KR100940097B1 - 공기조화기의 전동기 제어장치 - Google Patents

공기조화기의 전동기 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 복수개의 컨버터용 스위칭 소자를 구비하고, 상용 교류 전원을 공급받아 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터의 출력단인 dc 단 전압을 검출하는 dc 단 전압 검출수단과, 검출되는 dc 단 전압에 기초하여, 컨버터의 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력하고, 컨버터단의 이상 유무를 판단하여 이상 판단시 컨버터의 동작을 제한하도록 제어하는 마이컴을 포함하는 공기조화기의 전동기 제어장치에 관한 것이다. 이에 의하여, dc 단 전압 검출을 통해 간단히 스위칭 제어 신호의 생성 및 과전압에 의한 보호 동작을 수행할 수 있게 된다.
Figure R1020070116172
공기조화기, 전동기, 과전압, 검출, 제어

Description

공기조화기의 전동기 제어장치{Motor controller of air conditioner}
본 발명은 공기조화기의 전동기 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스위칭 제어 신호의 생성 및 과전압에 의한 보호 동작을 간단히 수행할 수 있게 된다.
공기조화기는 방, 거실, 사무실 또는 영업 점포 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 장치이다.
공기조화기는 일반적으로 일체형과 분리형으로 나뉜다. 일체형과 분리형은 기능적으로는 같지만, 일체형은 냉각과 방열의 기능을 일체화하여 가옥의 벽에 구멍을 뚫거나 창에 장치를 걸어서 설치한 것이고, 분리형은 실내측에는 냉/난방을 수행하는 실내기를 설치하고 실외측에는 방열과 압축 기능을 수행하는 실외기를 설치한 후 서로 분리된 두 기기를 냉매 배관으로 연결시킨 것이다.
한편, 공기조화기에는 압축기, 팬 등에 전동기가 사용되며, 이를 구동하기 위한 전동기 제어장치가 사용되고 있다. 공기조화기의 전동기 제어장치는 상용 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 소정 주파수의 상용 교 류 전원으로 변환하여 전동기에 공급함으로써, 압축기, 팬 등의 전동기를 구동하도록 제어한다.
공기조화기의 전동기 제어장치는 전동기를 구동하기 위해, 전동기 내의 전압을 검출한다. 또한, 전동기 내의 보호 동작을 위해 전동기 내의 전압을 검출한다.
본 발명의 목적은, 스위칭 제어 신호의 생성 및 과전압에 의한 보호 동작을 간단히 수행할 수 있는 공기조화기의 전동기 제어장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치는, 복수개의 컨버터용 스위칭 소자를 구비하고, 상용 교류 전원을 공급받아 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터의 출력단인 dc 단 전압을 검출하는 dc 단 전압 검출수단과, 검출되는 dc 단 전압에 기초하여, 컨버터의 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력하고, 컨버터단의 이상 유무를 판단하여 이상 판단시 컨버터의 동작을 제한하도록 제어하는 마이컴을 포함한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치는, 적어도 하나의 컨버터용 스위칭 소자를 구비하고, 상용 교류 전원을 공급받아 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 상용 교류 전원으로부터 입력되는 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출수단과, 검출되는 입력 전압에 기초하여, 컨버터의 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력하고, 컨버터단의 이상 유무를 판단하여 이상 판단시 컨버터의 동작을 제한하도록 제어하는 마이컴을 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치는,
dc 단 전압 또는 입력전압을 검출하여, 스위칭 제어 신호의 생성 및 과전압 보호를 간단히 할 수 있게 된다. 또한, 제조비용을 저감할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 공기조화기의 개략도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(I)와 실외기(O)로 구분된다.
실외기(O)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(2)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(2b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(4)와, 실외 열교환기(5)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(5a)과 실외팬(5a)을 회전시키는 전동기(5b)로 이루어진 실외 송풍기(5)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(6)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(10)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(3) 등을 포함한다.
실내기(I)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(8)와, 실내측 열교환기(8)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(9a)과 실내팬(9a)을 회전시키는 전동기(9b)로 이루어진 실내 송풍기(9) 등을 포함한다.
