KR102272044B1

KR102272044B1 - 단일 인버터를 이용한 복수의 영구 자석 동기식 모터의 구동 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102272044B1
Application number: KR1020140017763A
Authority: KR
Inventors: 조제형; 하정익; 알렉세이 보드로프; 김영남
Original assignee: 삼성전자주식회사; 서울대학교산학협력단
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2021-07-05
Also published as: US9768715B2; US20150236625A1; EP2908425A3; EP2908425A2; EP2908425B1; KR20150096900A

Abstract

단일 인버터를 이용한 이중 영구 자석 동기식 모터의 구동 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명은, 단일의 인버터로 복수의 영구 자석 동기식 모터를 구동하되, 복수의 영구 자석 동기식 모터 각각의 속도 차이와 회전자 위치 차이를 고려한 운전이 이루어질 수 있도록 하기 위한 인버터-모터 연결 방법과 그 제어 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다. 또한, 단일의 인버터로 복수의 영구 자석 동기식 모터를 구동하되, 기존의 방식보다 전류 센서의 수를 줄일 수 있도록 하기 위한 인버터-모터 연결 방법과 그 제어 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 모터 구동 장치는, 복수의 모터에 전력을 공급하도록 마련되는 단일의 전력 변환 수단과; 복수의 모터 각각의 요구에 따라 단일의 전력 변환 수단에서 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 전력 변환 수단을 제어하는 제어 수단을 포함한다.

Description

단일 인버터를 이용한 복수의 영구 자석 동기식 모터의 구동 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF DRIVING A PLURALITY OF PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTORS USING SINGLE INVERTER}

본 발명은 인버터(Inverter)를 이용한 모터 구동에 관한 것으로, 특히 하나의 인버터를 이용한 복수의 영구 자석 동기식 모터(Permanent Magnet Synchronous Machine; PMSM)의 구동에 관한 것이다.

영구 자석 동기식 모터를 구동하기 위해서는 영구 자석 동기식 모터의 구동에 요구되는 크기의 전압을 영구 자석 동기식 모터에 인가해줄 수 있는 인버터가 필요하다. 영구 자석 동기식 모터의 구동에 요구되는 전압의 크기는 영구 자석 동기식 모터의 속도와 토크, 회전자 자속 위치 등에 따라 다르며, 특히 회전자 자속 위치에 따라서 전압의 위상이 달라야 한다.

영구 자석 동기식 모터의 구동에 가장 많이 사용되는 벡터 제어 방식에서는 회전자 자속의 위치(축)보다 전기적으로 90° 앞선 위치(축)에 전류 벡터가 위치하도록 전압을 인가한다. 따라서 기본적으로는 구동하고자 하는 영구 자석 동기식 모터의 수만큼 인버터가 필요하다.

만약 단일의 인버터를 이용하여 복수의 영구 자석 동기식 모터를 구동하고자 하는 경우에는, 복수의 영구 자석 동기식 모터를 인버터에 병렬 연결할 수 있다. 이 경우, 복수의 영구 자석 동기식 모터의 각 상(Phase)의 고정자 권선이 인버터의 동일한 레그(Leg)에 연결됨으로써, 복수의 영구 자석 동기식 모터 각각에는 모두 동일한 전압이 인가된다. 인가되는 전압의 크기는 복수의 영구 자석 동기식 모터 가운데 부하가 더 큰 영구 자석 동기식 모터에서 요구되는 크기의 전압을 따른다.

이와 같이, 단일의 인버터에 복수의 영구 자석 동기식 모터를 병렬 연결하는 구조에서는 복수의 영구 자석 동기식 모터에 동일한 크기의 전압이 인가된다. 복수의 영구 자석 동기식 모터의 재정수가 같고 부하 조건이 동일한 경우, 복수의 영구 자석 동기식 모터는 동일한 동작을 수행하게 된다. 그러나 실제로는 복수의 영구 자석 동기식 모터의 제작 편차에 의해 재정수가 달라지고 부하의 차이가 발생하여 각 영구 자석 동기식 모터마다 회전자의 위치에 차이가 발생한다. 이런 상태에서는 복수의 영구 자석 동기식 모터마다 필요로 하는 전압의 크기가 서로 다르게 되어 단일의 인버터로는 복수의 영구 자석 동기식 모터 각각에서 요구되는 전압을 모두 합성할 수 없다.

따라서 기존의 병렬 연결 구조로는 복수의 영구 자석 동기식 모터를 모두 같은 속도에서만 구동할 수 있고, 속도 차에 의해 회전자 위치 차이가 증가하면 복수의 영구 자석 동기식 모터 중 일부가 탈조할 가능성이 높다. 또한, 복수의 영구 자석 동기식 모터 각각에 흐르는 전류를 모두 알아야 하므로 영구 자석 동기식 모터마다 최소 2개의 전류 센서가 필요하기 때문에, 단일의 인버터로 n개의 영구 자석 동기식 모터를 구동하는 경우 총 2n개의 전류 센서가 필요하다.

일 측면에 따르면, 단일의 인버터로 복수`의 영구 자석 동기식 모터를 구동하되, 복수의 영구 자석 동기식 모터 각각의 속도 차이와 회전자 위치 차이를 고려한 운전이 이루어질 수 있도록 하기 위한 인버터-모터 연결 방법과 그 제어 방법을 제시하고자 한다.

또한, 단일의 인버터로 복수의 영구 자석 동기식 모터를 구동하되, 기존의 방식보다 전류 센서의 수를 줄일 수 있도록 하기 위한 인버터-모터 연결 방법과 그 제어 방법을 제시하고자 한다.

상술한 목적의 본 발명에 따른 모터 구동 장치는, 복수의 모터에 전력을 공급하도록 마련되는 단일의 전력 변환 수단과; 복수의 모터 각각의 요구에 따라 단일의 전력 변환 수단에서 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 전력 변환 수단을 제어하는 제어 수단을 포함한다.

또한, 상술한 모터 구동 장치에서, 단일의 전력 변환 수단은, 중성단을 갖는 직류단과; 직류단의 직류 전압을 복수의 모터에서 요구하는 교류 전력으로 변환하는 단일의 인버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 모터 구동 장치에서, 복수의 모터가 제 1 모터와 제 2 모터를 포함하고; 단일의 인버터의 제 1 레그와 제 1 모터의 제 1 코일이 연결되고; 단일의 인버터의 제 2 레그와 제 1 모터의 제 2 코일이 연결되며; 단일의 인버터의 제 3 레그와 제 2 모터의 제 1 코일이 연결되고; 직류단의 중성단과 제 2 모터의 제 2 코일이 연결되며; 제 1 모터의 제 3 코일과 제 2 모터의 제 3 코일이 서로 연결된다.

