KR20200088968A - 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스 - Google Patents

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KR20200088968A
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 dc단 커패시터와 인버터 사이에 배치되는 dc단 저항 소자와, dc단 저항 소자에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 검출되는 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 진단 모드에 따라, 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되도록 제어하며, 스위칭 소자의 단락 여부 및 단락 고장이 발생한 스위칭 소자를 정확하게 판별할 수 있다.,

Description

모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스{Motor driving apparatus and home appliance including the same}
본 발명은 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모터 및 인버터의 고장 여부 및 고장 위치를 간단하게 파악할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.
홈 어플라이언스(home appliance)는, 사용자 편의를 위해 사용되는 기기이다. 또한, 가정이나 사무실 등의 소정 공간에서 사용되는 공기조화기, 세탁기 냉장고 등 홈 어플라이언스들은 각각 사용자의 조작에 따라 고유한 기능과 동작을 수행한다.
한편, 모터 구동 장치는, 회전 운동을 하는 회전자와 코일이 감긴 고정자를 구비하는 모터를 구동하기 위한 장치이며, 특히, 홈 어플라이언스 내의 모터를 구동하기 위해 사용될 수 있다.
한편, 모터 구동 장치는, 모터 구동을 위해, 교류 전원을 출력하는 인버터가 필수적으로 필요하다.
인버터는, 다양한 주파수의 교류 전원을 출력할 수 있으며, 특히, 모터 부하에 대응하여, 동작할 수 있다.
그러나 다양한 부하에 대응하여, 인버터 동작시, 인버터의 복수의 스위칭 소자 중 어느 일부가 단선, 또는 단락될 가능성이 높다.
한편, 인버터의 고장시, 계속하여 구동할 경우, 인버터 주변의 회로는 물론, 모터 등에도 영향을 미치게 된다.
또한, 다양한 부하에 대응하여, 인버터 동작시, 인버터는 물론, 모터의 권선 중 일부가 단선 또는 단락될 가능성이 높다.
따라서, 간편하게 인버터, 모터의 고장 여부를 판단하는 방안에 대한 연구가 수행되고 있다.
예를 들어, 선행 문헌 1(한국 공개특허공보 10-2004-0084078호, 공개일자 2004년 10월 06일)은 스위치 중 1개씩 도통시켜서 스위치에 문제가 없는지 판단 후 2개의 스위치를 구동하여 지락 발생 여부를 판별하고 있다. 이러한 방법은, 인버터 개방 고장 및 모터의 상태는 판별할 수 없는 한계가 있고, 스위치를 켰을 때 모든 상의 전류 정보를 필요로 하기 때문에 1 션트 방식의 인버터에서는 적용이 불가능하는 한계가 있었다.
본 발명의 목적은, 모터, 인버터의 고장 여부, 고장 종류 및 위치를 간단하게 파악할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 모터와 인버터의 고장 종류 및 위치를 정확하게 파악하여 고장 진단에 소용되는 시간과 비용을 절감할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 모터와 인버터의 고장 종류 및 위치를 정확하게 파악하여 동시 교체로 인한 비용 상승을 방지할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 모터 상수를 간단하고 정확하게 추정할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 정확하게 추정된 모터 상수를 이용하여, 모터를 안정적으로 구동할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 인버터 스위칭 상태에 따라 상이한 전류 도통 경로 및 전류 정보를 이용하여 인버터 및 모터의 고장 상태를 정확하게 판별할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 dc단 커패시터와 인버터 사이에 배치되는 dc단 저항 소자와, dc단 저항 소자에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 검출되는 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 진단 모드에 따라, 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되도록 제어하며, 스위칭 소자의 단락 여부 및 단락 고장이 발생한 스위칭 소자를 정확하게 판별할 수 있다.,
제어부는 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되었을 때, 검출되는 전류가 영전류(zero-current)가 아닌 경우에 턴 온 되지 않은 스위칭 소자에 대해 단락(short)으로 판정함으로써, 스위칭 소자의 단락 여부를 정확하게 판별할 수 있다.
제어부는, 상기 검출되는 전류가 영전류가 아닌 경우에, 턴온된 스위칭 소자와 동일한 상의 다른 스위칭 소자에 대해 단락으로 판정할 수 있다.
제어부는, 상기 인버터 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온하기 위해, 고정 듀티의 스위칭 제어 신호를 상기 인버터에 출력하도록 제어할 수 있다.
제어부는 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되었을 때, 전류 검출부에서 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에 인버터 내의 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어하여, 인버터의 단선 고장, 모터의 고장 여부를 판별할 수 있다.
제어부는, 상기 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에, 상기 인버터 내의 다른 상의 스위칭 소자들로 조합된 세 개의 스위칭 소자만 순차적으로 턴 온되도록 제어할 수 있다.
이 경우에, 상기 제어부는, 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 두 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 한 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되거나 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 한 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 두 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어할 수 있다.
제어부는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류인 경우에, 턴 온된 스위칭 소자 중 적어도 하나의 스위칭 소자에 대해 단선(open)으로 정확하게 판정할 수 있다.
또한, 제어부는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류도 아닌 경우에, 상기 모터의 권선 중 적어도 하나에 대해 단락(short)으로 정확하게 판정할 수 있다.
한편, 제어부는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류인 경우에, 상기 모터의 파라미터들을 추정하고, 상기 추정된 파라미터들이 정상 수치가 아닌 경우에 모터 고장으로 판정할 수 있다.
제어부는, 상기 모터의 저항, 인덕턴스, 및, 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.
이를 위해, 상기 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출되는 전류가 상승 후 하강하도록 소정 펄스 전압을 인가하고, 상기 전류 검출부에서 검출되는 전류의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다.
이 경우에, 상기 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출되는 전류가 하강하는 구간에서의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 직류 전류를 상기 모터에 인가되도록 제어하고, 상기 직류 전류에 대응하여 상기 출력 전류 검출부에서 검출된 검출 전류를 기초로, 상기 모터의 저항 파라미터를 연산할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 모터의 회전자의 축을 어느 한 상의 고정자에 정렬시키는 구간에서, 제1 레벨의 직류 전류와 상기 제1 레벨과 다른 레벨의 제2 레벨의 직류 전류가 상기 모터에 인가되도록 제어할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 온도 감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 온도 감지부에서 감지된 온도에 기초하여 상기 모터의 저항 파라미터를 보정할 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다. 이 경우에, 상기 제어부는, 상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터의 추정값을 이용하여 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 모터를 가속시키고, 상기 모터의 속도가 기준 속도에 도달하면 상기 역기전력 파라미터를 추정함으로써, 더욱 정확하게 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 모터, 인버터의 고장 여부, 고장 종류 및 위치를 간단하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 모터와 인버터의 고장 종류 및 위치를 정확하게 파악하여 고장 진단에 소용되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 모터와 인버터의 고장 종류 및 위치를 정확하게 파악하여 동시 교체로 인한 비용 상승을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 모터 상수를 간단하고 정확하게 추정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 정확하게 추정된 모터 상수를 이용하여, 모터를 안정적으로 구동할 수 있다.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
도 2는 도 1의 모터 구동 장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 3은 도 2의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 4는 출력 전류 검출부의 일예를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 출력 전류 검출부의 일예를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 7a 내지 도 12c는 도 6의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 14 내지 도 16은 도 13의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 일예인 공기조화기를 도시한 도면이다.
도 18은 도 17의 실외기와 실내기의 개략도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
한편, 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.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)는, 모터 구동부로 명명할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 내부 블록도의 일예를 예시하고, 도 2는 도 1의 모터 구동 장치의 내부 회로도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)는, 센서리스(sensorless) 방식으로 모터를 구동하기 위한 것으로서, 인버터(420), 인버터 제어부(430), 온도 감지부(232), 메모리(270)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)는, 컨버터(410), dc단 전압 검출부(B), dc단 커패시터(C), 출력 전류 검출부(Edc)를 포함할 수 있다. 또한, 모터 구동 장치(220)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)는, dc단 커패시터(C)와 인버터 사이에 배치되는 1개의 dc단 저항 소자(Rdc)를 이용하여 상전류를 검출할 수 있다.
