KR100657525B1 - 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유도 전동기와 관련된 것으로, 특히 유도 전동기를 제어하는 기술과 관련된 것이다.
본 발명은, 공기 조화기에 마련되는 유도 전동기를 가변적으로 전압/주파수 제어하는 장치에 있어서, 유도 전동기의 회전속도에 해당하는 주파수 지령값을 발생하는 주파수 지령기와, 주파수 지령값에 비례하되, 유도 전동기의 자속을 일정하게 유지하도록 하는 전압 지령값을 발생하는 전압 지령기와, 유도 전동기의 회전자의 위치를 검출하는 회전자 위치 검출기와, 회전자 위치에 대한 함수이되 부하 토크를 모델링한 함수를 이용하여, 검출된 회전자의 위치에 대응하는 부하 토크를 보상할 수 있는 보상 전압 지령값을 계산하는 전압 보상기와, 전압 지령기로부터의 전압 지령값 및 전압 보상기로부터의 보상 전압 지령값을 가산하는 가산기와, 주파수 지령값 및 가산된 전압 지령값에 대응하는 전압/주파수의 전원을 유도 전동기에 공급하는 전력 변환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
유도 전동기, 진동 저감, 가변 전압/주파수 제어, 회전자 위치 검출

Description

유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING VARIABLE VOLTAGE/VARIABLE FREQUENCY FOR INDUCTIVE MOTOR}
도 1은 종래의 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 방식을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 장치를 도시한 일 예.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 장치를 도시한 다른 예.
도 4는 시뮬레이션상에서 본 발명에 따른 제어 방식을 채택하기 이전과 이후의 특성 변화를 나타내는 그래프 도면.
본 발명은 유도 전동기와 관련된 것으로, 특히 유도 전동기를 제어하는 기술과 관련된 것이다.
유도 전동기의 부하(예:공기 조화기의 압축기)에 걸리는 부하 토크(Torque)가 변동하게 되는 경우, 유도 전동기의 속도가 맥동(pulsation)하게 된다. 또한, 유도 전동기 속도의 맥동에 따라서 전체 시스템에 진동이 발생하게 된다.
예를 들어, 싱글로타리 방식의 압축기는 축편향의 기계적 구조를 가진다. 따라서, 압축기의 구동에 수반하는 부하 토크의 변동이 크게 된다. 이러한 토크의 맥동에 의해 압축기 자체가 진동하게 되며 소음을 발생시킨다. 특히, 저속 운전시에는 진동의 영향은 더욱 커져서 심지어는 배관이 깨지거나 하는 문제를 일으키며, 이러한 기계적 진동은 압축기의 수명을 단축시키는 중요한 원인이 되기도 한다.
이러한 상황에서, 본 발명인은 기계적 관점에서가 아니라 전기적 제어관점에서 압축기의 진동을 감소시킬 수 있는 방안을 모색하게 되었다. 본 발명인은 압축기의 회전자 위치에 따라서 부하 토크가 일정한 형태로 변한다는 사실에 주목하였다.
본 발명은 이와 같은 상황에서 안출된 것으로, 유도 전동기에 걸리는 부하에 의해 발생되는 진동을 저감시킬 수 있는 방안을 제시하고자 하는 것에 그 목적이 있다.
