KR20140050974A - Apparatus and method for driving motor - Google Patents

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KR20140050974A
KR20140050974A KR1020120117457A KR20120117457A KR20140050974A KR 20140050974 A KR20140050974 A KR 20140050974A KR 1020120117457 A KR1020120117457 A KR 1020120117457A KR 20120117457 A KR20120117457 A KR 20120117457A KR 20140050974 A KR20140050974 A KR 20140050974A
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이종찬
유두영
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현대중공업 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a motor driving device and a driving method thereof, capable of reducing noise generated in switching by configuring inverters within a power conversion device in parallel, minimizing heat generation due to the switching, and increasing energy conversion efficiency of the driving device by reducing a pulsating size of a motor phase current and improving motor efficiency. The motor driving device comprises a motor including multiple double coils including first and second sub-coils individually and multiple terminals connected to the first and second sub-coils individually; and the power conversion device including first and second inverters and supplying driving voltages output from the first and second inverters to the first and second sub-coils, respectively.

Description

전동기 구동장치 및 구동방법{Apparatus and method for driving motor}[0001] Apparatus and method for driving motor [0002]

본 발명은 전동기 구동장치 및 구동방법에 관한 것으로, 상세하게는 전력변환장치 내의 인버터를 병렬로 구성함으로써, 스위칭 시 발생하는 소음을 줄일 수 있으며, 스위칭에 의한 열 발생을 최소한으로 억제하고, 전동기 상전류의 맥동 크기를 줄여 전동기 효율을 향상시켜 구동장치의 에너지 변환 효율을 높일 수 있는 전동기 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an electric motor driving apparatus and a driving method thereof. More particularly, the present invention relates to a motor driving apparatus and a driving method thereof, And more particularly, to a motor driving apparatus and a driving method capable of increasing the energy conversion efficiency of a driving apparatus by improving the efficiency of the motor by reducing the pulsation size of the motor.

전기자동차란 화석 연료를 이용한 엔진의 기계적 동력 대신 이차 전지인 배터리의 전기적 동력을 이용하여 구동시키는 차량을 일컫는다.An electric vehicle refers to a vehicle that is driven by the electrical power of a battery, which is a secondary battery, instead of the mechanical power of an engine using fossil fuel.

이때, 전기자동차에서 동력을 발생시키는 유도 전동기는 분포권으로 권선이 배열되어 있고, 회전자계를 만들기 위하여 120도 위상차를 가지는 3상 전원이 사용된다.In this case, the induction motor for generating electric power in the electric vehicle is arranged in a distributed manner with a winding, and a three-phase power source having a phase difference of 120 degrees is used to make a rotating system.

이러한 전동기를 제어하기 위해서는 주파수와 전압을 제어하여 토크나 속도를 제어하게 되는데, 이때, 인버터를 사용하며, 인버터의 3상 출력이 전동기의 3상 단자에 연결된다.In order to control these motors, frequency and voltage are controlled to control torque or speed. At this time, inverter is used, and the three-phase output of the inverter is connected to the three-phase terminal of the motor.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 소용량 전기자동차의 모터 구동장치는 내부적으로 3개의 권선을 갖으며, 상기 권선들과 각각 연결된 3개의 단자(U, V, W)를 갖는 전동기(10)와 PWM 제어기(21)에 의해 제어되는 인버터(22)를 구비하는 전력변환장치(20)를 포함하여, PWM 제어기(21)의 제어에 의해 인버터(22)로부터 출력되는 120도 위상 차이를 갖는 3상 전원을 전동기(10)의 3개의 단자(U, V, W)에 공급하여 전동기(10)에 토크를 발생시키고, 이 발생된 토크로 차량을 구동시킨다.Referring to FIG. 1, a motor driving apparatus for a small capacity electric vehicle according to the related art includes an electric motor 10 having three internal windings and three terminals U, V and W respectively connected to the windings The PWM controller 21 includes a power inverter 20 having an inverter 22 controlled by the PWM controller 21 and is controlled by the PWM controller 21 to output a three phase The power source is supplied to the three terminals (U, V, W) of the electric motor 10 to generate torque in the electric motor 10, and the vehicle is driven by the generated torque.

한편, 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 대용량 전기자동차의 전동기 구동장치는 큰 전류를 공급받을 수 있도록 내부적으로 3개의 이중 권선을 갖으며, 상기 이중 권선들과 각각 연결된 3개의 단자(U´, V´, W´)를 갖는 전동기(30)와 PWM 제어기(41)에 의해 제어되는 인버터(42)를 구비하는 전력변환장치(40)를 포함하여, PWM 제어기(41)의 제어에 의해 인버터(42)로부터 출력되는 120도 위상 차이를 갖는 3상 전원을 전동기(30)의 3개의 단자(U´, V´, W´)에 공급하여 전동기(30)에 토크를 발생시키고, 이 발생된 토크로 차량을 구동시킨다.2, an electric motor driving apparatus for a large capacity electric vehicle according to the related art has three double windings internally to receive a large current, and three terminals U ' And a power converter 40 including an inverter 42 controlled by a PWM controller 41. The inverter 30 is controlled by the PWM controller 41 to control the inverter 30, Phase power source having a phase difference of 120 degrees outputted from the motor 42 to the three terminals U ', V', W 'of the electric motor 30 to generate torque in the electric motor 30, Drive the vehicle with torque.

