KR102058045B1 - Motor driver and air conditioner including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수개의 모터를 연동하여 구동할 때, 전자파 장해 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.The present invention relates to a motor drive device and an air conditioner having the same, and more particularly, a motor drive device and an air conditioner having the same that can effectively reduce electromagnetic interference noise when driving a plurality of motors in conjunction. It is about the flag.
공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. The air conditioner is installed to provide a more comfortable indoor environment for humans by discharging cold air into the room to adjust the indoor temperature and purifying the indoor air to create a comfortable indoor environment. In general, an air conditioner includes an indoor unit which is configured as a heat exchanger and installed indoors, and an outdoor unit which is configured as a compressor and a heat exchanger and supplies refrigerant to the indoor unit.
한편, 모터 구동 장치는, 회전 운동을 하는 회전자와 코일이 감긴 고정자를 구비하는 모터를 구동하기 위한 장치이며, 공기조화기 등 홈 어플라이언스 내의 모터를 구동하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 공기조화기의 압축기를 구동하기 위해, 압축기 모터 구동 장치, 팬을 구동하기 위해 팬 모터 구동 장치가 사용될 수 있다. On the other hand, the motor drive device is a device for driving a motor having a rotor and a stator coiled in the rotational movement, it can be used to drive a motor in a home appliance such as an air conditioner. For example, to drive a compressor of an air conditioner, a compressor motor drive device, a fan motor drive device may be used to drive a fan.
한편, 국제 서지 보호 표준인 IEC 61000에 따르면, 고조파 저감을 위한 규격이 설정되며, 이에 따라, 모터 구동 장치 내의 입력 교류 전류에 의한 고조파 저감을 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 예를 들어, 선행 문헌(한국 공개특허공보 제2003-0026211호)는, 전자파 노이즈의 저감을 위해, 스위칭 주파수 변경에 따라, 주파수 변조 위상 지연을 위한 회로를 별도로 구비한다. Meanwhile, according to IEC 61000, which is an international surge protection standard, a standard for reducing harmonics is set. Accordingly, various efforts have been made to reduce harmonics due to an input AC current in a motor driving device. For example, the prior document (Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0026211) includes a circuit for frequency modulation phase delay separately according to a switching frequency change in order to reduce electromagnetic noise.
본 발명의 목적은 전자파 장해 (Electro Magnetic Interference: EMI) 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide a motor driving device capable of efficiently reducing electromagnetic interference (EMI) noise and an air conditioner having the same.
본 발명의 목적은 복수개의 모터를 연동하여 구동할 때 EMI 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a motor drive device and an air conditioner having the same that can efficiently reduce the EMI noise when driving a plurality of motors in conjunction.
본 발명의 목적은 복수개의 모터를 안정적으로 연동하여 구동할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a motor drive device and an air conditioner having the same that can drive a plurality of motors in a stable interlock.
본 발명의 목적은 커몬 모드 노이즈 저감을 통해 누설 전류를 감소할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다An object of the present invention to provide a motor drive device and an air conditioner having the same that can reduce the leakage current through the common mode noise reduction.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 복수개의 모터에 대응하는 복수개의 인버터를 구비하고, 스위칭 주기 내에 일정 구간에서 어느 하나의 모터를 기준 인버터로 설정하고 나머지 인버터를 연동 인버터로 설정하여, 복수개의 모터가 연동하여 구동되도록 제어할 수 있다.In order to achieve the above or another object, a motor driving apparatus and an air conditioner having the same according to an aspect of the present invention includes a plurality of inverters corresponding to a plurality of motors, and any one motor in a predetermined period within a switching period. By setting it as a reference inverter and setting the other inverters as the interlocking inverter, the plurality of motors may be controlled to be driven in conjunction with each other.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 연동 인버터로 구동될 때 발생한 출력 오차에 대응하도록 기준 인버터로 구동될 때 전압 지령치의 출력을 보상함으로써, 복수개의 모터가 안정적으로 구동되도록 제어할 수 있다.In order to achieve the above or another object, the motor driving device and the air conditioner having the same according to an aspect of the present invention compensate for the output of the voltage command value when driven by the reference inverter to correspond to the output error generated when driven by the interlocking inverter. By doing so, it is possible to control the plurality of motors to be driven stably.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 기준 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터와 연동 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터의 위상 차이를 관리함으로써 연동 제어에 따른 오차 발생을 최소화할 수 있다.In order to achieve the above or another object, a motor driving apparatus and an air conditioner having the same according to an aspect of the present invention operate by managing a phase difference between a voltage vector for driving a reference inverter and a voltage vector for driving an interlocking inverter. The occurrence of errors due to control can be minimized.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 공통의 입력 교류 전원에 기초하여 동작하며, 제1 모터와 제2 모터를 각각 구동하는 제1 인버터와 제2 인버터, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 상기 인버터 제어부는, 스위칭 한 주기의 제1 반주기에서, 상기 제1 인버터를 기준 인버터로 설정하고, 상기 제2 인버터를 상기 기준 인버터에 연동하여 구동되는 연동 인버터로 설정하며, 상기 제1 반주기의 다음 반주기인 제2 반주기에서 상기 제1 인버터를 상기 연동 인버터로 설정하고 상기 제2 인버터를 상기 기준 인버터로 설정하며, 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하도록 상기 기준 인버터로 구동되는 반주기에서 전압 지령치의 출력을 보상하여 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어할 수 있다. 이에 따라, 복수개의 모터가 안정적으로 구동되도록 제어할 수 있다.In order to achieve the above or another object, a motor driving device and an air conditioner having the same according to an aspect of the present invention operate based on a common input AC power source, and include: a first driving the first motor and the second motor, respectively; And an inverter controller for controlling the first inverter and the second inverter by an inverter, a second inverter, and a pulse vector variable control based on a space vector. The inverter controller includes the first and second inverters in a first half cycle of a switched cycle. A first inverter is set as a reference inverter, the second inverter is set as a linked inverter driven in conjunction with the reference inverter, and the first inverter is set as the linked inverter at a second half cycle that is a next half cycle of the first half cycle. And setting the second inverter as the reference inverter, and corresponding to an output error generated in a half cycle driven by the interlocking inverter. The first inverter and the second inverter may be controlled by compensating the output of the voltage command value in the half cycle driven by the reference inverter. Accordingly, it is possible to control the plurality of motors to be driven stably.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 공통의 입력 교류 전원에 기초하여 동작하며, 제1 모터와 제2 모터를 각각 구동하는 제1 인버터와 제2 인버터, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 상기 인버터 제어부는, 스위칭 한 주기의 제1 반주기에서, 상기 제1 인버터를 기준 인버터로 설정하고, 상기 제2 인버터를 상기 기준 인버터에 연동하여 구동되는 연동 인버터로 설정하며, 상기 제1 반주기의 다음 반주기인 제2 반주기에서 상기 제1 인버터를 상기 연동 인버터로 설정하고 상기 제2 인버터를 상기 기준 인버터로 설정하며, 상기 기준 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터와 상기 연동 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터의 위상 차이가 60도가 나도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 연동 제어에 따른 오차 발생을 최소화할 수 있다.In order to achieve the above or another object, a motor driving device and an air conditioner having the same according to an aspect of the present invention operate based on a common input AC power source, and include: a first driving the first motor and the second motor, respectively; And an inverter controller for controlling the first inverter and the second inverter by an inverter, a second inverter, and a pulse vector variable control based on a space vector. The inverter controller includes the first and second inverters in a first half cycle of a switched cycle. A first inverter is set as a reference inverter, the second inverter is set as a linked inverter driven in conjunction with the reference inverter, and the first inverter is set as the linked inverter at a second half cycle that is a next half cycle of the first half cycle. And setting the second inverter as the reference inverter, and driving the voltage vector and the interlocking inverter to drive the reference inverter. The phase difference between the voltage vectors can be controlled nadorok 60 degrees. Accordingly, it is possible to minimize the occurrence of errors due to the interlocking control.
또한, 상기 인버터 제어부는, 제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하며, 상기 제1 모터에서 발생하는 제1 노이즈의 레벨의 극성과, 상기 제2 모터에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨의 극성이 반대가 되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터에 연동하여 구동하는 연동 인버터를 제어함으로써, EMI 노이즈를 효과적으로 저감할 수 있다.In addition, the inverter control unit generates a first voltage vector to control the reference inverter, the polarity of the level of the first noise generated in the first motor, and the level of the second noise generated in the second motor. EMI noise can be effectively reduced by generating a second voltage vector such that the polarity is reversed and controlling the interlocking inverter driven in conjunction with the reference inverter.
또한, 상기 인버터 제어부는, 상기 기준 인버터의 구동을 위한 제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 연동 인버터를 제어함으로써, EMI 노이즈를 효과적으로 저감할 수 있다.The inverter controller may generate a first voltage vector for driving the reference inverter to control the reference inverter, and when one of the three phase phase-arm switching elements of the reference inverter is turned on, When one of the three-phase phase arm switching elements of the interlocking inverter is turned off, and when any one of the three-phase phase arm switching elements of the reference inverter is turned off, the three-phase phase arm switching element of the interlocking inverter EMI noise can be effectively reduced by generating a second voltage vector such that any one of the switching elements is turned on and controlling the interlocking inverter.
또한, 상기 인버터 제어부는, 상기 제1 인버터의 스위칭 주기와, 상기 제2 인버터의 스위칭 주기를 동기화시킬 수 있다.The inverter controller may synchronize the switching period of the first inverter with the switching period of the second inverter.
또한, 상기 인버터 제어부는, 상기 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부, 상기 전압 지령 생성부의 출력을 좌표 변환하는 축변환부, 상기 축변환부의 출력에 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 기준 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부를 포함할 수 있다.The inverter control unit may include a voltage command generation unit for generating the voltage command value, an axis conversion unit for transforming the output of the voltage command generation unit, and an output error generated in a half cycle driven by the interlocking inverter to the output of the axis conversion unit. The switching control signal output unit may output a reference inverter switching control signal according to a pulse width modulation (PWM) method based on the compensation voltage command value in which corresponding compensation voltage values are added.
한편, 스위칭 제어 신호 출력부는, 상기 축변환부의 출력에 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 생성하는 듀티 생성부, 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 상기 듀티 생성부에서 생성된 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 시프트(shift)시키는 듀티 변환부, 및, 상기 듀티 변환부의 출력에 기초하여 상기 보상 전압값을 생성하는 전압 보상부를 포함할 수 있다.The switching control signal output unit may output a pulse width modulation (PWM) switching signal based on a compensation voltage command value obtained by adding a compensation voltage value corresponding to an output error generated in a half cycle driven by the interlock inverter to the output of the axis converter. A duty generator configured to shift a pulse width modulation (PWM) switching signal generated by the duty generator in a half cycle driven by the interlocked inverter; and based on an output of the duty converter. It may include a voltage compensation unit for generating a compensation voltage value.
한편, 전압 보상부는, 상기 듀티 생성부의 출력에서 상기 듀티 변환부의 출력을 뺀 값에 기준 전압값을 곱하여 상기 보상 전압값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 기준 전압값은 dc단 전압일 수 있다.The voltage compensator may generate the compensation voltage value by multiplying a reference voltage value by a value obtained by subtracting the output of the duty converter from the output of the duty generator. For example, the reference voltage value may be a dc terminal voltage.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, EMI 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, EMI noise can be efficiently reduced.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수개의 모터를 연동하여 구동할 때 EMI 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, EMI noise can be efficiently reduced when driving a plurality of motors in conjunction.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 연동 제어로 인한 오차를 보상하거나 최소화하여 안정적으로 모터를 구동할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, the motor can be stably driven by compensating or minimizing an error due to the interlocking control.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 커몬 모드 노이즈 저감을 통해 누설 전류를 감소할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, leakage current may be reduced through common mode noise reduction.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 각각의 인버터가 다른 부하들을 구동하는 경우에도 연동 제어가 가능하다는 장점이 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, even if each inverter drives different loads, there is an advantage that the interlock control is possible.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.On the other hand, various other effects will be disclosed directly or implicitly in the detailed description according to the embodiment of the present invention to be described later.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3a는 본 발명과 관련된 모터 구동 장치의 내부 블록도이다.
도 3b는 도 3a의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치의 내부 블록도이다.
도 5a와 도 5b는 도 4의 인버터 제어부의 내부 블록도를 예시하는 도면이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 연동 제어에서 발생할 수 있는 에러에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 12 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 에러 보상 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 18a 내지 도 18d는 본 발명의 실시예에 따른 연동 제어시 측정된 상전류들을 예시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of the outdoor unit and the indoor unit of FIG. 1.
3A is an internal block diagram of a motor drive device related to the present invention.
FIG. 3B is a diagram referred to for describing the operation of FIG. 3A.
4 is an internal block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are diagrams illustrating an internal block diagram of the inverter controller of FIG. 4.
6 to 10 are views for reference to the operation of the motor drive apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is a view referred to for describing an error that may occur in the interlocking control according to an embodiment of the present invention.
12 to 17 are views referred to for describing an error compensation method according to an embodiment of the present invention.
18A to 18D are diagrams illustrating phase currents measured in interlocking control according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, the present invention is not limited to these embodiments and may be modified in various forms.