실내측 열교환기(8)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(2)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 또한, 상기 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른공기조화기의 전동기 제어장치에서의 전동기는 도면에서 도시한, 실외팬, 압축기 또는 실내 팬을 동작시키기 각 전동기(2b,5b,9b)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치(200)는, 컨버터(210), dc 단 전압 검출수단(D), 및 마이컴(230)을 포함한다. 또한, 공기조화기의 전동기 제어장치(200)는 인버터(220), 리액터(L), 평활 커패시터(C) 및 입력전류 검출수단(A) 등을 더 포함할 수 있다.
리액터(L)는, 상용 교류 전원과 컨버터(210) 사이에 배치되어, 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(210)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.
컨버터(210)는 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원의 종류에 따라 컨버터(210)의 내부 구조도 달라진다. 예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. 컨버터(210)는 복수개의 스위칭 소자를 구비하여, 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행한다.
평활 커패시터(C)는 컨버터(210)의 출력단에 접속된다. 컨버터(210)로부터 출력되는 변환된 직류 전원을 평활하게 된다. 이하에서는 컨버터(210)의 출력단을 dc 단 또는 dc 링크단이라고 한다. dc 단에 평활된 직류 전압은 인버터(220)에 인가된다.
인버터(220)는 복수개의 인버터용 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 구체적으로 설명하면, 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자 및 하암 스위칭 소자가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결된다.
인버터(220)에서 출력되는 삼상 교류 전원은 삼상 전동기(250)의 각 상에 인가된다. 여기서 삼상 전동기(250)는 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 삼상 전동기(250)의 종류로는 유도 전동기, BLDC 전동기, synRM 전동기 등 다양한 형태가 가능하다.
입력전류 검출수단(A)은 입력전류(ii)를 검출한다. 입력전류 검출수단(A)은 상용 교류 전원과 컨버터(210) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, 전류 센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력전류(ii)는 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)의 생성을 위해 마이컴(230)에 입력된다.
dc 단 전압 검출수단(D)은, dc단 전압(Vdc)을 검출한다. dc단 전압 검출수단(D)으로 dc 단의 양단 사이에 저항 소자 등이 사용될 수 있다. dc단 전압 검출수단(D)은 평균적으로 dc단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 검출된 dc단 전압(Vdc)은 마이컴(230)에 인가되며, 검출된 dc단 전압(Vdc)에 기초하여 컨버터의 스위칭 제어신호(Scc)의 생성 및 보호 동작에 사용된다.
마이컴(230)은 컨버터(210)를 제어하도록 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다. 스위칭 제어신호(Scc)는 PWM용 스위칭 제어신호로서, dc 단 전압 검출수단(D)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여 생성된다.
또한, 마이컴(230)은, 검출되는 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여 컨버터단의 이상 유무를 판단하여, 이상으로 판단되는 경우, 전동기(250)가 정지하도록 컨버터(210)의 동작을 정지시킨다. 여기서, 컨버터단이란, 상용 교류 전원과 컨버터(210) 출력단에 접속되는 평활 커패시터(C)까지라고 정의할 수 있다. 컨버터 단의 이상 유무는, dc 단 전압(Vdc)이 과전압인지 여부로 판단할 수 있다.
마이컴(230)에 대한 상세 동작은 도 3을 참조하여 후술한다.
한편, 공기조화기의 전동기 제어장치(200)는 출력전류 검출수단(E)을 더 포함할 수 있다.
출력전류 검출수단(E)은 출력전류를 검출한다. 출력전류 검출수단(E)은 인 버터(220)와 전동기(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 또한 출력전류 검출수단(E)은 인버터의 3개의 하암 스위칭 소자에 일단이 각각 접속되는 션트 저항일 수 있다. 검출되는 출력전류는 스위칭 제어 신호(Sic)의 생성을 위해 마이컴(230)에 입력될 수 있으나, 도 2의 마이컴(230)과 달리 별도의 마이컴에서 생성되는 것도 가능하다.
도 3은 도 2의 마이컴의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 마이컴(230)은 전류 지령 생성부(310), 전압 지령 생성부(320), 스위칭 제어 신호 출력부(330) 및 이상유무 결정부(340)를 포함한다.
전류 지령 생성부(310)는 dc 단 전압 검출수단(D)에서 검출된 dc 단 전압(Vdc)과 미리 설정되는 dc 단 전압 지령치(V*dc)에 기초하여 PI 제어기 등을 통해 전류 지령치(I*)를 생성한다. 전류 지령치(I*)는 전류의 크기 지령치일 수 있다.