이때, 인버터 제어부(430)는, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 인버터(420) 내의 스위칭 소자를 제어한다.
이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 1개의 dc단 저항 소자(Rdc)를 이용하여, 순차적으로 검출되는 상전류 정보를 수신하고, 이에 기초하여, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 인버터(420) 내의 스위칭 소자를 제어할 수 있다.
한편, 1개의 dc단 저항 소자(Rdc)를 사용하는 경우, 순차적으로 상전류를 검출하여야 하므로, 모터(230), 인버터(420)의 고장시, 고장 여부 및 고장 위치를 파악하기가 용이하지 않다.
이에 본 발명에서는, 1개의 dc단 저항 소자(Rdc)를 포함하는 모터 구동 장치(220)에 있어서 모터(230), 인버터(420)의 고장 여부 및 고장 위치를 간단하게 파악할 수 있는 방안을 제시한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220) 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, dc단 커패시터(C)와, 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 모터(230)에 출력하는 인버터(420)와, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되는 dc단 저항 소자(Rdc)와, dc단 저항 소자(Rdc)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(Edc)와, 검출된 전류에 기초하여, 인버터(420)를 제어하는 인버터 제어부(430)를 구비한다.
그리고, 인버터 제어부(430)는, 진단 모드에 따라, 인버터(420) 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어하고, 검출되는 전류(Idc)의 레벨에 기초하여 스위칭 소자에 대해 단락(short)으로 판정할 수 있다. 이에 따라, dc단 저항 소자(Rdc)를 구비하는 모터 구동 장치(220)에 있어서 인버터(420)의 고장 여부 및 고장 위치를 간단하게 파악할 수 있게 된다.
인버터 제어부(430)는, 진단 모드에 따라, 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되도록 제어하며, 스위칭 소자의 단락 여부 및 단락 고장이 발생한 스위칭 소자를 정확하게 판별할 수 있다.,
인버터 제어부(430)는, 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되었을 때, 검출되는 전류가 영전류(zero-current)가 아닌 경우에 턴 온 되지 않은 스위칭 소자에 대해 단락(short)으로 판정함으로써, 스위칭 소자의 단락 여부를 정확하게 판별할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 상기 검출되는 전류가 영전류가 아닌 경우에, 턴온된 스위칭 소자와 동일한 상의 다른 스위칭 소자에 대해 단락으로 판정할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 상기 인버터(420) 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온하기 위해, 고정 듀티의 스위칭 제어 신호를 상기 인버터(420)에 출력하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)의 인버터 제어부(430)는, 진단 모드에 따라, 인버터(420) 내의 세 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어하고, 검출되는 전류(Idc)의 레벨에 기초하여 적어도 하나의 스위칭 소자에 대해 단선(open)으로 판정하거나 모터(230)의 권선 단락(short)으로 판정할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되었을 때, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에 인버터(420) 내의 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어하여, 인버터(420)의 단선 고장, 모터(230)의 고장 여부를 판별할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 상기 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에, 상기 인버터(420) 내의 다른 상의 스위칭 소자들로 조합된 세 개의 스위칭 소자만 순차적으로 턴 온되도록 제어할 수 있다.
이 경우에, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 두 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 한 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되거나 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 한 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 두 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어할 수 있다.
상기 인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류인 경우에, 턴 온된 스위칭 소자 중 적어도 하나의 스위칭 소자에 대해 단선(open)으로 정확하게 판정할 수 있다.
또한, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류도 아닌 경우에, 상기 모터의 권선 중 적어도 하나에 대해 단락(short)으로 정확하게 판정할 수 있다.
한편, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류인 경우에, 상기 모터의 파라미터들을 추정하고, 상기 추정된 파라미터들이 정상 수치가 아닌 경우에 모터 고장으로 판정할 수 있다.
상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터의 저항, 인덕턴스, 및, 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.
이를 위해, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 상승 후 하강하도록 소정 펄스 전압을 인가하고, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다.
이 경우에, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 하강하는 구간에서의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다.
또한, 상기 인버터 제어부(430)는, 직류 전류를 상기 모터(230)에 인가되도록 제어하고, 상기 직류 전류에 대응하여 상기 출력 전류 검출부(Edc)에서 검출된 검출 전류를 기초로, 상기 모터(230)의 저항 파라미터를 연산할 수 있다.
상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 회전자의 축을 어느 한 상의 고정자에 정렬시키는 구간에서, 제1 레벨의 직류 전류와 상기 제1 레벨과 다른 레벨의 제2 레벨의 직류 전류가 상기 모터(230)에 인가되도록 제어할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 모터 온도를 감지하는 온도 감지부(232)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 감지부(232)는 고정자 저항의 온도를 센싱하는 온도 센서를 구비할 수 있다.
열에 따라 가변되는 저항 특성을 고려하여, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 온도 감지부(232)에서 감지된 온도에 기초하여 상기 모터(230)의 저항 파라미터를 보정함으로써, 더욱 정확하게 저항값을 추정할 수 있다.
한편, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다. 이 경우에, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터의 추정값을 이용하여 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 모터(230)를 가속시키고, 상기 모터(230)의 속도가 기준 속도에 도달하면 상기 역기전력 파라미터를 추정함으로써, 더욱 정확하게 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)의 인버터 제어부(430)는, 진단 모드에 따라, 모터(230)의 파라미터를 추정하여 기설정된 기준값과 비교하여 모터(230)의 고장 여부를 간단하게 파악할 수 있게 된다.
인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 파라미터를 추정한 후 메모리(270)에 저장된 기준값과 비교하여 모터(230)의 고장 여부를 판정할 수 있다.
메모리(270)는, 모터 구동 장치(220) 제어에 필요한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(270)는, 모터(230) 상수의 정상 범위에 대응하는 기준값들이 저장할 수 있다. 또한, 메모리(270)는, 인버터 제어부(430)에서 연산된 모터 상수에 대한 정보를 저장할 수 있다. 다른 예로 메모리(270)는, 모터 정렬 구간 및 인덕턴스 연산 구간에 대한 정보를 저장할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 파라미터를 추정한 후 메모리(270)에 저장된 기준값과 비교하여 모터(230)의 고장 여부를 판정할 수 있다.
다른 예로 메모리(270)는, 모터 설정값들을 저장할 수 있다. 여기서, 모터 설정값들은, 전류 제한치, 속도 게인, 전류 게인, 모터(230)의 속도 상승 기울기 또는 모터(230)의 속도 하강 기울기를 포함할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 파라미터를 추정한 후 메모리(270)에 저장된, 판별된 모터(230)의 대응하는 모터 설정값을 이용하여, 모터(230)를 구동하도록 제어할 수 있다..
한편, 모터(230)는 부하(231)를 구동시킬 수 있다. 부하(231)는 홈 어플라이언스의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 부하(231)는, 공기조화기의 압축기, 팬 등일 수 있고, 세탁기의 세탁조일 수 있다.
이하에서는, 도 1, 및 도 2의 모터 구동 장치(220) 내의 각 구성 유닛들의 동작에 대해 설명한다.
리액터(L)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.
입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
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.
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 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, 도면에서는, 컨버터(410)의 출력단에 접속되는 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않고, 직류 전원이 바로 입력될 수도 있다., 예를 들어, 태양 전지로부터의 직류 전원이 dc단 커패시터(C)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.
한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
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.
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, 소정 주파수를 갖는 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, 출력 전류 검출부에서 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, 출력 전류 검출부에서 검출되는 출력전류(io)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 3를 참조하여 후술한다.
