KR0149268B1 - 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법 및 그 장치 Download PDF

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고이치 도다
요시오 오가와
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야스후쿠 마타미
가부시키가이샤 후지쓰 제너럴
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Abstract

교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 동시에, 적어도 스위치 수단에 의해서 입력 교류 전류 파형을 입력 전압과 동일 위상의 정현파로 하는 변환기부와, 압축기 및 송풍기를 구동시키는 제1 및 제2모터와, 각 모터에 상기 변환된 직류 전원은 교류 전원으로 변환시켜 공급하기 위한 제1 및 제2인버터부와, 공기 조화기의 적어도 압축기 및 송풍기를 제어하는 마이크로 컴퓨터로서, 공기 조화기의 제어에 필요한 입출력 회로의 입출력을 행하여 적어도 공기 조화기의 압축기 및 송풍기를 제어하는 동시에, 교류 전원으로부터의 입력 교류 전류를 입력 교류 전원과 동일 위상의 정현파로 하고, 동일 교류 전원으로부터의 입력 역율을 개선하는 동시에, 인버터부의 직류 전원을 얻을 수 있는 변환기부에 포함되는 스위치 수단을 교류 전원의 입력 교류 전류 및 변환기부의 출력 직류 전압에 기초하여 온, 오프 제어하는 PWM 신호를 마이크로 컴퓨터 내부에서 발생시켜 출력하고, 또한 이것과 동시에 각 모터를 각각 인버터 제어하기 위해 각 인버터부의 스위치 수단을 온, 오프 제어하는 PWM 신호를 마이크로 컴퓨터 내부에서 발생시켜 출력한다.

Description

공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법 및 그 장치
제1도는 본 발명의 공기 조화기의 제어 장치의 일실시예를 도시하는 개략적 블록선도.
제2도는 제1도에 도시한 제어 장치의 동작, 제어 방법을 설명하는 개략적 타임차트도.
제3도는 제1도에 도시한 제어 장치의 동작, 제어 방법을 설명하는 개략적 타임차트도.
제4도는 본 발명의 변형 실시예를 도시하는 공기 조화기의 제어 장치의 개략적 블록선도.
제5도는 제4도에 도시한 제어 장치의 동작, 제어 방법을 설명하는 개략적 타임차트도.
제6도는 제1도에 도시한 공기 조화기의 제어 장치에 이용되는 마이크로 컴퓨터의 개략적 구성도.
제7도는 제6도에 도시한 마이크로 컴퓨터의 동작을 설명하는 개략적 타임차트도.
제8도는 제1도에 도시한 공기 조화기의 제어 장치에 이용되는 마이크로 컴퓨터의 개략적 구성도.
제9도는 제4도에 도시한 공기 조화기의 제어 장치에 이용되는 마이크로 컴퓨터의 개략적 구성도.
제10도는 종래의 공기 조화기의 제어 장치의 개략적 블록선도.
제11도는 제10도에 도시한 제어 장치의 동작을 설명하는 타임차트도.
제12도는 제10도에 도시한 제어 장치의 동작을 설명하는 타임차트도.
제13도는 제10도에 도시한 제어 장치의 동작을 설명하는 타임차트도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 변환기부 3,30 : 브러쉬리스 모터
4 : 제1인버터부 13 : 제2인버터부
21 : 전류 검출부 22 : 전압 검출부
23 : 제1위치 검출회로 24 : 제2위치 검출회로
25 : 마이크로 컴퓨터 26,27,28 : 제1, 제2 및 제3구동부
본 발명은 공기 조화기의 압축기나 송풍기의 모터를 제어하는 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 특히 상세하게는 단일 마이크로 컴퓨터에 의해서 압축기나 송풍기를 제어하는 동시에, 압축기나 송풍기를 구동시키는 인버터에 필요한 직류 전압을 얻을 수 있는 변환기를 제어가능하게 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
종래, 공기 조화기는 압축기나 송풍기를 각각 구동시키는 각 모터의 제어수단을 가지고 있다. 예를 들어 압축기의 모터의 구동에 있어서의 상용의 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키고, 이 변환된 직류 전원을 제어수단에 의해서 임의의 교류 전원을 변환시켜 압축기의 모터에 공급한다. 이 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 변환 수단으로서는 일반적으로 콘덴서 입력형인 변환기가 이용된다. 그러나, 교류 전원으로부터의 입력 교류 전류 파형이 왜곡파가 되기 때문에 역율이 저하하는 동시에, 고조파 전류가 발생한다.
그래서, 입력 교류 전류 파형을 입력 전압과 동일 위상의 정현파로 하여 입력 역율을 개선하고, 고조파를 감소시키는 변환기가 여러가지 제안되고 있다. 이 변환기를 사용한 공기 조화기는 압축기 및 송풍기의 각 모터를 구동시키고 마이크로 컴퓨터에 의해서 제어되고 있다. 이 일예를 제10도를 참조하여 상세히 설명한다.
상기 공기 조화기의 제어 장치는 상응 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 변환기부(2)와, 변환기부(2)의 출력 직류 전압을 소정의 교류 전압으로 변환시켜 압축기의 제1브러쉬리스 모터(3)에 공급하는 제1인버터부(4)와, 변환기부(2)에 있어서의 입력 전류(정류된 전류), 입력 전압(정류한 전압) 및 출력 전압에 따라서 IGBT 제어신호를 출력하여 스위치 수단인 IGBT(트랜지스터)(2a)를 온, 오프 구동시키는 변환기 제어부(5)와, 제1브러쉬리스 모터(3)의 단자 전압에 의해 이 브러쉬리스 모터(3)의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출부(6)와, 이들 검출한 위치 검출신호를 입력하고, 적어도 제1인버터부(4)의 복수의 트랜지스터(Ua,Va,Wa,Xa,Ya,Za)를 입력한 위치 검출신호에 기초하여 온, 오프 제어하기 위한 인버터 제어신호(PWM신호)를 출력하는 마이크로 컴퓨터(7)와, 그 제어신호를 입력하여 각 트랜지스터(Ua,Va,Wa,Xa,Ya,Za)를 온, 오프 구동시키는 상부 아암 구동부(8) 및 하부 아암 구동부(9)와, 그 상부 아암 구동부(8)의 출력 구동신호의 온 부분을 마이크로 컴퓨터(7)로부터의 쵸핑 신호에 의해 소정으로 쵸핑하기 위한 쵸핑부(10)와, 상용 교류 전원(1)을 소정 직류 전원으로 변환시키는 스위칭 전원(11)과, 스위칭 전원(11)의 출력 직류 전압을 소정의 교류 전압으로 변환시켜 실외측의 송풍기의 제2브러쉬리스 모터(12)에 공급하는 제2인버터부(13)와, 제2브러쉬리스 모터(12)의 내부의 홀 소자(12a)로부터 출력되는 이 브러쉬리스 모터(12)의 회전자의 위치 검출신호를 입력하고, 또한 마이크로 컴퓨터(7)로부터의 회전수 지령신호를 입력하며, 적어도 스위칭 전원(11)의 스위치 수단인 트랜지스터(11d)를 온, 오프하는 동시에, 제2인버터부(13)의 복수의 트랜지스터(Ub,Vb,Wb,Xb,Yb,Zb)를 입력한 위치 검출신호에 기초하여 온, 오프하는 인버터 제어신호를 출력하는 브러쉬리스 모터 제어부(14)로 구성되어 있다.