나아가 본 발명은, 회전자 위치정보로부터 보상전압을 계산한 후 종래의 V/F 제어방식의 전압 지령치에 반영하여 부하 토크에 상응하는 출력토크를 만들어 냄으로써, 부하의 맥동 및 진동을 감소시킬 수 있는 방안을 제시하고자 하는 것에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명은, 공기 조화기에 마련되는 유도 전동기를 가변적으로 전압/주파수 제어하는 장치에 있어서, 유도 전동기의 회전속도에 해당하는 주파수 지령값을 발생하는 주파수 지령기와, 주파수 지령값에 비례하되, 유도 전동기의 자속을 일정하게 유지하도록 하는 전압 지령값을 발생하는 전압 지령기와, 유도 전동기의 회전자의 위치를 검출하는 회전자 위치 검출기와, 회전자 위치에 대한 함수이되 부하 토크를 모델링한 함수를 이용하여, 검출된 회전자의 위치에 대응하는 부하 토크를 보상할 수 있는 보상 전압 지령값을 계산하는 전압 보상기와, 전압 지령기로부터의 전압 지령값 및 전압 보상기로부터의 보상 전압 지령값을 가산하는 가산기와, 주파수 지령값 및 가산된 전압 지령값에 대응하는 전압/주파수의 전원을 유도 전동기에 공급하는 전력 변환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 후술하는 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 상세히 설명하기로 한다.
설명의 편의에 따라서, 우선 종래의 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 방식을 소개하기로 한다. 주지하다시피, 유도 전동기의 가변 전압/주파수(Variable Voltage Variable Frequency) 제어 방식은, 유도 전동기의 주파수(속도)를 변환하는 동시에 전압도 비례해서 변화시키는 방식을 의미한다.
종래의 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 방식을 첨부되는 도 1을 참조하여 언급하기로 한다. 즉, 주파수 지령기(101)는 유도 전동기(107)를 원하는 회전 속도로 운전하기 위한 주파수 지령치(109)를 발생한다. 전압 지령기(103)는 주파수 지령값(109)을 입력받아 유도 전동기의 자속을 일정하게 유지하도록 그 주파수 지령치(109)에 비례하는 즉, 전압/주파수(V/F) 패턴을 유지하는 전압 지령값(111)을 발생시킨다. 그러면, 전력 변환기(105)는 주파수 지령값(109)과 전압 지령값(111)을 입력받아 각 지령값에 해당하는 주파수 및 전압의 교류전원을 발생시켜 유도 전동기(107)에 공급한다.
그리고, 종래의 가변 전압/주파수 제어 방식을 수학식으로 나타내면 하기와 같다.
Figure 112004060638685-pat00001
<수학식 1>에서, K는 비례상수이며,
Figure 112004060638685-pat00002
는 최대 전압이 출력될 때의 주파수 지령값이다.
전술한 바와 같이, 종래의 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 방식 기술에 따르면, 단순히 주파수 지령값(109)에 따르는 전압 지령값(111)만을 고려하고 있는 것을 알 수가 있다. 따라서, 종래의 기술에 따르면, 유도 전동기(107)의 부하에, 예컨대 공기 조화기의 압축기에 걸리는 부하 토크(Torque)의 변동에 따른 속도의 맥동이나 이로 인한 진동이 심하게 나타나는 문제점을 고려하지 않고 있으며, 이에 따른 문제점을 전자 제어식으로 해결할 수 없음을 알 수 있다.
첨부되는 도 4는 본 발명의 제어 방식을 시뮬레이션으로 구현하여, 본 발명 의 특성을 시각적으로 표현한 것이다. 도 4에 있어서, 참조부호 401은 전압 지령값의 그래프를 의미하고, 참조부호 403은 유도 전동기의 회전 속도의 그래프를 의미하며, 참조부호 405는 유도 전동기의 출력 토크를 의미하며, 참조부호 407은 공기 조화기의 부하 토크를 의미한다. 도 4는 본 발명에 따른 제어 방식을 채택하기 이전과 본 발명에 따른 제어 방식을 채택한 이후의 각 그래프의 변화를 나타낸다. 참조부호 410은 시뮬레이션 상에서 본 발명에 따른 제어 방식을 채택한 시점을 의미한다.
종래에는 전압 지령값(401)을 산정하는데 있어서 부하 토크(407)를 고려하지 않았으므로, 전압 지령값(401)은 일정값을 가지게 된다. 이에 따라서, 유도 전동기(107)의 출력 토크(405)는 부하 토크(407)를 충분히 반영하지 못하게 되며, 또한 유도 전동기(107)의 회전 속도(405) 또한 상대적으로 일정하지 못하다.
