KR102317144B1

KR102317144B1 - Mootor driver and air conditioner including the same

Info

Publication number: KR102317144B1
Application number: KR1020140131524A
Authority: KR
Inventors: 박귀근; 엄재부; 선호동
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2021-10-25
Also published as: KR20160038436A

Abstract

본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부호부터의 맥동 전압을 저장하는 커패시터와, 정류부와 커패시터 사이에, 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와, 맥동 전압을 검출하는 맥동 전압 검출부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 커패시터 양단의 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터와, 맥동 전압 검출부에서 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치와의 차이인 지연 오차와, 검출되는 맥동 전압에 기초하여, 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함한다. 이에 따라, 맥동하는 전압에 대응하여 인버터 제어를 수행할 수 있게 된다.The present invention relates to a motor driving device and an air conditioner having the same. A motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a rectifying unit for rectifying an input AC power, a capacitor for storing a pulsating voltage from the rectifying code, and a boost output by boosting the power rectified from the rectifying unit between the rectifying unit and the capacitor An inverter comprising a converter, a pulsating voltage detector detecting a pulsating voltage, and a plurality of switching elements, using the voltage across the capacitor to output the converted AC power to the motor, and the pulsating voltage detected by the pulsating voltage detecting unit and and an inverter control unit for controlling the inverter based on a delay error that is a difference from an instantaneous value of the pulsation voltage and the detected pulsation voltage. Accordingly, it is possible to perform inverter control in response to the pulsating voltage.

Description

Motor driver and air conditioner including the same

본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 맥동하는 전압에 대응하여 인버터 제어를 수행할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.The present invention relates to a motor driving device and an air conditioner having the same, and more particularly, to a motor driving device capable of performing inverter control in response to a pulsating voltage, and an air conditioner having the same.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. The air conditioner is installed to provide a more comfortable indoor environment to humans by discharging hot and cold air into the room to create a comfortable indoor environment, controlling the indoor temperature, and purifying the indoor air. In general, an air conditioner includes an indoor unit configured as a heat exchanger and installed indoors, and an outdoor unit configured as a compressor and a heat exchanger and supplying a refrigerant to the indoor unit.

본 발명의 목적은, 맥동하는 전압에 대응하여 인버터 제어를 수행할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a motor driving device capable of performing inverter control in response to a pulsating voltage and an air conditioner having the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부호부터의 맥동 전압을 저장하는 커패시터와, 정류부와 커패시터 사이에, 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와, 맥동 전압을 검출하는 맥동 전압 검출부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 커패시터 양단의 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터와, 맥동 전압 검출부에서 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치와의 차이인 지연 오차와, 검출되는 맥동 전압에 기초하여, 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함한다. A motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a rectifying unit for rectifying an input AC power, a capacitor for storing a pulsating voltage from the rectifying code, and between the rectifying unit and the capacitor, power rectified from the rectifying unit an inverter including a boost converter for boosting and outputting , a pulsating voltage detecting unit for detecting a pulsating voltage, and a plurality of switching elements, and outputting the converted AC power to the motor by using the voltage across the capacitor, and a pulsating voltage detecting unit and an inverter controller for controlling the inverter based on a delay error that is a difference between the detected pulsating voltage and an instantaneous value of the pulsating voltage and the detected pulsating voltage.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 냉매를 이용하여 열교환을 수행하는 열교환기와, 압축기 내의 모터를 구동하기 위한 압축기 모터 구동 장치를 포함하며, 압축기 모터 구동 장치는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부와 커패시터 사이에, 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와, 정류부로부터의 맥동 전압을 저장하는 커패시터와, 맥동 전압을 검출하는 맥동 전압 검출부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 커패시터 양단의 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터와, 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치와의 차이인 지연 오차와, 검출되는 맥동 전압에 기초하여, 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함한다. In addition, an air conditioner according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a compressor for compressing a refrigerant, a heat exchanger for performing heat exchange using the compressed refrigerant, and a compressor motor driving device for driving a motor in the compressor A compressor motor driving apparatus comprising: a rectifying unit for rectifying input AC power; a boost converter between the rectifying unit and the capacitor to step-up and output the power rectified from the rectifying unit; and a capacitor for storing the pulsating voltage from the rectifying unit; An inverter having a pulsating voltage detecting unit detecting a pulsating voltage, a plurality of switching elements, and outputting the converted AC power to the motor by using the voltage across the capacitor, and an instantaneous value of the detected pulsating voltage and the pulsating voltage. and an inverter control unit for controlling the inverter based on the delay error that is the difference and the detected pulsating voltage.

본 발명의 일실시예에 따르면, 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부호부터의 맥동 전압을 저장하는 커패시터와, 정류부와 커패시터 사이에, 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와, 맥동 전압을 검출하는 맥동 전압 검출부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 커패시터 양단의 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터와, 맥동 전압 검출부에서 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치와의 차이인 지연 오차와, 검출되는 맥동 전압에 기초하여, 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함함으로써, 맥동하는 커패시터 양단 전압에 대응하여 인버터 제어를 수행할 수 있게 된다. According to an embodiment of the present invention, a motor driving device and an air conditioner having the same include a rectifying unit for rectifying an input AC power, a capacitor for storing a pulsating voltage from the rectifying code, and between the rectifying unit and the capacitor, rectifying from the rectifying unit An inverter comprising a boost converter for boosting and outputting the converted power, a pulsating voltage detecting unit for detecting a pulsating voltage, and a plurality of switching elements, and using the voltage across the capacitor to output the converted AC power to the motor; By including an inverter control unit that controls the inverter based on a delay error that is a difference between the pulsating voltage detected by the voltage detection unit and an instantaneous value of the pulsating voltage and the detected pulsation voltage, inverter control is performed in response to the voltage across the pulsating capacitor be able to perform

따라서, 모터로 인가되는 출력 전류의 파형의 포락선이 일정하게 된다. Accordingly, the envelope of the waveform of the output current applied to the motor becomes constant.

결국, 커패시터리스 방식의 모터 구동장치에서의 안정적인 모터 제어가 가능하게 된다. As a result, stable motor control in the capacitorless type motor driving device is possible.

한편, 커패시터와 인버터 사이에 모터로부터의 회생 전력을 소비하는 회생 전력 소비부가 배치됨으로써, 회생 전력 소비가 가능하게 된다. On the other hand, the regenerative power consumption unit for consuming regenerative power from the motor is disposed between the capacitor and the inverter, so that regenerative power consumption is possible.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3a 내지 도 3b는 도 1의 실외기 내의 압축기 구동을 위한 모터 구동장치의 블록도의 다양한 예이다.
도 4a는 도 3a 내지 도 3b의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 4b는 도 3b의 컨버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 5a는 도 3a의 컨버터의 회로도의 일예이다.
도 5b는 도 3b의 컨버터의 회로도의 다른 예이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5b의 모터 구동 장치의 설명에 참조되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회생 전력 소비부의 회로도의 일예이다.
도 8 내지 도 9는 도 4a의 인버터 제어부의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 10은 도 3b의 컨버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.1 is a diagram illustrating the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of an outdoor unit and an indoor unit of FIG. 1 .
3A to 3B are various examples of block diagrams of a motor driving apparatus for driving a compressor in the outdoor unit of FIG. 1 .
4A is an internal block diagram of the inverter control unit of FIGS. 3A to 3B .
4B is an internal block diagram of the converter control unit of FIG. 3B.
5A is an example of a circuit diagram of the converter of FIG. 3A.
5B is another example of a circuit diagram of the converter of FIG. 3B.
6A to 6D are diagrams referred to in the description of the motor driving apparatus of FIG. 5B .
7 is an example of a circuit diagram of a regenerative power consumption unit according to an embodiment of the present invention.
8 to 9 are diagrams referred to in the description of the operation of the inverter control unit of FIG. 4A.
10 is an example of an internal block diagram of the converter control unit of FIG. 3B.

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.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 공기조화기는 도 1에 도시된 바와 같이, 대형의 공기조화기(50)로서, 복수의 실내기(31 내지 35), 복수의 실내기에 연결되는 복수의 실외기(21, 22), 복수의 실내기 각각과 연결되는 리모컨(41 내지 45), 그리고 복수의 실내기 및 실외기를 제어하는 원격제어기(10)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the air conditioner according to the present invention is a large-sized air conditioner 50, including a plurality of indoor units 31 to 35, a plurality of outdoor units 21 and 22 connected to the plurality of indoor units, and a plurality of air conditioners. It may include a remote controller 41 to 45 connected to each of the indoor units, and a remote controller 10 for controlling a plurality of indoor units and outdoor units.