변환기부(2)는 스위치 수단의 IGBT(2a)외에 상용 교류 전원(1)을 직류로 정류하는 정류 회로(2b)와, 리액터(2c)와, 역전류 저지용의 다이오드(2d)와, 평활용 콘덴서(2e)로 구성되며, 상용 교류 전원(1)을 직류 전원으로 변환시켜 소정의 직류 전압을 제1인버터부(4)에 공급한다.
제1인버터부(4)는 변환기부(2)의 정단자와 제1브러쉬리스 모터(1)의 3상 권선(a1,b1,c1)과의 접속을 전환시키기 위한 3개의 트랜지스터(Ua,Va,Wa)로 된 상부 아암 및 상기 3상 권선(a1,b1,c1)과 변환기부(2)의 부단자와의 접속을 전환시키기 위한 3개의 트랜지스터(Xa,Ya,Za)로 된 하부 아암으로 구성되어 있다.
변환기 제어부(5)는 전류 검출회로 및 2개의 전압 검출회로와, IGBT 구동회로와, 발진기, 승산기나 비교기등으로 된 PWM 신호 발생회로가 있는 변환기 제어 전용 IC 등을 구비하고, 전류 센서(5a)를 이용하여 전류를 검출하는 동시에, 교류 전압을 정류한 전압 파형을 검출하고, 또한 출력 직류 전압을 검출하여 이들 검출한 전류, 전압에 의해 교류 전원으로부터의 입력 교류 전류가 입력 교류 전압과 동일 위상의 정현파가 되도록(제11(b)도에 도시), 변환기부(2)의 IGBT(2a)를 제어하는 제어신호(PWM 신호; 제11(a)도에 도시)를 출력한다.
마이크로 컴퓨터(7)는 위치 검출부(6)로부터의 위치 검출신호(제12(a) 내지 제12(c)도에 도시)를 입력하고, 이 위치 검출신호에 기초하여 제1브러쉬리스 모터(3)가 회전하도록 제1인버터부(4)의 상부 아암의 각 트랜지스터(Ua,Va,Wa) 및 하부 아암의 각 트랜지스터(Xa,Ya,Za)의 소정으로 온하기 위해, 제12(d) 내지 제12(i)도에 도시한 구동신호(Ua1,Va1,Wa1,Xa1,Ya1,Za1)를 각각 상부 아암 구동부(8) 및 하부 아암 구동부(9)에 출력한다.
또한, 마이크로 컴퓨터(7)는 제12(j)도에 도시하는 쵸핑 신호를 쵸핑부(10)에 출력한다. 쵸핑부(10)는 입력 쵸핑 신호에 기초하여 예를 들어 상부 아암 구동부(8)의 출력신호를 소정으로 쵸핑하기 위해서, 이 상부 아암 구동부(8)의 전원을 입력되어 있는 쵸핑 신호에 기초하여 쵸핑한다.
이것에 의해, 상부 아암 구동부(8)로부터는 제12(k) 내지 제12(m)도에 도시된 입력 구동신호의 온 부분을 쵸핑한 PWM 신호(Ua1,Va1,Wa1)가 인버터부(4)의 상부 아암의 각 트랜지스터(Ua,Va,Wa)에 출력된다. 또한, 상기 하부 아암 구동부(9)로부터는 입력 구동신호에 기초하여 제12(n) 내지 제12(p)도에 도식된 신호(Xa1,Ya1,Za1)가 인버터부(4)의 하부 아암의 각 트랜지스터(Xa,Ya,Za)에 출력된다.
상기 상부 아암 구동부(8) 및 하부 아암 구동부(9)의 출력신호에 의해서 제1인버터부 4의 상부 아암 및 하부 아암의 각 트랜지스터(Ua,Va,Wa,Xa,Ya,Za)가 소정으로 온되고, 인버터부(4)의 정단자 및 부단자와 제1브러쉬리스 모터(3)의 3상 권선(a1,b1,c1)과의 접속이 전환된다. 이것에 의해, 변환기부(2)로부터의 직류 전압이 교류 전압으로 변환되어 제1브러쉬리스 모터(3)의 3상 권선(a1,b1,c1)에 인가된다. 동시에, 상부 아암의 각 트랜지스터(Ua,Va,Wa)가 온의 경우에 상부 아암 구동부(8)의 출력신호에 의해 쵸핑 구동된다. 이 때문에, 상기 제1브러쉬리스 모터(3)의 3상 권선(a1,b1,c1)에는 제12(q) 내지 제12(s)도에 도시한 쵸핑된 교류 전압이 인가된다.
또한, 마이크로 컴퓨터(7)에 있어서는 상기 쵸핑부(10)에 출력하는 쵸핑 신호의 온, 오프비를 제1브러쉬리스 모터(3)의 회전수를 소정의 회전수로 하기 위해서 가변되고, 상기 제1브러쉬리스 모터(3)의 2상 권선(a1,b1,c1)에 인가되는 교류 전압의 쵸핑의 온, 오프비를 가변하며, 그 인가 전압을 가변하여 제1브러쉬리스 모터(3)를 회전 제어한다.
한편, 스위칭 전원(11)은 정류 회로(11a) 및 평활용 콘덴서(11b)에서 상용 교류 전원(1)을 직류 전원으로 변환시켜 소정의 직류 전압을 출력하고, 트랜스(11c), 트랜지스터(11d), 다이오드(11e) 및 평활용 콘덴서(11f)에서 그 직류 전압을 스위칭하여 가변 직류 전압으로 변환시킨다. 이 가변 직류 전압을 6개의 트랜지스터(Ub,Vb,Wb,Xb,Yb,Zb)로 구성한 제2인버터부(13)에 공급한다. 또한, 제2브러쉬리스 모터(12)는 내부에 위치 검출 센서(홀 소자)(12a)를 구비하고 있으며, 이 홀 소자(12a)는 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전자의 위치를 검출하여 제12(a) 내지 제12(c)도에 도시한 위치 검출신호를 출력한다.
상기 홀 소자(12a)로부터의 위치 검출신호를 입력하는 브러쉬리스 모터 제어부(14)는 예를 들어 브러쉬리스 모터 제어 전용 IC 등으로 구성되고, 동일 입력위치 검출신호에 기초하여 제2브러쉬리스 모터(12)가 회전하도록 제13(d) 내지 제13(i)도에 도시한 구동신호(Ub1,Vb1,Wb1,Xb1a,Yb1,Zb1)를 제2인버터부(13)의 각 트랜지스터(Ub,Vb,Wb,Xb,Yb,Zb)에 출력시킨다.
이들 구동신호에 의해 제2인버터부(13)의 각 트랜지스터가 소정으로 온되고, 이 인버터부(13)에 입력되는 스위칭 전원(11)으로부터의 가변 직류 전압이 제13(j) 내지 제13(l)도에 도시한 교류 전압으로 변환되어 제2브러쉬리스 모터(12)의 3상 권선(a2,b2,c2)에 인가된다.
또, 마이크로 컴퓨터(7)는 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전수 지령신호를 출력하고 있고, 이 회전수 지령신호를 입력하는 브러쉬리스 모터 제어부(14)는 스위칭 전원(11)의 트랜지스터(11d)를 스위칭 제어하기 위한 스위칭 신호를 출력한다(제13(m)도에 도시). 그리고, 브러쉬리스 모터 제어부(14)는 입력된 회전수 지령신호에 기초하여 상기 스위칭 신호의 온, 오프비를 가변시키고, 스위칭 전원(11)으로부터 출력되는 직류 전압을 가변시킨다. 이 가변된 직류 전압이 인버터부(13)에 의해서 가변 교류 전압으로 변환되어 제2브러쉬리스 모터(12)의 3상 권선(a2,b2,c2)에 인가된다. 이 3상 권선(a2,b2,c2)에 인가되는 교류 전압이 가변됨으로써, 제2브러쉬리스 모터(12)가 가변속 제어된다.
