KR101093517B1 - Motor Position Initial Angle Offset Correction Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기자동차용 모터 위치 초기각 오프셋 보정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터 위치 및 속도 센서의 취부 환경에 의하여 모터의 회전자 초기 위치의 초기각 오프셋(Offset)이 발생하게 될 경우, 이 초기각 오프셋을 보정할 수 있도록 한 전기자동차용 모터 위치 초기각 오프셋 보정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor position initial angle offset correction method for an electric vehicle, and more particularly, when the initial angle offset (Offset) of the initial position of the rotor of the motor is generated by the mounting environment of the motor position and the speed sensor, An electric vehicle motor position initial angle offset correction method for correcting this initial angle offset is provided.
즉, 본 발명은 엔진룸의 모터 축에 취부된 위치 및 속도센서가 인버터 시스템에 취부되는 과정 및 환경에 따라 센싱 정보의 변형이 발생할 수 있고, 회전자의 절대각 이동으로 인한 오차로 인하여 그 제어 성능이 저하되는 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 모터 위치 및 속도 센서의 취부 환경에 의하여 모터의 회전자 초기 위치의 초기각 오프셋(Offset)이 발생하게 될 경우, 오프셋을 감지하여 위치신호를 보정하는 제어기의 제어 알고리즘을 통하여 초기각 오프셋을 보정할 수 있도록 한 전기자동차용 모터 위치 초기각 오프셋 보정 방법을 제공하고자 한 것이다.That is, the present invention may cause the deformation of the sensing information according to the process and environment in which the position and speed sensors mounted on the motor shaft of the engine room are mounted on the inverter system, and the control due to an error due to the absolute angle movement of the rotor. In order to solve the problem of deterioration of performance, the initial angle offset of the initial position of the rotor of the motor is generated by the motor position and the speed sensor mounting environment. An object of the present invention is to provide an electric vehicle motor position initial angle offset correction method for correcting an initial angle offset through a control algorithm of a controller.
전기자동차, 모터, 위치 및 속도센서, 변형, 오프셋, 보정, 초기각 Electric vehicle, motor, position and speed sensor, deformation, offset, correction, initial angle
Description
본 발명은 전기자동차용 모터 위치 초기각 오프셋 보정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터 위치 및 속도 센서의 취부 환경에 의하여 모터의 회전자 초기 위치의 초기각 오프셋(Offset)이 발생이 발생하게 될 경우, 이 초기각 오프셋을 보정할 수 있도록 한 전기자동차용 모터 위치 초기각 오프셋 보정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor position initial angle offset correction method for an electric vehicle, and more specifically, the initial angle offset (Offset) of the initial position of the rotor of the motor will be generated by the mounting environment of the motor position and speed sensor. In this case, the present invention relates to a motor position initial angle offset correction method for correcting the initial angle offset.
산업용 인버터 시스템에서 고성능 고효율의 특성이 필요한 곳에 사용되는 벡터제어 기법이 하이브리드 전기자동차나 연료전지 전기자동차의 모터 제어 등에 사용되고 있다.The vector control technique used in the industrial inverter system where high performance and high efficiency is required is used for motor control of hybrid electric vehicle or fuel cell electric vehicle.
상기 벡터 제어는 직류전동기의 문제점을 보완함과 동시에 향상된 성능을 갖도록 교류전동기를 제어하는 기법이다.The vector control is a technique for controlling the AC motor to improve the performance of the DC motor and at the same time improved.
첨부한 도 2는 고성능 벡터제어를 위한 일반적인 제어기 및 인버터가 모터와 배터리간에 연결된 구조를 나타낸다.2 shows a structure in which a general controller and an inverter for high performance vector control are connected between a motor and a battery.
