KR20220131678A - Apparatus for controlling inverter - Google Patents
Apparatus for controlling inverter Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220131678A KR20220131678A KR1020210036633A KR20210036633A KR20220131678A KR 20220131678 A KR20220131678 A KR 20220131678A KR 1020210036633 A KR1020210036633 A KR 1020210036633A KR 20210036633 A KR20210036633 A KR 20210036633A KR 20220131678 A KR20220131678 A KR 20220131678A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- inverter
- command
- frequency
- torque
- motor
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 8
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M7/521—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 인버터 제어장치에 대한 것이다.The present invention relates to an inverter control device.
일반적으로 인버터는 전기적으로 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 역변환 장치로서, 산업계에서 사용되는 인버터는 상용전원으로부터 공급된 전력을 입력 받아 자체적으로 전압과 주파수를 가변하여 전동기에 공급함으로써 전동기 속도를 고효율로 이용하게 제어하는 일련의 장치로 정의된다. 이러한 인버터는, 가변전압 가변주파수(variable voltage variable frequency, VVVF) 방식에 의해 제어되며, 펄스폭변조(pulse width modulation, PWM) 출력 따라 전동기에 입력되는 전압과 주파수를 가변할 수 있다.In general, an inverter is a reverse conversion device that electrically converts direct current (DC) into alternating current (AC). Inverters used in the industry receive power supplied from commercial power, change voltage and frequency by itself, and supply the motor to the motor. It is defined as a set of devices that control the speed to be used with high efficiency. Such an inverter is controlled by a variable voltage variable frequency (VVVF) method, and the voltage and frequency input to the motor may be varied according to a pulse width modulation (PWM) output.
도 1은 일반적인 인버터의 구성도이다.1 is a block diagram of a general inverter.
일반적으로, 인버터(100)는 3상의 교류전원을 인가받아, 정류부(110)가 이를 정류하고, 평활부(120)는 정류부(110)가 정류한 직류전압을 평활하여 저장한다. 인버터부(130)는 평활부(120)인 직류링크 커패시터에 저장된 직류전압을 PWM 제어신호에 따라 소정 전압 및 주파수를 가지는 교류전압을 출력하여, 이를 전동기에 제공한다. In general, the
보통, 정류부(110)는 수동소자인 다이오드로 구성되는데, 이러한 다이오드는 온/오프 제어가 불가능하며, 평활부(120)에 저장되는 직류단 전압에 대한 제어가 불가능하므로, 평활부(120)의 직류단 전압은 교류 입력전압에 의해 결정된다. 또한, 전력의 흐름은 계통의 교류전원에서 인버터(100)의 직류단 전압의 단방향으로 이루어지므로, 회생운전은 불가능하다. 따라서 종래의 인버터(100)의 경우 전원 및 부하상태에 따른 능동적인 동작이 어렵다.Usually, the rectifying
이와 같이, 다이오드로 구성되는 정류부(110)를 사용하는 인버터(100)는 교류전원의 전압강하 또는 정전에 의해 직류단 전압을 안정적으로 유지하지 못하게 되므로, 인버터의 지속적인 운전이 불가하고, 인버터의 지속적인 운전이 어려운 경우, 인버터(100)의 재기동을 위해 상당한 시간이 요구되는 문제점이 있다.As such, the
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 인버터의 전원공급이 정상적이지 않은 상태에서도 연속적인 인버터 운전을 가능하게 하는, 인버터 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide an inverter control device and a method for enabling continuous inverter operation even when the power supply of the inverter is not normal.
또한, 본 발명은, 슬립주파수의 변화와 전동기의 토크의 변화 속도 차이로 인해 직류단 전압이 크게 흔들리거나 또는 저전압 고장이 발생되는 문제점을 방지할 수 있는, 인버터 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an inverter control device and method capable of preventing a problem in which a DC link voltage fluctuates greatly or a low voltage failure occurs due to a change in slip frequency and a change in torque of an electric motor. .
또한, 본 발명은, 부하의 급변화 등으로 인해 비례 제어이득이 증가하더라도 시스템이 발산하는 것을 방지하여 시스템을 안정화할 수 있는, 인버터 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an inverter control apparatus and method capable of stabilizing the system by preventing the system from dissipating even when a proportional control gain is increased due to a sudden change in load or the like.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 전동기의 회전속도를 추정하는 제1추정부와, 전동기에 출력전압을 제공하는 인버터의 직류단 전압이 일정 레벨 이하인 경우, 인버터의 직류단 캐패시터의 에너지와 직류단 에너지 지령을 이용하여 슬립주파수 지령을 결정하는 제1결정부와, 전동기의 회전속도와 슬립주파수 지령을 더하여 주파수지령을 결정하는 제2결정부와, 주파수지령을 이용하여 전동기의 슬립주파수를 결정하는 제3결정부와, 슬립주파수를 이용하여 전동기의 토크를 결정하되, 시지연 억제 요소를 이용하여 전동기의 토크 생성 시 시지연이 억제되도록 토크를 결정하는 제4결정부를 포함하는 인버터 제어장치를 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a first estimator for estimating the rotational speed of a motor, and a DC link capacitor of the inverter when the DC link voltage of the inverter providing the output voltage to the motor is below a certain level. A first determination unit that determines the slip frequency command by using the energy of the DC link energy and a DC link energy command, a second determination unit that determines the frequency command by adding the rotation speed of the motor and the slip frequency command, and the frequency command of the motor An inverter comprising a third determining unit for determining the slip frequency, and a fourth determining unit for determining the torque of the motor using the slip frequency, but determining the torque so that the time delay is suppressed when generating the torque of the motor using the delay suppression element control is provided.
또한, 본 발명의 인버터 제어장치는, 전동기의 토크를 이용하여 슬립주파수를 추정하는 제2추정부와, 추정된 슬립주파수에 댐핑 제어이득을 적용하여 제2결정부에 제공하는 이득 제어부를 더 포함한다.In addition, the inverter control apparatus of the present invention further includes a second estimator for estimating the slip frequency using the torque of the electric motor, and a gain control unit for applying a damping control gain to the estimated slip frequency and providing the damping control gain to the second determination unit. do.