그러나, 유도 전동기의 부하(예:공기 조화기의 압축기)에 걸리는 부하 토크(Torque)가 변동하게 되는 경우, 유도 전동기(107)의 속도가 맥동(pulsation)하게 된다. 또한, 유도 전동기(107) 속도의 맥동에 따라서 전체 시스템에 진동이 발생하게 된다.
예를 들어, 싱글로타리 방식의 압축기는 축편향의 기계적 구조를 가진다. 따라서, 압축기의 구동에 수반하는 부하 토크의 변동이 크게 된다. 이러한 토크의 맥동에 의해 압축기 자체가 진동하게 되며 소음을 발생시킨다. 특히, 저속 운전시에는 진동의 영향은 더욱 커져서 심지어는 배관이 깨지거나 하는 문제를 일으키며, 이러한 기계적 진동은 압축기의 수명을 단축시키는 중요한 원인이 되기도 한다.
이러한 상황에서, 본 발명인은 기계적 관점에서가 아니라 전기적 제어관점에서 압축기의 진동을 감소시킬 수 있는 방안을 모색하게 되었다. 본 발명인은 유도 전동기의 회전자 위치에 따라서 부하 토크가 일정한 형태로 변한다는 사실에 주목하였다. 이하에서는 본 발명을 창안하게 된 과정을 설명하기로 한다.
본 발명인은, 부하 토크(예:407)가 맥동하게 되는 경우에는, 유도 전동기의 출력 토크(예:405)에 이 맥동에 대응하는 신속한 변화가 반영되도록 하였다. 예를 들어, 유도 전동기에 (예컨대, 부하에 의해) 어떤 힘이 가해지게 되면, 가해진 힘만큼 유도 전동기의 출력이 줄어들게 된다. 즉, 유도 전동기에 가해지는 힘에 상관없이 유도 전동기가 일정한 속도로 회전하기 위해서는, 힘이 가해지는 경우에는 유도 전동기가 그에 대응하는 보상으로서 기존의 출력 토크보다 더 큰 출력 토크를 발생하도록 한다(도 4의 405에서, 본 발명의 제어 방식이 적용된 410 시점의 이전과 이후의 그래프 변화 참조). 이에 따라, 유도 전동기가 맥동(진동의 원인이 됨)하지 않고 동일한 속도를 최대한 유지하면서 회전할 수가 있다(도 4의 403에서, 본 발명의 제어 방식이 적용된 410 시점의 이전과 이후의 그래프 변화 참조).
여기서 더 나아가, 본 발명인은, 압축기의 회전자의 위치에 따라서 부하 토크가 일정한 형태로 변한다는 사실을 주목하게 되었다. 다시 말해서, 회전자가 1회전 할 때에 발생하는 부하토크는 압축기의 구조와 회전자의 위치에 다라 냉매의 압축과 토출을 행함으로 항상 일정한 형태를 가진다. 즉, 냉매의 압축시에는 큰 부하토크가 걸리며, 냉매의 토출시에는 작은 부하 토크가 걸리게 된다.
도 4의 참조부호 407은 공기 조화기에 구비되는 압축기에 걸리는 부하 토크 를 모델링하되, 회전자 위치정보에 대한 함수(FNC(θ))로써 모델링한 일 예를 도시한다.
설명의 편의를 위해, 시뮬레이션에서는 부하 토크(407)를 sin 함수로 나타내었다. 그러나, 실제적으로는 부하 토크는 좀 더 복잡한 함수식으로 표현될 것이다. 예컨대 특정한 공기 조화기의 부하 토크 그래프로부터, 이를 모델링하여 회전자 위치정보에 대한 함수로 표시하는 방식으로는 반복적인 실험을 통하여 구해낼 수가 있다. 예컨대, 고급 인버터를 사용하여, 유도 전동기의 전류, 전압, 회전자의 속도로부터 부하토크를 정확히 모델링 할 수가 있다.
