KR101918058B1

KR101918058B1 - Apparatus and method for driving brushless motor, and air conditioner having the same

Info

Publication number: KR101918058B1
Application number: KR1020120047058A
Authority: KR
Inventors: 허종원; 김민기; 이길수; 이경훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2018-11-13
Also published as: KR20130123719A

Abstract

브러시리스 모터의 구동 장치 및 구동 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예들은, 회전자의 자극을 판단하지 아니하여 기동 시간을 줄이고, 전류-주파수 방식으로 기동함으로써 기동 로직을 간단히 구현할 수 있고, 부하에 따른 튜닝 시간을 줄임으로써 안정적으로 초기 기동을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시 예들은, 센서리스 브러시리스 모터를 기동함에 있어서 회전자의 정렬을 위한 신호를 주입하지 아니함으로써 기동 시에 발생하는 고주파 소음을 줄일 수 있다. 본 발명의 실시 예들은, 센서리스 브러시리스 모터의 기동 후 고속 센서리스 운전으로 순간적으로 절환함으로써 모터 구동 전류가 연속적으로 모터에 인가되도록 한다.A driving device and a driving method of a brushless motor are disclosed. Embodiments of the present invention can easily implement the start-up logic by reducing start-up time by judging the magnetic pole of the rotor and starting it in the current-frequency manner, and can stably perform initial start-up by reducing tuning time according to the load can do. Embodiments of the present invention can reduce the high-frequency noise generated during start-up by not injecting a signal for aligning the rotor in starting the sensorless brushless motor. The embodiments of the present invention instantaneously switch to the high-speed sensorless operation after starting the sensorless brushless motor so that the motor drive current is continuously applied to the motor.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a driving device for a brushless motor, a driving method thereof, and an air conditioner including the same,

본 발명은 브러시리스 모터의 구동 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 센서리스 브러시리스 모터를 용이하게 기동하고 고속 센서리스 제어 단계로 절환할 수 있는 브러시리스 모터의 구동 장치 및 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving apparatus and method for a brushless motor, and more particularly, to a driving apparatus and a driving method of a brushless motor capable of easily starting a sensorless brushless motor and switching to a high-speed sensorless control step.

냉동기는 밀폐된 용기 속의 온도를 그 주위의 온도보다 낮추는 장치로서, 예를 들어 증기 압축식 냉동기는, 압축기, 응축기, 증발기, 팽창밸브로 구성된다. 모터로 압축기를 운전하여 기체상태인 냉매를 압축해서 응축기로 보내고, 이것을 냉동기 밖에 있는 물이나 공기 등으로 냉각해서 액화한다. 이 액체상태로 된 냉매가 팽창밸브에서 유량이 조정되면서 증발기로 분사되면 급팽창하여 기화하고, 증발기 주위로부터 열을 흡수하여 용기 속을 냉각한다. 기체로 된 냉매는 다시 압축기로 돌아와서 압축되어 액체상태가 된다. 이와 같이 반복되는 압축, 응축, 팽창, 기화의 4단계 변화를 냉동사이클이라고 한다. 냉동기의 응용은 매우 광범위하다. 예를 들어, 가정용 냉장고, 식품냉동용 냉동창고, 공기 조화기, 칠러 등 다양한 분야에서 상기 냉동기가 사용된다.A refrigerator is a device for lowering the temperature in a sealed container to a temperature lower than the surrounding temperature. For example, a vapor compression refrigerator is composed of a compressor, a condenser, an evaporator, and an expansion valve. The compressor operates the motor to compress the gaseous refrigerant, send it to the condenser, and cool it with water or air outside the freezer to liquefy it. When the refrigerant in this liquid state is injected into the evaporator while the flow rate is adjusted by the expansion valve, the refrigerant expands rapidly and vaporizes, and absorbs heat from the periphery of the evaporator to cool the inside of the vessel. The gaseous refrigerant returns to the compressor again and is compressed and becomes liquid. This four-step change of repeated compression, condensation, expansion, and vaporization is called a refrigeration cycle. The application of the refrigerator is very extensive. For example, the refrigerator is used in various fields such as a household refrigerator, a refrigerator for food refrigeration, an air conditioner, and a chiller.

공기 조화기는 실내기, 실외기, 제어장치, 및 연결관 등 구성의 종류와 개수에 따라 구분되는데, 하나의 실내기와 실외기로 구성된 RAC(Rotary Air Conditioner), 하나의 실외기와 하나 이상의 실내기와 덕트(duct)로 구성된 유니터리 공기 조화기(Unitary Air Conditioner), 하나 이상의 실외기와 하나 이상의 실내기와 중앙제어장치로 구성된 멀티 에어컨(Multi Air Conditioner) 등이 그것이다. 또, 공기 조화기는 실내기와 실외기가 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 삽입 된 일체형 공기조화기와, 벽에 장착되도록 구성된 벽걸이형 공기조화기 및 액자형 공기조화기와, 거실에 세울 수 있도록 구성된 슬림형 공기조화기와, 하나의 실내기를 구동시킬 수 있는 용량으로 구성되어 가정집과 같이 좁은 장소에서 이용되도록 구성된 싱글형 공기조화기로 더 구분될 수 있다.The air conditioner is classified according to the type and number of the indoor unit, the outdoor unit, the control unit, and the connection unit. The RAC (Rotary Air Conditioner) composed of one indoor unit and the outdoor unit, one outdoor unit and one or more indoor units and ducts, And a multi air conditioner comprising at least one outdoor unit, at least one indoor unit, and a central control unit. The air conditioner includes a separate type air conditioner in which an indoor unit and an outdoor unit are separated, an integrated type air conditioner in which an indoor unit and an outdoor unit are inserted as one unit, a wall-mounted type air conditioner and a frame type air conditioner configured to be mounted on the wall, A single type air conditioner configured to be used in a narrow place such as a home, and a capacity capable of driving one indoor unit.

냉매를 압축하는 압축기는, 크게, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary Compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting Scroll)과 고정 스크롤(Fixed Scroll) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 신회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll Compressor)로 구분된다.A compressor for compressing a refrigerant includes a reciprocating compressor that compresses a refrigerant while linearly reciprocating the piston in the cylinder so that a compression space in which an operating gas is sucked or discharged is formed between a piston and a cylinder A rotary compressor for compressing the refrigerant while eccentrically rotating the roller along the inner wall of the cylinder so as to form a compression space in which a working gas is sucked or discharged between the cylinder and the eccentrically rotating roller; (Scroll Compressor) that compresses the refrigerant while the newborn scroll is rotated along the fixed scroll so that a compression space in which the working gas is sucked or discharged is formed between the orbiting scroll and the fixed scroll. do.

일반적으로 공기 조화기의 압축기를 구동하기 위해 전동기(이하 '모터')를 사용하고, 그 모터를 구동하기 위해서 트라이악(TRIAC)이나 인버터(Inverter)를 주로 사용한다. 특히, 인버터를 이용한 압축기 제어 장치는, 압축기 부하에 따라 지령 값으로 펄스 폭 변조 (Pulse Width Modulation; PWM) 신호를 압축기 모터에 인가하여 압축기를 제어한다.Generally, an electric motor (hereinafter referred to as a "motor") is used to drive a compressor of an air conditioner, and a TRIAC or an inverter is mainly used to drive the motor. In particular, a compressor control apparatus using an inverter controls a compressor by applying a pulse width modulation (PWM) signal to a compressor motor as a command value according to a load of a compressor.

압축기 모터로는 유도 모터(Induction Motor), 브러시리스 직류 모터(Brush-Less DC motor, 이하 '브러시리스 모터') 등을 사용한다. 브러시리스 모터는 공기 조화기, 냉장고 등 가전제품뿐만 아니라, 플로피디스크드라이버 같은 정보처리기기에 이르기까지 폭넓은 분야에서 사용된다. 브러시리스 모터는 일반적으로 그 회전속도, 회전자의 위치 등을 검출하기 위해 별도의 센서(예, 홀 센서)를 구비하는데, 이러한 센서가 설치되지 않은 브러시리스 모터를 센서리스 브러시리스 모터라 한다.As the compressor motor, induction motor, brushless DC motor (brushless motor) and the like are used. Brushless motors are used in a wide range of fields ranging from home appliances such as air conditioners and refrigerators to information processing devices such as floppy disk drives. A brushless motor generally has a separate sensor (e.g., a hall sensor) for detecting the rotational speed, the position of the rotor, and the like. A brushless motor without such a sensor is called a sensorless brushless motor.

