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KR940006964B1 - Arrangement for speed regulation of electric motor - Google Patents

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KR940006964B1
KR940006964B1 KR1019910014203A KR910014203A KR940006964B1 KR 940006964 B1 KR940006964 B1 KR 940006964B1 KR 1019910014203 A KR1019910014203 A KR 1019910014203A KR 910014203 A KR910014203 A KR 910014203A KR 940006964 B1 KR940006964 B1 KR 940006964B1
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induction motor
speed
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pulse width
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Inventor
김동일
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삼성전자 주식회사
강진구
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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    • HELECTRICITY
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Abstract

The apparatus for controlling speed of an induction motor comprises an induction motor, a microprocessor, a first analog-to-digital (A/D) converter for converting a normal speed command value to digital data, an encoder for sensing the current speed of the induction motor, a hall sensor for sensing 2-phase current, a current operator for performing the operation of the 1-phase current, a second A/D converter connected to the current operator, a D/A converter, a current controller, a comparator for comparing the control value of the current controller with a triangular wave, a pulse width modulating signal distributor for distributing pulse width modulating signal, a low-pass filter for passing only a low frequency band of the distributed pulse width modulating signal, a third A/D converter, and an inverter for supplying the 3-phase current to the induction motor, thereby maintaining a normal speed.

Description

유도전동기의 속도제어 장치 및 제어방법Speed control device and control method of induction motor

제1도는 종래의 유도전동기의 속도제어 회로도.1 is a speed control circuit diagram of a conventional induction motor.

제2도는 본 발면의 유도전동기의 속도제어 장치에 대한 제어블록도.2 is a control block diagram of a speed control device of the induction motor of the present invention.

제3도는 본 발명의 유도전동기의 속도제어 방법을 도시한 플로우챠트.3 is a flowchart showing a speed control method of the induction motor of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 유도전동기 2 : 엔코더1: induction motor 2: encoder

7 : 마이크로프로세서 10 : 전류제어기7 microprocessor 10 current controller

12 : 비교기 13 : 펄스폭 변조 신호분배기12 comparator 13 pulse width modulated signal splitter

15 : 저대역 필터 18 : 인버터15 low pass filter 18 inverter

본 발명은 비선형 제어방법에 의해서 유도전동기를 제어하는 유도전동기의 속도제어장치 및 속도제어방법에 관한 것으로써, 특히 마이크로프로세서를 이용한 간단한 제어방식에 의해 유도전동기의 회전자속도와 공극 자속간의 간섭 현상을 제거함으로써 유도전동기가 항상 정상 상태를 유지토록 제어하는 유도전동기의 속도 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed control device and a speed control method of an induction motor that control an induction motor by a nonlinear control method. In particular, the phenomenon of interference between the rotor speed and the pore flux of an induction motor by a simple control method using a microprocessor is provided. The present invention relates to a speed control device and a control method of an induction motor by controlling the induction motor to maintain a steady state at all times.

일반적으로 유도전동기는 정류자(整流子)를 갖추지 않은 교류전동기로써 회전자(rotor) 또는 고정자(stator)중 어느 하나만이 전원에 접속되어 있고 다른 쪽은 유도기 전력에 의해 동작되는 모터를 말하는 것으로써, 근래, 마이크로 일렉트로닉스(microelectronics)와 전력 전자기술이 눈부시게 발전한 결과 최근에는 유도전동기를 제어하기 위한 현대제어 이론이 적용되게 되었다.In general, an induction motor is an AC motor without a commutator, and refers to a motor in which only one of a rotor or a stator is connected to a power source, and the other is a motor operated by inductor power. Recent advances in microelectronics and power electronics have led to the application of modern control theory to control induction motors.

이중에서 특히 고속 제어동작이 가능한 마이크로프로세서의 반전은 유도 전동기 제어시스템을 더욱 간단하고, 신뢰성이 높으며, 저렴하게 구성할 수 있도록 하는데 이바지하고 있다.In particular, the inversion of the microprocessor, which enables high-speed control operation, contributes to the simpler, more reliable and cheaper configuration of the induction motor control system.

이러한 기술 발달의 산물인 벡터 제어방법이 유도 전동기의 고성능 동특성을 얻기 위한 방법에 이용되었다.The vector control method, a product of this technological development, has been used to obtain high performance dynamic characteristics of induction motors.

