KR102296189B1 - 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, 배터리와, 배터리로부터의 직류 전원을 승압 또는 강압하여 출력하는 컨버터와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 배터리의 출력 전압을 검출하는 배터리 전압 검출부와, 배터리의 출력 전압에 기초하여, 컨버터가 승압 또는 강압하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 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 battery, a converter for boosting or stepping-down DC power from the battery, and converting dc power to AC power by a switching operation, , an inverter outputting the converted AC power to the motor, a battery voltage detector detecting an output voltage of the battery, and a controller controlling the converter to step-up or step-down based on the output voltage of the battery. Accordingly, when the battery-based motor is driven, the battery voltage can be boosted or decreased to be driven.

Description

모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스{Motor driving apparatus and home appliance including the same}Motor driving apparatus and home appliance including the same

본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 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 driving by increasing or decreasing a battery voltage when driving a battery-based motor, and to 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, 모터 구동장치의 동작시, 휴대성 등을 위해, 배터리를 사용하는 제품이 개발되고 있다.On the other hand, for the purpose of portability and the like when operating a motor driving device, a product using a battery is being developed.

선행문헌(Modeling and Comparison of Machine and Converter Losses for PWM and PAM in High-Speed Drives, IEEE 2014)에 의하면, 배터리의 직류 전원을 변환하여 모터를 구동하는 방식이 개시된다.According to the prior literature (Modeling and Comparison of Machine and Converter Losses for PWM and PAM in High-Speed Drives, IEEE 2014), a method of driving a motor by converting a DC power of a battery is disclosed.

이러한 방법에 의하면, 컨버터로 인버터의 입력 전압을 제어하여 모터의 속도제어를 수행하므로, 인버터는 정해진 스위칭 동작만을 수행하게 된다. According to this method, since the speed control of the motor is performed by controlling the input voltage of the inverter with the converter, the inverter performs only a predetermined switching operation.

한편, 선행 문헌에 따르면, 컨버터는, 강압(buck) 컨버터이며, 승압(boost) 동작이 불가능하므로, 배터리 출력 전압 저하로, 배터리 출력 전압이 낮아지는 경우, 모터의 최대 성능을 구현할 수 없다는 단점이 있다.On the other hand, according to the prior literature, the converter is a step-down (buck) converter, and since a boost operation is impossible, the battery output voltage is lowered, and when the battery output voltage is lowered, the maximum performance of the motor cannot be realized. have.

또한, 인버터의 입력전압이 고정되어 있어, 배터리 전압이 강하될 경우, 인버터의 입력전압이, 배터리 전압 변화를 그대로 추종하므로, 모터 속도 등의 성능이 저하된다는 문제점이 있다.In addition, since the input voltage of the inverter is fixed, when the battery voltage drops, the input voltage of the inverter follows the battery voltage change as it is, so there is a problem in that performance such as motor speed is reduced.

본 발명의 목적은, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 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 driving by boosting or decreasing a battery voltage when driving a battery-based motor, and a home appliance having the same.

본 발명의 다른 목적은, 배터리 기빈의 모터 구동시 배터리 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능한 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a motor driving device capable of high-speed rotation even when a battery output voltage is lowered when a battery-driven motor is driven, and a home appliance having the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 배터리와, 배터리로부터의 직류 전원을 승압 또는 강압하여 출력하는 컨버터와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 배터리의 출력 전압을 검출하는 배터리 전압 검출부와, 배터리의 출력 전압에 기초하여, 컨버터가 승압 또는 강압하도록 제어하는 제어부를 포함한다.A motor driving device and a home appliance having the same according to an embodiment of the present invention for achieving the above object include a battery, a converter for boosting or stepping-down DC power from the battery and outputting it, and a dc terminal power supply by a switching operation Converts the AC power to AC power and includes an inverter for outputting the converted AC power to the motor, a battery voltage detector for detecting an output voltage of the battery, and a controller for controlling the converter to step-up or step-down based on the output voltage of the battery do.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 이하인 경우, 컨버터가 승압 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.Meanwhile, when the output voltage of the battery is equal to or less than the first reference value, the controller of the motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention may control the converter to perform a boost operation.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 이하이며, 모터의 회전 속도가 제1 속도 이상인 경우, 컨버터가 승압 동작을 수행하여 제1 레벨의 직류 전압을 출력하도록 제어할 수 있다.On the other hand, when the output voltage of the battery is equal to or less than the first reference value and the rotation speed of the motor is equal to or greater than the first speed, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention performs a step-up operation to generate a first level of direct current. It can be controlled to output voltage.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 이하이며, 모터의 회전 속도가 제1 속도 이상인 경우, 컨버터가 승압 동작을 수행하면서, 모터의 회전 속도가, 하강하지 않고 제1 속도 이상이 되도록 제어할 수 있다.On the other hand, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, when the output voltage of the battery is less than or equal to the first reference value and the rotation speed of the motor is equal to or greater than the first speed, while the converter performs the step-up operation, the rotation speed of the motor It is possible to control the speed to be greater than or equal to the first speed without descending.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 보다 낮은 제2 기준치 이하인 경우, 컨버터와 인버터의 동작이 정지되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the operation of the converter and the inverter to stop when the output voltage of the battery is less than or equal to a second reference value lower than the first reference value.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 회전 속도가 제1 속도 보다 작은 경우, 모터의 회전 속도에 따라, 컨버터에서 출력되는 전압이 가변되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, when the rotation speed of the motor is smaller than the first speed, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the voltage output from the converter to vary according to the rotation speed of the motor.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 회전 속도가 제1 속도 보다 작은 경우, 모터의 회전 속도에 따라, 컨버터가 강압 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.Meanwhile, when the rotation speed of the motor is smaller than the first speed, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the converter to perform a step-down operation according to the rotation speed of the motor.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 회전 속도가 제1 속도 보다 작은 제2 속도인 경우, 컨버터에서, 제2 속도에 대응하는 제2 레벨의 직류 전압을 출력하도록 제어하며, 모터의 회전 속도가 제2 속도 보다 작은 제3 속도인 경우, 컨버터에서, 제3 속도에 대응하며, 제2 레벨 보다 작은 제3 레벨의 직류 전압을 출력하도록 제어할 수 있다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, when the rotation speed of the motor is a second speed smaller than the first speed, the converter to output a DC voltage of a second level corresponding to the second speed control, and when the rotation speed of the motor is a third speed smaller than the second speed, the converter may control to output a DC voltage of a third level corresponding to the third speed and smaller than the second level.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는, 컨버터와 인버터 사이에 접속되는 dc단 커패시터를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a dc terminal capacitor connected between the converter and the inverter.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 컨버터는, 배터리의 일단과 dc단 커패시터의 일단 사이에 일단이 접속되는 인덕터와, 인덕터의 타단과, 배터리의 타단 사이에 일단이 접속되는 컨버터 스위칭 소자와, 컨버터 스위칭 소자의 타단과 dc단 커패시터의 타단 사이에 접속되는 다이오드 소자를 포함할 수 있다.On the other hand, in the converter of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, an inductor having one end connected between one end of a battery and one end of a dc stage capacitor, the other end of the inductor, and a converter switching in which one end is connected between the other end of the battery The device may include a diode device connected between the other end of the converter switching device and the other end of the dc terminal capacitor.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 인버터는, 세쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 포함하며, 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자 사이의 각 노드에, 모터의 삼상이 전기적으로 각각 접속될 수 있다.On the other hand, the inverter of the motor driving device according to an embodiment of the present invention includes three pairs of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements, and the three phases of the motor are electrically connected to each node between the upper-arm switching element and the lower-arm switching element. can be

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 컨버터는, dc단 커패시터의 양단 사이에, 서로 직렬 접속되는 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자와, 배터리의 일단과 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자의 노드 사이에 접속되는 인덕터를 포함할 수 있다. On the other hand, the converter of the motor driving device according to the embodiment of the present invention, between both ends of the dc terminal capacitor, the upper-arm switching element and the lower-arm switching element connected in series with each other, one end of the battery, the upper-arm switching element and the lower-arm switching element node It may include an inductor connected therebetween.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는, 세쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 포함하는 파워 모듈을 더 포함하고, 파워 모듈 중 한 쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자는, 컨버터에 포함되며, 파워 모듈 중 두 쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자는, 인버터에 포함될 수 있다.On the other hand, the motor driving device according to an embodiment of the present invention further includes a power module including three pairs of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements, and one pair of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements among the power modules is provided to the converter. is included, and two pairs of an upper-arm switching element and a lower-arm switching element among the power modules may be included in the inverter.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 배터리와, 배터리로부터의 직류 전원을 변환하여 출력하는 컨버터와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 컨버터와 인버터 사이에 접속되는 dc단 커패시터를 포함하고, 컨버터는, dc단 커패시터의 양단 사이에, 서로 직렬 접속되는 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자와, 배터리의 일단과 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자의 노드 사이에 접속되는 인덕터를 포함한다. A motor driving device and a home appliance having the same according to another embodiment of the present invention for achieving the above object include a battery, a converter for converting and outputting DC power from the battery, and a dc terminal power supply by a switching operation Containing an inverter that converts AC power and outputs the converted AC power to the motor, and a dc terminal capacitor connected between the converter and the inverter, the converter is a phase-arm switching element connected in series with each other between both ends of the dc terminal capacitor and a lower arm switching device, and an inductor connected between one end of the battery and the nodes of the upper arm switching device and the lower arm switching device.

