KR101888843B1 - 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 인버터를 제어하기 위한 제어 샘플링을 기준으로 스위칭 주파수를 가변하여, 모터 속도에 따른 필요 제어 샘플링을 확보하여 제어할 수 있는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

Description

모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR AND CONTROL METHOD OF APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR}
본 명세서는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단일 전류 센서를 사용하는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은, 모터를 제어하는 인버터 장치의 제어에 관한 것이다.
기존의 인버터를 이용한 모터 제어 기술에서는, 인버터 제어를 위해 사용되는 전류 센서의 저감을 위해, 각 상의 교류 전류 센서가 아닌 단일 전류 센서를 통해 각 상의 전류 정보를 계산하여 상전류를 추정하는 연구가 진행되어 왔다. 한편, 산업용 인버터의 용량이 커지면서, 높은 회전수를 가지는 모터 출력을 위해 출력 전류의 주파수는 증대되어져 왔다.
일반적인 상전류 센서를 가지는 인버터에 비해 단일 전류 센서를 이용한 인버터는, 인버터의 스위칭 동작 제어를 위한 제어 샘플링이 부족하게 되어 고속 운전 시 불안정한 제어 특성을 가지게 된다. 이를 해소하기 위해 스위칭 주파수의 증가가 필요한데, 기존에는 고정 스위칭 주파수를 적용하여 단일 전류 센서 제어를 가능하게 했다. 모터 속도에 따른 제어 샘플링의 부족 현상을 막기 위해 최고 속도에서 필요한 제어 샘플링을 연산하고, 이에 따라 PWM 스위칭 주파수를 높게 고정하여 사용하는 방식으로 인버터를 제어하는 방식이 제안되었다. 그러나, 이는 고속 영역에서만 효율이 유지될 수 있는 방식으로, 저속 운전 시 시스템 효율 저하의 문제를 발생하게 된다. 특히, 대용량 인버터의 경우 단일 전류 센서를 적용한 N단 전류의 스펙트럼이 넓고, 모터 속도 또한 고속으로 운전하는 경우가 많아, 스위칭 주파수를 높게 고정하는 시간이 길어지게 되는데, 이에 따라 저속에서 고속 스위칭으로 인한 효율 저감이 크게 나타나게 되고, 스위칭 주파수가 높게 고정됨으로써 스위칭 손실 또한 크게 나타나게 되는 문제가 발생하게 된다.
즉, 종래의 단일 전류 센서를 사용하는 인버터 제어에서는, 제어 샘플링이 부족하게 되어 제어 안정성 및 속응성이 떨어지는 문제가 있었고, 이러한 문제를 해결하기 위해 스위칭 주파수를 고속 영역에 맞추거나, 높게 고정하여 제어하는 방식이 제안되었으나, 이는 저속 제어에서의 효율성 감소 및 스위칭 손실의 증가 문제를 발생하게 되었다.
따라서, 본 명세서는 종래기술의 단일 전류 센서를 사용하는 방식에서 제어 샘플링이 부족한 한계를 해결하는 것을 과제로 하여, 모터 속도에 따른 필요 제어 샘플링을 확보하여 제어할 수 있는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 명세서는 모터 속도에 따른 필요 제어 샘플링을 확보하여 제어함으로써, 모터 속도에 따른 적절한 스위칭 주파수 가변이 이루어질 수 있는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법을 제공하고자 한다.
아울러, 본 명세서는 모터 속도에 따른 필요 제어 샘플링을 확보하여 제어함으로써, 모터 제어의 제어 안정성 및 속응성을 향상시킬 수 있고, 각 속도 영역에 따른 제어의 효율성이 유지될 수 있으며, 스위칭 손실을 감소시킬 수 있는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 인버터를 제어하기 위한 제어 샘플링을 기준으로 스위칭 주파수를 가변하는 것을 기술적 특징으로 한다.
보다 구체적으로는, 모터의 회전 속도에 따른 필요 제어 샘플링이 확보되도록, 회전 속도를 측정하여 이에 따라 스위칭 주파수를 가변하여 제어 샘플링을 확보하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치는, 외부로부터 전원이 입력되는 입력부, 상기 입력된 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 인가하는 인버터부, 상기 모터의 회전 속도 측정 근거가 되는 전류가 검출되는 단일 전류 센서 및 상기 검출된 전류를 근거로 상기 모터의 회전 속도를 측정하여, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 인버터부를 제어하기 위한 제어 샘플링을 근거로 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 가변한다.
