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KR920011005B1 - Nector control method and system for an induction motor - Google Patents

Nector control method and system for an induction motor Download PDF

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KR920011005B1
KR920011005B1 KR1019840001163A KR840001163A KR920011005B1 KR 920011005 B1 KR920011005 B1 KR 920011005B1 KR 1019840001163 A KR1019840001163 A KR 1019840001163A KR 840001163 A KR840001163 A KR 840001163A KR 920011005 B1 KR920011005 B1 KR 920011005B1
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KR
South Korea
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signal
primary
frequency
voltage
angular frequency
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타다시 아시카가
마사유끼 테라시마
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가부시기가이샤 메이덴샤
이마이 마사오
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

유도전동기의 벡터(VECTOR)제어방법과 장치VECTOR CONTROL METHOD AND APPARATUS FOR INDUCTOR MOTORS

제1도는 3상 유동전동기의 등가(等價) 블록도.1 is an equivalent block diagram of a three-phase flow motor.

제2도는 벡터제어되는 유동전동기의 등가 블록도.2 is an equivalent block diagram of a vector controlled flow motor.

제3a도는 3상 유동전동기를 구동시키기 위하여 3개의 전력증폭기가 사용된 종래의 비간섭 백터 제어장치의 블록도, (b)는 유도전동기를 구동시키기 위하여 2개의 전력증폭기가 사용된 종래의 비간섭 벡터제어장치의 블록도, (c)는 3상 유도전동기를 구동시키기 위하여 펄스폭변조(PWM)인버어터가 사용된 종래의 비간섭 벡터제어장치의 블록도.Figure 3a is a block diagram of a conventional non-interfering vector control device in which three power amplifiers are used to drive a three-phase flow motor, and (b) shows a conventional non-interference in which two power amplifiers are used to drive an induction motor. (C) is a block diagram of a conventional non-interfering vector control device in which a pulse width modulation (PWM) inverter is used to drive a three-phase induction motor;

제4도 본 발명의 일실시예에 의한 유도전동기 비간섭 벡터제어장치에 있어서 비간섭 연산기와 2-3상 변환기가 결합된 주요부를 표시하는 블록도.4 is a block diagram showing a main portion of a non-interference operator and a two-phase converter in the induction motor non-interference vector control apparatus according to an embodiment of the present invention.

제5도는 제4도의 장치에 사용되는 블록도를 나타낸 것으로서, 제5a도는 비례미분기(比例微分器)의 한예를 표시하는 블록도, 제5b도는 1차 지연적 분기의 일예를 나타내는 블록도.FIG. 5 is a block diagram used in the apparatus of FIG. 4, and FIG. 5A is a block diagram showing an example of a proportional differentiator, and FIG. 5B is a block diagram showing an example of a first order delay branch.

제6a도는 본 발명의 4상한 운전을 설명하기 위하여 로우터 (notor) 각(角) 주파수를 횡축으로, 로우터토크를 종축으로 하는 좌표, 제6c도는 4상한으로 분류하여 로우터 각 주파수의 부호를 표시한 표, 제6c도는 4상한 운전의 한예를 표시한 도표이고 기준 로우터 각 주파수가 정회전에서 역회전으로 절환(切換)되었을 때에 전동기의 운전양식이 제1 상한운전으로부터 제2 상한운전을 거쳐 제3 상한운전으로 변환되는 4상한운전의 일예를 나타낸 도표.FIG. 6A is a diagram illustrating the rotor angle frequency on the horizontal axis, the rotor torque on the vertical axis, and FIG. 6C is classified on the four quadrants to indicate the sign of the rotor angle frequency. Table 6c is a diagram showing an example of the four-quadrant operation, and when the reference rotor each frequency is switched from forward rotation to reverse rotation, the operating mode of the motor passes from the first upper limit operation to the second upper limit operation, and then to the third. Table showing an example of four upper limit operation converted to upper limit operation.

제7도는 본 발명인 유도전동기 비간섭 벡터제어장치에 사용되는 3각파(角波) 발생기와 정 (正), 여현(余弦)파 발생기의 블록도.7 is a block diagram of a triangular wave generator and a positive and cosine wave generator used in the induction motor non-interfering vector control apparatus of the present invention.

제8a도는 제7도의 3각파 발생기에 사용되는 업, 다운 카운터에서 출력되는 디지탈의 3각파 신호를 나타낸 도면, 제8b도는 제7도의 발생기에 사용되는 롬에서 출력되는 디지탈 정·여현파 신호를 표시하는 도면.FIG. 8A shows a digital triangular wave signal output from the up and down counters used in the triangular wave generator of FIG. 7, and FIG. 8B shows a digital positive and cosine wave signal output from a ROM used in the generator of FIG. Drawing.

제9도는 본 발명의 유도전동기 비간섭 벡터제어장치에 사용되는 초기 2차 자속 인가(印加)하기 위해서 펄스 발생기가 부가 설치된 3각파 발생기와 정·여현파 발생기의 블록도이다.FIG. 9 is a block diagram of a triangular wave generator and a sinusoidal wave generator in which a pulse generator is installed for initial secondary magnetic flux application used in the induction motor non-interfering vector control apparatus of the present invention.

본 발명은 유도전동기 벡터제어방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2차 자속에 대응하는 1차 전류와 2차 구동전류에 대응하는 1차 전류가 개별적으로, 그리고 두 벡터가 직교(直交)하도록 제어되어 유도전동기의 비간섭 벡터제어방법과 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a device for controlling an induction motor, and more particularly, a primary current corresponding to a secondary magnetic flux and a primary current corresponding to a secondary driving current are individually and two vectors are orthogonal. The present invention relates to a non-interfering vector control method and apparatus of an induction motor.

여기서 상술한 비간섭 (非干涉)이라 함은 2차 자속과 2차 구동전류와의 상호간섭이 서로 제거됨을 의미한다.The non-interference described above means that the mutual interference between the secondary magnetic flux and the secondary driving current is eliminated from each other.

근래에 대전력 전자소자 기술의 특출한 진보에 보조를 같이 해서 특히 벡터제어방법은 직류기 (直流機)와 동등한 급속한 응답특성을 가지고 유도전동기를 모든 속도에서 구동하기 위해 제창되어 있다.In recent years, in addition to the extraordinary advances in high-power electronics, the vector control method, in particular, has been proposed to drive induction motors at all speeds with a rapid response characteristic equivalent to direct current motors.

이 벡터제어방법에서 전동기의 1차 전류는 2차 자속을 발생시키기 위한 1차 여자전류(勵磁電流)와 2차 구동전류를 발생시키기 위한 1차 구동전류로 나누어지고, 그들 벡터가 서로 직교하도록 독립하여 제어된다.In this vector control method, the primary current of the motor is divided into the primary excitation current for generating the secondary magnetic flux and the primary drive current for generating the secondary driving current, so that their vectors are orthogonal to each other. Independently controlled.

더구나 이 벡터제어방법에서는 직류기의 경우와 마찬가지로 2차 자속의 크기는 일정한 레벨로 제어되고, 2차 구동전류는 독립적으로 증감된다.Furthermore, in this vector control method, as in the case of a DC motor, the magnitude of the secondary magnetic flux is controlled at a constant level, and the secondary drive current is independently increased or decreased.

상술한 유도전동기의 벡터제어방법에 있어서는 2차 자속과 2차 구동전류와의 사이에 상호간섭이 있기 때문에 실제상으로는 2차 자속의 크기는 일정하게는 되지 않는다. 이 문제를 해결하기 위해서 소위 비간섭 벡터 제어 방법이 사용된다.In the above-described vector control method of the induction motor, since there is mutual interference between the secondary magnetic flux and the secondary drive current, the magnitude of the secondary magnetic flux is not constant in practice. In order to solve this problem, a so-called non-interfering vector control method is used.

이 방법에서는 2차 자속과 2차 구동전류의 상호 간섭 즉 벡터의 교차항이 제거된다. 이론적으로 2차 자속과 2차 구동전류의 벡터를 비간섭으로 하기 위해서는 3개의 필요충분조건이 있다. 이들 조건은 보통, 통상적인 벡터제어장치에 비간섭 연산기를 추가함으로써 충족된다.In this method, the mutual interference of the secondary magnetic flux and the secondary driving current, that is, the cross term of the vector, is eliminated. Theoretically, there are three necessary sufficient conditions to make the vector of the secondary magnetic flux and the secondary drive current non-interfering. These conditions are usually met by adding a non-interfering operator to a conventional vector control device.

그러나 상술한 비간섭 벡터제어방법 또는 장치에 있어서는 비간섭 연산기 2-3 변환기가 개별적으로 설치되기 때문에 장치의 구성은 복잡해진다.However, in the above-described non-interfering vector control method or apparatus, since the non-interfering calculator 2-3 converters are provided separately, the configuration of the apparatus becomes complicated.

더우기 유도전동기를 직류기와 완전히 동일하게 구동시키기 위해서는 4상한운전(象限運轉) (정역(正逆)방향으로 자유로이 전동기를 구동하는 것)이 필요하다. 그런데 이 벡터제어방법에는 2상동기 회전좌표(2相同期回轉座標)의 1차 전압을 2상 고정 (固定) 좌표의 1차 전압으로 변환하기 위해 삼각관수(3角關數) (정현파와 여현파)가 사용되기 때문에, 이들 삼각관수의 정부(正負) 부호를 전동기의 회전방향에 상응해서 연속적으로 변화시키는 것이 상술한 4상한 운전을 실시할 때 특히 중요하다.Furthermore, in order to drive an induction motor exactly the same as a direct current, four upper limit operation (freely driving the motor in the forward and reverse directions) is required. However, in this vector control method, a triangular inertia (sine wave and cosine) is used to convert a primary voltage of a two-phase synchronic rotation coordinate into a primary voltage of two-phase fixed coordinates. Since par) is used, it is especially important when the above four quadrants are changed in order to continuously change the positive sign of these triangular water in correspondence with the rotational direction of the electric motor.

더구나 고(高) 토오크 3상 유도전동기를 구동하기 위해서는 펄스폭변조형 (PWM) 인버어터가 실제자주 사용된다. 이 PWM형 인버어터에서는 기준 3상 1차 전압에 대해서 변조신호를 발생시키기 위한 3각파 신호가 사용된다. 그러나 종래의 벡터제어방법과 장치에서 상기 3각파 신호는 공급전압과 동기되지 않으면 않되는 경우도 있어서 공급전압의 1주기중의 출력되는 3각파 신호의 갯수는 공급전압의 주파수가 감소함에 따라 감소한다. 이것은 고주파의 전류가 증가하고 또한 3각파 신호의 긴 주기(周期)에 기인하는 제어지연 또는 불필요시간의 증가로 인하여 응답특성을 저하시킨다는 문제가 있다.Moreover, pulse width modulated (PWM) inverters are often used to drive high torque three-phase induction motors. In this PWM inverter, a triangular wave signal is used to generate a modulated signal for a reference three-phase primary voltage. However, in the conventional vector control method and apparatus, the triangular wave signal must be synchronized with the supply voltage, so that the number of triangular wave signals output during one cycle of the supply voltage decreases as the frequency of the supply voltage decreases. . This causes a problem in that the response characteristics are degraded due to an increase in high frequency current and an increase in control delay or unnecessary time due to a long period of the triangular wave signal.

더구나 상술한 PWM식 인버어터의 제어방식에서, 전동기가 정지했을 때에는 공급전압 주파수가 영 (零)이 되고 3각파 신호가 발생하지 않아, 전동기를 가동하기 전에는 2차 자속을 유기 (誘起)하는 PWM신호가 발생하지 않는다.In addition, in the above-described PWM inverter control method, when the motor is stopped, the supply voltage frequency becomes zero and no triangular wave signal is generated. Thus, the PWM induces secondary magnetic flux before starting the motor. No signal is generated.

2차 자속은 공급전압 투입후에 시간지연을 수반해서 유기되기 때문에 그 가동응답 특성이 만족한 것은 아니다.Since the second magnetic flux is induced with time delay after supplying the supply voltage, its operation response characteristic is not satisfactory.

본 발명은 이 문제들을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 제1의 목적은 비간섭 연산기와 2-3상 변환기를 결합하여 간단한 장치구성의 유도전동기용 벡터제어방법과 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of these problems, and a first object of the present invention is to provide a vector control method and apparatus for an induction motor having a simple device configuration by combining a non-interference calculator and a 2-3 phase converter.

본 발명의 다른 목적은 전동기 회전방향에 따라서 3각관수(3角關數)의 정부(定負)부호를 연속적으로 변화시켜서 4상한운전(4象限運轉)을 가능케하는 유도전동기의 벡터제어방법과 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a vector control method for an induction motor which enables four-quadrant operation by continuously changing the fixed sign of the triangular water in accordance with the rotational direction of the motor. In providing a device.

본 발명의 또다른 목적은 전동기가 비교적 저속으로 회전하고 있을 패의 응답특성을 개선하도록, 공급전압의 1주기중에 발생하는 3가(반송(搬送))파 신호의 수를 공급전압 신호의 주파수의 감소에 수반하여 증가시키는 PWM 인버어터를 구비한 유도전동기의 벡터제어방법과 장치를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide the number of trivalent (carrier) wave signals generated during one cycle of the supply voltage to improve the response characteristics of the paddle at which the motor is rotating at a relatively low speed. The present invention provides a vector control method and apparatus for an induction motor having a PWM inverter that increases with a decrease.

