KR101996260B1 - Power converting apparatus and air controller having the same - Google Patents

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Abstract

전력 변환 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예들은 대용량의 전해 커패시터를 사용하는 노멀 인버터나, 저용량의 커패시터를 사용하는 커패시터리스 인버터에 모두 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예들은 전력 기반 제어를 수행함으로써 직류 링크 커패시터로부터 인버터로 출력되는 전력을 부드럽게 제어함으로써 인버터가 안정적으로 동작하도록 한다. 또, 본 발명의 실시 예들은 인버터 출력 전력을 제어함으로써 역률을 개선하고, 운전 영역 및 고조파를 개선할 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시 예들은 저항처럼 모터를 구동함으로써 계통 전류의 고조파를 저감하고, 전력 기반 제어를 수행하여 인버터 출력 전력을 변형할 수 있다.A power converter is disclosed. Embodiments of the present invention can be applied to both a normal inverter using a large capacity electrolytic capacitor or a capacitorless inverter using a low capacity capacitor. Embodiments of the present invention perform a power-based control to smoothly control the power output from the DC link capacitor to the inverter to make the inverter operate stably. In addition, embodiments of the present invention can improve the power factor, control the driving range and harmonics by controlling the inverter output power. In addition, embodiments of the present invention may reduce the harmonics of grid current by driving a motor as a resistor, and may modify the inverter output power by performing power-based control.

Description

전력 변환 장치 및 이를 구비한 공기 조화기{POWER CONVERTING APPARATUS AND AIR CONTROLLER HAVING THE SAME}Power converter and air conditioner with same {POWER CONVERTING APPARATUS AND AIR CONTROLLER HAVING THE SAME}

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로서, 특히 역률을 개선하고 고조파를 저감하는 전력 변환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power converter, and more particularly, to a power converter that improves the power factor and reduces harmonics.

일반적으로 전력 변환 장치는 입력 교류 전원과 부하, 예를 들어 모터,의 사이에 컨버터와 인버터가 병렬 연결된다. 이때, 컨버터와 인버터의 사이에는 직류 링크 커패시터가 개재된다.In general, a power converter includes a converter and an inverter connected in parallel between an input AC power supply and a load, for example, a motor. At this time, a DC link capacitor is interposed between the converter and the inverter.

일반적인 전력 변환 장치는 컨버터(다이오드 정류 회로)를 이용하여 교류 전원으로부터 직류 전원을 얻은 뒤, 인버터를 이용하여 모터를 구동하였다. 이러한 방식은 컨버터의 특성상 에너지 회생이 불가능하여 제동 저항이 필요하게 된다. 또, 인버터에서 회생하는 순시 에너지의 흡수를 위하여 직류 링크 커패시터로 대용량의 전해 커패시터를 사용하여야 한다. 전해 커패시터를 사용하는 인버터를 이른바 노멀 인버터(normal inverter)라 한다. 전해 커패시터는 그 자체의 수명뿐 아니라, 입력 전원 전류의 고조파를 증대시킬 수 있다.In general, a power converter uses a converter (diode rectifier circuit) to obtain a DC power source from an AC power source, and then uses an inverter to drive a motor. This type of converter does not allow energy regeneration, which requires a braking resistor. In addition, a large capacity electrolytic capacitor should be used as the DC link capacitor to absorb the instantaneous energy regenerated in the inverter. Inverters using electrolytic capacitors are called normal inverters. Electrolytic capacitors can increase the harmonics of the input supply current as well as their lifetime.

회생 전압에 의한 과전압을 방지하는 회로를 구비한 전력 변환 장치가 일본 공개특허공보 특개 2005-253282 등에 나타나 있다. 이러한 전력 변환 장치는 역률 개선 및 고조파 개선이 필요하게 되고 이에 따른 별도의 회로가 필요하게 된다.A power converter having a circuit for preventing overvoltage due to regenerative voltage is shown in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2005-253282. Such a power converter needs to improve power factor and harmonics, and thus require a separate circuit.

또한, 입력 전원 전류의 고조파를 억제하기 위하여 직류 또는 교류 리액터(AC reactor)를 더 구비하게 되고, 리액터(reactor)의 용량이 커짐에 따라 비용 및 제품의 부피, 무게가 증가하게 된다.In addition, a DC or AC reactor is further provided to suppress harmonics of the input power current, and as the capacity of the reactor increases, the cost, product volume, and weight increase.

이에 따라 근래에는 직류 링크 커패시터로 대용량의 전해 커패시터를 사용하지 아니하고 저용량의 커패시터를 사용하는 인버터, 이른바 커패시터리스 인버터(capacitorless inverter)를 이용하여 전력 변환을 수행하는 전력 변환 장치에 대한 연구가 활발하다. 이러한 인버터는 종래의 인버터에 비해서 가격, 부피 면에서 장점을 갖는다.Accordingly, researches on power conversion devices that perform power conversion using inverters using low capacitance capacitors, or capacitorless inverters, which do not use large electrolytic capacitors as DC link capacitors have been actively conducted in recent years. Such an inverter has an advantage in price and volume in comparison with a conventional inverter.

본 발명의 실시 예들은 전력 기반 제어를 통해 인버터 출력 전력을 제어함으로써 역률을 개선하고, 운전 영역 및 고조파를 개선하는 전력 변환 장치를 제공하는 데에 일 목적이 있다.An embodiment of the present invention is to provide a power conversion device to improve the power factor, and to improve the operating range and harmonics by controlling the inverter output power through power-based control.

일 실시 예에 따른 전력 변환 장치는, 입력 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터에 병렬 연결되는 직류 링크 커패시터와, 제어 신호에 따라 상기 직류 링크 커패시터의 직류 링크 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 공급하는 인버터와, 상기 제어 신호를 생성하는 제어 유닛을 포함하는 전력 변환 장치에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 모터의 속도를 제어하기 위한 기준 전류를 생성하는 속도 제어부; 상기 기준 전류를 이용하여 기준 전력을 생성하는 전력 변환부; 및 상기 모터의 전류를 제어하기 위한 기준 전압을 생성하는 간접 전류 제어부;를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 기준 전력은, 상기 직류 링크 전압에 비례하도록 생성된다.In one embodiment, a power converter includes a converter for converting an input AC voltage into a DC voltage, a DC link capacitor connected in parallel to the converter, and a DC link voltage of the DC link capacitor according to a control signal as a motor driving voltage. A power conversion device comprising an inverter for converting and supplying to a motor, and a control unit for generating the control signal, the control unit comprising: a speed controller for generating a reference current for controlling the speed of the motor; A power converter configured to generate a reference power using the reference current; And an indirect current controller configured to generate a reference voltage for controlling the current of the motor. Here, the reference power is generated in proportion to the DC link voltage.

상기 속도 제어부는, 기준 속도와 상기 모터의 속도를 입력받고, d축 기준 전류와 q축 기준 전류를 생성하여 상기 모터의 속도를 제어한다.The speed controller receives a reference speed and a speed of the motor, and generates a d-axis reference current and a q-axis reference current to control the speed of the motor.

상기 전력 변환부는, 상기 q축 기준 전류, 상기 d축 기준 전류, 상기 모터의 회전 주파수를 이용하여 상기 기준 전력의 피크를 생성하고, 상기 기준 전력의 피크와 상기 직류 링크 전압을 이용하여 상기 기준 전력을 생성하여 출력한다.The power converter generates a peak of the reference power using the q-axis reference current, the d-axis reference current, and the rotation frequency of the motor, and uses the peak of the reference power and the DC link voltage to generate the peak power. Create and print

상기 전력 변환부는, 상기 직류 링크 전압을 이용하여 상기 d축 기준 전류를 맥동시킨다.The power converter pulsates the d-axis reference current using the DC link voltage.

상기 간접 전류 제어부는, 상기 d축 기준 전류와 상기 모터의 d축 전류를 근거로 상기 d축 기준 전압을 생성하는 d축 전류 제어기;를 포함한다. 또, 상기 간접 전류 제어부는, 상기 기준 전력과 상기 d축 기준 전압을 이용하여 상기 q축 기준 전압을 연산하는 전력 제어기를 더 포함한다. 또, 상기 간접 전류 제어부는, 상기 d축 전류 제어기에 연결되고, 상기 q축 기준 전압 및 상기 d축 기준 전압을 이용하여 상기 d축 전류를 제한하는 보상기;를 더 포함한다.The indirect current controller includes a d-axis current controller configured to generate the d-axis reference voltage based on the d-axis reference current and the d-axis current of the motor. The indirect current controller may further include a power controller configured to calculate the q-axis reference voltage using the reference power and the d-axis reference voltage. The indirect current control unit may further include a compensator connected to the d-axis current controller and configured to limit the d-axis current by using the q-axis reference voltage and the d-axis reference voltage.

다른 실시 예에 따른 전력 변환 장치는, 입력 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터에 병렬 연결되는 직류 링크 커패시터와, 제어 신호에 따라 상기 직류 링크 커패시터의 직류 링크 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 공급하는 인버터와, 상기 제어 신호를 생성하는 제어 유닛을 포함하는 전력 변환 장치에 있어서, 상기 제어 유닛은, 기준 속도와 상기 모터의 속도를 입력받고, d축 기준 전류와 q축 기준 전류를 생성하여 상기 모터의 속도를 제어하는 속도 제어부; 상기 q축 기준 전류와 상기 직류 링크 전압을 입력받고 기준 전력을 출력하는 전력 변환부; 및 상기 모터의 전류를 제어하기 위한 d축 기준 전압과 q축 기준 전압을 생성하는 간접 전류 제어부;를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 전력 변환 장치는, 상기 모터에 출력되는 출력 전력이, 상기 인버터를 통해 상기 모터에 개회로의 형태로 입력된 상기 기준 전력이 되도록 전력 제어를 수행한다.In accordance with another aspect of the present invention, a power converter includes a converter for converting an input AC voltage into a DC voltage, a DC link capacitor connected in parallel with the converter, and a DC link voltage of the DC link capacitor as a motor driving voltage according to a control signal. A power conversion device comprising an inverter for converting and supplying to a motor, and a control unit generating the control signal, wherein the control unit receives a reference speed and a speed of the motor, and receives a d-axis reference current and a q-axis reference. A speed control unit generating a current to control the speed of the motor; A power converter configured to receive the q-axis reference current and the DC link voltage and output a reference power; And an indirect current controller configured to generate a d-axis reference voltage and a q-axis reference voltage for controlling the current of the motor. Here, the power converter performs power control so that the output power output to the motor becomes the reference power input in the form of an open circuit to the motor through the inverter.

본 발명의 실시 예들은 대용량의 전해 커패시터를 사용하는 노멀 인버터나, 저용량의 커패시터를 사용하는 커패시터리스 인버터에 모두 적용될 수 있는 제어 알고리즘을 구비한 전력 변환 장치를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a power conversion apparatus having a control algorithm that can be applied to both a normal inverter using a large capacity electrolytic capacitor or a capacitorless inverter using a low capacitance capacitor.

본 발명의 실시 예들은 전력 기반 제어를 수행함으로써 직류 링크 커패시터로부터 인버터로 출력되는 전력을 부드럽게 제어함으로써 인버터가 안정적으로 동작하도록 한다. 또, 본 발명의 실시 예들은 인버터 출력 전력을 제어함으로써 역률을 개선하고, 운전 영역 및 고조파를 개선할 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시 예들은 저항처럼 모터를 구동함으로써 계통 전류의 고조파를 저감하고, 전력 기반 제어를 수행하여 인버터 출력 전력을 변형할 수 있다.Embodiments of the present invention perform a power-based control to smoothly control the power output from the DC link capacitor to the inverter to make the inverter operate stably. In addition, embodiments of the present invention can improve the power factor, control the driving range and harmonics by controlling the inverter output power. In addition, embodiments of the present invention may reduce the harmonics of grid current by driving a motor as a resistor, and may modify the inverter output power by performing power-based control.

본 발명의 실시 예들은 인버터 출력 전력을 개루프(open loop)로 직접 출력함으로써 전력의 형태를 원하는 대로 가져갈 수 있고, 직류 링크 커패시터의 전압 및 전류를 줄일 수 있으며, 전력 제어에 지연이 없다. 또, 본 발명의 실시 예들은 모터의 d축 전류만 제어함으로써 튜닝을 쉽게 할 수 있으므로, 제어의 용이성이 제고된다. Embodiments of the present invention can take the form of power as desired by directly outputting the inverter output power in an open loop, reduce the voltage and current of the DC link capacitor, there is no delay in power control. In addition, embodiments of the present invention can be easily tuned by controlling only the d-axis current of the motor, thereby improving the ease of control.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치를 보인 회로도;
도 2는 도 1의 전력 변환 장치에 의한 모터 구동에 따른 신호 그래프;
도 3은 도 1의 제어 유닛의 세부 구성을 보인 블록도;
도 4는 도 3의 제어 유닛에 의한 전력 기반 제어(Power Based Control)에 따른 신호 그래프;
도 5는 제어 유닛을 구성하는 속도 제어부의 세부 구성을 보인 도;
도 6은 제어 유닛을 구성하는 전력 변환부의 세부 구성을 보인 도;
도 7은 제어 유닛을 구성하는 간접 전류 제어부의 세부 구성을 보인 도;
도 8은 제어 유닛에 의한 전력 변환 동작을 설명하기 위한 도;
도 9는 간접 전류 제어부에 의한 전류 제어 동작을 설명하기 위한 도;
도 10은 실제에 있어서 인버터 출력 전력과 부하 전력의 차이를 보인 도;
도 11은 제어 유닛에 의한 약계자 제어 동작을 설명하기 위한 도; 및
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치를 구비한 공기 조화기를 보인 도이다.
1 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus according to embodiments of the present invention;
FIG. 2 is a signal graph of driving a motor by the power converter of FIG. 1; FIG.
3 is a block diagram showing a detailed configuration of the control unit of FIG.
4 is a signal graph according to Power Based Control by the control unit of FIG. 3;
5 shows a detailed configuration of a speed control unit constituting a control unit;
6 is a diagram showing a detailed configuration of a power conversion unit constituting a control unit;
7 shows a detailed configuration of an indirect current control unit constituting a control unit;
8 is a diagram for explaining a power conversion operation by a control unit;
9 is a view for explaining a current control operation by an indirect current control section;
10 shows the difference between the inverter output power and the load power in practice;
11 is a diagram for explaining the field weakening control operation by the control unit; And
12 is a view showing an air conditioner having a power converter according to embodiments of the present invention.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치를 포함하는 전자 장치의 일 예로서 공기 조화기가 개시되어 있다.Referring to FIG. 12, an air conditioner is disclosed as an example of an electronic device including a power converter according to embodiments of the present disclosure.

본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치를 구비한 공기 조화기는, 공기 조화를 수행하는 하나 이상의 실내기(2)와, 냉매를 고온, 고압으로 압축하는 압축기, 상기 압축기를 운전하는 모터, 및 상기 모터의 구동을 제어하는 제어 장치를 구비한다. 또, 상기 공기조화기는 하나 이상의 실내기와 배관을 통해 연결되어 상기 실내기를 구동하는 실외기(1)를 포함한다. 상기 제어장치는 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 포함한다.An air conditioner equipped with a power conversion device according to embodiments of the present invention, at least one indoor unit (2) for performing the air conditioning, a compressor for compressing the refrigerant to a high temperature, high pressure, a motor for operating the compressor, and the motor A control device for controlling the driving of the device is provided. In addition, the air conditioner includes an outdoor unit 1 connected to at least one indoor unit and a pipe to drive the indoor unit. The control device comprises a power conversion device according to the invention.

실외기(1)는, 압축기에서 압축된 냉매를 공기와 열 교환하여 방열하는 증발기(13)와, 증발기에서 방열된 상기 냉매를 저온, 저압으로 팽창하는 팽창 밸브(14)와, 저온, 저압의 냉매를 물과 열 교환하는 응축기(15)와, 압축기(12)의 출구에 구비되어 압축기에서 압축된 냉매를 증발기(13) 또는 응축기(15)로 안내하는 냉매전환밸브(17)를 더 포함하여 구성된다.The outdoor unit 1 includes an evaporator 13 for exchanging heat by exchanging a refrigerant compressed by a compressor with air, an expansion valve 14 for expanding the refrigerant radiated from the evaporator at low temperature and low pressure, and a refrigerant having low temperature and low pressure. It further comprises a condenser 15 for exchanging heat with water, and a refrigerant switching valve 17 provided at the outlet of the compressor 12 to guide the refrigerant compressed by the compressor to the evaporator 13 or the condenser 15. do.

도 12를 참조하면, 실외기(1)는, 케이스(11)의 내부에 압축기(12)와 증발기(13) 그리고 팽창 밸브(14)와 응축기(15)로 된 냉동사이클이 설치되고, 케이스(11)의 상면 또는 측면에는 외부의 공기를 흡입하여 증발기(13)와 열 교환되도록 하기 위한 복수 개의 흡기팬(16)이 설치되며, 응축기(15)에는 실내기(2)들로 냉수 또는 온수를 공급하기 위한 매질 순환관(3)이 연결된다. 그리고 압축기(12)의 출구에는 그 압축기(12)에서 압축되는 냉매를 운전조건에 따라 증발기 방향 또는 응축기 방향으로 전환하기 위한 냉매전환밸브(17)가 설치된다.Referring to FIG. 12, in the outdoor unit 1, a refrigeration cycle including a compressor 12, an evaporator 13, an expansion valve 14, and a condenser 15 is installed in the case 11, and the case 11 is provided. A plurality of intake fans 16 are installed on the upper surface or the side of the air inlet to exchange heat with the evaporator 13, and the condenser 15 is configured to supply cold or hot water to the indoor units 2. The medium circulation pipe 3 is connected. At the outlet of the compressor 12, a refrigerant switching valve 17 for converting the refrigerant compressed by the compressor 12 into the evaporator direction or the condenser direction according to the operating conditions is provided.

냉매전환밸브(17)는 통상 4방 밸브로 이루어진다. 상기와 같은 실외기(1)는 하절기에는 냉방기로 운전을 하는 반면 동절기에 난방기로 전환하여 운전을 하게 된다. 예를 들어, 하절기에는 압축기(12)에서 고온,고압으로 압축된 냉매를 냉매전환밸브가 증발기(13)로 안내하여 그 증발기(13)에서 공기와 열교환되어 방열하고 팽창 밸브(14)에서 저온, 저압으로 만든 후 응축기(15)에서 물과 열교환되어 그 열교환된 물을 냉방 열원으로 사용하는 실내기(2)들에 공급한다. 한편, 동절기에는 냉매전환밸브(17)가 냉매를 응축기 방향으로 안내하여 고온, 고압의 냉매가 응축기(15)에서 물과 열교환되어 그 열교환된 물을 난방 열원으로 사용하는 실내기(2)들에 공급한다.The refrigerant switching valve 17 usually consists of a four-way valve. The outdoor unit 1 as described above is operated by switching to a heater in winter while operating as a cooler in summer. For example, in the summer, the refrigerant is compressed at high temperature and high pressure in the compressor 12, the refrigerant switching valve is guided to the evaporator 13, the heat exchanged with the air in the evaporator 13, heat dissipation, and the low temperature, After making it low pressure, it heat-exchanges with water in the condenser 15, and supplies the heat-exchanged water to the indoor units 2 which use it as a cooling heat source. Meanwhile, in winter, the refrigerant switching valve 17 guides the refrigerant toward the condenser so that a high temperature and high pressure refrigerant exchanges heat with water in the condenser 15 to supply the indoor units 2 using the heat exchanged water as a heating heat source. do.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치는, 입력 교류 전원(10)의 입력 교류 전압(Vs)을 직류 전압으로 변환하는 컨버터(20)와, 상기 컨버터(20)에 병렬 연결되는 직류 링크 커패시터(30)와, 제어 신호에 따라 상기 직류 링크 커패시터(30)의 직류 링크 전압(Vdc)을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터(50)에 공급하는 인버터(40)와, 상기 제어 신호를 생성하는 제어 유닛(100)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a power conversion apparatus according to embodiments of the present invention may include a converter 20 for converting an input AC voltage V s of an input AC power supply 10 into a DC voltage, and the converter 20. A DC link capacitor 30 connected in parallel, an inverter 40 converting the DC link voltage V dc of the DC link capacitor 30 into a motor driving voltage according to a control signal, and supplying the motor link voltage to the motor 50; It is configured to include a control unit 100 for generating the control signal.

또, 상기 전력 변환 장치는, 고조파 성분을 제거하고 입력 교류 전원(10)의 전력 효율을 보상하는 리액터(L)(60)를 더 포함할 수 있다.In addition, the power converter may further include a reactor (L) 60 for removing harmonic components and compensating for power efficiency of the input AC power supply 10.

컨버터(20)는 입력 교류 전원(10)에 연결되고, 입력 교류 전원(10)으로부터의 교류를 직류로 정류한다. 컨버터(20)는 일반적으로 복수의 다이오드(도 1에서는 4개의 다이오드(D1∼D4)가 브리지 회로를 구성)를 구비하여, 다이오드들에 의해 교류 전원의 교류 전압을 전파 정류하고, 직류 전압으로 변환한다.The converter 20 is connected to the input AC power source 10 and rectifies the AC from the input AC power source 10 to DC. The converter 20 generally includes a plurality of diodes (four diodes D1 to D4 constitute a bridge circuit in FIG. 1), and the diodes perform full-wave rectification of the AC voltage of the AC power source by the diodes, and convert the DC voltage into DC voltages. do.

직류 링크 커패시터(30)는 컨버터(20)의 출력 단에 병렬 연결되고, 커패시터의 양단에 생기는 직류 전압, 즉 직류 링크 전압(Vdc)을 인버터(40)의 입력단으로 인가한다. 직류 링크 커패시터(30)는 인버터(40) 내의 스위칭 소자들(S1~S6)이 스위칭하는 동안, 스위칭 주파수에 대응하여 발생하는 리플 전압(전압 변동)을 평활화한다.The DC link capacitor 30 is connected in parallel to the output terminal of the converter 20, and applies a DC voltage generated at both ends of the capacitor, that is, a DC link voltage V dc to the input terminal of the inverter 40. The DC link capacitor 30 smoothes the ripple voltage (voltage fluctuation) generated corresponding to the switching frequency while the switching elements S1 to S6 in the inverter 40 switch.

리플 전압만을 평활화할 만한 소용량의 직류 링크 커패시터를 가지는 경우를 커패시터리스 인버터(capacitorless inverter) 또는 커패시터리스 제어라 한다. 따라서, 직류 링크 전압(Vdc)은 맥동한다. 소용량의 커패시터로는 이른바 필름 커패시터를 사용할 수 있다. 이는 후술하는 전해 커패시터 용량의 1/100 정도의 용량을 가진다. 본 발명에서는 커패시터리스 인버터를 중심으로 설명한다. 그러나, 상기 전력 변환 장치는 후술하는 노멀 인버터를 채용할 수도 있다.The case of having a small DC link capacitor capable of smoothing only the ripple voltage is called a capacitorless inverter or capacitorless control. Therefore, the DC link voltage Vdc pulsates. As a small capacitor, a so-called film capacitor can be used. It has a capacity on the order of 1/100 of the electrolytic capacitor capacity described later. In the present invention, a description will be given of a capacitorless inverter. However, the power converter may employ a normal inverter described later.

즉, 전해 커패시터를 사용하는, 이른바 노멀 인버터(normal inverter) 또는 노멀 제어(normal control)는 컨버터(20)에 따라 정류하는 전압, 즉 전원 전압에 따라 변동하는 전압을 평활화할 만한 대용량의 직류 링크 커패시터를 사용한다.That is, a so-called normal inverter or normal control using an electrolytic capacitor has a large capacity DC link capacitor capable of smoothing the voltage rectified by the converter 20, that is, the voltage varying with the power supply voltage. Use

인버터(40)는 일 단이 직류 링크 커패시터(30)에 병렬 접속되고, 타 단이 모터(M)(50)에 접속되어, 직류 링크 커패시터(30)의 출력을 스위칭하여 모터 구동 전압, 일반적으로 삼상 교류로 변환하여 모터(50)에 공급한다.The inverter 40 has one end connected in parallel to the DC link capacitor 30 and the other end connected to the motor M 50 to switch the output of the DC link capacitor 30 to switch the motor drive voltage, generally. It converts into three-phase alternating current and supplies it to the motor 50.

도 1에 도시한 바와 같이, 일반적으로 인버터(40)는 복수의 스위칭 소자들이 브리지 회로를 구성한다. 스위칭 소자는, 예를 들어, 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 'IGBT'), MOSFET 등일 수 있다.As shown in FIG. 1, in general, the inverter 40 includes a plurality of switching elements constituting a bridge circuit. The switching element may be, for example, an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), a MOSFET, or the like.

삼상 교류를 모터(50)에 출력하는 경우, 인버터(40)는 6개의 스위칭 소자들(S1 내지 S6)를 구비한다. 상 암(arm)의 스위칭 소자들(S1, S3, S5)과 하 암의 스위칭 소자들(S2, S4, S6)의 중점은 모터(50)의 각 상의 코일에 접속한다. 각 스위칭 소자들에는 환류 다이오드, 이른바 프리휠링 다이오드(freewheeling diode)들이 역 병렬 접속될 수 있다.When outputting three-phase alternating current to the motor 50, the inverter 40 has six switching elements S1 to S6. The midpoints of the switching elements S1, S3, S5 of the upper arm and the switching elements S2, S4, S6 of the lower arm are connected to the coils of each phase of the motor 50. Reflux diodes, so-called freewheeling diodes, may be connected in reverse parallel to each switching element.

인버터(40)는 제어 유닛(100)의 스위칭 신호, 제어 신호를 입력받아 직류 링크 전압(Vdc)을 모터 구동 전압(Vu, Vv, Vw)으로 변환한다. 이때, 일반적으로 변조 방식으로는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 방식을 사용한다.The inverter 40 receives the switching signal and the control signal of the control unit 100 and converts the DC link voltage Vdc into the motor driving voltages Vu, Vv, and Vw. In this case, a pulse width modulation (PWM) scheme is generally used as a modulation scheme.

도 2는 모의 실험을 수행한 그래프로서, 리액터(L)의 인덕턴스를 60mH, 직류링크 커패시터의 커패시턴스를 20uF로 적용하고, 모터를 저항 부하로 한 경우의 그래프이다.FIG. 2 is a graph in which a simulation is performed, in which the inductance of the reactor L is 60 mH, the capacitance of the DC link capacitor is 20 uF, and the motor is a resistive load.

기본적으로는, 저항처럼 모터를 구동함으로써 입력 전류(is)의 고조파(harmonics)를 저감할 수 있다. 그러나, 직류 링크 커패시터(30)로의 충전 전류와 입력 전압(Vs)의 제로 크로싱 지점 부근에서 영 전류로 유지되는 현상으로 인해 고조파를 개선하기 위해서는 인버터 출력 전력, 즉 기준 전력을 변경하여야 한다.Basically, by driving the motor like a resistor, harmonics of the input current i s can be reduced. However, due to the phenomenon that the charging current to the DC link capacitor 30 and the zero current of the input voltage V s are maintained near the zero crossing point, the inverter output power, that is, the reference power, must be changed to improve the harmonics.

이하, 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치의 전력 변환 동작을 설명한다.Hereinafter, a power conversion operation of the power conversion apparatus according to the embodiments of the present invention will be described.

도 3을 참조하면, 제어 유닛(100)은, 속도 제어부(110)와, 전력 변환부(120)와, 간접 전류 제어부(130)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the control unit 100 includes a speed controller 110, a power converter 120, and an indirect current controller 130.

속도 제어부(110)는 모터(50)의 속도를 제어하기 위한 기준 전류(ie d , ref, ie q,ref)를 생성한다. 도 5를 참조하면, 속도 제어부(110)는, 기준 속도(ω* e)와 모터(50)의 속도(ωe)를 입력받고, d축 기준 전류(ie d , ref)와 q축 기준 전류(ie q , ref)를 생성하여 모터(50)의 속도를 제어한다.The speed controller 110 generates reference currents i e d , ref , i e q, ref for controlling the speed of the motor 50. Referring to FIG. 5, the speed controller 110 receives a reference speed ω * e and a speed ω e of the motor 50, and receives a d-axis reference current i e d and ref and a q-axis reference. The current i e q , ref is generated to control the speed of the motor 50.

속도 제어부(110)는 속도의 오차를 줄이는 비례 제어기(111), 저대역 통과 필터(LPF)(115)와, 단위 전류당 최대 토크 운전점(MTPA)(113)을 포함하여 구성될 수 있다. 제어 유닛(100), 즉 속도 제어부(110)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 기준 전력(Pref)과 d축 기준 전류(ie d , ref)를 이용하여 단위 전류당 최대 토크 운전점(MTPA)을 산출한다. The speed controller 110 may include a proportional controller 111 that reduces an error in speed, a low pass filter (LPF) 115, and a maximum torque operating point (MTPA) 113 per unit current. As shown in FIG. 9, the control unit 100, that is, the speed controller 110, uses the reference power P ref and the d-axis reference current i e d , ref to obtain the maximum torque driving point per unit current. (MTPA) is calculated.

전력 변환부(120)는, 속도 제어부(110)가 생성한 기준 전류(ie d , ref, ie q , ref)를 이용하여 기준 전력(Pref)을 생성한다. 이때, 기준 전력은 직류 링크 전압에 비례하도록 생성된다. 여기서, 기준 전력은 직류 링크 커패시터로부터 인버터에 출력되는, 이른바 인버터 출력 전력(Pinv)을 의미한다.The power converter 120 generates the reference power P ref using the reference currents i e d , ref , i e q , ref generated by the speed controller 110. At this time, the reference power is generated in proportion to the DC link voltage. Here, the reference power means so-called inverter output power Piv output from the DC link capacitor to the inverter.

엄밀하게 말하면, 도 10에 도시한 바와 같이, 인버터 출력 전력(Pinv)과 모터(50)에 인가되는 부하 전력(PL)은 완전히 동일하지 않다. 간단히, 부하 전력(PL)은 인버터 출력 전력(Pinv)을 저대역 통과 필터링(Low Pass Filter)된 값이다.Strictly speaking, as shown in FIG. 10, the inverter output power Piv and the load power P L applied to the motor 50 are not exactly the same. Briefly, the load power P L is a low pass filtered value of the inverter output power P inv .

인버터 출력 전력(Pinv)을 수학식으로 표현하면, 하기 수학식 1과 같다.If the inverter output power (P inv ) is expressed by the equation, it is expressed by the following equation (1).

Figure 112013008180993-pat00001
Figure 112013008180993-pat00001

또, 부하 전력(PL)은 하기 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.In addition, the load power PL may be expressed as in Equation 2 below.

Figure 112013008180993-pat00002
Figure 112013008180993-pat00002

여기서, Ld, Lq, ωe, φm 는 각각 모터의 d상 인덕턴스, q상 인덕턴스, 회전자 속도, 회전자 자속이다. Where L d , L q , ω e , and φ m are the d-phase inductance, q-phase inductance, rotor speed, and rotor flux of the motor, respectively.

인버터 출력 전력(Pinv)과 부하 전력(PL)이 DC값인 정상 상태(steady state)에서 효율이 100%라 가정하면, 인버터 출력 전력(Pinv)과 부하 전력(PL)은 같게 된다. 이에 따라 본 발명에서는 d축 전류(id) 및 q축 전류(iq)를 제어하지 아니하고, 인버터 출력 전력(Pinv)을 기준 전력으로 산출하여 제어한다.Assuming the efficiency is 100% in a steady state where the inverter output power P inv and the load power P L are DC values, the inverter output power P inv and the load power P L are equal. Accordingly, the present invention does not control the d-axis current i d and the q-axis current i q , but calculates and controls the inverter output power Pinv as a reference power.

도 6을 참조하면, 전력 변환부(120)는, q축 기준 전류(ie q , ref), d축 기준 전류(ie d , ref), 모터(50)의 회전 주파수(ωe)를 이용하여 기준 전력의 피크(Pref , peak)를 생성한다.Referring to FIG. 6, the power converter 120 may determine the q-axis reference current i e q , ref , the d-axis reference current i e d , ref , and the rotation frequency ω e of the motor 50. The peak of the reference power (P ref , peak ) is generated.

또, 전력 변환부(120)는, 기준 전력의 피크(Pref , peak)와 직류 링크 전압(Vdc/E)을 이용하여 기준 전력(Pref)을 생성하여 출력한다. 여기서, E는 직류 링크 전압의 피크 값으로, 스케일링 팩터(scaling factor)일 수 있다.The power converter 120 generates and outputs the reference power P ref using the peaks P ref and peak of the reference power and the DC link voltage V dc / E. Here, E is a peak value of the DC link voltage and may be a scaling factor.

d축 전류와 q축 전류를 이용하여 기준 전력의 피크(Pref , peak)를 하기 수학식 3과 같이 생성할 수 있다.Using the d-axis current and the q-axis current peak (P ref , peak ) of the reference power can be generated as shown in Equation 3 below.

Figure 112013008180993-pat00003
Figure 112013008180993-pat00003

이때, 토크 제어(torque control)의 결과를 기준 전력의 피크(Pref , peak)에 보상할 수도 있다.At this time, it is also possible to compensate for the results of the torque control (torque control) in the peak (P ref, peak) of the reference power.

전력 변환부(120)는 역률(Power Factor, PF)을 개선하기 위해 직류 링크 전압(Vdc)과 비례하는 기준 전력을 생성한다. 전력 변환부(120)는, 직류 링크 전압(Vdc)을 이용하여 d축 기준 전류(ie d . ref)를 맥동시킨다. 약계자 제어(Flux Weakening Control)를 고려하지 아니하면, 전력과 전류의 크기는 비례하므로 d축 기준 전류(ie d , ref)도 맥동하도록 한다.The power converter 120 generates a reference power proportional to the DC link voltage V dc in order to improve the power factor (PF). The power converter 120 pulses the d-axis reference current i e d . Ref using the DC link voltage V dc . Without considering the flux weakening control, the d-axis reference current (i e d , ref ) is also pulsated since the magnitude of power and current is proportional.

도 7을 참조하면, 간접 전류 제어부(130)는, 모터(50)의 전류를 제어하기 위한 기준 전압(Ve d , ref, Ve q , ref)을 생성한다.7, the indirect current control unit 130 generates a reference voltage (V e d, ref, V e q, ref) for controlling the current of the motor 50.

간접 전류 제어부(130)는, d축 기준 전류(ie d , ref)와 모터(50)의 d축 전류(id)를 근거로 d축 기준 전압(Ve d , ref)을 생성하는 d축 전류 제어기(131)를 포함한다. d축 전류 제어기(131)는 비례 적분 제어기(PI)를 포함할 수 있다. d축 전류 제어기(131)는 고전적인 제어기이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The indirect current controller 130 generates d-axis reference voltage (V e d , ref ) based on the d-axis reference current (i e d , ref ) and the d-axis current (i d ) of the motor 50. An axial current controller 131. The d-axis current controller 131 may include a proportional integration controller PI. Since the d-axis current controller 131 is a classic controller, detailed description thereof will be omitted.

또, 간접 전류 제어부(130)는, 기준 전력(Pref)과 d축 기준 전압(Ve d , ref)을 이용하여 q축 기준 전압(Ve q , ref)을 연산하는 전력 제어기(133)를 더 포함한다.In addition, indirect current control unit 130, a reference power (P ref) and the d-axis reference voltage (V e d, ref), the power controller 133 for calculating a q-axis reference voltage (V e q, ref) using It further includes.

상기 전력 변환 장치는 모터(50)에 출력되는 출력 전력(PL)이, 인버터(40)를 통해 모터(50)에 개회로(open loop)의 형태로 입력된 기준 전력(Pref)이 되도록 전력 제어를 수행한다. 간접 전류 제어부(130), 즉 전력 제어기(133)는 인버터 출력 전력, 즉 기준 전력(Pref)을 개회로의 형태로 내어주기 위한 q축 기준 전압(Ve q , ref)을 구한다. The power converter is such that the output power P L output to the motor 50 is the reference power P ref input to the motor 50 through an inverter 40 in the form of an open loop. Perform power control. The indirect current controller 130, that is, the power controller 133, obtains the q-axis reference voltage V e q , ref for giving the inverter output power, that is, the reference power P ref , in the form of an open circuit.

도 8을 참조하면, 간접 전류 제어부(130)는, d축 전류 제어기(131)에 연결되고, q축 기준 전압(Ve q , ref) 및 d축 기준 전압(Ve d , ref)을 이용하여 d축 전류(id)를 제한하는 보상기(135)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the indirect current controller 130 is connected to the d-axis current controller 131 and uses a q-axis reference voltage (V e q , ref ) and a d-axis reference voltage (V e d , ref ). It may further include a compensator 135 for limiting the d-axis current (i d ).

보상기(135)는 안티 윈드업(anti-windup) 기능을 수행하는 부분으로서, 전압 제한(limit)이 발생하는 동안 무효 전력(reactive power)가 커지면서 전류가 발산하지 아니하도록 d축 전류를 제어하는 기능을 수행한다.The compensator 135 performs an anti-windup function. The compensator 135 controls the d-axis current so that the reactive power does not diverge while the reactive power increases during the voltage limit. Do this.

대용량의 전해 커패시터를 사용하는 노멀 인버터(normal inverter)의 경우, 약계자 제어를 피드백을 가진 루프로 구현하나, 커패시터리스 인버터의 경우에는 빠른 동작을 위해 개회로(open loop)의 형태로 구현한다. 약계자 제어를 수행하는 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, d축 전류를 -방향으로 적절한 크기로 더하여 제어 가능 구간을 넓힐 수 있다.In the case of a normal inverter using a large-capacity electrolytic capacitor, the field weakening control is implemented in a loop with feedback, but in the case of a capacitorless inverter, an open loop is implemented for fast operation. When performing field weakening control, as shown in FIG. 11, the controllable section can be widened by adding the d-axis current to an appropriate magnitude in the − direction.

도 9에 도시한 바와 같이, 상기 전력 변환 장치는 q축 제어기를 사용하지 아니하고도 d축 전류와 q축 전류를 원하는 지점(Pequilibrium)으로 제어할 수 있다. 즉, 인버터 출력 전력(Pinv)와 d축 전류가 정하여지면, q축 전류를 산출할 수 있고, 동작점을 정할 수 있다.As illustrated in FIG. 9, the power converter may control the d-axis current and the q-axis current to a desired point P equilibrium without using a q-axis controller. That is, if the inverter output power Pinv and the d-axis current are determined, the q-axis current can be calculated and the operating point can be determined.

도 3 및 도 4를 참조하여 상기 전력 변환 장치의 전력 변환 동작을 설명한다. 도 4는 부하가 2배로 증가한 경우를 가정하여 기준 전력, 전류, 기준 전압을 보인 그래프이다.A power conversion operation of the power converter will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 4 is a graph showing reference power, current, and reference voltage on the assumption that the load is doubled.

상기한 바와 같이, 속도 제어부(110)는 피드백된 속도로부터 기준 전력을 산출하여 출력하고, 전력 변환부(120) 및 간접 전류 제어부(130)는 기준 전압을 생성하여 출력한다. 이때, 검출된 모터 출력 전류(Vu, Vv, Vw)는 피드백된다.As described above, the speed controller 110 calculates and outputs reference power from the feedback speed, and the power converter 120 and the indirect current controller 130 generate and output the reference voltage. At this time, the detected motor output currents V u , V v , V w are fed back.

도 3을 참조하면, 전력을 개회로의 형태로 제어하므로, 기준 전력(Pref), 즉 인버터 출력 전력(Pinv)과 부하 전력(PL)은 도 4에 도시한 바와 같이 거의 일치한다. 따라서, 기준 전력을 임의로 변경하면서 전력 제어를 수행하고자 하는 경우에 유리하다. 이에 따라 직류 링크 커패시터의 직류 링크 전압, 전류의 리플이 저감된다. 또, 전력 제어에 의해 전류는 다소 지연될 수 있으나, 전력에 대한 지연이 없다.Referring to FIG. 3, since the power is controlled in the form of an open circuit, the reference power P ref , that is, the inverter output power Pinv and the load power P L , are nearly identical, as shown in FIG. 4. Therefore, it is advantageous when power control is to be performed while arbitrarily changing the reference power. As a result, the ripple of the DC link voltage and current of the DC link capacitor is reduced. In addition, although the current may be somewhat delayed by the power control, there is no delay with respect to the power.

반면, 도시하지는 아니하였으나, 전력 제어 대신 전류 제어를 수행하는 경우에는 부하 변동에 대해 과도 상태(transient state)가 발생할 수 있고, 전류가 빠르게 추종하더라도 부하 입력 전력의 리플(ripple)이 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 전력 변환 장치와 달리 전류 제어를 수행하면, 특히 소용량의 커패시터를 사용하는 커패시터리스 인버터의 경우, 직류 링크 전압의 변동에 따라 과도 상태에서 동작하게 되며 인버터 입력 전력에 발생하는 리플을 제거함에 어려움이 있다.On the other hand, although not shown, in the case of performing current control instead of power control, a transient state may occur with respect to the load variation, and even if the current follows quickly, ripple of the load input power may occur. Unlike the power conversion device according to the present invention, the current control is performed, especially in the case of a capacitorless inverter using a small capacity capacitor, which operates in a transient state according to the change of the DC link voltage and removes the ripple generated in the inverter input power. There is a difficulty.

본 발명에 따른 전력 변환 장치는, 대용량의 전해 커패시터를 사용하는 노멀 인버터나, 저용량의 커패시터를 사용하는 커패시터리스 인버터에 모두 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예들은 전력 기반 제어를 수행함으로써 직류 링크 커패시터로부터 인버터로 출력되는 전력을 부드럽게 제어함으로써 인버터가 안정적으로 동작하도록 한다. 또, 본 발명의 실시 예들은 인버터 출력 전력을 제어함으로써 역률을 개선하고, 운전 영역 및 고조파를 개선할 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시 예들은 저항처럼 모터를 구동함으로써 계통 전류의 고조파를 저감하고, 전력 기반 제어를 수행하여 인버터 출력 전력을 변형할 수 있다.The power converter according to the present invention can be applied to both a normal inverter using a large capacity electrolytic capacitor and a capacitorless inverter using a low capacity capacitor. Embodiments of the present invention perform a power-based control to smoothly control the power output from the DC link capacitor to the inverter to make the inverter operate stably. In addition, embodiments of the present invention can improve the power factor, control the driving range and harmonics by controlling the inverter output power. In addition, embodiments of the present invention may reduce the harmonics of grid current by driving a motor as a resistor, and may modify the inverter output power by performing power-based control.

10: 입력 교류 전원 20: 컨버터
30: 직류 링크 커패시터 40: 인버터
50: 모터, 부하 100: 제어 유닛
110: 속도 제어부 120: 전력 변환부
130: 간접 전류 제어부
10 input AC power 20 converter
30: DC link capacitor 40: inverter
50: motor, load 100: control unit
110: speed control unit 120: power conversion unit
130: indirect current control

Claims (15)

입력 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터와,
상기 컨버터에 병렬 연결되는 직류 링크 커패시터와,
제어 신호에 따라 상기 직류 링크 커패시터의 직류 링크 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 공급하는 인버터와,
상기 제어 신호를 생성하는 제어 유닛을 포함하는 전력 변환 장치에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 모터의 속도를 제어하기 위한 기준 전류를 생성하는 속도 제어부;
상기 기준 전류를 이용하여 기준 전력을 생성하는 전력 변환부; 및
상기 모터의 전류를 제어하기 위한 기준 전압을 생성하는 간접 전류 제어부;를 포함하고,
상기 기준 전력은, 상기 직류 링크 전압에 비례하도록 생성되고,
상기 속도 제어부는,
기준 속도와 상기 모터의 속도를 입력받고, d축 기준 전류와 q축 기준 전류를 생성하여 상기 모터의 속도를 제어하되,
상기 전력 변환부는,
상기 q축 기준 전류, 상기 d축 기준 전류, 상기 모터의 회전 주파수를 이용하여 상기 기준 전력의 피크를 생성하고, 상기 기준 전력의 피크와 상기 직류 링크 전압을 이용하여 상기 기준 전력을 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
A converter for converting an input AC voltage into a DC voltage,
A direct current link capacitor connected to the converter in parallel;
An inverter converting the DC link voltage of the DC link capacitor into a motor driving voltage and supplying the motor to the motor according to a control signal;
A power conversion device comprising a control unit for generating the control signal,
The control unit,
A speed controller configured to generate a reference current for controlling the speed of the motor;
A power converter configured to generate a reference power using the reference current; And
And an indirect current controller configured to generate a reference voltage for controlling the current of the motor.
The reference power is generated in proportion to the DC link voltage,
The speed control unit,
The speed of the motor is controlled by receiving a reference speed and a speed of the motor and generating a d-axis reference current and a q-axis reference current.
The power converter,
Generating a peak of the reference power by using the q-axis reference current, the d-axis reference current, and a rotation frequency of the motor, and generating and outputting the reference power by using the peak of the reference power and the DC link voltage. A power converter, characterized in that.
삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 전력 변환부는,
상기 직류 링크 전압을 이용하여 상기 d축 기준 전류를 맥동시키는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
According to claim 1,
The power converter,
And pulsating the d-axis reference current using the DC link voltage.
제1 항에 있어서,
상기 간접 전류 제어부는,
상기 d축 기준 전류와 상기 모터의 d축 전류를 근거로 상기 d축 기준 전압을 생성하는 d축 전류 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
According to claim 1,
The indirect current controller,
And a d-axis current controller configured to generate the d-axis reference voltage based on the d-axis reference current and the d-axis current of the motor.
제5 항에 있어서,
상기 간접 전류 제어부는,
상기 기준 전력과 상기 d축 기준 전압을 이용하여 상기 q축 기준 전압을 연산하는 전력 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method of claim 5,
The indirect current controller,
And a power controller that calculates the q-axis reference voltage using the reference power and the d-axis reference voltage.
제6 항에 있어서,
상기 간접 전류 제어부는,
상기 d축 전류 제어기에 연결되고, 상기 q축 기준 전압 및 상기 d축 기준 전압을 이용하여 상기 d축 전류를 제한하는 보상기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method of claim 6,
The indirect current controller,
And a compensator coupled to the d-axis current controller and configured to limit the d-axis current by using the q-axis reference voltage and the d-axis reference voltage.
제1 항, 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 기준 전력과 상기 d축 기준 전류를 이용하여 단위 전류당 최대 토크 운전점을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein
The control unit,
And a maximum torque driving point per unit current using the reference power and the d-axis reference current.
입력 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터와,
상기 컨버터에 병렬 연결되는 직류 링크 커패시터와,
제어 신호에 따라 상기 직류 링크 커패시터의 직류 링크 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 공급하는 인버터와,
상기 제어 신호를 생성하는 제어 유닛을 포함하는 전력 변환 장치에 있어서,
상기 제어 유닛은,
기준 속도와 상기 모터의 속도를 입력받고, d축 기준 전류와 q축 기준 전류를 생성하여 상기 모터의 속도를 제어하는 속도 제어부;
상기 q축 기준 전류와 상기 직류 링크 전압을 입력받고 기준 전력을 출력하는 전력 변환부; 및
상기 모터의 전류를 제어하기 위한 d축 기준 전압과 q축 기준 전압을 생성하는 간접 전류 제어부;를 포함하고,
상기 모터에 출력되는 출력 전력이, 상기 인버터를 통해 상기 모터에 개회로의 형태로 입력된 상기 기준 전력이 되도록 전력 제어를 수행하되,
상기 전력 변환부는,
상기 q축 기준 전류, 상기 d축 기준 전류, 상기 모터의 회전 주파수를 이용하여 상기 기준 전력의 피크를 생성하고, 상기 기준 전력의 피크와 상기 직류 링크 전압을 이용하여 상기 기준 전력을 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
A converter for converting an input AC voltage into a DC voltage,
A direct current link capacitor connected to the converter in parallel;
An inverter converting the DC link voltage of the DC link capacitor into a motor driving voltage and supplying the motor to the motor according to a control signal;
A power conversion device comprising a control unit for generating the control signal,
The control unit,
A speed controller configured to receive a reference speed and a speed of the motor and control a speed of the motor by generating a d-axis reference current and a q-axis reference current;
A power converter configured to receive the q-axis reference current and the DC link voltage and output a reference power; And
And an indirect current controller configured to generate a d-axis reference voltage and a q-axis reference voltage for controlling the current of the motor.
Power control is performed such that the output power output to the motor becomes the reference power input to the motor in the form of an open circuit through the inverter,
The power converter,
Generating a peak of the reference power by using the q-axis reference current, the d-axis reference current, and a rotation frequency of the motor, and generating and outputting the reference power by using the peak of the reference power and the DC link voltage. A power converter, characterized in that.
제9 항에 있어서,
상기 간접 전류 제어부는,
상기 d축 기준 전류와 상기 모터의 d축 전류를 근거로 상기 d축 기준 전압을 생성하는 d축 전류 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method of claim 9,
The indirect current controller,
And a d-axis current controller configured to generate the d-axis reference voltage based on the d-axis reference current and the d-axis current of the motor.
제10 항에 있어서,
상기 간접 전류 제어부는,
상기 기준 전력과 상기 d축 기준 전압을 이용하여 상기 q축 기준 전압을 연산하는 전력 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method of claim 10,
The indirect current controller,
And a power controller that calculates the q-axis reference voltage using the reference power and the d-axis reference voltage.
삭제delete 제11 항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 기준 전력과 상기 d축 기준 전류를 이용하여 단위 전류당 최대 토크 운전점을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method of claim 11, wherein
The control unit,
And a maximum torque driving point per unit current using the reference power and the d-axis reference current.
삭제delete 제1 항, 제4 항 내지 제7 항, 제9 항 내지 제11 항 및 제13 항 중 어느 한 항에 있어서의 전력 변환 장치를 구비한 공기 조화기.The air conditioner provided with the electric power conversion apparatus in any one of Claims 1, 4-7, 9-11, and 13.
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