이때, 큰 전류를 흘러주기 위하여 인버터(42)의 전력 소자에 병렬로 전력 소자를 더 연결하여 전동기 1상의 전류를 제공할 수 있도록 구성된다.At this time, in order to flow a large current, a power device is further connected to the power device of the inverter 42 in parallel to provide a current on the motor 1.

따라서, 종래의 소용량 전기자동차 또는/및 대용량 전기자동차의 전동기 구동장치는 하나의 PWM 제어기에 의해 제어되는 하나의 인버터를 구비하여 전동기에 입력되는 전원과 주파수를 제어하여 전동기를 구동시킨다.Accordingly, the conventional small capacity electric vehicle and / or the electric motor drive apparatus of the large capacity electric vehicle have one inverter controlled by one PWM controller to drive the electric motor by controlling the power source and the frequency inputted to the electric motor.

이때, 전압과 주파수를 제어하기 위한 방법으로 사용되는 PWM 스위칭은 필연적으로 소음을 발생시키는데, 이 소음을 저감시키기 위해서 PWM 스위칭 주파수를 가청 주파수 이상으로 사용한다.At this time, PWM switching, which is used as a method for controlling voltage and frequency, inevitably generates noise. To reduce this noise, PWM switching frequency is used above the audible frequency.

이로 인하여 고속으로 스위칭되는 인버터의 전력 소자에 많은 열이 발생하는 문제점이 있었다.This causes a problem that a large amount of heat is generated in a power device of an inverter which is switched at a high speed.

또한, 수백 암페어의 전류를 스위칭하는 전력 소자의 경우, 수십 암페어를 스위칭하는 비교적 소용량의 전력 소자에 비하여 더욱 큰 스위칭 손실이 발생하게 된다.In addition, for power devices switching currents of hundreds of amperes, greater switching losses occur compared to relatively small power devices switching dozens of amperes.

이상에서는 전동기의 구동에 의해 구동되는 일 예로서 전기자동차를 예로 들어 설명하였으나, 이러한 문제는 전기자동차에 국한되는 것은 아니며, 전동기의 구동에 의해 구동되는 다른 분야에서도 발생할 수 있다.Although an electric vehicle has been described as an example of driving by driving of the electric motor, the problem is not limited to an electric vehicle, but may occur in other fields driven by driving of the electric motor.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력변환장치 내의 인버터를 병렬로 구성함으로써, 스위칭 시 발생하는 소음을 줄일 수 있으며, 스위칭에 의한 열 발생을 최소한으로 억제하고, 전동기 상전류의 맥동 크기를 줄여 전동기 효율을 향상시켜 구동장치의 에너지 변환 효율을 높일 수 있는 전동기 구동장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional art as described above, and it is an object of the present invention to provide a power conversion apparatus and a power conversion apparatus which can reduce noise generated during switching, And to improve the efficiency of the motor to increase the energy conversion efficiency of the drive device.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제 1 및 제 2 서브 권선을 각각 포함하는 다수의 이중 권선 및 상기 제 1 및 제 2 서브 권선과 각각 연결되는 다수의 단자들을 포함하는 전동기; 및 서로 병렬로 연결되는 제 1 및 제 2 인버터를 포함하여, 상기 제 1 및 제 2 인버터로부터 출력되는 구동 전압을 각각 상기 제 1 및 제 2 서브 권선에 공급하는 전력변환장치를 포함하는 전동기 구동장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electric vehicle including: an electric motor including a plurality of double windings each including first and second sub windings and a plurality of terminals connected to the first and second sub windings; And a power conversion device that includes first and second inverters connected in parallel to each other and supplies a drive voltage output from the first and second inverters to the first and second sub windings, Lt; / RTI >

이때, 상기 다수의 이중 권선의 제 1 및 제 2 서브 권선은 하나의 중성점에 연결될 수 있다.At this time, the first and second sub-windings of the plurality of double windings may be connected to one neutral point.

또한, 상기 다수의 이중 권선의 제 1 서브 권선은 제 1 중성점에 연결되고, 상기 다수의 이중 권선의 제 2 서브 권선은 제 2 중성점에 연결될 수 있다.In addition, the first sub-winding of the plurality of double windings may be connected to a first neutral point, and the second sub-winding of the plurality of double windings may be connected to a second neutral point.

