KR20180079794A - 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 인버터의 출력을 조절하여 입력 전류의 고조파를 저감시킬 수 있는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

Description

모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR AND CONTROL METHOD OF APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR}
본 명세서는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고조파 저감을 위한 리액터가 구비되지 않는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은, 모터를 제어하는 인버터 장치 및 이의 제어에 관한 것으로, 특히 입력 전류의 고조파를 저감하는 기술에 관한 것이다.
기존의 모터 제어를 위한 인버터 기술에서는, AC/DC 컨버터(Bridge Diode 방식)와 인버터 사이에서 전압 안정화를 유지시켜주는 DC Link 부분에 대용량의 전해커패시터를 채용하여 전압을 안정화시켰다. 이와 같은 인버터 구성은 대용량의 커패시터를 채용함으로써, 인버터의 구성이 대형화되어 설계 및 제작이 용이하게 이루어질 수 없었고, 또한 대용량의 커패시터 구비로 인한 제작 비용이 많이 발생하게 되는 한계가 있었다. 인버터의 설계 및 제작의 간소화와 소모되는 비용을 절감을 위해, DC Link 커패시터를 대용량 전해 커패시터에서 소용량 필름 커패시터로 대체하여 사용해왔다. 그러나, 소용량의 커패시터를 사용하는 경우, 인버터 스위칭에 의한 LC공진 전류가 계통 전류에 유입되어 기존 방식에 비해 입력 전류 고조파가 증가하게 되는 문제가 있었다. 이러한 고조파 문제를 해결하기 위해서는 AC/DC 컨버터와 DC Link 사이에 대용량 DC 리액터를 삽입해야 하는데, 이는 커패시터의 용량 저감을 통한 비용 저감의 장점이 사라지게 된다.
즉, 기존의 비용 저감과 인버터의 크기 축소를 위해 DC Link 부분에 소용량 필름 커패시터를 채용한 기술은, DC Link 전압의 맥동 및 노이즈에 의해 입력 전류의 고조파가 증가하게 되는 문제가 있었다. 이로 인해 모터를 제어하는 인버터의 성능이 저하됨은 물론, 고조파에 의한 회로 구성이 소손될 수 있는 우려가 있었고, 인버터의 스위칭 효율성이 저감될 수 밖에 없었으며, 인버터 제작 및 설계에 소모되는 비용 저감이 쉽게 이루어질 수 없는 문제가 있었다.
따라서, 본 명세서는 종래기술의 한계를 해결하는 것을 과제로 하여, 리액터없이 입력 전류의 고조파를 저감시킬 수 있는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 명세서는 소용량의 커패시터를 사용하는 제어 장치에 있어서 입력 전류의 고조파를 저감시킬 수 있는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법을 제공하고자 한다.
아울러, 본 명세서는 LC 필터 없이 저차 및 고차 고조파를 효과적으로 저감시켜, 고조파 저감을 위한 구성없이 모터 제어 장치의 성능 조건을 충족시킬 수 있는 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 인버터의 출력을 조절하여 입력 전류의 고조파를 저감시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 인버터의 출력에 고조파 성분이 보상되도록 인버터의 출력을 제어하여, 이에 따라 입력되는 입력 전류의 고조파가 저감되도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치는, 외부로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 입력부, 상기 정류된 직류 전원을 평활화하는 평활부, 상기 평활화된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터부 및 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 평활부의 전압 및 상기 인버터부의 출력 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 인버터부의 출력을 조절하여, 상기 입력부에 입력되는 입력 전류의 고조파를 저감시킨다.
일실시 예에서, 상기 평활부는, 필름 커패시터일 수 있다.
일실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 평활부의 전압으로부터 고조파 성분을 추출하고, 상기 출력 전류를 근거로 상기 인버터부의 출력 크기를 산출하여, 상기 고조파 성분 및 상기 출력 크기를 근거로 상기 인버터부의 출력을 조절할 수 있다.
일실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 고조파 성분 및 상기 출력 크기를 근거로 상기 인버터부의 출력을 보상하기 위한 보상 값을 연산하여, 상기 보상 값에 따라 상기 인버터부의 출력을 조절할 수 있다.
