WO2014168267A1 - 전동기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고 - Google Patents

전동기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고 Download PDF

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power
signal
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송현숙
손호현
유명근
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an electric motor drive device and a refrigerator having the same, and more particularly, to an electric motor drive device capable of preventing starting failure and reducing noise, and a refrigerator having the same.
  • a refrigerator is a device used for long-term storage of fresh food, and includes a freezer compartment for freezing food, a refrigerating chamber for refrigerating plants, and a freezing cycle for cooling the freezer and refrigerator compartment.
  • the operation control is performed by the controller.
  • the refrigerator is not only a space for food, but also a family room where the family members are gathering and talking and solving the food.
  • quantitative and qualitative functional changes are required for all family members to use easily.
  • the motor drive apparatus for achieving the above object, outputs an inverter switching control signal on the basis of a signal delay unit for delaying the input speed command signal and a delayed speed command signal from the signal delay unit; And an inverter for converting the input operation DC power into a predetermined AC power based on the switching operation according to the inverter switching control signal, and driving the electric motor by the converted AC power.
  • a refrigerator for achieving the above object, a compressor, an evaporator for performing heat exchange using the refrigerant compressed in the compressor, a fan for transferring the heat exchanged air in the evaporator into the fan,
  • a fan drive unit configured to drive a fan drive unit, the fan drive unit comprising: a signal delay unit for delaying an input speed command signal, an inverter control unit for outputting an inverter switching control signal based on a delayed speed command signal from the signal delay unit; Based on the switching operation according to the inverter switching control signal, the input operation DC power is converted into a predetermined AC power, and the inverter drives the electric motor by the converted AC power.
  • an electric motor drive device and a refrigerator having the same include an inverter switching control signal based on a signal delay unit delaying an input speed command signal and a delayed speed command signal from the signal delay unit.
  • the inverter does not switch due to malfunction so that a ringing section in which the phase current flowing to the motor is ringed does not occur, and therefore, stably The motor can be driven.
  • the inverter does not malfunction and does not switch, so that no ringing section in which the phase current flowing to the motor is ringed occurs, and therefore, the motor is stably maintained. It can be driven.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a refrigerator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically illustrating the configuration of the refrigerator of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating the inside of the refrigerator illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is an internal block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a circuit diagram of the converter in the motor drive of FIG. 4.
  • FIG. 6 illustrates a circuit diagram of the inverter of FIG. 4.
  • FIG. 7 is an example of an internal block diagram of the inverter controller of FIG. 4.
  • FIG. 8 to 9 are views for explaining the operation of the electric motor drive device of FIG.
  • FIG. 10 is another example of an internal block diagram of the inverter controller of FIG. 4.
  • module and “unit” for components used in the following description are merely given in consideration of ease of preparation of the present specification, and do not impart any particular meaning or role by themselves. Therefore, the “module” and “unit” may be used interchangeably.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a refrigerator according to an embodiment of the present invention.
  • the refrigerator 1 although not shown, a case 110 having an inner space divided into a freezer compartment and a refrigerating compartment, a freezer compartment 120 that shields the freezer compartment, and a refrigerating compartment. A rough appearance is formed by the refrigerating chamber door 140.
  • the front surface of the freezing chamber door 120 and the refrigerating chamber door 140 is further provided with a door handle 121 protruding forward, so that the user can easily grip and rotate the freezing chamber door 120 and the refrigerating chamber door 140. Make it work.
  • the front of the refrigerator compartment door 140 may be further provided with a home bar 180, which is a convenient means for allowing a user to take out a storage such as a beverage contained therein without opening the refrigerator compartment door 140.
  • the front side of the freezer door 120 may be provided with a dispenser 160 which is a convenient means for allowing the user to easily take out ice or drinking water without opening the freezer door 120, and such a dispenser 160.
  • An upper side of the control panel 200 may be further provided to control the driving operation of the refrigerator 1 and to show a state of the refrigerator 1 being operated on the screen.
  • the control panel 200 may include an input unit 220 including a plurality of buttons, and a display unit 230 for displaying a control screen and an operation state.
  • the display unit 230 displays information such as a control screen, an operation state, and a temperature inside the refrigerator.
  • the display unit 230 may display a service type of the dispenser (eg, ice, water, flake ice), a set temperature of the freezer compartment, and a set temperature of the refrigerator compartment.
  • the display unit 230 may be implemented in various ways, such as a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED), an organic light emitting diode (OLED), and the like.
  • the display unit 230 may be implemented as a touch screen capable of performing the function of the input unit 220.
  • the input unit 220 may include a plurality of operation buttons.
  • the input unit 220 may include a dispenser setting button (not shown) for setting a service type of the dispenser (ice ice, water, crushed ice, etc.) and a freezer temperature setting button (not shown) for setting a freezer temperature.
  • a refrigerator compartment temperature setting button (not shown) for setting the freezer compartment temperature.
  • the input unit 220 may be implemented as a touch screen that can also perform the function of the display unit 230.
  • the refrigerator according to the present invention is not limited to the double door type illustrated in the drawings, but the one door type, the sliding door type, and the curtain door type. Regardless of its type, it is sufficient to provide a compressor and a fan for a refrigerator refrigeration cycle or a refrigeration cycle.
  • FIG. 2 is a view schematically illustrating the configuration of the refrigerator of FIG. 1.
  • the refrigerator 1 includes a compressor 112, a condenser 116 for condensing the refrigerant compressed by the compressor 112, and a refrigerant condensed by the condenser 116 to be evaporated. It may include a freezer compartment evaporator 124 disposed in a cold freezer compartment (not shown), and a freezer compartment expansion valve 134 for expanding a refrigerant supplied to the freezer compartment evaporator 124.
  • each evaporator in the drawing, but illustrated as using one evaporator, it is also possible to use each evaporator in the refrigerating chamber and freezing chamber.
  • the refrigerator 1 is a three-way valve for supplying a refrigerator compartment evaporator (not shown) arranged in the refrigerator compartment (not shown), the refrigerant condensed in the condenser 116 to the refrigerator compartment evaporator (not shown) or the freezer compartment evaporator 124. (Not shown) and a refrigerator compartment expansion valve (not shown) for expanding the refrigerant supplied to the refrigerator compartment evaporator (not shown).
  • the refrigerator 1 may further include a gas-liquid separator (not shown) in which the refrigerant passing through the evaporator 124 is separated into a liquid and a gas.
  • a gas-liquid separator (not shown) in which the refrigerant passing through the evaporator 124 is separated into a liquid and a gas.
  • the refrigerator 1 further includes a refrigerator compartment fan (not shown) and a freezer compartment 144 that suck cold air that has passed through the freezer compartment evaporator 124 and blow it into a refrigerator compartment (not shown) and a freezer compartment (not shown), respectively. can do.
  • the compressor driving unit 113 for driving the compressor 112 the refrigerator compartment fan (not shown) and the refrigerator compartment fan driver (not shown) and the freezer compartment fan drive unit 145 for driving the freezer compartment 144 may be further included. have.
  • a damper (not shown) may be installed between the refrigerating compartment and the freezing compartment, and the fan (not shown) may be installed in one evaporator.
  • the generated cold air may be forcedly blown to be supplied to the freezing compartment and the refrigerating compartment.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating the inside of the refrigerator illustrated in FIG. 1.
  • the refrigerator of FIG. 3 includes a compressor 112, a machine room fan 115, a freezer compartment fan 144, a control unit 310, a defrost heater 330, a heater 510, and an implantation detection unit ( 500, a temperature sensor 320, and a memory 240.
  • the compressor driver 113, the machine room fan driver 117, the freezer compartment fan driver 145, the defrost heater driver 331, the heater driver 332, the display unit 230, and the input unit 220 may be further included. have.
  • the compressor 112 and the freezer compartment fan 144 are described with reference to FIG. 2.
  • the input unit 220 includes a plurality of operation buttons, and transmits a signal for an input freezing compartment set temperature or a refrigerator compartment set temperature to the controller 310.
  • the temperature detector 320 detects a temperature in the refrigerator and transmits a signal for the detected temperature to the controller 310.
  • the temperature detector 320 detects the refrigerator compartment temperature and the freezer compartment temperature, respectively.
  • the temperature of each chamber in the refrigerating chamber or each chamber in the freezing chamber may be sensed.
  • the controller 310 directly controls the compressor driver 113 and the fan driver 117 or 145, as shown in the figure, to control the on / off operation of the compressor 112 and the fan 115 or 144. By controlling, the compressor 112 and the fan 115 or 144 can finally be controlled.
  • the fan driver may be a machine room fan driver 117 or a freezer compartment fan driver 145.
  • the controller 310 may include a microcomputer therein, and output a speed command value signal corresponding to the compressor driver 113 or the fan driver 117 or 145, respectively.
  • the compressor drive unit 113 and the freezer compartment fan drive unit 145 described above are each provided with a compressor motor (not shown) and a freezer compartment fan motor (not shown), respectively. It can be operated at a target rotational speed under control.
  • the machine room fan drive unit 117 a gas chamber fan motor (not shown), the cell chamber fan motor (not shown) may be operated at a target rotational speed under the control of the controller 310.
  • each motor may be any one of an induction motor, a BLDC (Blush less DC) motor, a synchronous reluctance motor (synRM) motor, and the like.
