KR20200112505A - 압축기 모터 제어 장치 및 그것의 제어방법 - Google Patents

압축기 모터 제어 장치 및 그것의 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200112505A
KR20200112505A KR1020190033104A KR20190033104A KR20200112505A KR 20200112505 A KR20200112505 A KR 20200112505A KR 1020190033104 A KR1020190033104 A KR 1020190033104A KR 20190033104 A KR20190033104 A KR 20190033104A KR 20200112505 A KR20200112505 A KR 20200112505A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
relay switch
time
switching
connection mode
Prior art date
Application number
KR1020190033104A
Other languages
English (en)
Inventor
채승우
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020190033104A priority Critical patent/KR20200112505A/ko
Publication of KR20200112505A publication Critical patent/KR20200112505A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/18—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays
    • H02P25/184—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays wherein the motor speed is changed by switching from a delta to a star, e.g. wye, connection of its windings, or vice versa
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F04B35/045—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric using solenoids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current
    • H02P2209/09—PWM with fixed limited number of pulses per period
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
    • Y10S388/907—Specific control circuit element or device
    • Y10S388/912—Pulse or frequency counter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

본 발명은 복수의 결선 모드로 운용될 수 있는 모터의 결선 모드 절환을 제어하는 장치 및 방법에 대한 것으로, PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 통해 구동되는 모터, 릴레이 스위치를 포함하고, 모터 내부의 결선 방식을 절환하여, 상기 모터를 서로 다른 결선 모드에서 구동되도록 상기 릴레이 스위치를 제어하는 절환부 및 상기 모터를 구동시키기 위한 PWM제어를 수행하며, 상기 모터가 구동되는 도중에 상기 모터의 결선 모드를 절환하기 위한 신호를 상기 절환부에 인가하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 PWM제어를 수행하는 도중에 상기 신호가 인가되는 경우, 상기 신호가 인가된 시점으로부터 소정시간만큼 상기 PWM제어를 지속적으로 유지하는 것을 특징으로 한다.

Description

압축기 모터 제어 장치 및 그것의 제어방법{COMPRESSOR MOTOR CONTROL DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 복수의 결선 모드로 운용될 수 있는 모터에 대한 것으로, 상기 모터의 결선 모드의 절환을 제어하는 장치 및 방법에 대한 것이다.
통상적으로 에어콘의 압축기 등에는 구동을 위한 모터가 사용된다. 이러한 에어컨 압축기 등에 사용되는 모터는, 일반적인 Y(Wye) 결선 방식으로 운용되거나, △(Delta) 결선 방식으로 운용이 가능하도록 설계될 수 있다. 이 경우 △ 결선 방식은 인버터의 출력 전압을 보다 높일 수 있으므로, Y 결선 방식으로 운용될 때에 비하여 보다 효율적으로 고속의 운용이 가능하다는 장점이 있다.
한편 이처럼 Y 결선 방식 및 △ 결선 방식으로 모두 사용이 가능하도록 설계될 수 있다. 이 경우 압축기 모터의 결선 방식 절환은, 릴레이 스위치를 이용하여 모터의 토크(torque)를 위한 전류 입력 및 인버터의 출력을 차단(PWM(Pulse Width Modulation) 제어 정지)하고, 토크의 입력 전류 및 인버터 출력의 차단으로 인해 모터가 정지되면, 정지된 모터를 절환된 결선 방식에 따라 제어함으로써, 결선의 절환이 이루어지도록 하는 결선 절환 방식이 주로 이용되고 있다.
그런데 통상적으로 토크의 입력 전류 및 인버터 출력의 차단되는 경우라고 할지라도, 모터의 회전자는 관성 모멘트가 부하 토크보다 작아질 때까지 회전 상태를 유지하게 된다. 이에 모터가 정지할 때 까지는 소정의 시간이 소요된다는 문제점이 있으며, 이에 따라 모터의 결선 절환 시간이 길어진다는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 에너지 낭비 및 부하변동을 최소화 하기 위해 연속 절환 방식을 사용할 수 있다. 연속 절환 방식은, 모터의 회전자가 완전히 정지할 때까지 기다린 후 결선 모드를 절환하는 것이 아니라, 회전자가 관성에 의해 회전되는 동안에 결선 모드를 절환하는 방식을 의미할 수 있다.
한편, 결선 모드를 절환하기 위해서는 기계적인 스위치인 릴레이 스위치를 사용하게 된다. 이 때, 릴레이 스위치의 절환 시간은 필연적으로 수십msec의 지연이 발생되게 된다.
안정적인 연속 절환과 모터 회전자의 속도 감소를 최소화하기 위해서는, 릴레이 스위치의 절환 지연 시간을 최소화하는 것이 필요하다.
본 발명은 모터의 결선 모드를 절환할 때 릴레이 스위치의 지연 시간을 최소화하는 것이 가능한 압축기 모터 제어 장치 및 그것의 제어방법을 제공하는데 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터 제어 장치는, PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 통해 구동되는 모터, 릴레이 스위치를 포함하고, 모터 내부의 결선 방식을 절환하여, 상기 모터를 서로 다른 결선 모드에서 구동되도록 상기 릴레이 스위치를 제어하는 절환부 및 상기 모터를 구동시키기 위한 PWM제어를 수행하며, 상기 모터가 구동되는 도중에 상기 모터의 결선 모드를 절환하기 위한 신호를 상기 절환부에 인가하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 PWM제어를 수행하는 도중에 상기 신호가 인가되는 경우, 상기 신호가 인가된 시점으로부터 소정시간만큼 상기 PWM제어를 지속적으로 유지하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 모터는 결선 방식에 따라 Y(Wye) 결선 모드 또는 △(Delta) 결선 모드로 구동하며, 상기 제어부는, 상기 모터가 구동되는 중에 결선 모드를 변경하기 위해 상기 절환부의 릴레이 스위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 모터는, 상기 릴레이 스위치가 제1 접점이 연결된 제1 상태인 경우, Y 결선 모드로 구동되고, 상기 릴레이 스위치가 제2 접점이 연결된 제2 상태인 경우, △ 결선 모드로 구동되며, 상기 제어부는, 상기 모터가 구동 중에 결선 모드가 변경되도록, 상기 릴레이 스위치의 상태를 변경하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 결선 모드가 절환되는 시간은, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간에 대응되며, 상기 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간은, 상기 릴레이 스위치가 여자 또는 여자 소호되는 제1 시간, 상기 릴레이 스위치의 접점이 물리적으로 변경되는 제2 시간 및 상기 릴레이 스위치의 접점 이동 후 바운싱이 발생되는 제3 시간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 릴레이 스위치를 스위칭하는 시간 중 제1 시간까지 상기 PWM 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 결선 모드를 절환하기 위한 신호가 인가되면, 상기 릴레이 스위치가 제1 접점에 연결된 상태에서 제2 접점에 연결된 상태로 스위칭되도록 상기 릴레이 스위치를 여자시키고, 상기 신호가 인가되더라도, 상기 릴레이 스위치가 여자되는 시간동안 PWM제어를 지속적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 인가중인 신호가 중단되는 것에 근거하여, 상기 릴레이 스위치가 제2 접점에 연결된 상태에서 제1 접점에 연결된 상태로 스위칭되도록 상기 릴레이 스위치를 여자 소호 시키고, 상기 릴레이 스위치가 여자 소호되는 시간동안 PWM제어를 지속적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 절환부에 신호를 인가하는 인버터를 포함하고, 상기 인버터의 출력측에 구비된 전압 센서를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 모터의 결선 모드를 절환하거나 상기 모터의 구동을 정지시킬 때 발생되는 상기 모터의 역기전압을 상기 전압 센서를 통해 측정하고, 상기 측정된 역기전압에 근거하여, 상기 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간을 측정 및 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 압축기 모터 제어 장치 및 그 장치의 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 압축기 모터의 구동 시에 모터의 결선 모드를 절환할 때, 릴레이 스위치의 접점을 변환하기 위해 여자시키거나 여자소호시키는 유지 시간동안 PWM제어를 지속적으로 수행함으로써, 릴레이 스위치의 접점을 변환시킬 때 소요되는 지연시간을 줄일 수 있다.
