KR101698782B1 - 모터구동장치 및 이를 구비한 식기 세척기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터구동장치 및 이를 구비한 식기 세척기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 모터구동장치는, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터에서 변환된 교류 전원을 복수의 모터 중 어느 하나에 출력하는 릴레이부와, 복수의 모터 중 어느 하나에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 검출되는 출력 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 일정 전류 인가 기간 동안, 복수의 모터 중 어느 하나에 인가되는 일정 전류에 기초하여, 모터 저항값을 연산하고, 연산된 모터 저항값과, 기 저장된 모터 저항값을 비교하여, 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출한다. 이에 따라, 복수의 모터 구동시 사용되는 릴레이부의 고장 여부를 간단히 검출할 수 있게 된다.

Description

모터구동장치 및 이를 구비한 식기 세척기{Motor driving device and dish washing machine including the same}
본 발명은 모터구동장치 및 이를 구비한 식기 세척기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 모터 구동시 사용되는 릴레이부의 고장 여부를 간단히 검출할 수 있는 모터구동장치 및 이를 구비한 식기 세척기에 관한 것이다.
모터구동장치는, 입력되는 전원을 변환하여 모터를 구동하는 장치이다.
한편, 가전 기기 등에는, 직류 전원이 변환된 교류 전원에 의해 구동하는 모터가 구비된다. 한편, 모터 구동시의 안정성을 확보하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다.
본 발명의 목적은, 복수의 모터 구동시 사용되는 릴레이부의 고장 여부를 간단히 검출할 수 있는 모터구동장치 및 이를 구비한 식기 세척기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터구동장치는, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터에서 변환된 교류 전원을 복수의 모터 중 어느 하나에 출력하는 릴레이부와, 복수의 모터 중 어느 하나에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 검출되는 출력 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 일정 전류 인가 기간 동안, 복수의 모터 중 어느 하나에 인가되는 일정 전류에 기초하여, 모터 저항값을 연산하고, 연산된 모터 저항값과, 기 저장된 모터 저항값을 비교하여, 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터구동장치는, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터에서 변환된 교류 전원을 복수의 모터 중 어느 하나에 출력하는 릴레이부와, 복수의 모터 중 어느 하나에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 복수의 모터 중 어느 하나에 인가되는 출력 전압을 검출하는 출력 전압 검출부와, 검출되는 출력 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 복수의 모터 중 어느 하나가, 일정 속도로 회전하는 동안, 출력 전압 검출부에서 검출되는 출력 전압에 기초하여, 역기전력을 검출하고, 검출된 역기전력과, 기 저장된 역기전력을 비교하여, 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 식기 세척기는, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터에서 변환된 교류 전원을 복수의 모터 중 어느 하나에 출력하는 릴레이부와, 복수의 모터 중 어느 하나에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 검출되는 출력 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 일정 전류 인가 기간 동안, 복수의 모터 중 어느 하나에 인가되는 일정 전류에 기초하여, 모터 저항값을 연산하고, 연산된 모터 저항값과, 기 저장된 모터 저항값을 비교하여, 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출한다.
본 발명의 실시예에 따른, 모터구동장치 및 이를 구비한 식기 세척기는, 일정 전류 인가 기간 동안, 복수의 모터 중 어느 하나에 인가되는 일정 전류에 기초하여, 모터 저항값을 연산하고, 연산된 모터 저항값과, 기 저장된 모터 저항값을 비교하여, 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출한다. 이에 의해, 복수의 모터 구동시 사용되는 릴레이부의 고장 여부를 간단히 검출할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 모터구동장치 및 이를 구비한 식기 세척기는, 복수의 모터 중 어느 하나가, 일정 속도로 회전하는 동안, 출력 전압 검출부에서 검출되는 출력 전압에 기초하여, 역기전력을 검출하고, 검출된 역기전력과, 기 저장된 역기전력을 비교하여, 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출한다. 이에 의해, 복수의 모터 구동시 사용되는 릴레이부의 고장 여부를 간단히 검출할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식기 세척기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 식기 세척기의 도어가 개방된 상태를 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 식기 세척기 내부의 주요 구성들을 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 식기 세척기의 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터구동장치를 보여주는 회로도이다.
도 6은 도 5의 인버터 제어부 내부의 일예를 도시하는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.
