KR101591884B1 - Motor controller, method and Air conditioner comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전동기 제어 장치, 방법 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소비전력을 기반으로 압축기의 운전을 제한하는 전동기 제어 장치, 방법 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.The air conditioner is installed to provide a comfortable indoor environment for humans by discharging cold air to the room to adjust the room temperature and purify the room air to create a pleasant indoor environment. Generally, the air conditioner includes an indoor unit which is constituted by a heat exchanger and installed in a room, and an outdoor unit which is constituted by a compressor, a heat exchanger and the like and supplies the refrigerant to the indoor unit.
이러한 공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 압축기 또는 열교환기로 공급되는 전원을 제어함으로서 동작된다. 또한, 공기조화기는 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있으며, 요청되는 운전 상태에 따라, 실내기로 냉매를 공급하여, 냉방 또는 난방모드로 운전된다.Such an air conditioner is controlled separately by an indoor unit constituted by a heat exchanger, an outdoor unit constituted by a compressor, a heat exchanger and the like, and controlled by a power source supplied to a compressor or a heat exchanger. Also, at least one indoor unit may be connected to the outdoor unit, and the air conditioner is operated in the cooling or heating mode by supplying the refrigerant to the indoor unit according to the requested operation state.
공기조화기는 냉매의 흐름에 따라 냉방운전되거나 난방운전되는데, 냉방운전시, 실외기의 압축기에서 실외기의 열교환기를 거쳐 고온고압의 액체냉매가 실내기로 공급되면 실내기의 열교환기에서 냉매가 팽창되어 기화되면서 주변공기의 온도가 내려가 실내기 팬이 회전동작함에 따라 실내로 냉기가 토출되고, 난방운전 시 실외기의 압축기에서 고온고압의 기체냉매가 실내기로 공급되면, 실내기의 열교환기에서 고온고압의 기체냉매가 액화되어 방출된 에너지에 의해 따뜻해진 공기가 실내기팬의 동작에 따라 실내로 토출된다.When the liquid refrigerant of high temperature and high pressure is supplied from the compressor of the outdoor unit to the indoor unit through the heat exchanger of the outdoor unit during the cooling operation, the refrigerant expands and vaporizes in the heat exchanger of the indoor unit, When the temperature of the air is lowered and the indoor fan is rotated, the cool air is discharged into the room. When the gas refrigerant of high temperature and high pressure is supplied from the compressor of the outdoor unit to the indoor unit during the heating operation, the gas refrigerant of high temperature and high pressure is liquefied in the heat exchanger of the indoor unit The air warmed by the released energy is discharged to the room according to the operation of the indoor fan.
한편, 기존의 공기 조화기의 소비 전력을 계산하기 위해서는 입력전압 및 입력전류에 역률을 보상하여 연산하였다. 이경우, 별도의 입력전압 감지 장치 및 입력 전류 감지 장치가 요구되기 때문에, 비용 및 PCBA 크기 면에서 불리한 문제가 있었다.In order to calculate the power consumption of the conventional air conditioner, the power factor was compensated for the input voltage and the input current. In this case, since a separate input voltage sensing device and an input current sensing device are required, there are disadvantages in cost and PCBA size.
한편, 기존의 공기 조화기는 공기 조화기의 소비전력을 고려하지 않고, 운전됨에 따라, 각종 부품에 소손이 발생하는 문제가 있었다.
배경 기술로 일본 공개특허공보 특개2006-191721이 있음.On the other hand, existing air conditioners have problems in that various components are burned out as they are operated without considering the power consumption of the air conditioner.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-191721 is known as background technology.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소비전력을 기반으로 압축기의 운전을 제한하는 전동기 제어 장치, 방법 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공함에 있다. 본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electric motor control apparatus and method for restricting the operation of a compressor based on power consumption, and an air conditioner including the same. The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전동기 제어 장치는 압축기를 구동하는 전동기, 상기 전동기에 인가되는 u상, v상, w상의 전류를 감지하는 전류 검출부, 상기 전동기에 인가되는 전원의 PWM 듀티비 제어를 통해, 상기 압축기의 구동을 제어하는 인버터 및 상기 PWM 듀티비로 상기 전동기에 인가되는 u상, v상, w상의 전압을 산정하고, 상기 산정된 u상, v상, w상의 전압을 d축 및 q축 전압으로 전환하고, 상기 전류 검출부에서 감지된 u상, v상, w상의 전류를 d축 및 q축 전류로 전환하고, 상기 d축의 전압, 전류 및 상기 q축의 전압, 전류를 이용하여 상기 압축기를 구동하는 소비전력을 계산하고, 상기 소비전력을 기반으로 상기 압축기의 운전을 제한하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention includes an electric motor for driving a compressor, a current detector for detecting currents of u-phase, v-phase and w-phase applied to the electric motor, An inverter for controlling the driving of the compressor through the PWM duty ratio control of the U phase, the v phase, and the w phase applied to the motor by the PWM duty ratio, Wherein the control unit switches the voltage to a d-axis and a q-axis voltage, converts the currents of the u-phase, v-phase, and w-phase sensed by the current detection unit to d-axis and q-axis currents, And a control unit for calculating power consumption for driving the compressor using a current and restricting operation of the compressor based on the power consumption.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 실시예는 다음과 같은 효과가 있다.The embodiment of the present invention has the following effects.
첫째, 압축기에서 소비되는 소비전력을 기초로 공기 조화기 전체의 소비전력을 산정할 수 있는 효과가 있다.First, there is an effect that the power consumption of the entire air conditioner can be calculated based on the power consumption consumed by the compressor.
