KR102278219B1 - Motor driving apparatus and home appliance including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 모터와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 검출되는 출력 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 모터의 속도가 제1 속도 미만인 경우, 모터의 1 회전 동안, 제1 횟수의 출력 전류 샘플링을 수행하여, 제1 횟수의 출력 전류 샘플링에 기초하여, 인버터를 제어하며, 모터의 속도가 제1 속도 이상인 경우, 모터의 1 회전 동안, 제1 횟수 보다 적은 제2 횟수의 출력 전류 샘플링을 수행하여, 제2 횟수의 출력 전류 샘플링에 기초하여, 인버터를 제어한다. 이에 따라, 모터 구동시 역기전력의 위상과 전류의 위상을 동일하게 유지할 수 있게 된다. The present invention relates to a motor driving device and a home appliance having the same. A motor driving device and a home appliance having the same according to an embodiment of the present invention include a motor, an inverter that converts DC power to AC power by a switching operation, and outputs the converted AC power to the motor, and the motor an output current detection unit detecting a flowing output current, and a control unit controlling the inverter based on the detected output current, wherein the control unit includes: a first number of times during one rotation of the motor when the speed of the motor is less than the first speed by performing output current sampling of , and controlling the inverter based on the first number of output current sampling, and when the speed of the motor is equal to or greater than the first speed, during one rotation of the motor, outputting a second number of times less than the first number Current sampling is performed to control the inverter based on the second number of output current sampling. Accordingly, it is possible to maintain the same phase of the counter electromotive force and the phase of the current when the motor is driven.
Description
본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모터 구동시 역기전력의 위상과 전류의 위상을 동일하게 유지할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.The present invention relates to a motor driving device and a home appliance having the same, and more particularly, to a motor driving device capable of maintaining the same phase of a counter electromotive force and a current phase when driving a motor, and a home appliance having the same.
모터 구동장치는, 회전 운동을 하는 회전자와 코일이 감긴 고정자를 구비하는 모터를 구동하기 위한 장치이다.A motor driving device is a device for driving a motor including a rotor that rotates and a stator around which a coil is wound.
모터는 삼상의 권선이 감긴 삼성 모터, 단상의 권선이 감긴 모터 등으로 구분될 수 있다.The motor may be classified into a Samsung motor in which a three-phase winding is wound, a motor in which a single-phase winding is wound, and the like.
한편, 청소기, 헤어 드라이기 등과 같이, 모터의 고속 회전을 위해, 고속 모터를 사용하는 경우, 모터 설계의 제약으로 인하여, 인덕턴스를 증대시키는 것이 어렵게 된다.On the other hand, when a high-speed motor is used for high-speed rotation of the motor, such as a vacuum cleaner or a hair dryer, it is difficult to increase the inductance due to limitations in motor design.
이와 같이, 인덕턴스가 작은 모터 구동시, 전류 품질이 좋지 않으며, 따라서, 별도의 인덕터 필터 등이 필요하게 된다.As such, when a motor having a small inductance is driven, the current quality is not good, and thus, a separate inductor filter is required.
한편, 고속 모터 구동시, 샘플링 및 스위칭시의 주파수 제약이 있으며, 이에 따라, 낮은 스위칭 주파수 사용시 전류 품질이 저하되게 된다.On the other hand, when a high-speed motor is driven, there is a frequency restriction during sampling and switching, and accordingly, current quality is deteriorated when a low switching frequency is used.
또한, 구동 주파수 대비 샘플링 주파수의 비율이 낮기 때문에, 스위칭을 통한 정현파 합성이 어렵게 되며, 결국 전류 품질이 저하되게 된다.In addition, since the ratio of the sampling frequency to the driving frequency is low, it is difficult to synthesize a sine wave through switching, and as a result, the current quality is deteriorated.
본 발명의 목적은, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor driving device capable of improving motor efficiency while reducing harmonics of an inverter current, and a home appliance having the same.
본 발명의 다른 목적은, 인버터 스위칭 제어에 필요한 샘플링 횟수를 저감하여 모터를 고속 구동할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a motor driving device capable of driving a motor at high speed by reducing the number of sampling times required for inverter switching control, and a home appliance having the same.
본 발명의 또 다른 목적은, 인버터 스위칭 저감을 통한 인버터 효율을 개선할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a motor driving device capable of improving inverter efficiency by reducing inverter switching and a home appliance having the same.
본 발명의 또 다른 목적은, 모터의 토크 리플을 저감할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a motor driving device capable of reducing torque ripple of a motor and a home appliance having the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 모터와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 검출되는 출력 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 모터의 속도가 제1 속도 미만인 경우, 모터의 1 회전 동안, 제1 횟수의 출력 전류 샘플링을 수행하여, 제1 횟수의 출력 전류 샘플링에 기초하여, 인버터를 제어하며, 모터의 속도가 제1 속도 이상인 경우, 모터의 1 회전 동안, 제1 횟수 보다 적은 제2 횟수의 출력 전류 샘플링을 수행하여, 제2 횟수의 출력 전류 샘플링에 기초하여, 인버터를 제어한다.A motor driving apparatus and a home appliance having the same according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, converts dc terminal power to AC power by a motor and a switching operation, and outputs the converted AC power to the motor an inverter, an output current detector for detecting an output current flowing through the motor, and a controller for controlling the inverter based on the detected output current, wherein the controller includes: During the rotation, the output current sampling is performed a first number of times, and based on the output current sampling of the first number of times, the inverter is controlled, and when the speed of the motor is equal to or greater than the first speed, during one rotation of the motor, more than the first number of times A small second number of output current sampling is performed to control the inverter based on the second number of output current sampling times.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 회전 주파수에 정수배의 스위칭 주파수로, 인버터가 구동되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention may control the inverter to be driven at a switching frequency that is an integer multiple of the rotation frequency of the motor.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 속도에 따라, 인버터의 스위칭 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the switching frequency of the inverter to be variable according to the speed of the motor.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 속도에 따라, 출력 전류에 대한 샘플링 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the sampling frequency for the output current to be varied according to the speed of the motor.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 속도가 증가할수록, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 각 섹터 영역 내에서, 샘플링되는 샘플링 횟수가 작아지도록 제어할 수 있다.On the other hand, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the number of sampling times to be sampled in each sector area of the space vector area in the space vector modulation method to decrease as the speed of the motor increases. .