도 2에서 보는 바와 같이, 모터(10)와 배터리(12)간에 인버터(16)가 연결되어 있고, 모터(10)와 인버터(16)간의 연결라인에는 전류센서(18)가 위치되어 있으며, 모터(10)의 회전자측에 장착된 위치 및 속도센서(20)가 인버터(16)의 제어기(14)와 연결되어 있다.As shown in FIG. 2, an
상기 모터(10)의 벡터제어를 위해서는 모터의 회전자 자속의 위치를 알아야 하는데, 현재 많이 사용되는 방법이 위치 및 속도 센서(20)를 회전자측에 부착하여 회전자의 절대 혹은 상대 위치를 알아내는 방법이 있다.For the vector control of the
일반적으로 회전자의 위치 및 속도 검출을 위한 센서로 레졸버(Resolver)나 회전식 엔코더(Rotary Encoder)와 같은 회전 변환기가 사용된다.In general, a rotary transducer such as a resolver or a rotary encoder is used as a sensor for detecting the position and speed of the rotor.
상기 회전식 엔코더에는 절대(Absolute) 엔코더와 증분형(Incremental) 엔코더가 있고, 상기 레졸버와 절대 엔코더는 회전자의 절대 위치를 항상 검출할 수 있다는 장점이 있지만, 높은 가격으로 인해 널리 쓰이지는 못하는 단점이 있다.The rotary encoder has an absolute encoder and an incremental encoder, and the resolver and the absolute encoder have the advantage of always detecting the absolute position of the rotor, but are not widely used due to the high price. There is this.
모터에 대한 고성능 벡터제어를 하기 위해서 인버터(16)의 제어기(14)는 위치 및 속도센서(20: 엔코더 혹은 레졸버)를 이용하여, 첨부한 도 3의 인버터 시스템의 제어기 구조에서 보는 바와 같이 전류제어 알고리즘을 위한 모터의 회전자 위치(θr)를 계산하게 된다.The
또한, 제어기(14)의 구조에 따라 위치제어나 속도제어 알고리즘이 필요한 경우 측정된 위치(θr) 및 속도(ωrpm)값이 필요하게 된다.In addition, when a position control or speed control algorithm is required according to the structure of the
하이브리드 전기자동차나 연료전지 전기자동차의 경우, 고성능 제어를 위한 인버터 시스템에서 모터는 내연기관을 대신하여 자동차의 엔진룸에 위치하게 되는데, 위치 및 속도 센서(엔코더 및 레졸버)는 모터의 뒤쪽 축에 일체로 취부되어 그 센싱(θr)정보를 제어기에 되먹임(Feedback)하여 안정된 제어를 하게 된다.In the case of hybrid electric vehicles or fuel cell electric vehicles, in the inverter system for high performance control, the motor is located in the engine room of the car instead of the internal combustion engine, and the position and speed sensors (encoder and resolver) are located on the rear axle of the motor. It is integrally mounted to feed back the sensing (θ r ) information to the controller for stable control.
그러나, 엔진룸의 모터 축에 취부된 엔코더 즉, 위치 및 속도센서는 기계적인 충격으로부터 손상받기 쉬운 구조이기 때문에 인버터 시스템이 처한 환경에 따라 그 신뢰성이 떨어질 수 있고, 그에 따라 센싱(θr)정보의 변형이 발생할 수 있고, 결국 고성능 벡터제어를 위한 위치 및 속도의 계산에 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있다.However, since the encoder mounted on the motor shaft of the engine room, that is, the position and speed sensor, is susceptible to damage from mechanical shock, its reliability may be deteriorated depending on the environment of the inverter system, and thus sensing (θ r ) information. There may be a problem that deformation may occur, and eventually an error may occur in calculating a position and velocity for high performance vector control.
또한, 상기 위치 및 속도 센서가 인버터 시스템에 취부되는 과정에서 발생할 수 있는 절대각의 이동으로 인한 오차로 인하여, 그 제어 성능이 저하되는 문제점이 있다.In addition, due to an error due to the movement of the absolute angle that may occur in the process of mounting the position and speed sensor to the inverter system, there is a problem that the control performance is reduced.
이와 같이, 전동기 구동 시스템이 제어 신뢰성을 갖기 위해서는 중요 신호인 위치(θr) 혹은 속도(ωrpm)의 변형(오프셋(Offset) 등)을 감지하는 것이 무엇보다 중요하다 할 수 있다.As such, in order for the motor driving system to have control reliability, it may be important to sense the deformation (offset, etc.) of the position θ r or the speed ω rpm which are important signals.
