magnetic flux density characteristic and the permanent magnet provided in the motor is derived and stored, and the magnetic flux density from the current magnetic flux density estimated by the magnetic flux density estimator a magnetic flux density distribution correcting unit generating a magnetic flux density correction value by subtracting ; a permanent magnet temperature estimation unit for deriving a temperature of the permanent magnet provided in the motor according to the magnetic flux density correction value generated by the magnetic flux density distribution correcting unit based on the temperature-magnetic flux density characteristic of the standard permanent magnet; And Irreversible demagnetization of the permanent magnet comprising an overtemperature prevention unit performing control to reduce the temperature of the permanent magnet provided in the motor based on the temperature of the permanent magnet provided in the motor derived from the permanent magnet temperature estimation unit A motor drive system that prevents
Description
본 발명은 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 시스템 및 모터 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터 내 구비되는 영구자석의 온도를 정확하게 예측하여 영구자석의 온도가 과도하게 상승되는 경우 발생하는 영구자석의 불가역 감자를 방지할 수 있는 모터 시스템 및 모터 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor system and a motor driving method for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet, and more particularly, to accurately predict the temperature of a permanent magnet provided in a motor to generate a permanent magnet that occurs when the temperature of the permanent magnet is excessively increased. It relates to a motor system and a motor driving method capable of preventing irreversible demagnetization of a magnet.
모터를 동력원으로 사용하는 자동차 등과 같은 이동 장치의 경우 큰 토크를 얻기 위해 영구자석 내장형 모터를 주로 채용하고 있다. 이러한 영구자석 내장형 모터의 경우 모터 사용 시간이 길어질수록 모터의 발열에 의해 내부의 영구자석의 온도가 상승하게 되고 일정 수준 이상 영구자석 온도가 상승하는 경우 영구자석이 자성을 상실하는 불가역 감자가 발생할 수 있다.In the case of moving devices such as automobiles using a motor as a power source, a permanent magnet built-in motor is mainly used to obtain a large torque. In the case of such a built-in permanent magnet motor, as the motor usage time increases, the temperature of the internal permanent magnet rises due to the heat of the motor. have.
따라서, 모터의 제어 시, 모터 내 영구자석에 불가역 감자가 진행 되는 것을 방지하기 위해 영구자석의 온도를 지속적으로 모니터링 하여, 영구자석 온도가 불가역 감자가 발생하는 최대 한계 온도 이상 상승하지 않도록 하여 영구자석을 보호하여야 한다. Therefore, when controlling the motor, the temperature of the permanent magnet is continuously monitored to prevent irreversible demagnetization of the permanent magnet in the motor, so that the temperature of the permanent magnet does not rise above the maximum limit temperature at which irreversible demagnetization occurs. should be protected
일반적인 동력용 모터는 영구자석을 회전자에 적용하고 있으므로 영구자석 자체에 온도 센서를 장착하여 실시간으로 온도를 모니터링 하는 방법의 구현이 어렵다. 이에 따라, 영구자석의 온도 모니터링은, 고정자 코일에 설치된 온도 센서에서 검출된 고정자 코일 온도를 영구자석 온도로 대체하여 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 방법이 적용되고 있다. Since a general motor for power uses a permanent magnet to the rotor, it is difficult to implement a method of monitoring the temperature in real time by mounting a temperature sensor on the permanent magnet itself. Accordingly, for the temperature monitoring of the permanent magnet, a method of preventing irreversible demagnetization of the permanent magnet by replacing the temperature of the stator coil detected by a temperature sensor installed in the stator coil with the temperature of the permanent magnet is applied.
그러나, 모터의 고정자 코일과 회전자의 영구자석은 발열량 및 열 용량이 상호 상이하여, 모터를 구동할 때 고정자 코일과 회전자의 영구자석의 온도 상승 추세는 서로 상이하다. However, since the stator coil of the motor and the permanent magnet of the rotor have different calorific value and heat capacity, the temperature rising trend of the stator coil and the permanent magnet of the rotor is different from each other when the motor is driven.
따라서, 고정자 코일의 온도 상승보다 영구자석 온도 상승이 더 커서 고정자 코일 온도가 영구자석의 온도를 대표하지 못할 경우, 영구자석의 불가역 감자를 예방하기 어려운 문제가 있다.Therefore, if the permanent magnet temperature rise is greater than the temperature rise of the stator coil and the stator coil temperature does not represent the temperature of the permanent magnet, it is difficult to prevent irreversible demagnetization of the permanent magnet.
상기 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.The matters described as the background art are only for improving the understanding of the background of the present invention, and should not be taken as acknowledging that they correspond to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.
이에 본 발명은, 모터 내 구비되는 영구자석의 온도를 정확하게 예측하여 영구자석의 온도가 과도하게 상승되는 경우 발생하는 영구자석의 불가역 감자를 방지할 수 있는 모터 시스템 및 모터 구동 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.Accordingly, the present invention provides a motor system and a motor driving method capable of preventing irreversible demagnetization of the permanent magnet that occurs when the temperature of the permanent magnet is excessively increased by accurately predicting the temperature of the permanent magnet provided in the motor. Make it a technical task you want to do.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,The present invention as a means for solving the above technical problem,
모터가 구동 중인 경우 상기 모터에 구비된 영구자석의 현재 자속밀도를 추정하는 자속밀도 추정부;a magnetic flux density estimation unit for estimating a current magnetic flux density of a permanent magnet provided in the motor when the motor is being driven;
사전 설정된 온도-자속밀도 특성을 갖는 표준 영구자석의 자속밀도와 상기 모터에 구비된 영구자석 사이의 자속밀도 편차를 사전 도출하여 저장하고, 상기 자속밀도 추정부에서 추정된 현재 자속밀도에서 상기 자속밀도를 차감하여 자속밀도 보정값을 생성하는 자속밀도 산포 보정부;Pre-set temperature - the magnetic flux density deviation between the standard permanent magnet having a magnetic flux density characteristic and the permanent magnet provided in the motor is derived and stored, and the magnetic flux density from the current magnetic flux density estimated by the magnetic flux density estimator a magnetic flux density distribution correcting unit generating a magnetic flux density correction value by subtracting ;
상기 표준 영구자석의 온도-자속밀도 특성에 기반하여 상기 자속밀도 산포 보정부에서 생성된 자속밀도 보정값에 따른 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 도출하는 영구자석 온도 추정부; 및a permanent magnet temperature estimation unit for deriving a temperature of the permanent magnet provided in the motor according to the magnetic flux density correction value generated by the magnetic flux density distribution correcting unit based on the temperature-magnetic flux density characteristic of the standard permanent magnet; and
상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 감소시키기 위한 제어를 수행하는 과온 방지부;an overtemperature prevention unit configured to perform control to reduce the temperature of the permanent magnet provided in the motor based on the temperature of the permanent magnet provided in the motor derived from the permanent magnet temperature estimation unit;
를 포함하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템을 제공한다.It provides a motor drive system to prevent irreversible demagnetization of a permanent magnet comprising a.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 자속밀도 추정부는, 상기 모터의 동기 좌표계의 q축 전압, d축 전류, q축 전류, 회전 각속도, d축 인덕턴스, 권선 저항을 기반으로 구동 중인 상기 모터의 현재 사고밀도를 추정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the magnetic flux density estimating unit, q-axis voltage, d-axis current, q-axis current, rotation angular velocity, d-axis inductance, winding resistance of the synchronous coordinate system of the motor based on the current of the motor being driven The accident density can be estimated.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 자석밀도 추정부는, 식In one embodiment of the present invention, the magnet density estimating unit,
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본 발명의 일 실시형태에서, 상기 자속밀도 산포 보정부는, 상기 모터 내 코일 또는 코어가 상기 영구자석과 열평형인 상태에서, 사전 설정된 상기 표준 영구자석의 온도-자속밀도 특성을 기반으로 코일 또는 코어에 설치된 온도 센서에서 검출된 온도에 대응되는 자속밀도를 이용하여 상기 자속밀도 편차를 도출하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the magnetic flux density distribution correcting unit, in a state in which the coil or core in the motor is in thermal equilibrium with the permanent magnet, preset temperature of the standard permanent magnet - Coil or core based on magnetic flux density characteristics It is possible to prevent irreversible demagnetization of the permanent magnet, characterized in that the deviation of the magnetic flux density is derived using the magnetic flux density corresponding to the temperature detected by the temperature sensor installed in the .