본 발명은 릴레이 스위치의 접점을 변환시킬 때 소요되는 지연시간을 줄임으로써, 보다 빠른 시간 안에 결선 모드의 절환이 이루어지게 하여, 결선 모드 절환 시 하강하는 모터 회전자의 속도와 출력변동을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 릴레이 스위치의 접점을 변환시킬 때 소요되는 지연시간을 최소화함으로써, 보다 고속으로 상기 모터의 결선 모드를 절환시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터의 결선 모드들의 예를 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터 제어 장치에서 릴레이 스위치의 동작 시간을 측정하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터의 결선 모드를 절환할 때 릴레이 스위치에 의해 발생되는 변환 시간을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터의 결선 모드압축기 모터 제어 장치의 제어방법을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터 제어 장치는, 제어부(100)와 상기 제어부(100)에 연결되며, 제어부(100)에 의해 제어되는 절환부(110) 및 제어부(110)(또는 절환부(110))에 의해 제어되는 모터(120)를 포함할 수 있다.
먼저 모터(120)는 회전자와 고정자로 구비되어, 인버터(구비되지 않음)를 통해 인가되는 교류 전류에 따른 모터 토크(torque)에 따라 상기 회전자가 회전함으로써 구동될 수 있다.
모터(120)는 사인파(sign wave) 형태를 가지는 교류 전류에 위상과 동기화되어 동작하는 동기 모터와, 위상과 동기화되지 않은 상태로 동작하는 비동기 모터가 있을 수 있다.
여기서 동기 모터의 경우, 회전 자계의 회전과 모터(120)의 회전자가 동기를 맞추어 회전하는 모터를 의미하며, 비동기 모터는 회전 자계의 회전과 모터(120) 회전자의 동기가 일치하지 않는 모터를 의미할 수 있다.
또한 상기 모터(120)는 내부의 결선 방식을 다르게 함으로써 Y(Wye) 결선 방식(또는 Y결선 모드)과 △(Delta) 결선 방식(또는 △결선 모드)을 모두 사용할 수 있도록 형성될 수 있다.
또한 상기 모터(120)는 운전 중 결선 모드의 절환이 가능하도록 형성된 모터일 수 있다. 즉, 본 발명의 모터(120)는, 회전자의 회전이 완전히 멈추지 않더라도, 모터의 결선 모드를 Y 결선 모드에서 △ 결선 모드로 절환(변환)하거나, △결선모드에서 Y결선모드로 절환(변환)할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 압축기 모터 제어 장치는, 모터(120)의 결선 모드를 절환(변환)하는 절환부(110)를 포함할 수 있다.
절환부(110)는 서로 다른 결선 모드에 따른 권선들을 선택적으로 연결되도록 하는 적어도 하나의 스위치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스위치는, 릴레이 스위치(112)일 수 있다.
제어부(100)는, 절환부(110)에 포함된 릴레이 스위치(112)를 제어하여, 상기 제어부(100)의 제어에 따라 특정 결선 모드에 따른 권선들이 서로 연결되도록 함으로써 상기 모터(120)가 Y(Wye) 결선 방식에 따른 동작 모드(이하 Y 결선 모드) 또는 △(Delta) 결선 방식에 따른 동작 모드(이하 △ 결선 모드) 중 어느 하나의 동작 모드로 구동될 수 있도록 한다.
본 발명의 압축기 모터 제어 장치의 제어부(100)는, 모터(120)의 결선 방식을 절환하여, 모터(120)의 동작 모드가 Y결선 모드에서 △결선 모드로 절환(변환)되거나, △결선 모드에서 Y결선 모드로 절환(변환)되도록 절환부(110)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는, 절환부(110)에 포함된 릴레이 스위치(112)에 포함된 코일에 전류를 여자시키거나, 여자된 전류를 방전시키는 여자소호를 통해, 릴레이 스위치(112)의 접점이 변환(절환)되도록 하여, 모터(120)의 결선 모드(또는 모터(120)의 결선 방식)을 절환시킬 수 있다.
한편, 상기 결선 모드의 절환이 이루어질 때, 상기 릴레이 스위치(112)는 절환 전 결선 모드에 따른 권선에서, 절환 후 결선 모드에 따른 권선으로 스위칭될 수 있다. 이 때, 릴레이 스위치(112)가 물리적으로 스위칭되는 것에 의해, 인버터의 출력 및 모터 토크(torque)가 차단될 수 있다.
이하에서는, 상기 절환 전 결선 모드를 ‘제1 결선 모드’로, 절환 후 결선 모드를 ‘제2 결선 모드’로 명명하기로 한다.
한편, 제어부(100)는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 구동 모터(120)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(100)는, 예를 들어 에어컨의 기능 또는 설정된 목표 온도에 따라 압축기 구동 모터(120)를 제어하기 위한 속도 제어 신호를 생성할 수 있다.
이 경우 제어부(100)는 상기 모터(120)를 펄스폭 변조 제어(PWM : Pulse Width Modulation) 방식으로 제어할 수 있다. 이를 위해 제어부(100)는 PWM 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부(110)는, PWM 제어부 자체일 수도 있다. PWM 제어부와 제어부(110)는 별도의 구성일 수도 있다.
PWM 제어부는 인버터(Inverter)에 구비된 스위치들을 제어하여, 상기 인버터를 통해 직류 전류가 교류 전류로 변환될 수 있도록 한다. PWM 제어부는 상기 속도 제어 신호에 따라 상기 인버터의 스위치들을 제어하여, 상기 모터(120)에 인가될 교류 전류가 생성되도록 함으로써 상기 모터(120)의 회전 속도를 제어할 수 있다.
상기 인버터는, 도 1에 도시된 것과 같이, 제어부(110)를 의미할 수도 있고, 제어부(110)에 포함되는 개념으로 이해될 수도 있다. 또한, 제어부(100)와 인버터는, 모터(120)를 제어한다는 측면에서 볼 때, 일체의 구성으로 이해될 수도 있다.
