KR20190035378A - 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류부와, 정류부의 출력단에 배치되는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터의 양단의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터와, dc단 커패시터 양단의 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, dc단 전압 검출부에서 검출된 dc단 전압과, 출력 전류 검출부에서 검출된 출력 전류에 기초하여, 정류부에 입력되는 입력 전류를 추정하고, 추정된 입력 전류에 기초하여, 모터의 속도 지령치를 제한하고, 제한된 속도 지령치에 기초하여, 모터가 구동되도록 제어하는 인버터 제어부를 포함한다. 이에 따라, 모터 구동장치 내의 회로 소자의 소손을 방지할 수 있게 된다.

Description

모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스{Motor driving apparatus and home appliance including the same}
본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모터 구동장치 내의 회로 소자의 소손을 방지할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.
모터 구동장치는, 모터를 구동하기 위한 장치로서, 홈 어플라이언스 내의 압축기 등을 구동하기 위해 사용된다.
한편, 부하 변동이 큰 압축기 구동시, 입력 전압이 낮아지는 경우 입력 전류가 커지게 되며, 이에 따라, 모터 구동장치 내의 회로 소자의 소손 가능성이 높아지는 문제가 있다.
특히, 모터 구동장치 내에서, 스위칭 소자 없이, 정류부로 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 경우, 입력 전류 검출부가 배치되지 않으므로, 입력 전류의 변동에 따라, 모터 구동장치 내의 회로 소자의 소손 가능성이 더욱 높아지게 된다.
본 발명의 목적은, 모터 구동장치 내의 회로 소자의 소손을 방지할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.
본 발 명의 다른 목적은, 입력 전류 검출부를 구비하지 않는 모터 구동장치에서 입력 전류 추정을 간단하게 수행할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류부와, 정류부의 출력단에 배치되는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터의 양단의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터와, dc단 커패시터 양단의 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, dc단 전압 검출부에서 검출된 dc단 전압과, 출력 전류 검출부에서 검출된 출력 전류에 기초하여, 정류부에 입력되는 입력 전류를 추정하고, 추정된 입력 전류에 기초하여, 모터의 속도 지령치를 제한하고, 제한된 속도 지령치에 기초하여, 모터가 구동되도록 제어하는 인버터 제어부를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 홈 어플라이언스는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류부와, 정류부의 출력단에 배치되는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터의 양단의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터와, dc단 커패시터 양단의 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, dc단 전압 검출부에서 검출된 dc단 전압과, 출력 전류 검출부에서 검출된 출력 전류에 기초하여, 정류부에 입력되는 입력 전류를 추정하고, 추정된 입력 전류에 기초하여, 모터의 속도 지령치를 제한하고, 제한된 속도 지령치에 기초하여, 모터가 구동되도록 제어하는 인버터 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류부와, 정류부의 출력단에 배치되는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터의 양단의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터와, dc단 커패시터 양단의 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, dc단 전압 검출부에서 검출된 dc단 전압과, 출력 전류 검출부에서 검출된 출력 전류에 기초하여, 정류부에 입력되는 입력 전류를 추정하고, 추정된 입력 전류에 기초하여, 모터의 속도 지령치를 제한하고, 제한된 속도 지령치에 기초하여, 모터가 구동되도록 제어하는 인버터 제어부를 포함함으로써, 모터 구동장치 내의 회로 소자의 소손을 방지할 수 있게 된다.
한편, 입력 전류 검출부를 구비하지 않는 모터 구동장치에서 입력 전류 추정을 간단하게 수행할 수 있게 된다.
나아가, 입력 전류 검출부 등을 구비하지 않아도 되므로, 모터 구동장치가 장착되는 회로 기판의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 홈 어플라이언스의 일예인 냉장고를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 냉장고의 도어를 개방한 사시도이다.
도 3은 도 2의 제빙기를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 냉장고의 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 냉장고 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도 6은 도 5의 압축기 구동부의 내부 회로도의 일예이다.
도 7은 도 6의 인버터 제어부 내부의 일예를 도시하는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 모터 구동장치의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도 9 내지 도 11은 도 8의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 홈 어플라인스의 다른 예인 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 13은 도 12의 실외기와 실내기의 개략도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 홈 어플라이언스의 일예인 냉장고를 도시한 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고(100)는, 도시되지는 않았지만 냉동실 및 냉장실로 구획된 내부공간을 가지는 케이스(110)와, 냉동실을 차폐하는 냉동실 도어(120)와 냉장실을 차폐하는 냉장실 도어(140)에 의해 개략적인 외관이 형성된다.
그리고, 냉동실 도어(120)와 냉장실 도어(140)의 전면에는 전방으로 돌출형성되는 도어핸들(121)이 더 구비되어, 사용자가 용이하게 파지하고 냉동실 도어(120)와 냉장실 도어(140)를 회동시킬 수 있도록 한다.
한편, 냉장실 도어(140)의 전면에는 사용자가 냉장실 도어(140)를 개방하지 않고서도 내부에 수용된 음료와 같은 저장물을 취출할 수 있도록 하는 편의수단인 홈바(180)가 더 구비될 수 있다.
그리고, 냉동실 도어(120)의 전면에는 사용자가 냉동실 도어(120)를 개방하지 않고 얼음 또는 식수를 용이하게 취출할 수 있도록 하는 편의수단인 디스펜서(160)가 구비될 수 있고, 이러한 디스펜서(160)의 상측에는, 냉장고(100)의 구동운전을 제어하고 운전중인 냉장고(100)의 상태를 화면에 도시하는 컨트롤패널(210)이 더 구비될 수 있다.