더우기 본 발명의 또 다른 목적은 전동기를 가동하기 전에 초기의 2차 자속을 발생시키기 위해서, 전동기가 영부근의 속도로 회전하고 있을때에는 소정 주파수의 초기 공급전압 신호가 3각파 신호발생기에 인가되는 PWM 인버어터를 구비한 유도전동기의 벡터제어방법과 장치를 제공함에 있다.Furthermore, another object of the present invention is to generate an initial secondary magnetic flux before starting the motor, so that when the motor is rotating at a near zero speed, an initial supply voltage signal of a predetermined frequency is applied to the triangular signal generator. The present invention provides a vector control method and apparatus for an induction motor having an inverter.

상술한 제1 의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 방법과 장치는 회전하는 α-β좌표의 1차 기준 전류와 정·여현파(正·余弦波)에 입각한 계산식에 따라서 고정 d-q좌표의 1차 전압을 계산하는 수순 또는 수단을 가진다.In order to achieve the above-mentioned first object, the method and apparatus of the present invention are based on the first reference current of the rotating α-β coordinate and the one of the fixed dq coordinates according to the calculation formula based on the positive and cosine waves. Has a procedure or means for calculating the difference voltage.

상술한 제2 목적 달성을 위해서 본 발명의 방법과 장치는 전동기의 회전방향의 정보를 포함하는 정·여현파를 발생시키기 위해서 전동기의 회전방향을 검출하고 그 방향에 대응한 업(up) 혹은 다운(down) 신호를 출력하는 수준 또는 수단을 가진다.In order to achieve the above-mentioned second object, the method and apparatus of the present invention detects the rotational direction of the motor and generates an up or down direction corresponding to the direction in order to generate a sinusoidal cosine wave including information of the rotational direction of the motor. (down) has a level or means for outputting a signal.

상술한 제3 의 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 방법과 장치는 공급전압 주파수의 크기에 비례(比例)한 전압레벨의 신호를 발생시키고 그 발생신호를 전압-주파수 변환하고 변환된 신호를 순차적으로 분주(分周)하며, 공급압 주파수의 크기에 따라서 복수의 절환(切煥)신호를 발생시키고, 공급전압 주파수가 낮을 때에는 분주회수가 적은 신호가 선택되고, 높을 때에는 분주회수가 많은 신호가 선택되도록 절환신호에 상응해서 상술한 절환된 신호를 선택적으로 출력하는 수순과 수단을 가진다.In order to achieve the above-mentioned third object, the method and apparatus of the present invention generate a signal having a voltage level proportional to the magnitude of the supply voltage frequency, voltage-frequency convert the generated signal, and sequentially convert the converted signal. It divides and generates a plurality of switching signals according to the magnitude of the supply voltage frequency. When the supply voltage frequency is low, a signal having a small frequency of division is selected, and a signal having a large frequency of division is selected when the supply voltage frequency is high. And a procedure and means for selectively outputting the above-described switched signal corresponding to the switched signal.

상술한 제4의 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 방법과 장치는 초기 2차 자속을 전동기에 인가하기 위해서 공급주파수가 영일 때에는 소정의 주파수의 펄스신호를 3각파 신호 발생기에 출력하는 방법 또는 수단을 가진다.In order to achieve the above-mentioned fourth object, the method and apparatus of the present invention provide a method or means for outputting a pulse signal of a predetermined frequency to a triangular signal generator when the supply frequency is zero to apply an initial secondary magnetic flux to the motor. Have

유도전동기의 벡터제어방법과 장치에 있어서 비간섭 연산과 2-3상변환을 결합해서 장치구성을 간소화하고 또한 회전방향에 상응해서 3각관수 신호의 정부부호를 절환해서 4상한운전을 가능케한다. 더우기 PWM 인버어터에 의해서 구동되는 3상 유도전동기의 경우에 공급전압 신호의 1 주기중에 발생하는 3각파(반송파) 신호의 수를 공급전압 주파수의 감소에 따라 증가사켜서 전동기가 저속으로 회전하고 있을 때의 응답특성을 개선한다.In the vector control method and device of induction motors, the combination of non-interference operation and 2-3 phase conversion simplifies the device configuration, and also enables four-quadrant operation by switching the government code of the triangular irrigation signal corresponding to the rotation direction. Furthermore, in the case of a three-phase induction motor driven by a PWM inverter, the number of triangular wave (carrier) signals generated during one cycle of the supply voltage signal increases with the decrease of the supply voltage frequency, and the motor is rotating at low speed. Improve the response characteristics when

더우기 전동기의 정지시에 소정의 주파수의 초기공급을 전압신호를 3각파 신호발생기에 인가해서 전동기 가동전에 초기 2차 자속을 발생시킨다.Furthermore, when the motor is stopped, an initial supply of a predetermined frequency is applied to a triangular wave signal generator to generate an initial secondary magnetic flux before starting the motor.

유도전동기의 2축(軸) 이론에 입각한 간이화된 모델로서 수학적으로 취급할 수 있다. 이 이론에서는 고조파(高調波), 철손, 자기포화 등은 모두 무시되고, 신호는 3각함수라는 조건하에서, 2차축을 포함하는 3상전기치가 1차측의 2상 전기치로 변환된다. 이 2축이론에 의하면 바구니형 3상 유도전동기의 1차측의 전압-전류방정식과 토오크는 1차 전압에 동기하여 회전하는 α-β 좌표상에서 다음과 같이 표현된다.It is a simplified model based on the biaxial theory of induction motors and can be treated mathematically. In this theory, harmonics, iron loss, magnetic saturation, etc. are all ignored, and the three-phase electric value including the secondary axis is converted into the two-phase electric value on the primary side under the condition that the signal is a trigonometric function. According to this two-axis theory, the voltage-current equation and torque on the primary side of the basket-type three-phase induction motor are expressed as follows on the α-β coordinates rotating in synchronization with the primary voltage.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

여기서 하측 첨자 α는 α 축상의 성분, 하측첨자 β는 β 축상의 성분, 1은 1차측의 값, 하측첨자 2는 1차측 값으로 환산된 2차측 값, e는 전압, i는 전류, λ은 자속, r은 저항 M은 상호 인덕턴스, L은 인덕턴스, Lσ=(L1L2-M2)/L2이며, P는 미분 또는 라플라스 연산자로서 P=d/dt이며, WO는 1차 공급전압 벡터의 순간 각도 또는 전압제어형 전원의 각주파수, Wr은 회전 각주파수이다 상기 식(1)은 1차 전압과 1차 전류와의 관계와 2차측 전압과 2차측 자속의 관게에 위상관계를 포함시켜서 표시하고 있다. 이 α-β좌표는 전압 제어형 전원으로 유도전동기로 구동할 때에 가장 적합하다.Where the subscript α is the component on the α axis, the subscript β is the component on the β axis, 1 is the value on the primary side, 2 is the secondary value converted to the primary value, e is the voltage, i is the current, and λ is Magnetic flux, r is resistance M is mutual inductance, L is inductance, L σ = (L 1 L 2 -M 2 ) / L 2 , P is differential or Laplace operator, P = d / dt, W O is primary The instantaneous angle of the supply voltage vector or the angular frequency of the voltage-controlled power supply, W r is the rotational angular frequency.Equation (1) shows the relationship between the primary voltage and the primary current and the relationship between the secondary voltage and the secondary magnetic flux. Included and displayed. This α-β coordinate is most suitable when driven by an induction motor with a voltage controlled power supply.

제1도는 상기 α-β좌표상에 전개한 바구니형 유도전동기의 등가 블록도이다. 제1도의 블록도 작성 방법의 상세한 설명에 관해서는 다음의 문헌에 기재되어 있다. 즉, 오오니시, 스기우라, 미야지의 “유도전동기 구동에 있어서의 비간섭 제어에 관해서” 일본 IEE보고, RM-81,1981년 2월. 상술한 식 (2)에 의해서 2차 자속 λ또는 λ가 일정하다면, 토오크는 차차 전류 i또는 i에 비례한다는 것을 알 수 있다.1 is an equivalent block diagram of a cage induction motor deployed on the α-β coordinate. The detailed description of the block diagram creation method of FIG. 1 is described in the following document. In other words, Onishi, Sugiura and Miyaji, “About Non-Interference Control in Induction Motor Drives,” Japanese IEE Report, RM-81, February 1981. It can be seen that the torque is proportional to the differential current i or i if the secondary magnetic flux λ or λ is constant according to the above formula (2).

유도전동기를 직류전동기와 마찬가지로 제어하기 위해서는 벡터제어방법을 사용할 필요가 있다. 이 방법에서는 2차 자속 λ2와 2차 구동전류 i2의 두 벡터가 서로 직교하도록 따로따로 제어된다. α와 β축은 어떻게 결정해도 무방하지만 α축을 2차 자속의 방향으로 β축을 2차 구동전류 i2의 방향으로 결정함이 바람직하다. 이와 같이 결정하면 λ2와 i2가 직교하는 조건은 다음과 같이 된다.In order to control an induction motor like a DC motor, it is necessary to use a vector control method. In this method, the two vectors of secondary flux λ 2 and secondary drive current i 2 are controlled separately so that they are orthogonal to each other. The α and β axes may be determined in any way, but the α axis is preferably determined in the direction of the secondary magnetic flux and the β axis is determined in the direction of the secondary drive current i 2 . In this way, the conditions under which λ 2 and i 2 are orthogonal are as follows.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

상술한 것은 2차 자속 λ가 α 축상에서만 일정하게 제어되고 2차 구동전류 i는 β축에서만 가변으로 제어되어서 직류기와 동일하게 됨을 표시하고 있다.The foregoing indicates that the secondary magnetic flux λ is constantly controlled only on the α axis, and the secondary drive current i is controlled variable only on the β axis, thus becoming the same as the DC motor.

상술한 식(3)의 조건을 슬립(slip) 각주파수 Ws를 다음과 같이 제어해서 얻을 수 있다.The condition of the above formula (3) can be obtained by controlling the slip angular frequency W s as follows.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

여기서 Ws는 슬립 각주파수이다.Where W s is the slip angular frequency.

이와 같이 α,β 축이 결정되면 1차 전류 α축 성분i은 2차 자속λ에 대응하고, 1차전류 β 축 성분 i는 2차 구동전류 i에 대응한다.As described above, when the α and β axes are determined, the primary current α axis component i corresponds to the secondary magnetic flux lambda , and the primary current β axis component i corresponds to the secondary drive current i .

상기한 식(3), (4)은 2차 자속과 2차 전류를 비간섭으로 하는 필수조건이기는 하지만, 1차측의 α축 성분과 β축 성분과의 상호 간섭 (교차항)에 대한 기전력이 아직도 남아 있기 때문에 완전 조건은 아니다.Equations (3) and (4) above are essential conditions for non-interference between the secondary magnetic flux and the secondary current, but the electromotive force for the mutual interference (cross term) between the α-axis component and the β-axis component on the primary side is It is not a perfect condition because it still remains.

여기 식 (3)과 식 (4)의 조건을 제1도의 블록도에 적용한다.The conditions of equations (3) and (4) apply here to the block diagram of FIG.

제1도에서 점 a는 r2=0 따라서 e=0 으로 하면,In Figure 1, point a is r 2 = 0 and e = 0,

Figure kpo00004
Figure kpo00004

이기 때문에, 영(zero)으로 된다. 점 b에서는λ=일정하고, Pλ=0 이기 때문에 영으로 된다. 점 c는 λ=0 이므로 영이 된다. 점 d는 i=0 이기 때문에 영이다. 더우기 점선으로 둘러싸신 부분은A는 다음과 같이 계산된다.Therefore, it becomes zero. At point b, lambda is constant and becomes zero because Pλ = 0. Point c is zero because λ = 0. The point d is zero because i = 0. Furthermore, for the part surrounded by the dotted line, A is calculated as follows.

Figure kpo00005
Figure kpo00005

한편, 점선으로 둘러싸인 부분B는 다음과 같이 계산된다.On the other hand, the part B surrounded by the dotted line is calculated as follows.

e=(화살표 B1을 연산 계산)+(화살표 B2를 연산 계산)=i·LσWO+○(점 a는 영이므로)e = (calculate arrow B 1 ) + (calculate arrow B 2 ) = i 1βL σ W O + ○ (since point a is zero)

이상 설명한 바와 같이 제1도의 유도전동기의 블록도는 식 (3) (4)의 조건하에서 제2도와 같이 간단히 될 수 있다.As described above, the block diagram of the induction motor of FIG. 1 can be simplified as shown in FIG. 2 under the condition of Equation (3) (4).

제2도를 보면, (1) 2차 α-축, 자속 λ는 1차 α-축 eα에 의해서만 결정되지 않고 1차 β-축 전류iβ에 의한 성분+LσWsiβ의 간섭의 영향을 받고 있으며, (2) 2차 β-축전류 i는 1차 β-축전압 e에 의해서만 결정되지 받고 1차 α-축전류 i에 의한 성분-L1Wsi의 간섭의 영향을 받고 있는 점을 알 수 있다. Referring to FIG. 2, (1) the secondary α-axis and the magnetic flux λ are not determined solely by the primary α-axis e α but the component + L σ W s i β by the primary β-axis current i β . Affected by interference, and (2) the secondary β-axis current i is not determined solely by the primary β-axis voltage e and is a component of the primary α-axis current i -L 1 W s i It can be seen that it is affected by the interference.

이 문제를 해결하기 위해서 간섭영향에 대해서 1차전압 e의 e1β를 사전에 보상해주는것, 즉 2차 자속 λ을 1차전압 e으로부터 비간섭으로 또 2차 구동전류 i를 1차 전압 e으로부터 비간섭으로 하는 것이 바람직하다.In order to solve this problem, the compensation of e 1 β of the primary voltage e is compensated in advance for the interference effect, that is, the secondary magnetic flux λ is non-interfered from the primary voltage e and the secondary drive current i is It is preferable to make non-interference from the primary voltage e1 ( alpha ).