출력 전류 검출부는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되는 dc단 저항 소자(Rdc)를 이용하여, 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다.
특히, 출력 전류 검출부는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 순차적으로 검출할 수도 있다.
이를 위해, 출력 전류 검출부는, CT(current trnasformer) 등을 구비할 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 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 병행하여 기술할 수도 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 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.
도 3은 도 2의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 3을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(310), 속도 연산부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 및 스위칭 제어신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(Edc)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic) 또는 추정된 전류를 이용하여, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환할 수 있다.
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다.
속도 연산부(320)는, 축변환부(310)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(330)는, 연산 속도(
Figure pat00003
)와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(
Figure pat00004
)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.
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.
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.
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(350)에 입력된다.
축변환부(350)는, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치(
Figure pat00005
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.
먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치(
Figure pat00006
)가 사용될 수 있다.
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.
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.
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, 상술한 바와 같이, 모터 구동 장치(220)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.
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.
도 4는 출력 전류 검출부의 일예를 예시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 4의 출력 전류 검출부(Ex)는, 모터(230)에 흐르는 3 상전류(a,b,c 상전류) 중 a 상전류와, c 상전류의 센싱을 위해, 2개의 전류 센서(CSa,CSc)를 구비하는 것을 예시한다.
한편, b 상 전류는, 3상의 전류의 합이 0이라는 조건을 이용하여, 연산될 수 있다.
한편, 이러한 도 4의 방식 보다, 도 5와 같이, 1개의 dc단의 저항 소자를 이용하여 모터 전류를 센싱하는 방식이, 제조 비용이 저감되며, 설치가 용이하다는 장점이 있다.
이에 따라, 본 발명에서는, 도 5와 같은, 1 션트(shunt) 저항 소자를 이용하여, 모터 전류를 센싱하는 방안을 중심으로 기술한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 출력 전류 검출부의 일예를 예시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 출력 전류 검출부(Edc)는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되는 dc단 저항 소자(Rdc)를 구비할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, dc단 저항 소자(Rdc)에 흐르는 전류에 기초하여, 모터(230)에 흐르는 전류를 연산하고, 연산된 모터 전류에 기초하여 인버터(420)를 제어할 수 있다.
도면과 같이, dc단 저항 소자(Rdc)를 이용한, 전류 획득 방법을 션트(shunt) 알고리즘이라 한다.
션트(shunt) 알고리즘은, 션트 저항 소자의 위치와 개수에 따라 1-션트(shunt), 2-션트(shunt), 3-션트(shunt)로 구분되는데, 본 발명에서는 1-션트(shunt) 방식에 대해 기술한다.
이러한 1-션트(shunt) 방식에 따르면, 모터(230)에 흐르는 3 상전류(a,b,c 상전류)를, dc단에 배치되는, 하나의 션트(shunt) 저항 소자만으로 획득한다.
따라서, 도 4에 비해, 전류 센서를 줄일 수 있고, 2-션트(shunt), 3-션트(shunt) 방법에 비해, 전압 증폭기, A/D 포트 등의 주변 회로를 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 모터 구동 장치(220)의 제조 비용 및 부피가 감소하는 등의 많은 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)는, dc단 커패시터와 인버터 사이에 배치되는 1개의 dc단 저항 소자를 이용하여 상전류를 검출한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작방법을 나타내는 순서도이고, 도 7a 내지 도 12c는 도 6의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
인버터 제어부(430)는, 전원 온시, 또는 사용자 입력에 따라, 진단 모드를 수행하도록 제어할 수 있다. 이때의 진단 모드는, 모터(230) 및 인버터(420) 등을 보호하기 위한 것으로서, 특히, 모터(230), 인버터(420)의 고장 유무, 고장 위치 등을 판정하기 위해 수행될 수 있다.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 모터 구동시, 진단 모드가 수행되도록 제어할 수 있다.
도 6을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 진단 모드 시작에 따라, 인버터(420) 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어할 수 있다(S610).
예를 들어, 인버터 제어부(430)는, 인버터(420)가 구비하는 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되도록 제어할 수 있다.
즉, 진단 모드가 시작되면 인버터(420)가 구비하는 각 스위칭 소자를 순차적으로 턴 온시킬 수 있다.
이때, 인버터 제어부(430)는, 각 스위칭 소자가 턴 온(ON)되면 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류에 기초하여 각 스위칭 소자의 단락(short) 여부를 판별할 수 있다. 또한, 인버터 제어부(430)는, 각 스위칭 소자가 턴 온(ON)될 때, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류를 메모리(270)에 기록하도록 제어할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되었을 때, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 영전류(zero-current)가 아닌 경우에(S620), 턴 온 되지 않은 스위칭 소자에 대해 단락(short)으로 판정할 수 있다(S625).
지능형 파워 모듈(Intelligent Power Module: IPM)은 인버터(420)를 구성하는 스위칭 소자와 이를 구동하는 게이트 드라이브 IC를 구비할 수 있다.
따라서, 모터 구동 장치(220)가 지능형 파워 모듈(IPM) 형태로 인버터(420)를 구비하는 경우에도 동일한 방식으로 지능형 파워 모듈(IPM)의 인버터(420) 고장 여부를 판정할 수 있다.
한편, 본 명세서에서, 영전류는 검출되는 전류가 실질적으로 '0'인 전류 미검출 상태를 의미하고, 경우에 따라서, 의도치 않은 미세 전류를 고려한 소정 마진(margin) 범위를 포함하는 개념일 수 있다. 예를 들어, 영전류는 소정 레벨 이하의 전류를 의미할 수 있고, 인버터 제어부(430)는, 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되었을 때, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 '0'을 기준으로 소정 마진에 따라 설정된 일정 레벨 이하의 전류가 검출되는 경우에 영전류로 판정할 수 있다.
만약, 임의의 스위칭 소자가 턴 온될 때 영전류가 아닌 일정한 값의 전류가 검출된다면(S620),, 인버터 제어부(430)는 다른 임의의 스위치를 턴 온한 결과와 조합하여 단락 고장으로 기록하고 알고리즘을 정지할 수 있다(S625).
인버터 제어부(430)는, 상기 검출되는 전류가 영전류가 아닌 경우에(S620), 턴온된 스위칭 소자와 동일한 상의 다른 스위칭 소자에 대해 단락으로 판정할 수 있다(S625). 예를 들어, 인버터 제어부(430)는 스위칭 소자가 턴 온될 때 영전류보다 매우 크게 설정된 기준 전류 레벨 아상의 소정 레벨의 전류가 검출되는 경우에(S620), 해당 스위치와 동일한 상의 다른 스위치의 단락 고장으로 기록하고 진단 모드 알고리즘을 정지할 수 있다(S625).
도 7a 내지 도 8은 하나의 스위칭 소자의 온에 따른, 단락 판정 여부에 참조되는 도면이다.
도 7a는, 도 8의 P1 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제1 상암 스위칭 소자(Sa)만 턴 온되고, 나머지 5개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.
이에 의하면, 하암 스위칭 소자(S'a~S'c)가 모두 오프되므로, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)의 턴 온에도 불구하고, 전류 검출부(Edc)에는 전류가 흐르지 않아, 0 레벨의 전류(영전류)가 검출되는 것이 정상이다.
그러나 제1 하암 스위칭 소자(S'a)가 단락인 경우, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 영전류보다 훨씬 큰 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다. 즉, 지락(grounding) 전류가 검출될 수 있다.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제1 하암 스위칭 소자(S'a)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.
한편, 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 경우, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)의 턴 온시, 영전류가 아닌 전류가 검출되는 경우, 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.
도 7b는, P2 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제2 상암 스위칭 소자(Sb)만 턴 온되고, 나머지 5개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.