본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 배터리와, 배터리로부터의 직류 전원을 승압 또는 강압하여 출력하는 컨버터와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 배터리의 출력 전압을 검출하는 배터리 전압 검출부와, 배터리의 출력 전압에 기초하여, 컨버터가 승압 또는 강압하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다. 따라서, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.A motor driving device and a home appliance having the same according to an embodiment of the present invention include a battery, a converter for boosting or stepping-down DC power from the battery, and converting dc power to AC power by a switching operation, , an inverter outputting the converted AC power to the motor, a battery voltage detector detecting an output voltage of the battery, and a controller controlling the converter to step-up or step-down based on the output voltage of the battery. Accordingly, when the battery-based motor is driven, the battery voltage can be boosted or decreased to be driven. Accordingly, high-speed rotation driving is possible even when the battery output voltage is lowered when the battery-based motor is driven.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 이하인 경우, 컨버터가 승압 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 따라서, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.Meanwhile, when the output voltage of the battery is equal to or less than the first reference value, the controller of the motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention may control the converter to perform a boost operation. Accordingly, high-speed rotation driving is possible even when the battery output voltage is lowered when the battery-based motor is driven.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 이하이며, 모터의 회전 속도가 제1 속도 이상인 경우, 컨버터가 승압 동작을 수행하여 제1 레벨의 직류 전압을 출력하도록 제어할 수 있다. 따라서, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.On the other hand, when the output voltage of the battery is equal to or less than the first reference value and the rotation speed of the motor is equal to or greater than the first speed, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention performs a step-up operation to generate a first level of direct current. It can be controlled to output voltage. Accordingly, high-speed rotation driving is possible even when the battery output voltage is lowered when the battery-based motor is driven.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 이하이며, 모터의 회전 속도가 제1 속도 이상인 경우, 컨버터가 승압 동작을 수행하면서, 모터의 회전 속도가, 하강하지 않고 제1 속도 이상이 되도록 제어할 수 있다. 따라서, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.On the other hand, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, when the output voltage of the battery is less than or equal to the first reference value and the rotation speed of the motor is equal to or greater than the first speed, while the converter performs the step-up operation, the rotation speed of the motor It is possible to control the speed to be greater than or equal to the first speed without descending. Accordingly, high-speed rotation driving is possible even when the battery output voltage is lowered when the battery-based motor is driven.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 보다 낮은 제2 기준치 이하인 경우, 컨버터와 인버터의 동작이 정지되도록 제어할 수 있다. 따라서, 모터 구동장치를 보호할 수 있게 된다.Meanwhile, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the operation of the converter and the inverter to stop when the output voltage of the battery is less than or equal to a second reference value lower than the first reference value. Accordingly, it is possible to protect the motor driving device.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 회전 속도가 제1 속도 보다 작은 경우, 모터의 회전 속도에 따라, 컨버터에서 출력되는 전압이 가변되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, when the rotation speed of the motor is smaller than the first speed, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the voltage output from the converter to vary according to the rotation speed of the motor.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 회전 속도가 제1 속도 보다 작은 경우, 모터의 회전 속도에 따라, 컨버터가 강압 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 전압을 강압함으로써, 인버터의 동작 효율이 향상되게 된다.Meanwhile, when the rotation speed of the motor is smaller than the first speed, the controller of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention may control the converter to perform a step-down operation according to the rotation speed of the motor. Accordingly, by stepping down the battery voltage when the battery-based motor is driven, the operating efficiency of the inverter is improved.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 제어부는, 모터의 회전 속도가 제1 속도 보다 작은 제2 속도인 경우, 컨버터에서, 제2 속도에 대응하는 제2 레벨의 직류 전압을 출력하도록 제어하며, 모터의 회전 속도가 제2 속도 보다 작은 제3 속도인 경우, 컨버터에서, 제3 속도에 대응하며, 제2 레벨 보다 작은 제3 레벨의 직류 전압을 출력하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배터리 기반의 모터 구동시, 모터 속도에 따라 배터리 전압을 강압함으로써, 인버터의 동작 효율이 향상되게 된다.On the other hand, the control unit of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, when the rotation speed of the motor is a second speed smaller than the first speed, the converter to output a DC voltage of a second level corresponding to the second speed control, and when the rotation speed of the motor is a third speed smaller than the second speed, the converter may control to output a DC voltage of a third level corresponding to the third speed and smaller than the second level. Accordingly, when the battery-based motor is driven, the operating efficiency of the inverter is improved by stepping down the battery voltage according to the motor speed.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 컨버터는, 배터리의 일단과 dc단 커패시터의 일단 사이에 일단이 접속되는 인덕터와, 인덕터의 타단과, 배터리의 타단 사이에 일단이 접속되는 컨버터 스위칭 소자와, 컨버터 스위칭 소자의 타단과 dc단 커패시터의 타단 사이에 접속되는 다이오드 소자를 포함할 수 있다. 이에 따라, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다. On the other hand, in the converter of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, an inductor having one end connected between one end of a battery and one end of a dc stage capacitor, the other end of the inductor, and a converter switching in which one end is connected between the other end of the battery The device may include a diode device connected between the other end of the converter switching device and the other end of the dc terminal capacitor. Accordingly, when the battery-based motor is driven, the battery voltage can be boosted or decreased to be driven.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 인버터는, 세쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 포함하며, 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자 사이의 각 노드에, 모터의 삼상이 전기적으로 각각 접속될 수 있다. 이에 따라, 삼상 모터의 모터 구동시 배터리 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다.On the other hand, the inverter of the motor driving device according to an embodiment of the present invention includes three pairs of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements, and the three phases of the motor are electrically connected to each node between the upper-arm switching element and the lower-arm switching element. can be Accordingly, it is possible to drive the three-phase motor by boosting or stepping down the battery voltage when the motor is driven.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 컨버터는, dc단 커패시터의 양단 사이에, 서로 직렬 접속되는 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자와, 배터리의 일단과 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자의 노드 사이에 접속되는 인덕터를 포함할 수 있다. 이에 따라, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다. On the other hand, the converter of the motor driving device according to the embodiment of the present invention, between both ends of the dc terminal capacitor, the upper-arm switching element and the lower-arm switching element connected in series with each other, one end of the battery, the upper-arm switching element and the lower-arm switching element node It may include an inductor connected therebetween. Accordingly, when the battery-based motor is driven, the battery voltage can be boosted or decreased to be driven.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는, 세쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 포함하는 파워 모듈을 더 포함하고, 파워 모듈 중 한 쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자는, 컨버터에 포함되며, 파워 모듈 중 두 쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자는, 인버터에 포함될 수 있다. 이에 따라, 단상 모터의 모터 구동시 배터리 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다.On the other hand, the motor driving device according to an embodiment of the present invention further includes a power module including three pairs of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements, and one pair of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements among the power modules is provided to the converter. is included, and two pairs of an upper-arm switching element and a lower-arm switching element among the power modules may be included in the inverter. Accordingly, it is possible to drive the single-phase motor by increasing or decreasing the battery voltage when the motor is driven.

본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 배터리와, 배터리로부터의 직류 전원을 변환하여 출력하는 컨버터와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터와, 컨버터와 인버터 사이에 접속되는 dc단 커패시터를 포함하고, 컨버터는, dc단 커패시터의 양단 사이에, 서로 직렬 접속되는 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자와, 배터리의 일단과 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자의 노드 사이에 접속되는 인덕터를 포함한다. 이에 따라, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다. 따라서, 배터리 기반의 모터 구동시 배터리 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.A motor driving device and a home appliance having the same according to another embodiment of the present invention include a battery, a converter that converts and outputs DC power from the battery, and converts DC power to AC power by a switching operation, An inverter for outputting the converted AC power to the motor, and a dc stage capacitor connected between the converter and the inverter, wherein the converter includes an upper-arm switching element and a lower-arm switching element connected in series with each other between both ends of the dc stage capacitor, and an inductor connected between one end of the battery and the nodes of the upper-arm switching element and the lower-arm switching element. Accordingly, when the battery-based motor is driven, the battery voltage can be boosted or decreased to be driven. Accordingly, high-speed rotation driving is possible even when the battery output voltage is lowered when the battery-based motor is driven.

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 6a 내지 도 6b는 도 4의 모터 구동장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 7은 도 5의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 8은 모터의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 9a는 본 발명과 관련한 모터 구동장치의 회로도의 일예이다.
도 9b 내지 도 9c는 도 9a의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 회로도의 일예이다.
도 10b 내지 도 10c는 도 10a의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 구동장치의 회로도의 일예이다.
도 12a 내지 도 12b는 도 11의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
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 .
6A to 6B are diagrams referred to in the description of the operation of the motor driving apparatus of FIG. 4 .
7 is an internal block diagram of the inverter control unit of FIG. 5 .
8 is a diagram referred to in the description of the operation of the motor.
9A is an example of a circuit diagram of a motor driving apparatus according to the present invention.
9B to 9C are diagrams referred to in the description of the operation of FIG. 9A.
10A is an example of a circuit diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
10B to 10C are diagrams referred to in the description of the operation of FIG. 10A.
11 is an example of a circuit diagram of a motor driving apparatus according to another embodiment of the present invention.
12A to 12B are diagrams referenced in the operation description of FIG. 11 .
13 is a flowchart illustrating a method of operating a motor driving apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

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 청소기와 헤어 드라이기를 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 vacuum cleaner and a hair dryer 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 home appliance 100 according to an embodiment of the present invention, has a main body that forms a flow path P for guiding sucked air to be discharged to the outside. (10), a handle 30 coupled to the rear side of the main body 10, a nozzle module 70 detachably connected to the suction unit 11 of the main body 10, and a battery (Bt) for supplying power , a battery housing 40 in which the battery Bt is accommodated, and a fan module 50 disposed on the flow path P to move air in the flow path may be provided.

노즐 모듈(70)은, 외부의 공기를 흡입하도록 구비된 노즐부(71)와, 노즐부(71)에서 길게 연장되는 연장관(73)을 포함할 수 있다.The nozzle module 70 may include a nozzle unit 71 provided to suck in external air, and an extension pipe 73 extending long from the nozzle unit 71 .

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 extension pipe 73 connects the nozzle part 71 and the suction part 11 . The extension pipe 73 guides the air sucked in from the nozzle part 71 to be introduced into the suction passage P. One end of the extension pipe 73 may be detachably coupled to the suction unit 11 of the main body 10 . The user can clean the nozzle part 71 while holding the handle 30 while moving the nozzle part 71 while placing the nozzle part 71 on the floor.

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 main body 10 includes a discharge cover 12 forming an exhaust port 10a, a dust collecting unit 13 for storing separated dust, and a fan module housing 14 accommodating the fan module 50 therein. may include.

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 exhaust cover 12 may form an upper surface of the main body 10 . The exhaust cover 12 covers the upper portion of the fan module housing 14 .

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 dust collector 13 may be formed in a cylindrical shape. The dust collector 13 may be disposed below the fan module housing 14 . Accordingly, a storage space for dust may be formed in the dust collecting unit 13 .

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 fan module housing 14 may be formed to extend upwardly from the dust collector 13 . The fan module housing 14 is formed in a cylindrical shape. The extension part 31 of the handle 30 may be disposed on the rear side of the fan module housing 14 .

팬 모듈 하우징(14) 내에, 팬 모듈(50)이 배치될 수 있다.Within the fan module housing 14 , a fan module 50 may be disposed.

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 fan module 50 includes a suction motor 230 that rotates the impeller 51 . The suction motor 230 may be located above the dust separation unit 20 .

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 impeller 51 may be disposed below the suction motor 230 . The impeller 51 is coupled to the suction motor 230 and rotates by the rotational force of the suction motor 230 .

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 exhaust port 10a.

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 motor driving unit 220 for controlling the suction motor 230 . The motor driving unit 220 may be disposed between the suction motor 230 and the dust collecting unit 13 . Meanwhile, the motor driving unit 220 may include a circuit element disposed on a PCB circuit board.

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 handle 30 extends in the vertical direction and includes an additional extension 32 . The additional extension part 32 may be spaced apart from the main body 10 in the front-rear direction. A user may use the cleaner 100a while holding the additional extension 32 . The upper end of the additional extension part 32 is connected to the rear end of the extension part 31 . The lower end of the additional extension 32 is connected to the battery housing 40 .

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 additional extension part 32 has a movement limiting part 32a for preventing the user's hand from moving in the longitudinal direction (up and down direction) of the additional extension part 32 while the user holds the additional extension part 32 . can be The movement limiting part 32a may protrude forward from the additional extension part 32 .