또한, 상술한 모터 구동 장치는, 단일의 인버터의 제 1 레그와 제 1 모터의 제 1 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 측정하도록 설치되는 제 1 전류 센서와; 단일의 인버터의 제 2 레그와 제 1 모터의 제 2 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 측정하도록 설치되는 제 2 전류 센서와; 단일의 인버터의 제 3 레그와 제 2 모터의 제 1 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 측정하도록 설치되는 제 3 전류 센서를 더 포함한다.

또한, 상술한 모터 구동 장치에서, 제어 수단은, 단일의 전력 변환 수단에서 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 전력 변환 수단을 제어하기 위기 위한 수정된 전류 지령을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 모터 구동 장치에서, 수정된 전류 지령의 생성은, 복수의 모터 각각에 인가되는 전류의 비율을 복수의 모터 각각에서 요구되는 크기로 조정하여 복수의 모터 각각에서 요구되는 크기의 전류가 복수의 모터 각각에 인가되도록 전류 지령을 수정하는 것이다.

또한, 상술한 모터 구동 장치에서, 수정된 전류 지령에 의해 복수의 모터에 인가되는 전압 vA, vB, vC가 아래의 수식과 같이 표현된다.

위 식에서, ia1*, ib1*, ic1*, ia2*, ib2*, ic2*는 dq 전류 지령이 좌표 변환에 의해 abc 전류 지령으로 변환된 것이고, k1 및 k2는 복수의 모터 각각에 인가되는 상전류의 비율이며, Z는 복수의 모터의 고정자 임피던스이다.

상술한 목적의 본 발명에 따른 또 다른 모터 구동 장치는, 복수의 모터에 전력을 공급하도록 마련되는 단일의 전력 변환 수단과; 단일의 전력 변환 수단과 복수의 모터가 연결되는 노드의 선간 전압이 최소가 되도록 하기 위해 단일의 전력 변환 수단에서 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 전력 변환 수단을 제어하는 제어 수단을 포함한다.

또한, 상술한 모터 구동 장치에서, 수정된 전류 지령의 생성은, 복수의 모터 각각에 인가되는 전류의 비율을 복수의 모터 각각에서 요구되는 크기로 조정하여 복수의 모터 각각에서 요구되는 크기의 전류가 복수의 모터 각각에 인가되도록 전류 지령을 수정한다.

또한, 상술한 모터 구동 장치에서, 수정된 전류 지령에 의해 제 1 레그와 제 2 레그, 제 3 레그에 인가되는 전압 vA, vB, vC가 아래의 수식과 같이 표현된다.

또한, 상술한 모터 구동 장치에서, 전압 vA, vB, vC를 시간의 함수로 나타낼 때 아래의 수식과 같이 표현된다.

위 식에서, Z는 복수의 모터의 고정자 임피던스이고, |Z|는 Z의 크기이며, φ는 Z의 상(Phase)이다.

상술한 목적의 본 발명에 따른 전력 변환 수단은, 제 1 모터 및 제 2 모터로 전력을 전달하기 위한 직류단 및 단일의 인버터를 포함하는 전력 변환 수단에 있어서, 단일의 인버터의 제 1 레그가 제 1 모터의 제 1 코일에 연결되고; 단일의 인버터의 제 2 레그가 제 1 모터의 제 2 코일에 연결되며; 단일의 인버터의 제 3 레그가 제 2 모터의 제 1 코일에 연결되고; 직류단의 중성단이 제 2 모터의 제 2 코일에 연결되며; 제 1 모터의 제 3 코일과 제 2 모터의 제 3 코일이 서로 연결되도록 결선되는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적의 본 발명에 따른 결선 방법은, 직류단 및 단일의 인버터를 포함하는 전력 변환 수단에서 제 1 모터 및 제 2 모터로 전력을 전달하기 위해 전력 변환 수단과 제 1 모터 및 제 2 모터를 결선하는 방법에 있어서, 단일의 인버터의 제 1 레그와 제 1 모터의 제 1 코일을 연결하고; 단일의 인버터의 제 2 레그와 제 1 모터의 제 2 코일을 연결하며; 단일의 인버터의 제 3 레그와 제 2 모터의 제 1 코일을 연결하고; 직류단의 중성단과 제 2 모터의 제 2 코일을 연결하며; 제 1 모터의 제 3 코일과 제 2 모터의 제 3 코일을 서로 연결한다.

또한, 상술한 결선 방법에서, 단일의 인버터의 제 1 레그와 제 1 모터의 제 1 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 제 1 전류 센서를 통해 측정하고; 단일의 인버터의 제 2 레그와 제 1 모터의 제 2 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 제 2 전류 센서를 통해 측정하고; 단일의 인버터의 제 3 레그와 제 2 모터의 제 1 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 제 3 전류 센서를 통해 측정한다.

상술한 목적의 본 발명에 따른 모터 구동 방법은, 단일의 전력 변환 수단을 이용하여 교류 전력을 생성하는 단계와; 전력 변환 수단으로부터 교류 전력을 공급받아 동작하는 복수의 모터 각각의 요구에 따라 단일의 전력 변환 수단에서 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 전력 변환 수단을 제어하는 단계를 포함한다.

상술한 목적의 본 발명에 따른 또 다른 모터 구동 방법은, 단일의 전력 변환 수단을 이용하여 교류 전력을 생성하는 단계와; 단일의 전력 변환 수단과 복수의 모터가 연결되는 노드의 선간 전압이 최소가 되도록 하기 위해 단일의 전력 변환 수단에서 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 전력 변환 수단을 제어하는 단계를 포함한다.

일 측면에 따르면, 단일의 인버터로 복수`의 영구 자석 동기식 모터를 구동하되, 복수의 영구 자석 동기식 모터 각각의 속도 차이와 회전자 위치 차이를 고려한 운전이 이루어질 수 있도록 하기 위한 인버터-모터 연결 방법과 그 제어 방법을 제공한다.