한편 상기 모터의 속도 제어 신호는, 속도 지령 주파수의 형태로 생성될 수 있다. 따라서 에어컨의 설정된 기능 또는 설정된 목표 온도 등에 따라, 제어부(100)가 모터(120)의 회전 속도를 제어하기 위한 속도 지령 주파수를 속도 제어 신호로서 생성하면, PWM제어부는 상기 속도 지령 주파수에 따른 교류 전류가 생성되도록 상기 인버터를 제어할 수 있다. 그러면 인버터에 의해 상기 속도 지령 주파수에 따른 교류 전류가 모터(120)에 인가됨으로써, 상기 모터(120)의 회전자 회전 속도가 상기 속도 지령 주파수에 따라 변경될 수 있다.
한편 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터 제어 장치의 제어부(100)는 상기 속도 지령 주파수에 근거하여 모터(120)의 결선 모드를 자동 절환할 수 있다.
이를 위해 제어부(100)는 속도 지령 주파수가 변경되는 경우 현재 모터(120)의 결선 모드를 검출하고, 검출된 결선 모드에 따른 절환 경계 주파수와 상기 변경된 속도 지령 주파수를 비교할 수 있다. 그리고 비교 결과에 따라 상기 모터(120)의 결선 모드가 절환되도록 상기 절환부(110)를 제어할 수 있다.
한편 모터(120)의 결선 모드가 절환됨에 따라 인버터의 출력 및 모터 토크가 차단되면, 상기 모터(120)의 회전자는 관성 모멘트가 부하 토크 보다 작아질 때까지의 소정 시간동안 관성 회전될 수 있다. 이처럼 모터(120) 회전자가 관성 회전하는 경우, 제어부(100)는 관성 회전하는 회전자의 상태를 검출할 수 있다.
여기서 상기 모터(120)의 회전 상태는 상기 관성 회전하는 회전자로부터 검출되는 서로 다른 값들을 포함할 수 있다. 일 예로 상기 회전자의 회전 상태는 관성 회전 중인 회전자의 회전 속도를 포함할 수 있으며, 또는 상기 관성 회전 중인 회전자의 특정 극(예를 들어 N극)의 위치를 포함할 수 있다.
한편 관성 회전하는 회전자의 상태가 검출되면, 제어부(100)는 검출된 회전자의 상태에 따라 회전자의 초기값을 설정할 수 있다. 일 예로 상기 모터(120)가 비동기 모터인 경우라면, 제어부(100)는 상기 검출된 회전자의 회전 속도를 상기 초기값으로 설정할 수 있다. 반면 상기 모터(120)가 동기 모터인 경우라면, 제어부(100)는 상기 회전자의 회전 속도 뿐만 아니라 상기 회전자 특정 극의 위치를 초기값으로 설정할 수 있다.
그리고 제어부(100)는 검출된 초기값에 근거하여, 제2 결선 모드에 따라 모터(120)의 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어 제어부(100)는 제어부(100)는 검출된 회전자의 초기값에 포함된 특정 극의 위치에 근거하여 회전 자계의 회전과 상기 회전자의 회전이 동기화되도록 상기 모터(120)를 제어할 수 있다.
그리고 제어부(100)는 검출된 회전자의 초기값에 포함된 회전 속도에 근거하여, 속도 지령 주파수에 따른 속도에 도달하도록 모터(120)의 회전 속도, 즉 회전자의 회전 속도를 제어할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터 제어 장치(1)는, 모터(120)의 결선 모드가 절환될 때, 관성 회전 중인 회전자의 회전 상태를 초기값으로 제2 결선 모드에 따른 모터 제어가 수행됨으로써, 보다 고속으로 결선 모드 절환이 수행될 수 있으며, 이에 따라 상기 절환으로 인해 소실되는 압축기의 압력을 최소화할 수 있다.
한편 메모리(미도시)는 상기 제어부(100)의 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리는 현재 모터(120)의 결선 모드에 따른 정보 및, 현재 결선 모드에 따라 제어부(100)에서 모터(120)를 제어하기 위한 데이터 및 명령어들을 저장할 수 있다. 또한 메모리(140)는 상기 관성 회전 중인 회전자의 회전 상태를 검출하기 위한 데이터들 또는 명령어들을 저장할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 모터(120)가 서로 다른 결선 모드로 동작하기 위한 결선 방식에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터의 결선 모드들의 예를 도시한 예시도이다.
본 발명의 압축기 모터 제어 장치(1)는, PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 통해 구동되는 모터(120), 릴레이 스위치(112)를 포함하고, 모터 내부의 결선 방식을 절환하여, 상기 모터(120)를 서로 다른 결선 모드에서 구동되도록 릴레이 스위치(112)를 제어하는 절환부(110) 및 상기 모터(120)를 구동시키기 위한 PWM제어를 수행하며, 상기 모터(120)가 구동되는 도중에 모터(120)의 결선 모드를 절환하기 위한 신호를 상기 절환부(110)에 인가하는 제어부(100)를 포함할 수 있다.
여기서, 모터(120)는, 절환 방식에 따라 Y결선 모드로 동작하거나, △(Delta) 결선 모드로 구동될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 제어부(100)는, 절환부(110)를 제어하기 위한 인버터를 포함할 수 있다. 제어부(100)는, 인버터를 통해 절환부(110)에 구비되는 릴레이 스위치(112)를 제어할 수 있다.
절환부(110)에 포함되는 릴레이 스위치(112)는, 복수 개일 수 있다. 상기 복수의 릴레이 스위치(112a, 112b, 112c)는 각각 제1 접점(114a) 및 제2 접점(114b)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 접점(114a) 및 제2 접점(114b) 중 어느 하나에 접촉되도록 형성되는 접촉단자(116)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 2의 (a)에 도시된 것과 같이, 릴레이 스위치들(112a, 112b, 112c)의 접촉단자(116)가 제1 접점(114a)에 연결되는 경우, 모터(120)는, Y결선 방식으로 구동되며, 이로 인해, Y결선 모드로 동작할 수 있다.
다른 예로, 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이, 릴레이 스위치들(112a, 112b, 112c)의 접촉단자(116)가 제2 접점(114b)에 연결되는 경우, 모터(120)는, △(Delta) 결선 방식으로 구동되며, 이로 인해, △(Delta) 결선 모드로 동작하게 된다.
본 발명의 압축기 모터 제어 장치는, 모터(120)의 권선 절환이 가능하도록 형성되며, 3상 모터의 각 상별(U상, V상, W상) 인출선이 절환부(110)(절환회로)를 통해 인버터(제어부(100))와 연결될 수 있다.
모터(120)가 저속으로 운행될 경우, 도 2의 (a)에 도시된 것과 같이, Y 결선 방식으로 결선되도록, 릴레이 스위치(112)의 접촉단자(116)가 제1 접점(114a)에 연결될 수 있다. Y결선 방식으로 결선되어 Y 결선 모드로 동작하는 경우, 고역기전력을 갖고 저속 고토크의 특성을 갖도록 모터(120)가 구동될 수 있다.
모터(120)가 고속으로 운행될 경우, 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이, △(Delta) 결선 방식으로 결선되도록, 릴레이 스위치(112)의 접촉단자(116)가 제2 접점(114b)에 연결될 수 있다. △(Delta) 결선 방식으로 결선되어 △(Delta) 결선 모드로 동작하는 경우, 저역기전력 특성을 갖도록 모터(120)가 구동될 수 있다. 이 경우, 모터는 고속으로 회전이 가능해진다.