일실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 고조파 성분에 따라 상기 보상 값의 파형을 판단하고, 상기 출력 크기에 따라 상기 보상 값의 크기를 판단하여 상기 보상 값을 연산할 수 있다.
일실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 입력부에 입력되는 입력 전압을 검출하고, 상기 입력 전압의 위상을 검출하여, 상기 입력 전압의 위상에 따라 상기 보상 값의 위상을 판단할 수 있다.
일실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 인버터부의 출력에 상기 보상 값이 반영되도록 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여 상기 인버터부의 출력을 조절할 수 있다.
일실시 예에서, 상기 고조파가 저감된 상기 입력 전류는, 상기 고조파가 저감되기 전 입력 전류의 파형에서 최대 및 최소 피크치가 기설정된 기준치 이하로 감소된 파형의 형태로 검출될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 특징을 과제 해결 수단으로 하는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법은, 외부로부터 교류 전원이 입력되는 입력부, 상기 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부, 상기 정류된 직류 전원을 평활화하는 평활부, 상기 평활화된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터부를 포함하는 모터 제어 장치의 제어 방법으로, 상기 평활부의 전압 및 상기 인버터부의 출력 전류를 검출하는 단계, 상기 평활부의 전압 및 상기 출력 전류를 근거로 상기 인버터부의 출력에 고조파 성분을 보상하기 위한 보상 값을 연산하는 단계 및 상기 인버터부의 출력에 상기 보상 값이 반영되도록 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 인버터부의 출력을 조절하는 단계를 포함한다.
일실시 예에서, 상기 평활부는, 필름 커패시터일 수 있다.
일실시 예에서, 상기 검출하는 단계는, 상기 평활부의 전압을 검출하는 단계 및 상기 인버터부의 출력 전류를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시 예에서, 상기 검출하는 단계는, 상기 입력부에 입력되는 입력 전압을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시 예에서, 상기 연산하는 단계는, 상기 평활부의 전압으로부터 고조파 성분을 추출하여, 상기 고조파 성분에 따라 상기 보상 값의 파형을 판단하는 단계, 상기 출력 전류를 근거로 상기 인버터부의 출력 크기를 산출하여, 상기 출력 크기에 따라 상기 보상 값의 크기를 판단하는 단계 및 판단 결과에 따라 상기 보상 값을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시 예에서, 상기 연산하는 단계는, 상기 입력 전압의 위상을 검출하여, 상기 입력 전압의 위상에 따라 상기 보상 값의 위상을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시 예에서, 상기 조절하는 단계는, 상기 입력부에 입력되는 입력 전류의 고조파가 저감되도록 하되, 상기 고조파가 저감된 상기 입력 전류는, 상기 고조파가 저감되기 전 입력 전류의 파형에서 최대 및 최소 피크치가 기설정된 기준치 이하로 감소된 파형의 형태로 검출될 수 있다.
본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 인버터의 출력을 조절하여 입력 전류의 고조파를 저감시킴으로써, 고조파 저감을 위한 구성없이 입력 전류의 고조파를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
이에 따라, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, DC 리액터를 구비하지 않을 수 있고, DC LINK 커패시터를 소형화/간소화할 수 있어, DC 리액터 및 DC LINK 커패시터의 구비에 따른 모터 제어 장치의 구조적 제약을 개선하게 될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 모터 제어 장치의 구조적 제약을 개선함으로 인해, 모터 제어 장치의 소형화/간소화가 가능해질 수 있음은 물론, 모터 제어 장치의 제작 및 설계가 용이해질 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, DC 리액터를 구비하지 않을 수 있고, DC LINK 커패시터를 소형화/간소화할 수 있어, 제작 및 설계에 소모되는 비용을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 고조파 저감을 위한 구성없이 모터 제어 장치의 성능 조건을 충족시킬 수 있음은 물론, 모터 제어 장치의 효율성을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
덧붙여서, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법은, 스위칭 동작의 제어 기법을 통해 입력 전류의 저차 및 고차 고조파를 저감시키게 되어, 모터 제어 장치의 사용성 및 활용성을 촉진시킬 수 있으며, 모터 제어 기술 분야의 모터 제어 기술 및 고조파 저감 기술의 발전을 촉진시킬 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 제어부의 구성을 나타낸 구성도.