그러나, 상기 벡터 제어방법의 경우, 유도전동기의 회전자속도와 자속간에 존재하는 간섭 현상을 완전하게 제거하기가 용이하지 않을뿐만 아니라, 제어 알고리즘을 실현할 경우 고정자측에 고정된 축에 대한 3상 전류를 임의의 속도로 회전하는 d-p축상의 전류로 환산한 후 제어를 행하고 재차 고정된 축에 대한 3상전류로 변환하여 그 변환된 3상 전류값을 인버터를 통해서 유도 전동기에 인가해야 하므로 구성 및 방법적으로 상당히 복잡하다는 문제점이 있었다.However, in the case of the vector control method, it is not easy to completely eliminate the interference phenomenon between the rotor speed and the magnetic flux of the induction motor, and in the case of realizing the control algorithm, the three-phase current for the axis fixed on the stator side. Is converted into a current on the dp axis rotating at an arbitrary speed, then controlled and converted again into a three-phase current for the fixed axis, and the converted three-phase current value must be applied to the induction motor through the inverter. There was a problem that is quite complicated.

그외에 전동기의 속도제어장치의 일례로는 제1도에 도시한 바와같이 전동기의 속도제어 장치가 있으나, 이 장치는 전동기(20)와 전동기(20)에 전원을 인가하는 전원부(29)와, 상기 전동기(20)의 회전수에 대응하는 주파수를 가지며, 약 반주기마다 주기성을 가지는 전압을 발생하는 주파수발전기(21)와, 상기 주파수발전기(21)의 출력파형을 정형하는 파형정형회로(22)와, 상기 파형정형회로(22)의 출력에 따라 동작하는 제1 및 제2의 단안전 멀티바이브레이터(30)와, 상기 제1 및 제2의 단안정 멀티바이브레이터(30,31)의 출력을 논리적으로 합하는 OR회로(32)와, 상기 OR회로(32)의 출력에 따라 동작하는 제3의 단안정 멀티바이브레이터(23)와, 소정주파수의 펄스전압을 발생하는 기준 발진기(24)와, 상기 기준발진기(24)의 출력과 상기 OR회로(32)의 출력과의 위상을 비교하는 위상비교기(25)와, 상기 위상비교기(25)의 출력과 상기 제3의 단안정 멀티바이브레이터(23)의 출력을 가산하는 가산기(26)를 가지며 상기 가산기(26)의 출력을 평활증폭하는 증폭기(27)와, 상기 증폭기(27)에서 증폭된 출력신호에 의해서 상기 전동기(20)의 속도를 제어하는 속도 제어회로(28)를 구비해서 전동기를 제어하는 것으로써, 이와같이 구성된 종래의 전동기의 속도제어장치는 제어계의 특성을 개선하는 장점은 있으나, 제어계의 구성이 비교적 복잡하고, 연산이 간편하게 행할 수 없다는 단점이 있었다.As another example of the speed control device of the motor, there is a speed control device of the motor as shown in FIG. 1, but the device includes a power supply unit 29 for applying power to the motor 20 and the motor 20; A frequency generator 21 having a frequency corresponding to the number of revolutions of the motor 20 and generating a voltage having periodicity every half cycle, and a waveform shaping circuit 22 shaping an output waveform of the frequency generator 21. And the outputs of the first and second single-safe multivibrators 30 and the first and second single-stable multivibrators 30 and 31 that operate in accordance with the output of the waveform shaping circuit 22. OR circuit 32, a third monostable multivibrator 23 operating according to the output of the OR circuit 32, a reference oscillator 24 for generating a pulse voltage of a predetermined frequency, and the reference Phase comparison between the output of the oscillator 24 and the output of the OR circuit 32 Has a phase comparator 25, an adder 26 that adds an output of the phase comparator 25 and an output of the third monostable multivibrator 23 to smoothly amplify the output of the adder 26. The motor 27 is provided with an amplifier 27 and a speed control circuit 28 for controlling the speed of the motor 20 by the output signal amplified by the amplifier 27 to control the motor. The speed control device has the advantage of improving the characteristics of the control system, but has a disadvantage that the configuration of the control system is relatively complicated, the operation can not be easily performed.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로써 본 발명의 목적은, 유도전동기의 회전자속도와 공극 자속간의 간섭현상을 제거하여 동특성을 얻도록 함과 동시에 벡터제어에서의 좌표측변환에 따른 연산량을 제거해서 유도전동기를 제어하는 유도전동기의 속도 제어장치 및 제어방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain dynamic characteristics by eliminating interference between rotor speeds and air gap magnetic fluxes of an induction motor, and at the same time, according to coordinate transformation in vector control. The present invention provides a speed control device and a control method of an induction motor that removes a computation amount and controls the induction motor.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유도전동기의 속도제어장치는 유도전동기와, 상기 유도전동기의 회전자속도와 공극자속간의 비간섭제어를 수행토록 동작하는 마이크로프로세서와, 상기 유도전동기의 정상속고명령값을 디지털데이타로 변환하는 제1A/D변환부와, 상기 유도전동기의 현재속도를 감지하는 엔코더와, 상기 유도전동기에 인가되는 3상 전류중 2상 전류를 감지하는 홀센서와, 상기 홀센서에 의해 감지된 전류를 이용하여 나머지 1상전류를 연산한 후 역변환하는 전류연산부와, 상기 전류연산부에 의해 연산된 고정자 전류를 디지털데이타로 변환하는 제2 A/D변환부와, 공극자속을 이용하여 마이크로프로세서에 의해 연산된 유도전동기의 속도제어에 대한 디지털 데이터값을 아날로그신호로 변환하는 A/D변환부와, 상기 변환된 아날로그값을 토대로 전류를 제어하는 전류제어기와, 상기 전류제어기의 제어값을 입력받아 삼각파와 비교하는 비교기와, 상기 비교된 값을 토대로 발생된 펄스폭 변조 신호를 분배하는 펄스폭 변조 신호분배기와, 상기 분배된 펄스폭 변조신호의 저주파대역만을 통과시키는 저대역 필터와, 상기 통과된 저주파 대역의 주파수값을 디지털데이타로 변환하는 제3 A/D변환부와, 상기 분배된 펄스폭 변조신호를 이용하여 유도전동기에 3상전류를 인가하는 인버터로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the speed control apparatus of an induction motor according to the present invention includes an induction motor, a microprocessor operative to perform non-interference control between the rotor speed and the air gap of the induction motor, and the normal speed of the induction motor. A first A / D converter for converting a command value into digital data, an encoder for detecting a current speed of the induction motor, a hall sensor for sensing a two-phase current among three phase currents applied to the induction motor, and the hall A current calculation unit which calculates the remaining one-phase current using the current sensed by the sensor and then inversely converts it, a second A / D converter which converts the stator current calculated by the current operation unit into digital data, and a void flux An A / D converter for converting a digital data value for speed control of an induction motor calculated by a microprocessor into an analog signal, A current controller for controlling the current based on the analog value, a comparator for receiving the control value of the current controller and comparing it with a triangular wave, and a pulse width modulation signal splitter for distributing the pulse width modulation signal generated based on the compared value. A low band filter for passing only the low frequency band of the divided pulse width modulation signal, a third A / D converter for converting the frequency value of the passed low frequency band into digital data, and the distributed pulse width modulation signal; It characterized by consisting of an inverter for applying a three-phase current to the induction motor by using.

