KR102242774B1 - 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는, 컨버터와, 컨버터로부터의 전압을 저장하며, 서로 직렬 접속되는 제1 커패시터와 제2 커패시터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나에 저장된 전압을 이용하여, 삼상 교류 전압을 출력하는 멀티 레벨 인버터와, 삼상 교류 전압이 로우 레벨 기준으로 대칭되는 제1 모드와, 삼상 교류 전압이 하이 레벨 기준으로 대칭되는 제2 모드가, 교번하도록, 멀티 레벨 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함한다. 이에 따라, 멀티 레벨 인버터에서 dc 단 전압의 불평형을 저감할 수 있게 된다.

Description

모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기{Motor driving device and air conditioner including the same}
본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 멀티 레벨 인버터에서 dc 단 전압의 불평형을 저감할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.
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.
본 발명의 목적은, 멀티 레벨 인버터에서 dc 단 전압의 불평형을 저감할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는, 컨버터와, 컨버터로부터의 전압을 저장하며, 서로 직렬 접속되는 제1 커패시터와 제2 커패시터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나에 저장된 전압을 이용하여, 삼상 교류 전압을 출력하는 멀티 레벨 인버터와, 삼상 교류 전압이 로우 레벨 기준으로 대칭되는 제1 모드와, 삼상 교류 전압이 하이 레벨 기준으로 대칭되는 제2 모드가, 교번하도록, 멀티 레벨 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기, 압축된 냉매를 이용하여 열교환을 수행하는 열교환기, 압축기 내의 모터를 구동하기 위한 압축기 모터 구동 장치를 포함하고, 압축기 모터 구동 장치는, 컨버터와, 컨버터로부터의 전압을 저장하며, 서로 직렬 접속되는 제1 커패시터와 제2 커패시터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나에 저장된 전압을 이용하여, 삼상 교류 전압을 출력하는 멀티 레벨 인버터와, 삼상 교류 전압이 로우 레벨 기준으로 대칭되는 제1 모드와, 삼상 교류 전압이 하이 레벨 기준으로 대칭되는 제2 모드가, 교번하도록, 멀티 레벨 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 서로 직렬 접속되는 제1 커패시터와 제2 커패시터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나에 저장된 전압을 이용하여, 삼상 교류 전압을 출력하는 멀티 레벨 인버터와, 삼상 교류 전압이 로우 레벨 기준으로 대칭되는 제1 모드와, 삼상 교류 전압이 하이 레벨 기준으로 대칭되는 제2 모드가, 교번하도록, 멀티 레벨 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함함으로써, 제1 커패시터의 양단 전압과 제2 커패시터의 양단 전압 사이의, dc 단 전압의 불평형을 저감할 수 있게 된다. 즉, 멀티 레벨 인버터에서의 전압의 불평형을 저감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기 내의 압축기 내의 모터 구동장치의 블록도이다.
도 3은 도 2의 압축기 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 4는 도 3의 멀티레벨 인버터의 동작의 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 5a는 제1 및 제2 캐리어 기반으로 상 전압을 생성하는 것을 설명하는 도면이다.
도 5b는 제1 커패시터의 양단 전압과 제2 커패시터의 양단 전압 사이의 전위차로 인한, 상전압 파형의 일예를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 제1 모드와 제2 모드가 교번하여 수행되는 것을 예시하는 도면이다.
도 7a 내지 도 9b는 도 6의 제1 모드와 제2 모드를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 1에 도시된 공기조화기(100)는, 실외기(O)와 실내기(I)를 구비할 수 있다.
실외기(0)는, 압축기(2)와 제1 열교환기(4)와 팽창기구(6)를 구비할 수 있으며, 실내기(I)는, 제2 열교환기(8)와 실내팬(16)을 포함할 수 있다.
제1 열교환기(4)는, 냉매를 열원수와 열교환시킬 수 있다. 열원수는 냉매의 열을 흡수하는 냉각수로 기능하거나 냉매로 열을 가하는 가열수로 기능할 수 있다. 공기조화기9100)는 냉매가 압축되는 압축기(2)와, 냉매가 열원수와 열교환되는 제1 열교환기(4)와, 냉매가 팽창되는 팽창기구(6)와, 냉매가 공기와 열교환되는 제2 열교환기(8)를 포함할 수 있다.
냉매는 압축기(2)와 제1 열교환기(4)와 팽창기구(6)와 제2 열교환기(8)의 순서로 통과하는 것이 가능하다. 즉, 압축기(2)에서 압축된 냉매는 제1 열교환기(4)와, 팽창기구(6)와, 제2 열교환기(8)를 순차적으로 통과한 후 압축기(2)로 회수될 수 있다. 이 경우 제1 열교환기(4)는 냉매를 응축시키는 응축기로 기능할 수 있고, 제2 열교환기(8)는 냉매를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있으며, 열원수는 압축기(2)에서 압축된 냉매의 열을 흡열하는 냉각수가 될 수 있다.
냉매는 압축기(2)와 제2 열교환기(8)와 팽창기구(6)와 제1 열교환기(4)의 순서로 통과하는 것이 가능하다. 즉, 압축기(2)에서 압축된 냉매는 제2 열교환기(8)와, 팽창기구(6)와, 제1 열교환기(4)를 순차적으로 통과한 후 압축기(2)로 회수될 수 있다. 이 경우 제2 열교환기(8)는 냉매를 응축시키는 응축기로 기능할 수 있고, 제1 열교환기(4)는 냉매를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있으며, 열원수는 제1 열교환기(4)를 통과하는 냉매로 열을 가하는 가열수가 될 수 있다.