한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.On the other hand, the suffixes "module" and "unit" for the components used in the following description are merely given in consideration of ease of preparation of the present specification, and do not give particular meanings or roles by themselves. Therefore, the "module" and "unit" may be used interchangeably.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.Further, in this specification, terms such as first and second may be used to describe various elements, but such elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(50)는, 복수의 유닛들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(50)는, 실내기들(31 내지 35), 실내기들(31 내지 35)에 연결되는 실외기들(21, 22), 실내기들(31 내지 35) 각각과 연결되는 리모컨(41 내지 45)을 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(50)는, 복수의 실내기(31 내지 35) 및 실외기들(21, 22)을 제어하는 중앙제어기(10)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
중앙제어기(10)는 복수의 실내기(31 내지 36) 및 복수의 실외기(21, 22)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어할 수 있다. 이때, 중앙제어기(10)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전 설정, 잠금 설정, 스케줄제어, 그룹제어 등을 수행할 수 있다.The
공기조화기는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 천장형 공기조화기를 예로 설명한다. 또한, 공기조화기는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.The air conditioner may be any one of a stand type air conditioner, a wall-mounted air conditioner, and a ceiling type air conditioner, but for convenience of description, a ceiling type air conditioner will be described as an example. The air conditioner may further include at least one of a ventilator, an air cleaner, a humidifier, and a heater, and may operate in conjunction with the operation of the indoor unit and the outdoor unit.
실외기(21, 22)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함할 수 있다.The
실외기(21, 22)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31 내지 35)로 냉매를 공급한다.The
실외기(21, 22)는 중앙제어기(10) 또는 실내기(31 내지 35)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다.The
이때, 실외기(21, 22)는 복수의 실외기가, 각각 연결된 실내기로 각각 냉매를 공급하는 것을 기본으로 하여 설명하나, 실외기 및 실내기의 연결구조에 따라 복수의 실외기가 상호 연결되어 복수의 실내기로 냉매를 공급할 수도 있다.In this case, the
실내기(31 내지 35)는 복수의 실외기(21, 22) 중 어느 하나에 연결되어, 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(31 내지 35)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창 밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.The
이때, 실외기(21, 22) 및 실내기(31 내지 35)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하고, 실외기 및 실내기는 중앙제어기(10)와 별도의 통신선으로 연결되어 중앙제어기(10)의 제어에 따라 동작한다.At this time, the outdoor unit (21, 22) and the indoor unit (31 to 35) are connected by a communication line to transmit and receive data, and the outdoor unit and the indoor unit is connected to the
리모컨(41 내지 45)은 실내기에 각각 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신하며, 경우에 따라 복수의 실내기에 하나의 리모컨이 연결되어 하나의 리모컨 입력을 통해 복수의 실내기의 설정이 변경될 수 있다.The
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.2 is a schematic diagram of the outdoor unit and the indoor unit of FIG. 1.
도 2를 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(31)와 실외기(21)로 구분된다.Referring to FIG. 2, the
실내기(31)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다.The
실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one indoor
또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방 시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방 시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.In addition, the
실외기(21)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진 시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다.The
한편, 도 2에서는 실내기(31)와 실외기(21)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실내기와 복수개의 실외기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.Meanwhile, although one
도 1의 실외기(21) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(250)를 구동하는 압축기 구동을 위한 모터 구동 장치(도 4의 200)에 의해 구동될 수 있다.The
또는, 도 1의 실내기(31) 내의 실내팬(109a)은, 실내팬 모터(109b)를 구동하는 실내팬(109a) 구동을 위한 모터 구동 장치(도 4의 200)에 의해 구동될 수 있다.Alternatively, the
또는, 도 1의 실외기(21) 내의 실외팬(105a)은, 실외팬 모터(105b)를 구동하는 실외팬(105a) 구동을 위한 모터 구동 장치(도 4의 200)에 의해 구동될 수 있다.Alternatively, the
도 3a는 본 발명과 관련된 모터 구동 장치의 내부 블록도이고, 도 3b는 도 3a의 동작 설명에 참조되는 도면이다.FIG. 3A is an internal block diagram of the motor driving apparatus according to the present invention, and FIG. 3B is a view referred to for describing the operation of FIG. 3A.
먼저, 도 3a를 참조하면, 도 3a의 모터 구동 장치(200x)는, 복수의 모터가 병렬 구동되는 것에 그 특징이 있다.First, referring to FIG. 3A, the
이를 위해, 도 3a의 모터 구동 장치(200x)는, 제1 모터(250ax), 제2 모터(250bx), 제1 모터(250ax)에 교류 전류를 출력하는 제1 인버터(220ax), 제2 모터(250bx)에 교류 전류를 출력하는 제2 인버터(220bx), 제1 인버터(220ax)를 제어하는 제1 인버터 제어부(230ax), 제2 인버터(220bx)를 제어하는 제2 인버터 제어부(230bx)를 구비할 수 있다.To this end, the
또한, 모터 구동 장치(200x)는, 제1 인버터(220ax)와 제2 인버터(220bx)에 공통 직류 전원 공급을 위해 동작하는 컨버터(210x)를 구비할 수 있다.In addition, the
도 3a의 모터 구동 장치(200x)에 따르면, 제1 인버터 제어부(230ax)와 제2 인버터 제어부(230bx)가, 각각 제1 인버터(220ax)와 제2 인버터(220bx)를 제어하게 된다.According to the
한편, 도 3b의 (a)는, 도 3a의 모터 구동 장치(200x)의 컨버터(210x)의 전단인 입력단에서의 커몬 모드 노이즈(common mode noise)(Nsix)를 예시하며, 도 3b의 (b)는, 도 3a의 제1 모터(250ax)에서의 커몬 모드 노이즈(Nscx)를 예시하며, 도 3b의 (c)는, 도 3a의 제2 모터(250bx)에서의 커몬 모드 노이즈(Nsfx)를 예시한다.Meanwhile, FIG. 3B (a) illustrates common mode noise (Nsix) at an input terminal which is the front end of the
도 3b에 따르면, 서로 각각 구동되는, 제1 인버터(220ax)와 제2 인버터(220bx)로 인하여, 제1 모터(250ax)에서의 커몬 모드 노이즈(Nscx)와, 제2 모터(250bx)에서의 커몬 모드 노이즈(Nsfx)가 합산되어, 입력단에서의 커몬 모드 노이즈(Nsix)와 같이 나타나게 된다.According to FIG. 3B, the common mode noise Nscx at the first motor 250ax and the second motor 250bx are caused by the first inverter 220ax and the second inverter 220bx, which are driven to each other. The common mode noise Nsfx is summed to appear as common mode noise Nsix at the input terminal.
한편, 제1 모터(250ax)에서의 커몬 모드 노이즈(Nscx)는, 제1 모터(250ax)에서 누설되는 누설 전류(isax)에 의한 것일 수 있으며, 제2 모터(250bx)에서의 커몬 모드 노이즈(Nsfx)는, 제2 모터(250bx)에서 누설되는 누설 전류(Isbx)에 의한 것일 수 있다.On the other hand, the common mode noise Nscx in the first motor 250ax may be due to the leakage current isax leaking from the first motor 250ax, and the common mode noise (Nscx) in the second motor 250bx Nsfx may be due to leakage current Isbx leaking from the second motor 250bx.
이러한 입력단에서의 고조파 성분인, 커몬 모드 노이즈(Nsix)로 인하여, 내부 회로 소자의 내구성을 약화시키며, 전력 변환 효율이 저하될 수 있다.Due to the common mode noise Nsix, which is a harmonic component at the input terminal, the durability of the internal circuit element may be weakened, and the power conversion efficiency may be lowered.
이에 본 발명에서는, 모터의 병렬 구동시, 커몬 모드 노이즈를 저감하는 방안을 제시한다. 이에 대해서는, 도 4 이하를 참조하여 기술한다.Accordingly, the present invention proposes a method for reducing common mode noise during parallel driving of a motor. This will be described with reference to FIG. 4 and below.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치의 내부 블록도이다.4 is an internal block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 도 4의 모터 구동 장치(200)는, 복수의 모터가 병렬 구동되는 것에 그 특징이 있다.Referring to the drawings, the
이를 위해, 모터 구동 장치(200)는, 제1 모터(250a), 제2 모터(250b), 제1 모터(250a)에 교류 전류를 출력하는 제1 인버터(220a), 제2 모터(250b)에 교류 전류를 출력하는 제2 인버터(220b)를 구비할 수 있다.To this end, the
또한, 모터 구동 장치(200)는, 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)에 공통 직류 전원 공급을 위해 동작하는 컨버터(210)를 구비할 수 있다.In addition, the
컨버터(210)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(201)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 상용 교류 전원(201)은 단상 교류 전원 또는 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(201)의 종류에 따라 컨버터(210)의 내부 구조도 달라진다.The converter 210 converts the commercial
한편, 컨버터(210)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.On the other hand, the converter 210 may be made of a diode or the like without a switching element, and may perform a rectifying operation without a separate switching operation.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브리지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브리지 형태로 사용될 수 있다.For example, in the case of a single-phase AC power supply, four diodes may be used in the form of a bridge, and in the case of a three-phase AC power supply, six diodes may be used in the form of a bridge.
한편, 컨버터(210)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브리지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.The converter 210 may be, for example, a half bridge type converter in which two switching elements and four diodes are connected. In the case of a three-phase AC power supply, six switching elements and six diodes may be used. .
컨버터(210)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.When the converter 210 includes a switching element, the boosting operation, power factor improvement, and DC power conversion may be performed by the switching operation of the switching element.
dc단 커패시터(C1, C2)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, dc단 커패시터(C1, C2)사이의 노드를 n 노드로 도시한다.The dc stage capacitors C1 and C2 smooth and store the input power. In the figure, nodes between the dc stage capacitors C1 and C2 are shown as n nodes.
한편, dc단 커패시터(C1, C2) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.On the other hand, since the DC power is stored in both ends of the dc terminal capacitors C1 and C2, this may be referred to as a dc terminal or a dc link terminal.
dc단 전압 검출부(Ba, Bb)는 dc단 커패시터(C1, C2)의 양단인 dc단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc단 전압 검출부(Ba, Bb)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(230)에 입력될 수 있다.The dc stage voltage detectors Ba and Bb may detect the dc stage voltage Vdc, which is both ends of the dc stage capacitors C1 and C2. To this end, the dc terminal voltage detectors Ba and Bb may include a resistor, an amplifier, and the like. The detected dc terminal voltage Vdc may be input to the
입력 전압 검출부(A)는, 입력 교류 전원(201)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. The input voltage detector 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, 인버터 제어부(230)에 인가될 수 있다. The input voltage detector A may include a resistor, an OP AMP, or the like for voltage detection. The detected input voltage Vs may be applied to the
한편, 입력 전압 검출부(A)에 의해, 입력 전압의 제로 크로싱 지점도 검출할 수 있게 된다.On the other hand, the input voltage detector A can also detect the zero crossing point of the input voltage.