일반적으로 브러시리스 모터의 구동은, 크게 초기위치 설정 구간과, 개 루프 구간 및 폐 루프 구간으로 구분된다. 초기위치 설정구간은 회전자가 정지 상태에서 회전하기 시작하여 미리 설정된 위치로 회전자를 이동시키는 구간이다. 개 루프 구간은 회전자의 초기위치가 설정된 후 역기전력이 감지되지 않는 저속구간이다. 또, 폐 루프 구간은 역기전력의 감지가 가능하여 회전자의 정상적인 제어가 실시되는 구간이다.Generally, the driving of the brushless motor is largely divided into an initial position setting section, an open loop section and a closed loop section. The initial position setting period is a period in which the rotor starts to rotate in the stop state and the rotor is moved to a predetermined position. The open loop section is a low speed section in which no counter electromotive force is detected after the initial position of the rotor is set. Also, the closed loop section is a section in which normal control of the rotor is performed because the back electromotive force can be detected.

한편, 브러시리스 모터의 구동 장치는, 일반적으로 브러시리스 모터를 기동하기 위해서 초기에 (U, V, W) 3상 중 U상에 일정 시간 동안 일정 크기의 전류를 인가하고, 브러시리스 모터의 회전자를 U상에 정렬시킨 후 센스리스 제어를 수행하였다. 즉, 브러시리스 모터의 회전자가 U상에 정렬한 상태에서 회전자의 위치를 0으로 가정하고, 이 위치를 기준위치로 하고 회전자의 위치를 통하여 모터의 속도를 제어하였다.On the other hand, in order to start a brushless motor, a driving device of a brushless motor generally applies a constant current for a predetermined time on U of three (U, V, W) After the electrons were aligned on the U phase, the senseless control was performed. That is, assuming that the position of the rotor is 0 in the state where the rotor of the brushless motor is aligned on U, the speed of the motor is controlled through the position of the rotor with this position as the reference position.

상기와 같은 방식으로 브러시리스 모터를 구동하는 경우, 초기 정렬시에 높은 부하 상태이거나 모터 회전자의 위치가 기준 위치에 정렬되지 않고, 기준위치 근처에 있을 경우에는 정렬이 완벽하게 되지 않는다. 회전자의 불완전한 초기 정렬 상태에서 모터가 구동되면, 모터 회전자의 초기 위치 오차 때문에 모터 기동이 실패할 수 있다. 또, 상기와 같이 브러시리스 모터를 기동하는 경우에, 브러시리스 모터에 고주파가 주입될 여지가 있고, 압축기의 부하 또는 속도에 따라 기동 알고리즘을 튜닝하는 데에 어려움이 발생할 수 있다.When the brushless motor is driven in the above-described manner, alignment is not perfect when the motor is driven in a high load state at the time of initial alignment or when the position of the motor rotor is not aligned with the reference position but is near the reference position. If the motor is driven in an incomplete initial alignment of the rotor, the motor startup may fail due to the initial position error of the motor rotor. In addition, when the brushless motor is started as described above, there is room in which the high-frequency wave is injected into the brushless motor, and it may be difficult to tune the starting algorithm according to the load or the speed of the compressor.

본 발명의 실시 예들은 센서리스 브러시리스 모터를 기동함에 있어서 기동 성능을 향상시키고 기동 시간을 줄일 수 있는 브러시리스 모터의 구동 장치 및 구동 방법, 및 이를 포함한 공기 조화기를 제공하는 데에 일 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a driving apparatus and a driving method of a brushless motor that can improve a starting performance and reduce a starting time when a sensorless brushless motor is started, and an air conditioner including the same. .

본 발명의 실시 예들은 센서리스 브러시리스 모터를 기동함에 있어서 기동 로직을 간단히 하고, 부하에 따른 튜닝 시간을 줄이며, 고주파 소음을 저감할 수 있는 브러시리스 모터의 구동 장치 및 구동 방법, 및 이를 포함한 공기 조화기를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.Embodiments of the present invention are directed to a driving apparatus and a driving method of a brushless motor that can simplify a starting logic in starting a sensorless brushless motor, reduce a tuning time according to a load, and reduce high frequency noises, There are other purposes in providing a harmonizer.

본 발명의 실시 예들은 센서리스 브러시리스 모터의 기동 후 고속 센서리스 운전으로 순간적으로 절환되도록 하여 모터 구동 전류가 연속적으로 모터에 인가될 수 있도록 한 브러시리스 모터의 구동 장치 및 구동 방법, 및 이를 포함한 공기 조화기를 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.Embodiments of the present invention provide a driving apparatus and method for a brushless motor in which a motor driving current can be continuously applied to a motor by momentarily switching to a high speed sensorless operation after starting a sensorless brushless motor, There is another purpose in providing an air conditioner.

일 실시 예에 따른 브러시리스 모터의 구동 장치는, 브러시리스 모터의 전단에 구비되어 상기 브러시리스 모터에 모터 구동 전압을 인가하는 인버터와, 기동 로직에 따라 상기 브러시리스 모터를 기동하는 기동 모드와, 센서리스 알고리즘을 이용하여 상기 브러시리스 모터를 운전하는 운전 모드를 구비하고, 절환 조건이 성립하면 상기 기동 모드의 수행을 정지하고 상기 운전 모드를 수행하는 제어 유닛을 포함하여 구성되고, 상기 제어 유닛은, 상기 기동 모드의 지령 전류의 크기를 일정 크기로 유지하고 지령 속도를 시간의 제곱에 비례하도록 증가시켜 상기 기동 모드를 수행한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for driving a brushless motor, including: an inverter provided at a front end of the brushless motor to apply a motor driving voltage to the brushless motor; a startup mode for starting the brushless motor according to the startup logic; And a control unit that has an operation mode for operating the brushless motor using a sensorless algorithm and stops the execution of the start mode and performs the operation mode when a switching condition is satisfied, , The command current of the start mode is maintained at a predetermined magnitude and the command speed is increased in proportion to the square of time to perform the start mode.

상기 브러시리스 모터의 구동 장치는, 상기 브러시리스 모터의 구동에 따른 역기전력을 검출하는 역기전력 검출 유닛을 더 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 제어 유닛은, 상기 역기전력을 이용하여 상기 브러시리스 모터 내에 구비된 회전자의 추정 속도를 연산하는 속도 연산부를 포함한다.The driving device of the brushless motor further includes a counter electromotive force detection unit that detects a counter electromotive force that is generated by driving the brushless motor. Here, the control unit includes a speed calculating unit that calculates an estimated speed of the rotor provided in the brushless motor using the counter electromotive force.

일 실시 예에 따른 공기 조화기는, 압축기를 구비하고, 냉매를 배분하는 하나 이상의 실외기와, 상기 실외기와 냉매 배관을 통해 연결되고 공기 조화를 수행하는 복수의 실내기들과, 상기 압축기 내에 구비되는 브러시리스 모터와, 상기 브러시리스 모터를 구동하는 브러시리스 모터의 구동 장치를 포함하여 구동된다.The air conditioner according to one embodiment includes at least one outdoor unit having a compressor and distributing refrigerant, a plurality of indoor units connected to the outdoor unit through a refrigerant pipe and performing air conditioning, A motor, and a driving device of a brushless motor for driving the brushless motor.

