KR20110097061A

KR20110097061A - 인버터 모터 제어 장치

Info

Publication number: KR20110097061A
Application number: KR1020100016684A
Authority: KR
Inventors: 허진석; 김영글; 박신현; 강계룡
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2011-08-31

Abstract

본 발명은 인버터 모터 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 모터나 인버터부에 대한 영향을 최소화하면서 모터나 인버터부에 흐르는 전류를 산정하는 인버터 모터 제어 장치에 관한 것이다.
본 발명인 인버터 모터 제어 장치는 교류전원을 인가받아 정류하는 정류부와, 정류부로부터의 전원을 평활하는 캐패시터와, 캐패시터의 양단에 연결되어 평활된 전원을 공급받아 교류전원을 생성하는 인버터부와, 인버터부로부터 교류 전원을 공급받는 모터와, 정류부의 (-)단자와 캐패시터의 일단 사이에 연결된 저항과, 캐패시터 양단 간의 제1전압을 검출하는 제1전압 검출부와, 저항 양단 간의 제2전압을 검출하는 제2전압 검출부와, 제1 및 제2전압 검출부로부터 제1전압과 제2전압을 인가받아, 인버터부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

인버터 모터 제어 장치{CONTROLLING APPARATUS FOR INVERTER MOTOR}

본 발명은 인버터 모터 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 모터나 인버터부에 대한 영향을 최소화하면서 모터나 인버터부에 흐르는 전류를 산정하는 인버터 모터 제어 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 인버터 모터 제어 장치의 구성도이다.

인버터 모터 제어 장치는 상용교류전원을 정류하는 정류부(1)와, 정류된 전원을 평활하는 캐패시터(C1)와, 직류전원을 공급받아 제어부(5)의 제어 신호에 따라 교류전원을 생성하여 모터(3)에 인가하는 인버터부(2)와, 인버터부(2)로부터의 교류전원에 의해 구동하는 모터(3)와, 캐패시터(C1)과 인버터부(2) 사이에 연결된 저항(R1)과, 저항(R1)에 걸린 전압을 감지하는 전압 감지부(4)와, 감지된 전압을 인가받아, 인버터부(2)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부(5)로 이루어진다.

정류부(1)는 일반적으로 다이오드 브리지 형태로 구성될 수 있으며, 교류 전원을 인가받는 한 쌍의 입력 단자와, (+)단자와 (-)단자로 이루어진 한 쌍의 출력 단자를 구비한다.

캐패시터(C1)는 정류부(1)의 (+) 단자에 일단이 연결되고, 정류부(1)의 (-) 단자에 타단이 연결된다.

인버터부(2)는 직류 전압을 인가받아, 교류 전압을 생성하여 모터(3)에 인가하는 수단으로서, 스위칭 소자인 IGBT 소자와, 제어부(5)로부터의 제어 신호에 따라, IGBT 소자를 온/오프 시키는 gate 제어부 등을 구비하여 구성된다.

모터(3)는 인버터부(2)로부터의 교류 전압에 의해 구동된다. 상세한 설명은 생략된다.

저항(R1)은 정류부(1)의 (-) 단자에 연결되며, 캐패시터(C1)와, 인버터부(2) 사이에 연결된다.

전압감지부(4)는 저항(R1) 양단 간의 전압을 감지하여, 제어부(5)에 감지 전압을 인가한다.

제어부(5)는 인버터부(2)로 제어 신호를 인가하여, 모터(3)의 구동 정도 및 구동 여부를 제어한다. 일반적으로 제어 신호는 PWM 신호를 포함하게 된다.

제어부(5)는 전압 검출부(4)로부터 감지 전압을 인가받아, 모터(3)에 흐르는 전류를 산정할 수 있어, 모터(3)를 피드백 제어할 수 있다.

전압검출부(4)는 저항(R1) 양단에 걸리는 전압의 크기를 증폭하거나 크기를 변환하지 않고 제어부(5)에 전달하는 역할을 한다. 보통 저항(R1) 양단의 전압을 비교기(comparator)의 입력단에 넣고, 비교기의 출력단을 제어부(5)와 연결시키는 것을 통해 이를 할 수 있다. 전압 검출부(4)가 오피앰프(Op-amp)를 사용할 수 있다.

이러한 방식으로 저항(R1) 양단의 전압을 비교기의 입력단에 넣어 검출하는 경우, 결국 모터(3)나 인버터부(2)에 영향을 미치게 되며, 이는 인버터부(2) 및 모터(3)에 영향을 미칠 수 있어 안정성 측면에서 개선이 필요하다.

본 발명은 전압 감지를 수행하더라도, 모터나 인버터부에 미치는 영향을 최소화하면서 모터나 인버터부에 흐르는 전류를 산정할 수 있는 인버터 모터 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명인 인버터 모터 제어 장치는 교류전원을 인가받아 정류하는 정류부와, 정류부로부터의 전원을 평활하는 캐패시터와, 캐패시터의 양단에 연결되어 평활된 전원을 공급받아 교류전원을 생성하는 인버터부와, 인버터부로부터 교류 전원을 공급받는 모터와, 정류부의 (-)단자와 캐패시터의 일단 사이에 연결된 저항과, 캐패시터 양단 간의 제1전압을 검출하는 제1전압 검출부와, 저항 양단 간의 제2전압을 검출하는 제2전압 검출부와, 제1 및 제2전압 검출부로부터 제1전압과 제2전압을 인가받아, 인버터부를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 제어부는 제1전압과 제2전압을 인가받아, 모터 또는 인버터부에 흐르는 전류의 크기를 산정하는 것이 바람직하다.

또한, 제어부는 제1전압과 캐패시터의 용량을 이용하여 캐패시터에 흐르는 제1전류를 산정하고, 제2전압과 저항의 저항치를 이용하여 저항에 흐르는 제2전류를 산정하고, 제2전류와 제1전류의 차를 연산하여 모터 또는 인버터부에 흐르는 전류의 크기를 산정하는 것이 바람직하다.

또한, 정류부의 (-)단자와 저항 사이가 접지되는 것이 바람직하다.

본 발명은 전압 감지를 수행하더라도, 전압 검출부가 정류부와 캐패시터 사이에 전기적으로 연결되도록 하여, 모터나 인버터부에 미치는 영향을 최소화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모터나 인버터부에 흐르는 전류를 인버터부 및 모터에 캐패시터를 통하여 직접적인 검출이 아닌 연산을 통하여 산정하여, 안정적인 전류 산정이 수행되도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 인버터 모터 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인버터 모터 제어 장치의 구성도이다.

이하에서, 본 발명은 실시예와 도면을 통하여 상세하게 기재된다.

도 2는 본 발명에 따른 인버터 모터 제어 장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 인버터 모터 제어 장치는 교류전원을 정류하는 정류부(11)와, 정류된 전원을 평활하는 캐패시터(C1)와, 직류전원을 공급받아 제어부(16)의 제어 신호에 따라 교류전원을 생성하여 모터(13)에 인가하는 인버터부(12)와, 인버터부(12)로부터의 교류전원에 의해 구동하는 모터(13)와, 정류부(11)와 캐패시터(C1) 사이에 연결된 저항(R2)과, 캐패시터(C1) 양단 전압을 검출하는 제1전압 검출부(14)와, 저항(R2) 양단 전압을 검출하는 제2전압 검출부(15)와, 검출된 전압들을 인가받아, 인버터부(12)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부(16)로 이루어진다. 본 실시예에서, 인버터부(12)나 제1 및 제2 전압 검출부(14), (15) 또는 제어부16)의 구동을 위해 필요한 직류 전원을 생성하여 인가하는 전원 공급부가 구비되나, 이러한 전원 공급부는 본 발명이 속하는 기술분야에 익숙한 사람에게는 당연히 인식되는 정도의 기술에 불과하여, 그 설명이 생략된다.

자세하게는, 정류부(11)는 일반적으로 다이오드 브리지 형태로 구성될 수 있으며, 교류 전원을 인가받는 한 쌍의 입력 단자와, (+)단자와 (-)단자로 이루어진 한 쌍의 출력 단자를 구비한다.

캐패시터(C1)는 정류부(11)의 (+) 단자에 일단이 연결되고, 정류부(11)의 (-) 단자에 타단이 연결된다.

인버터부(12)는 직류 전압을 인가받아, 교류 전압을 생성하여 모터(13)에 인가하는 수단으로서, 스위칭 소자인 IGBT 소자와, 제어부(16)로부터의 제어 신호에 따라, IGBT 소자를 온/오프 시키는 gate 제어부 등을 구비하여 구성된다. 인버터부(12)는 본 발명이 속하는 기술분야에 익숙한 사람들에게 당연히 인식되는 정도에 불과하므로, 그 상세한 설명이 생략된다.

모터(13)는 인버터부(12)로부터의 교류 전압에 의해 구동된다. 상세한 설명은 생략된다.

저항(R2)은 정류부(11)의 (-) 단자에 일단이 연결되고, 타단은 캐패시터(C1)에 연결된다. 도시된 바와 같이, 저항(R2)의 일단은 정류부(11)의 (-) 단자(출력단자)에 연결되고, 저항(R2)의 타단은 노드(B)에 연결된다.

제1전압 검출부(14)는 캐패시터(C1)의 양단에, 즉 노드(A), (B)에 연결되어, 캐패시터(C1)에 걸린 제1전압(V1)을 검출한다.

제2전압 검출부(15)는 저항(R2)의 양단에 연결되어, 저항(R2)에 걸린 제2전압(V2)을 검출한다. 저항(R2)이 정류부(11)와 캐패시터(C1) 사이에 연결되며, 이 저항(R2) 양단 전압(V2)을 제2전압 검출부(15)가 검출하기 위해 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 제2전압 검출부(15)가 인버터 모터 제어 장치에 연결됨으로써 인버터부(12) 및 모터(13)에 미치는 영향이 캐패시터(C1)에 의해 최소화된다.

제어부(16)는 인버터부(12)로 제어 신호를 인가하여, 모터(13)의 구동 정도 및 구동 여부를 제어한다. 일반적으로 제어 신호는 PWM 신호를 포함하게 된다.

제어부(16)는 제1전압 검출부(14)로부터 제1전압(V1)을 인가받고, 제2전압 검출부(15)로부터 제2전압(V2)을 인가받아, 모터(13) 또는 인버터부(12)에 흐르는 전류(Im)의 크기를 산정할 수 있어, 모터(13)를 피드백 제어할 수 있다.

정류부(11)의 (-)단자와 저항(R2) 사이가 접지(Ground)(G)되어, 노드(B)를 중심으로 하여, 캐패시터(C1)에 흐르는 전류(I1)와, 저항(R2)에 흐르는 전류(I2)와, 모터(13) 또는 인버터부(12)에 흐르는 전류(Im) 간에는 하기의 수학식이 성립된다.

제어부(16)는 전류(I2)를 하기의 수식에 의해 산정한다.

여기서, R은 저항(R2)의 저항치이다.

제어부(16)는 전류(I1)를 하기의 수식에 의해 산정한다.

여기서, C는 캐패시터(C1)의 용량이다.

제어부(16)는 상술된 바와 같이, 모터(13) 또는 인버터부(12)에 흐르는 전류(Im)를 정확하게 산정할 수 있다. 제어부(16)는 이렇게 산정된 전류(Im)를 이용하여, 역기전력 등을 산정하는 것을 이용하여, 모터(13)의 구동 여부 및 구동 정도를 판단하거나 보다 정밀하게 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 인버터 모터 제어 장치는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치인 압축기 등에도 적용될 수 있으며, 냉장고와 공기 조화기 등과 같은 가전기기 또는 산업 기기에 적용될 수 있다.

또한, 본 실시예는 3상 모터에 대한 예이나, 단상 모터에도 적용될 수 있다.

이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예들 및 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술되는 청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims

교류전원을 인가받아 정류하는 정류부와;
정류부로부터의 전원을 평활하는 캐패시터와;
캐패시터의 양단에 연결되어 평활된 전원을 공급받아 교류전원을 생성하는 인버터부와;
인버터부로부터 교류 전원을 공급받는 모터와;
정류부의 (-)단자와 캐패시터의 일단 사이에 연결된 저항과;
캐패시터 양단 간의 제1전압을 검출하는 제1전압 검출부와;
저항 양단 간의 제2전압을 검출하는 제2전압 검출부와;
제1 및 제2전압 검출부로부터 제1전압과 제2전압을 인가받아, 인버터부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 모터 제어 장치.
제1항에 있어서, 제어부는 제1전압과 제2전압을 인가받아, 모터 또는 인버터부에 흐르는 전류의 크기를 산정하는 것을 특징으로 하는 인버터 모터 제어 장치.
제2항에 있어서, 제어부는 제1전압과 캐패시터의 용량을 이용하여 캐패시터에 흐르는 제1전류를 산정하고, 제2전압과 저항의 저항치를 이용하여 저항에 흐르는 제2전류를 산정하고, 제2전류와 제1전류의 차를 연산하여 모터 또는 인버터부에 흐르는 전류의 크기를 산정하는 것을 특징으로 하는 인버터 모터 제어 장치.
제1항에 있어서, 정류부의 (-)단자와 저항 사이가 접지되는 것을 특징으로 하는 인버터 모터 제어 장치.