연속 절환은 모터(120)가 구동중인 상태에서, Y결선방식에서 △(Delta)결선방식으로 변환되거나, △(Delta)결선방식에서 Y결선방식으로 변환되는 것을 의미할 수 있다.
연속 절환을 수행하기 위해서는, 앞서 설명한 것과 같이, 모터(120)가 구동중인 상태에서(즉, 모터의 회전자가 회전중인 상태에서), 결선 방식이 변경되어야 한다.
이를 위해, 제어부(100)는, 연속 절환을 위해, 모터(120)가 구동중인 상태에서, 릴레이 스위치(112)의 접점을 변경하게 되면, 기계적인 움직임을 바탕으로 하기 때문에 소정 시간(예를 들어, 수십ms)의 변환 시간을 갖게 된다.
여기서, 변환 시간 동안에는, 모터의 권선 결합 상태가 과도 상태(즉, 제대로 연결되지 않은 상태)이므로, 일반적으로 제어를 정지하게 된다.
본 발명은, 해당 변환 시간을 최소화하여, 절환 시 하강하는 모터의 속도와 출력변동을 최소화하는 것이 가능하다.
상기 변환 시간은, 본 명세서에서는 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간으로 명명될 수 있다.
릴레이 스위치(112)는, 제어부(100)의 제어에 의해 권선들이 연결된 상태가 달라지도록(즉 결선 방식이 달라지도록) 접촉단자(116)를 제1 접점(114a)에서 제2 접점(114b)으로 이동시키거나, 접촉단자(116)를 제2 접점(114b)에서 제1 접점(114a)으로 이동시킬 수 있다.
이를 위해, 상기 접촉단자(116)는, 코일로 형성되거나, 코일에 연결되도록 형성될 수 있다. 본 발명의 제어부(100)는, 상기 접촉단자(116)의 코일에 전류를 여자시키거나, 여자소호 시켜, 접촉단자(116)가 접촉되는 접점을 변경할 수 있다(즉, 접촉단자(116)를 이동시킬 수 있다. 또는 릴레이 스위치의 접점(또는 권선)을 스위칭시킬 수 있다).
예를 들어, 릴레이 스위치(112)의 접촉단자(116)가 제1 접점(114a)에 연결된 경우, 모터(120)는, Y결선 모드로 동작되도록 형성될 수 있다.
또한, 릴레이 스위치(112)의 접촉단자(116)가 제2 접점(114b)에 연결된 경우, 모터(120)는, △(Delta) 결선 모드로 동작되도록 형성될 수 있다.
제어부(100)는, Y결선모드로 동작중인 모터(120)를, △(Delta)결선모드로 절환하기 위해, 릴레이 스위치(112)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(100)는, Y결선모드로 동작중인 모터(120)를, △(Delta)결선모드로 절환하기 위해, 제1 접점(114a)에 연결중인 접촉단자(116)가 제2 접점(114b)에 연결(이동)되도록, 접촉단자(116)(또는 코일)에 전류를 여자시킬 수 있다.
상기 여자된 코일에 의해, 접촉단자(116)는, 제1 접점(114a)에서 제2 접점(114b)으로 이동될 수 있다.
접촉단자(116)가 제1 접점(114a)에서 제2 접점(114b)으로 이동되면, 접촉단자(116)가 제2 접점(114b)에 의해 물리적으로 소정 횟수 튕김이 발생될 수 있다. 이후, 접촉단자(116)는, 제2 접점(114b)에 연결된 상태가 유지되게 되고, 모터(120)는, Y결선모드에서 △(Delta)결선모드로 절환된다.
한편, 모터(120)는, △(Delta)결선 모드로 동작중인 모터(120)를 Y결선모드로 절환하기 위해, 릴레이 스위치(1120)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(100)는, △(Delta)결선 모드로 동작중인 모터(120)를 Y결선모드로 절환하기 위해, 제2 접점(114b)에 연결중인 접촉단자(116)가 제1 접점(114a)으로 연결(이동)되도록, 접촉단자(116)(또는 코일)에 여자중인 전류를 소호시킬 수 있다(즉, 여자소호시킬 수 있다).
여기서, 여자 소호시킨다는 것은, 접촉단자(또는 코일)에 인가된 전류를 방전시킨다는 것을 의미할 수 있다.
접촉단자(116)의 여자 소호가 일어나면, 제2 접점(114b)에 연결중이던 접촉단자(116)는, 제1 접점(114a)으로 이동될 수 있다.
접촉단자(116)가 제2 접점(114b)에서 제1 접점(114a)으로 이동되면, 접촉단자(116)가 제1 접점(114a)에 의해 부딪히게 되고, 물리적으로 소정 횟수 튕김이 발생될 수 있다. 이후, 접촉단자(116)는, 제1 접점(114a)에 연결된 상태가 유지되게 되고, 모터(120)는, △(Delta)결선모드 에서 Y결선모드로 절환된다.
이와 같이, 본 발명은 모터의 결선 방식을 연속 절환하기 위해, 릴레이 스위치(112)를 스위칭시켜, 결선모드를 절환할 수 있다.
이 때, 릴레이 스위치(112)를 스위칭시키는 시간동안에는, 권선의 제대로된 연결 상태가 이루어지지 않게 되어, 모터(120) 제어의 공백시간이 발생되게 된다.
본 발명은, 연속 절환시 발생되는 릴레이 스위치의 물리적인 변환 시간동안의 모터(120) 제어 공백을 최소화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터의 결선 모드를 절환할 때 릴레이 스위치에 의해 발생되는 변환 시간을 설명하기 위한 개념도이다.
앞서 설명한 것과 같이, 본 발명의 모터(120)는, 결선 방식에 따라 Y(Wye) 결선 모드 또는 △(Delta) 결선 모드로 구동할 수 있다.
또한, 제어부(100)는, 모터(120)가 구동되는 중에 결선 모드를 변경하기 위해(연속 절환을 위해), 절환부(110)의 릴레이 스위치(112)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 모터(120)는, 릴레이 스위치(112)가 제1 접점(114a)에 연결된 제1 상태인 경우(즉, 접촉단자(116)와 제1 접점(114a)이 연결된 경우), Y 결선 모드로 구동될 수 있다.
또한, 모터(120)는, 릴레이 스위치(112)가 제2 접점(114b)에 연결된 제2 상태인 경우(즉, 접촉단자(116)와 제2 접점(114b)이 연결된 경우), △ 결선 모드로 구동될 수 있다.
여기서, 릴레이 스위치(112)는, 복수개 일 수 있으며, 복수의 릴레이 스위치(112a, 112b, 112b)는 동시에 제1 접점(114a)에 접촉되거나, 동시에 제2 접점(114b)에 접촉되도록 제어될 수 있다.
제어부(100)는, 모터(120)가 구동 중에 결선 모드가 변경되도록, 릴레이 스위치의 상태를 변경할 수 있다. 여기서 릴레이 스위치의 상태를 변경한다는 것은, 릴레이 스위치를 제1 접점이 연결된 제1 상태에서 제2 접점이 연결된 제2 상태로 스위칭하거나, 제2 접점이 연결된 제2 상태에서 제1 접점이 연결된 제1 상태로 스위칭하는 것을 의미할 수 있다.