전압 지령 생성부(320)는 전류 지령치(I*)와 검출되는 입력 전류(ii)에 기초하여 PI 제어기 등을 통해 전압 지령치(V*)를 생성한다.
스위칭 제어신호 출력부(330)는 전압 지령치(V*)에 기초하여 컨버터(210) 스위칭 소자를 구동하도록 스위칭 제어 신호(Scc)를 컨버터(210)에 출력한다. 이에 의해 컨버터(210) 내의 스위칭 소자는 온/오프 동작을 하게 된다.
이상 유무 결정부(340)는, dc 단 전압 검출수단(D)에서 검출된 dc 단 전압(Vdc)이 과전압 또는 저전압인지 여부를 판단하여 컨버터단의 이상 유무를 판단하고, 이상 판단시 스위칭 제어 신호(Scc)의 출력을 제한한다. 즉, 이상 판단시, 스위칭 제어 신호 출력부(330)에 비상 신호(Ed)를 출력하여, 스위칭 제어 신호(Scc)의 출력을 제한한다. 이에 의해 컨버터(210)가 정지하게 되며, 나아가 전동기(250)가 정지하게 된다.
결국, dc 단 전압 검출수단(D)에서 검출된 dc 단 전압(Vdc)은 스위칭 제어 신호(Scc)의 생성에도 사용되지만, 과전압 또는 저전압에 의한 보호동작에도 함께 사용되게 된다. 이에 의해 제조비용이 저감될 수 있게 된다.
한편, 도 3에서의 전류 지령치(I*)와 전압 지령치(V*)는 상용 교류 전원이 단상인 경우를 예로 들어 도시한 것에 불과하며, 상용 교류 전원이 삼상인 경우에는 전류 지령치 및 전압 지령치가 d,q축 변환된 값일 수 있다. 즉, 전류 지령치는 i* d,i* q로 변경되며, 전압 지령치는 v* d,v* q로 변경된다. 또한, 전압 지령 생성부(320)에 입력되는 입력전류(ii)도 d,q축 변환된 값일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 4의 공기조화기의 전동기 제어장치(400)는 도 2의 공기조화기의 전동기 제어장치(200)와 거의 유사하다. 즉, 컨버터(410), 인버 터(420), 마이컴(430), 리액터(L), 평활 커패시터(C) 및 입력전류 검출수단(A), dc 단 전압 검출수단(D)은 모두 도 2와 동일한 기능을 수행한다.
다만, 도 4의 공기조화기의 전동기 제어장치(400)는 직류 전류인 dc 단 전류를 검출하는 dc 단 전류 검출수단(X)을 더 포함한다. 또한, 인버터 내의 스위칭 소자의 동작을 위해, 마이컴(430)은 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다. 이하에서는 그 차이점을 중심으로 설명한다.
dc 단 전류 검출수단(X)은 dc 단에 흐르는 dc 단 전류(Idc)를 검출한다. 이를 위해, dc 단 양단 중 도면과 같이 어느 한 단에 흐르는 전류를 검출할 수 있다. 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 dc단 전류(Idc)는 마이컴(430)에 인가되며, 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)의 생성 및 과전류 보호 동작을 위해 사용된다.
마이컴(430)은 컨버터(410)를 제어하도록 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다. 스위칭 제어신호(Scc)는 PWM용 스위칭 제어신호로서, dc 단 전압 검출수단(D)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여 생성된다.
또한, 마이컴(430)은, 검출되는 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여 컨버터단의 이상 유무를 판단하여, 이상으로 판단되는 경우, 전동기(450)가 정지하도록 컨버터(410)의 동작을 정지시킨다. 여기서, 컨버터단이란, 상용 교류 전원과 컨버터(210) 출력단에 접속되는 평활 커패시터(C)까지라고 정의할 수 있다. 컨버터 단의 이상 유무는, dc 단 전압(Vdc)이 과전압인지 여부로 판단할 수 있다.
또한, 마이컴(430)은 인버터(420)를 제어하도록 인버터 스위칭 제어 신 호(Sic)를 출력할 수 있다. 스위칭 제어신호(Sic)는 PWM용 스위칭 제어신호로서, dc 단 전류 검출수단(X)에서 검출되는 dc 단 전류(Idc)에 기초하여 생성된다.