일 실시예에 있어서, 공기 조화기의 압축기에 걸리는 부하 토크로는, 냉매의 흡입, 압축, 토출과정에서 발생되는 것이며, 예컨대 공기 조화기의 자체적인 특성에 따라서 발생되는 것이므로, 전압 지령치(401), 유도 전동기의 속도(403), 유도 전동기의 출력 토크(405)와는 다르게 불변이다(407 참조).
따라서, 본 발명에서는 유도 전동기를 가변적으로 전압/주파수 제어하는데 있어서, 특징적으로 공기 조화기의 부하 토크를 회전자 위치(θ)에 대한 함수(FNC(θ))로써 모델링한다. 그리고, 이를 이용하여 부하 토크가 발생된 만큼 보상되어야 하는 보상 전압 지령값을 구하고(하기 <수학식2> 참조), 이를 기존의 전압 지령값에 가산한다(하기 <수학식3> 참조).
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 장치를 도시한 일 예를 나타낸다. 이하 전술한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 공기 조화기에 마련되는 유도 전동기(207)를 가변적으로 전압/주파수 제어하는 장치에 있어서, 유도 전동기(207)의 회전속도에 해당하는 주파수 지령값(209)을 발생하는 주파수 지령기(201)와, 주파수 지령값(209)에 비례하되, 유도 전동기(207)의 자속을 일정하게 유지하도록 하는 전압 지령값(211)을 발생하는 전압 지령기(203)와, 유도 전동기(207)의 회전자(도시하지 않음)의 위치를 검출하는 회전자 위치 검출기(221)와, 회전자 위치에 대한 함수이되 부하 토크를 모델링한 함수를 이용하여, 검출된 회전자의 위치에 대응하는 부하 토크를 보상할 수 있는 보상 전압 지령값(217)을 계산하는 전압 보상기(219)와, 전압 지령기(203)로부터의 전압 지령값(211) 및 전압 보상기(219)로부터의 보상 전압 지령값(217)을 가산하는 가산기(215)와, 주파수 지령값(209) 및 가산된 전압 지령값(213)에 대응하는 전압/주파수의 전원을 유도 전동기(207)에 공급하는 전력 변환기(205)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
회전자 위치 검출기(221)는 유도 전동기(207)의 회전자(도시하지 않음)의 위치(θ,223)를 검출한다. 유도 전동기의 회전자 위치를 검출하는 기술이 당업계에 알려져 있다. 일 실시예에 있어서, 회전자가 회전하면서 특정위치에 근접할 때마다 감지신호가 발생하는 장치를 부착하면, 유도 전동기(207)의 회전자의 위치(θ,223)가 검출되게 된다. 이러한 회전자 위치 검출기(221)는 본 명세서에 기재된 사항으로부터 당업자라면 용이하게 구현해 낼 수 있다.
전압 보상기(219)는 회전자 위치에 대한 함수이되 부하 토크를 모델링한 함수(FNC(θ))를 이용하여, 검출된 회전자의 위치에 대응하는 부하 토크를 보상할 수 있는 보상 전압 지령값(217,
Figure 112004060638685-pat00003
)을 계산한다. 보상 전압 지령값은 하기 <수학식 2>로 표현될 수 있다.
Figure 112004060638685-pat00004
<수학식 2>에서,
Figure 112004060638685-pat00005
는 보상 전압 지령값이며,
Figure 112004060638685-pat00006
는 비례상수이며, FNC(θ)는 공기 조화기의 부하 토크를 모델링한 회전자 위치에 대한 함수를 의미한다.
즉, 본 발명에서는 부하 토크의 변화를 회전자 위치 함수(FNC(θ))로 표현하고, 보상되어야 하는 전압을 이 회전자 위치 함수의 값으로부터 구하는 것이다. 물론, <수학식 2>에서는 비례상수
Figure 112004060638685-pat00007
가 곱해졌다.