또한, 본 발명에 의한 유도전동기의 속도제어방법은 유도전동기의 정상적인 속도 명령값과 엔코더 펄스값을 비교하여 유도전동기의 현재속도를 판별하는 제1스텝과, 검출된 유도전동기의 상전류를 이용하여 고정자 전류를 연산한 후 디지털데이타로 변환하여 마이크로프로세서에 입력하는 제2스템과, 저대역 필터를 통과한 펄스폭변조신호를 디지털 데이터로 변환하여 고정자 전압을 연산 한 후 공극 자속을 연산하는 제3스텝과, 상기 유도전동기의 현재속도, 고정자 전류 및 고정자 전압에 의해 연산된 공극 자속값을 토대로 속도 및 자속을 비례적분하여 비선형 제어값을 발생시키는 제4스텝과, 상기 비선형 제어값을 고정자 축에 고정된 축상의 3상값으로 변환한 후 전류제어하여 기본 펄스폭변조신호를 발생하는 제5스텝과, 상기 펄스폭변조신호를 분배한 후 인버터에 인가하여 유도전동기를 제어토록 하는 제6스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the speed control method of the induction motor according to the present invention compares the normal speed command value and the encoder pulse value of the induction motor to determine the current speed of the induction motor and the stator using the detected phase current of the induction motor The second step of calculating the current and then converting the digital data into a microprocessor and inputting the microprocessor, and the third step of calculating the stator voltage after converting the pulse width modulated signal passing through the low pass filter into digital data. And a fourth step of generating a nonlinear control value by proportionally integrating the speed and the magnetic flux based on the pore flux value calculated by the current speed, stator current and stator voltage of the induction motor, and fixing the nonlinear control value to the stator shaft. A fifth step of generating a basic pulse width modulated signal by converting the current signal into a three-phase value on an axis; It is characterized in that the sixth step to control the induction motor by applying to the inverter after the distribution.

