KR101480468B1 - 모터 제어 장치 및 이를 구비한 세탁기 - Google Patents

Abstract

모터 제어 장치 및 이를 구비한 세탁기가 개시된다. 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 이를 구비한 세탁기는 상기 모터 또는 모터의 권선 고장에 따라 발생된 누설 전류를 바이패스 유닛 또는 접지선을 통하여 상용 전원의 접지로 바이패스함으로써 2차 사고를 미연에 방지한다.

모터, 바이패스, 세탁기

Description

모터 제어 장치 및 이를 구비한 세탁기{MOTOR CONTROLLING APPARATUS AND WASHING MACHINE WITH THE SAME}

본 발명은 모터 제어 장치 및 이를 구비한 세탁기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터를 바이패스하여 접지함으로써 모터 고장에 따른 2차 사고를 미연에 방지하는 모터 제어 장치 및 이를 구비한 세탁기에 관한 것이다.

일반적인 모터 제어 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 상용 전원(10)의 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터(Converter, 20)와, 상기 컨버터(20)로부터 출력된 직류 전압을 평활화하는 평활유닛(30)과, 상기 평활유닛(30)으로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 상기 모터(60)로 공급하는 인버터 유닛(Inverter, 40)과, 상기 인버터 유닛(40)의 모터 구동 전압에 의해 구동되는 모터(60) 및 출력 주파수를 제어하는 제어유닛(50)을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 모터 제어 장치는 교류 전원(10)을 입력 받아 컨버터(20)를 통해 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원을 인버터 유닛(40)에 입력하여 제어 유닛(50)의 제어 동작을 통해 모터(60)를 구동한다. 이 모터 제어 장치를 채용한 세 탁기, 건조기 등의 응용 가전기기도 같다.

그러나, 종래의 모터 제어 장치는 교류 전원과 직류 전원이 컨버터를 통해 연결되어 온라인 상태가 유지되므로 모터의 고장, 예를 들어 모터 권선의 파손,이 발생하는 경우에 사용자의 감전 사고 등 2차 사고가 발생하는 등의 문제점이 있다. 다시 말하면, 모터의 권선이 파손되어 사용자와 모터 제어 장치 사이에 전기적 연결 통로가 발생하는 경우에 사용자에게 감전 사고가 유발되는 문제점이 있다. 특히 모터 제어 장치를 구비한 세탁기의 경우에는 그 동작 중에 물을 사용함으로써 상기의 문제점이 더욱 크게 작용한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모터 고장에 따른 2차 사고를 미연에 방지하기 위하여 상기 모터 또는 모터의 권선을 바이패스 유닛 또는 접지선을 통하여 상용 전원의 교류 접지단으로 바이패스하는 모터 제어 장치 및 이를 구비한 세탁기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치는 상용 전원의 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터로부터 출력된 직류 전압을 평활화하는 평활유닛과, 상기 평활유닛으로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 상기 모터로 공급하는 인버터 유닛과, 상기 모터 오류에 따라 발생하는 누설 전류를 상기 상용 전원의 접지로 바이패스하는 바이패스 유닛과, 상기 인버터 유닛을 제어하는 제1 제어신호를 공급하는 제어 유닛을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따라 모터 또는 모터의 권선을 바이패스 유닛 또는 접지선을 통해 상용 교류 전원의 교류 접지단에 연결하여 바이패스함으로써 모터 제어 장치 또는 이를 구비한 세탁기, 건조기 등의 응용 가전기기에 있어서 모터 고장에 따른 2차 사고를 방지하고, 사용자의 안전성을 제고하는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 이를 구비한 세탁기를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치를 개략적으로 도시한 것으로서, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치는 상용 전원(100)의 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터(200)와, 상기 컨버터(200)로부터 출력된 직류 전압을 평활화하는 평활유닛(300)과, 상기 평활유닛(300)으로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 상기 모터(600)로 공급하는 인버터 유닛(400)과, 상기 인버터 유닛(400)을 제어하는 제1 제어신호를 공급하는 제어 유닛(500)과, 상기 모터 오류에 따라 발생하는 누설 전류를 상기 상용 전원의 접지(P.GND)로 바이패스하는 바이패스 유닛(700)을 포함하여 구성된다.

상기 컨버터(200)는 다이오드 정류기 등을 이용하여 상용 교류 전원으로부터 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다.

상기 평활유닛(300)은 커패시터 또는 이를 포함한 간단한 회로로 구성되고, 상기 컨버터(200)로부터 출력된 직류 전압을 저장하고, 평활화한다.

상기 인버터 유닛(400)은 상기 평활유닛(300)과 병렬 연결되고, 상기 상기 평활유닛(300)으로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터(600)에 공급한다.