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 movement limiting part 32a is disposed to be vertically spaced apart from the extension part 31 . In a state in which the user holds the additional extension part 32 , some fingers of the user's gripped hand are positioned above the movement limiting part 32a , and the remaining fingers are positioned below the movement limiting part 32a .

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 handle 30 may include an inclined surface 33 facing the direction between the upper side and the rear side. The inclined surface 33 may be positioned on the rear surface of the extension part 31 . The input unit 3 may be disposed on the inclined surface 33 .

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 fan module 50 . The battery Bt may supply power to the noise control module. The battery Bt may be detachably disposed inside the battery housing 40 .

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 battery housing 40 is coupled to the rear side of the main body 10 . The battery housing 40 is disposed below the handle 30 . The battery Bt is accommodated in the battery housing 40 . A heat dissipation hole for discharging heat generated from the battery Bt to the outside may be formed in the battery housing 40 .

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 exhaust port 10a may be disposed to face a specific direction (eg, an upward direction). The plurality of exhaust ports 10a may be divided into each other in the circumferential direction by the plurality of exhaust guides 12a. The plurality of exhaust ports 10a may be arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance along the circumferential direction.

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 dryer 100b according to an embodiment of the present invention includes a main body CAS that forms a flow path for guiding sucked air to be discharged to the outside, and a cable connected to the rear side of the main body CAS. (CAB), which is detachably coupled to the front of the main body (CAS), may be provided with a front case (CASb) in which air in the flow path is discharged through the exhaust port (OTa).

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 dryer 100b is disposed inside the suction port INa, is disposed on the furnace P and rotates to move the air in the flow path, and a motor driving unit for driving the fan (FAN) (FIG. 3 of 220) may be provided.

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 for power on / off setting ), and may be provided with a display 118 for displaying the operating state of the dryer (100b).

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 home appliance 100 includes a motor 230 for rotating the fan FAN, a driving unit 220 for driving the motor 230 , and a power supply unit 270 for supplying power; , an operation key 117 , a display 118 , and a control unit 210 for controlling each unit in the home appliance 100 may be provided.

특히, 제어부(210)는, 모터 구동부(220)를 제어할 수 있다.In particular, the control unit 210 may control the motor driving unit 220 .

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 home appliance 100 may be controlled by the control operation of the controller 210 . In particular, the control unit 210 may control the motor driving unit 220 .

모터 구동부(220)는, 모터(230)를 구동하게 된다. 이에 따라, 팬(FAN)이 모터(230)에 의해 회전하게 된다. The motor driving unit 220 drives the motor 230 . Accordingly, the fan FAN is rotated by the motor 230 .

제어부(210)는, 조작키(117)로부터 동작 신호를 입력받아 동작을 한다. The control unit 210 operates by receiving an operation signal from the operation key 117 .

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 operation key 117 may include an operation key 117a operated for setting the operation of the home appliance 100 and a power key 117b operated for setting the power on/off.

제어부(210)는, 동작키(117a)의 조작에 따라, 홈 어플라이언스(100)에서 모터의 속도 또는 모터의 동작 기간 등이 가변되도록 제어할 수 있다. The control unit 210 may control the speed of the motor or the operating period of the motor in the home appliance 100 to vary according to the operation of the operation key 117a.

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 controller 210 may change the rotation speed of the motor 230 or control the heater (not shown) to operate according to the operation of the operation key 117a.

또한, 제어부(210)는, 디스플레이(118)를 제어하여, 모터의 속도 정보, 모터의 동작 정보 등을 표시하도록 제어할 수 있다.Also, the controller 210 may control the display 118 to display speed information of the motor, operation information of the motor, and the like.

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 control unit 210 controls the motor driving unit 220 , and the motor driving unit 220 controls the motor 230 to operate. At this time, a position sensing unit is not provided inside or outside the motor 230 to detect the position of the rotor of the motor. That is, the motor driving unit 220 may control the motor 230 by a sensorless method.

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 motor driving unit 220 is for driving the motor 230 , and an inverter (not shown), an inverter control unit (not shown), and an output current detection unit (E of FIG. 5 ) for detecting an output current flowing through the motor 230 . ) can be provided. In addition, the motor driving unit 220 may be a concept that further includes a converter, etc. for supplying DC power input to an inverter (not shown).

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 motor driving unit 220 estimates the rotor position of the motor 230 based on the output current io. Then, based on the estimated rotor position, the motor 230 is controlled to rotate.

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 motor 230 . Then, the motor 230 is rotated by AC power having a predetermined frequency.

한편, 전원 공급부(270)는, 상용 교류 전원을 외부로 입력받아, 직류 전원으로 변환하여 공급할 수 있다. Meanwhile, the power supply unit 270 may receive commercial AC power to the outside, convert it into DC power, and supply it.

한편, 전원 공급부(270)는, 변환된 직류 전원의 저장을 위해, 배터리(BAT)를 구비할 수 있다.Meanwhile, the power supply unit 270 may include a battery BAT to store the converted DC power.

모터 구동부(220)에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다. The motor driving unit 220 will be described later with reference to FIG. 4 .

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 motor driving device 220 according to the embodiment of the present invention is for driving the motor in a sensorless manner, and may include an inverter 420 and an inverter controller 430 . have.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 배터리(BAT), 배터리 전압 검출부(A), 컨버터(410), dc 단 전압 검출부(B), dc단 커패시터(C), 출력전류 검출부(E)를 포함할 수 있다. In addition, the motor driving device 220 according to an embodiment of the present invention includes a battery (BAT), a battery voltage detection unit (A), a converter 410, a dc stage voltage detection unit (B), a dc stage capacitor (C), an output It may include a current detection unit (E).

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 입력 전류 검출부(T), 입력 전압 검출부(Z), 스위칭부(233) 등을 더 포함할 수도 있다.Meanwhile, the motor driving apparatus 220 according to the embodiment of the present invention may further include an input current detection unit T, an input voltage detection unit Z, a switching unit 233 , and the like.

한편, 스위칭부(233)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 배터리(BAT) 사이에 접속하며, 상용 교류 전원(Vs)을 배터리(BAT)로 공급하도록 스위칭할 수 있다.Meanwhile, the switching unit 233 may be connected between the commercial AC power source 405 , v s and the battery BAT, and may switch to supply the commercial AC power source Vs to the battery BAT.

이때, 스위칭부(233)는, 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 ac/dc 컨버터(미도시)를 구비할 수 있다.In this case, the switching unit 233 may include an ac/dc converter (not shown) that converts commercial AC power into DC power.

한편, 입력 전류 검출부(T)는, 배터리(BAT)로 흐르는 입력 전류(ib)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(T)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(ib)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.Meanwhile, the input current detector T may detect the input current ib flowing into the battery BAT. To this end, as the input current detector T, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like may be used. The detected input current ib may be input to the inverter controller 430 as a discrete signal in the form of a pulse.

한편, 입력 전압 검출부(Z)는 배터리(BAT)에 입력되는 입력 전압(Vb)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전압 검출부(Z)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 입력 전압(Vb)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.Meanwhile, the input voltage detector Z may detect the input voltage Vb input to the battery BAT. To this end, the input voltage detection unit Z may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected input voltage Vb may be input to the inverter controller 430 as a discrete signal in the form of a pulse.

배터리 전압 검출부(A)는, 배터리(BAT)에서 출력되는 배터리 전압(Vbat)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, 배터리 전압 검출부(A)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 배터리 전압(Vbat)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.The battery voltage detector A may detect the battery voltage Vbat output from the battery BAT. To this end, the battery voltage detection unit A may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected battery voltage Vbat may be input to the inverter controller 430 as a discrete signal in the form of a pulse.

컨버터(410)는, 배터리(BAT)에서 출력되는 직류 전원의 레벨을 변환하거나, 그대로 바이패스하여, 직류 전원을 출력한다. The converter 410 converts the level of the DC power output from the battery BAT or bypasses it as it is, and outputs the DC power.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨버터(410)는, 배터리(BAT)의 출력 전압 또는 모터(230)의 목표 속도에 따라, 승압 또는 강압할 수 있다.Meanwhile, the converter 410 according to the embodiment of the present invention may increase or decrease the voltage according to the output voltage of the battery BAT or the target speed of the motor 230 .

이를 위해, 컨버터(410)는, 스위칭 소자, 인덕터 등을 포함할 수 있다.To this end, the converter 410 may include a switching element, an inductor, and the like.

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, dc단 커패시터(C) 양단(a-b단)은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다. On the other hand, since DC power is stored at both ends (a-b ends) of the dc terminal capacitor C, it 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 inverter controller 430 as a discrete signal in the form of a pulse.

한편, 인버터(420)는, dc단(a-b단)에 접속하며, 스위칭 동작에 의해, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터(230)에 출력할 수 있다.Meanwhile, the inverter 420 may be connected to the dc terminals (a-b terminals), convert DC power to AC power by a switching operation, and output the converted AC power to the motor 230 .

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 inverter 420 includes a plurality of inverter switching elements, and converts a DC power supply (Vdc) smoothed by an on/off operation of the switching elements into a three-phase AC power supply (va, vb, vc) of a predetermined frequency, three-phase output to the synchronous motor 230 .

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. Inverter 420 is a pair of upper-arm switching elements (Sa, Sb, Sc) and lower-arm switching elements (S'a, S'b, S'c) connected in series with each other, and a total of three pairs of upper and lower arms The switching elements are connected in parallel with each other (Sa&S'a, Sb&S'b, Sc&S'c). A diode is connected in anti-parallel to each of the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, and S'c.

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 inverter 420 turn on/off the respective switching elements based on the inverter switching control signal Sic from the inverter controller 430 . Accordingly, the three-phase AC power having a predetermined frequency is output to the three-phase synchronous motor 230 .

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 inverter controller 430 may control the switching operation of the inverter 420 based on the sensorless method. To this end, the inverter control unit 430 may receive an output current i o detected by the output current detection unit E .

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 7을 참조하여 후술한다.The inverter control unit 430 outputs the inverter switching control signal Sic to the inverter 420 in order to control the switching operation of the inverter 420 . The inverter switching control signal Sic is a pulse width modulation (PWM) switching control signal, and is generated and output based on the output current i o detected by the output current detection unit E . A detailed operation of the output of the inverter switching control signal Sic in the inverter controller 430 will be described later with reference to FIG. 7 .

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-phase motors 230 , that is, the output current io.

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 inverter 420 and the motor 230 to detect a current flowing through the motor 230 as shown in the drawing.

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 motor 230 . The detected output current (ia, ib, ic) may be applied to the inverter controller 430 as a discrete signal in the form of a pulse, and based on the detected output current (ia, ib, ic), the inverter A switching control signal Sic is generated.

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 inverter 420, time-divisionally, the output current flowing through the motor 230 ( idc), a phase current may be detected.

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 inverter control unit 430 as a discrete signal in the form of a pulse , and based on the detected output current i o , the inverter switching control signal Sic is created Hereinafter, the detected output current (i o ) may be described in parallel as the three-phase output current (ia, ib, ic).