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간과 다르도록 제어할 수 있다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, when a plurality of sampling is performed in one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector, It can be controlled to be different from the sampling period of other sampling.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 속도가 증가할수록, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 작아지도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector to be smaller than the sampling period of other sampling as the speed of the motor increases.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 1 회전 동안, 인버터가, 7 회 스위칭 또는 9 회 스위칭되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the inverter to be switched 7 times or 9 times during one rotation of the motor.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 1 회전 동안, 인버터에 7 개의 펄스 또는 9 개의 펄스가 인가되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention may control 7 or 9 pulses to be applied to the inverter during one rotation of the motor.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되며, 전압 이용률이 제1 기준치 이상인 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention performs a plurality of sampling in one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, and when the voltage utilization ratio is equal to or greater than the first reference value, the center of the sector is The sampling period of the corresponding sampling may be controlled to be smaller than the sampling period of the other sampling.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, when a plurality of sampling is performed in one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector, It can be controlled to be smaller than the sampling period of other sampling.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 모터의 최대 회전 속도는, 10만 rpm 이상인 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the maximum rotation speed of the motor of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention is 100,000 rpm or more.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 모터와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 검출되는 출력 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 모터의 회전 주파수에 정수배의 스위칭 주파수로, 인버터가 구동되도록 제어하며, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간과 다르도록 제어할 수 있다.A motor driving device and a home appliance having the same according to another embodiment of the present invention for achieving the above object converts dc terminal power to AC power by a motor and a switching operation, and applies the converted AC power to the motor An inverter for outputting an output, an output current detection unit for detecting an output current flowing through the motor, and a control unit for controlling the inverter based on the detected output current, wherein the control unit includes a switching frequency that is an integer multiple of the rotation frequency of the motor, the inverter is controlled to be driven, and when a plurality of samplings are performed within one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, the sampling period of the sampling corresponding to the sector center is controlled to be different from the sampling period of other sampling. can
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 1 회전 동안, 인버터에 7 개의 펄스가 인가되며, 전압 이용률이 제1 기준치 이상인 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, 7 pulses are applied to the inverter during one rotation of the motor, and when the voltage utilization ratio is equal to or greater than the first reference value, the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector is , can be controlled to be smaller than the sampling period of other sampling.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 1 회전 동안, 인버터에 9 개의 펄스가 인가되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, when nine pulses are applied to the inverter during one rotation of the motor, the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector is longer than the sampling period of other sampling It can be controlled to be small.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 모터와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 검출되는 출력 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 모터의 속도가 제1 속도 미만인 경우, 모터의 1 회전 동안, 제1 횟수의 출력 전류 샘플링을 수행하여, 제1 횟수의 출력 전류 샘플링에 기초하여, 인버터를 제어하며, 모터의 속도가 제1 속도 이상인 경우, 모터의 1 회전 동안, 제1 횟수 보다 적은 제2 횟수의 출력 전류 샘플링을 수행하여, 제2 횟수의 출력 전류 샘플링에 기초하여, 인버터를 제어한다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다. 또한, 인버터 스위칭 제어에 필요한 샘플링 횟수를 저감하여 모터를 고속 구동할 수 있게 된다. 한편, 인버터 스위칭 저감을 통한 인버터 효율을 개선할 수 있으며, 모터의 토크 리플을 저감할 수 있게 된다.A motor driving device and a home appliance having the same according to an embodiment of the present invention include a motor, an inverter that converts DC power to AC power by a switching operation, and outputs the converted AC power to the motor, and the motor an output current detection unit detecting a flowing output current, and a control unit controlling the inverter based on the detected output current, wherein the control unit includes: a first number of times during one rotation of the motor when the speed of the motor is less than the first speed by performing output current sampling of , and controlling the inverter based on the first number of output current sampling, and when the speed of the motor is equal to or greater than the first speed, during one rotation of the motor, outputting a second number of times less than the first number Current sampling is performed to control the inverter based on the second number of output current sampling. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current. In addition, it is possible to drive the motor at high speed by reducing the number of sampling times required for inverter switching control. Meanwhile, inverter efficiency can be improved by reducing inverter switching, and torque ripple of the motor can be reduced.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 회전 주파수에 정수배의 스위칭 주파수로, 인버터가 구동되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention may control the inverter to be driven at a switching frequency that is an integer multiple of the rotation frequency of the motor. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 속도에 따라, 인버터의 스위칭 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the switching frequency of the inverter to be variable according to the speed of the motor. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 속도에 따라, 출력 전류에 대한 샘플링 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the sampling frequency for the output current to be varied according to the speed of the motor. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 속도가 증가할수록, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 각 섹터 영역 내에서, 샘플링되는 샘플링 횟수가 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다. 또한, 인버터 스위칭 제어에 필요한 샘플링 횟수를 저감하여 모터를 고속 구동할 수 있게 된다. On the other hand, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the number of sampling times to be sampled in each sector area of the space vector area in the space vector modulation method to decrease as the speed of the motor increases. . Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current. In addition, it is possible to drive the motor at high speed by reducing the number of sampling times required for inverter switching control.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간과 다르도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, when a plurality of sampling is performed in one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector, It can be controlled to be different from the sampling period of other sampling. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 속도가 증가할수록, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector to be smaller than the sampling period of other sampling as the speed of the motor increases. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 1 회전 동안, 인버터가, 7 회 스위칭 또는 9 회 스위칭되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the inverter to be switched 7 times or 9 times during one rotation of the motor. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 1 회전 동안, 인버터에 7 개의 펄스 또는 9 개의 펄스가 인가되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention may control 7 or 9 pulses to be applied to the inverter during one rotation of the motor.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되며, 전압 이용률이 제1 기준치 이상인 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다. On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention performs a plurality of sampling in one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, and when the voltage utilization ratio is equal to or greater than the first reference value, the center of the sector is The sampling period of the corresponding sampling may be controlled to be smaller than the sampling period of the other sampling.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, when a plurality of sampling is performed in one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector, It can be controlled to be smaller than the sampling period of other sampling. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 모터의 최대 회전 속도는, 10만 rpm 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터를 고속 구동할 수 있게 된다. On the other hand, it is preferable that the maximum rotation speed of the motor of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention is 100,000 rpm or more. Accordingly, it is possible to drive the motor at high speed while reducing the harmonics of the inverter current.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 모터와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 검출되는 출력 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 모터의 회전 주파수에 정수배의 스위칭 주파수로, 인버터가 구동되도록 제어하며, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간과 다르도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다. 또한, 인버터 스위칭 제어에 필요한 샘플링 횟수를 저감하여 모터를 고속 구동할 수 있게 된다. 한편, 인버터 스위칭 저감을 통한 인버터 효율을 개선할 수 있으며, 모터의 토크 리플을 저감할 수 있게 된다.A motor driving device and a home appliance having the same according to another embodiment of the present invention include a motor, an inverter that converts DC power to AC power by a switching operation, and outputs the converted AC power to the motor; An output current detection unit for detecting an output current flowing in the , and a control unit for controlling the inverter based on the detected output current, wherein the control unit controls the inverter to be driven at a switching frequency that is an integer multiple of the rotation frequency of the motor, When a plurality of sampling is performed in one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, it is possible to control the sampling period of the sampling corresponding to the sector center to be different from the sampling period of other sampling. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current. In addition, it is possible to drive the motor at high speed by reducing the number of sampling times required for inverter switching control. Meanwhile, inverter efficiency can be improved by reducing inverter switching, and torque ripple of the motor can be reduced.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 1 회전 동안, 인버터에 7 개의 펄스가 인가되며, 전압 이용률이 제1 기준치 이상인 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, 7 pulses are applied to the inverter during one rotation of the motor, and when the voltage utilization ratio is equal to or greater than the first reference value, the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector is , can be controlled to be smaller than the sampling period of other sampling. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 1 회전 동안, 인버터에 9 개의 펄스가 인가되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터 효율을 개선할 수 있게 된다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, when nine pulses are applied to the inverter during one rotation of the motor, the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector is longer than the sampling period of other sampling It can be controlled to be small. Accordingly, it is possible to improve the motor efficiency while reducing the harmonics of the inverter current.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 일예인 청소기의 측면 입면도이다.
도 1b는 도 1a에서 노즐 모듈을 탈거시킨 청소기의 사시도이다.
도 1c은 도 1b의 청소기의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 다른 예인 드라이어의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 내부 블록도의 일예이다.
도 4은 도 3의 모터 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
도 5는 도 4의 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 6은 도 5의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동장치의 일 예이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 8 내지 도 14b는 도 7의 동작방법의 설명에 참조되는 도면이다.1A is a side elevation view of a vacuum cleaner which is an example of a home appliance according to an embodiment of the present invention.
1B is a perspective view of the cleaner from which the nozzle module is removed in FIG. 1A ;
1C is a side view of the cleaner of FIG. 1B.
2 is a perspective view of a dryer that is another example of a home appliance according to an embodiment of the present invention.
3 is an example of an internal block diagram of a home appliance according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates an example of an internal block diagram of the motor driving apparatus of FIG. 3 .
FIG. 5 is an example of an internal circuit diagram of the motor driving apparatus of FIG. 4 .
6 is an internal block diagram of the inverter control unit of FIG. 5 .
6 is an example of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of operating a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 to 14B are diagrams referred to in the description of the operation method of FIG. 7 .
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
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.The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given simply in consideration of the ease of writing the present specification, and do not give a particularly important meaning or role by themselves. Accordingly, the terms “module” and “unit” may be used interchangeably.
본 명세서에서 기술하는 홈 어플라이언스는, 모터를 구비하고, 모터의 동작에 따라, 구동되는 홈 어플라이언스를 의미한다. 예를 들어, 홈 어플라이언스는, 청소기, 헤어 드라이기, 선풍기, 세탁기, 공기청정기, 에어컨, 정수기, 냉장고, 차량 등 다양하게 예시될 수 있다. 이하에서는, 홈 어플라이언스 중 청소기를 중심으로 기술한다.The home appliance described in this specification means a home appliance that has a motor and is driven according to the operation of the motor. For example, the home appliance may be exemplified in various ways, such as a cleaner, a hair dryer, a fan, a washing machine, an air purifier, an air conditioner, a water purifier, a refrigerator, a vehicle, and the like. Hereinafter, a cleaner among home appliances will be mainly described.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 일예인 청소기의 측면 입면도이고, 도 1b는 도 1a에서 노즐 모듈을 탈거시킨 청소기의 사시도이며, 도 1c은 도 1b의 청소기의 측면도이다.1A is a side elevation view of a cleaner which is an example of a home appliance according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a perspective view of the cleaner with the nozzle module removed in FIG. 1A, and FIG. 1C is a side view of the cleaner of FIG. 1B.
도 1a 내지 도 1c을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스(100)의 일예인 청소기(100a)는, 흡입된 공기가 외부로 배출되도록 안내하는 유로(P)를 형성하는 메인 바디(10), 메인 바디(10)의 후측에 결합된 핸들(30), 메인 바디(10)의 흡입부(11)에 탈착 가능하게 연결되는 노즐 모듈(70), 전원을 공급하는 배터리(Bt), 배터리(Bt)가 수용되는 배터리 하우징(40), 유로(P) 상에 배치되어 유로 내의 공기를 이동시키는 팬 모듈(50)을 구비할 수 있다.1A to 1C , a cleaner 100a, which is an example of a
노즐 모듈(70)은, 외부의 공기를 흡입하도록 구비된 노즐부(71)와, 노즐부(71)에서 길게 연장되는 연장관(73)을 포함할 수 있다.The
연장관(73)은, 노즐부(71)와 흡입부(11)를 연결한다. 연장관(73)은, 노즐부(71)에서 흡입된 공기가 흡입 유로(P) 내로 유입되도록 안내한다. 연장관(73)의 일측 단부는 메인 바디(10)의 흡입부(11)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 사용자는 노즐부(71)를 바닥에 놓은 상태에서 핸들(30)을 잡고 노즐부(71)를 이동시키면서 청소할 수 있다. The
메인 바디(10)는, 배기구(10a)를 형성하는 배출 커버(12), 분리된 먼지를 저장하기 위한 먼지 수집부(13), 내부에 팬 모듈(50)을 수용하는 팬 모듈 하우징(14)을 포함할 수 있다.The
배출 커버(12)는 메인 바디(10)의 상측 표면을 형성할 수 있다. 배출 커버(12)는 팬 모듈 하우징(14)의 상측부를 덮어준다.The
먼지 수집부(13)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 먼지 수집부(13)는 팬 모듈 하우징(14)의 하측에 배치될 수 있다. 이에 따르면, 먼지 수집부(13)의 내부에 먼지의 저장 공간이 형성될 수 있다.The
팬 모듈 하우징(14)은, 먼지 수집부(13)에서 상측으로 연장되어 형성될 수 있다. 팬 모듈 하우징(14)은 원통형으로 형성된다. 팬 모듈 하우징(14)의 후측에 핸들(30)의 연장부(31)가 배치될 수 있다.The
팬 모듈 하우징(14) 내에, 팬 모듈(50)이 배치될 수 있다.Within the
팬 모듈(50)은, 임펠러(51)를 회전시키는 흡입 모터(230)를 포함한다. 흡입 모터(230)는 먼지 분리부(20)의 상방에 위치할 수 있다. The
흡입 모터(230)의 하측에 임펠러(51)가 배치될 수 있다. 임펠러(51)는, 흡입 모터(230)와 결합하여, 흡입 모터(230)의 회전력에 의해, 회전한다. The
한편, 임펠러(510)는, 유로(P) 내의 공기가 배기구(10a)를 통해 배출되도록, 회전에 의해 공기를 가압할 수 있다.Meanwhile, the impeller 510 may pressurize the air by rotation so that the air in the flow path P is discharged through the
한편, 청소기(100a)는 흡입 모터(230)의 제어를 위한 모터 구동부(220)를 포함할 수 있다. 모터 구동부(220)는 흡입 모터(230)와 먼지 수집부(13)의 사이에 배치될 수 있다. 한편, 모터 구동부(220)는, PCB 회로 기판 상에 배치되는 회로 소자를 구비할 수 있다. Meanwhile, the cleaner 100a may include a
핸들(30)은, 상하 방향으로 연장되며 추가 연장부(32)를 포함한다. 추가 연장부(32)는 메인 바디(10)와 전후 방향으로 이격될 수 있다. 사용자는 추가 연장부(32)를 쥐고 청소기(100a)를 이용할 수 있다. 추가 연장부(32)의 상단은 연장부(31)의 후단에 연결된다. 추가 연장부(32)의 하단은 배터리 하우징(40)에 연결된다.The
추가 연장부(32)에는, 사용자가 추가 연장부(32)를 잡은 상태에서 손이 추가 연장부(32)의 길이 방향(상하 방향)으로 이동되는 것을 방지하기 위한 이동 제한부(32a)가 구비될 수 있다. 이동 제한부(32a)는 추가 연장부(32)에서 전방을 향하여 돌출될 수 있다. The
이동 제한부(32a)는 연장부(31)와 상하로 이격되어 배치된다. 사용자는 추가 연장부(32)를 쥔 상태에서, 사용자의 쥔 손의 일부 손가락은 이동 제한부(32a)의 상방에 위치되고, 나머지 손가락은 이동 제한부(32a)의 하방에 위치되도록 구비된다. The
핸들(30)은 상측과 후방의 사이 방향을 바라보는 경사면(33)을 포함할 수 있다. 경사면(33)은 연장부(31)의 후면을 위치할 수 있다. 경사면(33)에 입력부(3)가 배치될 수 있다.The
배터리(Bt)는 팬 모듈(50)로 전원을 공급할 수 있다. 배터리(Bt)는 소음 제어 모듈로 전원을 공급할 수 있다. 배터리(Bt)는 배터리 하우징(40)의 내부에 분리 가능하게 배치될 수 있다.The battery Bt may supply power to the
배터리 하우징(40)은 메인 바디(10)의 후측에 결합된다. 배터리 하우징(40)은 핸들(30)의 하측에 배치된다. 배터리 하우징(40)의 내부에 배터리(Bt)가 수용된다. 배터리 하우징(40)에는 배터리(Bt)에서 발생하는 열을 외부로 배출시키기 위한 방열홀이 형성될 수 있다.The
한편, 배기구(10a)는, 특정 방향(예를 들어, 상측 방향)을 바라보게 배치될 수 있다. 복수 개의 배기구(10a)는, 복수의 배기 가이드(12a)에 의해, 원주 방향으로 서로 분할될 수 있다. 복수 개의 배기구(10a)는, 원주 방향을 따라 서로 일정 간격 이격되어 배열될 수 있다.Meanwhile, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 다른 예인 드라이어의 사시도이다.2 is a perspective view of a dryer that is another example of a home appliance according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이어(100b)는, 흡입된 공기가 외부로 배출되도록 안내하는 유로를 형성하는 메인 바디(CAS), 메인 바디(CAS)의 후측에 연결되는 케이블(CAB), 메인 바디(CAS)의 전방에 탈부착 가능하게 결합되며, 유로 내의 공기가 배기구(OTa)를 통해 배출하는 전방 케이스(CASb)를구비할 수 있다.Referring to the drawings, the
한편, 드라이어(100b)의 메인 바디(CAS)에는, 외부의 공기를 흡입하기 위해 개구가 형성된 흡입구(INa)가 형성될 수 있다.On the other hand, the main body (CAS) of the dryer (100b), the suction port (INa) formed with an opening for sucking in the external air may be formed.
드라이어(100b)는, 흡입구(INa)의 내측에, 배치되며, 로(P) 상에 배치되어 유로 내의 공기를 이동시키기 위해 회전하는 팬(FAN)과, 팬(FAN) 구동시키는 모터 구동부(도 3의 220)을 구비할 수 있다.The
한편, 드라이어(100b)는, 메인 바디(CAS)의 손잡이 부분에 형성되어, 드라이어(100b)의 동작 설정을 위해 조작되는 동작키(117a), 전원 온/오프 설정을 위해 동작하는 전원키(117b), 그리고, 드라이어(100b)의 동작 상태의 표시를 위한 디스플레이(118)를 구비할 수 있다.On the other hand, the dryer (100b) is formed on the handle portion of the main body (CAS), the operation key (117a) operated to set the operation of the dryer (100b), the power key (117b) operated to set the power on / off ), and may be provided with a
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 내부 블록도의 일예이다.3 is an example of an internal block diagram of a home appliance according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 홈 어플라이언스(100)는, 팬(FAN)을 회전시키는 모터(230)와, 모터(230)를 구동하는 구동부(220)와, 전원을 공급하는 전원 공급부(270)와, 조작키(117)와, 디스플레이(118)와, 홈 어플라이언스(100) 내의 각 유닛을 제어하는 제어부(210)를 구비할 수 있다.Referring to the drawings, the
특히, 제어부(210)는, 모터 구동부(220)를 제어할 수 있다.In particular, the
홈 어플라이언스(100)는, 제어부(210)의 제어 동작에 의해, 제어될 수 있다. 특히, 제어부(210)는, 모터 구동부(220)를 제어할 수 있다.The
모터 구동부(220)는, 모터(230)를 구동하게 된다. 이에 따라, 팬(FAN)이 모터(230)에 의해 회전하게 된다. The
제어부(210)는, 조작키(117)로부터 동작 신호를 입력받아 동작을 한다. The
조작키(117)는, 홈 어플라이언스(100)의 동작 설정을 위해 조작되는 동작키(117a), 전원 온/오프 설정을 위해 동작하는 전원키(117b)를 구비할 수 있다.The
제어부(210)는, 동작키(117a)의 조작에 따라, 홈 어플라이언스(100)에서 모터의 속도 또는 모터의 동작 기간 등이 가변되도록 제어할 수 있다. The
예를 들어, 제어부(210)는, 동작키(117a)의 조작에 따라, 모터(230)의 회전 속도를 가변하거나, 히터(미도시)가 동작하도록 제어할 수 있다.For example, the
또한, 제어부(210)는, 디스플레이(118)를 제어하여, 모터의 속도 정보, 모터의 동작 정보 등을 표시하도록 제어할 수 있다.Also, the
한편, 제어부(210)는, 모터 구동부(220)를 제어하며, 모터 구동부(220)는, 모터(230)를 동작시키도록 제어한다. 이때, 모터(230) 내부 또는 외부에는, 모터의 회전자 위치를 감지하기 위한, 위치 감지부가 구비되지 않는다. 즉, 모터 구동부(220)는, 센서리스(sensorless) 방식에 의해 모터(230)를 제어할 수 있다.Meanwhile, the
모터 구동부(220)는, 모터(230)를 구동시키기 위한 것으로, 인버터(미도시), 및 인버터 제어부(미도시), 모터(230)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력전류 검출부(도 5의 E)를 구비할 수 있다. 또한, 모터 구동부(220)는, 인버터(미도시)에 입력되는 직류 전원을 공급하는, 컨버터 등을 더 포함하는 개념일 수 있다. The
예를 들어, 모터 구동부(220) 내의 인버터 제어부(도 5의 430)는, 출력 전류(io)에 기초하여, 모터(230)의 회전자 위치를 추정한다. 그리고, 추정된 회전자 위치에 기초하여, 모터(230)가 회전하도록 제어한다. For example, the inverter control unit ( 430 in FIG. 5 ) in the
구체적으로, 인버터 제어부(도 5의 430)가, 출력 전류(io)에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호(도 5의 Sic)를 생성하여, 인버터(미도시)로 출력하면, 인버터(미도시)는 고속 스위칭 동작을 하여, 소정 주파수의 교류 전원을 모터(230)에 공급한다. 그리고, 모터(230)는, 소정 주파수의 교류 전원에 의해, 회전하게 된다. Specifically, the inverter controller ( 430 in FIG. 5 ) generates a pulse width modulation (PWM) switching control signal (Sic in FIG. 5 ) based on the output current io and outputs it to an inverter (not shown). Then, the inverter (not shown) performs a high-speed switching operation to supply AC power of a predetermined frequency to the
모터 구동부(220)에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다. The
도 4는 도 3의 모터 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시하고, 도 5는 도 4의 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.FIG. 4 illustrates an example of an internal block diagram of the motor driving apparatus of FIG. 3 , and FIG. 5 is an example of an internal circuit diagram of the motor driving apparatus of FIG. 4 .
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 센서리스(sensorless) 방식으로 모터를 구동하기 위한 것으로서, 인버터(420), 인버터 제어부(430)를 포함할 수 있다.Referring to the drawings, the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 컨버터(410), dc 단 전압 검출부(B), dc단 커패시터(C), 출력전류 검출부(E)를 포함할 수 있다. 또한, 구동부(220)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.In addition, the
이하에서는, 도 4, 및 도 5의 모터 구동장치(220) 내의 각 구성 유닛들의 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, operations of the respective constituent units in the
리액터(L)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다. The reactor L is disposed between the commercial
입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.Input current detection section (A), it is possible to detect the input current (i s) to be inputted from the commercial
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다. The
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 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, six diodes may be used in the form of a bridge.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. Meanwhile, as the
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.When the
dc단 커패시터(C)는, 입력되는 직류 전원을 저장할 수 있다. 도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. The dc terminal capacitor C may store input DC power. In the drawings, one element is exemplified as a dc terminal capacitor (C), but a plurality of elements may be provided to ensure element stability.
한편, 도면에서는, 컨버터(410)의 출력단에 접속되는 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않고, 직류 전원이 바로 입력될 수도 있다. 예를 들어, 배터리(BT)로부터의 직류 전원이 dc단 커패시터(C)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.Meanwhile, in the drawings, it is illustrated as being connected to the output terminal of the
한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다. On the other hand, since DC power is stored at both ends of the dc terminal capacitor C, this may be referred to as a dc terminal or a dc link terminal.
dc 단 전압 검출부(B)는 dc단 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.The dc terminal voltage detection unit B may detect the dc terminal voltage Vdc that is both ends of the dc terminal capacitor C. To this end, the dc terminal voltage detection unit B may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected dc terminal voltage Vdc may be input to the
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(230)에 출력할 수 있다. The
인버터(420)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 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(230)에 출력되게 된다. The switching elements in the
인버터 제어부(430)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.The
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 6을 참조하여 후술한다.The
출력전류 검출부(E)는, 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 상전류(phase current), 즉 출력전류(io)를 검출할 수 있다. The output current detection unit E may detect a phase current flowing between the three-
출력전류 검출부(E)는, 도면과 같이, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출하기 위해, 인버터(420)와 모터(230)에 배치될 수 있다. The output current detection unit E may be disposed in the
출력전류 검출부(E)는, 도면과 같이, 3개의 저항 소자를 구비할 수 있다. 3개의 저항 소자를 통해, 모터(230)에 흐르는 출력 전류(io)인 상 전류(phase current)(ia,ib,ic)를 검출할 수 있다. 검출된 출력전류(ia,ib,ic)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(ia,ib,ic)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다.As shown in the figure, the output current detection unit E may include three resistance elements. Through the three resistor elements, it is possible to detect a phase current (ia, ib, ic) that is an output current (io) flowing through the
한편, 본 명세서에서는, 출력전류로 ia,ib,ic 또는 io를 혼용하여 사용한다.Meanwhile, in this specification, ia, ib, ic, or io are used interchangeably as the output current.
한편, 도면과 달리, 출력전류 검출부(E)는, 2개의 저항 소자를 구비할 수 있다. 나머지 한 상의 상전류는, 삼상 평형을 이용하여, 연산할 수 있다.Meanwhile, unlike the drawing, the output current detection unit E may include two resistance elements. The phase current of the other phase can be calculated using the three-phase balance.
한편, 도면과 달리, 출력전류 검출부(E)는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되며, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 구비하여, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출할 수도 있다. 이러한 방식을 1 션트 방식이라 명명할 수 있다.On the other hand, unlike the figure, the output current detection unit (E) is disposed between the dc terminal capacitor (C) and the inverter (420), and includes one shunt resistor (Rs), the current flowing through the motor (230) can also be detected. This method may be referred to as a one-shunt method.
1 션트 방식에 따르면, 출력전류 검출부(E)는, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 사용하여, 인버터(420)의 하암 스위칭 소자의 턴 온시, 시분할로, 모터(230)에 흐르는 출력 전류(idc)인 상 전류(phase current)를 검출할 수 있다.According to the 1 shunt method, the output current detection unit (E) uses one shunt resistor element (Rs) to turn on the lower arm switching element of the
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 병행하여 기술할 수도 있다. The detected output current i o may be applied to the
한편, 삼상 모터(230)는, 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. Meanwhile, the three-
이러한 모터(230)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
도 6은 도 5의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.6 is an internal block diagram of the inverter control unit of FIG. 5 .
도 6을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(310), 속도 연산부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 및 스위칭 제어신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic) 또는 추정된 전류를 이용하여, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환할 수 있다.The
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. Meanwhile, the
속도 연산부(320)는, 축변환부(310)에서 축변화된 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)에 기초하여, 연산된 위치()와 연산된 속도()를 출력할 수 있다.The
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(335)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, 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.Next, 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 , 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(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.Then, the
스위칭 제어 신호 출력부(360)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. The switching control
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 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 a gate of each switching element in the
한편, 모터 구동장치(100)는, 고속 회전이 가능한 고속 모터(230)를 구동할 수 있다. 이때의 고속 모터(230)는, 최대 속도가 10만rpm 이상인 것이 바람직하다.Meanwhile, the
한편, 이러한 고속 모터(230)의 경우, 모터 설계의 제약으로 인하여, 인덕턴스를 증대시키는 것이 어렵게 된다. 특히, 고속 모터(230)의 공간 상의 제약으로 인하여, 인덕턴스를 증대시키는 것이 어렵게 된다. On the other hand, in the case of the high-
이와 같이, 인덕턴스가 작은 모터 구동시, 전류 품질이 좋지 않으며, 따라서, 별도의 인덕터 필터 등이 필요하게 된다.As such, when a motor having a small inductance is driven, the current quality is not good, and thus, a separate inductor filter is required.
한편, 고전압을 이용하여, 고속 모터(230) 구동시, 샘플링 및 스위칭시의 주파수 제약이 있으며, 이에 따라, 낮은 스위칭 주파수 사용시 전류 품질이 저하되게 된다.On the other hand, when the high-
또한, 구동 주파수 대비 샘플링 주파수의 비율이 낮기 때문에, 스위칭을 통한 정현파 합성이 어렵게 되며, 결국 전류 품질이 저하되게 된다.In addition, since the ratio of the sampling frequency to the driving frequency is low, it is difficult to synthesize a sine wave through switching, and consequently, the current quality is deteriorated.
이에 따라, 본 발명에서는, 인버터 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있는 방안을 제시한다.Accordingly, the present invention proposes a method for improving the efficiency of the
또한, 본 발명에서는, 인버터 스위칭 제어에 필요한 샘플링 횟수를 저감하여 모터를 고속 구동할 수 있는 방안을 제시한다.In addition, the present invention proposes a method capable of driving a motor at high speed by reducing the number of sampling times required for inverter switching control.
또한, 본 발명에서는,인버터 스위칭 저감을 통한 인버터 효율을 개선하면서, 모터의 토크 리플을 저감할 수 있는 방안을 제시한다. 이에 대해서는, 도 7 이하를 참조하여 기술한다.In addition, the present invention proposes a method capable of reducing the torque ripple of the motor while improving inverter efficiency by reducing inverter switching. This will be described with reference to FIG. 7 and below.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 동작방법을 나타내는 순서도이고, 도 8 내지 도 14b는 도 7의 동작방법의 설명에 참조되는 도면이다.7 is a flowchart illustrating an operation method of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 8 to 14B are diagrams referenced in the description of the operation method of FIG. 7 .