한편, 상기 전동기는 상기 제 1 및 제 2 서브 권선과 각각 연결되는 다수의 단자들을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 인버터는 상기 다수의 단자들을 통해 상기 제 1 및 제 2 서브 권선에 각각 연결되어, 동시에 상기 구동 전압을 공급한다.Meanwhile, the electric motor includes a plurality of terminals respectively connected to the first and second sub-windings, and the first and second inverters are respectively connected to the first and second sub-windings through the plurality of terminals , And simultaneously supplies the driving voltage.

이때, 본 발명에 따른 상기 전력변환장치는 상기 제 1 인버터로 제 1 스위칭 신호를 출력하여 동작을 제어하는 제 1 PWM 제어기; 상기 제 2 인버터로 제 2 스위칭 신호를 출력하여 동작을 제어하는 제 2 PWM 제어기; 및 상기 제 1 PWM 제어기와 상기 제 2 PWM 제어기와 연결되어, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 동기화하는 한편 상기 제 1 스위칭 신호 또는 상기 제 2 스위칭 신호를 180도 위상 지연시키는 PWM 제어부를 더 포함한다.The power conversion apparatus according to the present invention includes: a first PWM controller for outputting a first switching signal to the first inverter to control operation; A second PWM controller for outputting a second switching signal to the second inverter to control operation thereof; And a PWM controller coupled to the first PWM controller and the second PWM controller to synchronize the first and second switching signals while delaying the first switching signal or the second switching signal by 180 degrees do.

또한, 본 발명은 제 1 및 제 2 서브 권선을 각각 포함하는 다수의 이중 권선을 포함하는 전동기를 구동하는 방법에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 서브 권선에 각각 연결되며, 서로 병렬로 연결되는 제 1 인버터 및 제 2 인버터로부터 각각 출력되는 구동 전압을 상기 제 1 및 제 2 서브 권선에 동시에 공급하여 상기 전동기를 구동하는 전동기 구동방법을 제공한다.The present invention also provides a method of driving an electric motor including a plurality of double windings each including first and second sub windings, the method comprising the steps of: The present invention also provides a method of driving an electric motor by simultaneously supplying a drive voltage output from a first inverter and a second inverter to the first and second sub-windings.

이때, 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 각각 출력하여, 상기 제 1 및 제 2 인버터를 제어하는 제 1 및 제 2 PWM 제어기와 연결되는 PWM 제어부가 상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 동기화하고 상기 제 1 스위칭 신호 또는 상기 제 2 스위칭 신호를 180도 위상 지연시키는 것을 특징으로 한다.In this case, the PWM controller connected to the first and second PWM controllers for controlling the first and second inverters outputs the first and second switching signals, respectively, to synchronize the first and second switching signals, 1 switching signal or the second switching signal by 180 degrees.

따라서, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호는 서로 180도의 위상 차이를 가지되, 동일한 주파수를 갖는다.Therefore, the first and second switching signals have a phase difference of 180 degrees from each other and have the same frequency.

본 발명에 따르면, 전력변환장치 내의 인버터를 병렬로 구성함으로써, 종래보다 낮은 주파수의 스위칭 신호를 사용하더라도, 전동기에 인가되는 전류는 스위칭 신호의 2배의 주파수를 갖게 되므로, 스위칭에 따른 소음을 줄일 수 있으며, 가청주파수 영역 밖으로 유도되어 소음을 줄일 수 있다.According to the present invention, since the inverters in the power converter are arranged in parallel, the current applied to the motor has a frequency twice that of the switching signal even if a switching signal having a frequency lower than that of the conventional one is used. And can be induced outside the audible frequency domain to reduce noise.

또한, 전동기에 인가되는 전류의 맥동을 줄임으로써, 고조파의 크기를 감소시켜, 전동기의 토크에 기여하지 못하는 고조파 전류에 의한 손실을 저감시킬 수 있다. Further, by reducing the pulsation of the current applied to the motor, the harmonic amplitude can be reduced, and the loss due to the harmonic current, which can not contribute to the torque of the motor, can be reduced.

따라서, 낮은 스위칭 주파수에 의한 인버터의 전력 반도체 소자의 스위칭 손실을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 전동기의 입력 전류 고조파 크기를 감소시켜 전동기의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, not only the switching loss of the power semiconductor device of the inverter due to the low switching frequency can be reduced, but also the harmonic amplitude of the input current of the motor can be reduced to improve the efficiency of the motor.