이와같은 본 발명의 유도전동기의 속도제어장치 및 제어방법에 의하면, 산업용 로보트 또는 컴퓨터수치제어(CNC : computer NumeriCal Control)공작기계등과 같이 고성능 동특성을 요구하는 시스템의 액튜에이터(Actuator)로서 유도전동기를 사용 가능하게 할 뿐만 아니라, 직류전동기를 사용할 수 없는 먼지가 많은 환경 또는 방폭성의 환경에서도 사용이 가능하고, 롤링 밀(Rolling Mill : 압연기), 윤전기, 엘리베이터를 작동시키기 위한 유도전동기의 제어에 사용될 수 있으며, 우수한 과도상태특성 및 정상상태를 가질 수 있도록 유도전동기를 제어할 수 있다.According to the speed control device and control method of the induction motor of the present invention, an induction motor as an actuator of a system requiring high performance dynamic characteristics such as an industrial robot or a computer numerical control (CNC) machine tool, etc. In addition to making it possible to use, it can be used in dusty or explosion-proof environments where direct current motors cannot be used, and can be used to control induction motors for operating rolling mills, rotary presses, and elevators. In addition, the induction motor can be controlled to have excellent transient characteristics and steady state.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제2도는 본 발명의 유도전동기의 속도제어장치에 대한 제어블록도이고, 제3도는 본 발명의 유도전동기의 속도제어방법에 대한 플로우챠트이다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 2 is a control block diagram of a speed control apparatus of an induction motor of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart of a speed control method of the induction motor of the present invention.

제2도에 있어서, (1)은 고정자 및 회전자로 구성되어 있는 3상유도전동기이고, (2)는 상기 유도전동기(1)의 현재 속도를 감지하여 속도에 대응하는 펄스를 발생하는 엔코더이며, (3)은 상기 유도전동기(1)의 정상적인 속도명령값을 입력받아 디지털데이타로 변환하는 제1아날로그/디지털 변환부(이하, 제1A/D변환부라 한다)이다. (4)는 상기 유도전동기(1)에 인가되는 3상 전류중 2상 전류를 감지하는 홀센서이고, (6)은 상기 홀센서(4)에 의해 감지된 2상전류를 연산하는 전류연산부이고, (5)는 상기 전류연산부(6)에 의해 연산된 고정자의 축전류(ia,ib)를 디지털데이타로 각각 변환하는 제2A/D변환부이며, (7)은 상기 유도전동기(1)의 정상적인 속도명령값(Wr*)과 현재속도값(Wr)을 비교한 오차값과, 공극자속명령값(*)과 고정자의 X축 및 Y축 전류(ixs,iys)와 고정자전압(Va,Vb)을 이용하여 연산한 공극자속()을 비교한 오차값을 비례적분제어하여 유도전동기를 제어하기 위한 3상전류 명령값의 기본명령값을 연산하는 마이크로프로세서로써, 이 마이크로프로세서(7)는 공극 자속연산부(71)와, 속도 및 자속 비례적분(P1)제어부(72)와, 비선형제어부(73)와, 변환부(74)로 구성되어 있다. (8)은 상기 마이크로프로세서(7)에 의해 연산된 유도전동기(1)의 속도제어용상 및상의 디지털데이타를 아날로그신호로 각각 변환하는 A/D변환부이고, (10)은 상기A/D변환부(8)에 의해 변환된 유도전동기(1)의 속도에 대한 아날로그값을 토대로 3상전류를 제어하는 전류제어기이고, (12)는 상기 전류제어기(10)에 의해 제어된 전류값과 삼각파를 비교하는 비교기이다.2, (1) is a three-phase induction motor composed of a stator and a rotor, (2) is an encoder that detects the current speed of the induction motor 1 and generates a pulse corresponding to the speed. (3) is a first analog-to-digital converter (hereinafter referred to as a first A / D converter) that receives the normal speed command value of the induction motor 1 and converts it into digital data. (4) is a Hall sensor for detecting a two-phase current of the three-phase current applied to the induction motor (1), (6) is a current calculation unit for calculating the two-phase current sensed by the Hall sensor (4), (5) is a second A / D conversion unit for converting the axial current (ia, ib) of the stator calculated by the current operation unit 6 into digital data, and (7) is a normal of the induction motor (1) The error value comparing the speed command value (Wr *) and the current speed value (Wr) and the air gap flux command value ( *) And the pore flux calculated using the X and Y axis currents (ixs, iys) and stator voltages (Va, Vb) of the stator. ) Is a microprocessor that calculates the basic command value of the three-phase current command value for controlling the induction motor by proportionally integrating and controlling the error value, and the microprocessor 7 includes the air gap magnetic flux calculation unit 71 and the speed and magnetic flux. It is comprised of the proportional integral P1 control part 72, the nonlinear control part 73, and the conversion part 74. As shown in FIG. (8) is for speed control of the induction motor (1) calculated by the microprocessor (7) Awards and A / D conversion unit for converting the digital data of the phase into an analog signal, respectively (10) is a three-phase current based on the analog value of the speed of the induction motor (1) converted by the A / D conversion unit (8) A current controller for controlling, and (12) is a comparator for comparing the triangular wave with the current value controlled by the current controller 10.

그리고, (13)은 상기 비교기(12)의 출력신호를 받아서 펄스폭을 변조하여 6개의 펄스폭변조 신호로 분배하는 펄스폭변조신호분배기이고, (15)는 상기 펄스폭변조신호분배기(13)에 의해 분배된 신호중 저주파 대역의 주파수만 통과시키는 저대역필터이고, (16)은 상기 저대역 필터(15)에 의해 통과된 저주파대역의 주파수값을 디지털데이타로 변환하여 고정자전압이 연산가능토록 고정자전압신호(Va,Vb)를 출력하는 제3의 A/D변환부이다. (18)은 상기 펄스폭변조신호분배기(13)에 의해 분배된 6개의 펄스폭변조신호를 이용하여 유도전동기(1)에 3상전류(ia,ib,ic)를 인가해서 유도전동기(1)를 제어하는 인버터이다.(13) is a pulse width modulated signal divider for receiving the output signal of the comparator 12 and modulating the pulse width and distributing it into six pulse width modulated signals, and (15) the pulse width modulated signal divider 13 Is a low band filter that passes only the frequencies of the low frequency band among the signals distributed by (16), and (16) converts the frequency values of the low frequency band passed by the low band filter 15 into digital data so that the stator voltage can be calculated. The third A / D converter outputs voltage signals Va and Vb. (18) applies the three-phase currents (ia, ib, ic) to the induction motor (1) using the six pulse width modulation signals distributed by the pulse width modulation signal splitter (13) to apply the induction motor (1). It is an inverter to control.

이와같이 구성된 본 발명에 의한 유도전동기의 속도제어장치는, 먼저, 유도전동기(1)의 자속측정센서 또는 임의의 자속추정방법을 이용하여 공극 자속을 판별하는 것이 요구되며, 상기 자속추정방법의 일례로서 회전자자속을 먼저 판별한 후 통상의 다음식으로 부터 공극자속에 관한 정보를 얻도록 하는 방법이 있다.In the speed control apparatus of the induction motor according to the present invention configured as described above, first, it is required to discriminate the air gap magnetic flux by using the magnetic flux measuring sensor of the induction motor 1 or any magnetic flux estimation method. As an example of the magnetic flux estimation method, There is a method of determining the rotor flux first and then obtaining information on the air gap flux from the following general equation.

실제로 회전자속도와 공극자속간 비간섭제어를 행하기 위한 비선형 제어방법은 다음과 같다.In fact, the nonlinear control method for performing non-interference control between rotor speed and air gap flux is as follows.

(2) (2)

상기는 다음식에 의해 고장자축에 고정된 a,b,c축상의 값으로 변환된 후, 비교기(13)에서 삼각파와 비교되어 펄스폭변조 신호를 발생하게 된다.remind Is converted into a value on the a, b, and c axes fixed to the fault magnetic axis by the following equation, and then is compared with the triangular wave in the comparator 13 to generate a pulse width modulated signal.