도 4는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 제어 예시를 나타낸 예시도.
도 5는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 제어 결과를 나타낸 예시도.
도 6은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 입력 전류의 고조파 저감 전 출력 파형의 예시를 나타낸 예시도.
도 7은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 입력 전류의 고조파 저감 후 출력 파형의 예시를 나타낸 예시도.
도 8은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법의 순서를 나타낸 순서도.
도 9는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도 1.
도 10은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도 2.
본 명세서에 개시된 발명은 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 기존의 모든 단일 전류 센서를 사용하는 모터 제어 장치, 모터 구동 장치, 모터를 제어하는 인버터 장치, 모터 제어 장치의 제어 방법, 인버터 장치의 제어 방법, 모터 제어 장치를 제어하는 제어 수단 및 이의 제어 방법, 인버터 장치를 제어하는 제어 장치 및 이의 제어 방법 등에도 적용될 수 있으며, 특히 LC 필터를 구비하지 않는 인버터 장치 및 이의 제어 방법에 유용하게 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치 및 모터 제어 장치의 제어 방법을 설명한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 제어부의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 제어 예시를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 제어 결과를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 입력 전류의 고조파 저감 전 출력 파형의 예시를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 실시 예에 따른 입력 전류의 고조파 저감 후 출력 파형의 예시를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도 1이다.
도 10은 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법의 실시 예에 따른 순서를 나타낸 순서도 2이다.
본 명세서에 개시된 모터 제어 장치(이하, 제어 장치라 칭한다)는, 모터의 구동을 제어하는 제어 장치를 의미한다.
상기 제어 장치는, LC 필터의 DC 리액터를 구비하지 않는 제어 장치일 수 있다.
상기 제어 장치는, 인버터 방식으로 모터를 제어하는 장치일 수 있다.
상기 제어 장치는, 인버터를 통해 모터에 인가되는 전원을 제어하여, 모터의 구동을 제어할 수 있다.
상기 제어 장치는, 인버터의 스위칭 동작을 제어하여, 모터에 인가되는 전원을 제어함으로써, 모터의 회전 속도를 제어할 수 있다.
상기 제어 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 입력부(10), 상기 정류된 직류 전원을 평활화하는 평활부(20), 상기 평활화된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(200)에 출력하는 인버터부(30) 및 상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(40)를 포함하고, 상기 제어부(40)는, 상기 평활부(20)의 전압 및 상기 인버터부(30)의 출력 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 인버터부(30)의 출력을 조절하여, 상기 입력부(10)에 입력되는 입력 전류의 고조파를 저감시킨다.
상기 제어 장치(100)의 구체적인 구성은, 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 제어 장치(100)는, 상기 평활부(20)와 LC 필터를 구성하는 리액터(50)를 더 포함할 수 있으나, 이하에서는 상기 제어 장치(100)가 상기 리액터(50)를 구비하지 않은 것을 전제로 하여 상기 제어 장치(100)의 실시 예를 설명한다.
상기 입력부(10)는, 외부로부터 교류 전원이 입력되어, 상기 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류한다.
여기서, 상기 외부는, 계통을 의미하고, 상기 교류 전원은, 상기 계통에서 공급되는 3상 전원일 수 있다.
상기 입력부(10)는, 상기 입력된 교류 전원을 상기 직류 전원으로 정류하는 정류수단을 포함할 수 있다.
상기 정류수단은, 3상 교류 전원을 단상 직류 전원으로 정류할 수 있다.
상기 정류수단은, 브릿지 다이오드일 수 있다.
상기 입력부(10)는, 상기 평활부(20)와 연결될 수 있다.
상기 입력부(10)에서 정류된 직류 전원은, 상기 평활부(20)로 전달될 수 있다.
상기 평활부(20)는, 상기 입력부(10)로부터 전달받은 상기 정류된 직류 전원을 평활화한다.