여기서, 제2 결정부는, 댐핑 제어이득이 적용된 슬립주파수를 이용하여 주파수지령을 결정한다.Here, the second determination unit determines the frequency command using the slip frequency to which the damping control gain is applied.
또한, 인버터의 직류단 캐패시터의 에너지에 대한 직류단 에너지 지령의 전달함수는 2차 저역 통과 필터 형태이다.In addition, the transfer function of the DC link energy command with respect to the energy of the DC link capacitor of the inverter is in the form of a second-order low-pass filter.
또한, 제1추정부는, 인버터 출력전압, 출력전류 및 전동기의 공칭값을 이용하여, 전동기의 회전속도를 추정한다.In addition, the first estimator estimates the rotation speed of the motor by using the inverter output voltage, the output current, and the nominal value of the motor.
또한, 제1추정부는, 인버터의 출력전압과 출력전류를 이용하여 출력전력을 결정하는 제5결정부와, 출력전력과 인버터의 출력주파수를 이용하여 부하토크를 결정하는 제6결정부와, 부하토크, 인버터의 정격 슬립주파수 및 정격토크를 이용하여 슬립주파수를 추정하는 제3추정부와, 제3추정부에 의해 추정된 슬립주파수와 인버터의 출력주파수의 차를 이용하여 전동기의 회전속도를 추정하는 제4추정부를 포함한다.In addition, the first estimator includes a fifth determining unit that determines output power using the output voltage and output current of the inverter, and a sixth determining unit that determines the load torque using the output power and the output frequency of the inverter; A third estimator for estimating the slip frequency using torque, the rated slip frequency of the inverter, and the rated torque, and the third estimator for estimating the rotation speed of the motor using the difference between the slip frequency and the output frequency of the inverter including a fourth estimator that
또한, 제1추정부는, 제3추정부에 의해 추정된 슬립주파수의 저역 통과 필터링을 수행하는 저역통과필터(LPF)를 더 포함한다.In addition, the first estimator further includes a low-pass filter (LPF) that performs low-pass filtering of the slip frequency estimated by the third estimator.
또한, 제1결정부는, 인버터의 직류단 캐패시터의 에너지와 직류단 에너지 지령으로부터 필요 에너지를 결정하는 제7결정부와, 필요 에너지로부터 전력지령을 결정하는 제8결정부와, 전력지령 및 전동기의 회전속도를 이용하여 토크지령을 결정하는 제9결정부와, 토크지령으로부터 토크상수를 이용하여 슬립주파수 지령을 결정하는 제10결정부를 포함한다.In addition, the first determination unit includes a seventh determination unit that determines the required energy from the energy of the DC link capacitor of the inverter and the DC link energy command, and an eighth determination unit that determines the power command from the required energy, the power command and the motor It includes a ninth determination unit that determines a torque command using the rotational speed, and a tenth determination unit that determines a slip frequency command by using a torque constant from the torque command.
또한, 제8결정부는, 비례제어기를 포함한다. In addition, the eighth determination unit includes a proportional controller.
또한, 토크상수는, 전동기의 정격토크와 전동기의 정격 슬립주파수를 이용하여 결정한다.In addition, the torque constant is determined using the rated torque of the motor and the rated slip frequency of the motor.
또한, 생성부는, 주파수지령으로부터 전압지령을 결정하여 인버터에 제공한다.In addition, the generator determines the voltage command from the frequency command and provides it to the inverter.
또한, 본 발명의 인버터 제어장치는, 인버터의 직류단 전압이 소정 레벨 이하인 경우, 제1결정부에 동작플래그를 제공하는 제어부를 더 포함한다.In addition, the inverter control apparatus of the present invention further includes a control unit that provides an operation flag to the first determining unit when the DC link voltage of the inverter is below a predetermined level.
상기와 같은 본 발명은, 입력전원의 고장이 발생하는 경우, 전동기의 기계적인 에너지를 인버터의 전기에너지로 변환하는 회생운전을 수행함으로써, 직류단 전압을 일정하게 유지하여, 인버터가 정지되는 일 없이 연속적인 운전이 가능하게 하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, when a failure of the input power source occurs, a regenerative operation for converting the mechanical energy of the motor into the electrical energy of the inverter is performed, thereby maintaining the DC link voltage constant, without stopping the inverter It has the effect of enabling continuous operation.
또한, 본 발명은, 슬립주파수의 변화와 전동기의 토크의 변화 속도 차이를 보완하여, 전동기의 느린 변화로 인해 직류단 전압이 크게 흔들리거나 또는 저전압 고장이 발생되는 문제점을 방지할 수 있다.In addition, the present invention compensates for the difference between the change in slip frequency and the change speed of the torque of the motor, thereby preventing the problem that the DC link voltage is greatly shaken or a low voltage failure occurs due to the slow change of the motor.
또한, 본 발명은, 제어이득을 적용함으로써 부하의 급변화 등으로 인해 비례 제어이득이 증가하더라도 시스템이 발산하는 것을 방지하여 시스템을 안정화할 수 있다.In addition, the present invention can stabilize the system by preventing the system from divergence even when the proportional control gain increases due to a sudden change in load by applying the control gain.
도 1은 일반적인 인버터의 구성도이다.
도 2는 종래의 인버터 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 2의 인버터 제어부의 상세 구성도이다.
도 4는 인버터 운전주파수와 인버터 출력전압의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예의 인버터 시스템의 구성도이다.
도 6은 도 5의 속도추정부의 일실시예 상세 구성도이다.
도 7은 도 5의 슬립주파수 발생부의 일실시예 상세 구성도이다.
도 8은 도 5에서 전동기와 슬립주파수 발생부의 제어관계를 설명하기 위한 제1 구성도이다.
도 9는 도 5에서 전동기와 슬립주파수 발생부의 제어관계를 설명하기 위한 제2 구성도이다.
도 10는 본 발명의 일실시예의 인버터 제어방법을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예의 제어동작에 의한 전압전류 관계를 설명하기 위한 일예시도이다.1 is a block diagram of a general inverter.
2 is a configuration diagram for explaining a conventional inverter control system.
3 is a detailed configuration diagram of the inverter control unit of FIG. 2 .
4 is a graph for explaining the relationship between the inverter operating frequency and the inverter output voltage.
5 is a block diagram of an inverter system according to an embodiment of the present invention.
6 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the speed estimator of FIG. 5 .
7 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the slip frequency generator of FIG. 5 .
8 is a first configuration diagram for explaining the control relationship between the motor and the slip frequency generator in FIG. 5 .
9 is a second configuration diagram for explaining the control relationship between the motor and the slip frequency generator in FIG. 5 .
10 is an exemplary view for explaining an inverter control method according to an embodiment of the present invention.
11 is an exemplary diagram for explaining a voltage-current relationship by a control operation according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effect of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be embodied in various forms and various modifications may be made. However, the description of the present embodiment is provided so that the disclosure of the present invention is complete, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains the scope of the invention. In the accompanying drawings, components are enlarged in size than actual for convenience of description, and ratios of each component may be exaggerated or reduced.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms such as 'first' and 'second' may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the above terms. The above term may be used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a 'first component' may be termed a 'second component', and similarly, a 'second component' may also be termed a 'first component'. can Also, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art.
이하에서는, 도 2 내지 도 4를 참조하여 종래의 인버터 제어시스템을 설명하고, 도 5 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일실시예의 인버터 제어장치 및 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a conventional inverter control system will be described with reference to FIGS. 2 to 4 , and an inverter control apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 10 .
도 2는 종래의 인버터 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도이고, 도 3은 도 2의 인버터 제어부(200)의 상세 구성도이다. 사용자가 지령주파수 ωref를 입력하면, 인버터 제어부(200)는 해당 지령주파수에 해당하는 지령전압을 합성하여 인버터부(130)로 출력한다. 2 is a configuration diagram for explaining a conventional inverter control system, and FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the
도 3에서, 인버터 제어부(200)는 전압결정부(210), 적분부(220), 위상결정부(230) 및 출력부(240)를 포함한다.In FIG. 3 , the
전압결정부(210)는 인버터 운전주파수 ωV /f로부터 출력전압 VV /f의 크기를 결정할 수 있다. 인버터 운전주파수 ωV /f는 0부터 시작하여 지령주파수 ωref까지 도달한다. 여기서, 출력전압 VV /f은 인버터 운전주파수 ωV /f가 지령주파수 ωref 에 도달하기까지의 전압을 나타낸다. 도 4는 인버터 운전주파수와 인버터 출력전압의 관계를 설명하기 위한 그래프이다. The
인버터(100)의 초기기동시 인버터의 운전주파수 ωV /f는 0부터 증가하므로, 초기기동시에는 작은 전압을 출력하며, 주파수가 증가함에 따라 주파수에 비례한 크기의 전압을 출력하게 된다. 출력주파수가 목표주파수인 지령주파수 ωref에 도달하면, 더이상 주파수는 증가하지 않고 정속도 운전을 하게 된다. When the
즉, 전압결정부(210)는 도 4의 관계로부터 인버터 운전주파수 ωV /f로부터 출력전압 VV /f의 크기를 결정한다.That is, the
적분부(220)는 운전주파수 ωV /f를 적분하여 출력전압의 위상 θV /f를 결정하고, 삼각함수 출력부(230)에 의해 3상의 교류 정현파를 출력하게 된다. 출력부(240)에 의해 교류정현파와 출력전압이 곱하여져, 지령전압 Vas_ref, Vbs _ref, Vcs _ref이 출력된다.The
즉, 인버터 제어부(200)는 3상의 지령전압에 해당하는 3상의 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 전압을 합성하여 최종 지령전압 Vabc _PWM을 출력한다. 도 2에서, 인버터(100)의 인버터부(130)는 평활부(120)의 직류단 전압으로부터 3상의 교류 출력전압 Van, Vbn, Vcn을 출력하여 유도전동기(400)에 전력을 공급하며, 3상 교류 출력전압은 인버터부(130)의 스위치의 온/오프 상태에 따라 결정된다. 인버터부(130)에서, 각 상은 2개의 스위치가 직렬연결되어 구성되며, 각 상은 서로 독립적으로 동작하여 출력전압을 생성한다. 이때 각 상의 출력전압은 서로 120도의 위상차를 가지도록 제어된다.That is, the
종래의 인버터 제어 시스템에서, 에너지원인 3상 전원(300)으로부터 교류전원을 수신한 인버터(100)는, 정류부(110)를 통해 교류전원을 직류전원으로 변환한다. 이때 정류부(110)는 다이오드로 구성되는 것으로서, 전류는 항상 단방향으로 도통한다.In the conventional inverter control system, the
평활부(120)는 커패시터 또는 배터리 등으로 구성되며, 일정한 전압을 유지한다. 인버터부(130)의 3상 스위치는 직류전압을 교류전압으로 변환하며, 스위치의 온오프에 의해 인버터(100)의 출력전압을 제어한다.The smoothing
전동기(400)는 3상 인버터(100)의 부하로 기능한다. 인버터 제어부(200)는 지령주파수와 동일한 속도로 전동기(400)가 회전하도록 인버터부(130)의 스위칭 상태를 결정하게 된다.The
이와 같은 종래의 인버터 제어 시스템에서, 정류부(110)가 수동소자인 다이오드로 구성되어 직류단 전압제어가 어렵고, 3상 전원이 순시정전 또는 전압강하 등 비정상 동작을 하는 경우 인버터(100)의 지속적인 운전이 불가능하며, 직류단 전압이 일정 제어되지 못하여 인버터(100)에 고장이 발생하게 되는 문제점이 있다. 또한, 이러한 경우 인버터(100) 재기동을 위해 경우에 따라 상당한 시간이 요구되므로 큰 손실이 발생하게 되는 문제점이 있다. In such a conventional inverter control system, when the
따라서, 전원상태에 관계없이 지속 가능한 라이드 쓰루(ride through) 운전이 요구된다. Therefore, a sustainable ride through operation is required regardless of the power supply state.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회생운전을 통해 전동기의 운동에너지로부터 인버터의 전기에너지를 공급받아, 전원공급이 정상적이지 않은 상태에서도 인버터 및 전동기의 운전을 지속적으로 수행하는 인버터 제어장치를 제공하는 것이다. In order to solve the above problems, the present invention is an inverter control device that receives the electric energy of the inverter from the kinetic energy of the motor through regenerative operation and continuously operates the inverter and the motor even when the power supply is not normal. is to provide
즉, 본 발명의 제어장치는, 정전 시 부하관성의 운동에너지를 이용하여 인버터의 직류단 전원을 유지하는 방식으로서, 적절한 운전주파수 조정을 통해 회생운전을 수행하게 된다. 따라서, 관성이 크고 부하가 작을수록 긴 시간 동안 직류단 전원을 안정적으로 유지할 수 있다. That is, the control device of the present invention maintains the DC link power of the inverter by using the kinetic energy of the load inertia during a power failure, and performs a regenerative operation by adjusting an appropriate operating frequency. Therefore, as the inertia is large and the load is small, the DC link power supply can be stably maintained for a long time.
도 5는 본 발명의 일실시예의 인버터 시스템의 구성도이다.5 is a block diagram of an inverter system according to an embodiment of the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 인버터 제어장치는, 인버터(1)에 지령전압을 공급하는 지령전압 발생부(10), 전동기(2)의 속도를 추정하는 속도추정부(20), 슬립주파수 발생부(30) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.As shown in the figure, the inverter control device according to an embodiment of the present invention includes a
제어부(40)는 인버터(1)의 직류단 전압을 확인하여, 소정 레벨 이하가 되는 경우, 슬립주파수 발생기(30)의 동작을 온으로 하는 플래그를 슬립주파수 발생부(30)에 전송할 수 있다. The
속도추정부(20)는 전동기(2)의 회전자의 속도를 추정할 수 있다. 도 6은 도 5의 속도추정부(20)의 일실시예 상세 구성도이다. 일반적인 전압/주파수 운전의 경우, 개루프(open loop) 제어를 수행하므로, 엔코더와 같은 속도측정 디바이스를 통한 속도정보의 사용이 어렵다. 따라서, 본 발명의 일실시예의 속도추정부(20)는 가용한 인버터 출력전압과 전류 및 전동기(2) 공칭값(nominal value)을 통해 전동기(2)의 회전속도()를 추정할 수 있다. The
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 속도추정부(20)는, 출력전력 결정부(21), 부하토크 결정부(22), 슬립주파수 추정부(23), 속도결정부(24) 및 저역통과필터(low pass filter, LPF)(25)를 포함할 수 있다.As shown in the figure, the
출력전력 결정부(21)는, 인버터(1)의 출력전압(VV /f), 인버터(1)의 토크분 출력전류인 지령 각 기준의 동기좌표계 q축 전류(Iqse) 및 극수(Pole)를 고려하여 인버터(1)의 출력전력을 결정할 수 있다. The output
또한, 부하토크 결정부(22)는, 출력전력과 인버터(1)의 출력주파수(ωV/f) 를 이용하여 부하토크를 결정할 수 있다.Also, the load
출력전력 결정부(21)와 부하토크 결정부(22)를 통해 출력되는 부하토크(Tload)는 아래의 수학식과 같다. The load torque T load output through the output
슬립주파수 추정부(23)는, 부하토크(Tload)와 인버터(1)의 정격 슬립주파수(ωsl_rated) 및 정격토크(Trated)를 이용하여 슬립주파수()를 추정할 수 있다. 슬립주파수 추정부(24)에 의해 추정되는 슬립주파수()는 아래 수학식과 같다.The slip
속도결정부(24)는 추정된 슬립주파수()와 인버터(1)의 출력주파수(ωV /f)의 차를 이용하여 전동기(1)의 속도()를 추정할 수 있다. 추정된 전동기(1)의 속도는 아래 수학식과 같다. The
이때 LPF(25)는 슬립주파수 추정부(23)의 출력단과 속도결정부(24)의 입력단 사이에 배치되어 저역 통과 필터링을 수행할 수 있으며, 시스템의 안정을 고려하여 필터링되는 대역이 결정될 수 있을 것이다.At this time, the
도 5에서, 슬립주파수 발생부(30)는 제어부(40)의 제어에 따라 직류단 전압이 소정 레벨 이하인 경우, 직류단 전압지령(Vdc *)와 실제 직류단 전압(Vdc)을 비교하여 직류단 전압을 일정하게 유지하기 위한 슬립주파수 지령(ωsl *)을 결정할 수 있다. 보통 슬립주파수(ωsl)는 인버터 출력주파수(ωe)와 전동기 속도(ωr) 간 차이로서, 본 발명의 일실시예에서 직류단 전압(Vdc)이 소정 레벨 이하가 되는 경우 슬립주파수(ωsl)를 음의 수로 결정함으로써 전동기 속도(ωr)가 인버터 출력주파수(ωe)보다 커지도록 결정될 수 있다.In FIG. 5 , the
한편, 실제 전동기(2)의 출력은 슬립주파수(ωsl)의 변화에 즉각적으로 반응하지 않으며, 전동기(2)의 용량이 클수록 그 반응에 지연이 발생할 수 있다. 이에 따라, 직류단 전압(Vdc) 유지에 필요한 에너지를 발생할 수 있는 슬립주파수(ωsl)임에도 불구하고 전동기(2)의 느린 변화로 인해 직류단 전압(Vdc)이 크게 흔들리거나 안정되기 전에 저전압 고장이 발생할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 인버터 제어 장치는 시지연 억제 요소(F(S))를 도입하였다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하겠다.On the other hand, the output of the
도 7은 도 5의 슬립주파수 발생부의 일실시예 상세 구성도이다.7 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the slip frequency generator of FIG. 5 .
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 슬립주파수 발생부(30)는, 에너지 결정부(31), 전력지령 결정부(32), 토크지령 결정부(33) 및 슬립주파수 지령 결정부(34) 및 주파수지령 결정부(35)를 포함할 수 있으며, 슬립주파수 지령(ωsl *)를 이용하여 회생운전을 수행할 수 있다.As shown in the figure, the
슬립주파수 지령(ωsl *)은 직류단 전압지령(Vdc *)에 해당하는 전기에너지(E*)과 실제 직류단 전압(Vdc)에 해당하는 전기에너지(E)의 차로부터 계산될 수 있다.The slip frequency command (ω sl * ) can be calculated from the difference between the electrical energy (E * ) corresponding to the DC link voltage command (V dc * ) and the electrical energy (E) corresponding to the actual DC link voltage (V dc ). have.
직류단 캐패시터의 에너지(E)는 아래의 수학식 4와 같이 정의되고, 회생운전에 필요한 캐패시터의 에너지(Ecap)는 에너지 결정부(31)가 아래의 수학식 5에 의해 결정할 수 있다.The energy E of the DC link capacitor is defined as in Equation 4 below, and the energy E cap of the capacitor required for the regenerative operation may be determined by the
여기서, 상기 수학식 5에서 Cdc는 직류단 커패시터의 커패시턴스이고, Vdc *는 직류단 전압지령이다. Here, in Equation 5, C dc is the capacitance of the DC link capacitor, and V dc * is the DC link voltage command.
직류단 커패시터의 전력(Pcap)은 아래 수학식 6과 같이 정의된다.The power (P cap ) of the DC link capacitor is defined as in Equation 6 below.
전력지령 결정부(32)는 회생운전에 필요한 캐패시터의 에너지(Ecap)를 수신하여, 전력지령(Pcap *)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 전력지령 결정부(32)는 비례제어이득이 Kp인 비례제어기일 수 있다. The
일반적으로 비례제어기는 제어하고자 하는 대상의 출력을 측정하여 이를 원하고자 하는 참조값 혹은 설정값과 비교하여 오차를 계산하고, 이 오차값을 이용하여 제어에 필요한 제어값을 계산하는 것으로서, 현재 상태에서의 오차값의 크기에 비례한 제어작용을 수행하는 것이다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 전력지령 결정부(32)가 다른 제어기로 구성될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.In general, a proportional controller measures the output of an object to be controlled, compares it with a desired reference value or a set value, calculates an error, and uses this error value to calculate a control value required for control. It is to perform a control action proportional to the magnitude of the error value. However, this is an example, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the power
토크지령 결정부(33)는 속도추정부(20)에 의해 추정된 속도()를 이용하여 토크지령(Te *)을 결정할 수 있다.The torque
전동기(2)의 정격토크(Trated), 정격속도(ωrated) 및 정격전력(Prated)의 관계는 아래의 수학식 7과 같이 정의된다. The relationship between the rated torque (T rated ), the rated speed (ω rated ) and the rated power (P rated ) of the
여기서, Pole은 전동기(2)의 극수이다. Here, Pole is the number of poles of the electric motor (2).
토크지령 결정부(33)는 상기 수학식 7을 이용하여 토크지령(Te *)을 결정할 수 있다. The torque
슬립주파수 지령 결정부(34)는 전동기(2)의 토크상수()를 이용하여 슬립주파수 지령(ωsl *)을 계산할 수 있다. The slip frequency
여기서, 정격 토크(Trated)와 정격 슬립주파수(ωsl -rated)의 관계는 아래의 수학식8과 같이 정의된다.Here, the relationship between the rated torque (T rated ) and the rated slip frequency (ω sl -rated ) is defined as in Equation 8 below.
즉, 상기 수학식 8에 의해, 슬립주파수 지령 결정부(34)는 토크지령(Te *)과 토크상수(Kt)를 이용하여 슬립주파수 지령(ωsl *)을 결정할 수 있게 된다.That is, by Equation 8, the slip
도 5에서, 주파수 지령 결정부(35)는 슬립주파수 발생부(30)로부터 출력되는 슬립주파수 지령(ωsl *)과 속도추정부(20)로부터 출력되는 전동기(2)의 추정속도()를 더하여 주파수지령(ωe *)을 결정한다. 그리고, 결정된 주파수지령(ωe *)은 지령전압 발생부(10)로 입력된다. In FIG. 5 , the frequency
지령전압 발생부(10)는, 인버터(1)의 출력전압을 제어하기 위한 것으로서, 주파수지령(ωe *)으로부터, 인버터(1)의 출력전압과 운전주파수를 결정하여 인버터(1)에 합성전압을 제공할 수 있다. The
지령전압 발생부(10)는 도 2의 인버터 제어부(200)와 동일한 기능을 수행하는 것으로서, 지령전압 발생부(10)의 동작 및 인버터(1)의 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. The
도 8은 도 5에서 전동기(2)와 슬립주파수 발생부(30)의 제어관계를 설명하기 위한 제1 구성도이다. 이때, 전동기(2)에 대한 블록도는, 수학식 7과 수학식 8을 통해 근사화한 것이다.FIG. 8 is a first configuration diagram for explaining the control relationship between the
도 8을 참조하면, 전동기(2)는 슬립주파수 결정부(51) 및 토크 결정부(52)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
슬립주파수 결정부(51)는 주파수지령(ωe *)을 이용하여 전동기(2)의 슬립주파수(ωsl)를 결정한다. 여기서, 슬립주파수(ωsl)는 주파수지령(ωe *)과 전동기(2)의 회전 속도(ωr)의 차에 의해 계산될 수 있다.The slip
토크 결정부(52)는, 상기 수학식 8에 의해, 토크 상수(Kt) 및 슬립주파수(ωsl)를 이용하여 전동기(2)의 토크(Te)를 결정하되, 시지연 억제 요소(F(s))를 이용하여 전동기(2)의 토크(Te) 생성 시 시지연이 억제되도록 토크(Te)를 결정한다.The
도 8의 제어구성에서의 전달함수는 아래의 수학식 9와 같다.A transfer function in the control configuration of FIG. 8 is as shown in Equation 9 below.
이때, KP는 전력지령 결정부(32)인 비례제어기의 제어이득이고, 과 는 각각 추정된 전동기(2)의 회전속도와 토크상수이다. 이때 는 도 5의 속도추정부(20)로부터 결정된다. At this time, K P is the control gain of the proportional controller, which is the power
또한, F(s)는 1차 저역통과필터 형태로 나타낼 수 있다. 여기서, F(s)는 아래의 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.Also, F(s) may be expressed in the form of a first-order low-pass filter. Here, F(s) can be expressed as in
여기서, ωmot는 F(S)의 차단주파수이다.Here, ω mot is the cutoff frequency of F(S).
상기 수학식 9는 전동기(2)의 회전속도()와 토크상수()의 추정이 정확하면, 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.Equation 9 is the rotational speed of the electric motor 2 ( ) and the torque constant ( ) is accurate, it can be expressed as Equation (11).
즉, 도 8의 제어구성의 전달함수는, 아래의 수학식 12와 같이 2차 저역통과필터의 형태로 나타낼 수 있으며, 수학식 12는 수학식 13과 같이 일반 형태로 변형될 수 있다.That is, the transfer function of the control configuration of FIG. 8 can be expressed in the form of a second-order low-pass filter as shown in Equation 12 below, and Equation 12 can be transformed into a general form as shown in Equation 13.
여기서, ωn는 도 8의 제어구성의 전달함수의 차단주파수이다.Here, ω n is the cut-off frequency of the transfer function of the control configuration of FIG. 8 .
상기 수학식 13에서 감쇄 계수(ζ)는 아래의 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.In Equation 13, the attenuation coefficient ζ can be expressed as Equation 14 below.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 장치는, 슬립주파수(ωsl)의 변화와 전동기(2)의 토크(Te)의 변화 속도 차이를 보완하여, 전동기(2)의 느린 변화로 인해 직류단 전압이 크게 흔들리거나 또는 저전압 고장이 발생되는 문제점을 방지할 수 있다.As such, the inverter control device according to the embodiment of the present invention compensates for the difference in the change speed of the change in the slip frequency (ω sl ) and the change in the torque (T e ) of the electric motor (2), so that the slow change of the electric motor (2) Due to this, it is possible to prevent a problem in which the DC link voltage fluctuates greatly or a low voltage failure occurs.
도 9는 도 5에서 전동기(2)와 슬립주파수 발생부(30)의 제어관계를 설명하기 위한 제2 구성도이다. 이때, 전동기(2)에 대한 블록도는, 수학식 7과 수학식 8을 통해 근사화한 것이다.9 is a second configuration diagram for explaining the control relationship between the
도 9을 참조하면, 전동기(2)는 슬립 주파수 추정부(53) 및 이득 제어부(54)를 더 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9 , the
슬립 주파수 추정부(53)는 전동기(2)의 토크(Te)를 이용하여 슬립주파수()를 추정한다.The slip
이득 제어부(54)는 추정된 슬립주파수()에 댐핑 제어이득(KD)을 적용하여 주파수지령 결정부(35)에 제공한다.The
주파수지령 결정부(35)는 슬립주파수 지령(ωsl *)에 전동기(2)의 추정속도()를 더하고 댐핑 제어이득(KD)을 적용된 추정 슬립주파수()를 차감하여 주파수지령(ωe *)을 결정한다. 그리고, 결정된 주파수지령(ωe *)은 토크 결정부(52)에 제공된다.The frequency
전동기(2)의 추정속도()는 주파수지령(ωe *)에서 슬립 주파수 추정부(53)가 추정한 추정 슬립주파수()를 차감하여 결정되어 주파수지령 결정부(35)에 제공된다.Estimated speed of electric motor (2) ( ) is the estimated slip frequency ( ) estimated by the
도 9의 제어구성에서의 전달함수는 아래의 수학식 15와 같다.The transfer function in the control configuration of FIG. 9 is as Equation 15 below.
상기 수학식 15에서 감쇄 계수(ζ)는 아래의 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.In Equation 15, the attenuation coefficient ζ can be expressed as Equation 16 below.
상기 수학식 16의 감쇄 계수(ζ)는 상기 수학식 14의 감쇄 계수(ζ)에 댐핑 제어이득(KD)을 추가함으로써, 부하의 급변화 등으로 인해 비례제어이득(Kp)이 증가하더라도 시스템이 발산하는 것을 방지하여 시스템을 안정화할 수 있다.The attenuation coefficient ζ of Equation 16 is obtained by adding the damping control gain K D to the attenuation coefficient ζ of Equation 14, so that even if the proportional control gain K p increases due to a sudden change in load, etc. The system can be stabilized by preventing the system from divergence.
본 발명의 일실시예의 제어부(40)는 직류단 전압을 지속적으로 확인하고, 직류단 전압이 소정 레벨 이하가 되는 경우, 슬립주파수 발생부(30)를 온으로 하는 플래그를 제공함으로써, 도 8 및 도 9와 같이 전동기(2)의 운동에너지가 백업되도록 제어할 수 있다.The
도 10은 본 발명의 일실시예의 인버터 제어방법을 설명하기 위한 일예시도이고, 도 11은 본 발명의 일실시예의 제어동작에 의한 전압전류 관계를 설명하기 위한 일예시도이다.10 is an exemplary diagram for explaining an inverter control method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is an exemplary diagram for explaining a voltage-current relationship by a control operation according to an embodiment of the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 제어방법에서, 제어부(40)는, 인버터(1)의 직류단 전압을 지속적으로 확인하고(S90), 인버터(1)의 직류단 전압이 소정 레벨 이하가 되는지 확인할 수 있다(S91). 입력전원에 고장이 있는 경우, 직류단 전압은 입력전원의 영향으로 감소하게 된다. As shown in the figure, in the control method of an embodiment of the present invention, the
본 발명의 제어부(40)가 슬립주파수 발생부(30)에 동작플래그를 전송하기 위한 직류단 전압의 레벨은, 운전자의 설정에 의해 결정될 수 있을 것이다. The level of the DC link voltage for the
제어부(40)가 인버터(1)의 직류단 전압이 소정 레벨 이하가 되는 것으로 판정한 경우에는, 제어부(40)는 슬립주파수 발생부(30)의 동작을 온으로 하는 동작플래그를 전송할 수 있다. 도 10에서, 입력전원이 정상이고, 직류단 전압이 일정 레벨을 유지하는 중, 직류단 전압이 소정의 기준레벨(10A) 이하가 되면, 제어부(40)는 슬립주파수 발생부(30)의 동작을 온으로 하는 동작플래그를 슬립주파수 발생부(30)로 전송할 수 있다. 이때, 기준레벨(10A)은, 220V의 상용전원을 사용하는 경우, 예를 들어 200V일 수 있다. When the
이 경우에도, 속도추정부(20)는 계속적으로 동작을 수행하여, 전동기(2)의 회전자의 회전속도를 추정하고 있을 수 있다.Even in this case, the
이후, 속도추정부(20)가 전동기(2)의 속도를 추정하면(S93), 슬립주파수 발생부(30)는 직류단 전압의 에너지를 이용하여 슬립주파수 지령을 생성할 수 있다. Thereafter, when the