일 실시 예에 따른 브러시리스 모터의 구동 방법은, 기동 로직에 따라 브러시리스 모터를 기동하는 기동 모드와, 센서리스 알고리즘을 이용하여 상기 브러시리스 모터를 운전하는 운전 모드를 구비하는 브러시리스 모터의 구동 방법에 있어서, 상기 기동 모드를 수행하는 단계와, 절환 조건이 성립하면 상기 기동 모드를 상기 운전 모드로 절환하는 단계와, 상기 운전 모드를 수행하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 기동 모드를 수행하는 단계는, 지령 전류의 크기를 일정 크기로 유지하고 지령 속도를 시간의 제곱에 비례하도록 증가시킨다.A method of driving a brushless motor according to an embodiment includes driving a brushless motor having a start mode for starting a brushless motor according to a start logic and an operation mode for operating the brushless motor using a sensorless algorithm The method according to claim 1, further comprising the steps of: performing the startup mode; switching the startup mode to the operation mode when the switching condition is satisfied; and performing the operation mode, In the step, the magnitude of the command current is maintained at a predetermined magnitude and the command speed is increased in proportion to the square of time.

본 발명의 실시 예들은 종래 기술에 따른 센서리스 브러시리스 모터의 기동 시의 문제점을 해결할 수 있다. 또, 본 발명의 실시 예들은, 회전자의 자극을 판단하지 아니하여 기동 시간을 줄이고, 전류-주파수 방식으로 기동함으로써 기동 로직을 간단히 구현할 수 있고, 부하에 따른 튜닝 시간을 줄임으로써 안정적으로 초기 기동을 수행할 수 있다.Embodiments of the present invention can solve the problem in starting the sensorless brushless motor according to the prior art. Embodiments of the present invention can easily implement the start-up logic by reducing start-up time by judging the magnetic pole of the rotor and starting it in the current-frequency manner. By reducing the tuning time according to the load, Can be performed.

본 발명의 실시 예들은, 센서리스 브러시리스 모터를 기동함에 있어서 회전자의 정렬(Align)을 위한 신호를 주입하지 아니함으로써 기동 시에 발생하는 고주파 소음을 줄일 수 있다.Embodiments of the present invention can reduce the high-frequency noise generated during start-up by not injecting a signal for aligning the rotor in starting the sensorless brushless motor.

본 발명의 실시 예들은, 센서리스 브러시리스 모터의 기동 후 고속 센서리스 운전으로 순간적으로 절환되도록 함으로써 모터 구동 전류가 연속적으로 모터에 인가되도록 한다.Embodiments of the present invention allow instantaneous switching of the sensorless brushless motor to the high-speed sensorless operation after the start of the sensorless brushless motor so that the motor drive current is continuously applied to the motor.

본 발명의 실시 예들은, 압축기 및 센서리스 브러시리스 모터의 안정성을 제고하고, 압축기가 구비된 냉동기, 예를 들어 공기 조화기의 운전 효율 및 안정을 제고한다.Embodiments of the present invention improve the stability of a compressor and a sensorless brushless motor and improve operation efficiency and stability of a refrigerator having a compressor, for example, an air conditioner.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 브러시리스 모터의 구동 장치 및 방법이 적용되는 시스템 에어컨(멀티 공기 조화기)의 구성을 개략적으로 보인 도;
도 2는 도 1의 공기 조화기에 있어서, 실외기와 실내기의 세부 구성을 보인 도;
도 3은 일 실시 예에 따른 브러시리스 모터의 구동 장치를 개략적으로 보인 블록도;
도 4는 도 3의 구동 장치에 있어서, 브러시리스 모터를 센서리스 제어하는 동작을 설명하기 위한 블록도;
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 브러시리스 모터의 기동 및 모드 절환 동작을 설명하기 위한 그래프;
도 6은 도 5에서의 모드 절환 동작에 따른 모터 구동 전류의 변화를 설명하기 위한 그래프;
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따라 브러시리스 모터를 기동하기 위한 지령 속도의 변화를 보인 그래프;
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 모드 절환 시, 지령 전류의 변화를 설명하기 위한 도; 및
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 브러시리스 모터의 구동 방법을 보인 흐름도들이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 schematically shows a configuration of a system air conditioner (multi-air conditioner) to which an apparatus and a method for driving a brushless motor according to embodiments of the present invention are applied;
FIG. 2 is a view showing a detailed configuration of an outdoor unit and an indoor unit in the air conditioner of FIG. 1;
3 is a block diagram schematically illustrating a driving apparatus for a brushless motor according to an embodiment;
4 is a block diagram for explaining an operation of sensorless control of a brushless motor in the driving apparatus of Fig. 3;
5 is a graph for explaining the start-up and mode switching operation of the brushless motor according to the embodiments of the present invention;
FIG. 6 is a graph for explaining a change in the motor driving current according to the mode switching operation in FIG. 5; FIG.
FIG. 7 is a graph showing a change in command speed for starting a brushless motor according to the embodiments of the present invention; FIG.
8 is a diagram for explaining a change in command current during mode switching according to the embodiments of the present invention; And
9 and 10 are flowcharts illustrating a method of driving a brushless motor according to embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 공기 조화기는, 압축기를 구비하고, 냉매를 배분하는 하나 이상의 실외기(20)와, 상기 실외기와 냉매 배관을 통해 연결되고 공기 조화를 수행하는 복수의 실내기들(10, 10a, 10b, 10c)을 포함하여 구성된다. 상기 공기 조화기는, 상기 압축기 내에 구비되는 브러시리스 모터(400)와, 상기 브러시리스 모터를 구동하는 브러시리스 모터의 구동 장치를 더 포함한다. 여기서, 브러시리스 모터(Blushless Motor; BLDC, 이하, '브러시리스 모터')는 위치를 감지하는 센서, 예를 들어 홀 센서를 구비하지 아니하는 센서리스(Sensorless) 브러시리스 모터이다.1, an air conditioner includes a compressor, at least one outdoor unit 20 for distributing a refrigerant, and a plurality of indoor units 10, 10a, 10b connected to the outdoor unit through a refrigerant pipe and performing air conditioning, 10b, and 10c. The air conditioner further includes a brushless motor (400) provided in the compressor, and a driving device of a brushless motor for driving the brushless motor. Here, a brushless motor (BLDC) is a sensorless brushless motor that does not have a position sensing sensor, for example, a Hall sensor.

도 2를 참조하여 공기 조화기의 운전 동작을 간단히 설명한다.The operation of the air conditioner will be briefly described with reference to FIG.

도 2를 참조하면, 실내기(10)는 냉매와 실내 공기를 열 교환하는 실내 열교환기(11)와, 상기 실외기로부터 공급된 상기 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(미도시)와, 실내 팬(미도시)을 포함하여 구성된다.2, the indoor unit 10 includes an indoor heat exchanger 11 for exchanging refrigerant and indoor air, an expansion valve (not shown) for expanding the refrigerant supplied from the outdoor unit, an indoor fan ).

도 2를 참조하면, 실외기(20)는 상기 냉매를 압축하는 압축기(22)와, 상기 냉매를 실외 공기와 열 교환하는 실외 열교환기(21)와, 상기 냉매가 상기 실외 열교환기(21) 또는 상기 실내 열교환기(11)로 토출되도록 연결하는 사방밸브(23)와, 액체 상태의 냉매를 여과하여 기체 상태의 냉매를 상기 압축기에 공급하는 어큐뮬레이터(24)와, 실외 팬(미도시)을 포함하여 구성된다. 압축기(22)는 정속 압축기(22a)와 인버터 압축기(22b)로 구분되어 포함될 수 있다. 또, 실외기(20)는, 인버터 압축기(22b)와 사방 밸브(23) 사이에 배치되어 유동되는 냉매 중 오일을 분리시키는 오일분리장치를 포함할 수 있다.2, the outdoor unit 20 includes a compressor 22 for compressing the refrigerant, an outdoor heat exchanger 21 for exchanging the refrigerant with the outdoor air, and an outdoor heat exchanger 21, A four-way valve 23 connected to be discharged to the indoor heat exchanger 11, an accumulator 24 for filtering refrigerant in a liquid state to supply gaseous refrigerant to the compressor, and an outdoor fan (not shown) . The compressor 22 may be divided into a constant speed compressor 22a and an inverter compressor 22b. The outdoor unit 20 may include an oil separator for separating oil from refrigerant flowing between the inverter compressor 22b and the four-way valve 23 and flowing.

사방 밸브(23)는 냉매의 유동 흐름을 전환시켜 정속 압축기(22a) 및 인버터 압축기(22b)에서 토출된 냉매를 실외 열 교환기(21) 또는 실내 열 교환기(11)에 공급하도록 냉방 또는 난방 사이클이 구동되도록 한다.The four-way valve 23 is connected to the outdoor heat exchanger 21 or the indoor heat exchanger 11 so that the refrigerant discharged from the constant-speed compressor 22a and the inverter compressor 22b is supplied to the outdoor heat exchanger 21 or the indoor heat exchanger 11 by switching the flow of the refrigerant. .

어큐뮬레이터(24)는 사방 밸브(23)에서 토출된 냉매를 공급받아 정속 압축기(22a) 또는 인버터 압축기(22b)에 기체 상태의 냉매만을 공급한다.The accumulator 24 receives the refrigerant discharged from the four-way valve 23 and supplies only the gaseous refrigerant to the constant-speed compressor 22a or the inverter compressor 22b.

정속 압축기(22a)는 일정한 양의 냉매를 압축하여 토출하고, 인버터 압축기(22b)는 소정의 범위 내에서 냉매의 압축량을 조절하여 토출하는 것이 가능하다. 특히, 정속 압축기(22a) 및 인버터 압축기(22b)는 제어 장치에 의해 어느 하나 또는 모두 구동되는 것이 가능하고, 정속 압축기(22a) 및 인버터 압축기(22b) 중 어느 하나만 구동될 경우 다른 하나의 압축기로 냉매가 유입되는 것을 방지하기 위해 정속 압축기 및 인버터 압축기의 토출측 냉매배관에는 각각 체크 밸브가 설치될 수 있다. 그리고, 어큐뮬레이터(24)와, 정속 압축기(22a) 및 인버터 압축기(22b)는 연결관을 통해 연결된다.The constant-speed compressor 22a compresses and discharges a predetermined amount of refrigerant, and the inverter compressor 22b can regulate the amount of compression of the refrigerant within a predetermined range and discharge it. In particular, the constant-speed compressor 22a and the inverter compressor 22b can be driven by any one or both of them, and when either one of the constant-speed compressor 22a and the inverter compressor 22b is driven, In order to prevent the inflow of the refrigerant, check valves may be installed in the discharge side refrigerant pipes of the constant-speed compressor and the inverter compressor, respectively. The accumulator 24, the constant-speed compressor 22a, and the inverter compressor 22b are connected through a connector.

오일분리장치는 체크 밸브와 인버터 압축기(22b) 사이에 설치되는 오일분리기(22e)와, 오일분리기(22e)와 인버터 압축기(22b)의 사이에 설치되어 오일분리기(22e)에서 분리된 오일을 바이패스시키는 모세관(22f) 및 솔레노이드밸브(22g)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 모세관(22f)은 오일분리기 측에 설치되고, 솔레노이드밸브는 인버터 압축기(22b)의 입력 측에 설치된다. 솔레노이드밸브는 제어 장치에 의해 제어되어 소정 주기로 개폐됨으로써 오일분리기(22e)에서 분리된 오일이 인버터 압축기(22b)의 입력 측으로 유입되도록 한다. 일반적으로 정속 압축기(22a)의 용량은 인버터 압축기(22b)의 용량보다 크고, 인버터 압축기(22b)는 냉방 및 난방 운전 시, 실내 부하 용량에 기초하여 초기에 구동된다.The oil separator includes an oil separator 22e provided between the check valve and the inverter compressor 22b and an oil separator 22b provided between the oil separator 22e and the inverter compressor 22b for separating the oil separated from the oil separator 22e. And a solenoid valve 22g. Here, the capillary tube 22f is provided on the oil separator side, and the solenoid valve is provided on the input side of the inverter compressor 22b. The solenoid valve is controlled by the control device and opened / closed at a predetermined cycle, so that oil separated from the oil separator 22e flows into the input side of the inverter compressor 22b. In general, the capacity of the constant speed compressor 22a is larger than the capacity of the inverter compressor 22b, and the inverter compressor 22b is initially driven based on the indoor load capacity during cooling and heating operation.

도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 브러시리스 모터의 구동 장치는, 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터(200)와, 인버터 제어 신호에 따라 직류 전원을 모터 구동 전압으로 변환하는 인버터(300)와, 상기 인버터에 인버터 제어 신호를 발생하는 제어 유닛(500)을 포함하여 구성된다. 여기서, 컨버터(200)는 상용 교류 전원(100)을 정류하는 정류부(210)와 정류된 전원을 평활화하는 직류 링크 커패시터(220)로 구성된다. 정류부(210)는 풀-브리지 다이오드(Full-Bridge Diodes)로 구성될 수 있다. 인버터(300)는, 브러시리스 모터(400)의 전단에 구비되어 상기 브러시리스 모터에 모터 구동 전압을 인가한다.3, the driving apparatus for a brushless motor according to an embodiment includes a converter 200 for converting a commercial AC power source to a DC power source, an inverter (not shown) for converting a DC power source to a motor driving voltage 300), and a control unit (500) for generating an inverter control signal in the inverter. Here, the converter 200 includes a rectifying unit 210 for rectifying the commercial AC power source 100 and a DC link capacitor 220 for smoothing the rectified power. The rectifying part 210 may be formed of full-bridge diodes. The inverter 300 is provided at the front end of the brushless motor 400 and applies the motor driving voltage to the brushless motor.

제어 유닛(500)은, 기동 로직에 따라 상기 브러시리스 모터를 기동하는 기동 모드와, 센서리스 알고리즘을 이용하여 상기 브러시리스 모터를 운전하는 운전 모드를 구비한다. 또, 제어 유닛(500)은, 절환 조건이 성립하면 상기 기동 모드의 수행을 정지하고 상기 운전 모드를 수행한다. 즉, 제어 유닛(500)은, 절환 조건에 따라 모드를 절환한다. 여기서, 절환 조건은, 후술하는 바와 같이, 목표 속도, 회전자의 정상 회전 여부 등이다.The control unit 500 includes a start mode for starting the brushless motor in accordance with start-up logic and an operation mode for operating the brushless motor using a sensorless algorithm. Further, when the switching condition is satisfied, the control unit 500 stops the execution of the start mode and performs the operation mode. That is, the control unit 500 switches the mode according to the switching condition. Here, the switching condition is a target speed, whether the rotor rotates normally or the like, as will be described later.

도 5를 참조하면, 제어 유닛(500)은, 상기 기동 모드의 지령 전류의 크기를 일정 크기로 유지한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 기동 모드 시에 d축 전류가 일정하게 유지됨을 볼 수 있다. 또, 제어 유닛(500)은, 도 5 또는 도 7에 도시한 바와 같이, 지령 속도를 시간의 제곱에 비례하도록 증가시켜 상기 기동 모드를 수행한다. 도 7을 참조하면, 제어 유닛(500)은 전류를 고정시킨 상황에서 고정자의 주파수를 램프함수로 가속시킨다. 지령 속도의 주파수(f^*)와 시간과의 관계는 하기의 수학식 1과 같다.Referring to FIG. 5, the control unit 500 maintains the magnitude of the command current in the start mode at a predetermined magnitude. As shown in FIG. 5, it can be seen that the d-axis current is kept constant in the start-up mode. 5 or 7, the control unit 500 increases the command speed in proportion to the square of the time to perform the start mode. Referring to FIG. 7, the control unit 500 accelerates the frequency of the stator to a ramp function in a state where the current is fixed. The relationship between the frequency (f ^* ) of the command speed and the time is expressed by the following equation (1).

여기서, k_f는 양의 상수 값으로 1의 값을 가질 수 있다.Here, k _f is a positive constant value and can have a value of 1.

이때, 상기 주파수를 이용하여 지령 각(reference angle, θ_crt)을 하기의 수학식 2와 같이 계산할 수 있다. 즉, 회전자의 위치는 지령 속도의 주파수를 적분함으로써 계산할 수 있다.At this time, the reference angle ([theta] _crt ) can be calculated using Equation (2) below using the frequency. That is, the position of the rotor can be calculated by integrating the frequency of the command speed.