다음, 입력 전류 검출부(D)는, 입력 교류 전원(201)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 컨버터(210) 전단에, 위치할 수 있다.Next, the input current detector D can detect the input current Is from the input
입력 전류 검출부(D)는, 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(230)에 인가될 수 있다.The input current detector D may include a current sensor, a current trnasformer (CT), a shunt resistor, or the like for current detection. The detected input voltage Is may be applied to the
제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b) 각각은, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)에 출력할 수 있다.Each of the
인버터 제어부(230)는, 제1 인버터(220a)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 제1 인버터 스위칭 제어신호(Sica)를 제1 인버터(220a)에 출력할 수 있다. 제1 인버터 스위칭 제어신호(Sica)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 제1 모터(250a)에 흐르는 출력 전류(ioa) 또는 제1 dc단 커패시터 양단인 제1 dc단 전압(Vdca)에 기초하여, 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(ioa)는, 제1 출력전류 검출부(Ea)로부터 검출될 수 있으며, 제1 dc단 전압(Vdca)은 제1 dc단 전압 검출부(Ba)로부터 검출될 수 있다.The
인버터 제어부(230)는, 제2 인버터(220b)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 제2 인버터 스위칭 제어신호(Sicb)를 제2 인버터(220b)에 출력할 수 있다. 제2 인버터 스위칭 제어신호(Sicb)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 제2 모터(250b)에 흐르는 출력 전류(iob) 또는 제2 dc단 커패시터 양단인 제2 dc단 전압(Vdcb)에 기초하여, 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(iob)는, 제2 출력전류 검출부(Eb)로부터 검출될 수 있으며, 제2 dc단 전압(Vdcb)은 제2 dc단 전압 검출부(Bb)로부터 검출될 수 있다.The
제1 출력전류 검출부(Ea)는, 제1 인버터(220a)와 제1 모터(250a) 사이에 흐르는 출력전류(ioa)를 검출할 수 있다. 즉, 제1 모터(250a)에 흐르는 전류를 검출한다. 검출된 출력전류(ioa)는, 인버터 제어부(230)로 인가될 수 있다.The first output current detector Ea may detect the output current ioa flowing between the
제2 출력전류 검출부(Eb)는, 제2 인버터(220b)와 제2 모터(250b) 사이에 흐르는 출력전류(iob)를 검출할 수 있다. 즉, 제2 모터(250b)에 흐르는 전류를 검출한다. 검출된 출력전류(iob)는, 인버터 제어부(230)로 인가될 수 있다.The second output current detector Eb may detect the output current iob flowing between the
한편, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)는, 각각 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.On the other hand, each of the
이러한 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.The
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(200)는, 모터(250a, 250b)의 병렬 구동시, 입력 교류 전원에 의해 발생하는 고조파, 특히 커몬 모드 노이즈를 저감하는 방안을 제시한다.On the other hand, the
한편, 커몬 모드 노이즈는, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)의 비동기 구동에 의해 발생될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)에 의해 유발되는 커몬 모드 노이즈를 저감하는 방안으로, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)를 동기 구동하는 방안을 제시한다.Meanwhile, the common mode noise may be generated by asynchronous driving of the
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른, 모터 구동 장치(200) 내의 인버터 제어부(230)는, 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)를 공통으로 제어한다.To this end, the
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어부(230)는, 제1 모터(250a)에서 발생하는 제1 노이즈의 레벨의 극성과, 제2 모터(250b)에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨의 극성이, 반대가 되도록 제어함으로써, 복수 모터의 병렬 구동시, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있게 된다.In addition, the
특히, 인버터 제어부(230)는, 제1 모터(250a)에서 누설되는 제1 누설 전류(isa)와, 제2 모터(250b)에서 누설되는 제2 누설 전류(isb)의 합이 최소가 되도록 제어함으로써, 복수 모터의 병렬 구동시, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있게 된다.In particular, the
한편, 도 4에서 도시된, dc단 커패시터(C1, C2) 사이의 노드인 n 노드와, 제1 인버터(220a)의 출력단인 a1, b1, c1 노드와, 제1 모터(250a)의 내부 중성점(s1)에 의해, 다음의 수학식 1과 같이, 극전압(Va1n, Vb1n, Vc1n), 상전압(Va1s1, Vb1s1, Vc1s1), 오프셋 전압(Vs1n1)과의 관계가 형성될 수 있다.Meanwhile, the n node, which is a node between the dc terminal capacitors C1 and C2, shown in FIG. 4, the nodes a1, b1, and c1, which are output terminals of the
한편, 도 4에서 도시된, dc단 커패시터(C1, C2) 사이의 노드인 n 노드와, 제2 인버터(220b)의 출력단인 a2, b2, c2 노드와, 제2 모터(250b)의 내부 중성점(s2)에 의해, 다음의 수학식 2와 같이, 극전압(Va2n, Vb2n, Vc2n), 상전압(Va2s2, Vb2s2, Vc2s2), 오프셋 전압(Vs2n2)과의 관계가 형성될 수 있다.Meanwhile, the n node, which is a node between the dc terminal capacitors C1 and C2, shown in FIG. 4, the nodes a2, b2 and c2, which are output terminals of the
도 3a의 모터 구동 장치(200x)에서의, 커몬 모드 노이즈(Nsix)는, 제1 모터(250a)의 제1 오프셋 전압(Vs1n1a)의 극성과, 제2 모터(250b)의 제2 오프셋 전압(Vs2n2a)의 극성이, 동일한 경우, 도 3b의 (a)와 같이, 커몬 모드 노이즈(Nsix)가 증폭되는 경향이 있다.In the
이에, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(230)는, 제1 모터(250a)의 제1 오프셋 전압(Vs1n1a)의 극성과, 제2 모터(250b)의 제2 오프셋 전압(Vs2n2a)의 극성이, 서로 반대가 되도록 제어한다. 이에 따라, 복수 모터의 병렬 구동시, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있게 된다.Accordingly, the
한편, 인버터 제어부(230)는, 제1 인버터(220a)의 스위칭 주기와, 제2 인버터(220b)의 스위칭 주기를 동기화시키며, 제1 인버터(220a)의 스위칭 타이밍에 대응하여, 제2 인버터(220b)의 스위칭 타이밍이 가변되도록 제어함으로써, 복수 모터의 병렬 구동시, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있게 된다.On the other hand, the
인버터 제어부(230)는, 스위칭 주기들을 동기화시켜 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)가 연동하여 동작하도록 제어할 수 있다. The
인버터 제어부(230)는, 커몬 모드 노이즈를 저감하기 위해, 제1 인버터(220a) 또는 제2 인버터(220b)에 인가되는 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 스위칭 제어 신호를 시프트(shift)할 수 있다. The
즉, 스위칭 제어 신호 출력부(360)에서 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 패턴 중 어느 하나의 스위칭 시점을 변경하여 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있다. 인버터 제어부(230)는, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)의 노이즈가 상쇄되도록 어느 하나의 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 패턴을 시프트(shift)할 수 있다. 예를 들어, 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)의 스위칭 소자들의 온 오프 동작이 반대로 이루어지도록 어느 하나의 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 패턴을 시프트(shift)하여 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있다.That is, the switching control
도 5a와 도 5b는 도 4의 인버터 제어부의 내부 블록도를 예시하는 도면이다.5A and 5B are diagrams illustrating an internal block diagram of the inverter controller of FIG. 4.
도 5a를 참조하면, 인버터 제어부(230)는, 축변환부(310), 속도 연산부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 및 스위칭 제어 신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5A, the
축변환부(310)는, 제1 및 제2 출력 전류 검출부(Ea, Eb)에서 검출된 삼상 출력 전류(iaa, iba, ica 또는 iab, ibb, icb)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα, iβ)로 변환한다.The
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα, iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id, iq)로 변환할 수 있다. On the other hand, the
속도 연산부(320)는, 축변환부(310)에서 변환된 정지좌표계의 2상 전류(iα, iβ)에 기초하여, 모터(250)의 회전자 위치()를 추정한다. 또한, 추정된 회전자 위치()에 기초하여, 연산된 속도()를 출력할 수 있다.The
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 목표 속도(ω)에 기초하여, 속도 지령치(ω* r)를 연산하며, 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 목표 속도(ω)의 차이인 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, PI 제어기(435)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다. On the other hand, the current
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the current
다음, 전압 지령 생성부(340)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id, iq)와, 전류 지령 생성부(330) 등에서의 전류 지령치(i* d, i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d, v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(340)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(344)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(340)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(348)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, d축 전압 지령치(v* d)의 값은, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정되는 경우에 대응하여, 0으로 설정될 수도 있다. Next, the voltage
한편, 전압 지령 생성부(340)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the voltage
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d, v* q)는, 축변환부(350)에 입력된다.On the other hand, the generated d-axis and q-axis voltage command values v * d and v * q are input to the
축변환부(350)는, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치()와, d축, q축 전압 지령치(v* d, v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The
먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치()가 사용될 수 있다.First, the
그리고, 축변환부(350)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(350)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a, v*b, v*c)를 출력하게 된다.In addition, the
스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a, v*b, v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 제1 및 제2 인버터 스위칭 제어 신호(Sica, Sicb)를 생성하여 출력할 수 있다. The switching control
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 제1 및 제2 인버터(220a, 220b) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 제1 및 제2 인버터(220a, 220b) 내의 각 스위칭 소자들(Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.The output inverter switching control signal Sic may be converted into a gate driving signal by a gate driver (not shown) and input to gates of the respective switching elements in the first and
실시예에 따라서 인버터 제어부(230)는, 인버터 제어부(230)는, 스위칭 주기들을 동기화시켜 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)가 연동하여 동작하면서, 제1 인버터(220a) 또는 제2 인버터(220b)에 인가되는 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 패턴 중 어느 하나의 스위칭 시점을 변경하여 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있다. In some embodiments, the
예를 들어, 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)의 스위칭 소자들의 온 오프 동작이 반대로 이루어지도록 어느 하나의 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 패턴을 시프트(shift)하여 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있다.For example, the common mode noise is reduced by shifting one pulse width modulation (PWM) switching pattern so that the on and off operations of the switching elements of the
하지만, 실제 제어 과정에서 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)의 스위칭 소자들의 스위칭 시점의 일치하지 않을 수 있다. However, the switching timing of the switching elements of the
또한, 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)의 연동 제어시, 기준 인버터로 설정되는 하나의 인버터는 원래의 의도된 전압 벡터로 제어되지만, 기준 인버터에 연동되어 동작하는 연동 인버터는 기준 인버터의 스위칭 시점에 따라 커몬 모드 노이즈를 저감하기 위해 스위칭될 수 있다. In addition, in the interlocking control of the
두 인버터가 연동하여 동작하면서 오차가 발생할 수 있고, 특히 연동 인버터로 동작할 때에는 출력 오차, 전압 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 더욱 바람직하게는 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 패턴을 시프트(shift)하는 제어 방법을 대체하거나 보완하여 오차를 보상할 필요가 있다.Errors may occur while the two inverters operate in conjunction with each other. In particular, when the inverter operates as a linked inverter, an output error and a voltage error may occur. Therefore, it is more preferable to replace or supplement the control method of shifting the pulse width modulation (PWM) switching pattern to compensate for the error.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치(200) 및 이를 구비하는 공기조화기(50)는, 복수개의 모터에 대응하는 복수개의 인버터를 구비하고, 스위칭 주기 내에 일정 구간에서 어느 하나의 모터를 구동하는 인버터를 기준 인버터로 설정하고 나머지 모터를 구동하는 인버터를 연동 인버터로 설정하여, 복수개의 모터가 연동하여 구동되도록 제어할 수 있다. 이후에는 기준 인버터로 설정되는 인버터를 변경하여 동일하게 제어할 수 있다.The
특히, 2개의 인버터를 이용하는 경우에, 한 스위칭 주기를 2개의 스위칭 반주기로 나누어 각각의 스위칭 반주기에서의 기준 인버터를 교번적으로 설정할 수 있다.In particular, in the case of using two inverters, one switching period may be divided into two switching half cycles to alternately set a reference inverter in each switching half cycle.
상기 인버터 제어부(230)는, 제1 전압 벡터를 생성하여, 기준 인버터를 제어하며, 상기 제1 전압 벡터와는 위상이 180도 차이가 나는 제2 전압 벡터로 연동 인버터를 제어할 수 있다.The
또한, 상기 인버터 제어부(230)는, 제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하며, 상기 제1 모터(250a)에서 발생하는 제1 노이즈의 레벨의 극성과, 상기 제2 모터(250b)에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨의 극성이 반대가 되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터에 연동하여 구동하는 연동 인버터를 제어할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 인버터 제어부(230)는, 상기 기준 인버터의 구동을 위한 제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 연동 인버터를 제어할 수 있다.In addition, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연동 인버터로 구동될 때 발생한 출력 오차에 대응하도록 기준 인버터로 구동될 때 전압 지령치의 출력을 보상함으로써, 복수개의 모터가 안정적으로 구동되도록 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by compensating the output of the voltage command value when driven by the reference inverter to correspond to the output error generated when driven by the interlocking inverter, it is possible to control the plurality of motors to be driven stably.
이를 위해, 스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 소정 인버터가 기준 인버터로 구동될 때, 이전 스위칭 주기에서 연동 인버터로 구동될 때 발생한 출력 오차에 대응하는 전압 보상값을 3상 출력 전압 지령치(v*a, v*b, v*c)에 합산하여 전압 지령치의 출력을 보상할 수 있다.To this end, the switching control
이에 따라, 2이상의 인버터를 기준 인버터와 연동 인버터로 설정하여 제어하고, 기준 인버터로 설정되는 인버터를 변경하면서 제어할 때, 발생할 수 있는 출력 오차를 전압 보상 방식으로 보상할 수 있으며, 더욱 안정적이고 정확한 연동 제어가 가능하다.Accordingly, when two or more inverters are controlled by setting the reference inverter and the interlocking inverter, and controlling the inverter set as the reference inverter while controlling the inverter, the output error that may occur can be compensated by the voltage compensation method, and more stable and accurate. Interlocking control is possible.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어부(230)의 내부 블록도 중 일부를 예시한 것이다. 5B illustrates a portion of an internal block diagram of the
도 5a와 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어부(230)는 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부(340), 상기 전압 지령 생성부(340)의 출력을 좌표 변환하는 축변환부(350), 상기 축변환부(350)의 출력에 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 기준 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.5A and 5B, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스위칭 제어 신호 출력부(360)는 상기 축변환부(350)의 출력에 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 생성하는 듀티 생성부(361), 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 상기 듀티 생성부(361)에서 생성된 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 시프트(shift)시키는 듀티 변환부(362), 및, 상기 듀티 변환부(362)의 출력에 기초하여 상기 보상 전압값을 생성하는 전압 보상부(363)를 포함할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the switching control
실시예에 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어부(230)는 인버터의 개수에 대응하는 개수로 도 5b에서 예시된 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 스위칭 제어 신호 출력부(360)를 구비할 수도 있다. According to an embodiment, the
예를 들어, 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)를 사용하는 경우에 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 스위칭 제어 신호 출력부(360) 중 적어도 일부를 한 쌍(pair)씩 구비하여 각 인버터(200a, 200b)를 제어할 수 있다. For example, when the
전압 지령 생성부(340)는, 전류 지령치에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(vsd, vsq)를 생성할 수 있다.The voltage
생성된 d축, q축 전압 지령치(vsd, vsq)는, 축변환부(350)에 입력된다.The generated d-axis and q-axis voltage command values vsd and vsq are input to the
도 5a와 도 5b를 참조하면, 축변환부(350)는, 속도 연산부(320) 및 전압 지령 생성부(340)로부터의 입력에 기초하여, 축변환을 수행할 수 있다.5A and 5B, the
축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행하고, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(va, vb, vc)를 출력하게 된다.The
한편, 상기 축변환부(350)에서 출력되는 3상 출력 전압 지령치(va, vb, vc)에는 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값(vx_error)이 합산될 수 있다. On the other hand, the three-phase output voltage command value (va, vb, vc) output from the
듀티 생성부(361)는 해당 인버터가 기준 인버터로 구동될 때, 축변환부(350)에서 출력되는 3상 출력 전압 지령치(va, vb, vc)에 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값(vx_error)이 합산된 보상 전압 지령치(va', vb', vc')에 기초하여 복수의 스위칭 소자를 스위칭하는 PWM 스위칭 신호(Ta, Tb, Tc)를 생성할 수 있다.The
예를 들어, a상 스위치를 위한 듀티(Ta)는 전압 지령치(va 또는 va')와 최대값 vdc의 비율로 정해질 수 있다.For example, the duty Ta for the a-phase switch may be determined by the ratio of the voltage command value va or va 'and the maximum value vdc.
ex) Tx=vx/vdcex) Tx = vx / vdc
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어부(230)은 전압 지령치의 레벨을 제한하는 리미터(371)를 더 포함할 수 있다. 도 5b를 참조하면, 3보상 전압 지령치(va', vb', vc')가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(371)가 축변환부(350)의 입력을 받도록 배치될 수 있다.On the other hand, the
예를 들어, 리미터(371)는 dc단 전압(vdc)을 제한 레벨로 설정하여, 보상 전압 지령치(va', vb', vc')가 vdc보다 큰 경우에는 vdc를 출력하고, -vdc보다 작은 경우에는 -vdc를 출력할 수 있다.For example, the
리미터(371)는 레벨이 제한된 보상 전압 지령치(va', vb', vc')를 출력할 수 있다. 보상 전압 지령치(va', vb', vc')가 제한 범위를 초과하지 않으면 그대로 출력될 것이다.The
한편, 전압 지령치의 레벨을 제한하는 리미터는 전압 지령 생성부(340)와 축변환부(350) 사이에 배치되거나 전압 지령 생성부(340) 내부에 구비될 수도 있다.The limiter for limiting the level of the voltage command value may be disposed between the
본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어부(230)는 보상 전압 지령치(va', vb', vc')에 오프셋 전압을 합산하는 오프셋 전압부(372)를 더 포함할 수 있다.The
예를 들어, 도 5b와 같이 오프셋 전압부(372)는 3상 전압 중 최대값(vmax)과 최소값(vmin)을 이용하여 오프셋 전압(vsn)을 생성할 수 있다. 오프셋 전압(vsn)은 도 5b의 예에 한정되지 않고 설계에 따라 달라질 수 있다.For example, as illustrated in FIG. 5B, the offset
한편, 듀티 변환부(362)는 해당 인버터가 연동 인버터로 구동될 때, 상기 듀티 생성부(361)에서 생성된 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 시프트(shift)시킨 PWM 스위칭 신호(Ta', Tb', Tc')를 생성할 수 있다. The
예를 들어, 듀티 변환부(362)는 상기 듀티 생성부(361)에서 생성된 PWM 스위칭 신호(Ta, Tb, Tc)에 의한 전압 벡터와 180도 위상 차이가 나도록 상기 듀티 생성부(361)에서 생성된 PWM 스위칭 신호(Ta, Tb, Tc)를 시프트시킬 수 있다.For example, the
듀티 변환부(362)에서 출력되는 PWM 스위칭 신호(Ta', Tb', Tc')에 따라 연동 인버터로 설정된 인버터에 구비되는 스위칭 소자들이 턴 온/오프될 수 있다.According to the PWM switching signals Ta ', Tb', and Tc 'output from the
또한, 듀티 변환부(362)는 기준 인버터의 구동을 위한 제1 전압 벡터에 따라, 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되는 제2 전압 벡터에 대응하는 PWM 스위칭 신호(Ta', Tb', Tc')를 생성할 수 있다.In addition, the
이에 따라, 연동 인버터에 대응하는 노이즈 레벨의 극성과 기준 인버터에 대응하는 모터의 노이즈 레벨의 극성과, 상기 제2 모터(250b)에서 발생하는 반대가 될 수 있다.Accordingly, the polarity of the noise level corresponding to the interlocked inverter and the polarity of the noise level of the motor corresponding to the reference inverter may be opposite to those generated by the
한편, 듀티 변환부(362)는 PWM 스위칭 신호(Ta, Tb, Tc)에 의한 전압 벡터와 180도 위상 차이가 나는 전압 벡터의 투영 벡터에 대응하도록 PWM 스위칭 신호(Ta', Tb', Tc')를 생성할 수 있다. 이에 대해서는 도 8을 참조하여 후술한다.On the other hand, the
전압 보상부(363)는, 상기 듀티 생성부(361) 및, 상기 듀티 변환부(362)의 출력에 기초하여 상기 보상 전압값(vx_error)을 생성할 수 있다.The
PWM 스위칭 신호의 시프트는 오차 성분이 되므로. 전압 보상부(363)는, 다음과 같이, 스위칭 타이밍 오차(Tx_error)는 상기 듀티 생성부(361)의 출력에서 상기 듀티 변환부(362)의 출력을 뺀 값일 수 있다.The shift of the PWM switching signal becomes an error component. In the
Tx_error=Tx-Tx'Tx_error = Tx-Tx '
더욱 바람직하게는, 스위칭 타이밍 오차(Tx_error)는 상기 듀티 생성부(361)의 출력에서 상기 듀티 변환부(362)의 출력을 뺀 값과 상기 듀티 생성부(361)의 출력의 비율로 설정될 수 있다.More preferably, the switching timing error Tx_error may be set as a ratio of a value obtained by subtracting the output of the
Tx_error=Tx-Tx'/TxTx_error = Tx-Tx '/ Tx
한편, 전압 보상부(363)는, 다음과 같이 스위칭 타이밍 오차(Tx_error)에 기준 전압값을 곱하여 상기 보상 전압값(vx_error)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 기준 전압값은 dc단 전압(vdc)일 수 있다.The
이에 따라, 스위칭 타이밍 오차(Tx_error)를 보상할 수 있는 보상 전압값(vx_error)을 생성할 수 있다. Accordingly, a compensation voltage value vx_error capable of compensating for the switching timing error Tx_error may be generated.
vx_error=Tx_error*vdcvx_error = Tx_error * vdc
이후, 듀티 생성부(361)는 해당 인버터가 기준 인버터로 구동될 때, 축변환부(350)에서 출력되는 3상 출력 전압 지령치(va, vb, vc)에 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값(vx_error)이 합산된 보상 전압 지령치(va', vb', vc')에 기초하여 복수의 스위칭 소자를 스위칭하는 PWM 스위칭 신호(Ta, Tb, Tc)를 생성할 수 있다.Thereafter, the
본 발명에 따르면, 일정 오차 성분(PWM Duty : Time 성분)을 전압으로 환산하여, 이를 전압 지령치 생성부(340)의 출력에 보상할 수 있다. 이와 같이, 오차를 전압 오차 성분으로 계산하여 간편하게 전압 지령치 생성부(340)의 출력에 보상함으로써, 하드웨어 추가, 소프트웨어 알고리즘 변경을 최소화하면서도 PWM 연동 제어가 가능하다.According to the present invention, a constant error component (PWM Duty: Time component) can be converted into a voltage, and this can be compensated for by the output of the voltage
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터와 연동 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터의 위상 차이를 관리함으로써 연동 제어에 따른 오차 발생을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 인버터 제어부(230)는, 상기 기준 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터와 상기 연동 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터의 위상 차이가 60도가 나도록 제어할 수 있다. 이에 대해서는 도 15 내지 도 17 등을 참조하여 후술한다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, an error caused by the interlocking control may be minimized by managing the phase difference between the voltage vector for driving the reference inverter and the voltage vector for driving the interlocking inverter. For example, the
도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.6 to 10 are views for reference to the operation of the motor drive apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6의 (a)는, 도 4의 모터 구동 장치(200)의 컨버터(210)의 전단인 입력단에서의 EMI 노이즈, 특히, 커몬 모드 노이즈(common mode)(Nsi)를 예시하며, 도 6의 (b)는, 도 4의 제1 모터(250a)에서의 커몬 모드 노이즈(Ncs)를 예시하며, 도 6의 (c)는, 도 4의 제2 모터(250b)에서의 커몬 모드 노이즈(Nsf)를 예시한다.FIG. 6A illustrates EMI noise, particularly common mode Nsi, at the input stage that is the front end of the converter 210 of the
도 6에 따르면, 서로 각각 구동되는, 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)로 인하여, 제1 모터(250a)에서의 커몬 모드 노이즈(Nsc)와, 제2 모터(250b)에서의 커몬 모드 노이즈(Nsf)가 합산되어, 입력단에서의 커몬 모드 노이즈(Nsi)와 같이 나타나게 된다.According to FIG. 6, the common mode noise Nsc in the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(230)는, EMI 노이즈를 저감하기 위하여, 도 6과 같이, 제1 모터(250a)에서 발생하는 제1 노이즈의 레벨의 극성과, 제2 모터(250b)에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨의 극성이, 반대가 되도록 제어할 수 있다.On the other hand, the
예를 들어, 인버터 제어부(230)는, 제1 모터(250a)에서 발생하는 제1 노이즈(Nsc)의 레벨의 극성을 기준으로, 제2 모터(250b)에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨(Nsf)의 극성이, 반대가 되도록 제어할 수 있다.For example, the
다른 예로, 인버터 제어부(230)는, 제2 모터(250b)에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨(Nsf)의 극성을 기준으로, 제1 모터(250a)에서 발생하는 제1 노이즈(Nsc)의 레벨의 극성이, 반대가 되도록 제어할 수 있다.As another example, the
한편, 인버터 제어부(230)는, 도 6와 같이, 특정 시점인 제1 시점에, 제1 모터(250a)에서 발생하는 제1 노이즈의 레벨의 극성과, 제2 모터(250b)에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨의 극성이, 반대가 되도록 제어할 수 있다.On the other hand, the
한편, 제1 모터(250a)에서의 커몬 모드 노이즈(Nsc)는, 제1 모터(250a)에서 누설되는 누설 전류(isa)에 의한 것일 수 있으며, 제2 모터(250b)에서의 커몬 모드 노이즈(Nsf)는, 제2 모터(250b)에서 누설되는 누설 전류(isb)에 의한 것일 수 있다.On the other hand, the common mode noise Nsc in the
또한, 도 6의 (b)의 제1 모터(250a)에서의 커몬 모드 노이즈(Nsc)의 극성은, 제1 모터(250a)에서 누설되는 제1 누설 전류(isa)의 극성에 대응할 수 있으며, 도 6의 (c)의 제2 모터(250b)에서의 커몬 모드 노이즈(Nsf)의 극성은, 제2 모터(250b)에서 누설되는 제2 누설 전류(isb)의 극성에 대응할 수 있다.In addition, the polarity of the common mode noise Nsc in the
이에 따라, 인버터 제어부(230)는, 제1 모터(250a)에서 누설되는 제1 누설 전류(isa)의 극성과, 제2 모터(250b)에서 누설되는 제2 누설 전류(isb)의 극성이, 반대가 되도록 제어할 수 있다.Accordingly, the
한편, 제1 모터(250a) 또는 제2 모터(250b)에서 누설되는 누설 전류는, 도 7에서와 같이, 제1 인버터(220a) 또는, 제2 인버터(220b)의 스위칭 소자들의 온 오프 동작에 의해 발생될 수도 있다.On the other hand, the leakage current leaked from the
도 7에서, 정극성(양의 방향)의 누설 전류는, 스위칭 소자의 상승 시간(rise time)에 발생될 수 있다. 부극성(음의 방향)의 누설 전류는, 스위칭 소자의 하강 시간(fall time)에 발생될 수 있다.In FIG. 7, a leakage current of positive polarity (positive direction) may be generated at the rise time of the switching element. Leakage current of negative polarity (negative direction) can be generated at the fall time of the switching element.
이에 따라, 인버터 제어부(230)는, 제1 인버터(220a) 및 제2 인버터(220b)의 스위칭 타이밍을 조절하여, 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있다.Accordingly, the
보다 상세하게는, 인버터 제어부(230)는, 제1 인버터(220a)의 스위칭 주기와, 제2 인버터(220b)의 스위칭 주기를 동기화시킬 수 있다.In more detail, the
인버터 제어부(230)는, 제1 인버터(220a) 및 제2 인버터(220b) 중 어느 하나를 기준 인버터로 설정하고, 나머지 인버터를 기준 인버터에 연동하여 구동하는 연동 인버터로 설정할 수 있다.The
연동 인버터는, 기준 인버터의 스위칭 소자 중 어느 하나가 턴 온되는 경우, 턴 오프되고, 기준 인버터의 스위칭 소자 중 어느 하나가 턴 오프되는 경우, 턴 온될 수 있다. 즉, 기준 인버터의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.The interlocking inverter may be turned off when any one of the switching elements of the reference inverter is turned on, and turned on when any one of the switching elements of the reference inverter is turned off. That is, it may operate in conjunction with the operation of the reference inverter.
인버터 제어부(230)는, 기준 인버터의 스위칭 타이밍에 대응하여, 연동 인버터의 스위칭 타이밍이 가변되도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(230)는, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어 방법을 사용할 수 있다.The
인버터 제어부(230)는, 제1 인버터(220a) 및 제2 인버터(220b) 중 어느 하나를 기준 인버터로 설정하고, 기준 인버터를 제어하기 위한, 제1 전압 벡터를 생성하여, 제1 전압 벡터를 기초로, 기준 인버터를 제어할 수 있다.The
예를 들어, 도 7에서, 인버터 제어부(230)는, 제1 인버터(220a)를 기준 인버터로 설정하고, 제1 인버터(220a) 내의 스위칭 소자의 온, 오프를 위한, 유효 벡터를 V51과 같이 생성할 수 있다. 또한, 인버터 제어부(230)는, 도 7에서와 같이, V51 유효 벡터를 기초로, 제1 인버터(220a)의 삼상의 상암 스위칭 소자를 제어할 수 있다.For example, in FIG. 7, the
인버터 제어부(230)는, 제1 모터(250a)에서 발생하는 제1 노이즈의 레벨의 극성과, 제2 모터(250b)에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨의 극성이 반대가 되도록, 제2 전압 벡터를 생성하여, 연동 인버터를 제어할 수 있다.The
특히, 인버터 제어부(230)는, 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되고, 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되는 경우, 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 연동 인버터를 제어할 수 있다.In particular, the
예를 들어, 도 8에서, 인버터 제어부(230)는, 제1 전압 벡터, V51에 대응하여, 제2 전압 벡터, V55를 생성할 수 있다. 또한, 인버터 제어부(230)는 도 7에서와 같이, V55 유효 벡터를 기초로, 제2 인버터(220b)의 삼상의 상암 스위칭 소자를 제어할 수 있다.For example, in FIG. 8, the
이와 같이, 각각의 모터(230a, 230b)를 하나의 인버터 제어부(230)로 제어하기 때문에 180도 위상을 반전하여 제어하면 두 모터(230a, 230b) 사이의 누설전류가 감쇄될 수 있다.As such, since each of the motors 230a and 230b is controlled by one
도 7에서와 같이, 제1 인버터(220a)와, 제2 인버터(220b)의 스위칭 타이밍을 제어함으로써, 도 3b의 입력단에서의 커몬 모드 노이즈(Nsix)와 비교하여, 도 6의 (a)와 같이, 입력단에서의 커몬 모드 노이즈(Nsi)가 현저히 저감된 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, the switching timings of the
한편, 상술한 바와 같이, 인버터 제어부(230)는, 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되고, 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되는 경우, 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되도록 제2 전압 벡터를 생성하므로, 제2 전압 벡터는, 도 8의 V52 내지 V57 중 어느 하나일 수 있다.On the other hand, as described above, the
본 발명의 인버터 제어부(230)는, 제2 전압 벡터를 제1 전압 벡터와 동일한 섹터에 위치하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 제2 전압 벡터가, 제1 전압 벡터와 동일한 섹터에서, 제1 전압 벡터의 투영된 형상으로 생성될 수 있다.The
예를 들어, 도 9에서, 제1 전압 벡터가 V51과 같이, 섹터 1에 생성되는 경우, 인버터 제어부(230)는, V52와 같이, 제2 전압 벡터를, 제1 전압 벡터가 생성되는 섹터와 동일한 섹터인, 섹터 1에, 임의의 선을 기준으로 제1 전압 벡터의 투영된 형상으로 생성할 수 있다. 제1 전압 벡터와 제2 전압 벡터가 동일한 섹터에 형성됨에 따라, 제어 편의성이 향상될 수 있다.For example, in FIG. 9, when the first voltage vector is generated in
본 발명의 인버터 제어부(230)는, 제2 전압 벡터를 제1 전압 벡터와 다른 섹터에 위치하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 제2 전압 벡터가, 제1 전압 벡터와 다른 섹터에서, 제1 전압 벡터의 투영된 형상으로 생성될 수 있다. 이 경우에, 제2 전압 벡터는, 도 8의 V53 내지 V57 중 어느 하나일 수 있다.The
특히, 제2 전압 벡터가, 제1 전압 벡터와 60도의 위상 차이를 가지도록 제어함으로써 오차 발생을 최소화할 수 있다.In particular, it is possible to minimize the occurrence of error by controlling the second voltage vector to have a phase difference of 60 degrees with the first voltage vector.
한편, 기준 인버터를 제1 인버터(220a)로 고정하는 경우, 즉, 인버터의 스위칭 타이밍을 제1 인버터(220a)에만 고정하는 경우, 제2 인버터(220b)의 기준(reference) 전압이 왜곡될 수 있다. 이에 따라, 목적하는 제2 인버터 스위칭 제어 신호(Sicb)를 출력할 수 없어, 제2 모터(250b)의 제어 오류가 발생될 수 있다.Meanwhile, when the reference inverter is fixed to the
본 발명의 모터 구동 장치(200)는, 이러한 제어 오류를 해결하기 위해, 제1 인버터(220a) 및 제2 인버터(220b)를 교번하여 제어할 수 있다. 즉, 인버터 제어부(230)는, 스위칭 반주기에서, 제1 인버터(220a)를 기준 인버터로 설정하여, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)를 동기 구동하고, 나머지 스위칭 반주기에서, 제2 인버터(220b)를 기준 인버터로 설정하여, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)를 동기 구동할 수 있다.The
구체적으로, 인버터 제어부(230)는, 도 10에서와 같이, 제1 스위칭 주기(Tsa) 중, 제1 스위칭 반주기(Ts1)에서, 제1 인버터(220a)를 기준 인버터로 설정하고, 제2 인버터(220b)를 연동 인버터로 설정할 수 있다. 또한, 인버터 제어부(230)는, 제1 스위칭 주기(Tsa) 중, 나머지 스위칭 반주기인, 제2 스위칭 반주기(Ts2)에서, 제2 인버터(220b)를 기준 인버터로 설정하고, 제1 인버터(220a)를 연동 인버터로 설정할 수 있다.Specifically, the
마찬가지로, 인버터 제어부(230)는, 제2 스위칭 주기(Tsb) 중, 제3 스위칭 반주기(Ts3)에서, 제1 인버터(220a)를 기준 인버터로 설정하고, 제2 인버터(220b)를 연동 인버터로 설정할 수 있다. 또한, 인버터 제어부(230)는, 제2 스위칭 주기(Tsb) 중, 나머지 스위칭 반주기인, 제4 스위칭 반주기(Ts4)에서, 제2 인버터(220b)를 기준 인버터로 설정하고, 제1 인버터(220a)를 연동 인버터로 설정할 수 있다.Similarly, the
상술한, 교번 제어는, 모터 동작시, 전 구간에서 수행될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 모터 구동 장치(200)는, 제1 인버터(220a) 및 제2 인버터(220b)의 기준 전압 왜곡을 감소시킬 수 있다.The above-described alternating control may be performed in all sections during the motor operation. Accordingly, the
한편, 본 발명의 모터 구동 장치(200)가 공기조화기(50)의 실내팬(109a) 및/또는 실외팬(105a)에 구비되는 경우, 실내팬(109a) 및/또는 실외팬(105a)은, 주어진 캐리어 주파수(예를 들어, 20khz)에서, 평균 출력 값만 만족하면 되므로, 제1 인버터(220a) 및 제2 인버터(220b)를 교번 제어해도 문제될 것 없다.On the other hand, when the
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 연동 제어에서 발생할 수 있는 에러에 관한 설명에 참조되는 도면이다.11 is a view referred to for describing an error that may occur in the interlocking control according to an embodiment of the present invention.
도 11은 제1 인버터(220a) 및 제2 인버터(220b)를 교번 제어하는 경우, 복수의 실내팬(109a) 및/또는 실외팬(105a)의 출력과, 에러와의 관계를 나타내는 표이다.11 is a table showing the relationship between the outputs of the plurality of
한편, 본 발명의 모터 구동 장치(200)는, 공기조화기(50)의 실내팬(109a) 및/또는 실외팬(105a)을 구동하는 모터 구동 장치(200)일 수 있으므로, 도 11의 Fan1의 출력은 제1 모터(250a)의 출력, Fan2는 제2 모터(250b)의 출력으로 이해될 수 있다.Meanwhile, since the
도 11에서, 인버터 제어부(230)는, 제1 스위칭 주기(Tsa) 중, 제1 스위칭 반주기(Ts1)에서, 제1 인버터(220a)를 기준 인버터로 설정하고, 제2 인버터(220b)를 연동 인버터로 설정할 수 있다.In FIG. 11, the
제1 스위칭 반주기(Ts1)에서, 제1 인버터(220a)가 기준 인버터이므로, 인버터 제어부(230)는, 제1 모터(250a)의 목표 출력 10에 대응하는 제1 전압 벡터를 생성할 수 있다.In the first switching half cycle Ts1, since the
또한, 인버터 제어부(230)는, 제2 전압 벡터를 제1 전압 벡터와 동일한 섹터에 생성할 수 있다. 제2 전압 벡터는, 임의의 선을 기준으로, 제1 전압 벡터의 투영된 형상으로 생성될 수 있다.In addition, the
제2 전압 벡터가 제1 전압 벡터를 기초로, 생성되므로, 제2 모터(250a)의 실제 출력도, 10일 수 있다. 이에 따라, 제2 모터(250a)에는, 3의 출력 오차가 발생될 수 있다.Since the second voltage vector is generated based on the first voltage vector, the actual output of the
다음, 인버터 제어부(230)는, 제1 스위칭 주기(Tsa) 중, 제2 스위칭 반주기(Ts2)에서, 제2 인버터(220b)를 기준 인버터로 설정하고, 제1 인버터(220a)를 연동 인버터로 설정할 수 있다.Next, the
제2 스위칭 반주기(Ts2)에서, 제2 인버터(220a)가 기준 인버터이므로, 인버터 제어부(230)는, 제2 모터(250b)의 목표 출력과, 제1 스위칭 반주기(Ts1)의 출력 오차를 고려하여 제1 전압 벡터를 생성할 수 있다. 도 11에서와 같이, 인버터 제어부(230)는, 제1 스위칭 반주기(Ts1)의 출력 오차 3과, 목표 출력 7을 고려하여, 실제 출력 4를 출력할 수 있다.In the second switching half cycle Ts2, since the
인버터 제어부(230)는, 제1 전압 벡터를 기초로 제2 전압 벡터를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 제2 전압 벡터는, 제1 전압 벡터를 기초로 생성되므로, 제2 스위칭 반주기(Ts2)에서, 제1 모터(250a)의 실제 출력도, 4일 수 있다. 이에 따라, 제1 모터(250a)에는, -6의 출력 오차가 발생될 수 있다.The
다음, 인버터 제어부(230)는, 제2 스위칭 주기(Tsb) 중, 제3 스위칭 반주기(Ts3)에서, 제1 인버터(220a)를 기준 인버터로 설정하고, 제2 인버터(220b)를 연동 인버터로 설정할 수 있다.Next, the
제3 스위칭 반주기(Ts3)에서, 제1 인버터(220a)가 기준 인버터이므로, 인버터 제어부(230)는, 제2 모터(250b)의 목표 출력과, 제2 스위칭 반주기(Ts2)의 출력 오차를 고려하여, 제1 전압 벡터를 생성할 수 있다. 도 11에서와 같이, 인버터 제어부(230)는, 제3 스위칭 반주기(Ts3)에서, 출력 오차, -6과, 목표 출력 10을 고려하여, 실제 출력 16을 출력할 수 있다.In the third switching half cycle Ts3, since the
인버터 제어부(230)는, 제1 전압 벡터를 기초로, 제2 전압 벡터를 생성할 수 있다. 제2 전압 벡터에 의해, 제2 모터(250b)는, 실제 출력 16이 출력될 수 있다. 이에 따라, 제2 모터(250b)에는, 9의 출력 오차가 발생될 수 있다.The
다음, 인버터 제어부(230)는, 제4 스위칭 반주기(Ts4)에서, 제2 인버터(230b)를 기준 인버터로 설정하고, 제1 인버터(230a)를 연동 인버터로 설정할 수 있다.Next, the
도 11에서, 제2 모터(250b)의 출력 오차인 9가, 목표 출력인 7 이상이므로, 인버터 제어부(230)는, 제2 모터(250b)에 실제 출력 0을 출력할 수 있다. 이에 따라, 제1 모터(250a)에도 실제 출력 0이 출력될 수 있다.In FIG. 11, since the
결국, 인버터 제어부(230)가, 도 10의 교번 제어를 수행함에도 불구하고, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)의 목표 출력이 상이한 경우, 출력 오차가 발산하여, 제1 모터(250a) 및 제2 모터(250b)에 0 출력이 발생하는 구간(도 11의 Ts4)이 존재하게 된다.As a result, when the
이는, 모터 구동 장치(200)의 제어 정확성을 감소시키고, 제1 모터(250a) 및/또는 제2 모터(250b)가 정지될 수도 있다. This reduces the control accuracy of the
도 12 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 에러 보상 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.12 to 17 are views referred to for describing various error compensation methods according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 모터 구동 장치(200)는, 이러한 교번 제어시, 발생할 수 있는, 크기 오차를 보상하기 위해, 크기 보상 벡터를 출력할 수 있다.The
구체적으로, 인버터 제어부(230)는, 제1 모터(250a) 및 제2 모터(250b)의 출력 오차 중 적어도 어느 하나의 출력 오차가 기설정된 오차 값 이상인 경우, 크기 보상 벡터를 생성하여, 제1 인버터(220a) 또는 제2 인버터(220b)를 제어할 수 있다.Specifically, the
이때, 인버터 제어부(230)는, 크기 보상 벡터가, 제1 전압 벡터 또는 제2 전압 벡터가 위치하는 섹터가 아닌 섹터에 위치하도록 제어할 수 있다.In this case, the
또는, 인버터 제어부(230)는, 크기 보상 벡터가, 제1 전압 벡터 또는 제2 전압 벡터의 위상과 반대되는 위상을 가지도록 제어할 수도 있다.Alternatively, the
예를 들어, 제1 인버터(220a)가 기준 인버터로 설정되고, 제2 인버터(220b)가 연동 인버터로 설정되며, 제1 전압 벡터가 도 8의 V51과 같이 생성될 수 있다. 이때, 제2 전압 벡터는, V51과 동일한 섹터에 존재하는, V52로 생성되어야 하나, 제2 모터(250b)의 출력 오차가 기설정된 오차 값 이상인 경우, 인버터 제어부(230)는, 크기 보상 벡터를 제1 섹터가 아닌, V53 내지 V57에 생성되도록 제어할 수 있다.For example, the
상술한 예에서, 제2 전압 벡터가 크기 보상 벡터인 것만을 설명하나, 제1 모터(250a) 및 제2 모터(250b)의 출력 오차에 따라, 제1 전압 벡터가 크기 보상 벡터가 될 수 있음은 물론이다.In the above-described example, only the second voltage vector is the magnitude compensation vector, but according to the output error of the
한편, 크기 보상 벡터는, 생성되어야 할 제1 전압 벡터 또는 생성되어야 할 제2 전압 벡터와 가장 멀리 떨어진 섹터에 생성되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the magnitude compensation vector is preferably generated in a sector farthest from the first voltage vector to be generated or the second voltage vector to be generated.
예를 들어, 상술한 예에서, 크기 보상 벡터는, 섹터 1과 가장 멀리 떨어진, 섹터 4 또는 섹터 5에 생성되는 것이 바람직하다.For example, in the above example, the magnitude compensation vector is preferably generated in
한편, 기설정된 오차 값은, 제1 모터(250a) 또는 제2 모터(250b)의 목표 출력, 실제 출력, 누적 오차 값 등을 고려하여 설정될 수 있다.The preset error value may be set in consideration of a target output, an actual output, a cumulative error value, or the like of the
도 12는, 크기 보상 벡터에 의한 출력 오류 감소를 설명하기 위한 표이다.12 is a table for explaining output error reduction by the magnitude compensation vector.
도 12는, 도 11과 유사하지만, 제4 스위칭 반주기(Ts4)에서 크기 보상 벡터가 출력되는 것에 그 차이가 있다. 이하, 도 11과 동일한 설명은 생략하고, 제3 스위칭 반주기(Ts3) 및 제4 스위칭 반주기(Ts4)에서의 상세 동작을 살펴본다.FIG. 12 is similar to FIG. 11 except that the magnitude compensation vector is output in the fourth switching half-cycle Ts4. Hereinafter, the same description as in FIG. 11 will be omitted, and the detailed operations of the third switching half cycle Ts3 and the fourth switching half cycle Ts4 will be described.
도 11에서와 같이, 제3 스위칭 반주기(Ts3)에서, 제1 모터(250a)의 출력 오차는, 0이고, 제2 모터(250b)의 출력 오차는, 9일 수 있다.As illustrated in FIG. 11, in the third switching half cycle Ts3, an output error of the
제4 스위칭 반주기(Ts4)에서, 제2 인버터(220b)가 기준 인버터이고, 제2 모터(250b)의 출력 오차인 9가, 제2 모터(250b)의 목표 출력 또는 최대 출력인 7을 초과하므로, 인버터 제어부(230)는, 크기 보상 벡터를, 당초 제1 전압 벡터가 위치 해야하는 제1 섹터가 아닌, 제4 섹터 또는 제5 섹터에 생성되도록 제어할 수 있다. 한편, 제1 전압 벡터는, 여전히, 제1 섹터에 생성될 수 있다.In the fourth switching half cycle Ts4, since the
제2 모터(250b)는, 제2 전압 벡터를 기초로 실제 출력 -6을 출력하고, 제1 모터(250a)는, 제1 전압 벡터를 기초로 실제 출력 7을 출력할 수 있다. 이때, 제2 모터(250b)의 출력 오차는, -4이고, 제1 모터(250a)의 출력 오차는, -3일 수 있다.The
도 12에서와 같이, 인버터 제어부(230)가 소정 조건에서 크기 보상 벡터를, 생성함에 따라, 도 11과 달리 출력 오차가 발산하지 않음을 알 수 있다.As shown in FIG. 12, as the
도 13은, 제1 인버터(220a) 및 제2 인버터(220b)를 교번 제어하는 경우, 위상 오차를 보상하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 13 is a diagram for describing a method for compensating for a phase error when the
상술한 바와 같이, 인버터 제어부(230)는, 제2 전압 벡터를 제1 전압 벡터와 동일한 섹터에 위치하도록 제어할 수 있다.As described above, the
이때, 제2 전압 벡터와 제1 전압 벡터가, 동일한 섹터 내에서 위상이 근사한 경우, 위상 오차가 누적될 수 있다. 본 발명의 모터 구동 장치(200)는, 이러한 문제를 해결하기 위해, 위상 보상 벡터를 생성할 수 있다.In this case, when the second voltage vector and the first voltage vector have approximate phases in the same sector, phase errors may accumulate. In order to solve this problem, the
인버터 제어부(230)는, 제1 전압 벡터와 제2 전압 벡터의 위상차가, 기설정된 위상 차이 이하인 경우, 제1 위상 보상 벡터 및 제2 위상 보상 벡터를 생성하여, 제1 인버터(220a) 또는 제2 인버터(220b)를 제어하되, 제1 위상 보상 벡터 및 제2 보상 벡터의 합성 벡터가, 제1 전압 벡터 또는 제2 전압 벡터가 되도록 제어할 수 있다.The
또한, 인버터 제어부(230)는, 제1 위상 보상 벡터를 제1 스위칭 주기(Tsa)의 반주기에서 생성하고, 제2 위상 보상 벡터를 제2 스위칭 주기(Tsb)의 반주기에서 생성할 수 있다.In addition, the
예를 들어, 제1 인버터(220a)가 기준 인버터로 설정되고, 제2 인버터(220b)가 연동 인버터로 설정되며, 제1 전압 벡터가, 도 13의 V1301과 같이 생성될 수 있다. 이때, 제2 전압 벡터가 도 13의 V1303과 같이 생성되어야 하나, 제1 전압 벡터 및 제2 전압 벡터의 위상차가 기설정된 위상 차이 이하인 경우, 인버터 제어부(230)는, V1303 대신, 제1 위상 보상 벡터인 V1305과, 제2 위상 보상 벡터인 V1307을 생성할 수 있다.For example, the
또한, 인버터 제어부(230)는, 제1 위상 보상 벡터인 V1305를, 제1 스위칭 주기(Tsa)의 제2 스위칭 반주기(Ts2)에서 생성하고, 제2 위상 보상 벡터인 S107을 제2 스위칭 주기(Tsb)의 제4 스위칭 반주기(Ts4)에서 생성할 수 있다.In addition, the
한편, 기설정된 위상 차이는, 스위칭 주기, 인버터 출력, 스위칭 주파수 등을 고려하여 설정될 수 있고, 예를 들어, 30도 일 수 있다.Meanwhile, the preset phase difference may be set in consideration of a switching period, an inverter output, a switching frequency, and the like, and may be, for example, 30 degrees.
도 7과 같이, EMI 노이즈(Noise) 저감을 위한 PWM 연동제어는 PWM 출력을 강제로 시프트(Shift)시켜, 제어의 안정성이 저하될 수 있다. 따라서, PWM 출력을 강제로 시프트하여 발생되는 오차를 보상할 필요가 있다.As shown in FIG. 7, in the PWM interlocking control for reducing EMI noise, the PWM output is forcibly shifted, thereby reducing stability of the control. Therefore, it is necessary to compensate the error caused by forcibly shifting the PWM output.
크기 보상 벡터를 이용하는 방식은 출력 오차가 일정 수준 이상이 되면 강제로 출력 오차를 상쇄하는 크기 보상 벡터를 사용하는 것이다. 따라서, 크기 보상 벡터를 이용하는 방식은 출력 오차의 발산을 방지하는 것에는 효과적이지만 평상시 출력 오차를 최소화하여 관리하는 방안으로는 효과적이지 못하다.The method of using the magnitude compensation vector uses a magnitude compensation vector forcibly canceling the output error when the output error exceeds a predetermined level. Therefore, the method using the magnitude compensation vector is effective to prevent the output error from diverging, but it is not effective as a method of minimizing and managing the output error.
하지만, 도 4, 도 5a, 도 5b 등을 참조하여 설명한 것과 같이, 축변환부(350)의 출력에 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 기준 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 전압 오차 방식이, 출력 오차를 최소화하여 관리하는 측면에서 장점이 있다.However, as described with reference to FIGS. 4, 5A, 5B, and the like, the compensation voltage value corresponding to the output error generated in the half cycle driven by the interlock inverter to the output of the
즉, 다음 주기의 PWM 출력에 오차를 전압값 형태로 치환화고 벡터 보상을 통해, EMI 노이즈를 저감하면서 이전 주기의 유효 전압 오차도 바로 보상할 수 있다.That is, by replacing the error in the form of voltage value in the PWM output of the next cycle and performing vector compensation, the effective voltage error of the previous cycle can be compensated immediately while reducing EMI noise.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치(200) 및 공기조화기(50)는, 공통의 입력 교류 전원(201)에 기초하여 동작하며, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)를 각각 구동하는 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b) 및, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 상기 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)를 제어하는 인버터 제어부(230)를 포함할 수 있다.The
도 14에서 Inv1와 Inv2는 각각 상술한 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)로 이해될 수 있다.Inv1 and Inv2 in FIG. 14 may be understood as the
스위칭 한 주기를 제1 반주기(T1)와 제2 반주기(T2)로 구분할 때, 상기 인버터 제어부(230)는, 스위칭 한 주기의 제1 반주기(T1)에서, 상기 제1 인버터(220a)를 기준 인버터로 설정하고, 상기 제2 인버터(220b)를 상기 기준 인버터에 연동하여 구동되는 연동 인버터로 설정하며, 상기 제1 반주기(T1)의 다음 반주기인 제2 반주기(T2)에서 상기 제1 인버터(220a)를 상기 연동 인버터로 설정하고 상기 제2 인버터(220b)를 상기 기준 인버터로 설정할 수 있다.When the switched cycle is divided into a first half cycle T1 and a second half cycle T2, the
도 14에서 master로 설정된 인버터는 기준 인버터일 수 있고, slave로 설정된 인버터는 연동 인버터로 이해될 수 있다.In FIG. 14, an inverter set as a master may be a reference inverter, and an inverter set as a slave may be understood as an interlocking inverter.
인버터 제어부(230)는, 상기 제1 인버터(220a)의 스위칭 주기와, 상기 제2 인버터(220b)의 스위칭 주기를 동기화할 수 있고, 제1 인버터(220a) 및 제2 인버터(220b)를 연동하여 제어할 수 있다. 즉, 스위칭 반주기에서 어느 하나의 인버터를 기준 인버터로 설정하고, 나머지 인버터를 연동 인버터로 설정하여 기준 인버터에 연동하여 동작하도록 제어하며, 다음 반주기에서는 교번적으로 기준 인버터를 변경할 수 있다.The
예를 들어, 인버터 제어부(230)는, 제1 반주기(T1)에서 기준 인버터인 제1 인버터(220a)로 공급되는 PWM 스위칭 신호(Tx1)에 기초하여 연동 인버터인 제2 인버터(220b)로 공급되는 PWM 스위칭 신호(Tx2)를 생성할 수 있다.For example, the
다음 제2 반주기(T2)에서, 기준 인버터인 제2 인버터(220b)로 공급되는 PWM 스위칭 신호(Tx2)에 기초하여 연동 인버터인 제1 인버터(220a)로 공급되는 PWM 스위칭 신호(Tx1)를 생성할 수 있다.Next, in the second half period T2, the PWM switching signal Tx1 supplied to the
여기서, 연동 인버터로 공급되는 PWM 스위칭 신호는 기준 인버터로 공급되는 PWM 스위칭 신호의 스위칭 시점을 변경하여 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있다.Here, the PWM switching signal supplied to the interlocking inverter may reduce the common mode noise by changing the switching timing of the PWM switching signal supplied to the reference inverter.
예를 들어, 인버터 제어부(230)는, 도 7과 같이, 제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하며, 상기 제1 모터(250a)에서 발생하는 제1 노이즈의 레벨의 극성과, 상기 제2 모터(250b)에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨의 극성이 반대가 되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터에 연동하여 구동하는 연동 인버터를 제어할 수 있다.For example, the
또한, 인버터 제어부(230)는, 상기 기준 인버터의 구동을 위한 제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 연동 인버터를 제어할 수 있다.In addition, the
본 발명에 따르면, 인버터(220a, 220b)의 부하가 각각 있을 경우에도 연동제어가 가능하며, 연동제어로 인한 유효 벡터 전압의 오차도 보상할 수 있다. 특히, PWM 연동제어에 의해 발생되는 오차를 바로 보상하는 것이 바람직하다. According to the present invention, even when there are loads of the
이를 위해, 인버터 제어부(230)는, 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하도록 상기 기준 인버터로 구동되는 반주기에서 전압 지령치의 출력을 보상하여 상기 제1 인버터(220a) 및 상기 제2 인버터(220b)를 제어할 수 있다.To this end, the
도 5b를 참조하며 상세히 설명한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어부(230)는 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부(340), 상기 전압 지령 생성부(340)의 출력을 좌표 변환하는 축변환부(350), 상기 축변환부(350)의 출력에 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 기준 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.As described in detail with reference to FIG. 5B, the
여기서, 스위칭 제어 신호 출력부(360)는 상기 축변환부(350)의 출력에 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 생성하는 듀티 생성부(361), 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 상기 듀티 생성부(361)에서 생성된 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 시프트(shift)시키는 듀티 변환부(362), 및, 상기 듀티 변환부(362)의 출력에 기초하여 상기 보상 전압값을 생성하는 전압 보상부(363)를 포함할 수 있다.Here, the switching control
도 14를 참조하면, 제1 반주기(T1)에서는, 기준 인버터인 제1 인버터(220a)에서는 이전 반주기의 전압 에러(error)에 대응하여 전압 보상부(363)에서 생성된 보상 전압값을 반영하여 전압 오차 보상을 수행하고, 연동 인버터인 제2 인버터(220b)에서는 전압 에러(error)를 산출할 수 있다.Referring to FIG. 14, in the first half period T1, the
또한, 제2 반주기(T2)에서는, 기준 인버터인 제2 인버터(220b)에서는 이전 반주기의 전압 에러(error)에 대응하여 전압 보상부(363)에서 생성된 보상 전압값을 반영하여 전압 오차 보상을 수행하고, 연동 인버터인 제1 인버터(220a)에서는 전압 에러(error)를 산출할 수 있다.In addition, in the second half period T2, the
이와 같이, 교번 보상을 통해 전압 오차를 저감할 수 있고, 오차가 누적되어 발산하는 것도 방지할 수 있다.In this way, the voltage error can be reduced through the alternating compensation, and the error can be prevented from accumulating and diverging.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어기에서 원하는 전압만큼 출력하고, 오차성분을 전압으로 환산하여 보상함으로써, 간편하게 전압 오차를 저감할 수 있는 듀티의 PWM 신호를 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by outputting a desired voltage from the controller and compensating for the error component by converting the voltage, it is possible to generate a PWM signal having a duty that can easily reduce the voltage error.
이에 따라, 스위칭 시간(PWM Duty)을 직접 보상하기 위해, 오차 계산, 보상해야 되는 듀티를 계산해야 하는 복잡함을 제거할 수 있다. 따라서, 소프트웨어적으로 EMI를 저감할 수 있고, 모터의 커몬 모드 노이즈 저감을 통해 누설 전류를 감소할 수 있다. 또한, EMI 저감을 하기 위한 하네스 코어(Core) 등을 제거하여 제조비용도 감소시킬 수 있는 장점이 있다.Accordingly, in order to directly compensate the switching duty (PWM Duty), the complexity of calculating the error and the duty to be compensated can be eliminated. Therefore, EMI can be reduced by software, and leakage current can be reduced by reducing common mode noise of the motor. In addition, there is an advantage that can reduce the manufacturing cost by removing the harness core (Core) for reducing EMI.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 13과 같이, 모터 구동 장치(200)가, 위상 오차를 보상함에 따라, 제어 정확성이 향상되고, 모터의 안정적 구동이 가능해질 수 있다. According to one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 13, as the
더욱 바람직하게는, 전압 보상 제어 방법에 병행하여 기준 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터와 연동 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터의 위상 차이를 관리함으로써 연동 제어에 따른 오차 발생을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 인버터 제어부(230)는, 상기 기준 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터와 상기 연동 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터의 위상 차이가 60도가 나도록 제어할 수 있다. More preferably, by managing the phase difference between the voltage vector for driving the reference inverter and the voltage vector for driving the interlocking inverter in parallel to the voltage compensation control method, it is possible to minimize the occurrence of errors due to the interlocking control. For example, the
도 15 내지 도 17은 전압 벡터의 최적 위상 제어에 관한 설명에 참조되는 도면이다.15 to 17 are diagrams referred to for explaining the optimum phase control of the voltage vector.
도 15를 참조하면, 인버터 제어부(230)는, 기준 인버터 구동을 위한 기준 전압 벡터(Vm)를 생성하여 기준 인버터를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 15, the
또한, 인버터 제어부(230)는, 기준 벡터(Vm)에 기초하여, 연동 인버터 구동을 위한 연동 전압 벡터를 생성하여 연동 인버터를 제어할 수 있다. In addition, the
이 경우에, 인버터 제어부(230)는, 기준 전압 벡터(Vm)와 동일한 섹터에서 기준 전압 벡터(Vm)의 투영된 형상으로 생성된 연동 전압 벡터(Vs')로 연동 인버터를 제어하거나 기준 전압 벡터(Vm)와 다른 섹터에서 기준 전압 벡터(Vm)의 투영된 형상으로 생성된 연동 전압 벡터(Vs'')로 연동 인버터를 제어할 수 있다.In this case, the
기준 전압 벡터(Vm)와 연동 전압 벡터(Vs' 또는 Vs'')의 위상이 가까운 경우, 위상 오차가 누적될 수 있어 위상 차이를 관리하는 측면에서는 다른 섹터에서 생성된 연동 전압 벡터(Vs'')가 장점이 있다.When the phase of the reference voltage vector Vm and the interlock voltage vector Vs' or Vs' 'are close, phase errors may accumulate, so in view of managing the phase difference, the interlock voltage vector Vs " ) Has the advantage.
하지만, 이 경우에도, 전압 출력 오차는 발생할 수 있으므로, 더욱 바람직하게 인버터 제어부(230)는, 상기 기준 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터와 상기 연동 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터의 위상 차이(θs)가 60도가 나도록 제어할 수 있다. However, even in this case, a voltage output error may occur, and more preferably, the
도 8과 도 15를 참조하면, 제1 전압 벡터(V51)에 대응하는 제2 전압 벡터는, V52 내지 V57 중 어느 하나일 수 있다. 기준 전압 벡터(Vm)와 연동 전압 벡터(Vs)와 같이, V52는 제1 전압 벡터(V51)와 동일 섹터에 위치하고, 위상 차이가 작으므로 위상 오차 측면에서 단점이 있다. 또한, V54 내지 V56는 제1 전압 벡터(V51)와 다른 섹터에 위치하나, 강제로 벡터를 지나치게 시프트해야 하기 때문에 일회성이 아닌 평상시의 제어 방법으로는 바람직하지 않다.8 and 15, the second voltage vector corresponding to the first voltage vector V51 may be any one of V52 to V57. Like the reference voltage vector Vm and the interlock voltage vector Vs, V52 is located in the same sector as the first voltage vector V51 and has a disadvantage in terms of phase error because the phase difference is small. In addition, although V54 to V56 are located in a different sector from the first voltage vector V51, it is not preferable as a normal control method which is not one-time because the vector must be forcibly shifted forcibly.
따라서, 제1 전압 벡터(V51)와 위상 차이가 60도인 V53, V57이 제2 벡터로 선택되는 것이 평상시의 오차 방지를 위해서 효과적일 수 있다.Therefore, it may be effective to prevent an error in everyday use when V53 and V57 having a phase difference of 60 degrees from the first voltage vector V51 are selected as the second vector.
도 16은 Fan1을 구동하기 위한 Fan1 벡터와 Fan2를 구동하기 위한 Fan2 벡터의 위상 차이가 60도인 경우를 예시하고, 도 17은 Fan1을 구동하기 위한 Fan1 벡터와 Fan2를 구동하기 위한 Fan2 벡터의 위상 차이가 60도가 아닌 경우를 예시한다.FIG. 16 illustrates a case where a phase difference between a Fan1 vector for driving Fan1 and a Fan2 vector for driving Fan2 is 60 degrees, and FIG. 17 is a phase difference between a Fan1 vector for driving Fan1 and a Fan2 vector for driving Fan2 Illustrates a case where is not 60 degrees.
도 16을 참조하면, 기준 전압 벡터인 Fan2 벡터(1610)와 Fan1 벡터(1630)가 위상 차이가 60도이므로, PWM 연동 제어를 위한 Fan2 동기 제어 벡터(1620)와 Fan1 벡터(1630)가 동일하다. 따라서, Fan2 동기 제어 벡터(1620)와 Fan1 벡터(1630)의 차이가 없으므로, 전압 출력 오차가 발생하지 않는다.Referring to FIG. 16, since the phase difference between the reference voltage
도 17을 참조하면, 기준 전압 벡터인 Fan2 벡터(1710)와 Fan1 벡터(1730)가 위상 차이가 60도가 아니므로, PWM 연동 제어를 위한 Fan2 동기 제어 벡터(1720)와 Fan1 벡터(1730)가 다르다. 따라서, Fan2 동기 제어 벡터(1720)와 Fan1 벡터(1730)의 차이만큼 전압 출력 오차가 발생하고 이에 따른 전압 출력 오차 보상(1740)이 필요하다.Referring to FIG. 17, since the phase difference between the reference voltage
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치(200) 및 공기조화기(50)는, 공통의 입력 교류 전원(201)에 기초하여 동작하며, 제1 모터(250a)와 제2 모터(250b)를 각각 구동하는 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b) 및, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 상기 제1 인버터(220a)와 제2 인버터(220b)를 제어하는 인버터 제어부(230)를 포함할 수 있고, 인버터 제어부(230)는, 스위칭 한 주기의 제1 반주기(T1)에서, 상기 제1 인버터(220a)를 기준 인버터로 설정하고, 상기 제2 인버터(220b)를 상기 기준 인버터에 연동하여 구동되는 연동 인버터로 설정하며, 상기 제1 반주기(T1)의 다음 반주기인 제2 반주기(T2)에서 상기 제1 인버터(220a)를 상기 연동 인버터로 설정하고 상기 제2 인버터(220b)를 상기 기준 인버터로 설정할 수 있으며, 상기 기준 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터와 상기 연동 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터의 위상 차이가 60도가 나도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the
즉, 본 실시예는 다른 오차 보상 방식보다 우선하여, 최적 위상 제어를 적용함으로써, 전압 출력 오차 발생을 방지할 수 있다.That is, the present embodiment can prevent occurrence of voltage output error by applying optimum phase control in preference to other error compensation schemes.
본 실시예에서 이론적으로는 전압 출력 오차가 0일 수 있으나, 여러가지 이유로 전압 출력 오차가 소폭으로 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서도 상술한 전압 보상 제어 방법을 적용할 수 있다.In this embodiment, the voltage output error may theoretically be zero, but for some reason, the voltage output error may occur slightly. Therefore, the above-described voltage compensation control method can also be applied to this embodiment.
즉, 인버터 제어부(230)는, 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하도록 상기 기준 인버터로 구동되는 반주기에서 전압 지령치의 출력을 보상하여 상기 제1 인버터(220a) 및 상기 제2 인버터(220b)를 제어할 수 있다.That is, the
도 5b를 참조하며 상세히 설명한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 제어부(230)는 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부(340), 상기 전압 지령 생성부(340)의 출력을 좌표 변환하는 축변환부(350), 상기 축변환부(350)의 출력에 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 기준 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.As described in detail with reference to FIG. 5B, the
여기서, 스위칭 제어 신호 출력부(360)는 상기 축변환부(350)의 출력에 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 생성하는 듀티 생성부(361), 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 상기 듀티 생성부(361)에서 생성된 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 시프트(shift)시키는 듀티 변환부(362), 및, 상기 듀티 변환부(362)의 출력에 기초하여 상기 보상 전압값을 생성하는 전압 보상부(363)를 포함할 수 있다.Here, the switching control
또한, 본 실시예에서도, 인버터 제어부(230)는, 상기 제1 인버터(220a)의 스위칭 주기와, 상기 제2 인버터(220b)의 스위칭 주기를 동기화할 수 있고, 제1 인버터(220a) 및 제2 인버터(220b)를 연동하여 제어할 수 있다. Also, in the present embodiment, the
또한, 인버터 제어부(230)는, 도 7과 같이, 제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하며, 상기 제1 모터(250a)에서 발생하는 제1 노이즈의 레벨의 극성과, 상기 제2 모터(250b)에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨의 극성이 반대가 되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터에 연동하여 구동하는 연동 인버터를 제어할 수 있다.In addition, the
또한, 인버터 제어부(230)는, 상기 기준 인버터의 구동을 위한 제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 연동 인버터를 제어할 수 있다.In addition, the
도 18a 내지 도 18d는 본 발명의 실시예에 따른 연동 제어시 측정된 상전류들을 예시하는 도면이다.18A to 18D are diagrams illustrating phase currents measured in interlocking control according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 18a는 도 7의 기준 인버터인 제1 인버터로 구동되는 팬의 U상 전류를 도시한 것이고, 도 18b는 연동 인버터인 제2 인버터로 구동되는 팬의 U상 전류를 도시한 것으로, FIG. 18A illustrates a U phase current of a fan driven by a first inverter, which is the reference inverter of FIG. 7, and FIG. 18B illustrates a U phase current of a fan driven by a second inverter, which is a linked inverter.
도 18a와 도 18b를 참조하면, 연동 인버터인 제2 인버터로 구동되는 팬의 U상 전류에는 왜곡이 발생할 수 있다.18A and 18B, distortion may occur in the U phase current of the fan driven by the second inverter which is the interlocking inverter.
도 5b, 도 14 등을 참조하여 설명한 전압 오차 보상 제어를 수행하면, 도 18b에 예시된 상태에서, 도 18c에 예시된 상태로 왜곡이 개선될 수 있다. 또한, 전압 오차 보상 제어와 도 15 내지 도 17 등을 참조하여 설명한 최적 위상 제어를 병행 적용하면 도 18d에 예시된 상태로 왜곡이 대폭 개선될 수 있다. When the voltage error compensation control described with reference to FIGS. 5B and 14 is performed, the distortion may be improved to the state illustrated in FIG. 18C in the state illustrated in FIG. 18B. In addition, when the voltage error compensation control and the optimal phase control described with reference to FIGS. 15 to 17 are applied in parallel, the distortion may be greatly improved in the state illustrated in FIG. 18D.
한편, 상술한 모터 구동 장치(200)는, 공기조화기 외에도 다양한 기기에 구비되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 홈 어플라이언스 중 세탁물 처리기기, 냉장고, 정수기, 청소기 등에 사용될 수 있다. 또한, 모터로 동작 가능한 차량(vehicle), 로봇(robot), 드론(drone) 등에 적용 가능하다. Meanwhile, the above-described
본 발명에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The motor driving apparatus and the air conditioner having the same according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, but the embodiments are all of the embodiments so that various modifications can be made. Or some may be selectively combined.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In addition, while the above has been shown and described with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
50: 공기조화기
200: 모터 구동 장치
220a: 제1 인버터
220b: 제2 인버터
230: 인버터 제어부
250a: 제1 모터
250b: 제2 모터50: air conditioner
200: motor drive unit
220a: first inverter
220b: second inverter
230: inverter control unit
250a: first motor
250b: second motor
Claims (17)
공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 포함하고,
상기 인버터 제어부는,
스위칭 한 주기의 제1 반주기에서, 상기 제1 인버터를 기준 인버터로 설정하고, 상기 제2 인버터를 상기 기준 인버터에 연동하여 구동되는 연동 인버터로 설정하며,
상기 제1 반주기의 다음 반주기인 제2 반주기에서 상기 제1 인버터를 상기 연동 인버터로 설정하고 상기 제2 인버터를 상기 기준 인버터로 설정하며,
상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하도록 상기 기준 인버터로 구동되는 반주기에서 전압 지령치의 출력을 보상하여 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.A first inverter and a second inverter operating based on a common input AC power source and driving the first motor and the second motor, respectively;
And an inverter controller configured to control the first inverter and the second inverter by a variable pulse width control based on a space vector.
The inverter control unit,
In the first half cycle of the switching cycle, the first inverter is set as the reference inverter, and the second inverter is set as the linked inverter driven in conjunction with the reference inverter,
Setting the first inverter as the interlocking inverter and the second inverter as the reference inverter in a second half cycle, which is a next half cycle of the first half cycle,
And controlling the first inverter and the second inverter by compensating the output of the voltage command value in the half cycle driven by the reference inverter so as to correspond to the output error generated in the half cycle driven by the interlocked inverter.
상기 인버터 제어부는,
제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하며,
상기 제1 모터에서 발생하는 제1 노이즈의 레벨의 극성과, 상기 제2 모터에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨의 극성이 반대가 되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터에 연동하여 구동하는 연동 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 1,
The inverter control unit,
Generate a first voltage vector to control the reference inverter,
A second voltage vector is generated so that the polarity of the level of the first noise generated in the first motor and the polarity of the level of the second noise generated in the second motor are reversed to be driven in conjunction with the reference inverter. A motor drive device for controlling the interlocking inverter.
상기 인버터 제어부는,
상기 기준 인버터의 구동을 위한 제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하고,
상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 연동 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 1,
The inverter control unit,
Generating a first voltage vector for driving the reference inverter to control the reference inverter,
When any one of the three-phase phase arm switching elements of the reference inverter is turned on, any one of the three phase phase arm switching elements of the interlocking inverter is turned off, and the three-phase phase arm switching element of the reference inverter is turned off. When any one of the switching element is turned off, generating a second voltage vector so that any one of the three-phase phase arm switching element of the interlocking inverter is turned on, the motor characterized in that for controlling the interlocking inverter drive.
상기 인버터 제어부는,
상기 제1 인버터의 스위칭 주기와, 상기 제2 인버터의 스위칭 주기를 동기화시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 1,
The inverter control unit,
And a switching period of the first inverter and a switching period of the second inverter are synchronized.
상기 인버터 제어부는,
상기 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부,
상기 전압 지령 생성부의 출력을 좌표 변환하는 축변환부,
상기 축변환부의 출력에 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 기준 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 1,
The inverter control unit,
A voltage command generator which generates the voltage command value;
An axis converting unit configured to coordinate transform the output of the voltage command generating unit;
Outputting a reference inverter switching control signal according to a pulse width modulation (PWM) method based on a compensation voltage command value obtained by adding a compensation voltage value corresponding to an output error generated in a half cycle driven by the interlocking inverter to an output of the axis converter; And a switching control signal output unit.
상기 스위칭 제어 신호 출력부는,
상기 축변환부의 출력에 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 생성하는 듀티 생성부,
상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 상기 듀티 생성부에서 생성된 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 시프트(shift)시키는 듀티 변환부, 및,
상기 듀티 변환부의 출력에 기초하여 상기 보상 전압값을 생성하는 전압 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 5,
The switching control signal output unit,
A duty generator configured to generate a pulse width modulation (PWM) switching signal based on a compensation voltage command value obtained by adding a compensation voltage value corresponding to an output error generated in a half cycle driven by the interlock inverter to the output of the axis converter;
A duty converter configured to shift a pulse width modulation (PWM) switching signal generated by the duty generator in a half cycle driven by the interlocked inverter, and
And a voltage compensator configured to generate the compensation voltage value based on an output of the duty converter.
상기 전압 보상부는,
상기 듀티 생성부의 출력에서 상기 듀티 변환부의 출력을 뺀 값에 기준 전압값을 곱하여 상기 보상 전압값을 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 6,
The voltage compensator,
And generating a compensation voltage value by multiplying a reference voltage value by a value obtained by subtracting the output of the duty converter from the output of the duty generator.
상기 인버터 제어부는,
상기 기준 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터와 상기 연동 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터의 위상 차이가 60도가 나도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 1,
The inverter control unit,
And controlling the phase difference between the voltage vector for driving the reference inverter and the voltage vector for driving the interlocking inverter to be 60 degrees.
공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 포함하고,
상기 인버터 제어부는,
스위칭 한 주기의 제1 반주기에서, 상기 제1 인버터를 기준 인버터로 설정하고, 상기 제2 인버터를 상기 기준 인버터에 연동하여 구동되는 연동 인버터로 설정하며,
상기 제1 반주기의 다음 반주기인 제2 반주기에서 상기 제1 인버터를 상기 연동 인버터로 설정하고 상기 제2 인버터를 상기 기준 인버터로 설정하며,
상기 기준 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터와 상기 연동 인버터를 구동하기 위한 전압 벡터의 위상 차이가 60도가 나도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.A first inverter and a second inverter operating based on a common input AC power source and driving the first motor and the second motor, respectively;
And an inverter controller configured to control the first inverter and the second inverter by a variable pulse width control based on a space vector.
The inverter control unit,
In the first half cycle of the switching cycle, the first inverter is set as the reference inverter, and the second inverter is set as the linked inverter driven in conjunction with the reference inverter,
Setting the first inverter as the interlocking inverter and the second inverter as the reference inverter in a second half cycle, which is a next half cycle of the first half cycle,
And controlling the phase difference between the voltage vector for driving the reference inverter and the voltage vector for driving the interlocking inverter to be 60 degrees.
상기 인버터 제어부는,
제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하며,
상기 제1 모터에서 발생하는 제1 노이즈의 레벨의 극성과, 상기 제2 모터에서 발생하는 제2 노이즈의 레벨의 극성이 반대가 되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터에 연동하여 구동하는 연동 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 9,
The inverter control unit,
Generate a first voltage vector to control the reference inverter,
A second voltage vector is generated so that the polarity of the level of the first noise generated in the first motor and the polarity of the level of the second noise generated in the second motor are reversed to be driven in conjunction with the reference inverter. A motor drive device for controlling the interlocking inverter.
상기 인버터 제어부는,
상기 기준 인버터의 구동을 위한 제1 전압 벡터를 생성하여, 상기 기준 인버터를 제어하고,
상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되고, 상기 기준 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 오프되는 경우, 상기 연동 인버터의 삼상의 상암 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되도록 제2 전압 벡터를 생성하여, 상기 연동 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 9,
The inverter control unit,
Generating a first voltage vector for driving the reference inverter to control the reference inverter,
When any one of the three-phase phase arm switching elements of the reference inverter is turned on, any one of the three phase phase arm switching elements of the interlocking inverter is turned off, and the three-phase phase arm switching element of the reference inverter is turned off. When any one of the switching element is turned off, generating a second voltage vector so that any one of the three-phase phase arm switching element of the interlocking inverter is turned on, the motor characterized in that for controlling the interlocking inverter drive.
상기 인버터 제어부는,
상기 제1 인버터의 스위칭 주기와, 상기 제2 인버터의 스위칭 주기를 동기화시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 9,
The inverter control unit,
And a switching period of the first inverter and a switching period of the second inverter are synchronized.
상기 인버터 제어부는,
상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하도록 상기 기준 인버터로 구동되는 반주기에서 전압 지령치의 출력을 보상하여 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 9,
The inverter control unit,
And controlling the first inverter and the second inverter by compensating the output of the voltage command value in the half cycle driven by the reference inverter so as to correspond to the output error generated in the half cycle driven by the interlocked inverter.
상기 인버터 제어부는,
상기 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부,
상기 전압 지령 생성부의 출력을 좌표 변환하는 축변환부,
상기 축변환부의 출력에 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 기준 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 13,
The inverter control unit,
A voltage command generator which generates the voltage command value;
An axis converting unit configured to coordinate transform the output of the voltage command generating unit;
Outputting a reference inverter switching control signal according to a pulse width modulation (PWM) method based on a compensation voltage command value obtained by adding a compensation voltage value corresponding to an output error generated in a half cycle driven by the interlocking inverter to an output of the axis converter; And a switching control signal output unit.
상기 스위칭 제어 신호 출력부는,
상기 축변환부의 출력에 상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 발생한 출력 오차에 대응하는 보상 전압값이 합산된 보상 전압 지령치에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 생성하는 듀티 생성부,
상기 연동 인버터로 구동되는 반주기에서 상기 듀티 생성부에서 생성된 펄스폭 변조(PWM) 스위칭 신호를 시프트(shift)시키는 듀티 변환부, 및,
상기 듀티 변환부의 출력에 기초하여 상기 보상 전압값을 생성하는 전압 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 14,
The switching control signal output unit,
A duty generator configured to generate a pulse width modulation (PWM) switching signal based on a compensation voltage command value obtained by adding a compensation voltage value corresponding to an output error generated in a half cycle driven by the interlock inverter to the output of the axis converter;
A duty converter configured to shift a pulse width modulation (PWM) switching signal generated by the duty generator in a half cycle driven by the interlocked inverter, and
And a voltage compensator configured to generate the compensation voltage value based on an output of the duty converter.
상기 전압 보상부는,
상기 듀티 생성부의 출력에서 상기 듀티 변환부의 출력을 뺀 값에 기준 전압값을 곱하여 상기 보상 전압값을 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 15,
The voltage compensator,
And generating a compensation voltage value by multiplying a reference voltage value by a value obtained by subtracting the output of the duty converter from the output of the duty generator.
An air conditioner comprising the motor drive device according to any one of claims 1 to 16.
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KR20210119769A (en) * | 2020-03-25 | 2021-10-06 | 주식회사 효원파워텍 | Apparatus and method for controlling multiple inverters, heating system using the same |
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