상기 제어 유닛(500)은 제1 제어신호를 상기 인버터 유닛(400)에 공급하여 상기 인버터 유닛(400)을 통해 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변경하도록 한다. 여기서, 상기 제1 제어신호는 일반적으로 상기 인버터 유닛(400)의 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭변조) 전압 듀티를 제어하는 PWM 신호이다.

상기 바이패스 유닛(700)은 상기 모터(600) 오류에 따라 발생하는 누설 전류를 상기 상용 전원(100)의 접지(P.GND)로 바이패스한다. 즉, 상기 모터(600)의 고장 또는 상기 모터(600)의 권선에 오류가 발생하면, 이에 따라 누설 전류가 발생하고, 이러한 누설 전류는 사용자 감전의 원인이 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 바이패스 유닛(700)을 통해 상기 모터(600) 또는 모터 권선 고장에 따른 누설 전류를 상용 전원(100)의 접지단(P.GND)으로 바이패스시킴으로써 사용자가 안전하게 사용할 수 있도록 한다.

한편, 세탁기의 경우에는 상기 모터(600)로 BLDC(Brushless Direct Current) 모터를 흔히 사용한다. 또한, 상기 BLDC 모터를 직결하여 사용한다(Direct Driver). 이때, 회전자 위치를 검출하는 위치 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 BLDC 모터는 주지의 기술이므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 세탁기는 물을 이용하는 가전기기이므로, 상기 모터의 고장 또는 상기 모터의 권선에 오류가 발생하여 누설 전류가 발생하면 사용자에게 더욱 큰 안전상의 문제를 유발한다. 상기 바이패스 유닛(700)은 상기 누설 전류를 상기 상용 전원(100)의 접지(P.GND)로 연결하여 바이패스함으로써 사용자를 보호하게 된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상용 전원(100)의 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터(200)와, 상기 컨버터(200)로부터 출력된 직류 전압을 평활화하는 평활유닛(300)과, 상기 평활유 닛(300)으로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 상기 모터(600)로 공급하는 인버터 유닛(400)과, 상기 인버터 유닛(400)을 제어하는 제1 제어신호를 공급하는 제어 유닛(500)과, 상기 모터 오류에 따라 발생하는 누설 전류를 상기 상용 전원의 접지(P.GND)로 바이패스하는 바이패스 유닛(700)과, 상기 모터(500) 오류에 따라 발생하는 누설 전류를 검출하는 검출 유닛(800)을 포함하여 구성된다.

상기 제1 실시예와 마찬가지로, 상기 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치는 위치 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 모터 제어 장치를 포함한 세탁기에 적용 가능하다.

상기 컨버터(200)는 다이오드 정류기 등을 이용하여 상용 교류 전원으로부터 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다.

상기 평활유닛(300)은 커패시터 또는 이를 포함한 간단한 회로로 구성되고, 상기 컨버터(200)로부터 출력된 직류 전압을 저장하고, 평활화한다.

상기 인버터 유닛(400)은 상기 평활유닛(300)과 병렬 연결되고, 상기 상기 평활유닛(300)으로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터(600)에 공급한다.

상기 제어 유닛(500)은 제1 제어신호를 상기 인버터 유닛(400)에 공급하여 상기 인버터 유닛(400)을 통해 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변경하도록 한다. 여기서, 상기 제1 제어신호는 일반적으로 상기 인버터 유닛(400)의 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭변조) 전압 듀티를 제어하는 PWM 신호이다.

상기 바이패스 유닛(700)은 상기 모터(600) 오류에 따라 발생하는 누설 전류 를 상기 상용 전원(100)의 접지(P.GND)로 바이패스한다.

상기 검출 유닛(800)은 상기 모터(500) 고장이나 상기 모터의 권선의 고장에 따라 발생하는 누설 전류를 검출하는 것으로서, 전류 센서 등을 이용할 수 있다. 이때, 상기 인버터 유닛(400)으로부터 출력되는 전류와 상기 모터(600)로 인가되는 전류를 상호 비교하여 검출할 수도 있다.