이후, 추정된 속도에 슬립주파수를 더하여 주파수지령을 생성하고(S95), 지령전압 발생부(10)가 이에 해당하는 인버터의 출력전압을 생성하여, 인버터(1)에 제공할 수 있다(S96). Thereafter, a frequency command may be generated by adding the slip frequency to the estimated speed (S95), and the
도 11을 참조로 하면, 직류단 전압이 기준레벨(10A)보다 작은 경우, 전동기(2)의 추정된 속도에 슬립주파수 지령을 더하여 주파수지령을 생성하게 되며, 이때 인버터 출력주파수는 전동기 속도보다 낮은 속도로 운전하며, 출력전압의 크기는 전압과 주파수의 관계로부터 결정될 수 있다. 즉, 인버터(1)의 출력주파수는 전동기(2)의 속도보다 낮은 속도로 출력되고, 인버터(1)의 직류단 전압은 일정한 크기로 유지될 수 있다.Referring to FIG. 11 , when the DC link voltage is less than the
이후, 제어부(40)는, 직류단 전압이 소정 크기로 복구되면(Trecovery)(S97), 슬립주파수 발생부(30)를 오프로 하는 동작플래그를 슬립주파수 발생부(30)로 전송하고, 정상운전이 되도록 제어할 수 있을 것이다(S98). 이때, 도 10을 참조로 하면, 인버터 출력주파수는 복전시 인버터 출력주파수로부터 상승하여 고장 이전의 속도를 회복하도록 제어부(40)는 제어할 수 있을 것이다.Then, when the DC link voltage is restored to a predetermined level (T recovery ) (S97), the
이와 같이, 본 발명에 의하면, 입력전원의 고장이 발생하는 경우, 전동기의 기계적인 에너지를 인버터의 전기에너지로 변환하는 회생운전을 수행함으로써, 직류단 전압을 일정하게 유지하여, 인버터가 정지되는 일 없이 연속적인 운전이 가능하다. As described above, according to the present invention, when a failure of the input power source occurs, a regenerative operation for converting the mechanical energy of the motor into the electric energy of the inverter is performed, thereby maintaining the DC link voltage constant, and the inverter is stopped Continuous operation is possible without
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent ranges of embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
1: 인버터
2: 전동기
10: 지령전압 발생부
20: 속도추정부
30: 슬립주파수 발생부
40: 제어부1: Inverter 2: Motor
10: command voltage generation unit 20: speed estimation unit
30: sleep frequency generation unit 40: control unit
Claims (12)
상기 전동기에 출력전압을 제공하는 인버터의 직류단 전압이 일정 레벨 이하인 경우, 상기 인버터의 직류단 캐패시터의 에너지와 직류단 에너지 지령을 이용하여 슬립주파수 지령을 결정하는 제1결정부;
상기 전동기의 회전속도와 상기 슬립주파수 지령을 더하여 주파수지령을 결정하는 제2결정부;
상기 주파수지령을 이용하여 상기 전동기의 슬립주파수를 결정하는 제3결정부; 및
상기 슬립주파수를 이용하여 상기 전동기의 토크를 결정하되, 시지연 억제 요소를 이용하여 상기 전동기의 토크 생성 시 시지연이 억제되도록 상기 전동기의 토크를 결정하는 제4결정부
를 포함하는 인버터 제어장치.
a first estimator for estimating the rotational speed of the electric motor;
a first determination unit for determining a sleep frequency command using energy of the DC link capacitor of the inverter and a DC link energy command when the DC link voltage of the inverter providing the output voltage to the motor is below a certain level;
a second determination unit for determining a frequency command by adding the rotation speed of the motor and the slip frequency command;
a third determining unit for determining a slip frequency of the electric motor using the frequency command; and
A fourth determining unit that determines the torque of the electric motor using the slip frequency, and determines the torque of the electric motor so that the delay is suppressed when the torque of the electric motor is generated using a delay suppression element
Inverter control device comprising a.
상기 전동기의 토크를 이용하여 상기 슬립주파수를 추정하는 제2추정부; 및
추정된 상기 슬립주파수에 댐핑 제어이득을 적용하여 상기 제2결정부에 제공하는 이득 제어부
를 더 포함하는 인버터 제어장치.
According to claim 1,
a second estimator for estimating the slip frequency using the torque of the electric motor; and
A gain control unit that applies a damping control gain to the estimated slip frequency and provides it to the second determiner
Inverter control device further comprising a.
상기 생성부는
상기 댐핑 제어이득이 적용된 상기 슬립주파수를 이용하여 상기 주파수지령을 결정하는 인버터 제어장치.
3. The method of claim 2,
the generating unit
An inverter control device for determining the frequency command by using the slip frequency to which the damping control gain is applied.
상기 인버터의 직류단 캐패시터의 에너지에 대한 상기 직류단 에너지 지령의 전달함수는 2차 저역 통과 필터 형태인 인버터 제어장치.
4. The method of claim 3,
A transfer function of the DC link energy command with respect to the energy of the DC link capacitor of the inverter is in the form of a second-order low-pass filter.
상기 제1추정부는,
인버터 출력전압, 출력전류 및 전동기의 공칭값을 이용하여, 상기 전동기의 회전속도를 추정하는 인버터 제어장치.
According to claim 1,
The first estimation unit,
An inverter control device for estimating the rotation speed of the motor by using the inverter output voltage, the output current, and the nominal value of the motor.
상기 제1추정부는,
인버터의 출력전압과 출력전류를 이용하여 출력전력을 결정하는 제5결정부;
상기 출력전력과 상기 인버터의 출력주파수를 이용하여 부하토크를 결정하는 제6결정부;
상기 부하토크, 상기 인버터의 정격 슬립주파수 및 정격토크를 이용하여 슬립주파수를 추정하는 제3추정부; 및
상기 제3추정부에 의해 추정된 슬립주파수와 상기 인버터의 출력주파수의 차를 이용하여 상기 전동기의 회전속도를 추정하는 제4추정부를 포함하는
인버터 제어장치.