한편, 도면에서는, 디스펜서(160)가 냉동실 도어(120)의 전면에 배치되는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 냉장실 도어(140)의 전면에 배치되는 것도 가능하다.
한편, 냉동실(미도시)의 내측 상부에는 냉동실 내의 냉기를 이용하여 급수된 물을 제빙하는 제빙기(190)와, 제빙기에서 제빙된 얼음이 이빙되어 담겨지도록 냉동실(미도시) 내측에 장착된 아이스 뱅크(195)가 더 구비될 수 있다. 또한, 도면에서는 도시하지 않았지만, 아이스 뱅크(195)에 담겨진 얼음이 디스펜서(160)로 낙하되도록 안내하는 아이스 슈트(미도시)가 더 구비될 수 있다. 제빙기(190)에 대해서는 도 3에서 후술하기로 한다.
컨트롤패널(210)은, 다수개의 버튼으로 구성되는 입력부(220), 및 제어 화면 및 작동 상태 등을 디스플레이하는 표시부(230)를 포함할 수 있다.
표시부(230)는, 제어 화면, 작동 상태 및 고내(庫內)온도 등의 정보를 표시한다. 예를 들어, 표시부(230)는 디스펜서의 서비스 형태(각얼음, 물, 조각얼음), 냉동실의 설정 온도, 냉장실의 설정 온도를 표시할 수 있다.
이러한 표시부(230)는, 액정 디스플레이(LCD), 발광다이오드(LED), 유기발광다이오드(OLED) 등 다양하게 구현될 수 있다. 또한, 표시부(230)는 입력부(220)의 기능도 수행 가능한 터치스크린(touch screen)으로 구현될 수도 있다.
입력부(220)는, 다수개의 조작 버튼을 구비할 수 있다. 예를 들어, 입력부(220)는, 디스펜서의 서비스 형태(각얼음, 물, 조각 얼음 등)를 설정하기 위한 디스펜서 설정버튼(미도시)과, 냉동실 온도설정을 위한 냉동실 온도설정 버튼(미도시)과, 냉동실 온도설정을 위한 냉장실 온도 설정 버튼(미도시) 등을 포함할 수 있다. 한편, 입력부(220)는 표시부(230)의 기능도 수행 가능한 터치스크린(touch screen)으로 구현될 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고는, 도면에 도시된 더블도어형(Double Door Type)에 한정되지 않으며, 원 도어형(One Door Type), 슬라이딩 도어형(Sliding Door Type), 커튼 도어형(Curtain Door Type) 등 그 형태를 불문하며, 후술하는 바와 같이, 냉동실 내측에 아이스 뱅크(195)와 아이스 뱅크(195)를 진동시키는 아이스 뱅크 진동부(175)가 배치되기만 하면 충분하다.
도 2는 도 1의 냉장고의 도어를 개방한 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 냉동실 도어(120)의 내측에는 냉동실(155)이, 냉장실 도어(140)의 내측에는 냉장실(157)이 배치된다.
냉동실(155)의 내측 상부에는 냉동실(155) 내의 냉기를 이용하여 급수된 물을 제빙하는 제빙기(190)와, 제빙기에서 제빙된 얼음이 이빙되어 담겨지도록 냉동실(미도시) 내측에 장착된 아이스 뱅크(195)와, 아이스 뱅크(195)를 진동시키는 아이스 뱅크 진동부(175), 및 디스펜서(160)가 배치된다. 또한, 도면에서는 도시하지 않았지만, 아이스 뱅크(195)에 담겨진 얼음이 디스펜서(160)로 낙하되도록 안내하는 아이스 슈트(미도시)가 더 배치될 수 있다.
도 3은 도 2의 제빙기를 도시한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 제빙기(190)는, 제빙을 위한 물을 담아서 일정한 형상의 얼음으로 만들기 위한 제빙 트레이(212)와, 제빙 트레이(212)로 물을 공급하는 급수부(213)와, 제빙된 얼음을 아이스뱅크(190)로 미끄러 떨어질 수 있도록 구비된 슬라이더(214)와, 제빙된 얼음을 제빙 트레이(212)에서 분리시키기 위한 히터(미도시)를 포함한다.
제빙 트레이(212)는 체결부(212a)에 의해 냉장고의 냉동실(155)에 체결될 수 있다.
또한, 제빙기(190)는, 이젝터(217)를 동작시키는 제빙 구동부(216)와, 제빙 구동부(216) 내에 구비되는 모터(미도시)와 축결합되어 제빙 트레이(212)에서 완전하게 제빙된 얼음을 아이스 뱅크(195)로 취출시키는 이젝터(217)를 더 포함한다.
제빙 트레이(212)는, 대략의 형상이 반원통 형상으로 이루어져 있으며, 제빙 트레이(212)의 내부면에는 얼음이 분리되어 취출될 수 있도록 구획돌기(212b)가 소정간격마다 형성된다.
또한, 이젝터(217)는, 제빙 트레이(212)의 중앙을 가로지르도록 형성되는 축(217a), 및 이젝터(217)의 축(217a) 측면으로는 형성되는 다수개의 이젝터 핀(217b)을 포함한다.
여기서, 각 이젝터 핀(217a)은, 제빙 트레이(212)의 구획돌기(212b)의 사이에 각각 위치된다.