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-phase motor 230 includes a stator and a rotor, and each phase AC power of a predetermined frequency is applied to the coils of the stators of each phase (a, b, c phase), and the rotor rotates. will do

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 motor 230 includes, for example, a Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor (SMPMSM), an Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM), and a synchronous relay. It may include a Synchronous Reluctance Motor (Synrm) and the like. Among them, SMPMSM and IPMSM are Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) applied with permanent magnet, and Synrm is characterized by no permanent magnet.

도 6a 내지 도 6b는 도 4의 모터 구동장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.6A to 6B are diagrams referred to in the description of the operation of the motor driving apparatus of FIG. 4 .

도 6a는, 스위칭부(233)와 인버터(420)가 동작하는 경우를 예시한다.6A illustrates a case in which the switching unit 233 and the inverter 420 operate.

이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 상용 교류 전원(Vs)에 의한 입력 파워가, Ipath1의 전류 패쓰와 같이, 스위칭부(233)를 거쳐, 배터리(BAT)로 공급되고, 배터리(BAT)에 저장된 배터리 파워가, Ipath2의 전류 패쓰와 같이, 컨버터(410), 인버터(420)를 거쳐, 모터(230)로 공급되도록 제어할 수 있다.Accordingly, the inverter control unit 430, the input power from the commercial AC power supply Vs, is supplied to the battery BAT through the switching unit 233 like the current path of Ipath1, and is supplied to the battery BAT. The stored battery power may be controlled to be supplied to the motor 230 through the converter 410 and the inverter 420 like the current path of Ipath2 .

도 6b는, 스위칭부(233)가 오프되며 인버터(420)가 동작하는 경우를 예시한다.6B illustrates a case in which the switching unit 233 is turned off and the inverter 420 operates.

이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 상용 교류 전원(Vs)에 의한 입력 파워가, 배터리(BAT)로 공급되지 않고, 배터리(BAT)로부터의 배터리 파워가, Ipath2의 전류 패쓰와 같이, 컨버터(410), 인버터(420)를 거쳐, 모터(230)로 공급되도록 제어할 수 있다.Accordingly, the inverter control unit 430, the input power from the commercial AC power supply (Vs) is not supplied to the battery (BAT), and the battery power from the battery (BAT) is converted to the converter ( 410), through the inverter 420, can be controlled to be supplied to the motor 230.

도 7은 도 5의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.7 is an internal block diagram of the inverter control unit of FIG. 5 .

도 7을 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. 7 , the inverter control unit 430 includes an axis converting unit 310 , a speed calculating unit 320 , a current command generating unit 330 , a voltage command generating unit 340 , an axis converting unit 350 , and A switching control signal output unit 360 may be included.

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 axis conversion unit 310 may convert the three-phase output current (ia, ib, ic) or the estimated current detected by the output current detection unit (E) into a two-phase current (iα, iβ) of a stationary coordinate system. have.

한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. Meanwhile, the axis conversion unit 310 may convert the two-phase currents (iα, iβ) of the stationary coordinate system into the two-phase currents (id, iq) of the rotational coordinate system.

속도 연산부(320)는, 축변환부(310)에서 축변화된 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)에 기초하여, 연산된 위치(

Figure 112019033356891-pat00001
)와 연산된 속도(
Figure 112019033356891-pat00002
)를 출력할 수 있다.The speed calculating unit 320, the calculated position (
Figure 112019033356891-pat00001
) and the calculated speed (
Figure 112019033356891-pat00002
) can be printed.

한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(

Figure 112019033356891-pat00003
)와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(
Figure 112019033356891-pat00004
)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 command generation unit 330, the calculation speed (
Figure 112019033356891-pat00003
) and the speed command value (ω * r ), a current command value (i * q ) is generated. For example, the current command generation unit 330 may set the calculation speed (
Figure 112019033356891-pat00004
) and the speed command value (ω * r ) based on the difference, the PI controller 335 may perform PI control and generate a current command value (i * q ). In the drawing, the q-axis current command value (i * q ) is exemplified as the current command value, but unlike the drawing, it is also possible to generate the d-axis current command value (i * d ) together. On the other hand, the value of the d-axis current command value (i * d ) may be set to 0.

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 command generation unit 330, the current command value (i * q ) may further include a limiter (not shown) for limiting the level so as not to exceed the allowable range.

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 command generation unit 340 includes the d-axis and q-axis currents (i d ,i q ) that are axis-transformed into the two-phase rotational coordinate system by the axis transformation unit, and the current command values ( Based on i * d ,i * q ), d-axis and q-axis voltage command values (v * d ,v * q ) are generated. For example, the voltage command generation unit 340 performs PI control in the PI controller 344 based on the difference between the q-axis current (i q ) and the q-axis current command value (i * q ), q A shaft voltage setpoint (v * q ) can be generated. In addition, the voltage command generation unit 340 performs PI control in the PI controller 348 based on the difference between the d-axis current (i d ) and the d-axis current command value (i * d ), and the d-axis voltage A setpoint (v * d ) can be generated. On the other hand, the voltage command generation unit 340, d-axis, q-axis voltage command value (v * d , v * q ) may further include a limiter (not shown) for limiting the level so as not to exceed the allowable range. .

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 axis conversion unit 350 .

축변환부(350)는, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치(

Figure 112019033356891-pat00005
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The axis conversion unit 350, the position calculated by the speed calculating unit 320 (
Figure 112019033356891-pat00005
) and d-axis and q-axis voltage command values (v * d ,v * q ) are received and axis transformation is performed.

먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치(

Figure 112019033356891-pat00006
)가 사용될 수 있다.First, the axis transformation unit 350 performs transformation from a two-phase rotational coordinate system to a two-phase stationary coordinate system. At this time, the position calculated by the speed calculating unit 320 (
Figure 112019033356891-pat00006
) can be used.

그리고, 축변환부(350)는, 2상 정지 좌표계에서 단상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 단상 출력 전압 지령치(v*a)를 출력하게 된다.Then, the axis transformation unit 350 performs transformation from the two-phase stationary coordinate system to the single-phase stationary coordinate system. Through this conversion, the axis conversion unit 1050 outputs a single-phase output voltage command value (v * a).

스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 단상 출력 전압 지령치(v*a)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다. The switching control signal output unit 360 generates and outputs the switching control signal Sic for the inverter according to the pulse width modulation (PWM) method based on the single-phase output voltage command value (v * a).

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)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 inverter 420 . Accordingly, each of the switching elements Sa, S'a, Sb, and S'b in the inverter 420 performs a switching operation.

도 8은 모터의 동작 설명에 참조되는 도면이다.8 is a diagram referenced in the description of the operation of the motor.

도면을 참조하면, 모터(230)는, 정렬 구간(Pon), 오픈 루프(open loop) 구간(Pop), 클로즈드 루프(closed loop) 구간(Pcl)으로 구분되어 동작할 수 있다.Referring to the drawing, the motor 230 may be divided into an alignment section Pon, an open loop section Pop, and a closed loop section Pcl to operate.

인버터 제어부(430)는, 정렬 구간(Pon) 동안, 모터(230)에 일정 전류를 흘려, 모터(230)의 회전자가 일정한 위치에 정렬되도록 제어할 수 있다. 여기서 일정 전류는, 자속분 전류일 수 있다. The inverter controller 430 may control the rotor of the motor 230 to be aligned at a predetermined position by flowing a predetermined current to the motor 230 during the alignment period Pon. Here, the constant current may be a magnetic flux current.

이에 따라, 정렬 구간(Pon) 동안, 모터(230)의 회전 속도는, 도면과 같이, 0가 된다.Accordingly, during the alignment section Pon, the rotation speed of the motor 230 becomes 0 as shown in the figure.

다음, 인버터 제어부(430)는, 정렬 구간(Pon) 이후, 모터(230)의 회전 속도가 지속적으로 상승하는 동안, 오픈 루프 구간(Pop)이 수행되도록 제어할 수 있다. Next, the inverter control unit 430 may control the open loop period Pop to be performed while the rotation speed of the motor 230 is continuously increased after the alignment period Pon.

오픈 루프 구간(Pop) 동안, 도 7에서와 같은, 속도 지령치(ω* r)는 지속적으로 상승하며, 다만, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(io)에 대한 피드백 없이, 속도 지령치(ω* r)에만 기초하여, 모터(230)가 구동되게 된다.During the open loop section Pop, as in FIG. 7 , the speed command value ω * r continuously rises, but without feedback on the output current io detected by the output current detection unit E, the speed command value Based only on (ω * r ), the motor 230 is driven.

다음, 인버터 제어부(430)는, 오픈 루프 구간(Pop) 이후, 모터(230)의 회전 속도가 지속적으로 상승하는 동안, 클로즈드 루프 구간(Pcl)이 수행되도록 제어할 수 있다. Next, the inverter control unit 430 may control the closed loop period Pcl to be performed while the rotation speed of the motor 230 continuously increases after the open loop period Pop.

클로즈드 루프 구간(Pcl) 동안, 도 7에서와 같은, 속도 지령치(ω* r)는 지속적으로 상승하거나 가변 가능하며, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(io)를 피드백하여, 검출된 출력 전류(io)와, 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, 모터(230)를 구동할 수 있다.During the closed loop period Pcl, as in FIG. 7, the speed command value ω * r is continuously increased or variable, and the inverter control unit 430 controls the output current io detected by the output current detection unit E. ), the motor 230 may be driven based on the difference between the detected output current io and the speed command value ω * r .

도 9a는 본 발명과 관련한 모터 구동장치의 회로도의 일예이고, 도 9b 내지 도 9c는 도 9a의 동작 설명에 참조되는 도면이다.9A is an example of a circuit diagram of a motor driving apparatus related to the present invention, and FIGS. 9B to 9C are diagrams referenced in the operation description of FIG. 9A.

먼저, 도 9a를 참조하면, 본 발명과 관련한 모터 구동장치(900)는, 배터리(BAT), 배터리(BAT)로부터의 직류 전원을 변환하여 출력하는 컨버터(410a), 컨버터(410a)로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(230)에 출력하는 인버터(420)를 구비할 수 있다.First, referring to FIG. 9A , the motor driving apparatus 900 according to the present invention includes a battery BAT, a converter 410a that converts and outputs DC power from the battery BAT, and a direct current from the converter 410a. An inverter 420 that converts power into AC power and outputs it to the motor 230 may be provided.

도면에 따르면, 컨버터(410a)는, 서로 직렬 접속되는 스위칭 소자(SWa1,SWa2)와, 스위칭 소자(SWa1,SWa2)들 사이의 노드와, dc단의 일단에 접속되는 인덕터(La)를 구비할 수 있다.According to the drawing, the converter 410a includes switching elements SWa1 and SWa2 connected in series with each other, a node between the switching elements SWa1 and SWa2, and an inductor La connected to one end of the dc terminal. can

도 9b는, 모터(230)의 속도 파형(MVa), 인버터(230)에 입력 전압 파형(Viva), 배터리(BAT)의 출력 전압 파형(Vbta)을 예시한다.9B illustrates a speed waveform MVa of the motor 230 , an input voltage waveform Viva to the inverter 230 , and an output voltage waveform Vbta of the battery BAT.