도 1은 종래 소용량 전기자동차의 전동기 구동장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 대용량 전기자동차의 전동기 구동장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전동기 구동장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전동기 구동장치를 도시한 상세도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전동기 구동장치를 도시한 상세도이다.
도 6은 종래 기술에 있어서 스위칭 신호에 따른 권선에 인가되는 전류의 파형을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 있어서 스위칭 신호에 따른 권선에 인가되는 전류의 파형을 나타낸 도면이다.
1 is a diagram showing an example of a conventional motor drive apparatus for a small capacity electric vehicle.
2 is a diagram showing an example of a motor driving apparatus of a conventional large-capacity electric vehicle.
3 is a schematic view showing a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a detailed view showing a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a detailed view showing a motor driving apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a waveform of a current applied to a winding according to a switching signal in the prior art.
7 is a graph showing a waveform of a current applied to a winding according to a switching signal in the embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서 설명되는 본 발명에 따른 전동기 구동장치 및 구동방법은 본 발명을 통해 얻는 효과를 동일하게 얻을 목적으로 전기자동차와 같이 전동기의 구동에 의해 동작하는 많은 분야에서 적용 실시 가능할 것이다.
The electric motor driving apparatus and the driving method according to the present invention described below can be applied in many fields such as an electric vehicle operated by driving a motor for the purpose of obtaining the same effect obtained by the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전동기 구동장치를 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전동기 구동장치를 도시한 상세도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전동기 구동장치를 도시한 상세도이고, 도 6은 종래 기술에 있어서 스위칭 신호에 따른 권선에 인가되는 전류의 파형을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 실시 예에 있어서 스위칭 신호에 따른 권선에 인가되는 전류의 파형을 나타낸 도면이다.
FIG. 3 is a schematic view showing a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a detailed view showing a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a view showing a waveform of a current applied to a winding according to a switching signal in the prior art, and FIG. 7 is a graph showing the waveform of a current applied to a winding according to a switching signal Fig. 8 is a graph showing the waveform of the current.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전동기 구동장치는 전동기(100), 상기 전동기(100)와 연결되어, 외부로부터 공급되는 전원을 공급받아, 상기 전동기(100)에 구동 전원을 인가하는 전력변환장치(200)를 포함한다.3 and 4, an electric motor driving apparatus according to the present invention includes an electric motor 100 and a motor 100 connected to the electric motor 100. The electric motor 100 receives power supplied from the outside, And a power conversion device (200).

상술하면, 상기 전동기(100)는 내부적으로 3상의 전원을 인가받아 작동하는 3개의 이중 권선을 가지며, 상기 3개의 이중 권선과 각각 연결되는 다수의 단자들을 포함한다. In detail, the electric motor 100 has three double windings internally powered by three phases of power, and includes a plurality of terminals each connected to the three double windings.

즉, 상기 전동기(100)는 내부적으로 각각 3상의 전원 중 하나의 전원을 공급받는 제 1, 제 2 및 제 3 이중 권선(110, 120, 130)을 가지며, 각각의 이중 권선들(110, 120, 130)은 제 1 및 제 2 서브 권선들(110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b)로 이루어지며, 제 1 서브 권선들(110a, 120a, 130a)과 제 2 서브 권선들(110b, 120b, 130b) 각각은 서로 독립적으로 전원을 공급받는다.That is, the motor 100 has first, second, and third double windings 110, 120, and 130 internally supplied with power from one of three power sources, and each of the double windings 110 and 120 130 and the first sub-windings 110a, 120a, 130a and the second sub-windings 110b, 130a, 130b are comprised of first and second sub-windings 110a, 110b, 120a, 120b, 120b, and 130b are supplied power independently of each other.

따라서, 3개의 이중 권선들은 각각 2개의 서브 권선들로 이루어지는 것이다.Thus, the three double windings each comprise two sub-windings.

또한, 상기 전동기(100)는 상기 제 1 및 제 2 서브 권선들(110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b)과 각각 연결되는 단자들(U1, U2, V1, V2, W1, W2)을 포함하며, 상기 제 1 서브 권선들(110a, 120a, 130a)과 각각 연결되는 제 1 단자들(U1, V1, W1) 및 상기 제 2 서브 권선들(110b, 120b, 130b)과 각각 연결되는 제 2 단자들(U2, V2, W2)로 이루어진다.The electric motor 100 also includes terminals U1, U2, V1, V2, W1 and W2 connected to the first and second sub-windings 110a, 110b, 120a, 120b, 130a and 130b, Connected to the first sub-windings (110a, 120a, 130a) and first terminals (U1, V1, W1) connected to the second sub-windings (110b, 120b, 130b) 2 terminals U2, V2, and W2.

이때, 본 실시 예에서와 같이, 상기 제 1 및 제 2 서브 권선들(110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b)이 하나의 중성점(S)에 연결될 수 있다.At this time, as in this embodiment, the first and second sub-windings 110a, 110b, 120a, 120b, 130a, and 130b may be connected to one neutral point S.