도 8 내지 도 10은 도 7의 인버터 제어부의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 모터구동장치를 구비하는 다양한 홈 어플라이언스를 예시하는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식기 세척기를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 식기 세척기의 도어가 개방된 상태를 도시한 것이다. 도 3은 도 1의 식기 세척기 내부의 주요 구성들을 도시한 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 식기 세척기(100)는 식기 세척을 위한 세척수가 모이는 세척수 수용부(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 식기 세척기(100)는 식기가 세척되는 공간을 제공하는 터브(20a)와, 터브(20a)로 공급하기 위한 세척수가 모이는 섬프(20b)를 포함할 수 있다.
섬프(20b) 내의 세척수는 세척펌프(미도시)의 작동시 노즐(8a, 8b, 8c)을 통해 터브(20a) 내로 분사되고, 이렇게 분사된 세척수는 터브(20a)를 채움과 아울러 다시 섬프(20b)로 집수되는 순환 과정을 거칠 수 있다.
케이싱(4)은 식기 투입구가 형성된 캐비닛(2)과, 상기 식기 투입구를 여닫는 도어(3)를 포함할 수 있다.
도어(3)에는 손잡이(3a)와, 식기 세척기의 작동을 제어하기 위한 컨트롤 패널(5)과, 식기 세척기의 작동 상태를 표시하는 디스플레이(225)가 구비될 수 있다. 컨트롤 패널(5)에는 입력부(220)가 제공될 수 있다.
터브(20a)의 내부에는 식기가 거치되는 랙(7a, 7b)과, 섬프(20b)로부터 세척수를 공급받아 랙(7a, 7b)에 놓인 식기로 분사하는 노즐이 구비될 수 있다.
랙(7a, 7b)은 다수개가 구비될 수 있으며, 도면에서는는 상부 랙(7a)과, 상부 랙(7a)의 하측에 하부 랙(7b)이 배치되는 것을 예시한다.
또한, 여러 방향으로 세척수의 분사가 이루어질 수 있도록, 다수개의 노즐(8a, 8b, 8c)이 구비될 수 있다.
노즐들(8a, 8b, 8c)은 상부 랙(7a)을 향해 하방으로 세척수를 분사하는 상부 노즐(8a)과, 상부 랙(7a)과 하부 랙(7b) 사이에 배치되어, 하부 랙(7b)을 향해 하방으로 세척수를 분사하는 중간 노즐(8b)과, 하부 랙(7b)의 하측에 배치되어 상방으로 세척수를 분사하는 하부 노즐(8c)을 포함할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 노즐들의 구성에 대응하여 섬프(20b)로부터 각각의 노즐들로 세척수를 안내하는 안내 유로들이 구성될 수 있으며, 상기 안내유로들을 선택적으로 단속하는 유로절환부(미도시)가 더 구비될 수 있다.
섬프(20b)에 담긴 세척수를 상기 안내 유로로 압송하는 세척펌프(미도시)와, 섬프(20b) 내의 세척수를 가열하는 히터(미도시)가 더 구비될 수 있다.
식기 세척기(100)는 섬프(20b)로 세척수를 공급하는 급수장치(30)를 포함할 수 있다. 급수장치(30)는 터브(20a)와 캐비닛(2) 사이에 배치될 수 있다.
급수장치(30)는, 내부에 유입된 세척수의 유동을 안내하는 유로와, 상기 유로를 따라 안내된 세척수가 담기는 물챔버들이 구비되고, 원수(예를 들어, 수돗물)가 유입되는 급수호수와 연결되는 급수호스 연결구(32a)와, 급수호스 연결구(32a)로 들어오는 원수의 양을 감지하는 플로우미터(33)와, 유입된 세척수가 저장되는 물챔버(31)와, 급수가 중단되더라도 계속하여 원수가 유입되는 사이폰 현상을 방지하기 위해 유로를 대기와 연통시키는 흡입구(미도시)를 포함할 수 있다.
급수장치(30)는, 섬프(20b)로부터 식기 세척에 사용된 세척수가 배출 안내되는 섬프 배수 유로(미도시)와 연결되는 섬프 배수 연결구(32c)와, 상기 배수펌프로 유입되는 세척수를 안내하는 배수펌프 유입 유로(미도시)와 연결되는 배수펌프 유입 연결구(32d)를 더 포함할 수 있다.