  • control unit 310 may control the operation of the entire refrigerator 1 in addition to the operation control of the compressor 112 and the fan 115 or 144.
  • the controller 310 may control the overall operation of the refrigerant cycle according to the set temperature from the input unit 220. For example, in addition to the compressor driver 113, the freezer compartment fan driver 145, and the machine room fan driver 117, the freezer compartment expansion valve 134 may be further controlled. In addition, the operation of the condenser 116 can also be controlled. In addition, the controller 310 may control the operation of the display unit 230.
  • the defrost heater 330 operates to remove frost generated around the evaporator 124.
  • the operation of the defrost heater 330 can operate under the control of the defrost heater driving unit 331.
  • the defrost heater 330 operates according to the amount of frost formed around the evaporator 124 detected by the frost detection unit 500.
  • the implantation detection unit 500 detects the implantation amount of frost to be implanted in the evaporator 124. Then, the heater 510 operates to remove frost that is implanted in the implantation detecting unit 500.
  • the heater 510 is operated by the heater driver 332, and the controller 310 is based on the amount of frost detected by the implantation detector 500 or at predetermined heating cycles.
  • the heater driver 332 may be controlled to operate.
  • FIG. 4 is an internal block diagram of an electric motor drive apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 illustrates a circuit diagram of the converter in the electric motor driving apparatus of FIG.
  • the motor drive device 400 may be a motor drive device for a fan for driving at least one of the machine room fan 115, the freezer compartment fan 144, or a refrigerating compartment fan (not shown) of FIG. 3. have.
  • Motor driving device 400 the filter unit 403, rectifier 405, power supply step-down unit 407, converter 410, converter control unit 415, signal delay unit 417 , An inverter 420, and an inverter controller 430.
  • the filter unit 403, the rectifier 405, the power step-down unit 407, the converter 410, and the converter controller 415 may be mounted in the first circuit board 401, and the inverter 420, The inverter controller 430 may be mounted in the second circuit board 402.
  • the signal delay unit 410 may be mounted on either the first circuit board 401 or the second circuit board 402.
  • the filter unit 403 may be disposed between the input AC power source 201 and the rectifier 405, and may filter harmonic currents generated from the input AC power source 201 or the motor driving device 400.
  • the filter unit 403 may include an inductor as an inductive element, a capacitor as a capacitive element, and the like.
  • the filter unit 403 may include an LCL filter in which an inductor, a capacitor, and an inductor are disposed.
  • the rectifier 405 receives an input AC power source 201 that has passed through the filter unit 403 and rectifies the rectifier.
  • 4 illustrates that the rectifier 405 for a single-phase AC power source uses four diodes Da, Db, Dc, and Dd in the form of a bridge, but various examples are possible.
  • the power supply step-down part 407 steps down the rectified power from the rectifier 405 and outputs the level-converted DC power.
  • the power supply may be level-converted and converted into a DC power supply of approximately 12V and output.
  • the voltage step down unit 420 may include a switching mode power supply (SMPS).
  • SMPS switching mode power supply
  • the converter 410 uses a DC power supply from the voltage step-down unit 420 and a converter control signal Scc based on a pulse width variable modulation (PWM) input from the converter controller 415.
  • PWM pulse width variable modulation
  • (PAM) based signal S A may be output.
  • the converter control signal Scc based on the pulse width variable modulation PWM that is input from the converter controller 415 may be a speed command value signal for driving the motor 250.
  • the level of the pulse amplitude modulation (PAM) based signal S A output from the converter 410 may be lower than the level of the DC power supply from the voltage step-down part 420.
  • PAM pulse amplitude modulation
  • the converter 410 may be a boost converter, a buck boost converter, a buck converter, or the like, but the following description will focus on the buck converter.
  • the converter 410 receives and operates a switching control signal from the converter controller 415.
  • the converter 410 receives a switching control signal Scc of a pulse width modulation (PWM) method as a speed command value signal for driving a motor from the converter controller 415.
  • the switching control signal of the pulse amplitude modulation (PAM) method is output using the power supply Vz.
  • the DC power supply Vz may correspond to the output voltage of the power supply step-down part 407. That is, it may be a voltage between the a-b terminals.
  • the converter 410 may include a buck switching element Sa that performs buck switching, an inductor La for storing a flowing current by a turn-on operation of the buck switching element, and between the buck switching element and the inductor La. It may be provided with a diode Da connected in parallel.
  • the other converter 410 is a switching element Sb, which operates for switching control of the buck switching element Sa, resistance elements Ra, Rb, Rc, and Rd for voltage distribution, and an inductor La.
  • the capacitor Ca may be connected to an output terminal of the capacitor Ca.
  • the switching control signal Scc of the pulse width modulation PWM method is input to the converter 410 as the speed command value signal for driving the motor from the converter controller 415, the voltage distribution is performed. Based on the resistive elements Ra and Rb, the voltage-divided switching control signal is input to the switching element Sb, whereby the switching element Sb performs a turn on / turn off operation.
  • the switching element Sb when the switching element Sb is turned on, current by the DC power supply Vz input to the converter 410 flows to the resistor elements Rc and Rd for voltage distribution.
  • the buck switching element Sa is turned on / off by the voltages distributed to the resistors Rc and Rd.
  • the current by the DC power supply Vz input to the converter 410 does not flow through the buck switching element Sa, and instead, to the inductor La. Due to the stored energy, the diode Da becomes conductive so that current flows through the diode Da and the inductor La.
  • the buck converter 410 converts the switching control signal Scc of the pulse width modulation PWM method into the signal Sk of the pulse amplitude modulation method by the turn on / turn off operation of the buck switching element Sa. Can be converted to output.
  • the converter controller 415 may generate a speed command value for operating the motor 250 at a predetermined speed. To this end, the converter controller 415 may receive a current speed value of the motor 250. For example, the current speed value of the motor may be received from the inverter controller 430 described later.
  • the converter controller 415 may control the overall operation of the refrigerator.
  • the converter controller 415 may be included in the controller 310 of FIG. 3 or may be the controller 310 of FIG. 3.
  • the signal delay unit 417 may receive a pulse amplitude modulation (PAM) -based signal Sk output from the converter 410, and may output a delayed signal Sd by delaying a predetermined time.
  • PAM pulse amplitude modulation
  • the signal delay unit 417 may be implemented as a switching element, a capacitor, or the like.
  • the signal delay unit 417 includes a capacitor Cd.
  • the capacitor Cd may perform a delay operation. That is, at initial startup, when the pulse amplitude modulation (PAM) based signal Sk is sequentially input, the capacitor Cd performs only the sequential charging operation by the level of the signal Sk, and performs the discharge operation. I never do that.
  • the voltage level charged in the capacitor cd increases with a predetermined time delay.
  • the discharge operation is performed to output a signal Sd delayed by a predetermined time.
  • the signal Ck based on the pulse amplitude modulation PAM is delayed by a predetermined time by the capacitor Cd, so that the delayed signal Sd is transmitted to the inverter controller 430. Can be entered.
  • the signal delay unit 417 Due to the operation of the signal delay unit 417, since the delayed signal Sd is input to the inverter control unit 430, it is possible to perform a start-up failure prevention and noise reduction during initial startup, which will be described later. .
  • the operation of the signal delay unit 417 and the like will be described later in detail with reference to FIGS. 8 to 9.
  • the inverter 420 includes a plurality of inverter switching elements, converts the smoothed DC power supply Vdc into a three-phase AC power supply having a predetermined frequency by outputting the three-phase synchronous motor 250 by the on / off operation of the switching device. can do.
  • the motor 250 may be a motor in the compressor.
  • the switching element used in the inverter 420 may include a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), which has a high operating speed and good efficiency in power conversion.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • the inverter controller 430 outputs an inverter switching control signal Sic to the inverter 420 to control the switching operation of the inverter 420.
  • the inverter switching control signal Sic is a switching control signal of the pulse width modulation method PWM, and includes a back EMF V BE detected from a back EMF detector (G in FIG. 6) that detects back EMF generated from the motor 250, or Based on the output current value i o detected from the output current detector (E in FIG. 10), it may be generated and output.
  • FIG. 6 and 7 illustrate an inverter control scheme by a back EMF scheme
  • FIG. 10 illustrates an inverter control scheme by an output current scheme.
  • FIG. 6 illustrates a circuit diagram of the inverter of FIG. 4.
  • Inverter 420 is a pair of upper arm switching elements Sa, Sb, Sc and lower arm switching elements S'a, S'b, S'c, which are connected in series with each other, and a total of three pairs of upper and lower arms
  • the switching elements are connected in parallel with each other (Sa & S'a, Sb & S'b, Sc & S'c).
  • Diodes are connected in anti-parallel to each of the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, and S'c.
  • the switching elements in the inverter 420 perform on / off operations of the respective switching elements based on the inverter switching control signal Sic from the controller 430.
  • the inverter 420 drives the motor 250 by converting the DC power Vcc across the capacitor C into the AC power in the motor 250 operation mode.
  • the inverter controller 430 may control to control the operation of the switching element in the inverter 420. To this end, the inverter controller 430 may receive the back EMF V BE detected from the back EMF detector G.