하지만, 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 서브 권선들(110a, 120a, 130a)은 제 1 중성점(S1)에 연결되고, 상기 제 2 서브 권선들(110b, 120b, 130b)은 제 2 중성점(S2)에 연결되어, 상기 제 1 및 제 2 서브 권선들이 서로 다른 중섬점에 연결되도록 구성될 수도 있다.However, as shown at 5, the first sub-windings 110a, 120a and 130a are connected to the first neutral point S1 and the second sub-windings 110b, 120b and 130b are connected to the second neutral point S1, (S2), such that the first and second sub-windings are connected to different midpoints.

상기 전력변환장치(200)는 외부로부터 공급되는 전원을 공급받아, 상기 전동기(100)에 구동 전원을 공급하기 위한 구성으로서, 서로 병렬로 연결되는 제 1 인버터(210)와 제 2 인버터(220), 상기 제 1 인버터(210)를 제어하는 제 1 PWM 제어기(230), 상기 제 2 인버터(220)를 제어하는 제 2 PWM 제어기(240) 및 상기 제 1 PWM 제어기(230)와 상기 제 2 PWM 제어기(240)를 제어하는 PWM 제어부(250)를 포함한다.The power inverter 200 includes a first inverter 210 and a second inverter 220 connected in parallel to each other to receive power supplied from an external source and supply driving power to the motor 100, A first PWM controller 230 for controlling the first inverter 210, a second PWM controller 240 for controlling the second inverter 220 and a second PWM controller 240 for controlling the first PWM controller 230 and the second PWM And a PWM controller 250 for controlling the controller 240.

이때, 외부로부터 공급되는 전원(외부 전원)은 전원 공급부(300)로부터 공급되어 전력차단유닛(PDU: Power Disconnect Unit, 400)를 거쳐 공급되는 전원으로서, 상기 전력차단유닛(400)은 상기 전원 공급부(300)와 상기 전력변환장치(200) 사이에 설치되어, 상기 전원 공급부(300)와 상기 전력변환장치(200) 간의 전력 공급을 단속하여, 시스템의 갑작스런 부하의 상승이나 시스템 다운 시 상기 전력변환장치(200) 및 상기 전원 공급부(200)를 보호한다.In this case, a power supply (external power supply) supplied from the outside is a power supply supplied from a power supply unit 300 and supplied via a power disconnect unit (PDU) 400, (200) and the power conversion apparatus (200) to intermittently supply power between the power supply unit (300) and the power conversion apparatus (200) Thereby protecting the apparatus 200 and the power supply unit 200.

한편, 외부 전원은 상기의 구조에 한정되어 공급되는 것은 아니며, 상기 전력변환장치(200)와 상기 전력차단유닛(400)의 사이 또는/및 상기 전력차단유닛(400)과 상기 전원 공급부(300) 사이에 더 설치되는 구성을 포함한 구조에 의해서도 공급될 수 있다.The external power source is not limited to the above structure and may be provided between the power conversion apparatus 200 and the power cutoff unit 400 or between the power cutoff unit 400 and the power supply unit 300, And a structure in which a further installation is provided in between.

상술하면, 상기 제 1 인버터(210)는 다수의 전력 반도체 소자(211)로 구성되어, 공급되는 외부 전원을 상기 제 1 PWM 제어기(230)의 제어에 따라 스위칭 동작을 하여 구동 전원을 상기 전동기(100)에 공급한다.The first inverter 210 includes a plurality of power semiconductor devices 211 and performs switching operation under the control of the first PWM controller 230 to supply external power to the motor 100).

또한, 상기 제 2 인버터(220)는 다수의 전력 반도체 소자(221)로 구성되어, 공급되는 외부 전원을 상기 제 2 PWM 제어기(240)의 제어에 따라 스위칭 동작을 하여 구동 전원을 상기 전동기(100)에 공급한다.The second inverter 220 includes a plurality of power semiconductor devices 221 and performs switching operation under the control of the second PWM controller 240 to supply external power to the motor 100 .

이때, 상기 외부 전원은 직류 전원이고, 상기 구동 전원은 교류 전원으로서, 상기 제 1 및 제 2 인버터(210, 220)는 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 전동기(100)에 공급하는 것이다.The first and second inverters 210 and 220 convert the supplied DC power to AC power and supply the AC power to the motor 100 .

한편, 상기 제 1 인버터(210)는 상기 제 1 단자들(U1, V1, W1)과 연결되어, 상기 제 1 서브 권선들(110a, 120a, 130a)과 연결되고, 상기 제 2 인버터(220)는 상기 제 2 단자들(U2, V2, W2)과 연결되어, 상기 제 2 서브 권선들(110b, 120b, 130b)과 연결된다.The first inverter 210 is connected to the first terminals U1, V1 and W1 and is connected to the first sub-windings 110a, 120a and 130a. The second inverter 220, Are connected to the second terminals U2, V2 and W2 and are connected to the second sub-windings 110b, 120b and 130b.