일 실시 예에서, 상기 인버터부는, 상기 직류 전원을 3상의 교류 전원으로 변환하는 복수의 스위칭 모듈을 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 단일 전류 센서는, 상기 입력부 및 상기 인버터부 사이에 구비된 직류 전류 센서일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 인버터부의 스위칭 동작에 따라 상기 단일 전류 센서에 흐르는 전류를 검출하여, 상기 검출한 전류를 근거로 상기 모터에 인가되는 3상 전류를 측정하고, 상기 측정한 3상 전류를 근거로 상기 회전 속도를 측정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최소 제어 샘플링을 연산하고, 현재 제어 샘플링과 상기 최소 제어 샘플링을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최소 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최대 제어 샘플링을 연산하고, 현재 제어 샘플링과 상기 최소 제어 샘플링을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최대 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최대 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최소 및 최대 제어 샘플링을 연산하고, 현재 제어 샘플링과 상기 최소 및 최대 제어 샘플링을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이에 해당하지 않는 경우, 상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이의 어느 한 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 회전 속도가 기설정된 속도 구간에 해당하는 경우, 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기설정된 속도 구간은, 상기 제어 샘플링의 증가가 필요한 구간에 해당하는 속도 구간일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 기설정된 속도 구간 동안, 상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 단일 전류 센서를 사용하는 모터 제어 장치의 제어 방법은, 상기 단일 전류 센서에 흐르는 전류를 검출하는 단계, 상기 검출한 전류를 근거로 모터의 회전 속도를 측정하는 단계, 상기 회전 속도에 해당하는 기준 제어 샘플링을 연산하는 단계, 현재 제어 샘플링과 상기 기준 제어 샘플링을 비교하는 단계 및 비교 결과에 따라 상기 모터 제어 장치에 포함된 인버터의 스위칭 주파수를 가변하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 기준 제어 샘플링은, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최소 또는 최대 샘플링 기준일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최소 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최대 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최대 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이에 해당하지 않는 경우, 상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이의 어느 한 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 회전 속도가 기설정된 속도 구간에 해당하는 경우에 상기 스위칭 주파수를 가변하되, 상기 기설정된 속도 구간은, 상기 제어 샘플링의 증가가 필요한 구간에 해당하는 속도 구간일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계는, 상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변할 수 있다.
본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 인버터를 제어하기 위한 제어 샘플링을 기준으로 스위칭 주파수를 가변함으로써, 제어에 필요한 제어 샘플링을 확보한 제어가 이루어질 수 있게 되는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 필요한 제어 샘플링을 확보한 제어가 이루어질 수 있게 됨으로써, 모터의 회전 속도에 따른 스위칭 동작 제어의 속응성 및 안정성이 향상될 수 있게 되는 효과가 있다.
이러한 효과로 인해, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 단일 전류 센서를 사용하여 제어 샘플링이 부족하게 되어 모터의 회전 속도에 따른 효율적인 제어가 이루어지지 못하게 되는 종래기술의 한계를 해결할 수 있게 된다.
따라서, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 저속 및 고속 영역에서의 적절한 스위칭이 이루어질 수 있게 되고, 모터 및 모터 제어 장치에 포함된 스위칭 모듈의 구동이 안정적으로 이루어지게 되어, 결과적으로 모터 제어의 스위칭 효율/성능이 증대될 수 있는 효과가 있게 된다.
아울러, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 단일 전류 센서를 사용하는 제어 방식의 효용성, 효율성 및 사용성을 향상시키게 되어, 결과적으로 단일 전류 센서를 사용하는 제어 방식의 활용성이 증대될 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 스위칭 주파수의 가변 예시를 나타낸 예시도.
도 4는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 제어부의 구성을 나타낸 구성도.
도 5는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 속도 구간 및 스위칭 주파수의 단계적 가변 예시를 나타낸 예시도.
도 6은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 제어 과정을 나타낸 순서도.
도 7은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법의 순서를 나타낸 순서도.
본 명세서에 개시된 발명은 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 기존의 모든 단일 전류 센서를 사용하는 모터 제어 장치, 모터 구동 장치, 모터를 제어하는 인버터 장치, 모터 제어 장치의 제어 방법, 인버터 장치의 제어 방법, 모터 제어 장치를 제어하는 제어 수단 및 이의 제어 방법, 인버터 장치를 제어하는 제어 장치 및 이의 제어 방법 등에도 적용될 수 있으며, 단일 전류 센서를 사용하는 고속 인버터 장치 및 이의 제어 방법에 유용하게 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법을 설명한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 스위칭 주파수의 가변 예시를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 제어부의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 속도 구간 및 스위칭 주파수의 단계적 가변 예시를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 제어 과정을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
본 명세서에 개시된 모터 제어 장치(이하, 제어 장치라 칭한다)는, 모터의 구동을 제어하는 제어 장치를 의미한다.