또한, 단일의 인버터로 복수의 영구 자석 동기식 모터를 구동하되, 기존의 방식보다 전류 센서의 수를 줄일 수 있도록 하기 위한 인버터-모터 연결 방법과 그 제어 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영구 자석 동기식 모터(Permanent Magnetic Synchronous Motor)를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 나타낸 제 1 영구 자석 동기식 모터와 제 2 영구 자석 동기식 모터 각각의 코일 결선 상태를 나타낸 등가 회로이다.
도 5는 a상과 b상이 c상 전류를 분담하는 비율 k1 및 k2를 구하기 위해 고정자 코일에 흐르는 전류에 따른 각 노드의 전압을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치에서 k1과 k2에 따른 선간 전압의 최대 값을 나타낸 도면이다.
도 7, 8, 9는 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영구 자석 동기식 모터(Permanent Magnetic Synchronous Motor)를 나타낸 도면이다. 도 1에서, 참조 부호 110은 표면 부착형 영구 자석 동기식 모터(Surface mounted PMSM)를 지시하고, 참조 부호 120은 매립형 영구 자석 동기식 모터(Interior PMSM)를 지시하며, 참조 부호 130은 표면 부착형 영구 자석 동기식 모터(110)와 매립형 영구 자석 동기식 모터(120)의 등가 회로이다. 도 1에서, 참조 부호 140은 영구 자석 동기식 모터의 동기 좌표계에서 회전자 자속과 전류 벡터(I), 전압 벡터(V)의 관계를 나타낸 도면이다.

표면 부착형 영구 자석 동기식 모터(110)의 구조를 살펴보면, 영구 자석(112)이 회전자(114)의 표면에 부착되고, 영구 자석(112) 및 회전자(114) 주변에 고정자(116)가 공극을 사이에 두고 설치된다. 고정자(116)에는 코일(118)이 권취된다. 이와 같은 코일(118)에 전류를 흘려주면 플레밍의 왼손 법칙에 따라 일정 방향을 힘이 작용하여 회전자(114)가 회전하게 된다.

매립형 영구 자석 동기식 모터(Interior PMSM)의 구조를 살펴보면, 영구 자석(122)이 회전자(124)의 내부에 매립(삽입)되고, 회전자(124) 주변에 고정자(126)가 공극을 사이에 두고 설치된다. 고정자(126)에는 코일(128)이 권취된다. 이와 같은 코일(128)에 전류를 흘려주면 플레밍의 왼손 법칙에 따라 일정 방향을 힘이 작용하여 회전자(124)가 회전하게 된다.

참조 부호 130의 등가 회로에서, 코일(118)(128)에는 a, b, c의 3상(Phase)의 전류가 인가된다. 앞서 언급한 것처럼, 이 3상 전류가 영구 자석(112)(122)의 자기장과 작용하여 힘(회전력)을 발생시킴으로써 회전자(114)(124)가 회전한다.

참조 부호 140의 dq 좌표계에서, d축(Direct Axis, 직축)은 영구 자석 동기식 모터(100)의 자속이 발생하는 축으로, 영구 자석 동기식 모터(100)의 벡터 제어에서 기준이 되는 축이다. q축(Quadrature Axis, 횡축)은 기준 축인 d축과 직각을 이루는 축으로, 벡터 제어에서 토크를 발생시키는 전류의 축이다. 도 1에서, 표면 부착형 영구 자석 동기식 모터(110)와 매립형 영구 자석 동기식 모터(120) 각각에 표시한 d축과 q은 실제로 직각을 이루지 않지만, 좌표계 상에서는 d축과 q축이 서로 직각을 이룬다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치를 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 모터 구동 장치(200)는 목적하는 속도/토크가 영구 자석 동기식 모터(100)에서 발현될 수 있도록 영구 자석 동기식 모터(100)에 적절한 크기의 전류 또는 전압을 인가하기 위한 것이다. 이를 위해 모터 구동 장치(200)는 외부 전원(300)(예를 들면 상용 교류 전원)으로부터 전력을 공급받아 전류와 전압, 위상 등을 변환하여 모터(100)에 제공한다. 여기서 모터(100)는 도 1에 나타낸 표면 부착형 영구 자석 동기식 모터(SPMSM)(110) 및 매립형 영구 자석 동기식 모터(IPMSM)(120) 가운데 어느 한 종류의 모터가 복수 개 구비된다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치(200)는 영구 자석 동기식 모터(100)를 구성하는 복수의 모터를 단일의 인버터(도 2의 230 참조)로 동시에 구동하기 위한 장치이다. 영구 자석 동기식 모터(100)를 구성하는 복수의 모터는 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)와 제 2 영구 자석 동기식 모터(154)로 구분할 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치(200)는, 컨버터(210)와 직류단(220), 인버터(230), 전류 센서(240), 전류 센싱부(250), 제어부(260), 속도/위치 센싱부(270), 스위칭 신호 출력부(280)를 포함할 수 있다.

컨버터(210)는 외부 전원(300)으로부터 공급되는 교류 전력을 정류하여 평활시킨다. 예를 들면, 컨버터(210)는 다이오드 반파 정류 회로로 구성될 수 있으며, 이 경우 사인파 교류 전력을 반파 정류하여 평활시킨다.

직류단(220)은 복수의 커패시터(예를 들면 두 개의 커패시터)가 직렬 연결된 것으로서, 컨버터(210)로부터 평활된 전력을 전달받아 직류 전압의 형태로 저장한다. 직류단(220)의 직렬 커패시터 회로에서, 두 개의 커패시터가 서로 연결된 노드는 중성단(N)이다. 직류단(220)에서는 직렬 연결되는 복수의 커패시터들이 충전됨으로써 직렬 연결되는 복수의 커패시터의 양단에 직렬 연결되는 복수의 커패시터의 용량(Capacitance)에 상응하는 레벨의 전압이 나타난다.

인버터(230)는 직류단(220)의 직렬 커패시터 회로 저장되어 있는 전력을 부하인 영구 자석 동기식 모터(100)에서 요구하는 형태로 전류와 전압, 위상 등을 변환한다. 인버터(230)에 의해 전류와 전압, 위상 등이 변환된 전력은 영구 자석 동기식 모터(100)의 코일(도 1의 118, 128 참조)에 인가되어 영구 자석 동기식 모터(100)가 구동하는데 사용된다. 인버터(230)는 복수의 스위칭 소자들(Q1)(Q2()Q3)(Q4)(Q5)(Q6)로 구성되는 6-브리지 형태의 2레벨 3레그 전압형 인버터(Voltage Source Inverter)이다. 복수의 스위칭 소자들(Q1)(Q2()Q3)(Q4)(Q5)(Q6) 각각에는 환류 다이오드가 마련된다. 인버터(230)에서, 서로 직렬 연결되는 한 쌍의 스위칭 소자를 레그(Leg)라고 하며, 따라서 도 2의 인버터(230)는 세 개의 레그로 구성된다. 이와 같은 세 개의 레그 각각에서, 스위칭 소자들이 서로 연결되는 노드를 각각 레그(A)(B)(C)로 명명하고자 한다. 이로써, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치(200)에서는, 직류단(220)의 중성단(N)과 인버터(230)의 세 개의 레그(A)(B)(C)에서 얻어지는 네 개의 전력이 영구 자석 동기식 모터(100)에 인가된다.

인버터(230)와 영구 자석 동기식 모터(100)의 연결 관계를 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 제 1 영구 자석 동기식 모터(152) 및 제 2 영구 자석 동기식 모터(154) 각각의 3상 코일들 가운데 한 상(Phase)의 코일들은 서로 연결된다(도 2의 172 참조). 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)의 나머지 두 개의 코일은 인버터(230)의 레그(A) 및 레그(B)에 연결된다. 제 2 영구 자석 동기식 모터(154)의 나머지 두 개의 코일은 인버터(230)의 레그(C) 및 직류단(220)의 중성단(N)에 연결된다.

전류 센서(240)는 인버터(230)에서 영구 자석 동기식 모터(100)로 인가되는 전류를 측정하도록 마련된다. 전류 센서(240)는 세 개의 레그(A)(B)(C)와 영구 자석 동기식 모터(100) 사이의 전류 경로 상에 설치될 수 있다. 따라서 전류 센서(240)를 구성하는 단위 전류 센서의 수는 레그(A)(B)(C)의 수와 일치하며, 도 2에 나타낸 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치(200)에서는 모두 세 개의 단위 전류 센서로 구성되는 전류 센서(240)가 사용될 수 있다. 전류 센서(240)는 홀 센서 타입의 전류 센서일 수 있다.

전류 센싱부(250)는 앞서 설명한 전류 센서(240)에 의해 검출된 전류를 대표하는 전류 정보(iA)(iB)(iC)를 생성하여 제어부(260)에 제공한다.

속도/위치 센싱부(270)는 영구 자석 동기식 모터(100)에 마련되는 위치 센서를 이용하여 영구 자석 동기식 모터(100) 각각의 회전 속도를 측정(또는 계산)한다. 속도/위치 센싱부(270)에 의해 측정된 영구 자석 동기식 모터(100)의 회전 속도 정보(ωrm1)(ωrm2)는 제어부(260)에 제공된다. 여기서 ωrm1은 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)의 회전 속도 정보이고, ωrm2는 제 2 영구 자석 동기식 모터(154)의 회전 속도 정보이다.

제어부(260)는, 앞서 설명한 것처럼, 인버터(230)에서 영구 자석 동기식 모터(100)로 인가되는 전류의 전류 정보(iA)(iB)(iC)를 전류 센싱부(250)로부터 입력받고, 또 영구 자석 동기식 모터(100)의 회전 속도 정보(ωrm1)(ωrm2)를 속도/위치 센싱부(270)로부터 입력받는다. 이와 함께 상위 제어부(예를 들면 시스템 제어부) 또는 사용자로부터 전달되는 속도 지령(ωrm1*)(ωrm2*) 및 위치 정보를 입력받는다. 제어부(260)는 이와 같이 입력받은 전류 정보(iA)(iB)(iC)와 회전 속도 정보(ωrm1)(ωrm2), 속도 지령(ωrm1*)(ωrm2*)을 이용하여 영구 자석 동기식 모터(100)를 속도 지령(ωrm1*)(ωrm2*)대로 회전시키는데 필요한 레그 전압 지령(vB*)(vB*)(vC*)을 발생시켜서 스위칭 신호 출력부(280)에 전달한다.

스위칭 신호 출력부(280)는 제어부(260)로부터 전달되는 레그 전압 지령(vA*)(vB*)(vC*)에 따라 인버터(230)의 복수의 스위칭 소자들(Q1)(Q2)(Q3)(Q4)(Q5)(Q6)을 턴 온/턴 오프 시키기 위한 스위칭 신호(S1)(S2)(S3)(S4)(S5)(S6)를 발생시킨다. 이 스위칭 신호(S1)(S2)(S3)(S4)(S5)(S6)에 의해 인버터(230)의 복수의 스위칭 소자들(Q1)(Q2)(Q3)(Q4)(Q5)(Q6)이 선택적으로 턴 온/턴 오프 됨에 따라 영구 자석 동기식 모터(100)에는 레그 전압 지령(vA*)(vB*)(vC*)에 준하는 크기의 전압이 인가될 수 있다.

도 3은 도 2에 나타낸 제어부(260)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제어부(260)는 속도 제어부(302)와 좌표 변환부(304), 전류 지령 생성부(306), 전류 제어부(308)를 포함한다. 제어부(260)에서, 속도 제어부(302)와 좌표 변환부(304), 전류 지령 생성부(306), 전류 제어부(308) 각각은 주어진 동작을 수행하기 위해 개별적인 하드웨어의 형태로 구성되거나, 또는 소프웨어적으로 연산을 수행하도록 하나로 통합된 제어 로직의 형태로 마련될 수 있다.

속도 제어부(302)에는 상위 제어부(예를 들면 시스템 제어부) 또는 사용자로부터 전달되는 속도 지령(ωrm1*)(ωrm2*)과 속도/위치 센싱부(370)로부터 전달되는 회전 속도 정보(ωrm1)(ωrm2)의 차(差)가 입력된다. 속도 제어부(302)는 속도 지령(ωrm1*)(ωrm2*)과 회전 속도 정보(ωrm1)(ωrm2)의 차(差)로부터 영구 자석 동기식 모터(152)(154) 각각의 dq 전류 지령(즉 d축 및 q축 전류 지령)(idq1*)(idq2*)을 생성한다. d축과 q축에 대해서는 앞서 도 1의 140의 설명에서 언급한 바 있다.

좌표 변환부(304)에는 속도 제어부(302)에 의해 생성되는 dq 전류 지령(idq1*)(idq2*)이 입력된다. 좌표 변환부(304)는 입력된 dq 전류 지령(idq1*)(idq2*)을 abc 좌표계로 변환한다. 즉, 좌표 변환부(304)는 좌표 변환을 통해 dq 전류 지령(idq1*)(idq2*)을 abc 전류 지령(ia1*)(ib1*)(ic1*)(ia2*)(ib2*)(ic2*)으로 변환한다.

전류 지령 생성부(306)에는 좌표 변환부(304)에 의해 생성되는 abc 전류 지령(ia1*)(ib1*)(ic1*)(ia2*)(ib2*)(ic2*)이 입력된다. 전류 지령 생성부(306)는 입력되는 abc 전류 지령(ia1*)(ib1*)(ic1*)(ia2*)(ib2*)(ic2*)으로부터 수정된 전류 지령(iA*)(iB*)(iC*)을 생성한다. abc 전류 지령(ia1*)(ib1*)(ic1*)(ia2*)(ib2*)(ic2*)의 수정은, 복수의 영구 자석 동기식 모터(152)(154) 각각에 인가되는 전류의 비율을 복수의 영구 자석 동기식 모터(152)(154) 각각에서 요구되는 크기로 조정함으로써 복수의 영구 자석 동기식 모터(152)(154) 각각에서 요구되는 크기의 전류를 복수의 영구 자석 동기식 모터(152)(154) 각각에 인가해주기 위한 전류 지령의 수정을 의미한다. 여기서, 복수의 영구 자석 동기식 모터(152)(154) 각각에서 요구되는 전압 및 전류의 크기는 복수의 영구 자석 동기식 모터(152)(154) 각각의 속도와 토크, 회전자 자속 위치 등에 따라 다르며, 특히 회전자 자속 위치에 따라서 전압의 위상이 다르다.

전류 제어부(308)에는 전류 지령 생성부(306)에서 생성되는 수정된 레그 전류 지령(iA*)(iB*)(iC*)과 전류 센싱부(250)에서 생성되는 전류 정보(iA)(iB)(iC)의 차(差)가 입력된다. 전류 제어부(308)는 수정된 레그 전류 지령(iA*)(iB*)(iC*)과 전류 정보(iA)(iB)(iC)의 차(差)로부터 레그 전압 지령(vA*)(vB*)(vC*)을 생성한다. 전류 제어부(308)는 비례 적분(PI) 제어를 사용한다. 앞서 도 2의 설명에서, 제어부(260)에서 생성되는 레그 전압 지령(vA*)(vB*)(vC*)이 스위칭 신호 출력부(280)에 전달되고, 스위칭 신호 출력부(280)에서는 레그 전압 지령(vA*)(vB*)(vC*)에 따라 인버터(230)의 복수의 스위칭 소자들(Q1)(Q2)(Q3)(Q4)(Q5)(Q6)을 턴 온/턴 오프 시키기 위한 스위칭 신호(S1)(S2)(S3)(S4)(S5)(S6)를 발생시키는 것을 설명한 바 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치(200)는 하나의 인버터(230)를 이용하여 복수의 영구 자석 동기식 모터(152)(154) 각각을 개별적으로 제어함으로써 복수의 영구 자석 동기식 모터(152)(154)가 서로 다른 회전 속도에서도 탈조하지 않고 정상적으로 동작하도록 복수의 영구 자석 동기식 모터(152)(154)에 인가되는 전압을 제어한다. 이를 위해 전류 지령 생성부(250)는 abc 전류 지령(ia1*)(ib1*)(ic1*)(ia2*)(ib2*)(ic2*)을 수정하여 수정된 레그 전류 지령(iA*)(iB*)(iC*)을 생성하며, 수정된 레그 전류 지령(iA*)(iB*)(iC*)의 생성 방법은 다음과 같다.

도 4는 도 2에 나타낸 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)와 제 2 영구 자석 동기식 모터(154) 각각의 코일 결선 상태를 나타낸 등가 회로이다. 도 4에서, 참조 부호 402로 지시된 등가 회로는 노드 및 전류의 정의를 나타낸 것이고, 참조 부호 404로 지시된 등가 회로는 전류 분배 방식을 나타낸 것이다. 도 4에서, 대문자로 표기된 A, B, C, N은 인버터(230)의 레그(A)(B)(C) 및 직류단(220)의 중성단(N)이고, 소문자로 표기된 것은 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)와 제 2 영구 자석 동기식 모터(154) 각각의 3상(a)(b)(c)을 의미한다.

도 4의 402에 나타낸 바와 같이, 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)와 제 2 영구 자석 동기식 모터(154) 각각의 3상 코일들 가운데 한 상(Phase)의 코일들은 서로 연결되며, 각각의 코일에는 전류 ic1 및 ic2가 흐른다. 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)의 나머지 두 개의 코일은 인버터(230)의 레그(A) 및 레그(B)에 연결되며, 각각의 코일에는 전류 ia1 및 ib1이 흐른다. 제 2 영구 자석 동기식 모터(154)의 나머지 두 개의 코일은 인버터(230)의 레그(C) 및 직류단(220)의 중성단(N)에 연결되며, 각각의 코일에는 전류 ia2 및 ib2가 흐른다.

제 1 영구 자석 동기식 모터(152)와 제 2 영구 자석 동기식 모터(154) 각각의 c상 전류(ic1)(ic2)는 a상과 b상에서 나누어 공급해 주어야 한다. 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)와 제 2 영구 자석 동기식 모터(154) 각각에서, a상과 b상이 c상 전류를 분담하는 비율을 각각 k1 및 k2라고 하면 도 4의 404에 나타낸 것과 같이 분배된 전류가 흐를 수 있다. 전류 지령 생성부(306)는 좌표 변환부(304)를 통해 생성되는 abc 전류 지령(ia1*)(ib1*)(ic1*)(ia2*)(ib2*)(ic2*)을 도 4의 404와 같이 수정한다. 이 때, k1 및 k2의 값은 인버터(230)와 영구 자석 동기식 모터(100)가 연결되는 노드의 선간 전압(vAN)(vBN)(vCN)이 최소가 되도록 설정된다.

도 5는 a상과 b상이 c상 전류를 분담하는 비율 k1 및 k2를 구하기 위해 고정자 코일에 흐르는 전류에 따른 각 노드의 전압을 나타낸 도면이다. 도 5에서, iA, iB, iC는 인버터(230)의 레그(A)(B)(C)로부터 영구 자석 동기식 모터(100)로 공급되는 전류이고, Z는 고정자(116)(126)의 임피던스이다. 인버터(230)와 영구 자석 동기식 모터(100)가 연결되는 레그(A)(B)(C) 각각의 전압을 식으로 나타내면 아래의 식 1, 2, 3과 같다.

식 1, 2, 3에서, ia1*, ib1*, ic1*, ia2*, ib2*, ic2*는 좌표 변환부(304)에서 생성되는 abc 전류 지령으로서, 각각 3상 평형을 이룬다. 이를 시간의 함수로 나타내면 아래의 식 4와 식 5와 같이 나타낼 수 있다. 식 4와 식 5에서, 전류의 크기 I1 및 I2는 영구 자석 동기식 모터(100)의 토크에 의해 결정되고, 회전 주파수 ω1 및 ω2는 영구 자석 동기식 모터(100)의 회전 속도에 의해 결정된다.

이와 같은 식 4와 식 5를 앞서 언급한 식 1, 2, 3에 대입하면 아래의 식 6, 7, 8을 얻을 수 있다.

식 6, 7, 8에서, Z는 고정자(116)(126)의 임피던스이고, |Z|는 Z의 크기, φ는 Z의 상(Phase)을 나타낸다.

앞서 설명한 도 4의 404에 나타낸 것처럼, 전류 지령을 생성하였을 때 인버터(230)와 영구 자석 동기식 모터(100)가 연결되는 노드의 선간 전압(vAN)(vBN)(vCN)은 식 6, 7, 8과 같이 결정된다. 본 발명의 실시 예에서 인버터(230)와 영구 자석 동기식 모터(100)의 연결 구조는 직류단(220)의 전압을 두 개의 영구 자석 동기식 모터(152)(154)가 나누어 가지기 때문에 하나의 인버터로 하나의 모터를 구동하는 경우보다 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치(200)에서 두 개의 영구 자석 동기식 모터(152)(154) 각각에 인가되는 전압이 더 낮다. 따라서 직류단(220)의 전압 즉 직류단 전압이 미리 설정된 값으로 제한되는 상황에서 영구 자석 동기식 모터(100)의 운전 영역을 최대한 확보하기 위해서는 식 6, 7, 8로 표현되는 인버터(230)와 영구 자석 동기식 모터(100)가 연결되는 노드의 선간 전압(vAN)(vBN)(vCN)이 가능하면 작은 값을 갖도록 k1과 k2의 값을 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 이와 같은 방법으로 k1과 k2를 설정하게 되면, 비록 직류단(220)의 전압 즉 직류단 전압이 미리 설정된 값으로 제한되지 않고 충분히 큰 경우에도, 영구 자석 동기식 모터(100)의 운전 조건에 맞는 최소의 직류단 전압만을 사용하여 영구 자석 동기식 모터(100)를 구동할 수 있다. 예를 들면, 토크 및 속도의 관점에서 영구 자석 동기식 모터(100)에 요구되는 운전 조건이 I1=5A, I2=3A, ω1=2π*80 rad/s, ω2=2π*60 rad/s 일 때, k1과 k2 값에 따라 선간 전압(vAN)(vBN)(vCN) 중 가장 큰 전압을 구해보면 도 6과 같이 나타낼 수 있다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치에서 k1과 k2에 따른 선간 전압(vAN)(vBN)(vCN)의 최대 값을 나타낸 도면이다. 식 6, 7, 8에서 k1과 k2를 2차원으로 변경하면서 그래프를 작성해보면(plot) 그림 6과 같은 그래프를 얻을 수 있다. 도 6은 k1/k2에 따른 3차원 값을 2차원 상에 나타내기 위해 등고선 형태로 표시하였다. 도 6에서, 좌측의 정사각형에 가까운 모양의 그래프에서는 좌하 쪽이 더 높은 전압을 나타내며 우상 쪽이 상대적으로 더 낮은 전압을 나타낸다. 도 6에서, 우측의 세로로 긴 사각형에는 좌측 그래프에서의 색상 별 전압 레벨을 띠 형태로 나타내었다. 도 6에 따르면, I1=5A, I2=3A, ω1=2π*80 rad/s, ω2=2π*60 rad/s의 운전 조건에서 최적의 k1과 k2는 각각 0.62, 1이다.

또한, 이와 같은 방법으로 k1과 k2를 설정하게 되면, 영구 자석 동기식 모터(100)를 구성하는 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)와 제 2 영구 자석 동기식 모터(154) 중에서 어느 하나의 모터를 정지시킨 상태에서 나머지 하나의 모터만을 구동할 수도 있다. 앞서 식 4와 식 5에서, abc 전류 지령 ia1*, ib1*, ic1*, ia2*, ib2*, ic2*을 시간의 함수로 나타내었는데, 만약 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)에 식 4의 전류가 흐르고 식 5의 전류는 모두 0이라면, 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)의 ic1은 k1과 k2의 값에 따라 제 2 영구 자석 동기식 모터(154)의 a, b 상으로 나누어 흐르게 된다. 제 2 영구 자석 동기식 모터(154)의 a, b 상으로 나누어 흐르는 전류에 의해 제 2 영구 자석 동기식 모터(154)에는 제 2 영구 자석 동기식 모터(154)를 회전시키지는 않고 대신 진동만을 유발하는 자계가 발생하여 제 2 영구 자석 동기식 모터(154)는 회전하지 않고 진동하며, 오직 제 1 영구 자석 동기식 모터(152)만 회전하게 된다. 결국 본 발명의 실시 예에서와 같은 k1과 k2의 값의 설정을 통해 복수의 영구 자석 동기식 모터(152)(154) 가운데 일부를 구동하고 나머지는 구동하지 않는 제어가 가능하다.

도 7, 8, 9는 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 장치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 7, 8, 9 각각의 시뮬레이션 조건은 아래와 같다.

먼저, 도 7은 두 개의 영구 자석 동기식 모터를 모두 같은 속도로 구동할 때 각 영구 자석 동기식 모터의 속도와 상전류를 나타낸 도면이다. 도 7에서, 두 개의 영구 자석 동기식 모터 모두 속도 지령은 각각 1200 rpm이고 부하 토크는 5 N·m이다. 이 조건에서 k1과 k2의 값은 모두 0.5여서 두 개의 영구 자석 동기식 모터에 모두 동일한 크기의 전류가 인가된다. 도 7에 나타낸 속도 파형으로부터 두 개의 영구 자석 동기식 모터가 모두 같은 속도로 회전하는 것을 알 수 있다. 서로 연결된 상에서는 두 개의 영구 자석 동기식 모터의 상전류가 중첩되어 0에 가까우며, 나머지 두 상의 전류는 동일한 비율(k1과 k2의 값은 모두 0.5)로 흐른다.

도 8은 두 개의 영구 자석 동기식 모터의 구동 속도와 기동 시점이 서로 다를 때 각 영구 자석 동기식 모터의 속도와 상 전류를 나타낸 도면이다. 두 개의 영구 자석 동기식 모터 각각의 속도 지령은 각각 1200 rpm, 800 rpm이고, 두 개의 영구 자석 동기식 모터의 부하 토크는 모두 5 N·m이다. 이 조건에서 k1과 k2값은 각각 0.62, 1이다. 두 번째 모터가 기동하는 시점(도 8에서 약 0.1s 시점)에서 첫 번째 모터의 속도(Wrpm1)가 순간적으로 감소하지만 곧바로 다시 1200 rpm 수준으로 회복되어 속도 지령 1200 rpm을 추종한다. 또한, 도 8의 0s에서 0.1s 구간의 파형에서 알 수 있듯이 하나의 영구 자석 동기식 모터는 정지시킨 상태에서(Wrpm2=0) 나머지 영구 자석 동기식 모터만 운전하는 것이 가능하다(Wrpm1). 두 개의 영구 자석 동기식 모터가 서로 다른 속도에서 운전 가능하므로 두 개의 영구 자석 동기식 모터 각각의 회전자의 위치가 서로 다를 때에도 제어가 가능하다.

도 9는 두 개의 영구 자석 동기식 모터의 구동 속도와 부하 토크가 서로 다를 때 각 영구 자석 동기식 모터의 속도와 상 전류를 나타낸 도면이다. 두 개의 영구 자석 동기식 모터 각각의 속도 지령은 각각 1200 rpm, 800 rpm이고, 두 개의 영구 자석 동기식 모터 각각의 부하 토크는 5 N·m, 3 N·m 이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 두 개의 영구 자석 동기식 모터의 구동 속도와 부하 토크가 서로 다른 조건에서 두 개의 영구 자석 동기식 모터 각각을 구동하더라도 탈조 현상 없이 주어진 구동 속도와 부하 토크를 충실히 구현함을 알 수 있다.

100 : 영구 자석 동기식 모터
114, 124 : 고정자
116, 126 : 회전자
118, 128 : 코일
200 : 모터 구동 장치
210 : 컨버터
220 : 직류단
230 : 인버터
240 : 전류 센서
250 : 전류 센싱부
260 : 제어부
270 : 속도/위치 센싱부
280 : 스위칭 신호 출력부
300 : 상용 교류 전력
302 : 속도 제어부
304 : 좌표 변환부
306 : 전류 지령 생성부
308 : 전류 제어부

Claims

중성단이 포함된 직류단 및 상기 직류단의 직류 전압을 복수의 모터에서 요구하는 교류 전력으로 변환하는 단일의 인버터를 포함하여, 상기 복수의 모터에 전력을 공급하는 단일의 전력 변환 수단과;
상기 복수의 모터 각각의 요구에 따라 상기 단일의 전력 변환 수단에서 상기 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 상기 전력 변환 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하며,
상기 복수의 모터가 제 1 모터와 제 2 모터를 포함하고;
상기 단일의 인버터의 제 1 레그와 상기 제 1 모터의 제 1 코일이 연결되고;
상기 단일의 인버터의 제 2 레그와 상기 제 1 모터의 제 2 코일이 연결되며;
상기 단일의 인버터의 제 3 레그와 상기 제 2 모터의 제 1 코일이 연결되고;
상기 직류단의 중성단과 상기 제 2 모터의 제 2 코일이 연결되며;
상기 제 1 모터의 제 3 코일과 상기 제 2 모터의 제 3 코일이 서로 연결되는 모터 구동 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 단일의 인버터의 제 1 레그와 상기 제 1 모터의 제 1 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 측정하도록 설치되는 제 1 전류 센서와;
상기 단일의 인버터의 제 2 레그와 상기 제 1 모터의 제 2 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 측정하도록 설치되는 제 2 전류 센서와;
상기 단일의 인버터의 제 3 레그와 상기 제 2 모터의 제 1 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 측정하도록 설치되는 제 3 전류 센서를 더 포함하는 것이 특징인 모터 구동 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어 수단은,
상기 단일의 전력 변환 수단에서 상기 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 상기 전력 변환 수단을 제어하기 위기 위한 수정된 전류 지령을 생성하는 것이 특징인 모터 구동 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 수정된 전류 지령의 생성은,
상기 복수의 모터 각각에 인가되는 전류의 비율을 상기 복수의 모터 각각에서 요구되는 크기로 조정하여 상기 복수의 모터 각각에서 요구되는 크기의 전류가 상기 복수의 모터 각각에 인가되도록 상기 전류 지령을 수정하는 것인 모터 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 수정된 전류 지령에 의해 상기 복수의 모터에 인가되는 전압 vA, vB, vC가 아래의 수식과 같이 표현되는 모터 구동 장치.

위 식에서, ia1*, ib1*, ic1*, ia2*, ib2*, ic2*는 dq 전류 지령이 좌표 변환에 의해 abc 전류 지령으로 변환된 것이고, k1 및 k2는 상기 복수의 모터 각각에 인가되는 상전류의 비율이며, Z는 상기 복수의 모터의 고정자 임피던스이다.
중성단이 포함된 직류단 및 상기 직류단의 직류 전압을 복수의 모터에서 요구하는 교류 전력으로 변환하는 단일의 인버터를 포함하여, 상기 복수의 모터에 전력을 공급하는 단일의 전력 변환 수단과;
상기 단일의 전력 변환 수단과 상기 복수의 모터가 연결되는 노드의 선간 전압이 최소가 되도록 하기 위해 상기 단일의 전력 변환 수단에서 상기 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 상기 전력 변환 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하며,
상기 복수의 모터가 제 1 모터와 제 2 모터를 포함하고;
상기 단일의 인버터의 제 1 레그와 상기 제 1 모터의 제 1 코일이 연결되고;
상기 단일의 인버터의 제 2 레그와 상기 제 1 모터의 제 2 코일이 연결되며;
상기 단일의 인버터의 제 3 레그와 상기 제 2 모터의 제 1 코일이 연결되고;
상기 직류단의 중성단과 상기 제 2 모터의 제 2 코일이 연결되며;
상기 제 1 모터의 제 3 코일과 상기 제 2 모터의 제 3 코일이 서로 연결되는 모터 구동 장치.
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제 8 항에 있어서,
상기 단일의 인버터의 제 1 레그와 상기 제 1 모터의 제 1 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 측정하도록 설치되는 제 1 전류 센서와;
상기 단일의 인버터의 제 2 레그와 상기 제 1 모터의 제 2 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 측정하도록 설치되는 제 2 전류 센서와;
상기 단일의 인버터의 제 3 레그와 상기 제 2 모터의 제 1 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 측정하도록 설치되는 제 3 전류 센서를 더 포함하는 것이 특징인 모터 구동 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 제어 수단은,
상기 단일의 전력 변환 수단에서 상기 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 상기 전력 변환 수단을 제어하기 위기 위한 수정된 전류 지령을 생성하는 것이 특징인 모터 구동 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 수정된 전류 지령의 생성은,
상기 복수의 모터 각각에 인가되는 전류의 비율을 상기 복수의 모터 각각에서 요구되는 크기로 조정하여 상기 복수의 모터 각각에서 요구되는 크기의 전류가 상기 복수의 모터 각각에 인가되도록 상기 전류 지령을 수정하는 것인 모터 구동 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 수정된 전류 지령에 의해 상기 제 1 레그와 상기 제 2 레그, 상기 제 3 레그에 인가되는 전압 vA, vB, vC가 아래의 수식과 같이 표현되는 모터 구동 장치.

위 식에서, ia1*, ib1*, ic1*, ia2*, ib2*, ic2*는 dq 전류 지령이 좌표 변환에 의해 abc 전류 지령으로 변환된 것이고, k1 및 k2는 상기 복수의 모터 각각에 인가되는 상전류의 비율이며, Z는 상기 복수의 모터의 고정자 임피던스이다.
제 14 항에 있어서,
상기 전압 vA, vB, vC를 시간의 함수로 나타낼 때 아래의 수식과 같이 표현되는 모터 구동 장치.

위 식에서, Z는 상기 복수의 모터의 고정자 임피던스이고, |Z|는 Z의 크기이며, φ는 Z의 상(Phase)이다.
제 1 모터 및 제 2 모터로 전력을 전달하기 위한 직류단 및 단일의 인버터를 포함하는 전력 변환 수단에 있어서,
상기 단일의 인버터의 제 1 레그가 상기 제 1 모터의 제 1 코일에 연결되고;
상기 단일의 인버터의 제 2 레그가 상기 제 1 모터의 제 2 코일에 연결되며;
상기 단일의 인버터의 제 3 레그가 상기 제 2 모터의 제 1 코일에 연결되고;
상기 직류단의 중성단이 상기 제 2 모터의 제 2 코일에 연결되며;
상기 제 1 모터의 제 3 코일과 상기 제 2 모터의 제 3 코일이 서로 연결되도록 결선되는 것이 특징인 전력 변환 수단.
직류단 및 단일의 인버터를 포함하는 전력 변환 수단에서 제 1 모터 및 제 2 모터로 전력을 전달하기 위해 상기 전력 변환 수단과 상기 제 1 모터 및 상기 제 2 모터를 결선하는 방법에 있어서,
상기 단일의 인버터의 제 1 레그와 상기 제 1 모터의 제 1 코일을 연결하고;
상기 단일의 인버터의 제 2 레그와 상기 제 1 모터의 제 2 코일을 연결하며;
상기 단일의 인버터의 제 3 레그와 상기 제 2 모터의 제 1 코일을 연결하고;
상기 직류단의 중성단과 상기 제 2 모터의 제 2 코일을 연결하며;
상기 제 1 모터의 제 3 코일과 상기 제 2 모터의 제 3 코일을 서로 연결하는 결선 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 단일의 인버터의 제 1 레그와 상기 제 1 모터의 제 1 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 제 1 전류 센서를 통해 측정하고;
상기 단일의 인버터의 제 2 레그와 상기 제 1 모터의 제 2 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 제 2 전류 센서를 통해 측정하고;
상기 단일의 인버터의 제 3 레그와 상기 제 2 모터의 제 1 코일의 결선을 통해 인가되는 전류를 제 3 전류 센서를 통해 측정하는 결선 방법.
중성단이 포함된 직류단을 포함하는 단일의 전력 변환 수단의 단일의 인버터를 기초로, 직류 전압을 복수의 모터에서 요구된 교류 전력으로 변환하는 단계와;
상기 전력 변환 수단으로부터 상기 교류 전력을 공급받아 동작하는 상기 복수의 모터 각각에 의해 요구된 전류량에 따라 상기 단일의 전력 변환 수단에서 상기 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 상기 전력 변환 수단을 제어하는 단계를 포함하며,
상기 복수의 모터가 제 1 모터와 제 2 모터를 포함하고;
상기 단일의 인버터의 제 1 레그와 상기 제 1 모터의 제 1 코일이 연결되고;
상기 단일의 인버터의 제 2 레그와 상기 제 1 모터의 제 2 코일이 연결되며;
상기 단일의 인버터의 제 3 레그와 상기 제 2 모터의 제 1 코일이 연결되고;
상기 직류단의 중성단과 상기 제 2 모터의 제 2 코일이 연결되며;
상기 제 1 모터의 제 3 코일과 상기 제 2 모터의 제 3 코일이 서로 연결되는 모터 구동 방법.
중성단이 포함된 직류단을 포함하는 단일의 전력 변환 수단의 단일의 인버터를 기초로, 직류 전압을 복수의 모터에서 요구된 교류 전력으로 변환하는 단계와;
상기 단일의 전력 변환 수단과 상기 복수의 모터가 연결되는 노드의 선간 전압이 최소가 되도록 하기 위해 상기 단일의 전력 변환 수단에서 상기 복수의 모터 각각으로 공급되는 상전류의 비율이 조정되도록 상기 전력 변환 수단을 제어하는 단계를 포함하며,
상기 복수의 모터가 제 1 모터와 제 2 모터를 포함하고;
상기 단일의 인버터의 제 1 레그와 상기 제 1 모터의 제 1 코일이 연결되고;
상기 단일의 인버터의 제 2 레그와 상기 제 1 모터의 제 2 코일이 연결되며;
상기 단일의 인버터의 제 3 레그와 상기 제 2 모터의 제 1 코일이 연결되고;
상기 직류단의 중성단과 상기 제 2 모터의 제 2 코일이 연결되며;
상기 제 1 모터의 제 3 코일과 상기 제 2 모터의 제 3 코일이 서로 연결되는 모터 구동 방법.