KR20180108099A - Apparatus for driving parallel motors and air conditioner including the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an air conditioner, and more specifically, to a motor driving apparatus and an air conditioner including the same. According to the present invention, the motor driving apparatus includes: a motor unit including a first motor and second motor connected to the first motor in parallel; an inverter which outputs driving signals for driving the motor unit; and an inverter control unit for controlling the inverter. The inverter control unit includes: a sensing unit for sensing the speed and location of the first and second motors; a speed control unit which generates a target speed and target current based on the speed of the first motor sensed by the sensing unit; a current control unit which generates a target voltage based on the target current; a driving signal generation unit which generates the driving signals based on the location of the first motor sensed by the sensing unit and the generated target voltage; and a resonance control unit which estimates the location and speed differences between the first and second motors to generate a correction current which corrects the current control unit.

Description

병렬 운전 모터의 구동 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 {Apparatus for driving parallel motors and air conditioner including the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a driving apparatus for a parallel operation motor, and an air conditioner including the same.

본 발명은 공기 조화기에 관한 것으로 특히, 병렬 운전 모터의 구동 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner, and more particularly, to a driving apparatus for a parallel operation motor and an air conditioner including the same.

일반적으로, 공기 조화기의 압축기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다. 이 경우 전력 변환 장치는 모터 구동 장치를 의미할 수 있다.Generally, a compressor of an air conditioner uses a motor as a driving source. These motors are supplied with AC power from a power conversion device. In this case, the power conversion device may mean a motor driving device.

이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터를 포함하는 것으로 일반적으로 알려져 있다. Such a power conversion apparatus is generally known to include a rectifying section, a power factor control section, and an inverter.

우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터에 공급된다. 이때, 인버터에서는 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다.First, the commercial voltage of the AC output from the commercial power source is rectified by the rectifying part. The rectified voltage at this rectifying part is supplied to the inverter. At this time, the inverter generates AC power for driving the motor by using the voltage outputted from the rectifying section.

이러한 인버터를 포함하는 모터 구동 장치에 의하여 두 모터가 동시에 연결되어 제어될 수 있다. 이때, 두 모터 중 하나의 모터는 인버터(140) 및 인버터 제어부에 의하여 제어되나, 제어되지 않는 모터의 경우에는 운전이 불안정하게 이루어지다가 발산하는 문제가 발생할 수 있다.The two motors can be simultaneously connected and controlled by the motor driving device including such an inverter. At this time, one of the two motors is controlled by the inverter 140 and the inverter control unit, but in the case of an uncontrolled motor, the operation may become unstable and cause a problem of divergence.

예를 들어, 두 모터 사이의 속도의 차이가 점점 커지고, 직접 제어를 받지 않는 모터의 상전류가 점점 발산하다가 결국에는 멈추어버리는 문제가 발생할 수 있다.For example, the difference in speed between two motors becomes larger and the phase current of a motor that is not directly controlled may gradually diverge and eventually stop.

따라서, 이와 같이 모터 구동 장치에 의하여 두 모터가 동시에 연결되어 제어되는 경우, 이 두 모터를 안정적으로 제어하기 위한 방안이 요구된다.Therefore, in the case where two motors are simultaneously connected and controlled by the motor driving apparatus, a method for stably controlling these two motors is required.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 모터 구동 장치에 의하여 두 모터가 동시에 연결되어 제어되는 병렬 운전 시 발생할 수 있는 공진에 의한 발산을 억제할 수 있는 병렬 운전 모터의 구동 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a driving apparatus for a parallel operation motor capable of suppressing divergence caused by resonance that may occur in a parallel operation in which two motors are simultaneously connected and controlled by a motor driving apparatus and an air conditioner .

또한, 모터 구동 장치에 의하여 두 모터가 동시에 연결되어 제어되는 병렬 운전 시 댐핑(Damping) 효과를 얻게 하고, 이로써 전체 시스템의 안정화를 도모할 수 있는 병렬 운전 모터의 구동 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.The present invention also relates to a driving apparatus for a parallel operation motor and an air conditioner including the same, which can obtain a damping effect in a parallel operation in which two motors are simultaneously connected and controlled by a motor driving apparatus, .

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 제1모터 및 상기 제1모터와 병렬로 연결되는 제2모터를 포함하는 모터부; 상기 모터부를 구동하기 위한 구동 신호를 출력하는 인버터; 및 상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고, 상기 인버터 제어부는, 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도 및 위치를 감지하는 감지부; 목표 속도 및 상기 감지부에서 감지된 상기 제1모터의 속도에 기초하여 목표 전류를 생성하는 속도 제어부; 상기 목표 전류에 기초하여 목표 전압을 생성하는 전류 제어부; 상기 생성된 목표 전압 및 상기 감지부에서 감지된 상기 제1모터의 위치에 기초하여 구동 신호를 생성하는 구동신호 생성부; 및 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도 및 위치의 차이를 추정하여 보상 전류를 생성하여 상기 전류 제어부 측에 보상하는 공진 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a motor control apparatus comprising: a motor unit including a first motor and a second motor connected in parallel with the first motor; An inverter for outputting a drive signal for driving the motor unit; And an inverter control unit for controlling the inverter, wherein the inverter control unit comprises: a sensing unit for sensing a speed and a position of the first motor and the second motor; A speed control unit for generating a target current based on a target speed and a speed of the first motor sensed by the sensing unit; A current controller for generating a target voltage based on the target current; A drive signal generator for generating a drive signal based on the generated target voltage and the position of the first motor sensed by the sensing unit; And a resonance control unit for generating a compensating current by estimating a difference between the speed and the position of the first motor and the second motor and compensating the current to the current control unit.

여기서, 상기 보상 전류는 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도의 차이와 위치의 차이를 곱한 값일 수 있다.Here, the compensation current may be a value obtained by multiplying a speed difference between the first motor and the second motor by a difference in position.

이때, 상기 보상 전류는 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도의 차이와 위치의 차이를 곱한 값에 비례 게인을 곱한 값일 수 있다.In this case, the compensation current may be a value obtained by multiplying the difference between the speeds of the first motor and the second motor by the difference of the position, and a proportional gain.

여기서, 상기 보상 전류는 제1모터의 구동에 댐핑 토크를 발생시키는 값일 수 있다.Here, the compensation current may be a value that generates a damping torque for driving the first motor.

여기서, 상기 공진 제어부는, 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도 및 위치의 차이를 추정하는 추정부; 및 상기 추정된 속도 및 위치의 차이값에 비례 게인을 곱하여 보상 전류를 생성하여 상기 전류 제어부 측에 주입하는 공진 억제 제어부를 포함할 수 있다.Here, the resonance control unit may include: an estimating unit that estimates a difference between a speed and a position of the first motor and the second motor; And a resonance suppression controller multiplying a difference value between the estimated speed and the position by a proportional gain to generate a compensating current and injecting the compensating current into the current control unit.

여기서, 상기 보상 전류는, 상기 전류 제어부의 d축 전류 측에 인가될 수 있다.Here, the compensation current may be applied to the d-axis current side of the current control unit.

여기서, 감지부는, 상기 제1모터를 구동하는 제1전류를 감지하는 제1상전류 검출부; 상기 제2모터를 구동하는 제2전류를 감지하는 제2상전류 검출부; 및 상기 제1전류 및 제2전류를 이용하여 속도 및 위치를 추정하는 추정부를 포함할 수 있다.Here, the sensing unit includes: a first phase current detector for sensing a first current that drives the first motor; A second phase current detector for sensing a second current for driving the second motor; And an estimator for estimating a velocity and a position using the first current and the second current.

