KR102181652B1 - 모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법 - Google Patents

모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 이전 제어 주기에서 검출한 전류 대비 현재 주기에서 검출한 전류의 변화율을 근거로 모터의 이상 발생 여부를 감지함으로써, 두 제어 주기 내에서 이상 발생을 감지하는 모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법에 관한 것이다.

Description

모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR AND MOTOR CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 모터의 이상 발생을 감지하는 모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은, 모터 제어를 위한 인버터 시스템의 누전 감지에 관한 것이다.
인버터 시스템은 모터의 구동을 제어하기 위한 시스템으로, 모터 제어를 위한 복수의 회로 구성을 포함하게 된다. 이러한 인버터 시스템은 다양한 사고로부터 보호될 필요가 있는데, 특히, 모터 상들과, 모터 body부와 earth접지 간의 절연 파괴는 모터 권선 온도 상승 및 이상 운전 등으로 언제든지 발생할 수 있어, 이러한 절연 파괴로부터의 시스템 보호가 필수적이라 할 수 있다. 이러한 절연 파괴로부터 시스템을 보호하기 위해서는 제품의 입력 전원부에 누전 차단기가 반드시 설치가 되어야 했다. 인버터 시스템에 적용되는 누전 차단기의 응답 속도는 약 0.1초 이나, 이 응답성으로는 인버터 회로를 완벽하게 보호할 수 없는 한계가 있었다. 만약, 누전 또는 누설 등과 같은 이상 발생에 대해 신속한 대처가 이루어지지 않으면 시스템 전체를 손상시킬 우려가 있으며, 모터의 제어 및 구동 또한 불안정하게 이루어질 수 밖에 없는 문제를 야기시키게 된다.
그러나, 종래의 누전 차단기를 활용한 절연 파괴로부터의 보호 기술은 응답 속도에 한계가 있어 빠른 대처 및 보호가 이루어지기 어려웠다. 또한 누전 검출을 위한 별도의 하드웨어 수단이 요구됨으로써, 모터를 제어하기 위한 시스템의 설계 및 제작에 제약이 따르게 되었다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 종래기술의 한계를 개선하는 것을 과제로 한다.
구체적으로는, 누전 차단기의 제한된 응답성으로 인해 이상 발생의 감지가 신속히 이루어지지 못한 한계를 개선하고자 한다.
즉, 본 발명은 절연 파괴 등과 같은 모터 시스템에 손상을 일으키는 문제가 발생하였을 시 이를 신속하게 감지할 수 있는 모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 이상 발생의 감지가 정확하게 이루어질 수 있는 모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 모터 시스템 보호의 안정성을 증대시킬 수 있는 모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법은, 제어 주기마다 검출한 전류를 이용하여 모터의 이상 발생을 감지하는 것을 해결 수단으로 한다.
구체적으로는, 이전 제어 주기에서 검출한 전류 대비 현재 주기에서 검출한 전류의 변화율을 연산하여, 변화율을 근거로 모터의 이상 발생 여부를 감지함으로써, 제어 주기마다 이상 발생을 감지하게 되는 것을 기술적 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법은, 이전 제어 주기에서 검출한 전류 대비 현재 주기에서 검출한 전류의 변화율을 근거로 모터의 이상 발생 여부를 감지함으로써, 두 제어 주기 내에서 이상 발생을 감지하는 것을 기술적 특징으로 하여, 상술한 바와 같은 과제를 해결하게 된다.
상기와 같은 기술적 특징은 모터를 구동하는 모든 모터 제어 장치, 모터 제어방법, 인버터 장치, 인버터 제어 장치, 인버터 제어 방법, 모터를 포함하는 압축기의 구동 장치, 압축기의 모터를 구동하는 구동 장치, 모터 구동 방법, 이상 발생 검출 방법, 이상 진단 방법 또는 누전 검출/진단 방법 등에 적용될 수 있으며, 본 명세서는 상기와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 모터 제어 장치 및 이의 모터 제어 방법의 실시 예를 제공하고자 한다.
상기와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 일 실시 예는, 모터를 제어하는 모터 제어 장치로, 직류 전원이 입력되는 입력부, 복수의 스위칭 모듈을 통해 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 모터에 인가하는 인버터부, 상기 인버터부를 통해 상기 모터의 전류가 통전되어 검출되는 검출부 및 상기 검출부에 흐르는 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 스위칭 모듈의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 인버터부에 인가하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제어 신호의 이전 주기 및 현재 주기에서 상기 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터의 이상 발생 여부를 감지하여, 감지 결과에 따라 상기 제어신호의 생성을 수행한다.
또한, 상기와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 모터 제어 방법의 일 실시 예는, 직류 전원이 입력되는 입력부, 복수의 스위칭 모듈을 통해 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 인가하는 인버터부, 상기 인버터부를 통해 상기 모터의 전류가 통전되어 검출되는 검출부 및 상기 검출부에 흐르는 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 스위칭 모듈의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 인버터부에 인가하는 제어부를 포함하는 모터 제어 장치의 모터 제어 방법으로, 상기 제어 신호의 제1 주기에서 상기 전류를 검출하는 단계, 상기 제1 주기의 다음 주기인 제2 주기에서 상기 전류를 검출하는 단계, 상기 제1 주기에서 상기 전류를 검출한 결과 대비 상기 제2 주기에서 상기 전류를 검출한 결과의 변화율을 연산하는 단계 및 상기 변화율을 기설정된 기준치와 비교한 결과를 근거로 상기 모터의 이상 발생을 감지하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 모터 제어 방법은, 이전 제어 주기에서 검출한 전류 대비 현재 주기에서 검출한 전류의 변화율을 연산하여, 변화율을 근거로 모터의 이상 발생 여부를 감지함으로써, 제어 주기마다 이상 발생을 감지하여 이상 발생을 신속하게 감지할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 모터 제어 방법은, 전류의 변화율에 따라 모터의 이상 발생의 종류를 감지하게 됨으로써, 모터 시스템에서 발생한 이상의 종류를 정확하게 감지할 수 있게 되는 효과가 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 모터 제어 방법은, 누전/누설/지락 등과 같은 이상 발생으로 인한 사고로부터 모터 시스템을 신속하고 정확하게 보호할 수 있게 되는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 모터 제어 방법은, 전류의 변화율에 따라 모터의 이상 발생 여부를 감지하게 됨으로써, 이상 발생을 감지하기 위한 별도의 수단 없이 간단하고 편리하게 이상 발생 여부를 감지할 수 있게 되는 효과가 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 모터 제어 방법은, 종래기술의 한계를 개선할 수 있게 됨은 물론, 모터 시스템의 안정성, 신뢰성, 효율성 및 효용성을 증대시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 일 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 1.