이에 의하면, 하암 스위칭 소자(S'a~S'c)가 모두 오프되므로, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)의 턴 온에도 불구하고, 전류 검출부(Edc)에는 전류가 흐르지 않아, 0 레벨의 전류가 검출되는 것이 정상이다.
그러나 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단락인 경우, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 영전류보다 훨씬 큰 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다. 즉, 지락(grounding) 전류가 검출될 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.
한편, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 경우, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)의 턴 온시, 영전류가 아닌 전류가 검출되는 경우, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.
도 7c는, P3 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제3 상암 스위칭 소자(Sc)만 턴 온되고, 나머지 5개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.
이에 의하면, 하암 스위칭 소자(S'a~S'c)가 모두 오프되므로, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)의 턴 온에도, 전류 검출부(Edc)에는 전류가 흐르지 않아, 0 레벨의 전류가 검출되는 것이 정상이다.
그러나 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 경우, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 영전류보다 훨씬 큰 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다. 즉, 지락(grounding) 전류가 검출될 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.
한편, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단락인 경우, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)의 턴 온시, 영전류가 아닌 전류가 검출되는 경우, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c와 유사하게, P4 내지 P6 기간에, 제1 하암 스위칭 소자(S'a), 제2 하암 스위칭 소자(S'b), 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가, 각각 턴 온될 수 있으며, 이에 따라, 제1 내지 제3 상암 스위칭 소자에 대한 단락 여부를 판정할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 진단 모드 수행시, 인버터(420) 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온을 위해, 고정 듀티의 스위칭 제어 신호(Sic)를 인버터(420)에 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 대략 20% 이하의 고정 듀티의 스위칭 제어 신호(Sic)를 인버터(420)에 출력하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 진단 모드가 안정적으로 수행될 수 있게 된다.
도 8은 P1 기간 부터 P6 기간까지, 순차적으로 인버터 내의 스위칭 소자의 온 타이밍을 도시한 도면이며, 이에 따라, 단락 판정 가능한 스위칭 소자가, 예시된다.
도 9a는, 상술한 P1 내지 P6 기간 동안, 하나의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 경우의, 전류 파형(idca1)을 예시한다.
도면에서와 같이, 하나의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 인버터(420) 내의 모든 스위칭 소자가 정상인 경우, 전류 파형(idca1)은 0 레벨을 가지게 된다.
따라서, 인버터 제어부(430)는, 도 9a의 전류 파형(idca1)이 검출되는 경우, 인버터(420)가 정상인 것으로 판정할 수 있다.
다음, 도 9b는, 상술한 P1 내지 P6 기간 동안, 하나의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 경우의, 전류 파형(idca2)을 예시한다.
도면에서는, P2 기간에, 특히 P2 기간 시작 시점(1110)에, 전류 파형(idca2)의 레벨이 제3 레벨을 초과하는 것을 예시한다.
이와 같이, 도 9b의 전류 파형(idca2)이 검출되는 경우, 인버터 제어부(430)는, 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단락 것으로 판정할 수 있다.
한편, 도 9a 내지 도 9b에서는, P1 내지 P6 기간의 각 기간의 폭이 Tex1으로 동일한 것을 예시하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
이와 같이, 단일 스위칭 소자 온/오프(ON/OFF)를 이용하여 인버터 단락 유무를 판별할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 모든 스위칭 소자가 온(ON) 될 때 검출된 전류가 영전류이면(S620), 단일 스위칭 소자 온/오프(ON/OFF) 동작을 종료하고 다음 고장 진단 알고리즘을 진행한다(S630).
예를 들어, 인버터 제어부(430)는, 상기 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되었을 때, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에 상기 인버터(420) 내의 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어할 수 있다(S630).
인버터 제어부(430)는, 3개 스위칭 소자 온/오프(ON/OFF)를 이용하여 인버터 개방 및 모터(230)의 선간 단락 유무를 검출할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 상기 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에(S620), 상기 인버터 내의 다른 상의 스위칭 소자들로 조합된 세 개의 스위칭 소자만 순차적으로 턴 온되도록 제어할 수 있다(S630). 특히, 인버터 제어부(430)는, 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 두 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 한 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되거나 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 한 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 두 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 각 스위칭 소자를 하니씩 순차로 턴 온시키는 알고리즘이 정상적으로 종료된 후(S620), 임의의 두 상의 양의 스위치와 나머지 한 상의 음의 스위치를 동작시키거나 임의의 한 상의 양의 스위치와 나머지 두 상의 음의 스위치를 동작시켜 전류를 검출할 수 있다(S630).
인버터 제어부(430)는, 각 모드(Mode)에서 검출된 전류가 일정한 값을 유지하는 결과가 검출된다면(S640), 정상으로 기록한 후 다음 알고리즘을 진행할 수 있다(S670).
인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고(S640), 영전류인 경우에(S645), 턴 온된 스위칭 소자 중 적어도 하나의 스위칭 소자에 대해 단선(open)으로 판정할 수 있다(S650).
예를 들어, 임의의 Mode에서 검출된 전류의 크기가 영전류인 경우에(S645), 인버터 제어부(430)는, 주 동작 스위치의 개방 고장으로 기록한 후 알고리즘을 정지할 수 있다(S650). 여기서, 주 동작 스위치는, 임의의 두 상의 양의 스위치와 나머지 한 상의 음의 스위치를 동작시킨 경우에 음의 스위치일 수 있고, 임의의 한 상의 양의 스위치와 나머지 두 상의 음의 스위치를 동작시킨 경우에 양의 스위치일 수 있다.
도 10a 내지 도 11은 세 개의 스위칭 소자의 온에 따른, 단선 판정 여부에 참조되는 도면이다.
도 10a는, P7 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제1 상암 스위칭 소자(Sa), 제2 하암 스위칭 소자(S'b), 제3 하암 스위칭 소자(S'c)만 턴 온되고, 나머지 3개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.
이에 의하면, path1에 따라, 제1 상암 스위칭 소자(Sa), 제2 하암 스위칭 소자(S'b), 제3 하암 스위칭 소자(S'c)를 흐르는 전류가 검출되는 것이 정상이다.
그러나, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)가 단선인 경우, 전류가 검출되지 않을 수 있다. 즉, 소정 레벨 이하의 영전류가 검출될 수 있다.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 영전류로 판정되도록 설정된된 소정 레벨 이하의 전류가 검출되는 경우, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)가 단선인 것으로 판정할 수 있다.
한편, 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 어느 하나가 단선인 경우, 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 나머지 하나를 통해, 전류가 흐르므로, 전류 검출부(Edc)에는, 레벨 초과의 전류가 검출될 수 있다.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 어느 하나의 단선인 경우, 단선을 판정할 수는 없게 된다.
도 10b는, P8 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제2 상암 스위칭 소자(Sb), 제1 하암 스위칭 소자(S'a), 제3 하암 스위칭 소자(S'c)만 턴 온되고, 나머지 3개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.
이에 의하면, path2에 따라, 제2 상암 스위칭 소자(Sb), 제1 하암 스위칭 소자(S'a), 제3 하암 스위칭 소자(S'c)를 흐르는 전류가 검출되는 것이 정상이다.
그러나, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)가 단선인 경우, 전류가 검출되지 않을 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)가 단선인 것으로 판정할 수 있다.
한편, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 어느 하나가 단선인 경우, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 나머지 하나를 통해, 전류가 흐르므로, 전류 검출부(Edc)에는, 소정 레벨 초과의 전류가 검출될 수 있다.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 어느 하나의 단선인 경우, 단선을 판정할 수는 없게 된다.
도 10c는, P9 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제3 상암 스위칭 소자(Sc), 제1 하암 스위칭 소자(S'a), 제2 하암 스위칭 소자(S'b)만 턴 온되고, 나머지 3개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.
이에 의하면, path3에 따라, 제3 상암 스위칭 소자(Sc), 제1 하암 스위칭 소자(S'a), 제2 하암 스위칭 소자(S'b를 흐르는 전류가 검출되는 것이 정상이다.