Pa1, Pa2 구간과 같이, 모터의 속도가, Lva,Lvb로 낮은 경우에는, 컨버터(410a)가 전압 강압 동작을 하여, 각각 Vm2,Vm3와 같은 전압을 출력할 수 있다.As in the Pa1 and Pa2 sections, when the motor speed is as low as Lva and Lvb, the converter 410a may perform a voltage step-down operation to output voltages equal to Vm2 and Vm3, respectively.

도 9c는, Pa1, Pa2 구간에서의 컨버터(410a)의 동작을 예시하는 도면이다.9C is a diagram exemplifying the operation of the converter 410a in the Pa1 and Pa2 sections.

도면을 참조하면, 제1 시점에, 제1 스위칭 소자(SWa1)의 턴 온, 및 제2 스위칭 소자(SWa2)의 턴 오프에 의해, ipatha1과 같은 전류 패쓰와 같이, 배터리(BAT)의 전력이, 제1 스위칭 소자(SWa1), 인덕터(La)를 거쳐, dc단 커패시터(C)에 저장될 수 있다.Referring to the drawing, at a first time point, due to the turn-on of the first switching element SWa1 and the turn-off of the second switching element SWa2, the power of the battery BAT is reduced like a current path such as ipatha1. , may be stored in the dc terminal capacitor C through the first switching element SWa1 and the inductor La.

다음, 제2 시점에, 제1 스위칭 소자(SWa1)의 턴 오프, 및 제2 스위칭 소자(SWa2)의 턴 온에 의해, ipatha2과 같은 전류 패쓰와 같이, 인덕터(La)에 저장되었던 에너지가 dc단 커패시터(C)로 출력될 수 있다. 이에 따라, 전압 강압이 수행되게 된다.Next, at a second time point, by turning off the first switching element SWa1 and turning on the second switching element SWa2 , the energy stored in the inductor La, such as a current path such as ipatha2, is dc However, it may be output to the capacitor C. Accordingly, voltage drop is performed.

한편, Pa3 구간과 같이, 모터의 속도가, Lvc로 높아지는 경우, 컨버터(410a)는, 배터리(BAT)의 출력 전압을 거의 그대로 바이패스하여 출력하게 된다.Meanwhile, as in the Pa3 section, when the motor speed increases to Lvc, the converter 410a bypasses the output voltage of the battery BAT almost as it is and outputs it.

이때, 도 9b와 같이, PPa 시점 이후에, 배터리(BAT)의 출력 전압이, 제1 기준치(ref1) 이하로 낮아지는 경우, 컨버터(410a)가 승압 동작을 할 수 없으므로, 부득이하게, 인버터(420)에 입력되는 전압도, 배터리(BAT)의 출력 전압에 따라, 제1 기준치(ref1) 이하로 낮아지게 된다.At this time, as shown in FIG. 9b , when the output voltage of the battery BAT is lowered to less than or equal to the first reference value ref1 after the PPa time point, the converter 410a cannot step-up operation, so inevitably, the inverter ( The voltage input to the 420 is also lowered to less than or equal to the first reference value ref1 according to the output voltage of the battery BAT.

따라서, PPa 시점 이후에, 배터리(BAT)의 출력 전압이 낮아짐에 따라, 모터의 속도가, Lvc를 유지하지 못하고, Lvc 보다 낮은 속도로 회전할 수 밖에 없게 된다. 이에 따라, 모터의 최대 성능을 구현할 수 없다는 단점이 있다.Accordingly, after the PPa time point, as the output voltage of the battery BAT is lowered, the speed of the motor cannot maintain Lvc and has no choice but to rotate at a speed lower than Lvc. Accordingly, there is a disadvantage that the maximum performance of the motor cannot be realized.

이러한 점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 컨버터(410)에서 강압은 물론, 승압도 수행할 수 있는 컨버터를 제안한다. 이에 대해서는, 도 10a 이하를 참조하여 기술한다.In order to solve this problem, the present invention proposes a converter capable of performing step-down as well as step-up in the converter 410 . This will be described with reference to FIG. 10A and below.

도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 회로도의 일예이고, 도 10b 내지 도 10c는 도 10a의 동작 설명에 참조되는 도면이다.10A is an example of a circuit diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 10B to 10C are diagrams referenced in the operation description of FIG. 10A.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(1000)는, 배터리(BAT)와, 배터리(BAT)로부터의 직류 전원을 승압 또는 강압하여 출력하는 컨버터(410b)와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터(230)에 출력하는 인버터(420)와, 배터리(BAT)의 출력 전압을 검출하는 배터리 전압 검출부(A)와, 배터리(BAT)의 출력 전압에 기초하여, 컨버터(410b)가 승압 또는 강압하도록 제어하는 인버터 제어부(430)를 포함한다. Referring to the drawings, the motor driving apparatus 1000 according to the embodiment of the present invention includes a battery BAT, a converter 410b for boosting or stepping-down DC power from the battery BAT and outputting it, and a switching operation. By this, the inverter 420 for converting the dc terminal power to AC power and outputting the converted AC power to the motor 230, the battery voltage detection unit A for detecting the output voltage of the battery BAT, and the battery ( BAT), based on the output voltage of the converter 410b includes an inverter control unit 430 that controls the step-up or step-down.

이에 따라, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다. 따라서, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, the battery (BAT) voltage can be boosted or lowered to be driven. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, high-speed rotation driving is possible even when the output voltage of the battery (BAT) is lowered.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨버터(410b)는, 배터리(BAT)의 일단과 dc단 커패시터(C)의 일단(a) 사이에 일단이 접속되는 인덕터(Lb)와, 인덕터(Lb)의 타단과, 배터리(BAT)의 타단 사이에 일단이 접속되는 컨버터 스위칭 소자(Swb)와, 컨버터 스위칭 소자(Swb)의 타단과 dc단 커패시터(C)의 타단(b) 사이에 접속되는 다이오드 소자(Db)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다. On the other hand, the converter 410b according to the embodiment of the present invention includes an inductor Lb having one end connected between one end of the battery BAT and one end a of the dc terminal capacitor C, and the inductor Lb. A converter switching element Swb having one end connected between the other end and the other end of the battery BAT, and a diode element connected between the other end of the converter switching element Swb and the other end b of the dc stage capacitor C ( Db) may be included. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, the battery (BAT) voltage can be boosted or lowered to be driven.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)의 인버터(420)는, 세쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자(Sa~Sc,S'a~S'c)를 포함하며, 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자 사이의 각 노드(na,nb,nc)에, 모터(230)의 삼상이 전기적으로 각각 접속될 수 있다. 이에 따라, 삼상 모터(230)의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다.On the other hand, the inverter 420 of the motor driving device 220 according to the embodiment of the present invention includes three pairs of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements (Sa to Sc, S'a to S'c), and upper-arm switching Three phases of the motor 230 may be electrically connected to each node na, nb, and nc between the element and the lower arm switching element. Accordingly, when the motor 230 of the three-phase motor 230 is driven, the voltage of the battery BAT may be boosted or decreased to drive the motor 230 .

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)의 인버터(420)는, 세쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자(Sa~Sc,S'a~S'c)를 포함하는 파워 모듈(IPM)을 그대로 이용할 수 있다.On the other hand, the inverter 420 of the motor driving device 220 according to the embodiment of the present invention is a power module ( IPM) can be used as it is.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 배터리(BAT)의 출력 전압이 제1 기준치(Ref1) 이하인 경우, 컨버터(410b)가 승압 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 따라서, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.Meanwhile, when the output voltage of the battery BAT is equal to or less than the first reference value Ref1 , the inverter controller 430 according to an embodiment of the present invention may control the converter 410b to perform a boost operation. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, high-speed rotation driving is possible even when the output voltage of the battery (BAT) is lowered.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 배터리(BAT)의 출력 전압이 제1 기준치(Ref1) 이하이며, 모터(230)의 회전 속도가 제1 속도(Lvc) 이상인 경우, 컨버터(410b)가 승압 동작을 수행하여 제1 레벨(Vm1)의 직류 전압을 출력하도록 제어할 수 있다. 따라서, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.On the other hand, in the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention, when the output voltage of the battery BAT is less than or equal to the first reference value Ref1 and the rotation speed of the motor 230 is greater than or equal to the first speed Lvc, The converter 410b may be controlled to output a DC voltage of the first level Vm1 by performing a step-up operation. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, high-speed rotation driving is possible even when the output voltage of the battery (BAT) is lowered.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 배터리(BAT)의 출력 전압이 제1 기준치(Ref1) 이하이며, 모터(230)의 회전 속도가 제1 속도(Lvc) 이상인 경우, 컨버터(410b)가 승압 동작을 수행하면서, 모터(230)의 회전 속도가, 하강하지 않고 제1 속도(Lvc) 이상이 되도록 제어할 수 있다. 따라서, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.On the other hand, in the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention, when the output voltage of the battery BAT is less than or equal to the first reference value Ref1 and the rotation speed of the motor 230 is greater than or equal to the first speed Lvc, While the converter 410b performs the step-up operation, the rotation speed of the motor 230 may be controlled to be equal to or greater than the first speed Lvc without decreasing. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, high-speed rotation driving is possible even when the output voltage of the battery (BAT) is lowered.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 배터리(BAT)의 출력 전압이 제1 기준치(Ref1) 보다 낮은 제2 기준치(ref2) 이하인 경우, 컨버터(410b)와 인버터(420)의 동작이 정지되도록 제어할 수 있다. 따라서, 모터 구동장치(220)를 보호할 수 있게 된다.On the other hand, when the output voltage of the battery BAT is less than or equal to a second reference value ref2 that is lower than the first reference value Ref1, the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention includes the converter 410b and the inverter 420 . You can control the operation to stop. Accordingly, it is possible to protect the motor driving device 220 .

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 회전 속도가 제1 속도(Lvc) 보다 작은 경우, 모터(230)의 회전 속도에 따라, 컨버터(410b)에서 출력되는 전압이 가변되도록 제어할 수 있다.On the other hand, when the rotation speed of the motor 230 is smaller than the first speed Lvc, the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention outputs the output from the converter 410b according to the rotation speed of the motor 230 . The voltage can be controlled to be variable.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 회전 속도가 제1 속도(Lvc) 보다 작은 경우, 모터(230)의 회전 속도에 따라, 컨버터(410b)가 강압 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 전압을 강압함으로써, 인버터(420)의 동작 효율이 향상되게 된다.On the other hand, in the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention, when the rotation speed of the motor 230 is smaller than the first speed Lvc, the converter 410b is step-down according to the rotation speed of the motor 230 . You can control the action to be performed. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, the voltage of the battery (BAT) is stepped down, so that the operating efficiency of the inverter 420 is improved.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 회전 속도가 제1 속도(Lvc) 보다 작은 제2 속도(Lva)인 경우, 컨버터(410b)에서, 제2 속도(Lva)에 대응하는 제2 레벨(Vm2)의 직류 전압을 출력하도록 제어하며, 모터(230)의 회전 속도가 제2 속도(Lva) 보다 작은 제3 속도(Lvb)인 경우, 컨버터(410b)에서, 제3 속도(Lvb)에 대응하며, 제2 레벨(Vm2) 보다 작은 제3 레벨(Vm3)의 직류 전압을 출력하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시, 모터(230) 속도에 따라 배터리(BAT) 전압을 강압함으로써, 인버터(420)의 동작 효율이 향상되게 된다.On the other hand, the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention, when the rotation speed of the motor 230 is the second speed Lva smaller than the first speed Lvc, in the converter 410b, the second speed Control to output a DC voltage of the second level Vm2 corresponding to Lva, and when the rotation speed of the motor 230 is a third speed Lvb smaller than the second speed Lva, the converter 410b , it may be controlled to output a DC voltage of a third level Vm3 that corresponds to the third speed Lvb and is smaller than the second level Vm2. Accordingly, when the battery BAT-based motor 230 is driven, the voltage of the battery BAT is stepped down according to the speed of the motor 230 , thereby improving the operating efficiency of the inverter 420 .

도 10b는, 모터(230)의 속도 파형(MVb), 인버터(230)에 입력 전압 파형(Vivb), 배터리(BAT)의 출력 전압 파형(Vbta)을 예시한다.10B illustrates a speed waveform MVb of the motor 230 , an input voltage waveform Vivb to the inverter 230 , and an output voltage waveform Vbta of the battery BAT.

Pb1, Pb2 구간과 같이, 모터의 속도가, Lva,Lvb로 낮은 경우에는, 컨버터(410b)가 전압 강압 동작을 하여, 각각 Vm2,Vm3와 같은 전압을 출력할 수 있다.As in the Pb1 and Pb2 sections, when the motor speed is as low as Lva and Lvb, the converter 410b may perform a voltage step-down operation to output voltages equal to Vm2 and Vm3, respectively.

한편, Pb3 구간과 같이, 모터의 속도가, Lvc로 높아지는 경우, 컨버터(410b)는, 배터리(BAT)의 출력 전압을 거의 그대로 바이패스하여 출력하게 된다.On the other hand, as in the Pb3 section, when the speed of the motor increases to Lvc, the converter 410b bypasses the output voltage of the battery BAT almost as it is and outputs it.

이때, 도 10b와 같이, PPb 시점 이후에, 배터리(BAT)의 출력 전압이, 제1 기준치(ref1) 이하로 낮아지는 경우, 컨버터(410b)는 승압 동작을 수행한다. 승압 동작에 대해서는, 도 10c의 도면을 참조하여 설명한다. At this time, as shown in FIG. 10B , when the output voltage of the battery BAT is lowered to less than or equal to the first reference value ref1 after the time PPb, the converter 410b performs a step-up operation. The step-up operation will be described with reference to the drawing in Fig. 10C.

도 10c는, Pb4 구간에서의 컨버터(410b)의 동작을 예시하는 도면이다.10C is a diagram illustrating the operation of the converter 410b in the Pb4 section.

도면을 참조하면, 제1 시점에, 컨버터 스위칭 소자(SWb)의 턴 온에 의해, ipathb1과 같은 전류 패쓰와 같이, 배터리(BAT)의 전력이, 스위칭 소자(SWb)를 거쳐, 인덕터(Lb)에 저장될 수 있다.Referring to the drawing, at a first time point, due to the turn-on of the converter switching element SWb, power of the battery BAT passes through the switching element SWb, such as a current path such as ipathb1, to the inductor Lb. can be stored in

다음, 제2 시점에, 스위칭 소자(SWb)의 턴 오프에 의해, ipathb2과 같은 전류 패쓰와 같이, 인덕터(Lb)에 저장되었던 에너지가 dc단 커패시터(C)로 출력될 수 있다. 이에 따라, 전압 승압이 수행되게 된다.Next, at a second time point, by turning off the switching element SWb, energy stored in the inductor Lb may be output to the dc terminal capacitor C, like a current path such as ipathb2 . Accordingly, voltage boosting is performed.

한편, PPb 시점 이후에, 컨버터(410b)의 승압 동작에 의해, 도 10b와 같이, 인버터(420)의 입력 전압이 대략 Vm1 등을 그대로 유지하게 되며, 따라서, 인버터(420)의 입력 전압이, 배터리(BAT)의 출력 전압 보다 높아지게 된다.On the other hand, after the PPb time point, by the step-up operation of the converter 410b, the input voltage of the inverter 420 maintains approximately Vm1, etc. as it is, as shown in FIG. 10b. Therefore, the input voltage of the inverter 420 is It becomes higher than the output voltage of the battery BAT.

이에 따라, PPb 시점 이후에, Ara 구간과 같이, 모터(230)의 속도는, Vm1 을 유지하는 인버터(420)의 입력 전압에 기초하여, Lvc를 거의 그대로 유지할 수 있게 된다. 따라서, 배터리(BAT)의 출력 전압 저하에도 불구하고, 모터의 최대 성능을 구현할 수 있게 된다.Accordingly, after the PPb time point, as in the Ara section, the speed of the motor 230 is based on the input voltage of the inverter 420 maintaining Vm1, Lvc can be maintained almost as it is. Accordingly, it is possible to realize the maximum performance of the motor despite a decrease in the output voltage of the battery BAT.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 구동장치의 회로도의 일예이고, 도 12a 내지 도 12b는 도 11의 동작 설명에 참조되는 도면이다.11 is an example of a circuit diagram of a motor driving apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 12A to 12B are diagrams referenced in the operation description of FIG. 11 .

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(1100)는, 배터리(BAT)와, 배터리(BAT)로부터의 직류 전원을 승압 또는 강압하여 출력하는 컨버터(410)와, 스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 모터(230)에 출력하는 인버터(420)와, 배터리(BAT)의 출력 전압을 검출하는 배터리 전압 검출부(A)와, 배터리(BAT)의 출력 전압에 기초하여, 컨버터(410)가 승압 또는 강압하도록 제어하는 인버터 제어부(430)를 포함한다. Referring to the drawings, a motor driving apparatus 1100 according to an embodiment of the present invention includes a battery BAT, a converter 410 for boosting or stepping-down DC power from the battery BAT and outputting it, and a switching operation. By this, the inverter 420 for converting the dc terminal power to AC power and outputting the converted AC power to the motor 230, the battery voltage detection unit A for detecting the output voltage of the battery BAT, and the battery ( BAT), based on the output voltage of the converter 410 includes an inverter control unit 430 for controlling the step-up or step-down.

이에 따라, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다. 따라서, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, the battery (BAT) voltage can be boosted or lowered to be driven. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, high-speed rotation driving is possible even when the output voltage of the battery (BAT) is lowered.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨버터(410)는, dc단 커패시터(C)의 양단 사이에, 서로 직렬 접속되는 상암 스위칭 소자(Sa)와 하암 스위칭 소자(S'a)와, 배터리(BAT)의 일단과 상암 스위칭 소자(Sa)와 하암 스위칭 소자(S'a)의 노드(na) 사이에 접속되는 인덕터(L)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 전압을 승압 또는 강압하여 구동할 수 있게 된다. On the other hand, the converter 410 according to the embodiment of the present invention, between both ends of the dc terminal capacitor (C), the upper-arm switching element (Sa) and the lower-arm switching element (S'a) and the battery (BAT) connected in series with each other. ) and an inductor L connected between the upper-arm switching element Sa and the node na of the lower-arm switching element S'a. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, the battery (BAT) voltage can be boosted or lowered to be driven.

이때, 하암 스위칭 소자(S'a)의 온에 따라, 배터리(BAT)의 에너지가 인덕터(L)에 저장되며, 하암 스위칭 소자(S'a)의 오프, 및 상암 스위칭 소자(Sa)의 온에 따라, 인덕터(L)의 에너지가, dc단 커패시터(C)로 전달될 수 있다.At this time, as the lower-arm switching element S'a is turned on, the energy of the battery BAT is stored in the inductor L, the lower-arm switching element S'a is turned off, and the upper-arm switching element Sa is turned on. Accordingly, the energy of the inductor L may be transferred to the dc terminal capacitor C.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 세쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자(Sa~Sc,S'a~S'c)를 포함하는 파워 모듈(IPM)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the motor driving device 220 according to the embodiment of the present invention may include a power module (IPM) including three pairs of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements (Sa to Sc, S'a to S'c). can

이때, 파워 모듈(IPM) 중 한 쌍의 상암 스위칭 소자(Sa)와 하암 스위칭 소자(S'a)는, 컨버터(410)에 포함되며, 파워 모듈(IPM) 중 두 쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자(Sb,Sc,S'b,S'c)는, 인버터(420)에 포함될 수 있다. 이때의 모터(230)은, 단상 모터일 수 있다. At this time, one pair of upper-arm switching element Sa and lower-arm switching element S'a of the power module IPM is included in the converter 410, and two pairs of upper-arm switching element and lower arm of the power module IPM are included. The switching elements Sb, Sc, S'b, and S'c may be included in the inverter 420 . In this case, the motor 230 may be a single-phase motor.

이에 따라, 하나의 파워 모듈을 이용하여, 간편하게, 별도의 추가 파워 모듈 없이, 간단하게, 컨버터(410)와 인버터(420)의 회로를 구현할 수 있게 된다.Accordingly, circuits of the converter 410 and the inverter 420 can be simply implemented using one power module, without a separate additional power module.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 배터리(BAT)의 출력 전압이 제1 기준치(Ref1) 이하인 경우, 컨버터(410)가 승압 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 따라서, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.Meanwhile, when the output voltage of the battery BAT is equal to or less than the first reference value Ref1 , the inverter controller 430 according to an embodiment of the present invention may control the converter 410 to perform a boost operation. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, high-speed rotation driving is possible even when the output voltage of the battery (BAT) is lowered.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 배터리(BAT)의 출력 전압이 제1 기준치(Ref1) 이하이며, 모터(230)의 회전 속도가 제1 속도(Lvc) 이상인 경우, 컨버터(410)가 승압 동작을 수행하여 제1 레벨(Vm1)의 직류 전압을 출력하도록 제어할 수 있다. 따라서, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.On the other hand, in the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention, when the output voltage of the battery BAT is less than or equal to the first reference value Ref1 and the rotation speed of the motor 230 is greater than or equal to the first speed Lvc, The converter 410 may be controlled to output the DC voltage of the first level Vm1 by performing a step-up operation. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, high-speed rotation driving is possible even when the output voltage of the battery (BAT) is lowered.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 배터리(BAT)의 출력 전압이 제1 기준치(Ref1) 이하이며, 모터(230)의 회전 속도가 제1 속도(Lvc) 이상인 경우, 컨버터(410)가 승압 동작을 수행하면서, 모터(230)의 회전 속도가, 하강하지 않고 제1 속도(Lvc) 이상이 되도록 제어할 수 있다. 따라서, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 출력 전압 저하에도 고속 회전 구동이 가능하게 된다.On the other hand, in the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention, when the output voltage of the battery BAT is less than or equal to the first reference value Ref1 and the rotation speed of the motor 230 is greater than or equal to the first speed Lvc, While the converter 410 performs the step-up operation, the rotation speed of the motor 230 may be controlled to be equal to or greater than the first speed Lvc without decreasing. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, high-speed rotation driving is possible even when the output voltage of the battery (BAT) is lowered.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 배터리(BAT)의 출력 전압이 제1 기준치(Ref1) 보다 낮은 제2 기준치(ref2) 이하인 경우, 컨버터(410)와 인버터(420)의 동작이 정지되도록 제어할 수 있다. 따라서, 모터 구동장치(220)를 보호할 수 있게 된다.On the other hand, the inverter controller 430 according to the embodiment of the present invention, when the output voltage of the battery BAT is less than or equal to a second reference value ref2 lower than the first reference value Ref1, the converter 410 and the inverter 420 You can control the operation to stop. Accordingly, it is possible to protect the motor driving device 220 .