상기 평활부(20)는, LC 필터의 커패시터일 수 있다.
상기 평활부(20)는, DC LINK 커패시터일 수 있다.
상기 평활부(20)는, 필름 커패시터일 수 있다.
상기 평활부(20)는, 소용량의 소형 필름 커패시터일 수 있다.
상기 평활부(20)는, 상기 인버터부(30)와 연결될 수 있다.
상기 평활부(20)에서 평활화된 직류 전원은, 상기 인버터부(30)로 전달될 수 있다.
상기 인버터부(30)는, 상기 평활부(20)로부터 전달받은 상기 평활화된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 출력한다.
상기 인버터부(30)는, 스위칭 동작을 통해 상기 평활화된 직류 전원을 상기 교류 전원으로 변환하여 상기 모터(200)에 출력할 수 있다.
상기 인버터부(30)는, 상기 평활화된 직류 전원을 상기 교류 전원으로 변환하는 복수의 스위칭 모듈을 포함할 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈은, 스위칭 동작하여 상기 평활화된 직류 전원을 3상 교류 전원으로 변환할 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈은, 바람직하게는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) 모듈일 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈은, 상기 제어부(40)에 의해 스위칭 동작이 제어될 수 있다.
즉, 상기 인버터부(30)는, 상기 제어부(40)에 의해 제어될 수 있다.
상기 복수의 스위칭 모듈은, 상기 제어부(40)로부터 상기 스위칭 동작에 대한 제어 신호를 인가받아, 상기 제어 신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 평활화된 직류 전원을 상기 3상 교류 전원으로 변환할 수 있다.
상기 인버터부(30)는, 상기 제어부(40)에 의해 스위칭 동작이 제어되어, 변환한 교류 전원을 상기 모터(200)에 출력할 수 있다.
상기 인버터부(30)는, 상기 스위칭 동작의 제어를 통해, 상기 모터(200)에 변환한 3상 교류 전원을 출력하여, 상기 모터(200)를 제어할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어한다.
상기 제어부(40)는, 상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 인버터부(30)의 출력을 제어할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 인버터부(30)의 출력이 설정치로 출력되도록, 상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 평활부(20) 및 상기 인버터부(30)의 입력 및 출력 각각을 검출한다.
상기 제어부(40)는 또한, 상기 입력부(10)의 입력 및 출력 각각을 검출할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 평활부(20)에 걸리는 전압 및 상기 인버터부(30)의 출력 전류(또는, 상기 모터(200)의 입력 전류) 각각을 검출한다.
상기 제어부(40)는 또한, 상기 입력부(10)에 입력되는 입력 전압을 검출할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 평활부(20)의 전압 및 상기 인버터부(30)의 출력 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 인버터부(30)의 출력을 조절하여, 상기 입력부(10)에 입력되는 입력 전류의 고조파를 저감시킨다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 입력 전류의 고조파가 저감되도록, 상기 평활부(20)의 전압 및 상기 인버터부(30)의 출력 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 인버터부(30)의 출력을 조절할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 평활부(20)의 전압 및 상기 인버터부(30)의 출력 전류를 검출하고, 검출 결과를 근거로 상기 입력 전류의 고조파가 저감되도록 상기 인버터부(30)의 출력을 조절할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 평활부(20)의 전압으로부터 고조파 성분을 추출하고, 상기 출력 전류를 근거로 상기 인버터부(30)의 출력 크기를 산출하여, 상기 고조파 성분 및 상기 출력 크기를 근거로 상기 인버터부(30)의 출력을 조절할 수 있다.
상기 고조파 성분은, 상기 평활부(20)의 전압의 맥동 및 상기 인버터부(30)의 스위칭 주파수 영향에 따라 발생된 성분일 수 있다.
상기 인버터부(30)의 출력 크기는, 상기 인버터부(30)에서 상기 모터(200)로 공급되는 출력 전력의 크기일 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 고조파 성분 및 상기 출력 크기를 근거로 상기 인버터부(30)의 출력을 보상하기 위한 보상 값을 연산하여, 상기 보상 값에 따라 상기 인버터부(30)의 출력을 조절할 수 있다.