그러나, 종래의 이러한 공기 조화기의 제어 방법에 있어서는 입력 역율을 개선하고, 고조파 전류를 감소시키는 변환기부(2)를 제어하는 동시에, 공기 조화기에 필요한 압축기 및 송풍기를 구동시키는 모터(제1 및 제2브러쉬리스 모터(3,12)를 회전 제어하기 위해서, 변환기 제어부(5), 마이크로 컴퓨터(7) 및 브러쉬리스 모터 제어부(14)의 3개의 제어수단을 필요로 한다. 또한 제2브러쉬리스 모터(12)를 구동시키기 위해서 직류 전압을 가변하여 출력하는 스위칭 전원(11)이 필요하다. 또, 공기 조화기의 제어회로 및 전원회로가 복잡해지고, 부품수도 많으며, 신뢰성의 저하를 초래하는 동시에 공기 조화기의 비용 상승이나 대형화의 요인이 되고 있다.
또한, 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전 제어에 있어서는 마이크로 컴퓨터(7)로부터의 회전수 지령신호에 의해서만 상기 스위칭 신호의 온, 오프비가 결정되고, 스위칭 전원(11)으로부터 출력되는 직류 전압의 값이 결정되기 위해 부하의 변동에 따라 상기 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전수가 변동하며, 실제의 회전수와 회전수 지령신호에 의한 회전수가 일치하지 않는다. 즉 회전수 지령신호대로 제2브러쉬리스 모터(12)가 회전하지 않는 문제가 있다.
본 발명은 공기 조화기의 변환기, 압축기 및 송풍기의 제어를 공기 조화기의 단일 마이크로 컴퓨터로 제어할 수 있는 공기 조화기의 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 제어 장치의 구성은 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 동시에, 적어도 스위치 수단에 의해서 입력 교류 전류 파형을 입력 전압과 동일 위상의 정현파로 하는 변환기와, 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터와, 이 각 모터에 상기 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환시켜 공급하기 위한 복수의 인버터와, 이 공기 조화기의 적어도 압축기 및 송풍기를 제어하는 마이크로 컴퓨터로 구성된 제어 장치에 있어서, 상기 변환기의 출력 직류 전원을 상기 복수의 인버터에 공급하도록 상기 복수의 인버터를 병렬로 접속하며, 상기 마이크로 컴퓨터로부터 적어도 입력 교류 전류 및 상기 변환기의 출력 직류 전압에 따라서 상기 스위치 수단을 제어하는 제어신호를 출력하는 변환기 제어수단과, 상기 복수의 인버터를 제어하는 제어신호를 출력하는 인버터 제어수단을 포함하고 있다.
이러한 구성에 의해 상기 마이크로 컴퓨터는 공기 조화기에 필요한 입출력 회로와의 입출력을 행하고, 공기 조화기를 제어한다. 이것과 동시에 이 마이크로 컴퓨터로부터는 상용 교류 전원으로부터의 입력 교류 전류를 입력 교류 전압과 동일 위상의 정현파로 하고, 이 상용 교류 전원으로부터의 입력 역율이 개선되도록 변환기의 스위치 수단을 온, 오프 제어하는 PWM 신호가 출력된다.
또, 이 동작과 동시에, 마이크로 컴퓨터로부터는 공기 조화기에 필요한 압축기 및 송풍기를 구동시키는 모터(브러쉬리스 모터 또는 유도 전동기)를 각각 인버터 제어하기 위해 각각의 인버터의 스위치 수단을 온, 오프 제어하는 PWM 신호가 출력된다.
따라서, 단일 제어수단인 마이크로 컴퓨터에 의해 공기 조화기의 제어, 변환기의 스위치 수단의 제어 및 공기 조화기에 필요한 압축기나 송풍기의 각 모터의 인버터 제어가 행해진다.
또한, 변환기의 출력 직류 전압을 각 모터에 인가하고 있고, 하나의 전원회로에서 각 모터를 구동시키고 있으므로, 부품수의 삭감, 신뢰성의 향상, 공기 조화기의 비용 저하 또는 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명에 의한 공기 조화기의 제어 방법 및 그 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또, 도면중 제10도와 동일 부분 및 그것에 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 중복 설명을 생략한다.
제1도에 있어서, 이 공기 조화기의 제어 장치(32)의 구성은 변환기부(2)의 입력 교류 전류를 검출하기 위한 전류 센서(CT)(20) 및 전류 검출부(21)와, 변환기부(2)의 출력 직류 전압을 검출하는 전압 검출부(22)와, 제10도에 도시한 위치 검출부(6)와 같은 구성으로 한 제1위치 검출부(23)와, 송풍기(34)를 구동시키는 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전자의 위치 검출신호를 출력하는 제2위치 검출부(24)와,이 공기 조화기의 제어에 필요한 입출력을 행하는 동시에, 제10도에 도시한 마이크로 컴퓨터(7)의 기능(인버터 제어신호(PWM 신호)를 출력하는 기능 등)외에 전류 검출부(21)로부터의 전류 검출신호, 전압 검출부(22)로부터의 전압 검출신호, 제1위치 검출부(23)로부터의 위치 검출신호 및 제2위치 검출부(24)로부터의 위치 검출신호를 입력하고, 변환기부(2)에 포함되는 IGBT(트랜지스터)(2a)를 소정으로 온, 오프하며, 이 온비율을 가변시킨 제어신호(PWM 신호)를 출력하고, 제1 및 제2인버터부(4,13)를 각각 제어하기 위한 제어신호(PWM 신호를 포함)를 출력하는 마이크로 컴퓨터(25)와, 마이크로 컴퓨터(25)로부터의 제어신호에 의해 제1 및 제2인버터부(4,13)의 복수의 트랜지스터를 각각 구동시키는 제1 및 제2구동부(26,27)와, 마이크로 컴퓨터(25)로부터의 PWM 신호에 의해 IGBT(2a)를 온, 오프 구동시키는 제3구동부(28)로 구성되어 있다.
상기 공기 조화기의 제어 장치(32)의 작용을 설명한다. 마이크로 컴퓨터(25)는 실외기를 제어하는 한편, 전류 검출부(21) 및 전압 검출부(22)로부터의 검출신호에 따라서 변환기부(2)의 IGBT(2a)를 소정으로 스위칭하는 PWM 신호를 제3구동부(28)에 출력하는 동시에, 압축기(33)의 제2브러쉬리스 모터(3)의 회전자의 위치 검출신호를 제1위치 검출부(23)로부터 입력하여 제1인버터부(4)의 6개의 트랜지스터(Ua,Va,Wa,Xa,Ya,Za)를 제어하는 제어신호를 출력한다. 동시에, 송풍기(34)의 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전자의 위치 검출신호를 제2위치 검출부(24)로부터 입력하는 제2인버터부(13)의 6개의 트랜지스터(Ub,Vb,Wb,Xb,Yb,Zb)를 제어하는 제어신호를 출력한다.
또, 전류 검출부(21)는 예를 들어 정류 다이오드 및 저항회로로 구성되며, 전류 센서(20)로 검출한 입력 교류 전류 파형을 마이크로 컴퓨터(25)의 입력가능 레벨(전압치)로 변환시킨다.