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 자속밀도 산포 보정부는, 하기 식In one embodiment of the present invention, the magnetic flux density dispersion correction unit,
(
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 과온 방지부는, 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터에 구비된 코일 또는 코어를 냉각하기 위한 냉각기의 냉각 성능을 강화할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the temperature of the permanent magnet derived from the permanent magnet temperature estimating unit is higher than a preset reference temperature, the overtemperature prevention unit is a cooler for cooling the coil or core provided in the motor. Cooling performance can be enhanced.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 과온 방지부는, 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인 외곽으로 변경할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the temperature of the permanent magnet derived from the permanent magnet temperature estimating unit is higher than a preset reference temperature, the over-temperature prevention unit sets the current trajectory of the motor to a maximum torque per unit current (Maximum Torque). Per Ampere: MTPA) can be changed outside the line.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 과온 방지부는, 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 출력을 감소시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the overtemperature prevention unit, when the temperature of the permanent magnet derived from the permanent magnet temperature estimation unit is higher than a preset reference temperature, may reduce the output of the motor.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 과온 방지부는, 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제1 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터에 구비된 코일 또는 코어를 냉각하기 위한 냉각기의 냉각 성능을 강화하고, 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제1 기준 온도 보다 더 큰 값을 갖는 제2 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인 외곽으로 변경하며, 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제2 기준 온도 보다 더 큰 값을 갖는 제3 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 출력을 감소시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the overtemperature prevention unit, when the temperature of the permanent magnet is higher than a preset first reference temperature, strengthens the cooling performance of the cooler for cooling the coil or core provided in the motor, the When the temperature of the permanent magnet is higher than the second reference temperature having a value greater than the first reference temperature preset, the current trajectory of the motor is changed to the outside of the Maximum Torque Per Ampere (MTPA) line, When the temperature of the permanent magnet is higher than the third reference temperature having a larger value than the preset second reference temperature, the output of the motor may be reduced.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 과온 방지부는, 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인 외곽으로 변경하는 경우, 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 커질수록 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인에서 더 멀어지도록 결정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the overtemperature prevention unit changes the current trajectory of the motor to the outside of the Maximum Torque Per Ampere (MTPA) line, the permanent magnet temperature estimator derived from the permanent magnet temperature estimator As the temperature of the magnet becomes greater than the preset reference temperature, the current trajectory of the motor may be determined to be further away from the Maximum Torque Per Ampere (MTPA) line.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 과온 방지부는, 상기 모터의 출력을 감소시키는 경우, 상기 모터의 출력 감소를 시작하는 기준 온도와 그 보다 더 큰 값을 갖는 제4 기준 온도 사이에서 선형적으로 상기 모터의 출력을 감소시키며, 상기 제4 기준 온도에서 모터의 출력을 0이 되게 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the overtemperature prevention unit, when reducing the output of the motor, linearly between a reference temperature at which the output of the motor starts to decrease and a fourth reference temperature having a larger value than that The output of the motor may be reduced, and the output of the motor may be made 0 at the fourth reference temperature.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,The present invention as another means for solving the above technical problem,
모터가 구동 중인 경우 상기 모터에 구비된 영구자석의 현재 자속밀도를 추정하는 단계;estimating a current magnetic flux density of a permanent magnet provided in the motor when the motor is being driven;
사전 설정된 온도-자속밀도 특성을 갖는 표준 영구자석의 자속밀도와 상기 모터에 구비된 영구자석 사이의 자속밀도 편차를 사전 도출하여 저장하고, 상기 자속밀도 추정부에서 추정된 현재 자속밀도에서 상기 자속밀도를 차감하여 자속밀도 보정값을 생성하는 단계;Pre-set temperature - the magnetic flux density deviation between the standard permanent magnet having a magnetic flux density characteristic and the permanent magnet provided in the motor is derived and stored, and the magnetic flux density from the current magnetic flux density estimated by the magnetic flux density estimator generating a magnetic flux density correction value by subtracting
상기 표준 영구자석의 온도-자속밀도 특성에 기반하여 상기 자속밀도 산포 보정부에서 생성된 자속밀도 보정값에 따른 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 도출하는 하는 단계; 및deriving the temperature of the permanent magnet provided in the motor according to the magnetic flux density correction value generated by the magnetic flux density distribution correcting unit based on the temperature-magnetic flux density characteristic of the standard permanent magnet; and
상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 감소시키기 위한 제어를 수행하는 단계;performing control for reducing the temperature of the permanent magnet provided in the motor based on the temperature of the permanent magnet provided in the motor derived from the permanent magnet temperature estimation unit;
를 포함하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 방법을 제공한다.It provides a motor driving method to prevent irreversible demagnetization of a permanent magnet comprising a.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 현재 자속밀도를 추정하는 단계는, 식In one embodiment of the present invention, the step of estimating the current magnetic flux density is,
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본 발명의 일 실시형태에서, 상기 자속밀도 보정값을 생성하는 단계는, 상기 모터 내 코일 또는 코어가 상기 영구자석과 열평형인 상태에서, 사전 설정된 상기 표준 영구자석의 온도-자속밀도 특성을 기반으로 코일 또는 코어에 설치된 온도 센서에서 검출된 온도에 대응되는 자속밀도를 이용하여 상기 자속밀도 편차를 도출할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the generating of the magnetic flux density correction value comprises, in a state in which the coil or core in the motor is in thermal equilibrium with the permanent magnet, preset temperature of the standard permanent magnet - Based on the magnetic flux density characteristic As a result, the magnetic flux density deviation can be derived using the magnetic flux density corresponding to the temperature detected by the temperature sensor installed in the coil or core.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 자속밀도 보정값을 생성하는 단계는, 하기 식In one embodiment of the present invention, the step of generating the magnetic flux density correction value is
(
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 수행하는 단계는, 상기 영구자석의 온도를 도출하는 단계에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터에 구비된 코일 또는 코어를 냉각하기 위한 냉각기의 냉각 성능을 강화하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the performing step, when the temperature of the permanent magnet derived in the step of deriving the temperature of the permanent magnet is higher than a preset reference temperature, cooling the coil or core provided in the motor It may include the step of enhancing the cooling performance of the cooler for
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 수행하는 단계는, 상기 영구자석의 온도를 도출하는 단계에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인 외곽으로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the performing step, when the temperature of the permanent magnet derived in the step of deriving the temperature of the permanent magnet is higher than a preset reference temperature, the current trajectory of the motor is set to the maximum per unit current. It may include changing the torque (Maximum Torque Per Ampere: MTPA) outside the line.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 수행하는 단계는, 상기 영구자석의 온도를 도출하는 단계에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 출력을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the performing step includes reducing the output of the motor when the temperature of the permanent magnet derived in the step of deriving the temperature of the permanent magnet is higher than a preset reference temperature can do.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 수행하는 단계는, 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제1 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터에 구비된 코일 또는 코어를 냉각하기 위한 냉각기의 냉각 성능을 강화하는 단계; 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제1 기준 온도 보다 더 큰 값을 갖는 제2 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인 외곽으로 변경하는 단계; 및 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제2 기준 온도 보다 더 큰 값을 갖는 제3 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 출력을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the performing step is, when the temperature of the permanent magnet is higher than a preset first reference temperature, strengthening the cooling performance of a cooler for cooling the coil or core provided in the motor ; When the temperature of the permanent magnet is higher than the second reference temperature having a value greater than the first reference temperature preset, the current trajectory of the motor is changed to the outside of the Maximum Torque Per Ampere (MTPA) line step; and when the temperature of the permanent magnet is higher than a third reference temperature having a value greater than a preset second reference temperature, reducing the output of the motor.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 변경하는 단계는, 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 커질수록 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인에서 더 멀어지도록 결정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the changing step, as the temperature of the permanent magnet derived from the permanent magnet temperature estimation unit becomes greater than a preset reference temperature, the current trajectory of the motor is set to a maximum torque per unit current (Maximum Torque). Per Ampere (MTPA) can be determined further away from the line.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 감소시키는 단계는, 상기 모터의 출력 감소를 시작하는 기준 온도와 그 보다 더 큰 값을 갖는 제4 기준 온도 사이에서 선형적으로 상기 모터의 출력을 감소시키며, 상기 제4 기준 온도에서 모터의 출력을 0이 되게 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the reducing step decreases the output of the motor linearly between a reference temperature at which the output of the motor starts to decrease and a fourth reference temperature having a larger value than the reference temperature, At the fourth reference temperature, the output of the motor may be zero.
