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
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
노즐 모듈(70)은, 외부의 공기를 흡입하도록 구비된 노즐부(71)와, 노즐부(71)에서 길게 연장되는 연장관(73)을 포함할 수 있다.The
연장관(73)은, 노즐부(71)와 흡입부(11)를 연결한다. 연장관(73)은, 노즐부(71)에서 흡입된 공기가 흡입 유로(P) 내로 유입되도록 안내한다. 연장관(73)의 일측 단부는 메인 바디(10)의 흡입부(11)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 사용자는 노즐부(71)를 바닥에 놓은 상태에서 핸들(30)을 잡고 노즐부(71)를 이동시키면서 청소할 수 있다. The
메인 바디(10)는, 배기구(10a)를 형성하는 배출 커버(12), 분리된 먼지를 저장하기 위한 먼지 수집부(13), 내부에 팬 모듈(50)을 수용하는 팬 모듈 하우징(14)을 포함할 수 있다.The
배출 커버(12)는 메인 바디(10)의 상측 표면을 형성할 수 있다. 배출 커버(12)는 팬 모듈 하우징(14)의 상측부를 덮어준다.The
먼지 수집부(13)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 먼지 수집부(13)는 팬 모듈 하우징(14)의 하측에 배치될 수 있다. 이에 따르면, 먼지 수집부(13)의 내부에 먼지의 저장 공간이 형성될 수 있다.The
팬 모듈 하우징(14)은, 먼지 수집부(13)에서 상측으로 연장되어 형성될 수 있다. 팬 모듈 하우징(14)은 원통형으로 형성된다. 팬 모듈 하우징(14)의 후측에 핸들(30)의 연장부(31)가 배치될 수 있다.The
팬 모듈 하우징(14) 내에, 팬 모듈(50)이 배치될 수 있다.Within the
팬 모듈(50)은, 임펠러(51)를 회전시키는 흡입 모터(230)를 포함한다. 흡입 모터(230)는 먼지 분리부(20)의 상방에 위치할 수 있다. The
흡입 모터(230)의 하측에 임펠러(51)가 배치될 수 있다. 임펠러(51)는, 흡입 모터(230)와 결합하여, 흡입 모터(230)의 회전력에 의해, 회전한다. The
한편, 임펠러(510)는, 유로(P) 내의 공기가 배기구(10a)를 통해 배출되도록, 회전에 의해 공기를 가압할 수 있다.Meanwhile, the impeller 510 may pressurize the air by rotation so that the air in the flow path P is discharged through the
한편, 청소기(100a)는 흡입 모터(230)의 제어를 위한 모터 구동부(220)를 포함할 수 있다. 모터 구동부(220)는 흡입 모터(230)와 먼지 수집부(13)의 사이에 배치될 수 있다. 한편, 모터 구동부(220)는, PCB 회로 기판 상에 배치되는 회로 소자를 구비할 수 있다. Meanwhile, the cleaner 100a may include a
핸들(30)은, 상하 방향으로 연장되며 추가 연장부(32)를 포함한다. 추가 연장부(32)는 메인 바디(10)와 전후 방향으로 이격될 수 있다. 사용자는 추가 연장부(32)를 쥐고 청소기(100a)를 이용할 수 있다. 추가 연장부(32)의 상단은 연장부(31)의 후단에 연결된다. 추가 연장부(32)의 하단은 배터리 하우징(40)에 연결된다.The
추가 연장부(32)에는, 사용자가 추가 연장부(32)를 잡은 상태에서 손이 추가 연장부(32)의 길이 방향(상하 방향)으로 이동되는 것을 방지하기 위한 이동 제한부(32a)가 구비될 수 있다. 이동 제한부(32a)는 추가 연장부(32)에서 전방을 향하여 돌출될 수 있다. The
이동 제한부(32a)는 연장부(31)와 상하로 이격되어 배치된다. 사용자는 추가 연장부(32)를 쥔 상태에서, 사용자의 쥔 손의 일부 손가락은 이동 제한부(32a)의 상방에 위치되고, 나머지 손가락은 이동 제한부(32a)의 하방에 위치되도록 구비된다. The
핸들(30)은 상측과 후방의 사이 방향을 바라보는 경사면(33)을 포함할 수 있다. 경사면(33)은 연장부(31)의 후면을 위치할 수 있다. 경사면(33)에 입력부(3)가 배치될 수 있다.The
배터리(Bt)는 팬 모듈(50)로 전원을 공급할 수 있다. 배터리(Bt)는 소음 제어 모듈로 전원을 공급할 수 있다. 배터리(Bt)는 배터리 하우징(40)의 내부에 분리 가능하게 배치될 수 있다.The battery Bt may supply power to the
배터리 하우징(40)은 메인 바디(10)의 후측에 결합된다. 배터리 하우징(40)은 핸들(30)의 하측에 배치된다. 배터리 하우징(40)의 내부에 배터리(Bt)가 수용된다. 배터리 하우징(40)에는 배터리(Bt)에서 발생하는 열을 외부로 배출시키기 위한 방열홀이 형성될 수 있다.The