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 회전 속도가 제1 속도(Lvc) 보다 작은 경우, 모터(230)의 회전 속도에 따라, 컨버터(410)에서 출력되는 전압이 가변되도록 제어할 수 있다.On the other hand, the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention, when the rotation speed of the motor 230 is less than the first speed (Lvc), according to the rotation speed of the motor 230, the output from the converter 410 The voltage can be controlled to be variable.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 회전 속도가 제1 속도(Lvc) 보다 작은 경우, 모터(230)의 회전 속도에 따라, 컨버터(410)가 강압 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시 배터리(BAT) 전압을 강압함으로써, 인버터(420)의 동작 효율이 향상되게 된다.On the other hand, in the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention, when the rotation speed of the motor 230 is less than the first speed Lvc, the converter 410 is step-down according to the rotation speed of the motor 230 . You can control the action to be performed. Accordingly, when the battery (BAT)-based motor 230 is driven, the voltage of the battery (BAT) is stepped down, so that the operating efficiency of the inverter 420 is improved.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 회전 속도가 제1 속도(Lvc) 보다 작은 제2 속도(Lva)인 경우, 컨버터(410)에서, 제2 속도(Lva)에 대응하는 제2 레벨(Vm2)의 직류 전압을 출력하도록 제어하며, 모터(230)의 회전 속도가 제2 속도(Lva) 보다 작은 제3 속도(Lvb)인 경우, 컨버터(410)에서, 제3 속도(Lvb)에 대응하며, 제2 레벨(Vm2) 보다 작은 제3 레벨(Vm3)의 직류 전압을 출력하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배터리(BAT) 기반의 모터(230) 구동시, 모터(230) 속도에 따라 배터리(BAT) 전압을 강압함으로써, 인버터(420)의 동작 효율이 향상되게 된다.On the other hand, the inverter control unit 430 according to the embodiment of the present invention, when the rotation speed of the motor 230 is a second speed Lva smaller than the first speed Lvc, in the converter 410, the second speed Control to output the DC voltage of the second level (Vm2) corresponding to (Lva), and when the rotation speed of the motor 230 is a third speed (Lvb) that is smaller than the second speed (Lva), the converter (410) , it may be controlled to output a DC voltage of a third level Vm3 that corresponds to the third speed Lvb and is smaller than the second level Vm2. Accordingly, when the battery BAT-based motor 230 is driven, the voltage of the battery BAT is stepped down according to the speed of the motor 230 , thereby improving the operating efficiency of the inverter 420 .

도 12a는, 모터(230)의 속도 파형(MVb), 인버터(230)에 입력 전압 파형(Vivc), 배터리(BAT)의 출력 전압 파형(Vbta)을 예시한다.12A illustrates a speed waveform MVb of the motor 230 , an input voltage waveform Vivc to the inverter 230 , and an output voltage waveform Vbta of the battery BAT.

Pc1, Pc2 구간과 같이, 모터의 속도가, Lva,Lvb로 낮은 경우에는, 컨버터(410)는 전압 강압 없이, 그대로 배터리 전압을 바이패스할 수 있다.As in the Pc1 and Pc2 sections, when the motor speed is low as Lva and Lvb, the converter 410 may bypass the battery voltage as it is without voltage drop.

한편, Pc3 구간과 같이, 모터의 속도가, Lvc로 높아지는 경우, 컨버터(410)는, 배터리(BAT)의 출력 전압을 거의 그대로 바이패스하여 출력하게 된다.Meanwhile, as in the Pc3 section, when the speed of the motor increases to Lvc, the converter 410 bypasses the output voltage of the battery BAT almost as it is and outputs it.

이때, 도 12a와 같이, PPc 시점 이후에, 배터리(BAT)의 출력 전압이, 제1 기준치(ref1) 이하로 낮아지는 경우, 컨버터(410)는 승압 동작을 수행한다. 승압 동작에 대해서는, 도 12b의 도면을 참조하여 설명한다. At this time, as shown in FIG. 12A , when the output voltage of the battery BAT decreases to less than or equal to the first reference value ref1 after the time PPc, the converter 410 performs a step-up operation. The step-up operation will be described with reference to the drawing in Fig. 12B.

도 12b는, Pc4 구간에서의 컨버터(410)의 동작을 예시하는 도면이다.12B is a diagram illustrating the operation of the converter 410 in the Pc4 section.

도면을 참조하면, 제1 시점에, 하암 스위칭 소자(S'a)의 턴 온, 및 상암 스위칭 소자(Sa)의 턴 오프에 의해, ipathc1과 같은 전류 패쓰와 같이, 배터리(BAT)의 전력이, 인덕터(L)에 저장될 수 있다.Referring to the drawing, at a first time point, by the turn-on of the lower-arm switching element S'a and the turn-off of the upper-arm switching element Sa, the power of the battery BAT is reduced, such as a current path such as ipathc1. , may be stored in the inductor (L).

다음, 제2 시점에, 하암 스위칭 소자(S'a)의 턴 오프, 및 상암 스위칭 소자(Sa)의 턴 온에 의해, ipathc2과 같은 전류 패쓰와 같이, 인덕터(L)에 저장되었던 에너지가 dc단 커패시터(C)로 출력될 수 있다. 이에 따라, 전압 승압이 수행되게 된다.Next, at the second time point, by the turn-off of the lower-arm switching element S'a, and the turn-on of the upper-arm switching element Sa, the energy stored in the inductor L, such as a current path such as ipathc2, is dc However, it may be output to the capacitor C. Accordingly, voltage boosting is performed.

한편, PPc 시점 이후에, 컨버터(410)의 승압 동작에 의해, 도 12a와 같이, 인버터(420)의 입력 전압이 대략 Vm1 등을 그대로 유지하게 되며, 따라서, 인버터(420)의 입력 전압이, 배터리(BAT)의 출력 전압 보다 높아지게 된다.On the other hand, after the time PPc, by the step-up operation of the converter 410, the input voltage of the inverter 420 maintains approximately Vm1, etc. as it is, as shown in FIG. 12A. It becomes higher than the output voltage of the battery BAT.

이에 따라, PPc 시점 이후에, Arb 구간과 같이, 모터(230)의 속도는, Vm1 을 유지하는 인버터(420)의 입력 전압에 기초하여, Lvc를 거의 그대로 유지할 수 있게 된다. 따라서, 배터리(BAT)의 출력 전압 저하에도 불구하고, 모터의 최대 성능을 구현할 수 있게 된다.Accordingly, after the PPc time point, as in the Arb section, the speed of the motor 230 can maintain Lvc almost as it is based on the input voltage of the inverter 420 maintaining Vm1. Accordingly, it is possible to realize the maximum performance of the motor despite a decrease in the output voltage of the battery BAT.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다. 13 is a flowchart illustrating a method of operating a motor driving apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 전원 온 입력에 따라, 컨버터(410), 인버터(420)에 전원을 공급할 수 있다(S1310).Referring to the drawings, the motor driving apparatus 220 according to the embodiment of the present invention may supply power to the converter 410 and the inverter 420 according to a power-on input (S1310).

다음, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)의 인버터 제어부(430)는, 설정 모드에 따라, 모터(230)가 회전하도록 제어할 수 있다.Next, the inverter control unit 430 of the motor driving apparatus 220 according to the embodiment of the present invention may control the motor 230 to rotate according to a setting mode.

예를 들어, 도 10b 또는 도 12a와 같이, 제1 속도(Lvc), 제2 속도(LVa), 제3 속도(LVb) 등으로, 모터(230)가 회전하도록 제어할 수 있다.For example, as shown in FIG. 10B or 12A , the motor 230 may be controlled to rotate at a first speed Lvc, a second speed LVa, or a third speed LVb.

한편, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류 검출부(E)의 출력 전류(io)에 기초하여, 모터(230)의 속도를 연산할 수 있다. 그리고, 목표 속도에 따라, 모터(230)가 회전하도록, 펄스폭 가변 기반의 스위칭 제어 신호(Sic)를 인버터(420)로 출력할 수 있다.Meanwhile, the inverter control unit 430 may calculate the speed of the motor 230 based on the output current io of the output current detection unit E . In addition, a switching control signal Sic based on a variable pulse width may be output to the inverter 420 so that the motor 230 rotates according to the target speed.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)의 인버터 제어부(430)는, 배터리 전압(Vbat)이 제1 기준치(ref1) 이하인 지 여부를 판단한다(S1325).Next, the inverter control unit 430 of the motor driving apparatus 220 according to the embodiment of the present invention determines whether the battery voltage Vbat is equal to or less than a first reference value ref1 (S1325).

인버터 제어부(430)는, 배터리 전압 검출부(A)에서 검출되는 배터리 전압(Vbat)이 제1 기준치(ref1) 이하인 지 여부를 판단할 수 있다.The inverter controller 430 may determine whether the battery voltage Vbat detected by the battery voltage detector A is equal to or less than the first reference value ref1.

한편, 배터리 전압(Vbat)이 제1 기준치(ref1) 이하인 경우, 인버터 제어부(430)는, 컨버터가 승압 동작을 수행하도록 제어할 수 있다(S1330).Meanwhile, when the battery voltage Vbat is equal to or less than the first reference value ref1, the inverter controller 430 may control the converter to perform a step-up operation (S1330).

도 10a 내지 도 12b에서 기술한 바와 같이, 인버터 제어부(430)는, 컨버터가 승압 동작을 수행하도록, 컨버터(410b,410) 내부의 스위칭 소자에 제어 신호를 출력할 수 있다.As described with reference to FIGS. 10A to 12B , the inverter controller 430 may output a control signal to a switching element inside the converters 410b and 410 so that the converter performs a step-up operation.

이에 따라, 도 10b의 Ara 구간, 도 12a의 Arb 구간과 같이, 배터리 전압의 하강에도 불구하고, 모터(230)가 고속 회전할 수 있게 된다. 따라서, 배터리 전압의 하강에도 불구하고, 모터 성능을 유지할 수 있게 된다.Accordingly, as in the Ara section of FIG. 10B and the Arb section of FIG. 12A , the motor 230 can rotate at high speed despite the drop in the battery voltage. Accordingly, in spite of the drop in the battery voltage, it is possible to maintain the motor performance.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)의 인버터 제어부(430)는, 배터리 전압(Vbat)이 제1 기준치(ref1) 보다 낮은 제2 기준치(ref2) 이하인 지 여부를 판단한다(S1340).Next, the inverter control unit 430 of the motor driving device 220 according to the embodiment of the present invention determines whether the battery voltage Vbat is less than or equal to a second reference value ref2 lower than the first reference value ref1 ( S1340).