또한, 릴레이 스위치의 상태를 변경한다는 것은, 릴레이 스위치의 권선 연결 상태가(또는 접촉단자(116)가) 제1 접점(114a)에서 제2 접점(114b)으로 이동되거나, 제2 접점(114b)에서 제1 접점(114a)으로 이동되도록 릴레이 스위치(또는 코일)를 여자시키거나 여자소호시킨다는 것을 의미할 수 있다.
앞서 설명한 것과 같이, 모터(120)의 결선 모드를 절환하기 위해 릴레이 스위치(112)를 제1 상태에서 제2 상태로 스위칭하거나, 제2 상태에서 제1 상태로 스위칭하는 시간이 발생되게 된다.
즉, 결선 모드가 절환되는 시간은, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간에 대응될 수 있다. 또한, 결선 모드가 절환되는 시간은, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간을 의미할 수 있다.
릴레이 스위치(112)가 스위칭되는 시간은, 릴레이 스위치가 여자 또는 여자 소호되는 제1 시간, 릴레이 스위치의 접점이 물리적으로 변경(이동)되는 제2 시간 및 릴레이 스위치의 접점 이동 후 바운싱이 발생되는 제3 시간을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 내지 제3 시간은, 릴레이 스위치(112)가 제1 접점(114a)에서 제2 접점(114b)으로 스위칭되는 시간(즉, 릴레이 스위치의 과 릴레이 스위치(112)가 제2 접점(114b)에서 제1 접점(114)으로 스위칭되는 시간에 모두 존재할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 (a)를 참조하면, 제어부(100)는, 모터의 결선 모드를 Y 결선 모드에서 △(Delta) 결선 모드로 절환하기 위해, 절환 신호를 절환부(110)에 인가(on)할 수 있다. Y 결선 모드에서는 릴레이 스위치가 제1 접점에 연결된 상태일 수 있다.
제어부(100)는, 절환부(110)의 릴레이 스위치에 전류를 인가하여, 릴레이 스위치를 여자시킬 수 있다. 상기 릴레이 스위치에 전류를 인가하는 것은, 제어부(100)에 의해 절환부(110)에 절환 신호가 인가되는 것에 근거하여 수행될 수 있다.
이 경우, 릴레이 스위치(110)가 여자되는 제1 시간(t1) 동안에는, 릴레이 스위치가 계속 제1 접점에 연결된 상태일 수 있다(즉, 접촉단자(116)가 제1 접점(114a)에 접촉되는 것이 유지될 수 있다).
이후, 릴레이 스위치에 여자가 완료되는 경우, 제2 시간(t2)동안 릴레이 스위치의 접점이 물리적으로 변경(이동)될 수 있다. 이 경우, 접촉단자(116)가 제1 접점(114a)에서 제2 접점(114b)으로 이동될 수 있다.
이후, 릴레이 스위치의 접점이 물리적으로 변경되면(즉, 접촉단자(116)가 제1 접점(114a)에서 제2 접점(114b)으로 이동되면), 이동되는 접촉단자(116)와 제2 접점(114b)의 충돌로 인해, 제3 시간(t3)동안 바운싱이 일어나게 된다.
이후, 상기 제3 시간(t3)이 경과되면, 릴레이 스위치는, 제2 접점(114b)에 바운싱 없이 접촉된 상태가 유지되고, 이로 인해, 모터(120)는, Y 결선 모드에서 △(Delta) 결선 모드로 절환되어 구동될 수 있다.
한편, △(Delta) 결선 모드에서 Y 결선 모드로 절환하기 위해서는, 도 4의 (b)에 도시된 것과 같이, 릴레이 스위치가 다시 제2 접점(114b)에서 제1 접점(114a)으로 스위칭되어야 한다.
이를 위해, 제어부(100)는, 절환부(110)에 인가되던 절환신호를 중단(off)시킬 수 있다. 이에 따라, 절환부(110)의 릴레이 스위치(112)에서는 여자 소호가 발생되게 된다.
즉, 상기 절환 신호가 미인가됨에 따라, 릴레이 스위치(112)에는 전류가 미인가되며, 코일에 여자된 전류는 방전될 수 있다.
이 경우, 릴레이 스위치(110)가 여자소호는 제1 시간(t4) 동안에는, 릴레이 스위치가 계속 제2 접점에 연결된 상태일 수 있다(즉, 접촉단자(116)가 제2 접점(114b)에 접촉되는 것이 유지될 수 있다).
이후, 릴레이 스위치에 여자 소호가 완료되는 경우, 제2 시간(t5)동안 릴레이 스위치의 접점이 물리적으로 변경(이동)될 수 있다. 이 경우, 접촉단자(116)가 제2 접점(114b)에서 제1 접점(114a)으로 이동될 수 있다.
이후, 릴레이 스위치의 접점이 물리적으로 변경되면(즉, 접촉단자(116)가 제2 접점(114b)에서 제1 접점(114a)으로 이동되면), 이동되는 접촉단자(116)와 제1 접점(114a)의 충돌로 인해, 제3 시간(t6)동안 바운싱이 일어나게 된다.
이후, 상기 제3 시간(t6)이 경과되면, 릴레이 스위치는, 제1 접점(114a)에 바운싱 없이 접촉된 상태가 유지되고, 이로 인해, 모터(120)는, △(Delta) 결선 모드에서 Y 결선 모드로 절환되어 구동될 수 있다.
이와 같이, 릴레이 스위치의 물리적인 특성으로 인해, 모터의 연속 절환을 수행하는 경우, 릴레이 스위치가 여자/여자소호됨에 따라 접점의 접촉 상태가 유지되는 제1 시간(t1, t4)(또는 유지 시간), 릴레이 스위치의 접점이 스위칭되는(즉, 접촉단자가 이동되는) 제2 시간(t2, t5)(또는 이동 시간) 및 릴레이 스위치의 접점 스위칭으로 인해 바운싱이 발생되는 제3 시간(t3, t6)(또는 바운싱 시간)이 발생된다.
종래에는, 모터의 결선 모드를 절환하기 위해 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간(제1 내지 제3 시간) 동안에는, 모터를 제어하기 위한 PWM 제어를 미수행하였다.
이는, 릴레이 스위치의 물리적인 특성으로 인해 발생되는 스위칭 시간(변환 시간)동안에는, 권선 연결 상태가 불안정한 과도상태이기 때문에, 모터(120)의 제대로된 제어가 어렵기 때문이다.
즉, 종래에는, 절환 신호가 인가(또는 미인가)되는 시점(P, Q)부터, 릴레이 스위치의 접점이 변경된 후 바운싱이 완료되는 시점까지, PWM 제어를 수행하지 않았다.
한편, 위에서 살펴본, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간(제1 내지 제3 시간)동안 PWM제어를 수행하지 않게 되면, 절환 시점에 모터의 회전자가 감속하게 된다.