둘째, 소비전력을 구하기 위한 입력 전류 감지 장치, 입력 전압 감지 장치 회로를 구성하는 부품이 줄어들어 제조 원가가 낮아지는 효과도 있다.Second, the manufacturing cost is lowered because the parts constituting the input current sensing device and the input voltage sensing circuit for obtaining the power consumption are reduced.
셋째, 별도의 입력 전류 감지 장치 및 입력 전압 감지 장치를 구성하지 않음으로 인해, 부품수 감소, 제조 공정 단순화의 효과도 있다.Third, since separate input current sensing devices and input voltage sensing devices are not provided, the number of components can be reduced and the manufacturing process can be simplified.
넷째, 소비전력 기반으로 압축기의 운전을 제한하여 각종 부품에 발생하는 소손을 줄이는 효과도 있다.Fourth, the operation of the compressor is restricted based on the power consumption, thereby reducing the burnout occurring in various parts.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기용 전동기 제어장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 보상 소비전력을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 존(zone)으로 구분하여 수행하는 압축기의 구동 제한 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 제어장치의 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of FIG.
3 and 4 are block diagrams of a motor controller for a compressor according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram referred to explain compensation power consumption according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram referred to explain driving limiting operation of a compressor which is divided into a plurality of zones according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining an operation of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "~부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.The suffix "module" and "part" for constituent elements used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the present specification, the names of the components are denoted by the first, second, and so on in order to distinguish the names of the components from each other in the same relationship, and are not necessarily limited to the order in the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)는 실내기(10), 상기 실내기(10)에 연결되는 적어도 하나의 실외기(20), 실내기(10)와 연결되는 리모컨(미도시), 그리고 실내기(10) 및 실외기(20)를 제어하는 제어기(미도시)를 포함할 수 있다. 1, an
제어기(미도시)는 실내기(10) 및 실외기(20)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어할 수 있다. 이때, 제어기(미도시)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전설정, 잠금설정, 스케줄제어 등을 수행할 수 있다. 제어기(미도시)는 실내기(10) 또는 실외기(20)에 포함되는 구조일 수 있다. 제어기(미도시)는 실내기(10) 또는 실외기(20)에 포함될 수 있다.A controller (not shown) may be connected to the
공기조화기(100)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기, 덕트형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 스탠드형 공기조화기를 예로 설명한다. The
실외기(20)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브를 포함할 수 있다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함할 수 있다.The
실외기(20)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(10)로 냉매를 공급한다. 실외기(20)는 제어기(미도시) 또는 실내기(10)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기(10)에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기(20)에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다. The
실내기(10)는 실외기(20)에 연결되어, 냉매를 공급받아 공조 대상으로 냉온 또는 열온의 공기를 토출한다. 실내기(10)는 실내 열교환기와, 실내기팬, 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브, 다수의 센서를 포함할 수 있다.The indoor unit (10) is connected to the outdoor unit (20), and receives the refrigerant to discharge the cold or hot air to the air conditioning object. The
이때, 실외기(20) 및 실내기(10)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하고, 실외기 및 실내기는 제어기(미도시)와 별도의 통신선으로 연결되어 제어기(미도시)의 제어에 따라 동작한다. At this time, the
리모컨(미도시)은 실내기(10)에 연결되어, 실내기(10)로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기(10)의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때, 리모컨(미도시)은 실내기(10)와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신한다. 이를 위해, 리모컨(미도시)은 데이터를 송신 또는 수신할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다.The remote controller (not shown) is connected to the
예를 들어, 사용자는 리모컨(미도시)을 통해 목표 온도를 입력할 수 있다. 이경우, 리모컨(미도시)은 목표 온도에 대한 사용자 입력을 수신하고, 제어기(미도시)로 전송한다.For example, the user can input the target temperature through a remote controller (not shown). In this case, the remote controller (not shown) receives the user input for the target temperature and transmits it to the controller (not shown).
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.2 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of FIG.
도 2를 참조하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(10)와 실외기(20)로 구분된다. Referring to FIG. 2, the
실외기(20)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102a)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다. The
실내기(10)는 실내에 배치되어 냉방, 난방 또는 제습 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다. The
실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102a)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. At least one
또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.Further, the
한편, 도 2에서는 실내기(10)와 실외기(20)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실외기와 복수개의 실내기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.Although the
한편, 본 이하에서는 공기 조화기(100)의 냉방운전을 기준으로 각각의 구성을 설명하나, 난방운전, 제습운전 또는 송풍운전의 경우도 본 발명의 범위에 포함됨은 통상의 기술자에게 자명한 사항이다.Although the respective constitutions are described based on the cooling operation of the
한편, 도 3 내지 도 7을 참조한 설명에서, 특별한 명시가 없으면, 압축기는 실외기(20)에 포함된 압축기(102a)를 의미한다. 또한, 전동기는 실외기(20)에 포함된 압축기용 전동기(102b)를 의미한다.On the other hand, in the description with reference to Figs. 3 to 7, unless otherwise specified, the compressor means the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기용 전동기 제어장치의 블록도이다.3 is a block diagram of a motor controller for a compressor according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)의 압축기용(102a)전동기 제어장치(200)는, 전류 검출부(210), 컨버터(202), dc단 전압 검출부(205), 인버터(230), 제어부(260)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 제어장치(200)는 리액터(L) 및 평활 커패시터(C)를 더 포함할 수 있다. 3, an
리액터(L)는, 상용 교류 전원과 컨버터(202) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(202)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다. The reactor L is disposed between the commercial AC power source and the
컨버터(202)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(202)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(202)는 복수개의 스위칭 소자를 구비하여, 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행한다. The
평활 커패시터(C)는 컨버터(202)의 출력단에 접속된다. 컨버터(202)로부터 출력되는 변환된 직류 전원을 평활하게 된다. 이하에서는 컨버터(202)의 출력단을 dc 단 또는 dc 링크단이라고 한다. dc 단에서 평활된 직류 전압은 인버터(230)에 인가된다.The smoothing capacitor C is connected to the output terminal of the
dc단 전압 검출부(205)는 dc 단 평활 커패시터(C)에 저장된 전압(Vdc)를 검출할 수 있다. 이를 위해, dc단 전압 검출부(205)는, VT(voltage transformer) 또는 저항소자 등을 구비할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은 제어부(260)에 입력될 수 있다.the dc short
인버터(230)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. The
인버터(230)에서 출력되는 삼상 교류 전원은 삼상 전동기(250)의 각 상(u,v,w)에 인가된다. 여기서 전동기(102b)는 삼상 전동기로, 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 삼상 전동기(250)의 종류로는 BLDC 전동기, synRM 전동기 등 다양한 형태가 가능하다.The three-phase AC power outputted from the
제어부(260)는 인버터(230)를 제어한다. 이를 위하여, 제어부(260)는, 인버터(230)에서 출력되는 출력전류 또는 dc 단 전압 검출부(205)에서 검출되는 전압에 기초하여 인버터의 스위칭 제어신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다. 이때, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호일 수 있다. 예를 들면, 제어부(260)는 PWM 듀티비 제어를 통해 인버터(230)를 제어할 수 있다.The
또한, 제어부(260)는 후술하는 전동기(102b)의 소비 전력에 따라 전동기(102b)의 운전 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다.In addition, the
전류 검출부(210)는, 인버터(420)와 전동기(102b) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 전동기(102b)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 u,v,w 상의 출력 전류(iu,iv,iw)를 모두 검출할 수 있다.The
전류 검출부(210)는 인버터(230)와 전동기(102b) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기용 전동기 제어장치의 블럭도이다.4 is a block diagram of a motor controller for a compressor according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 압축기(102a)용 전동기 제어장치(200)는 dc단 전압 검출부, 전류 검출부(210), 메모리(220), 인버터(230) 및 제어부(265)를 포함한다.4, the
dc단 전압 검출부(205)는 dc 단 평활 커패시터(C)에 저장된 전압(Vdc)를 검출할 수 있다. 이를 위해, dc단 전압 검출부(205)는, VT(voltage transformer) 또는 저항소자 등을 구비할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은 제어부(260)에 입력될 수 있다.the dc short
전류 검출부(210)는 전동기(102b)에 인가되는 u상, v상 w상의 전류를 감지한다. 전류 검출부(210)는 인버터(230)와 전동기(102b) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.The
메모리(220)는 제어부(260)와 전기적으로 연결된다. 메모리(220)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(220)는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다. 메모리(220)는 전류 검출부(210)에서 감지되는 각 상의 전류값 데이터, d축 및 q축 전류값 데이터, 각상의 전압값 데이터, d축 및 q축 전압값 데이터를 저장할 수 있다.The
인버터(230)는 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 전동기(102b)에 출력할 수 있다. 인버터(230)는 전동기(102b)에 인가되는 전원의 PWM 듀티비 제어를 통해, 압축기(102a)의 구동을 제어한다. 여기서, 전동기(102b)는 삼상 전동기로, 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 삼상 전동기(250)의 종류로는 BLDC 전동기, synRM 전동기 등 다양한 형태가 가능하다.The
한편, 인버터(230)는 전동기(102b)를 구동하는 구동 주파수에 따라 복수의 스텝으로 구분하여 압축기(102a)의 구동을 제어할 수 있다. 압축기(102a) 공진 주파수 회피 등의 이유로, 인버터(230)는 구동 주파수를 복수의 스텝으로 구분하여 제어한다. 예를 들어, 압축기(102a)의 구동 주파수가 15 내지 60Hz인 경우, 인버터(230)는 제1 스텝을 15Hz, 제2 스텝을 21Hz, 제3 스텝을 26Hz,... 제10 스텝을 60Hz로 구분하여 압축기(102a)의 구동을 제어할 수 있다.Meanwhile, the
제어부(260)는 전압 산정부(262), 전압 변환부(263), 전류 변환부(264), 소비전력 계산부(266), 필터링부(267), 보상부(268) 및 구동 제한부(269)를 포함할 수 있다. The
전압 산정부(262)는 PWM 듀티비로 전동기(102b)에 인가되는 u상, v상, w상의 전압을 산정할 수 있다. 즉, 전압 산정부(262)는 dc단 전압 검출부(205)에서 검출된 전압에 각 상의 듀티비를 곱하여 각 상의 선전압을 산정할 수 있다. 전압 산정부(262)는 각 상의 선전압을 중성점 전압으로 빼서 각 상의 상전압을 구할 수 있다. 예를 들어, dc단 전압이 300[V]이고, PWM 듀티비가 100%인 경우, 산정되는 전압은 300[V]일 수 있다. 또는 dc단 전압이 300V이고, PWM 듀티비가 50%인 경우, 산정되는 전압은 150[V]일 수 있다. PWM 듀티비를 이용하여 계산된 u상의 선전압이 A[V], v상의 선전압이 B[V], w상의 선전압이 C[V]인 경우, 중성점의 전압은 (A+B+C)/3[V]일 수 있다. 이경우, 각 상의 선전압에서 중성점 전압을 빼면, 각 상의 상전압을 구할 수 있다.The
전압 변환부(263)는 산정된 u상, v상, w상의 전압을 d축 및 q축 전압으로 회전 변환할 수 있다. 이때, 전압 변환부(263)는 회전 좌표계의 d축 및 q축 전압으로 변환할 수 있다.The
전류 변환부(264)는 전류 검출부(210)에서 감지된 u상, v상, w상의 전류를 d축 및 q축 전류로 변환할 수 있다. 이때, 전류 변환부(264)는 회전 좌표계의 d축 및 q축 전류로 변환할 수 있다.The current converting
소비전력 계산부(266)는 d축의 전압, 전류 및 q축의 전압, 전류를 이용하여 압축기를 구동하는 소비전력을 계산할 수 있다. 이때, 소비전력은 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.The
여기서, C_P는 압축기의 소비전력, Vde는 d축 전압, Ide는 d축 전류, Vqe는 q축 전압, Iqe는 q축 전류임.Here, C_P is the power consumption of the compressor, Vde is the d-axis voltage, Ide is the d-axis current, Vqe is the q-axis voltage, and Iqe is the q-axis current.
u,v,w상의 전압, 전류를 이용하여 소비 전력을 계산하는 경우, 노이즈 제거를 위해 필터링이 필요하고, d축, q축 상의 전압, 전류를 이용하여 소비 전력을 계산하는 경우보다 더 많은 연산이 필요하다. 소비전력 계산부(266)는 d축의 전압, 전류 및 q축의 전압, 전류를 이용하여 계산함으로써, 간단하게 소비전력을 구할 수 있다.When calculating power consumption by using voltage and current on u, v, w, filtering is required to remove noise, and more computation is required than when power consumption is calculated using voltage and current on d axis and q axis Is required. The
필터링부(267)는 소비전력 계산부(266)에서 계산된 소비전력의 리플(ripple)을 제거한다. 필터링부(267)는 수학식 2를 적용하여 리플(ripple)을 제거한다.The
여기서, F_P는 필터링된 소비전력, C_P는 소비전력 계산부(266)에서 계산된 소비전력임.Here, F_P is the filtered power consumption, and C_P is the power consumption calculated by the power
보상부(268)는 소비전력 계산부(266)에서 계산된 소비전력에 압축기(102a)의 소비 전력을 제외한 부하의 소비전력을 보상한다. 또는, 보상부(268)는 필터링부(267)에서 필터링된 소비전력에 압축기(102a)의 소비 전력을 제외한 부하의 소비전력을 보상할 수 있다. 보상부(268)는 소비전력 계산부(266)에서 계산된 소비전력에 전동기(102b)의 소비 전력을 제외한 부하의 소비전력을 보상한다. 또는, 보상부(268)는 필터링부(267)에서 필터링된 소비전력에 전동기(102b)의 소비전력을 제외한 부하의 소비전력을 보상할 수 있다. 압축기(102a)의 소비전력은 대부분 압축기(102a)를 구동하는 전동기(102b)의 소비전력일 수 있다. 여기서, 보상값은 실험에 의해 정해지는 값일 수 있다. 예를 들어, 공기 조화기(100) 전체의 소비 전력에서 압축기(102a)의 소비 전력을 제외한 보상값을 실험에 의해 구할 수 있다. 이때, 실험에 의해 구해지는 보상값은 30W일 수 있다. The
구동 제한부(269)는 소비전력 계산부(266)에서 계산된 소비전력을 기반으로 인버터(230)를 제어할 수 있다. 구동 제한부(269)는 압축기(102a)의 운전을 제한할 수 있다. 구동 제한부(269)는 필터링부(267)에서 수학식2에 의해 필터링된 소비 전력을 기반으로 압축기(102a)의 운전을 제한할 수 있다. 구동 제한부(269)는 보상부(268)에서 보상된 소비 전력을 기반으로 압축기(102a)의 운전을 제한할 수 있다. The
한편, 구동 제한부(269)는 압축기(102a)의 운전을 소비전력에 따라 복수의 존(zone)으로 구분할 수 있다. 이때, 소비 전력은 소비전력 계산부(266)에서 계산된 소비전력, 필터링부(267)에서 필터링된 소비전력, 보상부(268)에서 보상된 소비 전력 중 어느 하나의 소비 전력일 수 있다. 구동 제한부(269)는 복수의 존(zone)에 따라 압축기(102a)의 운전 제한을 달리할 수 있다. On the other hand, the
예를 들어, 구동 제한부(269)는 소비 전력에 따라, 제0존, 제1존, 제2존, 제3존 및 제4존으로 구분하여, 압축기(102a)의 운전을 제한할 수 있다. For example, the
만약, 소비전력이 제0존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 압축기(102a)의 운전을 제한하지 않을 수 있다. If the power consumption corresponds to the zero zone, the
만약, 소비전력이 제1존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 인버터(230)를 제어하여, 구동 주파수의 스텝을 20초 단위로 상승시켜 압축기(102a)가 운전하도록 제어한다. 가령, 제1스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서, 소비전력이 제1존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 20초 경과후, 제2스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다. 제2스텝으로 압축기(102a)기가 운전되고 있는 상태에서 소비전력이 계속 제1존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 다시 20초 경과후 제3스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다.If the power consumption corresponds to the first zone, the
만약, 소비전력이 제2존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 인버터(230)를 제어하여, 현재 운전 중인 구동 주파수대로 압축기(102a)를 운전한다. 예를 들어, 제1스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서, 소비전력이 제2존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 제1스텝으로 계속하여 압축기(102a)를 운전한다.If the power consumption corresponds to the second zone, the
만약, 소비전력이 제3존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 인버터(230)를 제어하여, 구동 주파수의 스텝을 20초 단위로 하강시켜 압축기(102a)가 운전되도록 제어한다. 가령, 제7스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서, 소비전력이 제3존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 20초 경과후, 제6스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다. 제6스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서 소비전력이 계속 제3존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 다시 20초 경과후 제5스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다.If the power consumption corresponds to the third zone, the
만약, 소비전력이 제4존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 인버터(230)를 제어하여, 구동 주파수의 스텝을 10초 단위로 하강시켜 압축기(102a)가 운전되도록 제어한다. 가령, 제10스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서, 소비전력이 제4존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 10초 경과후, 제9스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다. 제9스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서 소비전력이 계속 제4존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 다시 10초 경과후 제8스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다.If the power consumption corresponds to the fourth zone, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 보상 소비전력을 설명하는데 참조되는 도면이다.5 is a diagram referred to explain compensation power consumption according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, a 그래프는 전동기(102b)를 구동하는 인버터의 구동 주파수(Hz)에 따른 압축기(102a)의 소비전력을 나타낸다. 이때, 소비전력은 소비전력 계산부(266)에서 수학식 1에 의해 계산된 후, 필터링부(267)에서 수학식 2에 의해 필터링된 소비전력일 수 있다. Referring to FIG. 5, a graph represents the power consumption of the
b 그래프는 공기 조화기(100) 전체 소비전력이다. 이때, 소비전력은 공기 조화기(100)의 입력 전류 및 전압을 기반으로 계산된 실험값이다. The graph b is the total power consumption of the
도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 공기 조화기(100)에서 압축기(102a)의 소비전력이 대부분을 차지한다. 즉, 공기 조화기(100)에서 압축기(102a)를 구동하는 전동기(102b)에서 소비하는 전력이 대부분을 차지한다. 보상부(268)는 압축기(102a)의 소비전력을 보상하여, 공기 조화기(100) 전체의 소비전력을 산정할 수 있다. 이때, 보상값은 30W일 수 있다. 여기서, 30W는 SMPS, 실내기팬, 실외기팬등에서 소비하는 전력일 수 있다.As can be seen from FIG. 5, the power consumption of the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 존(zone)으로 구분하여 수행하는 압축기의 구동 제한 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.6 is a diagram referred to explain driving limiting operation of a compressor which is divided into a plurality of zones according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 구동 제한부(269)는 압축기(102a)의 운전을 소비전력에 따라 복수의 존(zone)으로 구분할 수 있다. 이때, 소비 전력은 소비전력 계산부(266)에서 계산되고, 필터링부(267)에서 필터링되어, 보상부(268)에서 보상된 소비 전력 일 수 있다. 예를들어, 공기 조화기(100)의 소비전력이 350W미만인 경우, 구동 제한부(269)는 소비전력을 제0존으로 구분한다. 공기 조화기(100)의 소비전력이 350W 이상 400W 미만인 경우, 구동 제한부(269)는 소비전력을 제1존으로 구분한다. 공기 조화기(100)의 소비전력이 400W이상 450W 미만인 경우, 구동 제한부(269)는 소비전력을 제2존으로 구분한다. 공기 조화기(100)의 소비전력이 450W이상 500W 미만인 경우, 구동 제한부(269)는 소비전력을 제3존으로 구분한다. 공기 조화기(100)의 소비전력이 500W 이상인 경우, 구동 제한부(269)는 소비전력을 제4존으로 구분한다.Referring to FIG. 6, the
만약, 소비전력이 제0존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 압축기(102a)의 운전을 제한하지 않을 수 있다. 가령, 소비전력이 300W인 경우, 구동 제한부(269)는 압축기(102a)의 운전을 제한하지 않는다.If the power consumption corresponds to the zero zone, the
만약, 소비전력이 제1존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 인버터(230)를 제어하여, 구동 주파수의 스텝을 20초 단위로 상승시켜 압축기(102a)가 운전하도록 제어한다. 가령, 제1스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서, 소비전력이 380W인 경우 경우, 구동 제한부(269)는 20초 경과후, 제2스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다. 제2스텝으로 압축기(102a)기가 운전되고 있는 상태에서 소비전력이 390W 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 다시 20초 경과후 제3스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다.If the power consumption corresponds to the first zone, the
만약, 소비전력이 제2존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 인버터(230)를 제어하여, 현재 운전 중인 구동 주파수대로 압축기(102a)를 운전한다. 예를 들어, 제1스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서, 소비전력이 410W인 경우, 구동 제한부(269)는 제1스텝으로 계속하여 압축기(102a)를 운전한다.If the power consumption corresponds to the second zone, the
만약, 소비전력이 제3존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 인버터(230)를 제어하여, 구동 주파수의 스텝을 20초 단위로 하강시켜 압축기(102a)가 운전되도록 제어한다. 가령, 제7스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서, 소비전력이 460W인 경우. 구동 제한부(269)는 20초 경과후, 제6스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다. 제6스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서 소비전력이 470W인 경우, 구동 제한부(269)는 다시 20초 경과후 제5스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다.If the power consumption corresponds to the third zone, the
만약, 소비전력이 제4존에 해당되는 경우, 구동 제한부(269)는 인버터(230)를 제어하여, 구동 주파수의 스텝을 10초 단위로 하강시켜 압축기(102a)가 운전되도록 제어한다. 가령, 제10스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서, 소비전력이 530W인 경우, 구동 제한부(269)는 10초 경과후, 제9스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다. 제9스텝으로 압축기(102a)가 운전되고 있는 상태에서 소비전력이 520W인 경우, 구동 제한부(269)는 다시 10초 경과후 제8스텝으로 압축기(102a)가 운전되도록 제한한다.If the power consumption corresponds to the fourth zone, the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 제어장치의 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.FIG. 7 is a diagram for explaining an operation of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 7을 참조하면, 공기 조화기(100)가 운전 중인 경우, 즉, 실외기(20)에 포함된 압축기(102a)가 운전 중인 경우(S710), 제어부(260)는 PWM 듀티비를 통해 전동기(102b)의 u상, v상, w상 전압을 산정한다(S720). 구체적으로, 제어부(260)에 포함된 전압 산정부(262)는 PWM 듀티비로 전동기(102b)에 인가되는 u상, v상, w상의 전압을 산정할 수 있다. 즉, 전압 산정부(262)는 dc단 전압 검출부(205)에서 검출된 전압에 각 상의 듀티비를 곱하여 각 상의 선전압을 산정할 수 있다. 전압 산정부(262)는 각 상의 선전압을 중성점 전압으로 빼서 각 상의 상전압을 구할 수 있다.7, when the
전동기(102b)의 u상, v상, w상 전압이 산정된 상태에서, 제어부(260)는 u상, v상, w상의 전압을 d축 및 q축 전압으로 회전 변환할 수 있다(S730). 구체적으로, 제어부(260)에 포함된 전압 변환부(263)는 u상, v상, w상의 전압을 회전 좌표계의 d축 및 q축 전압으로 변환할 수 있다.The
한편, 제어부(260)는 전류 검출부(210)에서 감지된 전동기(102b)의 u상, v상, w상의 전류 데이터를 수신한다(S740).On the other hand, the
전동기(102b)의 u상, v상, w상의 전류 데이터가 수신된 상태에서, 제어부(260)는 u상, v상, w상의 전류를 d축 및 q축 전압으로 회전 변환할 수 있다(S750). 구체적으로 제어부(260)에 포함된 전류 변환부(264)는 u상, v상, w상의 전류를 회전 좌표계의 d축 및 q축 전류로 변환할 수 있다.The
한편, 본 도를 참조하여, 전동기(102b)의 3상 전압을 산정하고(S720), d-q축 전압으로 변환(S730)된 상태에서, 전동기(102b)의 3상 전류 데이터를 수신하고(S740), d-q축 전류로 변환(S750)되는 것으로 설명하나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 전동기(102b)의 3상 전류 데이터를 수신하고(S740), d-q축 전류로 변환(S750)된 상태에서, 전동기(102b)의 3상 전압을 산정하고(S720), d-q축 전압으로 변환(S730)될 수도 있다.Phase current data of the
d-q축 전압, 전류가 변환된 상태에서, 제어부(260)는 압축기(102a) 구동 소비전력을 계산한다(S760). 압축기(102a) 구동 소비전력은 압축기(102a)를 구동하는 압축기용 전동기(102b)의 소비전력을 구함으로써 계산될 수 있다. 구체적으로, 제어부(260)에 포함된 소비전력 계산부(266)는 d축의 전압, 전류 및 q축의 전압, 전류를 이용하여 압축기를 구동하는 소비전력을 계산한다. 이때, 소비전력은 상술한 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.In a state where the d-q axis voltage and current are converted, the
u,v,w상의 전압, 전류를 이용하여 소비 전력을 계산하는 경우, 노이즈 제거를 위해 필터링이 필요하고, d축, q축 상의 전압, 전류를 이용하여 소비 전력을 계산하는 경우보다 더 많은 연산이 필요하다. 소비전력 계산부(266)는 d축의 전압, 전류 및 q축의 전압, 전류를 이용하여 계산함으로써, 간단하게 소비전력을 구할 수 있다.When calculating power consumption by using voltage and current on u, v, w, filtering is required to remove noise, and more computation is required than when power consumption is calculated using voltage and current on d axis and q axis Is required. The
압축기 구동 소비전력이 계산된 상태에서, 제어부(260)는 계산된 소비전력의 필터링을 수행한다(S770). 구체적으로, 제어부(260)에 포함된 필터링부(267)는 소비전력 계산부(266)에서 계산된 소비전력의 리플(ripple)을 제거한다. 필터링부(267)는 상술한 수학식 2를 적용하여 리플(ripple)을 제거한다.With the compressor driving power consumption calculated, the
소비전력의 필터링이 수행된 상태에서, 제어부(260)는 필터링된 소비전력을 보상한다(S780). 구체적으로, 제어부(260)에 포함된 보상부(268)는 필터링부(267)에서 필터링된 소비전력에 전동기(102b)의 소비 전력을 제외한 부하의 소비전력을 보상한다. 압축기(102a)의 소비전력은 대부분 압축기(102a)를 구동하는 전동기(102b)의 소비전력일 수 있다. 여기서, 보상값은 실험에 의해 정해지는 값일 수 있다. 예를 들어, 공기 조화기(100) 전체의 소비 전력에서 압축기(102a)의 소비 전력을 제외한 보상값을 실험에 의해 구할 수 있다. 이때, 실험에 의해 구해지는 보상값은 30W일 수 있다. In a state where the filtering of the power consumption is performed, the
소비전력이 보상된 상태에서, 제어부(260)는 소비전력을 기반으로 압축기의 운전을 제한한다(S790). 구체적으로, 제어부(260)에 포함된 구동 제한부(269)는 보상부(268)에서 보상된 소비 전력을 기반으로, 압축기(102a)의 운전을 제한할 수 있다. 구동 제한부(269)는 압축기(102a)의 운전을 소비전력에 따라 복수의 존(zone)으로 구분할 수 있다. 구동 제한부(269)는 복수의 존(zone)에 따라 압축기(102a)의 운전 제한을 달리할 수 있다. 복수의 존에 따른 압축기(102a)의 운전 제한에 대한 설명은 도 4 및 도 6을 참조하여 상술한 바와 같다.In a state where the power consumption is compensated, the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.
10 : 실내기
20 : 실외기
200 : 전동기 제어 장치
210 : 전류 검출부
220 : 메모리
230 : 인버터
240 : 전동기
250 : 압축기
260 : 제어부10: indoor unit
20: outdoor unit
200: Motor control device
210:
220: Memory
230: Inverter
240: electric motor
250: Compressor
260:
Claims (11)
압축기를 구동하는 전동기에 인가되는 u상, v상 w상의 전류를 감지하는 전류 검출부;
상기 전동기에 인가되는 전원의 PWM 듀티비 제어를 통해, 상기 압축기의 구동을 제어하는 인버터; 및
상기 PWM 듀티비로 상기 전동기에 인가되는 u상, v상, w상의 전압을 산정하고, 상기 산정된 u상, v상, w상의 전압을 d축 및 q축 전압으로 변환하고, 상기 전류 검출부에서 감지된 u상, v상, w상의 전류를 d축 및 q축 전류로 변환하고, 상기 d축의 전압, 전류 및 상기 q축의 전압, 전류를 이용하여 상기 압축기를 구동하는 소비전력을 계산하고, 상기 소비전력을 기반으로 상기 인버터를 제어하여 상기 압축기의 운전을 제한하는 제어부;를 포함하고,
상기 인버터는, 상기 전동기를 구동하는 구동 주파수에 따라 복수의 스텝으로 구분하여 상기 압축기의 구동을 제어하고,
상기 제어부는, 상기 계산된 소비전력에 상기 공기 조화기에 포함되는 SMPS(Switched Mode Power Supply), 실내기팬 및 실외기팬의 소비전력을 보상하여 보상 소비전력을 계산하고,
기 설정된 복수의 존(zone)중 상기 보상 소비전력에 대응되는 존에 따라 상기 복수의 스텝 중, 상기 압축기의 구동 주파수에 대응되는 스텝의 상승 또는 하강을 위한 주기를 결정하고,
상기 주기에 따라, 상기 압축기의 구동 주파수에 대응되는 스텝을 상승시키거나 하강시키도록 제어하는 전동기 제어 장치.1. An electric motor control device included in an air conditioner,
A current detector for detecting currents on u and v phases applied to an electric motor for driving the compressor;
An inverter for controlling driving of the compressor through PWM duty ratio control of a power source applied to the electric motor; And
A voltage of u-phase, v-phase, and w-applied to the motor by the PWM duty ratio is calculated, and a voltage of the calculated u-phase, v-phase, and w- Calculating a power consumption for driving the compressor using the voltage and current of the d-axis and the voltage and current of the q-axis, And a controller for controlling the inverter based on the power to limit the operation of the compressor,
The inverter controls driving of the compressor by dividing the motor into a plurality of steps according to a driving frequency for driving the motor,
The control unit calculates the compensated power consumption by compensating the power consumption of the SMPS (Switched Mode Power Supply), the indoor fan, and the outdoor fan included in the air conditioner to the calculated power consumption,
Determines a cycle for raising or lowering a step corresponding to the driving frequency of the compressor among the plurality of steps in accordance with a zone corresponding to the compensated consumption power among a plurality of predetermined zones,
And controls to increase or decrease the step corresponding to the driving frequency of the compressor according to the period.
상기 제어부는,
상기 PWM 듀티비로 상기 전동기에 인가되는 u상, v상, w상의 전압을 산정하는 전압 산정부;
상기 산정된 u상, v상, w상의 전압을 d축 및 q축 전압으로 전환하는 전압 전환부;
상기 전류 검출부에서 감지된 u상, v상, w상의 전류를 d축 및 q축 전류로 전환하는 전류 전환부;
상기 d축의 전압, 전류 및 상기 q축의 전압, 전류를 이용하여 상기 압축기를 구동하는 소비전력을 계산하는 소비전력 계산부; 및
상기 소비전력을 기반으로 상기 인버터를 제어하여 상기 압축기의 운전을 제한하는 구동 제한부;를 포함하는 전동기 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
A voltage calculating unit for calculating a voltage on the u-phase, v-phase, and w-phase applied to the motor with the PWM duty ratio;
A voltage converter for converting a voltage on the estimated u-phase, v-phase, and w-phase into d-axis and q-axis voltages;
A current switching unit for switching the currents of the u-phase, v-phase, and w-phase sensed by the current detecting unit into d-axis and q-axis currents;
A power consumption calculation unit for calculating power consumption for driving the compressor using the d-axis voltage and current and the q-axis voltage and current; And
And a drive limiter for controlling the inverter based on the power consumption to limit the operation of the compressor.
상기 소비전력 계산부에서 계산된 소비전력의 리플(ripple)을 제거하는 필터링부;를 더 포함하는 전동기 제어 장치.3. The method of claim 2,
And a filtering unit for removing a ripple of power consumption calculated by the power consumption calculation unit.
상기 제어부는,
상기 소비전력에 상기 전동기를 제외한 부하의 소비전력을 보상하는 보상 소비전력을 계산하는 보상부;를 더 포함하고,
상기 구동제한부는,
상기 보상 소비전력을 기반으로 상기 압축기의 운전을 제한하는 전동기 제어 장치.3. The method of claim 2,
Wherein,
And a compensating unit for calculating a compensated consumed power for compensating for the power consumption of the load excluding the electric motor,
Wherein the drive restriction unit includes:
And limits the operation of the compressor based on the compensated consumption power.
상기 보상부는,
상기 소비전력에 30W를 보상하여 보상 소비전력을 계산하는 전동기 제어 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the compensation unit comprises:
And compensates the power consumption by 30 W to calculate the compensated power consumption.
상기 구동 제한부는,
상기 압축기의 운전을 상기 소비전력에 따라 복수의 존(zone)으로 구분하고 각각의 존(zone)에 따라 상기 압축기의 구동 제한을 달리하는 전동기 제어 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the drive restriction unit includes:
Wherein the operation of the compressor is divided into a plurality of zones according to the power consumption and the drive limitations of the compressor are varied according to zones.
상기 구동 제한부는,
상기 압축기의 운전을 상기 소비전력에 따라 제0존, 제1존, 제2존, 제3존 및 제4존으로 구분하여 제한하는 전동기 제어 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the drive restriction unit includes:
Wherein the operation of the compressor is divided into the zeroth zone, the first zone, the second zone, the third zone, and the fourth zone according to the power consumption.
상기 소비전력이 상기 제0존에 해당되는 경우, 상기 구동 제한부는, 상기 압축기의 운전을 제한하지 않고,
상기 소비전력이 상기 제1존에 해당되는 경우, 상기 구동 제한부는, 상기 인버터를 제어하여, 구동 주파수의 스텝을 20초 단위로 상승시켜 상기 압축기가 운전되도록 제한하고,
상기 소비전력이 상기 제2존에 해당되는 경우, 상기 구동 제한부는, 상기 인버터를 제어하여, 현재의 구동 주파수대로 상기 압축기를 운전하고,
상기 소비전력이 상기 제3존에 해당되는 경우, 상기 구동 제한부는, 상기 인버터를 제어하여, 구동 주파수의 스텝을 20초 단위로 하강시켜 상기 압축기가 운전되도록 제한하고,
상기 소비전력이 상기 제4존에 해당되는 경우, 상기 구동 제한부는, 상기 인버터를 제어하여, 구동 주파수의 스텝을 10초 단위로 하강시켜 상기 압축기가 운전되도록 제한하는 전동기 제어 장치.9. The method of claim 8,
When the power consumption corresponds to the zeroth zone, the drive restriction unit does not restrict the operation of the compressor,
When the power consumption corresponds to the first zone, the drive restriction unit controls the inverter to increase the step of the drive frequency by 20 seconds to limit the operation of the compressor,
And when the power consumption corresponds to the second zone, the drive restriction section controls the inverter to operate the compressor at a current drive frequency band,
When the power consumption corresponds to the third zone, the drive restriction unit controls the inverter to lower the step of the drive frequency by 20 seconds to limit the operation of the compressor,
Wherein when the power consumption corresponds to the fourth zone, the drive restriction unit controls the inverter to lower the step of the drive frequency in units of 10 seconds so as to restrict the compressor to operate.
압축기를 구동하는 전동기에 인가되는 u상, v상, w상의 전류 감지하는 단계;
PWM 듀티비를 통해 상기 전동기에 인가되는 u상, v상, w상의 전압을 산정하는 단계;
상기 산정된 u상, v상, w상의 전압을 d축 및 q축 전압으로 전환하는 단계;
상기 감지된 u상, v상, w상의 전류를 d축 및 q축 전류로 전환하는 단계;
상기 d축의 전압, 전류 및 상기 q축의 전압, 전류를 이용하여 상기 압축기를 구동하는 소비전력을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 소비전력에 상기 공기 조화기에 포함되는 SMPS(Switched Mode Power Supply), 실내기팬 및 실외기팬의 소비전력을 보상하여 보상 소비전력을 계산하는 단계;
상기 보상 소비전력을 기반으로, 상기 전동기에 인가되는 전원의 PWM 듀티비 제어를 통해, 상기 압축기의 구동을 제어하는 인버터를 제어하여 상기 압축기의 운전을 제한하는 단계;를 포함하고,
상기 인버터는, 상기 전동기를 구동하는 구동 주파수에 따라 복수의 스텝으로 구분하여 상기 압축기의 구동을 제어하고,
상기 제한하는 단계는,
기 설정된 복수의 존(zone) 중 상기 보상 소비전력에 대응되는 존에 따라 상기 복수의 스텝 중, 상기 압축기의 구동 주파수에 대응되는 스텝의 상승 또는 하강을 위한 주기를 결정하고,
상기 주기에 따라, 상기 압축기의 구동 주파수에 대응되는 스텝을 상승시키거나 하강시키는 전동기 제어 장치의 동작 방법.
A method of operating an electric motor control device included in an air conditioner,
Detecting a current on a u-phase, a v-phase, and a w-phase applied to an electric motor driving the compressor;
Calculating a voltage on the u-phase, v-phase, and w-phase applied to the motor through the PWM duty ratio;
Converting the voltages on the estimated u-phase, v-phase, and w-phase into d-axis and q-axis voltages;
Converting the detected currents of the u-phase, v-phase, and w-phases into d-axis and q-axis currents;
Calculating power consumption for driving the compressor using the d-axis voltage and current and the q-axis voltage and current; And
Calculating compensated power consumption by compensating power consumption of the SMPS (Switched Mode Power Supply), the indoor fan, and the outdoor fan included in the air conditioner to the calculated power consumption;
And controlling the inverter to control the driving of the compressor through the PWM duty ratio control of the power source applied to the electric motor based on the compensated consumed electric power to limit the operation of the compressor,
The inverter controls driving of the compressor by dividing the motor into a plurality of steps according to a driving frequency for driving the motor,
Wherein the limiting step comprises:
Determines a cycle for raising or lowering a step corresponding to the driving frequency of the compressor among the plurality of steps in accordance with a zone corresponding to the compensated consumption power among a plurality of predetermined zones,
And the step corresponding to the driving frequency of the compressor is raised or lowered in accordance with the period.
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KR1020140104291A KR101591884B1 (en) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | Motor controller, method and Air conditioner comprising the same |
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---|---|---|---|---|
WO2019001378A1 (en) * | 2017-06-26 | 2019-01-03 | 青岛海尔空调器有限总公司 | Method for detecting operating power of air conditioner compressor, and air conditioner |
KR20210088345A (en) | 2020-01-06 | 2021-07-14 | 엘지전자 주식회사 | Air conditioner and control method thereof |
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US20140159622A1 (en) | 2012-12-12 | 2014-06-12 | Denso Corporation | Control system for ac motor |
-
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- 2014-08-12 KR KR1020140104291A patent/KR101591884B1/en active IP Right Grant
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