상기 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템 및 방법에 따르면, 모터의 제작 과정에서 모터 내 영구자석의 착자 시 발생하는 착자량의 오차로 인한 산포 오차를 도출하고 산포 오차에 따른 영구자석의 자속밀도 오차를 감안하여 영구자석의 자속밀도에 따른 온도를 추정한다. 이와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템 및 방법은, 영구자석의 자속밀도를 정확하게 추정함으로써 영구자석이 온도를 정확하게 추정할 수 있고, 그에 따라 모터 내 영구자석의 과온으로 인한 불가역 감자가 발생하는 것을 예방할 수 있다.According to the motor driving system and method for preventing irreversible demagnetization of the permanent magnet, a dispersion error due to an error in the amount of magnetization that occurs when the permanent magnet in the motor is magnetized during the manufacturing process of the motor is derived, and the magnetic flux of the permanent magnet according to the dispersion error Estimate the temperature according to the magnetic flux density of the permanent magnet considering the density error. As such, the motor driving system and method for preventing irreversible demagnetization of the permanent magnet according to various embodiments of the present invention can accurately estimate the temperature of the permanent magnet by accurately estimating the magnetic flux density of the permanent magnet, and accordingly, in the motor It is possible to prevent irreversible demagnetization due to overheating of the permanent magnet.
또한, 상기 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템 및 방법에 따르면, 모터 내 영구자석의 온도를 정확하게 예측함으로써 불가역 감자가 발생하는 임계 온도가 높은 고가의 영구자석을 적용할 필요가 없으며, 불가역 발생 온도 측정의 부정확성을 감안하여 적용되었던 과도한 냉각 용량의 냉각기를 도입하지 않아도 되므로, 시스템 구현에 소요되는 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다.In addition, according to the motor driving system and method for preventing irreversible demagnetization of the permanent magnet, it is not necessary to apply an expensive permanent magnet with a high critical temperature at which irreversible demagnetization occurs by accurately predicting the temperature of the permanent magnet in the motor, irreversible Since it is not necessary to introduce a cooler with an excessive cooling capacity, which has been applied in consideration of the inaccuracy of the generated temperature measurement, it is possible to significantly reduce the cost of implementing the system.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 영구자석의 온도 변화에 따른 자속밀도 변화량의 일례를 도시한 그래프이다.
도 3은 모터에 자성재료를 삽입한 상태에서 착자된 영구자석의 기준온도에서의 자속밀도 산포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 전형적인 영구자석 매입형 동기 모터의 단면 일부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 것과 같은 영구자석 매입형 동기 모터의 각 구성요소간 열 전달 경로를 모델화 한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템의 과온 방지부에서 이루어지는 모터 과온 방지 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템의 과온 방지부에서 이루어지는 전류 지령 궤적 변경 기법을 설명하기 위한 통상적인 동기 좌표계에서 모터의 등토크 곡선과 단위 전류당 최대 토크 곡선을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템의 과온 방지부에서 모터 출력 제한을 수행하는 예를 도시한 그래프이다.1 is a block diagram illustrating a motor driving system for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph illustrating an example of a change in magnetic flux density according to a change in temperature of a permanent magnet.
3 is a graph showing the magnetic flux density distribution at a reference temperature of a magnetized permanent magnet in a state in which a magnetic material is inserted into the motor.
4 is a view showing a part of a cross section of a typical permanent magnet embedded type synchronous motor.
FIG. 5 is a diagram modeling a heat transfer path between each component of a permanent magnet embedded synchronous motor as shown in FIG. 4 .
6 is a flowchart illustrating a motor overtemperature prevention process performed in an overtemperature prevention unit of a motor driving system for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
7 is an equal torque curve and unit current of a motor in a conventional synchronous coordinate system for explaining a method of changing a current command trajectory made in an overtemperature prevention unit of a motor driving system for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet according to an embodiment of the present invention It is a diagram showing the maximum torque curve per unit.
8 is a graph illustrating an example of limiting the motor output in the overtemperature prevention unit of the motor driving system for preventing irreversible demagnetization of the permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a motor driving system and method for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet according to various embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a motor driving system for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템은, 구동 중인 모터에 구비된 영구자석의 자속밀도를 추정하는 자속밀도 추정부(10)와, 모터의 제조 과정에서 발생한 영구자석의 자속밀도 산포를 추정하고 추정된 자속밀도 산포를 자속밀도 추정부(10)에서 추정된 영구자석의 자속밀도에 적용하여 영구자석의 자속밀도를 보정하는 자속밀도 산포 보정부(20) 및 보정된 자속밀도를 기반으로 영구자석의 온도를 추정하는 영구자석 온도 추정부(30) 및 추정된 영구자석의 온도에 기반하여 모터의 토크 지령 및 모터를 냉각하는 냉각기에 대한 지령을 결정하는 과온 방지부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.1, the motor driving system for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet according to an embodiment of the present invention includes a magnetic flux
자속밀도 추정부(10)는 구동 중인 모터의 자석 밀도를 실시간으로 추정하는 요소이다. 자속밀도 추정부(10)는 구동 중인 모터의 전압, 전류, 각속도 및 모터 상수인 모터 저항을 기반으로 온도 변화에 따른 감자가 반영된 모터의 d축 자속밀도를 추정할 수 있다.The magnetic flux
자속밀도 추정부(10)의 자속밀도 추정 기법에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.The magnetic flux density estimation method of the magnetic flux
차량의 구동 모터로 주로 채용되는 영구자석 매입형 동기 모터 (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor: IPMSM)의 전압 방정식은 다음의 식 1과 같다.The voltage equation of an Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM), which is mainly used as a driving motor of a vehicle, is shown in Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
식 1에서 Vdsr 및 Vqsr은 각각 모터로 구동 전력을 공급하는 인버터에서 모터로 공급되는 동기 좌표계 d축 전압 및 q축 전압이며, Idsr 및 Iqsr은 각각 모터에서 흐르는 동기 좌표계 d축 전류 및 q축 전류이고, Ld 및 Lq는 각각 모터의 동기 좌표계 d축 인덕턴스 및 q축의 인덕턴스이며, RS는 모터의 권선 저항이다. In Equation 1, V dsr and V qsr are the synchronous coordinate system d-axis voltage and q-axis voltage supplied from the inverter supplying driving power to the motor, respectively, and I dsr and I qsr are the synchronous coordinate system d-axis current and q-axis current, L d and L q are the d-axis inductance and q-axis inductance of the synchronous coordinate system of the motor, respectively, and R S is the winding resistance of the motor.
식 1에서 시간에 따른 인덕턴스 및 전류 변화가 매우 작다고 가정하면, 아래의 식 2와 같이 인버터에서 모터에 공급한 전압을 기반으로 한 d축과 q축의 자속밀도식을 얻을 수 있다. Assuming that the change in inductance and current with time in Equation 1 is very small, the d-axis and q-axis magnetic flux density equations based on the voltage supplied from the inverter to the motor can be obtained as shown in Equation 2 below.
[식 2][Equation 2]
한편, 모터 내부 인덕턴스 변수를 사용하여 모터의 자속밀도는 아래의 식 3과 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, the magnetic flux density of the motor can be expressed as Equation 3 below using the inductance variable inside the motor.
[식 3][Equation 3]
식 3에서 
모터의 전압 방정식을 기반으로 연산된 식 2에 나타난 자속밀도와 모터 내부 인덕턴스 변수로 표현된 식 3의 자속밀도는 서로 동일한 값을 가지므로, 식 2와 식 3을 통해 모터 내 영구자석의 자속밀도를 다음의 식 4와 같이 구할 수 있다.Since the magnetic flux density in Equation 2 calculated based on the voltage equation of the motor and the magnetic flux density in Equation 3 expressed as the inductance variable inside the motor have the same value, the magnetic flux density of the permanent magnet in the motor through Equations 2 and 3 can be obtained as in Equation 4 below.