본 발명은, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간 전부에 대하여 PWM제어를 미수행하는 것이 아니라, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간 중 일부 시간에는 PWM제어를 지속적으로 수행하여, PWM제어가 수행될 수 없는 시간을 단축시켜, 모터의 감속을 최소화하여 모터 출력 변동을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기 모터의 결선 모드압축기 모터 제어 장치의 제어방법을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 제어부(100)는, Y 결선 모드 또는 △(Delta) 결선 모드에서 각각 PWM제어를 수행하여 모터(120)를 제어할 수 있다.
제어부(100)는, PWM제어를 수행하는 도중에 모터의 결선 모드를 절환하기 위한 신호가 인가되는 경우(P 또는 Q), 상기 신호가 인가된 시점(P, Q)으로부터 소정시간(예를 들어, t1, t4)만큼 상기 PWM제어를 지속적으로 유지할 수 있다.
여기서, 모터의 결선 모드를 절환하기 위한 신호가 인가된다는 것은, 도 5에 도시된 것과 같이, P 시점에 상기 신호가 인가(on)되는 것 뿐만 아니라, Q 시점에 인가중이던 신호가 중단(off)되는 것도 포함되는 개념으로 이해되어야 한다.
상기 신호가 인가되는 경우, Y 결선 모드에서 △(Delta) 결선 모드로 절환되며, 상기 신호의 인가가 중단되면, △(Delta) 결선 모드에서 Y결선모드로 절환되기 때문이다.
종래에는, 모터의 결선 모드를 절환하기 위한 신호가 인가되면(P 또는 Q), 릴레이 스위치가 스위칭되는 제1 내지 제3 시간(유지시간, 이동시간, 바운싱 시간)동안 PWM제어를 중단하였다.
그러나, PWM제어가 중단되는 시간을 줄이기 위해, 본 발명의 압축기 모터 제어 장치는, 모터의 결선 모드를 절환하기 위한 신호가 인가되더라도, 상기 신호가 인가된 시점(P 또는 Q)으로부터 소정시간(예를 들어, 유지시간(t1, t4))만큼은 PWM제어를 지속적으로 수행(유지)시킬 수 있다.
즉, 제어부(100)는, 릴레이 스위치를 스위칭하는 시간(제1 시간(유지시간, t1, t4), 제2 시간(이동시간, t2, t5), 제3 시간(바운싱 시간, t3, t6)) 중 제1 시간(유지시간, t1, t4)까지 PWM제어를 수행할 수 있다.
종래에 따르면, 릴레이 스위치를 스위칭하는 시간에 포함되는 제1 내지 제3 시간동안 모두 PWM제어를 중단하였으므로, 오랜 시간 PWM제어의 공백 시간이 발생되었다.
예를 들어, Y결선모드에서 △(Delta) 결선 모드로 절환하기 위한 절환 신호가 P시점에 인가되는 경우, 종래에는, 제1 내지 제3 시간(t1, t2, t3)인 10.8ms동안 PWM제어를 수행하지 않았다.
반면, 본 발명의 경우, Y결선모드에서 △(Delta) 결선 모드로 절환하기 위한 절환 신호가 P시점에 인가되더라도, 제어부(100)는, 상기 절환 신호가 인가된 시점(P시점)으로부터 소정시간(즉, 릴레이 스위치가 여자되는 제1 시간(t1)(8ms))동안 PWM제어를 지속적으로 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 모터의 결선 모드를 절환하기 위한 신호가 인가되더라도, 릴레이 스위치에 여자되는 시간동안 PWM제어를 지속적으로 수행(유지)시킴으로써, PWM제어가 일어나지 않은 시간(즉, 변환 시간)을 10.8ms에서 2.8ms(10.8 ? 8)만큼 현저하게 줄일 수 있다.
다른 예로, △(Delta) 결선 모드에서 Y결선 모드로 절환하기 위한 절환 신호가 Q시점에 인가되는 경우(즉, 인가되던 절환 신호가 중단되는 경우), 종래에는, 제1 내지 제3 시간(t4, t5, t6)인 24.4ms동안 PWM제어를 수행하지 않았다.
반면, 본 발명의 경우, △(Delta) 결선 모드에서 Y결선모드로 절환하기 위한 절환 신호가 Q시점에 인가되더라도(즉 Q시점에 신호의 인가가 중단되더라도), 제어부(100)는, 상기 절환 신호가 인가된 시점(인가가 중단된 시점)(Q시점)으로부터 소정시간(즉, 릴레이 스위치가 여자 소호되는 제1 시간(t4)(17ms))동안 PWM제어를 지속적으로 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 모터의 결선 모드를 절환하기 위해 신호의 인가가 중단되더라도, 릴레이 스위치에 여자 소호되는 시간동안 PWM제어를 지속적으로 수행(유지)시킴으로써, PWM제어가 일어나지 않은 시간(즉, 변환 시간)을 24.4ms에서 7.4ms(24.4 ? 17)만큼 현저하게 줄일 수 있다.
제어부(100)는, 모터의 결선모드를 Y 결선 모드에서 △(Delta) 결선 모드로 절환하기 위해, 결선 모드를 절환하기 위한 신호가 인가되면(P시점), 릴레이 스위치(112)(의 접촉단자(116))가 제1 접점(114a)에 연결된 상태에서 제2 접점(114b)에 연결된 상태로 스위칭되도록 릴레이 스위치(112)를 여자시킬 수 있다.
또한, 제어부(100)는, 상기 결선 모드를 절환하기 위한 신호가 인가되더라도, 상기 릴리에 스위치가 여자되는 시간(유지시간, 제1 시간, t1, 8ms)동안 PWM제어를 지속적으로 수행할 수 있다.
이후, 릴레이 스위치가 여자되어 이동된 후 바운싱되는 시간(제2, 제3 시간)동안에는 PWM제어를 중단했다가, 제어부(100)는, 바운싱이 완료된 시점부터 절환된 결선 모드(△(Delta) 결선 모드)에 대한 PWM제어를 다시 시작할 수 있다.
이후, 제어부(100)는, 상기 인가중인 신호(즉, 결선 모드를 절환하기 위한 신호)가 중단되는 것에 근거하여(Q시점), 릴레이 스위치(112)(의 접촉 단자(116))가 제2 접점(114b)에 연결된 상태에서 제1 접점(114a)에 연결된 상태로 스위칭되도록, 릴레이 스위치(112)를 여자 소호시킬 수 있다.
이 때, 제어부(100)는, 상기 결선 모드를 절환하기 위해 인가중인 신호를 중단시키더라도, 상기 릴레이 스위치가 여자 소호되는 시간(유지시간, 제1 시간, t4, 17ms)동안 PWM제어를 지속적으로 수행할 수 있다.
이후, 릴레이 스위치가 여자 소호되어 이동된 후 바운싱되는 시간(제2, 제3 시간)동안에는 PWM제어를 중단했다가, 제어부(100)는, 바운싱이 완료된 시점부터 절환된 결선 모드(Y 결선 모드)에 대한 PWM제어를 다시 시작할 수 있다.