또한, 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치에 있어서, 상기 제어 유닛(500)은제2 제어신호를 상기 바이패스 유닛(700)으로 출력한다. 상기 바이패스 유닛(700)은 상기 제2 제어신호에 따라 상기 검출 유닛(800)을 통해 검출된 누설 전류를 상기 상용 전원(100)의 접지(P.GND)로 바이패스한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 제어 장치는 상용 전원(100)의 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터(200)와, 상기 컨버터(200)로부터 출력된 직류 전압을 평활화하는 평활유닛(300)과, 상기 평활유닛(300)으로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 상기 모터(600)로 공급하는 인버터 유닛(400)과, 상기 인버터 유닛(400)을 제어하는 제1 제어신호를 공급하는 제어 유닛(500)과, 상기 모터(600) 내의 권선과 상기 상용 전원(100)의 접지를 직렬로 연결하고, 상기 모터(600) 오류에 따라 발생하는 누설 전류를 상기 상용 전원(100)의 접지(P.GND)로 바이패스하는 접지선(730)을 포함하여 구성된다.

상기 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로, 상기 제3 실시예에 따른 모터 제어 장치는 위치 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 모터 제어 장치를 포함한 세탁기에 적용 가능하다. 여기서, 상기 접지선(730)의 형태나 종류는 관계 없다.

상기 컨버터(200)는 다이오드 정류기 등을 이용하여 상용 교류 전원으로부터 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다.

상기 평활유닛(300)은 커패시터 또는 이를 포함한 간단한 회로로 구성되고, 상기 컨버터(200)로부터 출력된 직류 전압을 저장하고, 평활화한다.

상기 인버터 유닛(400)은 상기 평활유닛(300)과 병렬 연결되고, 상기 상기 평활유닛(300)으로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터(600)에 공급한다.

상기 제어 유닛(500)은 제1 제어신호를 상기 인버터 유닛(400)에 공급하여 상기 인버터 유닛(400)을 통해 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변경하도록 한다. 여기서, 상기 제1 제어신호는 일반적으로 상기 인버터 유닛(400)의 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭변조) 전압 듀티를 제어하는 PWM 신호이다.

본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 모터 제어 장치와 이를 구비한 세탁기에서 상기 바이패스 유닛(700) 또는 접지선(730)을 통해 모터의 누설 전류를 바이패스함에 있어서, 상용 전원의 접지(P.GND)로 바이패스 하지 아니하고, 별도의 접지 단자를 구비하고, 이에 접지할 수도 있다.

본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 이를 구비한 세탁기는, 먼저 상용 교류 전원(100)으로부터 입력된 교류 전압은 상기 컨버터(200)를 통과하여 직류 전압으로 변환된다. 변환된 직류 전압은 상기 평활 유닛(300)의 커패시터로 충전되고, 상기 인버터 유닛(400)으로 공급된다. 상기 인버터 유닛(400)은 상기 제어 유닛(500)의 제어에 따라 직류 전압을 상기 모터(600)에 공급하여 구동한다. 이때, 상기 모 터(600)의 권선이 파손되어 상기 모터(600)의 코어로 누설 전류 발생할 경우, 상기 접지선(730)을 통하여 누설 전류는 상기 상용 전원(100)의 접지(P.GND)로 흐르게 된다. 이에 따라 본 발명의 모터 제어 장치 및 세탁기는 상기 모터의 권선이 파손되어 사용자와 전기적 연결이 발생하여도 누설 전류를 바이패스 유닛(또는 접지선)을 통해 흐르도록 함으로써 사용자의 감전 사고 위험을 방지하고 세탁기 시스템의 신뢰성을 향상시킨다.

도 1은 일반적인 모터 제어 장치를 개략적으로 도시한 블록도;

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치를 도시한 블록도;

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치를 도시한 블록도;

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 제어 장치를 도시한 블록도이다.

Claims (8)

1. 상용 전원의 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터;

   상기 컨버터로부터 출력된 직류 전압을 평활화하는 평활유닛;

   상기 평활유닛으로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 상기 모터로 공급하는 인버터 유닛;

   상기 모터 오류에 따라 발생하는 누설 전류를 상기 상용 전원의 접지로 바이패스하는 바이패스 유닛;

   상기 모터 오류에 따라 발생하는 누설 전류를 검출하는 검출 유닛; 및

   상기 인버터 유닛을 제어하는 제1 제어신호 및 상기 바이패스 유닛을 통해 상기 검출된 누설 전류를 상기 상용 전원의 접지로 바이패스하는 제2 제어신호를 공급하는 제어 유닛;을 포함하되,

   상기 바이패스 유닛은,

   상기 제2 제어신호를 근거로 개폐되는 스위칭 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서, 상기 바이패스 유닛은,

   상기 모터 내의 권선과 상기 상용 전원의 접지를 직렬로 연결하는 접지선인 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서, 상기 바이패스 유닛은,

   상기 모터의 코어와 상기 상용 전원의 접지를 직렬로 연결하는 접지선인 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
8. 제 1 항, 제 5 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 모터 제어 장치를 포함하되, 상기 제어 유닛은 세탁 알고리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.

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