KR20190075621A - Power converting apparatus and air conditioner including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 저용량의 커패시터를 사용하는 모터 구동 장치에서, 입력 전류의 고조파를 저감할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. The air conditioner is installed to provide a comfortable indoor environment for humans by discharging cold air to the room to adjust the room temperature and purify the room air to create a pleasant indoor environment. Generally, the air conditioner includes an indoor unit which is constituted by a heat exchanger and installed in a room, and an outdoor unit which is constituted by a compressor, a heat exchanger and the like and supplies the refrigerant to the indoor unit.
한편, 공기조화기의 압축기를 구동하기 위해, 압축기 모터 구동장치가 사용된다.On the other hand, a compressor motor driving apparatus is used to drive the compressor of the air conditioner.
한편, 국제 서지 보호 표준인 IEC 61000에 따르면, 고조파 저감을 위한 규격이 설정된다. 이에 따라, 공기조화기 내의 입력 교류 전류에 의한 고조파 저감을 위한 다양한 노력이 시도되고 있다.On the other hand, according to IEC 61000, an international surge protection standard, a specification for harmonic reduction is set. Accordingly, various attempts have been made to reduce the harmonics by the input alternating current in the air conditioner.
본 발명의 목적은, 저용량의 커패시터를 사용하는 모터 구동 장치에서, 입력 전류의 고조파를 저감할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a motor drive apparatus capable of reducing harmonics of an input current in a motor drive apparatus using a capacitor of a low capacity and an air conditioner having the motor drive apparatus.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터 전단의 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부와, 컨버터로부터의 맥동 전압을 저장하는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터 양단의 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부와, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 입력 전압 검출부로부터의 입력 전압의 고조파 성분을 보상하도록 제어하고, dc단 전압 검출부로부터의 dc단 전압에 기초하여, dc단 전압의 지연을 보상하도록 제어한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motor drive apparatus and an air conditioner having the same, including a converter for converting input AC power to DC power, an input voltage detecting unit for detecting an input voltage at a front end of the converter, A dc short-circuit voltage detector for detecting a voltage across the dc short-circuit capacitor, an inverter for converting the direct-current power stored in the dc short-circuit capacitor and outputting an alternating-current power to the motor, The control unit controls to compensate for the harmonic component of the input voltage from the input voltage detecting unit and controls to compensate for the delay of the dc step voltage based on the dc step voltage from the dc step voltage detecting unit.
본 발명의 일 실시예에 따른, 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터 전단의 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부와, 컨버터로부터의 맥동 전압을 저장하는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터 양단의 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부와, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 입력 전압 검출부로부터의 입력 전압의 고조파 성분을 보상하도록 제어하고, dc단 전압 검출부로부터의 dc단 전압에 기초하여, dc단 전압의 지연을 보상하도록 제어함으로써, 저용량의 커패시터를 사용하는 모터 구동 장치에서, 입력 전류의 고조파를 저감할 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, a motor driving apparatus and an air conditioner having the same include a converter for converting an input AC power source to a DC power source, an input voltage detecting unit for detecting an input voltage at a front end of the converter, A dc short-circuit voltage detector for detecting a voltage across the dc short-circuit capacitor, an inverter for converting the direct-current power stored in the dc short-circuit capacitor and outputting an alternating current power to the motor, and a controller for controlling the inverter And the control unit controls to compensate for the harmonic component of the input voltage from the input voltage detecting unit and controls the delay of the dc step voltage based on the dc step voltage from the dc step voltage detecting unit so as to use the capacitor of low capacity The harmonic of the input current can be reduced.
특히, 저용량의 커패시터를 사용하는 경우, dc단 커패시터 양단의 전압이 맥동하므로, dc단 전압의 지연을 보상하면서, 입력 전압의 고조파 성분을 보상함으로써, 모터 구동 장치에서, 입력 전류의 고조파를 저감할 수 있게 된다.Particularly, when a low capacity capacitor is used, since the voltage across the dc short capacitor is pulsated, the harmonic component of the input voltage is compensated while compensating for the delay of the dc short voltage, thereby reducing the harmonic of the input current .
한편, dc단 전압의 지연 보상만으로는, 입력 전류의 크기 따라 입력 전류의 고조파 저감이 원활히 수행될 수 없으나, 입력 전압의 고조파 성분을 보상 후, dc단 전압의 지연 보상을 수행함으로써, 입력 전류의 크기와 무관하게, 입력 전류의 고조파를 안정적으로 저감할 수 있게 된다.On the other hand, the harmonics reduction of the input current can not be smoothly performed according to the magnitude of the input current only by delay compensation of the dc step voltage. However, after compensating the harmonic components of the input voltage, The harmonics of the input current can be stably reduced, regardless of the power consumption.
한편, 입력 전압의 고조파 성분을 보상 후, dc단 전압의 지연 보상을 수행함으로써, 신속하게, 입력 전류의 고조파를 저감할 수 있게 된다.On the other hand, by compensating the harmonic component of the input voltage and performing the delay compensation of the dc short-circuit voltage, the harmonic of the input current can be quickly reduced.
