KR101878146B1 - Power transforming apparatus and air conditioner including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 압축기 모터의 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion device, and more particularly, to a power conversion device capable of reducing noise and vibration of a compressor motor and an air conditioner including the same.
일반적으로, 공기 조화기의 압축기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다.Generally, a compressor of an air conditioner uses a motor as a driving source. These motors are supplied with AC power from a power conversion device.
이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터 방식의 전력 변환부를 구성하는 것이 일반적으로 알려져 있다. It is generally known that such a power conversion apparatus mainly constitutes a rectification section, a power factor control section, and an inverter type power conversion section.
우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터와 같은 전력 변환부에 공급된다. 이때, 전력 변환부는, 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다.First, the commercial voltage of the AC output from the commercial power source is rectified by the rectifying part. The voltage rectified in this rectifying part is supplied to a power converting part such as an inverter. At this time, the power converting unit generates AC power for driving the motor by using the voltage output from the rectifying unit.
경우에 따라, 정류부와 인버터 사이에는 역률 개선을 위한 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)가 구비될 수 있고, 컨버터와 인버터 사이에는 DC단 캐패시터가 구비될 수 있다.In some cases, a DC-DC converter for improving the power factor may be provided between the rectification unit and the inverter, and a DC stage capacitor may be provided between the converter and the inverter.
또한, 공기 조화기에 사용되는 압축기는, 1 피스톤 로터리 압축기(1 piston rotary compressor)를 주로 사용하는데, 이러한 압축기는, 가격 경쟁력을 가지고 있지만, 제품 적용 시, 저속에서의 소음 및 진동 문제가 이슈로 지적되고 있다.The compressor used in the air conditioner mainly uses a one-piston rotary compressor. Such a compressor has price competitiveness, but when applied to a product, noise and vibration problems at a low speed are pointed out as issues .
기존의 전력 변환 장치는, 이러한 문제들을 해결하기 위하여, 반복 제어기를 갖는 인버터 제어기를 사용하여 압축기 모터를 제어하였다.In order to solve these problems, a conventional power conversion apparatus controls a compressor motor using an inverter controller having a repeating controller.
하지만, 반복 제어기를 갖는 기존의 인버터 제어기는, 회로 구성이 매우 복잡하고, 고성능 마이컴이 필요하여 가격 상승을 초래하며, 압축기의 특성에 영향을 많이 받는 문제들이 있었다.However, the conventional inverter controller having a repetitive controller has a complicated circuit configuration, requires a high-performance microcomputer, raises the price, and has problems that are greatly influenced by the characteristics of the compressor.
따라서, 제작 비용을 최소화하면서도 압축기 모터의 저속 운전에 따른 소음 및 진동을 감소시키고, 압축기의 특성에 영향을 받지 않는 인버터 제어기를 갖는 전력 변환 장치가 요구되고 있다.
[선행기술문헌] 한국 특허등록 10-1162954 (2012.06.29)Accordingly, there is a demand for a power conversion apparatus having an inverter controller that minimizes noise and vibration due to the low-speed operation of the compressor motor while minimizing the manufacturing cost, and is not affected by the characteristics of the compressor.
[Prior Art Documents] Korean Patent Registration 10-1162954 (June 29, 2012)
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은, 압축기 모터로부터 센싱된 속도를 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 압축기 모터의 속도를 제어함으로써, 압축기 모터의 소음 및 진동을 최소화할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.The present invention is directed to solving the above-mentioned problems and other problems. Another object of the present invention is to provide a power conversion device capable of minimizing noise and vibration of a compressor motor by controlling the speed of a compressor motor by performing proportional-integral control and ripple removal of a sensed speed from a compressor motor, .
또한, 본 발명의 다른 목적은, 연산 속도의 시간 지연을 보상하여 속도 리플 및 속도 연산을 최소화할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a power conversion apparatus and an air conditioner including the same that can minimize the speed ripple and speed calculation by compensating the time delay of the operation speed.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 인버터 제어부의 연산량을 최소화함으로써, 저가의 마이컴에 적용할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a power conversion apparatus and an air conditioner including the power conversion apparatus that can be applied to a low-cost microcomputer by minimizing a calculation amount of the inverter control unit.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치는, 압축기 모터 구동을 위한 전류를 출력하는 인버터부와, 인버터부를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 인버터 제어부는, 인버터부로부터 출력되는 전류를 센싱하는 전류 센싱부와, 센싱된 전류를 토대로 압축기 모터의 속도를 연산하는 속도 연산부와, 연산된 연산 속도와 목표 속도를 토대로 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 목표 전류를 생성하는 속도 제어부와, 생성된 목표 전류와 전류 센싱부로부터 센싱된 전류를 토대로 d축 목표 전류와 q축 목표 전류를 생성하는 토크 제어부와, d축 목표 전류와 q축 목표 전류를 토대로 목표 전압을 생성하는 전류 제어부와, 생성된 목표 전압을 토대로 구동 신호를 생성하고 생성된 구동 신호에 따라 인버터부를 구동시키는 구동부를 포함할 수 있다.A power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention includes an inverter unit for outputting a current for driving a compressor motor and an inverter control unit for controlling the inverter unit. The inverter control unit includes a current sensing unit A speed control unit for generating a target current by performing a proportional-integral control and a ripple removal based on the computed computation speed and a target speed, A current control section for generating a target voltage based on the d-axis target current and the q-axis target current, and a current control section for generating a target voltage based on the d-axis target current and the q- And a driving unit that generates a driving signal based on the target voltage and drives the inverter unit according to the generated driving signal.
