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매입형 영구자석 동기 전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor : IPMSM) 벡터 제어 장치에 있어서:복수 개의 스위치들을 구비하고 상기 스위치들의 스위칭 동작에 대응하여 상기 IPMSM로 구동 전류를 출력하는 인버터;상기 IPMSM의 구동 상태에 따른 전류 위상값을 측정하는 위치 센서;상기 전류 위상값과 토크 지령을 받아서 상기 IPMSM의 구동 상태가 정상 상태 구간 또는 과도 상태 구간인지를 판별하고, 정상 상태 구간이면, 비례 적분 제어 기법으로 전류를 제어하고, 과도 상태 구간이면 간략화된 모델 예측 제어 기법으로 전류를 제어하여 상기 인버터의 상기 스위치들을 선택적으로 스위칭하도록 스위칭 제어 신호를 출력하는 벡터 제어기; 및상기 벡터 제어기로부터 스위칭 제어 신호를 받아서 상기 인버터의 상기 스위치들로 스위칭 구동 신호를 출력하는 스위치 구동기;를 포함하며,상기 벡터 제어기는; 상기 위치 센서로부터 측정된 상기 IPMSM의 전류 위상값에 따른 최대 속도와, 입력된 토크 지령에 대응되는 d-q 축의 지령 전류를 제어기 선택기로 출력하는 전류 지령 생성기 및 상기 전류 지령 생성기로부터 출력된 지령 전류와, 전류 위상값에 대응되는 지령 전류를 받아서 상기 IPMSM의 구동 상태가 정상 상태 구간 또는 과도 상태 구간인지를 판별하는 제어기 선택기를 포함하며,상기 제어기 선택기는; 전류 지령 추종성에 따른 전류 제어 영역을 구분하기 위한 전류지령 추종상수를 백분율로 정의하고, 정의된 전류지령 추종상수를 이용하여 정상 상태 구간과 과도 상태 구간을 판별하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치
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청구항 1에 있어서,상기 IPMSM 벡터 제어 장치는;상기 인버터로부터 출력된 구동 전류를 디지털 구동 신호로 변환하여 상기 벡터 제어기로 출력하는 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치
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청구항 2에 있어서,상기 벡터 제어기는;과도 상태 구간으로 판별되면, 상기 제어기 선택기로부터 2 상의 지령 전류를 받아서 3 상의 지령 전류로 좌표 변환하는 제1의 좌표 변환기;상기 제1의 좌표 변환기로부터 3 상의 지령 전류를 받아서 간략화된 모델 예측 전류 제어 기법을 이용하여 상기 스위치 구동기로 스위칭 제어 신호를 출력하는 간략화된 모델 예측 전류 제어기;상기 컨버터로부터 디지털 구동 신호와, 상기 위치 센서로부터 측정된 전류 위상값을 받아서 상기 제어기 선택기로 지령 전류를 출력하는 제2의 좌표 변환기; 및상기 위치 센서로부터 측정된 전류 위상값을 받아서 상기 전류 지령 생성기로 상기 IPMSM의 최대 속도를 출력하는 미분기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치
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청구항 3에 있어서,상기 전류 지령 생성기는;d 축과 p 축의 전류 지령 발생을 위하여 실험을 통해 상기 IPMSM의 속도와 토크 지령에 대응하는 최적화된 전류 수치를 테이블로 구성한 2D-LUT(Look Up Table)로 구비되는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치
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청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,상기 벡터 제어기는;정상 상태 구간으로 판별되면, 상기 제어기 선택기로부터 d 축, q 축 각각에 대한 2 상의 지령 전류를 각각 받아서 비례 적분하여 2 상의 지령 전압을 출력하는 제1 및 제2 비례-적분 제어기;상기 제1 및 상기 제2 비례-적분 제어기들 각각으로부터 d 축, q 축 각각에 대한 지령 전압과, 상기 위치 센서로부터 측정된 전류 위상값을 받아서 2 상의 지령 전압으로 좌표 변환하는 제3의 좌표 변환기; 및상기 제3의 좌표 변환기로부터 2 상의 지령 전압을 받아서 상기 스위치 구동기로 스위칭 제어 신호를 출력하는 전압 모듈레이터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치
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청구항 1에 있어서,상기 제어기 선택기는;상기 전류지령 추종상수가 상기 전류 지령 생성기로부터 출력된 지령 전류에 대한 백분율이 5 % 이내의 정착 시간으로 유지되면, 정상 상태 구간으로 판별하고, 상기 전류지령 추종상수가 상기 전류 지령 생성기로부터 출력된 지령 전류에 대한 백분율이 5 % 이하 또는 105 % 이상의 정착 시간으로 유지되면, 과도 상태 구간으로 판별하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치
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청구항 5에 있어서,상기 간략화된 모델 예측 전류 제어기는;상기 IPMSM으로부터 측정된 부하 전류로부터 이전 샘플링된 하나의 전압 벡터를 선택하고, 선택된 전압 벡터와 동일한 전압 벡터에 대응하여 인접한 전압 벡터에 대한 전류를 예측하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치
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청구항 8에 있어서,상기 간략화된 모델 예측 전류 제어기는;상기 인버터의 스위칭 상태를 선택하기 위한 기준이 되는 비용 함수가 4 회 계산될 때까지 전류를 예측하여 최적 전압 벡터를 출력하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치
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청구항 5에 있어서,상기 스위치 구동기는;상기 전압 모듈레이터 또는 상기 간략화된 모델 예측 전류 제어기로부터 스위칭 제어 신호를 받아서 상기 인버터의 상기 스위치들이 선택적으로 스위칭하도록 스위칭 구동 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치
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매입형 영구자석 동기 전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor : IPMSM) 벡터 제어 장치의 벡터 제어 방법에 있어서:전류 지령 생성기로 토크 지령을 인가하는 단계;상기 전류 지령 생성기로부터 토크 지령에 대응하는 전류 지령을 제어기 선택기로 출력하는 단계;상기 제어기 선택기가 전류 지령 추종성에 따른 전류 제어 영역을 구분하기 위한 전류지령 추종상수를 백분율로 정의하고, 정의된 상기 전류지령 추종상수를 계산하여 상기 IPMSM의 구동 상태가 정상 상태 구간인지 과도 상태 구간인지를 판별하는 단계;판별 결과, 상기 전류지령 추종상수가 과도 상태 구간이면, 간략화된 모델 예측 전류 제어기를 이용하여 전류를 제어하고, 역기전력을 계산하여 인접한 전압 벡터를 추출하여, 상기 IPMSM을 구동하는 인버터의 스위칭 상태를 선택하기 위한 기준이 되는 비용 함수가 4 회 계산될 때까지 상기 인접한 전압 벡터에 대응되는 전류를 예측하는 단계; 및예측된 전류에 대응되는 최적 전압 벡터를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치의 제어 방법
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청구항 11에 있어서,상기 방법은;판별 결과, 상기 전류지령 추종상수가 정상 상태 구간이면, 비례-적분 제어기를 이용하여 전류를 제어하여 지령 전압 벡터를 전압 모듈레이터로 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치의 제어 방법
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청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,상기 전류를 예측하는 단계는;상기 IPMSM의 구동 상태에 따른 부하 전류를 측정하고, 측정된 부하 전류를 이용하여 역기전력을 추정하고, 추정된 역기전력으로부터 이전 샘플링된 하나의 전압 벡터를 선택하고, 선택된 전압 벡터와 동일한 전압 벡터에 대응되는 인접한 전압 벡터를 추출하여, 추출된 인접한 전압 벡터에 대한 전류를 예측하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치의 제어 방법
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청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,상기 판별하는 단계는;상기 전류지령 추종상수가 상기 전류 지령 생성기로부터 출력된 지령 전류에 대한 백분율이 5 % 이내의 정착 시간으로 유지되면, 정상 상태 구간으로 판별하고, 상기 전류지령 추종상수가 상기 전류 지령 생성기로부터 출력된 지령 전류에 대한 백분율이 5 % 이하 또는 105 % 이상의 정착 시간으로 유지되면, 과도 상태 구간으로 판별하는 것을 특징으로 하는 IPMSM 벡터 제어 장치의 제어 방법
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