상술한 a,b,c, 축상의 3상값은A, b, c, the three-phase value on the axis

(3) (3)

와 같이 연산된다.Is computed as

따라서, 상기 발생된 펄스폭변조신호는 펄스폭변조신호발생기(13)에 의해 6개의 신호로 분배된 후 인버터(18)(트랜지스터, MOS-FET, 싸이리스터가 사용될 수도 있다)에 인가되어 유도전동기(1)를 제어함과 동시에 저대역 필터(15) 및 제3A/D변환부(16)를 거친 고정자전압(Va,Vb)이 자속연산부(71)에 인가되어 고정자전류(ixs,iys)와 함께 공극자속()을 연산하는데 이용된다.Accordingly, the generated pulse width modulated signal is divided into six signals by the pulse width modulated signal generator 13 and then applied to the inverter 18 (transistor, MOS-FET, thyristor may be used) and the induction motor. At the same time as controlling (1), stator voltages Va and Vb passing through the low band filter 15 and the third A / D converter 16 are applied to the magnetic flux calculation unit 71 so that the stator current i xs , i ys ) And void magnetic flux ( Is used to compute

한편, 유도전동기(1)의 3상 전류(ia,ib,ic)중 2상전류(ia,ib)를 홀센서(4)에 의해 검출한 후 나머지 1상전류(ic)를 연산하고 이를 재차 역 변환하여 고정자의 X축 전류(ixs) 및 고정자의 Y축전류(iys)를 구한 다음, 제2A/D변환부(5)에서 디지털데이타로 변환시켜서 마이크로프로세서(7)에 입력시킨다.On the other hand, after detecting the two-phase current (ia, ib) of the three-phase current (ia, ib, ic) of the induction motor (1) by the Hall sensor (4), calculates the remaining one-phase current (ic) and reverse conversion again The X-axis current i xs of the stator and the Y-axis current i ys of the stator are obtained, and then converted into digital data by the second A / D converter 5 and input to the microprocessor 7.

또한, 상기 유도전동기(1)의 회전자의 속도는, 엔코더(2)에 의해 검출하여 상기 회전자 속도에 대응하는 펄스를 발생하고, 카운터(도시하지 않음)를 사용하여 카운트 한 후 마이크로프로세서(7)에 입력시킨다. 그러면 제1A/D변환부(3)에서 디지털 데이타로 변환된 후 마이크로프로세서(7)에 입력된 정상속도명령값(Wr*)과 비교하여 속도에 대한 비례적분제어를 행하는 것이다.In addition, the speed of the rotor of the induction motor 1 is detected by the encoder 2 to generate a pulse corresponding to the speed of the rotor, and is counted using a counter (not shown). Enter 7). Then, the first A / D converter 3 converts the digital data and compares the normal speed command value Wr * input to the microprocessor 7 to perform proportional integral control on the speed.

다음에, 제3도를 참조하여 유도전동기의 속도제어방법을 설명한다.Next, the speed control method of the induction motor will be described with reference to FIG.

먼저, 스텝 S1에서 외부로 부터 입력된 유도전동기(1)의 회전자의 정상속도명령값(Wr*)이 제1 A/D변환부(3)에서 디지털데이타로 변환되어 마이크로프로세서(7)의 속도 및 자속을 비례적분하는 비례적분제어부(72)에 입력되고, 스텝 S2에서는 엔코더(2)에 의해 검출된 회전자의 현재속도값(Wr)에 대응하는 펄스값이 마이크로프로세서(79)의 비레적분제어부(72)에 입력된다.First, the normal speed command value Wr * of the rotor of the induction motor 1 input from the outside in step S1 is converted into digital data by the first A / D converter 3 to convert the microprocessor 7 into the digital data. The pulse value corresponding to the present speed value Wr of the rotor detected by the encoder 2 is input to the proportional integral controller 72 which proportionally integrates the speed and the magnetic flux. It is input to the integral control part 72.

그러면, 스텝 S3에서는 마이크로프로세서(7)에 의해 유도전동기(1)의 현재 속도값을 판별하고 스텝 S4로 나아가서 홀센서(4)에 의해 유도전동기(1)의 3상 전류중 2상에 대한 전류(ia,ib)를 검출하고 스텝 S5에서 상기 검출된 전류(ia,ib)를 이용하여 나머지 1상 전류(ic)를 연산한 후, 식(3)을 역 변환하여 고정자의 x축전류(ixs) 및 y축 전류(iys)를 연산한다.Then, in step S3, the microprocessor 7 determines the current speed value of the induction motor 1, and the flow proceeds to step S4 by the Hall sensor 4 for the current of two phases of the three-phase current of the induction motor 1. After detecting (ia, ib) and calculating the remaining one-phase current (ic) using the detected current (ia, ib) in step S5, the equation (3) is inversely transformed to obtain the stator's x-axis current (i xs ) and y-axis current i ys are calculated.

다음에, 스텝 S6으로 나아가서 상기 고정자의 x축전류(ixs) 및 y축 전류(iys)는 각각 제2 A/D변환부(5)에 의해 디지털 데이타로 변환되며, 이 변환된 디지털데이타를 스텝 S7에서 마이크로프로세서(7)의 비례적분제어부(72)에 입력되고 스텝 S8에서는 펄스폭변조신호발생기(13)에서 출력되는 6개의 기본펄스폭변조신호가 저대역 필터(15)를 통과한 후, 스텝 S9에서 제3 A/D변환부(16)에 의해 디지털 데이터로 변환시켜 고정자전압(Va,Vb)을 구한다. 이에 따라 스텝 S10에서는 마이크로프로세서(7)내의 자속 연산부(71)에서 상기 고정자전압(Va,Vb)과 고정자의 X축 전류(ixs) 및 y축 전류(iys)를 토대로 공극 X축 자속( xg yg xs ys ,)을 비례적분제어하고, 스텝 S12에서는 비선형제어부(73)에서를 발생시키고 스텝 S13에서는 변환부(74)에 의해 3상값(Ua,Ub,Uc)으로 변환시킨다.Next, the flow proceeds to step S6, where the x-axis current i xs and y-axis current i ys of the stator are converted into digital data by the second A / D converter 5, respectively, and the converted digital data. Is inputted to the proportional integral control unit 72 of the microprocessor 7 in step S7, and the six basic pulse width modulation signals output from the pulse width modulation signal generator 13 pass through the low band filter 15 in step S8. After that, in step S9, the third A / D conversion unit 16 converts the data into digital data to obtain the stator voltages Va and Vb. Accordingly, in step S10, the magnetic flux calculation unit 71 in the microprocessor 7 uses the stator voltages Va and Vb as well as the X axis current i xs and the y axis current i ys of the stator. xg yg xs ys , ) Is proportionally integrated. In step S12, the nonlinear control unit 73 Is generated and the conversion unit 74 converts the three-phase values Ua, Ub, and Uc in step S13.

다음에, 스텝S14에서는 상기 3상값(Ua,Ub,Uc)중 Ua,Ub만 A/D변환부(8)에 의해 아날로그신호로 변환시킨 후, 전류제어기(10)에 입력하고, 비교기(12)에서 삼각파와 비교하여 스텝 S15의 기본 펄스폭변조신호를 발생시키며, 이 신호는 스텝 S16에서 펄스폭변조신호분배기(13)에 의해 6개의 신호로 분배된다.Next, in step S14, only Ua and Ub of the three-phase values Ua, Ub, and Uc are converted into analog signals by the A / D converter 8, and then input to the current controller 10, and the comparator 12 In step S15, the basic pulse width modulated signal of step S15 is generated in comparison with the triangular wave, which is divided into six signals by the pulse width modulated signal distributor 13 in step S16.

이에 따라, 상기 분배된 6개의 신호는 스텝 S17에서 인버터(18)에 인가된 후, 유도전동기(1)를 제어하기 위한 3상 전류를 발생하여 스텝 S18에서 유도전동기(1)를 제어하게 된다.Accordingly, the divided six signals are applied to the inverter 18 in step S17, and then generate a three-phase current for controlling the induction motor 1 to control the induction motor 1 in step S18.

이와같이 본 발명의 유도전동기의 속도제어장치 및 제어방법에 의하면, 마이크로프로세서를 이용한 간단한 제어방법에 의해서 유도전동기의 회전자속도와 공극 자속간의 간섭현상을 제거토록 함으로써 고성능 동특성을 얻도록 하고 항상 정상속도를 유지토록 하여 최적효율을 유지시킬 수 있다는 효과가 있다.As described above, according to the speed control apparatus and control method of the induction motor of the present invention, the high performance dynamic characteristics are obtained at all times by eliminating the interference phenomenon between the rotor speed and the pore flux of the induction motor by a simple control method using a microprocessor. It is effective to maintain the optimum efficiency by maintaining the.

Claims (4)

유도전동기와, 상기 유도전동기의 회전자속도와 공극자속간의 비간섭 제어를 수행토록 동작하는 마이크로프로세서와, 상기 유도전동기의 정상속도명령값을 디지털데이타로 변환하는 제1 A/D변환부와, 상기유도전동기의 현재속도를 감지하는 엔코더와, 상기 유도전동기에 인가되는 3상 전류중 3상 전류를 감지하는 홈센서와, 상기 홈센서에 의해 감지된 전류를 이용하여 나머지 1상전류를 연산한 후 역변환하는 전류연산부와, 상기 전류연산부에 의해 연산된 고정자 전류를 디지털데이타로 변환하는 제2 A/D변환부와, 공극자속을 이용하여 마이크로프로세서에 의해 연산된 유도전동기의 속도제어에 대한 디지털 데이타값을 아날로그신호로 변환하는 A/D변환부와, 상기 변환된 아날로그값을 토대로 전류를 제어하는 전류제어기와, 상기 전류제어기의 제어값을 입력받아 삼각파와 비교하는 비교기와, 상기 비교된 값을 토대로 발생된 펄스폭 변조 신호를 분배하는 펄스폭 변조 신호분배기와, 상기 분배된 펄스폭 변조신호의 저주파대역만을 통과시키는 저대역필터와, 상기 통과된 저주파 대역의 주파수값을 디지털데이터로 변환하는 제3 A/D변환부와, 상기 분배된 펄스폭 변조신호를 이용하여 유도전동기에 3상전류를 인가하는 인버터로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도전동기의 속도제어장치.An induction motor, a microprocessor operative to perform non-interference control between the rotor speed and the air gap of the induction motor, a first A / D converter for converting the normal speed command value of the induction motor into digital data; After calculating the remaining one-phase current by using the encoder for detecting the current speed of the induction motor, the home sensor for detecting the three-phase current of the three-phase current applied to the induction motor, and the current sensed by the home sensor Digital data for speed control of an induction motor calculated by a microprocessor using a current processor for inverse conversion, a second A / D converter for converting a stator current calculated by the current calculator into digital data, and a void flux An A / D converter for converting a value into an analog signal, a current controller for controlling a current based on the converted analog value, and a control of the current controller A comparator for receiving a value and comparing it with a triangular wave, a pulse width modulation signal divider for distributing a pulse width modulation signal generated based on the compared value, a low band filter for passing only a low frequency band of the divided pulse width modulation signal; And a third A / D converter for converting the frequency value of the passed low frequency band into digital data, and an inverter for applying a three-phase current to an induction motor using the divided pulse width modulation signal. Speed control device of the motor. 제1항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 공극자속 연산부와 속도 및 자속을 비례적분하는 이례적분제어부와 비선형 제어부와 변환부로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도전동기의 속도제어장치.The speed control apparatus of claim 1, wherein the microprocessor includes an air gap magnetic flux calculation unit, an extraordinary integral control unit that proportionally integrates the speed and the magnetic flux, a nonlinear control unit, and a conversion unit. 유도전동기의 정상적인 속도 명령값과 엔코더 펄스값을 비교하여 유도전동기의 현재속도를 판별하는 제1스텝과, 검출된 유도전동기의 상 전류를 이용하여 고정자 전류를 연산한 후 디지털데이타로 변환하여 마이크로프로세서에 입력하는 제2스텝과, 저대역 필터를 통과한 펄스폭변조신호를 디지털 데이터로 변환하여 고정자 전압을 연산 한 후 공극 자속을 연산하는 제3스텝과, 상기 유도전동기의 현재속도, 고정자 전류 및 고정자 전압에 의해 연산된 공극 자속값을 토대로 속도 및 자속을 비례적분하여 비선형 제어값을 발생시키는 제4스텝과, 상기 비선형 제어값을 고정자 축에 고정된 축상의 3상값으로 변환한 후 전류제어하여 기본 펄스폭변조신호를 발생하는 제5스텝과, 상기 펄스폭변조신호를 분배한 후 인버터에 인가하여 유도전동기를 제어토록 하는 제6스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도전동기의 속도제어방법.The first step of judging the current speed of the induction motor by comparing the normal speed command value of the induction motor with the encoder pulse value, and calculating the stator current using the detected phase current of the induction motor and converting it into digital data A second step of inputting to the second step; a third step of calculating a stator voltage by converting the pulse width modulated signal passing through the low pass filter into digital data; A fourth step of generating a nonlinear control value by proportionally integrating the speed and the magnetic flux based on the air gap magnetic flux value calculated by the stator voltage, and converting the nonlinear control value into a three-phase value on the axis fixed to the stator shaft and then controlling the current. A fifth step of generating a basic pulse width modulated signal and the pulse width modulated signal are distributed and applied to the inverter to control the induction motor. Induction rate control method of the motor which is characterized by being a sixth step for. 제3항에 있어서, 상기 저대역필터를 통과한 펄스폭변조신호는 저주파 대역으로써 고정자 전압 연산에 필요한 주파수인 것을 특징으로 하는 유도전동기의 속도제어방법.4. The speed control method of an induction motor according to claim 3, wherein the pulse width modulated signal passing through the low band filter is a low frequency band and is a frequency required for stator voltage calculation.
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