정리하면, 본 발명은, 도 5에 도시된 것과 같이, 모터의 결선 모드를 절환하기 위해 절환 신호를 절환부(110)에 인가하거나(P), 인가중인 절환 신호를 중단하더라도(Q), 바로 PWM제어를 중단하는 것이 아니라, 인가되거나 인가 중단된 시점(P, Q)으로부터 릴레이 스위치가 여자 또는 여자소호되는 유지시간(제1 시간, t1, t4)동안 PWM제어를 지속적으로 수행할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은, 모터의 결선 모드를 절환할 때 릴레이 스위치의 상태 변화에 필요한 시간(즉, 릴레이 스위치의 접촉단자가 제1 접점에서 제2 접점 또는 제2 접점에서 제1 접점으로 이동되는데 필요한 시간)에서 신호가 인가된 시점으로부터 소정시간 동안 접촉상태가 유지되는 유지시간(제1 시간)동안 PWM제어를 지속적으로 유지시킴으로써, PWM제어를 수행할 수 없는 시간(또는 변환 시간)을 현저히 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 PWM제어를 수행할 수 없는 시간을 줄임으로써, 절환 시점에 모터의 회전자가 감속되는 것을 최소화하고, 모터 출력 변동을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은, PWM 제어가 불가능한 시점을 제1 시간, 제2 시간, 제3 시간을 합친 시간에서, 제2 시간 및 제3 시간을 합친 시간으로 줄임으로써(즉, 제1 시간동안에는 PWM제어를 지속적으로 수행함으로써), 제어 불안전성을 줄일 수 있다.
위에서 설명한 내용을 정리하면, 릴레이 스위치(112)는, 절환 신호가 인가되거나, 인가중이던 절환 신호가 중단되면, 유지구간, 이동구간 및 바운싱 구간의 특성을 갖는다.
유지구간은, 이전의 상태를 유지하는 구간으로, 릴레이 스위치의 접점상태가 유지되는 구간을 의미한다.
이동구간은 기존 접점에서 불리되거, 반대접점으로 이동하는 구간을 의미한다.
바운싱 구간은 반대접점으로 최초 이동한 시점부터 바운싱이 종료되는 구간을 의미한다.
절환 신호는, 절환부(110)에 인가되는 신호를 의미하며, 릴레이 스위치(112)의 상태를 변화시키기 위한(즉, 릴레이 스위치(112)의 접점을 변경하기 위한) 신호를 의미하며, 릴레이 지령신호로 명명될 수도 있다.
릴레이 지령신호가 바뀌는 시점부터 바운싱 구간이 끝나는 시점까지 수십ms정도의 전기적, 기계적 지연(변환시간)이 발생할 수 있다.
종래에는, 지령신호 직전에 이전 권선형태의 PWM 제어(센서리스 알고리즘)을 정지하고, 바운싱이 완료된 후 절환된 모터 특성에 맞는 PWM 제어(센서리스 알고리즘)을 시작하였다.
반면, 본 발명의 제어부(100)는, 이전 접점에 있는 유지구간동안 추가로 이전 권선형태의 PWM제어(센서리스 알고리즘)을 추가적으로 진행하여, 절환에 소요되는 변환시간(지연시간, PWM제어 불가능 시간)을 단축시킬 수 있다.
이로 인해, 본 발명은, 종래의 PWM제어가 불가능한 시간을 유지시간+이동시간+바운싱시간에서, 이동시간+바운싱시간으로 변경되도록 하여, 현저하게 단축시킬 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간(또는 모터의 결선 모드가 절환되는데 소요되는 시간)을 판단하는 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
우선, 제어부(100)는, 모터를 운전시킬 수 있다(S302). 이 때, 모터(120)는, Y결선모드로 운전할 수 있다.
이후, 제어부(100)는, 모터의 결선 모드를 절환하는 신호(결선 변경 지령 또는 정지 지령)가 절환부(110)에 인가되었는지 여부를 판단할 수 있다(S304).
만약, 상기 모터의 결선 모드를 절환하는 신호가 없는 경우, 제어부(100)는, 모터를 기존의 결선 모드(Y 결선 모드)로 지속적으로 운전할 수 있다.
상기 모터의 결선 모드를 절환하는 신호가 있는 경우, 제어부(100)는, 모터의 PWM제어를 중단할 수 있다(S306).
또한, 제어부(100)는, 모터의 결선 모드를 절환하기 위해, 릴레이 스위치(112)를 여자시키거나, 여자 소호 시키도록 절환부(110)를 제어할 수 있다.
이 때, 제어부(100)는, 절환부(110)에 신호를 인가하는 인버터를 포함할 수 있다. 또한, 압축기 모터 제어 장치는, 인버터의 출력측에 구비된 전압센서(PT)를 더 포함할 수 있다. 상기 전압센서(PT)는, 인버터의 출력측의 전압차(V1, V2, V3)를 센싱할 수 있다.
제어부(100)는, 모터의 결선 모드를 절환하거나 모터의 구동을 정지시킬 때 발생되는 모터의 역기전압(또는 역기전력)을 상기 전압 센서를 통해 측정할 수 있다(S308).
예를 들어, 제어부(100)는, 상기 측정된 전압센서에 근거하여, 릴레이 스위치에 인가된 전압 패턴을 판단할 수 있으며, 상기 전압 패턴은 일 예로, 도 4에 도시된 릴레이 전압일 수 있다.
제어부(100)는, 상기 측정된 역기전압에 근거하여, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간을 측정 및 저장할 수 있다(S310, S312).
제어부(100)는, Y결선모드에서 △(Delta) 결선 모드로 절환이 이루어지는 최초 과정에서, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간(제1 내지 제3 시간)을 측정 및 저장할 수 있다. 이를 위해, 제어부(100)는, Y결선모드에서 △(Delta) 결선 모드로 절환이 이루어지는 최초 과정에서는, 모터의 역기전압을 측정하기 위해, 유지시간동안에도 PWM제어를 미수행할 수 있다(즉, 종래와 같이, 절환 신호가 인가된 시점부터 바운싱이 완료된 시점까지 PWM제어를 미수행하고, 릴레이 스위치의 절환 시간(t1, t2, t3)을 측정할 수 있다).
도시되진 않았지만, 제어부(100)는, 모터의 결선모드를 △(Delta) 결선 모드에서 Y결선모드로 절환할 때도, 도 3에 도시된 과정을 동일/유사하게 수행할 수 있다.
제어부(100)는, △(Delta) 결선 모드에서 Y결선모드로 결선 모드를 최초로 절환할 때에는, 릴레이 스위치의 여자 소호시간동안에도 PWM제어를 수행하지 않고, 전압 센서를 통해 모터의 역기전압을 센싱하고, 측정된 역기전압을 이용하여, △(Delta) 결선 모드에서 Y결선모드로 절환되는데 소요되는 시간(즉, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간(t4, t5, t6))를 측정 및 저장할 수 있다.