According to claim 1,
The first estimation unit,
a fifth determination unit for determining output power using the output voltage and output current of the inverter;
a sixth determination unit for determining a load torque using the output power and an output frequency of the inverter;
a third estimator for estimating a slip frequency using the load torque, the rated slip frequency and the rated torque of the inverter; and
and a fourth estimator for estimating the rotational speed of the motor using the difference between the slip frequency estimated by the third estimator and the output frequency of the inverter
inverter control unit.
상기 제1추정부는,
상기 제3추정부에 의해 추정된 슬립주파수의 저역 통과 필터링을 수행하는 저역통과필터(LPF)
를 더 포함하는 인버터 제어장치.
7. The method of claim 6,
The first estimation unit,
A low-pass filter (LPF) that performs low-pass filtering of the slip frequency estimated by the third estimator
Inverter control device further comprising a.
상기 제1결정부는,
상기 인버터의 직류단 캐패시터의 에너지와 직류단 에너지 지령으로부터 필요 에너지를 결정하는 제7결정부;
상기 필요 에너지로부터 전력지령을 결정하는 제8결정부;
상기 전력지령 및 상기 전동기의 회전속도를 이용하여 토크지령을 결정하는 제9결정부; 및
상기 토크지령으로부터 토크상수를 이용하여 슬립주파수 지령을 결정하는 제10결정부
를 포함하는 인버터 제어장치.
According to claim 1,
The first determination unit,
a seventh determination unit for determining the required energy from the energy of the DC link capacitor of the inverter and the DC link energy command;
an eighth determination unit for determining a power command from the required energy;
a ninth determination unit for determining a torque command using the power command and the rotation speed of the electric motor; and
A tenth determination unit that determines a slip frequency command by using a torque constant from the torque command
Inverter control device comprising a.
상기 제8결정부는, 비례제어기를 포함하는
인버터 제어장치.
9. The method of claim 8,
The eighth determination unit, including a proportional controller
inverter control unit.
상기 토크상수는, 상기 전동기의 정격토크와 상기 전동기의 정격 슬립주파수를 이용하여 결정하는 인버터 제어장치.
9. The method of claim 8,
The torque constant is an inverter control device that is determined using the rated torque of the motor and the rated slip frequency of the motor.
상기 생성부는,
상기 주파수지령으로부터 전압지령을 결정하여 상기 인버터에 제공하는 인버터 제어장치.
According to claim 1,
The generating unit,
An inverter control device for determining a voltage command from the frequency command and providing it to the inverter.
상기 인버터의 직류단 전압이 소정 레벨 이하인 경우, 상기 제1결정부에 동작플래그를 제공하는 제어부
를 더 포함하는 인버터 제어장치.
According to claim 1,
When the DC link voltage of the inverter is below a predetermined level, a control unit providing an operation flag to the first determining unit
Inverter control device further comprising a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210036633A KR102600841B1 (en) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | Apparatus for controlling inverter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210036633A KR102600841B1 (en) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | Apparatus for controlling inverter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220131678A true KR20220131678A (en) | 2022-09-29 |
KR102600841B1 KR102600841B1 (en) | 2023-11-09 |
Family
ID=83462133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210036633A KR102600841B1 (en) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | Apparatus for controlling inverter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102600841B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0336992A (en) * | 1989-06-29 | 1991-02-18 | Nippon Otis Elevator Co | Speed controller of inverter for elevator |
KR19990069920A (en) * | 1998-02-14 | 1999-09-06 | 이종수 | Speed Sensorless Vector Controller Using High Frequency Injection in Induction Motors |
JP2016096688A (en) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 日産自動車株式会社 | Induction motor control apparatus |
KR20200111394A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-29 | 엘에스일렉트릭(주) | Apparatus for controlling inverter |
-
2021
- 2021-03-22 KR KR1020210036633A patent/KR102600841B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0336992A (en) * | 1989-06-29 | 1991-02-18 | Nippon Otis Elevator Co | Speed controller of inverter for elevator |
KR19990069920A (en) * | 1998-02-14 | 1999-09-06 | 이종수 | Speed Sensorless Vector Controller Using High Frequency Injection in Induction Motors |
JP2016096688A (en) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 日産自動車株式会社 | Induction motor control apparatus |
KR20200111394A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-29 | 엘에스일렉트릭(주) | Apparatus for controlling inverter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102600841B1 (en) | 2023-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5047021B2 (en) | Electric motor drive device and air conditioner | |
US7348756B2 (en) | Advanced current control method and apparatus for a motor drive system | |
US7791911B2 (en) | Inverter device which maintains voltage during input voltage drop | |
KR102295930B1 (en) | Apparatus for controlling inverter | |
JP4909857B2 (en) | Converter device | |
US9667189B2 (en) | Control of electrically excited synchronous machine drives for ride through and controlled braking operations | |
JP3158212B2 (en) | Power conversion system and control method thereof | |
JP3192058B2 (en) | Control device for PWM converter | |
KR20170030260A (en) | Method for restarting induction machine | |
JP6219907B2 (en) | Inverter control device | |
JP5168955B2 (en) | Electric motor control device | |
JP3773794B2 (en) | Power converter | |
US8134316B2 (en) | Method for braking an AC motor | |
Hinkkanen et al. | Control of induction motor drives equipped with small DC-link capacitance | |
EP2243214B1 (en) | Method and system for braking an ac motor | |
KR102600841B1 (en) | Apparatus for controlling inverter | |
JPH067754B2 (en) | Induction motor controller | |
JP2001136664A (en) | Distributed power generating system | |
CN113394998A (en) | Power conversion device | |
JP2002233187A (en) | Apparatus and method for driving ac motor | |
KR101632786B1 (en) | Inverter for Driving Induction Motor | |
JP4488409B2 (en) | Power converter | |
JP6759376B2 (en) | Inverter controller | |
TWI810790B (en) | power conversion device | |
JP2003098287A (en) | Electric power system for internal pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |