The AC motor drive systems have many advantages in comparison with the DC motor drive systems from the viewpoint of size, maintenance, environment, and reliability. However, because AC motors have nonlinear speed-torque characteristics, the AC motor drive systems have disadvantage in speed control compared with the DC motor drive systems. The field oriented control scheme which de-couples and independently controls a torque component current and a flux component current is employed for the Ac motor drive system. The field oriented control scheme gives high control performances to the AC motor drive systems, whose characteristics are anology to one of the DC motor drive systems. Therefore, the amount of AC motor deive systems employed for the motion control systems instead of the DC motor drive systems has been increased.
The three-phase PWM inverter is an essential component for AC motor drive systems. The three-phase PWM inverter has three or four current sensors for controlling phase currents or protecting switching devices and motor. However, when these sensors have the imbalance of gain and DC offset, the pulsating torque may be produced because there are variations in each sensor for sensing phase currents. The pulsating torque gives rise to the deterioration of control performance. Futhermore, the additional hardware, A/D converters are needed to implement a digital current control and other problem such as the complexity, cost, space may be generated.
To overcome these problems, the single current sensor technique obtaining three phase currents using only one current sensor located in the dc-link stage have been studied in several literatures. This technique has some practical problems such as unreliable detection problem and phase shift problem to implement for AC drive systems. In many literatures, to solve these practical problems, complex sampling process is used or two or more than sampling of a dc-link current for a period is carried out. These cause to the system complexity and degradation.
In this dissertation, a new method of detecting three phase currents from the dc-link current is proposed by using the modified SVPWM technique and estimation scheme together with the parameter identification. Since the proposed method has the constant sampling time and requires only one sampling for a sampling period, it is simple to implement using a micro processor. When the duration of an active state vector is not long enough to acquire the adequate information on phase currents from the dc-link current, the estimation scheme using system parameters obtained from RLSM is applied to solve this problem. The proposed method is simple, has a small detection error, and identifies system parameters.
교류 전동기의 구동에 있어서 속도제어, 위치제어, 토오크제어, 장력제어 등의 여러가지 변수에 대한 제어를 행하기 위해서 전류제어를 기본으로 하고 있다. 이러한 전류 제어와 구동기에서의 전력스위칭소자의 단락, 지락 등으로부터의 보호 및 전동기의 권선보호를 위하여 홀센서 등 속응성 있는 전류센서의 사용이 필요하다. 보통 3상 인버터의 경우 직류링크단에 1개, 상전류 검출을 위한 전동기 권선에 2 또는 3개 등 3∼4개의 전류 센서가 교류 전동기 구동을 위해 사용되어 지고 있다. 그러나, 이러한 전류센서들이 서로 이득이 다르고 각각 옵셋이 존재할 경우, 전동기 전류제어에 악 영향을 끼치게 된다. 그러므로, 이러한 전류센서의 개수를 줄임으로써 위에서 언급한 문제점도 해결함과 동시에, 전류센서 사용갯수의 감소 및 그에 따른 부가 H/W의 감소에 따른 가격절감, 소형화 등의 이점을 얻기 위하여 많은 연구가 행해지고 있다.
3상 인버터의 경우 스위칭의 상태에 따라 직류링크단의 전류는 3상 중의 어느 한상의 전류와 그 크기가 갖게 된다. 즉, 직류링크단의 전류와 그때의 스위칭상태를 가지고 전동기의 한상의 전류를 얻어낼 수 있는 것이다. 이것이 단일전류센서기술의 기본원리이다. 그러나, 이 기술을 적용하기에는 여러가지 문제점이 있다. 첫째, 직류링크 전류를 통해서 알 수 있는 상전류의 개수는 오직 하나이다. 그러므로 다른 2상의 전류는 다른 스위칭상태에서의 직류링크 값으로부터 얻어져야 하는데, 이 경우 각각 얻어진 상전류사이에는 위상차에 의한 검출오차가 있게 된다. 둘째, 직류링크단의 전류센서는 보통 스위칭소자 보호를 위해 스위칭소자의 직류링크단에 부착되어 있는 스누버 커패시터의 앞 쪽에 설치되어 있기 때문에 여기서 검출된 전류에는 스위칭시의 과도전류인 스누버전류가 포함되어 있다. 이 스누버전류는 어느 시간 후에는 감소하여 0이 되지만, 짧은 시간동안 전압벡터가 인가될 경우에는 아직 감소되지 않은 스누버전류가 직류링크전류에 포함되어 검출오차를 크게 할 수 있다. 셋째, 인버터의 전압벡터가 0벡터일 경우에는 직류링크단의 전류는 0이 되어 상전류를 얻을 수가 없다. 그러므로, 직류링크단 전류의 검출은 항상 능동전압벡터가 가해질 경우에 이루어져야 한다.
본 논문에서는 이러한 검출조건을 만족하면서 한 주기동안에 한번의 직류링크전류의 검출만으로도 위상차에 따른 검출오차가 없는 방식을 개발, 제안하였다. 또한 스누버전류의 정량적 해석을 통하여 스누버전류와 검출오차와의 관계를 수식적으로 도출하였으며 이에 따라 검출오차 감소를 위한 인버터설계시의 고려사항을 제시하였다. 아울러 상전류 추정 알고리즘과 RLSM을 이용하여 검출오차가 작은 간접 상전류 검출방식을 제안함과 동시에 전동기 정수를 동정화하여 전류제어기의 성능향상에 필요한 전동기의 정수를 알아내었다. 이러한 제안방식의 타당성은 실험을 통해 입증하였으며, 제안된 방식은 간단하지만 좋은 검출성능을 갖음을 알 수 있다.