제2도로부터 쉽게 이해할 수 있는 것처럼 상술한 비간섭 제어는 이들 두개의 교차항을 소거함으로써 달성될 수 있다. 즉, 1차전압 e, e은 기준 1차전류 i, i와 다음의 소거치를 합성해서 달성될 수 있다.As can be readily understood from FIG. 2, the non-interference control described above can be achieved by canceling these two intersection terms. That is, the primary voltages e , e can be achieved by combining the reference primary currents i , i with the following erase values.

Figure kpo00006
Figure kpo00006

Figure kpo00007
Figure kpo00007

여기서, e* =i* ·r1 Here, e * 1α = i * 1α · r 1

e*1β=i* ·r1+LσPe * 1 β = i * 1βr 1 + L σ P

상측점차*는 기준 또는 지령치이고 전동기를 구동할때에 외부로부터 인가된다.The upper point difference * is the reference or setpoint and is applied from the outside when the motor is driven.

윗 식은 비간섭 조건을 표시한다. 상세히 설명하자면, 1차전압 e을 결정하기 위해서는 기준 1차전류 i*1β(2차전류 i를 제어)와 공급전압 각주파수 WO와 계수 Lσ상승해서 얻어진 값으로부터 감산된다.The above expression represents a non-interfering condition. Gritty detail, is subtracted from the reference primary current i * 1 β (2 secondary current i the control) and the supply voltage angular frequency W O L and coefficient value σ obtained by rising to determine the primary voltage e 1α.

마찬가지로, 1차전압 e을 결정하기 위해서는 기준 1차전류 i* 와 공급전압 각주파수 WO와 계수 L1을 승산해서 얻어진 값, L1WOi* 을 기준으로 1차전류 i* 와 1차 저항 r1을 승산해서 얻어진 값, r1i* 에 가산된다.Similarly, in order to determine the primary voltage e , a value obtained by multiplying the reference primary current i * by the supply voltage angular frequency W O and the coefficient L 1 , the primary current i * based on L 1 W O i * The value obtained by multiplying and the primary resistance r 1 is added to r 1 i * .

식(4)에서 λ는 일정(또는 i일정)하기 때문에, 슬립주파수(Ws)는 1차전류 i에 비례한다.Since λ is constant (or i constant) in equation (4), the slip frequency W s is proportional to the primary current i .

요컨대 식 (4)와 (5)는 전압제어형 전원으로 유도모터를 구동할 때에 2차 자속과 2차 전류를 비간섭으로 하고 또한 2차 자속 λ(즉, i)를 일정하게 하는 필요충분조건이다.In other words, equations (4) and (5) are sufficient to make the secondary magnetic flux and the secondary current non-interfering and drive the secondary magnetic flux λ (i.e. i ) constant when driving the induction motor with a voltage controlled power supply. Condition.

비간섭 제어를 실현하는데는 2차 자속 λ에 대응하는 1차 전류 i의 값과 2차 전류 i에 대응하는 1차 전류 i가 회전 각주파수 Wr에 추가해서 제어정보로 필요하다. 실제의 제어에서는 기준치 또는 지령치를 사용하는 것이 실용적이다.In order to realize non-interference control, the value of the primary current i corresponding to the secondary magnetic flux λ and the primary current i corresponding to the secondary current i are required as control information in addition to the rotational angular frequency W r . . In actual control, it is practical to use a reference value or a command value.

제2도를 참조해서 기준 1차 전류 i* 는 기준 2차 자속 λ* 에 입각해서 다음식으로부터 얻을 수 있다. 마찬가지로, 기준 1차 전류 I* 는 기준 토오크 T*와 기준 2차 자속 λ* 에 입각해서 다음식으로부터 얻을 수 있다.Referring to FIG. 2, the reference primary current i * can be obtained from the following equation based on the reference secondary magnetic flux λ * . Similarly, the reference primary current I * can be obtained from the following equation based on the reference torque T * and the reference secondary magnetic flux λ * .

Figure kpo00008
Figure kpo00008

왜냐하면, 제2도에서Because in Figure 2

Figure kpo00009
Figure kpo00009

2차 기준자속 λ* 은 일정하기 때문에 기준토오크 T*는 PI 속도제어기 (비례적분기)를 통해 얻어지는 1차기준 전류 i* 에 의해서 결정할 수가 있다. 이 비례적분기에서는 기준 회전 각주파수 W*r와 실제의 회전 각주파수 Wr의 차가 적분된다.Since the secondary reference flux λ * is constant, the reference torque T * can be determined by the primary reference current i * obtained through the PI speed controller (proportional branch). In this proportional integrator, the difference between the reference rotational angular frequency W * r and the actual rotational angular frequency Wr is integrated.

제3a도는 3상 유도전동기의 비간섭 벡터 제어장치의 블록도의 한예이다. 유도전동기(1A)는 전력증폭기(2A)에서 공급되는 1차전압에 의해서 구동된다. 증폭기(2A)에는 3상 교류전압(2a)이 적당한 정류기(2b)를 통해 인가된다. 비간섭 연산기(3)는 1차기준전류(i* ) (가변 2차전류 i)를 받아 식(5)에 따라서 1차전압(e, e)을 출력하기 위해서 비간섭치를 계산한다.3A is an example of a block diagram of a non-interfering vector control apparatus of a three-phase induction motor. Induction motor 1A is driven by a primary voltage supplied from power amplifier 2A. The three-phase AC voltage 2a is applied to the amplifier 2A through a suitable rectifier 2b. The non-interference calculator 3 receives the primary reference current i * (variable secondary current i ) and calculates the non-interference value in order to output the primary voltages e and e according to equation (5). do.

Figure kpo00010
Figure kpo00010

참조부호 31과 34는 계수(r1) 승산기, 32와 35는 승산기를 나타낸다.Reference numerals 3 1 and 3 4 denote coefficient (r 1 ) multipliers, and 3 2 and 3 5 denote multipliers.

참조부호 33과 36은 인덕턴스(Lσ또는 L1)승산기이다. 참조부초 4는 유도전동기(1A)의 회전 각주파수(Wr)를 검출하는 속도센서이다. 참조부호 5는 비례적분기 (PI)로서 1차기준 전류(i* (i))를 결정하기 위해서 기준(목표) 회전 각주파수(W*r)와 실제의 회전 각주파수(Wr)와의 차를 적분하는 것이다.Reference numerals 3 3 and 3 6 are inductance (L σ or L 1 ) multipliers. Reference section 4 is a speed sensor for detecting the rotational angular frequency (Wr) of the induction motor (1A). Reference numeral 5 is a proportional integrator (PI) that is the difference between the reference (target) rotational angular frequency (W * r) and the actual rotational angular frequency (Wr) to determine the primary reference current (i * (i )). To integrate.

참조부호 6은 공급전압 각주파수(WO)를 연산하는 공급전압 각주파수 연산기이고, 이것은 1차기준 전류(i* )로 계산하는 계산기(61)와 계수(1/τ2)승산기(62)를 포함한다. 식(4)의 공급전압 각주파수(WO)는 상기 연산기(6)에 의해서 다음과 같이 계산된다.Reference numeral 6 is a supply voltage angular frequency calculator that calculates the supply voltage angular frequency (W O ), which is a calculator (6 1 ) and a coefficient (1 / τ 2 ) multiplier (1 / τ 2 ) that calculates the primary reference current (i * ). 6 2 ). The supply voltage angular frequency W O of equation (4) is calculated by the calculator 6 as follows.

Figure kpo00011
Figure kpo00011

T1=L2·r2이므로,Since T 1 = L 2 r 2

Figure kpo00012
Figure kpo00012

참조부호 7A는 비간섭 된 1차전압(e·e)와 3각 함수에 입각해서 3상 기준전압(e* a, e* b, e* c)을 발생하는 2-3상 변환기이다.Reference numeral 7A is a two-phase converter that generates a three-phase reference voltage (e * a , e * b , e * c ) based on an uninterrupted primary voltage (e 1αe 1 β ) and a trigonometric function. .

이 기준전압(e* a, e* b, e* c)는 다음식으로부터 얻어진다.The reference voltages e * a , e * b , e * c are obtained from the following equation.

Figure kpo00013
Figure kpo00013

식(6)은 2상 동기회전 α-β 좌표상의 1차전압(e, e)이 2상고정 d-q 좌표로 변환될 수 있음을 표시하고 있다.Equation (6) indicates that the primary voltages e , e on the two-phase synchronous rotation α-β coordinates can be converted into two-phase fixed dq coordinates.

식(7)은 2상 고정 d-q 좌표상의 1차전압(e1d, e1q)이 통상의 고정 3상 1차 기준전압(e* a, e* b, e* c)으로 변환 될 수 있음을 표시하고 있다.Equation (7) shows that the primary voltages (e 1d , e 1q ) on the two-phase fixed dq coordinates can be converted to the usual fixed three-phase primary reference voltages (e * a , e * b , e * c ). It is displaying.

참조부호 8은 뒤에 상세히 설명할 정·여현파 발생기이다.Reference numeral 8 is a sinusoidal wave generator, which will be described later in detail.

전력증폭기 (2A)는 세개의 독립된 증폭기 (21A, 22A, 23A)를 포함하며 유도 전동기 (1A)를 구동하기 위해서 1차 기준전압 신호(e* a, e* b, e* c)를 각각 증폭한다.The power amplifier 2A comprises three independent amplifiers 2 1A , 2 2A , 2 3A and the primary reference voltage signals e * a , e * b , e * c ) for driving the induction motor 1A. Amplify each.

일반적으로 3상 유도전동기(1A)가 사용되지만 비교적 작은 토오크가 요구될 때에는 제3b도에 나타낸 바와같이 2이상 유도전동기(2B)도 사용할 수 있다.Generally, three-phase induction motor 1A is used, but when a relatively small torque is required, two or more induction motors 2B can also be used as shown in FIG. 3b.

이 경우에는 다른 좌표변환기(7B)가 사용된다.In this case, another coordinate converter 7B is used.

즉 2상 1차 전압을 3상 1차 전압으로 변환하지 않고 식(6)에만 따라서 1차전압(e, e)이 1차전압(e* 1d, e* q)으로 변환된다. 계산된 기준신호(e* a, e* b, e* c)가 다함께 직접 전력증폭기(2, 2)로 각각 증폭되고 2상 전동기(1B)를 구동시킨다.That is, the primary voltages e and e are converted into primary voltages e * 1d and e * q without converting the two-phase primary voltage into a three-phase primary voltage. The calculated reference signals e * a , e * b , e * c are all amplified directly by the power amplifiers 2 and 2 , respectively, and drive the two-phase electric motor 1B.

더구나 제3b도의 장치에서 2상 전원(2a')을 사용할 수 있다.Moreover, the two-phase power supply 2a 'can be used in the apparatus of FIG. 3B.

제3c도는 PWM 인버어터(2C)가 결합된 3상 유도전동기를 위한 비간섭 벡터장치의 블록이다. 이와같은 장치에서는 3각파 신호 발생기(9)가 더욱 포함된다. PWM 인버어터(2C)는 기준전압(e* a, e* b, e* c)과 3각파신호(Tr1)에 의해서 세 개의 e* a, e* b, e* cPWM(펄스폭변조)된 신호를 발생한다. PWM 신호를 발생하기 위해서는 기준신호 각각의 전압레벨이 3각파 신호의 전압레벨과 개별적으로 비교된다. 기준 전압신호가 전압레벨에서 3각파 신호를 초과한 동안만 펄스폭 변조된 펄스가 발생된다. 더 상세하게 말하자면 PWM 신호의 H(high)(ON)레벨 시간동안은 기준신호의 순간 전압레벨이 3각파 신호의 레벨을 초과했을 때부터 시작하여 3각파 신호의 레벨이하로 강화될때까지이다. 따라서 기준치 전압신호 전압레벨이 높을수록 PWM 신호의 펄스폭은 길어진다. 이들 PWM 신호에 응답해서 인버어터(2C)내의 SCR등의 스위칭 소자가 점호되어 1차전압 신호를 발생하고, 이 신호에 의해서 2차자속과 2차 구동전류와의 사이에 비간섭 벡터제어 조건 상태하에서 유도전동기(1A)의 속도와 토오크가 제어된다.3c is a block of a non-interfering vector device for a three-phase induction motor coupled with a PWM inverter 2C. In such a device, a triangular wave signal generator 9 is further included. The PWM inverter 2C has three e * a , e * b , e * c PWM (pulse width modulation) based on the reference voltage (e * a , e * b , e * c ) and the triangular wave signal (Tr 1 ). Generates the signal. In order to generate the PWM signal, the voltage level of each of the reference signals is individually compared with the voltage level of the triangular wave signal. The pulse width modulated pulse is generated only while the reference voltage signal exceeds the triangular wave signal at the voltage level. More specifically, during the H (ON) level time of the PWM signal, it starts from when the instantaneous voltage level of the reference signal exceeds the level of the triangular wave signal until it is enhanced below the level of the triangular wave signal. Therefore, the higher the reference voltage signal voltage level is, the longer the pulse width of the PWM signal is. In response to these PWM signals, a switching element such as an SCR in the inverter 2C is fired to generate a primary voltage signal. The non-interfering vector control condition state between the secondary flux and the secondary drive current is generated by this signal. Under the control, the speed and torque of the induction motor 1A are controlled.

이상의 설명에 입각해서 본 발명의 제1 의 특성을 아래에 설명한다.Based on the above description, the 1st characteristic of this invention is demonstrated below.