  • the inverter controller 430 outputs an inverter switching control signal Sic to the inverter 420 to control the switching operation of the inverter 420.
  • the inverter switching control signal Sic is a switching control signal of the pulse width modulation method PWM, and is generated and output based on the back EMF V BE detected by the back EMF detector G.
  • the counter electromotive force detection unit G detects the counter electromotive force occurring in any one of three phases of the motor 250. Precisely, the counter electromotive force generated in the one phase in which the power input among the three phases of the motor 250 has a value of 0V is detected. To this end, the motor 250 may be driven in such a way that one of the three phases is not energized for some period of time. For example, it may be driven by a 120 degree energization method or a 150 degree energization method.
  • the counter electromotive force detector G may be located between the inverter 420 and the motor 250 and may detect the counter electromotive force V BE generated during the non-energization period of the motor 250.
  • the back EMF detector G can sequentially detect all the back EMF V BE generated in each phase.
  • the counter electromotive force detecting unit G may be located between the inverter 420 and the motor 250, and may include a resistor and an amplifier for the counter electromotive force V BE .
  • the detected back EMF V BE may be applied to the inverter controller 430 as a discrete signal in the form of a pulse, and the inverter switching control signal Sic is generated based on the detected back EMF V BE . Can be.
  • FIG. 7 is an example of an internal block diagram of the inverter controller of FIG. 4.
  • the inverter controller 430 may generate and output an inverter switching control signal Sic based on the detected back EMF.
  • the inverter controller 430 may include a speed calculator 522, a current command generator 532, a voltage command generator 542, and a switching control signal output unit 562.
  • the speed calculator 522 is configured to rotate the speed of the motor 250 based on the counter electromotive force V BE detected by the counter electromotive force detection unit G. ) Can be calculated. Using the mechanical and electrical equations of the motor 250, it is possible to calculate the speed from the detected back EMF V BE .
  • the current command generation unit 532 has a calculation speed ( ) And the current command value I * are generated based on the speed command value ⁇ * r input to the inverter control unit 430.
  • the speed command value ⁇ * r may be the Sd signal of FIG. 5. That is, the signal may be a PAM type signal that is delayed for a predetermined time.
  • the voltage command generation unit 542 generates the voltage command value V * based on the current command value I * and the like from the current command generation unit 532.
  • the voltage command value V * at this time may be a voltage command value signal for three phases.
  • the switching control signal output unit 562 generates and outputs an inverter switching control signal Sic according to the pulse width modulation PWM method based on the voltage command value V * .
  • the output inverter switching control signal Sic may be converted into a gate driving signal by a gate driver (not shown) and input to the gate of each switching element in the inverter 420.
  • a gate driver not shown
  • each of the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, and S'c in the inverter 420 performs a switching operation.
  • FIG. 8 to 9 are views for explaining the operation of the electric motor drive device of FIG.
  • FIG 8A illustrates an operation DC power supply Vcc input to the inverter 420 when the motor drive device 200 is initially started.
  • the operation DC power supply Vcc input to the inverter 420 may increase sequentially. This may be called soft starting.
  • the operation DC power supply (Vcc) may be the output voltage of the power supply step-down unit 407, that is, the voltage between the a-b terminal.
  • the operation DC power supply Vcc increases sequentially until the voltage Va reaches.
  • a low voltage limiter (not shown) having an Undervoltage-lockout (UVLO) function is operated, the operation of the switching elements in the inverter 420 can be stopped.
  • the low voltage limiter may be provided in the inverter 420 or the inverter controller 425. Meanwhile, the voltage Va may be approximately 12V and the voltage Vb may be approximately 4.5V.
  • the inverter switching control signal Sic based on the speed command value signal of the PAM method may be output to the gate terminal of the inverter 420.
  • the speed command value signal Sk of the PAM method having an unstable level such as noise is input to the inverter controller 430.
  • the inverter switching control signal Sic including the noise component is output to the gate terminal of the inverter 420, the level difference between the level of the inverter switching control signal Sic and the sequential rising operation DC power supply Vcc As a result, the switching elements in the inverter 420 may perform a turn on operation due to a malfunction.
  • the speed command value signal Sk of the PAM method having an unstable level such as noise, in a state in which the size of the operating DC power supply Vcc has a value equal to or less than the voltage Vb, in which the operation is restricted by the low voltage limiter.
  • the inverter switching control signal (Sic) may be output, the level of the inverter switching control signal (Sic), and the operation DC power supply (Vcc) that rises sequentially Due to the level difference therebetween, the switching elements in the inverter 420 may perform a turn on operation by malfunction.
  • a section 916 in which the phase current Ia becomes unstable among the starting section Tset1 of the motor may occur.
  • the unstable section may be referred to as a ringing section. Due to this instability section, while the motor 250 rotates, noise may occur.
  • the instability section 912 of the operation DC power supply (Vcc) input to the inverter 420 in response to the instability section 926 of the phase current, the instability section 912 of the operation DC power supply (Vcc) input to the inverter 420, and the instability of the operation direct current (Icc) input to the inverter 420
  • the section 914 also occurs, and the back EMF V BE measured in the motor 150 also becomes unstable, as shown in FIG. 9 (a).
  • the unstable section 916 of the phase current shown in FIG. 9 (a) is noise at the operation DC power supply Vcc input to the inverter 420 at the time of initial startup of the motor drive device 200, that is, at the time of soft starting. Can also occur if is added.
  • the signal delay unit 417 is utilized to prevent the malfunction of the inverter 420 during soft start or noise addition.
  • the signal delay unit 417 may delay the input PAM signal for a predetermined time.
  • a capacitor Cd may be used.
  • the time constant RC value which is a time delay value for time delay based on the capacitor Cd, may correspond to Ta time of FIG. 8 (a), which is a soft starting period. Since the Ta time, that is, the soft starting period, is about 2 seconds, the RC time constant may be about 2 seconds (sec).
  • the capacitance of the capacitor Cd may be determined corresponding to the Ta time of FIG. 8A, which is a soft starting period.
  • the capacitance of capacitor Cd may be approximately 22 uF.
  • FIG. 8B illustrates a timing diagram of the delayed PAM speed command value signal Sd when the PAM speed command value signal Sk is time delayed via the signal delay unit 417.
  • the speed delay value based on the capacitance of the signal delay unit 417, it can be seen that a time delay of about Ta occurs and the Lx level is present at Ta time.
  • the inverter controller 430 When the time delayed speed command value signal Sd of the PAM method is input to the inverter controller 430, the inverter controller 430 outputs a switching control signal that is delayed by a predetermined time, and thus the inverter 420 starts the motor. Stable operation after the section. That is, as shown in FIG. 9B, a stable section 917 in which the phase current Ia is stabilized may occur in the starting section Tset2 of the motor.
  • a ringing section in which the phase current Ia is ringed does not occur.
  • the inverter does not operate according to the speed command value signal Sd which is delayed in time, and therefore, the phase current flowing through the motor has a value of zero.
  • the stable direct current section 913 of the operation DC power supply Vcc input to the inverter 420 in response to the stable section 917 of the phase current in FIG. 9B, the stable direct current section 913 of the operation DC power supply Vcc input to the inverter 420, and the operation direct current input to the inverter 420.
  • the stable section 915 of the current Icc also occurs.
  • FIG. 10 is another example of an internal block diagram of the inverter controller of FIG. 4.
  • the inverter controller 430 may generate and output an inverter switching control signal Sic based on an output current flowing through a motor.
  • the inverter controller 430 the axis converter 510, the position estimator 520, the current command generator 530, the voltage command generator 540, the axis converter 550, and switching control
  • the signal output unit 560 may be included.
  • the axis conversion unit 510 receives the three-phase output currents (ia, ib, ic) detected by the output current detection unit E, and converts the two-phase currents i ⁇ and i ⁇ of the stationary coordinate system.
  • the axis conversion unit 510 can convert the two-phase current (i ⁇ , i ⁇ ) of the stationary coordinate system into the two-phase current (id, iq) of the rotary coordinate system.
  • the position estimating unit 520 may generate a speed (based on the position signal H of the rotor input from the position detecting unit 235). ) Can be calculated. In other words, based on the position signal, when divided over time, the velocity can be calculated.
  • the position detection unit 235 may detect the rotor position of the motor 250.
  • the position sensor 235 may include a hall sensor.
  • the position estimating unit 520 calculates the position (calculated based on the input position signal H of the rotor) ) And computed speed ( ) Can be printed.
  • the current command generation unit 530 has a calculation speed ( ) And the current command value i * q are generated based on the speed command value ⁇ * r input to the butter control unit 430.
  • the speed command value ⁇ * r may be the Sd signal of FIG. 5. That is, the signal may be a PAM type signal that is delayed for a predetermined time.
  • the current command generation unit 530 has a calculation speed ( )
  • the PI command 535 may perform PI control based on the difference between the reference value ⁇ * r and the current command value i * q .
  • the q-axis current command value i * q is illustrated as a current command value, it is also possible to generate
  • the value of the d-axis current command value i * d may be set to zero.
  • the current command generation unit 530 may further include a limiter (not shown) for limiting the level so that the current command value i * q does not exceed the allowable range.