[식 4][Equation 4]
모터 구동으로 인해 온도가 변동되어 자석의 자속밀도가 기준 자속밀도에서 변화한 상태를 수식으로 표현하면 다음의 식 5와 같다.Equation 5 below shows the change in the magnetic flux density of the magnet from the reference magnetic flux density as the temperature fluctuates due to motor driving.
[식 5][Equation 5]
모터 온도 상승으로 인해 자속밀도의 변화로 인해 동일한 전류를 제어하기 위한 모터의 전압 방정식은 다음의 식 6과 같이 나타날 수 있다.The voltage equation of the motor to control the same current due to the change in magnetic flux density due to the increase in the motor temperature can be expressed as Equation 6 below.
[식 6][Equation 6]
식 2 및 식 3에 나타난 바와 같이 d축 자속밀도를 표현하는 2가지 방식으로 새로운 d축 자속밀도를 표현하면 다음의 식 7과 같다.As shown in Equation 2 and Equation 3, if the new d-axis magnetic flux density is expressed in two ways to express the d-axis magnetic flux density, the following Equation 7 is given.
[식 7][Equation 7]
식 7에 나타난 2가지의 식을 정리하면 아래의 도 8과 같이 현재의 자속밀도를 인버터와 모터의 내부 변수를 활용하여 표현할 수 있다.If the two equations shown in Equation 7 are summarized, the current magnetic flux density can be expressed using the internal variables of the inverter and the motor as shown in FIG. 8 below.
[식 8][Equation 8]
도 2는 영구자석의 온도 변화에 따른 자속밀도 변화량의 일례를 도시한 그래프이다.2 is a graph illustrating an example of a change in magnetic flux density according to a change in temperature of a permanent magnet.
식 8에서 구한 현재의 자속밀도 값을 도 2와 도시된 것과 같은 사전 설정된 영구자석의 온도 변화에 따른 자속밀도 변화량과 비교하면 현재 자석의 온도를 유추 할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 나타난 것과 같이, 기준 온도(예를 들어, 20℃에서의 얻고자 하는 설계 기준이 되는 영구자석(표준 영구자석)이 자속밀도를 표준 자속밀도(
이상에서 설명한 바와 같이 도출되는 식 8을 이용하여, 자속밀도 추정부(10)는 온도 변화에 따른 자속밀도 변화분(
여기서, q축 전압, d축 전류 및 q축 전류는 모터 구동 시스템에 마련된 센서를 통해 검출된 삼상 전압 및 삼상 전류를 변환하여 연산되거나, 모터를 제어하는 모터 제어기 내에 연산되는 dq 전류 지령 및 dq 전압 지령이 채용될 수 있다.Here, the q-axis voltage, d-axis current, and q-axis current are calculated by converting the three-phase voltage and three-phase current detected through a sensor provided in the motor drive system, or the dq current command and dq voltage calculated in the motor controller that controls the motor. Directives may be employed.
또한, 모터의 권선 저항은 모터 설계 시 결정되는 상수 값이며, d축 인덕턴스는 당 기술분야에 공지된 방식으로 구할 수 있다. 예를 들어, 모터의 d축 및 q축 인덕턴스는 dq축 전류 부하 인가 시 모터 내에 형성되는 dq축 전압을 이용하여 구할 수 있다. 더욱 상세하게는 식 2 및 식 3의 우변을 서로 등치시키면 d축 인덕턴스(Ld)및 q축 인덕턴스(Lq)를 구할 수 있다.In addition, the winding resistance of the motor is a constant value determined when designing the motor, and the d-axis inductance can be obtained by a method known in the art. For example, the d-axis and q-axis inductance of the motor can be obtained by using the dq-axis voltage formed in the motor when the dq-axis current load is applied. In more detail, if the right sides of Equations 2 and 3 are equalized to each other, the d-axis inductance (L d ) and the q-axis inductance (L q ) can be obtained.
자속밀도 산포 보정부(20)는 모터 제작 과정에서 영구자석 착자 시 발생하는 설계 목표의 표준 자속밀도와 실제 모터의 자속밀도의 차이를 반영하도록 자속밀도 추정부(10)에서 연산한 자속밀도를 보정할 수 있다.The magnetic flux density
이하에서는 자속밀도 산포 보정부(20)의 자속밀도 보정 기법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a magnetic flux density correction technique of the magnetic flux density
일반적으로 매입형 영구자석 모터의 회전자 또는 고정자에 영구자석 설치하기 위해서는, 착자되지 않는 자성 재료를 모터에 삽입한 후, 모터를 착자기에 넣고 착자 전류를 흘려서 자성 재료를 착지 시키는 방법이 주로 적용되고 있다. 그러나, 모터에 자성 재료가 삽입된 상태에서 착자할 경우, 착자 과정은 단순화 시킬 수 있지만, 자성 재료가 균일하게 착자되지 못할 수 있다.In general, in order to install permanent magnets on the rotor or stator of an embedded permanent magnet motor, a method of landing a magnetic material by inserting a non-magnetized magnetic material into the motor, inserting the motor into a magnetizer, and flowing a magnetizing current is mainly applied. is becoming However, if magnetization is performed while the magnetic material is inserted into the motor, the magnetization process may be simplified, but the magnetic material may not be magnetized uniformly.
도 3은 모터에 자성재료를 삽입한 상태에서 착자된 영구자석의 기준온도에서의 자속밀도 산포를 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the magnetic flux density distribution at a reference temperature of a magnetized permanent magnet in a state in which a magnetic material is inserted into the motor.
도 3에 나타난 것과 같이, 모터 내부에서 착자된 영구자석의 자속밀도(
자속밀도가 표준 자속밀도(
[식 9][Equation 9]
[식 10][Equation 10]
식 2 및 식 3에서 나타난 것과 같이 d축 자속밀도를 표현하는 2가지 방식으로 d축 자속밀도를 표현하면 다음의 식 11와 같고, 식 11의 두 식을 연립하여 해를 구하면, 현재 모터의 자석에서 발생하는 자속밀도를 식 12와 같이 산출할 수 있다. As shown in Equation 2 and Equation 3, if the d-axis magnetic flux density is expressed in two ways to express the d-axis magnetic flux density, the following Equation 11 is obtained. The magnetic flux density generated in can be calculated as in Equation 12.
[식 11][Equation 11]
[식 12][Equation 12]
영구자석의 착자가 설계 목표치 대로 이루어진 경우, 식 8에서 구한 자속과 도 2에 도시된 영구자석의 자속밀도 변화 그래프를 이용하여 영구자석의 현재 온도를 구할 수 있지만, 식 12와 같이 온도변화에 의한 자속 차이와 착자 편차에 의한 자속 차이가 함께 존재하는 경우, 구동중인 모터 내 영구자석의 자속에 영구자석의 온도 변화에 의한 것 편차가 반영되었는지 제조 공정상의 착자 편차가 반영되었는지 판단하기 어렵다.When the magnetization of the permanent magnet is achieved according to the design target value, the current temperature of the permanent magnet can be obtained using the magnetic flux obtained in Equation 8 and the magnetic flux density change graph of the permanent magnet shown in FIG. When the magnetic flux difference and the magnetic flux difference due to the magnetization deviation exist together, it is difficult to determine whether the deviation caused by the temperature change of the permanent magnet is reflected in the magnetic flux of the permanent magnet in the driving motor or the magnetization deviation in the manufacturing process is reflected.
따라서, 자석 온도를 예측하기 위해서는 식 12에 나타난 것과 같은 영구자석 제조 공정의 착자 편차에 따른 자속 차분을 제어해야 한다.Therefore, in order to predict the magnet temperature, it is necessary to control the magnetic flux difference according to the magnetization deviation of the permanent magnet manufacturing process as shown in Equation 12.