또한, 마이컴(430)은, 검출되는 dc 단 전류(Idc)에 기초하여 인버터단의 이상 유무를 판단하여, 이상으로 판단되는 경우, 전동기(450)가 정지하도록 인버터(420)의 동작을 정지시킨다. 여기서, 인버터단이란, 인버터(420)에서부터 전동기(450)까지라고 정의할 수 있다. 인버터단의 이상 유무는, dc 단 전류(Idc)가 과전류인지 여부로 판단할 수 있다.
마이컴(430)에 대한 상세 동작은 도 5를 참조하여 후술한다.
한편, 공기조화기의 전동기 제어장치(400)는 출력전류 검출수단(E)을 더 포함할 수 있다.
도 5는 도 4의 마이컴의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 마이컴(430)은, 컨버터 스위칭 제어 신호의 생성을 위한 컨버터 제어 수단(501)과 인버터 스위칭 제어 신호의 생성을 위한 인버터 제어 수단(502)를 포함한다.
컨버터 제어 수단(501)은 도 3의 마이컴(230)과 동일하다. 즉, 컨버터 제어 수단(501)은 전류 지령 생성부(510), 전압 지령 생성부(520), 스위칭 제어 신호 출력부(530), 및 이상유무 결정부(540)를 포함한다. 컨버터 제어 수단(501)의 기능 및 동작은 도 3의 마이컴(230)과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
한편, 인버터 제어 수단(502)은 추정부(505), 제2 전류 지령 생성부(515), 제2 전압 지령 생성부(525), 제2 스위칭 제어 신호 출력부(535), 및 제2 이상유무 결정부(545)를 포함한다.
추정부(505)는 검출되는 dc 단 전류(Idc)를 입력받아, 이를 기초로 속도(v)를 추정한다. 삼상 전동기의 전기 방정식 및 기계 방정식을 이용하여 전동기의 회전자 속도(v)를 추정할 수 있다.
제2 전류 지령 생성부(515)는 추정 속도(v)와 속도 지령치(v*)에 기초하여 전류 지령치(i* d,i* q)를 생성한다. 즉, 제2 전류지령 생성부(515)는 산출된 속도(v)와 속도 지령치(v*)에 기초하여 전류 지령치(i* d,i* q)를 생성하는 PI 제어기(미도시) 및 전류 지령치(i* d,i* q)가 각각 소정치를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 전류 지령 제한부(미도시)를 포함할 수 있다.
제2 전압 지령 생성부(525)는 전류 지령치(i* d,i* q)와 dc 단 전류(Idc)에 기초하여 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 즉, 제2 전압지령 생성부(270)는 전류 지령치(i* d,i* q)와 dc 단 전류(Idc)에 기초하여 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성하는 PI 제어기(미도시) 및 전압 지령치(v* d,v* q)가 각각 소정치를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 전압 지령 제한부(미도시)를 포함할 수 있다.
제2 스위칭 제어 신호 출력부(535)는 전압 지령치(v* d,v* q)에 기초하여 PWM신호인 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 인버터(420)로 출력한다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 스위칭 소자는 온/오프 동작을 하게 된다.
이상 유무 결정부(540)는, dc 단 전류 검출수단(X)에서 검출된 dc 단 전류(IVdc)이 과전류 또는 저전류인지 여부를 판단하여 인버터단의 이상 유무를 판단하고, 이상 판단시 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)의 출력을 제한한다. 즉, 이상 판단시, 제2 스위칭 제어 신호 출력부(535)에 제2 비상 신호2(Ed2)를 출력하여, 스위칭 제어 신호(Sic)의 출력을 제한한다. 이에 의해 인버터(420)가 정지하게 되며, 나아가 전동기(450)가 정지하게 된다.
결국, dc 단 전류 검출수단(X)에서 검출된 dc 단 전류(Idc)은 스위칭 제어 신호(Sic)의 생성에도 사용되지만, 과전류 또는 저전류에 의한 보호동작에도 함께 사용되게 된다. 이에 의해 제조비용이 저감될 수 있게 된다.