또한, 전술한 바와 같이, 부하 토크를 모델링한 회전자 위치에 대한 함수 FNC(θ)는, 같은 종류의 압축기들은 동일한 부하 토크를 가지므로, 고급 인버터를 사용하여 유도 전동기의 전류, 전압, 회전자의 속도로부터 이렇게 한 번만 부하토크의 모델을 구하면 된다.
가산기(215)는 전압 지령기(203)로부터의 전압 지령값(211,
Figure 112004060638685-pat00008
)과 전압 보상기(219)로부터의 보상 전압 지령값(217,
Figure 112004060638685-pat00009
)을 가산한다. 가산된 최종 전압 지령값(213)은 하기 <수학식3>으로 표현될 수 있다.
Figure 112004060638685-pat00010
<수학식 3>에서,
Figure 112004060638685-pat00011
는 보상 전압 지령값(
Figure 112004060638685-pat00012
)이 기존의 전압 지령값
Figure 112004060638685-pat00013
에 가산된 값을 의미한다.
전력 변환기(205)는, 주파수 지령값(209,
Figure 112004060638685-pat00014
) 및 가산 처리된 전압 지령값(213,
Figure 112004060638685-pat00015
)에 대응하는 전압/주파수의 전원을 유도 전동기(207)에 공급한다.
전술한 도 2의 구성에 따른 작용 효과를 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 도 4에서 부하 토크(407)가 참조부호 407의 특성으로 나타난다고 할 때에, 유도 전동기(207)의 회전자의 위치에 따라서 부하 토크(407)가 일정한 형태로 변한다는 사실로부터, 부하 토크(407)는 모델링한 회전자 위치에 대한 함수 FNC(θ)로 나타낼 수 있다. 따라서, 검출된 회전자의 위치에 대응하는 부하 토크를 보상할 수 있는 보상 전압 지령값(217,
Figure 112004060638685-pat00016
)을 계산해 낼 수가 있다(<수학식 2> 참조).
보상 전압 지령값과 기존의 전압 지령치를 가산하게 되면(<수학식 3> 참조), 최종적인 전압 지령치(401)는, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 기존의 고정된 전압 지령치와는 달리, 부하 토크의 맥동에 대응하여 유동하게 된다(도 4의 401에서, 본 발명의 제어 방식이 적용된 410 시점의 이전과 이후의 그래프 변화 참조). 예컨대, 부하 토크(407)가 증가되면 최종 전압 지령치(401)는 함께 증가하게 되며, 부하 토크(407)가 감소되면 최종 전압 지령치(401)는 함께 감소하게 된다.
따라서, 유도 전동기(207)의 속도(403)는, 기존과는 달리 부하 토크(407)의 발생으로부터 영향을 덜 받으면서 그 변화량이 줄어들게 되고, 최대한 속도를 일정하게 유지할 수가 있게 된다(도 4의 403에서, 본 발명의 제어 방식이 적용된 410 시점의 이전과 이후의 그래프 변화 참조).
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 장치를 도시한 다른 예를 나타낸다. 이하 전술한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3에 개시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 공기 조화기에 마련되는 유도 전동기(307)를 가변적으로 전압/주파수 제어하는 장치에 있어서, 유도 전동기(307)의 회전속도에 해당하는 주파수 지령값(309)을 발생하는 주파수 지령기(301)와, 유도 전동기(307)의 회전자(도시하지 않음)의 위치(323)를 검출하는 회전자 위치 검출기(321)와, 회전자 위치(323)에 대한 함수이되 부하 토크를 모델링한 함수를 이용하여, 검출된 회전자의 위치(323)에 대응하는 부하 토크를 보상할 수 있는 보상 주파수 지령값(317)을 계산하는 주파수 보상기(319)와, 주파수 지령기(301)로부터의 주파수 지령값(309) 및 주파수 보상기(319)로부터의 보상 주파수 지령값(317)을 가산하는 가산기(315)와, 가산기(315)로부터의 가산 처리된 주파수 지령값에 비례하되, 유도 전동기(307)의 자속을 일정하게 유지하도록 하는 전압 지령값(313)을 발생하는 전압 지령기(303)와, 가산 처리된 주파수 지령값(311) 및 전압 지령값(313)에 대응하는 전압/주파수의 전원을 유도 전동기(307)에 공급하는 전력 변환기(305)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
회전자 위치 검출기(321)는 유도 전동기(307)의 회전자(도시하지 않음)의 위치(θ,323)를 검출한다. 유도 전동기의 회전자 위치를 검출하는 기술이 당업계에 잘 알려져 있다. 이러한 회전자 위치 검출기(321)는 본 명세서에 기재된 사항으로부터 당업자라면 용이하게 구현해 낼 수 있다.