그러나, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)가 단선인 경우, 전류가 검출되지 않을 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)가 단선인 것으로 판정할 수 있다.
한편, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 중 어느 하나가 단선인 경우, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 중 나머지 하나를 통해, 전류가 흐르므로, 전류 검출부(Edc)에는, 소정 레벨 초과의 전류가 검출될 수 있다.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 중 어느 하나의 단선인 경우, 단선을 판정할 수는 없게 된다.
도 10a 내지 도 10c와 유사하게, P10 내지 P12 기간에, 하나의 하암 스위칭 소자와 2 개의 상암 스위칭 소자가, 도 11에서 도시된 바와 같이, 각각 턴 온될 수 있으며, 이에 따라, 제1 내지 제3 하암 스위칭 소자(S'a~S'c)에 대한 단선 여부를 판정할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 진단 모드 수행시, 인버터(420) 내의 세 개의 스위칭 소자만 턴 온을 위해, 고정 듀티의 스위칭 제어 신호(Sic)를 인버터(420)에 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 대략 20% 이하의 고정 듀티의 스위칭 제어 신호(Sic)를 인버터(420)에 출력하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 진단 모드가 안정적으로 수행될 수 있게 된다.
도 11은 P7 기간 부터 P12 기간까지, 순차적으로 인버터 내의 스위칭 소자의 온 타이밍을 도시한 도면이며, 이에 따라, 검출되는 전류(Idc)와, 단선 판정 가능한 스위칭 소자가, 각각 예시된다.
도 12a는, 상술한 P7 내지 P12 기간 동안, 세 개의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 경우의, 전류 파형(idcb1)을 예시한다.
도면에서와 같이, 세 개의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 파형(idcb1)의 최대 레벨이 소정 레벨 초과인 경우, 인버터 제어부(430)는, 인버터(420)가 정상인 것으로 판정할 수 있다.
다음, 도 12b는, 상술한 P7 내지 P12 기간 동안, 세 개의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 경우의, 전류 파형(idcb2)을 예시한다.
도면에서는, P4 기간(1210)에, 전류 파형(idcb2)의 레벨이 소정 레벨 이하인 0 레벨로 나타나는 것을 예시한다.
이와 같이, 도 12b의 전류 파형(idcb2)이 검출되는 경우, 인버터 제어부(430)는, 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단선 것으로 판정할 수 있다.
다음, 도 12c는, 상술한 P7 내지 P12 기간 동안, 세 개의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 경우의, 전류 파형(idcb2b)을 예시한다.
도면에서는, P6 기간(1215)에, 전류 파형(idcb2b)의 레벨이 소정 레벨 이하인 0 레벨로 나타나는 것을 예시한다.
이와 같이, 도 12b의 전류 파형(idcb2b)이 검출되는 경우, 인버터 제어부(430)는, 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단선 것으로 판정할 수 있다.
한편, 도 12a 내지 도 12c에서는, P7 내지 P12 기간의 각 기간의 폭이 Tex1으로 동일한 것을 예시하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상술한 것과 같이, 인버터(420)의 스위칭 상태에 따라 전류 도통 경로가 상이하다. 따라서, 인버터(420)의 스위칭 상태를 변경하면서 해당 스위칭 상태에 따른 전류 정보를 이용하여 인버터(420) 및 모터(230)의 고장 상태를 판별할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고(S640), 영전류도 아닌 경우에(S645), 상기 모터(230)의 권선 중 적어도 하나에 대해 단락(short)으로 판정할 수 있다(S660).
예를 들어, 인버터 제어부(430)는, 임의의 모드에서 일정 레벨을 유지하는 전류가 아닌 순간적으로 매우 큰 전류가 검출되는 경우에(S640, S645), 해당 모드의 주 동작 스위치를 제외한 2개의 상의 권선 단락으로 기록한 후 알고리즘을 정지할 수 있다(S660).
한편, 인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때(S630), 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류인 경우에(S640), 상기 모터(230)에 소정 전류 및 펄스 전압을 인가하여 상기 모터(230)의 파라미터들을 추정할 수 있다.
이때, 인버터 제어부(430)는, 메모리(270)에 저장된 기준값과 추정된 파라미터들을 비교하여(S680), 모터 구장 유무를 판별할 수 있다.
예를 들어, 메모리(270)에는 모터 파라미터들에 대한 정상 수치에 대응하는 기준값이 저장될 수 있다. 기준값은 허용 오차를 포함하는 범위 구간으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 허용 오차는 설계 공차에 따라 ±X%로 설정될 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 각 파라미터 추정 결과를 메모리(270)에 저장된 기준값과 비교하여(S680), 정상 수치 공차 내에 추정 값이 속할 경우 정상으로 판별하고, 그렇지 않은 경우에 모터 고장으로 판별할 수 있다(S690).
여기서, 상기 모터(230)의 파라미터들은 저항, 인덕턴스, 및, 역기전력 파라미터일 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다. 더욱 바람직하게는 인버터 제어부(430)는, 저항, 인덕턴스, 역기전력 파라미터 순서로 추정할 수 있다. 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터의 추정값을 이용하여 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.
또한, 인버터 제어부(430)는 상기 모터(230)를 가속시키고, 가속 구간에서 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다. 더욱 바람직하게는 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 속도가 기준 속도에 도달하면 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작방법을 나타내는 순서도로, 파라미터 추정 단계(S670)을 상세히 도시한 것이고, 도 14 내지 도 16은 도 13의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 13을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 직류 전류를 상기 모터에 인가되도록 제어하고(S1310), 상기 직류 전류에 대응하여 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출된 검출 전류를 기초로, 상기 모터(230)의 저항 파라미터를 추정할 수 있다(S1320).
더욱 바람직하게는, 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 회전자의 축을 어느 한 상의 고정자에 정렬시키는 구간에서, 제1 레벨의 직류 전류와 상기 제1 레벨과 다른 레벨의 제2 레벨의 직류 전류가 상기 모터(230)에 인가되도록 제어할 수 있다. 이에 따라 상기 제1 레벨의 직류 전류에 대응하는 검출 전류와 상기 제2 레벨의 직류 전류에 대응하는 검출 전류를 이용하여 저항을 연산할 수 있다.
저항은 온도에 따라 가변되는 성질이 있으므로, 더욱 정확한 저항 추정을 위해 온도를 고려할 수 있다. 실시예에 따라서, 인버터 제어부(430)는, 온도 감지부(232)에서 감지된 온도에 기초하여 상기 모터(230)의 저항 파라미터를 보정할 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 상승 후 하강하도록 소정 펄스 전압을 인가하고(S1330), 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류의 변화량에 기초하여 상기 모터(230)의 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다(S1340). 예를 들어, 인버터 제어부(430)는 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 하강하는 구간에서의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다.
이후, 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)를 가속시키고(S1350), 상기 모터(230)의 속도가 기준 속도에 도달하면(S1360) 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다(S1370).
이와 같이, 저항 및 인덕턴스 추정은 모터(230)가 회전하는 상태가 아닌 정지 상태에서 시행하게 되며, 모터(230)를 가속하여 일정 속도 이상으로 상승하였을 경우에 역기전력 추정 알고리즘을 동작시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 정렬 구간 및 인덕턴스 연산 구간에 인가되는 출력 전류 파형을 상세히 도시한 도면이고, 도 15는 도 14의 모터 정렬 구간 및 인덕턴스 연산 구간에 인가되는 출력 전류 파형을 상세히 도시한 도면이다. 도 16은 인덕턴스 추정을 위해 인가되는 펄스 전압에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 14와 도 15를 참조하면, 모터 구동 장치(220)는, 모터를 정렬하는 모터 정렬 구간(Ta), 모터(230)의 인덕턴스를 연산하는 인덕턴스 연산 구간(Tc), 모터의 속도가 상승되는 모터 속도 상승 구간(Tr), 부하에 따라 모터 속도를 가변 운전하는 통상 운전 구간(To)으로 구분되어 구동될 수 있다.
