KR940008496B1

KR940008496B1 - Pwm 제어를 위한 전류 제어장치

Info

Publication number: KR940008496B1
Application number: KR1019890702194A
Authority: KR
Inventors: 신이찌 고노; 히로노부 다까하시
Original assignee: 후아낙크 가부시끼가이샤; 이나바 세이우에몽
Priority date: 1988-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1994-09-15

Abstract

내용 없음.

Description

PWM 제어를 위한 전류 제어장치

모터의 제어에 있어서는 종래부터 속도 지령이나 모터전류 지령을 이용하여 PWM 제어하는 방법이 널리 알려져 있다. 제4도에는, 모터 PWM 제어하는 디지탈 제어장치의 블록 구성의 일예를 나타낸다.

도면에 있어서, 컴퓨터에서의 속도 지령 신호가 속도 제어부(A)에 입력되며, 속도제어부(A)에서는 이 지령 신호와, 모터(F)에 연결된 속도 검출기(G)로 부터의 실속도 신호와의 편차에 의해 토오크 지령신호를 형성하여 토오크 제어부(B)에 송출한다. 토오크 제어부(B)에서는, 전류 지령 신호가 전류 제어부(C)에 입력되고, 전류 제어부(C)에서는 전류 검출기(E)에서 얻어진 실전류와 지령신호를 비교하여 편차신호에 의해 전압 제어부(D)를 구동하고, 모터(F)의 인가 전압을 제어하고 있다.

상기 전류 제어부(C)에 있어서 실전류와 전류 지령신호를 비교할때에, A/D변환에 의해 얻어진 전류 정보는 그의 입력의 타이밍에 있어서는 이미 실전류의 실제치와는 차이가 있고, 그 때문에 모터 가속시에는 전류의 오버슈트가, 감속시에는 언더슈트가 생긴다. 이런 제어상의 문제점을 해소하고, 정확한 PWM 제어를 행하는 것을 목적으로 하는 발명에 관하여 출원인은 일본국 특허 출원(특원소 61-189409호)를 이미 행하고 있다. 여기에는, 모터를 구동하는 인버터의 PWM 지령을 마이크로프로세서에서 출력하는데 있어서, 1주기전의 조작량(지령 출력)의 절반분을, 금회의 조작량을 연상하기 위한 비례항 혹은 비례 적분항에 가산하고 모터의 PWM 제어에 필요한 전류 실측치를 정확하게 예측코저 하는 발명이 개시되어 있고, 이것에 의해 전류의 오버슈트를 제거하고, 안정된 제어를 행할 수 있는 것을 나타내고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 전류 제어 루프의 조작량에 관하여, 쓸데 없는 시간에 의해서 생기는 오차를 최소로 하는 방법으로는, 반드시 전류 실측치가 정확히 예측되지 않기 때문에, 전류 제어 루프의 게인을 충분히 크게 하면, 한층 그의 오차량을 확대한다. 그 때문에 PWM 제어에 있어서의 전류 제어계의 응답성은, 충분히 개선되지 않는다는 문제가 있었다.

발명의 개시

본 발명은, 이런 문제점을 해결되도록 하는 것으로, 전류 변화 패턴을 이용하여, PWM 제어에 있어서의 실전류치를 정확히 예측할 수 있도록한 PWM 제어를 위한 전류 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 있하면, 마이크로프로세서에 의해서 모터 전류를 펄스폭 변조(PWM) 제어하는 전류 제어장치에 있어서, 소정의 간격으로 디지탈치로 변화된 모터 전류치를 읽어 들이는 입력 수단과, 선행하여 읽어들인 모터 전류치와 전회의 PWM 지령치에서 결정되는 전류 변화 패턴에 의거한 모터전류의 변화분에 의해 현시점에서의 모터 전류의 예측치를 예측 연산하는 연산수단과, 상기 전류 제어장치에 입력되는 전류지령과 상기 모터 전류의 예측치의 편차에 의해 PWM 지령을 출력하는 출력 수단을 구비하여, PWM 지령의 연산에 요하는 제어시간의 지연에 의해 생기는 오차량을 보정하는 것을 특징으로 하는 PWM 제어를 위한 전류 제어장치가 제공된다.

따라서 본 발명의 PWM 제어를 위한 전류 제어장치는, 모터 전류의 지령 전압치에 의해 규정되는 전류변화 패턴에 의거한 모터전류의 변화분에 의해 읽어들인 모터전류치를 보정하여 현시점에서의 모터 전류치로 에측하도록 하고 있다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

이하, 도면에 의하여 본 발명의 1실시예에 관하여 상세히 설명한다.

제1도는 3상 모터(1)를 인버터 제어하는 PWM 제어를 위한 전류 제어장치의 개략 구성을 나타내고 있다. 3상 교류 전원은 정류기(2)에 의해서 직류 변환되어 직류 전압(Vdc)이 3쌍의 스윗칭 트랜지스터에 인가되고 있다. 마이크로프로세서 구성의 제어장치(3)는, 모터의 전류제어를 위한 PWM 예측제어 회로로서 모터 전류치를 소정의 간격으로 디지탈로 변환하기 위한 A/D변환 회로(11)와, 선행하여 읽어들인 모터 전류치와 전회의 PWM 지령치로 부터 결정되는 전류변화 패턴에 의한 모터 전류 변화분에 의해서 현시점에서의 모터 전류의 예측치를 예측연산하는 연산처리부(12)와, 상기 모터전류의 예측치와 전류지령치의 차이에 따라서 출력할 PWM 지령치를 연산하는 PWM 지령 연산부(13)와, 연산된 PWM 지령치를 펄스폭 변조하여 트랜지스터를 ON/OFF 시키는 PWM 제어회로(14)로 구성되며, 여기에서 출력되는 PWM 지령 신호에 대응하여 모터 전류(Iu,Iv,Iw)가 모터(1)의 각 권선으로 흐른다. 이중 U상 전류 Iu와 V상 전류 Iv는, 전류검출기(도시생략)에 의해 검출되고, 모터전류치로서 제어회로(3)에 귀환되고 있다. 이 제어회로(3)에서는 도시하지 않은 속도 연산부에서 전류 지령용의 전압 신호(Vuc,Vvc,Vwc)가 입력되어, 모터 전류치와의 사이에서 소정의 PWM 연산이 행하여진다. 본 실시예에서는, 이하와 같이 모터 전류의 변화 패턴에 따라 보정된 PWM 지령 신호가 형성되고 있다.

즉, 모터 전류는 자기의 상과 다른 2상의 전위가 동일의 경우에는, 변화하지 않고 다른 1상과는 동 전위로 또 다른 1상과는 다른 경우, 혹은 다른 2상의 어느 것과도 다른 경우에는, 각각 다음과 같이 전류치가 변화한다.

전자의 경우에는, 전류 변화의 크기 △I는, 부하 임피던스, 인덕턴스에 의해 규정된다. 결국 직류 전압(Vdc)은,

Vdc=L(dI/dt)

로 표시되기 때문에, 전류 변화의 크기 △I는,

△I=(1/L)×Vdc×△T

가 된다. 또 후자의 경우에는, 2△I가 된다. 전류 변화의 크기는, 자기와 다른 전위에 있는 위상의 수 및 그의 시간에 비례하기 때문이다. 거기서 L,V를 일정하게 가정하고, (1/L)×Vdc=K₁으로 치환하면, △T는 PWM 지령치(Vuc,Vvc,Vwc)이 차이에 의해 치환될 수 있기 때문에 각각 각 상의 전류 변화의 크기는 △I는,

△Iu=K₁(Vuc-Vvc)+K₁(Vuc-Vwc)

△Iv=K₁(Vvc-Vuc)+K₁(Vvc-Vwc)

△Iw=K₁(Vwc-Vuc)+K₁(Vwc-Vvc) .....................................(1)

로 추정하여 연산하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 제2도의 플루오챠트에 의해 상기 제어회로(3)에서 모터 전류의 변화분을 예측 연산하여 보정된 PWM 지령을 출력하는 연산 스텝에 관하여 설명한다.