따라서, 상기 제 1 인버터(210)는 상기 제 1 서브 권선들(110a, 120a, 130a)에 구동 전원을 인가하고, 상기 제 2 인버터(220)는 상기 제 2 서브 권선들(110b, 120b, 130b)에 구동 전원을 인가함으로써, 상기 제 1 및 제 2 서브 권선들은 각각 서로 다른 인버터를 통해 구동 전원을 공급받게 된다.Accordingly, the first inverter 210 applies driving power to the first sub-windings 110a, 120a, and 130a, and the second inverter 220 applies driving power to the second sub-windings 110b, 120b, and 130b ), The first and second sub-windings are supplied with driving power through different inverters, respectively.

즉, 상기 제 1 및 제 2 서브 권선들은 독립적으로 동작하게 되며, 제 1 및 제 2 인버터(220)로부터 동시에 구동 전원을 공급받게 된다.That is, the first and second sub-windings operate independently and receive the driving power from the first and second inverters 220 at the same time.

이때, 인버터와 서브 권선들과의 연결은 통상적으로 사용되는 기술인 바, 상세한 설명은 생략한다.At this time, since the connection between the inverter and the sub-windings is a commonly used technique, detailed description is omitted.

상기 제 1 PWM 제어기(230)는 상기 제 1 인버터(210)와 연결되어, 제 1 스위칭 신호를 발생 및 출력하여 상기 제 1 인버터(210)의 동작을 제어하며, 상기 제 1 PWM 제어기(230)의 제어에 의해 상기 제 1 인버터(210)에 공급되는 외부 전원의 전압과 주파수가 가변 및 출력되어 상기 전동기(100)에 공급되는 것이다.The first PWM controller 230 is connected to the first inverter 210 to generate and output a first switching signal to control the operation of the first inverter 210. The first PWM controller 230 generates a first PWM signal, The voltage and the frequency of the external power supplied to the first inverter 210 are varied and output to be supplied to the motor 100 under the control of the controller 100. [

마찬가지로, 상기 제 2 PWM 제어기(240)는 상기 제 2 인버터(220)와 연결되어, 제 2 스위칭 신호를 발생 및 출력하여 상기 제 2 인버터(220)의 동작을 제어하며, 상기 제 2 PWM 제어기(240)의 제어에 의해 상기 제 2 인버터(220)에 공급되는 외부 전원의 전압과 주파수를 가변 및 출력되어 상기 전동기(100)에 공급되는 것이다.Similarly, the second PWM controller 240 is connected to the second inverter 220 to generate and output a second switching signal to control operation of the second inverter 220, and the second PWM controller 240 The voltage and the frequency of the external power supplied to the second inverter 220 are varied and output to be supplied to the motor 100 under the control of the controller 240. [

상기 PWM 제어부(250)는 상기 제 1 및 제 2 PWM 제어기(230, 240)와 연결되어, 상기 제 1 PWM 제어기(230)로부터 발생하는 제 1 스위칭 신호와 상기 제 2 PWM 제어기(240)로부터 발생하는 제 2 스위칭 신호를 동기화하는 한편 상기 제 1 스위칭 신호 또는 상기 제 2 스위칭 신호를 180도 위상 지연시킨다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호는 180도의 위상 차이를 가지며, 동일한 주파수를 갖는다.The PWM controller 250 is connected to the first and second PWM controllers 230 and 240 and generates a first switching signal generated from the first PWM controller 230 and a second switching signal generated from the second PWM controller 240 The first switching signal or the second switching signal is delayed by 180 degrees. Accordingly, the first and second switching signals have a phase difference of 180 degrees and have the same frequency.

본 발명에 따르면, 상기 전동기(100)는 상기 제 1 PWM 제어기(230)에 의해 제어되는 제 1 인버터(210)로부터 출력되어 제 1 단자들(U1, V1, W1)을 통해 제 1 서브 권선들(110a, 120a, 130a)에 공급되는 구동 전원과 상기 제 2 PWM 제어기(240)에 의해 제어되는 제 2 인버터(220)로부터 출력되어 제 2 단자들(U2, V2, W2)을 통해 제 2 서브 권선들(110b, 120b, 130b)에 공급되는 구동 전원을 공급받아 동작하게 된다.According to the present invention, the motor 100 is driven by the first inverter 210 controlled by the first PWM controller 230 and output to the first sub-windings U1, V1, and W1 through the first terminals U1, The second PWM controller 240 controls the driving power supplied to the first and second inverters 110a, 120a and 130a and the second inverter 220 through the second terminals U2, V2 and W2, And is operated by receiving driving power supplied to the windings 110b, 120b, and 130b.

한편, 본 발명에서는 상기 제 1 및 제 2 인버터(210, 220)를 제어하기 위해 상기 제 1 및 제 2 PWM 제어기(230, 240)로부터 출력되는 제 1 및 제 2 스위칭 신호의 주파수는 종래 기술에서 사용하는 주파수보다 아주 낮거나 반 정도의 저주파 신호를 사용한다.Meanwhile, in the present invention, the frequencies of the first and second switching signals output from the first and second PWM controllers 230 and 240 for controlling the first and second inverters 210 and 220, respectively, Use a low-frequency signal that is much lower or about half the frequency you are using.

이때, 상기 제 2 PWM 제어기(240)로부터 출력되는 제 2 스위칭 신호의 주파수는 상기 제 2 PWM 제어기(230)로부터 출력되는 제 1 스위칭 신호와 주파수가 동일하여야 한다.At this time, the frequency of the second switching signal output from the second PWM controller 240 should be the same as the frequency of the first switching signal output from the second PWM controller 230.

따라서, 본 발명에서는 상기 PWM 제어부(250)를 구비하여 동일한 주파수를 가지되 180도 위상 차이를 갖는 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 출력하게 하는 것이다.
Accordingly, in the present invention, the PWM controller 250 is provided to output the first and second switching signals having the same frequency and 180 degree phase difference.

이와 같은 본 발명의 구성에 따라 동작하는 구동장치의 효과를 도 6 및 도 7을 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 이때, 전동기의 단자 중 U 단자를 통해 전류가 인가되는 것을 예로 들어 설명하며, 다른 단자를 통해 전류가 인가되는 경우에도 동일하게 적용된다.The effect of the driving apparatus that operates according to the configuration of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. In this case, the current is applied through the U terminal among the terminals of the motor, and the same applies to the case where the current is applied through the other terminal.

먼저, 본 발명의 실시 예에 있어서 스위칭 신호에 따른 권선에 인가되는 전류의 파형을 나타낸 도 7을 참조하면, 제 1 스위칭 신호(S1)와 제 2 스위칭 신호(S2)는 180도의 위상차를 가지되, 동일한 주파수로 제 1 및 제 2 인버터(210, 220)로 인가되고, 이에 응답하여 제 1 및 제 2 인버터(210, 220)는 각각 구동 전류 Iu1, Iu2를 전동기(100)의 단자 U1 및 U2로 공급하며, 따라서, 전동기(100)에 Iu1+Iu2의 전류가 공급된다.Referring to FIG. 7 showing a waveform of a current applied to a winding according to an embodiment of the present invention, the first switching signal S1 and the second switching signal S2 have a phase difference of 180 degrees The first and second inverters 210 and 220 output the driving currents Iu1 and Iu2 to the terminals U1 and U2 of the motor 100 in response to the first and second inverters 210 and 220, So that the electric current of Iu1 + Iu2 is supplied to the electric motor 100. [

따라서, 종래보다 낮은 주파수의 스위칭 신호를 사용하더라도, 전동기(100)에 인가되는 1상 전류는 스위칭 신호의 2배의 주파수를 갖게 되므로, 스위칭에 따른 소음을 줄일 수 있으며, 가청주파수 영역 밖으로 유도되어 소음을 줄일 수 있다.Therefore, even if a switching signal having a frequency lower than that of the conventional one is used, the 1-phase current applied to the motor 100 has twice the frequency of the switching signal, so that noise caused by switching can be reduced, Noise can be reduced.

한편, 도 6 및 도 7을 참조하여 최종적으로 하나의 이중 권선으로 인가되는 전류를 비교하면, 종래 기술에 따른 전동기에 인가되는 전류(Iu)보다 본 발명의 실시 예에 따른 전동기에 인가되는 전류(Iu1+Iu2)가 맥동이 매우 작게 나타나는 것을 알 수 있다.6 and 7, the current Iu applied to the motor according to the embodiment of the present invention is smaller than the current Iu applied to the motor according to the conventional art Iu1 + Iu2) shows a very small pulsation.

또한, 전동기에 인가되는 전류의 맥동을 줄임으로써, 고조파의 크기를 감소시켜, 전동기의 토크에 기여하지 못하는 고조파 전류에 의한 손실을 저감시킬 수 있다. Further, by reducing the pulsation of the current applied to the motor, the harmonic amplitude can be reduced, and the loss due to the harmonic current, which can not contribute to the torque of the motor, can be reduced.

따라서, 낮은 스위칭 주파수에 의한 인버터의 전력 반도체 소자의 스위칭 손실을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 전동기의 입력 전류 고조파 크기를 감소시켜 전동기의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
Therefore, not only the switching loss of the power semiconductor device of the inverter due to the low switching frequency can be reduced, but also the harmonic amplitude of the input current of the motor can be reduced to improve the efficiency of the motor.

이상 본 발명에 따른 전동기 구동장치 및 구동방법을 한정된 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Various modifications, alterations, and changes may be made without departing from the scope of the present invention.