공기조화기(100)는 냉매가 압축되는 압축기(2)와, 냉매가 열원수와 열교환되는 제1 열교환기(4)와, 냉매가 팽창되는 팽창기구(6)와, 냉매가 실내 공기와 열교환되는 제2 열교환기(8)를 포함함과 아울러 압축기(2)에서 압축된 냉매를 제1 열교환기(4) 또는 제2 열교환기(8)로 보내는 유로 절환밸브(미도시)를 더 포함하는 것이 가능하다. 공기조화기는 압축기(2)에서 압축된 냉매가 유로 절환밸브와, 제1 열교환기(4)와, 팽창기구(6)와, 제2 열교환기(8)와 유로 절환밸브를 순차적으로 통과한 후 압축기(2)로 회수되는 제1 순환 회로를 포함할 수 있다. 공기조화기(100)는 압축기(2)에서 압축된 냉매가 유로 절환밸브(미도시)와, 제2 열교환기(8)와, 팽창기구(6)와, 제1 열교환기(4)와 유로 절환밸브를 순차적으로 통과한 후 압축기(2)로 회수되는 제2 순환 회로를 모두 갖는 것이 가능하다. 제1 순환 회로는 제2 열교환기(8)에 의해 실내가 냉방되는 냉방 운전시의 회로가 될 수 있고, 제1 열교환기(4)는 냉매를 응축시키는 응축기로 기능할 수 있으며, 제2 열교환기(8)는 냉매를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있다. 제2 순환 회로는 제2 열교환기(8)에 의해 실내가 난방되는 난방 운전시의 회로가 될 수 있고, 제2 열교환기(8)는 냉매를 응축시키는 응축기로 기능할 수 있고, 제1 열교환기(4)는 냉매를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있다.
열원수는 물이나 부동액 등의 열원수로 구성되는 것이 가능하고, 냉매는 통상적으로 공기조화기에서 사용되는 프레온계 냉매나 이산화탄소 냉매 등의 각종 냉매 중 하나로 구성되는 것이 가능하다.
압축기(2)는 냉매를 압축하는 각종 압축기로 구성될 수 있고, 로터리 압축기, 스크롤 압축기, 스크류 압축기 등의 각종 압축기가 될 수 있다. 압축기(2)는 제1 열교환기(4)와 압축기 출구 유로(3)로 연결될 수 있다.
제1 열교환기(4)는 쉘 튜브형 열교환기로 구성될 수 있다. 제1 열교환기(4)는 물이나 부동액 등의 열원수가 통과하는 쉘(20)과, 냉매가 통과하는 냉매튜브(26)를 포함할 수 있다. 제1 열교환기(4)는 팽창기구(6)와 제1 열교환기 팽창기구 연결유로(5)로 연결될 수 있다. 제1 열교환기(4)에 대해서는 후술하여 상세히 설명한다.
팽창기구(6)는 냉매가 팽창되는 캐필러리 튜브나 전자 팽창밸브가 될 수 있다. 팽창기구(6)는 제2 열교환기(8)와 팽창기구 제2 열교환기 연결유로(7)로 연결될 수 있다.
제2 열교환기(8)는 냉매가 통과하는 핀튜브형 열교환기나 코일형 열교환기로 구성될 수 있다. 제2 열교환기(8)는 냉매가 통과하면서 실내 공기와 열교환되는 냉매튜브를 포함할 수 있다. 제2 열교환기(8)는 냉매튜브와 결합된 전열부재인 핀을 더 포함할 수 있다. 제2 열교환기(8)는 압축기(2)와 압축기 흡입유로(9)로 연결될 수 있다.
공기조화기(100)는 제1 열교환기(4)와 연결된 열처리유닛(10)을 포함할 수 있다. 열처리유닛(10)은 제1 열교환기(4)가 냉매를 응축시키는 응축기로 기능할 경우, 열원수를 냉각시키는 냉각기로 구성될 수 있다. 열처리 유닛(10)은 제1 열교환기(4)가 냉매를 증발시키는 증발기로 기능할 경우, 열원수를 가열시키는 가열기로 구성될 수 있다. 열처리유닛(10)이 냉각기로 구성될 경우, 열처리 유닛(10)은 열원수를 냉각시키는 냉각탑을 포함할 수 있다. 열처리 유닛(10)은 제1 열교환기(4)와 수배관(12)(14)으로 연결될 수 있다. 제1 열교환기(4)는 열처리 유닛(10)과 출수배관(12)으로 연결될 수 있고, 제1 열교환기(4)의 열원수는 출수배관(12)을 통해 열처리 유닛(10)으로 출수될 수 있다. 제1 열교환기(4)는 열처리 유닛(10)과 입수배관(14)으로 연결될 수 있고, 열처리 유닛(10)의 열원수는 입수배관(14)을 통해 제1 열교환기(4)로 입수될 수 있다. 열처리유닛(10)과 출수배관(12)과 입수배관(14) 중 적어도 하나에는 열원수를 열처리유닛(10)과 제1 열교환기(4)로 순환시키는 펌프 등의 순환기구가 설치될 수 있다.
실내팬(16)은, 실내의 공기를 제2 열교환기(8)로 유동시킨 후 다시 실내로 토출함할 수 있다.
압축기(2)와 제1 열교환기(4)와 팽창기구(6)와 제2 열교환기(8)와 실내팬(16)은 하나의 공조유닛에 설치되는 것이 가능하고, 실내의 공기가 덕트 등을 통해 제2 열교환기(8)로 유동된 후 덕트 등을 통해 실내로 다시 토출되어 실내를 냉방 또는 난방 시키는 것이 가능하다. 열처리유닛(10)은 하나의 공조유닛 이외에 설치될 수 있고, 하나의 공조유닛과 수배관(12)(14)으로 연결될 수 있다.
압축기(2)와 제1 열교환기(4)와 팽창기구(6)와 제2 열교환기(8)와 실내팬(16)은 복수의 공조유닛(I)(O)에 분산되어 설치될 수 있다. 제1 열교환기(4)와 실내팬(16)은 실내기(I)에 함께 설치될 수 있고, 압축기(2)와 제1 열교환기(4)는 실외기(O)에 함께 설치될 수 있다. 팽창기구(6)는 실내기(I)와 실외기(O) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. 팽창기구(6)는 하나의 팽창기구가 실내기(I) 또는 실외기(O)에 설치되는 것이 가능하다. 팽창기구(6)는 복수개가 설치될 수 있고, 제1 팽창기구가 실내기(I)에 설치되고, 제2 팽창기구가 실외기(O)에 설치되는 것이 가능하다. 제1 팽창기구는 제1 열교환기(4)와 제2 열교환기(8) 중 제1 열교환기(4)에 더 가깝게 설치되는 실외팽창기구로 기능될 수 있다. 제2 팽창기구는 제1 열교환기(4)와 제2 열교환기(8) 중 제2 열교환기(8)에 더 가깝게 설치되는 실내팽창기구로 기능할 수 있다. 실내기(I)은 냉방 또는 난방시키고자 하는 실내에 설치될 수 있다. 실외기(O)은 건물의 기계실이나 지하실 등이나 옥상 등에 설치될 수 있다. 실외기(O)은 열처리유닛(10)은 수배관(12)(14)으로 연결될 수 있다.
한편, 도 1의 공기조화기(100)는, 대용량의 공기조화가 가능한 공기조화기로서, 예를 들어, 칠러(chiller)일 수 있다.
도 2는 도 1의 실외기 내의 압축기 내의 모터 구동장치의 블록도이고, 도 3은 도 2의 압축기 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 1의 실외기(O) 내의 압축기(2)는, 압축기 모터(250)를 구동하는 압축기 모터 구동장치(200)에 의해 구동될 수 있다.
압축기 모터 구동장치(200)는, 압축기 모터(250)에 삼상 교류 전압을 출력하는 인버터(220)와, 인버터(220)를 제어하는 인버터 제어부(230)와, 인버터(220)에 직류 전원을 공급하는 컨버터(210)와, 컨버터(210)의 출력단인 dc 단에 서로 직렬 접속되는 제1 커패시터(Cdc1)와 제2 커패시터(Cdc2)를 포함할 수 있다.
모터 구동장치(200)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(250)에 변환된 전력을 공급한다. 이에 따라, 모터 구동장치(200)는, 전력변환장치라고도 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 인버터(220)는, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나에 저장된 전압을 이용하여, 삼상 교류 전압을 출력하는 멀티 레벨 인버터일 수 있다. 이에 의해, 대용량의 공기조화기에서, 압축기를 구동할 수 있게 된다.
특히, 이러한 멀티 레벨 인버터(220)는, dc 단에 서로 직렬 접속되는 제1 커패시터(Cdc1) 양단 전압과, 제2 커패시터(Cdc2)의 양단 전압 중 적어도 하나를 이용하여, 교류 전압을 모터(250)로 출력할 수 있다. 특히, 삼상(u,v,w) 교류 전압을 모터(250)로 출력할 수 있다.
컨버터(210)는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환한다. 다양한 컨버터가 가능하나, 도 3에서는, 컨버터(210)가, 정류부(410)와 리액터(L)를 구비하는 것을 예시한다.
정류부(410)는, 입력되는 삼상 교류 전원(201)을 정류할 수 있다. 도면에서는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자(Da,Db,Dc) 및 하암 다이오드 소자(D'a,D'b,D'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 다이오드 소자가 서로 병렬(Da&D'a,Db&D'b,Dc&D'c)로 연결되는 것을 예시한다.
한편, 도면에서는, 정류부(410)의 후단에, 노이즈 제거 등을 위한 리액터(L)가 배치되는 것을 예시하나, 이와 달리, 정류부(410)의 전단에 배치되는 것도 가능하다.
컨버터(210)의 출력단인, dc 단은, 전력 변환된, 직류 전압을 저장하기 위해, 커패시터가 배치될 수 있다. 특히, 복수의 커패시터가 서로 직렬 접속 가능하다.
도면에서는 제1 커패시터(Cdc1)와 제2 커패시터(Cdc2)가, 컨버터(210)의 출력단인 dc 단에 서로 직렬 접속되는 것을 예시한다. 이때, 제1 및 제2 커패시터(Cd1,Cd2) 사이는, 가상 중성점(N)이라 명명할 수 있다.
한편, 제1 커패시터(Cdc1)와 제2 커패시터(Cdc2)의 커패시턴스가 모두 동일한 경우, 제1 커패시터(Cdc1)와 제2 커패시터(Cdc2)의 각각에는 1/2 Vdc가 저장될 수 있으며, 복수의 커패시터(Cdc1,Cdc2)의 전체 양단 사이에는, Vdc 전압이 저장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 멀티 레벨 인버터(220)는, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 제1 및 제2 커패시터(Cd1,Cd2) 중 적어도 하나에 저장된 전압을 이용하여, 삼상 교류 전압을 출력할 수 있다.
이를 위해, 멀티 레벨 인버터(220)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결될 수 있다. 그리고, 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결될 수 있다.
한편, 가상 중성점(N)과, 제1 상,하암 스위칭 소자 사이인 O 노드 사이에는, 제1 및 제2 스위칭 소자가(Sl,Sl') 서로 직렬 접속될 수 있으며, 가상 중성점(N)과, 제2 상,하암 스위칭 소자 사이인 P 노드 사이에는, 제3 및 제4 스위칭 소자(Sm,Sm')가 서로 직렬 접속될 수 있으며, 가상 중성점(N)과, 제3 상,하암 스위칭 소자 사이인 Q 노드 사이에는, 제5 및 제6 스위칭 소자(Sn,Sn')가 서로 직렬 접속될 수 있다.
멀티 레벨 인버터(220)는, 이러한, 제1 내지 제6 스위칭 소자의 동작에 기초하여, 제1 커패시터(Cdc1) 양단의 전압(Vdc1)과, 제2 커패시터(Cd2) 양단의 전압(Vdc2) 중 적어도 하나를 이용하여, 각 상 전압(Vu,Vv,Vw)을 생성하여, 모터(250)로 출력할 수 있다.
인버터 제어부(230)는, 인버터(220)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(220)에 출력할 수 있다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(250)에 흐르는 출력 전류(io) 또는 제1 커패시터(Cdc1) 양단의 전압(Vdc1)과, 제2 커패시터(Cd2) 양단의 전압(Vdc2)에 기초하여, 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, 제1 커패시터(Cdc1) 양단의 전압(Vdc1)과, 제2 커패시터(Cd2) 양단의 전압(Vdc2)은, 각각 제1 dc 단 전압 검출부(B1)와 제2 dc 단 전압 검출부(B2)로부터 검출될 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 모터(250) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(250)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.
출력전류 검출부(E)는 인버터(220)와 모터(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
제1 dc 단 전압 검출부(B1)와 제2 dc 단 전압 검출부(B2)는, 각각 제1 커패시터(Cdc1) 양단의 전압(Vdc1)과, 제2 커패시터(Cd2) 양단의 전압(Vdc2)을 검출할 수 있다. 이를 위해, 제1 dc 단 전압 검출부(B1)와 제2 dc 단 전압 검출부(B2)는, 각각 저항 소자, 증폭기 등을 구비할 수 있다. 검출되는, 1 커패시터(Cdc1) 양단의 전압(Vdc1)과, 제2 커패시터(Cd2) 양단의 전압(Vdc2)은, 인버터 제어부(230)로 입력된다.
인버터 제어부(230)는, 축변환부(미도시), 속도 연산부(미도시), 전류 지령 생성부(미도시), 전압 지령 생성부(미도시), 축변환부(미도시), 및 스위칭 제어신호 출력부(미도시)를 포함할 수 있다.
축변환부(미도시)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.
한편, 축변환부(미도시)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다.
속도 연산부(미도시)는, 위치 감지부(미도시)로부터 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여, 속도(
Figure 112014000320891-pat00001
)를 연산할 수 있다. 즉, 위치 신호에 기반하여, 시간에 대해, 나누면, 속도를 연산할 수 있게 된다.
한편, 위치 감지부(미도시)는, 모터(250)의 회전자 위치를 감지할 수 있다. 이를 위해, 위치 감지부(미도시)는 홀 센서를 포함할 수 있다.
한편, 속도 연산부(미도시)는, 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여 연산된 위치(
Figure 112014000320891-pat00002
)와 연산된 속도(
Figure 112014000320891-pat00003
)를 출력할 수 있다.
한편, 전류 지령 생성부(미도시)는, 연산 속도(
Figure 112014000320891-pat00004
)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(미도시)는, 연산 속도(
Figure 112014000320891-pat00005
)와 목표 속도(ω)의 차이인 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, PI 제어기(535)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.
한편, 전류 지령 생성부(미도시)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
다음, 전압 지령 생성부(미도시)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(미도시) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(미도시)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(미도시)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(548)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.
한편, 전압 지령 생성부(미도시)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.
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(미도시)에 입력된다.
축변환부(미도시)는, 속도 연산부(미도시)에서 연산된 위치(
Figure 112014000320891-pat00006
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.
먼저, 축변환부(미도시)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(미도시)에서 연산된 위치(
Figure 112014000320891-pat00007
)가 사용될 수 있다.
그리고, 축변환부(미도시)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.
스위칭 제어 신호 출력부(미도시)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(220) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(220) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c,Sl,Sl',Sm,Sm',Sn,Sn')이 스위칭 동작을 하게 된다.
도 4는 도 3의 멀티레벨 인버터의 동작의 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 멀티레벨 인버터, 특히 도면과 같은, 3-레벨 인버터(220)의 벡터는, Zero 벡터, Small 벡터, Medium 벡터, Large 벡터로 구분될 수 있다.
도 4(a)는, Zero 벡터(PPP)를 나타내며, 도 4(b)는, P 타입의 Small 벡터(POO)를 나타내며, 도 4(c)는, n 타입의 Small 벡터(ONN)를 나타내며, 도 4(d)는, Medium 벡터(PON)를 나타내며, 도 4(e)는, Large 벡터(PNN)를 나타낸다.
이 중 Zero 벡터, Medium 벡터, Large 벡터는, 중성점 전압인, 제2 커패시터 양단 전압(Vdc2)에 영향을 주지 않는다.
그러나, 도 4(b)의, P 타입의 Small 벡터(POO)는, 제2 커패시터 양단 전압(Vdc2)을 상승시키며, 도 4(c)의, n 타입의 Small 벡터(ONN)는, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)을 상승시킨다. 이에 의해, dc 단에 대한 전압 불평형이 발생하게 된다. 또한, 인버터 출력인, 상 전압의 품질이 크게 저하된다.
도 5a는 제1 및 제2 캐리어 기반으로 상 전압을 생성하는 것을 설명하는 도면이다.
도면을 참조하면, 인버터 제어부(230)는, 스위칭 제어 신호를 생성시, 펄스폭 가변 기반으로, 스위칭 제어 신호를 생성하며, 이때, 캐리어(carrier) 신호와 기준(reference) 신호를 비교하여, 인버터(220) 내의 각 스위칭 소자에 대한 턴 온 듀티를 결정할 수 있다.
도면에서는, 제1 및 제2 스위칭 제어 신호(PWM1,PWM2)와 관련한, 복수의 캐리어 신호(carrrier1, carrier2)를 예시하며, 이를 기반으로, 출력 상 전압(Vu)이 생성되어 출력되는 것을 예시한다.
도 5b는 제1 커패시터의 양단 전압과 제2 커패시터의 양단 전압 사이의 전위차로 인한, 상전압 파형의 일예를 예시하는 도면이다.
한편, 도 4에 대한 설명에서 기술한 바와 같이, Small 벡터는, dc 단에 대한 전압 불평형을 유발시킨다. 특히, 도 5b는, 도 4(c)의, n 타입의 Small 벡터(ONN)로 인하여, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)이, 제2 커패시터 양단 전압(Vdc2) 보다 상승되는 것을 예시한다. 이에 따라, 인버터 출력인, 상 전압(Vu)의 품질이 크게 저하된다.
본 발명의 실시예예서는, 이러한 전압 불평형을 해소하기 위해, 인버터 제어부(230)가, 삼상 교류 전압이 로우 레벨 기준으로 대칭되는 제1 모드와, 삼상 교류 전압이 하이 레벨 기준으로 대칭되는 제2 모드가, 교번하도록, 인버터(220)를 제어한다.
인버터 제어부(230)는, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)과 제2 커패시터 양단 전압(Vdc2)의 차이가 소정 전압 이상인 경우, 제1 모드와 제2 모드가 교번하도록, 멀티 레벨 인버터(220)를 제어할 수 있다.
인버터 제어부(230)는, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)과 제2 커패시터 양단 전압(Vdc2)의 차이가 소정 전압 미만인 경우, 제1 모드 또는 제2 모드 중 어느 하나로 동작하도록 멀티 레벨 인버터(220)를 제어할 수 있다.
제1 모드는, 멀티 레벨 인버터(220)의 인버터(220) 구동 주파수의 한 주기 내에서, 턴 온 듀티가 로우 레벨을 기준으로 대칭되며, 제2 모드는, 멀티 레벨 인버터(220)의 인버터(220) 구동 주파수의 한 주기 내에서, 턴 온 듀티가 하이 레벨을 기준으로 대칭될 수 있다.
제1 모드는, 멀티 레벨 인버터(220)의 캐리어 신호의 로우 레벨에 동기하여 펄스폭 가변의 인터럽트가 발생하며, 제2 모드는, 멀티 레벨 인버터(220)의 캐리어 신호의 하이 레벨에 동기하여 펄스폭 가변의 인터럽트가 발생할 수 있다.
인버터 제어부(230)는, 제1 모드와 제2 모드가 주기적으로 교번하여 수행되도록 제어할 수 있으며, 교번 주기가, 삼상 교류 전압에 의해 구동되는 모터의 운전 주파수의 정수배가 되도록 설정할 수 있다.
한편, 제1 모드로 동작하는 경우, 멀티 레벨 인버터(220)의 캐리어 신호의 로우 레벨에 동기하여, 각 상 전압이 로우 레벨을 가지며, 제2 모드로 동작하는 경우, 멀티 레벨 인버터(220)의 캐리어 신호의 하이 레벨에 동기하여, 각 상 전압이 하이 레벨을 가질 수 있다.
즉, 인버터 스위칭 소자의 스위칭 제어를 위한, 스위칭 제어 신호 생성시, 펄스폭 가변 기반으로, 스위칭 제어 신호를 생성할 때, Carrier에 비교되는 Reference를 계산하는 PWM 인터럽트의 시점을, 교번하도록 할 수 있다. 이에 의해, 제1 모드와 제2 모드인 스위칭 모드가 균등하게 배분되며, DC 단 상,하단 커패시터(Cdc1,Cdc2) 사이의 전압을 일정한 수준으로 유지할 수 있게 된다. 이에 대해서는 도 6 이하를 참조하여 기술한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 제1 모드와 제2 모드가 교번하여 수행되는 것을 예시하는 도면이고, 도 7a 내지 도 9b는 도 6의 제1 모드와 제2 모드를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
인버터 제어부(230)는, 스위칭 제어 신호를 생성시, 펄스폭 가변 기반으로, 스위칭 제어 신호를 생성하며, 이때, 캐리어(carrier) 신호와 기준(reference) 신호를 비교하여, 인버터(220) 내의 각 스위칭 소자에 대한 턴 온 듀티를 결정할 수 있다.
먼저, 도 6(a)를 참조하면, dc 단 전압 불평형을 해소하기 위해, 삼상 교류 전압이 로우 레벨 기준으로 대칭되는 제1 모드(mode 1)와, 삼상 교류 전압이 하이 레벨 기준으로 대칭되는 제2 모드(mode 2)가, 교번하도록, 인버터(220)를 제어할 수 있다.
이와 같이, 제1 모드(mode 1) 이후, 제2 모드(mode 2)가 수행되도록 하면, 도 6(b)와 같이, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)의 전위차가 소정치(ΔV) 미만으로 안정화되며, 제2 커패시터 양단 전압(Vdc2)의 전위차가 소정치(ΔV) 미만으로 안정화될 수 있다. 이에 따라, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)과 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1) 사이의 전위차는 소정치 미만이 되며, 결국, dc 단 전압 불평형이 해소될 수 있게 된다.
한편, 도 7a는, 제1 모드를 설명하는 도면이다.
도 7a(a)를 살펴보면, 제1 내지 제3 시점(T1,T2,T3)에, 제1 및 제2 캐리어 신호(carrier1,2)의 로우 레벨에 동기하여, PWM 인터럽트가 발생한다.
이에 따라, 도 7a(b)와 같이, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)이, 상승하게 되고, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)과 제2 커패시터 양단 전압(Vdc2) 사이의 전위차는 시간이 흐를수록 점점 더 커지게 된다.
한편, 도 7b는, 제2 모드를 설명하는 도면이다.
도 7b(a)를 살펴보면, 제1 내지 제3 시점(Ta1,Ta2,Ta3)에, 제1 및 제2 캐리어 신호(carrier1,2)의 하이 레벨에 동기하여, PWM 인터럽트가 발생한다.
이에 따라, 도 7b(b)와 같이, 제2 커패시터 양단 전압(Vdc2)이, 상승하게 되고, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)과 제2 커패시터 양단 전압(Vdc2) 사이의 전위차는 시간이 흐를수록 점점 더 커지게 된다.
도 8a는 제1 모드에 대응하는 상 전압 벡터를 예시한다.
인버터 제어부(230)는, 각 상 전압 벡터(Pu,Pv,Pw)에 기초하여, 각 상 스위칭 소자의 듀티를 결정하는 스위칭 제어 신호를 생성할 수 있다.
이때, 인버터 제어부(230)가 제1 모드를 기반으로, 스위칭 제어 신호를 생성하는 경우, 도면과 같이, 제1 기준 시점(tref1)을 기준으로, 각 상 전압 벡터(Pu,Pv,Pw)가 대칭될 수 있다.
도면에서는, 제1 모드에서, 제1 기준 시점(tref1)의 로우 레벨을 기준으로, 각 상 전압 벡터(Pu,Pv,Pw)가 대칭되는 것을 예시한다.
한편, 도면에서의 P1 구간은 PPO 벡터를, P2 구간은 PPN 벡터를, P3 구간은, PON 벡터를, P4 구간은, OON 벡터를, P5 구간은, PON 벡터를, P6 구간은, PPN 벡터를, P7 구간은, PPO 벡터를, 나타낸다.
도 8b는 제2 모드에 대응하는 상 전압 벡터를 예시한다.
인버터 제어부(230)는, 각 상 전압 벡터(Pu,Pv,Pw)에 기초하여, 각 상 스위칭 소자의 듀티를 결정하는 스위칭 제어 신호를 생성할 수 있다.
이때, 인버터 제어부(230)가 제2 모드를 기반으로, 스위칭 제어 신호를 생성하는 경우, 도면과 같이, 제2 기준 시점(tref2)을 기준으로, 각 상 전압 벡터(Pu,Pv,Pw)가 대칭될 수 있다.
도면에서는, 제2 모드에서, 제2 기준 시점(tref2)의 로우 레벨을 기준으로, 각 상 전압 벡터(Pu,Pv,Pw)가 대칭되는 것을 예시한다.
한편, 도면에서의 P1 구간은 OON 벡터를, P2 구간은 PON 벡터를, P3 구간은, PPN 벡터를, P4 구간은, PPO 벡터를, P5 구간은, PPN 벡터를, P6 구간은, PON 벡터를, P7 구간은, OON 벡터를, 나타낸다.
도 9a는, 제2 모드가 먼저 수행되고 이후에 제1 모드가 수행되는 것을 예시한다.
도면은, 인버터(220)에서 출력되는 각 상 전압(Vu,VvVw)을 예시한다. 이때, 제2 모드 구간(Tmo2), 전환 모드 구간(Ttr1), 제1 모드 구간(Tmo1)가 순차적으로 수행되는 것을 예시한다.
도면을 참조하면, 제2 모드 구간(Tmo2)은, 각 상 전압이, 하이 레벨을 기준으로 대칭하는 것을 예시한다. 전환 모드 구간(Ttr1)에서는 제2 모드가 제1 모드로 전환된다. 그리고, 제1 모드 구간(Tmo1)은, 각 상 전압이, 로우 레벨을 기준으로 대칭하는 것을 예시한다.
도 9b는, 제1 모드가 먼저 수행되고 이후에 제2 모드가 수행되는 것을 예시한다.
도면은, 인버터(220)에서 출력되는 각 상 전압(Vu,VvVw)을 예시한다. 이때, 제1 모드 구간(Tmo1), 전환 모드 구간(Ttr2), 제2 모드 구간(Tmo2)이 순차적으로 수행되는 것을 예시한다.
도면을 참조하면, 제1 모드 구간(Tmo1)은, 각 상 전압이, 로우 레벨을 기준으로 대칭하는 것을 예시한다. 전환 모드 구간(Ttr2)에서는 제1 모드가 제2 모드로 전환된다. 그리고, 제2 모드 구간(Tmo2)은, 각 상 전압이, 하이 레벨을 기준으로 대칭하는 것을 예시한다.
도 6 내지 도 9b에서 기술한 바와 같이, 인버터 제어부(230)가 스위칭 제어 신호 생성시, 제1 모드와 제2 모드를 교번하여, 반복하는 경우, 결국, dc 단의 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)과 제2 커패시터의 양단 전압(Vdc2)의 전위차가 작아지게 된다. 즉, dc 단 상,하단에 대한 전압 불평형이 해소되게 된다. 이에 따라, 인버터에서 출력되는 각 상 전압에 노이즈가 저감되게 된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도면을 참조하면, 모터 구동 장치(200)의, 제1 dc단 전압 검출부(B1)와 제2 dc 단 전압 검출부(B2)는, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)과 제2 커패시터의 양단 전압(Vdc2)을 각각 검출한다(S1010).
검출된 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)과 제2 커패시터의 양단 전압(Vdc2)은, 인버터 제어부(230)로 입력된다.
인버터 제어부(230)는, 제1 커패시터 양단 전압(Vdc1)과 제2 커패시터의 양단 전압(Vdc2)의 전압 차이가 소정치 이상인지 여부를 판단하고(S1020), 해당하는 경우, 각 상 전압이 로우 레벨 기준으로 대칭되는 제1 모드와, 하이 레벨을 기준으로 대칭되는 제2 모드가 교번하도록, 상 전압을 출력하도록, 인버터(220)를 제어한다(S1030).
제1 모드는, 멀티 레벨 인버터(220)의 인버터(220) 구동 주파수의 한 주기 내에서, 턴 온 듀티가 로우 레벨을 기준으로 대칭되며, 제2 모드는, 멀티 레벨 인버터(220)의 인버터(220) 구동 주파수의 한 주기 내에서, 턴 온 듀티가 하이 레벨을 기준으로 대칭될 수 있다.
제1 모드는, 멀티 레벨 인버터(220)의 캐리어 신호의 로우 레벨에 동기하여 펄스폭 가변의 인터럽트가 발생하며, 제2 모드는, 멀티 레벨 인버터(220)의 캐리어 신호의 하이 레벨에 동기하여 펄스폭 가변의 인터럽트가 발생할 수 있다.
인버터 제어부(230)는, 제1 모드와 제2 모드가 주기적으로 교번하여 수행되도록 제어할 수 있으며, 교번 주기가, 삼상 교류 전압에 의해 구동되는 모터의 운전 주파수의 정수배가 되도록 설정할 수 있다.
한편, 제1 모드로 동작하는 경우, 멀티 레벨 인버터(220)의 캐리어 신호의 로우 레벨에 동기하여, 각 상 전압이 로우 레벨을 가지며, 제2 모드로 동작하는 경우, 멀티 레벨 인버터(220)의 캐리어 신호의 하이 레벨에 동기하여, 각 상 전압이 하이 레벨을 가질 수 있다.
이에 의해, dc 단 상,하단에 대한 전압 불평형이 해소되게 된다. 이에 따라, 인버터에서 출력되는 각 상 전압에 노이즈가 저감되게 된다. 즉, 각 상 전압(출력 전압)과 각상 전류(출력 전류)에 고조파 함유율이 저감되게 된다.
한편, 제1020 단계(S1020)에서, 전압 차이가 소정치 미만인 경우, 제1 모드 또는 제2 모드 중 어느 하나로 상전압을 출력할 수 있다(S1040).
본 발명에 따른 모터 구동장치 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.
한편, 본 발명의 모터 구동장치 또는 공기조화기의 동작방법은, 모터 구동장치 또는 공기조화기에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
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 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (16)

  1. 컨버터;
    상기 컨버터로부터의 전압을 저장하며, 서로 직렬 접속되는 제1 커패시터와 제2 커패시터;
    복수의 스위칭 소자를 구비하며, 상기 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나에 저장된 전압을 이용하여, 삼상 교류 전압을 출력하는 멀티 레벨 인버터; 및
    상기 삼상 교류 전압이 로우 레벨 기준으로 대칭되는 제1 모드와, 상기 삼상 교류 전압이 하이 레벨 기준으로 대칭되는 제2 모드가, 교번하도록, 상기 멀티 레벨 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드 사이에, 전환 모드가 수행되도록 제어하며,
    상기 전환 모드가 수행되는 전환 모드 구간은, 상기 제1 모드가 수행되는 제1 모드 구간 및 상기 제2 모드가 수행되는 제2 모드 구간 보다 작은 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 제1 커패시터 양단 전압과 상기 제2 커패시터 양단 전압의 차이가 소정 전압 이상인 경우, 상기 제1 모드와 상기 제2 모드가 교번하도록, 상기 멀티 레벨 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 제1 커패시터 양단 전압과 상기 제2 커패시터 양단 전압의 차이가 소정 전압 미만인 경우, 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드 중 어느 하나로 동작하도록상기 멀티 레벨 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모드는,
    상기 멀티 레벨 인버터의 인버터 구동 주파수의 한 주기 내에서, 턴 온 듀티가 로우 레벨을 기준으로 대칭되며,
    상기 제2 모드는,
    상기 멀티 레벨 인버터의 상기 인버터 구동 주파수의 한 주기 내에서, 턴 온 듀티가 하이 레벨을 기준으로 대칭되는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모드는,
    상기 멀티 레벨 인버터의 캐리어 신호의 로우 레벨에 동기하여 펄스폭 가변의 인터럽트가 발생하며,
    상기 제2 모드는,
    상기 멀티 레벨 인버터의 상기 캐리어 신호의 하이 레벨에 동기하여 펄스폭 가변의 인터럽트가 발생하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드가 주기적으로 교번하여 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 교번 주기가, 상기 삼상 교류 전압에 의해 구동되는 모터의 운전 주파수의 정수배가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모드로 동작하는 경우, 상기 멀티 레벨 인버터의 캐리어 신호의 로우 레벨에 동기하여, 각 상 전압이 로우 레벨을 가지며,
    상기 제2 모드로 동작하는 경우, 상기 멀티 레벨 인버터의 상기 캐리어 신호의 하이 레벨에 동기하여, 상기 각 상 전압이 하이 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커패시터 양단 전압을 검출하는 제1 dc단 전압 검출부; 및
    상기 제2 커패시터 양단 전압을 검출하는 제2 dc단 전압 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터는,
    리액터; 및
    복수의 다이오드를 포함하는 정류부를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  11. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축된 냉매를 이용하여 열교환을 수행하는 열교환기; 및
    상기 압축기 내의 모터를 구동하기 위한 압축기 모터 구동 장치;를 포함하고,
    상기 압축기 모터 구동 장치는,
    컨버터;
    상기 컨버터로부터의 전압을 저장하며, 서로 직렬 접속되는 제1 커패시터와 제2 커패시터;
    복수의 스위칭 소자를 구비하며, 상기 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나에 저장된 전압을 이용하여, 삼상 교류 전압을 출력하는 멀티 레벨 인버터; 및
    상기 삼상 교류 전압이 로우 레벨 기준으로 대칭되는 제1 모드와, 상기 삼상 교류 전압이 하이 레벨 기준으로 대칭되는 제2 모드가, 교번하도록, 상기 멀티 레벨 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드 사이에, 전환 모드가 수행되도록 제어하며,
    상기 전환 모드가 수행되는 전환 모드 구간은, 상기 제1 모드가 수행되는 제1 모드 구간 및 상기 제2 모드가 수행되는 제2 모드 구간 보다 작은 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 제1 커패시터 양단 전압과 상기 제2 커패시터 양단 전압의 차이가 소정 전압 이상인 경우, 상기 제1 모드와 상기 제2 모드가 교번하도록, 상기 멀티 레벨 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 제1 커패시터 양단 전압과 상기 제2 커패시터 양단 전압의 차이가 소정 전압 미만인 경우, 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드 중 어느 하나로 동작하도록상기 멀티 레벨 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 모드는,
    상기 멀티 레벨 인버터의 인버터 구동 주파수의 한 주기 내에서, 턴 온 듀티가 로우 레벨을 기준으로 대칭되며,
    상기 제2 모드는,
    상기 멀티 레벨 인버터의 상기 인버터 구동 주파수의 한 주기 내에서, 턴 온 듀티가 하이 레벨을 기준으로 대칭되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 제1 모드와 상기 제2 모드가 주기적으로 교번하여 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 모드로 동작하는 경우, 상기 멀티 레벨 인버터의 캐리어 신호의 로우 레벨에 동기하여, 각 상 전압이 로우 레벨을 가지며,
    상기 제2 모드로 동작하는 경우, 상기 멀티 레벨 인버터의 상기 캐리어 신호의 하이 레벨에 동기하여, 상기 각 상 전압이 하이 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 공기조화기.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010187521A (ja) * 2009-01-16 2010-08-26 Mitsubishi Electric Corp モーター駆動制御装置、圧縮機、送風機、空気調和機及び冷蔵庫又は冷凍庫
JP5478536B2 (ja) * 2011-02-22 2014-04-23 株式会社京三製作所 三相コンバータの力率制御方法、三相コンバータの無効電力制御方法、三相コンバータの制御装置
KR101309290B1 (ko) * 2012-05-10 2013-09-16 아주대학교산학협력단 불연속 펄스폭 변조 방식을 이용한 3-레벨 ｎｐｃ 인버터의 중성점 전압 제어 장치 및 그 방법

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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인용발명 1: 등록특허공보 제10-1309290호(2013.09.16.) 1부.*
인용발명 2: 일본 공개특허공보 특개2012-175834호(2012.09.10.) 1부.*
인용발명 3: 일본 공개특허공보 특개2012-231671호(2012.11.22.) 1부.*

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