한편, 맥동 전압의 리플이 커질수록, dc단 전압의 지연 보상값이 더 커지도록 제어함으로써, 저용량의 커패시터를 사용하더라도, 입력 전류의 고조파를 안정적으로 저감할 수 있게 된다.On the other hand, by controlling the delay compensation value of the dc short voltage to be larger as the ripple voltage ripple becomes larger, the harmonics of the input current can be stably reduced even if a capacitor of a low capacity is used.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
도 4는 본 발명과 관련된 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 5는 도 4의 모터 구동장치 내의 파형도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.
도 7a 내지 도 7b는 도 6에 인버터 제어부에 의해 제어되는 모터 구동장치 내의 파형도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 회로도이다.
도 9 내지 도 10은 도 8의 모터 구동장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 12 내지 도 13b는 도 11의 동작 방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 15는 도 14의 실외기와 실내기의 개략도이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of FIG.
3 illustrates an example of an internal block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of an internal circuit diagram of a motor driving apparatus according to the present invention.
5 is a waveform diagram in the motor driving apparatus of Fig.
6 is an example of an internal block diagram of the inverter control unit according to the embodiment of the present invention.
Figs. 7A to 7B are waveform diagrams in the motor driving apparatus controlled by the inverter control unit in Fig.
8 is a circuit diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 to 10 are views referred to in the description of the operation of the motor driving apparatus of FIG.
11 is a flowchart showing an operation method of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention.
12 to 13B are views referred to in the description of the operation method of FIG.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to another embodiment of the present invention. FIG.
15 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of Fig.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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.The suffix "module" and " part "for components used in the following description are given merely for convenience of description, and do not give special significance or role in themselves. Accordingly, the terms "module" and "part" may be used interchangeably.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 공기조화기는 도 1에 도시된 바와 같이, 대형의 공기조화기(50)로서, 복수의 실내기(31 내지 35), 복수의 실내기에 연결되는 복수의 실외기(21, 22), 복수의 실내기 각각과 연결되는 리모컨(41 내지 45), 그리고 복수의 실내기 및 실외기를 제어하는 원격제어기(10)를 포함할 수 있다. 1, a large-
원격제어기(10)는 복수의 실내기(31 내지 36) 및 복수의 실외기(21, 22)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어한다. 이때, 원격제어기(10)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전설정, 잠금설정, 스케줄제어, 그룹제어 등을 수행할 수 있다. The
공기조화기는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 천장형 공기조화기를 예로 설명한다. 또한, 공기조화기는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다. The air conditioner may be any of a stand-type air conditioner, a wall-mounted air conditioner, and a ceiling-type air conditioner, but a ceiling-type air conditioner will be described as an example for convenience of explanation. In addition, the air conditioner may further include at least one of a ventilator, an air purifier, a humidifier, and a heater, and may operate in conjunction with the operation of the indoor unit and the outdoor unit.
실외기(21, 22)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. The
실외기(21, 22)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31 내지 35)로 냉매를 공급한다. 실외기(21,22)는 원격제어기(10) 또는 실내기(31 내지 35)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다. The outdoor units (21, 22) operate the compressor and the outdoor heat exchanger to compress or heat-exchange the refrigerant according to the setting, and supply the refrigerant to the indoor units (31 to 35). The
이때, 실외기(21, 22)는 복수의 실외기가, 각각 연결된 실내기로 각각 냉매를 공급하는 것을 기본으로 하여 설명하나, 실외기 및 실내기의 연결구조에 따라 복수의 실외기가 상호 연결되어 복수의 실내기로 냉매를 공급할 수도 있다. At this time, the outdoor units (21, 22) are explained on the basis that the plurality of outdoor units supply the refrigerant to the indoor units connected to the indoor units, respectively. However, according to the connection structure of the outdoor units and the indoor units, .
실내기(31 내지 35)는 복수의 실외기(21, 22) 중 어느 하나에 연결되어, 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(31 내지 35)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.The
이때, 실외기(21, 22) 및 실내기(31 내지 35)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하고, 실외기 및 실내기는 원격제어기(10)와 별도의 통신선으로 연결되어 원격제어기(10)의 제어에 따라 동작한다. At this time, the
리모컨(41 내지 45)는 실내기에 각각 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신하며, 경우에 따라 복수의 실내기에 하나의 리모컨이 연결되어 하나의 리모컨 입력을 통해 복수의 실내기의 설정이 변경될 수 있다. The
또한, 리모컨(41 내지 45)은 내부에 온도감지센서를 포함할 수 있다. In addition, the
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.2 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of FIG.