세척펌프(미도시)는, 섬프(20b) 내의 세척수를 노즐(8a, 8b. 8c) 측으로 안내하는 세척수 가이드(미도시)와, 세척수 가이드(미도시) 내에 회전 회전 가능하게 구비되는 임펠러(미도시)와, 임펠러(미도시)를 회전시키는 세척 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
급수 밸브(미도시)는, 섬프(20b)로 급수되는 세척수를 단속하는 것으로, 실시예에 따라, 급수장치(30)로부터 섬프(20b)로 급수가 되는 경우에는 급수장치(30)로부터 배출되는 세척수를 단속하도록 구비될 수 있으며, 외부 수원으로부터 직접 섬프(20b)로 급수가 이루어지는 경우에는 상기 외부 수원으로부터의 급수를 단속하도록 구비될 수 있다.
한편, 급수 밸브(미도시), 세척 모터(미도시) 등의 동작은 제어부(도 4의 310)의 제어에 의해 이루어진다.
섬프(20b)와 터브(20a)는 연통되어 있어, 섬프(2)에는 노즐(8a, 8b, 8c)를 통해 분사가 이루어짐으로써 줄어든 수량만큼의 세척수가 다시 터브(20a)로부터 유입될 수 있다.
또한, 섬프(20b)에는 필터(미도시)가 더 구비될 수 있으며, 이 경우, 노즐(8a, 8b, 8c)를 통해 터브(20a) 내로 분사된 세척수는 필터(미도시)를 경유하며 여과된 후, 섬프(20b)로 다시 유입될 수 있다.
또한, 식기 세척기(100)는 세척수에 세제 또는 린스를 투입하는 첨가제 투입기구를 포함할 수 있고, 상기 첨가제 투입기구는 세척행정 또는 헹굼행정의 정해진 단계에서 세척용 세제 또는 헹굼용 린스를 터브(20a) 내로 투입할 수 있다.
도 4는 도 1의 식기 세척기의 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 4의 식기 세척기(100)는, 배수장치(112), 세척장치(115), 급수장치(30), 제어부(310), 히터(331), 온도 감지부(311), 표시부(225), 및 입력부(220), 메모리(240), 구동부(300), 히터 구동부(332)를 포함할 수 있다.
배수장치(112)는, 상술한 배수 펌프(미도시)와, 배수 펌프(미도시)를 동작시키기 위한 배수 모터(미도시)를 구비할 수 있다.
한편, 세척장치(115)는, 임펠러(미도시)와, 임펠러(미도시)를 회전시키는 세척 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 급수 장치(30)는, 상술한 유로, 급수호스 연결구(32a), 플로우미터(33), 물챔버(31) 외에, 추가로 급수 펌프(미도시)와, 급수 펌프(미도시)를 동작시키기 위한 급수 모터(미도시)를 구비할 수 있다.
한편, 구동부(300)는, 배수장치(112), 세척장치(115), 급수 장치(30)를, 구동할 수 있다. 구체적으로는, 구동부(300)는, 배수장치(112), 세척장치(115), 급수 장치(30) 내의 각각의, 배수 모터(미도시), 세척 모터(미도시), 급수 모터(미도시) 등을 구동할 수 있다.
입력부(220)는, 다수개의 조작 버튼을 구비하여, 조작 버튼의 조작에 대응하는 신호를 제어부(310)로 전달한다.
표시부(225)는, 식기 세척기의 동작 상태를 표시할 수 있다.
메모리(240)는, 식기 세척기 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다.
온도 감지부(311)는, 식기 세척기 내의 온도를 감지하여 감지된 온도에 대한 신호를 제어부(310)로 전달한다. 특히, 세척수의 온도를 감지하고, 제어부(310)로 전달할 수 있다.
제어부(310)는, 식기 세척기(100) 내의 각 종 유닛들을 제어할 수 있다.
특히, 제어부(310)는, 구동부(300)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(310)는, 배수 모터(미도시), 세척 모터(미도시), 급수 모터(미도시) 등을 구동하도록, 구동부(300)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(310)는, 배수 모터(미도시), 세척 모터(미도시), 급수 모터(미도시) 구동을 위한, 배수 모터 속도 지령치, 척 모터 속도 지령치, 급수 모터 속도 지령치를 출력할 수 있다.