여기서, 속도 제어부는, 연산 속도와 목표 속도를 토대로 비례-적분 제어를 수행하는 비례-적분 제어기와, 비례-적분 제어기와 병렬로 연결되고 연산 속도와 목표 속도를 토대로 리플 성분을 제거하는 공진 제어기를 포함할 수 있다.Here, the speed control unit includes a proportional-integral controller that performs proportional-integral control based on the operation speed and a target speed, a resonant controller that is connected in parallel with the proportional-integral controller and removes ripple components based on the operation speed and the target speed .
그리고, 속도 제어부는, 연산 속도와 목표 속도의 차를 연산하여 비례-적분 제어기와 공진 제어기로 출력하는 감산기를 포함할 수 있다.The speed control unit may include a subtractor for calculating a difference between the computation speed and the target speed and outputting the computed difference to the proportional-integral controller and the resonance controller.
또한, 속도 제어부는, 비례-적분 제어기로부터 비례-적분 제어가 수행된 속도와 공진 제어기부터 리플 성분이 제거된 속도를 합산하여 목표 전류를 출력하는 가산기를 포함할 수 있다.The speed control unit may include an adder for outputting the target current by summing the speed at which the proportional-integral control is performed from the proportional-integral controller and the speed at which the ripple component is removed from the resonant controller.
또한, 속도 제어부는, 연산 속도와 목표 속도의 시간 지연을 보상하여 공진 제어기로 출력하는 시지연 보상 필터를 포함할 수도 있다.The speed control unit may include a field annunciation compensation filter that compensates for the computation speed and the time delay of the target speed and outputs the compensated filter to the resonance controller.
그리고, 시지연 보상 필터는, 비례-적분 제어기와 병렬로 연결되고 공진 제어기와 직렬로 연결될 수 있다.And, the display year compensation filter may be connected in parallel with the proportional-integral controller and in series with the resonant controller.
이어, 속도 연산부는, 센싱된 전류를 토대로 압축기 모터의 회전자 위치를 추정하여 추정 위치 신호를 전류 센싱부로 출력할 수 있다.Then, the speed calculating unit estimates the rotor position of the compressor motor based on the sensed current, and outputs the estimated position signal to the current sensing unit.
다음, 전류 센싱부는, 속도 연산부로부터 추정 위치 신호를 수신하면 수신된 추정 위치 신호에 따라 d축 추정 전류와 q축 추정 전류를 센싱하여 토크 제어부로 출력할 수 있다.Next, the current sensing unit may sense the d-axis estimated current and the q-axis estimated current according to the received estimated position signal and output it to the torque control unit upon receiving the estimated position signal from the speed calculating unit.
그리고, 토크 제어부는, 목표 전류를 토대로 전류 센싱부로부터 센싱된 d축 추정 전류와 q축 추정 전류를 d축 목표 전류와 q축 목표 전류를 생성할 수 있다.Then, the torque control unit can generate the d axis estimated current and the q axis estimated current from the current sensing unit based on the target current, and the d axis target current and the q axis target current, respectively.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 공기 조화기는, 인버터로부터 출력되는 전류를 센싱하는 전류 센싱부와, 센싱된 전류를 토대로 압축기 모터의 속도를 연산하는 속도 연산부와, 연산된 연산 속도와 목표 속도를 토대로 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 목표 전류를 생성하는 속도 제어부와, 생성된 목표 전류와 전류 센싱부로부터 센싱된 전류를 토대로 d축 목표 전류와 q축 목표 전류를 생성하는 토크 제어부와, d축 목표 전류와 q축 목표 전류를 토대로 목표 전압을 생성하는 전류 제어부와, 생성된 목표 전압을 토대로 구동 신호를 생성하고 생성된 구동 신호에 따라 인버터부를 구동시키는 구동부를 포함하는 인버터 제어부를 갖는 전력 변환 장치를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an air conditioner comprising: a current sensing unit for sensing a current output from an inverter; a speed calculating unit for calculating a speed of a compressor motor based on a sensed current; A torque control unit for generating a d-axis target current and a q-axis target current based on the current sensed from the generated target current and the current sensing unit, a current control unit for generating a target voltage based on the d-axis target current and the q-axis target current, and a drive unit for generating a drive signal based on the generated target voltage and driving the inverter unit in accordance with the generated drive signal Power conversion device.
본 발명에 따른 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the power conversion apparatus and the air conditioner including the power conversion apparatus according to the present invention will be described as follows.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 압축기 모터로부터 센싱된 속도를 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 압축기 모터의 속도를 제어함으로써, 압축기 모터의 소음 및 진동을 최소화할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, noise and vibration of the compressor motor can be minimized by controlling the speed of the compressor motor by performing proportional-integral control and ripple removal of the sensed speed from the compressor motor.
또한, 본 발명은, 연산 속도의 시간 지연을 보상하여 속도 리플 및 속도 연산을 최소화할 수 있다.Further, the present invention can minimize the speed ripple and speed calculation by compensating the time delay of the calculation speed.
또한, 본 발명은, 인버터 제어부의 연산량을 최소화함으로써, 저가의 마이컴에 적용할 수 있다.Further, the present invention can be applied to a low-cost microcomputer by minimizing the calculation amount of the inverter control unit.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the following detailed description. It should be understood, however, that the detailed description and specific examples, such as the preferred embodiments of the invention, are given by way of illustration only, since various changes and modifications within the spirit and scope of the invention will become apparent to those skilled in the art.