상기 제어 장치는, 단일 전류 센서 방식을 사용한 제어 장치일 수 있다.
상기 제어 장치는, 인버터 방식으로 모터를 제어하는 장치일 수 있다.
상기 제어 장치는, 인버터를 통해 모터에 인가되는 전원을 제어하여, 모터의 구동을 제어할 수 있다.
상기 제어 장치는, 인버터의 스위칭 동작을 제어하여, 모터에 인가되는 전원을 제어함으로써, 모터의 회전 속도를 제어할 수 있다.
상기 제어 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 전원이 입력되는 입력부(10), 상기 입력된 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(200)에 인가하는 인버터부(20), 상기 모터(200)의 회전 속도 측정 근거가 되는 전류가 검출되는 단일 전류 센서(30) 및 상기 검출된 전류를 근거로 상기 모터(200)의 회전 속도를 측정하여, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(40)를 포함하고, 상기 제어부(40)는, 상기 인버터부(20)를 제어하기 위한 제어 샘플링을 근거로 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 가변한다.
상기 제어 장치(100)의 구체적인 구성은, 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 입력부(10)는, 외부로부터 교류 전원이 입력될 수 있다.
상기 입력부(10)는, 외부로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부(11) 및 상기 정류부(11)에서 정류된 직류 전원을 평활화하는 평활부(12)를 포함할 수 있다.
상기 입력부(10)는, 상기 인버터부(20)와 연결되어, 입력되어 평활된 직류 전원을 상기 인버터부(20)에 전달할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 상기 모터(200)와 연결되어, 상기 입력부(10)를 통해 입력된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 인가할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 스위칭 동작을 통해 상기 직류 전원으로 상기 교류 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 인가할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 상기 직류 전원을 3상의 교류 전원으로 변환하는 복수의 스위칭 모듈을 포함할 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈은, 바람직하게는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) 모듈일 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈은, 상기 제어부(40)에 의해 스위칭 동작이 제어될 수 있다.
즉, 상기 인버터부(20)는, 상기 제어부(40)에 의해 제어될 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈은, 상기 제어부(40)로부터 상기 스위칭 동작에 대한 제어 신호를 인가받아, 상기 제어 신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 직류 전원을 상기 교류 전원으로 변환할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 상기 제어부(40)에 의해 스위칭 동작이 제어되어, 상기 모터(200)의 구동을 제어할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 상기 스위칭 동작의 제어를 통해, 상기 모터(200)에 인가되는 전원을 제어하여 상기 모터(200)의 회전 속도를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 회전 속도는, 상기 모터(200)가 회전하는 속도를 의미할 수 있다.
상기 회전 속도는 또한, 상기 회전 속도와 연관된 상기 모터(200)가 운전하는 운전 주파수 또는 상기 모터(200)의 회전수로 대체될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 회전 속도를 중점으로 실시 예를 설명하지만, 본 발명의 실시는 상기 회전 속도를 상기 운전 주파수 또는 상기 회전수로 대체하는 형태로도 실시될 수 있다.
상기 단일 전류 센서(30)는, 직류 전류가 통전되어 상기 직류 전류가 검출되는 저항 소자, 또는 이를 포함한 직류 전류 센서일 수 있다.
상기 단일 전류 센서(30)는, 상기 입력부(10) 및 상기 인버터부(20) 사이에 구비된 직류 전류 센서일 수 있다.
상기 단일 전류 센서(30)는, 상기 입력부(10)의 하단 및 상기 인버터부(20)의 하단 사이에 구비될 수 있다.
상기 단일 전류 센서(30)는, 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작에 따른 전류가 통전되어 검출될 수 있다.
상기 단일 전류 센서(30)에 통전되는 전류는, 상기 제어부(40)에 의해 검출될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 단일 전류 센서(30)를 이용하여 전류를 검출하고, 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 단일 전류 센서(30)에서 검출된 전류를 근거로 상기 모터(200)의 회전 속도를 측정하여, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작에 따라 상기 단일 전류 센서(30)에 흐르는 전류를 검출하여, 상기 검출한 전류를 근거로 상기 모터(200)에 인가되는 3상 전류를 측정하고, 상기 측정한 3상 전류를 근거로 상기 회전 속도를 측정할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 단일 전류 센서(30)를 이용하여 상기 모터(200)에 인가되는 3상 전류를 측정하고, 상기 측정한 3상 전류를 근거로 상기 회전 속도를 측정할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 제어할 수 있다.