이 중, 모터 구동 장치(220)는, 인덕턴스 연산 구간(Tc)을 이용하여, 모터(230)의 인덕턴스를 연산할 수 있다. 또한, 모터 구동 장치(220)는, 모터 정렬 구간(Ta)을 이용하여, 모터(230)의 고정자 저항을 연산할 수 있다.
모터 정렬 구간(Ta)은, 구체적으로, 제1 모터 정렬 구간(Ta1) 및 제2 모터 정렬 구간(Ta2)으로 구분될 수 있다. 또한 각각의 모터 정렬 구간(Ta)은, 제1 직류 전류가 모터(230)에 인가되는, 제1 구간(Ta2a), 제2 직류 전류가 모터(230)에 인가되는, 제2 구간(Ta2b)을 포함할 수 있다.
한편, 도 15에서는, 제2 모터 정렬 구간(Ta2)만이, 제1 구간(Ta2a) 및 제2 구간(Ta2b)을 포함하는 것으로 도시되나, 실시예에 따라서, 제1 모터 정렬 구간(Ta1)도, 직류 전류가 인가되는, 제1 구간 및 제2 구간을 포함할 수 있다.
한편, 모터 정렬 구간(Ta), 인덕턴스 연산 구간(Tc), 모터 속도 상승 구간(Tr), 통상 운전 구간(To)에서의 출력 전류는, 도 14와 같을 수 있다.
구체적으로, 제1 모터 정렬 구간(Ta1) 및 제2 모터 정렬 구간(Ta2)의 출력 전류는, 일정한 레벨의 전류일 수 있다. 또한, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1) 및 제2 인덕턴스 연산 구간(Tc2)의 출력 전류는, 펄스 전압 인가에 따른, 상승 또는 하강하는 전류일 수 있다.
이를 위해, 인버터 제어부(430) 내의 전류 지령 생성부(330)는, 회전자 정렬을 위한, 동기좌표계 기반의 모터 정렬 전류 지령치를 생성하여, 스위칭 제어 신호 출력부(360)에 출력할 수 있다.
또한, 스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 모터 정렬 전류 지령치에 기초하여, 스위칭 제어 신호를 인버터(420)에 출력할 수 있다
또한, 모터 속도 상승 구간(Tr) 및 통상 운전 구간(To)의 출력 전류는, 교류 전류일 수 있다.
제1 모터 정렬 구간(Ta1), 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1), 제2 모터 정렬 구간(Ta2) 및 제2 인덕턴스 연산 구간(Tc2) 동안, 모터(230)에서 출력되는 a상 출력 전류(1510) 및 b상 출력 전류(1530)는, 도 15와 같을 수 있다.
모터 구동 장치(220)는, 제1 모터 정렬 구간(Ta1), 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1), 제2 모터 정렬 구간(Ta2) 및 제2 인덕턴스 연산 구간(Tc2)에서 검출된 출력 전류를 기초로, 고정자 저항 및 인덕턴스를 추정할 수 있다.
구체적으로, 모터 구동 장치(220)는, 제1 모터 정렬 구간(Ta1)에서, 회전자의 q축 또는 d축을 a상에 정렬할 수 있다. 이를 위해, 모터 구동 장치(220)는, 직류 전류를 모터(230)에 인가할 수 있다. 직류 전류가 모터(230)에 인가됨에 따라, 일정 레벨의 a상 출력 전류(1510) 및 b상 출력 전류(1530)가 전류 검출부(Edc)에 의해 검출될 수 있다.
한편, 모터 구동 장치(220)는, 제1 모터 정렬 구간(Ta1)에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출된 a상 출력 전류(1510) 또는 b상 출력 전류(1530)를 기초로, 고정자 저항을 연산할 수도 있다.
다음, 모터 구동 장치(220)는, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1)에서, a상에 제1 펄스 전압을 인가할 수 있다.
모터 구동 장치(220)는, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1)에서, dc단 양단 전압 및 a상 출력 전류(510)의 전류 변화량에 기초하여, 모터(230)의 q축(토크분) 인덕턴스(Lq)를 연산할 수 있다. 한편, 이하에서는, a상 출력 전류(1510)만으로, 모터(230)의 토크분 인덕턴스(Lq)를 추정하는 것을 설명하나, 실시예에 따라, b상 출력 전류(1530)만으로, 모터(230)의 q축분 인덕턴스(Lq)를 추정하는 것도 가능하다. 한편, 본 명세서에서 a상 출력 전류(1510)는, 출력 전류와 혼용하여 사용될 수 있다.
한편, 회전자의 q축을 a상에 정렬한 상태에서, a상에 제1 구간 펄스 전압을 인가하기 위한, 전압 벡터는, 도 16의 (c)과 같을 수 있다. 또한, 이때, 전류 검출부(Edc)에서 검출된 출력 전류는, 도 16의 (a)와 같을 수 있다. 또한, 이때, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 출력 전압은, 도 16의 (b)와 같을 수 있다.
도 16에서는, Tc1a 구간에서, 제1 구간 펄스 전압이 인가되는 것을 도시한다. 도 16의 (a)에서, 제1 구간 펄스 전압이 인가됨에 따라, a상 출력 전류(1610)가 증가하고, b상 출력 전류(1630)가 감소됨을 알 수 있다. 또한, 도 16의 (b)에서, 제1 구간 펄스 전압이 인가됨에 따라, 일정 전압이 dc단 양단에 출력되는 것을 알 수 있다.
다음, 인버터 제어부(430)는, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1)에서의 dc단 양단 전압 및 출력 전류의 전류 변화량에 기초하여, 모터(230)의 q축 인덕턴스(Lq)를 연산할 수 있다.
한편, 제1 모터 정렬 구간(Ta1)에서, 회전자의 q축이 정렬되므로, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1)에서 추정된 인덕턴스(L)는, q축 인덕턴스(Lq)일 수 있다.
즉, 상기 인버터 제어부(430)는, 회전자의 q축을 a상에 정렬하고, 상기 a상에 소정 펄스 전압을 d축 방향으로 인가하면서, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 양단 전압 및 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출된 출력 전류의 전류 변화량에 기초하여, 상기 모터(230)의 q축 인덕턴스를 연산할 수 있다.
한편, 모터 구동 장치(220)는, 제1 모터 정렬 구간(Ta1)에서 연산된 고정자 저항과, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1)에서 연산된 dc단 양단 전압 및 출력 전류를 기초로, 모터의 토크분 인덕턴스(Lq)를 연산하는 것도 가능하다.
다음, 모터 구동 장치(220)는, 제2 모터 정렬 구간(Ta2)에서, 회전자의 d축을 a상에 정렬할 수 있고, 상술한 방법으로 d축 인덕턴스를 연산할 수 있다.
다음, 모터 구동 장치(220)는, 제2 인덕턴스 연산 구간(Tc2)에서, a상에 제2 펄스 전압을, d축의 반대 방향(-d축 방향)으로 인가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, a상 전류(1610)가 하강하고, b상 전류(6530)가 상승할 수 있다.
모터 구동 장치(220)는, 제2 인덕턴스 연산 구간(Tc2)에서, 제2 펄스 전압 인가에 따른 dc단 양단 전압 및 출력 전류의 전류 변화량에 기초하여, 모터의 자속분 인덕턴스(Ld)를 연산할 수 있다.
한편, 회전자의 d축이 a상에 정렬된 상태에서, 펄스 전압을 인가하는 경우, 자기 포화가 발생하지 않아, 보다 정확한 인덕턴스 연산이 가능하게 된다.