도 1은 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력 변환 장치의 인버터 제어부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 4는 본 발명 제1 실시예에 따른 인버터 제어부의 속도 제어부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 5는 본 발명 제2 실시예에 따른 인버터 제어부의 속도 제어부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 6은 종래 기술과 본 발명에 따른 압축기 모터의 진동을 비교한 도면이다.
도 7 및 도 8은 종래 기술과 본 발명에 따른 연산 시간을 비교한 도면이다.1 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus according to the present invention.
2 is a circuit diagram for explaining a power conversion apparatus according to the present invention.
3 is a block diagram illustrating an inverter control unit of the power conversion apparatus according to the present invention.
4 is a block diagram illustrating a speed control unit of the inverter control unit according to the first embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a speed controller of the inverter controller according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram comparing the vibration of a compressor motor according to the prior art and the present invention.
FIGS. 7 and 8 are diagrams comparing computation times according to the prior art and the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 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. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
도 1은 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 1 is a block diagram for explaining a power conversion apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram for explaining a power conversion apparatus according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 변환 장치(1000)는 교류 전원(100)을 정류하는 정류부(1100), 정류부(1100)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터부(1200), 컨버터부(1200)를 제어하는 컨버터 제어부(1300), 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터부(1400), 인버터부(1400)를 제어하는 인버터 제어부(1500)와, 그리고 컨버터부(1200)와 인버터부(1400) 사이의 DC단 캐패시터(C)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the
이러한 인버터부(1400)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(2000)에 공급된다. 여기서, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(1000)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.This
그러나 모터(2900)는 압축기 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.However, the motor 2900 is not limited to a compressor motor, and can be used in various applications using frequency-varying alternating voltage, for example, AC motors such as refrigerators, washing machines, electric trains, automobiles, and vacuum cleaners.
한편, 전력 변환 장치(1000)는, 압축기 모터를 구동하기 위하여, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다. The
전력 변환 장치(1000)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(2000)에 변환된 전력을 공급한다.The
컨버터부(1200)는, 입력 교류 전원(100)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터부(1200)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 경우에 따라, 컨버터(1200)는 정류부(1100)를 포함하는 개념일 수 있다. 이하, 컨버터부(1200)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.The
정류부(1100)는, 단상 교류 전원(100)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전원을 컨버터부(1200) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(1100)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.The
이와 같이, 컨버터부(1200)는 정류부(1100)에서 정류된 전압을 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.In this way, the
이러한 컨버터부(1200)는, 정류부(1100)에 연결되는 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 이러한 스위칭 소자(Q1)와 병렬로 연결되는 캐패시터(C), 및 스위칭 소자(Q1)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.The
컨버터부(1200)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 승압 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.The
또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.Further, when the switching element Q1 is interrupted, the energy stored in the inductor L1 at the time of the switching element Q1 is added and is transferred to the output terminal.
여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 컨버터 제어부(130)에서 전달되는 PWM 신호는, 스위칭 소자(Q1)의 베이스(base; 또는 게이트) 단에 인가되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 동작을 구동시킬 수 있다.Here, the switching device Q1 may perform a switching operation by a separate pulse width modulation (PWM) signal. That is, the PWM signal transmitted from the converter control unit 130 is applied to the base (or gate) terminal of the switching element Q1, so that the switching operation of the switching element Q1 can be driven by the PWM signal .
이러한 스위칭 소자(Q1)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다. The switching element Q1 may use a power transistor, for example, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT).
IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transitor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.The IGBT is a switching device having a structure of a metal oxide semi-conductor field effect transistor (MOSFET) and a bipolar transistor. The IGBT is a device capable of small driving power, high speed switching, high voltage conversion and high current density.
이와 같이, 컨버터 제어부(1300)는 컨버터부(1200) 내의 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호(Sc)를 출력할 수 있다.In this manner, the
이를 위해, 컨버터 제어부(1300)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(B)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.The
그리고, 정류부(1100)를 거친 출력 전압은, DC단 캐패시터(C)에 충전되거나 인버터부(1400)를 구동할 수 있다.The output voltage through the
입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(1100) 전단에 위치할 수 있다.The input voltage detecting section A can detect the input voltage Vs from the input
입력 전압 검출부(A)는 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(1300)에 인가될 수 있다.The input voltage detecting section A may include a resistance element, an OP AMP, or the like for voltage detection. The detected input voltage Vs can be applied to the
다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(1100) 전단에 위치할 수 있다.Next, the input current detection section D can detect the input current Is from the input
입력 전류 검출부(D)는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해 컨버터 제어부(1300)에 인가될 수 있다. The input current detection unit D may include a current sensor, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like, for current detection. The detected input voltage Is may be applied to the
DC 전압 검출부(B)는 DC단 캐패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC단 캐패시터(C)(1600)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(1500)에 인가될 수 있으며, DC단 캐패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다.The DC voltage detecting section B detects the pulsating voltage Vdc of the DC stage capacitor C. For such power detection, a resistance element, OP AMP, or the like can be used. The voltage Vdc of the detected DC stage capacitor C 1600 can be applied to the
한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(1300)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다.On the other hand, unlike the drawing, the detected DC voltage is applied to the
인버터부(1400)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(2000)에 출력할 수 있다. The
구체적으로, 인버터부(1400)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하측 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.Specifically, the
컨버터부(1200)와 마찬가지로, 인버터부의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다. The switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb', and Qc 'of the inverter section may use power transistors and may be, for example, an insulated gate bipolar transistor transistor (IGBT) can be used.