도 1b는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 일 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 2.
도 2a는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 일 실시 예에 따른 구체적인 회로 구성을 나타낸 구성도 1.
도 2b는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 일 실시 예에 따른 구체적인 회로 구성을 나타낸 구성도 2.
도 3은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 일 실시 예에 따른 전류 검출의 원리를 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 일 실시 예에 따른 정상 상태 시에 전류의 흐름을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 일 실시 예에 따른 이상 발생 시에 전류의 흐름을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 일 실시 예에 따른 이상 발생 감지 과정을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 모터 제어 방법의 일 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 모터 제어 방법의 일 실시 예에 따른 구체적인 순서를 나타낸 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하되, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
먼저, 본 발명에 따른 모터 제어 장치(이하, 제어 장치라 칭한다)를 설명한다.
상기 제어 장치는, 압축기의 구동을 제어하는 제어 장치를 의미한다.
이를테면, 공기 조화기에 포함된 압축기의 구동을 제어하는 제어 장치일 수 있다.
상기 제어 장치는, 압축기의 모터의 구동을 제어하는 제어 장치를 의미한다.
상기 제어 장치는, 상기 압축기의 모터에 구동 전원을 공급하여, 상기 압축기의 구동을 제어하는 제어 장치일 수 있다.
상기 제어 장치는, 인버터 방식으로 상기 모터를 제어하는 장치일 수 있다.
즉, 상기 제어 장치는, 상기 모터의 구동을 제어하는 인버터이거나, 또는 상기 인버터를 포함하는 장치일 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 모터에 인가되는 상기 구동 전원을 제어하여, 상기 모터의 구동을 제어함으로써 상기 압축기의 구동을 제어할 수 있다.
이와 같이 상기 모터의 구동을 제어하는 상기 제어 장치의 구성은, 도 1a 또는 도 1b에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 제어 장치(100)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 입력부(10), 인버터부(20), 검출부(30) 및 제어부(40)를 포함하여, 상기 압축기(200)의 상기 모터(210)의 구동을 제어한다.
상기 제어 장치(100)는, 상기 입력부(10), 상기 인버터부(20), 상기 검출부(30) 및 상기 제어부(40)를 포함하는 모듈 형태로 이루어질 수 있다.
상기 제어 장치(100)에서 상기 제어부(40)는, 상기 제어 장치(100)에 포함될 수 있고, 또는 상기 제어 장치(100)와 분리구성될 수도 있다.
즉, 상기 제어 장치(100)는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 입력부(10), 상기 인버터부(20) 및 상기 검출부(30)를 포함하는 제어 모듈이되, 상기 제어부(40)가 분리구성되어 상기 모터(210)의 구동을 제어할 수 있다.
상기 입력부(10), 상기 인버터부(20), 상기 검출부(30) 및 상기 제어부(40)를 포함하는 상기 제어 장치(100)의 구체적인 회로 구성은, 도 2a 또는 도 2b에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 제어 장치(100)는, 도 2a 또는 도 2b에 도시된 바와 같이, 직류 전원이 입력되는 상기 입력부(10), 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)을 통해 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 모터(210)에 인가하는 상기 인버터부(20), 상기 인버터부(20)를 통해 상기 모터(210)의 전류가 통전되어 검출되는 상기 검출부(30) 및 상기 검출부(30)에 흐르는 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 스위칭 모듈(21 내지 26)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 인버터부(20)에 인가하는 상기 제어부(40)를 포함하고, 상기 제어부(40)는, 상기 제어 신호의 이전 주기 및 현재 주기에서 상기 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하여, 감지 결과에 따라 상기 제어 신호의 생성을 수행한다.
즉, 상기 제어 장치(100)는, 상기 이전 주기 및 상기 현재 주기에서 상기 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터(210)에서 발생한 이상을 감지하고, 감지 결과에 따라 상기 제어 신호의 생성을 수행하여 상기 모터(210)의 구동을 제어하게 된다.
상기 입력부(10)는, 외부로부터 전원이 입력될 수 있다.
상기 입력부(10)는, 외부로부터 입력된 직류 전원 또는 교류 전원이 직류 전원으로 변환되어 입력될 수 있다.
즉, 상기 입력부(10)는, 상기 제어 장치(100)에서 상기 직류 전원이 입력되는 전원 입력 포트로, 외부의 전원 공급원과 연결되어 상기 전원 공급원으로부터 상기 직류 전원이 입력될 수 있다.
상기 입력부(10)는, 상기 직류 전원을 평활화하는 DC LINK 커패시터(11)를 포함할 수 있다.
상기 DC LINK 커패시터(11)는, 상기 직류 전원의 전기에너지가 저장되어, 일정한 직류 전압이 유지되도록 함으로써, 상기 직류 전원을 평활화할 수 있다.
상기 DC LINK 커패시터(11)는, 상기 입력부(10)에 입력된 직류 전원을 평활화하여, 상기 직류 전원의 리플(Ripple)을 감소시킬 수 있다.
상기 입력부(10)는 또한, 입력된 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부(12)를 더 포함할 수 있다.
상기 정류부(12)는, 상기 전원 공급원으로부터 입력받은 직류 전원 또는 교류 전원을 일정 전압 이상의 직류 전원으로 변환하는 정류수단일 수 있다.
즉, 상기 입력부(10)는, 상기 정류부(12)를 통해 상기 직류 전원이 입력될 수 있다.
상기 정류부(12)는, 외부로부터 입력받은 전원을 상기 직류 전원으로 변환하여 입력되면, 입력된 상기 직류 전원을 상기 DC LINK 커패시터(11)로 전달할 수 있다.
즉, 상기 입력부(10)는, 상기 정류부(12)를 통해 상기 직류 전원이 정류된 형태로 입력되고, 상기 DC LINK 커패시터(11)를 통해 상기 직류 전원이 평활화될 수 있다.
상기 입력부(10)에 입력되어 평활화된 상기 직류 전원은, 상기 인버터부(20)로 전달될 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 상기 입력부(10)에 입력된 상기 직류 전원을 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)을 통해 교류 전원으로 변환하여, 변환된 상기 교류 전원을 상기 모터(210)에 인가할 수 있다.
즉, 상기 인버터부(20)는, 상기 제어 장치(100)에서 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터 모듈로, 상기 입력부(10)와 연결되어 상기 입력부(10)에 입력된 상기 직류 전원을 상기 교류 전원으로 변환하고, 변한된 상기 교류 전원을 상기 모터(210)에 인가할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)을 포함하여, 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)을 통해 상기 직류 전원을 상기 교류 전원으로 변환할 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)은, 반도체 스위칭 소자 및 다이오드를 포함하는 스위칭 모듈을 의미할 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)은, 바람직하게는 인버터 모듈에 포함되는 반도체 스위칭 모듈인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor)일 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)은, 상기 제어부(40)에 의해 제어될 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)은, 상기 제어부(40)로부터 인가된 상기 제어 신호에 의해 스위칭 동작하여, 상기 직류 전원을 상기 교류 전원으로 변환할 수 있다.
상기 제어 신호는, 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)의 턴온/턴오프를 제어하는 스위칭 제어 신호를 의미할 수 있다.
상기 제어 신호는, PWM 제어 신호일 수 있으며, 상기 제어부(40)는, 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)의 턴온/턴오프 스위칭 동작의 듀티비(Duty Ratio)를 제어하는 상기 제어 신호를 생성하여, 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26) 각각에 인가할 수 있다.
상기 인버터부(20)는, 두 개의 스위칭 모듈이 직렬로 연결된 세 쌍의 스위칭 모듈(21-24, 22-25, 23-26)을 포함하여, 상기 세 쌍의 스위칭 모듈(21-24, 22-25, 23-26)의 스위칭 동작으로 상기 직류 전원을 상기 교류 전원으로 변환할 수 있다.
즉, 상기 인버터부(20)는, 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)이 상기 세 쌍의 스위칭 모듈(21-24, 22-25, 23-26)과 같은 회로 구성으로 포함되어, 상기 세 쌍의 스위칭 모듈(21-24, 22-25, 23-26)의 스위칭 동작을 통해 상기 직류 전원으로 상기 교류 전원으로 변환하여, 변환된 상기 교류 전원을 상기 모터(210)에 인가할 수 있다.
상기 세 쌍의 스위칭 모듈(21-24, 22-25, 23-26)은, 일측에 구비된 스위칭 모듈(20a: 21, 22, 23)이 상기 직류 전원의 양극단(+)과 연결된 상기 입력부(10)의 상단에 연결되고, 타측에 구비된 스위칭 모듈(20#2: 24, 25, 26)이 상기 직류 전원의 음극단(-)과 연결된 상기 입력부(10)의 하단에 연결될 수 있다.
즉, 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26)은, 세 쌍으로 이루어지되, 회로 구성상에서 상기 직류 전원의 양극단(+)과 연결되는 세 개의 스위칭 모듈(21, 22, 23) 및 상기 직류 전원의 음극단(-)과 연결되는 나머지 세 개의 스위칭 모듈(24, 25, 26)로 이루어질 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26) 중 상기 직류 전원의 양극단(+)과 연결되는 세 개의 스위칭 모듈(21, 22, 23)은, 상기 인버터부(20)의 상단(20a)이라 칭하고, 상기 직류 전원의 음극단(-)과 연결되는 세 개의 스위칭 모듈(24, 25, 26)은, 상기 인버터부(20)의 하단(20b)이라 칭한다.
상기 검출부(30)는, 상기 모터(210)의 전류를 검출하기 위한 전류 검출용 저항 소자로, 상기 인버터부(20)를 통해 상기 모터(210)의 전류가 통전되어 상기 모터(210)의 전류가 검출될 수 있다.
상기 검출부(30)는 또한, 상기 인버터부(20)에 인가되는 상기 직류 전원의 전류가 통전되어, 상기 직류 전원의 전류가 검출될 수도 있다.
상기 검출부(30)에 흐르는 전류는, 상기 제어부(40)에 의해 검출될 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)가 상기 검출부(30)에 흐르는 전류를 측정하여, 상기 모터(210)의 전류를 검출하게 될 수 있다.
상기 검출부(30)는, 상기 인버터부(20)의 전단에 구비될 수 있다.
상기 검출부(30)는, 상기 직류 전원의 음극단(-)과 연결된 상기 입력부(10)의 하단과 상기 인버터부(20)의 전단 사이에 구비될 수 있다.
즉, 검출용 저항으로 이루어진 상기 검출부(30)는, 상기 입력부(10)의 하단과 상기 인버터부(20)의 하단(20b) 사이에 구비될 수 있다.
상기 검출부(30)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 하나의 저항을 포함하되, 상기 입력부(10)의 하단 및 상기 인버터부(20)의 하단(20b) 사이에 구비될 수 있다.
즉, 상기 검출부(30)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 입력부(10)의 하단과 상기 인버터부(20)의 하단(20b) 사이에 연결되는 하나의 단일 저항으로 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 모터(210)의 세 상 각각의 상전류가 하나의 단일 저항으로 통전될 수 있고, 상기 제어부(40)는, 하나의 단일 저항을 통해 상기 모터(210)의 전류를 검출하게 될 수 있다.
상기 검출부(30)는 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 3개의 저항을 포함하되, 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26) 중 상기 입력부(10)의 하단과 연결되는 하암 스위칭 모듈(24 내지 26)의 하단 각각에 구비될 수도 있다.
즉, 상기 검출부(30)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 입력부(10)의 하단과 상기 인버터부(20)의 하단(20b) 사이에 구비되되, 상기 인버터부(20)의 하단(20b)의 스위칭 모듈(24, 25, 26) 각각과 연결되는 세 개의 저항으로 구비될 수도 있다.
이 경우, 상기 모터(210)의 세 상 각각의 상전류가 세 개의 저항 각각으로 통전될 수 있고, 상기 제어부(40)는, 세 개의 저항 각각을 통해 상기 모터(210)의 전류를 검출하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터(210)의 구동을 제어한다.
상기 제어부(40)는, 상기 제어 신호를 생성하여 상기 인버터부(20)에 인가하여 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어함으로써, 상기 모터(210)의 구동을 제어할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 직류 전원이 상기 교류 전원으로 변환되도록 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26) 각각의 스위칭 동작을 제어하여, 변환된 상기 교류 전원이 상기 모터(210)에 인가되도록 할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 인버터부(20)을 통해 변환된 상기 교류 전원이 상기 모터(210)에 인가되도록 하여, 상기 모터(210)의 구동을 제어할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작을 제어하여 상기 모터(210)에 인가되는 전원을 제어함으로써, 상기 모터(210)의 구동, 즉 상기 압축기(200)의 구동을 제어하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 검출부(30)에 흐르는 전류를 검출하여, 검출 결과를 근거로 상기 인버터부(20)의 스위칭 동작 제어를 통해 상기 모터(210)에 인가되는 전원을 제어함으로써, 상기 모터(210)의 구동을 제어할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 제어 신호의 주기에 따라 상기 검출부(30)에 흐르는 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 인버터부(20)에 인가하여 상기 모터(210)에 인가되는 전원을 제어함으로써, 상기 모터(210)의 구동을 제어할 수 있다.
이처럼 상기 제어 주기에 따라 상기 검출부(30)에 흐르는 전류를 검출하여, 검출 결과에 따라 상기 제어 신호를 생성하는 상기 제어부(40)는, 상기 제어 신호의 이전 주기 및 현재 주기에서 상기 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하여, 감지 결과에 따라 상기 제어 신호의 생성을 수행할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 검출부(30)에 포함된 저항에 따라 상기 제어 신호의 한 주기마다 상기 검출부(30)에 흐르는 전류를 검출하게 될 수 있다.
상기 검출부(30)가 하나의 저항을 포함하여, 상기 입력부(10)의 하단 및 상기 인버터부(20)의 하단(20b) 사이에 구비되는 경우, 상기 제어부(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어 신호의 한 주기 중 유효벡터에 해당되는 구간(A - 100 및 B - 110)에서 상기 전류를 검출할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 이전 주기 및 상기 현재 주기 각각에서, 상기 유효벡터에 해당되는 구간(A - 100 및 B - 110)에서 상기 전류를 검출하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 검출부(30)가 하나의 저항을 포함하는 경우, 상기 유효벡터에 해당되는 구간(A - 100 및 B - 110)에서 상기 전류를 검출하고, 상기 유효벡터에 해당되는 구간(A - 100 및 B - 110)에서 검출한 어느 두 상의 전류 중 절대값이 큰 전류를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지할 수 있다.
이를테면, A구간에서 검출한 전류의 절대값이 B구간에서 검출한 전류의 절대값보다 큰 경우, 상기 A구간에서 검출한 전류를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하게 될 수 있다.
상기 검출부(30)가 3개의 저항을 포함하여, 상기 복수의 스위칭 모듈(21 내지 26) 중 상기 입력부(10)의 하단과 연결되는 하암 스위칭 모듈(24 내지 26)의 하단 각각에 구비되는 경우, 상기 제어부(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어 신호의 한 주기 중 영벡터에 해당되는 구간(C - 000)에서 상기 전류를 검출할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 이전 주기 및 상기 현재 주기 각각에서, 상기 영벡터에 해당되는 구간(C - 000)에서 상기 전류를 검출하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 검출부(30)가 3개의 저항을 포함하는 경우, 상기 영벡터에 해당되는 구간(C - 000)에서 상기 전류를 검출하고, 상기 영벡터에 해당되는 구간(C - 000)에서 검출한 어느 세 상의 전류 중 절대값이 큰 전류를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지할 수 있다.
이처럼 상기 전류를 검출하여 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하는 상기 제어부(40)는, 상기 이전 주기에서 상기 전류를 검출한 결과 및 상기 현재 주기에서 상기 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지할 수 있다.
여기서, 상기 모터(210)의 이상 발생은, 상기 모터(210)의 상과 상기 모터(210)를 포함하는 제품 접지 간에 절연 파괴가 발생한 경우를 의미할 수 있다.
이 경우, 절연 파괴로 인해 누설 전류와 같은 사고 전류가 발생하게 되는데, 상기 제어부(40)는, 상기 이전 주기 및 상기 현재 주기 각각에서 상기 전류를 검출한 결과를 근거로 사고 전류를 감지하게 되어, 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하게 될 수 있다.
구체적인 예를 들면, 상기 모터(210)가 정상 상태로 운전 중인 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전류가 상기 검출부(30)에 검출 가능한 크기로 흐르게 되고, 상기 제어부(40)가 이를 검출하여 상기 인버터부(20)를 제어하게 되지만, 상기 모터(210), 또는 상기 모터(210)를 포함하는 시스템에 절연 파괴 등과 같은 이상이 발생한 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전류가 상기 모터(210)를 포함하는 제품 접지를 통해 누설(FC)되어 상기 검출부(30)에 상기 전류가 흐르지 않게 되고, 상기 제어부(40)가 상기 전류를 검출할 수 없게 됨으로써 상기 모터(210)의 제어가 정확하게 이루어질 수 없게 된다.
즉, 상기 제어부(40)는, 도 5에 도시된 바와 같은 상기 모터(210)의 이상 발생 상황에서, 상기 이전 주기 및 상기 현재 주기에서 상기 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하게 된다.
상기 제어부(40)가 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하는 과정은, 도 6에 도시된 바와 같은 순서로 이루어질 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 모터(210)의 운전 시작(S1) 후, 상기 제어 주기마다 상기 검출부(30)에 흐르는 전류를 검출(S2)할 수 있다.
상기 제어부(40)가 적어도 두 주기 동안 상기 전류를 검출하면, 즉 이전 주기(제1 주기) 및 현재 주기(제2 주기)에서 상기 전류를 검출하면, 상기 이전 주기에서의 검출 결과 및 상기 현재 주기에서의 검출 결과를 이용하여 일정 연산 과정을 수행하여 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 이전 주기 및 상기 현재 주기에서 상기 전류를 검출하여, 상기 이전 주기에서 상기 전류를 검출한 결과 대비 상기 현재 주기에서 상기 전류를 검출한 결과의 변화율을 기설정된 제1 기준치와 비교(S3)한 결과를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 이전 주기 대비 상기 현재 주기의 전류의 변화율을 상기 제1 기준치와 비교(S3)하여, 비교 결과에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하게 될 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(40)는, 하기 [수학식 1]과 같이, 상기 이전 주기의 전류의 최대값 대비 상기 현재 주기의 전류의 최대값의 변화율을 상기 제1 기준치와 비교할 수 있다.
[수학식 1]([도 6]의 S3)
Figure 112019103393856-pat00001
여기서, 상기 제1 기준치는, 상기 모터(210)의 정상 상태 시의 전류의 최대 변화율을 의미할 수 있으며, [%] 단위로 설정될 수 있다.
상기 제1 기준치는, 이를테면 60[%]일 수 있다.
이에 따르면, 상기 변화율이 60[%] 이하인지 여부를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 변화율과 상기 제1 기준치를 비교(S3)한 결과, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하인 경우, 상기 모터(210)에 이상이 발생한 것으로 감지할 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 기준치가 60[%]로 설정된 경우, 상기 이전 주기의 전류의 최대값 대비 상기 현재 주기의 전류의 최대값이 60[%] 이하에 해당하는 경우, 상기 모터(210)의 이상 발생을 감지하게 될 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 현재 주기의 전류의 최대값이 상기 이전 주기의 전류의 최대값 대비 40[%] 이상 감소된 경우, 상기 모터(210)에 절연 파괴에 의한 지락 발생으로 상기 검출부(20)에 흐르는 전류가 감소되어 상기 현재 주기의 전류가 상기 이전 주기 대비 감소된 것으로 판단하여, 상기 모터(210)의 이상 발생을 감지하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는 또한, 상기 변화율과 상기 제1 기준치를 비교(S3)한 결과, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 초과인 경우, 상기 모터(210)에 이상이 발생하지 않은 것으로 감지할 수 있다.
즉, 상기 이전 주기 대비 상기 현재 주기의 전류의 변화가 크지 않은 경우, 상기 모터(210)가 정상인 것으로 감지하게 될 수 있다.
이처럼 상기 변화율과 상기 제1 기준치를 비교(S3)한 결과에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하는 상기 제어부(40)는, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하(S3)인 경우, 상기 변화율을 기설정된 제2 기준치와 비교(S4)한 결과에 따라 상기 모터(210)에 발생한 이상의 종류를 감지할 수 있다.
이를테면, 상기 모터(210)에 발생한 이상이 절연 파괴에 의한 누전(S5a)인지, 또는 부분 절연 파괴에 의한 누설(S5b)인지 여부를 감지하게 될 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하인 경우, 상기 변화율을 상기 제2 기준치와 비교한 결과에 따라 상기 모터(210)에 발생한 이상이 상기 모터(210)의 전체 절연 파괴에 의한 누전(S5a)인지, 상기 모터(210)의 부분 절연 파괴에 의한 누설(S5b)인지 여부를 감지하게 될 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(40)는, 하기 [수학식 2]와 같이, 상기 이전 주기의 전류의 최대값 대비 상기 현재 주기의 전류의 최대값의 변화율을 상기 제2 기준치와 비교할 수 있다.
[수학식 2]([도 6]의 S4)
Figure 112019103393856-pat00002
여기서, 상기 제2 기준치는, 상기 모터(210)의 부분 절연 파괴 시의 전류의 최대 변화율을 의미할 수 있으며, [%] 단위로 설정될 수 있다.
상기 제2 기준치는, 이를테면 20[%]일 수 있다.
이에 따르면, 상기 변화율이 20[%] 이하인지 여부를 근거로 상기 모터(210)에 발생한 이상의 종류를 감지하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 변화율과 상기 제2 기준치를 비교(S4)한 결과, 상기 변화율이 상기 제2 기준치 이하인 경우, 절연 파괴에 의한 누전이 발생한 것으로 감지(S5a)하고, 상기 변화율이 상기 제2 기준치 초과인 경우, 부분 절연 파괴에 의한 누설이 발생한 것으로 감지(S5b)할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하이고, 상기 제2 기준치 이하인 경우, 상기 모터(210)에 전체 절연 파괴에 의한 지락 발생으로 상기 검출부(20)에 흐르는 전류가 대폭 감소된 것으로 판단하여, 전체 절연 파괴에 의한 누전이 발생한 것으로 감지(S5a)하고, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하이고, 상기 제2 기준치 초과인 경우, 상기 모터(210)에 부분 절연 파괴에 의한 지락 발생으로 상기 검출부(20)에 흐르는 전류가 소폭 감소된 것으로 판단하여, 부분 절연 파괴에 의한 누설이 발생한 것으로 감지(S5b)하게 될 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부(40)는, 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지할 뿐만 아니라, 발생한 이상의 종류까지 감지하게 될 수 있다.
한편, 상기 제어부(40)는, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하인 경우, 상기 모터(210)의 이전 운전에 관한 기저장된 데이터를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부의 감지 결과를 확인(S6 및 S7)할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 기저장된 데이터를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부에 대한 상기 감지 결과를 검증하게 될 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부(40)는, 상기 변화율을 상기 제1 기준치와 비교하여 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하고, 상기 변화율을 상기 제2 기준치와 비교하여 상기 모터(210)에 발생한 이상의 종류를 감지한 후, 상기 기저장된 데이터를 이용하여 상기 모터(210)의 이상 발생 감지가 정확하게 이루어졌는지 확인하게 될 수 있다.
상기 기저장된 데이터는, 상기 모터(210)의 이전 운전 시에 적용된 제어 기준 및 상기 제어 기준에 따른 상기 입력부(10)의 전압 및 상기 전류의 이전 검출 결과를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어 기준은, 상기 모터(210)의 이전 운전 시에 적용된 제어 신호에 관한 기준일 수 있다.
이를테면, 상기 제어 신호의 패턴 및 상기 제어 신호의 듀티비 중 하나 이상에 대한 기준을 포함할 수 있다.
즉, 상기 기저장된 데이터는, 상기 모터(210)의 이전 운전 시에 적용된 제어 신호의 패턴 및 듀티비 중 하나 이상에 대한 상기 제어 기준과, 상기 제어 기준에 따른 상기 입력부(10)의 전압 및 상기 전류의 검출 결과를 포함하는 데이터로, 상기 모터(210)의 이전 운전 이력에 관한 데이터일 수 있다.
여기서, 상기 입력부(10)의 전압은, 상기 DC LINK 커패시터(11)의 전압을 의미할 수 있다.
상기 기저장된 데이터는, 상기 모터(210)의 이전 운전 시에 기저장(S0)될 수 있다.
즉, 상기 기저장된 데이터는, 상기 모터(210)의 현재 운전이 시작(S1)되기 전, 이전 운전 시에 미리 저장(S0)될 수 있다.
상기 기저장된 데이터를 이용하여 상기 감지 결과를 확인(S6 및 S7)하는 상기 제어부(40)는, 상기 제어 기준에 따른 시험 신호를 생성하여 상기 인버터부(30)에 인가하고, 상기 시험 신호의 인가에 따른 상기 입력부(10)의 전압 및 상기 전류를 검출(S6)하여, 상기 이전 검출 결과와 상기 시험 신호의 인가에 따른 시험 검출 결과를 근거로 상기 감지 결과를 확인(S7)할 수 있다.
이를테면, 상기 이전 검출 결과와 상기 시험 검출 결과를 이용한 일련의 연산 과정을 통해, 상기 감지 결과가 정확하게 이루어졌는지 여부를 확인하게 될 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 제어 기준에 따른 상기 시험 신호를 상기 인버터부(30)에 인가하여, 인가 결과에 따른 상기 입력부(10)의 전압 및 상기 전류의 시험 검출 결과와 상기 이전 검출 결과를 이용한 연산을 통해 상기 감지 결과를 확인(S7)하게 될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 이전 검출 결과 및 상기 시험 검출 결과를 이용하여 상기 이전 검출 결과 대비 상기 시험 검출 결과의 증가율을 연산하고, 연산 결과를 상기 제1 기준치와 비교한 결과를 근거로 상기 감지 결과를 확인(S7)할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 이전 검출 결과와 상기 시험 검출 결과를 이용하여 상기 증가율을 연산하고, 상기 증가율을 상기 제1 기준치와 비교한 결과에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생이 정확하게 감지되었는지 여부를 확인하게 될 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(40)는, 하기 [수학식 3]과 같이, 상기 이전 검출 결과 대비 상기 시험 검출 결과의 증가율을 연산하여, 상기 제1 기준치와 비교할 수 있다.
[수학식 3]([도 6]의 S7)
Figure 112019103393856-pat00003
상기 제어부(40)는, 상기 증가율을 상기 제1 기준치와 비교(S7)한 결과, 상기 연산 결과가 상기 제1 기준치 이하인 경우, 상기 모터(210)의 이상 발생이 정확하게 감지된 것으로 확인할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 증가율을 상기 제1 기준치와 비교(S7)한 결과, 상기 연산 결과가 상기 제1 기준치 초과인 경우, 상기 모터(210)의 이상 발생이 부정확하게 감지된 것으로 확인할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 연산 결과가 상기 제1 기준치 이하인 경우, 상기 감지 결과가 제대로 이루어진 것으로 판단하여, 상기 모터(210)에 누전 또는 누설이 발생한 것으로 확인할 수 있고, 상기 연산 결과가 상기 제1 기준치 초과인 경우, 상기 감지 결과가 제대로 이루어지지 않은 것으로 판단하여, 상기 모터(210)에 누전 또는 누설이 발생하지 않은 것으로 확인할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같은 과정으로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하는 상기 제어부(40)는, 상기 감지 결과에 따라 상기 제어 신호의 생성을 수행할 수 있다.
이를테면, 상기 모터(210)에 이상이 발생한 것으로 감지되면, 상기 제어 신호의 생성을 중단하여, 상기 모터(210)가 이상 발생 상황에서 구동하는 것을 방지하게 될 수 있다.
또는, 이상 발생의 종류를 감지한 결과가 상기 제어 장치(100)의 외부에 표시되도록 하거나, 상기 모터(210)를 보호하는 보호 장치, 이를테면 누전 차단기 등에 감지 결과에 대한 신호를 전달하여, 상기 모터(210)가 발생한 이상으로부터 보호될 수 있도록 제어하게 될 수 있다.
이와 같은 상기 제어 장치(100)는, 도 7에 도시된 바와 같은 모터 제어 방법에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 모터 제어 방법(이하, 제어 방법이라 칭한다)를 설명하되, 앞서 설명한 내용과 중복되는 부분은 생략한다.
상기 제어 방법은, 도 1a 또는 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 입력부(10), 상기 인버터부(20), 상기 검출부(30) 및 상기 제어부(40)를 포함하는 상기 제어 장치(100)의 모터 제어 방법으로, 앞서 설명한 상기 제어 장치(100)가 상기 모터(210)를 제어하는 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 제어 장치(100)에서 상기 제어부(40)가 상기 모터(210)를 제어하는 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은 또한, 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하는 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 모터(210)의 운전이 시작된 후 수행될 수 있다.
상기 제어 방법은, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제어 신호의 제1 주기에서 상기 전류를 검출하는 단계(S10), 상기 제1 주기의 다음 주기인 제2 주기에서 상기 전류를 검출하는 단계(S20), 상기 제1 주기에서 상기 전류를 검출한 결과 대비 상기 제2 주기에서 상기 전류를 검출한 결과의 변화율을 연산하는 단계(S30) 및 상기 변화율을 기설정된 기준치와 비교한 결과를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생을 감지하는 단계(S40)를 포함한다.
즉, 상기 제어 장치(100)는, 상기 제어 신호의 제1 주기에서 상기 전류를 검출(S10)하고, 상기 제1 주기의 다음 주기인 제2 주기에서 상기 전류를 검출(S20)하고, 상기 제1 주기에서 상기 전류를 검출한 결과 대비 상기 제2 주기에서 상기 전류를 검출한 결과의 변화율을 연산(S30)하여, 상기 변화율을 기설정된 기준치와 비교한 결과를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생을 감지(S40)하게 될 수 있다.
상기 제어 신호의 제1 주기에서 상기 전류를 검출하는 단계(S10)는, 상기 제어 신호의 이전 한 주기에서 상기 검출부(20)에 흐르는 전류를 검출하는 단계일 수 있다.
즉, 상기 제1 주기는, 상기 제2 주기의 이전 주기에 해당하는 주기일 수 있다.
상기 제1 주기의 다음 주기인 제2 주기에서 상기 전류를 검출하는 단계(S20)는, 상기 제어 신호의 현재 주기에서 상기 검출부(20)에 흐르는 전류를 검출하는 단계일 수 있다.
이에 따라, 상기 제어 방법은, 상기 제어 신호의 이전 주기 및 현재 주기 각각에서 상기 전류를 검출하게 될 수 있다.
또한, 상기 제어 방법은, 상기 제어 신호의 이전 주기 및 현재 주기 각각에서 상기 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부를 감지하게 됨으로써, 상기 제어 신호의 두 주기 동안에 상기 모터(210)에서 발생하는 이상을 감지하게 될 수 있다.
상기 제1 주기에서 상기 전류를 검출한 결과 대비 상기 제2 주기에서 상기 전류를 검출한 결과의 변화율을 연산하는 단계(S30)는, 상기 이전 주기에서 상기 전류를 검출한 결과와 상기 현재 주기에서 상기 전류를 검출한 결과를 이용하여 상기 변화율을 연산하는 단계일 수 있다.
상기 제1 주기에서 상기 전류를 검출한 결과 대비 상기 제2 주기에서 상기 전류를 검출한 결과의 변화율을 연산하는 단계(S30)는, 상기 이전 주기에서의 상기 전류의 최대값 대비 상기 현재 주기에서의 상기 전류의 최대값의 변화율을 하기 [참고식]과 같은 수식에 따라 연산할 수 있다.
[참고식]
Figure 112019103393856-pat00004
상기 모터(210)의 이상 발생을 감지하는 단계(S40)는, 상기 [참고식]에 따라 연산된 상기 변화율을 상기 기준치와 비교한 결과를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생을 감지하는 단계일 수 있다.
상기 모터(210)의 이상 발생을 감지하는 단계(S40)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 변화율을 기설정된 제1 기준치와 비교하는 단계(S41), 상기 변화율과 상기 제1 기준치의 비교 결과에 따라 상기 변화율을 기설정된 제2 기준치와 비교하는 단계(S42) 및 상기 변화율과 상기 제2 기준치의 비교 결과에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생의 종류를 감지하는 단계(S43)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 모터(210)의 이상 발생을 감지하는 단계(S40)에서는, 상기 변화율을 상기 제1 기준치 및 상기 제2 기준치와 비교하여, 상기 모터(210)의 이상 발생의 여뷰 및 종류를 감지하게 될 수 있다.
상기 변화율을 기설정된 제1 기준치와 비교하는 단계(S41)는, 앞서 설명에서 언급한 상기 [수학식 1]과 같이 상기 변화율과 상기 제1 기준치를 비교하는 단계일 수 있다.
상기 변화율을 기설정된 제1 기준치와 비교하는 단계(S41)는, 상기 변화율과 상기 제1 기준치를 비교한 결과, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 초과인 경우, 상기 모터(210)에 이상이 발생하지 않은 것으로 감지할 수 있다.
상기 변화율을 기설정된 제1 기준치와 비교하는 단계(S41)는, 상기 변화율과 상기 제1 기준치를 비교한 결과, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하인 경우, 상기 모터(210)에 이상이 발생한 것으로 감지하고, 상기 변화율을 상기 제2 기준치와 비교(S42)할 수 있다.
상기 변화율과 상기 제1 기준치의 비교 결과에 따라 상기 변화율을 기설정된 제2 기준치와 비교하는 단계(S42)는, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하인 경우, 앞서 설명에서 언급한 상기 [수학식 2]와 같이 상기 변화율과 상기 제2 기준치를 비교하는 단계일 수 있다.
상기 변화율과 상기 제2 기준치의 비교 결과에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생의 종류를 감지하는 단계(S43)는, 상기 모터(210)의 이상 발생 감지가 전제된 상태에서, 상기 변화율과 상기 제2 기준치의 비교 결과에 따라 상기 모터(210)에서 발생한 이상의 종류를 감지하는 단계일 수 있다.
상기 변화율과 상기 제2 기준치의 비교 결과에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생의 종류를 감지하는 단계(S43)는, 상기 변화율이 상기 제2 기준치 이하인 경우, 상기 모터(210)에 절연 파괴에 의한 누전이 발생한 것으로 감지할 수 있다.
즉, 상기 변화율과 상기 제2 기준치의 비교 결과에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생의 종류를 감지하는 단계(S43)는, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하이고, 상기 제2 기준치 이하이면, 상기 모터(210)에 전체 절연 파괴에 의한 지락 발생으로 상기 검출부(20)에 흐르는 전류가 대폭 감소된 것으로 판단하여, 전체 절연 파괴에 의한 누전이 발생한 것으로 감지하게 될 수 있다.
상기 변화율과 상기 제2 기준치의 비교 결과에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생의 종류를 감지하는 단계(S43)는, 상기 변화율이 상기 제2 기준치 초과인 경우, 상기 모터(210)에 부분 절연 파괴에 의한 누설이 발생한 것으로 감지할 수 있다.
즉, 상기 변화율과 상기 제2 기준치의 비교 결과에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생의 종류를 감지하는 단계(S43)는, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하이고, 상기 제2 기준치 초과인 경우, 상기 모터(210)에 부분 절연 파괴에 의한 지락 발생으로 상기 검출부(20)에 흐르는 전류가 소폭 감소된 것으로 판단하여, 부분 절연 파괴에 의한 누설이 발생한 것으로 감지하게 될 수 있다.
이처럼 상기 변화율을 상기 제1 기준치 및 상기 제2 기준치와 비교하여 상기 모터의 이상 발생을 감지하는 상기 모터(210)의 이상 발생을 감지하는 단계(S40)는, 상기 모터(210)의 이전 운전에 관한 기저장된 데이터를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생 여부의 감지 결과를 확인하는 단계(S44)를 더 포함할 수 있다.
상기 모터(210)의 이상 발생 여부의 감지 결과를 확인하는 단계(S44)는, 상기 기저장된 데이터를 이용하여 상기 감지 결과를 검증하는 단계일 수 있다.
상기 모터(210)의 이상 발생 여부의 감지 결과를 확인하는 단계(S44)는, 상기 기저장된 데이터에 포함된 상기 제어 기준에 따라 시험 신호를 생성하여 상기 인버터부(30)에 인가하고, 상기 시험 신호의 인가에 따른 상기 입력부(10)의 전압 및 상기 전류를 검출하여, 상기 기저장된 데이터에 포함된 이전 검출 결과와 상기 시험 신호의 인가에 따른 시험 검출 결과를 근거로 상기 감지 결과를 확인할 수 있다.
상기 모터(210)의 이상 발생 여부의 감지 결과를 확인하는 단계(S44)는, 상기 이전 검출 결과 및 상기 시험 검출 결과를 이용하여 앞서 설명에서 언급한 상기 [수학식 3]과 같이 상기 이전 검출 결과 대비 상기 시험 검출 결과의 증가율을 연산하고, 연산 결과를 상기 제1 기준치와 비교한 결과를 근거로 상기 감지 결과를 확인할 수 있다.
상기 모터(210)의 이상 발생 여부의 감지 결과를 확인하는 단계(S44)는, 상기 이전 검출 결과와 상기 시험 검출 결과를 이용하여 상기 증가율을 연산하고, 상기 증가율을 상기 제1 기준치와 비교한 결과에 따라 상기 모터(210)의 이상 발생이 정확하게 감지되었는지 여부를 확인하게 될 수 있다.
상기 모터(210)의 이상 발생 여부의 감지 결과를 확인하는 단계(S44)는, 상기 증가율을 상기 제1 기준치와 비교한 결과, 상기 연산 결과가 상기 제1 기준치 이하인 경우, 상기 모터(210)의 이상 발생이 정확하게 감지된 것으로 확인할 수 있다.
상기 모터(210)의 이상 발생 여부의 감지 결과를 확인하는 단계(S44)는, 상기 증가율을 상기 제1 기준치와 비교한 결과, 상기 연산 결과가 상기 제1 기준치 초과인 경우, 상기 모터(210)의 이상 발생이 부정확하게 감지된 것으로 확인할 수 있다.
상기 제어 신호의 제1 주기에서 상기 전류를 검출하는 단계(S10), 상기 제1 주기의 다음 주기인 제2 주기에서 상기 전류를 검출하는 단계(S20), 상기 제1 주기에서 상기 전류를 검출한 결과 대비 상기 제2 주기에서 상기 전류를 검출한 결과의 변화율을 연산하는 단계(S30) 및 상기 변화율을 기설정된 기준치와 비교한 결과를 근거로 상기 모터(210)의 이상 발생을 감지하는 단계(S40)를 포함하는 상기 제어 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 상기 제어 장치(100)를 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같은 상기 제어 방법은, 상기 제어 장치(100), 또는 상기 제어 장치(100)에 포함된 제어부(40)의 모터를 제어하기 위한 애플리케이션, 소프트웨어 등을 비롯한 제어 알고리즘 및 프로그램으로 적용될 수도 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 입력부 20: 검출부
30: 인버터부 40: 제어부
100: 모터 제어 장치

Claims (20)

  1. 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서,
    직류 전원이 입력되는 입력부;
    복수의 스위칭 모듈을 통해 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 모터에 인가하는 인버터부;
    상기 인버터부를 통해 상기 모터의 전류가 통전되어 검출되는 검출부; 및
    상기 검출부에 흐르는 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 스위칭 모듈의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 인버터부에 인가하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제어 신호의 이전 주기 및 현재 주기에서 상기 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 모터의 이상 발생 여부를 감지하여, 감지 결과에 따라 상기 제어 신호의 생성을 수행하되,
    상기 이전 주기에서 상기 전류를 검출한 결과 대비 상기 현재 주기에서 상기 전류를 검출한 결과의 변화율을 기설정된 제1 기준치와 비교한 결과, 상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하인 경우,
    상기 모터에 이상이 발생한 것으로 감지하고,
    상기 변화율을 기설정된 제2 기준치와 비교한 결과에 따라 상기 모터에 발생한 이상의 종류를 감지하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    하나의 저항을 포함하되,
    상기 입력부의 하단 및 상기 인버터부의 하단 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제어 신호의 한 주기 중 유효벡터에 해당되는 구간에서 상기 전류를 검출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 유효벡터에 해당되는 구간에서 검출한 어느 두 상의 전류 중 절대값이 큰 전류를 근거로 상기 모터의 이상 발생 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    3개의 저항을 포함하되,
    상기 스위칭 모듈 중 상기 입력부의 하단과 연결되는 하암 스위칭 모듈의 하단 각각에 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제어 신호의 한 주기 중 영벡터에 해당되는 구간에서 상기 전류를 검출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 영벡터에 해당되는 구간에서 검출한 어느 세 상의 전류 중 절대값이 큰 전류를 근거로 상기 모터의 이상 발생 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 변화율이 상기 제2 기준치 이하인 경우,
    절연 파괴에 의한 누전이 발생한 것으로 감지하고,
    상기 변화율이 상기 제2 기준치 초과인 경우,
    부분 절연 파괴에 의한 누설이 발생한 것으로 감지하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 변화율이 상기 제1 기준치 이하인 경우,
    상기 모터의 이전 운전에 관한 기저장된 데이터를 근거로 상기 모터의 이상 발생 여부의 감지 결과를 확인하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 기저장된 데이터는,
    상기 모터의 이전 운전 시에 적용된 제어 기준 및 상기 제어 기준에 따른 상기 입력부의 전압 및 상기 전류의 이전 검출 결과를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제어 기준에 따른 시험 신호를 생성하여 상기 인버터부에 인가하고, 상기 시험 신호의 인가에 따른 상기 입력부의 전압 및 상기 전류를 검출하여, 상기 이전 검출 결과와 상기 시험 신호의 인가에 따른 시험 검출 결과를 근거로 상기 감지 결과를 확인하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이전 검출 결과 및 상기 시험 검출 결과를 이용하여 상기 이전 검출 결과 대비 상기 시험 검출 결과의 증가율을 연산하고, 연산 결과를 상기 제1 기준치와 비교한 결과를 근거로 상기 감지 결과를 확인하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연산 결과가 상기 제1 기준치 이하인 경우,
    상기 모터의 이상 발생이 정확하게 감지된 것으로 확인하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  17. 직류 전원이 입력되는 입력부;
    복수의 스위칭 모듈을 통해 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 인가하는 인버터부;
    상기 인버터부를 통해 상기 모터의 전류가 통전되어 검출되는 검출부; 및
    상기 검출부에 흐르는 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 스위칭 모듈의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 인버터부에 인가하는 제어부;를 포함하는 모터 제어 장치의 모터 제어 방법에 있어서,
    상기 제어 신호의 제1 주기에서 상기 전류를 검출하는 단계;
    상기 제1 주기의 다음 주기인 제2 주기에서 상기 전류를 검출하는 단계;
    상기 제1 주기에서 상기 전류를 검출한 결과 대비 상기 제2 주기에서 상기 전류를 검출한 결과의 변화율을 연산하는 단계; 및
    상기 변화율을 기설정된 기준치와 비교한 결과를 근거로 상기 모터의 이상 발생을 감지하는 단계;를 포함하고,
    상기 모터의 이상 발생을 감지하는 단계는,
    상기 변화율을 기설정된 제1 기준치와 비교하는 단계;
    상기 변화율과 상기 제1 기준치의 비교 결과에 따라 상기 변화율을 기설정된 제2 기준치와 비교하는 단계; 및
    상기 변화율과 상기 제2 기준치의 비교 결과에 따라 상기 모터의 이상 발생의 종류를 감지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  18. 삭제
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 모터의 이상 발생의 종류를 감지하는 단계는,
    상기 변화율이 상기 제2 기준치 이하인 경우,
    절연 파괴에 의한 누전이 발생한 것으로 감지하고,
    상기 변화율이 상기 제2 기준치 초과인 경우,
    부분 절연 파괴에 의한 누설이 발생한 것으로 감지하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 모터의 이상 발생을 감지하는 단계는,
    상기 모터의 이전 운전에 관한 기저장된 데이터를 근거로 상기 모터의 이상 발생 여부의 감지 결과를 확인하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
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