인버터 제어부(430)는, 배터리 전압 검출부(A)에서 검출되는 배터리 전압(Vbat)이 제2 기준치(ref2) 이하인 지 여부를 판단할 수 있다. 이때의 제2 기준치(ref2)는, 모터 구동을 위한 최소 허용치에 대응할 수 있다.The inverter controller 430 may determine whether the battery voltage Vbat detected by the battery voltage detector A is equal to or less than the second reference value ref2. In this case, the second reference value ref2 may correspond to a minimum allowable value for driving the motor.

한편, 배터리 전압(Vbat)이 제2 기준치(ref2) 이하인 경우, 인버터 제어부(430)는, 모터 구동장치(220)의 보호를 위해, 모터 구동장치(220)의 동작을 오프하도록 제어할 수 있다(S1350). 이에 따라, 모터 구동장치(220)의 내의 컨버터(410b,410), 인버터(420) 등의 동작이 오프되게 된다.Meanwhile, when the battery voltage Vbat is equal to or less than the second reference value ref2 , the inverter controller 430 may control the operation of the motor driving device 220 to be turned off in order to protect the motor driving device 220 . (S1350). Accordingly, the operation of the converters 410b and 410 and the inverter 420 in the motor driving device 220 is turned off.

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 part 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)

배터리;
상기 배터리로부터의 직류 전원을 승압 또는 강압하여 출력하는 컨버터;
스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터;
상기 배터리의 출력 전압을 검출하는 배터리 전압 검출부;
상기 배터리의 출력 전압에 기초하여, 상기 컨버터가 승압 또는 강압하도록 제어하는 인버터 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
battery;
a converter for boosting or stepping-down the DC power from the battery and outputting it;
an inverter that converts the dc stage power into AC power by a switching operation and outputs the converted AC power to the motor;
a battery voltage detector detecting an output voltage of the battery;
and an inverter controller controlling the converter to step-up or step-down based on the output voltage of the battery.
제1항에 있어서,
상기 인버터 제어부는,
상기 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 이하인 경우, 상기 컨버터가 승압 동작을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
According to claim 1,
The inverter control unit,
When the output voltage of the battery is equal to or less than a first reference value, the motor driving apparatus according to claim 1, wherein the converter is controlled to perform a step-up operation.
제1항에 있어서,
상기 인버터 제어부는,
상기 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 이하이며, 상기 모터의 회전 속도가 제1 속도 이상인 경우, 상기 컨버터가 승압 동작을 수행하여 제1 레벨의 직류 전압을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
According to claim 1,
The inverter control unit,
When the output voltage of the battery is less than or equal to a first reference value and the rotation speed of the motor is greater than or equal to the first speed, the converter performs a step-up operation to output a first level of DC voltage. .
제1항에 있어서,
상기 인버터 제어부는,
상기 배터리의 출력 전압이 제1 기준치 이하이며, 상기 모터의 회전 속도가 제1 속도 이상인 경우, 상기 컨버터가 승압 동작을 수행하면서, 상기 모터의 회전 속도가, 하강하지 않고 상기 제1 속도 이상이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
According to claim 1,
The inverter control unit,
When the output voltage of the battery is less than or equal to the first reference value and the rotation speed of the motor is greater than or equal to the first speed, the converter performs the boosting operation so that the rotation speed of the motor is greater than or equal to the first speed without decreasing. Motor drive device, characterized in that the control.
제3항에 있어서,
상기 인버터 제어부는,
상기 배터리의 출력 전압이 상기 제1 기준치 보다 낮은 제2 기준치 이하인 경우, 상기 컨버터와 상기 인버터의 동작이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
4. The method of claim 3,
The inverter control unit,
When the output voltage of the battery is less than or equal to a second reference value lower than the first reference value, the motor driving apparatus according to claim 1, wherein the control to stop the operation of the converter and the inverter.
제3항에 있어서,
상기 인버터 제어부는,
상기 모터의 회전 속도가 상기 제1 속도 보다 작은 경우, 상기 모터의 회전 속도에 따라, 상기 컨버터에서 출력되는 전압이 가변되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
4. The method of claim 3,
The inverter control unit,
When the rotation speed of the motor is smaller than the first speed, the motor driving apparatus according to claim 1, wherein the voltage output from the converter is controlled to vary according to the rotation speed of the motor.
제3항에 있어서,
상기 인버터 제어부는,
상기 모터의 회전 속도가 상기 제1 속도 보다 작은 경우, 상기 모터의 회전 속도에 따라, 상기 컨버터가 강압 동작을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
4. The method of claim 3,
The inverter control unit,
When the rotation speed of the motor is less than the first speed, the converter according to the rotation speed of the motor, characterized in that the control to perform a step-down operation.
제6항에 있어서,
상기 인버터 제어부
상기 모터의 회전 속도가 상기 제1 속도 보다 작은 제2 속도인 경우, 상기 컨버터에서, 상기 제2 속도에 대응하는 제2 레벨의 직류 전압을 출력하도록 제어하며,
상기 모터의 회전 속도가 상기 제2 속도 보다 작은 제3 속도인 경우, 상기 컨버터에서, 상기 제3 속도에 대응하며, 상기 제2 레벨 보다 작은 제3 레벨의 직류 전압을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
7. The method of claim 6,
the inverter control unit
When the rotation speed of the motor is a second speed that is smaller than the first speed, the converter controls to output a DC voltage of a second level corresponding to the second speed,
When the rotation speed of the motor is a third speed smaller than the second speed, the converter controls to output a DC voltage of a third level corresponding to the third speed and smaller than the second level motor drive device.
제1항에 있어서,
상기 컨버터와 상기 인버터 사이에 접속되는 dc단 커패시터;를 더 포함하고,
상기 컨버터는,
상기 배터리의 일단과 상기 dc단 커패시터의 일단 사이에 일단이 접속되는 인덕터;
상기 인덕터의 타단과, 상기 배터리의 타단 사이에 일단이 접속되는 컨버터 스위칭 소자;
상기 컨버터 스위칭 소자의 타단과 상기 dc단 커패시터의 타단 사이에 접속되는 다이오드 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
According to claim 1,
Further comprising; a dc terminal capacitor connected between the converter and the inverter,
The converter is
an inductor having one end connected between one end of the battery and one end of the dc terminal capacitor;
a converter switching element having one end connected between the other end of the inductor and the other end of the battery;
and a diode element connected between the other end of the converter switching element and the other end of the dc terminal capacitor.
제9항에 있어서,
상기 컨버터 스위칭 소자의 온에 따라, 상기 배터리의 에너지가 상기 인덕터에 저장되며, 상기 컨버터 스위칭 소자의 오프에 따라, 상기 인덕터의 에너지가, 상기 dc단 커패시터로 전달되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
10. The method of claim 9,
When the converter switching element is turned on, energy of the battery is stored in the inductor, and when the converter switching element is turned off, the energy of the inductor is transferred to the dc terminal capacitor.
제9항에 있어서,
상기 인버터는,
세쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 포함하며,
상기 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자 사이의 각 노드에, 상기 모터의 삼상이 전기적으로 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
10. The method of claim 9,
The inverter is
It includes three pairs of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements,
The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the three phases of the motor are electrically connected to each node between the upper arm switching element and the lower arm switching element.
제1항에 있어서,
상기 컨버터와 상기 인버터 사이에 접속되는 dc단 커패시터;를 더 포함하고,
상기 컨버터는,
상기 dc단 커패시터의 양단 사이에, 서로 직렬 접속되는 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자;
상기 배터리의 일단과 상기 상암 스위칭 소자와 상기 하암 스위칭 소자의 노드 사이에 접속되는 인덕터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
According to claim 1,
Further comprising; a dc terminal capacitor connected between the converter and the inverter,
The converter is
an upper-arm switching element and a lower-arm switching element connected in series with each other between both ends of the dc stage capacitor;
and an inductor connected between one end of the battery and a node of the upper-arm switching element and the lower-arm switching element.
제12항에 있어서,
상기 하암 스위칭 소자의 온에 따라, 상기 배터리의 에너지가 상기 인덕터에 저장되며, 상기 하암 스위칭 소자의 오프, 및 상기 상암 스위칭 소자의 온에 따라, 상기 인덕터의 에너지가, 상기 dc단 커패시터로 전달되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
13. The method of claim 12,
According to the ON of the lower-arm switching element, the energy of the battery is stored in the inductor, and according to the OFF of the lower-arm switching element and the ON of the upper-arm switching element, the energy of the inductor is transferred to the dc terminal capacitor Motor drive device, characterized in that.
제12항에 있어서,
상기 인버터는,
두 쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
13. The method of claim 12,
The inverter is
A motor driving device comprising two pairs of an upper-arm switching element and a lower-arm switching element.
제14항에 있어서,
세쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 포함하는 파워 모듈;을 더 포함하고,
상기 파워 모듈 중 한 쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자는, 상기 컨버터에 포함되며, 상기 파워 모듈 중 두 쌍의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자는, 상기 인버터에 포함되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
15. The method of claim 14,
A power module comprising three pairs of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements; further comprising,
A pair of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements of the power module are included in the converter, and two pairs of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements of the power module are included in the inverter. .
배터리;
상기 배터리로부터의 직류 전원을 변환하여 출력하는 컨버터;
스위칭 동작에 의해, dc단 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터;
상기 컨버터와 상기 인버터 사이에 접속되는 dc단 커패시터;를 포함하고,
상기 컨버터는,
상기 dc단 커패시터의 양단 사이에, 서로 직렬 접속되는 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자;
상기 배터리의 일단과 상기 상암 스위칭 소자와 상기 하암 스위칭 소자의 노드 사이에 접속되는 인덕터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
battery;
a converter for converting and outputting DC power from the battery;
an inverter that converts the dc stage power into AC power by a switching operation and outputs the converted AC power to the motor;
a dc terminal capacitor connected between the converter and the inverter;
The converter is
an upper-arm switching element and a lower-arm switching element connected in series with each other between both ends of the dc stage capacitor;
and an inductor connected between one end of the battery and a node of the upper-arm switching element and the lower-arm switching element.
제16항에 있어서,
상기 하암 스위칭 소자의 온에 따라, 상기 배터리의 에너지가 상기 인덕터에 저장되며, 상기 하암 스위칭 소자의 오프, 및 상기 상암 스위칭 소자의 온에 따라, 상기 인덕터의 에너지가, 상기 dc단 커패시터로 전달되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
17. The method of claim 16,
According to the ON of the lower-arm switching element, the energy of the battery is stored in the inductor, and according to the OFF of the lower-arm switching element and the ON of the upper-arm switching element, the energy of the inductor is transferred to the dc terminal capacitor Motor drive device, characterized in that.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 모터 구동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 홈 어플라이언스.18. A home appliance comprising the motor drive device of any one of claims 1-17.
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