  • the voltage command generation unit 540 includes the d-axis and q-axis currents i d and i q which are axis-converted in the two-phase rotation coordinate system by the axis conversion unit, and the current command value (such as the current command generation unit 530). Based on i * d , i * q ), the d-axis and q-axis voltage command values v * d and v * q are generated. For example, the voltage command generation unit 540 performs PI control in the PI controller 544 based on the difference between the q-axis current i q and the q-axis current command value i * q , and q The axial voltage setpoint v * q can be generated.
  • the voltage command generation unit 540 performs PI control in the PI controller 548 based on the difference between the d-axis current i d and the d-axis current command value i * d , and the d-axis voltage.
  • the setpoint (v * d ) can be generated.
  • the value of the d-axis voltage command value v * d may be set to 0, corresponding to the case where the value of the d-axis current command value i * d is set to zero.
  • the voltage command generation unit 540 may further include a limiter (not shown) for restricting the level so that the d-axis and q-axis voltage command values v * d and v * q do not exceed the allowable range. .
  • the generated d-axis and q-axis voltage command values v * d and v * q are input to the axis conversion unit 550.
  • the axis transform unit 550 may calculate the position calculated by the position estimation unit 520 ( ), And the d-axis and q-axis voltage command values (v * d , v * q ) are input, and axis conversion is performed.
  • the axis transformation unit 550 converts the two-phase rotation coordinate system from the two-phase rotation coordinate system. At this time, the position calculated by the position estimator 520 ( ) Can be used.
  • the axis transform unit 550 converts the two-phase stationary coordinate system into a three-phase stationary coordinate system. Through this conversion, the axis conversion unit 1050 outputs the three-phase output voltage command values v * a, v * b, v * c.
  • the switching control signal output unit 560 generates an inverter switching control signal Sic according to the pulse width modulation (PWM) method based on the three-phase output voltage command values (v * a, v * b, v * c). To print.
  • PWM pulse width modulation
  • the output inverter switching control signal Sic may be converted into a gate driving signal by a gate driver (not shown) and input to the gate of each switching element in the inverter 420.
  • a gate driver not shown
  • each of the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, and S'c in the inverter 420 performs a switching operation.
  • the motor driving apparatus and the refrigerator having the same according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, but the embodiments are all or all of the embodiments so that various modifications can be made. Some may be optionally combined.
  • the operating method of the motor drive device or the refrigerator of the present invention it is possible to implement as a processor readable code on a recording medium readable by the processor provided in the motor drive device or the refrigerator.
  • the processor-readable recording medium includes all kinds of recording devices that store data that can be read by the processor. Examples of the processor-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, 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. .
  • the processor-readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the processor-readable code is stored and executed in a distributed fashion.

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Abstract

본 발명은 전동기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치는, 입력되는 속도 지령 신호를 지연하는 신호 지연부와, 신호 지연부로부터의 지연된 속도 지령 신호에 기초하여, 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 인버터 제어부와, 인버터 스위칭 제어 신호에 따른 스위칭 동작에 기초하여, 입력되는 동작 직류 전원을 소정의 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원에 의해, 전동기를 구동하는 인버터를 포함한다. 이에 따라, 기동 불량 방지 및 소음을 저감할 수 있게 된다.

Description

전동기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고
본 발명은 전동기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 기동 불량 방지 및 소음을 저감할 수 있는 전동기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 식품을 신선하게 장기간 보관하는 용도로 사용되는 기기로써, 식품을 냉동 보관하기 위한 냉동실과, 식물을 냉장 모관하기 위한 냉장실과, 냉동실 및 냉장실을 냉각시키기 위한 냉동사이클로 구성되고, 이에 내장된 제어부에 의해 동작 제어가 이루어진다.
이와 같은 냉장고는 예전과 달리 주방 공간은 단순히 식생활을 위한 공간만이 아니고, 가족 구성원이 모여 대화할 뿐 아니라 식생활 등을 해결하기 위한 주요한 생활 공간으로 변모하고 있기 때문에 주방 공간에 핵심 요소인 냉장고가 대형화와 더불어 가족 구성원들이 모두 용이하게 사용할 수 있도록 양적/질적으로 기능적인 변화가 요구되고 있는 것이 실정이다.
본 발명의 목적은, 기동 불량 방지 및 소음을 저감할 수 있는 전동기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치는, 입력되는 속도 지령 신호를 지연하는 신호 지연부와, 신호 지연부로부터의 지연된 속도 지령 신호에 기초하여, 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 인버터 제어부와, 인버터 스위칭 제어 신호에 따른 스위칭 동작에 기초하여, 입력되는 동작 직류 전원을 소정의 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원에 의해, 전동기를 구동하는 인버터를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉장고는, 압축기와, 압축기에서 압축된 냉매를 이용하여 열교환을 수행하는 증발기와, 증발기에서 열교환된 공기를 고내로 전달하는 팬과, 팬을 구동하는 팬 구동부를 포함하고, 팬 구동부는, 입력되는 속도 지령 신호를 지연하는 신호 지연부와, 신호 지연부로부터의 지연된 속도 지령 신호에 기초하여, 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 인버터 제어부와, 인버터 스위칭 제어 신호에 따른 스위칭 동작에 기초하여, 입력되는 동작 직류 전원을 소정의 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원에 의해, 전동기를 구동하는 인버터를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전동기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고는, 입력되는 속도 지령 신호를 지연하는 신호 지연부와, 신호 지연부로부터의 지연된 속도 지령 신호에 기초하여, 인버터 스위칭 제어 신호를 출력함으로써, 전동기의 초기 기동시, 발생할 수 있는, 기동 불량 방지 및 소음을 저감할 수 있게 된다.
특히, 인버터에 입력 동작 직류 전원이 순차적으로 상승하는 초기 기동 구간에서, 인버터가 오동작하여 스위칭하지 않도록 함으로써, 전동기에 흐르는 상 전류가 링잉되는 링잉(ringing) 구간이 발생하지 않게 되며, 따라서, 안정적으로 전동기를 구동할 수 있게 된다.
한편, 인버터에 입력 동작 직류 전원에 노이즈가 부가되는 경우에도, 인버터가 오동작하여 스위칭하지 않도록 함으로써, 전동기에 흐르는 상 전류가 링잉되는 링잉(ringing) 구간이 발생하지 않게 되며, 따라서, 안정적으로 전동기를 구동할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 냉장고의 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 냉장고 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치의 내부 블록도이다.
도 5는 도 4의 전동기 구동장치 내의 컨버터의 회로도를 예시한다.
도 6은 도 4의 인버터의 회로도를 예시한다.
도 7은 도 4의 인버터 제어부의 내부 블록도의 일 예이다.
도 8 내지 도 9는 도 4의 전동기 구동장치의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 10은 도 4의 인버터 제어부의 내부 블록도의 다른 예이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고를 도시한 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명과 관련한 냉장고(1)는, 도시되지는 않았지만 냉동실 및 냉장실로 구획된 내부공간을 가지는 케이스(110)와, 냉동실을 차폐하는 냉동실도어(120)와 냉장실을 차폐하는 냉장실도어(140)에 의해 개략적인 외관이 형성된다.
그리고, 냉동실도어(120)와 냉장실도어(140)의 전면에는 전방으로 돌출형성되는 도어핸들(121)이 더 구비되어, 사용자가 용이하게 파지하고 냉동실도어(120)와 냉장실도어(140)를 회동시킬 수 있도록 한다.
한편, 냉장실도어(140)의 전면에는 사용자가 냉장실도어(140)를 개방하지 않고서도 내부에 수용된 음료와 같은 저장물을 취출할 수 있도록 하는 편의수단인 홈바(180)가 더 구비될 수 있다.
그리고, 냉동실도어(120)의 전면에는 사용자가 냉동실도어(120)를 개방하지 않고 얼음 또는 식수를 용이하게 취출할 수 있도록 하는 편의수단인 디스펜서(160)가 구비될 수 있고, 이러한 디스펜서(160)의 상측에는, 냉장고(1)의 구동운전을 제어하고 운전중인 냉장고(1)의 상태를 화면에 도시하는 컨트롤패널(200)이 더 구비될 수 있다.
컨트롤패널(200)은, 다수개의 버튼으로 구성되는 입력부(220), 및 제어 화면 및 작동 상태 등을 디스플레이하는 표시부(230)를 포함할 수 있다.
표시부(230)는, 제어 화면, 작동 상태 및 고내 온도 등의 정보를 표시한다. 예를 들어, 표시부(230)는 디스펜서의 서비스 형태(각얼음, 물, 조각얼음), 냉동실의 설정 온도, 냉장실의 설정 온도를 표시할 수 있다.
이러한 표시부(230)는, 액정 디스플레이(LCD), 발광다이오드(LED), 유기발광다이오드(OLED) 등 다양하게 구현될 수 있다. 또한, 표시부(230)는 입력부(220)의 기능도 수행 가능한 터치스크린(touch screen)으로 구현될 수도 있다.
입력부(220)는, 다수개의 조작 버튼을 구비할 수 있다. 예를 들어, 입력부(220)는, 디스펜서의 서비스 형태(각얼음, 물, 조각 얼음 등)를 설정하기 위한 디스펜서 설정버튼(미도시)과, 냉동실 온도설정을 위한 냉동실 온도설정 버튼(미도시)과, 냉동실 온도설정을 위한 냉장실 온도 설정 버튼(미도시) 등을 포함할 수 있다. 한편, 입력부(220)는 표시부(230)의 기능도 수행 가능한 터치스크린(touch screen)으로 구현될 수도 있다.