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)의 출력 전류 검출부(E)는, 모터(230)에 흐르는 출력 전류(io)를 검출할 수 있다(S710).First, the output current detection unit E of the
그리고, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(io)에 기초하여, 스위칭 주파수를 가변할 수 있다(S720).In addition, the
그리고, 인버터 제어부(430)는, 스위칭 주파수에 기초하아ㅕ 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다(S730).Then, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 회전 주파수에 정수배의 스위칭 주파수로, 인버터(420)가 구동되도록 제어할 수 있다. 즉, 모터(230)의 회전 주파수에 동기되어, 인버터(420)가 구동되도록 제어할 수 있다. 이에 의하면, 모터(230)의 회전 속도가 증가할수록, 회전 주파수가 증가하며, 따라서, 인버터(420)의 스위칭 주파수도 증가할 수 있게 된다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다.Meanwhile, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 속도가 제1 속도 미만인 경우, 모터(230)의 1 회전 동안, 제1 횟수의 출력 전류 샘플링을 수행하여, 제1 횟수의 출력 전류 샘플링에 기초하여, 인버터(420)를 제어하며, 모터(230)의 속도가 제1 속도 이상인 경우, 모터(230)의 1 회전 동안, 제1 횟수 보다 적은 제2 횟수의 출력 전류 샘플링을 수행하여, 제2 횟수의 출력 전류 샘플링에 기초하여, 인버터(420)를 제어한다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다. 또한, 인버터(420) 스위칭 제어에 필요한 샘플링 횟수를 저감하여 모터(230)를 고속 구동할 수 있게 된다. 한편, 인버터(420) 스위칭 저감을 통한 인버터(420) 효율을 개선할 수 있으며, 모터(230)의 토크 리플을 저감할 수 있게 된다.On the other hand, when the speed of the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 속도에 따라, 인버터(420)의 스위칭 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다.Meanwhile, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 속도에 따라, 출력 전류에 대한 샘플링 주파수가 가변되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다.Meanwhile, the
도 8은 공간 벡터 기반의 복수의 섹터 영역에서, 각각 샘플링 시점을 도시한 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating sampling time points in a plurality of sector areas based on a space vector.
도면을 참조하면, SPa에 대응하는 샘플링 시점은, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링 시점에 대응하며, SPb에 대응하는 샘플링 시점은, 섹터 중앙 외의 다른 샘플링의 샘플링 시점을 나타낸다.Referring to the drawing, a sampling time corresponding to SPa corresponds to a sampling time corresponding to the sector center, and a sampling time corresponding to SPb indicates a sampling time of sampling other than the sector center.
도면에서는, 공간 벡터 기반의 6개의 섹터 영역 내에, 총 18개의 샘플링 시점이 있으며, 하나의 섹터에, 1개의 섹터 중앙에 대응하는 샘플링 시점과, 2개이 대른 샘플링 시점이 배치될 수 있다.In the drawing, there are a total of 18 sampling points in a space vector-based six sector area, and a sampling point corresponding to the center of one sector and two different sampling points may be arranged in one sector.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간과 다르도록 제어할 수 있다. On the other hand, the
예를 들어, SPa에 대응하는 샘플링 기간이, SPb에 대응하는 샘플링 기간과 다를 수 있다.For example, a sampling period corresponding to SPa may be different from a sampling period corresponding to SPb.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 속도가 증가할수록, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다.Meanwhile, as the speed of the
예를 들어, 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 속도가 증가할수록, SPa에 대응하는 샘플링 기간이, SPb에 대응하는 샘플링 기간 보다 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다.For example, the
한편, 도 9a는 도 8과 유사하게, 공간 벡터 기반의 6개의 섹터 영역 내에, 총 18개의 샘플링 시점을 예시한다. 즉, 모터(230)의 전기적 1회전 동안, 18개의 출력 전류 샘플링이 수행될 수 있다.Meanwhile, FIG. 9A exemplifies a total of 18 sampling points in 6 sector regions based on a space vector, similar to FIG. 8 . That is, during one electrical rotation of the
다음, 도 9b는 도 9a와 달리, 공간 벡터 기반의 6개의 섹터 영역 내에, 총 9개의 샘플링 시점을 예시한다. 즉, 모터(230)의 전기적 1회전 동안, 9개의 출력 전류 샘플링이 수행될 수 있다.Next, unlike FIG. 9A, FIG. 9B illustrates a total of nine sampling points in six sector regions based on a space vector. That is, during one electrical rotation of the
즉, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 속도가 증가할수록, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 각 섹터 영역 내에서, 샘플링되는 샘플링 횟수가 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다. 또한, 인버터(420) 스위칭 제어에 필요한 샘플링 횟수를 저감하여 모터(230)를 고속 구동할 수 있게 된다. That is, as the speed of the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 1 회전 동안, 인버터(420)가, 7 회 스위칭 또는 9 회 스위칭되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다.In addition, the
즉, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 1 회전 동안, 인버터(420)에 7 개의 펄스 또는 9 개의 펄스가 인가되도록 제어할 수 있다.That is, the
이와 같이, 인버터(420)가, 7 회 스위칭 또는 9 회 스위칭되거나, 인버터(420)에 7 개의 펄스 또는 9 개의 펄스가 인가되는 경우, 공간 벡터 변조 방식 기준으로 대칭 스위칭이 수행되므로, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다. 한편, 샘플링 간격이 줄어들수록, 전류 리플이 줄어들 수 있게 된다. As such, when the
도 10a는, 인버터 스위칭시, 샘플링 기간이 Psfa인 것을 예시하며, 도 10b는, 샘플링 기간이 도 10a 보다 작은 Psfb인 것을 예시한다.10A illustrates that the sampling period is Psfa when the inverter is switched, and FIG. 10B illustrates that the sampling period is Psfb that is smaller than that of FIG. 10A.
도 10a에 의하면, 모터(230)의 전기적 1회전 동안, 7 개의 펄스 또는 9 개의 펄스 인가를 위해, 18개의 출력 전류 샘플링이 필요하다. 이에 따라, 모터(230)의 최대 속도는 대략 13만 rpm 으로 제한될 수 있다.Referring to FIG. 10A , in order to apply 7 or 9 pulses during one electrical rotation of the
한편, 도 10b에 의하면, 모터(230)의 전기적 1회전 동안, 7 개의 펄스 또는 9 개의 펄스 인가를 위해, 9개의 출력 전류 샘플링이 필요하다. 이에 따라, 모터(230)의 최대 속도는 대략 26만 rpm 으로 제한될 수 있다.Meanwhile, according to FIG. 10B , 9 output current samplings are required to apply 7 or 9 pulses during one electrical rotation of the
즉, 도 10a에 비해, 도 10b와 같이, 샘플링 기간이 작아지는 경우, 모터(230)의 최대 속도의 증가가 가능하게 되므로, 고속 구동을 수행할 수 있게 된다.That is, compared to FIG. 10A , as shown in FIG. 10B , when the sampling period is reduced, the maximum speed of the
한편, 도 11과 같이, 공간 벡터 기반의 6개의 섹터 영역 내에, 총 18개의 출력 전류 샘플링되는 경우, 실제 모터(230)의 회전자 위치가, 샘플링 시점과 다를 수 있으므로, 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 회전자 위치에 따른 보상값을 적용하여, 삼상 스위칭 소자의 턴 온 시간과 관련된 T1,T2,T0를 연산하는 것이 바람직하다.Meanwhile, as shown in FIG. 11 , when a total of 18 output currents are sampled in the space vector-based 6 sector regions, the actual rotor position of the
예를 들어, 인버터 제어부(430)는, 도 12와 같은 T1,T2,T0에 따라, 인버터(420)의 삼상 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc)의 턴 온 기간을 연산할 수 있다.For example, the
한편, T1은 삼상 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 중 한 상 스위칭 소자만 턴 온되는 경우를 나타내며, T2는 삼상 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 중 두 상 스위칭 소자만 턴 온되는 경우를 나타내며, T0은 삼상 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 모두가 턴 온 또는 턴 오프되는 경우를 나타낸다.Meanwhile, T1 denotes a case in which only one phase switching element among the three-phase switching elements Sa, Sb, and Sc is turned on, and T2 denotes a case in which only two phase switching elements among the three-phase switching elements Sa, Sb, Sc are turned on. , and T0 represents a case in which all of the three-phase switching elements Sa, Sb, and Sc are turned on or off.
도 12b는, 1과 2 위치의 스위칭을 구현하기 위해, 전기각 20도에 대응하는 Sp1 위치에서, 출력 전류 샘플링이 수행되는 것을 예시한다. 12B illustrates that output current sampling is performed at a position Sp1 corresponding to an electrical angle of 20 degrees to implement switching of
인버터 제어부(430)는, Sp1 위치에서의 샘플링 시점의 정보(Ts), 및 dc단 전압(Vdc), 및 전압 지령치의 크기에 따라, 상술한 T1,T2,T0를 각각 연산할 수 있다.The
도 12c는, Sp1 위치에서의 샘플링 시점의 정보(Ts), 및 dc단 전압(Vdc), 및 전압 지령치의 크기에 따라, 연산된 T1,T2,T0에 따른, 인버터(420)의 삼상 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc)의 턴 온 기간을 예시한다.12C is a three-phase switching element of the
도 13a는 Tcs에서 섹터 변경이 발생되며, 2개의 샘플링 구간(Tsb)에서의 유효 벡터에 따른 삼상 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc)의 턴 온 타이밍을 예시한다.13A illustrates the turn-on timing of the three-phase switching elements Sa, Sb, and Sc according to effective vectors in two sampling periods Tsb in which a sector change occurs in Tcs.
한편, 도 13b는, 섹터 변경 구간(SSP)를 예시한다.Meanwhile, FIG. 13B illustrates a sector change interval (SSP).
도 13b와 같이, 공간 벡터 기반의 6개의 섹터 영역 중, 제1 섹터에서 제2 섹터로 섹터 변경시, 제3 섹터에서 제4 섹터로 섹터 변경시, 제5 섹터에서 제6 섹터로 섹터 변경시, 제6 섹터에서 제1 섹터로 섹터 변경시, 제2 섹터에서 제3 섹터로 섹터 변경시, 제4 섹터에서 제5 섹터로 섹터 변경시, 도 13a에서 도시된 두 샘플링 구간(Tsb)에서의 샘플링 시간과, 유효벡터 시간(T1,T2)가 동일할 수 있다.As shown in FIG. 13B , among six sector areas based on a space vector, when a sector is changed from a first sector to a second sector, when a sector is changed from a third sector to a fourth sector, when a sector is changed from a fifth sector to a sixth sector , when the sector is changed from the sixth sector to the first sector, when the sector is changed from the second sector to the third sector, when the sector is changed from the fourth sector to the fifth sector, in the two sampling periods Tsb shown in FIG. 13A . The sampling time and the effective vector time (T1, T2) may be the same.
도 13c는, 인버터(420)에 7 개의 펄스가 인가시, 모터의 이용률(Modulation Index), 각도, 및 고조파(THD)와 관련한 곡선(CVa)를 예시한다.13C illustrates a curve CVa related to a modulation index, an angle, and a harmonic (THD) of a motor when 7 pulses are applied to the
도면을 참조하면, 모터의 이용률이 증가할수록, 고조파 성분은 낮아지며, 각도도 낮아질 수 있게 된다.Referring to the drawings, as the utilization rate of the motor increases, the harmonic component is lowered, and the angle can be lowered.
도 13d는, 인버터(420)에 9 개의 펄스가 인가시, 모터의 이용률, 각도, 및 고조파(THD)와 관련한 곡선(CVb)를 예시한다.FIG. 13D illustrates a curve CVb related to the motor utilization, angle, and harmonics (THD) when nine pulses are applied to the
도면을 참조하면, 모터의 이용률이 증가할수록, 고조파 성분은 낮아지며, 각도도 낮아질 수 있게 된다.Referring to the drawings, as the utilization rate of the motor increases, the harmonic component is lowered, and the angle can be lowered.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되며, 전압 이용률이 제1 기준치 이상인 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다. On the other hand, the
여기서 제1 기준치는, 대략 0.8에 대응할 수 있다. Here, the first reference value may correspond to approximately 0.8.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다.On the other hand, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)의 모터(230)의 최대 회전 속도는, 10만 rpm 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230)를 고속 구동할 수 있게 된다. Meanwhile, the maximum rotation speed of the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 1 회전 동안, 인버터(420)에 7 개의 펄스가 인가되며, 전압 이용률이 제1 기준치 이상인 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다.Meanwhile, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 1 회전 동안, 인버터(420)에 9 개의 펄스가 인가되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 인버터(420) 전류의 고조파를 저감하면서 모터(230) 효율을 개선할 수 있게 된다.On the other hand, the
도 14a는, 인버터(420)에 7 개의 펄스가 인가시, 모터의 이용률(Modulation Index), 대비 고조파(THD)와 관련한 곡선(CVa1,CVa2)를 예시한다.14A illustrates curves CVa1 and CVa2 related to the modulation index and contrast harmonics (THD) of the motor when 7 pulses are applied to the
특히, 본 발명의 실시예에 의한 동기 스위칭에 따른, 샘플링 가변에 의한, CVa2에 의하면, 동기 스위칭만 수해되는 CVa1에 비해, 전압 이용률이 낮을 때, 고조파(THD) 성분이 상당히 저감되는 것을 알 수 있다.In particular, according to the CVa2 by the sampling variable according to the synchronous switching according to the embodiment of the present invention, compared to the CVa1 in which only the synchronous switching is performed, it can be seen that the harmonic (THD) component is significantly reduced when the voltage utilization is low. have.
도 14b는, 인버터(420)에 9 개의 펄스가 인가시, 모터의 이용률(Modulation Index), 대비 고조파(THD)와 관련한 곡선(CVb1,CVb2,,CVb3)를 예시한다.14B illustrates curves CVb1 , CVb2 , and CVb3 related to a motor modulation index and contrast harmonic THD when nine pulses are applied to the
특히, 본 발명의 실시예에 의한 동기 스위칭에 따른, 샘플링 가변에 의한, CVb3에 의하면, 동기 스위칭만 수해되는 CVb2 또는 동기 스위칭이 수행되지 않는 CVb1에 비해, 고조파(THD) 성분이 상당히 저감되는 것을 알 수 있다.In particular, according to CVb3 by sampling variable sampling according to synchronous switching according to an embodiment of the present invention, compared to CVb2 in which only synchronous switching is performed or CVb1 in which synchronous switching is not performed, the harmonic (THD) component is significantly reduced Able to know.
특히, 전압 이용률이 낮거나 높아도, 본 발명의 실시예에 의한 동기 스위칭에 따른, 샘플링 가변에 의한, CVb3에 의하면, 고조파(THD) 성분이 상당히 저감되는 것을 알 수 있다.In particular, it can be seen that even when the voltage utilization ratio is low or high, the harmonic (THD) component is significantly reduced according to the CVb3 due to the sampling variable according to the synchronous switching according to the embodiment of the present invention.
또한, 전압 이용률이 높아질수록, CVb3에 의하면, CVb2 또는 CVb1에 비해, 고조파(THD) 성분의 차이가 더 커지는 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the difference in the harmonic (THD) component becomes larger according to CVb3 as compared to CVb2 or CVb1 as the voltage utilization rate increases.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 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.A motor driving device and a home appliance having the same according to an embodiment of the present invention, the configuration and method of the embodiments described above are not limitedly applicable, but the embodiments are each so that various modifications can be made. All or some of the embodiments may be selectively combined and configured.