인버터 제어부(1500)는, 인버터부(1400)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터부(1400)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(2000)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC단 캐패시터(C)(1600) 양단인 DC단 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC단 전압(Vdc)은 DC단 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.The
출력전류 검출부(E)는, 인버터부(1400)와 모터(2000) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(2000)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.The output current detection section E can detect the output current io flowing between the
출력전류 검출부(E)는 인버터부(1400)와 모터부(2000) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The output current detection unit E may be located between the
그리고, 인버터 제어부(1500)는, 전류 센싱부, 속도 연산부, 속도 제어부, 토크 제어부, 전류 제어부, 그리고 구동부를 포함할 수 있다.The
여기서, 전류 센싱부는 인버터부(1400)로부터 출력되는 전류를 센싱하고, 속도 연산부는 센싱된 전류를 토대로 압축기 모터(2000)의 속도를 연산할 수 있으며, 속도 제어부는 연산된 연산 속도와 목표 속도를 토대로 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 목표 전류를 생성하고, 토크 제어부는 생성된 목표 전류와 전류 센싱부로부터 센싱된 전류를 토대로, d축 목표 전류와 q축 목표 전류를 생성할 수 있으며, 전류 제어부는 d축 목표 전류와 q축 목표 전류를 토대로 목표 전압을 생성하고, 구동부는 생성된 목표 전압을 토대로 구동 신호를 생성하고 생성된 구동 신호에 따라 인버터부(1400)를 구동시킬 수 있다.Here, the current sensing unit senses the current output from the
또한, 인버터 제어부(1500)의 속도 제어부는, 비례-적분 제어기(PI 제어기)와 공진 제어기를 포함할 수 있다.In addition, the speed control unit of the
여기서, 비례-적분 제어기는 연산 속도와 목표 속도를 토대로 비례-적분 제어를 수행하고, 공진 제어기는 비례-적분 제어기와 병렬로 연결되고 연산 속도와 목표 속도를 토대로 리플 성분을 제거할 수 있다.Here, the proportional-integral controller performs proportional-integral control based on the operation speed and the target speed, and the resonant controller is connected in parallel with the proportional-integral controller, and can remove the ripple component based on the operation speed and the target speed.
일 예로, 공진 제어기는 공진 주파수에서 이득이 무한대이고 위상 지연이 0인 제어기일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.As an example, the resonant controller may be a controller having a gain at infinity and a phase delay of zero at the resonant frequency, but is not limited thereto.
또한, 인버터 제어부(1500)의 속도 제어부는, 연산 속도와 목표 속도의 차를 연산하여 비례-적분 제어기와 공진 제어기로 출력하는 감산기를 포함할 수도 있다.In addition, the speed control section of the
또한, 인버터 제어부(1500)의 속도 제어부는, 비례-적분 제어기로부터 비례-적분 제어가 수행된 속도와 공진 제어기부터 리플 성분이 제거된 속도를 합산하여 목표 전류를 출력하는 가산기를 포함할 수도 있다.The speed control unit of the
또한, 인버터 제어부(1500)의 속도 제어부는, 연산 속도와 목표 속도의 시간 지연을 보상하여 공진 제어기로 출력하는 시지연 보상 필터를 더 포함할 수도 있다.In addition, the speed control unit of the
여기서, 시지연 보상 필터는 1차 전대역 통과 필터(1st order All-pass filter)일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.Here, the field annunciation compensation filter may be a 1st order all-pass filter, but is not limited thereto.
그리고, 시지연 보상 필터는 비례-적분 제어기와 병렬로 연결되고 공진 제어기와 직렬로 연결될 수 있다.And, the display year compensation filter is connected in parallel with the proportional-integral controller and can be connected in series with the resonant controller.
다음, 인버터 제어부(1500)의 속도 연산부는 센서리스 제어기(sensorless controller)일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.Next, the speed computing unit of the
여기서, 인버터 제어부(1500)의 속도 연산부는 센싱된 전류를 토대로 압축기 모터의 회전자 위치를 추정하여 추정 위치 신호를 전류 센싱부로 출력할 수 있다.Here, the speed calculator of the
그리고, 인버터 제어부(1500)의 전류 센싱부는 속도 연산부로부터 추정 위치 신호를 수신하면 수신된 추정 위치 신호에 따라 d축 추정 전류와 q축 추정 전류를 센싱하여 토크 제어부로 출력할 수 있다.The current sensing unit of the
이어, 인버터 제어부(1500)의 토크 제어부는 목표 전류를 토대로 전류 센싱부로부터 센싱된 d축 추정 전류와 q축 추정 전류를 d축 목표 전류와 q축 목표 전류를 생성할 수 있다.The torque control unit of the
따라서, 본 발명은, 압축기 모터로부터 센싱된 속도를 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 압축기 모터의 속도를 제어함으로써, 압축기 모터의 소음 및 진동을 최소화할 수 있다.Thus, the present invention minimizes the noise and vibration of the compressor motor by controlling the speed of the compressor motor by performing proportional-integral control and ripple removal of the sensed speed from the compressor motor.
또한, 본 발명은, 연산 속도의 시간 지연을 보상하여 속도 리플 및 속도 연산을 최소화할 수 있다.Further, the present invention can minimize the speed ripple and speed calculation by compensating the time delay of the calculation speed.
또한, 본 발명은, 인버터 제어부의 연산량을 최소화함으로써, 저가의 마이컴에 적용할 수 있다.Further, the present invention can be applied to a low-cost microcomputer by minimizing the calculation amount of the inverter control unit.
도 3은 본 발명에 따른 전력 변환 장치의 인버터 제어부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.3 is a block diagram illustrating an inverter control unit of the power conversion apparatus according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인버터 제어부는, 전류 센싱부(1510), 속도 연산부(1520), 속도 제어부(1530), 토크 제어부(1540), 전류 제어부(1550), 그리고 구동부(1560)를 포함할 수 있다.3, the inverter control unit of the present invention includes a
여기서, 전류 센싱부(1510)는 인버터부(1400)로부터 출력되는 전류를 센싱할 수 있다.Here, the
즉, 전류 센싱부(1510)는 인버터부(1400)로부터 삼상 출력 전류(ia, ib, ic)를 센싱할 수 있다.That is, the
그리고, 전류 센싱부(1510)는 속도 연산부(1520)로부터 추정 위치 신호(θe)를 수신하면 수신된 추정 위치 신호(θe)에 따라 d축 추정 전류(id)와 q축 추정 전류(iq)를 센싱하여 토크 제어부(1540)로 출력할 수 있다.The
다음, 속도 연산부(1520)는 센싱된 전류를 토대로 압축기 모터(2000)의 속도를 연산할 수 있다.Next, the
여기서, 속도 연산부(1520)는 센서리스 제어기(sensorless controller)일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.Here, the
일 예로, 센서리스 제어기는, 센싱된 전류 정보를 토대로 압축기 모터(2000)의 속도를 검출할 수 있다.In one example, the sensorless controller can detect the speed of the
그리고, 속도 연산부(1520)는 센싱된 전류를 토대로 압축기 모터(2000)의 회전자 위치를 추정하여 추정 위치 신호(θe)를 전류 센싱부(1510)로 출력할 수 있다.The
이어, 속도 제어부(1530)는 연산된 연산 속도(ω^r)와 목표 속도(ω*r)를 토대로 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 목표 전류(I*)를 생성할 수 있다.The
일 예로, 속도 제어부(1530)는, 비례-적분 제어기(PI 제어기)와 공진 제어기를 포함할 수 있다.In one example, the
여기서, 비례-적분 제어기는 연산 속도(ω^r)와 목표 속도(ω*r)를 토대로 비례-적분 제어를 수행하고, 공진 제어기는 비례-적분 제어기와 병렬로 연결되고 연산 속도(ω^r)와 목표 속도(ω*r)를 토대로 리플 성분을 제거할 수 있다.Here, the proportional-integral controller performs proportional-integral control based on the operation speed (? R) and the target speed (? * R), the resonant controller is connected in parallel with the proportional- ) And the target speed ([omega] * r).
이때, 공진 제어기는 공진 주파수에서 이득이 무한대이고 위상 지연이 0인 제어기일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.In this case, the resonance controller may be a controller having a gain of infinity at a resonance frequency and a phase delay of zero, but is not limited thereto.
그리고, 속도 제어부(1530)는, 연산 속도(ω^r)와 목표 속도(ω*r)의 차를 연산하여 비례-적분 제어기와 공진 제어기로 출력하는 감산기를 포함할 수 있다.The
또한, 속도 제어부(1530)는, 비례-적분 제어기로부터 비례-적분 제어가 수행된 속도와 공진 제어기부터 리플 성분이 제거된 속도를 합산하여 목표 전류(I*)를 출력하는 가산기를 포함할 수도 있다.The
또 다른 일 예로, 속도 제어부(1530)는, 비례-적분 제어기(PI 제어기), 공진 제어기, 그리고 시지연 보상 필터를 포함할 수도 있다.As another example, the
여기서, 시지연 보상 필터는, 연산 속도(ω^r)와 목표 속도(ω*r)의 시간 지연을 보상하여 공진 제어기로 출력함으로써, 시간 오차 없이 목표하는 보상값을 출력할 수 있다.Here, the display year compensation filter can output the target compensation value without time error by compensating the time delay of the computation speed (r) and the target speed (r * ) to the resonance controller.
시지연 보상 필터를 배치하는 이유는, 센서리스 제어기의 경우, 전류 센싱 시간과 센싱된 전류를 제어기에 적용하는 시간이 다르므로, 현재 속도에 시간 지연이 포함될 수 밖에 없기 때문이다.The reason for disposing the sensor year compensation filter is that, in the case of the sensorless controller, since the current sensing time and the time to apply the sensed current to the controller are different, the current speed must include a time delay.
여기서, 시지연 보상 필터는 1차 전대역 통과 필터(1st order All-pass filter)일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.Here, the field annunciation compensation filter may be a 1st order all-pass filter, but is not limited thereto.
시지연 보상 필터는 비례-적분 제어기와 병렬로 연결되고 공진 제어기와 직렬로 연결될 수 있다.The phase compensation filter is connected in parallel with the proportional-integral controller and can be connected in series with the resonant controller.