Y결선모드에서 △(Delta) 결선 모드로 절환되는데 소요되는 시간(t1, t2, t3)과, △(Delta) 결선 모드에서 Y결선모드로 절환되는데 소요되는 시간(t4, t5, t6)이 결선 모드 절환이 최초로 이루어질 때 각각 측정된 이후, 제어부(100)는 유지시간(t1, t4)동안 지속적으로 PWM제어(절환 전의 결선 모드에 따른 PWM제어)를 유지하여, PWM제어가 불가능한 시간(즉, 변환 시간)을 최소화하여, 연속 절환 시 모터의 회전 감속을 최소화하고, 모터의 출력 변동을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 압축기 모터 제어 장치 및 그 장치의 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 압축기 모터의 구동 시에 모터의 결선 모드를 절환할 때, 릴레이 스위치의 접점을 변환하기 위해 여자시키거나 여자소호시키는 유지 시간동안 PWM제어를 지속적으로 수행함으로써, 릴레이 스위치의 접점을 변환시킬 때 소요되는 지연시간을 줄일 수 있다.
본 발명은 릴레이 스위치의 접점을 변환시킬 때 소요되는 지연시간을 줄임으로써, 보다 빠른 시간 안에 결선 모드의 절환이 이루어지게 하여, 결선 모드 절환 시 하강하는 모터 회전자의 속도와 출력변동을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 릴레이 스위치의 접점을 변환시킬 때 소요되는 지연시간을 최소화함으로써, 보다 고속으로 상기 모터의 결선 모드를 절환시킬 수 있다는 효과가 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 모터 제어 장치의 제어부(100)를 포함할 수 있다. 따라서 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (8)

  1. PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 통해 구동되는 모터;
    릴레이 스위치를 포함하고, 모터 내부의 결선 방식을 절환하여, 상기 모터를 서로 다른 결선 모드에서 구동되도록 상기 릴레이 스위치를 제어하는 절환부; 및
    상기 모터를 구동시키기 위한 PWM제어를 수행하며, 상기 모터가 구동되는 도중에 상기 모터의 결선 모드를 절환하기 위한 신호를 상기 절환부에 인가하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 PWM제어를 수행하는 도중에 상기 신호가 인가되는 경우, 상기 신호가 인가된 시점으로부터 소정시간만큼 상기 PWM제어를 지속적으로 유지하는 것을 특징으로 하는 압축기 모터 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터는 결선 방식에 따라 Y(Wye) 결선 모드 또는 △(Delta) 결선 모드로 구동하며,
    상기 제어부는,
    상기 모터가 구동되는 중에 결선 모드를 변경하기 위해 상기 절환부의 릴레이 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 모터 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모터는,
    상기 릴레이 스위치가 제1 접점이 연결된 제1 상태인 경우, Y 결선 모드로 구동되고,
    상기 릴레이 스위치가 제2 접점이 연결된 제2 상태인 경우, △ 결선 모드로 구동되며,
    상기 제어부는, 상기 모터가 구동 중에 결선 모드가 변경되도록, 상기 릴레이 스위치의 상태를 변경하는 것을 특징으로 하는 압축기 모터 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결선 모드가 절환되는 시간은, 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간에 대응되며,
    상기 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간은,
    상기 릴레이 스위치가 여자 또는 여자 소호되는 제1 시간,
    상기 릴레이 스위치의 접점이 물리적으로 변경되는 제2 시간 및
    상기 릴레이 스위치의 접점 이동 후 바운싱이 발생되는 제3 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 모터 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 릴레이 스위치를 스위칭하는 시간 중 제1 시간까지 상기 PWM 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 압축기 모터 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 결선 모드를 절환하기 위한 신호가 인가되면, 상기 릴레이 스위치가 제1 접점에 연결된 상태에서 제2 접점에 연결된 상태로 스위칭되도록 상기 릴레이 스위치를 여자시키고,
    상기 신호가 인가되더라도, 상기 릴레이 스위치가 여자되는 시간동안 PWM제어를 지속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 압축기 모터 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인가중인 신호가 중단되는 것에 근거하여, 상기 릴레이 스위치가 제2 접점에 연결된 상태에서 제1 접점에 연결된 상태로 스위칭되도록 상기 릴레이 스위치를 여자 소호 시키고,
    상기 릴레이 스위치가 여자 소호되는 시간동안 PWM제어를 지속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 압축기 모터 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 절환부에 신호를 인가하는 인버터를 포함하고,
    상기 인버터의 출력측에 구비된 전압 센서를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 결선 모드를 절환하거나 상기 모터의 구동을 정지시킬 때 발생되는 상기 모터의 역기전압을 상기 전압 센서를 통해 측정하고,
    상기 측정된 역기전압에 근거하여, 상기 릴레이 스위치가 스위칭되는 시간을 측정 및 저장하는 것을 특징으로 하는 압축기 모터 제어 장치.
KR1020190033104A 2019-03-22 2019-03-22 압축기 모터 제어 장치 및 그것의 제어방법 KR20200112505A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190033104A KR20200112505A (ko) 2019-03-22 2019-03-22 압축기 모터 제어 장치 및 그것의 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190033104A KR20200112505A (ko) 2019-03-22 2019-03-22 압축기 모터 제어 장치 및 그것의 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200112505A true KR20200112505A (ko) 2020-10-05

Family

ID=72809180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190033104A KR20200112505A (ko) 2019-03-22 2019-03-22 압축기 모터 제어 장치 및 그것의 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200112505A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220102427A (ko) * 2021-01-13 2022-07-20 엘지전자 주식회사 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220102427A (ko) * 2021-01-13 2022-07-20 엘지전자 주식회사 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기
US11923797B2 (en) 2021-01-13 2024-03-05 Lg Electronics Inc. Motor driving device and air conditioner including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4167232B2 (ja) ブラッシュレス直流モーターの制御方法
US5623379A (en) Method of controlling a start-up of a motor used for a disk apparatus
KR20200112505A (ko) 압축기 모터 제어 장치 및 그것의 제어방법
EP3754836B1 (en) Apparatus and method for controlling switching of high speed wiring mode of a motor
KR950014129B1 (ko) Dc모터 제어방법 및 장치
JPH10146096A (ja) 情報記録装置の記録円盤駆動装置及び駆動方法
US6437525B1 (en) Method and apparatus for spinning a multiphase motor for a disk drive system from an inactive state
JP3419239B2 (ja) モータの制御装置並びにその位置補正方法
WO2023087604A1 (zh) 伺服驱动系统及其制动控制方法、装置、伺服驱动器
JP2007252058A (ja) モータ制御装置およびモータ制御方法および記憶装置の製造方法
JPH1139788A (ja) スピンドルモータ制御方法及びディスク装置
KR19980070525A (ko) 다상 ｄｃ 모터 제동 방법 및 그 장치
JP5423423B2 (ja) フライホイール蓄電システム
JP2007104874A (ja) 自動モータ判別機能付き電力変換装置
US6961201B2 (en) Magnetic disk apparatus
JP2001178168A (ja) 圧縮機の直流モータの制御装置及びその方法
KR20200132545A (ko) 모터 제어 장치
JP2660113B2 (ja) センサレス・スピンドルモータ制御回路
KR0176834B1 (ko) 브러시리스 디씨모터의 제동방법
WO2023171392A1 (ja) モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法
JP2001327187A (ja) ブラシレスモータの制御方法
JPH028559B2 (ko)
JPH08308276A (ja) モータの回転停止制御装置
JPH1189259A (ja) 同期電動機の運転方式
KR100606713B1 (ko) 광 디스크 드라이브의 홀 센서리스 스핀들 모터 구동 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal