KR20110080346A - 공기조화기의 전동기 구동장치 - Google Patents

공기조화기의 전동기 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기조화기의 전동기 구동장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치는, 입력 교류 전원의 고조파를 제한하는 필터부와, 다이오드 소자를 구비하고, 필터부로부터의 교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 출력하는 컨버터와, 정류 전원을 평활하는 평활 커패시터와, 복수개의 스위칭 소자를 구비하고, 평활 커패시터의 직류 전원을 공급받아 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여 삼상 전동기에 공급하는 인버터를 포함한다. 이에 의해, 입력 교류 전원의 고조파를 제한할 수 있게 된다.

Description

공기조화기의 전동기 구동장치{Motor driver of air conditioner}
본 발명은 공기조화기의 전동기 구동장치에 관한 것으로, 입력 교류 전원의 고조파를 제한할 수 있는 공기조화기의 전동기 구동장치에 관한 것이다.
공기조화기는 방, 거실, 사무실 또는 영업 점포 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 장치이다.
공기조화기는 일반적으로 일체형과 분리형으로 나뉜다. 일체형과 분리형은 기능적으로는 같지만, 일체형은 냉각과 방열의 기능을 일체화하여 가옥의 벽에 구멍을 뚫거나 창에 장치를 걸어서 설치한 것이고, 분리형은 실내측에는 냉/난방을 수행하는 실내기를 설치하고 실외측에는 방열과 압축 기능을 수행하는 실외기를 설치한 후 서로 분리된 두 기기를 냉매 배관으로 연결시킨 것이다.
한편, 공기조화기에는 압축기 등에 전동기가 사용되며, 이를 구동하기 위한 전동기 구동장치가 사용되고 있다. 전동기 구동 장치는 대략 수백 V의 전원을 사용하여 전동기를 구동하므로, 계통으로의 고조파 전류의 제한 등이 문제가 될 수 있다.
이러한, 고조파 하모닉 전류에 대해 각국은 별도의 규제 방안을 마련하고 있으며, 예를 들어, 유럽연합(EU)의 EN 6100-3-12는 16A 이상 전류에 대한 고조파 하모닉 전류 규제에 대한 규정을 마련하고 있다.
이에 따라, 공기조화기의 전동기 구동장치의 효율 및 안정성 확보를 위한 다양한 시도가 계속되고 있다.
본 발명의 목적은, 입력 교류 전원의 고조파를 제한할 수 있는 공기조화기의 전동기 구동장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 컨버터의 출력단의 전압의 승압이 가능한 공기조화기의 전동기 구동장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치는, 입력 교류 전원의 고조파를 제한하는 필터부와, 다이오드 소자를 구비하고, 필터부로부터의 교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 출력하는 컨버터와, 정류 전원을 평활하는 평활 커패시터와, 복수개의 스위칭 소자를 구비하고, 평활 커패시터의 직류 전원을 공급받아 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여 삼상 전동기에 공급하는 인버터를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치는, 필터부를 사용함으로써, 입력 교류 전원의 고조파의 하모닉 전류를 제한할 수 있어, 하모닉(harmonic) 규제에 대응할 수 있게 된다.
또한, 수동 소자인 다이오드 소자를 이용하여, 교류 전원을 정류하므로, 스위칭 동작에 따른 노이즈 등의 전자파(EMI) 저감 및 입력 역률을 개선할 수 있게 된다.
또한, 승압용 커패시터를 사용함으로써, 컨버터의 출력단인 dc 단 전압을 승압시킬 수 있게 된다.
또한, 입력전류 검출부 또는 dc 단 전압 검출부로부터 검출되는 입력전류 또는 dc 단 전압 이상시 인버터의 동작을 제한하므로, 구동장치 내의 회로 소자 등을 보호할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명과 관련된 공기조화기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치를 도시한 회로도이다.
도 3은 도 2의 입력 교류 전류의 주파수 성분을 예시한 도면이다.
도 4는 도 2의 입력 전류의 파형을 예시한 타이밍도이다.
도 5는 도 2의 dc 단 전압의 파형을 예시한 타이밍도이다.
도 6은 도 2의 제어부 내부의 간략 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치를 도시한 회로도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 공기조화기의 개략도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(I)와 실외기(O)로 구분된다.
실외기(O)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(2)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(2b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(4)와, 실외 열교환기(4)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(5a)과 실외팬(5a)을 회전시키는 전동기(5b)로 이루어진 실외 송풍기(5)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(6)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(10)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(3) 등을 포함한다.
실내기(I)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(8)와, 실내측 열교환기(8)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(9a)과 실내팬(9a)을 회전시키는 전동기(9b)로 이루어진 실내 송풍기(9) 등을 포함한다.