한편, 본 발명의 모터 구동방법 또는 홈 어플라이언스의 동작방법은, 모터 구동장치 또는 홈 어플라이언스에 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. On the other hand, the motor driving method or the home appliance operating method of the present invention can be implemented as a processor-readable code on a processor-readable recording medium provided in the motor driving device or the home appliance. The processor-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by the processor is stored.
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.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims Various modifications are possible by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.
Claims (18)
스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 모터에 출력하는 인버터;
상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
검출되는 상기 출력 전류에 기초하여, 상기 인버터를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 모터의 속도가 제1 속도 미만인 경우, 상기 모터의 1 회전 동안 상기 모터에 흐르는 출력 전류의 샘플링을 제1 횟수 수행하고, 상기 제1 횟수의 샘플링에 기초하여 상기 인버터를 제어하며,
상기 모터의 속도가 상기 제1 속도 이상인 경우, 상기 모터의 1 회전 동안 상기 모터에 흐르는 출력 전류의 샘플링을 상기 제1 횟수 보다 적은 제2 횟수 수행하고, 상기 제2 횟수의 샘플링에 기초하여 상기 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.motor;
an inverter that converts dc power supply into AC power by a switching operation and outputs the converted AC power to the motor;
an output current detection unit detecting an output current flowing through the motor;
Based on the detected output current, a control unit for controlling the inverter; includes,
The control unit is
When the speed of the motor is less than the first speed, the sampling of the output current flowing through the motor during one rotation of the motor is performed a first number of times, and the inverter is controlled based on the sampling of the first number of times,
When the speed of the motor is equal to or greater than the first speed, sampling of the output current flowing through the motor during one rotation of the motor is performed a second number of times less than the first number of times, and based on the second number of sampling, the inverter Motor driving device, characterized in that for controlling.
상기 제어부는,
상기 모터의 회전 주파수에 정수배의 스위칭 주파수로, 상기 인버터가 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.According to claim 1,
The control unit is
A motor driving apparatus, characterized in that the inverter is controlled to be driven at a switching frequency of an integer multiple of the rotation frequency of the motor.
상기 제어부는,
상기 모터의 속도에 따라, 상기 인버터의 스위칭 주파수가 가변되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.According to claim 1,
The control unit is
The motor driving apparatus, characterized in that the control so that the switching frequency of the inverter is variable according to the speed of the motor.
상기 제어부는,
상기 모터의 속도에 따라, 상기 출력 전류에 대한 샘플링 주파수가 가변되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.According to claim 1,
The control unit is
The motor driving apparatus, characterized in that the control so as to vary the sampling frequency for the output current according to the speed of the motor.
상기 제어부는,
상기 모터의 속도가 증가할수록, 공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 각 섹터 영역 내에서, 샘플링되는 샘플링 횟수가 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.According to claim 1,
The control unit is
The motor driving apparatus according to claim 1, wherein as the speed of the motor increases, the number of times of sampling in each sector area of the space vector area in the space vector modulation method is controlled to decrease.
상기 제어부는,
공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간과 다르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.According to claim 1,
The control unit is
Motor driving, characterized in that when a plurality of sampling is performed within one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, the sampling period of the sampling corresponding to the sector center is controlled to be different from the sampling period of other sampling Device.
상기 제어부는,
상기 모터의 속도가 증가할수록, 상기 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.7. The method of claim 6,
The control unit is
and controlling a sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector to be smaller than a sampling period of other sampling as the speed of the motor increases.
상기 제어부는,
상기 모터의 1 회전 동안, 상기 인버터가, 7 회 스위칭 또는 9 회 스위칭되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.According to claim 1,
The control unit is
A motor driving apparatus, characterized in that during one rotation of the motor, the inverter is controlled to be switched 7 times or 9 times.
상기 제어부는,
상기 모터의 1 회전 동안, 상기 인버터에 7 개의 펄스 또는 9 개의 펄스가 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.According to claim 1,
The control unit is
During one rotation of the motor, 7 pulses or 9 pulses are controlled to be applied to the inverter.
상기 제어부는,
공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되며, 전압 이용률이 제1 기준치 이상인 경우, 상기 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.10. The method of claim 9,
The control unit is
In the space vector modulation method, when a plurality of sampling is performed within one sector area of the space vector area and the voltage utilization ratio is equal to or greater than the first reference value, the sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector is longer than the sampling period of other sampling. A motor driving device, characterized in that it is controlled to be small.
상기 제어부는,
공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.10. The method of claim 9,
The control unit is
Motor characterized in that when a plurality of sampling is performed within one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, the sampling period of the sampling corresponding to the sector center is controlled to be smaller than the sampling period of the other sampling. drive device.
상기 모터의 최대 회전 속도는, 10만 rpm 이상인 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.According to claim 1,
The maximum rotation speed of the motor is a motor driving device, characterized in that 100,000 rpm or more.
스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 모터에 출력하는 인버터;
상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
검출되는 상기 출력 전류에 기초하여, 상기 인버터를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 모터의 회전 주파수에 정수배의 스위칭 주파수로, 상기 인버터가 구동되도록 제어하며,
공간 벡터 변조 방식에서의 공간 벡터 영역의 하나의 섹터 영역 내에 복수의 샘플링이 수행되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간과 다르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.motor;
an inverter that converts dc power supply into AC power by a switching operation and outputs the converted AC power to the motor;
an output current detection unit detecting an output current flowing through the motor;
Based on the detected output current, a control unit for controlling the inverter; includes,
The control unit is
Controlling the inverter to be driven at a switching frequency that is an integer multiple of the rotation frequency of the motor,
Motor driving, characterized in that when a plurality of sampling is performed within one sector area of the space vector area in the space vector modulation method, the sampling period of the sampling corresponding to the sector center is controlled to be different from the sampling period of other sampling Device.
상기 제어부는,
상기 모터의 속도가 증가할수록, 상기 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.14. The method of claim 13,
The control unit is
and controlling a sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector to be smaller than a sampling period of other sampling as the speed of the motor increases.
상기 제어부는,
상기 모터의 속도가 증가할수록, 상기 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.14. The method of claim 13,
The control unit is
and controlling a sampling period of the sampling corresponding to the center of the sector to be smaller than a sampling period of other sampling as the speed of the motor increases.
상기 제어부는,
상기 모터의 1 회전 동안, 상기 인버터에 7 개의 펄스가 인가되며, 전압 이용률이 제1 기준치 이상인 경우, 상기 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.14. The method of claim 13,
The control unit is
During one rotation of the motor, when seven pulses are applied to the inverter and the voltage utilization rate is equal to or greater than the first reference value, controlling the sampling period of the sampling corresponding to the sector center to be smaller than the sampling period of other sampling Characterized by the motor drive.
상기 제어부는,
상기 모터의 1 회전 동안, 상기 인버터에 9 개의 펄스가 인가되는 경우, 섹터 중앙에 대응하는 샘플링의 샘플링 기간이, 다른 샘플링의 샘플링 기간 보다 더 작도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.14. The method of claim 13,
The control unit is
The motor driving apparatus according to claim 1, wherein when nine pulses are applied to the inverter during one rotation of the motor, a sampling period of a sampling corresponding to a sector center is controlled to be smaller than a sampling period of other sampling.
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