인버터 제어부(430)는, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서의 dc단 양단 전압 및 출력 전류의 변화량에 기초하여, 모터(230)의 인덕턴스를 연산할 수 있다. 모터(230)에 돌극성이 존재하는 경우 벡터 (1,0,0)을 주입하여 d축의 인덕턴스를 추정하고, 벡터(0,1,1)을 주입하여 q축 상의 인덕턴스를 추정할 수 있다.
구체적으로, 영구자석 동기 전동기의 d-q축 전압 방정식은 다음의 수학식 1과 같다.
Figure pat00007
Figure pat00008
수학식 1에서, vd는 d축 전압, vq는 q축 전압, rs는 모터의 고정자 저항, id는 d축 전류, iq는 q축 전류, w는 모터(230)의 속도, Ld는 자속분 인덕턴스, Lq는 토크분 인덕턴스, Φm은 자속을 나타낸다.
한편, 모터가 정지된 상태(w=0)이므로, 수학식 1은, 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00009
Figure pat00010
또한, 수학식 2는, dc단 양단 전압(Vdc)과의 관계에서, 다음의 수학식 3을 만족한다. 수학식 3에서, 3/2는 선간 전원과 상전원 사이의 관계 및 dq축과 a,b,c축 사이의 관계를 고려한 상수일 수 있다.
Figure pat00011
또한, 수학식 3을 인덕턴스에 대해 정리하면 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00012
수학식 4에서 인덕턴스(L)는, 유효 인덕턴스를 의미할 수 있다. 또한, 인덕턴스(L)는, 토크분 인덕턴스(Lq) 또는 자속분 인덕턴스(Ld)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소정 펄스 입력을 통하여 모터(230)의 인덕턴스를 추정할 수 있다.
실시예에 따라서, 모터(230)에 돌극성이 존재하는 경우 벡터 (1,0,0)을 주입하여 자속분 인덕턴스(Ld)를 추정하고, 벡터(0,1,1)을 주입하여 토크분 인덕턴스(Lq)를 추정할 수 있다.
한편, 모터 정렬 구간(Ta)에서, 회전자의 d축이 정렬되면, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서 추정된 인덕턴스(L)는, d축 인덕턴스(Ld)일 수 있다.
즉, 인버터 제어부(430)는, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서, 수학식 4와 같이, 고정자 저항(rs), dc단 양단 전압(Vdc) 및 출력 전류(ia)를 기초로, 모터(230)의 d축 인덕턴스(Ld)를 연산할 수 있다.
한편, 모터 구동 장치(220)에서, 고정자 저항(rs)은, 출력 전류에 비해 무시할 수 있을 정도로 작은 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 공기조화기 내의 압축기 모터의 경우, 고정자 저항(rs)은, 0.5 Ω 정도로 매우 작을 수 있다.
따라서, 수학식 4는, 다음의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00013
즉, 인버터 제어부(430)는, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서, 수학식 5와 같이, dc단 양단 전압(Vdc) 및 출력 전류(ia)를 기초로, 모터(230)의 d축 인덕턴스(Ld)를 연산할 수 있다.
이와 같이, 인버터 제어부(430)는, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서의 dc단 양단 전압 및 출력 전류의 변화량에 기초하여, 모터(230)의 d축 인덕턴스를 연산할 수 있다.
보다 상세하게는, 인버터 제어부(430)는, 수학식 4 또는 수학식 5에 의해 인덕턴스를 연산할 수 있다. 모터 정렬 구간(Ta)에서, 회전자의 d축이 정렬되므로, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서 인버터 제어부(430)가 수학식 4 또는 수학식 5에 의해 추정한 인덕턴스(L)는 d축 인덕턴스(Ld)일 수 있다.
또한, 인버터 제어부(430)는, 수학식 4와 같이, 고정자 저항(rs), dc단 양단 전압(Vdc) 및 출력 전류(ia)를 기초로, 모터(230)의 d축 인덕턴스(Ld)를 연산할 수 있다.
또한, 인버터 제어부(430)는, 수학식 5와 같이, dc단 양단 전압(Vdc) 및 출력 전류(ia)를 기초로, 모터(230)의 d축 인덕턴스(Ld)를 연산할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 2개의 직류 전류를 이용하는 모터 정렬 구간(Ta)에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출된 출력 전류를 기초로 모터(230)의 고정자 저항을 연산할 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 직류 전류(i1)에 대응하여 dc단 전압 검출부(B)에서 제1 검출 전압(Vdc1)이 검출되고, 전류 검출부(Edc)에서, 제1 검출 전류(idc1)가 검출될 수 있다. 또한, 제2 구간(Ta2b)에서, 제2 직류 전류(i2)에 대응하여, dc단 전압 검출부(B)에서 제2 검출 전압(Vdc2)이 검출되고, 전류 검출부(Edc)에서, 제2 검출 전류(idc2)가 검출될 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 제1 검출 전압(Vdc1), 제2 검출 전압(Vdc2), 제1 검출 전류(idc1) 및 제2 검출 전류(idc2)를 다음의 수학식 6에 대입하여, 고정자 저항(rs)을 연산할 수 있다.
Figure pat00014
이와 같이, 서로 다른 2개의 지령치를 이용하여 저항을 추정할 수 있다. 즉, 인버터 제어부(430)는, 레벨이 상이한 2개의 직류 전류를 인가하고, 전압 및 전류의 변화분으로부터, 고정자 저항(rs)을 연산할 수 있다. 이 경우, 스위칭 소자 등의 전압 강하, 데드 타임 효과 등의 영향을 감소할 수 있다.
한편, 저항은 온도에 영향을 받는다. 따라서, 온도 감지부(232)에서 감지되는 온도를 이용하여 추정되는 고정자 저항(rs)을 보정할 수 있다.
저항은 온도에 비례하며, 온도와 저항의 관계식은 아래와 같으며, 아래 온도와 저항의 관계식을 이용하여 저항값을 보정할 수 있다.
R2(t2-t1) = R1(t2-t1) [(1+α(t2-t1)]
여기서, R2는 온도 t2에서의 저항값, R1은 온도 t1에서의 저항값, α는 t1에서의 온도계수를 나타낼 수 있다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 d축 인덕턴스(Ld) 연산 후, 출력 전류의 피드백 없이 속도 지령치에 대응하여, 모터(230)의 속도를 상승시킬 수 있다.
또한, 인버터 제어부(430)는, 모터 속도 상승 이후, 통상 운전 구간에서, 모터(230)가 통상적으로 동작하도록 제어할 수 있다. 인버터 제어부(430)는, 통상 운전 구간에서, 센서리스 방식에 의한 제어를 수행할 수 있다.
인버터 제어부(430)는 수학식 1 내지 6에서 기술한 바와 같이, 모터(230)의 고정자 저항(Rs), 자속분 인덕턴스(Ld), 토크분 인덕턴스(Lq)을 연산할 수 있다.
또한, 인버터 제어부(430)는 연산된 고정자 저항(Rs), 자속분 인덕턴스(Ld), 토크분 인덕턴스(Lq)을 이용하여 역기전력(ke)을 연산할 수 있다. 역기전력(ke)은자속 형태로도 표현 가능하다( 역기전력(Φm))
예를 들어, 수학식 1에 추정된 저항값과 인턱턴스를 대입하여 전압 방정식을 역기전력(Φm)으로 식을 정리하면 다음의 수학식 7이 도출될 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 다음의 수학식 7을 이용하여, 모터(230)에서 유발되는 역기전력(Φm)을 추정할 수 있다.
Figure pat00015
여기서, Ve d는 동기 좌표계 기반의 d축 전압, Ve q는 동기 좌표계 기반의 q축 전압, Ie d는 동기 좌표계 기반의 d축 전류, Ie q는 동기 좌표계 기반의 q축 전류, 며Rest는 추정된 모터의 고정자 저항, Lq는 추정된 토크분 인덕턴스 Ld는 추정된 자속분 인덕턴스, We는 모터의 회전 속도,Φm은 역기전력을 나타낸다.