이에 따라, 각 모터(미도시)는, 제어부(310)의 제어에 따라 목표 회전 속도로 동작될 수 있다.
한편, 이러한 배수 모터(미도시), 세척 모터(미도시), 급수 모터(미도시) 등이 삼상 모터인 경우, 인버터(미도시) 내의 스위칭 동작에 의해 제어되거나, 교류 전원을 그대로 이용하여 정속 제어될 수 있다. 여기서 각 모터(미도시)는, 유도 모터, BLDC(Blush less DC) 모터, 또는 synRM(synchronous reluctance motor) 모터 등 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 히터(331)는, 세척수의 온도를 상승시키기 위한 히터일 수 있다. 이를 위해, 히터 구동부(332)는, 히터(331)의 동작을 제어할 수 있다. 한편, 제어부(310)는, 히터 구동부(332)를 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터구동장치를 보여주는 회로도이다.
도 5의 모터구동장치(300)는, 도 4의 구동부(300)에 대응할 수 있다. 한편, 모터구동장치(300)는, 모터 구동부로 명명할 수도 있다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터구동장치(300)는, 복수의 모터(230a,230b,230c)를 구동할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 모터구동장치(300)는, 릴레이부(440)에 의해, 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나를 구동할 수 있다.
이를 위해, 모터구동장치(300)는, 컨버터(410), 인버터(420), 인버터 제어부(430), 릴레이부(440), 입력 전류 검출부(A), dc 단 전압 검출부(B), 평활 커패시터(C), 및 출력전류 검출부(E), 출력전압 검출부(F)를 포함할 수 있다.
먼저, 입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(digcrete signal)로서, 소비전력 연산을 위해, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
컨버터(410)는, 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 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.
다음, 컨버터(410)의 출력단에는, 컨버터(410)에서 전력 변환된 전원을 저장 또는 평활하기 위한, 커패시터(C)가 구비될 수 있다. 이때의 커패시터(C) 양단은, dc 단 이라 명명할 수 있다. 따라서, 커패시터(C)를 dc 단 커패시터라 할 수도 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 평활 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
인버터(420)는, 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나를 구동할 수 있다.
이를 위해, 인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 복수의 삼상 동기 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나에 출력할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이, 출력된다.
한편, 릴레이부(440)는, 인버터(420)에서 출력되는, 삼상 교류 전원이, 복수의 삼상 동기 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나에 출력되도록 한다. 이를 위해, 릴레이부(440)는, 릴레이 소자를 구비할 수 있다.
예를 들어, 릴레이 소자는, 인버터 제어부(430)로부터의 릴레이 스위칭 신호(Src)에 의해, 제1 모터(230a)가 동작하도록 스위칭하거나, 제2 모터(230b)가 동작하도록 스위칭하거나, 제3 모터(230c)가 동작하도록 스위칭할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 6을 참조하여 후술한다.
출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.
출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나 사이, 특히 인버터(420)와 릴레이부(440)에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 릴레이부(440) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 하여 기술한다.
출력전압 검출부(F)는, 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나에 인가되는 출력전압(Vo)을 검출할 수 있다. 이를 위하여,출력전압 검출부(F)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 출력전압(Vo)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
한편, 복수의 모터(230a,230b,230c)는, 삼상 모터일 수 있다. 복수의 모터(230a,230b,230c) 각각은, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 복수의 모터(230a,230b,230c)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기모터(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기모터(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 모터(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 모터(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
도 6은 도 5의 인버터 제어부 내부의 일예를 도시하는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(310), 속도 연산부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 및 스위칭 제어신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다.
속도 연산부(320)는, 축변환부(310)에서 축변화된 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)에 기초하여, 연산된 위치(
Figure 112015013711014-pat00001
)와 연산된 속도(
Figure 112015013711014-pat00002
)를 출력할 수 있다.
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(
Figure 112015013711014-pat00003
)와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(
Figure 112015013711014-pat00004
)와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(335)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0 인 아닌 값으로 설정될 수도 있다.
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
다음, 전압 지령 생성부(340)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(330) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(340)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(344)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(340)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(348)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, 전압 지령 생성부(340)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(350)에 입력된다.
축변환부(350)는, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치(
Figure 112015013711014-pat00005
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.
먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치(
Figure 112015013711014-pat00006
)가 사용될 수 있다.
그리고, 축변환부(350)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.
스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 일정 전류 인가 기간 동안, 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나에 인가되는 일정 전류에 기초하여, 모터 저항값을 연산하고, 연산된 모터 저항값과, 기 저장된 모터 저항값을 비교하여, 릴레이부(440)에 대한 고장 여부를 검출할 수 있다.
구체적으로, 인버터 제어부(430)는, 일정 전류 인가 기간 동안, 일정 전류 인가를 위한, 전압 지령치와 전류 지령치에 기초하여, 저항값을 연산하고, 연산된 모터 저항값과, 기 저장된 모터 저항값을 비교하여, 릴레이부(440)에 대한 고장 여부를 검출할 수 있다.
예를 들어, 인버터 제어부(430)는, 일정 전류 인가 기간 동안, 제1 레벨의 일정 전류 인가를 위한, 제1 전압 지령치 및 제1 전류 지령치와, 제2 레벨의 일정 전류 인가를 위한, 제2 전압 지령치 및 제2 전류 지령치에 기초하여, 저항값을 연산하고, 연산된 모터 저항값과, 기 저장된 모터 저항값을 비교하여, 릴레이부(440)에 대한 고장 여부를 검출할 수 있다.
또는, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나가, 일정 속도로 회전하는 동안, 출력 전압 검출부(F)에서 검출되는 출력 전압에 기초하여, 역기전력을 검출하고, 검출된 역기전력과, 기 저장된 역기전력을 비교하여, 릴레이부(440)에 대한 고장 여부를 검출할 수 있다.
또는, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 상술한 모터 저항값 연산과 역기전력 검출에 기초하여, 릴레이부(440)에 대한 고장 여부를 검출할 수 있다. 이에 대해서는, 도 7 이하를 참조하여 상세히 기술한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부의 내부 블록도의 일예이고, 도 8 내지 도 10은 도 7의 인버터 제어부의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 7을 참조하여 설명하면, 인버터 제어부(430)는, 일정 전류 인가 기간 동안, 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나에 인가되는 일정 전류에 기초하여, 모터 저항값을 연산하는 모터 저항 연산부(710)와, 일정 속도 회전 기간 동안, 출력 전압 검출부(F)에서 검출되는 출력 전압에 기초하여, 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부(715)와, 연산된 모터 저항값, 및 검출된 역기전력 중 적어도 하나에 기초하여, 릴레이부(440)에 대한 고장 여부를 검출하는 고장 검출부(720)와, 고장 검출시, 에러 메세지(Mse)를 출력하는 에러 메세지 출력부(730)를 구비할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 복수의 모터(230a,230b,230c) 별, 모터 저항값과, 역기전력을 저장하는 메모리(725)를 더 구비할 수 있다.
도 10에서는, 메모리(725) 내에 저장된, 복수의 모터(230a,230b,230c) 별, 모터 저항값(Ra,Rb,Rc)과, 역기전력(Emfa,Emfb,Emfc)을 예시한다.
한편, 도 8은, 일정 전류 인가 기간 중 제1 기간(Ta1) 동안, 제1 레벨(IB1)의 일정 전류가 출력 전류(io)로서, 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나에 인가되는 것을 예시하며, 제2 기간(Ta2) 동안, 제1 레벨(IB2)의 일정 전류가 출력 전류(io)로서, 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나에 인가되는 것을 예시한다.
여기서, 제1 기간(Ta1)과 제2 기간(Ta2)의 길이는 동일할 수 있으며, 제2 크기의 전류(IB2)는, 제1 크기의 전류(IB1)의 2배의 크기일 수 있다.
Figure 112015013711014-pat00007
여기서, Rs는 모터 상수로서, 모터(230)의 등가 저항값(Rs)을 나타내며, C1은 비례 상수를 나타내며, v* q1, i* q1는, 제1 기간(Ta1) 동안의 전압 지령치와 전류 지령치를 나타내며, v* q2, i* q2는 제2 기간(Ta2) 동안의 전압 지령치와 전류 지령치를 나타낸다. 또한, k1은, 제1 기간(Ta1) 및 제2 기간(Ta2)의 기간 길이에 대응하는 이산 값(discrete value)을 나타낸다.