제1 의 특징을 비간섭 벡터제어장치에 있어서 가능한 장치의 구성을 간소화한다는 점이다.The first feature is that the configuration of the device possible in the non-interfering vector control device is simplified.

제3a, 3c도의 종래의 장치구성에서 비간섭 연산기(3)와 2-3상 변환기(7A)가 따로따로 설치되어 식(6), (7)의 계산을 실시하고 있다. 그러나, 제1 실시예에서는 두 개의 계산을 동시에 실시한다. 더욱, 상세히 말하자면, 전압제어형 인버어터(2C)에 인가되는 기준전압(e* a, e* b, e* c) 식(5)을 식(6)에 대해서 다음과 같이 직접 계산된다.In the conventional device configuration shown in Figs. 3A and 3C, the non-interference calculator 3 and the two-phase converter 7A are separately provided to calculate equations (6) and (7). However, in the first embodiment, two calculations are performed at the same time. More specifically, the reference voltages (e * a , e * b , e * c ) applied to the voltage controlled inverter 2C are directly calculated with respect to equation (6) as follows.

Figure kpo00014
Figure kpo00014

상술한 식(8)(9)은 비간섭 조건과 α-β 좌표로부터 d-q 좌표로의 변환을 따로따로 계산함이 없이 식(5)의 비간섭 조건을 포함해서 고정 d-q 좌표상의 1차전압이 1차기준 전류(i, i)에서 직접 구할 수 있음을 표시하고 있다.Equations (8) and (9) above describe the non-interference condition and the primary voltage on the fixed dq coordinates including the non-interference condition of equation (5) without separately calculating the conversion from the α-β coordinate to the dq coordinate. It can be directly obtained from the primary reference current (i , i ).

제4도는 본 발명의 장치의 주요부분의 상세한 블록도이다. 비간섭 연산기는(3D)는 4개의 비례미분기(PD)(31D, 22D, 33D, 34D)와 4개의 승산기(55, 36D, 37D, 38D)와 2개의 적분기(39D, 310D)를 가지며, 식(8)(9)에 따라서 e1d또는 e1q을 구한다.4 is a detailed block diagram of the main part of the apparatus of the present invention. The non-interfering arithmetic operator (3D) has four proportional differentiators (3 1D , 2 2D , 3 3D , 3 4D ), four multipliers (5 5 , 3 6D , 3 7D , 3 8D ) and two integrators ( 3 9D , 3 10D ), and e 1d or e 1q are obtained according to equation (8) (9).

비례미분기(31D-34D)는 sin WOt 또는 cos WOt와(r1+LσS) 또는 (r1+L1S)와의 곱셈을 행한다. 연산 증폭기(OA)를 사용한 미분기의 한예를 제5a도에 표시한다. 귀환저항(Rf), 입력저항(R1), 입력캐패시턴스(C)에 의해서 결정되는 전달함수가 계수 r1과 L1또는 Lσ에 일치하도록 각각 결정된다.Proportional differentiation (3 1D- 3 4D ) multiplies sin W O t or cos W O t with (r 1 + L σ S) or (r 1 + L 1 S). An example of the differentiator using the operational amplifier OA is shown in FIG. 5A. The transfer function determined by the feedback resistance R f , the input resistance R 1 , and the input capacitance C is determined to match the coefficients r 1 and L 1 or L σ , respectively.

승산기(35D-38D)는 비례미분기 출력과 1차기준 전류(i* ) 또는 (i* )와의 곱을 계산한다. 적분기(39D, 310D)는 1차 지연요소이다. 이들 요소는 정·여현파 신호에 중첩하는 고주파의 잡음 성분을 제거하도록 설치된다. 제5b도에 연산증폭기를 사용한 이들 요소의 일예을 표시한다.A multiplier (3 5D- 3 8D ) calculates the product of the proportional differential output and the primary reference current (i * ) or (i * ). The integrators 3 9D and 3 10D are the first order delay elements. These elements are provided to remove high frequency noise components superimposed on the positive and cosine wave signals. An example of these elements using an operational amplifier is shown in FIG. 5B.

1차 지연적분기의 시정수 T(=CR)는 정·여현파 신호와 비교해서 충분히 작게 결정된다. 즉 잡음에 의한 고주파 성분을 제거하면서도 그 시정수는 충분히 작기 때문에 제어 주파수 범위에 유도전동기에 대한 지연의 영향은 무실할 수 있다. 이들 잡음제거 요소가 필요한 이유는 정·여현파 신호발생기가 디지탈방식으로 구성된 경우에 고주파 잡음성분이 정·여현파 신호에 향상 포함되기 때문이다.The time constant T (= CR) of the first delay integrator is determined to be sufficiently small compared with the constant and cosine wave signals. That is, since the time constant is small enough to remove high frequency components due to noise, the influence of the delay on the induction motor in the control frequency range may be negligible. These noise canceling elements are necessary because high frequency noise components are included in the positive and cosine wave signals when the static and cosine wave signal generators are digitally configured.

상술한 비간섭 연산기 (3D)에 의해서 식 (8) (9)에 따라서 전압(e1d, e1q)을 얻을 수 있다.By the non-interference calculator 3D described above, voltages e 1d and e 1q can be obtained according to equations (8) and (9).

2-3상 변환기 (7d)는 이득이 1/2인 제1 반전 증폭기 (71D), 이득이 3/2인 제2 증폭기 (72D), 이득이 1인 제3 반전 증폭기(73D)로 구성되고, 식(7)에 따라서 d-q 좌표 1차전압(e1d, e1q)에 대응한 3강 기준제어전압(e* a, e* b, e* c)가 계산된다. 더 상세하게 말하자면, e* a는 비간섭 연산기(3D)로부터 직접 얻어지며, e* b는 제1 반전 중폭기 (71D)의 출력 (-l/2 e1d)과 제2 증폭기 (71D)에 접속된 제3 반전 증폭기 (73D)의 출력(1 3/2e1q)을 가산해서 얻어지며, e* c는 제1 반전 증폭기(71D)의 출력 (-l/2e1d)과 제2 증폭기(72D)의 출력(3/2e1q)을 가산해서 얻어진다.The two-phase converter 7d includes a first inverting amplifier 7 1D having a gain of 1/2, a second amplifier 7 2D having a gain of 2/2, and a third inverting amplifier 7 3D having a gain of 1. And the triple reference control voltages e * a , e * b , e * c corresponding to dq coordinate primary voltages e 1d , e 1q are calculated according to equation (7). More specifically, e * a is obtained directly from the non-interfering operator 3D, and e * b is the output of the first inverted heavy amplifier 7 1D (-l / 2 e 1d ) and the second amplifier 7 1D. Is obtained by adding the output (1 3 / 2e 1q ) of the third inverting amplifier 7 3D connected to), and e * c is the output (-l / 2e 1d ) of the first inverting amplifier 7 1D It is obtained by adding the output 3 / 2e 1q of 2 amplifier 7 2D .

(2C)의 3개의 주 스위칭 요소를 따로따로 점호하는 3개의 PWM 제어신호(Ba, Bb, Bc) 또는 (

Figure kpo00015
)를 발생하도록 상기 3개의 기준전압(e* a, e* b, e* c)은 3각파 발생기 (9)로부터 출력되는 3각파 신호(Tr1)의 전압레벨과, 인버어터 (2C)내에 구성된 3개의 비교기 (21, 22, 23)에 의해서 비교된다.Three PWM control signals (B a , B b , B c ) which separately call the three main switching elements of (2C) or (
Figure kpo00015
The three reference voltages e * a , e * b , e * c ) are generated in the inverter 2C and the voltage level of the triangular wave signal Tr 1 output from the triangular wave generator 9. Comparison is made by means of three comparators 2 1 , 2 2 , 2 3 configured.

다음에 본 발명의 제2의 특징으로 설명한다. 직류기와 마찬가지로 유도전동기를 구동하기 위해서는 4상한 운전이 필요하다. 이 4상한 운전에 관해서 아래에 설명한다 제6a도에 나타낸 바와같이, 회전각주파수(Wr)를 횡축으로 취해지고, 전동기 토오크(T)를 종축으로 잡으면, 제1 상한에서는 전동기는 정회전 방향으로 구동되고, 제2 상한에서는 정회전 방향으로 회전하면서 제동되고, 제3 상한에서는 역회전 방향으로 구동되고, 제4상한에서는 역회전 방향으로 회전하면서 제동된다.Next, the second feature of the present invention will be described. Like the DC motor, four quadrant operation is required to drive the induction motor. This four-quadrant operation will be described below. As shown in FIG. 6A, when the rotation angle frequency Wr is taken as the horizontal axis, and the motor torque T is taken as the longitudinal axis, the motor is rotated in the forward rotation direction at the first upper limit. It is driven, braking while rotating in the forward rotation direction at the second upper limit, driven in the reverse rotation direction at the third upper limit, and braking while rotating in the reverse rotation direction at the fourth upper limit.

환언하면 제6b도에 표시한 바와같이 제1 상한에서는 토오크(T)는 정(Positive)이고, 회전 각주파수(Wr)도 정이며, 제2 상한에서 T는 부(negative)이고, Wr은 정이며, 제3 상한에서는 T는 부, Wr도 부, 제4상한에서는 T는 Wr는 부이다.In other words, as shown in FIG. 6B, the torque T is positive at the first upper limit, the rotational angular frequency Wr is positive, and at the second upper limit, T is negative, and Wr is positive. In the third upper limit, T is negative, Wr is negative, and in the fourth upper limit, T is negative Wr.

제6c도는 정방향 회전중의 전동기가 시간 t1에서 역방향으로 스위칭되었을 때의 예이다. 제1 상한에서 진동기가 회전하고 있을 때(T>○, Wr>○), 기준주파수(속도)+W*r이 -W*r로 스위칭되면 전동기는 제2 상한 운전(T<○, Wr>○) (모터는 제동되거나 또는 토오크가 흡수된다)으로 된다.FIG. 6C is an example when the motor during forward rotation is switched in the reverse direction at time t 1 . When the vibrator is rotating at the first upper limit (T> ○, Wr> ○), if the reference frequency (speed) + W * r is switched to -W * r, the motor operates in the second upper limit operation (T <○, Wr>). ○) (the motor is braked or the torque is absorbed).

회전 속도가 영이 되면 제3 상한운전 (T>○, Wr<○) (역방향으로 구동된다)으로 된다.When the rotational speed becomes zero, the third upper limit operation (T> ○, Wr <○) (drives in the reverse direction) is performed.

본 발명에 따른 유도전동기의 비간섭 벡터제어장치에 있어서 4상한운전을 실시하기 위해서는 실제의 혹은 기준의 전동기 각주파수(속도) (Wr 또는 W*r)는 정방향 회전에서 정으로 결정되고, 역방향회전에서는 부로 결정된다.In the non-interfering vector control device of the induction motor according to the present invention, in order to perform the four-quadrant operation, the actual or reference motor angular frequency (speed) (Wr or W * r) is determined from positive rotation to positive, and reverse rotation. Is determined to be negative.

이와같은 조건하에서는 1차기준전류(i* ) (2차 구동전류에 대응함)는 모터의 회전방향에 관계없이 기준각주파수(W*r)가 실제의 각주파수(Wr)보다 높을 때에는 항상 정으로 된다. 즉, +I* 는 정의 기준 토오크를 표시하며, 슬립(slip) 각주파 Ws=WO-Wr(WO는 공급전압 각주파수) 또한 정으로 된다. 이와는 대조적으로 -i* 는 W*r보다 작을 때에는 항상 부이다. 즉, -i* 는 부의 기준토오크를 나타내며, 따라 Ws 또한 부로된다.Under these conditions, the primary reference current (i * ) (corresponding to the secondary drive current) is always positive when the reference angular frequency (W * r) is higher than the actual angular frequency (Wr) regardless of the rotational direction of the motor. Becomes That is, + I * represents positive reference torque, and slip angular frequency Ws = W O -Wr (W O is supply voltage angular frequency) is also positive. In contrast, -i * is always negative when less than W * r. That is, -i * represents negative reference torque, so Ws is also negative.

요컨대 모든 각주파수(Wr, W*r, WO, Ws)는 정·부 부호를 고려해서 처리된다.In short, all the angular frequency (Wr, W * r, W O, Ws) is treated in consideration of the information-part code.

다음에 본 발명의 제3 의 특징으로 설명한다. 제3 의 특징은 정 또는 여현파 신호를 3각파 신호에 동기시키면서 3각파 신호 주파수에 대한 정 또는 여현파 신호 주파수의 비가 공급전압 각주파수(WO)의 크기에 상응해서 조정되록 정/여현파 발생기 (8)와 3각파 발생기 (9)를 구성하는 것이다. 환언하면 공급전압 신호의 1주기중에 발생하는 3각파(반송파)신호의 수(number)를 공급전압 주파수가 감소함에 따라서 증가시켜 전동기가 저속으로 회전하고 있을 때의 응답특성을 개량함에 있다.Next, the third feature of the present invention will be described. The third feature is that the ratio of the positive or cosine wave signal frequency to the triangular signal frequency is adjusted corresponding to the magnitude of the supply voltage angular frequency W O while synchronizing the positive or cosine wave signal to the triangular wave signal. The generator 8 and the triangular wave generator 9 are constituted. In other words, the number of triangular wave (carrier) signals generated in one cycle of the supply voltage signal is increased as the supply voltage frequency decreases, thereby improving the response characteristics when the motor is rotating at low speed.