착자량 차이에 따른 자속 차분은 모터가 제작되는 과정에서 결정되는 값이므로 모터마다 고유한 값을 갖는다. 따라서, 착자량 차이에 따른 자속 차분은 모터를 실제 차량 등에 적용하기 이전에 실험적인 방법을 통해 그 값을 결정할 수 있다.Since the magnetic flux difference according to the difference in the amount of magnetization is a value determined in the process of manufacturing the motor, each motor has a unique value. Therefore, the magnetic flux difference according to the difference in the amount of magnetization may be determined through an experimental method before the motor is applied to an actual vehicle.
식 1의 전압 방정식에 전류 원점(
[식 13][Equation 13]
식 13을 이용하여 전류 원점(0,0) 제어 시 동기 좌표계 q축 전압을 모터의 각속도로 나누면 실제 모터의 자속밀도를 다음의 식 14와 같이 구할 수 있다. 실제 모터의 자속밀도는 온도 변화에 따른 자속밀도 편차 및 착자량 차이에 따른 자속밀도 편차를 모두 반영한 것일 수 있다.When controlling the current origin (0,0) using Equation 13, dividing the q-axis voltage of the synchronous coordinate system by the angular speed of the motor, the magnetic flux density of the actual motor can be obtained as shown in Equation 14 below. The magnetic flux density of the actual motor may reflect both the magnetic flux density deviation according to the temperature change and the magnetic flux density deviation according to the magnetization amount difference.
[식 14][Equation 14]
착자량의 차이에 따른 자속밀도 편차를 구하기 위해서는 식 14에서 온도 변화에 따른 자속밀도 편차를 제거하여야 한다.In order to obtain the magnetic flux density deviation according to the difference in the amount of magnetization, the magnetic flux density deviation according to the temperature change in Equation 14 must be removed.
이를 위해, 본 발명의 일 실시형태는 모터 내부의 영구자석이 모터 내부의 코일 또는 코어와 열평형 상태에 있을 때 영구자석 온도와 코일 또는 코어의 온도가 동일하다는 점을 활용한다. 즉, 모터 내부의 영구자석이 모터 내부의 코일 또는 코어가 열평형 상태일 때 모터의 코일 또는 코어에 설치된 온도 센서에서 검출된 모터 코일 또는 코어의 온도 검출값과 도 2에 도시된 것과 같은 영구자석의 자속 변화 정보를 활용하여 영구자석의 착자량 차이에 따른 자속밀도 편차를 구할 수 있다.To this end, one embodiment of the present invention utilizes the point that the permanent magnet temperature and the coil or core temperature are the same when the permanent magnet inside the motor is in thermal equilibrium with the coil or core inside the motor. That is, when the permanent magnet inside the motor is in thermal equilibrium with the coil or core inside the motor, the temperature detection value of the motor coil or core detected by the temperature sensor installed on the coil or core of the motor and the permanent magnet as shown in FIG. Using the magnetic flux change information of
여기에서, 열평형 상태는 모터의 구동이 종료된 이후 일정 시간이 경과하면 달성될 수 있다. 즉, 모터 구동 시에는 모터의 영구자석과 코일의 온도 변화가 서로 다르지만 모터 구동이 종료된 이후 일정시간이 경과하면 영구자석 및 코일의 온도가 점차 외기온도로 수렴하게 되고 상호간 열평형 상태를 이루게 된다. 열평형 상태에 이르기까지 소요되는 시간은 모터 마다 다를 수 있으며 시험적인 방법을 통해 열평형 상태에 이르는 시간을 사전이 도출할 수 있다.Here, the thermal equilibrium state may be achieved when a predetermined time elapses after the driving of the motor is finished. That is, when the motor is driven, the temperature changes of the permanent magnet and the coil of the motor are different, but when a certain period of time has elapsed after the motor operation is finished, the temperatures of the permanent magnet and the coil gradually converge to the outside temperature and mutually thermal equilibrium is achieved. The time required to reach the thermal equilibrium state may vary for each motor, and the time to reach the thermal equilibrium state can be derived in advance through an experimental method.
정리하면, 본 발명의 일 실시형태는, 열평형 상태에서, 모터의 코일 또는 코어에 설치된 온도 센서를 통해 코일 또는 코어의 온도, 즉 자석의 온도를 검출하고 도 2에 도시된 것과 같은 사전 설정된 영구자석의 온도에 따른 자속밀도 정보를 이용하여 현재 온도에서 자속밀도를 구한 후 식 14의 양변에 현재 온도에서 결정되는 자속밀도를 차감하면 착자량 차이에 따른 자속밀도 편차를 식 15와 같이 도출할 수 있다. In summary, an embodiment of the present invention detects the temperature of the coil or core, that is, the temperature of the magnet, through a temperature sensor installed in the coil or core of the motor in a thermal equilibrium state, and a preset permanent as shown in FIG. After obtaining the magnetic flux density from the current temperature using the magnetic flux density information according to the temperature of the magnet, subtract the magnetic flux density determined from the current temperature on both sides of Equation 14. have.
[식 15][Equation 15]
자속밀도 산포 보정부(20)는 자속밀도 추정부(10)에서 도출된 자속밀도 추정값에 식 15와 같이 연산된 착자량 차이에 따른 자속밀도 편차를 차감하여 최종적으로 현재 구동 중인 모터에 설치된 영구자석의 자속밀도를 표준 영구자석에 해당하는 자속밀도로 보정할 수 있다.The magnetic flux density
영구자석 온도 추정부(30)는 자속밀도 산포 보정부(20)에서 출력되는 모터의 영구자석 자속밀도 보정값을 도 2에 도시된 것과 같은 사전 설정된 표준 영구자석의 자속-온도 관계에 적용하여 현재 영구자석의 온도를 추정한다.The permanent magnet
과온 방지부(40)는 영구자석이 불가역 감자 상태가 되는 것을 방지하기 위해 모터에 설치된 코어 냉각기 및 코일 냉각기의 냉각 성능을 조정하거나 모터 출력을 제한하여 모터가 더 이상 과열되는 것을 방지할 수 있다.The
도 4는 전형적인 영구자석 매입형 동기 모터의 단면 일부를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 것과 같은 영구자석 매입형 동기 모터의 각 구성요소간 열 전달 경로를 모델화한 도면이다.4 is a view showing a part of a cross-section of a typical permanent magnet embedded synchronous motor, and FIG. 5 is a diagram modeling a heat transfer path between each component of the permanent magnet embedded synchronous motor as shown in FIG. 4 .
도 4 및 도 5를 참조하면, 모터는 고정자(210)와 회전자(22)를 포함할 수 있으며, 고정자(210)는 코어(211)와 그에 권선된 코일(212)를 포함할 수 있고 회전자(220)는 그에 매입된 영구자석(221)를 포함할 수 있다.4 and 5 , the motor may include a
또한, 모터의 구성요소 중 발열이 이루어지면서 회전하지 않고 고정된 상태를 유지하는 고정자(210)의 코어(211)와 코일(212)에는 각각 코어 냉각제(coolant)(230) 및 코일 냉각제(240)가 제공되어 냉각이 이루어질 수 있다.In addition, the
이러한 모터의 내부 요소들과 냉각제 간의 열전달 경로를 모델화 하면 도 3에 도시된 것과 같다. 도 3에서 참조 부호 R1 내지 R4는 각 모터 요소간의 열저항을 나타낸 것이다. Modeling the heat transfer path between the internal elements of the motor and the coolant is as shown in FIG. 3 . In FIG. 3, reference numerals R1 to R4 indicate thermal resistance between respective motor elements.
도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 모터의 회전자(220)에 구비된 영구자석(221)은 고정자(210)의 코어(211) 및 코일(212)에 의해 열적인 영향을 크게 받으므로, 과온 방지부(40)는 코어(211) 및 코일(212)에 설치된 냉각기의 냉각 성능을 높여 영구자석(221)이 과열되는 것을 방지할 수 있다.4 and 5, since the
또한, 과온 방지부(40)는 코어(211) 및 코일(212)에 설치된 냉각기의 냉각 성능을 높이는 경우에도 영구자석(221)의 온도가 감소하지 않는 경우에는 모터의 전류 지령을 변경하여 영구자석(221)의 온도 상승을 방지하고, 전류 지령을 변경하는 방식으로도 영구자석(221)의 온도가 상승이 억제되지 않는 경우 모터 출력 자체를 제한하여 영구자석(221)의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.In addition, when the temperature of the
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템의 과온 방지부에서 이루어지는 모터 과온 방지 과정을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a motor overtemperature prevention process performed in an overtemperature prevention unit of a motor driving system for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 과온 방지부(40)는, 영구자석 온도(T_Mg) 가 사전 설정된 제1 기준 온도(T_Mg_Lmt_1)를 초과하는 경우(S11) 코일(212)의 냉각을 강화할 수 있다(S12). 단계(S12)에서는 코일(212)에 설치된 냉각기의 냉각제 유량을 증가시키거나 쿨러 등을 이용하여 코일 냉각제의 온도를 감소시키는 방식이 적용될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
이어, 코일 냉각 강화 이후에도 영구자석의 온도가 제2 기준 온도(T_Mg_Lmt_2)를 초과하는 경우(S13), 과온 방지부(40)는 코어(211)의 냉각을 강화할 수 있다(S14). 코일 냉각 강화와 유사하게, 단계(S14)에서는 코어(211)에 설치된 냉각기의 냉각제 유량을 증가시키거나 쿨러 등을 이용하여 코어 냉각제의 온도를 감소시키는 방식이 적용될 수 있다. Next, when the temperature of the permanent magnet exceeds the second reference temperature (T_Mg_Lmt_2) even after the coil cooling is strengthened (S13), the
코일(212)의 냉각을 강화하는 단계(S12)와 코어(211)의 냉각을 강화하는 단계(S14)를 수행하는 순서는 서로 변경될 수 있으며, 동시에 수행될 수도 있다.The order of performing the step of strengthening the cooling of the coil 212 ( S12 ) and the step of strengthening the cooling of the core 211 ( S14 ) may be changed or performed simultaneously.
코어(211)의 냉각을 강화하여도, 영구자석의 온도가 제3 기준 온도(T_Mg_Lmt_3)를 초과하는 경우, 과온 방지부(40)는, 전류 지령의 궤적을 변경할 수 있다(S16). 일반적인 영구자석 매입형 전동기의 경우, 단위 전류당 최대 토크 제어를 수행 할 수 있는 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 제어 기법을 수행한다. Even if the cooling of the
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템의 과온 방지부에서 이루어지는 전류 지령 궤적 변경 기법을 설명하기 위한 통상적인 동기 좌표계에서 모터의 등토크 곡선과 단위 전류당 최대 토크 곡선을 도시한 도면이다.7 is an equal torque curve and unit current of a motor in a conventional synchronous coordinate system for explaining a method of changing a current command trajectory made in an overtemperature prevention unit of a motor driving system for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet according to an embodiment of the present invention It is a diagram showing the maximum torque curve per unit.
MTPA 제어를 할 경우 동기 좌표계에서 바라본 Iq 전류뿐만 아니라, 영구자석의 자속밀도를 낮추어 릴럭턴스 토크를 얻는 음의 부호를 갖는 Id 전류도 흐르게 한다. 이 음의 부호를 갖는 Id 전류는 그 절대 크기가 클수록 영구자석의 자속 방향의 반대 방향을 갖는 자속이 발생하여, 영구자석의 감자를 강화 시키는 요소로 작동하므로, 영구자석이 고온 상태에서 불가역 감자의 위험성이 높은 경우에는 약자속을 위한 음의 Id 전류를 작게 하고, Iq 전류 위주로 토크를 생성하여 영구자석의 불가역 감자 위험성을 줄여 주어야 한다. 이를 위해서 영구자석의 온도에 따른 전류 지령 궤적을 도 7에 도시된 것과 같이 도 7과 같이 MTPA 라인의 외곽에 생성되도록 변경하여 불가역 감자 위험성을 감소시킬 수 있다.In the case of MTPA control, not only the Iq current seen from the synchronous coordinate system but also the negative Id current that lowers the magnetic flux density of the permanent magnet to obtain the reluctance torque flows. As the absolute magnitude of this negative Id current increases, a magnetic flux having the opposite direction to the magnetic flux direction of the permanent magnet is generated and works as an element to strengthen the demagnetization of the permanent magnet. If the risk is high, the negative Id current for the weak magnetic flux should be reduced and the torque generated mainly by the Iq current should reduce the risk of irreversible demagnetization of the permanent magnet. To this end, it is possible to reduce the risk of irreversible demagnetization by changing the current command trajectory according to the temperature of the permanent magnet to be generated outside the MTPA line as shown in FIG. 7 as shown in FIG. 7 .
이 경우, 제3 기준 온도(T_Mg_Lmt_3)에서 점점 더 증가할수록 MTPA 곡선에서 더 먼 외곽으로 전류 지령의 궤적이 형성되게 할 수 있으며, 최종적으로는 q축 전류만 존재하도록 전류 궤적을 변경할 수 있다(변경 전류 궤적 4).In this case, as it gradually increases from the third reference temperature (T_Mg_Lmt_3), the trajectory of the current command can be formed on the farther outward side of the MTPA curve, and the trajectory of the current can be changed so that only the q-axis current exists (changed). Current trajectory 4).
전류 지령 궤적을 q축 전류만 존재하는 경우까지 변경한 이후에도 영구자석의 온도가 더 상승하여 제4 기준 온도(T_Mg_Lmt_4)를 초과할 경우에(S17), 과온 방지부(40)는 모터의 출력을 제한할 수 있다(S18). Even after changing the current command trajectory until only the q-axis current exists, if the temperature of the permanent magnet rises further and exceeds the fourth reference temperature (T_Mg_Lmt_4) (S17), the
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템의 과온 방지부에서 모터 출력 제한을 수행하는 예를 도시한 그래프이다.8 is a graph illustrating an example of limiting the motor output in the overtemperature prevention unit of the motor driving system for preventing irreversible demagnetization of the permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 과온 방지부(40)는 제4 기준 온도부터 모터의 출력을 선형적으로 감소시켜 최종적으로 모터 내 영구자석의 불가역 감지를 방지할 수 있는 최대 제한 온도인 제5 기준 온도에 이른 경우 모터의 출력을 완전히 발생하지 않도록 제한할 수 있다.As shown in FIG. 8 , the
본 발명은 전술한 것과 같은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템에 의해 구현되는 모터 구동 방법도 제공한다. The present invention also provides a motor driving method implemented by a motor driving system for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet according to an embodiment of the present invention, as described above.
본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 방법은 자속밀도 추정부(10)에서 구동중인 모터 내 영구자석의 자속밀도를 추정하는 단계와, 자속밀도 산포 보정부(20)에서 설계의 기준인 표준 영구자석과 실제 모터에 적용된 영구자석 사이의 자속밀도 편차를 연산하고 이를 자속밀도 추정부(10)에서 연산된 자속밀도에 차감하여 보정된 자속밀도를 도출하는 단계와, 영구자석 온도 추정부(30)에서 보정된 자속밀도와 사전 설정된 표준 영구자석의 자속밀도-온도 관계 데이터를 기반으로 영구자석의 온도를 추정하는 단계 및 과온 방지부(40)에서 도 6 내지 도 8을 통해 설명된 것과 같이 코일과 코어의 냉각을 강화하고, 모터의 전류 지령 궤적을 변경하며 모터의 출력 자체를 감소시키는 방식으로 모터의 온도 상승을 방지하는 단계를 포함할 수 있다.A motor driving method for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet according to an embodiment of the present invention includes the steps of estimating the magnetic flux density of the permanent magnet in the motor being driven by the magnetic flux
각 단계의 구체적인 작용은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템의 각 구성요소에 대한 설명에서 이루어졌으므로 중복되는 추가적인 설명은 생략하기로 한다.Since the specific action of each step has been made in the description of each component of the motor drive system for preventing irreversible demagnetization of the permanent magnet according to an embodiment of the present invention, an overlapping additional description will be omitted.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템 및 방법은, 모터의 제작 과정에서 모터 내 영구자석의 착자 시 발생하는 착자량의 오차로 인한 산포 오차를 도출하고 산포 오차에 따른 영구자석의 자속밀도 오차를 감안하여 영구자석의 자속밀도에 따른 온도를 추정한다. 이와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템 및 방법은, 영구자석의 자속밀도를 정확하게 추정함으로써 영구자석이 온도를 정확하게 추정할 수 있고, 그에 따라 모터 내 영구자석의 과온으로 인한 불가역 감자가 발생하는 것을 예방할 수 있다.As described above, in the motor driving system and method for preventing irreversible demagnetization of the permanent magnet according to various embodiments of the present invention, dispersion due to an error in the amount of magnetization that occurs during the magnetization of the permanent magnet in the motor during the manufacturing process of the motor Estimate the temperature according to the magnetic flux density of the permanent magnet by deriving the error and taking into account the magnetic flux density error of the permanent magnet due to the dispersion error. As such, the motor driving system and method for preventing irreversible demagnetization of the permanent magnet according to various embodiments of the present invention can accurately estimate the temperature of the permanent magnet by accurately estimating the magnetic flux density of the permanent magnet, and accordingly, in the motor It is possible to prevent irreversible demagnetization due to overheating of the permanent magnet.
또한, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템 및 방법은, 모터 내 영구자석의 온도를 정확하게 예측함으로써 불가역 감자가 발생하는 임계 온도가 높은 고가의 영구자석을 적용할 필요가 없으며, 불가역 발생 온도 측정의 부정확성을 감안하여 적용되었던 과도한 냉각 용량의 냉각기를 도입하지 않아도 되므로, 시스템 구현에 소요되는 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다.In addition, the motor driving system and method for preventing irreversible demagnetization of permanent magnets according to various embodiments of the present invention, by accurately predicting the temperature of the permanent magnets in the motor, apply an expensive permanent magnet with a high critical temperature at which irreversible demagnetization occurs There is no need to do this, and since it is not necessary to introduce a cooler with an excessive cooling capacity that was applied in consideration of the inaccuracy of the irreversibly generated temperature measurement, it is possible to significantly reduce the cost of implementing the system.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Although shown and described in relation to specific embodiments of the present invention above, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the present invention can be variously improved and changed within the scope of the claims. .
10: 자속밀도 추정부
20: 자속밀도 산포 보정부
30: 영구자석 온도 추정부
40: 과온 방지부
211: 코어
212: 코일
220: 회전자
221: 영구자석
230: 코어 냉각제
240: 코일 냉각제10: magnetic flux density estimation unit 20: magnetic flux density dispersion correction unit
30: permanent magnet temperature estimation unit 40: overtemperature prevention unit
211: core 212: coil
220: rotor 221: permanent magnet
230: core coolant 240: coil coolant
Claims (21)
사전 설정된 온도-자속밀도 특성을 갖는 표준 영구자석의 자속밀도와 상기 모터에 구비된 영구자석 사이의 자속밀도 편차를 사전 도출하여 저장하고, 상기 자속밀도 추정부에서 추정된 현재 자속밀도에서 상기 자속밀도를 차감하여 자속밀도 보정값을 생성하는 자속밀도 산포 보정부;
상기 표준 영구자석의 온도-자속밀도 특성에 기반하여 상기 자속밀도 산포 보정부에서 생성된 자속밀도 보정값에 따른 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 도출하는 영구자석 온도 추정부; 및
상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 감소시키기 위한 제어를 수행하는 과온 방지부;
를 포함하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.a magnetic flux density estimation unit for estimating a current magnetic flux density of a permanent magnet provided in the motor when the motor is being driven;
Pre-set temperature - the magnetic flux density deviation between the standard permanent magnet having a magnetic flux density characteristic and the permanent magnet provided in the motor is derived and stored, and the magnetic flux density from the current magnetic flux density estimated by the magnetic flux density estimator a magnetic flux density distribution correcting unit generating a magnetic flux density correction value by subtracting ;
a permanent magnet temperature estimation unit for deriving a temperature of the permanent magnet provided in the motor according to the magnetic flux density correction value generated by the magnetic flux density distribution correcting unit based on the temperature-magnetic flux density characteristic of the standard permanent magnet; and
an overtemperature prevention unit configured to perform control to reduce the temperature of the permanent magnet provided in the motor based on the temperature of the permanent magnet provided in the motor derived from the permanent magnet temperature estimation unit;
A motor drive system to prevent irreversible demagnetization of a permanent magnet comprising a.
상기 자속밀도 추정부는, 상기 모터의 동기 좌표계의 q축 전압, d축 전류, q축 전류, 회전 각속도, d축 인덕턴스, 권선 저항을 기반으로 구동 중인 상기 모터의 현재 사고밀도를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템.The method according to claim 1,
The magnetic flux density estimating unit estimating the current accident density of the motor being driven based on the q-axis voltage, d-axis current, q-axis current, rotational angular velocity, d-axis inductance, and winding resistance of the synchronous coordinate system of the motor. motor drive system.
상기 자석밀도 추정부는, 식
(
The magnet density estimation unit,
(
상기 자속밀도 산포 보정부는, 상기 모터 내 코일 또는 코어가 상기 영구자석과 열평형인 상태에서, 사전 설정된 상기 표준 영구자석의 온도-자속밀도 특성을 기반으로 코일 또는 코어에 설치된 온도 센서에서 검출된 온도에 대응되는 자속밀도를 이용하여 상기 자속밀도 편차를 도출하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.The method according to claim 1,
The magnetic flux density dispersion compensator, in a state in which the coil or core in the motor is in thermal equilibrium with the permanent magnet, preset temperature of the standard permanent magnet - a temperature detected by a temperature sensor installed in the coil or core based on magnetic flux density characteristics A motor drive system for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet, characterized in that deriving the magnetic flux density deviation by using a magnetic flux density corresponding to .
상기 자속밀도 산포 보정부는, 하기 식
(
The magnetic flux density dispersion correction unit,
(
상기 과온 방지부는, 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터에 구비된 코일 또는 코어를 냉각하기 위한 냉각기의 냉각 성능을 강화하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.The method according to claim 1,
The overtemperature prevention unit, when the temperature of the permanent magnet derived from the permanent magnet temperature estimation unit is higher than a preset reference temperature, strengthening the cooling performance of the cooler for cooling the coil or core provided in the motor, characterized in that A motor drive system that prevents irreversible demagnetization of permanent magnets.
상기 과온 방지부는, 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인 외곽으로 변경하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.The method according to claim 1,
The overtemperature prevention unit, when the temperature of the permanent magnet derived from the permanent magnet temperature estimation unit is higher than a preset reference temperature, the current trajectory of the motor to the outside of the maximum torque per unit current (Maximum Torque Per Ampere: MTPA) line A motor drive system to prevent irreversible demagnetization of a permanent magnet, characterized in that it changes.
상기 과온 방지부는, 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 출력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.The method according to claim 1,
The overtemperature prevention unit, when the temperature of the permanent magnet derived from the permanent magnet temperature estimation unit is higher than a preset reference temperature, a motor driving system to prevent irreversible demagnetization of the permanent magnet, characterized in that it reduces the output of the motor .
상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제1 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터에 구비된 코일 또는 코어를 냉각하기 위한 냉각기의 냉각 성능을 강화하고,
상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제1 기준 온도 보다 더 큰 값을 갖는 제2 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인 외곽으로 변경하며,
상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제2 기준 온도 보다 더 큰 값을 갖는 제3 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 출력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.The method according to claim 1, The overtemperature prevention unit,
When the temperature of the permanent magnet is higher than the preset first reference temperature, the cooling performance of the cooler for cooling the coil or core provided in the motor is strengthened,
When the temperature of the permanent magnet is higher than the second reference temperature having a value greater than the preset first reference temperature, the current trajectory of the motor is changed to the outside of the Maximum Torque Per Ampere (MTPA) line, ,
When the temperature of the permanent magnet is higher than the third reference temperature having a value greater than the second reference temperature preset, the motor driving system to prevent irreversible demagnetization of the permanent magnet, characterized in that the output of the motor is reduced.