제어 유닛(500)은, 지령 속도가 일정 목표 속도에 도달하면 기동 모드에서 운전 모드로 절환한다. 예를 들어, 제어 유닛(500)은 목표 속도(도 7에서 f_max), 즉 주파수를 15Hz로 설정한다. 제어 유닛(500)은, 지령 속도의 주파수를 시간의 제곱에 비례하도록 증가시켜 15Hz가 되면 기동 모드를 종료하고 운전 모드를 시작한다.The control unit 500 switches from the start mode to the operation mode when the command speed reaches a constant target speed. For example, the control unit 500 sets the (f _max in Fig. 7), that is, the target speed to a frequency 15Hz. The control unit 500 increases the frequency of the command speed in proportion to the square of the time to end the start mode and start the run mode when the frequency reaches 15Hz.

이때, 기동 모드에서 운전 모드로의 절환 후, 지령 전류의 크기는 초기에 설정된 일정 크기를 그대로 유지된다. 도 8을 참조하면, 기동 모드에서의 d축 전류, q축 전류와, 운전 모드에서의 d축 전류, q축 전류는 각각 서로 다르나, 그 크기는 I_mag로 동일하게 유지된다. 즉, 순간적으로 절환을 하더라도 기준 좌표에 차이가 있을 뿐, 실제 인가되는 전류 벡터는 바뀌지 아니한다.At this time, after switching from the start mode to the operation mode, the magnitude of the command current is maintained at a predetermined initial size. Referring to FIG. 8, the d-axis current and the q-axis current in the start mode, the d-axis current and the q-axis current in the operation mode are different from each other, but the magnitude thereof remains the same as I _mag . In other words, even if instantaneous switching is performed, there is a difference in reference coordinates, and the actual applied current vector is not changed.

또, 기동 모드와 운전 모드에서의 회전자 위치의 위상차를 초기 전류각으로 설정함으로써 모터 구동 전류가 연속적으로 절환된다. 도 6을 참조하면, 기동 모드에서의 모터 구동 전류와 절환 후의 운전 모드에서의 모터 구동 전류가 연속적으로 절환되는 것을 볼 수 있다. 제어 유닛(500)은, 기동 모드에서 지령 속도의 주파수에 의해 계산된 회전자의 위치(θ_crt)와, 센서리스 알고리즘(예를 들어 역기전력을 이용하여 연산한 추정 위치)에서 연산한 회전자의 위치 사이의 위상 오차를 보상해 줌으로써 모터 구동 전류가 연속적으로 절환될 수 있도록 한다.In addition, by setting the phase difference between the rotor position in the start mode and the operation mode to the initial current angle, the motor drive current is continuously switched. Referring to FIG. 6, it can be seen that the motor drive current in the start mode and the motor drive current in the operation mode after the switch are continuously switched. The control unit 500 determines whether or not the rotor position (? _Crt ) calculated by the frequency of the command speed in the start mode and the rotor position (? _Crt ) calculated by the sensorless algorithm (e.g., the estimated position calculated using the counter electromotive force) Thereby compensating for the phase error between the positions so that the motor drive current can be continuously switched.

도 3을 다시 참조하면, 상기 브러시리스 모터의 구동 장치는, 상기 브러시리스 모터의 구동에 따른 역기전력을 검출하는 역기전력 검출 유닛(700)을 더 포함하여 구성된다. 각 상의 역기전력 정보는 도통하지 않는 상의 전압을 측정하여 얻을 수 있다. 즉, 역기전력 검출 유닛(700)은, 간단한 전압 검출 회로로 구성될 수 있다.Referring again to FIG. 3, the driving apparatus for the brushless motor further includes a counter electromotive force detecting unit 700 for detecting a counter electromotive force according to the driving of the brushless motor. The counter-electromotive force information of each phase can be obtained by measuring the voltage of the non-conducting phase. That is, the counter electromotive force detecting unit 700 can be constituted by a simple voltage detecting circuit.

제어 유닛(500)은, 상기 역기전력을 이용하여 상기 브러시리스 모터 내에 구비된 회전자의 추정 속도를 연산하는 속도 연산부(590)를 포함한다. 예를 들어, 속도 연산부(590)는 역기전력이 영을 통과하는 지점(zero crossing point)을 검출하여 위치 정보를 연산한다. 일반적으로 스위칭을 하지 않는 상의 역기전력은 항상 영을 통과하게 된다. 제어 유닛(500)은 역기전력이 영이 되는 지점으로부터 일정 전기각(예, 30도)을 지난 지점에 따라 인버터(300)내에 구비된 스위칭 소자들(S1 내지 S6)을 스위칭한다. The control unit 500 includes a speed calculating unit 590 that calculates the estimated speed of the rotor provided in the brushless motor using the counter electromotive force. For example, the speed calculator 590 detects a zero crossing point at which the back electromotive force passes the zero, and calculates the position information. Generally, the counter electromotive force on the non-switching phase always passes the zero. The control unit 500 switches the switching elements S1 to S6 provided in the inverter 300 according to a point passing a predetermined electric angle (for example, 30 degrees) from the point where the counter electromotive force becomes zero.

제어 유닛(500)은 지령 속도가 목표 속도보다 느린 일정 기준 속도(도 7의 f_min)보다 빨라지면 회전자의 정상 회전을 판단한다. 이때, 제어 유닛(500)은, 상기 지령 속도 및 추정 속도를 비교하여 상기 회전자의 정상 회전을 판단한다.The control unit 500 determines the normal rotation of the rotor when the command speed becomes faster than the constant reference speed ( _{fmin in} Fig. 7) which is slower than the target speed. At this time, the control unit 500 compares the command speed and the estimated speed to determine the normal rotation of the rotor.

예를 들어, 제어 유닛(500)은, 지령 속도의 주파수가 10 Hz보다 빨라져서 10~13Hz에 이르면, 역기전력을 이용하여 회전자의 속도를 추정한 다음, 지령 속도와 추정 속도를 비교한다. 제어 유닛(500)은, 하기 수학식 3을 이용하여 회전자의 회전을 판단할 수 있다.For example, the control unit 500 estimates the speed of the rotor using the counter electromotive force when the frequency of the command speed becomes 10 Hz to 10 Hz, and then compares the command speed with the estimated speed. The control unit 500 can determine the rotation of the rotor by using the following equation (3).

여기서, ω₁은 기동 모드 시의 지령 속도이고, ω₂는 상기 기준 속도 이후의 센서리스 알고리즘에 의해 연산된 추정 속도이다.Here,? ₁ is the command speed in the start mode and? ₂ is the estimated speed calculated by the sensorless algorithm after the reference speed.

제어 유닛(500)은, 상기 회전자가 정상 회전하지 아니하면, 상기 브러시리스 모터의 구동을 정지하고 상기 전류 지령의 크기를 증가시킨다. 즉, 수학식 3에서 좌항의 계산 값이 우항의 const.보다 크면 정상이 아닌 것으로 판단하고, 브러시리스 모터가 설치된 압축기의 운전을 정지한다. 이 경우는 압축기의 부하가 커서 초기에 설정한 지령 전류의 일정 크기가 작은 경우가 된다. 이때, 제어 유닛(500)은 기동 모드에서의 지령 전류의 크기를 증가시켜 다시 기동 로직을 실행한다. 또, 제어 유닛(500)은, 기동 실패 회수를 카운트하여 일정 기준 회수(예, 3회) 이상이 되면, 기동 실패로 판단한다. 반면, 회전자가 정상 회전한 것으로 판단하면, 제어 유닛(500)은 지령 속도가 목표 속도에 도달한 후에 기동 모드에서 운전 모드로 절환한다.The control unit 500 stops driving the brushless motor and increases the magnitude of the current command if the rotor does not rotate normally. That is, when the calculated value of the left term in Equation (3) is larger than the const. Of the right term, it is determined that it is not normal, and the operation of the compressor in which the brushless motor is installed is stopped. In this case, a certain magnitude of the command current set at the initial stage is small because the load of the compressor is large. At this time, the control unit 500 increases the magnitude of the command current in the start mode and executes the start logic again. In addition, the control unit 500 counts the number of failures of startup and determines that the failure has occurred when the number of failures exceeds a predetermined number of times (for example, three times). On the other hand, if it is determined that the rotor has rotated normally, the control unit 500 switches from the startup mode to the operation mode after the command speed reaches the target speed.