한편, 본 발명과 관련한 냉장고는, 도면에 도시된 더블도어형(Double Door Type)에 한정되지 않으며, 원도어형(One Door Type), 슬라이딩 도어형(Sliding Door Type), 커튼 도어형(Curtain Door Type) 등 그 형태를 불문하며, 냉장고 냉장사이클 또는 냉동사이클을 위한 압축기 및 팬을 구비하기만 하면 충분하다.
도 2는 도 1의 냉장고의 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 냉장고(1)는, 압축기(112)와, 압축기(112)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(116)와, 응축기(116)에서 응축된 냉매를 공급받아 증발시키되, 냉냉동실(미도시)에 배치되는 냉동실 증발기(124)와, 냉동실 증발기(124)에 공급되는 냉매를 팽창시키는 냉동실 팽창밸브(134)를 포함할 수 있다.
한편, 도면에서는, 하나의 증발기를 사용하는 것으로 예시하나, 냉장실과 냉동실에 각각의 증발기를 사용하는 것도 가능하다.
즉, 냉장고(1)는, 냉장실(미도시)에 배치되는 냉장실 증발기(미도시) , 응축기(116)에서 응축된 냉매를 냉장실 증발기(미도시) 또는 냉동실 증발기(124)에 공급하는 3방향 밸브(미도시)와, 냉장실 증발기(미도시)에 공급되는 냉매를 팽창시키는 냉장실 팽창밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 냉장고(1)는 증발기(124)를 통과한 냉매가 액체와 기체로 분리되는 기액 분리기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 냉장고(1)는, 냉동실 증발기(124)를 통과한 냉기를 흡입하여 각각 냉장실(미도시) 및 냉동실(미도시)로 불어주는 냉장실 팬(미도시) 및 냉동실 팬(144)을 더 포함할 수 있다.
또한, 압축기(112)를 구동하는 압축기 구동부(113)와, 냉장실 팬(미도시) 및 냉동실 팬(144)을 구동하는 냉장실 팬 구동부(미도시) 및 냉동실 팬 구동부(145)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도면에 따르면, 냉장실 및 냉동실에 공통의 증발기(124)가 사용되므로, 이러한 경우에, 냉장실 및 냉동실 사이에 댐퍼(미도시)가 설치될 수 있으며, 팬(미도시)은 하나의 증발기에서 생성된 냉기를 냉동실과 냉장실로 공급되도록 강제 송풍시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 냉장고 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 3의 냉장고는, 압축기(112), 기계실 팬(115), 냉동실 팬(144), 제어부(310), 제상 히터(330), 히터(510), 착상 감지부(500), 온도 감지부(320), 메모리(240)를 포함한다. 또한, 압축기 구동부(113), 기계실 팬 구동부(117), 냉동실 팬 구동부(145), 제상 히터 구동부(331), 히터 구동부(332), 표시부(230), 및 입력부(220)를 더 포함할 수 있다.
압축기(112), 냉동실 팬(144)에 대한 설명은 도 2를 참조한다.
입력부(220)는, 다수개의 조작 버튼을 구비하여, 입력되는 냉동실 설정 온도 또는 냉장실 설정 온도에 대한 신호를 제어부(310)로 전달한다.
온도 감지부(320)는, 냉장고 내의 온도를 감지하여 감지된 온도에 대한 신호를 제어부(310)로 전달한다. 여기서 온도 감지부(320)는 냉장실 온도, 및 냉동실 온도를 각각 감지한다. 또한, 냉장실 내의 각 실 또는 냉동실 내의 각 실의 온도를 감지할 수도 있다.
제어부(310)는, 압축기(112), 및 팬(115 또는 144)의 온/오프 동작을 제어를 위해, 도면에서 도시된 바와 같이, 압축기 구동부(113) 및 팬 구동부(117 또는 145)를 직접 제어하여, 최종적으로 압축기(112), 및 팬(115 또는 144)을 제어할 수 있다. 여기서, 팬 구동부는 기계실 팬 구동부(117) 또는 냉동실 팬 구동부(145)일 수 있다.
예를 들어, 제어부(310)는 내부에 마이컴을 구비하며, 압축기 구동부(113) 또는 팬 구동부(117 또는 145)에, 각각 해당하는 속도 지령치 신호를 출력할 수 있다.
상술한 압축기 구동부(113), 냉동실 팬 구동부(145)는, 각각 압축기용 전동기(미도시), 및 냉동실 팬용 전동기(미도시)를 각각 구비하며, 각 전동기(미도시)는 제어부(310)의 제어에 따라 목표 회전 속도로 동작될 수 있다.
한편, 기계실 팬 구동부(117)는, 기게실 팬용 전동기(미도시)를 구비하며, 기게실 팬용 전동기(미도시)는 제어부(310)의 제어에 따라 목표 회전 속도로 동작될 수 잇다.
이러한 전동기가 삼상 전동기인 경우, 인버터(미도시) 내의 스위칭 동작에 의해 제어되거나, 교류 전원을 그대로 이용하여 정속 제어될 수 있다. 여기서 각 전동기(미도시)는, 유도 전동기, BLDC(Blush less DC) 전동기, 또는 synRM(synchronous reluctance motor) 전동기 등 중 어느 하나일 수 있다
한편, 제어부(310)는, 상술한 바와 같이, 압축기(112)와 팬(115 또는 144)의 동작 제어 이외에, 냉장고(1) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
즉, 제어부(310)는 입력부(220)로부터의 설정 온도에 맞추어 냉매 싸이클의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 압축기 구동부(113), 냉동실 팬 구동부(145), 및 기계실 팬 구동부(117) 이외에, 냉동실 팽창밸브(134)를 더 제어할 수 있다. 또한, 응축기(116)의 동작도 제어할 수 있다. 또한 제어부(310)는 표시부(230)의 동작을 제어할 수도 있다.
제상 히터(330)는, 증발기(124) 주위에 발생하는 성에를 제거하기 위해 동작한다. 제상 히터(330)의 동작은, 제상 히터 구동부(331)의 제어에 의해, 동작할 수 있다.
특히, 착상 감지부(500)에서 감지되는, 증발기(124) 주위의 성에의 착상량에 따라, 제상 히터(330)가 동작하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예와 관련하여, 착상 감지부(500)는, 증발기(124)에 착상되는 성에의 착상량을 감지한다. 그리고, 히터(510)는, 착상 감지부(500)에 착상되는 성에를 제거하기 위해 동작한다.
히터(510)는, 히터 구동부(332)에 의해 동작하며, 제어부(310)는, 착상 감지부(500)에서 감지되는 성에의 착상량에 기초하여, 또는 소정의 히팅 주기마다, 히터(510)가 동작하도록, 히터 구동부(332)를 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치의 내부 블록도이고, 도 5는 도 4의 전동기 구동장치 내의 컨버터의 회로도를 예시한다.
본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치(400)는, 도 3의 기계실 팬(115), 냉동실 팬(144), 또는 냉장실 팬(미도시) 중 적어도 하나를 구동하기 위한 팬용 전동기 구동장치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치(400)는, 필터부(403), 정류부(405), 전원 강압부(407), 컨버터(410), 컨버터 제어부(415), 신호 지연부(417), 인버터(420), 및 인버터 제어부(430)를 포함할 수 있다.
이 중 필터부(403), 정류부(405), 전원 강압부(407), 컨버터(410), 컨버터 제어부(415)는, 제1 회로 보드(401) 내에 실장될 수 있으며, 인버터(420), 및 인버터 제어부(430)는 제2 회로 보드(402) 내에 실장될 수 있다. 한편, 신호 지연부(410)는, 제1 회로 보드(401) 또는 제2 회로 보드(402) 중 어느 하나에 실장될 수 있다.
필터부(403)는, 입력 교류 전원(201)과 정류부(405) 사이에 배치될 수 있으며, 입력 교류 전원(201) 또는 전동기 구동장치(400)에서 발생하는 고조파 전류 등을 필터링할 수 있다. 이를 위해, 필터부(403)는, 유도성 소자인 인덕터, 용량성 소자인 커패시터 등을 구비할 수 있다. 예를 들어, 필터부(403)는, 인덕터, 커패시터, 인덕터가 배치되는 LCL 필터를 구비할 수 있다.
정류부(405)는, 필터부(403)를 통과한 입력 교류 전원(201)을 입력받아, 정류한다. 도 4는, 단상 교류 전원에 대한 정류부(405)로서, 4개의 다이오드(Da,Db,Dc,Dd)가 브릿지 형태로 사용되는 것을 예시하나, 다양한 예가 가능하다.
전원 강압부(407)는, 정류부(405)로부터의 정류된 전원을 강압하여 레벨 변환된 직류 전원을 출력한다. 예를 들어, 정류된 전원이 대략 310V인 경우, 이를 레벨 변환하여, 대략 12V의 직류 전원으로 변한하여 출력할 수 있다.
이를 위해, 전압 강압부(420)는, 스위칭 모드 파워 서플라이(switching mode power supply;SMPS)를 구비할 수 있다.
다음, 컨버터(410)는, 전압 강압부(420)로부터의 직류 전원, 및 컨버터 제어부(415)에서 입력되는 펄스폭 가변 변조(PWM) 기반의 컨버터 제어 신호(Scc)를 이용하여, 펄스 진폭 변조(PAM) 기반의 신호(SA)를 출력할 수 있다.
여기서, 컨버터 제어부(415)에서 입력되는 펄스폭 가변 변조(PWM) 기반의 컨버터 제어 신호(Scc)는, 전동기(250) 구동을 위한 속도 지령치 신호일 수 있다.
컨버터(410)에서 출력되는 펄스 진폭 변조(PAM) 기반의 신호(SA)의 레벨은, 전압 강압부(420)로부터의 직류 전원의 레벨 보다 낮을 수 있다.
컨버터(410)는, 부스트 컨버터, 벅 부스트 컨버터, 벅 컨버터 등이 가능하나, 이하에서는 벅 컨버터를 중심으로 기술한다.
도 5는 벅 컨버터를 예시한다. 도 5를 참조하면, 컨버터(410)는, 컨버터 제어부(415)로부터의 스위칭 제어 신호를 입력받아 동작한다. 구체적으로, 컨버터(410)는, 컨버터 제어부(415)로부터, 모터 구동을 위한 속도 지령치 신호로서, 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호(Scc)를 입력받고, 이러한 PWM 신호와 입력되는 직류 전원(Vz)을 이용하여, 펄스 진폭 변조(PAM) 방식의 스위칭 제어 신호를 출력한다. 이때의 직류 전원(Vz)은, 전원 강압부(407)의 출력 전압에 대응할 수 있다. 즉, a-b 단자 사이의 전압일 수 있다.
이를 위해, 컨버터(410)는, 벅 스위칭을 수행하는 벅 스위칭 소자(Sa), 벅 스위칭 소자의 턴 온 동작에 의해, 흐르는 전류를 저장하는 인덕터(La), 벅 스위칭 소자와 인덕터(La) 사이에 병렬 접속되는 다이오드(Da)를 구비할 수 있다.
그 외 컨버터(410)는, 벅 스위칭 소자(Sa)의 스위칭 제어를 위해 동작하는, 스위칭 소자(Sb), 전압 분배를 위한 저항 소자들(Ra,Rb,Rc,Rd), 및 인덕터(La)의 출력단에 접속되는 커패시터(Ca)를 구비할 수 있다.
도 5의 동작을 설명하면, 컨버터 제어부(415)로부터, 모터 구동을 위한 속도 지령치 신호로서, 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호(Scc)가, 컨버터(410)에 입력되면, 전압 분배를 위한 저항 소자들(Ra,Rb)에 기초하여, 전압 분배된, 스위칭 제어 신호가 스위칭 소자(Sb)에 입력되며, 이에 의해, 스위칭 소자(Sb)가 턴 온/턴 오프 동작을 수행한다.
특히, 스위칭 소자(Sb)의 턴 온시, 컨버터(410)에 입력되는 직류 전원(Vz)에 의한 전류가, 전압 분배를 위한 저항 소자들(Rc,Rd)로 흐르게 된다. 그리고, 저항 소자들(Rc,Rd)에 분배된 전압에 의해, 벅 스위칭 소자(Sa) 턴 온/ 턴 오프 동작을 수행한다.
벅 스위칭 소자(Sa) 턴 온 동작에 의해, 컨버터(410)에 입력되는 직류 전원(Vz)에 의한 전류가, 벅 스위치칭 소자(Sa), 및 인덕터(La)를 통해, 흐른다. 이때, 다이오드(Da)는 도통하지 않게 되며, 인덕터(La)에는, 인덕터(La)에 흐르는 전류에 의한 에너지가 축적된다.
한편, 벅 스위칭 소자(Sa) 턴 오프 동작에 의해, 컨버터(410)에 입력되는 직류 전원(Vz)에 의한 전류가, 벅 스위칭 소자(Sa)를 통해 흐르지 못하게 되며, 대신, 인덕터(La)에 저장된 에너지로 인해, 다이오드(Da)가 도통하게 되어, 다이오드(Da), 인덕터(La)를 통해, 전류가 흐르게 된다.
한편, 입력되는 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호(Scc)의 펄스폭이 클수록, 벅 스위칭 소자(Sa) 턴 온 타이밍이 길어지므로, 인덕터(La)를 통해, 흐르는 전류의 크기가 커지며, 입력되는 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호(Scc)의 펄스폭이 작을수록, 벅 스위칭 소자(Sa) 턴 온 타이밍이 길어지므로, 인덕터(La)를 통해, 흐르는 전류의 크기가 작아지게 된다.
결국, 벅 컨버터(410)는, 벅 스위칭 소자(Sa)의 턴 온/턴 오프 동작에 의해, 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호(Scc)를, 펄스 진폭 변조 방식의 신호(Sk)로 변환하여 출력할 수 있게 된다.
컨버터 제어부(415)는, 모터(250)를 소정 속도로 동작하도록 하는 속도 지령치를 생성할 수 있다. 이를 위해, 컨버터 제어부(415)는, 모터(250)의 현재 속도 값을 입력받을 수 있다. 예를 들어, 모터의 현재 속도값은, 후술하는 인버터 제어부(430)로부터 수신될 수 있다.
한편, 컨버터 제어부(415)는 그외, 냉장고의 전반적인 동작을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 컨버터 제어부(415)는 도 3의 제어부(310) 내에 포함되거나, 도 3의 제어부(310)일 수 있다.
신호 지연부(417)는, 컨버터(410)에서 출력되는 펄스 진폭 변조(PAM) 기반의 신호(Sk)를 입력받아, 소정 시간 지연하여, 지연된 신호(Sd)를 출력할 수 있다.
예를 들어, 신호 지연부(417)는, 스위칭 소자, 커패시터 등으로 구현될 수 있다. 도 5에서는 신호 지연부(417)가 커패시터(Cd)를 구비하는 것을 예시한다. 전동기 구동 장치(200)의 초기 기동시, 커패시터(Cd)는 지연(delay) 동작을 수행할 수 있다. 즉, 초기 기동시에, 펄스 진폭 변조(PAM) 기반의 신호(Sk)가 순차적으로 입력되는 경우, 커패시터(Cd)는 신호(Sk)의 레벨에 의한 순차적인 충전 동작만을 수행하고, 방전 동작을 수행하지 않는다. 이에 의해, 커패시터(cd)에 충전되는 전압 레벨이 소정 시간 지연되면서 증가하게 된다. 그리고, 충전에 의한 전압 레벨이 소정치 이상인 경우, 방전 동작이 수행되어, 소정 시간 지연된 신호(Sd)가 출력된다.
결국, 전동기 구동장치(200)의 초기 기동시, 커패시터(Cd)에 의해, 펄스 진폭 변조(PAM) 기반의 신호(Sk)가 소정 시간 지연되어, 지연된 신호(Sd)가 인버터 제어부(430)가 입력될 수 있다.
이러한 신호 지연부(417)의 동작으로 인해, 인버터 제어부(430)에 지연된 신호(Sd)가 입력되므로, 향후 후술하는, 초기 기동시의, 기동 불량 현상 방지, 및 소음저감을 수행할 수 있게 된다. 신호 지연부(417)의 동작 등에 대해서는 후술하는 도 8 내지 도 9를 참조하여 상세히 후술한다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 동기 모터(250)에 출력할 수 있다. 이때의 모터(250)는, 압축기 내의 모터일 수 있다.
한편, 인버터(420) 내에 사용되는 스위칭 소자는, 동작 속도가 빠르며, 전력 변환시의 효율이 좋은, 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect transistor;MOSFET)를 포함할 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, 모터(250)에서 발생하는 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부(도 6의 G)로부터 검출되는 역기전력(VBE), 또는 출력전류 검출부(도 10의 E)로부터 검출되는 출력전류값(io)에 기초하여, 생성되어 출력될 수 있다.
이하의 도 6 및 도 7은 역기전력 방식에 의한, 인버터 제어 방식을 기술하며, 도 10은 출력 전류 방식에 의한, 인버터 제어 방식을 기술한다.
도 6은 도 4의 인버터의 회로도를 예시한다.
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 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다.
인버터(420)는, 모터(250) 동작 모드에서, 커패시터(C) 양단의 직류 전원(Vcc)을 교류 전원으로 변환하여 모터(250)를 구동한다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420) 내의 스위칭 소자의 동작을 제어하는 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 역기전력 검출부(G)로부터 검출되는 역기전력(VBE)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, 역기전력 검출부(G)로부터 검출되는 역기전력(VBE)을 기초로 생성되어 출력된다.
역기전력 검출부(G)는, 모터(250)의 삼상 중 어느 한 상에 발생하는 역기전력을 검출한다. 정확히는, 모터(250)의 삼상 중 입력되는 전원이 0V의 값을 가지는 한상에서 발생하는 역기전력을 검출한다. 이를 위해, 모터(250)는, 삼상 중 한 상이 일부 기간동안 통전되지 않는 방식으로 구동될 수 있다. 예를 들어, 120도 통전 방식 또는 150도 통전 방식에 의해 구동될 수 있다.