여기서, 감지부는, 상기 제1모터의 위치를 감지하는 제1위치센서; 상기 제2모터의 위치를 감지하는 제2위치센서; 및 상기 제1위치센서 및 제2위치센서로부터 감지된 값을 이용하여 속도를 연산하는 속도 연산부를 포함할 수 있다.Here, the sensing unit may include: a first position sensor for sensing a position of the first motor; A second position sensor for sensing a position of the second motor; And a speed calculator for calculating speed using a value sensed by the first position sensor and the second position sensor.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 제1모터 및 상기 제1모터와 병렬로 연결되는 제2모터를 포함하는 모터부를 구동하는 방법에 있어서, 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도 및 위치를 감지하는 단계; 목표 속도 및 상기 감지된 제1모터의 속도에 기초하여 목표 전류를 생성하는 단계; 상기 목표 전류에 기초하여 목표 전압을 생성하는 단계; 상기 생성된 목표 전압 및 상기 감지된 상기 제1모터의 위치에 기초하여 구동 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도 및 위치의 차이를 추정하여 보상 전류를 생성하여 상기 목표 전류에 보상하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of driving a motor unit including a first motor and a second motor connected in parallel with the first motor, Sensing the speed and position of the motor; Generating a target current based on the target speed and the sensed speed of the first motor; Generating a target voltage based on the target current; Generating a drive signal based on the generated target voltage and the sensed position of the first motor; And compensating for the target current by generating a compensation current by estimating the difference between the speed and the position of the first motor and the second motor.

상기와 같은 구동 장치를 포함하거나 또는 상기 구동 방법에 의하여 구동되는 공기 조화기를 제공할 수 있다.The air conditioner may include the driving device or may be driven by the driving method.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention has the following effects.

먼저, 모터 구동 장치에 의하여 두 모터가 동시에 연결되어 제어되는 병렬 운전 시 발생할 수 있는 공진에 의한 발산을 억제할 수 있다.First, it is possible to suppress divergence caused by resonance that may occur in parallel operation in which two motors are simultaneously connected and controlled by the motor driving device.

또한, 모터 구동 장치에 의하여 두 모터가 동시에 연결되어 제어되는 병렬 운전 시 댐핑(Damping) 효과를 얻어서 전체 시스템의 안정시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, a damping effect can be obtained in a parallel operation in which two motors are simultaneously connected and controlled by a motor driving device, thereby stabilizing the entire system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어부의 세부를 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 인버터 제어부의 세부를 나타내는 블럭도이다.
도 5는 도 2와 같은 시스템의 댐핑 전류, 댐핑 토크 및 댐핑 계수를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 공진 제어를 수행하지 않을 때의 파형을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 공진 제어를 수행할 때의 파형을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 공진 제어 적용 시의 부하 변동 특성의 파형을 나타낸다.
1 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing details of an inverter control unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing details of an inverter control unit according to another embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the damping current, the damping torque, and the damping coefficient of the system shown in Fig.
6 shows waveforms when the resonance control of the present invention is not performed.
7 shows waveforms when the resonance control of the present invention is performed.
8 shows waveforms of the load variation characteristic at the time of application of the resonance control of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements, components, regions, layers and / And should not be limited by these terms.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동 장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 모터 구동 장치를 나타내는 회로도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 변환 장치(100)는 교류 전원(10)을 정류하는 정류부(110), 정류부(110)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터(120), 컨버터(120)를 제어하는 컨버터 제어부(130), 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(140), 인버터(140)를 제어하는 인버터 제어부(150)와, 그리고 컨버터(120)와 인버터(140) 사이의 DC-링크(DC-link) 캐패시터(C)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the power inverter 100 includes a rectifier 110 for rectifying an AC power source 10, a converter 120 for controlling the power factor of the DC voltage rectified by the rectifier 110, A converter control unit 130 for controlling the converter 120, an inverter 140 for outputting a three-phase AC current, an inverter control unit 150 for controlling the inverter 140 and a converter 120 and an inverter 140, And a DC-link capacitor C between the DC-link capacitors.

이러한 인버터(140)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(200)에 공급된다. 여기서, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(100)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동 장치인 것을 예로 설명한다.This inverter 140 outputs a three-phase alternating current, and this output current is supplied to the motor 200. Here, the motor 200 may be a compressor motor for driving the air conditioner. Hereinafter, the motor 200 is a compressor motor that drives the air conditioner, and the power inverter 100 is a motor driving device that drives such a compressor motor.

그러나 모터(200)는 압축기 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.However, the motor 200 is not limited to a compressor motor and can be used in various applications using frequency-varying alternating voltages, for example, AC motors such as refrigerators, washing machines, electric trains, automobiles, and vacuum cleaners.

또한, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 모터(200)는 두 개의 모터(210, 220)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 하나의 인버터(140)에 의하여 두 개의 모터(210, 220)를 구동할 수 있다.Further, as shown in FIG. 2, the motor 200 may include two motors 210 and 220. In this manner, the two motors 210 and 220 can be driven by one inverter 140.

이때, 두 모터(210, 220)는 팬 모터와 같은 압축기 이외의 모터가 이용될 수 있다. The two motors 210 and 220 may be motors other than compressors such as fan motors.

한편, 모터 구동장치(100)는, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다. The motor driving apparatus 100 may further include a DC voltage detection unit B, an input voltage detection unit A, an input current detection unit D, and an output current detection unit E.

모터 구동장치(100)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(200)에 변환된 전력을 공급한다.The motor drive apparatus 100 receives the AC power from the system, converts the power, and supplies the converted power to the motor 200.

컨버터(120)는, 입력 교류 전원(10)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터(120)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 경우에 따라, 컨버터(120)는 정류부(110)를 포함하는 개념일 수 있다. 이하, 컨버터(120)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.The converter 120 converts the input AC power supply 10 into a DC power supply. The converter 120 may use a DC-DC converter operating as a power factor control (PFC) unit. In addition, such a DC-DC converter can use a boost converter. Optionally, the converter 120 may be a concept that includes the rectifier 110. Hereinafter, the converter 120 will be described by way of example using a step-up converter.

정류부(110)는, 단상 교류 전원(10)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전원을 컨버터(120) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(110)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.The rectifying unit 110 receives and rectifies the single-phase AC power supply 10 and outputs the rectified power to the converter 120 side. For this purpose, the rectifying part 110 can use a full-wave rectifying circuit using a bridge diode.

이와 같이, 컨버터(120)는 정류부(110)에서 정류된 전압을 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.In this way, the converter 120 can perform the power factor improving operation in the process of stepping up and smoothing the voltage rectified by the rectifier 110.

이러한 컨버터(120)는, 정류부(110)에 연결되는 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 및 스위칭 소자(Q1)와 DC-링크 캐패시터(C) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.The converter 120 includes an inductor L1 connected to the rectifying section 110, a switching element Q1 connected to the inductor L1, and a switching element Q1 connected between the switching element Q1 and the DC- And a diode D1.

승압 컨버터(120)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, DC-링크 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.The boost converter 120 can obtain an output voltage higher than the input voltage. When the switching device Q1 is turned on, the diode D1 is cut off and energy is stored in the inductor L1, and the DC-link capacitor C ) Discharges and generates an output voltage at the output terminal.