3개의 기준전압(e* a, e* b, e* c)와 3각파 신호(Tri)로 PWM신호를 얻기 위해서는 이들 신호는 서로 동기되지 않으면 안된다. 그렇지 않으면 변조에 의해서 직류 전류성분과 우수차 고조파가 쉽게 발생해서 토오크 변동을 야기한다.In order to obtain a PWM signal with three reference voltages (e * a , e * b , e * c ) and a triangular wave signal (Tri), these signals must be synchronized with each other. Otherwise, direct current components and even-order harmonics are easily generated by modulation, causing torque fluctuations.

3상 기준전압을 3각파 신호와 동기시키기 위해서는 기준전압을 계산할때에는 사용하는 정현파 sin WOt와 여현파 cos WOt가 3각파 신호(Tri)와 동기되어야 한다. 환언하면 정·여현파의 3각파 신호는 공급전압 각 주파수(WO)에 동기해서 발생되는 클록펄스에 의해서 발생되어야 한다.In order to synchronize the three-phase reference voltage with the triangular signal, the sinusoidal sin W O t and the cosine wave cos W O t used in calculating the reference voltage must be synchronized with the triangular signal Tri. In other words, the triangular wave signal of the positive and cosine wave must be generated by a clock pulse generated in synchronization with each frequency W O of the supply voltage.

그러나, 종래의 PWM 제어장치에서는 정 또는 여현파 신호의 1주기중에 발생하는 3각파 신호의 수는 고정적으로 결정되기 때문에 공급전압 각주파수(WO) (모터속도)가 낮아질 수록 3각파 신호 주파수도 낮아진다.However, in the conventional PWM controller information or one cycle 3 may have more that since the fixedly determined by the supply voltage angular frequency (W O) (motor speed) lower triangular wave signal frequency of the triangular wave signal generated in a cosine-wave signal is also Lowers.

3각파 신호의 주기가 길어지면 불필요한 시간도 길어지기 때문에(PWM 신호의 OFF시간이 길어진다) 유도전동기의 속도제어에 있어서 저주파의 3각파 신호는 그 응답속도에 나쁜 영향을 끼친다. 즉 공급전압 주파수(WO)가 낮아질수록 응답속도가 저하하고, 나아가서 고조파 전류가 증가한다는 문제가 생긴다.Since the longer the period of the triangular signal, the longer the unnecessary time (the longer the OFF time of the PWM signal), the lower frequency triangular signal has an adverse effect on the response speed in controlling the speed of the induction motor. That is the supply voltage frequency (W O) lower the lower the response speed is lowered, and there arises a problem that the harmonic current increases further.

제7도는 본 발명의 sin/cos파 신호 발생기 및 3각파 발생기의 실시예이다. 3각파 신호 발생기는 절대값 검출기 (11)와, V-F변환기 (12)와, 분주기 (13, 14, 15)와, 스위칭 유닛 (16)과, 스위칭 신호발생기(17)와, 업-다운(up-down)카운터(18)와, D-A변환기(20)와, 반전증폭기(21)와 스위치(22)와, 또다른 분주기(23)로 구성된다.7 is an embodiment of the sin / cos wave signal generator and the triangular wave generator of the present invention. The triangular wave signal generator comprises an absolute value detector 11, a VF converter 12, a divider 13, 14, 15, a switching unit 16, a switching signal generator 17, and an up-down ( up-down counter 18, DA converter 20, inverting amplifier 21, switch 22, and another divider 23.

절대값 검출기(11)는 공급전압 각주파수(WO)의 정 및 부값에 상관없이 WO의 크기에 비례한 전압신호를 발생한다.The absolute value detector 11 generates a voltage signal proportional to the magnitude of W O regardless of the positive and negative values of the supply voltage angular frequency W O.

정의 WO값은 모터가 정회전할 때에 얻어지며, 부의 WO값은 모터가 역회전할 때에 얻어진다.Positive W O values are obtained when the motor rotates forward, while negative W O values are obtained when the motor rotates reversely.

V-F변환기 (12)는 절대값 검출기(11)의 출력신호를 그 전압레벨에 비례하는 주파수의 신호로 변환한다. 따라서, 공급전압 주파수가 높을수록 V-F변환기(t2)로부터 출력된 펄스신호의 주파수는 높아진다.The V-F converter 12 converts the output signal of the absolute value detector 11 into a signal having a frequency proportional to its voltage level. Therefore, the higher the supply voltage frequency is, the higher the frequency of the pulse signal output from the V-F converter t2 is.

분주기(13, 14, 15)는 V-F변환기(21)의 펄스신호 주파수를 각각 절반으로 분주한다. 스위칭 유닛(16)은 V-F변환기 (12)와 분주기 (13, 14, 15)로부터의 펄스신호는, 스위칭 신호 발생기 (17)부터 출력된 스위칭신호(ASO)에 응답하여 스위칭된다.The dividers 13, 14, and 15 divide the pulse signal frequency of the VF converter 21 in half. Switching unit 16 is switched in response to the VF converter 12 and the divider pulse signal from the 13, 14 and 15, the switching signal generator, the output 17 from the switching signal (AS O).

제7도의 도면에서 2중으로 표시된 라인은 복수의 도전 라인을 의미한다.In FIG. 7, the double lines indicate a plurality of conductive lines.

공급전압 주파수(WO)가 매우 낮을 때에는 스위칭신호 발생기(17)는 제1스위칭신호(AS1)를 출력하여 스위칭 유닛 (16)의 접점 (161)을 폐쇄하고, 공급전압 주파수(WO)가 낮을 때에는 제2 스위칭신호(AS2)을 출력해서 접점 (162)을 폐쇄하고, 공급전압 주파수(WO)가 중간일 때에는 제3 스위칭신호(AS3)를 출력해서 접점(163)를 폐쇄하며, 공급전압 주파수(WO)가 높을 때에는 제4스위칭신호(AS4)를 출력해서 접점 (164)을 각각 폐쇄한다.When the supply voltage frequency W O is very low, the switching signal generator 17 outputs the first switching signal AS 1 to close the contact 16 1 of the switching unit 16, and the supply voltage frequency W O. ), the second switching signal (AS 2) to output them to output the contact (16 2) the third switching signal (AS 3) closed and, when the middle the supply voltage frequency (W O) of a contact (16 3 when low ), And when the supply voltage frequency W O is high, the fourth switching signal AS 4 is output to close the contacts 16 4 , respectively.

즉 스위칭신호 발생기(17)는 공급전압 주파수(WO)의 크기에 상응해서 따로따로 스위칭신호(AS1-AS4)를 출력한다.I.e., outputs the switching signal generator 17 is supplied to the voltage-frequency (W O), a switching signal (AS 1 -AS 4) apart to correspond to the size.

업-다운 카운터(18)는 스위칭 유닛(18)의 클록펄스 신호를 반복해서 가산 또는 감산계수하고, 동시에 카운터 자신의 업-다운 스위칭 단자(V.D)에 캐리신호를 출력한다. 예를들면 카운터 (18)가 3비트로 구성되어 있을 때에는 8=23의 펄스신호를 가산계수하고 캐리신호가 발생해서 카운터(18)을 스위칭하면, 카운터(18)는 펄스신호를 감산계수한다.The up-down counter 18 repeatedly adds or subtracts the clock pulse signal of the switching unit 18 and simultaneously outputs a carry signal to the up-down switching terminal VD of the counter itself. For example, when the counter 18 is composed of 3 bits, when the count signal of 8 = 2 3 is added and a carry signal is generated and the counter 18 is switched, the counter 18 subtracts the pulse signal.

제8a도의 도면에서 점선으로 표시된 바와같이 카운터 (18)가 8의 펄스신호를 감산계수하면 다음에 펄스신호를 가산계수한다. D-A변환기(20)는 업-다운 커운터 (18)의 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 이득이 "1"인 반전증폭기(21)는 D-A변환기 (20)의 출력을 반전한다. 스위치 (22)는 분주기(23)로부터의 스위칭신호(AS10)에 응답하여 D-A변환기(20)가 아니면 반전증폭기(21)중의 어느하나의 출력신호를 선택해서 3각파(반송파)신호(Tri)를 출력한다. 이것은 업-다운 카운터(18)가 3각파 신호의 반파를 반복해서 출력하기 때문에 제8a도의 실선으로 표시한 것처럼 각 반파신호를 교대로, 즉 D-A걸환기(20)의 3각파 신호의 각 반주기마다 반전할 필요가 있기 때문이다.As indicated by the dotted line in the figure of FIG. 8A, when the counter 18 subtracts the pulse signal of 8, the pulse signal is added to the next. The DA converter 20 converts the digital signal of the up-down counter 18 into an analog signal. The inverting amplifier 21 whose gain is? 1? Inverts the output of the DA converter 20. The switch 22 selects an output signal of any one of the inverting amplifiers 21, in response to the switching signal AS 10 from the divider 23, and selects a triangular wave (carrier) signal (Tri). ) This is because the up-down counter 18 repeatedly outputs the half wave of the triangular wave signal, as shown by the solid line in FIG. 8a, each half wave signal is alternately rotated, i.e., for each half period of the triangular wave signal of the DA switch 20. This is because it needs to be reversed.

sin/cos파 신호 발생기는 회전방향 검출기(24)와, 또다른 업-다운 카운터 (25)와, 분주기(26)와, 2개의 ROM(27, 28)과, 2개의 D-A변환기 (29, 30)와, 2개의 반전 증폭기 (31, 32)와, 2개의 스위치 (33, 34)와, 2개의 분주기(35, 36)로 구성된다.The sin / cos wave signal generator includes a rotation direction detector 24, another up-down counter 25, a divider 26, two ROMs 27 and 28, and two DA converters 29, 30, two inverting amplifiers 31 and 32, two switches 33 and 34, and two dividers 35 and 36.

회전방향 검출기 (24)는 모터의 회전방향을 검출해서 정방향 회전일 때에는 업 (up)신호를, 역회전할 때에는 다운(dowm)신호를 발생한다.The rotation direction detector 24 detects the rotation direction of the motor and generates an up signal when the motor rotates in the forward direction and a down signal when the motor rotates in the reverse direction.

업-다운 카운터(25)는 회전방향 검출기(24)로부터의 신호에 응답해서 또다른 1/6분주기(26)를 통해서 분주기(15)로부터 공급되는 펄스신호를 계수한다. 즉 카운터 (25)는 정회전일 때에는 펄스신호를 가산계수하고, 역회전일 때에는 감산계수한다.The up-down counter 25 counts the pulse signal supplied from the divider 15 through another 1/6 divider 26 in response to the signal from the rotation direction detector 24. In other words, the counter 25 adds a pulse signal when the motor rotates forward and subtracts the pulse signal when the motor rotates backward.

ROM(27)은 여현파의 반주기분의 샘플 데이타를 기억하고 있고 업-다운 카운터(25)의 계수신호에 응답해서 셈플 데이타를 하나씩 연속해서 출력한다. 더우기 ROM(27)은 반주기분의 샘플 데이터가 전부 출력된 후에 cosπ 신호가 나타내는 신호를 출력한다. 예컨대 ROM(27)이 8개의 샘플치를 기억하고 있을 때에는 cosπ 신호를 7개의 샘플치가 출력된 후에 출력된다.The ROM 27 stores sample data for half a period of the cosine wave and continuously outputs sample data one by one in response to the count signal of the up-down counter 25. Furthermore, the ROM 27 outputs the signal indicated by the cos [pi] signal after all of the half cycle sample data is output. For example, when the ROM 27 stores eight sample values, the cos [pi] signal is output after seven sample values are output.

D-A변환기(25)는 ROM(27)의 디지탈 값을 아날로그 값으로 변환한다. 이득1의 반전증폭기(31)은 D-A변환기 (29)의 출력치를 반전한다. 스위치 (33)은 분주기 (35)로부터 출력된 cosπ신호(AS20)에 응답해서, D-A변환기(25) 혹은 반전증폭기(31)의 둘중에서 어느하나의 출력치를 선택해서 여현파 신호를 출력한다. 이것은 ROM(27)은 여현파의 반파를 반복해서 출력하기 때문에 제8b도의 실선으로 표시하는 것처럼 반파신호 각각을 교대로, 즉 D-A변환기(29)의 여현파 신호를 각 반주기마다 반전할 필요가 있기 때문이다.The DA converter 25 converts the digital value of the ROM 27 into an analog value. The inverting amplifier 31 of gain 1 inverts the output value of the DA converter 29. The switch 33 selects one of the output values of the DA converter 25 or the inverting amplifier 31 and outputs the cosine wave signal in response to the cos pi signal AS 20 output from the frequency divider 35. . This is because since the ROM 27 repeatedly outputs the half wave of the cosine wave, it is necessary to invert each of the half wave signals alternately, that is, inverting the cosine wave signal of the DA converter 29 for each half period, as indicated by the solid line of FIG. Because.

마찬가지로 RPM(28)은 정현파의 반주기분의 샘플치를 기억하고 있고 업-다운 카운터(25)의 계수신호에 대응해서 샘플치를 하나씩 연속해서 출력한다. 더우기 ROM(28)은 반주기 샘플치가 전부 출력된 후에 sinπ 신호를 출력한다.Similarly, the RPM 28 stores sample values for half a period of the sine wave, and outputs sample values one by one in succession in response to the count signal of the up-down counter 25. Furthermore, the ROM 28 outputs a sinπ signal after all half-cycle sample values have been output.

예컨대 ROM(28)은 8개의 샘플치를 기억하고 있을 때에는 sinπ신호를 7개의 샘플치가 출력된 후에 출력된다.For example, when the ROM 28 stores eight sample values, the sin? Signal is output after seven sample values are output.