상기 변형(이하, 오프셋이라 칭함)을 감지하기 위한 여러가지 방법들이 연구되어 왔으며, 종래의 방법중 하나로서 일반적인 궤환(Feedback) 제어 시스템에서 기준치(Reference) 값과 전동기의 실제값을 비교하여 오차가 발생하게 되면, 그 오차 만큼을 보정하는 제어를 수행하는 방법이 주로 사용되고 있다.Various methods for detecting the deformation (hereinafter referred to as offset) have been studied, and as one of the conventional methods, an error occurs by comparing a reference value with an actual value of a motor in a general feedback control system. In this case, a method of performing a control for correcting the error amount is mainly used.
이러한 일반적인 궤환 제어 시스템의 경우, 실제 시스템의 스텝응답(Step response)에 대한 오버슛(Overshoot)등의 발생으로 인한 오차 값을 결정하는데 문제가 발생하는 단점이 있다.In the case of such a general feedback control system, a problem arises in determining an error value due to the occurrence of an overshoot of a step response of an actual system.
또 다른 종래의 방법은 모델링에 기초해서 실제 모터의 출력값과 모델의 출력값을 비교하는 것인데, 이 모델링 비교 방법은 모터의 파라메터나 제어기의 적분기(Integrator)의 포화 등과 같은 문제에 따른 오차 범위를 설정하는 문제가 발생하는 단점이 있다.Another conventional method is to compare the output value of the model with the actual motor output based on modeling. This modeling comparison method sets an error range according to a problem such as the parameter of the motor or the saturation of the integrator of the controller. There is a disadvantage that a problem occurs.
또한, 종래의 제어 방법중 고급 제어이론을 통한 추정기(Observer)를 설계하여 오차 범위를 판단하는 기법이 사용되기도 하였으나, 실제 제어기 구현이 복잡하여 제어기의 제어 수행시간이 길어지는 단점이 있다.In addition, although a technique of determining an error range by designing an estimator (Observer) through an advanced control theory among the conventional control methods has been used, there is a disadvantage that the control execution time of the controller is long because the actual controller implementation is complicated.
본 발명은 엔진룸의 모터 축에 취부된 위치 및 속도센서가 인버터 시스템에 취부되는 과정 및 환경에 따라 센싱 정보의 변형이 발생할 수 있고, 회전자의 절대각 이동으로 인한 오차로 인하여 그 제어 성능이 저하되는 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 모터 위치 및 속도 센서의 취부 환경에 의하여 모터의 회전자 초기 위치의 초기각 오프셋(Offset)이 발생하게 될 경우, 오프셋을 감지하여 위치신호를 보정하는 제어기의 제어 알고리즘을 통하여 초기각 오프셋을 보정할 수 있도록 한 전기자동차용 모터 위치 초기각 오프셋 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.According to the present invention, deformation of sensing information may occur according to a process and environment in which a position sensor and a speed sensor mounted on a motor shaft of an engine room are mounted on an inverter system. In order to solve the problem of deterioration, the controller detects the offset and corrects the position signal when the initial angle offset of the initial position of the rotor is generated by the motor position and the speed sensor mounting environment. An object of the present invention is to provide a method for correcting an initial angle offset of a motor position for an electric vehicle, which can correct the initial angle offset through a control algorithm of.