한편, 도 5의 컨버터 제어수단(501)에서의 전류 지령치(I*)와 전압 지령치(V*)는 상용 교류 전원이 단상인 경우를 예로 들어 도시한 것에 불과하며, 상용 교류 전원이 삼상인 경우에는 전류 지령치 및 전압 지령치가 d,q축 변환된 값일 수 있다. 즉, 전류 지령치는 i* d,i* q로 변경되며, 전압 지령치는 v* d,v* q로 변경된다. 또한, 전압 지령 생성부(520)에 입력되는 입력전류(ii)도 d,q축 변환된 값일 수 있 다.
또한, 도 5의 인버터 제어수단(502)에서, 제2 전압 지령 생성부(525)에 입력되는 dc 단 전류(Idc)는 d,q축 변환된 값일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치(600)는, 컨버터(610), 입력전압 검출수단(B), 및 마이컴(630)을 포함한다. 또한, 공기조화기의 전동기 제어장치(600)는 인버터(620), 리액터(L), 평활 커패시터(C) 등을 더 포함할 수 있다.
리액터(L), 평활 커패시터(C), 인버터(620) 의 동작은 도 2 또는 도 4와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
입력전압 검출수단(B)은 상용 교류 전원으로부터의 입력전압을 검출한다. 입력전압 검출수단(D)으로 저항 소자 등이 사용될 수 있다. 입력전압 검출수단(D)은순시적으로 입력전압(vi)을 검출할 수 있다. 검출된 입력전압(vi)은 마이컴(630)에 인가되며, 검출된 입력전압(vi)에 기초하여 컨버터의 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)의 생성 및 보호 동작에 사용된다.
컨버터(610)는 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원의 종류에 따라 컨버터(210)의 내부 구 조도 달라진다. 예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. 즉, 컨버터(610)는 적어도 하나의 스위칭 소자를 구비하여, 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행한다.
마이컴(630)은 컨버터(610)를 제어하도록 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다. 스위칭 제어신호(Scc)는 PWM용 스위칭 제어신호로서, 입력전압 검출수단(B)에서 검출되는 입력전압(vi)에 기초하여 생성된다.
또한, 마이컴(630)은, 검출되는 입력전압(vi)에 기초하여 컨버터단의 이상 유무를 판단하여, 이상으로 판단되는 경우, 전동기(250)가 정지하도록 컨버터(610)의 동작을 정지시킨다. 여기서, 컨버터단이란, 상용 교류 전원과 컨버터(210) 출력단에 접속되는 평활 커패시터(C)까지라고 정의할 수 있다. 컨버터 단의 이상 유무는, 입력전압(vi)이 과전압인지 여부로 판단할 수 있다.
마이컴(630)에 대한 상세 동작은 도 7을 참조하여 후술한다.
도 7은 도 6의 마이컴의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 마이컴(630)은 제로 크로싱 검출부(710), 스위칭 제어 신호 출력부(720) 및 이상유무 결정부(740)를 포함한다.
제로 크로싱 검출부(710)는 입력전압 검출부(B)에서 검출된 입력전압(vi)의 제로 크로싱 포인트를 검출한다. 제로 크로싱 포인트를 검출하여 제로 크로싱 신 호(Sz)를 스위칭 제어 신호 출력부(720)에 출력한다.
스위칭 제어신호 출력부(720)는 제로 크로싱 신호(Sz)에 기초하여 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)를 출력한다. 즉, 입력 전원의 제로 크로싱 포인트를 검출하여, 입력전원의 단위 주기 중 반 주기 중 소정 시간을 온(on) 하도록 하는 스위칭 제어 신호(scc)를 출력한다. 이에 의해, 컨버터(610)는 역률 보정, 승압 등의 동작이 수행되게 된다.
이상 유무 결정부(740)는, 입력전압 검출부(B)에서 검출된 입력전압(vi)이 과전압 또는 저전압인지 여부를 판단하여 컨버터단의 이상 유무를 판단하고, 이상 판단시 스위칭 제어 신호(Scc)의 출력을 제한한다. 즉, 이상 판단시, 스위칭 제어 신호 출력부(720)에 비상 신호(Ed)를 출력하여, 스위칭 제어 신호(Scc)의 출력을 제한한다. 이에 의해 컨버터(610)가 정지하게 되며, 나아가 전동기(650)가 정지하게 된다.