한편, 전압 지령치와 전류 지령치는 모두 d축 성분, q축 성분에 대한 값이 존재할 수 있으나, 이하에서는, d축 전압 지령치와 전류 지령치가 모두 0으로 설정되는 것을 전제로 기술한다. 이에 따라, 이하에서는, 전압 지령치와 전류 지령치를, 모두 q축 성분에 대한 값으로 나타낸다.
즉, 인버터 제어부(430) 내의 모터 저항 연산부(710)는, 상술한 수학식 1을 사용하여, 모터의 저항값을 연산할 수 있다.
한편, 도 9는, 복수의 모터(230a,230b,230c) 중 어느 하나가, 일정 속도로 회전하는 것을 예시하며, 그 중 일부 구간(Tx) 동안에, 출력 전압 검출부(F)에서 검출되는 출력 전압에 기초하여, 역기전력을 검출하는 것을 예시한다.
한편, 아래의 수학식 2는 역기전력(emf) 연산 방법을 예시한다.
Figure 112015013711014-pat00008
여기서, v* q_ Tc는 전압 지령치를 나타내며, i* q_ Tc는 전류 지령치를 나타내며, Ls는 모터(230)의 등가 인덕턴스 성분을 나타내며, ω* r는 속도 지령치를 나타내며, i* d 는 d축 전류 지령치를 나타낸다.
한편, 상술한 바와 같이, d축 전류 지령치(i* d )의 값을 0으로 설정하면, 수학식 2는 다음의 수학식 3과 같이 정리될 수 있다.
Figure 112015013711014-pat00009
즉, 역기전력(emf)는, 등속 회전 기간(Tc)의 전압 지령치와 전류 지령치 및 모터 상수인 모터 등가 저항값(Rs)에 기초하여 결정될 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430) 내의 역기전력 검출부(715)는, 상술한 수학식 1 내지 3을 사용하여, 모터에서 발생하는 역기전력을 연산할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430) 내의 고장 검출부(720)는, 모터 저항 연산부(710)에서 연산된 모터 저항값을 이용하여, 메모리(725)에 저장된 모터 저항값(Ra,Rb,Rc) 중 어느 하나에 대응하는 지를 판단할 수 있다. 그리고, 대응하는 모터 저항값에 따라, 릴레이부(440)가 동작하였는 지를 판단할 수 있다. 이에 의해, 릴레이부(440)의 고장 여부를 간단히 검출할 수 있게 된다.
예를 들어, 대응하는 모터 저항값이 Ra 이나, 실제, 릴레이부(440)가, 모터(Mb)가 동작하도록 스위칭한 경우, 고장 검출부(720)는, 릴레이부(440)에 고장이 있는 것으로 검출한다.
다른 예로, 대응하는 모터 저항값이 Rb 이나, 실제, 릴레이부(440)가, 모터(Mb)가 동작하도록 스위칭한 경우, 고장 검출부(720)는, 릴레이부(440)에 고장이 없는 것으로 검출한다.
한편, 고장 검출부(720)는, 고장 검출시, 고장 검출 정보를, 에러 메시지 출력부(730)에 출력할 수 있다.
에러 메시지 출력부(730)는, 고장 검출 정보에 기초하여, 에러 메시지(Mse)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 표시부(225)는, 에러 메시지(Mse)를 출력할 수 있게 된다.
한편, 인버터 제어부(430) 내의 고장 검출부(720)는, 역기전력 검출부(715)에서 검출된 역기전력을 이용하여, 메모리(725)에 저장된 역기전력(Emfa,Emfb,Emfc) 중 어느 하나에 대응하는 지를 판단할 수 있다. 그리고, 검출된 역기전력에 대응하여, 릴레이부(440)가 동작하였는 지를 판단할 수 있다. 이에 의해, 릴레이부(440)의 고장 여부를 간단히 검출할 수 있게 된다.
예를 들어, 대응하는 역기전력이 Emfa 이나, 실제, 릴레이부(440)가, 모터(Mb)가 동작하도록 스위칭한 경우, 고장 검출부(720)는, 릴레이부(440)에 고장이 있는 것으로 검출한다.
다른 예로, 대응하는 역기전력이 Emfb 이나, 실제, 릴레이부(440)가, 모터(Mb)가 동작하도록 스위칭한 경우, 고장 검출부(720)는, 릴레이부(440)에 고장이 없는 것으로 검출한다.