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(31)와 실외기(21)로 구분된다. Referring to the drawings, the
실외기(21)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다. The
실내기(31)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(109)와, 실내측 열교환기(109)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다. The
실내측 열교환기(109)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one
또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.Further, the
한편, 도 2에서는 실내기(31)와 실외기(21)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실내기와 복수개의 실외기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.2, the
도 1의 실외기(21) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(250)를 구동하는 압축기 고둥을 위한 모터 구동장치(200)에 의해 구동될 수 있다. The
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다. 3 illustrates an example of an internal block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 센서리스(sensorless) 방식으로 모터를 구동하기 위한 것으로서, 모터 구동장치라 명명될 수 있다. Referring to the drawings, a
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 저용량의 dc단 커패시터(C)를 구비하는 커패시터리스(capacitorless) 방식의 모터 구동장치로서, 모터 구동부로 명명할 수도 있다.The
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 컨버터(410), 인버터(420), 인버터 제어부(430), dc단 전압 검출부(B), dc단 커패시터(C), 출력전류 검출부(E), 입력 전압 검출부(A), dc단 리액터(L)를 포함할 수 있다. The
한편, 저용량의 dc단 커패시터(C)를 사용하는 경우, 전해 커패시터가 아닌 필름 커패시터의 사용이 가능해지며, 따라서, 모터 구동장치(200)의 크기가 작아질 수 있으며, 제조 비용이 저감되는 장점이 있다.On the other hand, in the case of using the dc short capacitor C having a small capacity, it is possible to use a film capacitor rather than an electrolytic capacitor, so that the size of the motor driving apparatus 200 can be reduced, have.
한편, 저용량의 dc단 커패시터(C)를 사용하는 경우, dc단 전압이 맥동하게 되며, 이에 따라, dc단 전압의 리플의 변화 또는 크기가 커지게 된다. dc단 전압의 맥동이 심할수록, 입력 전류에 고조파 성분이 더욱 커질 수 있다.On the other hand, when the dc short capacitor C having a small capacity is used, the dc short-circuit voltage is pulsated, and accordingly, the change or size of the ripple of the dc short-circuit voltage becomes large. The greater the pulsation of the dc short-circuit voltage, the larger the harmonic component of the input current can be.
본 발명에서는, 고조파 품질 규제 관련하여, 저용량의 dc단 커패시터(C)를 사용하는 모터 구동장치(220)에서, 입력 전류의 고조파를 저감하는 방안을 제시한다. 이에 대해서는 도 6 이하를 참조하여 기술한다.In the present invention, a method of reducing the harmonic of the input current in the
도 4는 본 발명과 관련된 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.4 is an example of an internal circuit diagram of a motor driving apparatus according to the present invention.
도면을 참조하면, 도 4의 모터 구동장치(220x)는, 입력 교류 전원(201x)을 정류하는 정류부(410x), dc단 리액터(L), dc단 커패시터(C), 인버터(420x)를 구비할 수 있다.4, the motor driving apparatus 220x includes a rectifying section 410x for rectifying an input AC power source 201x, a dc stage reactor L, a dc short-circuit capacitor C, and an inverter 420x can do.
도 4의 모터 구동장치(220x)는, 입력 전류의 고조파를 저감하기 위해, 정류부(410x)와 dc단 커패시터(C) 사이에 접속되는 dc단 리액터(L)의 양단의 전압을 검출하는 전압 검출부(101x)를 구비한다.The motor driving apparatus 220x shown in Fig. 4 includes a voltage detecting unit (not shown) for detecting the voltage at both ends of the dc-stage reactor L connected between the rectifying unit 410x and the dc short-circuit capacitor C to reduce the harmonic of the input current (101x).
그리고, 전압 검출부(101x)에서 검출된 전압, 및 dc단 커패시터(C)의 양단의 전압에 기초하여, 제어를 수행하여, 입력 전류의 고조파를 저감할 수 있다.The harmonic of the input current can be reduced by performing control based on the voltage detected by the voltage detector 101x and the voltage across the dc short capacitor C. [
그러나, 전압 검출부(101x)에서 검출된 전압, 및 dc단 커패시터(C)의 양단의 전압에 기초하여, PI 제어를 통해, 입력 전류의 고조파를 저감하더라도, 입력 전류 파형의 개선이 효과적이지 못하다는 단점이 있다. 즉, 입력 전류의 고조파 저감이 안정적으로 수행되지 못하다는 단점이 있다.However, even if the harmonics of the input current are reduced through the PI control based on the voltage detected by the voltage detection section 101x and the voltage across the dc short capacitor C, the improvement of the input current waveform is not effective There are disadvantages. That is, there is a disadvantage that the harmonic reduction of the input current can not be stably performed.
도 5는 도 4의 모터 구동장치 내의 파형도이다.5 is a waveform diagram in the motor driving apparatus of Fig.
도 4의 모터 구동장치(220x)에 의하면, 도 5의 (b)와 같이, 입력 전류 파형(ism) 내에 고조파가 존재하게 되며, 도 5의 (a)와 같이, 모터(230x)에 흐르는 출력 전류의 dc 성분(Vdcm)이 안정적이지 못하게 된다.5 (b), harmonics are present in the input current waveform ism. As shown in Fig. 5 (a), the motor driving apparatus 220x shown in Fig. The dc component (Vdcm) of the current becomes unstable.
이에 본 발명에서는, 안정적으로 입력 전류의 고조파를 저감하는 방안을 제시한다.Therefore, the present invention proposes a method for stably reducing the harmonic of the input current.
한편, 저용량의 dc단 커패시터(C)를 사용하는 경우, dc단 전압이 맥동하게 되며, 이에 따라, dc단 전압의 리플의 변화 또는 크기가 커지게 된다. dc단 전압의 맥동이 심할수록, 입력 전류에 고조파 성분이 더욱 커질 수 있다.On the other hand, when the dc short capacitor C having a small capacity is used, the dc short-circuit voltage is pulsated, and accordingly, the change or size of the ripple of the dc short-circuit voltage becomes large. The greater the pulsation of the dc short-circuit voltage, the larger the harmonic component of the input current can be.
이에 본 발명에서는, 고조파 품질 규제 관련하여, 저용량의 dc단 커패시터(C)를 사용하는 모터 구동장치(220)에서, 입력 전류의 고조파를 안정적으로 저감하는 방안을 제시한다. 이에 대해서는 도 6 이하를 참조하여 기술한다.Accordingly, the present invention proposes a method for stably reducing the harmonics of the input current in the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.6 is an example of an internal block diagram of the inverter control unit according to the embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(310), 속도 연산부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 입력 전압 보상부(380), dc단 전압 지연 보상부(390), 축변환부(350), 및 스위칭 제어신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.6, the
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.The
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. On the other hand, the
속도 연산부(320)는, 축변환부(310)에서 축변화된 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)에 기초하여, 연산된 위치()와 연산된 속도()를 출력할 수 있다.Based on the two-phase current (i?, I?) Of the stationary coordinate system changed in the axis by the
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(335)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. On the other hand, the current
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the current
다음, 전압 지령 생성부(340)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(330) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(340)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(344)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(340)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(348)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, 전압 지령 생성부(340)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.Next, the voltage
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 입력 전압 보상부(380)에 입력된다.Meanwhile, the generated d-axis and q-axis voltage command values (v * d , v * q ) are input to the input
입력 전압 보상부(380)는, 입력 전압 검출부(A)로부터의 입력 전압(Vs)의 고조파 성분을 추출하고, 추출된 고조파 성분에 대한 제어를 수행할 수 있다. 입력 전압 보상부(380)의 출력은 dc단 전압 지연 보상부(390)로 입력된다.The input
dc단 전압 지연 보상부(390)는, 입력 전압(Vs)의 고조파 성분 보상 이후, dc단 전압 검출부(B)로부터의 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, dc단 전압의 지연을 보상한다.The dc stage
한편, dc단 전압 지연 보상부(390)는, 맥동 전압, 즉 dc단 전압(Vdc)의 리플이 커질수록, dc단 전압의 지연 보상값이 더 커지도록 제어할 수 있다.On the other hand, the dc short
한편 dc단 전압 지연 보상부(390)의 출력은, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)일 수 있으며, 각각 축변환부(350)에 입력될 수 있다.On the other hand, the output of the dc short-circuit
축변환부(350)는, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치()와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The
먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치()가 사용될 수 있다.First, the
그리고, 축변환부(350)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.Then, the
스위칭 제어 신호 출력부(360)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. The switching control
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.The output inverter switching control signal Sic may be converted into a gate driving signal in a gate driving unit (not shown) and input to the gate of each switching element in the
한편, 상술한 바와 같이, 모터 구동장치(100)는, 인버터(420) 제어를 통하여, 모터(230)를 구동하는 벡터(vector) 제어를 하기 위해서, 모터(motor)에 흐르는 츨력 전류(io), 특히, 상전류(Phase current)를 감지하는 것이 필수적이다. As described above, the motor driving apparatus 100 controls the
인버터 제어부(430)는, 감지된 상전류를 이용하여, 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340)를 이용하여, 모터(230)를, 원하는 속도와 토크(torque)로 제어할 수 있게 된다.The
도 7a 내지 도 7b는 도 6에 인버터 제어부에 의해 제어되는 모터 구동장치 내의 파형도이다.Figs. 7A to 7B are waveform diagrams in the motor driving apparatus controlled by the inverter control unit in Fig.
먼저, 도 7a는, 도 6에 인버터 제어부의 제어에 의해, dc단 전압(Vdc)이 안정적으로 맥동하는 것을 예시하며, 도 7b는 입력 전압 파형(Vsa)에 고조파가 저감된 것을 예시한다.First, FIG. 7A illustrates that the dc terminal voltage Vdc stably pulsates under the control of the inverter control unit in FIG. 6, and FIG. 7B illustrates that the harmonics are reduced in the input voltage waveform Vsa.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 회로도이고, 도 9 내지 도 10은 도 8의 모터 구동장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.FIG. 8 is a circuit diagram of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIGS. 9 to 10 are drawings referred to in the description of the operation of the motor driving apparatus of FIG.
먼저, 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(220)는, 컨버터(410), 인버터(420), 인버터 제어부(430), dc단 전압 검출부(B), dc단 커패시터(C), 출력전류 검출부(E), 입력 전압 검출부(A), dc단 리액터(L)를 포함할 수 있다. 8 and 9, a
입력 전압 검출부(A)는, 상용 교류 전원(201)으로부터 입력되는 입력 전압(Vs)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전압 검출부(A)로, VT(voltage trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.The input voltage detecting section A can detect the input voltage V s input from the commercial
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(201)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(201)을 삼상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 단상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(201)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다. The
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 도면과 같이, 입력 전원이 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다. 다른 예로, 입력 전원이 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다. For example, as shown in the figure, when the input power source is a three-phase AC power source, six diodes may be used in the form of a bridge. As another example, when the input power source is a single-phase AC power source, four diodes can be used in the form of a bridge.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. On the other hand, the
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.When the
dc단 리액터(L)는, 컨버터(410)와 dc단 커패시터(C) 사이에 접속될 수 있다. dc단 리액터(L)와, dc단 커패시터(C)가 서로 접속되므로, LC 공진에 의한 고조파 전류를 일부 저감할 수 있게 된다.The dc stage reactor L may be connected between the
dc단 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 저장할 수 있다. 본 발명에서는, 상술한 바와 같이, 필름 형태의 저용량의 커패시터를 사용하는 것으로 한다.The dc single capacitor C can store the input power. In the present invention, as described above, a low-capacitance capacitor in the form of a film is used.
한편, 도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. In the drawing, one element is exemplified by the dc short-circuit capacitor C, but a plurality of elements are provided, thereby ensuring the element stability.
한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다. On the other hand, both ends of the dc short-circuit capacitor C may be referred to as a dc stage or a dc stage since the dc power source is stored.
dc단 전압 검출부(B)는 dc단 커패시터(C)의 양단인 dc단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.the dc short-circuit voltage detector B can detect the dc short-circuit voltage Vdc at both ends of the dc short-circuit capacitor C. For this purpose, the dc voltage detection unit B may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected dc voltage source Vdc can be input to the
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. The
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. The
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, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(230)에 출력되게 된다. The switching elements in the
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.The
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 6을 참조한다. The
한편, 인버터 제어부(430)는, 입력 전압 검출부(A)로부터의 입력 전압(Vs)의 고조파 성분을 보상하도록 제어하고, dc단 전압 검출부(B)로부터의 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, dc단 전압의 지연을 보상하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 저용량의 커패시터를 사용하는 모터(230) 구동 장치에서, 입력 전류의 고조파를 저감할 수 있게 된다.On the other hand, the
한편, 인버터 제어부(430)는, 저용량의 커패시터를 사용하는 경우, dc단 커패시터(C) 양단의 전압이 맥동하므로, dc단 전압의 지연을 보상하면서, 입력 전압(Vs)의 고조파 성분을 보상할 수 있다. 이에 따라, 모터(230) 구동 장치에서, 입력 전류의 고조파를 저감할 수 있게 된다.On the other hand, when the capacitor of a low capacity is used, the
한편, dc단 전압의 지연 보상만으로는, 입력 전류의 크기 따라 입력 전류의 고조파 저감이 원활히 수행될 수 없으나, 입력 전압(Vs)의 고조파 성분을 보상 후, dc단 전압의 지연 보상을 수행함으로써, 입력 전류의 크기와 무관하게, 입력 전류의 고조파를 안정적으로 저감할 수 있게 된다.On the other hand, harmonics reduction of the input current can not be smoothly performed depending on the magnitude of the input current only by delay compensation of the dc step voltage. However, by compensating the harmonic component of the input voltage Vs and performing delay compensation of the dc step voltage, The harmonics of the input current can be stably reduced regardless of the magnitude of the current.
한편, 인버터 제어부(430)는, 입력 전압(Vs)의 고조파 성분을 보상 후, dc단 전압의 지연 보상을 수행할 수 있다. 이에 따라, 신속하게, 입력 전류의 고조파를 저감할 수 있게 된다.On the other hand, the
한편, 인버터 제어부(430)는,맥동 전압의 리플이 커질수록, dc단 전압의 지연 보상값이 더 커지도록 제어함으로써, 저용량의 커패시터를 사용하더라도, 입력 전류의 고조파를 안정적으로 저감할 수 있게 된다.On the other hand, the
출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 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.An output current detector (E) detects the
출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(230) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The output current detection unit E may be located between the
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 동기 모터(230) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.Three shunt resistors are placed between the
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 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 병행하여 기술할 수도 있다. The detected output current (i o) are, as discrete signals (discrete signal) of the pulse type, may be applied to the
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. On the other hand, the three-
이러한 모터(230)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다. The
한편, 도 10은 도 6과 같이 인버터 제어부(430)의 내부 블록도를 예시하며, 다만, 입력 전압 보상부(380) 내부를 더 도시한 것에 그 차이가 있다. 이하에서는, 도 6과의 차이점을 중심으로 기술한다. FIG. 10 illustrates an internal block diagram of the
입력 전압 보상부(380)는, 입력 전압 검출부(A)로부터의 입력 전압(Vs)의 고조파 성분을 추출하고, 추출된 고조파 성분에 대한 제어를 각각 수행하는 1차 제어기(810), 및 2차 제어기(820)를 구비할 수 있다.The input
1차 제어기(810)와 2차 제어기(820)는 각각 병렬 접속되며, 1차 제어기(810)의 출력과 2차 제어기(810)의 출력은 각각 가산기(825)에서 합산될 수 있다.The
이와 같이, 1차 제어기(810), 및 2차 제어기(820)가 서로 병렬 접속되어 동작하므로, 복수의 제어기 동작에 따른 시간 지연을 저감할 수 있으며, 따라서, 신속하게, 입력 전류의 고조파를 저감할 수 있게 된다.Thus, since the
한편, dc단 전압 지연 보상부(390)는, 입력 전압(Vs)의 고조파 성분 보상 이후, dc단 전압 검출부(B)로부터의 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, dc단 전압의 지연을 보상할 수 있다.The dc terminal
한편, dc단 전압 지연 보상부(390)는, dc단 전압 검출부(B)로부터의 검출된 dc단 전압(Vdc)과, 지연 dc단 전압(Vdc)과의 오차를 연산하고, dc단 전압의 지연 보상값을 이용하여 연산 오차를 보상할 수 있다.On the other hand, the dc terminal
스위칭 제어 신호 출력부(360)는, dc단 전압 지연 보상부(390)에서 보상된 dc단 전압, 및 전압 지령치에 기초하여, 인버터(420)로 인버터(420) 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.The switching control
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치의 동작 방법을 도시한 순서도이고, 도 12 내지 도 13b는 도 11의 동작 방법 설명에 참조되는 도면이다.FIG. 11 is a flowchart showing an operation method of the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIGS. 12 to 13B are diagrams referred to in the explanation of the operation method of FIG.
먼저, 도 11을 참조하면, 입력 전압 검출부(A)는, 입력 전압(Vs)을 검출한다(S910), 검출되는 입력 전압(Vs)은, 인버터 제어부(430)로 전달된다.11, the input voltage detecting unit A detects the input voltage Vs (S910), and the detected input voltage Vs is transmitted to the
인버터 제어부(430) 내의 입력 전압 보상부(380)는, 입력 전압 검출부(A)로부터의 입력 전압(Vac)의 고조파 성분을 추출하고, 추출된 고조파 성분을 보상한다(S920).The input
상술한 바와 같이, 입력 전압 보상부(380)는, 입력 전압 검출부(A)로부터의 입력 전압(Vac)의 고조파 성분을 추출하고, 추출된 고조파 성분에 대한 제어를 각각 수행하고, 이에 대한 결과를 합산하여 출력할 수 있다.As described above, the input
다음, dc단 전압 검출부(B)는, dc단 전압(Vdc)을 검출한다(S930). 검출되는 dc단 전압(Vdc)은, 인버터 제어부(430)로 전달된다.Next, the dc-stage voltage detection unit B detects the dc-stage voltage Vdc (S930). The detected dc voltage (Vdc) is transmitted to the inverter control unit (430).
한편, 검출되는 dc단 전압(Vdc)은, 검출 회로, 인버터 제어부(430) 내부의 연산 지연 등으로 인하여, 도 12의 (a)와 같이, 실제 dc단 전압(Vdcr)과, 지연 dc단 전압(Vdcl)과의 차이가 발생하게 된다.On the other hand, the detected dc voltage (Vdc) is the actual dc voltage (Vdcr) and the delayed dc voltage (Vdcr) due to the detection circuit and the calculation delay in the inverter control unit (Vdcl).
다음, 인버터 제어부(430) 내의 dc단 전압 지연 보상부(390)는, dc단 전압 지연에 의한 오차를 연산한다(S940).Next, the dc terminal voltage
인버터 제어부(430) 내의 dc단 전압 지연 보상부(390)는, 도 12의 (b)와 같이, dc단 전압 지연에 의한 오차(err)를 연산한다.The dc stage voltage
다음, 인버터 제어부(430) 내의 dc단 전압 지연 보상부(390)는, 연산된 오차에 기초하여 dc단 전압을 보상한다(S950).Next, the dc stage voltage
인버터 제어부(430) 내의 dc단 전압 지연 보상부(390)는, dc단 전압 지연에 의한 오차(err)에 기초하여, 도 12의 (c)와 같이, 보상 dc단 전압(Vdcc)을 생성한다.The dc terminal voltage
그리고, 인버터 제어부(430) 내의 dc단 전압 지연 보상부(390)는, 도 12의 (d)와 같이, 보상 dc단 전압(Vdcc)과 지연 dc단 전압(Vdcl)의 차이인 오차(errf)를 연산한다.The dc terminal voltage
그리고, 인버터 제어부(430) 내의 dc단 전압 지연 보상부(390)는, 도 12의 (e)와 같이, 오차(errf)를 이용하여, Td 만큼 보상을 수행한다. 즉, Td 만큼 위상이 당겨진 신호(cmp)를 생성한다.The dc-stage voltage
이러한, 입력 전압의 고조파 성분 보상, 및 dc단 전압의 지연 보상에 의하면, 입력 전류의 고조파가 저감되게 되며, 나아가 출력 전류의 dc 성분도 안정되게 된다.According to the harmonic component compensation of the input voltage and the delay compensation of the dc short voltage, harmonics of the input current are reduced, and the dc component of the output current is stabilized.
도 13a와 도 13b는 T1 시점에, 도 11의 제어가 수행되는 것을 예시한다.FIGS. 13A and 13B illustrate that the control of FIG. 11 is performed at time T1.
먼저, 도 13a의 (a)는, T1 시점 이전, 및 이후의 입력 전류 파형을 예시한다. 즉, T1 시점 이전의 입력 전류 파형(Is1)에 고조파가 나타나나, T1 시점 이후의 입력 전류 파형(Is2)에 고조파가 저감되는 것이 예시된다.First, FIG. 13A (a) illustrates the input current waveform before and after the time T1. That is, it is exemplified that harmonics appear in the input current waveform Is1 before the T1 point and harmonics are reduced in the input current waveform Is2 after the point in time T1.
다음, 도 13a의 (b)는, T1 시점 이전, 및 이후의 출력 전류의 dc 성분 파형을 예시한다. 즉, T1 시점 이전의 출력 전류의 dc 성분 파형(iod1)은 불안정하나, T1 시점 이후의 출력 전류의 dc 성분 파형(iod2)은 안정적인 것이 예시된다.Next, FIG. 13A (b) illustrates a dc component waveform of the output current before and after the time T1. That is, the dc component waveform iod1 of the output current before the time T1 is unstable, but the dc component waveform iod2 of the output current after the time T1 is stable.
다음, 도 13b의 (a)는, Ta 시점 이전, 및 이후의 dc단 전압 파형을 예시한다. 즉, Ta 시점 이전의 dc단 전압 파형(Vdca)은 불규칙적으로 맥동하나, Ta 시점 이후의 dc단 전압 파형(Vdcb)은 규치적으로 맥동하는 것이 예시된다.Next, FIG. 13B (a) illustrates the dc short-circuit voltage waveform before and after the Ta point. That is, the dc short-circuit voltage waveform (Vdca) before the Ta point is pulsating irregularly, but the dc short-circuit voltage waveform (Vdcb) after the Ta point is regularly pulsating.
다음, 도 13a의 (a)는, Ta 시점 이전, 및 이후의 입력 전류 파형을 예시한다. 즉, Ta 시점 이전의 입력 전류 파형(Isa)에 고조파가 나타나나, Ta 시점 이후의 입력 전류 파형(Isb)에 고조파가 저감되는 것이 예시된다.Next, FIG. 13A (a) illustrates the input current waveform before and after the Ta point. That is, a harmonic appears in the input current waveform Isa before the Ta point, and the harmonics are reduced in the input current waveform Isb after the Ta point.
다음, 도 13a의 (b)는, Ta 시점 이전, 및 이후의 dc단 전류 파형을 예시한다. 즉, Ta 시점 이전의 dc단 전류 파형(idca)은 일정하나, Ta 시점 이후의 dc단 전류 파형(idcb)은 규칙적으로 맥동하는 것이 예시된다.Next, FIG. 13A (b) illustrates the dc-stage current waveform before and after the Ta point. That is, the dc-stage current waveform idca before the Ta point is constant but the dc-phase current waveform idcb after the Ta point is regularly pulsated.
결국, 입력 전압의 고조파 성분 보상, 및 dc단 전압의 지연 보상에 의하면, 입력 전류의 고조파가 저감되게 되며, 나아가 출력 전류의 dc 성분도 안정되게 된다.As a result, harmonic component compensation of the input voltage and delay compensation of the dc short-circuit voltage reduce the harmonics of the input current and further stabilize the dc component of the output current.
한편, 도 3 내지 도 13b에서 기술한 모터 구동장치(220)는, 도 1의 공기조화기(100) 외에 다양한 홈 어플라이언스에 적용이 가능하다. 예를 들어, 세탁물 처리기기(세탁기, 건조기 등), 냉장고, 정수기, 로봇 청소기 등 다양한 분야에서 적용가능하다.3 to 13B are applicable to various home appliances in addition to the air conditioner 100 of FIG. For example, it can be applied to various fields such as laundry processing apparatuses (washing machines, dryers, etc.), refrigerators, water purifiers, and robot cleaners.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다. FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to another embodiment of the present invention. FIG.
도면을 참조하면, 도 14의 공기조화기(100b)는, 도 1의 시스템형 공기조화기와 달리, 하나의 실외기(31b)를 구비하는 것에 그 차이가 있다.Referring to the drawings, the
본 발명에 따른 공기조화기(100b)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 실내기(31b), 실내기(31b)에 연결되는 실외기(21b)를 포함할 수 있다. The
공기조화기의 실내기(31b)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(31b)를 예시한다.The
한편, 공기조화기(100b)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다. Meanwhile, the
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. The
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. The
이때, 실외기(21b)는, 연결된 실내기(310b)로 압축된 냉매를 공급한다. At this time, the
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.The
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. At this time, the
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. The remote controller (not shown) is connected to the
도 15는 도 14의 실외기와 실내기의 개략도이다.15 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of Fig.
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(100b)는, 크게 실내기(31b)와 실외기(21b)로 구분된다. Referring to the drawings, the
실외기(21b)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102b)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(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 전동기(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. The
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 전동기(109bb)로 이루어진 실내 송풍기(109b) 등을 포함한다. The
실내측 열교환기(109b)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102b)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one
또한, 공기조화기(100b)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.Further, the
도 14의 실외기(21b) 내의 압축기(102b)는, 압축기 모터(250b)를 구동하는, 도 3과 같은, 모터 구동장치(220)에 의해 구동될 수 있다. The
또는, 실내팬(109ab) 또는 실외팬(105ab)은, 각각 실내팬 모터(109bb), 실외 팬 모터(150bb)를 구동하는, 도 3과 같은, 모터 구동장치(220)에 의해 구동될 수 있다.Alternatively, the indoor fan 109ab or the outdoor fan 105ab may be driven by the
한편, 본 발명의 모터 구동장치 또는 공기조화기의 동작방법은, 모터 구동장치 또는 공기조화기에 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.Meanwhile, the motor driving apparatus or the air conditioner operating method of the present invention can be implemented as a processor-readable code on a recording medium readable by a processor included in a motor driving apparatus or an air conditioner. The processor-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by the processor is stored. Examples of the recording medium that can be read by the processor include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave such as transmission over the Internet . In addition, the processor-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that code readable by the processor in a distributed fashion can be stored and executed.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
Claims (10)
상기 컨버터 전단의 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부;
상기 컨버터로부터의 맥동 전압을 저장하는 dc단 커패시터;
상기 dc단 커패시터 양단의 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부;
상기 dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터; 및
상기 인버터를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 입력 전압 검출부로부터의 상기 입력 전압의 고조파 성분을 보상하도록 제어하고, 상기 dc단 전압 검출부로부터의 상기 dc단 전압에 기초하여, 상기 dc단 전압의 지연을 보상하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.A converter for converting input AC power into DC power;
An input voltage detector for detecting an input voltage at the front end of the converter;
A dc capacitor storing a ripple voltage from the converter;
A dc voltage detection unit detecting a voltage across the dc short capacitor;
An inverter for converting a DC power stored in the dc-stage capacitor and outputting an AC power to the motor; And
And a controller for controlling the inverter,
Wherein,
Wherein the control unit controls to compensate for the harmonic component of the input voltage from the input voltage detecting unit and to compensate for the delay of the dc step voltage based on the dc step voltage from the dc step voltage detecting unit Device.
상기 제어부는,
상기 맥동 전압의 리플이 커질수록, 상기 dc단 전압의 지연 보상값이 더 커지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.The method according to claim 1,
Wherein,
And the delay compensation value of the dc voltage is larger as the ripple of the ripple voltage increases.
상기 제어부는,
상기 입력 전압 검출부로부터의 상기 입력 전압의 고조파 성분을 추출하고, 상기 추출된 고조파 성분에 대한 제어를 수행하는 입력 전압 보상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.The method according to claim 1,
Wherein,
And an input voltage compensator for extracting a harmonic component of the input voltage from the input voltage detector and performing control on the extracted harmonic component.
상기 제어부는,
상기 입력 전압의 고조파 성분 보상 이후, 상기 dc단 전압 검출부로부터의 상기 dc단 전압에 기초하여, 상기 dc단 전압의 지연을 보상하는 dc단 전압 지연 보상부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.The method of claim 3,
Wherein,
And a dc terminal voltage delay compensator for compensating a delay of the dc terminal voltage based on the dc terminal voltage from the dc terminal voltage detector after the harmonic component compensation of the input voltage. Device.
상기 입력 전압 보상부는,
상기 입력 전압 검출부로부터의 상기 입력 전압의 고조파 성분을 추출하고, 상기 추출된 고조파 성분에 대한 제어를 각각 수행하는 1차 제어기, 및 2차 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.The method of claim 3,
Wherein the input voltage compensator comprises:
A primary controller for extracting a harmonic component of the input voltage from the input voltage detector and performing control on the extracted harmonic components, and a secondary controller.
상기 dc단 전압 지연 보상부는,
상기 상기 dc단 전압 검출부로부터의 검출된 상기 dc단 전압과, 지연 dc단 전압과의 오차를 연산하고, 상기 dc단 전압의 지연 보상값을 이용하여 상기 연산 오차를 보상하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.5. The method of claim 4,
Wherein the dc stage voltage delay compensator comprises:
Wherein the error between the dc voltage detected by the dc voltage detection unit and the delayed dc voltage is calculated and the calculation error is compensated for using the delay compensation value of the dc voltage. Device.
상기 dc단 전압 지연 보상부에서 보상된 dc단 전압, 및 전압 지령치에 기초하여 상기 인버터로 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.5. The method of claim 4,
And a switching control signal output unit for outputting an inverter switching control signal to the inverter based on the dc step voltage compensated in the dc step voltage delay compensating unit and the voltage command value.
상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 출력 전류에 기초하여 상기 모터의 속도를 연산하는 속도 연산부;
상기 속도 연산부로부터의 연산된 속도와 속도 지령치에 기초하여 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
상기 전류 지령치와 상기 출력 전류에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.8. The method of claim 7,
And an output current detector for detecting an output current flowing in the motor,
Wherein,
A speed calculator for calculating a speed of the motor based on the output current;
A current command generator for generating a current command value based on the calculated speed and speed command value from the speed calculator;
And a voltage command generator for generating a voltage command value based on the current command value and the output current.
상기 컨버터와 상기 dc단 커패시터 사이에 접속되는 dc단 리액터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.The method according to claim 1,
And a dc stage reactor connected between the converter and the dc short-circuit capacitor.
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