이를 테면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전 속도(운전 주파수)가 7[Hz]에서 180[Hz]로 증가하는 동안, 상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수가 4[KHz]에서 5[KHz]로 증가하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 인버터부(20)에 인가하여 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하는 상기 제어부(40)의 구성은, 도 4에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 제어부(40)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 지령 속도(ωm)에 따라 전류 지령을 생성하는 속도 제어부(41), 상기 전류 지령(iq*)에 따라 전압 지령을 생성하는 전류 제어부(42), 상기 전압 지령(Vd* 및 Vq*)을 α- β/U-V-W 변환하고, 이에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 생성하는 신호 생성부(43), 상기 단일 전류 센서(30)를 이용하여 상기 인버터부(20)에서 상기 모터(200)로 인가되는 전류를 검출 및 측정하는 전류 검출부(44), 측정한 전류를 U-V-W/d-q 변환하여 상기 전류 제어부(42)에 피드백하는 축 변환부(45), 축 변환한 결과를 근거로 상기 모터(200)의 위치를 검출하여, 상기 속도 제어부(41)에 측정 속도를 전달하고, 자속 제어부에 관측 자속을 전달하고, 상기 축 변환부(45)에 위치 검출 결과(θr)를 전달하는 위치 검출부(46)(센서리스 제어부) 및 상기 축 변환한 결과 및 상기 측정 속도를 근거로 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작에 대한 스위칭 주파수 지령을 생성하여, 상기 신호 생성부(43)에 전달하는 스위칭 주파수 가변기(47)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기와 같은 제어기 구성을 포함하여, 상기 회전 속도에 따라 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 인버터부(20)에 인가하여 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하되, 상기 인버터부(20)를 제어하기 위한 제어 샘플링을 근거로 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 가변한다.
여기서, 상기 제어 샘플링은, 상기 인버터부(20)를 제어하기 위한 샘플링 주파수를 의미할 수 있다.
상기 제어 샘플링은 또한, 상기 샘플링 주파수의 개수, 상기 샘플링 주파수의 시간 등을 의미할 수 있다.
상기 제어 샘플링은, 상기 스위칭 주파수에 종속되어 증가 또는 감소하게 될 수 있다.
즉, 상기 스위칭 주파수가 증가하면 상기 제어 샘플링이 증가하고, 상기 스위칭 주파수가 감소하면 상기 제어 샘플링이 감소하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최소 제어 샘플링을 연산하고, 현재 제어 샘플링과 상기 최소 제어 샘플링을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
여기서, 상기 최소 제어 샘플링은, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 샘플링의 최소치를 의미할 수 있다.
상기 최소 제어 샘플링은, 기설정된 기준에 따라 연산될 수 있다.
상기 기설정된 기준은, 상기 회전 속도 대비 상기 스위칭 주파수를 근거로 상기 최소 제어 샘플링을 연산하는 수식, 또는 상기 회전 속도 대비 상기 스위칭 주파수에 따른 제어 샘플링이 테이블화된 기준일 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최소 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 제어 샘플링이 부족한 것으로 판단하여, 상기 스위칭 주파수를 가변하여 상기 현재 제어 샘플링이 증가되도록 할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최소 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하고, 상기 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하여, 상기 인버터부(20)가 가변된 스위칭 주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 스위칭 주파수는, 상기 회전 속도에 따라 상기 모터(200)를 제어하기 위한 상기 인버터부(20)의 최소 스위칭 주파수가 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최대 제어 샘플링을 연산하고, 현재 제어 샘플링과 상기 최소 제어 샘플링을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
여기서, 상기 최대 제어 샘플링은, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 샘플링의 최대치를 의미할 수 있다.
상기 최대 제어 샘플링은, 기설정된 기준에 따라 연산될 수 있다.
상기 기설정된 기준은, 상기 회전 속도 대비 상기 스위칭 주파수를 근거로 상기 최대 제어 샘플링을 연산하는 수식, 또는 상기 회전 속도 대비 상기 스위칭 주파수에 따른 제어 샘플링이 테이블화 된 기준일 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최대 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최대 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최대 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 제어 샘플링이 추가로 확보 가능한 것으로 판단하여, 상기 스위칭 주파수를 가변하여 상기 현재 제어 샘플링이 증가되도록 할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최대 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최대 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하고, 상기 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하여, 상기 인버터부(20)가 가변된 스위칭 주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 스위칭 주파수는, 상기 회전 속도에 따라 상기 모터(200)를 제어하기 위한 상기 인버터부(20)의 최대 스위칭 주파수가 될 수 있다.