상기 보상 값은, 상기 고조파 성분에 대응하는 값일 수 있다.
상기 보상 값은, 상기 입력 전류의 고조파가 저감되도록 상기 인버터부(30)의 출력을 조절하기 위한 값을 의미할 수 있다.
상기 보상 값은, 상기 인버터부(30)의 출력을 상기 입력 전류의 고조파가 저감되도록 하는 출력으로 조절하기 위한 값을 의미할 수 있다.
상기 보상 값은, 상기 인버터부(30)의 출력에 상기 고조파 성분만큼을 보상하기 위한 값을 의미할 수 있다.
상기 보상 값은, 상기 인버터부(30)의 출력을 상기 고조파 성분만큼이 보상되어 상기 입력 전류의 고조파가 저감되도록 하는 출력으로 조절하기 위한 값을 의미할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 보상 값에 따라 상기 인버터부(30)의 출력을 보상 조절하여, 상기 입력 전류의 고조파를 저감시킬 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 고조파 성분에 따라 상기 보상 값의 파형을 판단하고, 상기 출력 크기에 따라 상기 보상 값의 크기를 판단하여 상기 보상 값을 연산할 수 있다.
즉, 상기 보상 값의 파형은, 상기 고조파 성분에 대응할 수 있고, 상기 보상 값의 크기는, 상기 출력 크기에 대응할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 고조파 성분에 따라 상기 보상 값의 파형을 판단하고, 상기 출력 크기에 따라 상기 보상 값의 크기를 판단하여 상기 보상 값을 연산하되, 상기 입력부(10)에 입력되는 입력 전압을 검출하고, 상기 입력 전압의 위상을 검출하여, 상기 입력 전압의 위상에 따라 상기 보상 값의 위상을 판단할 수 있다.
즉, 상기 보상 값의 위상은, 상기 입력 전압의 위상에 대응할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기 인버터부(30)의 출력에 상기 보상 값이 반영되도록 상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어하여 상기 인버터부(30)의 출력을 조절할 수 있다.
즉, 상기 제어부(40)는, 상기 인버터부(30)의 출력 제어에 상기 보상 값을 반영하여 상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어함으로써, 상기 인버터부(30)을 출력을 조절하게 될 수 있다.
상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어하는 상기 제어부(40)의 구성은, 도 3에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 제어부(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 지령 속도(ωm)에 따라 전류 지령을 생성하는 속도 제어부(41), 상기 전류 지령(iq*)에 따라 전압 지령을 생성하는 전류 제어부(42), 상기 전압 지령(Vd* 및 Vq*)을 α- β/U-V-W 변환하고, 이에 따라 상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 생성하는 신호 생성부(43), 상기 인버터부(30)에서 상기 모터(200)로 출력되는 전류를 검출 및 측정하는 전류 검출부(44), 측정한 전류를 U-V-W/d-q 변환하여 상기 전류 제어부(42)에 피드백하는 축 변환부(45), 축 변환한 결과를 근거로 상기 모터(200)의 위치를 검출하여, 상기 속도 제어부(41)에 측정 속도를 전달하고, 자속 제어부에 관측 자속을 전달하고, 상기 축 변환부(45)에 위치 검출 결과(θr)를 전달하는 위치 검출부(46)(센서리스 제어부) 및 상기 고조파 성분에 따라 상기 보상 값의 파형을 판단하고, 상기 출력 크기(vdc)에 따라 상기 보상 값의 크기를 판단하고, 상기 입력 전압의 위상(θPLL)에 따라 상기 보상 값의 위상을 판단하여 상기 보상 값(Vcomp)을 연산하고, 상기 보상 값을 상기 신호 생성부(43)에 전달하는 보상 제어부(47)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(40)는, 상기와 같은 제어기 구성을 포함하여, 상기 보상 값에 따라 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 인버터부(30)에 인가하여 상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어하게 될 수 있다.