다음, 토크 제어부(1540)는, 생성된 목표 전류(I*)와 전류 센싱부(1510)로부터 센싱된 전류를 토대로, d축 목표 전류(i*d)와 q축 목표 전류(i*q)를 생성할 수 있다.Next, the
즉, 토크 제어부(1540)는 목표 전류(I*)를 토대로 전류 센싱부(1510)로부터 센싱된 d축 추정 전류(id)와 q축 추정 전류(iq)를 d축 목표 전류(i*d)와 q축 목표 전류(i*q)를 생성할 수 있다.That is, the
그리고, 전류 제어부(1550)는 d축 목표 전류(i*d)와 q축 목표 전류(i*q)를 토대로 목표 전압(v*d, v*q)을 생성할 수 있다.The
이어, 구동부(1560)는, 생성된 목표 전압(v*d, v*q)을 토대로 구동 신호(Sa, Sb, Sc)를 생성하고 생성된 구동 신호(Sa, Sb, Sc)에 따라 인버터부(1400)를 구동시킬 수 있다.Subsequently, the
여기서, 생성된 구동 신호(Sa, Sb, Sc)는, 소정 듀티를 갖는 PWM 신호일 수 있다.Here, the generated drive signals Sa, Sb and Sc may be PWM signals having a predetermined duty.
이어, 인버터부(1400)는, 삼상 교류 전류를 출력하여 압축기 모터(2000)를 구동시킬 수 있다.Subsequently, the
여기서, 압축기 모터(2000)의 실제 속도(ωr)는, 인버터 제어부의 속도 제어에 따라 목표 속도(ω*r)로 가변될 수 있다.Here, the actual speed? R of the
이처럼, 본 발명의 인버터 제어부는, 압축기 모터로부터 센싱된 속도를 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 압축기 모터의 속도를 제어함으로써, 압축기 모터의 소음 및 진동을 최소화할 수 있다.As described above, the inverter control unit of the present invention can minimize the noise and vibration of the compressor motor by controlling the speed of the compressor motor by performing proportional-integral control and ripple removal of the sensed speed from the compressor motor.
그리고, 본 발명의 인버터 제어부는, 연산 속도의 시간 지연을 보상할 수 있으므로 속도 리플 및 속도 연산을 최소화할 수 있다.The inverter control unit of the present invention can compensate the time delay of the operation speed, so that the speed ripple and the speed operation can be minimized.
또한, 본 발명의 인버터 제어부는, 연산량을 최소화할 수 있으므로, 저가의 마이컴에 적용할 수 있어 전체 설계 비용을 최소화할 수 있다.Further, since the inverter control section of the present invention can minimize the amount of computation, it can be applied to a low-cost microcomputer, thereby minimizing the overall design cost.
도 4는 본 발명 제1 실시예에 따른 인버터 제어부의 속도 제어부를 설명하기 위한 블럭 구성도이고, 도 5는 본 발명 제2 실시예에 따른 인버터 제어부의 속도 제어부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating a speed controller of the inverter controller according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram illustrating a speed controller of the inverter controller according to the second embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 인버터 제어부의 속도 제어부(1530)는 연산된 연산 속도(ω^r)와 목표 속도(ω*r)를 토대로 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 목표 전류(I*)를 생성할 수 있다.4 and the
도 4와 같이, 제1 실시예에 따른 속도 제어부(1530)는, 비례-적분 제어기(PI 제어기)(1532), 공진 제어기(1534), 감산기(1535), 그리고 가산기(1536)를 포함할 수 있다.4, the
여기서, 비례-적분 제어기(1532)는 연산 속도(ω^r)와 목표 속도(ω*r)를 토대로 비례-적분 제어를 수행할 수 있다.Here, the proportional-
그리고, 공진 제어기(1534)는 비례-적분 제어기(1532)와 병렬로 연결되고 연산 속도(ω^r)와 목표 속도(ω*r)를 토대로 리플 성분을 제거할 수 있다.The
이때, 공진 제어기(1534)는 공진 주파수에서 이득이 무한대이고 위상 지연이 0인 제어기일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.At this time, the
이어, 감산기(1535)는, 연산 속도(ω^r)와 목표 속도(ω*r)의 차를 연산하여 비례-적분 제어기(1532)와 공진 제어기(1534)로 출력할 수 있다.Subsequently, the
다음, 가산기(1536)는, 비례-적분 제어기(1532)로부터 비례-적분 제어가 수행된 속도와 공진 제어기(1534)부터 리플 성분이 제거된 속도를 합산하여 목표 전류(I*)를 출력할 수 있다.Next, the
이와 같이, 제1 실시예의 속도 제어부는, 압축기 모터로부터 센싱된 속도를 비례-적분 제어 및 리플 제거를 함께 수행하므로, 압축기 모터의 소음 및 진동을 최소화할 수 있다.As described above, the speed control unit of the first embodiment performs the proportional-integral control and the ripple removal together with the sensed speed from the compressor motor, so that the noise and vibration of the compressor motor can be minimized.