실내측 열교환기(8)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(2)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 상기 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치에서의 전동기는 도면에서 도시한, 실외팬, 압축기 또는 실내 팬을 동작시키기 각 전동기(2b,5b,9b)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치를 도시한 회로도이며, 도 3은 도 2의 입력 교류 전류의 주파수 성분을 예시한 도면이며, 도 4는 도 2의 입력 전류의 파형을 예시한 타이밍도이고, 도 5는 도 2의 dc 단 전압의 파형을 예시한 타이밍도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치(200)는, 필터부(206), 승압 커패시터부(208), 컨버터(210), 평활 커패시터(C), 인버터(220), 제어부(230) 등을 포함할 수 있다. 또한, 공기조화기의 전동기 구동장치(200)는, 입력전류 검출부(A), dc 단 전압 검출부(B), 출력 전류 검출부(E) 등을 더 포함할 수 있다.
필터부(206)는, 고조파 전류를 제거하기 위한 것으로서 상용 교류 전원과 컨버터(210) 사이에 배치된다. 도면에서는 상용 교류 전원으로 삼상 교류 전원을 예시한다. 상용 교류 전원이 단상 교류 전원인 경우도 가능하며, 이에 대해서는 도 7 이하를 참조하여 후술한다.
필터부(206)는 삼상의 상용 교류 전원의 각 상에, 서로 병렬 접속되는 인덕터(Lf1,Lf2,Lf3)와 커패시터(Cf1,Cf2,Cf3)를 포함할 수 있다. 도면에서는, 각 상의 교류 전원에 각각 인덕터(Lf1,Lf2,Lf3)와 커패시터(Cf1,Cf2,Cf3)가 서로 병렬 접속되는 것을 예시한다.
이때, 각 인덕터(Lf1,Lf2,Lf3)와 커패시터(Cf1,Cf2,Cf3)의 인덕턴스와 커패시턴스는, 각각 상용 교류 전원의 3차 고조파 이상을 제한하기 위한 범위인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상용 교류 전원의 주파수가 50Hz 또는 60Hz인 경우, 3차 고조파 제한을 위해, 하기의 수학식 1에 따라, 인덕터(Lf1)의 인덕턴스와 커패시터(Cf1)의 커패시턴스가 결정될 수 있다.
Figure pat00001
인덕터(Lf1)의 인덕턴스와 커패시터(Cf1)의 커패시턴스의 곱(Lf1Cf1)은 대략 4 ~ 9*10-7 범위일 수 있다. 그 외 인덕터(Lf2,Lf3)와 커패시터(Cf2,Cf3)의 범위도 상술한 범위 내에서 결정될 수 있다.
한편, 3차 고조파,5차 고조파, 및, 7차 고조파 등의 제한하기 위해서는, 인덕터(Lf1)의 인덕턴스와 커패시터(Cf1)의 커패시턴스의 곱(Lf1Cf1)은 대략 1 ~ 2.5 * 10-7의 범위일 수 있다.
도 3은 상용 교류 전원의 고조파가 제한되는 것을 예시한다. 상술한 바와 같이, 인덕터(Lf1)의 인덕턴스와 커패시터(Cf1)의 커패시턴스의 곱(Lf1Cf1)은 대략 1 ~ 2.5 * 10-7의 범위를 사용하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 고조파 성분이 제한될 수 있게 된다.
도 3은, 1차 고조파인 60Hz 부근에 주파수 성분에 대한 레벨이 가장 크며, 3차 고조파인 180Hz, 5차 고조파인 300Hz, 및 7차 고조파인 420Hz 부근에서의 주파수 성분에 대한 레벨이 거의 없는 것을 예시한다.
이와 같이, 고조파 제한을 위한 필터부(206)를 사용함으로써, 입력 교류 전
원의 고조파의 하모닉 전류를 제한할 수 있어, 하모닉(harmonic) 규제에 대응할 수 있게 된다.
승압 커패시터부(208)는, 필터부(206)를 통해 필터링된 교류 전원의 적어도 일부를 저장하여, 컨버터(210)로 공급하는 승압 커패시터를 포함한다. 도면에서는, 삼상 중 2 상 사이에 접속되는 승압 커패시터들(Cr1,Cr2,Cr3)을 예시한다.
삼상 교류 전원은 전기각으로 120도의 위상차를 가지며 공급되므로, 삼상 중 2 상 사이에 접속되는 승압 커패시터들(Cr1,Cr2,Cr3)을 이용하여, 해당하는 위상차에 대응하는 전위차를 저장하게 된다. 그리고, 저장된 전위차 중 적어도 일부를 각 상의 교류 전원에 합산하여 컨버터(210)에 공급하게 된다. 이에 따라, 컨버터(210)의 출력단인 dc 단 전압(Vdc)을 승압시킬 수 있게 된다.
컨버터(210)는, 다이오드 소자를 구비하고, 필터부(206) 및 승압 커패시터부(208)를 거친 교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 출력한다. 구체적으로 설명하면, 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 연결된다.
평활 커패시터(C)는 컨버터(210)의 출력단에 접속된다. 컨버터(210)로부터
출력되는 정류된 전원을 직류 전원으로 평활하게 된다. 이하에서는 컨버터(210)의 출력단을 dc 단 또는 dc 링크단이라고 한다. dc 단에 평활된 직류 전압은 인버터(220)에 인가된다.
평활 커패시터(C)의 dc 단 전압(Vdc)은, 이미 필터부(206), 승압 커패시터부(208), 및 컨버터(210)을 거쳐, 고조파 제한, 역률 개선, 및 승압된 직류 전원일 수 있다.
인버터(220)는 복수개의 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 전동기(250)에 출력한다.
인버터(220)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(220) 내의 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)은 제어부(230)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)의 온/오프 동작을 하게 된다. 예를 들어, 특히, 스위칭 소자의 온/오프 동작이 공간 벡터에 의한 PWM(Pulse Width Modulation) 스위칭이 수행되어, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 전동기(250)에 출력될 수 있다.
인버터(220)에서 출력되는 삼상 교류 전원은 삼상 전동기(250)의 각 상에 인가된다. 여기서 삼상 전동기(250)는 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 삼상 전동기(250)의 종류로는 BLDC 전동기, synRM 전동기, 유도 전동기 등 다양한 형태가 가능하다. 한편, 삼상 전동기(250)의 기능별로 분류하면, 공기조화기의 압축기에 사용되는 압축기용 전동기(2b)일 수 있으며, 팬을 구동하기 위한 팬용 전동기(5b,9b) 일수도 있다.
한편, 제어부(230)는, 인버터의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터용 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(220)에 출력한다. 스위칭 제어신호(Sic)는 PWM용 스위칭 제어신호로서, 검출되는 출력 전류(io)를 기초로 생성되어 인버터(230)에 출력된다. 이를 위해, 출력전류 검출부(E)가 구비될 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, 실외팬 전동기(250)에 흐르는 출력 전류(io)를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력전류를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 한 상 또는 두 상의 출력전류를 검출할 수도 있다.
출력전류 검출부(E)는, 도면에 도시된 바와 같이, 인버터(220)와 전동기(250) 사이에 배치될 수 있으며, 다른 예로, 인버터(220) 내의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)의 각 일단에 접속되는 션트 저항을 구비할 수도 있다.
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(230)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여, 입력전류를 추정하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 검출된 출력전류(io)는, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 생성에 사용될 수도 있다. 제어부(230) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 6을 참조하여 후술한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치(200)는, 컨버터단의 동작 이상 검출을 위해, 상용 교류 전원으로부터의 입력전류(ii)를 검출하는 입력전류 검출부(A), 및 dc 단 전압 검출부(B)를 포함할 수 있다.
입력전류 검출부(A)는, 도면에서와 같이 삼상 교류 전원과 필터부(206) 사이에 위치할 수 있으나 이에 한정되지 않고, 필터부(206)와 승압 커패시터부(208) 사이 또는 승압 커패시터부(208)와 컨버터(210) 사이에 위치할 수 있다. 전류 검출을 위해, 전류 센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
도 4에서는 검출되는 입력전류(ii)의 예를 도시한다. 상술한 바와 같이, 공기조화기의 전동기 구동장치(200)는 필터부(206)를 구비하므로, 1차 고조파(대략 60Hz) 외의 3차 고조파, 5차 고조파 등은 제한되게 된다.
입력전류 검출부(A)는 순시적으로 입력전류(ii)를 검출할 수 있으며, 검출된 입력전류(ii)는 제어부(230)에 인가된다.
한편, 제어부(230)는 검출된 입력전류(ii)와 미리 결정된 기준치와 비교를 하여, 검출된 입력전류(ii)가 과전류이거나, 저전류로 판단되면, 인버터(220)의 동작을 제한할 수 있다. 예를 들어, 인버터(220)로 스위칭 제어신호(Sic)를 출력하지 않거나, 모든 스위칭 소자가 오프되도록 하는 스위칭 제어신호(Sic)를 출력할 수 있다. 나아가, 상용 교류 전원의 공급을 중단시키도록 제어할 수도 있다.
한편, dc 단 전압 검출부(B)는, dc 단의 양단 사이에 위치하는 저항 소자 등을 포함할 수 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 평균적 또는 순시적으로 dc단 전압(Vdc)을 검출할 수 있으며, 검출된 dc단 전압(Vdc)은 제어부(230)에 인가될 수 있다.
도 5에서는 검출되는 dc단 전압(Vdc)의 예를 도시한다. 상술한 바와 같이, 필터부(206), 승압 커패시터부(208), 컨버터(210), 및 평활 커패시터(C)에 의해, 안정적으로 dc단 전압(Vdc)이 확보되게 된다.
한편, 제어부(230)는 검출된 dc단 전압(Vdc)과 미리 결정된 기준치와 비교를 하여, 검출된 dc단 전압(Vdc)이 과전압이거나, 저전압으로 판단되면, 인버터(220)의 동작을 제한할 수 있다. 예를 들어, 인버터(220)로 스위칭 제어신호(Sic)를 출력하지 않거나, 모든 스위칭 소자가 오프되도록 하는 스위칭 제어신호(Sic)를 출력할 수 있다. 나아가, 상용 교류 전원의 공급을 중단시키도록 제어할 수도 있다.
이와 같이, 입력전류 검출부(A)와 dc 단 전압 검출부(B)를 사용하여, 이상시 인버터(220) 등의 동작을 제한하므로, 구동장치(200) 내의 회로 소자의 안정성을 확보할 수 있게 된다.
도 6은 도 2의 제어부 내부의 간략 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 제어부(230)는 인버터(220) 내의 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 제어하는 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력한다. 이를 위해, 제어부(230)는, 추정부(605), 전류 지령 생성부(610), 전압 지령 생성부(620),및 스위칭 제어신호 출력부(630)를 포함한다.
추정부(605)는, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 전동기의 속도(v)를 추정할수 있다. 예를 들어, 전동기(250)의 기계 방정식 및 전기 방정식을 서로 비교하여, 그에 따라 전동기의 속도(v)를 추정할 수 있다.
또한, 추정부(605)는, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 회전자의 위치를 추정할 수도 있다. 이러한 회전자의 위치는 전동기(250)의 전기각, 또는 기계각을 추정할 수 있다. 통상 기계각과 전기각의 관계는, 기계각의 주기가 전기각에 비해 전동기(250)의 극수/2 배의 관계를 가진다.
Figure pat00002
여기서, θMe는 기계각을 나타내며, θe는 전기각을 나타낸다. 예를 들어, 전동기(250)의 극수가 6극인 경우, θMe = 3θe의 관계를 가지며, 전동기(250)의 극수가 4극인 경우, θMe = 2θe의 관계를 가진다.
즉, 전동기(250)의 극수가 6극인 경우, 기계각(θMe) 360˚ 내에서, 120˚ 주기의 전기각(θe)이 3개가 대응되게 되며, 전동기(250)의 극수가 4극인 경우, 기계각(θMe) 360˚ 내에서, 180˚ 주기의 전기각(θe)이 2개가 대응되게 된다.
전류 지령 생성부(610)는 추정 속도(v)와 속도 지령치(v*)에 기초하여 전류 지령치(i* d,i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(610)는, 추정 속도(v)와 속도 지령치(v*)의 차이에 기초하여, PI 제어를 수행하여 전류 지령치(i* d,i* q)를 생성할 수 있다. 이를 위해, 전류 지령 생성부(610)는 PI 제어기(미도시)를 구비할 수 있다. 또한, 전류 지령치(i* d,i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
전압 지령 생성부(620)는 검출된 출력전류(io)와 연산된 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(620)는, 검출된 출력전(io)와 연산된 전류 지령치(i* d,i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어를 수행하여 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성할 수 있다. 이를 위해, 전압 지령 생성부(620)는 PI 제어기(미도시)를 구비할 수 있다. 또한, 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
스위칭 제어신호 출력부(330)는 전압 지령치(v* d,v* q)에 기초하여 PWM신호인 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 인버터(220)로 출력한다. 이에 따라 인버터(220) 내의 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)는 온/오프 스위칭 동작을 수행하게 된다.
한편, 제어부(230)는, 검출되는 입력전류(ii), 및 dc 단 전압(Vdc)를 입력받아 기준치와 비교하여 이상 유무를 판단하고 이상 판단시, 상술한 바와 같이 인버터(220)의 동작을 제한할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치를 도시한 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치(700)는, 도 2의 공기조화기의 구동장치(200)와 거의 동일하다. 이에 따라, 필터부(706), 승압 커패시터부(708), 컨버터(710), 평활 커패시터(C), 인버터(720), 제어부(730), 입력전류 검출부(A), dc 단 전압 검출부(B), 출력 전류 검출부(E) 등이 그대로 예시된다.
그 차이로는, 도 2의 구동장치(200)는 상용 교류 전원으로 삼상 교류 전원이 사용되나, 도 7의 구동장치(700)는 단상 교류 전원이 사용되는 것에 그 차이가 있다. 이하에서는 그 차이점을 중심으로 기술한다.
필터부(706)는, 단상 교류 전원(705)의 일단에 접속되며, 서로 병렬 접속되는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)를 포함한다. 도 2에 대한 설명에서 상술한 바와 같이, 인덕터(L1)의 인덕턴스와 커패시터(C1)의 커패시턴스는 상용 교류 전원의 3차 고조파 이상을 제한하기 위한 범위인 것이 바람직하다. 예를 들어, 3차 고조파 제한을 위해, 인덕터(L1)의 인덕턴스와 커패시터(C1)의 커패시턴스의 곱(L1C1)은 대략 4 ~ 9 * 10-7 범위일 수 있다. 그 외, 한편, 3차 고조파,5차 고조파, 및, 7차 고조파 등의 제한하기 위해서, 인덕터(L1)의 인덕턴스와 커패시터(C1)의 커패시턴스의 곱(L1C1)은 대략 1 ~ 2.5 * 10- 7 의 범위일 수 있다.
한편, 승압 커패시터부(708)는, 필터부(706)를 통해 필터링된 교류 전원의 적어도 일부를 저장하여, 컨버터(710)로 공급하는 승압 커패시터를 포함한다. 도면에서는, 단상 교류 전원의 양단 사이에 접속되는 승압 커패시터(Cr)를 예시한다.
컨버터(710)는, 다이오드 소자를 구비하고, 필터부(706) 및 승압 커패시터부(708)를 거친 교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 출력한다. 구체적으로 설명하면, 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자(D1,D2) 및 하암 다이오드 소자(D'1,D'2)가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상,하암 다이오드 소자가 서로 병렬(D1&D'1,D2&D'2)로 연결된다.
한편, 제어부(730)는, 인버터의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터용 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(720)에 출력한다. 스위칭 제어신호(Sic)는 PWM용 스위칭 제어신호로서, 검출되는 출력 전류(io)를 기초로 생성되어 인버터(730)에 출력된다. 이를 위해, 출력전류 검출부(E)가 구비될 수 있다.
또한, 제어부(730)는, 검출되는 입력전류(ii), 및 dc 단 전압(Vdc)을 입력받
아 각각의 기준치와 비교하여 이상 유무를 판단하고 이상 판단시, 상술한 바와 같이 인버터(720)의 동작을 제한할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 입력 교류 전원의 고조파를 제한하는 필터부;
    다이오드 소자를 구비하고, 상기 필터부로부터의 교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 출력하는 컨버터;
    상기 정류 전원을 평활하는 평활 커패시터; 및
    복수개의 스위칭 소자를 구비하고, 상기 평활 커패시터의 직류 전원을 공급받아 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여 삼상 전동기에 공급하는 인버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터부로부터의 상기 교류 전원의 적어도 일부를 저장하여, 상기 컨버터로 공급하는 승압 커패시터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 입력 교류 전원에 서로 병렬 접속되는 인덕터 및 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 입력 교류 전원의 적어도 3차 고조파를 제한하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입력 교류 전원은 삼상 교류 전원이며,
    상기 컨버터는, 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자 및 하암 다이오드 소자가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 다이오드 소자가 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입력 교류 전원은 단상 교류 전원이며,
    상기 컨버터는, 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자 및 하암 다이오드 소자가 한 쌍이 되며, 총 2 쌍의 상,하암 다이오드 소자가 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 구동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인버터의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 구동장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 입력 교류 전원으로부터의 입력전류를 검출하는 입력전류 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 검출된 입력전류에 기초하여 이상 유무를 판단하고, 이상판단시, 상기 인버터의 동작을 제한하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 구동장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 컨버터의 출력단인 dc단 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 검출된 dc단 전압에 기초하여 이상 유무를 판단하고, 이상판단시, 상기 인버터의 동작을 제한하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 구동장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인버터의 출력단으로부터 검출되는 출력전류에 기초하여 전동기의 속도를 추정하는 속도 추정부;
    상기 추정 속도 및 지령 속도에 기초하여 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치와 상기 검출 출력전류에 기초하여 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 인버터 내의 스위칭 소자를 구동하는 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 전동기 구동장치.
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