상술한 바와 같은 상기 제어부(40)의 제어 예시를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 제어부(40)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 입력부(10)의 입력 전압, 상기 평활부(20)의 전압 및 상기 인버터부(30)의 출력 전류를 검출하고, 상기 입력부(10)의 입력 전압의 위상에 따라 상기 보상 값의 위상을 판단하고, 상기 평활부(20)의 전압으로부터 추출한 상기 고조파 성분에 따라 상기 보상 값의 파형을 판단하고, 상기 인버터부(30)의 출력 전류를 근거로 산출한 상기 출력 크기에 따라 상기 보상 값의 크기를 판단하여 상기 보상 값을 연산하고, 상기 보상 값이 반영되도록 상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어하여 상기 인버터부(30)의 출력을 조절함으로써, 상기 입력 전류의 고조파를 저감시키게 될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같은 파형 예시는 상기 제어부(40)의 제어 예시를 설명하기 위한 일예에 불과한 것으로, 상기 제어 장치(100)의 제어에 따른 파형은 도 4에 도시된 바와 다른 형태로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같은 상기 제어 장치(100)의 제어에 따른 결과는 도 5에 도시된 바와 같을 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 보상 값을 보상하기 전 상기 입력 전류 및 상기 평활부(20)의 전압은 상기 고조파 성분에 의해 맥동하는 파형으로 나타나지만, 상기 인버터부(30)의 출력(또는, 상기 모터(200)의 입력 전류)에 상기 보상 값을 보상한 후에는 상기 인버터부(30)의 출력이 조절되어, 상기 입력 전류의 고조파가 저감됨으로써, 상기 입력 전류 및 상기 평활부(20)의 전압의 맥동이 감소된 파형으로 나타날 수 있게 된다.
상기 제어부(40)가 상기 평활부(20)의 전압 및 상기 인버터부(30)의 출력 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 인버터부(30)의 출력을 조절하여 상기 고조파가 저감된 상기 입력 전류는, 도 6에 도시된 바와 같은 상기 고조파가 저감되기 전 입력 전류의 파형에서 고조파에 해당하는 부분이 저감된 형태의 파형일 수 있다.
이를 테면, 상기 고조파가 저감되기 전 입력 전류의 파형에서 고조파에 해당하는 부분이 저감되어 맥동이 감소된 형태의 파형일 수 있다.
상기 고조파가 저감된 상기 입력 전류는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 고조파가 저감되기 전 입력 전류의 파형에서 최대 및 최소 피크치가 기설정된 기준치 이하로 감소된 파형의 형태로 검출될 수 있다.
상기 고조파가 저감된 상기 입력 전류는, 동일한 검출 기준으로 검출된 상기 고조파가 저감되기 전 입력 전류의 파형에서 최대 및 최소 피크치가 상기 기설정된 기준치 이하로 감소된 파형의 형태로 검출될 수 있다.
도 6과 도 7을 비교하여 참조해보면, 상기 고조파가 저감되기 전 입력 전류의 파형은 도 6에 도시된 바와 같이 고조파의 영향으로 최대 및 최소 피크치가 상기 기설정된 기준치(±50A)를 초과하지만, 상기 고조파가 저감된 상기 입력 전류는 도 7에 도시된 바와 같이 고조파가 저감됨으로써 최대 및 최소 피크치가 상기 기설정된 기준치 이하로 감소될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 상기 입력 전류의 파형 예시는 상기 고조파가 저감되기 전 후의 입력 전류의 파형을 설명하기 위한 일예로, 상기 입력 전류의 파형은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 다른 형태의 파형으로 검출될 수도 있다.
이하, 본 명세서에 개시된 모터 제어 장치의 제어 방법(이하, 제어 방법이라 칭한다)를 설명하되, 앞서 모터 제어 장치에서 설명한 내용과 중복되는 부분은 가급적 생략하고, 상기 제어 방법의 실시 예를 위주로 설명한다.
상기 제어 방법은, 모터 제어 장치의 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 모터를 제어하는 제어 장치를 제어하는 방법일 수 있다.
즉, 상기 제어 방법은, 모터를 제어하는 제어 방법이 될 수 있다.