D-A변환기(30)는 ROM(28)의 디지탈치를 아날로그 변환한다. 이득1의 반전증폭기(32)는 D-A변환기(30)의 출력치를 반전한다. 스위치(34)는 분주기(36)로부터 출력된 sinπ신호(AS30)에 응답해서, D-A변환기 (30)나 또는 반전 증폭기가 둘중의 어느하나의 출력치를 선택해서 정현파 신호(sin WOt)를 출력한다.The DA converter 30 analog-converts the digital value of the ROM 28. The inverting amplifier 32 of gain 1 inverts the output value of the DA converter 30. In response to the sin pi signal AS 30 output from the divider 36, the switch 34 selects either of the output values of the sinusoidal signal sin w O t by the DA converter 30 or the inverting amplifier. Outputs

이것은 ROM(28)은 정현파의 반파를 반복해서 출력하기 때문에 제8b도의 실선으로 표시하는 것처럼 반파신호 각각을 교대로, 즉 D-A변환기(30)의 정현파 신호의 각 반주기마다 반전할 필요가 있기 때문이다. 더우기 sinπ 신호가 업-다운 카운터(25)의 단자에 인가되어서 상술한 동작을 반복한다. 이것은 ROM(28)이 정·여현파의 반주기분의 샘플데이타만을 기억하고 있기 때문이다.This is because since the ROM 28 repeatedly outputs the sine wave half wave, it is necessary to invert each half wave signal alternately, that is, for each half cycle of the sine wave signal of the DA converter 30, as indicated by the solid line of FIG. . Furthermore, the sinπ signal is applied to the terminal of the up-down counter 25 to repeat the above-described operation. This is because the ROM 28 stores only the sample data for the half period of the positive and cosine waves.

본 발명의 제2 의 특성(4상한 운전)은 다음과 같이 달성된다.The second characteristic (four quadrant operation) of the present invention is achieved as follows.

회전방향 검출기(24)는 공급전압 주파수(WO)의 정부 부호를 검출한다. WO가 정이면 모터가 정회전으로 회전하는 것이기 때문에 검출기(24)는 업-다운 카운터 (5)에 업(가산계수) 신호를 출력한다. 이 경우에 카운터 (25)는 클록신호를 가산해서 정현파 또는 여현파의 각 샘플데이타를 발생시키기 위한 각각의 어드레스 지정신호를 ROM(27), (28)에 출력한다. 그결과 +sin WOt와 +cos WOt 신호가 발생한다. 따라서 모터를 정회전 운전시키기 위한 기준 1차전압(e1d, e1q)이 식 (8) (9)에 입각해서 계산된다. WO가 부이면 이것은 모터가 역회전으로 회전하는 것이기 때문에 검출기 (24)는 업-다운 카운터 (25)에 다운(감산계수) 신호를 출력한다. 이 경우에 카운터 (25)는 클록신호를 감산해서 정현파 또는 여현파의 각 샘플데이타를 발생시키기 위한 각각의 어드레스 지정신호를 ROM(27, 28)에 출력한다. 그 결과 sin(-WOt)=sin WOt와 cos(WOt)=cosWOt 신호가 발생한다. 따라서 모터를 역회전시키기 위한 기준 1차전압(e1d, e1q)이 식 (8) (9)에 입각해서 계산된다. 요컨대, 카운터 (25)를 가산계수로부터 감산계수 또는 그 반대로 스위칭하는 것만으로 모터의 회전을 정방향으로부터 역방향 또는 그 반대로 스위칭할 수가 있다. 더우기 주목할만한 점을 가산 또는 감산 계수가 스위칭됐을 때에 정·여현파의 초기치는 변화하지 않기 때문에 전동기의 회전방향을 원활히 바꿀 수가 있다.Rotational direction detector 24 detects the sign of the supply voltage frequency (W O). W is O is positive, because the motor is rotated in the forward rotation detector 24 is an up-and outputs an up (addition coefficients) signal to the down counter 5. In this case, the counter 25 adds a clock signal and outputs respective addressing signals to the ROMs 27 and 28 for generating respective sample data of the sine or cosine wave. The result is the + sin W O t and + cos W O t signals. Therefore, the reference primary voltages e 1d and e 1q for forward running the motor are calculated based on Equations (8) and (9). If W O is negative, this means that the motor rotates in reverse rotation, so the detector 24 outputs a down (subtraction factor) signal to the up-down counter 25. In this case, the counter 25 subtracts the clock signal and outputs each addressing signal to the ROMs 27 and 28 for generating respective sample data of the sine wave or the cosine wave. As a result, sin (-W O t) = sin W O t and cos (W O t) = cosW O t signals are generated. Therefore, the reference primary voltages e 1d and e 1q for reverse rotation of the motor are calculated based on Equations (8) and (9). In short, the rotation of the motor can be switched from the forward direction to the reverse or vice versa only by switching the counter 25 from the addition coefficient to the subtraction coefficient or vice versa. Furthermore, it is notable that the initial values of the sine and cosine waves do not change when the addition or subtraction coefficients are switched, so that the rotation direction of the motor can be smoothly changed.

본 발명의 제3 의 특징 (3각파 신호(Tri)와 3각함수 신호와 의 관계)에 관해서 아래에 수치를 사용해서 설명한다. 지금 정현파의 반주기분의 샘플데이타가 112개로 양자화되어 ROM(28)에 기억되어 있다고 한다면, 업-다운 카운터 (25)가 224의 클록파를 계수했을 때에 정현파 신호의 1주기가 출력된다. 더우기 카운터(18)가 16(=24)의 공급전압 주파수(WO)에 관련된 클록펄스를 계수했을 때에는 3각파 신호의 1/4주기가 출력된다. 즉 카운터(18)가 64(16×4)의 클록펄스를 계수했을 때에는 3각파 신호의 1주기가 출력된다. 공급전압 주파수 데이타(WO)는 클록펄스로서 2개의 카운터 (18, 25)에 동시에 입력되어 있기 때문에 3각파의 정현파의 펄스 비 (ration) (1주기분 발생)는 2(64) 대 7(224)이 된다.A third feature of the present invention (relationship between the triangular wave signal Tri and the trigonometric function signal) will be described below using numerical values. If the sample data for the half period of the sine wave is quantized to 112 and stored in the ROM 28, one cycle of the sine wave signal is output when the up-down counter 25 counts 224 clock waves. Furthermore, when the counter 18 counts the clock pulses associated with the supply voltage frequency W O of 16 (= 2 4 ), a quarter period of the triangular wave signal is output. That is, when the counter 18 counts 64 (16x4) clock pulses, one period of the triangular wave signal is output. Since the supply voltage frequency data W O is simultaneously input to the two counters 18 and 25 as clock pulses, the pulse ratio (occurring for one cycle) of the sine wave of the triangular wave is 2 (64) to 7 ( 224).

카운터 (18)에 입력하는 주파수 데이타(WO)는 WO의 크기에 상응해서 스위칭 유닛 (16)에 의해서 스위칭되기 때문에 3각파의 정현파의 상술한 펄스비는 WO에 대응해서 변화한다. 예컨대 접점 (161)이 닫혀질 때에는, 카운터 (25)에 입력되는 클록펄스가 항상 1/48(1/8×1/6)로 분주되어 있기 때문에 카운터 (18) 입력펄스 수와 카운터(25) 입력펄스수의 비는 1 : 1/48 또는 48/2 : 1/7 즉 168 : 1이다. 환언하면 168[(48×7)/2]의 3각파가 각각 출력된다. 요컨대 정·여현파 신호의 1주기중에 발생하는 3각파 신호의 수는 공급전압 각주파수(WO)의 증가와 함께 감소한다.Since the frequency data W O input to the counter 18 is switched by the switching unit 16 corresponding to the magnitude of W O , the above-described pulse ratio of the sine wave of the triangular wave changes corresponding to W O. For example, when the contact 16 1 is closed, since the clock pulses input to the counter 25 are always divided into 1/48 (1/8 x 1/6), the number of input pulses of the counter 18 and the counter 25 The ratio of the number of input pulses is 1: 1/48 or 48/2: 1/7 or 168: 1. In other words, 168 [(48 x 7) / 2] triangular waves are output. In other words, the number of triangular wave signals generated during one period of the positive and cosine wave signals decreases with increasing supply voltage angular frequency W O.

이와같이 구성된 함수 발생기에 있어서는 공급전압 전파수(WO)가 복수의 범위 (특히 극소, 소, 중, 고) 로 분할되고, 또한 WO의 1주기중에 발생하는 3각파의 수가 WO의 감소에 수반해서 증가하기 때문에 3각(반송)파 신호(Tri)의 주파수를 자유로이 증가시킴으로 해서 당해 전동기 속도 제어의 응답특성을 개선하고 또한 고조파 전류를 감소할 수 있다.Thus in the composed function generator can supply the voltage spread is divided into a (W O) a plurality of range (in particular micro, small, medium, and high), and the reduction of the number W O of the triangular wave generated during one period of the W O Since the frequency increases, the frequency of the triangular (carrier) wave signal Tri can be increased freely, thereby improving the response characteristic of the motor speed control and reducing the harmonic current.

다음에 본 발명의 제4의 특징을 설명하기로 한다.Next, a fourth feature of the present invention will be described.

제4의 특징은 공급전압 주파수(WO)가 영일 때에 소정주파수를 갖는 초기공급전압 신호를 3각파 발생기(9)에 인가하여 이 발생기 (9)를 초기설정함으로써 모터 시동전에 초기자속을 부여하는 것이다.The fourth feature is to apply an initial supply voltage signal having a predetermined frequency to the triangular wave generator 9 when the supply voltage frequency W 0 is zero, thereby initializing the generator 9 to impart an initial magnetic flux before starting the motor. will be.

종래의 PWM 제어방식에서는 모터속도가 영 또는 기준 토오크가 영일때에는 공급전압 주파수(WO)는 영이고 3각파 신호는 발생하지 않는다. 따라서 모터 시동전에 2차 자속을 유지하는 PWM신호를 발생시킬 수는 없다. 환언하면 모터 기동시에는 인덕턴스 때문에 2차 자속을 순시에 발생할 수 없으므로 2차 자속 발생 지연에 의해서 기동특성이 열화한다.In a conventional PWM control when the motor speed is zero or the torque reference 01 a supply voltage frequency (W O) is do not occur spirit and triangular wave signal. Therefore, it is not possible to generate a PWM signal that maintains the secondary magnetic flux before starting the motor. In other words, since the secondary magnetic flux cannot be generated instantaneously due to the inductance during motor starting, the starting characteristics deteriorate due to the delay of the secondary magnetic flux generation.

제9도에서는 펄스발생기 (37)가 스위칭 유닛 (16)의 제5의 접점 (165)에 더 접속된다. 따라서 모터가 정지하고 전압 주파수(WO)가 영일때, 고정된 주파수 펄스신호(W1)는 업-다운 카운터(18)에 인가되고 고정 주파수를 갖는 3각파 신호(Tri)가 발생된다.In FIG. 9, the pulse generator 37 is further connected to the fifth contact 1625 of the switching unit 16. Therefore, when the motor stops and the voltage frequency W 0 is zero, the fixed frequency pulse signal W 1 is applied to the up-down counter 18 and a triangular wave signal Tri having a fixed frequency is generated.

다음에 소정의 주파수를 갖는 3각파 신호가 발생하고 있을 때 더우기 기준 1차 전류 i* 가 인가되어 있을 때, 2차 자속(λ2)이 모터정지중에도 발생될 수 있는지의 이유를 설명한다.Next, the reason why the secondary magnetic flux λ 2 can be generated even during the motor stop when the reference primary current i * is applied when the triangular wave signal having the predetermined frequency is generated will be explained.

주어진 조건은,Given the conditions,

Figure kpo00016
Figure kpo00016

상기한 기준전압(e* a, e* b, e* c)은 직류전압이다. 그러므로 PWM신호가 직류전압과 고정주파수 3각파 신호와의 사이에서 얻어져서 모터에는 1차 초기 기준전압이 인가된다. 즉 초기 2차 자속이 발생한다. 2차 자속이 모터 기동전에 항상 발생되어 있기 때문에 2차 자속의 동작개시 시간에 의한 지연이 없고 모터는 순시에 시동할 수가 있다. 더우기 이 경우 기동응답 특성을 2차 구동전류(i2)에 상당하는 1차전류(i* )의 동작개시 시간에 의해서만 결정된다. 더우기 3각파 신호(Tri)가 펄스발생기(37)의 펄스신호에 응답하여 발생할 때에는 신호(Tri)는 전압 주파수(WO)와 동기하지 않기 때문에 변조성분을 포함하는 직류신호가 존재하게 된다.The reference voltages (e * a , e * b , e * c ) are DC voltages. Therefore, the PWM signal is obtained between the DC voltage and the fixed-frequency triangular wave signal, so that the primary initial reference voltage is applied to the motor. That is, the initial secondary magnetic flux occurs. Since the secondary magnetic flux is always generated before starting the motor, there is no delay caused by the operation start time of the secondary magnetic flux and the motor can be started instantaneously. Furthermore, in this case, the start response characteristic is determined only by the operation start time of the primary current i * corresponding to the secondary drive current i 2 . Moreover is the DC signal containing the modulation component exists due to the triangular wave signal (Tri) does not signal (Tri) is synchronized with the voltage frequency (W O) when the result in response to the pulse signal of the pulse generator (37).

이 경우에는 그러나 3각파 주파수는 비교적 높은 값으로 설정되어 있으며 WO가 영에서 정·여현파 신호의 1주기중에 포함되는 3각파 신호의 수가 비교적 많기 때문에 실제문제로서 직류성분에 의한 악영향은 무시할 수 있다.In this case, however, triangular wave frequency is relatively set to a high value, and W O is the number of the triangular wave signal contained in one period of the positive and cosine wave signal at zero since there adverse influences of the direct current component in practice is negligible have.