상기 과온 방지부는, 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인 외곽으로 변경하는 경우, 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 커질수록 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인에서 더 멀어지도록 결정하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.10. The method according to claim 7 or 9,
When the overtemperature prevention unit changes the current trajectory of the motor to the outside of the Maximum Torque Per Ampere (MTPA) line, the temperature of the permanent magnet derived from the permanent magnet temperature estimator is a preset reference temperature A motor driving system for preventing irreversible demagnetization of permanent magnets, characterized in that, as it becomes larger, the current trajectory of the motor is determined to be further away from a Maximum Torque Per Ampere (MTPA) line.
상기 과온 방지부는, 상기 모터의 출력을 감소시키는 경우, 상기 모터의 출력 감소를 시작하는 기준 온도와 그 보다 더 큰 값을 갖는 제4 기준 온도 사이에서 선형적으로 상기 모터의 출력을 감소시키며, 상기 제4 기준 온도에서 모터의 출력을 0이 되게 하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.10. The method according to claim 8 or 9,
The overtemperature prevention unit, when reducing the output of the motor, linearly reduces the output of the motor between a reference temperature at which the output of the motor starts to decrease and a fourth reference temperature having a larger value than that, A motor drive system for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet, characterized in that the output of the motor becomes 0 at the fourth reference temperature.
사전 설정된 온도-자속밀도 특성을 갖는 표준 영구자석의 자속밀도와 상기 모터에 구비된 영구자석 사이의 자속밀도 편차를 사전 도출하여 저장하고, 상기 자속밀도 추정부에서 추정된 현재 자속밀도에서 상기 자속밀도를 차감하여 자속밀도 보정값을 생성하는 단계;
상기 표준 영구자석의 온도-자속밀도 특성에 기반하여 상기 자속밀도 산포 보정부에서 생성된 자속밀도 보정값에 따른 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 도출하는 하는 단계; 및
상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터에 구비된 영구자석의 온도를 감소시키기 위한 제어를 수행하는 단계;
를 포함하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 방법.estimating a current magnetic flux density of a permanent magnet provided in the motor when the motor is being driven;
Pre-set temperature - the magnetic flux density deviation between the standard permanent magnet having a magnetic flux density characteristic and the permanent magnet provided in the motor is derived and stored, and the magnetic flux density from the current magnetic flux density estimated by the magnetic flux density estimator generating a magnetic flux density correction value by subtracting
deriving the temperature of the permanent magnet provided in the motor according to the magnetic flux density correction value generated by the magnetic flux density distribution correcting unit based on the temperature-magnetic flux density characteristic of the standard permanent magnet; and
performing control for reducing the temperature of the permanent magnet provided in the motor based on the temperature of the permanent magnet provided in the motor derived from the permanent magnet temperature estimation unit;
A motor driving method to prevent irreversible demagnetization of a permanent magnet comprising a.
상기 현재 자속밀도를 추정하는 단계는, 식
(
The step of estimating the current magnetic flux density is,
(
상기 자속밀도 보정값을 생성하는 단계는, 상기 모터 내 코일 또는 코어가 상기 영구자석과 열평형인 상태에서, 사전 설정된 상기 표준 영구자석의 온도-자속밀도 특성을 기반으로 코일 또는 코어에 설치된 온도 센서에서 검출된 온도에 대응되는 자속밀도를 이용하여 상기 자속밀도 편차를 도출하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 방법.13. The method of claim 12,
The generating of the magnetic flux density correction value includes, in a state in which the coil or core in the motor is in thermal equilibrium with the permanent magnet, preset temperature of the standard permanent magnet - a temperature sensor installed in the coil or core based on magnetic flux density characteristics A motor driving method for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet, characterized in that deriving the magnetic flux density deviation by using the magnetic flux density corresponding to the detected temperature.
상기 자속밀도 보정값을 생성하는 단계는, 하기 식
(
The step of generating the magnetic flux density correction value is,
(
상기 수행하는 단계는, 상기 영구자석의 온도를 도출하는 단계에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터에 구비된 코일 또는 코어를 냉각하기 위한 냉각기의 냉각 성능을 강화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 방법.13. The method of claim 12,
In the performing step, when the temperature of the permanent magnet derived in the step of deriving the temperature of the permanent magnet is higher than the preset reference temperature, the cooling performance of the cooler for cooling the coil or core provided in the motor is strengthened A motor driving method for preventing irreversible demagnetization of a permanent magnet, comprising the step of:
상기 수행하는 단계는, 상기 영구자석의 온도를 도출하는 단계에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인 외곽으로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.13. The method of claim 12,
In the performing step, when the temperature of the permanent magnet derived in the step of deriving the temperature of the permanent magnet is higher than a preset reference temperature, the current trajectory of the motor is set to a maximum torque per unit current (Maximum Torque Per Ampere: MTPA). ) Motor drive system to prevent irreversible demagnetization of the permanent magnet, characterized in that it comprises the step of changing to the outside of the line.
상기 수행하는 단계는, 상기 영구자석의 온도를 도출하는 단계에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 출력을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.13. The method of claim 12,
The performing of the permanent magnet, characterized in that it comprises the step of reducing the output of the motor when the temperature of the permanent magnet derived in the step of deriving the temperature of the permanent magnet is higher than a preset reference temperature Motor drive system to prevent irreversible demagnetization.
상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제1 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터에 구비된 코일 또는 코어를 냉각하기 위한 냉각기의 냉각 성능을 강화하는 단계;
상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제1 기준 온도 보다 더 큰 값을 갖는 제2 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인 외곽으로 변경하는 단계; 및
상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 제2 기준 온도 보다 더 큰 값을 갖는 제3 기준 온도 보다 높은 경우, 상기 모터의 출력을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 시스템.The method according to claim 1, The performing step,
strengthening the cooling performance of a cooler for cooling a coil or a core provided in the motor when the temperature of the permanent magnet is higher than a preset first reference temperature;
When the temperature of the permanent magnet is higher than the second reference temperature having a value greater than the first reference temperature preset, the current trajectory of the motor is changed to the outside of the Maximum Torque Per Ampere (MTPA) line step; and
When the temperature of the permanent magnet is higher than the third reference temperature having a value greater than the second reference temperature preset, the motor to prevent irreversible demagnetization of the permanent magnet, characterized in that it comprises the step of reducing the output of the motor drive system.
상기 변경하는 단계는, 상기 영구자석 온도 추정부에서 도출된 상기 영구자석의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 커질수록 상기 모터의 전류 궤적을 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere: MTPA) 라인에서 더 멀어지도록 결정하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 방법.20. The method of claim 17 or 19,
In the changing step, as the temperature of the permanent magnet derived from the permanent magnet temperature estimator becomes greater than a preset reference temperature, the current trajectory of the motor is further increased from the Maximum Torque Per Ampere (MTPA) line. A motor driving method to prevent irreversible demagnetization of a permanent magnet, characterized in that it is determined to be farther away.
상기 감소시키는 단계는, 상기 모터의 출력 감소를 시작하는 기준 온도와 그 보다 더 큰 값을 갖는 제4 기준 온도 사이에서 선형적으로 상기 모터의 출력을 감소시키며, 상기 제4 기준 온도에서 모터의 출력을 0이 되게 하는 것을 특징으로 하는 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 모터 구동 방법.
20. The method of claim 18 or 19,
In the reducing step, the output of the motor is linearly decreased between a reference temperature at which the output of the motor starts to decrease and a fourth reference temperature having a greater value than the reference temperature, and the output of the motor at the fourth reference temperature is linearly reduced. A motor driving method to prevent irreversible demagnetization of a permanent magnet, characterized in that it becomes 0.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| KR1020200169679A KR20220080502A (en) | 2020-12-07 | 2020-12-07 | Motor drive system and method for preventing irreversible demagnetization of permanent magnet |
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|---|---|---|---|---|
| CN116208064A (en) * | 2023-03-20 | 2023-06-02 | 江苏远方动力科技有限公司 | Temperature anomaly online monitoring and fault tolerance method for permanent magnet synchronous motor |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR102074111B1 (en) | 2016-11-01 | 2020-02-05 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | Motor control method and motor control device |
| KR102121661B1 (en) | 2018-04-19 | 2020-06-11 | 기대석 | Loss energy recovery method of motor using electromagnetic induction |
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