한편, 인버터 제어부(430) 내의 고장 검출부(720)는, 역기전력 검출부(715)에서 검출된 역기전력, 및 모터 저항 연산부(710)에서 연산된 모터 저항값을 모두 이용하여, 릴레이부(440)에 대한 고장 여부를 검출할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 모터구동장치를 구비하는 다양한 홈 어플라이언스를 예시하는 도면이다.
도 6 내지 도 10c 등에서 기술한 모터구동장치(300)는, 다양한 홈 어플라이언스 내에 구비되는 것이 가능하다.
도면을 참조하면, 도 11의 (a)는, 압축기 모터(미도시)가 모터구동장치(300)에 의해 구동될 수 있는 냉장고(200a)를 예시하며, 도 11의 (b)는, 세탁조를 회전시키기 위한 모터(미도시)가 모터구동장치(300)에 의해 구동될 수 있는 세탁물 처리기기(세탁기 또는 건조기)(200b)를 예시하며, 도 11의 (c)는, 압축기 모터(미도시)가 모터구동장치(300)에 의해 구동될 수 있는 공기조화기(200c)를 예시한다.
본 발명에 따른 모터구동장치 및 이를 구비한 식기 세척기는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (10)

  1. 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 출력하는 인버터;
    릴레이 소자를 구비하며, 상기 릴레이 소자의 스위칭에 따라, 상기 인버터에서 변환된 교류 전원을 복수의 모터 중 어느 하나에 출력하는 릴레이부;
    상기 인버터와 상기 릴레이부 사이에 배치되며, 상기 복수의 모터 중 어느 하나에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    상기 인버터와 상기 릴레이부 사이에 배치되며, 상기 복수의 모터 중 어느 하나에 인가되는 출력 전압을 검출하는 출력 전압 검출부 ; 및
    상기 검출되는 출력 전류에 기초하여, 상기 인버터를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    일정 전류 인가 기간 동안, 상기 복수의 모터 중 어느 하나에 공급되는 일정 전류를 위한, 전압 지령치와 전류 지령치에 기초하여, 모터 저항값을 연산하고, 상기 연산된 모터 저항값과, 기 저장된 모터 저항값을 비교하여, 상기 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출하며,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 모터 중 어느 하나가, 일정 속도로 회전하는 동안, 상기 출력 전압 검출부에서 검출되는 출력 전압, 상기 모터 저항값에 기초하여, 역기전력을 검출하고, 상기 검출된 역기전력과, 기 저장된 역기전력을 비교하여, 상기 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출하고,
    상기 제어부는,
    상기 인버터에서 변환된 교류 전원을 복수의 모터 중 어느 하나에 출력되도록, 릴레이 스위칭 신호를 상기 릴레이부로 출력하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 일정 전류 인가 기간 동안, 제1 레벨의 일정 전류 인가를 위한, 제1 전압 지령치 및 제1 전류 지령치와, 제2 레벨의 일정 전류 인가를 위한, 제2 전압 지령치 및 제2 전류 지령치에 기초하여, 상기 저항값을 연산하고, 상기 연산된 모터 저항값과, 기 저장된 모터 저항값을 비교하여, 상기 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 일정 전류 인가 기간 동안, 상기 복수의 모터 중 어느 하나에 인가되는 일정 전류에 기초하여, 모터 저항값을 연산하는 모터 저항 연산부;
    상기 연산된 모터 저항값에 기초하여, 상기 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출하는 고장 검출부;
    상기 고장 검출시, 에러 메세지를 출력하는 에러 메세지 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 일정 전류 인가 기간 동안, 상기 복수의 모터 중 어느 하나에 인가되는 일정 전류에 기초하여, 모터 저항값을 연산하는 모터 저항 연산부;
    상기 일정 속도 회전 기간 동안, 상기 출력 전압 검출부에서 검출되는 출력 전압에 기초하여, 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부;
    상기 연산된 모터 저항값, 및 상기 검출된 역기전력 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 릴레이부에 대한 고장 여부를 검출하는 고장 검출부;
    상기 고장 검출시, 에러 메세지를 출력하는 에러 메세지 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 출력 전류에 기초하여 상기 모터의 회전자 속도를 연산하는 속도 연산부;
    상기 연산된 속도 정보와, 속도 지령치에 기초하여, 상기 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치와 상기 검출된 출력 전류에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항, 제3항, 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항의 모터구동장치를 구비하는 식기 세척기.
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