상기 제어 방법은, 모터 제어 장치에 포함되어 모터 제어 장치를 제어하는 제어 수단의 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, LC 필터를 구비하지 않는 모터 제어 장치의 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, LC 필터의 리액터를 구비하지 않는 모터 제어 장치의 입력 전류의 고조파를 저감하기 위한 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 앞서 설명한 제어 장치(100)를 제어하는 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 앞서 설명한 제어 장치(100)에 포함된 제어부(40)의 제어 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 앞서 설명한 제어 장치(100)에 포함된 제어부(40)의 입력 전류의 고조파를 저감시키는 방법일 수 있다.
상기 제어 방법은, 외부로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 입력부, 상기 정류된 직류 전원을 평활화하는 평활부, 상기 평활화된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터부를 포함하는 모터 제어 장치의 제어 방법으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 평활부의 전압 및 상기 인버터부의 출력 전류를 검출하는 단계(S100), 상기 평활부의 전압 및 상기 출력 전류를 근거로 상기 인버터부의 출력에 고조파 성분을 보상하기 위한 보상 값을 연산하는 단계(S200) 및 상기 인버터부의 출력에 상기 보상 값이 반영되도록 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 인버터부의 출력을 조절하는 단계(S300)를 포함한다.
상기 제어 장치는, 상기 평활부와 LC 필터를 구성하는 리액터를 더 포함할 수 있으나, 이하에서는 상기 제어 장치가 상기 리액터를 구비하지 않은 것을 전제로 하여 상기 제어 방법의 실시 예를 설명한다.
상기 평활부는, 필름 커패시터일 수 있다.
상기 평활부는, 소용량의 소형 필름 커패시터로 이루어진 DC LINK 커패시터일 수 있다.
상기 검출하는 단계(S100)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 평활부의 전압을 검출하는 단계(S110) 및 상기 인버터부의 출력 전류를 검출하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
상기 검출하는 단계(S100)는 또한, 상기 입력부에 입력되는 입력 전압을 검출하는 단계(S130)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 검출하는 단계(S100)는, 상기 평활부의 전압, 상기 인버터부의 출력 전류 및 상기 입력부에 입력되는 입력 전압 각각을 검출하게 될 수 있다.
여기서, 상기 평활부의 전압을 검출하는 단계(S110), 상기 인버터부의 출력 전류를 검출하는 단계(S120) 및 상기 입력부에 입력되는 입력 전압을 검출하는 단계(S130)는, 순서에 무관하게 각 단계의 순서가 전환되어 수행될 수 있고, 또는 동시에 수행될 수도 있다.
상기 연산하는 단계(S200)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 평활부의 전압으로부터 고조파 성분을 추출하여, 상기 고조파 성분에 따라 상기 보상 값의 파형을 판단하는 단계(S210), 상기 출력 전류를 근거로 상기 인버터부의 출력 크기를 산출하여, 상기 출력 크기에 따라 상기 보상 값의 크기를 판단하는 단계(S220) 및 판단 결과에 따라 상기 보상 값을 연산하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.
상기 연산하는 단계(S200)는 또한, 상기 입력 전압의 위상을 검출하여, 상기 입력 전압의 위상에 따라 상기 보상 값의 위상을 판단하는 단계(S230)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 연산하는 단계(S200)는, 상기 보상 값의 파형, 상기 보상 값의 크기 및 상기 보상 값의 위상 각각을 판단하여 상기 보상 값을 연산하게 될 수 있다.
여기서, 상기 보상 값의 파형을 판단하는 단계(S210), 상기 보상 값의 크기를 판단하는 단계(S220), 상기 보상 값의 위상을 판단하는 단계(S240)는, 순서에 무관하게 각 단계의 순서가 전환되어 수행될 수 있고, 또는 동시에 수행될 수도 있다.
상기 조절하는 단계(S300)는, 상기 입력부에 입력되는 입력 전류의 고조파가 저감되도록 하되, 상기 고조파가 저감된 상기 입력 전류는, 상기 고조파가 저감되기 전 입력 전류의 파형에서 최대 및 최소 피크치가 기설정된 기준치 이하로 감소된 파형의 형태로 검출될 수 있다.
상기 제어 방법은 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 입력부(10), 상기 정류된 직류 전원을 평활화하는 평활부(20), 상기 평활화된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(200)에 출력하는 인버터부(30)를 포함하는 모터 제어 장치(100)를 제어하는 방법일 수 있고, 이 경우, 상기 검출하는 단계(S100), 상기 연산하는 단계(S200) 및 상기 조절하는 단계(S300)는, 상기 인버터부(30)의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(40)에서 수행될 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 입력부 20: 평활부
30: 인버터부 40: 제어부
41: 속도 제어부 42: 전류 제어부
43: 신호 생성부 44: 전류 검출부
45: 축 변환부 46: 위치 검출부
47: 보상 제어부 50: 리액터
100: 모터 제어 장치 200: 모터

Claims (15)

  1. 외부로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 입력부;
    상기 정류된 직류 전원을 평활화하는 평활부;
    상기 평활화된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터부; 및
    상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 평활부의 전압 및 상기 인버터부의 출력 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 인버터부의 출력을 조절하여, 상기 입력부에 입력되는 입력 전류의 고조파를 저감시키는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평활부는,
    필름 커패시터인 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 평활부의 전압으로부터 고조파 성분을 추출하고, 상기 출력 전류를 근거로 상기 인버터부의 출력 크기를 산출하여, 상기 고조파 성분 및 상기 출력 크기를 근거로 상기 인버터부의 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 고조파 성분 및 상기 출력 크기를 근거로 상기 인버터부의 출력을 보상하기 위한 보상 값을 연산하여, 상기 보상 값에 따라 상기 인버터부의 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 고조파 성분에 따라 상기 보상 값의 파형을 판단하고, 상기 출력 크기에 따라 상기 보상 값의 크기를 판단하여 상기 보상 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 입력부에 입력되는 입력 전압을 검출하고, 상기 입력 전압의 위상을 검출하여, 상기 입력 전압의 위상에 따라 상기 보상 값의 위상을 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인버터부의 출력에 상기 보상 값이 반영되도록 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여 상기 인버터부의 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고조파가 저감된 상기 입력 전류는,
    상기 고조파가 저감되기 전 입력 전류의 파형에서 최대 및 최소 피크치가 기설정된 기준치 이하로 감소된 파형의 형태로 검출되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  9. 외부로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 입력부;
    상기 정류된 직류 전원을 평활화하는 평활부;
    상기 평활화된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터부;를 포함하는 모터 제어 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 평활부의 전압 및 상기 인버터부의 출력 전류를 검출하는 단계;
    상기 평활부의 전압 및 상기 출력 전류를 근거로 상기 인버터부의 출력에 고조파 성분을 보상하기 위한 보상 값을 연산하는 단계; 및
    상기 인버터부의 출력에 상기 보상 값이 반영되도록 상기 인버터부의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 인버터부의 출력을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 평활부는,
    필름 커패시터인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는,
    상기 평활부의 전압을 검출하는 단계; 및
    상기 인버터부의 출력 전류를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는,
    상기 입력부에 입력되는 입력 전압을 검출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연산하는 단계는,
    상기 평활부의 전압으로부터 고조파 성분을 추출하여, 상기 고조파 성분에 따라 상기 보상 값의 파형을 판단하는 단계;
    상기 출력 전류를 근거로 상기 인버터부의 출력 크기를 산출하여, 상기 출력 크기에 따라 상기 보상 값의 크기를 판단하는 단계; 및
    판단 결과에 따라 상기 보상 값을 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 연산하는 단계는,
    상기 입력 전압의 위상을 검출하여, 상기 입력 전압의 위상에 따라 상기 보상 값의 위상을 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 조절하는 단계는,
    상기 입력부에 입력되는 입력 전류의 고조파가 저감되도록 하되,
    상기 고조파가 저감된 상기 입력 전류는,
    상기 고조파가 저감되기 전 입력 전류의 파형에서 최대 및 최소 피크치가 기설정된 기준치 이하로 감소된 파형의 형태로 검출되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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