도 3을 다시 참조하면, 상기 브러시리스 모터의 구동 장치는, 상기 브러시리스 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 검출하는 전류 검출 유닛(600)을 더 포함하여 구성된다. 제어 유닛(500)은 검출 전류와 지령 전류를 비교하여 인버터를 제어하는 인버터 제어 신호를 생성한다. 전류 검출 유닛(600)은, 인버터(300)와 브러시리스 모터의 사이에 연결되어 연속적으로 모터 구동 전류를 검출하는 전류 트랜스듀서(Current Transducer)이다. 전류 트랜스듀서는 모터 구동 전류를 검출하여 이를 전압 신호로 변환하여 제어 유닛(500)에 출력한다. 제어 유닛(500)은 인터럽트 신호를 발생하여 모터 구동 전류에 따른 전압 신호를 샘플링한다. 물론 상기 전류 검출 유닛으로 인버터 내의 스위칭 소자에 직렬 연결된 션트 저항을 사용할 수 있다. 또, 상기 브러시리스 모터의 구동 장치는, 컨버터(200)의 후단에 구비되어 인버터(300)에 입력되는 전류를 검출하는 전류 검출 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.Referring again to FIG. 3, the driving apparatus for the brushless motor further includes a current detecting unit 600 for detecting a motor driving current applied to the brushless motor. The control unit 500 compares the detected current with the command current to generate an inverter control signal for controlling the inverter. The current detecting unit 600 is a current transducer connected between the inverter 300 and the brushless motor to continuously detect the motor driving current. The current transducer detects the motor driving current, converts it into a voltage signal, and outputs it to the control unit 500. The control unit 500 generates an interrupt signal and samples a voltage signal corresponding to the motor drive current. Of course, a shunt resistor connected in series to the switching element in the inverter can be used as the current detecting unit. The brushless motor driving apparatus may further include a current detecting unit (not shown) provided at the rear end of the converter 200 and detecting a current input to the inverter 300. [

도 4를 참조하여, 브러시리스 모터의 구동 장치의 센서리스 알고리즘에 대해 간단히 설명한다. 브러시모터의 구동 장치는, 일반적으로 (d, q) 좌표계를 사용하고, d축을 자속축으로 하여 제어한다. 이때, 구동 장치는, 자속각(θ_e)으로 d-q축을 회전하면서 모터를 제어하게 된다.Referring to Fig. 4, the sensorless algorithm of the driving apparatus of the brushless motor will be briefly described. The driving device of the brush motor generally controls the (d, q) coordinate system and the d axis as the magnetic flux axis. In this case, the drive apparatus, while rotating dq-axis magnetic flux in each of (θ _e) and thereby controls the motor.

속도 제어부(510)는, 사용자가 원하는 속도 지령(ω^*)과, 회전자 속도를 비교하는 비교기와, 속도 비례 적분 제어기(Proportional Integral Controller; PI)를 구비한다. 속도 제어부(510)는, 속도 지령과 회전자 속도를 입력받아 속도 오차를 비례 적분하여 q축 전류 지령(i^* _q)을 생성하고, 이를 전류 제어부(530)에 출력한다. 속도 제어부(510)는, 속도 지령(ω_m ^*)과 회전자 속도(ω_m)를 이용하여 전류 지령을 산출한다. 이때, 속도 연산부(590)는, 회전자 위치로부터 회전자 속도(

)를 연산할 수 있다.The speed control unit 510 includes a comparator for comparing the speed command? ^* Desired by the user with the rotor speed, and a proportional integral controller (PI). The speed control unit 510 receives the speed command and the rotor speed, and performs a proportional and integral calculation of the speed error to generate a q-axis current command (i ^* _q ) and outputs it to the current controller 530. The speed control unit 510 calculates the current command using the speed command? _M ^* and the rotor speed? _M. At this time, the speed calculator 590 calculates the speed of the rotor from the rotor position

) Can be calculated.

브러시리스 모터의 구동 장치는, 상기 속도 지령을 입력받는 것이 아니라 토크 지령과 자속 지령에 따른 전류 지령을 직접 입력받아 모터를 제어할 수 있다.The driving device of the brushless motor can directly receive the torque command and the current command according to the magnetic flux command, instead of receiving the speed command, thereby controlling the motor.

전류 제어부(530)는, 속도 제어부(510)에서 생성된 q축 전류 지령과 d축 전류 지령(i^* _d)을 입력받아 전압 지령을 생성하여 출력한다. 전류 제어부(530)는 q축 전류 지령을 전류 비례 적분 제어기와 필터를 거쳐 q축 전압 지령(V^* _q)을 펄스 폭 변조 제어부(550)에 출력한다. 즉, 전류 제어부(530)는 q축 전류 지령과 전류 검출 유닛을 통해 검출된 모터 구동 전류를 축 변환부(570)를 통해 축 변환한 q축 검출 전류(i_q)를 비교하고, 이의 차, 즉 전류 오차를 전류 비례 적분 제어기와 필터를 거쳐 q축 전압 지령(V^* _q)을 펄스 폭 변조 제어부(550)에 출력한다. 한편, 전류 제어부(530)는 d축 전류 지령을 다른 전류 비례 적분 제어기와 필터를 거쳐 d축 전압 지령(V^* _d)을 펄스 폭 변조 제어부(550)에 출력한다. 즉, 전류 제어부(530)는 d축 전류 지령과 모터 구동 전류를 축 변환한 d축 검출 전류(i_d)를 비교하고, 이의 차, 즉 전류 오차를 전류 비례 적분 제어기와 필터를 거쳐 d축 전압 지령(V^* _d)을 펄스 폭 변조 제어부(550)에 출력한다. 여기서, 상기 전압과 전류들은 동기 좌표계 상에서의 값들이다.The current controller 530 receives the q-axis current command and the d-axis current command i ^* _d generated by the speed controller 510 and generates and outputs a voltage command. The current controller 530 outputs the q-axis voltage command (V ^* _q ) to the pulse width modulation controller 550 via the current-proportional-plus-integral controller and the filter. That is, the current controller 530 compares the q-axis current command and the q-axis detected current (i _q ) obtained by performing the axial conversion on the motor drive current detected through the current detecting unit through the axial transform unit 570, That is, the current error is outputted to the pulse width modulation control unit 550 through the current proportional integral controller and the q-axis voltage command (V ^* _q ) via the filter. On the other hand, the current controller 530 outputs the d-axis voltage command V ^* _d to the pulse width modulation controller 550 via another current proportional integral controller and the d-axis current command. That is, the current control unit 530 compares the d-axis detected current (i _d ) that has undergone the axial conversion of the d-axis current command and the motor drive current, and calculates the difference therebetween through the current proportional integral controller and the filter, And outputs a command (V ^* _d ) to the pulse width modulation control unit 550. [ Here, the voltages and currents are values on a synchronous coordinate system.

펄스 폭 변조 제어부(550)는, 먼저 상기 동기 좌표계의 전압 지령을 정지 좌표계(α,β)의 전압 지령으로 축 변환한다. 즉, 펄스 폭 변조 제어부(550)는 (V^* _d, V^* _q)를 (V^* _α, V^* _β)로 변환한다. 또한, 펄스 폭 변조 제어부(550)는 정지 좌표계의 전압 지령을 구동하고자 하는 모터 형태에 맞게 변환하여 출력한다. 즉, 펄스 폭 변조 제어부(550)는 정지 좌표계의 전압 지령을 3상의 전압 지령 (V^* _a, V^* _b, V^* _c)으로 변환하여 인버터(300)에 출력한다.The pulse width modulation control unit 550 first converts the voltage command of the synchronous coordinate system into the voltage command of the stationary coordinate system (?,?). That is, the pulse width modulation controller 550 converts (V ^* _d , V ^* _q ) into (V ^* _? , V ^* _? ). Also, the pulse width modulation controller 550 converts the voltage command of the stationary coordinate system to a motor type to be driven and outputs the converted voltage command. That is, the pulse width modulation control unit 550 converts the voltage command of the stationary coordinate system into the three-phase voltage commands V ^* _a , V ^* _b , V ^* _c and outputs it to the inverter 300.