주파수 보상기(319)는 회전자 위치에 대한 함수이되 부하 토크를 모델링한 함수(FNC(θ))를 이용하여, 검출된 회전자의 위치에 대응하는 부하 토크를 보상할 수 있는 보상 주파수 지령값(317,
Figure 112004060638685-pat00017
)을 계산한다. 보상 주파수 지령값은 하기 <수학식 4>로 표현될 수 있다.
Figure 112004060638685-pat00018
<수학식 4>에서,
Figure 112004060638685-pat00019
는 보상 주파수 지령값이며,
Figure 112004060638685-pat00020
는 비례상수이며, FNC(θ)는 공기 조화기의 부하 토크를 모델링한 회전자 위치에 대한 함수를 의미한다.
전술한 바와 같이, 부하 토크를 모델링한 회전자 위치에 대한 함수 FNC(θ)는, 같은 종류의 압축기들은 동일한 부하 토크를 가지므로, 고급 인버터를 사용하여 유도 전동기의 전류, 전압, 회전자의 속도로부터 이렇게 한 번만 부하토크의 모 델을 구하면 된다.
가산기(315)는 주파수 지령기(301)로부터의 주파수 지령값(309,
Figure 112004060638685-pat00021
)과 주파수 보상기(319)로부터의 보상 주파수 지령값(317,
Figure 112004060638685-pat00022
)을 가산한다. 가산된 최종 주파수 지령값(311)은 하기 <수학식5>로 표현될 수 있다.
Figure 112004060638685-pat00023
<수학식 5>에서,
Figure 112004060638685-pat00024
는 보상 주파수 지령값(
Figure 112004060638685-pat00025
)이 기존의 주파수 지령값
Figure 112004060638685-pat00026
에 가산된 값을 의미한다.
전압 지령기(303)는 가산기(315)로부터의 가산 처리된 주파수 지령값(
Figure 112004060638685-pat00027
)에 비례하되, 유도 전동기(307)의 자속을 일정하게 유지하도록 하는 전압 지령값(313)을 발생한다(<수학식 1> 참조).
그러면, 전력 변환기(305)는, 전압 지령값(313,
Figure 112004060638685-pat00028
) 및 가산 처리된 주파수 지령값(311,
Figure 112004060638685-pat00029
)에 대응하는 전압/주파수의 전원을 유도 전동기(307)에 공급한다.
전술한 도 2의 구성에 따른 작용 효과를 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 도 4에서 부하 토크(407)가 참조부호 407의 특성으로 나타난다고 할 때에, 유도 전 동기(307)의 회전자의 위치에 따라서 부하 토크(407)가 일정한 형태로 변한다는 사실로부터, 부하 토크(407)는 모델링한 회전자 위치에 대한 함수 FNC(θ)로 나타낼 수 있다. 따라서, 검출된 회전자의 위치에 대응하는 부하 토크를 보상할 수 있는 보상 주파수(회전 속도) 지령값(317,
Figure 112004060638685-pat00030
)을 계산해 낼 수가 있다(<수학식 4> 참조).