원격제어기(10)는 복수의 실내기(31 내지 36) 및 복수의 실외기(21, 22)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어한다. 이때, 원격제어기(10)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전설정, 잠금설정, 스케줄제어, 그룹제어 등을 수행할 수 있다. The remote controller 10 is connected to the plurality of indoor units 31 to 36 and the plurality of outdoor units 21 and 22 to monitor and control operations thereof. In this case, the remote controller 10 may be connected to a plurality of indoor units to perform operation setting, lock setting, schedule control, group control, and the like for the indoor units.

공기조화기는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 천장형 공기조화기를 예로 설명한다. 또한, 공기조화기는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다. Any one of a stand-type air conditioner, a wall-mounted air conditioner, and a ceiling-type air conditioner may be applied as the air conditioner, but the ceiling-type air conditioner will be described as an example for convenience of description below. In addition, the air conditioner may further include at least one of a ventilator, an air purifier, a humidifier, and a heater, and may operate in conjunction with the operation of the indoor unit and the outdoor unit.

실외기(21, 22)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다. The outdoor units 21 and 22 include a compressor (not shown) that receives and compresses a refrigerant, an outdoor heat exchanger (not shown) that exchanges heat between the refrigerant and outdoor air, and an accumulator that extracts a gaseous refrigerant from the supplied refrigerant and supplies it to the compressor. (not shown) and a four-way valve (not shown) for selecting a flow path of the refrigerant according to the heating operation. In addition, it further includes a plurality of sensors, valves, and an oil recovery device, but a description of its configuration will be omitted below.

실외기(21, 22)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31 내지 35)로 냉매를 공급한다. 실외기(21,22)는 원격제어기(10) 또는 실내기(31 내지 35)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다. The outdoor units 21 and 22 operate the provided compressor and outdoor heat exchanger to compress or heat exchange the refrigerant according to a setting to supply the refrigerant to the indoor units 31 to 35 . The outdoor units 21 and 22 are driven by the request of the remote controller 10 or the indoor units 31 to 35, and as the cooling/heating capacity is varied in response to the driven indoor unit, the number of outdoor units operated and the The number of operations is variable.

이때, 실외기(21, 22)는 복수의 실외기가, 각각 연결된 실내기로 각각 냉매를 공급하는 것을 기본으로 하여 설명하나, 실외기 및 실내기의 연결구조에 따라 복수의 실외기가 상호 연결되어 복수의 실내기로 냉매를 공급할 수도 있다. In this case, the outdoor units 21 and 22 are described on the basis of supplying refrigerant to the indoor units to which the plurality of outdoor units are respectively connected. can also be supplied.

실내기(31 내지 35)는 복수의 실외기(21, 22) 중 어느 하나에 연결되어, 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(31 내지 35)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.The indoor units 31 to 35 are connected to any one of the plurality of outdoor units 21 and 22, receive refrigerant, and discharge hot and cold air into the room. The indoor units 31 to 35 include an indoor heat exchanger (not shown), an indoor unit fan (not shown), an expansion valve (not shown) through which the supplied refrigerant is expanded, and a plurality of sensors (not shown).

이때, 실외기(21, 22) 및 실내기(31 내지 35)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하고, 실외기 및 실내기는 원격제어기(10)와 별도의 통신선으로 연결되어 원격제어기(10)의 제어에 따라 동작한다. At this time, the outdoor units 21 and 22 and the indoor units 31 to 35 are connected through a communication line to transmit and receive data, and the outdoor unit and the indoor unit are connected to the remote controller 10 through a separate communication line to control the remote controller 10 . operate according to

리모컨(41 내지 45)는 실내기에 각각 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신하며, 경우에 따라 복수의 실내기에 하나의 리모컨이 연결되어 하나의 리모컨 입력을 통해 복수의 실내기의 설정이 변경될 수 있다. The remote controllers 41 to 45 may be respectively connected to the indoor unit, input a user's control command to the indoor unit, and receive and display status information of the indoor unit. In this case, the remote control communicates by wire or wirelessly depending on the connection type with the indoor unit, and in some cases, one remote control is connected to a plurality of indoor units, and settings of the plurality of indoor units may be changed through a single remote control input.

또한, 리모컨(41 내지 45)은 내부에 온도감지센서를 포함할 수 있다. In addition, the remote controllers 41 to 45 may include a temperature sensor therein.

도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.FIG. 2 is a schematic diagram of an outdoor unit and an indoor unit of FIG. 1 .

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(31)와 실외기(21)로 구분된다. Referring to the drawings, the air conditioner 50 is largely divided into an indoor unit 31 and an outdoor unit 21 .

실외기(21)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다. The outdoor unit 21 includes a compressor 102 serving to compress the refrigerant, a compressor electric motor 102b for driving the compressor, an outdoor heat exchanger 104 serving to radiate heat from the compressed refrigerant, and an outdoor unit. An outdoor blower 105 comprising an outdoor fan 105a disposed on one side of the heat exchanger 104 to promote heat dissipation of the refrigerant and an electric motor 105b rotating the outdoor fan 105a, and expansion to expand the condensed refrigerant The mechanism 106, the cooling/heating switching valve 110 for changing the flow path of the compressed refrigerant, and the accumulator 103 for temporarily storing the vaporized refrigerant to remove moisture and foreign substances and then supplying the refrigerant at a constant pressure to the compressor etc.

실내기(31)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(109)와, 실내측 열교환기(109)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다. The indoor unit 31 includes an indoor heat exchanger 109 disposed indoors to perform a cooling/heating function, an indoor fan 109a disposed at one side of the indoor heat exchanger 109 to promote heat dissipation of the refrigerant, and an indoor unit. and an indoor blower 109 including an electric motor 109b that rotates the fan 109a.

실내측 열교환기(109)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one indoor heat exchanger 109 may be installed. At least one of an inverter compressor and a constant speed compressor may be used as the compressor 102 .

또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.In addition, the air conditioner 50 may be configured as an air conditioner for cooling the room, or may be configured as a heat pump for cooling or heating the room.

한편, 도 2에서는 실내기(31)와 실외기(21)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실내기와 복수개의 실외기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.Meanwhile, although FIG. 2 shows one indoor unit 31 and one outdoor unit 21, the driving device of the air conditioner according to the embodiment of the present invention is not limited thereto. Of course, it is applicable to an air conditioner, an air conditioner including one indoor unit and a plurality of outdoor units.

도 1의 실외기(21) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(250)를 구동하는 압축기 고둥을 위한 모터 구동장치(200)에 의해 구동될 수 있다. The compressor 102 in the outdoor unit 21 of FIG. 1 may be driven by the motor driving device 200 for a compressor drum that drives the compressor motor 250 .

도 3a 내지 도 3b는 도 1의 실외기 내의 압축기 구동을 위한 모터 구동장치의 블록도의 다양한 예이다.3A to 3B are various examples of block diagrams of a motor driving apparatus for driving a compressor in the outdoor unit of FIG. 1 .

먼저, 도 3a의, 모터 구동장치(200)는, 압축기 모터(250)에 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(220)와, 인버터(220)를 제어하는 인버터 제어부(230)와, 인버터(220)에 직류 전원을 공급하는 컨버터(210), 컨버터(210)를 제어하는 컨버터 제어부(215), 회생 전력 소비부(270)를 포함할 수 있다.First, in FIG. 3A , the motor driving device 200 includes an inverter 220 for outputting a three-phase alternating current to the compressor motor 250 , an inverter controller 230 for controlling the inverter 220 , and an inverter 220 . It may include a converter 210 for supplying DC power to the converter 210 , a converter control unit 215 for controlling the converter 210 , and a regenerative power consumption unit 270 .

모터 구동장치(200)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 압축기 모터(250)에 변환된 전력을 공급한다. 이에 따라, 모터 구동장치(200)는, 전력변환장치 또는 압축기 구동장치라고도 할 수 있다.The motor driving device 200 receives AC power from the system, converts the power, and supplies the converted power to the compressor motor 250 . Accordingly, the motor driving device 200 may be referred to as a power conversion device or a compressor driving device.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치는, 수십 μF 이하의 저용량의 dc단 커패시터(C)를 사용하는 것으로 한다. 예를 들어, 저용량의 dc단 커패시터(C)는, 전해 커패시터가 아닌, 필름 커패시터를 포함할 수 있다.On the other hand, in the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, it is assumed that a low-capacity dc terminal capacitor C of several tens of μF or less is used. For example, the low-capacity dc terminal capacitor C may include a film capacitor, not an electrolytic capacitor.

저용량의 커패시터를 사용하는 경우, dc단 전압의 변화가 커져, 맥동하게되며, 평활 동작이 거의 수행되지 않게 된다.When a low-capacity capacitor is used, the change in the dc terminal voltage becomes large, pulsating, and the smoothing operation is hardly performed.

이러한, 수십 μF 이하의 저용량의 dc단 커패시터(C)를 구비하는 모터 구동 장치를, 커패시터리스(capacitorless) 기반의 모터 구동장치라 할 수 있다. A motor driving device having such a low-capacity dc terminal capacitor C of several tens of μF or less may be referred to as a capacitorless-based motor driving device.

본 명세서에서는, 저용량의 dc단 커패시터(C)를 구비하는 모터 구동 장치(200)를 중심으로 기술한다.In this specification, the motor driving device 200 having a low-capacity dc stage capacitor (C) will be mainly described.

정류부(510)는, 입력 교류 전원(201)을 입력받아 정류하여 정류된 전원을 출력한다. 입력 교류 전원(201)이 삼상 교류 전원인 경우, 정류부(510)는 삼상 교류 전원을 정류하여 출력한다.The rectifying unit 510 receives and rectifies the input AC power 201 and outputs the rectified power. When the input AC power 201 is a three-phase AC power, the rectifier 510 rectifies the three-phase AC power and outputs the rectified AC power.

한편, 본 발명에 따르면, 인버터(220)에 직류 전원을 공급하는 컨버터(210)는, 삼상 교류 전원을 입력받아, 직류 전원을 변환을 수행한다. 이를 위해, 컨버터(210)는, 정류부(도 5a의 510)를 구비할 수 있다. 그외, 리액터(미도시)를 더 구비하는 것도 가능하다.Meanwhile, according to the present invention, the converter 210 for supplying DC power to the inverter 220 receives three-phase AC power and converts the DC power. To this end, the converter 210 may include a rectifying unit ( 510 in FIG. 5A ). In addition, it is also possible to further include a reactor (not shown).

컨버터(210)의 출력단에는, 커패시터(C)가 접속된다. 커패시터(C)는, 컨버터(210)에서 출력되는, 전원을 저장할 수 있다. 컨버터(210)에서 출력되는, 전원은 dc 전원이므로, dc단 커패시터라 명명할 수 있다.A capacitor C is connected to the output terminal of the converter 210 . The capacitor C may store power output from the converter 210 . Since the power output from the converter 210 is dc power, it may be referred to as a dc terminal capacitor.

입력 전압 검출부(A)는, 입력 교류 전원(201)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(510) 전단에, 위치할 수 있다.The input voltage detection unit A can detect the input voltage Vs from the input AC power supply 201 . For example, it may be located in front of the rectifying unit 510 .

입력 전압 검출부(A)는, 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(230)에 인가될 수 있다. The input voltage detection unit A may include a resistance element, an OP AMP, and the like for voltage detection. The detected input voltage Vs may be applied to the inverter controller 230 as a discrete signal in the form of a pulse.

한편, 입력 전압 검출부(A)에 의해, 입력 전압의 제로 크로싱 지점도 검출할 수 있게 된다.On the other hand, the zero crossing point of the input voltage can also be detected by the input voltage detection unit A.

다음, 입력 전류 검출부(D)는, 입력 교류 전원(201)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(510) 전단에, 위치할 수 있다.Next, the input current detection unit D may detect the input current Is from the input AC power supply 201 . Specifically, it may be located in front of the rectifying unit 510 .

입력 전류 검출부(D)는, 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(230)에 인가될 수 있다. The input current detection unit D may include a current sensor, a current transformer (CT), a shunt resistor, and the like for current detection. The detected input voltage Is may be applied to the inverter controller 230 as a discrete signal in the form of a pulse.

dc 전압 검출부(B)는 dc 단 커패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 dc 단 전압 검출부(B)는, 맥동 전압 검출부라 명명될 수 있다.The dc voltage detection unit B detects the pulsating voltage Vdc of the dc terminal capacitor C. The dc terminal voltage detection unit B may be referred to as a pulsating voltage detection unit.

이러한 맥동 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 dc 단 커패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(230)에 인가될 수 있으며, dc 단 커패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성될 수 있다. For detecting such a pulsating voltage, a resistive element, an OP AMP, etc. may be used. The detected voltage Vdc of the dc stage capacitor C is a discrete signal in the form of a pulse, and may be applied to the inverter control unit 230 and is applied to the DC voltage Vdc of the dc stage capacitor C. Based on the inverter switching control signal Sic may be generated.

인버터(220)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(250)에 출력할 수 있다. The inverter 220 includes a plurality of inverter switching elements, converts the smoothed DC power (Vdc) by the on/off operation of the switching elements into three-phase AC power of a predetermined frequency, and outputs to the three-phase motor 250 . can

구체적으로, 인버터(220)는, 복수의 스위칭 소자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결될 수 있다. 그리고, 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결될 수 있다. Specifically, the inverter 220 may include a plurality of switching elements. For example, 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 are a pair, and a total of three pairs of upper and lower arm switching elements are provided. may be connected to each other in parallel (Sa&S'a, Sb&S'b, Sc&S'c). A diode may be connected in anti-parallel to each of the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, and S'c.

인버터 제어부(230)는, 인버터(220)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(220)에 출력할 수 있다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(250)에 흐르는 출력 전류(i_o) 또는 dc단 커패시터 양단인 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여, 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(i_o)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, dc 단 전압(Vdc)은 dc 단 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.The inverter controller 230 may output the inverter switching control signal Sic to the inverter 220 in order to control the switching operation of the inverter 220 . The inverter switching control signal (Sic) is a pulse width modulation (PWM) switching control signal, based on the output current (i _o ) flowing through the motor 250 or the dc terminal voltage (Vdc) across the dc terminal capacitor, generated can be printed out. At this time, the output current i _o may be detected from the output current detection unit E, and the dc terminal voltage Vdc may be detected from the dc terminal voltage detection unit B.

출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 모터(250) 사이에 흐르는 출력전류(i_o)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(250)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.The output current detection unit E may detect the _{output current i o} flowing between the inverter 420 and the motor 250 . That is, the current flowing through the motor 250 is detected. The output current detection unit E may detect all of the output currents ia, ib, and ic of each phase, or may detect the output currents of the two phases using three-phase balance.

출력전류 검출부(E)는 인버터(220)와 모터(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The output current detection unit E may be located between the inverter 220 and the motor 250 , and a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like may be used to detect the current.

회생 전력 소비부(270)는, 커패시터(C)와 인버터(220) 사이에 배치되며, 모터(250)로부터의 회생 전력을 소비한다. 이에 따라, 브레이킹 쵸퍼(Braking Chopper)라고도 명명할 수 있다.The regenerative power consumption unit 270 is disposed between the capacitor C and the inverter 220 , and consumes regenerative power from the motor 250 . Accordingly, it may also be called a breaking chopper.

회생 전력 소비부(270)는, 커패시터(C) 양단 사이에 배치되는 저항 소자 및 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 추가로, 저항 소자에 병렬 접속되는 다이오드 소자를 더 포함할 수 있다.The regenerative power consumption unit 270 may include a resistance element and a switching element disposed between both ends of the capacitor (C). Additionally, it may further include a diode element connected in parallel to the resistance element.

다음, 도 3b의 모터 구동 장치(210)는, 도 3a와 유사하나, 컨버터(210) 내에 부스트 컨버터(515)를 더 구비하는 것에 그 차이가 있다. Next, the motor driving device 210 of FIG. 3B is similar to that of FIG. 3A , except that the boost converter 515 is further included in the converter 210 .

부스트 컨버터(515)는, 정류부(510)와 인버터(220) 사이에, 서로 직렬 접속되는 인덕터(L1)와 다이오드(D1), 인덕터(L1)와 다이오드(D1) 사이에 접속되는 스위칭 소자(S1)를 구비한다. 이러한 스위칭 소자(S1)의 온에 의해, 인덕터(L1)에 에너지가 저장되다가, 스위칭 소자(S1)의 오프에 의해, 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 다이오드(D1)를 거쳐, 출력될 수 있다.The boost converter 515 includes an inductor L1 and a diode D1 connected in series with each other, and a switching element S1 connected between the inductor L1 and the diode D1 between the rectifying unit 510 and the inverter 220 . ) is provided. When the switching element S1 is turned on, energy is stored in the inductor L1, and when the switching element S1 is turned off, the energy stored in the inductor L1 is output through the diode D1. .

특히, 저용량의 dc 단 커패시터(C)를 사용하는 모터 구동장치(200)에 있어, 부스트 컨버터(515)로부터, 일정 전압이 승압된, 즉 오프셋된, 전압이 출력될 수 있다.In particular, in the motor driving apparatus 200 using the low-capacity dc stage capacitor C, a voltage in which a constant voltage is boosted, that is, an offset voltage, may be output from the boost converter 515 .

컨버터 제어부(215)는, 부스트 컨버터(515) 내의 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다.The converter controller 215 may control the turn-on timing of the switching element S1 in the boost converter 515 . Accordingly, the converter switching control signal Scc for the turn-on timing of the switching element S1 may be output.

이를 위해, 컨버터 제어부(215)는, 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(B)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.To this end, the converter control unit 215 may receive the input voltage Vs and the input current Is from the input voltage detection unit A and the input current detection unit B, respectively.

도 4a는 도 3a 내지 도 3b의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.4A is an internal block diagram of the inverter control unit of FIGS. 3A to 3B .

도 4a를 참조하면, 인버터 제어부(230)는, 축변환부(310), 위치 추정부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 및 스위칭 제어신호 출력부(360), 맥동 전압 지연 보상부(365)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4A , the inverter control unit 230 includes an axis conversion unit 310 , a position estimation unit 320 , a current command generation unit 330 , a voltage command generation unit 340 , an axis conversion unit 350 , and a switching control signal output unit 360 and a pulsation voltage delay compensator 365 .

축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.The axis conversion unit 310 receives the three-phase output current (ia, ib, ic) detected by the output current detection unit (E) and converts it into a two-phase current (iα, iβ) of a stationary coordinate system.

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.

위치 추정부(320)는, 축변환부(310)에서 변환된 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)에 기초하여, 모터(250)의 회전자 위치(

)를 추정한다. 또한, 추정된 회전자 위치(

)에 기초하여, 연산된 속도(

)를 출력할 수 있다.The position estimation unit 320, based on the two-phase currents (iα, iβ) of the stationary coordinate system converted by the shaft transformation unit 310, the rotor position (

) is estimated. Also, the estimated rotor position (

) based on the calculated speed (

) can be printed.

한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(

)와 목표 속도(ω)에 기초하여, 속도 지령치(ω^* _r)를 연산하며, 속도 지령치(ω^* _r)에 기초하여, 전류 지령치(i^* _q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(

)와 목표 속도(ω)의 차이인 속도 지령치(ω^* _r)에 기초하여, PI 제어기(435)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 (

) and the target speed ω, a speed command value ω ^* _r is calculated, and a current command value i ^* _q is generated based on the speed command value ω ^* _{r .} For example, the current command generation unit 330 may set the calculation speed (

^{) and the speed command value (ω *} _r ) that is the difference between the target speed (ω), the PI controller 435 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(i_d,i_q)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(i_q)와, q축 전류 지령치(i^* _q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(444)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v^* _q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(340)는, d축 전류(i_d)와, d축 전류 지령치(i^* _d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(448)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v^* _d)를 생성할 수 있다. 한편, d축 전압 지령치(v^* _d)의 값은, d축 전류 지령치(i^* _d)의 값은 0으로 설정되는 경우에 대응하여, 0으로 설정될 수도 있다. 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 generator 340 performs PI control in the PI controller 444 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 448 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 value of the d-axis voltage command value (v ^* _d ) may be set to 0, corresponding to the case where the value of the d-axis current command value (i ^* _{d) is set to 0.}

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.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(

)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 (

) 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(

)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 (

) can be used.

그리고, 축변환부(350)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v^*a,v^*b,v^*c)를 출력하게 된다.Then, the axis transformation unit 350 performs transformation from the two-phase stationary coordinate system to the three-phase stationary coordinate system. Through this conversion, the shaft conversion unit 1050 outputs a three-phase output voltage command value (v ^* a, v ^* b, v ^* c).

스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 3상 출력 전압 지령치(v^*a,v^*b,v^*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다. The switching control signal output unit 360 generates a switching control signal (Sic) for an inverter according to a pulse width modulation (PWM) method based on the three-phase output voltage command value (v ^* a, v ^* b, v ^{* c)} to output

출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.The output inverter switching control signal Sic may be converted into a gate driving signal by a gate driver (not shown) and input to a gate of each switching element in the inverter 420 . Accordingly, each of the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, and S'c in the inverter 420 performs a switching operation.

한편, 본 발명에서는, 인버터 제어부(230)가 인버터(220) 제어를 위한 인버터 스위칭 제어 신호를 생성하나, dc 단 전압이 맥동하므로, 맥동 전압에 대한 위상에 맞추어, 인버터 스위칭 제어 신호를 생성하도록 한다. Meanwhile, in the present invention, the inverter control unit 230 generates an inverter switching control signal for controlling the inverter 220, but since the dc terminal voltage pulsates, the inverter switching control signal is generated in accordance with the phase for the pulsating voltage. .

인버터 제어부(230)는, 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치와의 차이인 지연 오차와, 검출되는 맥동 전압에 기초하여, 인버터(220)를 제어할 수 있다.The inverter controller 230 may control the inverter 220 based on a delay error that is a difference between the detected pulsating voltage and an instantaneous value of the pulsating voltage and the detected pulsating voltage.

특히, 인버터 제어부(230)는, 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치와의 차이인 지연 오차와, 검출되는 맥동 전압에 기초하여, 지연 보상치를 연산하며, 연산된 지연 보상치에 기초하여, 인버터(220)로 출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)를 보상할 수 있다.In particular, the inverter control unit 230 calculates a delay compensation value based on a delay error that is a difference between the detected pulsating voltage and an instantaneous value of the pulsating voltage and the detected pulsating voltage, and based on the calculated delay compensation value, The inverter switching control signal Sic output to the inverter 220 may be compensated.

본 발명에서는, 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치와의 차이인 지연 오차를 고려하여, 맥동 전압 지연 보상부(365)를 활용한다. In the present invention, the pulsation voltage delay compensator 365 is used in consideration of a delay error that is a difference between the detected pulsation voltage and an instantaneous value of the pulsation voltage.

맥동 전압 지연 보상부(365)는, dc 단 전압 검출부(B)로부터 검출된 맥동 전압을 수신한다. The pulsation voltage delay compensating unit 365 receives the pulsating voltage detected from the dc terminal voltage detection unit (B).

그리고, 맥동 전압 지연 보상부(365)는, 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치와의 차이인 지연 오차를 연산할 수 있다. 한편, 맥동 전압 지연 보상부(365)는, 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치와의 차이인 지연 오차에 기초하여, 지연 보상치를 연산할 수 있다. In addition, the pulsation voltage delay compensator 365 may calculate a delay error that is a difference between the detected pulsation voltage and an instantaneous value of the pulsation voltage. Meanwhile, the pulsation voltage delay compensator 365 may calculate a delay compensation value based on a delay error that is a difference between the detected pulsation voltage and an instantaneous value of the pulsation voltage.

한편, 지연 오차는, 맥동 전압 검출시의 샘플링 타이밍, 및 인버터에 출력되는 인버터 스위칭 제어 신호의 출력 타이밍을 포함하는 지연 시간으로 인한 오차일 수 있다.Meanwhile, the delay error may be an error due to a delay time including a sampling timing when the pulsating voltage is detected and an output timing of an inverter switching control signal output to the inverter.

결국, 스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 전압 지령치 및 지연 보상치에 기초하여, 맥동하는 dc 단 전압의 순시치에 대응하는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다. As a result, the switching control signal output unit 360 may output the inverter switching control signal Sic corresponding to the instantaneous value of the pulsating dc terminal voltage based on the voltage command value and the delay compensation value.

도 4b는 도 3b의 컨버터 제어부의 내부 블록도이다.4B is an internal block diagram of the converter control unit of FIG. 3B.

도면을 참조하면, 컨버터 제어부(215)는, 전류 지령 생성부(410), 전압 지령 생성부(420), 및 스위칭 제어신호 출력부(430)를 포함할 수 있다. Referring to the drawing, the converter control unit 215 may include a current command generation unit 410 , a voltage command generation unit 420 , and a switching control signal output unit 430 .

전류 지령 생성부(410)는, 출력 전압 검출부(B), 즉 dc 단 전압 검출부(B)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)과 dc 단 전압 지령치(V^*dc)에 기초하여, PI 제어기 등을 통해 d,q축 전류 지령치(i^* _d,i^* _q)를 생성할 수 있다. The current command generation unit 410, based on the dc stage voltage (Vdc) and the dc stage voltage command value (V ^* dc) detected by the output voltage detection unit (B), that is, the dc stage voltage detection unit (B), a PI controller, etc. d, q axis current setpoint (i ^* _d ,i ^* _q ) can be generated.

전압 지령 생성부(420)는 d,q축 전류 지령치(i^* _d,i^* _q)와 검출되는 입력 전류(i_L)에 기초하여 PI 제어기 등을 통해 d,q축 전압 지령치(v^* _d,v^* _q)를 생성한다.The voltage command generation unit 420 is based on the d, q-axis current command value (i ^* _d ,i ^* _q ) and the detected input current (i _L ) through the PI controller or the like, the d, q-axis voltage command value (v ^* _d) ,v ^* _q ).

스위칭 제어신호 출력부(430)는 d,q축 전압 지령치(v^* _d,v^* _q)에 기초하여, 도 5a의 부스트 컨버터(515) 내의 부스트 스위칭 소자(S)를 구동하기 위한 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)를 부스트 컨버터(515)에 출력할 수 있다.The switching control signal output unit 430 controls the converter switching for driving the boost switching element S in the boost converter 515 of FIG. 5A based on the d and q-axis voltage command values (v ^* _d , v ^* _{q )} The signal Scc may be output to the boost converter 515 .

한편, 도 5b의 인터리브 부스트 컨버터(520)를 제어하기 위해, 전압 지령 생성부(420)는 d,q축 전류 지령치(i^* _d,i^* _q)와 검출되는 제1 입력전류(i_L1) 및 제2 입력전류(i_L2)에 기초하여, PI 제어기 등을 통해 d,q축 전압 지령치(v^* _d,v^* _q)를 생성한다.Meanwhile, in order to control the interleaved boost converter 520 of FIG. 5B , the voltage command generation unit 420 includes the d, q-axis current command values (i ^* _d , i ^* _q ) and the detected first input current (i _L1 ) And, based on the second input current (i _L2 ), d, q-axis voltage command values (v ^* _d , v ^* _q ) are generated through a PI controller or the like.

스위칭 제어신호 출력부(430)는 d,q축 전압 지령치(v^* _d,v^* _q)에 기초하여, 제1 부스트 컨버터(523) 내의 제1 부스트 스위칭 소자(S1)와 제2 부스트 컨버터(526) 내의 제2 부스트 스위칭 소자(S2)를 구동하도록, 제1 컨버터 스위칭 제어신호(Scc1)와 제2 컨버터 스위칭 제어신호(Scc2)를 각각 제1 부스트 컨버터(523)와 제2 부스트 컨버터(526)로 출력한다. The switching control signal output unit 430 is based on the d, q-axis voltage command value (v ^* _d , v ^* _q ), the first boost switching element (S1) and the second boost converter (S1) in the first boost converter 523 ( The first converter switching control signal Scc1 and the second converter switching control signal Scc2 are respectively applied to the first boost converter 523 and the second boost converter 526 to drive the second boost switching element S2 in 526. ) is output.

한편, 맥동 전압 지연 보상부(365)는,
On the other hand, the pulsation voltage delay compensation unit 365,

도 5a는 도 3a의 컨버터의 회로도의 일예이다.5A is an example of a circuit diagram of the converter of FIG. 3A.

도면을 참조하면, 컨버터(210)는, 삼상 교류 전원(210a,201b,201c)을 입력받아 정류하는 정류부(510)를 구비할 수 있다.Referring to the drawing, the converter 210 may include a rectifying unit 510 that receives and rectifies the three-phase AC power sources 210a, 201b, and 201c.

정류부(510)는, 삼상 브릿지 다이오드를 구비할 수 있다. 이를 위해, 정류부(510)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자(Da,Db,Dc) 및 하암 다이오드 소자(D'a,D'b,D'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 다이오드 소자가 서로 병렬(Da&D'a,Db&D'b, Dc&D'c)로 연결되는 것을 예시한다. 즉, 브릿지 형태로 서로 접속될 수 있다.The rectifying unit 510 may include a three-phase bridge diode. To this end, in the rectifying unit 510, the upper-arm diode elements Da, Db, and Dc and the lower-arm diode elements D'a, D'b, and D'c each connected in series become a pair, and a total of three pairs An example in which upper and lower arm diode elements are connected in parallel (Da&D'a, Db&D'b, Dc&D'c) is illustrated. That is, they may be connected to each other in the form of a bridge.

도 5b는 도 3b의 컨버터의 회로도의 다른 예이다.5B is another example of a circuit diagram of the converter of FIG. 3B.

도면을 참조하면, 컨버터(210)는, 삼상 교류 전원(210a,201b,201c)을 입력받아 정류하는 정류부(510)와, 부스트 컨버터(515)를 구비할 수 있다.Referring to the drawings, the converter 210 may include a rectifying unit 510 that receives and rectifies the three-phase AC power supplies 210a, 201b, and 201c, and a boost converter 515 .

부스트 컨버터(515)는, 인덕터(L)와, 인덕터(L)에 접속되는 다이오드(D)와, 인덕터(L)와 다이오드(D) 사이에 접속되는 스위칭 소자(S)를 구비할 수 있다. The boost converter 515 may include an inductor L, a diode D connected to the inductor L, and a switching element S connected between the inductor L and the diode D.

한편, 입력 전압 검출을 위한 입력전압 검출부(A)가 정류부(510)와, 부스트 컨버터(515) 사이에 배치될 수 있으며, 인덕터(L)에 흐르는 전류 검출을 위한 전류 검출부(F)가, 인덕터(L)와 스위칭 소자(S) 사이에 배치될 수 있다.Meanwhile, the input voltage detection unit A for detecting the input voltage may be disposed between the rectifying unit 510 and the boost converter 515 , and the current detection unit F for detecting the current flowing through the inductor L is the inductor. It may be disposed between (L) and the switching element (S).

컨버터(210)에서 변환된 직류 전원은, 컨버터 출력단(210)에 접속되는 커패시터(C)로 출력되어 저장된다.The DC power converted by the converter 210 is output to the capacitor C connected to the converter output terminal 210 and stored.

도 6a 내지 도 6d는 도 5b의 모터 구동 장치의 설명에 참조되는 도면이다.6A to 6D are diagrams referred to in the description of the motor driving apparatus of FIG. 5B .

먼저, 도 6a는, 저용량의 dc 단 커패시터(C)가, 도 5b의 부스트 컨버터(515) 없이, 즉, 도 5a와 같이, 정류부(510)에 접속되는 경우의, dc 단 전압(Vdc)을 예시한다.First, Fig. 6a shows the low-capacity dc stage capacitor C, without the boost converter 515 of Fig. 5b, that is, when connected to the rectifier 510 as shown in Fig. 5a, the dc stage voltage Vdc. exemplify

저용량의 dc 단 커패시터(C)를 사용하는 경우, 도면과 같이, 저용량의 dc 단 커패시터(C)가, dc 단 전압(Vdc)을, 평활하지 못하며, 따라서, 맥동하는 dc 단 전압(Vdc)이 그대로 인버터(220)에 공급되게 된다.When a low-capacity dc terminal capacitor (C) is used, as shown in the figure, the low-capacity dc terminal capacitor (C) does not smooth the dc terminal voltage (Vdc), and thus the pulsating dc terminal voltage (Vdc) is It is supplied to the inverter 220 as it is.

이러한 경우, 맥동하는 dc 단 전압(Vdc)의 피크치(VL1) 보다 낮은, 대략 0.7VL1 전압에서 평균 전압이 형성된다.In this case, an average voltage is formed at approximately 0.7VL1 voltage, which is lower than the peak value VL1 of the pulsating dc terminal voltage Vdc.

인버터(220)는, 대략 0.7VL1 전압을 이용하여, 삼상의 교류 전원을 생성할 수 있으나, 대략 0.7VL1 전압 이하의 구간에서는, 모터 구동을 원활하게 수행하기 힘들게 된다. 따라서, 전압 이용율이 낮아지게 된다.The inverter 220 may generate a three-phase AC power supply using a voltage of approximately 0.7VL1, but it is difficult to smoothly drive the motor in a section below the voltage of approximately 0.7VL1. Accordingly, the voltage utilization rate is lowered.

또한, 도면을 보면, 입력 전압의 주파수가 대략 60Hz인 경우, 그 두 배에 해당하는, 대략 120Hz의 전압 리플이 발생하게 된다. Also, referring to the drawings, when the frequency of the input voltage is about 60 Hz, a voltage ripple of about 120 Hz, which is twice the frequency, is generated.

한편, 도 6a와 같이 맥동하는 전압을 이용하여, 인버터(220)를 통해 모터(250)를 구동하는 경우, 도 6b와 같이, ΔT1에 대응하는 토크 리플이 발생한다. 이러한 토크 리플로 인하여, 진동 및 소음이 발생하게 된다.Meanwhile, when the motor 250 is driven through the inverter 220 using the pulsating voltage as shown in FIG. 6A , a torque ripple corresponding to ΔT1 is generated as shown in FIG. 6B . Due to this torque ripple, vibration and noise are generated.

한편, 저용량의 dc 단 커패시터(C)의 커패시턴스가 작아질수록, 전류 제어 등이 수행되지 않으므로, 낮은 입력 역률 특성이 발생하게 된다.On the other hand, as the capacitance of the low-capacity dc terminal capacitor C decreases, current control is not performed, so that a low input power factor characteristic occurs.

이러한 점을 해결하기 위해, 본 발명에서는, 입력 전원으로 삼상 입력 전원을 사용한다. 단상에 비해 고전압의 입력 전원을 사용함으로써, 실제 전압 이용율이 높아지게 된다. In order to solve this point, in the present invention, a three-phase input power is used as the input power. By using a high voltage input power supply compared to a single phase, the actual voltage utilization rate is increased.

또는, 이러한 점을 해결하기 위해, 본 발명에서는, 도 5b와 같이, 정류부(510) 이후에, 부스트 컨버터(515)를 배치한다.Alternatively, in order to solve this point, in the present invention, as shown in FIG. 5B , the boost converter 515 is disposed after the rectifier 510 .

도 6c는, 도 4의 부스트 컨버터(515)와 저용량의 dc 단 커패시터(C)를 사용하는 경우의, dc 단 전압(Vdc)을 예시한다.FIG. 6C illustrates the dc stage voltage Vdc when the boost converter 515 of FIG. 4 and the low-capacity dc stage capacitor C are used.

부스트 컨버터(515)를 이용하여, VL2 전압 만큼 승압시키면, 최소 전압이 VL2이며, 피크치가, VL2+VL1인 맥동 전압이 dc 단에 출력되게 된다. 이에 의하면, 대략, VL1 전압에서 평균 전압이 형성될 수 있다.When the boost converter 515 is used to step up the voltage by VL2, the minimum voltage is VL2, and the pulsating voltage whose peak value is VL2+VL1 is output to the dc stage. According to this, roughly, an average voltage can be formed at the VL1 voltage.

인버터(220)는, 대략 VL1 전압을 이용하여, 삼상의 교류 전원을 생성할 수 있으나, 대부분의 전압 구간에서, 모터 구동을 원활하게 수행할 수 있게 된다. 따라서, 전압 이용율이 상승하며, 운전 영역이 증대되게 된다.The inverter 220 may generate a three-phase AC power using approximately VL1 voltage, but in most voltage sections, it is possible to smoothly drive the motor. Accordingly, the voltage utilization rate is increased, and the operation area is increased.

한편, 도 6c와 같이, 부스트 컨버터(515)와 저용량의 dc 단 커패시터(C)를 사용하는 경우의, dc 단 전압(Vdc)에 의해, 인버터(220)를 통해 모터(250)를 구동하는 경우, 도 6d와 같이, ΔT2에 대응하는 토크 리플이 발생한다. 즉, 도 6a의 ΔT1 보다 작은, ΔT2 에 대응하는 토크 리플이 발생할 수 있다. 즉, 토크 리플이 상당히 저감되게 된다.On the other hand, when driving the motor 250 through the inverter 220 by the dc stage voltage (Vdc) in the case of using the boost converter 515 and the low-capacity dc stage capacitor (C) as shown in Fig. 6c , as shown in FIG. 6D , a torque ripple corresponding to ΔT2 is generated. That is, a torque ripple corresponding to ΔT2 that is smaller than ΔT1 of FIG. 6A may occur. That is, the torque ripple is significantly reduced.

한편, 부스트 컨버터(515)를 사용하면, 입력 전류(Is)를 제어하게 되어, 결국, 입력 역률이 개선되게 된다. On the other hand, if the boost converter 515 is used, the input current Is is controlled, and consequently, the input power factor is improved.

한편, 입력 전압으로 삼상의 교류 전원을 사용하는 경우, 소용량이 커패시터(C)에 의해, dc 단 커패시터(C) 양단의 전압이, 맥동하므로, 고전압의 dc 단 전압이 발생하게 된다. On the other hand, when a three-phase AC power supply is used as the input voltage, the voltage across the dc terminal capacitor C pulsates by the small capacitance capacitor C, so that a high voltage dc terminal voltage is generated.

또한, 모터(250)가 급정지하거나, 탈조되는 경우, 모터(250)로부터의 회생 전력이 순간적으로, dc 단 커패시터(C) 양단의 전압이 과도하게 상승하게 된다.In addition, when the motor 250 is suddenly stopped or out of control, the regenerative power from the motor 250 is instantaneous, and the voltage across the dc terminal capacitor C rises excessively.

이에 의해, 모터 구동장치(200) 내의 회로 소자의 소손이 발생할 가능성이 높게 된다. Thereby, the possibility that the circuit element in the motor driving apparatus 200 will be burned out becomes high.

본 발명에서는, 이러한 점을 해결하기 위해, dc 단 커패시터(C)와 인버터(220) 사이에, 회전 전력 소비부를 배치한다. 이에 대해서는, 도 7 이하를 참조하여 기술한다.In the present invention, in order to solve this point, between the dc stage capacitor (C) and the inverter 220, a rotating power consumption is disposed. This will be described with reference to FIG. 7 and below.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회생 전력 소비부의 회로도의 일예이다.7 is an example of a circuit diagram of a regenerative power consumption unit according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 7을 참조하면, 회생 전력 소비부(270)는, 커패시터(C)와 인버터(220) 사이에 배치되며, 모터(250)로부터의 회생 전력을 소비한다. 이에 따라, 브레이킹 쵸퍼(Braking Chopper)라고도 명명할 수 있다.First, referring to FIG. 7 , the regenerative power consumption unit 270 is disposed between the capacitor C and the inverter 220 , and consumes regenerative power from the motor 250 . Accordingly, it may also be called a breaking chopper.

회생 전력 소비부(270)는, 커패시터(C) 양단 사이에 배치되는 저항 소자(R_B) 및 스위칭 소자(Swa)를 포함할 수 있다. 추가로, 저항 소자(R_B)에 병렬 접속되는 다이오드 소자(D_B)를 더 포함할 수 있다.The regenerative power consumption unit 270 may include a resistance element R _B and a switching element Swa disposed between both ends of the capacitor C. Further, the diode (D _B) connected in parallel to the resistive element (R _B) may further include.

회생 전력 소비부(270)는, dc 단 전압이 소정치 이상인 경우, 스위칭 소자(Swa)가 온 되어, 모터(250)로부터의 회생 전력(Pre)이 저항 소자(R_B)에서 소비된다.Regenerative power unit 270, dc bus voltage is not less than the predetermined value, the switching element (Swa) is turned on, the regenerative power (Pre) from the motor 250 is consumed by the resistive element (R _B).

한편, dc단 전압이 소정치 이상인 지 여부를 판단하는 제1 방안으로, 인버터 제어부(230)가 소프트웨어적으로 판단하는 방법이 있다.Meanwhile, as a first method of determining whether the dc terminal voltage is equal to or greater than a predetermined value, there is a method in which the inverter control unit 230 determines by software.

dc 단 전압 검출부(B)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 인버터 제어부(230)로 입력되므로, 인버터 제어부(230)는, dc 단 전압(Vdc)의 레벨이, 소정치 이상인 지 여부를, 메모리에 기 저장된 레벨과 비교하여, 판단할 수 있다. 그리고, 소정치 이상인 경우, 인버터 제어부(230)는, 스위칭 소자(Swa) 구동을 위한 스위칭 제어 신호(Sbc)를 생성할 수 있다.Since the dc stage voltage Vdc detected by the dc stage voltage detection unit B is input to the inverter control unit 230, the inverter control unit 230 determines whether the level of the dc stage voltage Vdc is equal to or greater than a predetermined value. , can be determined by comparing the level with the level previously stored in the memory. And, when it is equal to or greater than a predetermined value, the inverter controller 230 may generate a switching control signal Sbc for driving the switching element Swa.

한편, dc단 전압이 소정치 이상인 지 여부를 판단하는 제2 방안으로, 하드웨어적으로 구현하는 방법도 가능하다. On the other hand, as a second method of determining whether the dc terminal voltage is equal to or greater than a predetermined value, a method of realizing in hardware is also possible.

도 8 내지 도 9는 도 4a의 인버터 제어부의 동작 설명에 참조되는 도면이다.8 to 9 are diagrams referred to in the description of the operation of the inverter control unit of FIG. 4A.

먼저, 도 8은 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치 등을 도시한 도면이다.First, FIG. 8 is a diagram illustrating a detected pulsation voltage and an instantaneous value of the pulsation voltage.

도 8(a)는, 검출되는 맥동 전압(Vdc-de)과 맥동 전압의 순시치(Vdc_re)를 예시한다. 실제의 맥동 전압의 순시치(Vdc_re) 보다, 맥동 전압 검출치(Vdc-de)에 시간 지연이 발생하는 것을 알 수 있다.Fig. 8(a) exemplifies the detected pulsation voltage Vdc-de and the instantaneous value Vdc_re of the pulsation voltage. It can be seen that a time delay occurs in the pulsation voltage detection value Vdc-de rather than the instantaneous value Vdc_re of the actual pulsation voltage.

실제, dc 단 전압 검출부(B)에서의 dc 단 전압 검출시, 샘플링(sampling) 등으로 인해, 맥동 전압의 순시치(Vdc_re) 보다, 맥동 전압 검출치(Vdc-de)에 시간 지연이 발생하게 된다.In fact, when the dc voltage detection unit B detects the dc voltage, a time delay occurs in the pulsating voltage detection value (Vdc-de) rather than the instantaneous value (Vdc_re) of the pulsating voltage due to sampling, etc. do.

도 8(b)는, 맥동 전압 검출치(Vdc-de)에 따른 위상(θ)을 예시한다.Fig. 8(b) illustrates the phase θ according to the pulsation voltage detection value Vdc-de.

도 8(c)는, 검출되는 맥동 전압(Vdc-de)과 맥동 전압의 순시치(Vdc_re)의 차이인 지연 오차(Vdc_di)를 예시한다.FIG. 8(c) illustrates a delay error Vdc_di that is a difference between the detected pulsating voltage Vdc-de and the instantaneous value Vdc_re of the pulsating voltage.

도 8(d)는, 지연 오차(Vdc_di)를 고려하여, 검출되는 맥동 전압(Vdc-de)을 보상하기 위한 지연 보상치(Tde)를 예시한다.FIG. 8(d) illustrates a delay compensation value Tde for compensating the detected pulsating voltage Vdc-de in consideration of the delay error Vdc_di.

본 발명에서는, 인버터 제어부(230)가 인버터(220) 제어를 위한 인버터 스위칭 제어 신호를 생성하나, dc 단 전압이 맥동하므로, 맥동 전압에 대한 위상에 맞추어, 인버터 스위칭 제어 신호를 생성하도록 한다. In the present invention, the inverter control unit 230 generates an inverter switching control signal for controlling the inverter 220, but since the dc terminal voltage pulsates, the inverter switching control signal is generated according to the phase of the pulsating voltage.

인버터 제어부(230)는, 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치(Vdc_re)와의 차이인 지연 오차(Vdc_di)와, 검출되는 맥동 전압(Vdc-de)에 기초하여, 인버터(220)를 제어할 수 있다.The inverter control unit 230 controls the inverter 220 based on a delay error (Vdc_di) that is a difference between the detected pulsating voltage and an instantaneous value (Vdc_re) of the pulsating voltage and the detected pulsating voltage (Vdc-de). can

특히, 인버터 제어부(230)는, 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치(Vdc_re)와의 차이인 지연 오차(Vdc_di)와, 검출되는 맥동 전압(Vdc-de)에 기초하여, 지연 보상치(Tde)를 연산하며, 연산된 지연 보상치에 기초하여, 인버터(220)로 출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)를 보상할 수 있다.In particular, the inverter control unit 230, based on a delay error (Vdc_di) that is a difference between the detected pulsating voltage and an instantaneous value (Vdc_re) of the pulsating voltage, and the detected pulsating voltage (Vdc-de), the delay compensation value Tde ), and the inverter switching control signal Sic output to the inverter 220 may be compensated based on the calculated delay compensation value.

본 발명에서는, 검출되는 맥동 전압(Vdc-de)과 맥동 전압의 순시치(Vdc_re)와의 차이인 지연 오차(Vdc_di)를 고려하여, 맥동 전압 지연 보상부(365)를 활용한다. In the present invention, the pulsation voltage delay compensator 365 is used in consideration of the delay error Vdc_di, which is the difference between the detected pulsation voltage Vdc-de and the instantaneous value Vdc_re of the pulsation voltage.

그리고, 맥동 전압 지연 보상부(365)는, 검출되는 맥동 전압(Vdc-de)과 맥동 전압의 순시치(Vdc_re)와의 차이인 지연 오차(Vdc_di)를 연산할 수 있다. 한편, 맥동 전압 지연 보상부(365)는, 검출되는 맥동 전압(Vdc-de)과 맥동 전압의 순시치(Vdc_re)와의 차이인 지연 오차(Vdc_di)에 기초하여, 지연 보상치(Tde)를 연산할 수 있다. In addition, the pulsation voltage delay compensator 365 may calculate a delay error Vdc_di that is a difference between the detected pulsation voltage Vdc-de and an instantaneous value Vdc_re of the pulsation voltage. Meanwhile, the pulsation voltage delay compensator 365 calculates a delay compensation value Tde based on a delay error Vdc_di that is a difference between the detected pulsation voltage Vdc-de and an instantaneous value Vdc_re of the pulsation voltage. can do.

한편, 지연 오차(Vdc_di)는, 맥동 전압 검출시의 샘플링 타이밍, 및 인버터(220)에 출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)의 출력 타이밍을 포함하는 지연 시간으로 인한 오차일 수 있다.Meanwhile, the delay error Vdc_di may be an error due to a delay time including a sampling timing when the pulsating voltage is detected and an output timing of the inverter switching control signal Sic output to the inverter 220 .

도 9는, 맥동 전압에 기초하여, 인버터(220)를 제어하는 경우, 모터에 흐르는 출력 전류를 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining the output current flowing through the motor when the inverter 220 is controlled based on the pulsating voltage.

먼저, 도 9(a)는, 맥동 전압 지연 보상부 없이 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 경우의 모터에 흐르는 출력 전류(Ioe1)를 예시한다.First, FIG. 9( a ) illustrates the output current Ioe1 flowing in the motor when the inverter switching control signal is output without the pulsation voltage delay compensator.

소용량의 커패시터를 사용하는 경우 dc 단 전압(dc)이 맥동하며, 맥동하는 dc단 전압에 기초하여, 인버터(220)를 구동하기 위한 인버터 스위칭 제어 신호를 생성하는 경우, 출력 전류의 진폭의 포락선(包絡線)(Ioe1)이 주기적으로 변하여 진폭이 커졌다가 작아졌다 할 수 있다. 즉, 출력 전류에 대해 맥놀이 현상이 발생할 수 있게 된다.When a small-capacity capacitor is used, the dc end voltage (dc) pulsates, and when an inverter switching control signal for driving the inverter 220 is generated based on the pulsating dc end voltage, the envelope (包絡 line) (Ioe1) changes periodically, so it can be said that the amplitude increases and then decreases. That is, a beat phenomenon may occur with respect to the output current.

본 발명에서는, 이러한 맥놀이 현상을 제거하기 위해, 맥동 전압 지연 보상부를 사용한다.In the present invention, in order to remove such a beat phenomenon, a pulsation voltage delay compensator is used.

다음, 도 9(b)는, 맥동 전압 지연 보상부를 사용하여 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 경우의 모터에 흐르는 출력 전류(Ioe2)를 예시한다.Next, FIG. 9(b) illustrates the output current Ioe2 flowing through the motor when the inverter switching control signal is output using the pulsation voltage delay compensator.

상술한 맥동 전압 지연 보상부(365)를 사용하는 경우, 검출되는 맥동 전압과 맥동 전압의 순시치와의 차이인 지연 오차와, 검출되는 맥동 전압에 기초하여, 인버터(220)를 제어하기 위한 인버터 스위칭 제어 신호가 출력되므로, 도면과 같이, 모터(250)에 인가되는 출력 전류의 파형의 포락선(Ioe2)이 일정하게 된다.When the above-described pulsation voltage delay compensator 365 is used, an inverter for controlling the inverter 220 based on a delay error that is a difference between the detected pulsation voltage and an instantaneous value of the pulsation voltage and the detected pulsation voltage Since the switching control signal is output, the envelope Ioe2 of the waveform of the output current applied to the motor 250 becomes constant as shown in the figure.

결국, 커패시터리스 방식의 모터 구동장치(200)에서의 안정적인 모터 제어가 가능하게 된다. As a result, stable motor control in the capacitorless type motor driving apparatus 200 is possible.

도 10은 도 3b의 컨버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.10 is an example of an internal block diagram of the converter control unit of FIG. 3B.

도면을 참조하면, 컨버터 제어부(215)는, 입력 전류 지령 생성부(720), 전류류 제어부(730), 및 전향 보상부(740)를 구비할 수 있다.Referring to the drawing, the converter control unit 215 may include an input current command generation unit 720 , a current flow control unit 730 , and a forward compensating unit 740 .

입력 전류 지령 생성부(720)는, 입력 전압 검출부(A)에서 검출되는 입력 전압(Vs)을 수신하고, 입력 전압(Vs)에 기초하여, 입력 전류 지령치(I^*s)를 생성할 수 있다.The input current command generation unit 720 may receive the input voltage Vs detected by the input voltage detection unit A, and generate an ^{input current command value I * s based on the input voltage Vs.} .

한편, 감산기(725)는, 입력 전류 지령치(I^*s)와, 입력 전류 검출부(D)에서 검출되는 입력 전류(Is)와의 차이를 연산하고, 그 차이를 전류 제어부(730)에 인가한다. On the other hand, the subtractor 725 ^{calculates a difference between the input current command value I *} s and the input current Is detected by the input current detection unit D, and applies the difference to the current control unit 730 .

전류 제어부(730)는, 입력 전류 지령치(I^*s)와, 입력 전류 검출부(D)에서 검출되는 입력 전류(Is)에 기초하여, 제1 듀티(duty)에 대응하는 제1 스위칭 제어 신호(Sp1)를 생성한다.The current control unit 730, based on the input current command value (I ^* s) and the input current (Is) detected by the input current detection unit (D), the first switching control signal corresponding to the first duty (duty) ( Sp1) is created.

구체적으로, 전류 제어부(730)는, 입력 전류 지령치(I^*s)와, 입력 전류(Is)의 차이에 기초하여, 제1 듀티(duty)에 대응하는 제1 스위칭 제어 신호를 생성한다.Specifically, the current controller 730 generates a first switching control signal corresponding to a first duty based on a difference between the ^{input current command value I * s and the input current Is.}

한편, 전향 보상부(740)는, 부스트 컨버터(515)의 입력전압(Vs) 및 dc 단 전압(Vdc)으로 이루어진 왜란을 제거하기 위해, 전향 보상(feed-forward compensation)을 수행한다. 이에 따라, 전향 보상부(740)는, 왜란 제거를 고려한, 제2 듀티에 대응하는 제2 스위칭 제어 신호(Sp2)를 생성할 수 있다.On the other hand, the forward compensation unit 740 performs feed-forward compensation in order to remove the disturbance composed of the input voltage Vs and the dc terminal voltage Vdc of the boost converter 515 . Accordingly, the forward compensator 740 may generate the second switching control signal Sp2 corresponding to the second duty in consideration of the disturbance removal.

가산기(735)는, 제1 스위칭 제어 신호(Sp1)와 제2 스위칭 제어 신호(Sp2)를 가산하여, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다. 즉, 가산기(735)는, 제1 듀티와 제2 듀티를 고려한, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 부스트 컨버터(515)가 동작하게 된다.The adder 735 may add the first switching control signal Sp1 and the second switching control signal Sp2 to output the converter switching control signal Scc. That is, the adder 735 may output the converter switching control signal Scc in consideration of the first duty and the second duty. Accordingly, the boost converter 515 operates.

한편, 본 발명의 모터 구동장치 또는 공기조화기의 동작방법은, 모터 구동장치 또는 공기조화기에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the operating method of the motor driving device or the air conditioner 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 air conditioner. The processor-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by the processor is stored. Examples of the processor-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc., and also includes those implemented in the form of carrier waves such as transmission over the Internet . In addition, the processor-readable recording medium is distributed in a computer system connected through a network, so that the processor-readable code can be stored and executed in a distributed manner.

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 In addition, various modifications may be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

Claims

a rectifier for rectifying the input AC power;
a capacitor for storing the pulsating voltage from the rectifying unit;
a boost converter between the rectifier and the capacitor to boost and output the power rectified from the rectifier;
a pulsating voltage detector detecting the pulsating voltage;
an inverter having a plurality of switching elements and outputting the converted AC power to the motor by using the voltage across the capacitor;
and an inverter controller controlling the inverter based on a delay error that is a difference between the pulsation voltage detected by the pulsation voltage detection unit and an instantaneous value of the pulsation voltage and the detected pulsation voltage. Device.

According to claim 1,
The inverter control unit,
Based on a delay error that is a difference between the detected pulsating voltage and an instantaneous value of the pulsating voltage, a delay compensation value is calculated based on the detected pulsating voltage, and a delay compensation value is calculated based on the calculated delay compensation value. Motor drive device, characterized in that for compensating the inverter switching control signal.

According to claim 1,
The inverter control unit,
and controlling the inverter so that the envelope of the waveform of the output current applied to the motor is constant.

According to claim 1,
The delay error is
and an error due to a delay time including a sampling timing when the pulsating voltage is detected and an output timing of an inverter switching control signal output to the inverter.

According to claim 1,
The inverter control unit,
a current command generation unit that generates a current command value based on the speed command value;
a voltage command generator configured to generate a voltage command value based on the current command value;
a pulsation voltage delay compensator for calculating a delay compensation value based on a delay error that is a difference between the detected pulsation voltage and an instantaneous value of the pulsation voltage; and
and a switching control signal output unit outputting an inverter switching control signal based on the voltage command value and the delay compensation value.

According to claim 1,
and a regenerative power consumption unit disposed between the capacitor and the inverter and consuming regenerative power from the motor.

According to claim 1,
The capacitor is a motor driving device, characterized in that it comprises a film capacitor.

According to claim 1,
an input current detection unit detecting an input current from the input AC power supply;
an input voltage detection unit detecting an input voltage from the input AC power; and
and a converter control unit configured to output a converter switching control signal for controlling a switching element in the boost converter based on the input current and the input voltage.

9. The method of claim 8,
The converter control unit,
an input current command generation unit configured to generate an input current command value based on the detected input voltage;
and a current controller configured to generate a first switching control signal based on the input current command value and the detected input current.

10. The method of claim 9,
The converter control unit,
It further includes; a forward compensator for generating a second switching control signal,
and outputting the converter switching control signal based on the first switching control signal and the second switching control signal.

According to claim 1,
The input AC power is a three-phase AC power source.

An air conditioner comprising a; the driving device according to any one of claims 1 to 11.