도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 브러시리스 모터의 구동 방법은, 기동 로직에 따라 브러시리스 모터를 기동하는 기동 모드와, 센서리스 알고리즘을 이용하여 상기 브러시리스 모터를 운전하는 운전 모드를 구비하는 브러시리스 모터의 구동 방법에 있어서, 상기 기동 모드를 수행하는 단계(S100)와, 절환 조건이 성립하면 상기 기동 모드를 상기 운전 모드로 절환하는 단계(S200, S300)와, 상기 운전 모드를 수행하는 단계(S400)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 기동 모드를 수행하는 단계(S100)는, 예를 들어 도 10에 도시한 바와 같이, 지령 전류의 크기를 일정 크기로 유지하고 지령 속도를 시간의 제곱에 비례하도록 증가시킨다. 이하 장치의 구성은 도 3 내지 도 8을 참조한다.Referring to FIG. 9, a method of driving a brushless motor according to an embodiment of the present invention includes a start mode for starting the brushless motor according to the start logic and an operation mode for operating the brushless motor using the sensorless algorithm (S100) of executing the start mode, switching the start mode to the operation mode when the switching condition is satisfied (S200, S300), performing the operation mode (S400). Here, the step of performing the start mode (S100), for example, keeps the magnitude of the command current at a constant magnitude and increases the command speed to be proportional to the square of time, as shown in Fig. The configuration of the apparatus will be described with reference to Figs.

도 5를 참조하면, 상기 모터 구동 장치는 상기 기동 모드의 지령 전류의 크기를 일정 크기로 유지한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 기동 모드 시에 d축 전류가 일정하게 유지됨을 볼 수 있다. 또, 상기 모터 구동 장치는, 도 5 또는 도 7에 도시한 바와 같이, 지령 속도를 시간의 제곱에 비례하도록 증가시켜 상기 기동 모드를 수행한다. 도 7을 참조하면, 상기 모터 구동 장치는, 전류를 고정시킨 상황에서 고정자의 주파수를 램프함수로 가속시킨다. Referring to FIG. 5, the motor driving apparatus maintains a magnitude of the command current in the start mode at a predetermined magnitude. As shown in FIG. 5, it can be seen that the d-axis current is kept constant in the start-up mode. 5 or 7, the motor drive apparatus increases the command speed in proportion to the square of the time, and performs the start mode. Referring to FIG. 7, the motor driving apparatus accelerates the frequency of the stator by a ramp function in a state where a current is fixed.

상기 절환하는 단계(S300)는, 상기 지령 속도가 일정 목표 속도에 도달하면 상기 기동 모드에서 상기 운전 모드로 절환한다. 예를 들어, 모터 구동 장치는, 목표 속도(도 7에서 f_max), 즉 주파수를 15Hz로 설정한다. 모터 구동 장치는, 지령 속도의 주파수를 시간의 제곱에 비례하도록 증가시켜 15Hz가 되면(S200) 기동 모드를 종료하고 운전 모드를 시작한다(S300).The switching step S300 switches the starting mode to the driving mode when the command speed reaches a predetermined target speed. For example, the motor drive, sets the (f _max in Fig. 7), that is, the target speed to a frequency 15Hz. The motor driving apparatus increases the frequency of the command speed in proportion to the square of the time to reach 15 Hz (S200), and ends the start mode and starts the operation mode (S300).

또, 기동 모드와 운전 모드에서의 회전자 위치의 위상차를 초기 전류각으로 설정함으로써 모터 구동 전류가 연속적으로 절환된다. 도 6을 참조하면, 기동 모드에서의 모터 구동 전류와 절환 후의 운전 모드에서의 모터 구동 전류가 연속적으로 절환되는 것을 볼 수 있다. 상기 브러시리스 모터의 구동 장치는, 기동 모드에서 지령 속도의 주파수에 의해 계산된 회전자의 위치(θ_crt)와, 센서리스 알고리즘(예를 들어 역기전력을 이용하여 연산한 추정 위치)에서 연산한 회전자의 위치 사이의 위상 오차를 보상해 줌으로써 모터 구동 전류가 연속적으로 절환될 수 있도록 한다.In addition, by setting the phase difference between the rotor position in the start mode and the operation mode to the initial current angle, the motor drive current is continuously switched. Referring to FIG. 6, it can be seen that the motor drive current in the start mode and the motor drive current in the operation mode after the switch are continuously switched. The driving device of the brushless motor is a device that calculates the position (? _Crt ) of the rotor calculated by the frequency of the command speed in the start mode and the position (? _Crt ) calculated by the sensorless algorithm (e.g., the estimated position calculated using the counter electromotive force) So that the motor drive current can be continuously switched by compensating the phase error between the positions of the electrons.

도 10은, 도 9의 구체적인 실시 예로서, 도 10을 참조하면, 상기 브러시리스 모터의 구동 방법은, 상기 지령 속도가 상기 목표 속도(f_max)보다 느린 일정 기준 속도(f_min) 값보다 크면, 상기 브러시리스 모터 내에 구비된 회전자의 정상 회전을 판단하는 단계(S230)를 더 포함할 수 있다.Figure 10 is, also when a particular embodiment 9 with reference to Figure 10, the driving method of the brushless motor, the reference speed is the target rate (f _max) slow constant reference speed (f _min) than is greater than the value And determining whether the rotor of the brushless motor is rotating normally (S230).

상기 브러시리스 모터의 구동 방법은, 상기 브러시리스 모터의 구동에 따른 역기전력을 검출하는 단계(미도시)와, 상기 역기전력을 이용하여 상기 브러시리스 모터 내에 구비된 회전자의 추정 속도를 연산하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 정상 회전을 판단하는 단계(S230)는, 상기 지령 속도와 상기 추정 속도를 비교하여 상기 정상 회전을 판단한다.The method of driving the brushless motor includes a step (not shown) of detecting a counter electromotive force due to the driving of the brushless motor, and a step of calculating an estimated speed of the rotor provided in the brushless motor using the counter electromotive force (Not shown). Here, the step of determining normal rotation (S230) compares the command speed with the estimated speed to determine the normal rotation.

모터 구동 장치는, 지령 속도가 목표 속도보다 느린 일정 기준 속도(도 7의 f_min)보다 빨라지면(S210의 예) 회전자의 정상 회전을 판단한다(S230). 예를 들어, 모터 구동 장치는, 지령 속도의 주파수가 10 Hz보다 빨라져서 10~13Hz에 이르면, 역기전력을 이용하여 회전자의 속도를 추정한 다음, 지령 속도와 추정 속도를 비교한다.When the command speed becomes faster than a predetermined reference speed ( _{fmin in} Fig. 7) (YES in S210), the motor drive apparatus determines normal rotation of the rotor (S230). For example, when the frequency of the command speed becomes higher than 10 Hz and reaches 10 to 13 Hz, for example, the motor drive apparatus estimates the rotor speed using the counter electromotive force, and then compares the command speed and the estimated speed.

