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KR20130086730A - 전동기의 센서리스 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전동기의 센서리스 제어 장치 및 방법 Download PDF

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KR20130086730A
KR20130086730A KR1020120007618A KR20120007618A KR20130086730A KR 20130086730 A KR20130086730 A KR 20130086730A KR 1020120007618 A KR1020120007618 A KR 1020120007618A KR 20120007618 A KR20120007618 A KR 20120007618A KR 20130086730 A KR20130086730 A KR 20130086730A
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rotor
resistance
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 센서리스 제어 장치는 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하고, 상기 보상된 저항과 영구자석에 의한 자속에 기초하여 회전자의 추정 속도를 생성하는 위치 추정기, 및 상기 회전자의 지령 속도와 상기 회전자의 추정 속도에 기초하여 상기 회전자의 지령 전류를 생성하는 속도 제어기를 포함한다

Description

전동기의 센서리스 제어 장치 및 방법{SENSORLESS CONTROLLING APPARATUS AND METHOD FOR MOTOR}
본 발명은 전동기에 입력되는 전류를 검출하여 회전자의 속도와 위치를 추정하는 전동기의 센서리스 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
전동기는 세탁기, 냉장고 등의 가전 제품뿐만 아니라, 각종 정보 처리 기기에 이르기까지 폭 넓은 분야에서 사용되는 기기이다. 일반적인 전동기의 제어 장치는 회전자의 속도와 위치를 검출하기 위한 별도의 위치 센서가 설치된다. 반면, 센서리스 제어 기법은 별도의 위치 센서를 이용하지 않고 회전자의 속도와 위치를 추정하는 방법을 의미한다.
이러한 센서리스 제어 기법에는 전동기의 전류 및 전압 모델을 기초로 하는 방법이 사용될 수 있으며, 이와 같은 전동기의 모델에는 전동기의 저항과 영구자석에 의한 자속 등의 파라미터가 필수적으로 사용된다. 여기서, 전동기의 저항과 영구자석에 의한 자속 등의 파라미터는 전동기의 온도에 따라 변동되며, 온도에 따른 파라미터의 변동을 보상하지 않는 경우, 실제 전동기와 전동기의 모델 간에 오차가 커져 회전자의 속도와 위치를 추정하는 성능이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 세탁기와 같이 부하의 변동이 크고, 부하에 따른 전동기의 온도 변화가 심한 가전 제품의 경우에는 온도에 따른 파라미터의 변동이 전동기의 센서리스 제어 성능을 크게 저하시킬 수 있다. 또한, 심한 경우 전동기의 탈조 상태에서 과전류 등으로 인한 전동기와 인버터의 손상이 유발될 수 있다.
종래에 사용되는 파라미터의 보상 방법 중 하나는 전동기에 부가적인 온도 센서를 설치하는 방법이다. 온도 센서를 통해 전동기의 온도를 관찰하고, 관찰된 온도에 따라 파라미터를 보상하는 방법이다. 이러한 방법은 전동기의 온도를 직접 측정할 수 있는 반면, 부가적인 온도 센서로 인해 원가가 증가되고, 제작 과정 및 제어 장치의 전체 구성이 복잡해지는 문제점이 있다. 종래의 다른 방법으로는 인버터 모듈의 온도를 통해 전동기의 온도를 추정하고, 추정된 전동기의 온도로 파라미터를 보상하는 방법이다. 그러나, 이와 같은 방법은 전동기의 온도를 인버터 모듈의 온도를 통해서 추정하게 되므로, 전동기의 온도의 추정 및 파라미터의 보상의 정확도가 낮은 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은 부가적인 온도 센서를 이용하지 않고 온도에 따라 변동되는 전동기의 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하여 회전자의 속도와 위치를 추정하는 전동기의 센서리스 제어 장치 및 방법을 제공한다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 센서리스 제어 장치는 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하고, 상기 보상된 저항과 영구자석에 의한 자속에 기초하여 회전자의 추정 속도를 생성하는 위치 추정기, 및 상기 회전자의 지령 속도와 상기 회전자의 추정 속도에 기초하여 상기 회전자의 지령 전류를 생성하는 속도 제어기를 포함한다.
또한, 상기 위치 추정기는 상기 회전자의 추정 속도에 기초하여 상기 회전자의 추정 위치를 생성한다.
또한, 상기 회전자의 추정 위치에 기초하여 검출 전류의 좌표계를 변환하는 좌표 변환기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전자의 지령 전류와 상기 변환된 검출 전류에 기초하여 상기 회전자의 지령 전압을 생성하는 전류 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 위치 추정기는 상기 전동기의 온도에 따라 변동된 저항을 측정하고, 상기 측정된 저항을 통해서 상기 전동기의 온도에 따라 변동된 영구자석에 의한 자속을 추정한다.
또한, 상기 위치 추정기는 사전에 복수의 온도에서의 저항값을 측정하여 온도에 따른 상기 저항의 변화를 추정한다.
또한, 상기 온도에 따른 상기 저항의 변화는 상기 저항의 온도 계수에 대응된다.
또한, 상기 위치 추정기는 영구자석의 잔류자속밀도의 온도 특성에 따라 온도에 따른 상기 자속의 변화를 추정한다.
또한, 상기 온도에 따른 상기 자속의 변화는 영구자석의 잔류자속밀도의 온도 계수에 대응된다.
또한, 상기 위치 추정기는 전동기에 입력되는 전압과 전류의 관계를 통해서 저항값을 측정한다.
또한, 상기 위치 추정기는 상기 측정된 저항값을 기초로 상기 전동기의 온도를 추정하고, 상기 추정된 온도를 기초로 영구자석에 의한 자속값을 추정한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 센서리스 제어 방법은 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계, 상기 보상된 저항과 영구자석에 의한 자속에 기초하여 회전자의 추정 속도를 생성하는 단계, 및 상기 회전자의 지령 속도와 상기 회전자의 추정 속도에 기초하여 상기 회전자의 지령 전류를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 회전자의 추정 속도에 기초하여 상기 회전자의 추정 위치를 생성하는 단계, 상기 회전자의 추정 위치에 기초하여 검출 전류의 좌표계를 변환하는 단계, 및 상기 회전자의 지령 전류와 상기 변환된 검출 전류에 기초하여 상기 회전자의 지령 전압을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계는 상기 전동기의 온도에 따라 변동된 저항을 측정하고, 상기 측정된 저항을 통해서 상기 전동기의 온도에 따라 변동된 영구자석에 의한 자속을 추정한다.
또한, 상기 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계는 사전에 복수의 온도에서의 저항값을 측정하여 온도에 따른 상기 저항의 변화를 추정한다.
또한, 상기 온도에 따른 상기 저항의 변화는 상기 저항의 온도 계수에 대응된다.
또한, 상기 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계는 영구자석의 잔류자속밀도의 온도 특성에 따라 온도에 따른 상기 자속의 변화를 추정한다.
또한, 상기 온도에 따른 상기 자속의 변화는 영구자석의 잔류자속밀도의 온도 계수에 대응된다.
또한, 상기 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계는 전동기에 입력되는 전압과 전류의 관계를 통해서 저항값을 측정한다.
또한, 상기 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계는 상기 측정된 저항값을 기초로 상기 전동기의 온도를 추정하고, 상기 추정된 온도를 기초로 영구자석에 의한 자속값을 추정한다.
상술한 본 발명의 일 측면에 의하면 온도에 따라 변동되는 전동기의 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하므로, 부가적인 온도 센서를 이용하지 않고도 전동기의 수학적 모델의 정확도를 개선시킬 수 있다. 또한, 전동기의 온도가 변화하는 경우에도 개선된 전동기의 수학적 모델을 통해 회전자의 속도와 위치를 정밀하게 추정함으로써 전동기의 제어의 안전성이 확보된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 제어 블록도이다.
도 2는 도 1의 전동기의 제어 장치의 위치 추정기의 구성을 개략적으로 도시하는 제어 블록도이다.
도 3은 도 1의 전동기의 제어 장치의 회전자의 동기 회전 좌표계와 추정 좌표계를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 제어 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
도 5는 도 4의 전동기의 제어 방법의 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
도 6은 전동기의 온도에 따른 저항의 변화를 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 7은 전동기의 온도에 따른 영구자석에 의한 자속의 변화를 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 8은 도 6 및 도 7에 기초하여 저항에 대한 영구자석에 의한 자속의 관계를 개략적으로 도시하는 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 제어 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전동기의 제어 장치(1)는 속도 지령기(20), 속도 제어기(30), 전류 제어기(40), 좌표 변환기(50), 인버터(60), 위치 추정기(70), 좌표 변환기(80)를 포함한다.
속도 제어기(30)는 속도 지령기(20)로부터 입력된 회전자의 지령 속도 ω*와 회전자의 추정 속도 ωM의 차분에 대해 PI(비례 적분) 제어 연산을 수행한다. 그리고, 속도 제어기(30)는 회전자의 추정 속도 ωM이 지령 속도 ω*를 추종하도록 지령 전류 Id*, 및 Iq*를 생성한다. 여기서, 속도 제어기(30)는 전동기(10)의 운전점에 따라 최적의 지령 전류를 생성할 수 있다.
전류 제어기(40)는 속도 제어기(30)로부터 입력된 지령 전류 Id*, 및 Iq*와 좌표 변환기(80)로부터 입력된 검출 전류 Id, 및 Iq의 차분에 대해 PI 제어 연산을 수행한다. 그리고, 검출 전류 Id, 및 Iq가 지령 전류 Id*, 및 Iq*를 추종하도록 지령 전압 Vd*, 및 Vq*를 생성한다.
좌표 변환기(50)는 전류 제어기(40)로부터 입력된 지령 전압 Vd*, 및 Vq*를 전동기(10)에 입력될 수 있는 3상의 지령 전압 Vu*, Vv*, 및 Vw*로 변환한다.
인버터(60)는 좌표 변환기(50)로부터 입력된 3상의 지령 전압 Vu*, Vv*, 및 Vw*를 전동기(10)에 입력한다.
좌표 변환기(80)는 전류 검출기로부터 입력된 3상의 검출 전류 Iu, Iv, 및 Iw를 2상의 검출 전류 Iα, 및 Iβ로 변환하고, 회전자의 추정 위치 θM에 기초하여 정지 좌표계의 전류 Iα, 및 Iβ를 회전 좌표계의 전류 Id, 및 Iq로 변환한다.
전동기(10)에 입력되는 전류 Iu, Iv, 및 Iw는 전류 검출기로부터 검출된다. 이 때, 전류 검출기는 3상의 전류를 모두 검출하지 않고, 2상의 전류를 검출한 후에 나머지 1상의 전류를 연산하여 검출할 수도 있다. 그리고, 검출 전류 Iu, Iv, 및 Iw는 A/D 변환기(미도시)에 의하여 디지털 데이터로 변환되고, 디지털 데이터로 변환된 검출 전류 Iu, Iv, 및 Iw가 좌표 변환기(80)에 입력된다.
위치 추정기(70)는 좌표 변환기(80)로부터 입력된 검출 전류 Id, 및 Iq와 전류 제어기(40)로부터 입력된 지령 전압 Vd*, 및 Vq*를 기초로 하여 회전자의 위치 θM과 속도 ωM를 추정한다. 위치 추정기(70)가 회전자의 위치 θM과 속도 ωM를 추정하는 방법은 도 2에서 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 전동기의 제어 장치의 위치 추정기의 구성을 개략적으로 도시하는 제어 블록도이다.
도 2를 참조하면, 위치 추정기(70)는 회전자의 위치θM과 속도 ωM를 추정하기 위해서 센서리스 제어 기법을 사용하며, 전류 추정기(71)는 이전 제어 주기에서 검출된 전류 Id, 및 Iq와 출력된 전압 Vd, 및 Vq을 기초로 이하에서 설명하는 전동기(10)의 수학적 모델을 통해 해당 제어 주기의 전류 IMγ, 및 IMδ를 추정한다.
일반적인 영구자석 동기 전동기(10)의 수학적 모델은 하기 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, Ra는 전동기(10)의 저항, ω는 회전자의 속도, Ld는 전동기(10)의 d축 인덕턴스, Lq는 전동기(10)의 q축 인덕턴스, φa는 영구자석에 의한 자속을 나타낸다.
이 때, d-q축은 회전자의 동기 회전 좌표계이고, Vd, 및 Vq는 각각 회전자의 동기 회전 좌표계에서의 d축과 q축의 전압값이고, Id, 및 Iq는 각각 회전자의 동기 회전 좌표계에서의 d축과 q축의 전류값이다.
그리고, 회전자의 위치를 실제의 동기 회전 좌표계와 다른 위치에 있는 γ-δ축이라고 가정한다. 도 3을 참조하면, 회전자의 좌표계는 회전자의 자속 방향의 위치인 d축과 d축으로부터 회전 방향으로 90도 진행한 q축으로 이루어지는 d-q축의 동기 회전 좌표계, 가상의 회전자의 위치인 γ축, γ축으로부터 회전 방향으로 90도 진행한 δ축으로 이루어지는 γ-δ축의 추정 좌표계가 있다. 그리고, 동기 회전 좌표계 d-q축과 추정 좌표계 γ-δ축의 오차에 따른 위치 오차를 Δθ라고 정의한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 제어 장치(1)는 위치 오차 Δθ가 0이 되도록 전동기(10)를 제어한다.
한펴, 위치 오차 Δθ가 충분히 작다고 가정하면 상기 수학식 1은 하기 수학식 2와 같이 표현된다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서, Vγ, 및 Vδ는 각각 회전자의 추정 좌표계 γ-δ축에서의 γ축과 δ축의 전압값이고, Iγ, 및 Iδ는 각각 회전자의 추정 좌표계 γ-δ축에서의 γ축과 δ축의 전류값이고, e는 회전자가 회전하면서 발생하는 역기전력을 나타낸다.
한편, 디지털 시스템에서는 상기 수학식 2를 하기 수학식 3과 같은 차분 방정식으로 표현할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
여기서, Iγ(n), 및 Iδ(n)은 각각 n스텝에서 측정된 γ축과 δ축의 전류값이고, Iγ(n-1), 및 Iδ(n-1)은 각각 n-1스텝에서 측정된 γ축과 δ축의 전류값이고, Vγ(n-1), 및 Vδ(n-1)은 각각 n-1스텝에서 측정된 γ축과 δ축의 전압값을 나타낸다.
한편, 회전자의 위치로 가정한 γ-δ축이 실제의 동기 회전 좌표계인 d-q축과 일치하는 경우에는 위치 오차 Δθ=0, 역기전력 e=eM=ωφa를 만족하며, 하기 수학식 4와 같은 차분 방정식을 구할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
수학식 4에 의하면, n스텝에서의 γ축과 δ축의 전류값 IMγ(n), 및 IMδ(n)은 n-1스텝에서 측정된 γ축과 δ축의 전류값 Iγ(n-1), 및 Iδ(n-1)과 n-1스텝에서 측정된 γ축과 δ축의 전압값 Vγ(n-1), 및 Vδ(n-1)을 이용하여 추정될 수 있다.
그리고, 위치 오차 Δθ가 충분히 작다고 가정하면 수학식 3과 수학식 4의 차분은 하기 수학식 5와 같이 근사화되어 표현될 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00005
여기서, ΔIγ는 γ축 전류 오차, ΔIδ는 δ축 전류 오차를 나타낸다.
수학식 5에 의하면, γ축 전류 오차 ΔIγ는 위치 오차 Δθ에 비례하고, δ축 전류 오차 ΔIδ는 역기전력의 오차 (e-eM)에 비례함을 알 수 있다.
이에 따라, 위치 추정기(70)는 도 2에 도시된 알고리즘에 따라 회전자의 위치 추정 게인 Kθ, 및 역기전력 추정 게인 KE를 이용하여 회전자의 추정 위치 θM, 및 추정 속도 ωM를 생성할 수 있다. 그리고, 역기전력의 추정값 eM는 위치 추정기(70)에 전향 보상된다.
한편, 이와 같은 센서리스 제어 기법으로 회전자의 위치 θM, 및 속도 ωM를 추정하는 경우에는 각종 파라미터(parameter)를 이용하게 되며, 이 중 전동기(10)의 저항 Ra와 영구자석에 의한 자속 φa는 전동기(10)의 온도에 따라 변동되는 파라미터이다.
이하에서는 전동기(10)의 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하여 전동기(10)를 제어하는 방법을 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동기의 제어 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 위치 추정기(70)는 온도에 따라 전동기(10)의 저항과 영구자석에 의한 자속의 변화를 보상한다(110). 위치 추정기(70)는 전동기(10)의 온도에 따라 전동기(10)의 저항값과 영구자석에 의한 자속값을 추정하고, 추정된 전동기(10)의 저항과 영구자석에 의한 자속을 이용하여 전동기(10)의 수학적 모델을 보상한다. 전동기(10)의 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 방법은 도 5에서 보다 상세하게 설명한다.
다음으로, 위치 추정기(70)는 상술한 전동기(10)의 수학적 모델을 통해 전동기(10)의 γ축 전류 IMγ, 및 δ축 IMδ를 추정한다(120).
다음으로, 위치 추정기(70)는 측정된 전동기(10)의 γ축 전류 IMγ, 및 δ축 전류 IMδ와 전류 추정기(71)로부터 추정된 전동기(10)의 γ축 전류 Iγ, 및 δ축 전류 Iδ의 차분을 통해 전류 오차 ΔIγ, 및 ΔIδ를 산출한다(130).
다음으로, 위치 추정기(70)는 상술한 알고리즘에 따라 회전자의 위치 추정 게인 Kθ, 및 역기전력 추정 게인 KE를 이용하여 회전자의 위치 θM, 및 속도 ωM를 추정한다(140).
다음으로, 속도 제어기(30)는 추정된 회전자의 위치 θM, 및 속도 ωM를 이용하여 회전자의 속도를 제어한다(150). 보다 상세하게, 속도 제어기(30)는 회전자의 추정 속도 ωM이 지령 속도 ω*를 추종하도록 지령 전류 Id*, 및 Iq*를 생성하며, 좌표 변환기(80)는 회전자의 추정 위치 θM에 기초하여 정지 좌표계의 검출 전류 Iα, 및 Iβ를 회전 좌표계의 검출 전류 Id, 및 Iq로 변환한다. 그리고, 전류 제어기(40)는 회전 좌표계로 변환된 검출 전류 Id, 및 Iq가 지령 전류 Id*, 및 Iq*를 추종하도록 지령 전압 Vd*, 및 Vq*을 생성한다.
도 5는 도 4의 전동기의 제어 방법의 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다. 단, 오프라인으로 사전에 추정된 저항과 영구자석의 자속의 관계식을 이용하면, 하기 112와 113의 과정은 생략할 수 있다.
도 5를 참조하면, 먼저 전동기(10)의 저항값 Ra를 측정한다(111). 이 때, 전동기(10)의 저항값 Ra는 인버터(60)로부터 전동기(10)에 입력되는 전압과 전류의 관계를 통해서 측정할 수 있다.
다음으로, 위치 추정기(70)는 전동기(10)의 저항 Ra와 온도의 관계를 추정한다(112). 도 6은 전동기(10)의 온도에 따른 저항 Ra의 변화를 측정한 결과이다. 여기서, 온도에 따른 저항 Ra의 변화는 전동기(10)의 종류에 따라 달라질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 전동기(10)의 저항 Ra는 전동기(10)의 온도에 따라 선형적으로 증가한다. 따라서, 오프라인(off-line) 실험을 통해 복수의 온도에서의 전동기(10)의 저항값을 측정한다면, 전동기(10)의 저항 Ra와 온도의 관계는 하기 수학식 6과 같이 근사화하여 표현될 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00006
여기서, T는 전동기(10)의 온도, Tamb는 전동기(10)의 주변 온도(예를 들어, 상온인 25 ℃), Ra,amb는 주변 온도에서의 전동기(10)의 저항, a는 전동기(10)의 저항의 온도 계수를 나타낸다.
한편, 오프라인 실험을 통해 추정된 저항 Ra와 온도의 관계는 위치 추정기(70)에 저장된다. 이에 따라, 위치 추정기(70)는 전동기(10)의 저항 Ra와 온도의 관계를 이용하여, 측정된 저항 Ra를 통해 전동기(10)의 온도를 추정할 수 있다.
다음으로, 위치 추정기(70)는 영구자석에 의한 자속 φa와 온도의 관계를 추정한다(113). 도 7은 전동기(10)의 온도에 따른 영구자석에 의한 자속 φa의 변화를 나타낸다. 여기서, 온도에 따른 자속 φa의 변화는 영구자석의 종류에 따라 달라질 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 영구자석에 의한 자속 φa는 전동기(10)의 온도에 따라 선형적으로 감소한다. 여기서, 영구자석에 의한 자속 φa와 온도의 관계는 물리적 상수로서 영구자석의 잔류자속밀도의 온도계수(예를 들어, NdFe 자석의 경우 -0.12 내지 -0.10 %/℃)로 나타낼 수 있다. 결국, 전동기(10)에 사용된 영구자석의 종류를 확인하면, 영구자석의 잔류자속밀도의 온도계수에 따라 영구자석에 의한 자속 φa와 온도의 관계를 추정할 수 있다.
이에 따라, 위치 추정기(70)에는 영구자석의 종류에 따라 영구자석에 의한 자속 φa와 온도의 관계가 저장되며, 위치 추정기(70)는 상온 25 ℃에서의 영구자속에 의한 자속값과 영구자석의 잔류자속밀도의 온도계수를 사용하여, 도 7과 같은 영구자석에 의한 자속 φa와 온도의 관계를 추정할 수 있다.
그리고, 영구자속에 의한 자속 φa와 온도의 관계는 하기 수학식 7과 같이 근사화되어 표현될 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00007
여기서, φa,amb는 주변 온도에서의 영구자석에 의한 자속, b는 영구자석의 잔류자속밀도의 온도계수를 나타낸다.
다음으로, 위치 추정기(70)는 저항 Ra와 자속 φa의 관계를 추정한다(114). 이 때, 저항 Ra에 대한 자속 φa의 관계는 상기 수학식 6, 및 수학식 7을 통해 하기 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 8]
Figure pat00008
여기서, c, d는 수학식 8의 계수를 나타낸다. 그리고, 수학식 8을 이용하면, 도 8에 도시된 바와 같이 저항 Ra에 대한 자속 φa의 관계를 나타낼 수 있다.
다음으로, 위치 추정기(70)는 저항 Ra에 대한 자속 φa의 관계를 통해 영구자석에 의한 자속값을 추정한다(115). 이에 따라, 위치 추정기(70)는 전동기(10)에 입력되는 전압과 전류의 관계를 통해서 측정한 저항값과 저항값을 통해서 추정한 영구자석에 의한 자속값을 이용하여 전동기(10)의 수학적 모델을 보상한다. 본 발명의 일 측면에 의하면, 전동기(10)의 온도를 측정하는 온도 센서를 사용하지 않더라도, 전동기(10)의 온도에 따라 저항값과 영구자석에 의한 자속값을 보상함으로써, 전동기(10)의 온도가 변화하는 경우에도 안정하게 센서리스 제어를 수행할 수 있다.
10: 전동기 20: 속도 지령기
30: 속도 제어기 40: 전류 제어기
50: 좌표 변환기 60: 인버터
70: 위치 추정기 80: 좌표 변환기

Claims (10)

  1. 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하고, 상기 보상된 저항과 영구자석에 의한 자속에 기초하여 회전자의 추정 속도를 생성하는 위치 추정기; 및
    상기 회전자의 지령 속도와 상기 회전자의 추정 속도에 기초하여 상기 회전자의 지령 전류를 생성하는 속도 제어기; 를 포함하는 전동기의 센서리스 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 추정기는 상기 전동기의 온도에 따라 변동된 저항값을 측정하고, 상기 측정된 저항값을 기초로 상기 전동기의 온도를 추정하고, 상기 추정된 온도를 기초로 상기 영구자석에 의한 자속값을 추정하는 전동기의 센서리스 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치 추정기는 사전에 복수의 온도에서의 저항값을 측정하여 온도에 따른 상기 저항의 변화를 추정하는 전동기의 센서리스 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 위치 추정기는 영구자석의 잔류자속밀도의 온도 특성에 따라 온도에 따른 상기 자속의 변화를 추정하는 전동기의 센서리스 제어 장치.
  5. 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계;
    상기 보상된 저항과 영구자석에 의한 자속에 기초하여 회전자의 추정 속도를 생성하는 단계; 및
    상기 회전자의 지령 속도와 상기 회전자의 추정 속도에 기초하여 상기 회전자의 지령 전류를 생성하는 단계; 를 포함하는 전동기의 센서리스 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전자의 추정 속도에 기초하여 상기 회전자의 추정 위치를 생성하는 단계;
    상기 회전자의 추정 위치에 기초하여 검출 전류의 좌표계를 변환하는 단계; 및
    상기 회전자의 지령 전류와 상기 변환된 검출 전류에 기초하여 상기 회전자의 지령 전압을 생성하는 단계; 를 더 포함하는 전동기의 센서리스 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계는 상기 전동기의 온도에 따라 변동된 저항값을 측정하고, 상기 측정된 저항값을 기초로 상기 전동기의 온도를 추정하고, 상기 추정된 온도를 기초로 상기 영구자석에 의한 자속값을 추정하는 전동기의 센서리스 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계는 사전에 복수의 온도에서의 저항값을 측정하여 온도에 따른 상기 저항의 변화를 추정하는 전동기의 센서리스 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계는 영구자석의 잔류자속밀도의 온도 특성에 따라 온도에 따른 상기 자속의 변화를 추정하는 전동기의 센서리스 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전동기의 온도에 따라 저항과 영구자석에 의한 자속을 보상하는 단계는 전동기에 입력되는 전압과 전류의 관계를 통해서 저항값을 측정하는 전동기의 센서리스 제어 방법.
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