한편, 배기구(10a)는, 특정 방향(예를 들어, 상측 방향)을 바라보게 배치될 수 있다. 복수 개의 배기구(10a)는, 복수의 배기 가이드(12a)에 의해, 원주 방향으로 서로 분할될 수 있다. 복수 개의 배기구(10a)는, 원주 방향을 따라 서로 일정 간격 이격되어 배열될 수 있다.Meanwhile, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 다른 예인 드라이어의 사시도이다.2 is a perspective view of a dryer that is another example of a home appliance according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이어(100b)는, 흡입된 공기가 외부로 배출되도록 안내하는 유로를 형성하는 메인 바디(CAS), 메인 바디(CAS)의 후측에 연결되는 케이블(CAB), 메인 바디(CAS)의 전방에 탈부착 가능하게 결합되며, 유로 내의 공기가 배기구(OTa)를 통해 배출하는 전방 케이스(CASb)를구비할 수 있다.Referring to the drawings, the
한편, 드라이어(100b)의 메인 바디(CAS)에는, 외부의 공기를 흡입하기 위해 개구가 형성된 흡입구(INa)가 형성될 수 있다.On the other hand, the main body (CAS) of the dryer (100b), the suction port (INa) formed with an opening for sucking in the external air may be formed.
드라이어(100b)는, 흡입구(INa)의 내측에, 배치되며, 로(P) 상에 배치되어 유로 내의 공기를 이동시키기 위해 회전하는 팬(FAN)과, 팬(FAN) 구동시키는 모터 구동부(도 3의 220)을 구비할 수 있다.The
한편, 드라이어(100b)는, 메인 바디(CAS)의 손잡이 부분에 형성되어, 드라이어(100b)의 동작 설정을 위해 조작되는 동작키(117a), 전원 온/오프 설정을 위해 동작하는 전원키(117b), 그리고, 드라이어(100b)의 동작 상태의 표시를 위한 디스플레이(118)를 구비할 수 있다.On the other hand, the dryer (100b) is formed on the handle portion of the main body (CAS), the operation key (117a) operated to set the operation of the dryer (100b), the power key (117b) operated for power on / off setting ), and may be provided with a
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 내부 블록도의 일예이다.3 is an example of an internal block diagram of a home appliance according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 홈 어플라이언스(100)는, 팬(FAN)을 회전시키는 모터(230)와, 모터(230)를 구동하는 구동부(220)와, 전원을 공급하는 전원 공급부(270)와, 조작키(117)와, 디스플레이(118)와, 홈 어플라이언스(100) 내의 각 유닛을 제어하는 제어부(210)를 구비할 수 있다.Referring to the drawings, the
특히, 제어부(210)는, 모터 구동부(220)를 제어할 수 있다.In particular, the
홈 어플라이언스(100)는, 제어부(210)의 제어 동작에 의해, 제어될 수 있다. 특히, 제어부(210)는, 모터 구동부(220)를 제어할 수 있다.The
모터 구동부(220)는, 모터(230)를 구동하게 된다. 이에 따라, 팬(FAN)이 모터(230)에 의해 회전하게 된다. The
제어부(210)는, 조작키(117)로부터 동작 신호를 입력받아 동작을 한다. The
조작키(117)는, 홈 어플라이언스(100)의 동작 설정을 위해 조작되는 동작키(117a), 전원 온/오프 설정을 위해 동작하는 전원키(117b)를 구비할 수 있다.The
제어부(210)는, 동작키(117a)의 조작에 따라, 홈 어플라이언스(100)에서 모터의 속도 또는 모터의 동작 기간 등이 가변되도록 제어할 수 있다. The
예를 들어, 제어부(210)는, 동작키(117a)의 조작에 따라, 모터(230)의 회전 속도를 가변하거나, 히터(미도시)가 동작하도록 제어할 수 있다.For example, the
또한, 제어부(210)는, 디스플레이(118)를 제어하여, 모터의 속도 정보, 모터의 동작 정보 등을 표시하도록 제어할 수 있다.Also, the
한편, 제어부(210)는, 모터 구동부(220)를 제어하며, 모터 구동부(220)는, 모터(230)를 동작시키도록 제어한다. 이때, 모터(230) 내부 또는 외부에는, 모터의 회전자 위치를 감지하기 위한, 위치 감지부가 구비되지 않는다. 즉, 모터 구동부(220)는, 센서리스(sensorless) 방식에 의해 모터(230)를 제어할 수 있다.Meanwhile, the