또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.Further, when the switching element Q1 is interrupted, the energy stored in the inductor L1 at the time of the switching element Q1 is added and is transferred to the output terminal.

여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 컨버터 제어부(130)에서 전달되는 PWM 신호가 스위칭 소자(Q1)의 게이트(gate; 또는 베이스) 단에 연결되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다.Here, the switching device Q1 may perform a switching operation by a separate pulse width modulation (PWM) signal. That is, the PWM signal transmitted from the converter control unit 130 is connected to the gate (or base) terminal of the switching element Q1, and the switching operation can be performed by the PWM signal.

컨버터 제어부(130)는 스위칭 소자(Q1)의 게이트 단에 PWM 신호를 전달하는 게이트 구동부(gate driver)와, 이러한 게이트 구동부에 구동 신호를 전달하는 제어부를 포함한 구성일 수 있다.The converter control unit 130 may include a gate driver for transmitting a PWM signal to a gate terminal of the switching element Q1 and a controller for transmitting a driving signal to the gate driver.

이러한 스위칭 소자(Q1)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.The switching element Q1 may use a power transistor, for example, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT).

IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.The IGBT is a switching device having a structure of a metal oxide semi-conductor field effect transistor (MOSFET) and a bipolar transistor. The IGBT has a small driving power and is capable of high-speed switching, high-voltage conversion, and high current density.

이와 같이, 컨버터 제어부(130)는 컨버터(120) 내의 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호(Sc)를 출력할 수 있다.In this manner, the converter control unit 130 can control the turn-on timing of the switching element Q1 in the converter 120. [ Thus, the converter control signal Sc for the turn-on timing of the switching element Q1 can be output.

이를 위해, 컨버터 제어부(130)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(D)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.The converter controller 130 may receive the input voltage Vs and the input current Is from the input voltage detector A and the input current detector D, respectively.

경우에 따라, 이러한 컨버터(120) 및 컨버터 제어부(130)는 생략될 수 있다. 즉, 정류부(110)를 거친 출력 전압이 컨버터(120)를 거치지 않고 DC-링크 캐패시터(C)에 충전되거나 인버터(140)를 구동할 수 있다.Optionally, such converter 120 and converter control 130 may be omitted. That is, the output voltage through the rectifying unit 110 can be charged to the DC-link capacitor C without passing through the converter 120, or the inverter 140 can be driven.

입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(110) 전단에 위치할 수 있다.The input voltage detecting section A can detect the input voltage Vs from the input AC power supply 10. [ For example, at the front end of the rectifying part 110. [

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, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(130)에 인가될 수 있다.The input voltage detecting section A may include a resistance element, an OP AMP, or the like for voltage detection. The detected input voltage Vs can be applied to the converter control unit 130 to generate a converter control signal Sc as a discrete signal in the form of a pulse.

다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(110) 전단에 위치할 수 있다.Next, the input current detection unit D can detect the input current Is from the input AC power supply 10. [ Specifically, it may be located at the front end of the rectifying section 110. [

입력 전류 검출부(D)는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해 컨버터 제어부(130)에 인가될 수 있다. The input current detection unit D may include a current sensor, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like, for current detection. The detected input voltage Is may be applied to the converter control unit 130 to generate the converter control signal Sc as a discrete signal in the form of a pulse.

DC 전압 검출부(B)는 DC-링크 캐패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC-링크 캐패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(150)에 인가될 수 있으며, DC-링크 캐패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다. The DC voltage detecting section B detects the pulsating voltage Vdc of the DC-link capacitor C. For such power detection, a resistance element, OP AMP, or the like can be used. The voltage Vdc of the detected DC-link capacitor C may be applied to the inverter control unit 150 as a discrete signal in the form of a pulse, and the DC voltage Vdc of the DC-link capacitor C The inverter control signal Si can be generated.

한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(130)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다. On the other hand, unlike the drawing, the detected DC voltage is applied to the converter control unit 130 and may be used for generating the converter control signal Sc.

인버터(140)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 컨버터(120)의 스위칭 소자(Q1)의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(200)에 출력할 수 있다. The inverter 140 includes a plurality of inverter switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb', and Qc ', and is turned on and off by the switching element Q1 of the converter 120 It is possible to convert the direct-current power supply Vdc into a three-phase alternating-current power supply having a predetermined frequency, and output it to the three-phase motor 200.

구체적으로, 인버터(140)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하측 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.Specifically, the inverter 140 is a pair of the upper switching elements Qa, Qb, and Qc and the lower switching elements Qa ', Qb', and Qc 'that are serially connected to each other, and a total of three pairs of upper and lower switching The devices can be connected in parallel with each other.

컨버터(120)와 마찬가지로, 인버터(140)의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다. The switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb', and Qc 'of the inverter 140 may be power transistors, for example, an insulated gate bipolar transistor bipolar mode transistor (IGBT)).

인버터 제어부(150)는, 인버터(140)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터(140)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(200)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC-링크 캐패시터(C) 양단인 DC-링크 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC-링크 전압(Vdc)은 DC-링크 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.The inverter control unit 150 can output the inverter control signal Si to the inverter 140 in order to control the switching operation of the inverter 140. [ The inverter control signal Si is a switching control signal of the pulse width modulation method PWM and is based on the output current io flowing through the motor 200 and the DC- link voltage Vdc across the DC- Can be generated and output. The output current io at this time can be detected from the output current detecting portion E and the DC-link voltage Vdc can be detected from the DC-link voltage detecting portion B.

인버터 제어부(150)는 인버터(140)에 포함되는 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')의 게이트 단에 PWM 신호를 전달하는 게이트 구동부(gate driver)와, 이러한 게이트 구동부에 구동 신호를 전달하는 제어부를 포함한 구성일 수 있다.The inverter controller 150 includes a gate driver for transmitting a PWM signal to the gate of the switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb' and Qc 'included in the inverter 140, And a control unit for transmitting a driving signal to the driving unit.

상전류 검출부(E)는, 인버터(140)와 모터(200) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(200)에 흐르는 전류를 검출한다. 상전류 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 phase current detector E can detect the output current io flowing between the inverter 140 and the motor 200. [ That is, the current flowing in the motor 200 is detected. The phase current detector E may detect all the output currents ia, ib, ic of each phase or may detect the output currents of the two phases using a three-phase balance.

상전류 검출부(E)는 인버터(140)와 모터(200) 사이에 위치할 수 있으며, 각 상의 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The phase current detector E may be located between the inverter 140 and the motor 200. For current detection of each phase, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like may be used.

위에서 언급한 바와 같이, 인버터(140)에 의하여 제1모터(모터 1; 210) 및 제2모터(모터 2; 220)를 포함하는 두 모터가 동시에 구동될 수 있다. 이때, 제1모터(210)는 인버터 제어부(150)에 의하여 제어를 받는 주 모터일 수 있다.As mentioned above, the two motors including the first motor (motor 1) 210 and the second motor (motor 2) 220 can be simultaneously driven by the inverter 140. At this time, the first motor 210 may be a main motor controlled by the inverter control unit 150.

또한, 제2모터(220)는 인버터 제어부(150)에 의하여 구동되나, 별도의 제어를 받지 않는 보조 모터일 수 있다. 즉, 제1모터(210)는 마스터 모터(master motor)일 수 있고, 제2모터(220)는 여기에 연결되는 슬레이브 모터(slave motor)일 수 있다.The second motor 220 may be an auxiliary motor that is driven by the inverter control unit 150 but is not under the control of the inverter. That is, the first motor 210 may be a master motor, and the second motor 220 may be a slave motor connected thereto.

따라서, 출력 전류(ia, ib, ic)에 의하여 제1모터(210) 및 제2모터(220)가 동시에 구동되며, 이때, 출력 전류(ia, ib, ic)는 제1모터(210)를 구동하기 위한 제어 요소로 사용될 수 있다.Accordingly, the first motor 210 and the second motor 220 are simultaneously driven by the output currents ia, ib, ic. At this time, the output currents ia, ib, It can be used as a control element for driving.

한편, 인버터 제어부(150)는 하나의 인버터(140)를 이용하여 마스터 모터인 제1모터(210) 및 슬레이브 모터인 제2모터(220)를 제어(이하, 이러한 모터의 운전 상태를 병렬 운전이라 칭하고, 이러한 모터를 병렬 운전 모터라 칭한다.)하면서, 병렬 운전 시 발생할 수 있는 공진에 의한 발산을 억제하기 위한 제어(이하, 공진 제어라 칭한다.)를 수행할 수 있다.The inverter control unit 150 controls the first motor 210 as a master motor and the second motor 220 as a slave motor by using one inverter 140 And these motors are referred to as parallel operation motors), it is possible to perform control (hereinafter, referred to as resonance control) for suppressing divergence caused by resonance that may occur in parallel operation.

그 방안으로서, 본 발명에 의하면, 인버터 제어부(150)에서는 이와 같이, 마스터-슬레이브 방식으로 병렬 운전 모터를 제어하면서 발생하는 슬레이브 모터(제2모터; 220)의 맥동을 마스터 모터(제1모터; 210)를 기준으로 하여 로터(Rotor)의 위치 각의 차이와 속도의 차이를 곱한 값을 이용하여 마스터 모터(210)의 d축 제어 전류값에 직접 보상할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.According to the present invention, the inverter controller 150 controls the slave motor (second motor) 220, which is generated while controlling the parallel operation motor in the master-slave manner, as the master motor (first motor; 210 can be directly compensated for the d-axis control current value of the master motor 210 by multiplying the difference between the position angles of the rotor and the speed difference. A detailed description thereof will be described later.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터 제어부의 세부를 나타내는 블럭도이다.3 is a block diagram showing details of an inverter control unit according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 위에서 설명한 인버터 제어부(150)의 세부 구성이 도시되어 있고, 여기에 제1모터(210) 및 이 제1모터(210)와 병렬로 연결되는 제2모터(220)를 포함하는 모터부(200)가 함께 표현되어 있다.3, a detailed configuration of the inverter control unit 150 is shown and includes a first motor 210 and a second motor 220 connected in parallel with the first motor 210 And the motor unit 200 are shown together.

또한, 각각 제1모터(210) 및 제2모터(220)에 흐르는 전류를 검출하는 제1 상전류검출부(E) 및 제2 상전류 검출부(E')가 함께 표현되어 있다. 이러한 제1 상전류검출부(E) 및 제2 상전류 검출부(E')를 통하여, 제1모터(210) 및 제2모터(220)의 위치(위치 각) 및 속도의 차이를 센서리스(sensorless) 방식으로 검출할 수 있다.In addition, a first phase current detector E and a second phase current detector E 'for detecting a current flowing through the first motor 210 and the second motor 220 are represented, respectively. The difference between the position (position angle) and the speed of the first motor 210 and the second motor 220 is detected by a sensorless method through the first phase current detector E and the second phase current detector E ' Can be detected.

이러한 인버터 제어부(150)는 비례 적분 제어(Proportional Integral Control) 방식의 모터 제어 방법을 주로 이용할 수 있다. The inverter control unit 150 may mainly use a proportional integral control (PWM) motor control method.

즉, 이러한 비례 적분 제어 방식의 인버터 제어부(150)는, 속도 제어부(151), 전류 제어부(152), 구동신호(PWM) 생성부(153), 감지부(154) 및 공진 제어부(157)를 포함할 수 있다.That is, the inverter control unit 150 of the proportional plus integral control system includes a speed control unit 151, a current control unit 152, a drive signal PWM generation unit 153, a sensing unit 154, and a resonance control unit 157 .

이하, 이러한 구성에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, such a configuration will be described in detail.

먼저, 감지부(154)는, 제1모터(210) 및 제2모터(220)의 속도 및 위치를 감지하여, 도시하는 바와 같이, 제1모터(210)의 속도 및 위치 값을 출력할 수 있다.First, the sensing unit 154 senses the speed and position of the first motor 210 and the second motor 220 and outputs the speed and position value of the first motor 210 have.

속도 제어부(151)는 목표 속도(속도 지령치) 및 감지부(154)에서 감지된 제1모터(210)의 속도에 기초하여 목표 전류를 생성할 수 있다.The speed controller 151 can generate the target current based on the target speed (speed command value) and the speed of the first motor 210 sensed by the sensing unit 154. [

또한, 전류 제어부(152)는 이러한 속도 제어부(151)에서 출력되는 목표 전류(I*: 전류 지령치)에 기초하여 목표 전압(V*: 전압 지령치)을 생성할 수 있다.The current controller 152 can generate the target voltage V * (voltage command value) based on the target current I * (current command value) output from the speed controller 151.

구동신호 생성부(153)에서는 전류 제어부(152)에서 생성된 목표 전압(V*) 및 감지부(154)에서 감지된 제1모터(210)의 위치에 기초하여 구동 신호(PWM 신호)를 생성할 수 있다.The driving signal generating unit 153 generates a driving signal PWM signal based on the target voltage V * generated by the current controller 152 and the position of the first motor 210 sensed by the sensing unit 154 can do.

이러한 구동 신호(PWM 신호)에 의하여 인버터(140)에서는 구동 전압(Vabc)이 생성되고, 이러한 구동 전압(Vabc)에 의하여 제1모터(210) 및 제2모터(220)는 구동될 수 있다.The drive voltage Vabc is generated in the inverter 140 by the drive signal (PWM signal), and the first motor 210 and the second motor 220 can be driven by the drive voltage V abc .

그리고, 공진 제어부(157)에서는 제1모터(210) 및 제2모터(220)의 속도 및 위치의 차이를 추정하여 보상 전류를 생성하여 전류 제어부(152) 측에 보상할 수 있다.The resonance controller 157 can estimate the difference between the speed and the position of the first motor 210 and the second motor 220 and generate a compensation current to compensate the current controller 152.

이때, 보상 전류는 제1모터(210) 및 제2모터(220)의 속도의 차이와 위치의 차이를 서로 곱한 값일 수 있다.At this time, the compensation current may be a value obtained by multiplying the difference between the speeds of the first motor 210 and the second motor 220 and the difference in position.

한편, 보상 전류는 제1모터(210) 및 제2모터(220)의 속도의 차이와 위치의 차이를 곱한 값에 비례 게인(K)을 곱한 값일 수 있다.On the other hand, the compensation current may be a value obtained by multiplying the difference between the speeds of the first motor 210 and the second motor 220 by the difference of the position and the proportional gain K.

여기서, 보상 전류는 제1모터(210)의 구동에 댐핑 토크를 발생시키는 값일 수 있다.Here, the compensation current may be a value that generates a damping torque for driving the first motor 210. [

이때, 공진 제어부(157)는, 제1모터(210) 및 제2모터(220)의 속도 및 위치의 차이를 추정하는 추정부(159) 및 이 추정부(159)에서 추정된 속도 및 위치의 차이값에 비례 게인(K)을 곱하여 보상 전류를 생성하여 전류 제어부(152) 측에 주입하는 공진 억제 제어부(158)를 포함할 수 있다.The resonance control unit 157 includes an estimation unit 159 for estimating the difference between the speed and the position of the first motor 210 and the second motor 220, And a resonance suppression control unit 158 for multiplying the difference value by a proportional gain K to generate a compensation current and inject it into the current control unit 152 side.

이와 같은 과정에서 생성되는 보상 전류는, 전류 제어부(152)의 d축 전류 측에 인가될 수 있다.The compensation current generated in this process can be applied to the d-axis current side of the current controller 152. [

여기서, d축은 회전 동기 좌표계에서의 하나의 축을 의미하는 것으로서, 회전 동기 좌표계에서는 3상의 정보를 두 직교 좌표(d축 및 q축)로 표현한다.Here, the d-axis means one axis in the rotation synchronous coordinate system. In the rotation synchronous coordinate system, the three-phase information is represented by two orthogonal coordinates (d-axis and q-axis).

이와 같이 전류 제어부(152)에 인가되는 보상 전류(전류 레퍼런스)는 마스터 모터인 제1모터(210)를 구동하기 위한 구동 제어 값의 d축에 직접 보상함으로써 댐핑(Damping) 효과를 얻게 하고, 이로써 전체 시스템의 안정화를 도모할 수 있다.Thus, the compensation current (current reference) applied to the current control unit 152 is directly compensated for the d-axis of the drive control value for driving the first motor 210, which is the master motor, to obtain a damping effect, The entire system can be stabilized.

한편, 제1모터(210) 및 제2모터(220)의 속도 및 위치를 감지하는 감지부(154)는 센서리스 방식 또는 센서 방식으로 구현될 수 있다.Meanwhile, the sensing unit 154 for sensing the speed and position of the first motor 210 and the second motor 220 may be realized by a sensorless method or a sensor method.

먼저, 센서를 포함하지 않는 센서리스 방식으로 구현하는 경우에는, 상전류 검출부(E)를 이용하여 감지된 전류를 이용하여 속도 및 위치를 추정할 수 있다.First, in the case of a sensorless method that does not include a sensor, the velocity and position can be estimated using the current sensed by the phase current detector E.

즉, 이러한 감지부(154)는 제1모터(210)를 구동하는 제1전류를 감지하는 제1상전류 검출부(E), 제2모터(220)를 구동하는 제2전류를 감지하는 제2상전류 검출부(E') 및 제1전류 및 제2전류를 이용하여 속도 및 위치를 추정하는 추정부(155)를 포함할 수 있다.That is, the sensing unit 154 includes a first phase current detector E for sensing a first current for driving the first motor 210, a second phase current detector E for sensing a second current for driving the second motor 220, And a estimating unit 155 estimating a velocity and a position using the detecting unit E 'and the first current and the second current.

도시하는 바와 같이, 추정부(155)를 통하여 감지부(154)에서 추정된 제1모터(210)의 속도 및 위치(위치 각) 값 중에서, 속도 값은 각각 속도 지령치에 더해져서 속도 제어부(151)로 인가되고, 위치 값은 구동신호 생성부(153)로 피드백될 수 있다.As shown in the figure, among the speed and position (position angle) values of the first motor 210 estimated by the sensing unit 154 through the estimating unit 155, the speed values are added to the speed command values, And the position value may be fed back to the driving signal generation unit 153. [

한편, 위에서 언급한 바와 같이, 감지부(154)는 센서 방식으로 구현될 수도 있다.Meanwhile, as described above, the sensing unit 154 may be implemented in a sensor manner.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 인버터 제어부의 세부를 나타내는 블럭도이다.4 is a block diagram showing details of an inverter control unit according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 센서 방식으로 구현된 감지부(154)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the sensing unit 154 includes a sensor.

즉, 감지부(154)는 제1모터(210)의 위치 각을 감지하는 제1위치센서(F) 및 제2모터(220)의 위치 각을 감지하는 제2위치센서(F'), 그리고 이러한 제1위치센서(F) 및 제2위치센서로(F')부터 감지된 값을 이용하여 속도를 연산하는 속도 연산부(156)를 포함할 수 있다.That is, the sensing unit 154 includes a first position sensor F for sensing the position angle of the first motor 210 and a second position sensor F 'for sensing the position angle of the second motor 220, And a speed calculator 156 for calculating the speed using the sensed values from the first position sensor F and the second position sensor F '.

도시하는 바와 같이, 속도 연산부(156)를 통하여 감지부(154)에서 연산된 제1모터(210)의 속도 값은 각각 속도 지령치에 더해져서 속도 제어부(151)로 인가되고, 제1위치센서(F) 및 제2위치센서(F')에서 감지된 위치 값은 구동신호 생성부(153)로 피드백될 수 있다.As shown in the figure, the velocity values of the first motor 210 computed by the sensing unit 154 through the velocity computation unit 156 are applied to the speed control unit 151 in addition to the speed command values, respectively, F and the second position sensor F 'may be fed back to the drive signal generator 153. [

그 외에 다른 부분은 도 3을 참조하여 설명한 사항이 동일하게 적용될 수 있으므로, 반복되는 설명은 생략한다.The remaining parts are the same as those described with reference to FIG. 3, and therefore repeated description will be omitted.

이상 설명한 바와 같이, 하나의 인버터(140)로 두 개의 모터(210, 220)를 동시에 운전 시, 제어를 행하고 있는 모터(제1모터: 210)의 d축에 두 모터(210, 220)의 위치 각의 차이와 속도의 차이를 곱한 값에 비례하는 전류를 전류 레퍼런스로 주입함으로써 공진을 억제할 수 있다. 따라서, 하나의 인버터(140)를 이용하여 두 모터(210, 220)를 안정적으로 제어할 수 있다.As described above, when the two motors 210 and 220 are simultaneously driven by one inverter 140, the position of the two motors 210 and 220 on the d axis of the motor (first motor 210) Resonance can be suppressed by injecting a current proportional to a value obtained by multiplying the difference between the angles and the speed difference to the current reference. Accordingly, the two motors 210 and 220 can be stably controlled by using one inverter 140. FIG.

이하, 이러한 공진 억제의 원리를 도출하는 과정 및 그로 인한 효과를 상세히 설명한다.Hereinafter, the process of deriving the principle of resonance suppression and the effect thereof will be described in detail.

도 2에서 도시한 바와 같이, 두 개의 모터(210, 220)를 하나의 인버터(140)를 이용하여 동작시킬 경우, 전체 시스템의 고유 특성에 의하여 공진이 발생할 수 있다.As shown in FIG. 2, when two motors 210 and 220 are operated using one inverter 140, resonance may occur due to inherent characteristics of the entire system.

이때, 두 모터(210, 220) 중 마스터 모터(210; 제1모터)는 인버터(140) 및 인버터 제어부(150)에 의하여 제어되나, 제어되지 않는 슬레이브 모터(220; 제2모터)의 경우에는 제2모터(220)의 운전이 불안정하게 이루어지다가 발산하는 문제가 발생할 수 있다.At this time, the master motor 210 (the first motor) of the two motors 210 and 220 is controlled by the inverter 140 and the inverter control unit 150, but in the case of the slave motor 220 (the second motor) There may arise a problem that the operation of the second motor 220 becomes unstable and divergence occurs.

예를 들어, 두 모터(210, 220) 사이의 속도의 차이가 점점 커지고, 슬레이브 모터인 제2모터(220)의 상전류가 점점 발산하다가 결국에는 멈추어버리는 문제가 발생할 수 있다.For example, the difference in speed between the two motors 210 and 220 gradually increases, and the phase current of the second motor 220, which is a slave motor, gradually diverges and eventually stops.

이와 같이 두 개의 모터(210, 220)를 하나의 인버터(140)를 이용하여 동작시킬 경우, 전체 시스템의 동적 특성은 수학식 1에서 나타내는 기계 방정식과 같다. When the two motors 210 and 220 are operated by one inverter 140, the dynamic characteristics of the entire system are expressed by Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1에서, J2는 제2모터(220)의 관성모멘트이고, B2는 제2모터(220)에 연결된 전체 시스템의 감쇄 계수이다. 여기서, J2는 제2모터(220)에 연결된 전체 시스템, 즉, 팬, 회전축, 등을 포함한 모터 전체의 관성모멘트를 의미한다.In Equation 1, J 2 is the moment of inertia of the second motor 220, and B 2 is the damping coefficient of the overall system connected to the second motor 220. Here, J 2 denotes the moment of inertia of the entire motor including the entire system connected to the second motor 220, that is, the fan, the rotary shaft, and the like.

또한, ωmd는 ωm2 - ωm1로서, 즉, 두 모터의 각속도의 차이를 의미하고, p는 모터의 극쌍(pole Pair; 극수/2)을 의미한다.Further, ω md denotes ω m 2 - ω m1 , that is, a difference between angular velocities of two motors, and p denotes a pole pair (pole number / 2) of the motor.

그리고, ωr은 전기적 회전 속도를 의미하며, 이는 전기적 입장에서의 각속도를 말한다. 즉, 전기 주파수 및 모터의 극 수가 고려된다. 예를 들어 4극 모터의 기계 주파수가 60 Hz라면 전기 주파수는 120 Hz(ωr = ωm * 모터 극 수 /2)이다.And, ω r means the electrical rotation speed, which is the angular speed in the electrical position. That is, the electric frequency and the pole number of the motor are considered. For example, if the mechanical frequency of a four-pole motor is 60 Hz, the electrical frequency is 120 Hz (ω r = ω m * number of motor poles / 2).

수학식 1에서, θmd는 두 모터의 위치 각 차이이고, Rs는 스테이터(stator)의 저항, Td는 외부에서 가해지는 외란 토크(disturbance torque), Ls는 모터의 상 인덕턴스(phase inductance), λf은 영구자석으로부터의 자속 쇄교수(flux linkage from permanent magnet),

Figure pat00002
는 모터 1의 동기 좌표계(synchronous reference frame)에서의 모터 1의 d축 전류, 그리고 α는 아래 수학식 2와 같다.In Equation 1, θ md is the difference in position angles of two motors, R s is the resistance of the stator, T d is the disturbance torque externally applied, L s is the phase inductance of the motor ), λ f is the flux linkage from the permanent magnet,
Figure pat00002
Is the d-axis current of the motor 1 in the synchronous reference frame of the motor 1, and?

Figure pat00003
Figure pat00003

이러한 수학식 1은 질량, 댐퍼 등을 포함하는 전형적인 두 모터의 거동을 나타내는 수식이며, 댐핑이 충분하지 않을 경우, θd(두 모터의 위치 각 차이)는 외란에 의하여 증폭된다.Equation (1) is a formula representing the behavior of two typical motors including mass, damper, and the like. When damping is not sufficient,? D (difference in position angles of two motors) is amplified by disturbance.

이때, 시스템이 발산하지 않고 안정성을 가지도록 하기 위하여, 수학식 1에서,

Figure pat00004
항이 댐핑 토크(damping torque)를 발생시키도록 제어할 수 있다.At this time, in order to ensure that the system does not diverge and has stability, in Equation (1)
Figure pat00004
So as to generate a damping torque.

즉, 여기서 d축 전류(id)를 마치 시스템의 댐핑 효과를 내도록 아래의 수학식 3 내지 수학식 5와 같이 제어하면 시스템에 댐퍼(Damper)가 추가되는 효과를 얻을 수 있으며 시스템의 안정화가 가능하다.That is, if the d-axis current (i d ) is controlled as shown in Equations (3) to (5) below to provide a damping effect of the system, an effect of adding a damper to the system can be obtained, Do.

이와 같이, 마스터 모터(제1모터)의 d축 전류에 의하여 생성되는 슬레이브 모터(제2모터)의 토크를 이용하여 수학식 3 내지 5에서 나타내는 바와 같이 추가적인 댐핑 토크를 생성할 수 있다.As described above, the torque of the slave motor (second motor) generated by the d-axis current of the master motor (first motor) can be used to generate additional damping torque as shown in Equations 3 to 5. [

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Figure pat00007

즉, 댐핑 토크의 지령치(T*damp)는 등가 댐핑 계수(Beq; 위치 차이의 함수로 표현)와 속도의 차이(제1모터의 속도 - 제2모터의 속도; ωd)의 곱인데, 모터에서 이 댐핑 토크를 KT * 위치 차이 * id로 나타낼 수 있다(만들어낼 수 있다).That is, the command value of the damping torque (T * damp) is an equivalent damping coefficient (B eq; as a function of the position difference) and the difference in speed; inde product of (the speed of the first motor speed of the second motor ω d), At the motor, this damping torque can be represented by K T * position difference * i d .

여기서, KT는 모터의 토크 상수이다(모터가 설계될 때 결정되는 값).Where K T is the torque constant of the motor (a value determined when the motor is designed).

이러한 수식으로부터 시스템의 댐핑 전류, 댐핑 토크 및 댐핑 계수는 하기의 도 5와 같이 해석될 수 있다.From this equation, the damping current, damping torque and damping coefficient of the system can be interpreted as shown in FIG. 5 below.

도 5는 도 2와 같은 시스템의 댐핑 전류, 댐핑 토크 및 댐핑 계수를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the damping current, the damping torque, and the damping coefficient of the system shown in Fig.

도 5에서, TL1과 TL2는 각각 로드 토크(Load Torque) 1, 2를 나타낸다. 이는 각 모터에 걸리는 부하 토크를 의미한다. 또한, 도 5의 (a)는 TL1과 TL2가 같을 경우, (b)는 TL1이 TL2보다 클 경우, (c)는 TL1보다 TL2이 클 경우를 나타낸다.In FIG. 5, T L1 and T L2 represent load torques 1 and 2, respectively. This means the load torque applied to each motor. In addition, (a) of Figure 5 when the T T L1 and L2 be the same, (b) if a T L1 is greater than L2 T, (c) shows a case where T is greater than T L1 L2.

여기서, 부하 차이에 따라 모터의 위치 각의 평균 차이가 발생할 수 있으며, 부하에 따라 평균치가 양이 될 수도 있고 음이 될 수도 있다. 즉, TL1이 더 크면 도 5에서 θd가 +방향으로 이동하고, TL2가 더 크면 θd가 -방향으로 이동하는 것이다.Here, an average difference of the position angles of the motors may occur depending on the load difference, and the average value may be positive or negative depending on the load. That is, if T L1 is larger, θ d moves in the + direction in FIG. 5, and if T L2 is larger, θ d moves in the minus direction.

도 5의 첫 번째 그래프는, 시스템 맥동이 정현파 형태로 맥동할 경우, θd가 ωn의 공진 주기로 맥동하는 모습이고(sin 함수 형태), 세 번째 그래프는 θd를 이를 미분한 형태이므로 코사인(cos) 함수 형태이다.If also the pulsation in the first graph, the system pulse wave sine wave of 5, since θ d is a view of the pulsation cycle of the resonance of the ω n (sin function type), and the third graph form of a fine powder of θ d them cos ( cos) function.

또한, 도 5의 두 번째 그래프에서, 제1모터의 d축 전류(id1)의 지령치(i* d1)는 수학식 5로부터 sin*cos의 형태이므로, 맥동 주파수의 두 배로 주입하여야 함을 나타내고 있다. 5, the command value (i * d1 ) of the d-axis current (i d1 ) of the first motor is in the form of sin * cos from the equation (5) have.

이와 같이 전류 지령치를 주입할 경우 댐핑 효과는, 도 5의 가장 아래의 그래프에서 도시하는 바와 같이, 수학식 4에 의해, 댐핑 계수도 시간에 따라 변하는 형태의 댐핑 토크가 생성된다는 의미를 나타내고 있다. As shown in the graph at the bottom of Fig. 5, the damping effect in the case of injecting the current command value as described above implies that the damping torque of the form in which the damping coefficient also changes with time is expressed by Equation (4).

이상 설명한 바와 같이, 제어하고자 하는 모터(모터 1; 210)의 d축 전류를 속도 차이와 위치 각 차이의 곱으로 인가할 경우 항상 속도의 방향과 같은 방향으로 토크가 작용함을 알 수 있고, 이 토크는 속도에 비례하므로 댐핑력(damping force)으로 작용할 수 있다. 또한, 이러한 댐핑력은 두 모터의 부하의 차이가 나더라도 항상 속도의 부호와 일치한다.As described above, when the d-axis current of the motor (the motor 1) 210 to be controlled is applied as a product of the difference in speed and the difference in position angle, it can be seen that the torque always acts in the same direction as the direction of the speed. The torque is proportional to the speed and can act as a damping force. Also, this damping force always agrees with the sign of speed, even if there is a difference in load between the two motors.

도 6 내지 도 8은 상술한 본 발명에 의한 제어에 따른 공진 감소 효과를 나타내고 있다. 구체적으로, 도 6은 본 발명의 공진 제어를 수행하지 않을 때의 파형을 나타내고, 도 7은 본 발명의 공진 제어를 수행할 때의 파형을 나타낸다. 또한, 도 8은 본 발명의 공진 제어 적용 시의 부하 변동 특성의 파형을 나타낸다.Figs. 6 to 8 show the resonance reduction effect according to the control according to the present invention described above. Specifically, FIG. 6 shows waveforms when the resonance control of the present invention is not performed, and FIG. 7 shows waveforms when the resonance control of the present invention is performed. 8 shows the waveform of the load variation characteristic at the time of application of the resonance control of the present invention.

먼저, 도 6을 참조하면, (a) 그래프와 같이, 델타 함수 형의 외란 토크가 인가된 경우를 가정한다.First, referring to FIG. 6, it is assumed that a disturbance torque of a delta function type is applied as shown in the graph (a).

이때, 외란 토크가 인가될 때부터 (b) 그래프와 같이, 두 모터 사이의 속도 차이가 점점 커짐을 알 수 있다.At this time, it can be seen that the speed difference between the two motors becomes gradually larger as shown in the graph (b) from when the disturbance torque is applied.

도 6의 (c)는 마스터 모터(제1모터; 210)의 상전류를 나타내는 것으로서, 외란 노크 인가 이후에도 일정하게 전류가 제어되는 것을 알 수 있다.6C shows the phase current of the master motor (first motor) 210. It can be seen that the current is constantly controlled even after the disturbance knocking is applied.

그러나, 도 6의 (d)를 참조하면, 슬레이브 모터(제2모터; 220)의 상전류는 외란 토크 인가시부터 점점 커져서 발산하는 것을 볼 수 있다.6 (d), it can be seen that the phase current of the slave motor (second motor) 220 gradually increases and diverges from the moment the disturbance torque is applied.

한편, 도 7을 참조하면, 도 6(a)과 동일하게 외란 토크가 인가되었을 때, 두 모터(210, 220) 사이의 속도 차이는 (b)에서와 같이 점점 감소하여 제어되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, when the disturbance torque is applied as in FIG. 6 (a), the speed difference between the two motors 210 and 220 is gradually decreased as shown in (b) .

즉, 슬레이브 모터(제2모터; 220)의 상전류(d) 또한 마스터 모터(제1모터; 210)의 상전류(c)와 같이 일정하게 제어되는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the phase current d of the slave motor (the second motor) 220 is also controlled to be constant as the phase current c of the master motor (the first motor 210).

여기서, 도 7의 (e)는 마스터 모터(210)의 d축 보상 전류를 나타내는 것으로, 외란 토크 인가시에 크게 인가되어 점점 작아지는 것을 볼 수 있다.Here, FIG. 7E shows the d-axis compensation current of the master motor 210, which is applied largely at the time of application of the disturbance torque, and can be seen to be gradually reduced.

이와 같이, 위에서 설명한 바와 같은 d축 보상 전류를 마스터 모터(210)의 제어에 주입함으로써 외란 토크가 인가되어도 두 모터(210, 220) 사이의 속도 차이는 커지지 않고 일정하게 제어되거나 또는 점점 작아지는 것을 알 수 있다.Thus, even if the disturbance torque is applied by injecting the d-axis compensation current as described above into the control of the master motor 210, the speed difference between the two motors 210 and 220 is controlled not to be increased, Able to know.

도 8(a)은 비동기식 부하 변경에 따른 토크 응답 차이를 나타낸다. 즉, 실질적으로 두 모터(210, 220)에 서로 다른 시간에 서로 다른 부하가 더해지거나 감소하는 경우 이에 따른 토크 응답 차이를 나타낸다.8 (a) shows the torque response difference due to the asynchronous load change. That is, it shows the torque response difference resulting from the fact that different loads are added to or subtracted from two motors 210 and 220 at substantially different times.

이와 같이, 두 모터(210, 220) 사이에 부하가 변경될 경우에 (b)에서와 같이 두 모터(210, 220) 사이의 속도 차이가 발생할 수 있다.In this way, when the load is changed between the two motors 210 and 220, a speed difference between the two motors 210 and 220 may occur as in (b).

이때, 마스터 모터(210)의 상전류는 (c)와 같이 나타나고, 슬레이브 모터(220)의 상전류는 (d)와 같이 나타날 수 있다.At this time, the phase current of the master motor 210 appears as (c), and the phase current of the slave motor 220 appears as (d).

본 발명에 의한 공진 제어에 의하면, 마스터 모터(210)의 d축 보상 전류가 도 8의 (e)와 같이 주입될 수 있으며, 이에 따라 위의 (b)에서 도시하는 바와 같이, 두 모터(210, 220) 사이의 속도 차이는 곧 제어되어 작아짐을 알 수 있다.According to the resonance control according to the present invention, the d-axis compensation current of the master motor 210 can be injected as shown in (e) of FIG. 8, , 220) is controlled and becomes smaller.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

100: 전력 변환 장치 110: 정류부
120: 컨버터 130: 컨버터 제어부
140: 인버터 150: 인버터 제어부
151: 속도 제어부 152: 전류 제어부
153: 구동신호(PWM) 생성부 154: 감지부
157: 공진 제어부 200: 모터부
210: 제1모터(마스터 모터) 220: 제2모터(슬레이브 모터)
100: power converter 110: rectifying part
120: converter 130: converter control unit
140: inverter 150: inverter controller
151: speed control unit 152: current control unit
153: drive signal PWM generation unit 154:
157 resonance control section 200:
210: first motor (master motor) 220: second motor (slave motor)

Claims (12)

제1모터 및 상기 제1모터와 병렬로 연결되는 제2모터를 포함하는 모터부;
상기 모터부를 구동하기 위한 구동 신호를 출력하는 인버터; 및
상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고,
상기 인버터 제어부는,
상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도 및 위치를 감지하는 감지부;
목표 속도 및 상기 감지부에서 감지된 상기 제1모터의 속도에 기초하여 목표 전류를 생성하는 속도 제어부;
상기 목표 전류에 기초하여 목표 전압을 생성하는 전류 제어부;
상기 생성된 목표 전압 및 상기 감지부에서 감지된 상기 제1모터의 위치에 기초하여 구동 신호를 생성하는 구동신호 생성부; 및
상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도 및 위치의 차이를 추정하여 보상 전류를 생성하여 상기 전류 제어부 측에 보상하는 공진 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 장치.
A motor unit including a first motor and a second motor connected in parallel with the first motor;
An inverter for outputting a drive signal for driving the motor unit; And
And an inverter control unit for controlling the inverter,
The inverter control unit includes:
A sensing unit sensing a speed and a position of the first motor and the second motor;
A speed control unit for generating a target current based on a target speed and a speed of the first motor sensed by the sensing unit;
A current controller for generating a target voltage based on the target current;
A drive signal generator for generating a drive signal based on the generated target voltage and the position of the first motor sensed by the sensing unit; And
And a resonance controller for generating a compensation current by estimating the difference between the speed and the position of the first motor and the second motor and compensating the generated current to the current control unit.
제1항에 있어서, 상기 보상 전류는 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도의 차이와 위치의 차이를 곱한 값인 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 장치.The driving apparatus for a parallel driving motor according to claim 1, wherein the compensation current is a value obtained by multiplying a speed difference between the first motor and the second motor by a difference in position. 제2항에 있어서, 상기 보상 전류는 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도의 차이와 위치의 차이를 곱한 값에 비례 게인을 곱한 값인 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 장치.3. The driving apparatus for a parallel driving motor according to claim 2, wherein the compensation current is a value obtained by multiplying a difference between a speed difference between the first motor and the second motor by a position difference and a proportional gain. 제1항에 있어서, 상기 보상 전류는 제1모터의 구동에 댐핑 토크를 발생시키는 값인 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 장치.The driving apparatus for a parallel running motor according to claim 1, wherein the compensation current is a value for generating a damping torque in driving the first motor. 제1항에 있어서, 상기 공진 제어부는,
상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도 및 위치의 차이를 추정하는 추정부; 및
상기 추정된 속도 및 위치의 차이값에 비례 게인을 곱하여 보상 전류를 생성하여 상기 전류 제어부 측에 주입하는 공진 억제 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 장치.
The resonator according to claim 1,
An estimator for estimating a difference between a speed and a position of the first motor and the second motor; And
And a resonance suppression control unit for multiplying a difference between the estimated speed and the position by a proportional gain to generate a compensation current and injecting the compensation current into the current control unit.
제1항에 있어서, 상기 보상 전류는, 상기 전류 제어부의 d축 전류 측에 인가되는 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 장치.The driving apparatus for a parallel operation motor according to claim 1, wherein the compensation current is applied to the d-axis current side of the current control section. 제1항에 있어서, 감지부는,
상기 제1모터를 구동하는 제1전류를 감지하는 제1상전류 검출부;
상기 제2모터를 구동하는 제2전류를 감지하는 제2상전류 검출부; 및
상기 제1전류 및 제2전류를 이용하여 속도 및 위치를 추정하는 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 장치.
The apparatus according to claim 1,
A first phase current detector for sensing a first current for driving the first motor;
A second phase current detector for sensing a second current for driving the second motor; And
And estimating a speed and a position using the first current and the second current.
제1항에 있어서, 감지부는,
상기 제1모터의 위치를 감지하는 제1위치센서;
상기 제2모터의 위치를 감지하는 제2위치센서; 및
상기 제1위치센서 및 제2위치센서로부터 감지된 값을 이용하여 속도를 연산하는 속도 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 장치.
The apparatus according to claim 1,
A first position sensor for sensing a position of the first motor;
A second position sensor for sensing a position of the second motor; And
And a speed calculator for calculating a speed using a value sensed by the first position sensor and the second position sensor.
제1모터 및 상기 제1모터와 병렬로 연결되는 제2모터를 포함하는 모터부를 구동하는 방법에 있어서,
상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도 및 위치를 감지하는 단계;
목표 속도 및 상기 감지된 제1모터의 속도에 기초하여 목표 전류를 생성하는 단계;
상기 목표 전류에 기초하여 목표 전압을 생성하는 단계;
상기 생성된 목표 전압 및 상기 감지된 상기 제1모터의 위치에 기초하여 구동 신호를 생성하는 단계; 및
상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도 및 위치의 차이를 추정하여 보상 전류를 생성하여 상기 목표 전류에 보상하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 방법.
A method of driving a motor unit including a first motor and a second motor connected in parallel with the first motor,
Sensing a speed and a position of the first motor and the second motor;
Generating a target current based on the target speed and the sensed speed of the first motor;
Generating a target voltage based on the target current;
Generating a drive signal based on the generated target voltage and the sensed position of the first motor; And
And compensating for the target current by generating a compensation current by estimating the difference between the speed and the position of the first motor and the second motor.
제9항에 있어서, 상기 보상 전류는 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 속도의 차이와 위치의 차이를 곱한 값에 비례 게인을 곱한 값인 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 방법.10. The driving method of a parallel driving motor according to claim 9, wherein the compensation current is a value obtained by multiplying a difference between a speed difference between the first motor and the second motor by a position difference and a proportional gain. 제10항에 있어서, 상기 보상 전류는, 상기 목표 전류의 d축 전류에 보상되는 것을 특징으로 하는 병렬 운전 모터의 구동 방법.The driving method of a parallel operation motor according to claim 10, wherein the compensation current is compensated for a d-axis current of the target current. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 구동 장치를 포함하거나 또는 제9항 내지 제11항의 구동 방법에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.An air conditioner comprising the driving device according to any one of claims 1 to 8 or driven by the driving method according to any one of claims 9 to 11.
KR1020170037433A 2017-03-24 2017-03-24 Apparatus for driving parallel motors and air conditioner including the same KR101911265B1 (en)

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