이상 설명한 바와 같이 본 발명인 유도모터 구동용 비간섭 벡터제어장치에 있어서는 비간섭 연산기(3)와 2-3상 변환기(7)가 결합되어 있기 때문에 장치구성을 간소화할 수 있다.As described above, in the non-interfering vector control apparatus for driving an induction motor of the present invention, since the non-interference calculator 3 and the 2-3 phase converter 7 are combined, the device configuration can be simplified.

모터의 회전방향에 대응해서 3각함수 신호의 정부 부호를 연속적으로 바꿈으로 인해서 4상한 운전을 할수 있기 때문에 모터를 정회전에서 역회전으로 또는 그 반대로 원활하게 스위칭할 수가 있다.It is possible to switch the motor from forward rotation to reverse rotation and vice versa because the quadrant operation can be performed by continuously changing the positive sign of the trigonometric function signal corresponding to the rotation direction of the motor.

더우기 3각파(반송파) 신호와 3각함수 신호의 주파수비를 서로 동기시키면서 공급전압 주파수의 크기에 대응해서 조정할 수 있기 때문에 특히 저속영역에서 속도제어의 응답특성을 개선하고 또한 고조파 전류를 제외할 수도 있다.In addition, the frequency ratio of the triangular wave (carrier) signal and the trigonometric function signal can be adjusted to correspond to the magnitude of the supply voltage frequency, so that the response characteristics of the speed control can be improved and the harmonic current can be excluded, especially in the low speed region. have.

더욱이 모터정지중에도 고정주파수의 3각파 신호가 발생하기 때문에 2차 자속에 상당하는 세 개의 기준전압 e* a, e* b, e* c이 발생할 수 있고 높은 응답속도로 모터를 기동할 수 있다.In addition, since the fixed frequency triangular wave signal is generated during the motor stop, three reference voltages e * a , e * b , e * c corresponding to the second magnetic flux can be generated and the motor can be started at a high response speed.

Claims (10)