결국, 입력전압 검출부(B)에서 검출된 입력전압(vi)은 스위칭 제어 신호(Scc)의 생성에도 사용되지만, 과전압 또는 저전압에 의한 보호동작에도 함께 사용되게 된다. 이에 의해 제조비용이 저감될 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에 서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 공기조화기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도 3은 도 2의 마이컴의 내부 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도 5는 도 4의 마이컴의 내부 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도 7은 도 6의 마이컴의 내부 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
210,410,610:컨버터 220,420,620:인버터
230,430,630:마이컴 330,530,720:스위칭 제어 신호 출력부
340,540,740:이상유무 결정부 710:제로크로싱 검출부

Claims (8)

  1. 복수개의 컨버터용 스위칭 소자를 구비하고, 상용 교류 전원을 공급받아 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 직류 전원으로 변환하는 컨버터;
    상기 컨버터의 출력단인 dc 단 전압을 검출하는 dc 단 전압 검출수단; 및
    상기 검출되는 dc 단 전압에 기초하여, 상기 컨버터의 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력하고, 상기 컨버터단의 이상 유무를 판단하여 이상 판단시 상기 컨버터의 동작을 제한하도록 제어하는 마이컴;을 포함하며,
    상기 마이컴은,
    상기 검출된 dc 단 전류에 기초하여 상기 전동기의 회전자 속도를 추정하는 추정부;
    상기 추정 속도와 속도 지령치에 기초하여 전류 지령치를 생성하는 제2 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치 및 상기 검출되는 dc단 전류에 기초하여 전압 지령치를 생성하는 제2 전압 지령 생성부;
    상기 검출된 dc 단 전류에 기초하여, 상기 인버터에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제2 스위칭 제어 신호 출력부; 및
    상기 검출된 dc 단 전류가 과전류 또는 저전류인지 여부를 판단하여 상기 인버터단의 이상 유무를 판단하고, 이상 판단시 상기 스위칭 제어 신호의 출력을 제한하는 제2 이상유무 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 검출된 dc 단 전압에 기초하여, 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부; 및
    상기 검출된 dc 단 전압이 과전압 또는 저전압인지 여부를 판단하여 상기 컨버터단의 이상 유무를 판단하고, 이상 판단시 상기 스위칭 제어 신호의 출력을 제한하는 이상유무 결정부;를 포함하는 공기조화기의 전동기 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 검출된 dc 단 전압 및 dc 단 전압 지령치에 기초하여 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부; 및
    상기 전류 지령치 및 상기 입력 전류에 기초하여 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부;를 더 포함하고,
    상기 스위칭 제어 신호 출력부는, 상기 전압 지령치에 기초하여 상기 스위칭 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 dc 단에 흐르는 전류를 검출하는 dc단 전류 검출수단; 및
    복수개의 인버터용 스위칭 소자를 구비하고, 상기 직류 전원을 소정의 교류 전원으로 변환하여 삼상 전동기를 구동하는 인버터;를 더 포함하고,
    상기 마이컴은,
    상기 검출되는 dc 단 전류에 기초하여, 상기 인버터의 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력하고, 상기 인버터단의 이상 유무를 판단하여 이상 판단시 상기 인버터의 동작을 제한하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 제어장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 적어도 하나의 컨버터용 스위칭 소자를 구비하고, 상용 교류 전원을 공급받아 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 직류 전원으로 변환하는 컨버터;
    상기 상용 교류 전원으로부터 입력되는 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출수단;
    상기 검출되는 입력 전압에 기초하여, 상기 컨버터의 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력하고, 상기 컨버터단의 이상 유무를 판단하여 이상 판단시 상기 컨버터의 동작을 제한하도록 제어하는 마이컴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 제어장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 검출된 입력 전압의 제로 크로싱을 검출하는 제로크로싱 검출수단;
    상기 검출된 제로 크로싱에 기초하여, 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부; 및
    상기 검출된 입력 전압이 과전압 또는 저전압인지 여부를 판단하여 상기 컨버터단의 이상 유무를 판단하고, 이상 판단시 상기 스위칭 제어 신호의 출력을 제한하는 이상유무 결정부;를 포함하는 공기조화기의 전동기 제어장치.
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