역기전력 검출부(G)는, 인버터(420)와 모터(250) 사이에 위치할 수 있으며, 모터(250)의 비통전 기간에 발생하는 역기전력(VBE)을 검출할 수 있다. 특히, 역기전력 검출부(G)는, 각 상에서 발생하는 역기전력(VBE)을 순차적으로 모두 검출할 수 있다.
역기전력 검출부(G)는, 인버터(420)와 모터(250) 사이에 위치할 수 있으며, 역기전력(VBE)을 위해, 저항 소자 및 증폭기 등을 구비할 수 있다. 검출된 역기전력(VBE)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 역기전력(VBE)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성될 수 있다.
도 7은 도 4의 인버터 제어부의 내부 블록도의 일 예이다.
도 7을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 검출되는 역기전력에 기초하여, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다.
이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 속도 연산부(522), 전류 지령 생성부(532), 전압 지령 생성부(542), 및 스위칭 제어신호 출력부(562)를 포함할 수 있다.
속도 연산부(522)는, 역기전력 검출부(G)에서 검출되는 역기전력(VBE)에 기초하여, 모터(250)의 회전 속도(
Figure PCTKR2013003028-appb-I000001
)를 연산할 수 있다. 모터(250)의 기계 방정식과 전기 방정식을 이용하면, 검출되는 역기전력(VBE)으로부터 속도를 연산할 수 있게 된다.
한편, 전류 지령 생성부(532)는, 연산 속도(
Figure PCTKR2013003028-appb-I000002
)와 인버터 제어부(430)로 입력되는 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(I*)를 생성한다. 여기서, 속도 지령치(ω* r)는, 도 5의 Sd 신호일 수 있다. 즉, 소정 시간 지연된, PAM 방식의 신호일 수 있다.
다음, 전압 지령 생성부(542)는, 전류 지령 생성부(532)로부터의 전류 지령치(I*) 등에 기초하여, 전압 지령치(V*)를 생성한다. 이때의 전압 지령치(V*)는, 삼상에 대한 전압 지령치 신호일 수 있다.
스위칭 제어 신호 출력부(562)는, 전압 지령치(V*)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.
도 8 내지 도 9는 도 4의 전동기 구동장치의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 8(a)는, 전동기 구동장치(200)의 초기 기동되는 경우, 인버터(420)에 입력되는 동작 직류 전원(Vcc)을 예시한다. 전동기 구동장치(200)의 초기 기동되는 경우, 인버터(420)에 입력되는 동작 직류 전원(Vcc)은, 순차적으로 상승할 수 있다. 이를 소프트 스타팅(soft starting)이라 명명할 수 있다.
한편, 동작 직류 전원(Vcc)은, 전원 강압부(407)의 출력 전압, 즉 a-b 단자 사이의 전압일 수 있다.
도 (8a)를 보면, 전동기 구동장치(200)의 초기 기동시, 동작 직류 전원(Vcc)이 전압(Va)에 도달할 때까지, 순차적으로 증가한다. 한편, 동작 직류 전원(Vcc)이 전압(Vb) 보다 작은 경우, Undervoltage-lockout(UVLO) 기능을 가지는 저전압 제한부(미도시)가 동작하여, 인버터(420) 내의 스위칭 소자들의 동작이 정지할 수 있다. 이러한 저전압 제한부는, 인버터(420) 또는 인버터 제어부(425) 내에 구비될 수 있다. 한편, 전압 Va 는 대략 12V일 수 있으며, 전압 Vb는 대략 4.5V일 수 있다.
한편, 인버터(420)에 입력되는 동작 직류 전원(Vcc)이, 순차적으로 상승하는 상태에서, 도 4의 신호 지연부(417)가 사용되지 않고, PAM 방식의 속도 지령치 신호(Sk)가, 바로 인버터 제어부(430)에 입력되는 경우, 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.
예를 들어, PAM 방식의 속도 지령치 신호가 인버터 제어부(430)에 입력되는 경우, PAM 방식의 속도 지령치 신호에 기초한, 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)가 인버터(420)의 게이트 단자에 출력될 수 있다. 그리고, 동작 직류 전원(Vcc)의 크기가, 전압 Va 내지 전압 Vb 사이의 값을 가지는 상태에서, 노이즈와 같은 불안정한 레벨을 가지는 PAM 방식의 속도 지령치 신호(Sk)가 인버터 제어부(430)에 입력되어, 노이즈 성분이 포함된 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)가 인버터(420)의 게이트 단자에 출력되는 경우, 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)의 레벨과, 순차 상승하는 동작 직류 전원(Vcc) 사이의 레벨 차이로 인해, 인버터(420) 내의 스위칭 소자들이, 오동작으로 턴 온 동작을 수행할 수 있다.
다른 예로, 동작 직류 전원(Vcc)의 크기가, 저전압 제한부에 의해, 동작이 제한되어야 하는, 전압 Vb 이하의 값을 가지는 상태에서, 노이즈와 같은 불안정한 레벨을 가지는 PAM 방식의 속도 지령치 신호(Sk)가 인버터 제어부(430)에 입력되는 경우, 노이즈 성분으로 인해, 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)가 출력될 수 있으며, 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)의 레벨과, 순차 상승하는 동작 직류 전원(Vcc) 사이의 레벨 차이로 인해, 인버터(420) 내의 스위칭 소자들이, 오동작으로 턴 온 동작을 수행할 수 있다.
이러한 경우, 불충분한 동작 직류 전원(Vcc)의 레벨로 인해, 인버터(420)를 통해, 모터(250)에 흐르는 출력전류(io)가 불안정하게 된다.
이에 따라, 도 9(a)와 같이, 전동기의 기동 구간(Tset1) 중 상 전류(Ia)가 불안정해지는 구간(916)이 발생할 수 있게 된다. 한편, 불안정 구간을 링잉(ringing) 구간이라 명명할 수도 있다. 이러한 불안정 구간으로 인해, 모터(250)가 회전하면서, 소음이 발생할 수 있게 된다.
또한, 상 전류의 불안정 구간(926)에 대응하여, 인버터(420)에 입력되는 동작 직류 전원(Vcc)의 불안정 구간(912), 및 인버터(420)에 입력되는 동작 직류 전류(Icc)의 불안정 구간(914)도 발생하게 되며, 모터(150)에서, 측정되는 역기전력(VBE)도, 도 9(a)와 같이, 불안정해진다.
한편, 도 9(a)의 상 전류의 불안정한 구간(916)은, 전동기 구동장치(200)의 초기 기동시, 즉 소프트 스타팅시 외에, 인버터(420)에 입력되는 동작 직류 전원(Vcc)에 노이즈가 부가된 경우에도 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 이와 같은, 소프트 스타팅시 또는 노이즈 부가시, 인버터(420)의 오동작을 방지하기 위해, 상술한 바와 같이, 신호 지연부(417)를 활용한다.
신호 지연부(417)는, 입력되는 PAM 방식의 신호를 일정 시간 동안 지연시킬 수 있다. 이를 위해, 상술한 바와 같이, 커패시터(Cd) 등을 이용할 수 있다. 커패시터(Cd)에 기초한, 시간 지연을 위한 시간 지연 값인, 시정수 RC 값은, 소프트 스타팅 기간인, 도 8(a)의 Ta 시간에 대응할 수 있다. Ta 시간, 즉 소프트 스타팅 기간은, 대략 2초 정도이므로, RC 시정수는 대략 2초(sec) 정도일 수 있다.
결국, 커패시터(Cd)의 커패시턴스는, 소프트 스타팅 기간인, 도 8(a)의 Ta 시간에 대응하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 커패시터(Cd)의 커패시턴스는, 대략 22uF일 수 있다.
도 8(b)는, PAM 방식의 속도 지령치 신호(Sk)가, 신호 지연부(417)를 거쳐, 시간 지연되었을 때의 지연된 PAM 방식의 속도 지령치 신호(Sd)의 타이밍도를 예시한다. 신호 지연부(417)의 커패시턴스에 기초한 속도 지연값에 의해, 대략 Ta 정도의 시간 지연이 발생하며, Ta 시간에 Lx 레벨을 가지는 것을 알 수 있다.
이러한, 시간 지연된 PAM 방식의 속도 지령치 신호(Sd)가 인버터 제어부(430)에 입력되면, 인버터 제어부(430)는, 소정 시간 지연된 스위칭 제어신호를 출력하며, 이에 따라, 인버터(420)가 전동기 기동 구간 이후에 안정적으로 동작하게 된다. 즉, 도 9(b)와 같이, 전동기의 기동 구간(Tset2) 중 상 전류(Ia)가 안정화되는 안정 구간(917)이 발생할 수 있게 된다.
즉, 도 9(a)와 달리, 상 전류(Ia)가 링잉되는 링잉(ringing) 구간이 발생하지 않게 된다. 이러한 전동기의 기동 구간(Tset2)에는, 시간 지연되는 속도 지령치 신호(Sd)에 따라, 인버터가 동작을 하지 않게 되며, 따라서, 모터에 흐르는 상 전류는 0의 값을 가지게 된다.
한편, 도 9(b)의 상 전류의 안정 구간(917)에 대응하여, 인버터(420)에 입력되는 동작 직류 전원(Vcc)의 안정 구간(913), 및 인버터(420)에 입력되는 동작 직류 전류(Icc)의 안정 구간(915)도 발생하게 된다.
이에 따라, 초기 기동시의, 초기 기동시의, 기동 불량 현상 방지, 및 소음저감을 수행할 수 있게 된다.
도 10은 도 4의 인버터 제어부의 내부 블록도의 다른 예이다.
도 10을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 모터에 흐르는 출력 전류에 기초하여, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다.
이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(510), 위치 추정부(520), 전류 지령 생성부(530), 전압 지령 생성부(540), 축변환부(550), 및 스위칭 제어신호 출력부(560)를 포함할 수 있다.
축변환부(510)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.
한편, 축변환부(510)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다.
위치 추정부(520)는, 위치 감지부(235)로부터 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여, 속도(
Figure PCTKR2013003028-appb-I000003
)를 연산할 수 있다. 즉, 위치 신호에 기반하여, 시간에 대해, 나누면, 속도를 연산할 수 있게 된다.
한편, 위치 감지부(235)는, 모터(250)의 회전자 위치를 감지할 수 있다. 이를 위해, 위치 감지부(235)는 홀 센서를 포함할 수 있다.
한편, 위치 추정부(520)는, 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여 연산된 위치(
Figure PCTKR2013003028-appb-I000004
)와 연산된 속도(
Figure PCTKR2013003028-appb-I000005
)를 출력할 수 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도(
Figure PCTKR2013003028-appb-I000006
)와 버터 제어부(430)로 입력되는 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 여기서, 속도 지령치(ω* r)는, 도 5의 Sd 신호일 수 있다. 즉, 소정 시간 지연된, PAM 방식의 신호일 수 있다.
예를 들어, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도(
Figure PCTKR2013003028-appb-I000007
)와 도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(535)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
다음, 전압 지령 생성부(540)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(530) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(540)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(540)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(548)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, d축 전압 지령치(v* d)의 값은, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정되는 경우에 대응하여, 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전압 지령 생성부(540)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(550)에 입력된다.
축변환부(550)는, 위치 추정부(520)에서 연산된 위치(
Figure PCTKR2013003028-appb-I000008
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.
먼저, 축변환부(550)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 위치 추정부(520)에서 연산된 위치(
Figure PCTKR2013003028-appb-I000009
)가 사용될 수 있다.
그리고, 축변환부(550)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(560)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.
본 발명에 따른 전동기 구동장치, 및 이를 구비하는 냉장고은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 전동기 구동장치 또는 냉장고의 동작방법은, 전동기 구동장치 또는 냉장고에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (18)

  1. 입력되는 속도 지령 신호를 지연하는 신호 지연부;
    상기 신호 지연부로부터의 지연된 속도 지령 신호에 기초하여, 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 인버터 제어부; 및
    상기 인버터 스위칭 제어 신호에 따른 스위칭 동작에 기초하여, 입력되는 동작 직류 전원을 소정의 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원에 의해, 전동기를 구동하는 인버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 지연부는,
    상기 전동기 구동장치의 초기 기동 구간에서, 상기 입력되는 속도 지령 신호를 소정 시간 동안 시간 지연하며,
    상기 지연 시간 값은, 상기 인버터에 입력되는 동작 직류 전원이 일정한 전압에 도달할 때까지의 기간에 대응하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    펄스 폭 가변 방식의 속도 지령 신호를 출력하는 컨버터 제어부; 및
    상기 펄스 폭 가변 방식의 속도 지령 신호를 펄스 진폭 가변 방식의 속도 지령 신호로 출력하는 컨버터;를 더 포함하고,
    상기 신호 지연부는, 상기 펄스 진폭 가변 방식의 속도 지령 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 지연부는 커패시터 소자를 포함하며,
    상기 커패시터의 커패시턴스는, 상기 전동기 구동장치의 초기 기동시의, 소프트 스타팅 기간에 대응하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 컨버터는,
    벅 스위칭 소자;
    상기 벅 스위칭 소자의 턴 온 동작에 의해, 흐르는 전류를 저장하는 인덕터; 및
    상기 벅 스위칭 소자와 상기 인덕터 사이에 병렬접속되는 다이오드;를 구비하며,
    상기 펄스 폭 가변 방식의 속도 지령 신호에 기초하여, 상기 벅 스위칭 소자가 스위칭하여, 상기 펄스 진폭 가변 방식의 속도 지령 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전동기의 삼상 중 어느 한 상에 발생하는 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부;를 더 구비하고,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 검출된 역기전력에 기초하여, 상기 전동기의 회전 속도를 연산하는 속도 연산부;
    상기 연산된 속도와 상기 지연된 속도 지령 신호에 기초하여, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 생성된 전류 지령치에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 생성된 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터를 구동하기 위한, 상기 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전동기에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력전류 검출부;를 더 구비하고,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 검출되는 출력 전류에 기초하여, 상기 모터의 회전자 속도 정보를 연산하는 속도 연산부;
    상기 연산된 속도 정보와 상기 지연된 속도 지령 신호에 기초하여, 상기 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치와 상기 검출된 출력전류에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    입력 교류 전원을 정류하는 정류부;
    상기 정류된 전원을 강압하여 레벨 변환된 직류 전원을 출력하는 전원 강압부;를 더 포함하고,
    상기 인버터에 입력되는 상기 동작 직류 전원은, 상기 전원 강압부의 출력 전원에 대응하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  9. 제3항에 있어서,
    입력 교류 전원을 정류하는 정류부;
    상기 정류된 전원을 강압하여 레벨 변환된 직류 전원을 출력하는 전원 강압부;를 더 포함하고,
    상기 컨버터, 및 상기 인버터에 입력되는 직류 전원은, 상기 전원 강압부의 출력 전원에 대응하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  10. 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 이용하여 열교환을 수행하는 증발기;
    상기 증발기에서 열교환된 공기를 고내로 전달하는 팬;
    상기 팬을 구동하는 팬 구동부;를 포함하고,
    상기 팬 구동부는,
    입력되는 속도 지령 신호를 지연하는 신호 지연부;
    상기 신호 지연부로부터의 지연된 속도 지령 신호에 기초하여, 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 인버터 제어부; 및
    상기 인버터 스위칭 제어 신호에 따른 스위칭 동작에 기초하여, 입력되는 동작 직류 전원을 소정의 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원에 의해, 전동기를 구동하는 인버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호 지연부는,
    상기 전동기 구동장치의 초기 기동 구간에서, 상기 입력되는 속도 지령 신호를 소정 시간 동안 시간 지연하며,
    상기 지연 시간 값은, 상기 인버터에 입력되는 동작 직류 전원이 일정한 전압에 도달할 때까지의 기간에 대응하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 팬 구동부는,
    펄스 폭 가변 방식의 속도 지령 신호를 출력하는 컨버터 제어부; 및
    상기 펄스 폭 가변 방식의 속도 지령 신호를 펄스 진폭 가변 방식의 속도 지령 신호로 출력하는 컨버터;를 더 포함하고,
    상기 신호 지연부는, 상기 펄스 진폭 가변 방식의 속도 지령 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 신호 지연부는 커패시터 소자를 포함하며,
    상기 커패시터의 커패시턴스는, 상기 전동기 구동장치의 초기 기동시의, 소프트 스타팅 기간에 대응하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 컨버터는,
    벅 스위칭 소자;
    상기 벅 스위칭 소자의 턴 온 동작에 의해, 흐르는 전류를 저장하는 인덕터; 및
    상기 벅 스위칭 소자와 상기 인덕터 사이에 병렬접속되는 다이오드;를 구비하며,
    상기 펄스 폭 가변 방식의 속도 지령 신호에 기초하여, 상기 벅 스위칭 소자가 스위칭하여, 상기 펄스 진폭 가변 방식의 속도 지령 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 팬 구동부는,
    상기 전동기의 삼상 중 어느 한 상에 발생하는 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부;를 더 구비하고,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 검출된 역기전력에 기초하여, 상기 전동기의 회전 속도를 연산하는 속도 연산부;
    상기 연산된 속도와 상기 지연된 속도 지령 신호에 기초하여, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 생성된 전류 지령치에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 생성된 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터를 구동하기 위한, 상기 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 팬 구동부는,
    상기 전동기에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력전류 검출부;를 더 구비하고,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 검출되는 출력 전류에 기초하여, 상기 모터의 회전자 속도 정보를 연산하는 속도 연산부;
    상기 연산된 속도 정보와 상기 지연된 속도 지령 신호에 기초하여, 상기 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치와 상기 검출된 출력전류에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 팬 구동부는,
    입력 교류 전원을 정류하는 정류부;
    상기 정류된 전원을 강압하여 레벨 변환된 직류 전원을 출력하는 전원 강압부;를 더 포함하고,
    상기 인버터에 입력되는 상기 동작 직류 전원은, 상기 전원 강압부의 출력 전원에 대응하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 팬 구동부는,
    입력 교류 전원을 정류하는 정류부;
    상기 정류된 전원을 강압하여 레벨 변환된 직류 전원을 출력하는 전원 강압부;를 더 포함하고,
    상기 컨버터, 및 상기 인버터에 입력되는 직류 전원은, 상기 전원 강압부의 출력 전원에 대응하는 것을 특징으로 하는 냉장고..
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