KR102020364B1 - 공기 조화기의 인버터 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예는, 제1 내지 제3 모터 코일을 포함하는 압축기 모터, 상기 제1 내지 제3 모터 코일로 3상 ac 전류를 공급하는 인버터부 및 상기 압축기 모터의 기동 시, 상기 3상 ac 전류가 공급되게 상기 인버터부를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 상기 인버터 제어부는, 상기 압축기 모터의 기동 이전에, 상기 제1 내지 제3 모터 코일 각각의 제1 내지 제3 저항값이 설정된 목표 저항값에 도달하도록, 상기 제1 내지 제3 모터 코일에 순차적으로 예열 전류가 공급되게 상기 인버터부를 제어하는 공기 조화기의 인버터 장치를 제공한다.

Description

공기 조화기의 인버터 장치{Air conditioner}
실시 예는 공기 조화기의 인버터 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실외 온도에 따른 압축기 시동 및 손상을 방지하기 용이한 공기 조화기의 인버터 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 압축기 윤활유에 다량의 액 냉매가 용존된 상태에서(즉, 에어컨 실외기 외부 온도가 저온인 경우) 압축기를 기동시키면 압축기가 파손될 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해 일반적으로 압축기 외부 온도가 낮을 때는 압축기 표면에 부착된 히터 코일을 가동시켜 열을 발생시키는 방법 및 모터의 코일에 전류를 흘려 가열하는 방법이 있다.
모터 코일에 전류를 흘리는 방법을 이용하는 경우 유의해야만 하는 점은 코일의 열화 방지와 고효율의 가열 제어 및 저소음화이다.
모터 코일의 열화를 방지하기 위한 일반적인 방법으로는, 전류가 흐르는 모터 코일의 상을 소정의 시간에 바꾸어 주는 것이고, 압축기를 효율 좋게 가열 제어하기 위한 일반적인 방법으로는, 모터 코일에 간헐적으로 전류를 흘려 주는 것이다.
최근 들어, 압축기 예열을 위해서 인버터부를 이용하여 모터 코일에 전류를 효율적으로 흐르게 제어하여 원하는 코일 온도에 도달되게 하기 위한 연구가 진행 중에 있다.
실시 예의 목적은, 실외 온도에 따른 압축기 시동 시, 모터 코일의 손상을 방지하기 용이한 공기 조화기의 인버터 장치를 제공함에 있다.
또한, 실시 예의 다른 목적은, 압축기 예열 시 인버터부의 손상을 방지하기 용이한 공기 조화기의 인버터 장치를 제공함에 있다.
제1 실시 예에 따른 공기 조화기의 인버터 장치는, 제1 내지 제3 모터 코일을 포함하는 압축기 모터, 상기 제1 내지 제3 모터 코일로 3상 ac 전류를 공급하는 인버터부 및 상기 압축기 모터의 기동 시, 상기 3상 ac 전류가 공급되게 상기 인버터부를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 상기 인버터 제어부는, 상기 압축기 모터의 기동 이전에, 상기 제1 내지 제3 모터 코일 각각의 제1 내지 제3 저항값이 설정된 목표 저항값에 도달하도록, 상기 제1 내지 제3 모터 코일에 순차적으로 예열 전류가 공급되게 상기 인버터부를 제어할 수 있다.
상기 인버터부는, 상기 3상 ac 전류 중 제1 상 ac 전류를 상기 제1 모터 코일로 공급하는 제1 스위치부, 상기 3상 ac 전류 중 제2 상 ac 전류를 상기 제2 모터 코일로 공급하는 제2 스위치부 및 상기 3상 ac 전류 중 제3 상 ac 전류를 상기 제3 모터 코일로 공급하는 제3 스위치부를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 스위치부는, 서로 병렬 연결되며, 상기 제1 내지 제3 스위치부 각각은, 서로 직렬연결되는 2개의 스위치들을 포함할 수 있다.
상기 인버터 제어부는, 상기 예열 전류에 대응하는 전류지령을 가변시키는 전류지령 생성부, 상기 전류지령에 대응하는 전압지령을 생성하는 전압지령 생성부, 상기 제1 내지 제3 모터 코일 각각에서 출력되는 전류 및 전압을 측정하는 측정부 및 상기 전류지령 및 상기 전압지령에 따라 상기 예열 전류가 상기 제1 내지 제3 모터 코일로 순차적으로 공급되게 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 제1 내지 제3 모터 코일에 순차적으로 상기 예열 전류가 공급되면 상기 측정부에서 측정한 출력 예열 전류 및 출력 예열 전압을 기반으로 산출한 상기 제1 내지 제3 저항값이 상기 목표 저항값에 도달하면, 상기 제1 내지 제3 모터 코일로 상기 3상 ac 전류가 공급되게 상기 인버터부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 전류지령 생성부는, 상기 예열 전류가 설정된 전류지령 패턴에 따라 감소되게 가변시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전류지령 및 상기 전압지령에 따라 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 제1 내지 제3 제어신호를 출력하는 스위치 제어부, 상기 출력 예열 전류 및 상기 출력 예열 전압으로 상기 제1 내지 제3 저항값을 산출하는 저항값 산출부 및 상기 제1 내지 제3 저항값과 상기 목표 저항값을 비교하여, 상기 제1 내지 제3 저항값 중 적어도 하나가 상기 목표 저항값 이상이면, 상기 3상 ac 전류가 공급되게 상기 스위치 제어부를 제어하는 동작 제어부를 포함할 수 있다.
상기 동작 제어부는, 상기 제1 내지 제3 저항값과 상기 목표 저항값 사이의 저항값 차이에 대응되게 상기 예열 전류가 순차적으로 감소되게 상기 스위치 제어부를 제어할 수 있다.
제2 실시 예에 따른 공기 조화기의 인버터 장치는, 실외 온도를 측정하는 센서부, 제1 내지 제3 모터 코일을 포함하는 압축기 모터, 상기 제1 내지 제3 모터 코일로 3상 ac 전류를 공급하는 인버터부 및 상기 압축기 모터의 기동 시, 상기 3상 ac 전류가 공급되게 상기 인버터부를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 상기 인버터 제어부는, 상기 압축기 모터의 기동 이전에, 상기 실외 온도가 설정된 예열 기준 온도보다 낮으면, 상기 제1 내지 제3 모터 코일 각각의 제1 내지 제3 저항값이 설정된 목표 저항값에 도달하도록, 상기 제1 내지 제3 모터 코일에 순차적으로 예열 전류가 공급되게 상기 인버터부를 제어할 수 있다.
상기 예열 기준 온도는, 24도 내지 27도일 수 있다.
상기 인버터 제어부는, 상기 실외 온도가 상기 예열 기준 온도 보다 낮으면, 상기 실외 온도와 상기 예열 기준 온도 사이의 온도 차이값에 대응하는 상기 예열 전류가 상기 제1 내지 제3 모터 코일로 순차적으로 공급되게 상기 인버터부를 제어할 수 있다.
실시 예에 따른 공기 조화기의 인버터 장치는, 압축기 예열의 위하여, 압축기 모터에 포함된 제1 내지 제3 모터 코일로 예열 전류를 공급함으로써, 제1 내지 제3 모터 코일 각각의 온도를 제어할 수 있으며, 압축기 내부 온도를 균일하게 조절할 수 있는 이점이 있다.
또한, 실시 예에 따른 공기 조화기의 인버터 장치는, 제1 내지 제3 모터 코일로 순차적으로 예열 전류를 공급함으로써, 제1 내지 제3 모터 코일의 열화 및 인버터부에 포함된 스위치들의 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 제1 실시 예에 따른 공기 조화기의 인버터 장치에 대한 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 나타낸 압축기 모터로 예열 전류가 흐르는 전류 패스를 나타낸 회로도이다.
도 5 및 도 6은 도 1 에 나타낸 압축기 모터에서 출력되는 전류 및 전압을 나타낸 타이밍 도이다.
도 7은 제2 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시 예에 따른 공기 조화기의 인버터 장치에 대해 자세히 설명한다.
도 1은 제1 실시 예에 따른 공기 조화기의 인버터 장치에 대한 제어 구성을 나타낸 제어 블록도, 도 2는 도 1에 나타낸 공기 조화기의 인버터 장치에 대한 간략화된 회로도이고, 도 3 내지 도 5는 압축기 모터로 예열 전류가 흐르는 전류 패스를 나타낸 회로도이다.
도 1을 참조하면, 공기 조화기의 인버터 장치(100)는 압축기 모터(110), 인버터부(120) 및 인버터 제어부(130)를 포함할 수 있다.
도 1은 도 2에 나타낸 도면을 참조하여, 설명하기로 한다.
실시 예에서, 인버터부(120)의 전단에는 입력된 3상 ac 전원을 dc 전원으로 정류하는 정류 회로(미도시) 및 평활 커패시터(미도시)를 나타내지 않았으나, 이에 한정을 두지 않는다.
압축기 모터(110)는 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)은 인버터부(120)로부터 출력되는 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw)에 의해 회전자(미도시)가 회전되도록 할 수 있다.
인버터부(120)는 제1 내지 제3 스위치부(122, 124, 126)를 포함할 수 있다.
즉, 제1 스위치부(122)는 제1, 2 스위치(sw1, sw2)가 서로 직렬 연결될 수 있으며, 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw) 중 제1 상 ac 전류(Iu)를 제1 모터 코일(Ru)로 공급할 수 있다.
이때, 제1, 2 스위치(sw1, sw2) 사이에는 제1 상 ac 전류(Iu)가 제1 모터 코일(Ru)로 공급되도록, 제1 모터 코일(Ru)과 연결될 수 있다.
또한, 제2 스위치부(124)는 제3, 4 스위치(sw3, sw4)가 서로 직렬 연결될 수 있으며, 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw) 중 제2 상 ac 전류(Iv)를 제2 모터 코일(Rv)로 공급할 수 있다.
이때, 제3, 4 스위치(sw3, sw4) 사이에는 제2 상 ac 전류(Iv)가 제2 모터 코일(Rv)로 공급되도록, 제2 모터 코일(Rv)과 연결될 수 있다.
마지막으로, 제3 스위치부(126)는 제5, 6 스위치(sw5, sw6)가 서로 직렬 연결될 수 있으며, 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw) 중 제3 상 ac 전류(Iw)를 제3 모터 코일(Rw)로 공급할 수 있다.
이때, 제5, 6 스위치(sw6, sw6) 사이에는 제3 상 ac 전류(Iw)가 제3 모터 코일(Rw)로 공급되도록, 제3 모터 코일(Rw)과 연결될 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 스위치부(122, 124, 126)는 서로 병렬 연결될 수 있다.
인버터 제어부(130)는 전류지령 생성부(132), 전압지령 생성부(134), 측정부(136) 및 제어부(138)를 포함할 수 있다.
먼저, 전류지령 생성부(132)는 압축기 모터(110) 기동 이전에, 설정된 예열 전류(It)에 대응하는 전류지령을 생성할 수 있다.
이때, 전류지령 생성부(132)는 회전자 동지 좌표계 기준으로 임의의 고정된 좌표축으로 전류지령을 발생시켜 전류제어를 수행하도록 할 수 있다.
전압지령 생성부(134)는 전류지령 생성부(132)에서 생성된 전류지령에대응하는 전압지령을 생성할 수 있다.
측정부(136)는 인버터 제어부(130)에 포함되는 것으로 나타내고 설명하지만, 단독으로 사용될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
즉, 측정부(136)는 압축기 모터(110) 및 인버터부(120)에 사이에서, 압축기 모터(110), 즉 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 각각에서 출력되는 전류 및 전압을 측정할 수 있다.
제어부(138)는 스위치 제어부(142), 저항값 산출부(144) 및 동작 제어부(146)를 포함할 수 있다.
먼저, 스위치 제어부(142)는 상기 전류지령 및 상기 전압지령에 따라 인버터부(120)의 스위칭 동작을 제어하는 제1 내지 제3 제어신호(sc1, sc2, sc3)를 출력할 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 제어신호(sc1, sc2, sc3)는 인버터부(120)에 포함된 제1 내지 제3 스위치부(122, 124, 126)의 스위칭 동작을 제어하여, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 각각에 예열 전류(It) 및 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw)가 공급되게 제어하는 PWM 신호일 수 있다.
저항값 산출부(144)는 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 각각에 예열 전류(It)가 공급된 후, 측정부(136)로부터 측정된 예열 전류(It)에 의해 출력되는 출력 예열 전류(Io) 및 출력 예열 전압(Vo)를 전달받아, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)에 대응하는 제1 내지 제3 저항값(R1, R2, R3)을 산출할 수 있다.
동작 제어부(146)는 제1 내지 제3 저항값(R1, R2, R3)과 설정된 목표 저항값을 비교하여, 제1 내지 제3 저항값(R1, R2, R3) 중 적어도 하나가 상기 목표 저항값 이상이면, 압축기 모터(110)의 기동을 위하여 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw)가 공급되게 스위치 제어부(142)를 제어할 수 있다.
여기서, 동작 제어부(146)는 제1 내지 제3 저항값(R1, R2, R3)이 상기 목표 저항값 이하이면, 예열 전류(It)를 제1 내지 제3 저항값(R1, R2, R3)과 상기 목표 저항값 사이의 저항값 차이에 대응되게 순차적으로 감소시켜, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)로 공급되게 스위치 제어부(142)를 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 공기 조화기(100)의 인버터 장치는 압축기 모터(110), 인버터부(120) 및 인버터 제어부(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 압축기 모터(110)는 도 1에서 상술한 바와 같이, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)를 포함하며, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)는 서로 병렬 연결될 수 있다.
인버터부(120)는 제1 내지 제3 스위치부(122, 124, 126)를 포함할 수 있다.
제1 스위치부(122)는 제1, 2 스위치(sw1, sw2)가 서로 직렬로 연결되며, 제1 모터 코일(Ru)로 3상 ac 전원 중 제1 상 ac 전원 및 예열 전류를 공급할 수 있다.
여기서, 제1 스위치부(122)는 인버터 제어부(130)로부터 전달되는 제1 제어신호(sc1)에 의해 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
이때, 제1 제어신호(sc1)는 제1 스위치(sw1)로 공급되는 제1 신호(s1) 및 제2 스위치(sw2)로 공급되는 제2 신호(s2)를 포함할 수 있으며, 제1, 2 신호(s1, s2)는 서로 다른 신호 레벨을 가질 수 있다.
즉, 제1, 2 스위치(sw1, sw2)는 서로 반대되게 스위칭 동작을 할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(sw1)가 스위칭 온동작하고, 제2 스위치(sw2)가 스위칭 오프 동작되도록, 제1 제어신호(sc1)는 하이 레벨의 제1 신호(s1) 및 로우 레벨의 제2 신호(s2)를 포함할 수 있다.
제2 스위치부(124)는 제3, 4 스위치(sw3, sw4)가 서로 직렬로 연결되며, 제2 모터 코일(Rv)로 3상 전원 중 제2 상 ac 전원 및 예열 전류를 공급할 수 있다.
제2 스위치부(124)는 인버터 제어부(130)로부터 전달되는 제2 제어신호(sc2)에 의해 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
제2 제어신호(sc2)는 제3 스위치(sw3)에 공급되는 제3 신호(s3) 및 제4 스위치(s4)에 공급되는 제4 신호(sc4)를 포함할 수 있으며, 제3, 4 신호(s3, s4)는 서로 다른 신호 레벨을 가질 수 있다.
제3, 4 스위치(sw3, sw4)는 제1, 2 스위치(sw1, sw2)와 동일하게 서로 반대되게 스위칭 동작을 할 수 있으며, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
마지막으로, 제3 스위치부(126)는 제5, 6 스위치(sw5, sw6)가 서로 직렬로 연결되며, 제3 모터 코일(Rw)로 3상 전원 중 제3 상 ac 전원 및 예열 전류를 공급할 수 있다.
제3 스위치부(126)는 인버터 제어부(130)로부터 전달되는 제3 제어신호(sc3)에 의해 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
제3 제어신호(sc3)는 제5 스위치(sw5)에 공급되는 제5 신호(s5) 및 제6 스위치(s6)에 공급되는 제6 신호(sc6)를 포함할 수 있으며, 제5, 6 신호(s5, s6)는 서로 다른 신호 레벨을 가질 수 있다.
또한, 제5, 6 스위치(sw5, sw6)는 제1, 2 스위치(sw1, sw2)와 동일하게 서로 반대되게 스위칭 동작을 할 수 있으며, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 도 3은 제1 모터 코일(Ru)로 예열 전류(It)를 공급하며, 예열 전류(It)의 전류 패스를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 인버터 제어부(130)는 제1 모터 코일(Ru)로 예열 전류(It)를 공급하기 위하여, 제1, 4, 6 스위치(sw1, sw4, sw6)가 스위칭 온 동작하고, 제2, 3, 5 스위치(sw2, sw3, sw5)가 스위칭 오프 동작되게, 하이 레벨의 제1, 4, 6 신호(s1, s4, s6) 및 로우 레벨의 제2, 3, 5 신호(s2, s3, s5)를 출력할 수 있다.
이때, 예열 전류(It)는 제1 스위치(sw1), 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 및 제4, 6 스위치(sw4, sw6)로 흐를 수 있다.
여기서, 예열 전류(It)는 제1 모터 코일(Ru)로 흐른 이후, 제2, 3 모터 코일(Rv, Rw)로 분기되어 흐를 수 있다.
예를 들어, 제1 모터 코일(Ru)는 1 mA의 예열 전류(It)가 흐르고, 제2, 3 모터 코일(Rv, Rw) 각각에는 0.5 mA의 예열 전류가 흐를 수 있다.
즉, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)은 서로 병렬 연결됨으로써, 어느 하나의 모터 코일로 예열 전류가 흐르면, 다른 두개의 모터 코일로 예열 전류가 흐르지만, 전류의 크기가 나누어질 수 있다.
이때, 인버터 제어부(130)는 제1 모터 코일(Ru)에 공급되는 예열 전류(It)를 검출하고, 예열 전류(It)가 분기되어 제2, 3 모터 코일(Rv, Rw)로부터 출력되는 예열 출력 전류(It/2)를 검출할 수 있다.
여기서, 인버터 제어부(130)는 제2, 3 모터 코일(Rv, Rw)로부터 출력되는 예열 출력 전압을 검출할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
이후, 인버터 제어부(130)는 예열 전류(It) 및 예열 출력 전류(It/2)를 기반으로, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 각각의 제1 내지 제3 저항값(R1 내지 R3)을 산출할 수 있다.
다음으로, 도 4는 제2 모터 코일(Rv)로 예열 전류(It)를 공급하며, 예열 전류(It)의 전류 패스를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 인버터 제어부(130)는 도 3과 같이, 제1 모터 코일(Ru)로 예열 전류(It)를 공급한 후, 제2 모터 코일(Rv)로 예열 전류(It)를 공급하기 위하여, 제2, 3, 6 스위치(sw2, sw3, sw6)가 스위칭 온 동작하고, 제1, 4, 5 스위치(sw1, sw4, sw5)가 스위칭 오프 동작되게, 하이 레벨의 제2, 3, 6 신호(s1, s4, s6) 및 로우 레벨의 제1, 4, 5 신호(s1, s4, s5)를 출력할 수 있다.
이때, 예열 전류(It)는 제3 스위치(sw1), 제2 모터 코일(Rv)로 공급되고, 제1, 3 모터 코일(Ru, Rw)로 분기되어 제2, 6 스위치(sw2, sw6)로 흐를 수 있다.
이는, 도 3에서 설명한 예열 전류(It)가 분기되어 흐르는 예와 같을 수 있다.
즉, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)은 서로 병렬 연결됨으로써, 어느 하나의 모터 코일로 예열 전류가 흐르면, 다른 두개의 모터 코일로 예열 전류가 흐르지만, 전류의 크기가 나누어질 수 있다.
이때, 인버터 제어부(130)는 제2 모터 코일(Rv)에 공급되는 예열 전류(It)를 검출하고, 예열 전류(It)가 분기되어 제1, 3 모터 코일(Ru, Rw)로부터 출력되는 예열 출력 전류(It/2)를 검출할 수 있다.
여기서, 인버터 제어부(130)는 제1, 3 모터 코일(Ru, Rw)로부터 출력되는 예열 출력 전압를 검출할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
이후, 인버터 제어부(130)는 예열 전류(It) 및 예열 출력 전류(It/2)를 기반으로, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 각각의 제1 내지 제3 저항값(R1 내지 R3)을 산출할 수 있다.
다음으로, 도 5는 제3 모터 코일(Rw)로 예열 전류(It)를 공급하며, 예열 전류(It)의 전류 패스를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 인버터 제어부(130)는 도 4과 같이, 제2 모터 코일(Rv)로 예열 전류(It)를 공급한 후, 제3 모터 코일(Rw)로 예열 전류(It)를 공급하기 위하여, 제2, 4, 5 스위치(sw2, sw4, sw5)가 스위칭 온 동작하고, 제1, 3, 6 스위치(sw1, sw3, sw6)가 스위칭 오프 동작되게, 하이 레벨의 제2, 4, 5 신호(s2, s4, s5) 및 로우 레벨의 제1, 3, 6 신호(s1, s3, s6)를 출력할 수 있다.
이때, 예열 전류(It)는 제5 스위치(sw5), 제3 모터 코일(Rw)로 공급되고, 제1, 2 모터 코일(Ru, Rv)로 분기되어 제2, 4 스위치(sw2, sw4)로 흐를 수 있다.
이는, 도 3에서 설명한 예열 전류(It)가 분기되어 흐르는 예와 같을 수 있다.
즉, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)은 서로 병렬 연결됨으로써, 어느 하나의 모터 코일로 예열 전류가 흐르면, 다른 두개의 모터 코일로 예열 전류가 흐르지만, 전류의 크기가 나누어질 수 있다.
이때, 인버터 제어부(130)는 제3 모터 코일(R2)에 공급되는 예열 전류(It)를 검출하고, 예열 전류(It)가 분기되어 제1, 2 모터 코일(Ru, Rv)로부터 출력되는 예열 출력 전류(It/2)를 검출할 수 있다.
여기서, 인버터 제어부(130)는 제1, 2 모터 코일(Ru, Rv)로부터 출력되는 예열 출력 전압를 검출할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
이후, 인버터 제어부(130)는 예열 전류(It) 및 예열 출력 전류(It/2)를 기반으로, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 각각의 제1 내지 제3 저항값(R1 내지 R3)을 산출할 수 있다.
최종적으로, 인버터 제어부(130)는 도 3 내지 도 5에서 상술한 바와 같이, 예열 전류(It)를 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)로 순차적으로 공급하며, 처음 예열 전류(It)를 공급한 후, 다음 예열 전류(It)를 상출한 바와 같이 공급하여, 제1 내지 제3 저항값(R1 내지 R3)를 지속적으로 산출할 수 있다.
도 6은 도 2에 나타낸 인버터 제어부의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
먼저, 도 6(a)는 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)로 예열 전류(It)가 공급된 후, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)에서 발생되는 열에 대한 온도 및 기준저항을 나타낸 그래프이다.
도 6(b)는 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 각각의 제1 내지 제3 저항값(R1 내지 R3)이 설정된 목표 저항값에 도달되도록 예열 전류(It)를 생성하기 위한 전류 지령을 나타낸 그래프이다.
도 6(c)는 인버터부(120)에 포함된 제1 내지 제6 스위치(sw1 내지 sw6)에 대한 스위칭 duty가 일정하게 유지되는 타이밍도이고, 도 6(d)는 인버터부(120)에 포함된 제1 내지 제6 스위치(sw1 내지 sw6)에 대한 스위칭 duty가 감소되는 타이밍도이다.
즉, 인버터 제어부(130)는 상술한 도 6(a) 내지 도 6(b)를 기반으로, 예열 전류(It)가 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)에 공급됨에 있어, 예열 전류(It)의 크기 및 공급 주기를 감소시킴으로써, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)의 열 발생에 의한 제1 내지 제3 저항값(R1 내지 R3)가 설정됨 목표 저항값을 초과하지 않도록 할 수 있다.
인버터 제어부(130)는 처음으로 예열 전류(It)를 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)로 순차적으로 공급한 후, 측정한 예열 출력 전류를 기반으로, 제1 내지 제3 저항값(R1 내지 R3)을 산출하고, 제1 내지 제3 저항값(R1 내지 R3)이 목표 저항값 미안이면, 제1 내지 제3 저항값(R1 내지 R3)과 목표 저항값 사이의 저항값 차이에 대응되게 예열 전류(It)가 순차적으로 감소되게 제어할 수 있다.
여기서, 인버터 제어부(130)는 도 6(a), 도 6(b) 및 도 6(d)를 이용할 수 있으며, 룩업테이블로 저항값, 온도값 및 전류값이 설정될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
도 7은 제2 실시 예에 따른 공기 조화기의 인버터 장치에 대한 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 7을 참조하면, 공기 조화기의 인버터 장치(200)는 센서부(210), 압축기 모터(220), 인버터부(230) 및 인버터 제어부(240)를 포함할 수 있다.
센서부(210)는 공기 조화기의 실외기에 설치되어, 실외 온도(h)를 측정할 수 있으며, 측정한 실외 온도(h)를 인버터 제어부(240)로 전달할 수 잇다.
실시 예에서, 인버터부(230)의 전단에는 입력된 3상 ac 전원을 dc 전원으로 정류하는 정류 회로(미도시) 및 평활 커패시터(미도시)를 나타내지 않았으나, 이에 한정을 두지 않는다.
압축기 모터(220)는 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)은 인버터부(230)로부터 출력되는 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw)에 의해 회전자(미도시)가 회전되도록 할 수 있다.
인버터부(230)는 제1 내지 제3 스위치부(232, 234, 236)를 포함할 수 있다.
즉, 제1 스위치부(232)는 제1, 2 스위치(sw1, sw2)가 서로 직렬 연결될 수 있으며, 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw) 중 제1 상 ac 전류(Iu)를 제1 모터 코일(Ru)로 공급할 수 있다.
이때, 제1, 2 스위치(sw1, sw2) 사이에는 제1 상 ac 전류(Iu)가 제1 모터 코일(Ru)로 공급되도록, 제1 모터 코일(Ru)과 연결될 수 있다.
또한, 제2 스위치부(234)는 제3, 4 스위치(sw3, sw4)가 서로 직렬 연결될 수 있으며, 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw) 중 제2 상 ac 전류(Iv)를 제2 모터 코일(Rv)로 공급할 수 있다.
이때, 제3, 4 스위치(sw3, sw4) 사이에는 제2 상 ac 전류(Iv)가 제2 모터 코일(Rv)로 공급되도록, 제2 모터 코일(Rv)과 연결될 수 있다.
마지막으로, 제3 스위치부(236)는 제5, 6 스위치(sw5, sw6)가 서로 직렬 연결될 수 있으며, 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw) 중 제3 상 ac 전류(Iw)를 제3 모터 코일(Rw)로 공급할 수 있다.
이때, 제5, 6 스위치(sw6, sw6) 사이에는 제3 상 ac 전류(Iw)가 제3 모터 코일(Rw)로 공급되도록, 제3 모터 코일(Rw)과 연결될 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 스위치부(232, 234, 236)는 서로 병렬 연결될 수 있다.
인버터 제어부(240)는 전류지령 생성부(242), 전압지령 생성부(244), 측정부(246) 및 제어부(248)를 포함할 수 있다.
먼저, 전류지령 생성부(242)는 압축기 모터(220) 기동 이전에, 설정된 예열 전류(It)에 대응하는 전류지령을 생성할 수 있다.
이때, 전류지령 생성부(242)는 회전자 동지 좌표계 기준으로 임의의 고정된 좌표축으로 전류지령을 발생시켜 전류제어를 수행하도록 할 수 있다.
전압지령 생성부(244)는 전류지령 생성부(242)에서 생성된 전류 지령에 대응하는 전압 지령을 생성할 수 있다.
측정부(246)는 인버터 제어부(240)에 포함되는 것으로 나타내고 설명하지만, 단독으로 사용될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
즉, 측정부(246)는 압축기 모터(220) 및 인버터부(230)에 사이에서, 압축기 모터(220), 즉 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 각각에서 출력되는 전류 및 전압을 측정할 수 있다.
제어부(248)는 스위치 제어부(252), 저항값 산출부(254) 및 동작 제어부(256)를 포함할 수 있다.
먼저, 스위치 제어부(252)는 상기 전류지령 및 상기 전압지령에 따라 인버터부(230)의 스위칭 동작을 제어하는 제1 내지 제3 제어신호(sc1, sc2, sc3)를 출력할 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 제어신호(sc1, sc2, sc3)는 인버터부(230)에 포함된 제1 내지 제3 스위치부(232, 234, 236)의 스위칭 동작을 제어하여, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 각각에 예열 전류(It) 및 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw)가 공급되게 제어하는 PWM 신호일 수 있다.
저항값 산출부(254)는 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw) 각각에 예열 전류(It)가 공급된 후, 측정부(246)로부터 측정된 예열 전류(It)에 의해 출력되는 출력 예열 전류(Io) 및 출력 예열 전압(Vo)를 전달받아, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)에 대응하는 제1 내지 제3 저항값(R1, R2, R3)을 산출할 수 있다.
동작 제어부(256)는 센서부(210)로부터 전달된 실외 온도(h)가 설정된 예열 기준 온도보다 낮은지 확인할 수 있다.
즉, 동작 제어부(256)는 실외 온도(h)가 예열 기준 온도보다 높으면, 예열 전류(It)가 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)로 공급되지 않고, 압축기 모터(220)로 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw)가 공급되게 인버터부(230)를 제어할 수 있다.
이때, 상기 예열 기준 온도는 24도 내지 27일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
그리고, 동작 제어부(256)는 실외 온도(h)가 예열 기준 온도보다 낮으면, 실외 온도(h)와 상기 예열 기준 온도 사이의 온도 차이값에 대응하는 예열 전류(It)가 제1 내지 제3 모터 코(Ru, Rv, Rw)일로 순차적으로 공급되게 인버터부(220)를 제어할 수 있다.
이후, 동작 제어부(256)는 예열 전류(IUt)를 공급한 후, 산출한 제1 내지 제3 저항값(R1, R2, R3)과 설정된 목표 저항값을 비교하여, 제1 내지 제3 저항값(R1, R2, R3) 중 적어도 하나가 상기 목표 저항값 이상이면, 압축기 모터(220)의 기동을 위하여 3상 ac 전류(Iu, Iv, Iw)가 공급되게 스위치 제어부(252)를 제어할 수 있다.
여기서, 동작 제어부(256)는 제1 내지 제3 저항값(R1, R2, R3)이 상기 목표 저항값 이하이면, 예열 전류(It)를 제1 내지 제3 저항값(R1, R2, R3)과 상기 목표 저항값 사이의 저항값 차이에 대응되게 순차적으로 감소시켜, 제1 내지 제3 모터 코일(Ru, Rv, Rw)로 공급되게 스위치 제어부(252)를 제어할 수 있다.
제2 실시 에에 따른 인버터 장치는 실외 온도에 따라 설정된 예열 전류의 크기 및 공급 주기를 공급하도록 함으로써, 압축기 모터의 예열 시간을 줄일 수 있는 이점이 있다.
이상에서, 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시 예의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 실시 예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실시 예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 실시 예들은 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 실시 예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 실시 예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 제1 내지 제3 모터 코일을 포함하는 압축기 모터;
    상기 제1 내지 제3 모터 코일로 3상 ac 전류를 공급하는 인버터부; 및
    상기 압축기 모터의 기동 시, 상기 3상 ac 전류가 공급되게 상기 인버터부를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고,
    상기 인버터부는,
    상기 3상 ac 전류 중 제1 상 ac 전류를 상기 제1 모터 코일로 공급하는 제1 스위치부;
    상기 3상 ac 전류 중 제2 상 ac 전류를 상기 제2 모터 코일로 공급하는 제2 스위치부; 및
    상기 3상 ac 전류 중 제3 상 ac 전류를 상기 제3 모터 코일로 공급하는 제3 스위치부를 포함하고,
    상기 인버터 제어부는,
    예열 전류를 상기 제1 내지 제3 모터 코일 각각에 순차적으로 공급하기 위하여, 상기 제1 스위치부의 스위칭 동작을 제어하는 제1 제어 신호, 상기 제2 스위치부의 스위칭 동작을 제어하는 제2 제어 신호 및 상기 제3 스위치부의 스위칭 동작을 제어하는 제3 제어 신호를 순차적으로 출력하는 제어부를 포함하고,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 압축기 모터의 기동 이전에, 실외 온도가 예열 기준 온도보다 낮으면 상기 실외 온도와 상기 예열 기준 온도 사이의 온도 차이값에 대응하는 상기 예열 전류를 상기 제1 내지 제3 모터 코일 각각에 순차적으로 공급하도록 상기 인버터부를 제어하고, 상기 제1 내지 제3 모터 코일 각각에서 출력되는 전류 및 전압을 측정하고, 상기 예열 전류가 공급됨에 따라 출력 예열 전류 및 출력 예열 전압이 측정되면 상기 출력 예열 전류 및 출력 예열 전압을 기반으로 상기 제1 내지 제3 모터 코일에 각각 대응하는 제1 내지 제3 저항 값을 획득하고, 상기 제1 내지 제3 저항 값과 목표 저항 값 사이의 저항 값 차이에 대응되도록 상기 제1 내지 제3 모터 코일 각각에 순차적으로 공급되는 예열 전류를 감소시키고, 상기 제1 내지 제3 저항 값 중 하나가 상기 목표 저항 값에 도달하면 상기 제1 내지 제3 모터 코일에 3상 ac 전류를 공급하도록 상기 인버터부를 제어하고,
    상기 예열 전류는,
    상기 제1 제어 신호가 출력되면, 상기 제1 모터 코일을 흐른 후 상기 제2 모터 코일 및 상기 제3 모터 코일로 분기되어 흐르고,
    상기 제2 제어 신호가 출력되면, 상기 제2 모터 코일을 흐른 후 상기 제1 모터 코일 및 상기 제3 모터 코일로 분기되어 흐르고,
    상기 제3 제어 신호가 출력되면, 상기 제3 모터 코일을 흐른 후 상기 제1 모터 코일 및 상기 제2 모터 코일로 분기되어 흐르는
    공기 조화기의 인버터 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 스위치부는,
    서로 병렬 연결되며,
    상기 제1 내지 제3 스위치부 각각은,
    서로 직렬연결되는 2개의 스위치들을 포함하는 공기 조화기의 인버터 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 예열 전류에 대응하는 전류지령을 가변시키는 전류지령 생성부;
    상기 전류지령에 대응하는 전압지령을 생성하는 전압지령 생성부; 및
    상기 제1 내지 제3 모터 코일 각각에서 출력되는 전류 및 전압을 측정하는 측정부를 포함하는 공기 조화기의 인버터 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전류지령 생성부는,
    상기 예열 전류가 설정된 전류지령 패턴에 따라 감소되게 가변시키는 공기 조화기의 인버터 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 예열 기준 온도는,
    24도 내지 27도인 공기 조화기의 인버터 장치.
  10. 삭제
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