상기 운전 모드를 수행하는 단계(S400)는, 상기 역기전력의 영 통과 지점을 검출하는 과정과, 상기 회전자의 위치 정보를 연산하는 과정과, 상기 위치 정보를 근거로 상기 브러시리스 모터에 모터 구동 전압을 인가하는 과정을 포함하여 구성된다. 상기 모터 구동 장치는 역기전력이 영을 통과하는 지점(zero crossing point)을 검출하여 위치 정보를 연산한다. 일반적으로 스위칭을 하지 않는 상의 역기전력은 항상 영을 통과하게 된다. 모터 구동 장치는, 역기전력이 영이 되는 지점으로부터 일정 전기각(예, 30도)을 지난 지점에 따라 인버터 내에 구비된 스위칭 소자들(S1 내지 S6)을 스위칭한다. The step of performing the operation mode (S400) includes the steps of detecting a zero crossing point of the counter electromotive force, calculating position information of the rotor, and calculating a motor driving voltage And a step of applying a voltage. The motor driving apparatus detects a zero crossing point at which the back electromotive force passes the zero, and calculates position information. Generally, the counter electromotive force on the non-switching phase always passes the zero. The motor drive apparatus switches the switching elements S1 to S6 provided in the inverter according to points passing a predetermined electric angle (for example, 30 degrees) from the point where the counter electromotive force becomes zero.

상기 브러시리스 모터의 구동 방법은, 상기 정상 회전을 판단하는 단계의 판단 결과, 상기 회전자가 정상 회전하지 아니하면, 상기 브러시리스 모터의 구동을 정지하고 상기 전류 지령의 크기를 증가시키는 단계(S130)를 더 포함하여 구성된다. 즉, 상기 모터 구동 장치는, 수학식 3에서 좌항의 계산 값이 우항의 const.보다 크면 정상이 아닌 것으로 판단하고, 브러시리스 모터가 설치된 압축기의 운전을 정지한다(S510). 이 경우는 압축기의 부하가 커서 초기에 설정한 지령 전류의 일정 크기가 작은 경우가 된다. 이때, 상기 모터 구동 장치는, 기동 모드에서의 지령 전류의 크기를 증가시켜 다시 기동 로직을 실행한다(S130).The method of driving the brushless motor according to claim 1, further comprising: a step (S130) of stopping driving of the brushless motor and increasing a magnitude of the current command if the rotor does not rotate normally, . That is, when the calculated value of the left term in Equation (3) is larger than the const of the right term, the motor driving apparatus determines that the normal state is not normal and stops the operation of the compressor equipped with the brushless motor (S510). In this case, a certain magnitude of the command current set at the initial stage is small because the load of the compressor is large. At this time, the motor driving apparatus increases the magnitude of the command current in the start mode and executes the start logic again (S130).

또, 상기 모터 구동 장치는, 기동 실패 회수를 카운트하여(S530) 일정 기준 회수(예, 3회) 이상이 되면(S550), 기동 실패로 판단하고(S570) 기동 실패에 대한 메시지를 사용자 등에 알린다.The motor driving apparatus counts the number of failures of startup (S530) and determines that the failure has occurred (S550) when the number of failures exceeds a predetermined number of times (e.g., three times) (S550) .

반면, 회전자가 정상 회전한 것으로 판단하면, 브러시리스 모터의 구동 장치는, 지령 속도가 목표 속도에 도달한 후에 기동 모드에서 운전 모드로 절환한다(S300).On the other hand, if it is judged that the rotor rotates normally, the driving device of the brushless motor switches from the start mode to the operation mode after the command speed reaches the target speed (S300).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 브러시리스 모터의 구동 장치 및 구동 방법은, 회전자의 자극을 판단하지 아니하여 기동 시간을 줄이고, 전류-주파수 방식으로 기동함으로써 기동 로직을 간단히 구현할 수 있고, 부하에 따른 튜닝 시간을 줄임으로써 안정적으로 초기 기동을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시 예들은, 센서리스 브러시리스 모터를 기동함에 있어서 회전자의 정렬을 위한 신호를 주입하지 아니함으로써 기동 시에 발생하는 고주파 소음을 줄일 수 있다. 본 발명의 실시 예들은, 센서리스 브러시리스 모터의 기동 후 고속 센서리스 운전으로 순간적으로 절환함으로써 모터 구동 전류가 연속적으로 모터에 인가되도록 한다.As described above, the driving device and the driving method of the brushless motor according to the embodiments of the present invention can reduce the startup time without judging the magnetic pole of the rotor, and can start the current- By reducing the tuning time according to the load, stable start-up can be performed. Embodiments of the present invention can reduce the high-frequency noise generated during start-up by not injecting a signal for aligning the rotor in starting the sensorless brushless motor. The embodiments of the present invention instantaneously switch to the high-speed sensorless operation after starting the sensorless brushless motor so that the motor drive current is continuously applied to the motor.

10, 10a, 10b, 10c: 실내기 20: 실외기
30: 냉매 배관 40: 통신선
100: 상용 전원 200: 컨버터
210: 정류부 220: 직류 링크 커패시터
300: 인버터 S1~S6: 스위칭 소자
400: 브러시리스 모터 500: 제어 유닛
600: 전류 검출 유닛 700: 역기전력 검출 유닛10, 10a, 10b, 10c: indoor unit 20: outdoor unit
30: refrigerant piping 40: communication line
100: commercial power 200: converter
210: rectification part 220: DC link capacitor
300: Inverters S1 to S6: Switching elements
400: Brushless motor 500: Control unit
600: current detection unit 700: counter electromotive force detection unit

Claims

An inverter provided at a front end of the brushless motor to apply a motor driving voltage to the brushless motor; And
And a driving mode in which the brushless motor is started by using a sensorless algorithm. When the switching condition is satisfied, the operation of the starting mode is stopped, And a control unit,
Wherein the control unit comprises:
The command current is maintained at a predetermined magnitude and the command speed is increased in proportion to the square of time to perform the start mode,
Wherein the magnitude of the command current is maintained at the predetermined magnitude after switching from the start mode to the operation mode.

The method according to claim 1,
Wherein the control unit comprises:
And switches from the start mode to the operation mode when the command speed reaches a predetermined target speed.

delete

The method according to claim 1,
And a counter electromotive force detecting unit for detecting a counter electromotive force according to driving of the brushless motor,
Wherein the control unit comprises:
And a speed calculator for calculating an estimated speed of the rotor provided in the brushless motor by using the counter electromotive force.

5. The method of claim 4,
Wherein the control unit comprises:
Wherein the controller determines the normal rotation of the rotor based on the command speed and the estimated speed.

6. The method of claim 5,
Wherein the control unit comprises:
And stops driving the brushless motor and increases the magnitude of the current command if the rotor does not rotate normally.

5. The method of claim 4,
And a current detection unit for detecting a motor drive current applied to the brushless motor.

At least one outdoor unit having a compressor and distributing the refrigerant; And
And a plurality of indoor units connected to the outdoor unit through a refrigerant pipe and performing air conditioning, the air conditioner comprising:
The air conditioner includes:
A brushless motor provided in the compressor; And
The air conditioner according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a brushless motor driving device for driving the brushless motor.

A method of driving a brushless motor including a start mode for starting a brushless motor in accordance with a start logic and an operation mode for operating the brushless motor using a sensorless algorithm,
Performing the startup mode;
Switching the start mode to the operation mode when the switching condition is satisfied;
Performing the operation mode; And
And maintaining the magnitude of the command current at a predetermined magnitude after switching from the startup mode to the operation mode,
The step of performing the start-
Wherein the magnitude of the command current is maintained at a predetermined magnitude and the command speed is increased in proportion to the square of the time.

10. The method of claim 9,
Wherein the switching comprises:
And when the command speed reaches a predetermined target speed, switching from the start mode to the operation mode.

11. The method of claim 10,
And determining the normal rotation of the rotor provided in the brushless motor if the command speed is greater than a predetermined reference speed value that is slower than the target speed.

12. The method of claim 11,
Detecting a counter electromotive force due to the driving of the brushless motor; And
And calculating an estimated speed of the rotor provided in the brushless motor using the counter electromotive force.

13. The method of claim 12,
Wherein the step of determining normal rotation includes:
And the normal rotation is determined by comparing the command speed with the estimated speed.

13. The method of claim 12,
The step of performing the operation mode includes:
Detecting a zero pass point of the counter electromotive force;
Calculating position information of the rotor; And
And applying a motor driving voltage to the brushless motor based on the position information.

12. The method of claim 11,
And stopping the driving of the brushless motor and increasing the magnitude of the current command if the rotor does not rotate normally as a result of the determination of the normal rotation.