따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments described in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate rather than limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100 : 전동기 110, 120, 130 : 이중 권선
200 : 전력변환장치 210 : 제 1 인버터
220 : 제 2 인버터 230 : 제 1 PWM 제어기
240 : 제 2 PWM 제어기 250 : PWM 제어부
300 : 전원 공급부 400 : 전력차단유닛(PDU)
100: electric motor 110, 120, 130: double winding
200: power converter 210: first inverter
220: second inverter 230: first PWM controller
240: second PWM controller 250: PWM control unit
300: Power supply unit 400: Power interruption unit (PDU)

Claims (8)

제 1 및 제 2 서브 권선을 각각 포함하는 다수의 이중 권선 및 상기 제 1 및 제 2 서브 권선과 각각 연결되는 다수의 단자들을 포함하는 전동기; 및
서로 병렬로 연결되는 제 1 및 제 2 인버터를 포함하여, 상기 제 1 및 제 2 인버터로부터 출력되는 구동 전압을 각각 상기 제 1 및 제 2 서브 권선에 공급하는 전력변환장치를 포함하는 전동기 구동장치.
An electric motor including a plurality of double windings each including first and second sub windings and a plurality of terminals respectively connected to the first and second sub windings; And
And a power conversion device including first and second inverters connected in parallel to each other and supplying a drive voltage output from the first and second inverters to the first and second sub-windings, respectively.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 이중 권선의 제 1 및 제 2 서브 권선은 하나의 중성점에 연결되는 전동기 구동장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first and second sub-windings of the plurality of double windings are connected to one neutral point.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 이중 권선의 제 1 서브 권선은 제 1 중성점에 연결되고, 상기 다수의 이중 권선의 제 2 서브 권선은 제 2 중성점에 연결되는 전동기 구동장치.
The method according to claim 1,
Wherein a first sub-winding of the plurality of double windings is connected to a first neutral point and a second sub-winding of the plurality of double windings is connected to a second neutral point.
제 1 항에 있어서,
상기 전동기는 상기 제 1 및 제 2 서브 권선과 각각 연결되는 다수의 단자들을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 인버터는 상기 다수의 단자들을 통해 상기 제 1 및 제 2 서브 권선에 각각 연결되어, 동시에 상기 구동 전압을 공급하는 전동기 구동장치.
The method according to claim 1,
Wherein the motor includes a plurality of terminals respectively connected to the first and second sub-windings,
Wherein the first and second inverters are connected to the first and second sub-windings through the plurality of terminals, respectively, and supply the drive voltage at the same time.
제 1 항에 있어서,
상기 전력변환장치는 상기 제 1 인버터로 제 1 스위칭 신호를 출력하여 동작을 제어하는 제 1 PWM 제어기;
상기 제 2 인버터로 제 2 스위칭 신호를 출력하여 동작을 제어하는 제 2 PWM 제어기; 및
상기 제 1 PWM 제어기와 상기 제 2 PWM 제어기와 연결되어, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 동기화하는 한편 상기 제 1 스위칭 신호 또는 상기 제 2 스위칭 신호를 180도 위상 지연시키는 PWM 제어부를 더 포함하는 전동기 구동장치.
The method according to claim 1,
A first PWM controller for outputting a first switching signal to the first inverter to control operation of the first inverter;
A second PWM controller for outputting a second switching signal to the second inverter to control operation thereof; And
And a PWM controller coupled to the first PWM controller and the second PWM controller to synchronize the first and second switching signals while delaying the first switching signal or the second switching signal by 180 degrees Motor drive device.
제 1 및 제 2 서브 권선을 각각 포함하는 다수의 이중 권선을 포함하는 전동기를 구동하는 방법에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 서브 권선에 각각 연결되며, 서로 병렬로 연결되는 제 1 인버터 및 제 2 인버터로부터 각각 출력되는 구동 전압을 상기 제 1 및 제 2 서브 권선에 동시에 공급하여 상기 전동기를 구동하는 전동기 구동방법.
A method of driving an electric motor including a plurality of double windings each including first and second sub windings,
A first sub-winding connected to the first sub-winding and a second sub-winding connected to the first and second sub-windings, the first and second sub-windings being connected to the first and second sub- Driving method.
제 6 항에 있어서,
제 1 및 제 2 스위칭 신호를 각각 출력하여, 상기 제 1 및 제 2 인버터를 제어하는 제 1 및 제 2 PWM 제어기와 연결되는 PWM 제어부가 상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호를 동기화하고 상기 제 1 스위칭 신호 또는 상기 제 2 스위칭 신호를 180도 위상 지연시키는 것을 특징으로 하는 전동기 구동방법.
The method according to claim 6,
A PWM controller connected to the first and second PWM controllers for controlling the first and second inverters outputs the first and second switching signals, respectively, for synchronizing the first and second switching signals, Signal or the second switching signal is delayed by 180 degrees.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 스위칭 신호는 서로 180도의 위상 차이를 가지되, 동일한 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 전동기 구동방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the first and second switching signals have a phase difference of 180 degrees from each other and have the same frequency.
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