도 5와 같이, 제2 실시예에 따른 속도 제어부(1530)는, 비례-적분 제어기(PI 제어기)(1532), 공진 제어기(1534), 감산기(1535), 가산기(1536), 그리고 시지연 보상 필터(1538)를 포함할 수 있다.5, the
즉, 제2 실시예에 따른 속도 제어부(1530)는, 제1 실시예의 속도 제어부(1530)에서, 시지연 보상 필터(1538)가 추가된 구성을 가진다.That is, the
여기서, 시지연 보상 필터(1538)는, 연산 속도(ω^r)와 목표 속도(ω*r)의 시간 지연을 보상하여 공진 제어기(1534)로 출력함으로써, 시간 오차 없이 목표하는 보상값을 출력할 수 있다.Here, the display
시지연 보상 필터(1538)를 배치하는 이유는, 센서리스 제어기의 경우, 전류 센싱 시간과 센싱된 전류를 제어기에 적용하는 시간이 다르므로, 현재 속도에 시간 지연이 포함될 수 밖에 없기 때문이다.The reason for disposing the
여기서, 시지연 보상 필터(1538)는 1차 전대역 통과 필터(1st order All-pass filter)일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.Herein, the
시지연 보상 필터(1538)는 비례-적분 제어기(1532)와 병렬로 연결되고 공진 제어기(1534)와 직렬로 연결될 수 있다.The
이와 같이, 제2 실시예의 속도 제어부는, 시지연 보상 필터(1538)를 통해 연산 속도의 시간 지연을 보상하므로, 속도 리플 및 속도 연산을 최소화할 수 있다.As described above, the speed control unit of the second embodiment compensates the time delay of the operation speed through the display
도 6은 종래 기술과 본 발명에 따른 압축기 모터의 진동을 비교한 도면이고, 도 7 및 도 8은 종래 기술과 본 발명에 따른 연산 시간을 비교한 도면이다.FIG. 6 is a view for comparing vibration of a compressor motor according to the prior art and the present invention, and FIGS. 7 and 8 are diagrams for comparing computation time according to the prior art and the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전력 변환 장치는, 압축기 모터의 진동을 최소화할 수 있고, 진동의 최소화로 인하여 압축기 모터의 소음도 최소화할 수 있다.As shown in FIG. 6, the power conversion apparatus of the present invention can minimize the vibration of the compressor motor and minimize the noise of the compressor motor due to the minimization of the vibration.
즉, 본 발명과 같이 공진 제어기 및 시지연 보상 필터를 포함하는 속도 제어부를 가지지 않는 종래 기술들에 비해, 본 발명은 압축기 모터의 소음 및 진동을 최소화할 수 있다.That is, the present invention can minimize the noise and vibration of the compressor motor, as compared with the prior arts which do not have a speed control section including the resonance controller and the field emission compensation filter as in the present invention.
특히, 1 피스톤 로터리 압축기(1 piston rotary compressor)의 경우, 저속 운전에 따른 소음 및 진동이 개선됨을 알 수 있다.Particularly, in the case of a single piston rotary compressor, noise and vibration due to low-speed operation are improved.
이처럼, 본 발명은, 압축기의 기구적 특성상 필연적으로 발생하는 소음 및 진동을 개선하여, 제품의 운전 영역 확대 및 진동 저감을 위한 기계적 추가 비용 저감시킬 수 있다.As described above, the present invention improves noise and vibration inevitably caused by the mechanical characteristics of the compressor, thereby reducing the mechanical additional cost for expanding the operating range of the product and reducing vibration.
그리고, 본 발명은, 제품의 소음 및 진동 개선을 통해 사용자의 편의성 향상시킬 수 있다.Further, the present invention can improve user's convenience by improving the noise and vibration of the product.
즉, 본 발명은, 실외기 소음 및 진동 개선으로 사용자에게 이상 소음 등의 불필요한 자극 축소시킬 수 있다.That is, according to the present invention, unnecessary stimulation such as abnormal noise can be reduced to the user by improving the noise and vibration of the outdoor unit.
또한, 도 7 및 도8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전력 변환 장치는, 속도 연산 시간을 줄일 수 있고, 속도 연산량도 최소화할 수 있다.As shown in Figs. 7 and 8, the power conversion apparatus of the present invention can reduce the speed calculation time and the speed calculation amount.
즉, 본 발명과 같이 공진 제어기 및 시지연 보상 필터를 포함하는 속도 제어부를 가지지 않는 종래 기술들에 비해, 본 발명은 속도 연산 시간 및 속도 연산량도 최소화할 수 있다.That is, the present invention can minimize the speed calculation time and the speed calculation amount, as compared with the prior arts which do not have the speed control section including the resonance controller and the display year compensation filter as in the present invention.
이처럼, 본 발명은, 저가격 및 저속의 마이컴에서 구동 가능한 고성능 진동 제어기로 적용될 수 있다.As described above, the present invention can be applied to a high-performance vibration controller that can be driven by a low-cost and low-speed microcomputer.
종래 기술인 패턴 방식의 토크 제어기는, 속도 제어의 정확도가 낮고, 주변 부하에 따라 성능 차이가 큰 문제가 있었고, DOB(Disturbance Observer) 방식의 토크 제어기는, 압축기에 따른 변수 설정 및 측정하기 힘든 마찰 계수가 다량 존재하며, 연산이 복잡하여 저성능 마이컴에 적용하기 어려운 문제가 있었다.The conventional pattern-based torque controller has a problem that the accuracy of the speed control is low and the performance difference is large depending on the peripheral load. The DOB (Disturbance Observer) type torque controller has a variable coefficient according to the compressor and a friction coefficient There is a problem that it is difficult to apply to a low-performance microcomputer because the computation is complicated.
하지만, 본 발명은, 공진 제어기를 사용하여 압축기가 가진 토크뿐 아니라, 주위 부하 변동에도 안정적으로 동작할 수 있다.However, the present invention can stably operate not only the torque of the compressor but also the ambient load fluctuation by using the resonance controller.
또한, 본 발명은, 제어기의 지연이 연산 시간에만 의존적이기 때문에, 시지연 보상 필터인 1차 전대역 통과 필터를 적용함으로써, 모터나 압축기의 변경에도 제어기 변경이 매우 적을 수 있다.Further, since the delay of the controller depends only on the computation time, the present invention can be very small even when the motor or the compressor is changed, by applying the first-order full-band pass filter, which is a sensible annual compensation filter.