이젝터 핀(217a)은 제조된 얼음을 아이스 뱅크(195)로 취출시키는 수단이다. 예를 들어, 이젝터 핀(217a)에 의해 이동된 얼음은 슬라이더(214)에 얹혀진 후 슬라이더(214)면을 따라 미끄러져 아이스 뱅크(195)로 떨어진다.
한편, 도면에서는 도시되지 않았지만, 히터(미도시)는 제빙 트레이(212)의 저면에 부착되며, 제빙 트레이(212)의 온도를 높여, 제빙 트레이(212)면에 고착된 얼음을 녹게 하여 얼음이 제빙 트레이(212)에서 분리되도록 하는 역할을 한다. 분리된 얼음은 이젝터(217)에 의해 아이스 뱅크(195)로 배출된다.
한편, 제빙기(190)는, 얼음을 제빙 트레이(212)에서 분리하기 전에, 하부에 위치된 아이스 뱅크(195)에 얼음이 가득 차 있는가의 여부(이하, ‘만빙 감지’라 칭함)를 감지하기 위한 광송신부(233)와 광수신부(234)를 더 포함할 수 있다.
광송신부(233)와 광수신부(234)는 제빙기(190) 하부에 배치되며, 적외선 센서, 또는 발광 다이오드(LED) 등을 이용하여 아이스 뱅크(195) 내에 소정 광을 송신, 수신할 수 있다.
예를 들어, 적외선 센서 타입이 사용되는 경우, 적외선 송신부(233)와 적외선 수신부(234)가 각각 제빙기(190) 하부에 구비된다. 만빙이 아닌 경우, 적외선 수신부(234)는 하이 레벨의 신호를 수신하며, 만빙인 경우 로우 레벨의 신호를 수신하게 된다. 이에 의해 메인 마이컴(310)은 만빙 여부를 판단하게 된다. 한편, 적외선 수신부(234)는 1개 이상 사용될 수 있으며, 도면에서는 2개로 도시한다.
한편, 광송신부(233)와 광수신부(234)는, 얼음 등에 의한 습기, 성에 등으로 부터 소자를 보호하기 위해, 제빙기(190)의 하부 케이스(219) 내에 매립된 구조로 구현될 수 있다.
광수신부(234)에서 수신된 신호는, 메인 마이컴(310)로 입력되며, 만빙인 경우, 메인 마이컴(310)은, 제빙 구동부(216)의 동작을 제어하여, 더 이상 얼음이 아이스 뱅크(195)로 취출되지 않도록 한다.
한편, 아이스 뱅크(195)의 하단에는 아이스 뱅크(195)를 진동시키는 아이스 뱅크 진동부(175)를 배치할 수 있다. 도면에서는, 아이스 뱅크(195)의 하단에 아이스 뱅크 진동부(175)를 배치하나 이에 한정되지 않으며, 아이스 뱅크(195)를 진동시킬 수 있다면, 측면 등 인접한 어느 위치에라도 관계없다.
도 4는 도 1의 냉장고의 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 냉장고(100)는, 압축기(112)와, 압축기(112)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(116)와, 응축기(116)에서 응축된 냉매를 공급받아 증발시키되, 냉동실(미도시)에 배치되는 냉동실 증발기(122)와, 냉동실 증발기(122)에 공급되는 냉매를 팽창시키는 냉동실 팽창밸브(132)를 포함할 수 있다.
한편, 도면에서는, 하나의 증발기를 사용하는 것으로 예시하나, 냉장실과 냉동실에 각각의 증발기를 사용하는 것도 가능하다.
즉, 냉장고(100)는, 냉장실(미도시)에 배치되는 냉장실 증발기(미도시) , 응축기(116)에서 응축된 냉매를 냉장실 증발기(미도시) 또는 냉동실 증발기(122)에 공급하는 3방향 밸브(미도시)와, 냉장실 증발기(미도시)에 공급되는 냉매를 팽창시키는 냉장실 팽창밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 냉장고(100)는 증발기(122)를 통과한 냉매가 액체와 기체로 분리되는 기액 분리기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 냉장고(100)는, 냉동실 증발기(122)를 통과한 냉기를 흡입하여 각각 냉장실(미도시) 및 냉동실(미도시)로 불어주는 냉장실 팬(미도시) 및 냉동실 팬(144)을 더 포함할 수 있다.
또한, 압축기(112)를 구동하는 압축기 구동부(113)와, 냉장실 팬(미도시) 및 냉동실 팬(144)을 구동하는 냉장실 팬 구동부(미도시) 및 냉동실 팬 구동부(145)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도면에 따르면, 냉장실 및 냉동실에 공통의 증발기(122)가 사용되므로, 이러한 경우에, 냉장실 및 냉동실 사이에 댐퍼(미도시)가 설치되될 수 있으며, 팬(미도시)은 하나의 증발기에서 생성된 냉기를 냉동실과 냉장실로 공급되도록 강제 송풍시킬 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 냉장고 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 5의 냉장고는, 압축기(112), 기계실 팬(115), 냉동실 팬(144), 메인 마이컴(310), 히터(330), 제빙기(190), 아이스 뱅크(195), 온도 감지부(320), 메모리(240)를 포함한다. 또한, 냉장고는, 압축기 구동부(113), 기계실 팬 구동부(117), 냉동실 팬 구동부(145), 히터 구동부(332), 제빙 구동부(216), 아이스 뱅크 진동부(175), 표시부(230), 및 입력부(220)를 더 포함할 수 있다.
압축기(112), 기계실 팬(115), 냉동실 팬(144)에 대한 설명은 도 2를 참조한다.
입력부(220)는, 다수개의 조작 버튼을 구비하여, 입력되는 냉동실 설정 온도 또는 냉장실 설정 온도에 대한 신호를 메인 마이컴(310)로 전달한다.
표시부(230)는, 냉장고의 동작 상태를 표시할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예와 관련하여, 표시부(230)는, 최종 소비 전력 정보, 또는 최종 소비 전력에 기초한 누적 소비 전력 정보를 표시할 수 있다. 표시부(230)는, 디스플레이 마이컴(도 11a의 432)의 제어에 의해 동작 가능하다.
메모리(240)는, 냉장고 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예와 관련하여, 메모리(240)는, 도 12의 테이블(1010)과 같이, 복수의 소비 전력 유닛 각각에 대한 소비 전력 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 메모리(240)는, 냉장고 내의 각 소비 전력 유닛의 동작 유무에 따라, 해당하는 소비 전력 정보를 메인 마이컴(310)으로 출력할 수 있다.
한편, 메모리(240)는, 복수의 소비 전력 유닛의 부품 산포를 저장할 수 있다.
온도 감지부(320)는, 냉장고 내의 온도를 감지하여 감지된 온도에 대한 신호를 메인 마이컴(310)로 전달한다. 여기서 온도 감지부(320)는 냉장실 온도, 및 냉동실 온도를 각각 감지한다. 또한, 냉장실 내의 각 실 또는 냉동실 내의 각 실의 온도를 감지할 수도 있다.
메인 마이컴(310)은, 압축기(112), 및 팬(115 또는 144)의 온/오프 동작을 제어를 위해, 도면에서 도시된 바와 같이, 압축기 구동부(113) 및 팬 구동부(117 또는 145)를 제어하여, 최종적으로 압축기(112), 및 팬(115 또는 144)을 제어할 수 있다. 여기서, 팬 구동부는 기계실 팬 구동부(117) 또는 냉동실 팬 구동부(145)일 수 있다.
예를 들어, 메인 마이컴(310)은, 압축기 구동부(113) 또는 팬 구동부(117 또는 145)에, 각각 해당하는 속도 지령치 신호를 출력할 수 있다.
상술한 압축기 구동부(113), 냉동실 팬 구동부(145)는, 각각 압축기용 모터(미도시), 및 냉동실 팬용 모터(미도시)를 각각 구비하며, 각 모터(미도시)는 메인 마이컴(310)의 제어에 따라 목표 회전 속도로 동작될 수 있다.
한편, 기계실 팬 구동부(117)는, 기게실 팬용 모터(미도시)를 구비하며, 기게실 팬용 모터(미도시)는 메인 마이컴(310)의 제어에 따라 목표 회전 속도로 동작될 수 잇다.
이러한 모터가 삼상 모터인 경우, 인버터(미도시) 내의 스위칭 동작에 의해 제어되거나, 교류 전원을 그대로 이용하여 정속 제어될 수 있다. 여기서 각 모터(미도시)는, 유도 모터, BLDC(Blush less DC) 모터, 또는 synRM(synchronous reluctance motor) 모터 등 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 메인 마이컴(310)은, 상술한 바와 같이, 압축기(112)와 팬(115 또는 144)의 동작 제어 이외에, 냉장고(100) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 메인 마이컴(310)은, 아이스 뱅크 진동부(175)의 동작을 제어할 수 있다. 특히, 만빙 감지시, 제빙기(190)에서 아이스 뱅크(195)로 얼음이 취출하도록 제어하며, 또한, 이러한 얼음 취출시 또는 취출 이후 소정 시간 이내에 아이스 뱅크(195)를 진동시키도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 얼음 취출시 아이스 뱅크(195)를 진동시킴으로써, 아이스 뱅크(195) 내의 얼음이 엉기지 않고 고르게 분포할 수 있게 된다.
또한, 메인 마이컴(310)은, 아이스 뱅크(195)에 얼음 보관된 상태가 계속되어 얼음이 엉기는 것을 방지하기 위해, 소정 시간 간격으로 반복하여 아이스 뱅크(195)를 진동시킬 수 있다.
또한, 메인 마이컴(310)은, 사용자의 동작에 의해 디스펜서(160)가 동작하는 경우, 아이스 뱅크(195) 내의 얼음을 디스펜서(160)로 얼음을 취출하도록 제어하고, 또한, 이러한 얼음 취출시 또는 취출 바로 전에 아이스 뱅크(195)를 진동시키도록 제어할 수 있다. 구체적으로는 아이스 뱅크 진동부(175)를 제어하여 아이스 뱅크(195)가 동작하도록 제어할 수 있다. 이에 의해, 얼음 취출시 사용자에게 취출되는 얼음의 엉기는 현상을 방지할 수 있다.
메인 마이컴(310)은, 제빙 트레이(212) 내의 얼음의 이빙을 위해, 제빙기(190) 내의 히터(미도시)를 동작하도록 제어할 수 있다.
한편, 메인 마이컴(310)은, 히터(미도시)의 온 동작 이후에, 제빙 구동부(216)를 제어하여 제빙기(190) 내의 이젝터(217)가 동작하도록 할 수 있다. 이는 아이스 뱅크(195) 내로 원활히 얼음을 취출하기 위한 제어 동작이다.
한편, 메인 마이컴(310)은, 아이스 뱅크(195) 내의 얼음이 만빙으로 판단되는 경우, 히터(미도시)를 오프시키도록 제어할 수 있다. 또한, 제빙기(190) 내의 이젝터(217)의 동작도 정지하도록 제어할 수 있다.
한편, 메인 마이컴(310)은, 상술한 바와 같이, 입력부(220)로부터의 설정 온도에 맞추어 냉매 싸이클의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 압축기 구동부(113), 냉장실 팬 구동부(143) 및 냉동실 팬 구동부(145) 이외에, 3방향 밸브(미도시), 냉장실 팽창밸브(미도시), 및 냉동실 팽창밸브(132)를 더 제어할 수 있다. 또한, 응축기(116)의 동작도 제어할 수 있다. 또한 메인 마이컴(310)은 표시부(230)의 동작을 제어할 수도 있다.
한편, 히터(330)는, 냉동실 제상 히터일 수 있다. 냉동실 증발기(122)에 부착되는 성에를 제거하기 위해, 냉동실 제상 히터(330)가 동작할 수 있다. 이를 위해, 히터 구동부(332)는, 히터(330)의 동작을 제어할 수 있다. 한편, 메인 마이컴(310)은, 히터 구동부(332)를 제어할 수 있다.
도 6은 도 5의 압축기 구동부의 내부 회로도의 일예이다.
도면을 참조하면, 도 6의 압축기 구동부(113)는, 압축기(112)를 구동하는 장치로서, 보다 자세하게는, 압축기(112) 내의 압축기 모터를 구동할 수 있다. 이에 따라, 도 6의 압축기 구동부(113)는, 모터 구동장치라 명명될 수도 있다. 이하에서는 모터 구동장치(113)로 기술한다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(113)는, 정류부(410)와, dc단 커패시터(C)와, 인버터(420)와, 인버터 제어부(430), dc 단 전압 검출부(B), 출력전류 검출부(E)를 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(113)는, 입력 전류를 검출하는 입력 전류 검출부와, 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부를 구비하지 않는 것을 그 특징으로 한다.
정류부(410)는, 입력 교류 전원(405)을 정류하여, 정류된 전원을 출력한다. 도면에서는, 정류부(410)가, 브릿지 다이오드를 구비하는 것으로 개시하나, 다양한 변형이 가능하다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
다음, 정류부(410)의 출력단에는, 정류된 전원을 저장 또는 평활하기 위한, dc단 커패시터(C)가 구비될 수 있다. 이때의 dc단 커패시터(C) 양단은, dc 단이라 명명할 수 있다.
dc단 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
한편, dc 단 전압은, 200V 내지 300V 사이일 수 있으며, 수십 V로 동작하는 메인 마이컴(310)을 구동하기 위해, 전압 강압이 필요하다.
도면에서는 도시하지 않았지만, 메인 마이컴(310)을 구동하하기 위해, dc단 커패시터(C)의 양단에, 전압 강압을 위한, 전압 강압부가 배치되는 것도 가능하다.
dc 단 전압 검출부(B)는 dc단 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(230)에 출력할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 가변 주파수의 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(230)에 출력되게 된다.
인버터 제어부(430)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 7을 참조하여 후술한다.
출력전류 검출부(E)는, 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 상전류(phase current), 즉 출력전류(io)를 검출할 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, 도면과 같이, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출하기 위해, 인버터(420)와 모터(230) 사이에 배치될 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, 도면과 같이, 3개의 저항 소자를 구비할 수 있다. 3개의 저항 소자를 통해, 모터(230)에 흐르는 출력 전류(io)인 상 전류(phase current)(ia,ib,ic)를 검출할 수 있다. 검출된 출력전류(ia,ib,ic)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(ia,ib,ic)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다.
한편, 본 명세서에서는, 출력전류로 ia,ib,ic 또는 io를 혼용하여 사용한다.
한편, 도면과 달리, 출력전류 검출부(E)는, 2개의 저항 소자를 구비할 수 있다. 나머지 한 상의 상전류는, 삼상 평형을 이용하여, 연산할 수 있다.
한편, 도면과 달리, 출력전류 검출부(E)는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되며, 1개의 션트 저항 소자를 구비하여, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출할 수도 있다. 이러한 방식을 1 션트 방식이라 명명할 수 있다.
1 션트 방식에 따르면, 출력전류 검출부(E)는, 1개의 션트 저항 소자를 사용하여, 인버터(420)의 하암 스위칭 소자의 턴 온시, 시분할로, 모터(230)에 흐르는 출력 전류(io)인 상 전류(phase current)를 검출할 수 있다.
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성될 수 있다.
한편, 삼상 모터(230)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 모터(230)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기모터(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기모터(Interidcr Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 모터(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 모터(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
도 7은 도 6의 인버터 제어부 내부의 일예를 도시하는 회로도이다.
도 7을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(510), 속도 연산부(520), 전류 지령 생성부(530), 전압 지령 생성부(540), 축변환부(550), 및 스위칭 제어신호 출력부(560)를 포함할 수 있다.
축변환부(510)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.
한편, 축변환부(510)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다.
속도 연산부(520)는, 축변환부(510)에서 축변화된 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)에 기초하여, 연산된 위치(
Figure pat00001
)와 연산된 속도(
Figure pat00002
)를 출력할 수 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도(
Figure pat00003
)와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도(
Figure pat00004
)와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(535)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
다음, 전압 지령 생성부(540)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(530) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(540)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(540)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(548)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, 전압 지령 생성부(540)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(550)에 입력된다.
축변환부(550)는, 속도 연산부(520)에서 연산된 위치(
Figure pat00005
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.
먼저, 축변환부(550)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(520)에서 연산된 위치(
Figure pat00006
)가 사용될 수 있다.
그리고, 축변환부(550)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(550)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.
스위칭 제어 신호 출력부(560)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.
한편, 본 발명과 관련하여, 인버터 제어부(430)는, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압과, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류에 기초하여, 정류부(410)에 입력되는 입력 전류를 추정하고, 추정된 입력 전류(iest)(iest)에 기초하여, 모터(230)의 속도 지령치(ω* r)를 제한하고, 제한된 속도 지령치(wrm)에 기초하여, 모터(230)가 구동되도록 제어할 수 있다.
이에 의하면, 부하 변동이 큰 압축기 구동시, 입력 전압이 낮아져, 입력 전류가 커지게 되더라도, 제한된 속도 지령치(wrm)에 기초하여, 모터(230)가 구동되므로, 즉, 모터 구동장치(113) 내의 회로 소자에 흐르는 입력 전류가 낮아지는 효과가 발생하게 되며, 따라서, 모터 구동장치(113) 내의 회로 소자의 소손을 방지할 수 있게 된다.
한편, 입력 전류 검출부를 구비하지 않는 모터 구동장치(113)에서 입력 전류 추정을 간단하게 수행할 수 있게 된다.
나아가, 입력 전류 검출부 등을 구비하지 않아도 되므로, 모터 구동장치(113)가 장착되는 회로 기판의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 입력 전력 추정부(574), 입력 전압 추정부(572), 입력 전류 추정부(576), 속도 지령 제한부(578)를 구비할 수 있다.
입력 전력 추정부(574)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류 및 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여, 입력 전력을 추정할 수 있다.
입력 전압 추정부(572)는, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 입력 전압을 추정할 수 있다.
입력 전류 추정부(576)는, 추정된 입력 전압(vest)과 추정된 입력 전력(Pest)에 기초하여, 입력 전류를 추정할 수 있다.
속도 지령 제한부(578)는, 속도 지령치(ω* r)와 모터(230)의 속도와, 추정되는 입력 전류(iest)에 기초하여, 속도 지령치(ω* r)를 제한할 수 있다.
구체적으로, 속도 지령 제한부(578)는, 추정된 입력 전류(iest)가 허용치 이상이며, 모터(230)의 속도가 최소 운전 가능 속도 이상인 경우, 모터(230)의 속도가 감소되도록 제어할 수 있다.
한편, 속도 지령 제한부(578)는, 추정된 입력 전류(iest)가 허용치(Iref) 이상이며, 모터(230)의 속도가 최소 운전 가능 속도 이상인 경우, 모터(230)의 속도가 단계적으로 감소되도록 제어할 수 있다.
한편, 속도 지령 제한부(578)는, 추정된 입력 전류(iest)가 허용치(Iref) 미만이며, 모터(230)의 속도가 제1 속도 지령치 이하인 경우, 모터(230)의 속도가 증가되도록 제어할 수 있다.
한편, 속도 지령 제한부(578)에서 출력되는 제한된 속도 지령치(wrm)는, 도면과 같이, 전류 지령 생성부(530)로 입력될 수 있다.
이에 따라, 전류 지령 생성부(530)는, 제한된 속도 지령치(wrm)와, 연산 속도(
Figure pat00007
)에 기초하여 전류 지령치(i* q,i* q)를 생성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 모터 구동장치의 동작방법을 도시한 순서도이고, 도 9 내지 도 11은 도 8의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 모터 구동장치(113) 내의 인버터 제어부(430)는, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압에 기초하여 입력 전압을 추정할 수 있다(S810).
도 7의 설명에서 상술한 바와 같이, 인버터 제어부(430) 내의 입력 전압 추정부(572)는, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 입력 전압을 추정할 수 있다.
도 10b를 보면, 입력 전압(Vs)에 대응하여, dc단 커패시터(C)의 양단의 전압인 dc단 전압(Vdc)이, La와 Lb 사이의 값을 가지며, 맥동하는 것을 예시한다.
dc단 전압 검출부(B)는, 도 10b와 같이, 검출되는 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 입력 전압(Vs)을 추정할 수 있다.
한편, 검출되는 dc단 전압(Vdc)은 입력 전압(Vs)의 주파수 보다 2배의 주파수를 가질 수 있다.
다음, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(io), 즉 모터(230)에 흐르는 전류(ia,ib,ic)에 기초하여, 입력 전력(P)을 추정할 수 있다(S820).
보다 구체적으로, 인버터 제어부(430) 내의 입력 전력 추정부(574)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(ia,ib,ic) 및 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여, 입력 전력을 추정할 수 있다.
도 10a를 보면, 모터(230)에 흐르는 a상 전류(ia)와, a상 전압(va)에 기초하여, 빗금친 부분에 해당하는 모터 소비 전력(P)이 예시된다. 이때의 모터 소비 전력(P)는, 피상 전력일 수 있다.
인버터 제어부(430) 내의 입력 전력 추정부(574)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(ia,ib,ic) 및 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여, 입력 전력을 추정할 수 있다. 이때의 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)는, 축변환부(550)에서 출력되는 값일 수 있다.
다음, 인버터 제어부(430)는, 추정된 입력 전압(vest)과, 추정된 입력 전력(pest)에 기초하여, 입력 전류를 추정할 수 있다(S820).
보다 구체적으로, 인버터 제어부(430) 내의 입력 전류 추정부(576)는, 추정된 입력 전압(vest)과 추정된 입력 전력(Pest)에 기초하여, 입력 전류를 추정할 수 있다.
입력 전류 추정부(576)는, 추정된 입력 전류(Iest)를 속도 지령 제한부(578)로 출력할 수 있다.
다음, 속도 지령 제한부(578)는, 속도 지령치(ω* r)와 모터(230)의 실제 연산 속도(
Figure pat00008
)와, 추정되는 입력 전류(iest)에 기초하여, 속도 지령치(ω* r)를 제한할 수 있다(S840).
구체적으로, 속도 지령 제한부(578)는, 추정된 입력 전류(iest)가 허용치 이상인지 여부를 판단하고(S905), 해당하는 경우, 모터(230)의 현재 속도가 최소 운전 가능 속도 이상인 지 여부를 판단(S910)하고, 해당하는 경우, 모터(230)의 속도가 감소되도록 제어할 수 있다(S915).
구체적으로, 속도 지령 제한부(578)는, 메인 마이컴에서 입력되는 속도 지령치(ω* r)를 제한하여, 낮아진 속도 지령치가 출력되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 낮아진 속도 지령치에 대응하여, 모터의 회전 속도가 낮아질 수 있게 된다.
이에 의하면, 입력 전압이 감소하는 등으로 인하여, 입력 전류가 순간적으로 증가하는 경우에, 입력 전류를 추정하여, 모터의 회전 속도가 낮아지도록 제어함으로써, 적응적으로, 모터 구동장치(113) 내에 흐르는 입력 전류가 낮아지도록 제어할 수 있게 된다. 따라서, 모터 구동장치(113) 내의 회로 소자의 소손을 방지할 수 있게 된다.
한편, 속도 지령 제한부(578)는, 속도 지령치 제한시, 단계적으로 속도 지령치가 낮아지도록 제어할 수도 있다. 이에 따라, 안정적으로 모터의 회전 속도를 단계적으로 낮출 수 있게 된다.
한편, 제905 단계(S905)에서, 추정된 입력 전류(iest)가 허용치 미만인 경우, 속도 지령 제한부(578)는, 모터의 현재 속도가 속도 지령치 이하인 지 여부를 판단할 수 있다(S920).
그리고, 해당하는 경우, 속도 지령 제한부(578)는, 모터(230)의 속도가 증가되되도록 제어할 수 있다(S915).
구체적으로, 속도 지령 제한부(578)는, 메인 마이컴에서 입력되는 속도 지령치(ω* r)를 그대로 바이패스하여, 출력할 수 있다.이에 따라, 속도 지령치(ω* r)와 실제 속도(
Figure pat00009
)의 차이에 기초하여 PI 제어가 수행되어, 실제 모터의 회전 속도가 증가될 수 있게 된다.
또는, 속도 지령 제한부(578)는, 속도 지령치(ω* r)와 실제 속도(
Figure pat00010
)의 차이가 기준치 이상인 경우, 메인 마이컴에서 입력되는 속도 지령치(ω* r)에 가중치를 가산하여, 증가된 속도 지령치를 출력할 수 있다. 이에 따라, 속도 지령 제한부(578)에서 증가된 속도 지령치에 따라, 더욱 신속하게, 실제 모터의 회전 속도가 증가될 수 있게 된다.
도 11의 (a)는, 입력 전류 추정부(576)에서 추정된 입력 전류 파형(iest)를 예시하며, 도 11의 (b)는, 모터의 회전 속도 그래프(Mv)를 예시한다.
본 발명의 실시예에 따라, Tx 시점 이전에, 추정된 입력 전류(iest)가 허용치(iref) 미만인 경우, 모터의 회전 속도는 제1 속도(v1)로 유지될 수 있다.
또는, Tx 시점 이전에, 추정된 입력 전류(iest)가 허용치(iref) 미만인 상태에서, 모터의 속도가, 속도 지령치 이하인 경우, 도 9의 제925 단계와 같이, 속도 지령치에 추종하도록, 모터의 속도를 증가시킬 수 있다.
다음, Tx 시점부터, 추정된 입력 전류(iest)가 허용치(iref) 이상인 경우, 속도 지령 제한부(578)는, 모터 속도를 제한하여, 제한된 속도 지령치(wrm)를 출력할 수 있다.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제한된 속도 지령치(wrm)에 기초하여, 모터의 회전 속도가, 낮아지도록 제어할 수 있다. 도 11의 (b)에서는, 제한된 속도 지령치(wrm)에 기초하여, 모터의 속도가 V1에서 V2로 낮아지는 것을 예시한다.
다음, Ty 시점 부터, 추정된 입력 전류(iest)가 허용치(iref) 미만인 경우, 속도 지령 제한부(578)는, 속도 지령치를 제한하지 않고, 바이패스 하거나, 가중된 속도 지령치를 출력할 수 있다.
이에 따라, 도 11의 (b)와 같이, Ty 시점 이후, 모터의 속도가 V2에서 V1로 높아질 수 있게 된다.
도 11과 같이, 추정된 입력 전류에 기초하여, 모터의 속도를 가변함으로써, 상술한 바와 같이, 모터 구동장치(113) 내의 회로 소자의 소손을 방지할 수 있게 된다.
한편, 입력 전류 검출부를 구비하지 않는 모터 구동장치(113)에서 입력 전류 추정을 간단하게 수행할 수 있게 된다.
나아가, 입력 전류 검출부 등을 구비하지 않아도 되므로, 모터 구동장치(113)가 장착되는 회로 기판의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 홈 어플라인스의 다른 예인 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
본 발명에 따른 공기조화기(100b)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 실내기(31b), 실내기(31b)에 연결되는 실외기(21b)를 포함할 수 있다.
공기조화기의 실내기(31b)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(31b)를 예시한다.
한편, 공기조화기(100b)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.
실외기(21b)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
실외기(21b)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31b)로 냉매를 공급한다. 실외기(21b)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(31b)의 요구(demand)에 의해 구동될 수 있다. 이때, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변되는 것도 가능하다.
이때, 실외기(21b)는, 연결된 실내기(310b)로 압축된 냉매를 공급한다.
실내기(31b)는, 실외기(21b)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(31b)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.
이때, 실외기(21b) 및 실내기(31b)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하며, 실외기 및 실내기는 원격제어기(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되어 원격제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다.
리모컨(미도시)은 실내기(31b)에 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다.
도 13은 도 12의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(100b)는, 크게 실내기(31b)와 실외기(21b)로 구분된다.
실외기(21b)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102b)와, 압축기를 구동하는 압축기용 모터(102bb)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104b)와, 실외 열교환기(104b)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105ab)과 실외팬(105ab)을 회전시키는 모터(105bb)로 이루어진 실외 송풍기(105b)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106b)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110b)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103b) 등을 포함한다.
실내기(31b)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(109b)와, 실내측 열교환기(109b)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109ab)과 실내팬(109ab)을 회전시키는 모터(109bb)로 이루어진 실내 송풍기(109b) 등을 포함한다.
실내측 열교환기(109b)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102b)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 공기조화기(100b)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
도 12의 실외기(21b) 내의 압축기(102b)는, 도 6과 같은 모터 구동장치(113)에 의해 구동될 수 있다. 구체적으로, 도 12의 압축기용 모터(102bb)는, 도 6과 같은 모터 구동장치(113)에 의해 구동될 수 있다. 이에 따라, 도 6 내지 도 11에 대한 설명은, 공기조화기(100b)에 적용 가능하다.
본 발명에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 모터 구동장치 및 홈 어플라이언스의 동작방법은, 모터 구동장치 및 홈 어플라이언스에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (11)

  1. 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류부;
    상기 정류부의 출력단에 배치되는 dc단 커패시터;
    상기 dc단 커패시터의 양단의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터;
    상기 dc단 커패시터 양단의 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부;
    상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    상기 dc단 전압 검출부에서 검출된 dc단 전압과, 상기 출력 전류 검출부에서 검출된 출력 전류에 기초하여, 상기 정류부에 입력되는 입력 전류를 추정하고, 상기 추정된 입력 전류에 기초하여, 상기 모터의 속도 지령치를 제한하고, 상기 제한된 속도 지령치에 기초하여, 상기 모터가 구동되도록 제어하는 인버터 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 추정된 입력 전류가 허용치 이상이며, 상기 모터의 속도가 최소 운전 가능 속도 이상인 경우, 상기 모터의 속도가 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 추정된 입력 전류가 상기 허용치 미만이며, 상기 모터의 속도가 제1 속도 지령치 이하인 경우, 상기 모터의 속도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 출력 전류 검출부에서 검출된 출력 전류 및 전압 지령치에 기초하여, 입력 전력을 추정하며,
    상기 dc단 전압 검출부에서 검출된 dc단 전압에 기초하여, 입력 전압을 추정하며,
    상기 추정된 입력 전압과 상기 추정된 입력 전력에 기초하여, 상기 입력 전류를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 출력 전류 검출부에서 검출된 출력 전류 및 전압 지령치에 기초하여, 입력 전력을 추정하는 입력 전력 추정부;
    상기 dc단 전압 검출부에서 검출된 dc단 전압에 기초하여, 입력 전압을 추정하는 입력 전압 추정부;
    상기 추정된 입력 전압과 상기 추정된 입력 전력에 기초하여, 상기 입력 전류를 추정하는 입력 전류 추정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    속도 지령치와 상기 모터의 속도와, 상기 추정되는 입력 전류에 기초하여, 속도 지령치를 제한하는 속도 지령 제한부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 속도 지령 제한부는,
    상기 추정된 입력 전류가 허용치 이상이며, 상기 모터의 속도가 최소 운전 가능 속도 이상인 경우, 상기 모터의 속도가 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 속도 지령 제한부는,
    상기 추정된 입력 전류가 허용치 이상이며, 상기 모터의 속도가 최소 운전 가능 속도 이상인 경우, 상기 모터의 속도가 단계적으로 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 속도 지령 제한부는,
    상기 추정된 입력 전류가 상기 허용치 미만이며, 상기 모터의 속도가 제1 속도 지령치 이하인 경우, 상기 모터의 속도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 제한된 속도 지령치에 기초하여 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 생성된 전류 지령치에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터 제어를 위한 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 모터 구동장치를 구비하는 홈 어플라이언스.
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