유도전동기의 회전 각주파수(Wr)를 검출하는 속도센서(4)와, 기준 회전 각주파수(W*r)와 검출된 회전 각주파수(Wr)와의 차에 입각해서 2차 기준구동전류에 상당하는 1차 기준전류(i* )를 발생시켜 기준 토오크를 얻는 비례적분기(5)와, 1차기준전류(i* )와, 2차 자속에 상당하는 1차기준전류(i* ), 검출된 회전 각주파수(Wr), 2차 인덕턴스(L2)와 2차 저항(r2)과의 비(τ2)에 입각해서 1차 공급전압 각주파수(WO)를 연산하는 공급전압 각주파수 연산기(6)와, 계산된 각주파수(WO)를 갖는 정현파와 여현파를 발생시키는 sin/cos 신호발생기(8)와, 1차기준전류(i* , i* )와 정·여현파 신호에 입각한 다음식에 따라서 d-p좌표 1차 전압 e1d, e1q를 계산하는 연산회로(3D, 7D)와,The speed sensor 4 which detects the rotational angular frequency (Wr) of the induction motor and the secondary reference drive current corresponding to the difference between the reference rotational angular frequency (W * r) and the detected rotational angular frequency (Wr) A proportional integrator 5 generating a primary reference current i * to obtain a reference torque, a primary reference current i * , a primary reference current i i corresponding to the secondary magnetic flux, i * , Supply voltage angle for calculating the primary supply voltage angular frequency (W O ) based on the detected rotational angular frequency (Wr) and the ratio (τ 2 ) of the secondary inductance (L 2 ) and the secondary resistance (r 2 ) A frequency calculator 6, a sin / cos signal generator 8 for generating a sinusoidal wave and a cosine wave having the calculated angular frequency W O , a primary reference current i * , i * and and a computing circuit (D 3, D 7) for calculating dp coordinate primary voltage e 1d, e 1q in accordance with the food is based on the cosine wave signal,
Figure kpo00017
Figure kpo00017
계산된 1차기준전압 e1d, e1q에 입각해서 유도전동기를 구동하는 전력증폭수단(2A, 2B)을 포함하는 유도전동기의 비간섭 벡터제어장치에 있어서, 상기 신호발생기(8)는 (a) 전동기의 회전방향을 검출해서 업 또는 다운신호를 발생하는 회전방향 검출기 (24)와, (b) 상기 회전방향 검출기의 업 또는 다운신호에 응답해서 각주파수 WO의 공급전압 신호와 동기하는 클록 펄스를 가산 또는 감산 계수하는 제1 업-다운 카운터 (25)와, (c) 상기 제1카운터의 계수신호에 응답해서 여현파의 샘플 데이타를 연속적으로 출력하는 제1ROM(27)과, (d) 상기 제1카운터의 계수신호에 응답해서 정현파의 샘플 데이타를 연속적으로 출력하는 제2ROM(28)과,(e) 상기 제1ROM로부터 출력되는 디지탈 샘플 데이타를 여현파 신호의 아날로그치로 변환하는 제1D-A변환기 (29)와, (f) 상기 제2ROM으로부터 출력되는 디지탈 샘플 데이타를 정현파 신호의 아날로그치로 변환하는 제2D-A변환기 (30)를 포함하여 이루어지고, 상기 연산회로는In the non-interference vector control apparatus of an induction motor including power amplifying means (2A, 2B) for driving an induction motor based on the calculated primary reference voltages e 1d , e 1q , the signal generator 8 is (a). A rotation direction detector 24 which detects the rotational direction of the motor to generate an up or down signal, and (b) a clock which is synchronized with the supply voltage signal of each frequency W O in response to the up or down signal of the rotational direction detector. A first up-down counter 25 for adding or subtracting pulses, (c) a first ROM 27 for continuously outputting sample data of the cosine wave in response to the count signal of the first counter, and (d A second ROM 28 for continuously outputting sine wave sample data in response to the count signal of the first counter, and (e) a first D for converting digital sample data output from the first ROM into an analog value of the cosine wave signal. -A converter (29), and (f) the second ROM. Is achieved by including a first 2D-A converter 30 for converting the digital sample data outputted from the analog value of the sinusoidal signal, the arithmetic circuit
Figure kpo00018
Figure kpo00018
단, r1은 1차 저항, L1은 1차 인덕턴스, Lσ는 등가누설 인덕턴스(L1L2-M2)/L2, M은 상호 인덕턴스, S는 라플라스 연산자인 식에 따라서, 고정 d-q좌표 1차전압 e1d와 e1q를 계산하는 제1연산수단(3D)과,
Figure kpo00019
의 식에 따라서 3상 유도모터를 구동하기 위해서 계산된 1차기준 전압 e1d, e1q에 입각하여 3상 1차기준전압 e* a, e* b, e* c를 계산하는 제2연산수단(7D)을 포함하며, 3각파 신호 발생수단(9)은 sin/cos파 신호와 동기되는 3각파 신호를 발생하도록 마련되고, 상기 전력 증폭기는 계산된 3상 1차전압 e* a, e* b, e* c와 3각파 신호에 응답해서 3개의 펄스변조된 제어신호를 발생하는 PWM 인버어터 수단(2)이며 ; 상기 3각파 발생수단(9)은 (a) 공급전압 각주파수(WO)의 크기에 비례하는 전압레벨의 신호를 정·부 부호에 관계없이 발생하는 절대치 검출기 (11)와, (b) 상기 절대치 검출기의 출력을 그 출력전압 레벨에 비례하는 주파수의 신호로 변환하는 V-F변환기(12)와, (c) 상기 V-F변환기의 신호의 주파수를 분주하는 직렬로 접속된 복수의 분주기 (13, 14, 15)와, (d) 공급전압 각주파수 WO의 크기에 의해서 복수의 절환신호를 출력하는 절환신호발생기 (17)와, (e) 공급전압 주파수가 낮을 때에는 분주회수가 작은 변환신호가, 높을때는 분주회수가 큰 변환신호가 출력되도록 상기 V-F변환기의 출력신호를 선택적으로 출력하는 상기 직렬로 접속된 분주기로 선택적으로 접속된 절환기 (16)와, (f) 자체에서 발생되는 캐리어신호에 의해 변환기 신호를 가산 또는 감산계수하는 제2 업-다운 카운터 (18)와, (g) 계수된 디지탈치를 아날로그치로 변환하는 제3의 D-A변환기(20)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유도전동기의 비간섭 벡터제어장치.
Where r 1 is the primary resistance, L 1 is the primary inductance, L σ is the equivalent leakage inductance (L 1 L 2 -M 2 ) / L 2 , M is the mutual inductance, and S is the Laplace operator. first calculation means 3D for calculating the dq coordinate primary voltages e 1d and e 1q , and
Figure kpo00019
Second operation means for calculating the three-phase primary reference voltages e * a , e * b , e * c based on the primary reference voltages e 1d , e 1q calculated for driving the three-phase induction motor according to the equation (7 D) to include, and triangular wave signal generating means (9) are sin / cos wave signal and being adapted to generate a triangular wave signal that is synchronous, the power amplifier is a calculated three-phase primary voltages e * a, e PWM inverter means 2 for generating three pulse-modulated control signals in response to * b , e * c and triangular wave signals; The triangular wave generating means 9 includes (a) an absolute value detector 11 for generating a signal of a voltage level proportional to the magnitude of the supply voltage angular frequency W O regardless of a positive or negative sign, and (b) the A VF converter 12 for converting an output of an absolute detector into a signal having a frequency proportional to its output voltage level, and (c) a plurality of serially connected dividers 13 and 14 for dividing a frequency of a signal of the VF converter. 15), (d) a switching signal generator 17 for outputting a plurality of switching signals according to the magnitude of the supply voltage angular frequency W O , and (e) a conversion signal having a small frequency division frequency when the supply voltage frequency is low. When high, the converter 16 selectively connected to the serially connected divider for selectively outputting the output signal of the VF converter so that the converted signal having a large frequency division frequency is output, and the carrier signal generated in (f) itself. A second to add or subtract the converter signal by And an up-down counter (18) and (g) a third DA converter (20) for converting the counted digital value to an analog value.
제1항에 있어서, 상기 제1연산수단(3D)은, (a) 정현파와 (r1+LσS)와의 제1적을 계산하는 제1비례 미분수단(31D)와, (b) 여현파와 (r1+L1S)와의 제2적을 계산하는 제2비례 미분수단(32D)와, (c) 여현파와 (r1+LσS)와의 제3적을 계산하는 제3비례 미분수단(33D)와, (d) 정현파와 (r1+L1S)와의 제4적을 계산하는 제4비례 미분수단(34D)와, (e) 제1적 (r1+LσS)sin WOt를 1차 기준전류 i* 에 승산하는 제1승산기(35D)와, (f) 제2적 (r1+L1S)cos WOt를 1차 기준전류 i* 에 승산하는 제2승산기(36D)와, (g) 제3적 (r1+LσS)cos WOt를 1차 기준전류 i* 에 승산하는 제4승산기(37D)와, (h) 제4적 (r1+L1S)sin WOt를 1차 기준전류 i* 에 승산하는 제4승산기(38D)와, (i) 제1승산결과(r1+LσS)sin WOt·i* 를 제2승산결과(r1+L1S)sin WOt·i3 로부터 감산해서 고정 d-q좌표전압 e1q를 얻는 감산기와, (j) 제3승산결과(r1+LσS)cos WOt . i* 와 제4승산결과(r1+L1S)sin WOt·i* 를 가산해서 고정 d-q좌표전압 e1q를 얻는 가산기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 비간섭 벡터제어장치.The method according to claim 1, wherein the first calculation means (3 D ) comprises: (a) first proportional difference means (3 1D ) for calculating a first product of a sine wave and (r 1 + L σ S), and (b) A second proportional differential means (3 2D ) for calculating a second product of the cosine wave and (r 1 + L 1 S), and (c) a third proportional derivative for calculating a third product of the cosine wave and (r 1 + L σ S) Fourth proportional means 3 4D for calculating a fourth product of the means 3 3D , and (d) the sinusoidal wave and (r 1 + L 1 S), and (e) the first product (r 1 + L σ S ) a first multiplier (3 5D ) that multiplies sin W O t by the primary reference current i * , and (f) the second reference (r 1 + L 1 S) cos W O t is the primary reference current i * A second multiplier 3 6D multiplying , (g) a fourth multiplier 3 7D multiplying the third (r 1 + L σ S) cos W O t by the primary reference current i * and (h) a fourth multiplier (3 8D ) that multiplies the fourth quadrature (r 1 + L 1 S) sin W O t by the primary reference current i * , and (i) the first multiplication result (r 1 + L σ S) sin W O t · i * 1β to the second multiplied result (r 1 + L 1 S) fixed dq left by subtracting from O W t · sin i 3 And a subtracter for obtaining the voltage e 1q, (j) the third multiplied result (r 1 + L σ S) cos W O t. Non-interfering vector control device for induction motors, comprising: an adder which adds i * and the fourth multiplication result (r 1 + L 1 S) sin W O t · i * to obtain a fixed dq coordinate voltage e 1q . 제2항에 있어서, 상기 제2연산수단(7D)는, (a) 전압 e1d에 응답해서 신호(-l/2 e1d)를 발생하는 게인(gain) 1의 제1 반전 증폭기(71D)와, (b) 전압 e1q에 응답해서 신호(
Figure kpo00020
e1q)를 발생하는 게인 2의 증폭기 (72D)와, (c) 전압
Figure kpo00021
e1q에 응답해서 신호(-
Figure kpo00022
e1q)를 발생하는 게인 1의 제2 반전 증폭기(73D)와, (d) 신호(-l/2 e1d)와 신호(-
Figure kpo00023
e1q)를 가산해서 기준전압 e* b을 발생하는 제2가산기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 비간섭 벡터제어장치.
The method of claim 2 wherein said second computing means (7, D) is, (a) in response to the voltage e 1d signal (-l / 2 e 1d) a first inverting amplifier (7 of the gain (gain) 1 for generating a 1D ) and (b) a signal in response to the voltage e 1q
Figure kpo00020
the amplifier gain 2 for generating an e 1q) (7 2D) with, (c) Voltage
Figure kpo00021
e in response to 1q
Figure kpo00022
a second inverting amplifier 7 3D of gain 1 generating e 1q ), (d) signal (−1/2 e 1d ) and signal (−
Figure kpo00023
and a second adder for generating a reference voltage e * b by adding e 1q ).
제2항에 있어서, 상기 제1연산수단(3D)은 (a) 신호 sin WOt에 응답하는 제1차 지연을 가지는 제1적분기 (39D)와, (b) 신호 cos WOt에 응답하는 제1차 지연을 가지는 제2적분기 (310D)로 형성되고, 상기 제1 및 제2적분기의 시정수가 공급전압 각주파수 WO보다 충분히 작고 정·여현파 신호에 중첩되는 고주파 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 비간섭 벡터제어장치.3. The first operating means (3 D ) according to claim 2, characterized in that (a) a first integrator (3 9D ) having a first order delay in response to the signal sin W O t and (b) the signal cos W O t. A high frequency component formed of a second integrator 3 10D having a first order delay in response to the second integrator, wherein the time constant of the first and second integrators is sufficiently smaller than the supply voltage angular frequency W O and overlaps the Non-interference vector control device of induction motor, characterized in that to remove. 제1항에 있어서, 공급전압 각주파수가 실질적으로 영일때 또는 전동기가 정지하고 있을 때에 초기 2 차 자속을 인가하기 위해서 소정 주파수의 펄스신호를 상기 절환기 (16)에 출력하는 펄스발생기(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 비간섭 벡터제어장치.2. The pulse generator (37) according to claim 1, wherein the pulse generator (37) outputs a pulse signal of a predetermined frequency to the switch (16) to apply an initial secondary magnetic flux when the supply voltage angular frequency is substantially zero or the motor is stopped. Non-interference vector control device of an induction motor comprising a. 유도전동기의 회전 각주파수 Wr를 검출하고, 기준토오크 발생을 위해서 기준 토우터 각주파수 W* r와 검출된 회전 각주파수 Wr의 차에 입각해서 2차 기준구동전류에 상당하는 1차 기준전류 i* 를 결정하고, 1차 기준전류 i* , 2차 자속에 상당하는 일정한 1차 기준전류 i* , 회전 각 주파수 Wr, 2차 인덕턴스 L2와 2차 저항 r2과의 비 τ2에 입각해서 1차 공급전압 각주파수 WO를 계산하고, 각주파수 WO의 정·여현파를 각각 발생하고, 1차기준전류 i* , i* , 정·여현파 신호에 입각하여 고정 d-q좌표 1차전압 e1d, eiq계산하고, 계산된 1차 기준전압 e1d, eiq에 입각해서 유도전동기를 구동하는 단계를 포함하는 유도전동기의 벡터제어방법에 있어서, 정·여현파를 발생하는 단계는 (a) 전동기의 회전방향을 검출해서 그 방향에 대응하는 업 또는 다운신호를 발생하고, (b) 업 또는 다운에 응답해서 각주파수 WO의 공급전압 신호와 동기가 되는 클록신호를 가산 또는 감산계수하고, (c) 계수신호에 응답해서 여현파의 샘플 데이타를 연속적으로 출력하고, (d) 계수신호에 응답해서 정현파의 샘플 데이타를 연속적으로 출력하고, (e) 여현파 신호의 샘플 데이타를 아날로그 신호로 변환하고, (f) 정현파의 샘플 데이타를 아날로그 신호로 변환하는 단계로 이루어지며,Detects the rotational angular frequency Wr of the induction motor, and the primary reference current i * corresponding to the secondary reference driving current based on the difference between the reference tortor angular frequency W * r and the detected rotational angular frequency Wr to generate the reference torque is determined, and the primary reference current i * , the constant primary reference current i * corresponding to the secondary magnetic flux, the rotation angle frequency Wr, the ratio of the secondary inductance L 2 and the secondary resistance r 2 τ 2 The primary supply voltage angular frequency W O is calculated on the basis of, and the positive and cosine waves of the angular frequency W O are generated respectively, and the fixed reference signal is fixed based on the primary reference currents i * , i * , In the vector control method of an induction motor comprising generating a coordinate primary voltage e 1d , e iq and driving the induction motor based on the calculated primary reference voltages e 1d , e iq . The step of (a) detecting the rotational direction of the motor and up or corresponding to that direction Generating an operating signal and, (b) up or in response to a down adding or subtracting counts the clock signal is synchronized with the supply voltage signal of the angular frequency W O, and (c) in response to a count signal to the sample data on the cosine wave Output continuously, (d) sine wave sample data in response to a count signal, (e) convert the sample data of the cosine wave signal into an analog signal, and (f) convert the sample data of the sine wave into an analog signal. To convert,
Figure kpo00024
Figure kpo00024
단, r1은 1차 저항, L1은 1차 인덕턴스, Lσ는 등가누설 인덕턴스(L1L2-M2)/L2, M은 상호 인덕턴스, S는 라플라스 연산자인 식에 따라서, 고정 d-q좌표 1차전압 e1d와 e1q를 계산하고,
Figure kpo00025
의 식에 따라서 3상 유도모터를 구동하기 위해서 계산된 1차기준 전압 e1d, e1q에 입각하여 3상 1차기준전압 e* a, e* b, e* c를 계산하는 단계를 더욱 포함하며, sin/cos파 신호와 동기되는 각 주파수(WO)를 갖는 3각파신호를 발생하고, 계산된 3상 1차전압 e* a, e* b, e* c와 발생된 3각파 신호에 응답해서 3개의 펄스변조된 제어신호를 발생하는 단계를 또한 포함하며, 상기 3각파 발생단계는, (a) 전압레벨이 공급전압 각주파수 WO의 크기에 비례하는 신호는 회전방향을 나타내는 정·부 부호에 관계없이 발생하고, (b) 발생된 신호의 전압레벨에 비례하는 주파수의 신호로 V-F변환하고, (C) 신호의 주파수를 연속적으로 분주하고, (d) 공급전압 각수파수 WO의 크기에 대응해서 복수의 절환신호를 발생하고, (e) 공급전압 주파수가 낮을 때에는 분주회수가 작은 신호를, 높을 때에는 분주회수가 큰 신호가 출력되도록 V-F변환된 신호를 선택적으로 출력하고, (f) 캐리어신호에 응답해서 V-F변환된 신호를 반복해서 가산·감산하고, (g) 디지탈적으로 계수된 치를 아날로그 변환하는 단계를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 벡터제어방법.
Where r 1 is the primary resistance, L 1 is the primary inductance, L σ is the equivalent leakage inductance (L 1 L 2 -M 2 ) / L 2 , M is the mutual inductance, and S is the Laplace operator. Calculate the dq coordinate primary voltages e 1d and e 1q ,
Figure kpo00025
And calculating the three-phase primary reference voltages e * a , e * b , e * c based on the primary reference voltages e 1d and e 1q calculated for driving the three-phase induction motor according to the equation And generates a triangular wave signal having an angular frequency (W O ) synchronized with the sin / cos wave signal, and calculates the triphase primary voltages e * a , e * b , e * c and the generated triangular wave signal. And in response to generating three pulse-modulated control signals, wherein the triangular wave generating step comprises: (a) a signal whose voltage level is proportional to the magnitude of the supply voltage angular frequency W O indicates a direction of rotation; part of occurrence, regardless of the sign, and (b) VF converted into a signal of a frequency proportional to the voltage level of the generated signal, and dividing the frequency of (C) signals continuously (d) supply voltage gaksu frequency W O A plurality of switching signals are generated corresponding to the magnitude, and (e) when the supply voltage frequency is low, the frequency of division is small. When the signal is high, the VF-converted signal is selectively outputted so that a signal having a high frequency of division is output, (f) the VF-converted signal is repeatedly added and subtracted in response to the carrier signal, and (g) digitally counting. The vector control method of the induction motor, characterized in that it further comprises the step of analog conversion.
제6항에 있어서, 고정 d-q좌표 1차전압 e1d, e1q를 계산하는 단계는, (a) 정현파 신호와 (r1+LσS)와의 제1적을 계산하고, (b) 여현파 신호와 (r1+L1S)와의 제2적을 계산하고, (c) 정현파 신호와 (r1+LσS)와의 제3적을 계산하고, (d) 정현파 신호와 (r1+L1S)와의 제4적을 계산하고, (e) 제1적 (r1+LσS)sin WOt와 1차 기준전류 i*1β를 승산하고, (f) 제2적 (r1+L1S)cos WOt와 1차 기준전류 i* 를 승산하고, (g) 제3적 (r1+LαS)cos WOt와 1차 기준전류 i* 를 승산하고, (h) 제4적 (r1+L1S)sin WOt와 1차 기준전류 i* 를 승산하고, (i) 제1승산결과(r1+LσS)sin WOt·i* 를 제2승산결과(r1+L1S)cos WOt·i* 로부터 고정 d-q좌표전압 e1d를 얻고, (j) 제3승산결과(r1+LσS)cos WOt·i* 와 제4승산결과(r1+L1S)sin WOt·i* 를 가산해서 고정 d-q좌표전압 e1q를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 벡터제어방법.The method of claim 6, wherein the calculating of the fixed dq coordinate primary voltages e 1d , e 1q comprises: (a) calculating a first product of the sinusoidal signal and (r 1 + L σ S), and (b) the cosine wave signal. Calculate the second product of and (r 1 + L 1 S), (c) calculate the third product of the sinusoidal signal and (r 1 + L σ S), and (d) the sinusoidal signal and (r 1 + L 1 S ), And (e) multiplies the first product (r 1 + L σ S) sin W O t by the primary reference current i * 1 β , and (f) the second product (r 1 + L Multiply 1 S) cos W O t by the primary reference current i * , (g) multiply the third (r 1 + L α S) cos W O t by the primary reference current i * , h) The fourth product (r 1 + L 1 S) sin W O t is multiplied by the primary reference current i * , and (i) the first multiplication result (r 1 + L σ S) sin W O t · i * 1β is obtained from the second multiplication result (r 1 + L 1 S) cos W O t · i * 1α to obtain a fixed dq coordinate voltage e 1d , and (j) the third multiplication result (r 1 + L σ S) cos W O t · i * to the fourth multiplied result (r 1 + L 1 S) by adding a sin W O t · i * to obtain the fixed dq coordinate voltage e 1q The vector control method of the induction motor comprising a step. 제6항에 있어서, 1차 기준전압 e* a, e* b, e* c을 계산하는 단계는 (a) 1차전압 e1d에 입각해서 (-l/2 e1d)를 계산하고, (b) 1차전압 e1d에 입각해서 (
Figure kpo00026
e1q)를 얻고, (c) 계산된 (
Figure kpo00027
e1q)에 입가해서 (-
Figure kpo00028
e1q)를 얻고, (d) 기준전압 e* b을 얻기 위해서 계산치 (-l/2 e1d)를 계산치 (-
Figure kpo00029
e1q)에 가산하고, (e) 기준전압 e* c을 얻기 위해서 계산치 (-l/ e1q)를 계산치 (
Figure kpo00030
e1q)에 가산하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 벡터제어방법.
The method of claim 6, wherein calculating the primary reference voltages e * a , e * b , e * c includes (a) calculating (-l / 2 e 1d ) based on the primary voltage e1d , b) based on the primary voltage e 1d (
Figure kpo00026
e 1q ), and (c) the calculated (
Figure kpo00027
e 1q ) into (-
Figure kpo00028
e 1q ) and (d) the calculated value (-l / 2 e 1d ) to obtain the reference voltage e * b (-
Figure kpo00029
e 1q ) and (e) calculate the calculated value (-l / e 1q ) to obtain the reference voltage e * c (
Figure kpo00030
e 1q ) to the vector control method of the induction motor, characterized in that it comprises a step.
제6항에 있어서, 고정 d-q좌표 1차전압 e1d, e1q을 계산하는 단계는, (a) 1차 지연으로써 신호 sin WOt를 적분하고, (b) 1차 지연으로써 신호 cos WOt를 적분하고, 정·여현파 신호에 중첩한 고주파 성분을 제거하기 위해서 그 지연시간이 공급전압 각주파수 WO에 비교해서 충분히 작도록 하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 벡터제어방법.The method of claim 6, wherein the calculating of the fixed dq coordinate primary voltages e 1d , e 1q comprises: (a) integrating the signal sin W O t as the primary delay, and (b) the signal cos W O as the primary delay. integrating t and removing the high frequency components superimposed on the positive and cosine wave signals so that the delay time is sufficiently small compared to the supply voltage angular frequency W O. Way. 제6항에 있어서, 공급전압 각주파수가 실질적으로 영일때 또는 전동기가 정지하고 있을 때에 초기 2차 자속을 인가하기 위해서, 소정주파수의 펄스신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 벡터제어방법.7. An induction motor according to claim 6, comprising outputting a pulse signal of a predetermined frequency to apply an initial secondary magnetic flux when the supply voltage angular frequency is substantially zero or the motor is stopped. Vector control method.
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