상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 모터(230)를 가속시키고, 가속 구간에서 역기전력(Φm)을 연산할 수 있다.
역기전력 상수 추정은 운전 방식에 상관없이 시행할 수 있으나, 역기전력의 크기가 작은 저속 구간에서는 계산상의 정확도가 떨어질 수 있으므로 가급적 고속 영역에서 하는 것이 판단의 정확도를 위해 좋다.
그러므로, 더욱 바람직하게 상기 인버터 제어부(430)는 상기 모터(230)의 속도가 기준 속도에 도달하면 상기 역기전력(Φm)을 연산함으로써, 더욱 정확하게 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 모터 파라미터, 저항(R), 인덕턴스(L), 역기전력(Φm)을 추정하여, 메모리(270)에 저장된 기준값과 비교하여 정상 수치 여부를 판별하여 고장 진단할 수 있다.
예를 들어, 모터(230)의 영구자석 감자가 발생한 경우에는 모터(230)가 회전 불능 상태에 놓이게 된다. 이 때 추정한 역기전력 파라미터의 경우 발산하거나 매우 큰 값을 가진다. 따라서, 역기전력 파라미터로 모터의 고장 여부를 판단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 인버터(420)와 모터(230)의 고장을 구분하여 동시 교체 및 고장 진단에 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 일예인 공기조화기를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기(100)는, 실내기(21), 실내기(21)에 연결되는 실외기(31)를 포함할 수 있다.
공기조화기의 실내기(21)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(21)를 예시한다.
한편, 공기조화기(100)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.
실외기(31)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(31)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(21)로 냉매를 공급한다. 실외기(31)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(21)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 가변 되는 것도 가능하다. 또한, 도 1에서는 하나의 실내기(21)와 실외기(31)를 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하나의 실외기(31)에 여러 실내기(21)가 냉매배관으로 연결될 수 있다.
이때, 실외기(31)는, 연결된 실내기(21)로 압축된 냉매를 공급한다.
실내기(21)는, 실외기(31)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(21)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.
이때, 실외기(31) 및 실내기(21)는 유선 또는 무선으로 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(21)에 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다.
예를 들어, 리모컨에는 본 발명에 따른 고장 진단 결과가 표시될 수 있다. 또한, 공기조화기(100) 등 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스는 디스플레이 수단을 구비하여 본 발명에 따른 고장 진단 결과를 표시할 수 있다.
도 18은 도 17의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 18을 참조하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(21)와 실외기(31)로 구분된다.
실외기(31)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 촉진 시키는 실외 팬(105a)과 실외 팬(105a)을 회전시키는 모터(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구 또는 팽창 밸브(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브 또는 사방밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함할 수 있다.
실내기(21)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내 팬(109a)과 실내 팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다.
실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
한편, 실외기(31) 내의 실외 팬(105a)은, 실외 팬 모터(105b)를 구동하는 실외 팬 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있고, 실외 팬 구동부는 도 1 등을 참조하여 상술한 모터 구동 장치(220)일 수 있다.
한편, 실외기(31) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(10b)를 구동하는 압축기 모터 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있고, 압축기 모터 구동부는 도 1 등을 참조하여 상술한 모터 구동 장치(220)일 수 있다.
한편, 실내기(21) 내의 실내 팬(109a)은, 실내 팬 모터(109b)를 구동하는 실내 팬 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있고, 실내 팬 구동부는 도 1 등을 참조하여 상술한 모터 구동 장치(220)일 수 있다.
한편, 공기조화기는, 압축기(102), 실외 팬(105a), 실내 팬(109a) 등 각 유닛에 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
전원 공급부는 입력 전원을 각 유닛의 구동에 필요한 전원으로 변환하여 공급할 수 있다. 따라서, 전원 공급부의 적어도 일부 구성은 전력 변환 장치로 명명될 수도 있다.
도 18의 실외기(31) 내의 압축기(102)는 압축기 모터(102b)를 구동하는 에 의해 구동될 수 있다.
또는, 실내팬(109a) 또는 실외팬(105a)은, 각각 실내팬 모터(109b), 실외 팬 모터(150b)를 구동하는, 도 1과 같은, 모터 구동 장치(220)에 의해 구동될 수 있다.
한편, 상술한 모터 구동 장치(220)는, 공기조화기(100) 외에도 다양한 기기에 구비되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 홈 어플라이언스 중 세탁물 처리기기, 냉장고, 정수기, 청소기 등에 사용될 수 있다. 또한, 모터로 동작 가능한 차량(vehicle), 로봇(robot), 드론(drone) 등에 적용 가능하다.
본 발명에 따른 모터 구동 장치 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.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
한편, 본 발명의 모터 구동방법 또는 홈 어플라이언스의 동작방법은, 모터 구동 장치 또는 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.
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 이해되어서는 안될 것이다.
220: 모터 구동 장치
230: 모터
420: 인버터
430: 인버터 제어부

Claims (19)

  1. 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터;
    복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 상기 dc단 커패시터에 저장된 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터;
    상기 dc단 커패시터와 상기 인버터 사이에 배치되는 dc단 저항 소자;
    상기 dc단 저항 소자에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부;
    상기 전류 검출부에서 검출되는 전류에 기초하여, 상기 인버터를 제어하는 제어부;를 구비하고,
    상기 제어부는,
    진단 모드에 따라, 상기 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되도록 제어하며,
    어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되었을 때, 상기 검출되는 전류가 영전류(zero-current)가 아닌 경우에 턴 온 되지 않은 스위칭 소자에 대해 단락(short)으로 판정하고,
    상기 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되었을 때, 상기 전류 검출부에서 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에 상기 인버터 내의 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출되는 전류가 영전류가 아닌 경우에, 턴온된 스위칭 소자와 동일한 상의 다른 스위칭 소자에 대해 단락으로 판정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인버터 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온하기 위해, 고정 듀티의 스위칭 제어 신호를 상기 인버터에 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에, 상기 인버터 내의 다른 상의 스위칭 소자들로 조합된 세 개의 스위칭 소자만 순차적으로 턴 온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 두 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 한 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되거나 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 한 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 두 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류인 경우에, 턴 온된 스위칭 소자 중 적어도 하나의 스위칭 소자에 대해 단선(open)으로 판정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류도 아닌 경우에, 상기 모터의 권선 중 적어도 하나에 대해 단락(short)으로 판정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류인 경우에, 상기 모터의 파라미터들을 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 추정된 파라미터들이 정상 수치가 아닌 경우에 모터 고장으로 판정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 파라미터들은 상기 모터의 저항, 인덕턴스, 및, 역기전력 파라미터인 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류 검출부에서 검출되는 전류가 상승 후 하강하도록 소정 펄스 전압을 인가하고, 상기 전류 검출부에서 검출되는 전류의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류 검출부에서 검출되는 전류가 하강하는 구간에서의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    직류 전류를 상기 모터에 인가되도록 제어하고, 상기 직류 전류에 대응하여 상기 전류 검출부에서 검출된 검출 전류를 기초로, 상기 모터의 저항 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 모터의 회전자의 축을 어느 한 상의 고정자에 정렬시키는 구간에서, 제1 레벨의 직류 전류와 상기 제1 레벨과 다른 레벨의 제2 레벨의 직류 전류가 상기 모터에 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 모터의 온도를 감지하는 온도 감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 온도에 기초하여 상기 모터의 저항 파라미터를 보정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 역기전력 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 모터를 가속시키고, 상기 모터의 속도가 기준 속도에 도달하면 상기 역기전력 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터의 추정값을 이용하여 상기 역기전력 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 모터 구동 장치를 구비하는 홈 어플라이언스.
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