보상 주파수 지령값과 기존의 주파수 지령값을 가산하게 되면(<수학식 5> 참조), 최종적인 주파수 지령값(도시하지 않음)은, 기존의 고정된 주파수 지령값과는 달리, 부하 토크의 맥동에 대응하여 유동하게 된다. 예컨대, 부하 토크(407)가 증가되면 최종 주파수 지령값은 함께 증가하게 되며, 부하 토크(407)가 감소되면 최종 주파수 지령값은 함께 감소하게 된다.
따라서, 유도 전동기(307)의 속도(403)는, 기존과는 달리 부하 토크(407)의 발생으로부터 영향을 덜 받고 그 변화량이 줄어들게 되고, 최대한 속도를 일정하게 유지할 수가 있게 된다(도 4의 403에서, 본 발명의 제어 방식이 적용된 410 시점의 이전과 이후의 그래프 변화 참조).
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 회전자 위치정보로부터 보상전압을 계산한 후 종래의 V/F 제어방식의 전압 지령치에 반영하여 부하 토크에 상응하는 출력토크를 만들어 냄으로써, 부하의 맥동 및 진동을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 유도 전동기의 속도는, 기존과는 달리 부하 토크의 발생으로부터 영향을 덜 받으면서 그 변화량이 줄어들게 되고, 최대한 속도를 일정하게 유지할 수가 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하는 실시예에 의하여 설명되었으나 이에 한정하여 해석되지 않으며, 이로부터 자명한 많은 변형예들을 포괄하도록 해석되어져야 한다.

Claims (4)

  1. 유도 전동기를 가변적으로 전압/주파수 제어하는 장치에 있어서,
    상기 유도 전동기의 회전속도에 해당하는 주파수 지령치를 발생하는 주파수 지령기;
    상기 주파수 지령값에 비례하되, 상기 유도 전동기의 자속을 일정하게 유지하도록 하는 전압 지령값을 발생하는 전압 지령기;
    상기 유도 전동기의 회전자의 위치를 검출하는 회전자 위치 검출기;
    회전자 위치에 대한 함수이되 부하 토크를 모델링한 함수를 이용하여, 상기 검출된 회전자의 위치에 대응하는 부하 토크를 보상할 수 있는 보상 전압 지령값을 계산하는 전압 보상기;
    상기 전압 지령기로부터의 전압 지령값 및 상기 전압 보상기로부터의 보상 전압 지령값을 가산하는 가산기; 및
    상기 주파수 지령값 및 상기 가산 처리된 전압 지령값에 대응하는 전압/주파수의 전원을 상기 유도 전동기에 공급하는 전력 변환기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도 전동기가,
    공기 조화기에 구비되는 것임;을 특징으로 하는 유도 전동기 가변 전압/주파 수 제어 장치.
  3. 유도 전동기를 가변적으로 전압/주파수 제어하는 장치에 있어서,
    상기 유도 전동기의 회전속도에 해당하는 주파수 지령값을 발생하는 주파수 지령기;
    상기 유도 전동기의 회전자의 위치를 검출하는 회전자 위치 검출기;
    회전자 위치에 대한 함수이되 부하 토크를 모델링한 함수를 이용하여, 상기 검출된 회전자의 위치에 대응하는 부하 토크를 보상할 수 있는 보상 주파수 지령값을 계산하는 주파수 보상기;
    상기 주파수 지령기로부터의 주파수 지령값 및 상기 주파수 보상기로부터의 보상 주파수 지령값을 가산하는 가산기;
    상기 가산기로부터의 가산 처리된 주파수 지령값에 비례하되, 상기 유도 전동기의 자속을 일정하게 유지하도록 하는 전압 지령값을 발생하는 전압 지령기; 및
    상기 가산 처리된 주파수 지령값 및 전압 지령값에 대응하는 전압/주파수의 전원을 상기 유도 전동기에 공급하는 전력 변환기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 가변 전압/주파수 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유도 전동기가,
    공기 조화기에 구비되는 것임;을 특징으로 하는 유도 전동기 가변 전압/주파 수 제어 장치.
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