| 1 |
1
유도 전동기의 토크 제어 장치에 있어서,프로세서를 포함하고, 상기 프로세서에 의해 구현되는 판단부 및 상기 프로세서에 의해 구현되는 제어부를 포함하고,상기 판단부는 상기 유도 전동기가 동작하는 속도에 따라 복수의 동작 구간을 판단하고,상기 제어부는 상기 복수의 동작 구간 각각에 따라 주어진 기준 토크 Te*에 기초하여 수학식 12와 같이 정의되는 기준 상태 x*를 상기 유도 전동기에 관한 동작 구간 각각에 따라 서로 다른 조건에 기초하여 계산하여 타겟 토크를 제어하고,상기 수학식 12는,이고, x*는 기준 토크 Te* 및 기준 자속 λ*로 정의되는 기준 상태이고, i*ds는 d축 고정자 전류의 기준값, i*qs는 q축 고정자 전류의 기준값, λ*dr은 d축 회전자 자속의 기준값 및 λ*qr은 q축 회전자 자속의 기준값, Lr은 회전자 인덕턴스, Lm은 유도 전동기의 상호 인덕턴스 및 P는 유도 전동기 내의 폴의 개수를 나타내고,상기 제어부는 상기 서로 다른 조건으로서,제1 동작 구간에서 Maximum Torque per Ampere(MTPA) 운전이 될 수 있도록 상기 유도 전동기의 기준 자속 λ*의 크기를 증가시켜 기준 토크 Te*의 크기를 증가시키고,제2 동작 구간에서는 입력포화 현상을 피하기 위하여 상기 유도 전동기의 슬립 속도(slip speed)를 증가시켜 상기 기준 토크 Te*의 크기를 증가시키고,제3 동작 구간에서 유도 전동기의 전류 및 전압의 최대치가 초과되지 않도록 상기 기준 토크 Te*의 최대 출력 크기를 제한하고,상기 제어부는 상기 기준 상태에 따라 수학식 47과 같이 정의되는 보정된 코스트 인덱스를 J(k)를 계산하고, 상기 수학식 47은,이고, 상기 제어부는 수학식 48과 같이 코스트 인덱스를 제어 입력 u[k]에 관한 수식으로 계산하고, W는 웨이트(weight)에 관한 정치 행렬(positive definite matrix)을 나타내고, 상기 수학식 48은,이고, uuc*(k)를 상기 수학식 48에서 정의되는 코스트 인덱스 J(k)의 최적 값으로 정의하고, 상기 uuc*(k)는 조건을 만족하는 수학식 49를 상기 제어 입력의 최적 값으로서 계산하고, 상기 수학식 49는,인 것을 특징으로 하고,상기 수학식 48 및 상기 수학식 49에서, A는 로 정의되는 4행 4열의 행렬이고, B는 Bch로 정의되는 2행 1열의 행렬이고, h는 유도 전동기의 샘플링 주기이고,Ac 및 Bc는 수학식 6과 같이 정의되고,상기 수학식 6은,이고, 상기 수학식 6에서 Rs는 유도 전동기의 고정자 저항 크기, Rr은 유도 전동기의 회전자 저항 크기, Lr은 회전자 인덕턴스, ωe는 고정자 전류의 각속도(rotational speed), ωr은 회전자 전류의 각속도이고, α는 Ls-Lm2/Lr로서 고정자의 과도 인덕턴스(transient inductance)를 나타내고, β는 Lm/Lr로서 회전자의 커플링 인자(coupling factor)이고, Ls는 고정자 인덕턴스, Lm은 유도 전동기의 상호 인덕턴스를 나타내고,상기 제어부는 상기 계산된 최적 값 uuc*(k)을 이용하여 수학식 51에 따라 제어 입력 uc*(k)를 결정하고,상기 수학식 51은,이고, Vsmax는 고정자의 전압의 최대값을 나타내고,상기 웨이트에 관한 정치 행렬 W는 상기 코스트 인덱스가 의 조건으로서 단조 감소하도록 안정도가 보장되도록 의 조건을 만족하도록 설정되는 토크 제어 장치
|
| 2 |
2
제1항에 있어서,상기 제어부는 상기 제1 동작 구간에서 기준 자속 λ*(k)의 크기를 수학식 20에 따라 제어하는 것을 특징으로 하고,상기 수학식 20은,이고, η는 0 보다 크고 1보다 작거나 같은 설계 변수이며, 상기 동작 구간에 따라 다르게 설정되고, p는 상기 유도 전동기 내의 폴(pole)의 개수, Lr은 상기 유도 전동기의 회전자 인덕턴스의 크기, Te*(k)는 기준 토크의 크기를 나타내고, KMTPA는 상기 유도 전동기의 고정자에 관한 d축 전류 및 q축 전류의 비율을 나타내는 토크 제어 장치
|
| 4 |
4
제1항에 있어서,상기 제어부는 상기 제2 동작 구간에서 상기 슬립 속도 ωsl*의 크기를 수학식 22에 따라 제어하고, 기준 자속 λ*(k)이 포화된 경우에 타겟 토크의 크기를 증가시키고,상기 수학식 22는, 로 설정되고이고, τr는 회전자 시간 상수, p는 상기 유도 전동기 내의 폴(pole)의 개수, Lr은 상기 유도 전동기의 회전자 인덕턴스의 크기, Te*(k)는 기준 토크의 크기를 나타내는 토크 제어 장치
|
| 5 |
5
제1항에 있어서,상기 제어부는 상기 제3 동작 구간에서 상기 타겟 토크의 최대 출력 크기 T*e_max를 수학식 36에 따라 제어하고,상기 수학식 36는,이고, p는 상기 유도 전동기 내의 폴(pole)의 개수, Lm은 상기 유도 전동기의 유도 인덕턴스의 크기, Lr은 상기 유도 전동기의 회전자 인덕턴스의 크기, ids*는 상기 유도 전동기의 회전자에 관한 d축 전류, iqs*는 상기 유도 전동기의 고정자에 관한 q축 전류를 나타내고, 전류 설정치는 모터의 최대 전류치에 따라 제한되는 토크 제어 장치
|