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전동기의 위치 및 속도센서에서 회전자의 위치(θr) 및 속도(ωr)를 각각 센싱하는 단계와; 전류센서에서 삼상 전류(ias,ibs,ics)를 센싱하고, 벡터 제어를 하기 위해 상기 삼상 전류를 d-q축 전류(ids, iqs)로 변환하는 단계와; 상기 회전자의 위치, 속도 및 상기 d-q축 전류를 이용하여 얻은 비례적분제어기 중 적분제어기에 의한 출력값의 오프셋을 제어기에서 감지하는 단계와; 감지한 오프셋량(,)을 통해 상기 제어기에서 각오차(θerr)를 계산하고, 상기 각오차(θerr)를 반영한 보정된 회전자의 위치(θr_comp)값이 제어기에 적용되는 단계와; 상기 각오차(θerr)를 반영한 전류제어기의 출력전압(,)으로부터 변환된 출력상전압(,,)이 인버터에 인가되어 원하는 토크로 상기 전동기를 구동하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 모터 위치 초기각 오프셋 보정 방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object comprises the steps of sensing the position (θ r ) and the speed (ω r ) of the rotor in the position and speed sensor of the motor, respectively; Sensing a three-phase current (i as , i bs , i cs ) in a current sensor and converting the three-phase current into a dq-axis current (i ds , i qs ) for vector control; Detecting, by the controller, an offset of an output value by an integral controller of the proportional integral controller obtained by using the position, the speed, and the dq-axis current of the rotor; The amount of offset detected ( , ) It was prepared to calculate the difference (θ err) in the controller, and the phase difference determination (θ err) reflects the position (θ r_comp) value of the corrected rotor is applied to a controller through; The output voltage of the current controller reflecting the angle error (θ err ) , Output phase voltage converted from , , ) Is applied to the inverter to drive the motor to the desired torque; It provides an electric vehicle motor position initial angle offset correction method, characterized in that consisting of.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above problem solving means, the present invention provides the following effects.
본 발명에 따르면, 위치 및 속도센서가 인버터 시스템에 취부되는 과정 및 환경에 따라 센싱 정보의 변형이 발생할 수 있고, 이 변형 즉, 모터 위치 및 속도 센서의 회전자 초기 위치의 초기각 오프셋(Offset)이 발생하게 될 경우, 오프셋을 감지하여 위치 신호를 보정할 수 있다.According to the present invention, a deformation of the sensing information may occur according to a process and an environment in which the position and speed sensor are mounted in the inverter system. That is, the initial angle offset of the initial position of the rotor of the motor position and the speed sensor may be changed. If this occurs, it is possible to correct the position signal by detecting the offset.
이렇게, 전동기의 회전자 위치 및 속도센서의 변형(Offset)을 감지하여 표면 부착형 영구자석 동기 전동기의 성능 저하를 막을 수 있고, 이로 인하여 하이브리드 전기자동차 및 연료전지 전기 자동차의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In this way, it is possible to prevent the performance degradation of the surface-mounted permanent magnet synchronous motor by detecting the rotor position and the speed sensor offset of the motor, thereby improving the reliability of hybrid electric vehicles and fuel cell electric vehicles. .
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 표면 부착형 영구자석 동기 전동기 구동 시스템에서 새로운 위치 및 속도 센서의 오프셋(변형,Offset)을 감지하는 알고리즘을 제안하고자 한 것이다.An object of the present invention is to propose an algorithm for detecting an offset of a new position and speed sensor in a surface-mounted permanent magnet synchronous motor drive system.
즉, 본 발명은 표면 부착형 영구자석 동기 전동기 구동 시스템이 정상적으로 동작 중에 내부 혹은 외부 요인에 의하여 위치 및 속도 센서의 취부 위치가 바뀌어서 실제각(θr)과 제어각( )의 각 오차(θerr)로 인한 오프셋이 발생할 경우, 이 오프셋을 감지 하여 보정하는 방법을 제공하고자 한 것이다.That is, the present invention is surface-mounted permanent magnet synchronous motor drive system, normally a mounting position of a position and speed sensor bakkwieoseo by internal or external factors, the actual operating angle (θ r) and the control angle ( In the case where an offset due to each error θ err occurs, it is intended to provide a method of detecting and correcting the offset.
상기 표면 부착형 영구자석 동기 전동기는 아래의 수학식 1과 같이 모델링되고, 그 토오크는 수학식 2로부터 구해질 수 있다.The surface-mounted permanent magnet synchronous motor is modeled as in
상기 수학식 1에서, 및 는 각각 동기 좌표계 상에서 고정자측 d축 및 q축 전압이고, 및 는 d축 및 q축 전류, ωr은 회전자 속도, rs는 저항, Ls는 실제 인덕턴스, Ke는 역기전력 상수 그리고 p는 시간에 대한 미분연산자 즉, 를 각각 나타낸다.In
이러한 표면 부착형 영구자석 동기 전동기의 토오크(Te)는 전동기 극수(P)와 영구자석에 의한 역기전력상수(λf= Ke)와 q축 전류()에 의하여 발생된다.Torque of the surface-mounted permanent magnet synchronous motor (T e ) is the number of poles of the motor (P), the back EMF constant (λ f = K e ) and the q-axis current ( Is generated by
일반적으로 표면 부착형 영구자석 동기전동기는 최대 토오크를 얻기 위하여 d축 전류를 0으로 제어하여 토오크를 제어하며, 이 토오크는 고속에서 역기전력을 감소시키기 위하여 음의 전류값으로 제어된다.In general, the surface-mounted permanent magnet synchronous motor controls the torque by controlling the d-axis current to 0 to obtain the maximum torque, which is controlled by a negative current value to reduce the counter electromotive force at high speed.
첨부한 도 3은 전동기의 위치 및 속도센서를 이용한 인버터 시스템의 제어기로서, 이 제어기를 기초한 전류제어기의 전압 방정식은 아래의 수학식 3 및 4와 같다.3 is a controller of an inverter system using a position and speed sensor of an electric motor, and the voltage equation of the current controller based on the controller is expressed by Equations 3 and 4 below.
도 3에서 보듯이, 전류제어기는 비례적분제어기(Proportional & Integral Control)로 구성하였다. 수학식 3에서 는 d축,q축 전류 제어기의 비례적분제어 출력전압값, 는 d축,q축 전류 오차, 는 d축,q축 비례적분제어기의 비례(P) 게인, 는 d축,q축 비례적분제어기의 적분(I)게인, 는 시간에 대한 미분연산자 즉, 를 각각 나타낸다. 즉, 도 2 및 도 3의 제어기(14) 내에 전류제어기가 있고, 이 전류제어기 내에 비례적분(PI)제어기가 배치된다. 또한 전류제어기 대역폭(Bandwidth)을 넓게 하기 위하여 수학식 4에서와 같은 전향보상(Feedforward) 전압( , )을 더하게 된다. 여기서, 는 추정 혹은 측정된 인덕턴스 값을 의미한다.As shown in Figure 3, the current controller is configured as a proportional integral controller (Proportional & Integral Control). In equation (3) Is the proportional integral control output voltage value of d-axis, q-axis current controller, Is the d-axis and q-axis current error, Is the proportional gain of d-axis and q-axis proportional integral controller, Is the integral (I) gain of d-axis and q-axis proportional integral controller, Is the derivative of time, Respectively. That is, there is a current controller in the
상기한 수학식 3 및 4를 기초로 하면, 전류제어기의 출력전압은 수학식 5와 같이 표현된다.Based on the above Equations 3 and 4, the output voltage of the current controller is expressed as Equation 5.
즉, 상기 전류제어기의 출력전압은 전동기의 위치센서 및 속도센서에서 센싱되는 회전자의 위치(θr) 및 속도(ωr), d-q축 전류( , )를 이용하여 얻은 비례적분제어 출력전압에 전향보상 전압을 더하여 얻는다. 상기 전류제어기의 출력전압()으로부터 변환된 출력상전압(,,)이 인버터에 인가되고, 인버터의 스위치 동작을 결정하여 표면 부착형 영구자석 동기 전동기가 구동된다.That is, the output voltage of the current controller is the position (θ r ) and speed (ω r ) of the rotor sensed by the position sensor and the speed sensor of the motor, dq axis current ( , It is obtained by adding the forward compensation voltage to the proportional integral control output voltage obtained using Output voltage of the current controller ( Output phase voltage converted from , , Is applied to the inverter, and the switch operation of the inverter is determined to drive the surface-mounted permanent magnet synchronous motor.
상기 전류제어기에 궤환(Feedback)되는 위치 정보가 엔코더의 취부 위치가 바뀌게 되면 아래의 수학식 6과 같이 오차를 발생하게 되고, 이로 인하여 제어기는 아래의 수학식 7과 같이 각오차(θerr)에 의한 제어를 하게 됨으로써, 전동기에 각오차로 인하여 발생한 전압 및 전류를 보상하기 위하여 전류제어기의 제어값들이 변하게 된다.When the positional information fed back to the current controller changes the mounting position of the encoder, an error is generated as shown in Equation 6 below, and thus the controller is set at an angle error θ err as shown in Equation 7 below. As a result of the control, the control values of the current controller are changed to compensate for the voltage and current generated by the angular error in the motor.
수학식 6에서 θr 는 취부 위치가 바뀌기 전 회전자의 위치, 은 취부 위치가 바뀐 후 회전자의 위치를 나타내고, 수학식 7에서 ,는 각오차(θerr)에 의하여 발생한 기준의 d축 및 q축 전압값,,는 각오차(θerr)에 의하여 발생한 기준의 d축 및 q축 전류값, ωr은 회전자 속도, rs는 저항, Ls는 인덕턴스, Ke는 역기전력 상수를 각각 나타낸다.
Θ r in Equation 6 The position of the rotor before the mounting position changes, Represents the position of the rotor after the mounting position is changed, , Is caused by the angular error (θ err ) D-axis and q-axis voltage values of the reference, , Is caused by the angular error (θ err ) The reference d- and q-axis current values, ω r are the rotor speed, r s is the resistance, L s is the inductance, and K e is the counter electromotive force constant.
즉, 전류제어기의 적분기에 아래의 수학식 8 및 9와 같이 각오차(θerr)로 인한 전압값이 반영되게 되고, 이 전압값을 이용하여 위치 및 속도센서(엔코더 혹은 레졸버)의 오프셋(Offset)을 감지해 낼 수 있다.That is, the integrator of the current controller reflects the voltage value due to the angular error (θ err ) as shown in Equations 8 and 9 below, and the offset of the position and speed sensor (encoder or resolver) is used by using the voltage value. Offset) can be detected.
여기서 ,는 각오차(θerr)가 반영된 비례적분제어기 중 적분제어기에 의해 연산되는 d,q 축 전압값을 각각 나타낸다. here , Denotes the d, q-axis voltage values calculated by the integral controller among the proportional integral controllers in which the angular error (θ err ) is reflected.
수학식 8 및 9의 각오차(θerr)가 작은 값일 경우,이다.When the angle error θ err of Equations 8 and 9 is a small value, to be.
따라서, 위 수학식 10에 의거, 되먹임(Feedback)된 전압값을 이용하는 알고리즘으로 위치 및 속도센서의 취부 위치가 바뀌어서 실제각(θr)과 제어각()의 각오차(θerr)로 인한 오프셋이 발생할 경우, 이 오프셋(Offset)을 보정하는 방법은 첨부한 도 1처럼 진행되어진다.
Therefore, according to
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 모터 위치 초기각 오프셋 보정 방법을 설명하는 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of correcting an initial angle offset of a motor position for an electric vehicle according to the present invention.
먼저, 표면부착형 영구자석동기 전동기의 회전자의 위치(θr) 및 속도(ωr)를 위치 및 속도센서에서 센싱한다(S101).First, the position (θ r ) and the speed ω r of the rotor of the surface-mounted permanent magnet motor are sensed by the position and speed sensor (S101).
다음으로, 전류센서에서 삼상 전류(ias,ibs,ics)를 센싱하고(S102), 센싱된 삼상 전류를 벡터 제어를 하기 위해 d-q축 전류(ids, iqs)로 변환(Conversion)한다(S103).Next, the current sensor senses three-phase current (i as , i bs , i cs ) (S102), and converts the sensed three-phase current into dq-axis current (i ds , i qs ) for vector control (Conversion) (S103).
이어서, 토오크 지령을 추종하기 위한 전류제어기의 전류제어가 회전자의 위치 및 속도, d-q축 전류를 이용하여 실시되고, 이 전류제어기 내 비례적분제어기 중 적분제어기의 출력값을 제어기에서 감시함으로써, 위치 및 속도 센서의 변형 또는 오프셋(Offset)을 감지해 낸다(S104). 즉, 위치 및 속도 센서의 오프셋이 있게 되면, 각오차에 의해 결국 적분제어기의 출력값도 오프셋이 발생하게 되고 이를 제어기에서 감지해낸다. Subsequently, the current control of the current controller for following the torque command is carried out using the position and speed of the rotor and the dq-axis current, and by monitoring the output value of the integral controller among the proportional integral controllers in the current controller, the position and Detect the deformation or offset of the speed sensor (S104). That is, when there is an offset of the position and velocity sensor, an offset of the output value of the integral controller eventually occurs due to the angular error and is detected by the controller.
보다 상세하게는, 상기 전류제어기에 궤환(Feedback)되는 위치 정보는 엔코더의 취부 위치가 바뀌게 되면 상기한 수학식 6 만큼의 각오차(θerr)가 발생하게 되고, 이로 인하여 제어기는 위의 수학식 7과 같이 각오차(θerr)에 의한 전동기 제어를 하게 된다. 이때 각오차(θerr)가 작은 값이면, 각오차(θerr)값이 위의 수학식 10처럼 되어 전동기 제어를 하게 될 수 있다.More specifically, the positional information fed back to the current controller generates an angular error θ err as shown in Equation 6 above when the mounting position of the encoder is changed, whereby the controller generates the above equation. As shown in Fig. 7, the motor is controlled by the angular error θ err . At this time, if the angular error θ err is a small value, the angular error θ err may be controlled by the motor as shown in
이렇게 인버터 제어기가 위치 및 속도 센서의 고장 또는 오프셋을 감지하게 되면, 감지한 오프셋량(,)을 통해 각오차(θerr)를 계산하는 단계(S105) 및 각오차(θerr)를 반영한 보정된 회전자 위치(θr_comp)값을 구하는 단계를 수행하게 된다 (S106). When the inverter controller detects a failure or offset of the position and speed sensor, the detected offset amount ( , ) The prepared difference (θ err) to thereby perform a step (S105) and the determination order (θ err), the time step to obtain the value of rotor position (θ r_comp) reflects the correction calculating (S106) through.
이에, 보정된 회전자 위치(θr_comp)값이 제어기에 적용된 상태에서 전류제어기의 출력전압(,)으로부터 도 3의 T(θ-1)를 이용하여 변환된 출력상전압(,,)이 인버터에 인가된다 (S107, S108). 이를 통해 원하는 토크로 전동기를 정확하게 제어할 수 있으며, 성능 저하를 막을 수 있을 뿐만 아니라 본 전동기가 적용되는 전기자동차의 신뢰성도 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, the output voltage of the current controller (with the corrected rotor position θ r_comp ) applied to the controller. , Output phase voltage converted from T (θ- 1 ) of FIG. , , ) Is applied to the inverter (S107, S108). Through this, it is possible to precisely control the motor with the desired torque, to prevent performance degradation and to improve the reliability of the electric vehicle to which the motor is applied.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 모터 위치 초기각 오프셋 보정 방법을 설명하는 순서도,1 is a flowchart illustrating a method for correcting an initial angle offset of a motor position for an electric vehicle according to the present invention;
도 2는 고성능 벡터제어를 위한 일반적인 제어기 및 인버터가 모터와 배터리간에 연결된 상태의 구조도,2 is a structural diagram of a general controller and inverter connected between a motor and a battery for high performance vector control;
도 3은 전동기의 위치 및 속도센서를 이용한 인버터 시스템의 제어기의 제어도.3 is a control diagram of a controller of an inverter system using a position and speed sensor of an electric motor.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 모터10: motor
12 : 배터리12: battery
14 : 제어기14: controller
16 : 인버터16: inverter
18 : 전류센서18: current sensor
20 : 위치 및 속도센서20: position and speed sensor
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