모터 구동부(220)는, 모터(230)를 구동시키기 위한 것으로, 인버터(미도시), 및 인버터 제어부(미도시), 모터(230)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력전류 검출부(도 5의 E)를 구비할 수 있다. 또한, 모터 구동부(220)는, 인버터(미도시)에 입력되는 직류 전원을 공급하는, 컨버터 등을 더 포함하는 개념일 수 있다. The
예를 들어, 모터 구동부(220) 내의 인버터 제어부(도 5의 430)는, 출력 전류(io)에 기초하여, 모터(230)의 회전자 위치를 추정한다. 그리고, 추정된 회전자 위치에 기초하여, 모터(230)가 회전하도록 제어한다. For example, the inverter control unit ( 430 in FIG. 5 ) in the
구체적으로, 인버터 제어부(도 5의 430)가, 출력 전류(io)에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호(도 5의 Sic)를 생성하여, 인버터(미도시)로 출력하면, 인버터(미도시)는 고속 스위칭 동작을 하여, 소정 주파수의 교류 전원을 모터(230)에 공급한다. 그리고, 모터(230)는, 소정 주파수의 교류 전원에 의해, 회전하게 된다. Specifically, the inverter controller ( 430 in FIG. 5 ) generates a pulse width modulation (PWM) switching control signal (Sic in FIG. 5 ) based on the output current io and outputs it to an inverter (not shown). Then, the inverter (not shown) performs a high-speed switching operation to supply AC power of a predetermined frequency to the
한편, 전원 공급부(270)는, 상용 교류 전원을 외부로 입력받아, 직류 전원으로 변환하여 공급할 수 있다. Meanwhile, the
한편, 전원 공급부(270)는, 변환된 직류 전원의 저장을 위해, 배터리(BAT)를 구비할 수 있다.Meanwhile, the
모터 구동부(220)에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다. The
도 4는 도 3의 모터 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시하고, 도 5는 도 4의 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.FIG. 4 illustrates an example of an internal block diagram of the motor driving apparatus of FIG. 3 , and FIG. 5 is an example of an internal circuit diagram of the motor driving apparatus of FIG. 4 .
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 센서리스(sensorless) 방식으로 모터를 구동하기 위한 것으로서, 인버터(420), 인버터 제어부(430)를 포함할 수 있다.Referring to the drawings, the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 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
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
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
이때, 스위칭부(233)는, 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 ac/dc 컨버터(미도시)를 구비할 수 있다.In this case, the
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
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
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
컨버터(410)는, 배터리(BAT)에서 출력되는 직류 전원의 레벨을 변환하거나, 그대로 바이패스하여, 직류 전원을 출력한다. The
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
이를 위해, 컨버터(410)는, 스위칭 소자, 인덕터 등을 포함할 수 있다.To this end, the
dc단 커패시터(C)는, 입력되는 직류 전원을 저장할 수 있다. 도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. The dc terminal capacitor C may store input DC power. In the drawings, one element is exemplified as a dc terminal capacitor (C), but a plurality of elements may be provided to ensure element stability.