모터 전류치를 샘플링하고 있는 펄스의 P_n-1의 타이밍에서의 데이터를 Id(n-1)로 한다. 먼저 디지탈치로 변환된 모터 전류치(Id)를 검출하고(스텝 a), 상기 (1)식에 의해, 전희의 PWM 지령치에 의거하여 모터전류의 변화분 △I(n-1)을 계산한다(스텝 b). 이들 Id(n-1)과 △I(n-1)를 가산하여 현시점 즉 다음의 샘플링펄스(Pn)에서의 모터 전류의 예측치로 한다(스텝 c). 이것을 모터전류치[IF(n)]로 간주하여, 그 시점에서 제어 회로(3)에 입력되는 전류 지령[Ic(n)]과의 편차를 연산하여(스텝 d), PWM 지령 신호는 그의 연산에 요하는 제어시간의 지연이 보정된 것이 된다.

제3도는, PWM 반송파를 3각파로서, 전류 지령 전압(Vuc,Vvc,Vwc)과의 비교에 의해 전류 제어하는 경우의 타이밍 파형을 나타내고 있다.

동도(a)와 같이 전류 지령 전압(Vuc,Vvc,Vwc)이 각각 입력되고 있을때에, 상기 제어회로(3)에서는 실전류의 샘플링의 타이밍 n-1,n....으로 입력되는 모터 전류에 대하여, 연산시간에 의한 지연이 생기는 바, 동도(c)에 나타내는 트랜지스터 온·오프 신호에 의거하여 모터 전류의 변화 패턴을 이용하면, 동도(d)의 실전류를 예측할 수 있다. 따라서 전류 피이드백 신호는 실제치에 접근하고, 전류 제어할 때의 연산시간의 지연을 등가적으로 작게하며, 전류제어 루우프의 게인을 자유로이 설정하는 것을 가능하게 한다.

이상, 본 발명의 1실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지의 범위내에서 여러 가지의 변형이 가능하고, 이들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것은 아니다.

산업상의 이용 가능성

본 발명의 PWM 제어를 위한 전류 제어장치에서는 제어상의 지연 시간을 무시하는 것이 가능하게 되고, 전류 제어 루우프의 게인을 자유로이 설정하는 것이 가능하게 되어, 전류 제어계의 응답성이 개선된다.

본 발명은 마이크로 프로세서를 이용하여 모터 전류를 펄스폭변조(PWM) 제어하는 전류 제어장치에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 1실시예를 나타내는 블록도.

제2도는 보정된 PWM 지령을 출력하는 연산 순서를 나타내는 흐름도.

제3도는 전류 제어의 타이밍을 나타내는 설명도.

제4도는 모터를 PWM 제어하는 디지탈 제어장치의 블록 구성도.

Claims

마이크로프로세서에 의해서 모터(1)의 전류(Iu,Iv,Iw)를 펄스폭 변조(PWM) 제어하는 것으로서 PWM 지령의 연산에 요하는 제어시간의 지연에 의해 생기는 오차량을 보정하는 PWM 제어를 위한 전류제어장치(3)에 있어서, 소정이 간격으로 읽어드린 모터전류치를 디지탈로 변환하는 변환수단(11)과, 상기 디지탈로 변환된 선행하여 읽어드린 모터 전류치[Id(n-1)]와 전회(P_n-1)의 PWM 지령치(Vuc,Vvc,Vwc)로부터 하기식에 의해 결정되는 전류변화 패턴에 의거한 모터전류 변환부[△I(n-1)]에 의해서 현시점에서의 모터전류의 예측치[IF(n)=Id(n-1)+△I(n-1)]를 예측연산하는 연산수단(12)과, 상기 전류제어장치(3)에 입력하는 전류지령[Ic(n)]과 상기 모터전류의 예측치[If(n)]의 편차[Ic(n)-If(n)]에 의해 금회에 출력할 PWM 지령치를 연산하는 PWM 지령연산부(13)와, 연산된 금회의 PWM 지령치를 펄스폭 변조하여 모터(1) 구동 트랜지스터를 ON/OFF시키기 위한 신호를 생성하는 PWM 제어수단(14)를 구비함을 특징으로 하는 PWM 제어를 위한 전류제어장치:

△Iu=K₁(Vuc-Vvc)+K₁(Vuc-Vwc)

△Iv=K₁(Vvc-Vuc)+K₁(Vvc-Vwc)

△Iw=K₁(Vwc-Vuc)+K₁(Vwc-Vvc)

단, △Iu, △Iv, △Iw는 각 상의 전류변화의 크기, K₁=1/L×Vdc(L=인덕턴스, Vdc=직류전압).