전압 검출부(22)는 예를 들어 변환기부(2)의 출력 직류 전압을 강하시키기 위한 분압 저항회로와, 이 강압한 아날로그치를 절연하고, 디지탈치(H,L)로 변환하여 마이크로 컴퓨터(25)에 출력하는 포토커플러 회로로 구성되어 있다. 이 전압 검출부(22)의 분압 저항회로의 분압비는 변환기부(2)의 출력 직류 전압이 소정치(예를 들어 제2(a)도에 도시한 300V) 이하인 경우에는 포토커플러 회로의 출력이 H레벨이 되고, 그 출력 직류 전압이 소정치를 초과했을 때에는 포토커플러 회로의 출력이 L레벨이 되도록 설정되어 있다. 이것에 의해, 전압 검출부(22)로부터의 전압 검출신호는 H 또는 L 레벨이 되고, 이 H 또는 L 레벨의 신호가 마이크로 컴퓨터(25)에 입력한다.
전압 검출부(22)으로서는 변환기부(2)의 출력 직류 전압과 소정치와의 차에 따른 아날로그치를 출력하도록 해도 좋다. 이 경우, 전압 검출부(22)로부터의 아날로그 신호를 마이크로 컴퓨터(25)의 A/D변환 입력포트에 입력하면 좋다.
제2도의 타임차트도를 참조하여 상기 공기 조화기(32)의 제어 장치에 이용하고 있는 변환기부(2)의 제어 방법에 관해서 설명한다.
먼저, 마이크로 컴퓨터(25)는 미리 내부의 메모리에 기억되어 있는 데이타(제2(b)도에 도시한 IMn; n은 정수) 및 입력되어 있는 변환기부(2)의 출력 직류 전압의 검출신호(H 또는 L레벨)에 기초하여 제2(c)도에 도시한 전류지령 ISn을 산출한다. 또, 메모리 데이타 IMn는 입력 교류 전류 반주기분의 정현파 데이타(기본 데이타)이다.
이 전류지령 ISn의 산출 방법으로서는 소정시간(예를 들어 제2(d)도에 도시한 입력 교류 파형의 제로 크로스)마다 전압 검출부(22)로부터의 전압 검출신호를 검출하고, H레벨(300V 이하)일 때에는 메모리 데이타 IMn에 메모리 데이타의 소정비율을 가산하여 전류지령 ISn으로 하고, L레벨(300V를 초과)이 될 때까지는 그 메모리 데이타 IMn에 이 메모리 데이타의 소정비율을 가산하여 전류지령 ISn을 크게 한다. 반대로 L PWM레벨(300V 초과)일 때에는 메모리 데이타 IMn에 이 메모리 데이타의 소정비율을 감산하여 전류지령 ISn으로 하고, H레벨(300V 이하)이 될 때까지 이 메모리 데이타의 소정비율을 감산하여 전류지령 ISn을 작게 한다.
이렇게 하여 산출한 전류지령 ISn에 기초하여 변환기부(2)의 IGBT(2a)를 소정으로 온, 오프하고, 변환기부(2)의 출력 직류 전압이 소정치(300V)가 되도록 한다.
또한, 전류 검출부(21)는 입력 교류 전류를 검출하고, 이 전류 검출신호를 마이크로 컴퓨터(25)에 출력하고 있다. 마이크로 컴퓨터(25)는 제로 크로스점(T0)으로부터 소정시간 T마다의 Tn(T0 내지 T9)시에 그 전류 검출신호에 의해 제2(e)도에 도시한 전류치 IRn를 검출한다. 또, 제로 크로스점은 실외기의 기존의 입출력 회로의 1개인 입력 교류의 주파수의 판별 등에 사용되는 제로크로스 검출회로에서의 검출신호에 의해 제로크로스점(T0)을 검출한다.
다음에, Tn시에 있어서의 전류지령 ISn(제2(c)도에 도시)과 검출전류 IRn(제2(e)도에 도시)를 비교하여, ISn>IRn인 경우 변환기부(2)의 IGBT(2a)를 제어하는 PWM 신호의 온 시간 Dn을 소정치만 증가시키고, 반대로 ISn>IRn인 경우 변환기부(2)의 IGBT(2a)를 제어하는 PWM 신호의 온 시간 Dn을 소정치만 감소시킨다(제2(f)도를 참조).
이것에 의해, 제2(d)도에 도시된바와 같이, 상용 교류 전원(1)으로 부터의 입력 교류 전류를 입력 교류 전압과 동일 위상의 정현파로 제어할 수 있다. 이 때, 이미 설명한 바와 같이, 변환기부(2)의 출력 직류 전압에 관해서도 소정치로 제어된다.
한편, 제1도로부터 명백한 바와 같이, 변환기부(2)의 출력에는 제1 및 제2인버터부(4,13)가 병렬로 접속되어 있고, 제1인버터부(4)는 압축기(33)의 제1브러쉬리스 모터(3)를 구동시키고, 제2인버터부(13)는 송풍기(34)의 제2브러쉬리스 모터(12)를 구동시킨다. 또, 제1 및 제2브러쉬리스 모터(3,12)는 3상 모터이며, 또한 실외기 및 변환기부(2)의 IGBT(2a)를 제어하는 1개의 마이크로 컴퓨터(25)에 의해서 제어된다.
제2위치 검출부(24)는 예를 들어 비교수단이나 증폭수단으로 구성되어 있고, 제2브러쉬리스 모터(12)의 내부에 구비되어 있는 3개의 홀 소자(12a)로부터의 f신호를 입력하고, 이 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전자의 위치 검출신호를 마이크로 컴퓨터(25)에 출력한다.
제2인버터부(13)는 변환기부(2)의 정단자와 제2브러쉬리스 모터(12)의 3상 궈권선(a2,b2,c2)과의 접속을 전환하는 3개의 트랜지스터(Ub,Vb,Wb)로 이루어진 상부 아암 및 3상 권선(a2,b2,c2)과 변환기부(2)의 부단자와의 접속을 전환시키는 3개의 트랜지스터(Xb,Yb,Zb)로 이루어진 하부 아암으로 구성되어 있다.
또, 제1도중, 제1구동부(26)는 제10도에 도시한 상부 아암 구동부(8) 및 하부 아암 구동부(9)를 1개로 한 구성이며, 제2구동부(27)는 상기 구동부(26)와 같은 구성으로 되어 있다.
다음에, 제3도의 타임차트도를 참조하여 제어 방법을 설명한다. 우선 실내기의 제어 장치로부터의 지령등에 따라서 마이크로 컴퓨터(25)가 실외기의 압축기(33) 및 송풍기(34)를 제어하고 있는 것으로 한다.
제2위치 검출부(24)에는 제2브러쉬리스 모터(12)의 내부의 각 홀 소자(12a)로부터의 신호(제3(a) 내지 제3(c)도에 도시)가 입력되고, 이 제2위치 검출부(24)는 제3(d) 내지 제3(f)도에 도시한 위치 검출신호를 마이크로 컴퓨터(25)에 출력한다.
마이크로 컴퓨터(25)는 입력 위치 검출신호에 기초하여 제2브러쉬리스 모터(12)가 회전하도록 제2인버터부(13)의 각 트랜지스터(Ub,Vb,Wb,Xb,Yb,Zb)를 소정으로 온하고, 변환기부(2)의 정단자 및 부단자와 제2브러쉬리스 모터(12)의 3상 권선(a2,b2,c2)과의 접속을 전환하여 이 3상 권선(a2,b2,c2)에 변환기부(2)로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 인가하고, 제2브러쉬리스 모터(12)를 회전시키는 제어신호(U2,V2,W2,X2,Y2,Z2)를 마이크로 컴퓨터(25)의 내부에서 발생시킨다.
이 때, 마이크로 컴퓨터(25)는 발생된 제어신호중 제2인버터부(13)의 상부 아암 또는 하부 아암의 적어도 한쪽의 아암, 예를 들어 상부 아암의 트랜지스터(Ub,Vb,Wb)를 소정으로 온하는 제어신호의 온 부분을 상기 마이크로 컴퓨터(25) 내부에서 상기 제어신호의 주파수보다 높은 주파수로 상부 아암의 각 트랜지스터(Ub,Vb,Wb)를 온, 오프하는 소정의 온, 오프비의 쵸핑 신호로 한다. 이것에 의해서, 마이크로 컴퓨터(25)로부터는 그 온 부분을 쵸핑 신호로 한 제어신호(U2,V2,W2)(제3(g) 내지 제3(i)도에 도시) 및 그외의 제어신호(X2,Y2,Z2)(제3(j) 내지 제3(l))에 도시)가 출력된다. 이 출력된 제어신호(U2,V2,W2,X2,Y2,Z2)가 제2구동부(27)를 통하여 제2인버터부(13)에 입력되고, 제2인버터부(13)의 각 트랜지스터(Ub,Vb,Wb,Xb,Yb,Zb)가 소정으로 온되는 동시에, 상부 아암의 트랜지스터(Ub,Vb,Wb)가 그 온시에 상기 제어신호의 쵸핑 신호에 의해 온, 오프된다.
그리고, 변환기부(2)로부터의 직류 전압이 교류 전압으로 변환되는 동시에 쵸핑되고, 상기 교류 전압이 소정의 전압으로 되며, 제2브러쉬리스 모터(12)의 3상 권선(a2,b2,c2)에는 제3(m) 및 제3(o)도에 도시한 교류 전압이 인가되고, 제2브러쉬리스 모터(12)가 회전 제어된다.
또한, 제1브러쉬리스 모터(3)에 관해서도 마이크로 컴퓨터(25)에 의해서 상기와 같은 방법으로 회전 제어가 행해진다. 마이크로 컴퓨터(25)는 제1위치 검출부(23)로부터 출력되는 위치 검출신호를 입력하고, 이 위치 검출신호에 기초하여 제1브러쉬리스 모터(3)가 회전되도록, 제1인버터부(4)의 각 트랜지스터(Ua,Va,Wa,Xa,Ya,Za)를 소정으로 온하는 제어신호(U1,V1,W1,X1,Y1,Z1)를 내부에서 발생시킨다.
더구나, 그 제어신호(U1,V1,W1,X1,Y1,Z1)중, 제1인버터부(4)의 상부 아암 또는 하부 아암의 적어도 한쪽의 아암 예를 들면 상부 아암의 각 트랜지스터(Ua,Va,Wa)를 소정으로 온하는 제어신호(U1,V1,W1)의 온 부분을 마이크로 컴퓨터(25) 내부에서 상기 제어신호의 주파수보다 높은 주파수로 상기 트랜지스터(Ua,Va,Wa)를 온, 오프하는 소정의 온, 오프비의 쵸핑 신호로 한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(25)는 그 쵸핑 신호로한 구동신호를 포함하는 제어신호(U1,V1,W1,X1,Y1,Z1)를 출력한다.
상기 출력된 제어신호(U1,V1,W1,X1,Y1,Z1)가 제1구동부(26)를 통하여 제1인버터부(4)에 입력되고 제1인버터부(4)의 각 트랜지스터(Ua,Va,Wa,Xa,Ya,Za)가 소정으로 온도는 동시에, 트랜지스터(Ua,Va,Wa)가 그 온시에 쵸핑된다. 이것에 의해, 제1브러쉬리스 모터(3)의 3상 권선(a1,b1,c1)에는 변환기부(2)로부터의 직류 전압을 교류로 변환시키는 동시에, 쵸핑한 교류 전압이 인가되고, 제1브러쉬리스 모터(3)가 회전 제어된다.
또, 상기 제어신호(U1,V1,W1,X1,Y1,Z1)는 제12도에 도시한 신호(Ua1,Va1,Wa1,Xa1,Ya1,Za1)와 동일하게 된다.
여기서, 제2브러쉬리스 모터(12)에 있어서의 회전 제어를 상세히 설명한다. 먼저, 마이크로 컴퓨터(25)는 입력 포트를 통하여 입력된 위치 검출신호(제3(d) 내지 제3(f)도에 도시)에 기초하여 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전수를 산출한다. 이 회전수의 산출방법으로서는 예를 들어 입력된 3개의 위치 검출신호(제3(d) 내지 제3(f)도에 도시)의 상승, 또는 상승 동안의 시간을 계측함으로써 행해진다.
상기 산출 회전수와 제2브러쉬리스 모터(12)의 소정의 회전수를 비교하고, 이 산출 회전수가 소정의 회전수보다 작은 때에는 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전수를 소정의 회전수로 한다. 이 때문에, 제2인버터부(13)를 구성하는 상부 아암의 각 트랜지스터(Ub,Vb,Wb)의 구동신호(U2,V2,W2)의 온 부분의 쵸핑 신호의 온시간을 증가시킨다(즉 오프시간의 감소, 온, 오프비의 가변). 이것에 의해서, 제2브러쉬리스 모터(12)의 3상 권선(a2,b2,c2)에 인가되는 소정의 교류 전압이 상승되고, 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전수가 상승된다.
또한, 상기 산출 회전수가 소정의 회전수보다 클 때에는 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전수를 소정의 회전수로 하기 때문에, 상기 상부 아암의 각 트랜지스터(Ub,Vb,Wb)의 제어신호(U2,V2,W2)의 쵸핑 신호의 온시간을 감소시킨다(즉, 오프시간의 증가, 온, 오프비의 가변). 이것에 의해서, 제2브러쉬리스 모터(12)의 3상 권선(a2,b2,c2)에 인가되는 소정의 교류 전압이 하강되며, 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전수가 강하된다.
상술한 동작의 반복에 의해 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전수가 가변 제어되고, 소정의 회전수로 일정하게 회전 제어된다.
또한, 제1브러쉬리스 모터(3)에 관해서도 제2브러쉬리스 모터(12)의 회전 제어와 같은 회전 제어가 행해진다. 따라서, 제1 및 제2브러쉬리스 모터(3,12)는 마이크로 컴퓨터(25)에 의해서 각각 소정의 회전수로 일정하게 회전 제어된다.
제4도는 본 발명의 변형 실시예를 도시하는 공기 조화기(32)의 제어 장치의 개략적 회로도이다. 또, 도면중, 제1도와 동일 부분 및 그에 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하고 중복 설명을 생략한다.
상기 실시예에서는 압축기(33)의 제1브러쉬리스 모터(3)를 대신하여 유도전동기(30)를 이용하고 있다. 또한, 변환기부(2) 및 송풍기(34)의 제2브러쉬리스 모터(12)에 관해서는 전 실시예와 같다.
제4도에 있어서, 이 공기 조화기의 제어 장치는 제1도에 도시한 마이크로 컴퓨터(25)의 기능을 가지고 있으며, 압축기(33)의 유도전동기(30)를 회전 제어하는 마이크로 컴퓨터(31)를 구비하고 있다.
먼저, 마이크로 컴퓨터(31)는 유도전동기(30)를 회전 제어함에 있어서, 제5(a)도에 도시한 변조파의 반주기 Tf4마다 이 변조파와 기본파(U,V,W)를 비교하고, 이 변조파와 기본파(U,V,W)와의 교점을 각각 구하고, 이 구해진 각 교점에 기초하여 제5(a)도에 도시한 각 교점까지의 시간(Tu4,Tv4,Tw4)을 구하며, 또한 이 구해진 Tu4, Tv4, Tw4에 기초하여 제어신호(PWM 신호)(U4,X4,Y4,W4,Z4)(X4,Y4,Z4는 U4,V4,W4을 반전한 신호)를 발생시키고, 출력한다(제5(b) 내지 제5(g)도에 도시).
상기 마이크로 컴퓨터(31)로부터의 제1PWM 신호(U4,X4,V4,Y4,W4,Z4)를 입력한 제1구동부(26)는 구동신호(U4,X4,V4,Y4,W4,Z4)에 기초하여 제1인버터부(4)를 구성하는 6개의 트랜지스터(Ua,Xa,Va,Ya,Wa,Za)를 온, 오프한다. 이와 같이, 제1인버터부(4)의 각 트랜지스터(Ua,Xa,Va,Ya,Wa,Za)가 온, 오프 제어됨으로써, 변환기부(2)로부터의 출력 직류 전압이 3상 교류로 변환되어 유도전동기(30)의 3상 권선(a3,b3,c3)에 인가되고(제5(h)도에 도시), 이 유도전동기(30)가 회전된다.
이 때, 유도전동기(30)를 소정의 회전수로 하기 위해 마이크로 컴퓨터(31)는 이 유도전동기(30)의 소정의 회전수에 따라서 기본파(U,V,W)를 소정의 진폭, 소정의 주파수로 하고, 이것에 의해 변조파와 기본파(U,V,W)와의 교점을 가변하여 상술한 Tu4, Tv4, Tw4를 가변시킨다. 이것에 의해, 마이크로 컴퓨터(31)로부터는 그 가변에 의해 제어신호(PWM 신호)(U4,X4,V4,Y4,W4,Z4)의 펄스폭(온, 오프의 타이밍)이 가변되어 출력된다. 그렇다면, 제1인버터부(4)로부터 유도전동기(30)에 공급되는 3상 교류가 소정의 전압, 소정의 주파수로 되고, 유도전동기(30)가 소정의 회전수로 회전 제어된다.
다음에, 본 발명의 제어 장치에 이용되는 마이크로 컴퓨터를 구체적으로 설명한다. 또, 제어 장치의 전체적인 구성에 관해서는 제1도에 도시하고 있다.
제6도는 제1도에 도시한 마이크로 컴퓨터(25)의 내부의 신호 발생수단의 구체적인 구성 블록도이다. 제6도에 있어서, 마이크로 컴퓨터(25)는 제1 내지 제3신호 발생수단(40,41,42)을 가지고 있다.
상기 제3신호 발생수단(42)은 변환기부(2)의 IGBT(2a)를 제어하는 제3PWM 신호를 발생시키고, 제1 및 제2신호 발생수단(40,41)은 각각 제1 및 제2인버터부(4,18)를 제어하는 제1 및 제2제어신호를 발생시키고 있으며, 제1 및 제2제어신호와 제3PWM 신호가 마이크로 컴퓨터(25)로부터 출력된다.
먼저, 제3신호 발생수단(42)에 관해서 설명한다. 이 제3신호 발생수단(42)은 제7(a)도에 도시한 제3PWM 신호를 발생시킨다. 이 때, 마이크로 컴퓨터(25)는 내부의 메모리(42a)에 제3PWM 신호의 주기 Tf3 및 온시간 Ton3(제7(a)도에 도시)을 세트하고, 타이머 카운터(42b)를 리세트하여 시작하고, 이것과 동시에 비교수단(42c)으로부터 출력되는 제3PWM 신호를 H레벨(온)로 한다.
그리고, 비교수단(42c)에 있어서, 타이머 카운터(42b)의 카운트치와 메모리(42a)의 Ton3를 비교하여 일치되었을 때에 상기 비교수단(42c)의 출력신호(제3PWM 신호)를 L레벨(오프)로 한다.
그 후, 메모리(42a)의 Tf3와 타이머 카운터(42b)의 카운트치가 일치했을 때에, 이 타이머 카운터(42b)를 리세트하여 재시작한다. 이것과 동시에 비교수단(42c)에서 출력되는 제3PWM 신호를 H레벨(온)로 하지만, 그 사이에 메모리(42a)의 Ton3의 값이 마이크로 컴퓨터(25)에 의해서 다음 펄스의 온시간 데이타에 재기록되기 때문에, 출력되는 제3PWM 신호의 펄스폭이 변한다.
상술한 처리를 반복함으로써, 제7(a)도에 도시한 제3PWM 신호가 발생되고, 마이크로 컴퓨터(25)로부터 출력된다.
제1 및 제2신호 발생수단(40,41)은 제1 및 제2제어신호 발생수단(40e,41e)에 있어서 제1 및 제2브러쉬리스 모터(3,12)의 제1 및 제2위치 검출신호(제7(b) 내지 제7(d)도에 도시)를 각각 입력한다. 이 각 위치 검출신호에 기초하여 제1 및 제2브러쉬리스 모터(3,12)가 각각 회전하도록 제1 및 제2부(4,13)의 각 트랜지스터(Ua,Va,Wa,Xa,Ya,Za,Ub,Vb,Wb,Xb,Yb,Zb)를 소정으로 온하는 각각의 제어신호(U1,V1,W1,X1,Y1,Z1) 및 제7(e) 내지 제7(j)도에 도시한 U2, V2, W2, X2, Y2, Z2를 발생시킨다.
메모리(40a,41a), 타이머 카운터(40b,41b) 및 비교수단(40c,41c)에 있어서는 상기 발생된 각 제어신호의 주파수보다 높은 주파수로 각각 소정의 온, 오프비의 제1PWM 기준신호 및 제2PWM 기준신호(제7(k)도에 도시)를 발생시킨다. 이 때, 메모리(40a,41a)에 제1 및 제2PWM 기준신호의 주기 Tf1, Tf2(제7(k)도에 도시)를 세트한다. 또 상기 메모리(40a,41a)에 제1 및 제2PWM 기준신호의 각각 소정의 온시간 Ton1, Ton을 세트한다. 그리고, 타이머 카운터(40b,41b)를 각각 리세트, 시작하는 동시에 제1 및 제2PWM 기준신호를 H레벨(온)로 한다.
그리고, 상기 비교수단(40c,41c)에 있어서, 타이머 카운터(40b,41b)의 카운트치와 메모리(40a,41a)의 제1 및 제2PWM 기준신호의 온시간 Ton1, Ton의 값을 각각 비교하여 일치했을 때에, 대응하는 PWM 기준신호를 L레벨(오프)한다.
그 후에, 타이머 카운터(40b,41b)의 카운트치와 메모리(40a,41a)의 제1 및 제2PWM 기준신호의 주기 Tf1, Tf2의 값을 각각 비교하여 일치했을 때에, 각각 타이머 카운터(40b,41b)를 리세트하고, 재시작한다. 동시에, 제1 및 제2PWM 기준신호를 H레벨(온)로 한다. 이후, 상기와 같은 처리를 반복함으로써, 제1 및 제2PWM 기준신호가 발생된다(제7(k)도에 도시).
제1 및 제2PWM 신호 발생수단(40d,41d)은 발생된 각 제어신호를 각각 입력하고, 또한 발생된 제1 및 제2PWM 기준신호를 각각 입력한다. 그리고, 입력한 제어신호중, 제1 및 제2인버터부(4,13)의 상부 아암 또는 하부 아암의 적어도 한쪽의 아암, 이 예에서는 상부 아암의 각 트랜지스터(Ua,Va,Wa,Ub,Vb,Wb)를 소정으로 온하는 제어신호(U1,V1,W1,U2,V2,W2)의 온 부분을 각각 제1 및 제2PWM 기준신호에 의해 PWM 신호로 한다.
이것은 제1 및 제2PWM 신호 발생수단(40d,41d)에 있어서 PWM 신호가 되는 각 제어신호(U1,V1,W1,U2,V21,W21)와 제1 및 제2PWM 기준신호와의 논리곱 또는 논리합, 이 예에서는 논리곱을 취하는 것으로 행해진다. 제2PWM 신호 발생수단(41d)의 경우, 제7(l) 내지 제7(n)도에 도시한 바와 같이, 제2제어신호(U2,V2,W2)를 출력 H레벨시만 제2PWM 기준신호(제7(k)도에 도시)로 한다.
그 결과, 제1 및 제2인버터부(4,13)의 각 상부 아암의 제어신호의 온 부분이 각각 제1 및 제2PWM 기준신호로 된다. 이들 온 부분이 제1 및 제2PWM 기준신호로 된 제1 및 제2PWM 신호(U1,V1,W1), 제7(l) 내지 제7(n)도에 도시한(U2,V2,W2) 및 그 외의 제1 및 제2제어신호(X1,Y1,Z1), 제7(o) 내지 제7(q)도에 도시한 X2,Y2,Z2가 각각 제1 및 제2PWM 신호 발생수단(40d,41d)에 의해 발생되며, 이들 발생된 12개의 제1 및 제2출력 제어신호가 마이크로 컴퓨터(25)로부터 출력된다.
또, 제1 및 제2제어신호 발생수단(40e,41e)은 각각 제1 및 제2위치 검출신호에 기초하여 제어신호를 제1 및 제2PWM 신호 발생수단(40d,41d)에 출력한다.
그리고, 마이크로 컴퓨터(25)는 메모리(40a,41a)에 세트하는 제1 및 제2PWM 기준신호의 각각의 온시간 Ton1, Ton2을 각각 소정으로 가변하고, 제1 및 제2브러쉬리스 모터(3,12)를 각각 소정의 회전수로 일정하게 회전 제어한다.
또, 상기 실시예에서는 제1 내지 제3PWM 신호의 주기 Tf1, Tf2, Tf3를 각각 따로따로 설정하고 있지만, 이 중의 2개 또는 3개의 주기를 공통으로 해도 좋다. 이 경우, 메모리, 타이머 카운터 및 비교수단을 공통으로 할 수 있다.
제8도는 상기 3개의 주기를 공통으로 한 경우의 예를 도시하며, 이 제8도에서 명백한 바와 같이, 마이크로 컴퓨터(25)의 제1, 제2 및 제3신호 발생수단(50)은 PWM 신호의 주기 Tf, 제1PWM 신호의 온시간 Ton1, 제2PWM 신호의 온시간 Ton2 및 제3PWM 신호의 온시간 Ton3을 세트하기 위한 메모리(50a), 타이머 카운터(50b), 비교수단(50c), 제1 및 제2PWM 신호 발생수단(50d,50e), 제1 및 제2제어신호 발생수단(50f,50g)을 구비하고 있다.
즉, 메모리(50a)는 제6도에 도시한 메모리에 상당하며, 타이머 카운터(50b)는 제6도에 도시한 타이머 카운터에 상당하며, 비교수단(50c)은 제6도에 도시한 비교수단에 상당하며, 제1 및 제2PWM 신호 발생수단(50d,50e)은 제6도에 도시한 제1 및 제2PWM 신호 발생수단에 상당하고, 제1 및 제2제어신호 발생수단(50f,50g)은 제6도에 도시한 제1 및 제2제어신호 발생수단에 상당하고 있다. 또, 이 구성의 신호 발생수단의 동작에 관해서도 중복되므로 그 동작 설명을 생략한다.
또한, 제9도는 제4도에 도시한 마이크로 컴퓨터(31)의 내부의 신호 발생수단의 구성을 도시한 개략적 블록선도이다. 이 예에 있어서, 제1신호 발생수단(60)으로서는 제4도에 도시한 압축기(33)의 유도전동기(30)를 제어하기 위한 것이고, 또한 제2 및 제3PWM 신호의 주기를 동일하게 하고, 이 제2 및 제3PWM 신호를 발생시키는 제2 및 제3신호 발생수단(61)을 1개로 합치고 있다. 또한, 제2 및 제3신호 발생수단(61)은 제8도에 도시한 제1, 제2 및 제3신호 발생수단과 동일한 구성이다.
또, 이 공기 조화기의 제어 장치의 전체적인 구성에 관해서는 제4도의 개략적 블록선도, 동작에 관해서는 제5도의 타임차트도에 도시하고 있다.
먼저, 마이크로 컴퓨터(31)의 제1신호 발생수단(60)에 관해서 설명한다. 변조파의 반주기 Tf4에 있어서 변조파와 기본파(U,V,W)와의 교점을 구하고(제5(a)도를 참조), 각 교점까지의 시간(Tu4,Tv4,Tw4)을 구한다(제5(b),5(d),5(f)도를 참조).
마이크로 컴퓨터(31)는 변조파의 변주기 Tf4를 메모리(60a)에 세트하는 동시에, 그 구한 값 Tu4, Tv4, Tw4을 메모리(60a)에 세트한다.
그리고, 타이머 카운터(60b)를 리세트하여 시작하고, 이것과 동시에 비교수단(60c)으로부터 출력되는 3개의 U4, V4, W4의 신호(제5(b),5(d),5(f)도를 참조)를 L레벨로 한다.
그리고, 비교수단(60c)은 타이머 카운터(60b)의 카운트치와 메모리(60a)의 값 Tu4, Tv4, Tw4을 각각 비교하여 일치하면 각각의 출력신호를 반전시킨다. 또한, 타이머 카운터(60b)의 카운트치가 변조파의 반주기 Tf4인 메모리(60a)의 값과 일치하면, 비교수단(60c)은 타이머 카운터(60b)를 리세트한다. 이 동안에 마이크로 컴퓨터(31)의 내부에서, 변조파의 다음 반주기에 있어서의 변조파와 기본파(U,V,W)와의 교점을 구한다. 이 교점으로부터 새로운 값 Tu4, Tv4, Tw4을 얻어 그 타이머 카운터(60b)의 리세트와 동시에 메모리(60a)에 다시 세트하고, 타이머 카운터(60b)를 재시작한다.
상술한 처리를 반복함으로써, 비교수단(60c)으로부터는 제5도에 도시한 U4, V4, W4의 PWM 신호가 출력된다.
또한, 상기 3개의 PWM 신호(U4,V4,W4)는 반전수단(60d,60e,60f)에 의해서 각각 반전하여 제5(c), 5(e), 5(g)도에 도시한 X4, Y4, Z4의 PWM 신호가 되고, 이들 반전된 신호(X4,Y4,Z4) 및 비반전 신호(U4,V4,W4)가 데드타임(dead time) 발생수단(60g)에 입력한다. 이 데드타임 발생수단(60g)은 지연수단이며, 제1인버터부(4)이 동상의 2개의 트랜지스터(Ua와 Xa,Va와 Ya,Wa와 Za)가 동시에 온되어 전원이 단락되는 것을 방지하기 위해서, 예를 들어 입력된 U4, V4, W4, X4, Y4, Z4의 신호의 상승을 소정시간 지연시키고, 동상의 2개의 트랜지스터가 동시에 H레벨(온)이 되는 것을 방지한다.
이렇게 하여, 제1신호 발생수단(60)으로부터는 제1제어신호인 6개의 PWM 신호(U4,V4,W4,X4,Y4,Z4)가 발생되어 마이크로 컴퓨터(31)로부터 출력된다.
또한, 이것과 동시에 마이크로 컴퓨터(31)는 유도전동기(30)를 소정의 회전수로 하기 때문에, 이 소정의 회전수에 따라서 상기 기본파(U,V,W)를 소정의 진폭, 소정의 주파수로 가변시킴으로써 변조파와 기본파와의 교점을 가변시킨다. 이것에 의해, 메모리(60a)에 세트되는 값 Tu4, Tv4, Tw4을 가변시키고, 6개의 PWM 신호의 펄스폭(온, 오프의 타이밍)을 가변시켜 출력하고, 유도전동기(30)의 회전수를 가변시켜 소정의 회전수로 회전 제어한다. 또한 필요에 따라서 메모리(60a)에 세트하는 변조파의 반주기 Tf4를 가변시키도록 해도 좋다.
또, 제2 및 제3신호 발생수단(61)에 관해서는 이미 제8도에서 설명하고 있으므로, 그 동작의 설명을 생략한다. 이 경우, 제9도중, 메모리(61a)는 제8도에 도시한 메모리(50a)에, 타이머 카운터(61b)는 제8도에 도시한 타이머 카운터(50b)에, 비교수단(61c)은 제8도에 도시한 비교수단(50c)에, 제2PWM 신호 발생수단(61d)은 제8도에 도시한 제2PWM 신호 발생수단(50e)에, 제2제어신호 발생수단(61e)은 제8도에 도시한 제2제어신호 발생수단(50g)에 대응하고 있다.

Claims (11)

  1. 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 동시에, 적어도 스위치 수단에 의해서 입력 교류 전류 파형을 입력 전압과 동일 위상의 정현파로 하는 변환기와, 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터와, 이 각 모터에 상기 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환시켜 공급하기 위한 복수의 인버터와, 상기 공기 조화기의 적어도 압축기 및 송풍기를 제어하는 마이크로 컴퓨터를 포함한 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터로부터, 적어도 입력 교류 전류 및 상기 변환기의 출력 직류 전압에 따라서 상기 스위치 수단을 제어하는 제어신호를 출력하는 단계와; 상기 마이크로 컴퓨터로부터 상기 복수의 인버터를 제어하는 제어신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터는 브러쉬리스 모터인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터중, 적어도 1개의 모터는 유도전동기이고, 다른 모터는 브러쉬리스 모터인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법.
  4. 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 동시에, 적어도 스위치 수단에 의해서 입력 교류 전류 파형을 입력 전압과 동일 위상의 정현파로 하는 변환기와, 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터와, 이 각 모터에 상기 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환시켜 공급하기 위한 복수의 인버터와, 상기 공기 조화기의 적어도 압축기 및 송풍기를 제어하는 마이크로 컴퓨터를 포함한 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터로부터, 적어도 입력 교류 전류 및 상기 변환기의 출력 직류 전압에 따라서 상기 스위치 수단을 제어하는 PWM 신호를 출력하는 단계와; 상기 마이크로 컴퓨터로부터 상기 복수의 인버터를 제어하는 PWM 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터는 브러쉬리스 모터인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터중 적어도 1개의 모터는 유도전동기이고, 다른 모터는 브러쉬리스 모터인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 방법.
  7. 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 동시에, 적어도 스위치 수단에 의해서 입력 교류 전류 파형을 입력 전압과 동일 위상의 정현파로 하는 변환기와, 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터와, 이 각 모터에 상기 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환시켜 공급하기 위한 복수의 인버터와, 상기 공기 조화기의 적어도 압축기 및 송풍기를 제어하는 마이크로 컴퓨터를 포함한 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 장치에 있어서, 상기 변환기의 출력 직류 전원을 상기 복수의 인버터에 공급하도록 상기 복수의 인버터를 병렬로 접속하며, 상기 마이크로 컴퓨터로부터, 적어도 입력 교류 전류 및 상기 변환기의 출력 직류 전압에 따라서 상기 스위치 수단을 제어하는 제어신호를 출력하는 변환기 제어수단과; 상기 마이크로 컴퓨터로부터 상기 복수의 인버터를 제어하는 제어신호를 출력하는 인버터 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터는 브러쉬리스 모터인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터중 적어도 1개의 모터는 유도전동기이고, 다른 모터는 브러쉬리스 모터인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 장치.
  10. 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 동시에, 적어도 스위치 수단에 의해서 입력 교류 전류 파형을 입력 전압과 동일 위상의 정현파로 하는 변환기와, 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 브러쉬리스 모터와, 이 각 모터에 상기 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환시켜 공급하기 위한 복수의 인버터와, 상기 공기 조화기의 적어도 압축기 및 송풍기를 제어하는 마이크로 컴퓨터를 포함한 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 장치에 있어서, 상기 변환기의 출력 직류 전원을 상기 복수의 인버터에 공급하도록 상기 복수의 인버터를 병렬로 접속하며, 상기 마이크로 컴퓨터로부터, 적어도 입력 교류 전류 및 상기 변환기의 출력 직류 전압에 따라서 상기 스위치 수단을 제어하는 제어신호를 출력하는 변환기 제어수단과, 상기 마이크로 컴퓨터로부터의 상기 복수의 모터의 회전자의 위치 검출신호에 기초하여 상기 복수의 인버터를 제어하는 인버터 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 장치.
  11. 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 동시에, 적어도 스위치 수단에 의해서 입력 교류 전류 파형을 입력 전압과 동일 위상의 정현파로 하는 변환기와, 압축기 및 송풍기를 구동시키는 복수의 모터와, 이 각 모터에 상기 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 공급하기 위한 복수의 인버터와, 상기 공기 조화기의 적어도 압축기 및 송풍기를 제어하는 마이크로 컴퓨터를 포함한 공기 조화기의 모터를 제어 장치에 있어서, 상기 변환기의 출력 직류 전원을 상기 복수의 인버터에 공급하도록 상기 복수의 인버터를 병렬로 접속하고, 상기 복수의 모터중 적어도 1개의 모터는 유도전동기이고, 다른 모터는 브러쉬리스 모터이며, 상기 마이크로 컴퓨터로부터, 적어도 입력 교류 전류 및 상기 변환기의 출력 직류 전압에 따라서 상기 스위치 수단을 제어하는 제어신호를 출력하는 변환기 제어수단과, 상기 마이크로 컴퓨터로부터의 상기 모터의 회전자의 위치 검출신호에 기초하여 상기 모터에 교류 전원을 공급하는 인버터를 제어하는 제어신호를 출력하고, 또한 상기 유도전동기에 교류 전원을 공급하는 인버터의 제어신호를 출력하는 인버터 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 모터를 제어하는 제어 장치.
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