한편, 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
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
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(230)에 출력할 수 있다. The
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(230)에 출력되게 된다. The switching elements in the
인버터 제어부(430)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.The
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 7을 참조하여 후술한다.The
출력전류 검출부(E)는, 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 상전류(phase current), 즉 출력전류(io)를 검출할 수 있다. The output current detection unit E may detect a phase current flowing between the three-
출력전류 검출부(E)는, 도면과 같이, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출하기 위해, 인버터(420)와 모터(230)에 배치될 수 있다. The output current detection unit E may be disposed in the
출력전류 검출부(E)는, 도면과 같이, 3개의 저항 소자를 구비할 수 있다. 3개의 저항 소자를 통해, 모터(230)에 흐르는 출력 전류(io)인 상 전류(phase current)(ia,ib,ic)를 검출할 수 있다. 검출된 출력전류(ia,ib,ic)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(ia,ib,ic)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다.As shown in the figure, the output current detection unit E may include three resistance elements. Through the three resistor elements, it is possible to detect a phase current (ia, ib, ic) that is an output current (io) flowing through the
한편, 본 명세서에서는, 출력전류로 ia,ib,ic 또는 io를 혼용하여 사용한다.Meanwhile, in this specification, ia, ib, ic, or io are used interchangeably as the output current.
한편, 도면과 달리, 출력전류 검출부(E)는, 2개의 저항 소자를 구비할 수 있다. 나머지 한 상의 상전류는, 삼상 평형을 이용하여, 연산할 수 있다.Meanwhile, unlike the drawing, the output current detection unit E may include two resistance elements. The phase current of the other phase can be calculated using the three-phase balance.
한편, 도면과 달리, 출력전류 검출부(E)는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되며, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 구비하여, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출할 수도 있다. 이러한 방식을 1 션트 방식이라 명명할 수 있다.On the other hand, unlike the figure, the output current detection unit (E) is disposed between the dc terminal capacitor (C) and the inverter (420), and includes one shunt resistor (Rs), the current flowing through the motor (230) can also be detected. This method may be referred to as a one-shunt method.
1 션트 방식에 따르면, 출력전류 검출부(E)는, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 사용하여, 인버터(420)의 하암 스위칭 소자의 턴 온시, 시분할로, 모터(230)에 흐르는 출력 전류(idc)인 상 전류(phase current)를 검출할 수 있다.According to the 1 shunt method, the output current detection unit (E) uses one shunt resistor element (Rs) to turn on the lower arm switching element of the
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 병행하여 기술할 수도 있다. The detected output current i o may be applied to the
한편, 삼상 모터(230)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. Meanwhile, the three-
이러한 모터(230)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다. The
도 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
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
도 6b는, 스위칭부(233)가 오프되며 인버터(420)가 동작하는 경우를 예시한다.6B illustrates a case in which the
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
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
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic) 또는 추정된 전류를 이용하여, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환할 수 있다.The
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. Meanwhile, the
속도 연산부(320)는, 축변환부(310)에서 축변화된 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)에 기초하여, 연산된 위치()와 연산된 속도()를 출력할 수 있다.The
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(335)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다. On the other hand, the current
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the current
다음, 전압 지령 생성부(340)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(330) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(340)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(344)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(340)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(348)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, 전압 지령 생성부(340)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.Next, the voltage
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(350)에 입력된다.On the other hand, the generated d-axis and q-axis voltage command values (v * d , v * q ) are input to the
축변환부(350)는, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치()와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The
먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치()가 사용될 수 있다.First, the
그리고, 축변환부(350)는, 2상 정지 좌표계에서 단상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 단상 출력 전압 지령치(v*a)를 출력하게 된다.Then, the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
도 9c는, Pa1, Pa2 구간에서의 컨버터(410a)의 동작을 예시하는 도면이다.9C is a diagram exemplifying the operation of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
도 10c는, Pb4 구간에서의 컨버터(410b)의 동작을 예시하는 도면이다.10C is a diagram illustrating the operation of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
도 12b는, Pc4 구간에서의 컨버터(410)의 동작을 예시하는 도면이다.12B is a diagram illustrating the operation of the
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
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
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
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
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
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
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
인버터 제어부(430)는, 배터리 전압 검출부(A)에서 검출되는 배터리 전압(Vbat)이 제1 기준치(ref1) 이하인 지 여부를 판단할 수 있다.The
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
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
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
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
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
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
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)
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.
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.
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. .
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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. .
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.
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.
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