이와 같이, 본 발명은, 압축기 모터로부터 센싱된 속도를 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 압축기 모터의 속도를 제어함으로써, 압축기 모터의 소음 및 진동을 최소화할 수 있다.As described above, the present invention minimizes the noise and vibration of the compressor motor by controlling the speed of the compressor motor by performing proportional-integral control and ripple removal of the sensed speed from the compressor motor.
또한, 본 발명은, 연산 속도의 시간 지연을 보상하여 속도 리플 및 속도 연산을 최소화할 수 있다.Further, the present invention can minimize the speed ripple and speed calculation by compensating the time delay of the calculation speed.
또한, 본 발명은, 인버터 제어부의 연산량을 최소화함으로써, 저가의 마이컴에 적용할 수 있다.Further, the present invention can be applied to a low-cost microcomputer by minimizing the calculation amount of the inverter control unit.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
1000: 전력 변환 장치 1100: 정류부
1200: 컨버터부 1300: 컨버터 제어부
1400: 인버터부 1500: 인버터 제어부
1510: 전류 센싱부 1520: 속도 연산부
1530: 속도 제어부 1540: 토크 제어부
1550: 전류 제어부 1560: 구동부
2000: 모터1000: power converter 1100: rectifier
1200: converter section 1300: converter control section
1400: Inverter section 1500: Inverter control section
1510: current sensing unit 1520: speed calculating unit
1530: Speed control section 1540: Torque control section
1550: current control unit 1560:
2000: Motor
Claims (10)
상기 인버터부를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고,
상기 인버터 제어부는,
상기 인버터부로부터 출력되는 전류를 센싱하는 전류 센싱부;
상기 센싱된 전류를 토대로, 상기 압축기 모터의 속도를 연산하는 속도 연산부;
상기 연산된 연산 속도와 목표 속도를 토대로, 비례-적분 제어 및 리플 제거를 수행하여 목표 전류를 생성하는 속도 제어부;
상기 생성된 목표 전류와 상기 전류 센싱부로부터 센싱된 전류를 토대로, d축 목표 전류와 q축 목표 전류를 생성하는 토크 제어부;
상기 d축 목표 전류와 q축 목표 전류를 토대로, 목표 전압을 생성하는 전류 제어부; 그리고,
상기 생성된 목표 전압을 토대로, 구동 신호를 생성하고, 상기 생성된 구동 신호에 따라 상기 인버터부를 구동시키는 구동부를 포함하고,
상기 속도 제어부는,
상기 연산 속도와 상기 목표 속도를 토대로, 비례-적분 제어를 수행하는 비례-적분 제어기;
상기 비례-적분 제어기와 병렬로 연결되고, 상기 연산 속도와 상기 목표 속도를 토대로, 리플 성분을 제거하는 공진 제어기;
상기 연산 속도와 상기 목표 속도의 차를 연산하여 상기 비례-적분 제어기와 공진 제어기로 출력하는 감산기; 그리고,
상기 비례-적분 제어기로부터 비례-적분 제어가 수행된 속도와 상기 공진 제어기부터 상기 리플 성분이 제거된 속도를 합산하여 목표 전류를 출력하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.An inverter unit for outputting a current for driving a compressor motor; And,
And an inverter control unit for controlling the inverter unit,
The inverter control unit includes:
A current sensing unit for sensing a current output from the inverter unit;
A speed calculating unit for calculating a speed of the compressor motor based on the sensed current;
A speed control unit for performing a proportional-integral control and a ripple removal on the basis of the computed computation speed and a target speed to generate a target current;
A torque control unit for generating a d-axis target current and a q-axis target current based on the generated target current and a current sensed from the current sensing unit;
A current controller for generating a target voltage based on the d-axis target current and the q-axis target current; And,
And a driving unit for generating a driving signal based on the generated target voltage and driving the inverter unit according to the generated driving signal,
Wherein the speed control unit comprises:
A proportional-integral controller for performing proportional-integral control based on the operation speed and the target speed;
A resonance controller connected in parallel with the proportional-integral controller, for removing the ripple component based on the operation speed and the target speed;
A subtracter for calculating a difference between the operation speed and the target speed and outputting the result to the proportional-integral controller and the resonant controller; And,
And an adder for outputting a target current by summing the speed at which the proportional-integral control is performed from the proportional-integral controller and the speed at which the ripple component is removed from the resonant controller.
공진 주파수에서 이득이 무한대이고 위상 지연이 0인 제어기인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The resonator according to claim 1,
Wherein the gain is infinite at the resonant frequency and the phase delay is zero.
상기 연산 속도와 상기 목표 속도의 시간 지연을 보상하여 상기 공진 제어기로 출력하는 시지연 보상 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The apparatus of claim 1,
And compensates for the computation speed and the time delay of the target speed and outputs the compensated signal to the resonance controller.
1차 전대역 통과 필터(1st order All-pass filter)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.7. The apparatus of claim 6,
Wherein the first filter is a first order all-pass filter.
상기 비례-적분 제어기와 병렬로 연결되고, 상기 공진 제어기와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.7. The apparatus of claim 6,
Wherein the power converter is connected in parallel with the proportional-integral controller, and is connected in series with the resonant controller.
센서리스 제어기(sensorless controller)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The apparatus according to claim 1,
Wherein the power converter is a sensorless controller.
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