상기 제어부(40)는 또한, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최소 및 최대 제어 샘플링을 연산하고, 현재 제어 샘플링과 상기 최소 및 최대 제어 샘플링을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변할 수도 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이에 해당하지 않는 경우, 상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이의 어느 한 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하되, 상기 회전 속도가 기설정된 속도 구간에 해당하는 경우, 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 회전 속도를 측정하여, 상기 회전 속도가 상기 기설정된 속도 구간에 해당하는 경우, 상기 제어 샘플링을 근거로 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
상기 기설정된 속도 구간은, 상기 제어 샘플링의 증가가 필요한 구간에 해당하는 속도 구간일 수 있다.
상기 기설정된 속도 구간은, 상기 회전 속도가 증가함에 따라 상기 인버터부(20)의 제어를 위한 상기 제어 샘플링의 증가가 필요한 구간에 해당하는 속도 구간일 수 있다.
즉, 상기 기설정된 속도 구간은, 상기 인버터부(20)의 제어를 위한 상기 제어 샘플링의 증가가 필요하여, 상기 스위칭 주파수를 가변하는 구간이 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기설정된 속도 구간의 시점까지는 상기 인버터부(20)가 최소 스위칭 주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 기설정된 속도 구간의 종점부터는 상기 인버터부(20)가 최대 스위칭 주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.
이를 테면, 상기 회전 속도(회전수)가 상기 기설정된 속도 구간의 시점 전에 해당하는 경우, 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 최소 스위칭 주파수로 제어하고, 상기 회전 속도가 상기 기설정된 속도 구간의 시점 내지 상기 기설정된 속도 구간의 종점에 해당하는 경우, 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 상기 회전 속도에 따라 최소 스위칭 주파수부터 최대 스위칭 주파수까지 가변하고, 상기 회전 속도가 상기 기설정된 속도 구간의 종점 이후에 해당하는 경우, 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 최대 스위칭 주파수로 제어하게 될 수 있다.
즉, 상기 회전 속도를 제어하는 관점에서는, 상기 기설정된 속도 구간 전까지는 최소 스위칭 주파수로 상기 회전 속도를 제어하고, 상기 기설정된 속도 구간에서는 스위칭 주파수를 가변하여 상기 회전 속도를 제어하고, 상기 기설정된 속도 구간 이후부터는 최대 스위칭 주파수로 상기 회전 속도를 제어하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 기설정된 속도 구간 동안, 상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 기설정된 속도 구간 동안, 기설정된 가변 기준에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변할 수 있다.
상기 기설정된 가변 기준은, 상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변하는 기준일 수 있다.
이를 테면, 일정 속도당 일정 주파수가 증가하도록 설정된 기준일 수 있다.
예를 들면, 상기 기설정된 가변 기준이 상기 회전 속도가 10[rpm] 증가할 때마다 상기 스위칭 주파수를 0.1[KHz]씩 증가하는 것으로 설정된 것일 수 있다.
상술한 바와 같은 상기 제어 장치(100)의 모터 제어 과정을 도 5 및 도 6에 도시된 바를 참조하여 정리하면 다음과 같다.
상기 제어 장치(100)는, 먼저 상기 모터(200)의 기동 시작을 위해, 초기에는 상기 인버터부(30)의 스위칭 주파수를 최소 스위칭 주파수로 설정(S100)하여, 상기 모터(200)를 구동(S200)한다. 이 후 상기 모터(200)의 운전을 제어하는 과정에서 상기 단일 전류 센서(30)를 이용하여 상기 회전 속도를 추정(S300)한다. 이 경우, 상기 단일 전류 센서(30)를 이용하여 추정하는 상기 회전 속도는, 상기 모터(200)의 회전 수, 또는 상기 모터(200)의 운전 주파수로 대체될 수도 있다.
상기 회전 속도를 추정(S300)한 후, 현재 회전 속도(회전수)가 상기 기설정된 속도 구간의 상기 스위칭 주파수 가변 시작에 해당하는 속도를 초과하는지 여부를 판단(S400)하여, 현재 회전 속도(회전 수)가 상기 가변 시작에 해당하는 속도를 초과하는 경우, 즉 상기 회전 속도(회전 수)가 상기 기설정된 속도 구간에 진입한 경우, 현재 회전 속도(회전수)가 상기 기설정된 속도 구간의 상기 스위칭 주파수 가변 종료에 해당하는 속도를 초과하는지 여부를 판단(S500)하고, 현재 회전 속도(회전 수)가 상기 가변 시작에 해당하는 속도보다 미만인 경우, 즉 상기 회전 속도(회전 수)가 상기 기설정된 속도 구간에 진입하지 못한 경우, 상기 스위칭 주파수를 최소 스위칭 주파수로 고정(S410)한다.
상기 회전 속도(회전 수)가 상기 가변 시작에 해당하는 속도를 초과하는지 여부를 판단(S400)한 후, 현재 회전 속도(회전수)가 상기 기설정된 속도 구간의 상기 스위칭 주파수 가변 종료에 해당하는 속도를 초과하는지 여부를 판단(S500)하여, 현재 회전 속도(회전 수)가 상기 가변 종료에 해당하는 속도를 초과하는 경우, 즉 상기 회전 속도(회전 수)가 상기 기설정된 속도 구간을 초과한 경우, 상기 스위칭 주파수를 최대 스위칭 주파수로 고정(S600)하고, 현재 회전 속도(회전 수)가 상기 가변 종료에 해당하는 속도보다 미만인 경우, 즉 상기 회전 속도(회전 수)가 상기 기설정된 속도 구간 내에 있는 경우, 상기 스위칭 주파수를 상승(S510)한다. 이 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 주파수를 상기 회전 속도에 따라 단계적으로 가변(S510)한다. 즉, 상기 회전 속도가 증가하는 동안, 상기 회전 속도가 상기 기설정된 속도 구간 내에 해당하는 경우, 상기 스위칭 주파수를 상기 회전 속도에 따라 단계적으로 가변(S510)한다.
이와 같이, 상기 제어부(40)가 상기 단일 전류 센서(30)를 이용하여 상기 모터(200)의 회전 속도를 측정하고, 상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수의 가변 여부를 고정 또는 판단하고, 판단된 결과에 따라 상기 인버터부(30)가 스위칭 동작할 수 있도록 고정 또는 가변된 스위칭 주파수의 설정값에 대한 제어 신호를 생성하여, 상기 제어 신호를 상기 인버터부(30)에 출력(S700)함으로써, 상기 인버터부(30)의 상기 회전 속도에 따른 상기 스위칭 주파수의 가변이 이루어지게 된다.
이하, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법(이하, 제어 방법이라 칭한다)을 설명하되, 앞서 모터 제어 장치에서 설명한 개념과 중복되는 부분은 가급적 생략하고, 상기 제어 방법의 실시 예를 위주로 설명한다.
상기 제어 방법은, 모터를 제어하는 제어 장치를 제어하는 방법일 수 있다.
즉, 상기 제어 방법은, 모터를 제어하는 제어 방법이 될 수 있다.
상기 제어 방법은, 모터 제어 장치에 포함되어 모터 제어 장치를 제어하는 제어 수단의 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 앞서 설명한 제어 장치(100)를 제어하는 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 앞서 설명한 제어 장치(100)에 포함된 제어부(40)의 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 단일 전류 센서를 사용하는 모터 제어 장치를 제어하는 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 도 8에 도시된 바와 같이, 모터 제어 장치에 포함된 단일 전류 센서에 흐르는 전류를 검출하는 단계(S10), 상기 검출한 전류를 근거로 모터의 회전 속도를 측정하는 단계(S20), 상기 회전 속도에 해당하는 기준 제어 샘플링을 연산하는 단계(S30), 현재 제어 샘플링과 상기 기준 제어 샘플링을 비교하는 단계(S40) 및 비교 결과에 따라 상기 모터 제어 장치에 포함된 인버터의 스위칭 주파수를 가변하는 단계(S50)를 포함한다.
여기서, 상기 제어 장치는, 모터에 전원을 인가하여 모터의 구동 및 회전을 제어하는 모터 제어 장치로, 상기 단일 전류 센서 및 상기 인버터를 포함하여, 상기 인버터의 스위칭 동작을 통해 상기 모터에 전원을 인가하는 장치일 수 있다.
상기 제어 장치는, 앞서 설명한 제어 장치일 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 제어 장치에 포함된 단일 전류 센서를 통해 상기 회전 속도를 측정하고, 상기 회전 속도를 근거로 상기 인버터의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 모터에 인가되는 전원을 제어하는 인버터 제어 방법일 수 있다.
상기 단일 전류 센서는, 상기 인버터의 스위칭 동작에 따른 전류가 통전될 수 있다.
상기 단일 전류 센서에 흐르는 전류를 검출하는 단계(S10)는, 상기 인버터의 스위칭 동작에 따라 상기 단일 전류 센서에 흐르는 전류를 검출할 수 있다.
상기 모터의 회전 속도를 측정하는 단계(S20)는, 상기 인버터의 스위칭 동작에 따라 상기 단일 전류 센서에 흐르는 전류를 검출하여, 상기 검출한 전류를 근거로 상기 모터에 인가되는 3상 전류를 측정하고, 상기 측정한 3상 전류를 근거로 상기 회전 속도를 측정할 수 있다.
상기 기준 제어 샘플링을 연산하는 단계(S30)는, 현재 제어 샘플링의 비교 대상이 되는 상기 기준 제어 샘플링을 연산할 수 있다.
상기 제어 샘플링은, 상기 인버터를 제어하기 위한 샘플링 주파수를 의미할 수 있다.
상기 제어 샘플링은 또한, 상기 샘플링 주파수의 개수, 상기 샘플링 주파수의 시간을 의미할 수 있다.
상기 기준 제어 샘플링은, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최소 또는 최대 제어 샘플링일 수 있다.
상기 최소 제어 샘플링은, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 샘플링의 최소치를 의미할 수 있다.
상기 최대 제어 샘플링은, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 샘플링의 최대치를 의미할 수 있다.
상기 기준 제어 샘플링을 연산하는 단계(S30)는, 상기 회전 속도를 근거로 상기 최소 제어 샘플링 또는 최대 제어 샘플링을 연산할 수 있다.
상기 기준 제어 샘플링은, 상기 회전 속도를 근거로 기설정된 기준에 따라 연산될 수 있다.
상기 기설정된 기준은, 상기 회전 속도 대비 상기 스위칭 주파수를 근거로 상기 기준 제어 샘플링을 연산하는 수식, 또는 상기 회전 속도 대비 상기 스위칭 주파수에 따른 제어 샘플링이 테이블화된 기준일 수 있다.
상기 현재 제어 샘플링과 상기 기준 제어 샘플링을 비교하는 단계(S40)는, 상기 스위칭 주파수를 가변하기 위해 상기 현재 제어 샘플링과 상기 최소 또는 최대 제어 샘플링을 비교할 수 있다.
상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계(S50)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최소 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
즉, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 제어 샘플링이 부족한 것으로 판단하여, 상기 스위칭 주파수를 가변하여 상기 현재 제어 샘플링이 증가되도록 할 수 있다.
상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계(S50)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최소 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하고, 상기 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하여, 상기 인버터가 가변된 스위칭 주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계(S50)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최대 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최대 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
즉, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최대 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 제어 샘플링이 추가로 확보 가능한 것으로 판단하여, 상기 스위칭 주파수를 가변하여 상기 현재 제어 샘플링이 증가되도록 할 수 있다.
상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계(S50)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최대 제어 샘플링보다 이하인 경우, 상기 최대 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하고, 상기 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하여, 상기 인버터가 가변된 스위칭 주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계(S50)는, 상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이에 해당하지 않는 경우, 상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이의 어느 한 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변할 수도 있다.
상술한 바와 같은 상기 제어 방법의 과정은, 상기 모터를 제어하는 과정에서 실시간으로 이루어질 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 모터가 일정 영역의 속도로 회전하는 과정에서 실시간으로 이루어질 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 회전 속도가 기설정된 속도 구간에 해당하는 경우에 상기 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
즉, 상기 회전 속도를 측정하여, 상기 회전 속도가 상기 기설정된 속도 구간에 해당하는 경우, 상기 제어 샘플링을 근거로 상기 인버터의 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
상기 기설정된 속도 구간은, 상기 회전 속도가 증가함에 따라 상기 인버터의 제어를 위한 상기 제어 샘플링의 증가가 필요한 구간에 해당하는 속도 구간일 수 있다.
즉, 상기 기설정된 속도 구간은, 상기 인버터의 제어를 위한 상기 제어 샘플링의 증가가 필요하여, 상기 스위칭 주파수를 가변하는 구간이 기설정된 것일 수 있다.
상기 기설정된 속도 구간은, 상기 제어 샘플링의 증가가 필요한 시점의 속도부터 최대로 증가가 가능한 시점의 속도까지의 구간으로 설정될 수 있다.
상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계(S50)는, 상기 기설정된 속도 구간의 시점까지는 상기 인버터가 최소 스위칭 주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 기설정된 속도 구간의 종점부터는 상기 인버터가 최대 스위칭 주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.
즉, 상기 회전 속도를 제어하는 관점에서는, 상기 기설정된 속도 구간 전까지는 최소 스위칭 주파수로 상기 회전 속도를 제어하고, 상기 기설정된 속도 구간에서는 스위칭 주파수를 가변하여 상기 회전 속도를 제어하고, 상기 기설정된 속도 구간 이후부터는 최대 스위칭 주파수로 상기 회전 속도를 제어하게 될 수 있다.
상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계(S50)는, 상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변할 수 있다.
상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계(S50)는, 상기 기설정된 속도 구간 동안, 상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변할 수 있다.
상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계(S50)는, 상기 기설정된 속도 구간 동안, 기설정된 가변 기준에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변할 수 있다.
상기 기설정된 가변 기준은, 상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변하는 기준일 수 있다.
이를 테면, 일정 속도당 일정 주파수가 증가하도록 설정된 기준일 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 입력부 11: 정류부
12: 평활부 20: 인버터부
30: 단일 전류 센서 40: 제어부
41: 속도 제어부 42: 전류 제어부
43: 신호 생성부 44: 전류 검출부
45: 축 변환부 46: 위치 검출부
47: 스위칭 주파수 가변기 100: 모터 제어 장치
200: 모터

Claims (18)

  1. 외부로부터 전원이 입력되는 입력부;
    상기 입력된 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 인가하는 인버터부;
    상기 모터의 회전 속도 측정 근거가 되는 전류가 검출되는 단일 전류 센서; 및
    상기 검출된 전류를 근거로 상기 모터의 회전 속도를 측정하여, 상기 회전 속도에 따라 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 인버터부를 제어하기 위한 제어 샘플링을 근거로 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 가변하되,
    상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최소 제어 샘플링 또는 최대 제어 샘플링을 연산하고,
    현재 제어 샘플링과 상기 최소 제어 샘플링을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단일 전류 센서는,
    상기 입력부 및 상기 인버터부 사이에 구비된 직류 전류 센서인 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 제어 샘플링보다 이하인 경우,
    상기 최소 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    현재 제어 샘플링과 상기 최대 제어 샘플링을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 현재 제어 샘플링이 상기 최대 제어 샘플링보다 이하인 경우,
    상기 최대 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최소 및 최대 제어 샘플링을 연산하고, 현재 제어 샘플링과 상기 최소 및 최대 제어 샘플링을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 스위칭 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이에 해당하지 않는 경우,
    상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이의 어느 한 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 회전 속도가 기설정된 속도 구간에 해당하는 경우,
    상기 스위칭 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기설정된 속도 구간은,
    상기 제어 샘플링의 증가가 필요한 구간에 해당하는 속도 구간인 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기설정된 속도 구간 동안, 상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  12. 단일 전류 센서를 사용하는 모터 제어 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 단일 전류 센서에 흐르는 전류를 검출하는 단계;
    상기 검출한 전류를 근거로 모터의 회전 속도를 측정하는 단계;
    상기 회전 속도에 해당하는 기준 제어 샘플링을 연산하는 단계;
    현재 제어 샘플링과 상기 기준 제어 샘플링을 비교하는 단계; 및
    비교 결과에 따라 상기 모터 제어 장치에 포함된 인버터의 스위칭 주파수를 가변하는 단계;를 포함하고,
    상기 기준 제어 샘플링은,
    상기 회전 속도에 따른 제어에 필요한 최소 또는 최대 제어 샘플링 기준이고,
    상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계는,
    상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 제어 샘플링보다 이하인 경우,
    상기 최소 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계는,
    상기 현재 제어 샘플링이상기 최대 제어 샘플링보다 이하인 경우,
    상기 최대 제어 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계는,
    상기 현재 제어 샘플링이 상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이에 해당하지 않는 경우,
    상기 최소 및 최대 제어 샘플링 사이의 어느 한 샘플링에 해당하는 스위칭 주파수를 판단하여, 판단한 스위칭 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  17. 제 12 항, 제 15 항 및 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 속도가 기설정된 속도 구간에 해당하는 경우에 상기 스위칭 주파수를 가변하되,
    상기 기설정된 속도 구간은,
    상기 제어 샘플링의 증가가 필요한 구간에 해당하는 속도 구간인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 스위칭 주파수를 가변하는 단계는,
    상기 회전 속도에 따라 상기 스위칭 주파수를 단계적으로 가변하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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