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KR102136153B1 - Motor driving device and air conditioner including the same - Google Patents

Motor driving device and air conditioner including the same Download PDF

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Publication number
KR102136153B1
KR102136153B1 KR1020130162827A KR20130162827A KR102136153B1 KR 102136153 B1 KR102136153 B1 KR 102136153B1 KR 1020130162827 A KR1020130162827 A KR 1020130162827A KR 20130162827 A KR20130162827 A KR 20130162827A KR 102136153 B1 KR102136153 B1 KR 102136153B1
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KR
South Korea
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voltage
input
converter
phase
control signal
Prior art date
Application number
KR1020130162827A
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Korean (ko)
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Inventor
박태영
문정송
김상영
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와, 입력 교류 전원으로부터의 입력 전압에 대한 위상을 보상하고, 위상 보상된 입력 전압에 기초하여, 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 부스트 컨버터로부터의 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터를 포함한다. 이에 따라, 저용량의 커패시터를 사용하는 모터 구동 장치에서 입력 전류 왜곡을 저감할 수 있게 된다.The present invention relates to a motor driving device and an air conditioner having the same. A motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a rectifier for rectifying an input AC power source, a boost converter for boosting and outputting power rectified from the rectifier, and compensating for a phase with respect to an input voltage from the input AC power, and phase Based on the compensated input voltage, a converter control unit for outputting a converter switching control signal for controlling a switching element in the boost converter, and a plurality of switching elements, and a converted AC power supply using the voltage from the boost converter. It includes an inverter that outputs to the motor. Accordingly, it is possible to reduce input current distortion in a motor driving apparatus using a capacitor having a low capacity.

Description

모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기{Motor driving device and air conditioner including the same}Motor driving device and air conditioner including the same}

본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 저용량의 커패시터를 사용하는 모터 구동 장치에서 입력 전류 왜곡을 저감할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.The present invention relates to a motor driving device and an air conditioner having the same, and more particularly, to a motor driving device capable of reducing input current distortion in a motor driving device using a low-capacity capacitor, and an air conditioner having the same. will be.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. The air conditioner is installed to provide a more comfortable indoor environment to humans by discharging cold and hot air into the room to create a pleasant indoor environment, adjusting the indoor temperature, and purifying the indoor air. In general, an air conditioner includes an indoor unit configured as a heat exchanger and installed indoors, and an outdoor unit configured with a compressor and a heat exchanger to supply refrigerant to the indoor unit.

본 발명의 목적은, 저용량의 커패시터를 사용하는 모터 구동 장치에서 입력 전류 왜곡을 저감할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a motor driving device capable of reducing input current distortion in a motor driving device using a low-capacitance capacitor, and an air conditioner having the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와, 입력 교류 전원으로부터의 입력 전압에 대한 위상을 보상하고, 위상 보상된 입력 전압에 기초하여, 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 부스트 컨버터로부터의 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터를 포함한다.A motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a rectifier for rectifying an input AC power, a boost converter for boosting and outputting power rectified from the rectifier, and an input voltage from the input AC power. Compensating the phase and, based on the phase-compensated input voltage, a converter control unit for outputting a converter switching control signal for controlling a switching element in the boost converter, and a plurality of switching elements, using the voltage from the boost converter , And an inverter that outputs the converted AC power to the motor.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 냉매를 이용하여 열교환을 수행하는 열교환기와, 압축기 내의 모터를 구동하기 위한 압축기 모터 구동 장치를 포함하고, 압축기 모터 구동 장치는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와, 입력 교류 전원으로부터의 입력 전압에 대한 위상을 보상하고, 위상 보상된 입력 전압에 기초하여, 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 부스트 컨버터로부터의 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터를 포함한다.In addition, an air conditioner according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a compressor for compressing a refrigerant, a heat exchanger for performing heat exchange by using the compressed refrigerant, and a compressor motor driving device for driving a motor in the compressor. Including, the compressor motor driving device, a rectifier for rectifying the input AC power, a boost converter for boosting and outputting the power rectified from the rectifier, and compensates the phase for the input voltage from the input AC power, and phase compensated Based on the input voltage, a converter control unit that outputs a converter switching control signal for controlling a switching element in the boost converter, and a plurality of switching elements, and using the voltage from the boost converter, converts AC power to a motor. Includes an output inverter.

본 발명의 일실시예에 따르면, 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와, 입력 교류 전원으로부터의 입력 전압에 대한 위상을 보상하고, 위상 보상된 입력 전압에 기초하여, 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 부스트 컨버터로부터의 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터를 포함함으로써, 저용량의 커패시터를 사용하는 모터 구동 장치에서 입력 전류 왜곡을 저감할 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, a motor driving device and an air conditioner having the same include a rectifier for rectifying input AC power, a boost converter for boosting and outputting power rectified from the rectifier, and an input voltage from the input AC power. A converter control unit for compensating a phase for and outputting a converter switching control signal for controlling a switching element in the boost converter, based on the phase-compensated input voltage, and a plurality of switching elements, wherein the voltage from the boost converter is By including an inverter that outputs the converted AC power to the motor, it is possible to reduce input current distortion in a motor driving apparatus using a low-capacity capacitor.

또한, 역률 개선 및 입력 전류 리플이 감소되게 된다.In addition, the power factor is improved and the input current ripple is reduced.

또한, 부스트 컨버터에 의해 승압된 전압을 인버터가 사용함으로써, 모터 구동시의 토크 리플이 저감되게 된다.Further, when the inverter uses the voltage boosted by the boost converter, the torque ripple at the time of driving the motor is reduced.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 도 1의 실외기 내의 압축기 모터 구동장치의 블록도이다.
도 4는 도 3의 모터 구동장치의 회로도의 일예이다.
도 5는 도 4의 컨버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.
도 6 내지 도 8은 도 4의 모터 구동 장치의 설명에 참조되는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of the outdoor unit and the indoor unit of FIG. 1.
3 is a block diagram of a compressor motor driving apparatus in the outdoor unit of FIG. 1.
4 is an example of a circuit diagram of the motor driving apparatus of FIG. 3.
5 is an example of an internal block diagram of the converter control unit of FIG. 4.
6 to 8 are views referenced for explanation of the motor driving apparatus of FIG. 4.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffixes "module" and "unit" for the constituent elements used in the following description are given in consideration of only the ease of writing in the present specification, and do not impart a particularly important meaning or role by themselves. Therefore, the "module" and "unit" may be used interchangeably with each other.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 공기조화기(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 실내기(31), 실내기(31)에 연결되는 실외기(21)를 포함할 수 있다. The air conditioner 100 according to the present invention may include an indoor unit 31 and an outdoor unit 21 connected to the indoor unit 31 as shown in FIG. 1.

공기조화기의 실내기(31)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(31)를 예시한다.The indoor unit 31 of the air conditioner is applicable to any of a stand type air conditioner, a wall-mounted type air conditioner, and a ceiling type air conditioner, but in the drawing, the stand type indoor unit 31 is illustrated.

한편, 공기조화기(100)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다. Meanwhile, the air conditioner 100 may further include at least one of a ventilation device, an air cleaning device, a humidifying device, and a heater, and may operate in conjunction with the operation of the indoor unit and the outdoor unit.

실외기(21)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다. The outdoor unit 21 includes a compressor (not shown) that receives and compresses a refrigerant, an outdoor heat exchanger (not shown) that heats the refrigerant and outdoor air, and an accumulator (not shown) that extracts gaseous refrigerant from the supplied refrigerant and supplies it to the compressor. Si) and a four-way valve (not shown) for selecting a flow path of the refrigerant according to the heating operation. In addition, a plurality of sensors, valves, oil collectors, etc. are further included, but a description of the configuration thereof will be omitted below.

실외기(21)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31)로 냉매를 공급한다. 실외기(21)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(31)의 요구(demand)에 의해 구동될 수 있다. 이때, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변되는 것도 가능하다. The outdoor unit 21 operates a compressor and an outdoor heat exchanger provided to compress or heat exchange the refrigerant according to a setting to supply the refrigerant to the indoor unit 31. The outdoor unit 21 may be driven by a remote controller (not shown) or a demand of the indoor unit 31. In this case, as the cooling/heating capacity is varied in correspondence with the driven indoor unit, the number of operation of the outdoor unit and the number of operation of the compressor installed in the outdoor unit may be varied.

이때, 실외기(21)는, 연결된 실내기(310)로 압축된 냉매를 공급한다. At this time, the outdoor unit 21 supplies the compressed refrigerant to the connected indoor unit 310.

실내기(31)는, 실외기(21)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(31)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.The indoor unit 31 receives a refrigerant from the outdoor unit 21 and discharges cold and hot air into the room. The indoor unit 31 includes an indoor heat exchanger (not shown), an indoor unit fan (not shown), an expansion valve (not shown) through which the supplied refrigerant is expanded, and a plurality of sensors (not shown).

이때, 실외기(21) 및 실내기(31)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하며, 실외기 및 실내기는 원격제어기(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되어 원격제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다. At this time, the outdoor unit 21 and the indoor unit 31 are connected by a communication line to transmit and receive data, and the outdoor unit and the indoor unit are connected by wire or wirelessly to a remote controller (not shown) and operate according to the control of a remote controller (not shown). can do.

리모컨(미도시)는 실내기(31)에 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. A remote control (not shown) may be connected to the indoor unit 31, input a user's control command to the indoor unit, and receive and display status information of the indoor unit. In this case, the remote control may communicate by wire or wirelessly according to a connection type with the indoor unit.

도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.2 is a schematic diagram of the outdoor unit and the indoor unit of FIG. 1.

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(31)와 실외기(21)로 구분된다. Referring to the drawings, the air conditioner 100 is largely divided into an indoor unit 31 and an outdoor unit 21.

실외기(21)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다. The outdoor unit 21 includes a compressor 102 that compresses a refrigerant, a compressor motor 102b that drives the compressor, an outdoor heat exchanger 104 that dissipates the compressed refrigerant, and an outdoor unit. An outdoor blower 105 comprising an outdoor fan 105a that is disposed on one side of the heat exchanger 104 to promote heat dissipation of the refrigerant and an electric motor 105b that rotates the outdoor fan 105a, and expansion to expand the condensed refrigerant A mechanism 106, a cooling/heating switching valve 110 that changes the flow path of the compressed refrigerant, and an accumulator 103 that temporarily stores the gasified refrigerant to remove moisture and foreign substances, and then supplies a refrigerant having a constant pressure to the compressor. And the like.

실내기(31)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(109)와, 실내측 열교환기(109)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다. The indoor unit 31 includes an indoor heat exchanger 109 disposed indoors to perform a cooling/heating function, an indoor fan 109a disposed at one side of the indoor heat exchanger 109 to promote heat dissipation of refrigerant, and And an indoor blower 109 composed of an electric motor 109b that rotates the fan 109a.

실내측 열교환기(109)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one indoor heat exchanger 109 may be installed. At least one of an inverter compressor and a constant speed compressor may be used as the compressor 102.

또한, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.In addition, the air conditioner 100 may be composed of a cooler that cools the room, or may be configured with a heat pump that cools or heats the room.

도 1의 실외기(21) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(250)를 구동하는 압축기 모터 구동장치(도 3의 200)에 의해 구동될 수 있다. The compressor 102 in the outdoor unit 21 of FIG. 1 may be driven by a compressor motor driving device (200 of FIG. 3) that drives the compressor motor 250.

도 3은 도 1의 실외기 내의 압축기 모터 구동장치의 블록도이고, 도 4는 도 3의 모터 구동장치의 회로도의 일예이다.3 is a block diagram of a compressor motor driving apparatus in the outdoor unit of FIG. 1, and FIG. 4 is an example of a circuit diagram of the motor driving apparatus of FIG. 3.

도면을 참조하면, 압축기 모터 구동장치(200)는, 압축기 모터(250)에 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(220)와, 인버터(220)를 제어하는 인버터 제어부(230)와, 인버터(220)에 직류 전원을 공급하는 컨버터(210), 컨버터(210)를 제어하는 컨버터 제어부(215), 컨버터(210)와 인버터(220) 사이의 dc단 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 한편, 압축기 모터 구동장치(200)는, dc단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다. Referring to the drawings, the compressor motor driving apparatus 200 includes an inverter 220 that outputs a three-phase AC current to the compressor motor 250, an inverter controller 230 that controls the inverter 220, and an inverter 220. A converter 210 that supplies DC power to the converter 210, a converter controller 215 that controls the converter 210, and a dc terminal capacitor C between the converter 210 and the inverter 220 may be included. Meanwhile, the compressor motor driving apparatus 200 may further include a dc terminal voltage detector (B), an input voltage detector (A), an input current detector (D), and an output current detector (E).

모터 구동장치(200)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(250)에 변환된 전력을 공급한다. 이에 따라, 모터 구동장치(200)는, 전력변환장치라고도 할 수 있다.The motor driving device 200 receives AC power from a system, converts power, and supplies the converted power to the motor 250. Accordingly, the motor driving device 200 may also be referred to as a power conversion device.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치는, 수십 μF 이하의 저용량의 dc단 커패시터(C)를 사용하는 것으로 한다. 예를 들어, 저용량의 dc단 커패시터(C)는, 전해 커패시터가 아닌, 필름 커패시터를 포함할 수 있다.On the other hand, it is assumed that the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention uses a low-capacity dc stage capacitor C of tens of μF or less. For example, the low-capacity dc terminal capacitor C may include a film capacitor, not an electrolytic capacitor.

저용량의 커패시터를 사용하는 경우, dc단 전압의 변화가 커져, 맥동하게되며, 평활 동작이 거의 수행되지 않게 된다.In the case of using a low-capacity capacitor, a change in the voltage of the dc terminal becomes large, pulsating, and smoothing is hardly performed.

이러한, 수십 μF 이하의 저용량의 dc단 커패시터(C)를 구비하는 모터 구동 장치를, 커패시터리스(capacitorless) 기반의 모터 구동장치라 할 수 있다. Such a motor driving device including a low-capacity dc terminal capacitor C of several tens of μF or less may be referred to as a capacitorless based motor driving device.

본 명세서에서는, 저용량의 dc단 커패시터(C)를 구비하는 모터 구동 장치(200)를 중심으로 기술한다.In this specification, a description will be given mainly on the motor driving device 200 having a low-capacity dc terminal capacitor C.

컨버터(210)는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환한다. 컨버터(210)는, 정류부(410)와 부스트 컨버터(420)를 포함하는 개념일 수 있다.The converter 210 converts input AC power into DC power. The converter 210 may be a concept including a rectifier 410 and a boost converter 420.

정류부(410)는, 단상 교류 전원(201)을 입력받아 정류하여 정류된 전원을 출력한다. The rectifier 410 receives and rectifies the single-phase AC power 201 and outputs the rectified power.

이를 위해, 정류부(410)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자(Da,Db) 및 하암 다이오드 소자(D'a,D'b)가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상,하암 다이오드 소자가 서로 병렬(Da&D'a,Db&D'b)로 연결되는 것을 예시한다. 즉, 브릿지 형태로 서로 접속될 수 있다.To this end, the rectifying unit 410 is a pair of upper-arm diode elements (Da, Db) and lower-arm diode elements (D'a, D'b) connected in series with each other, and a total of two pairs of upper and lower-arm diode elements It illustrates that they are connected in parallel (Da & D'a, Db & D'b). That is, they can be connected to each other in the form of a bridge.

부스트 컨버터(420)는, 정류부(410)와 인버터(220) 사이에, 서로 직렬 접속되는 인덕터(L1)와 다이오드(D1), 인덕터(L1)와 다이오드(D1) 사이에 접속되는 스위칭 소자(S1)를 구비한다. 이러한 스위칭 소자(S1)의 온에 의해, 인덕터(L1)에 에너지가 저장되다가, 스위칭 소자(S1)의 오프에 의해, 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 다이오드(D1)를 거쳐, 출력될 수 있다.The boost converter 420 includes an inductor L1 and a diode D1 connected in series with each other between the rectifier 410 and the inverter 220, and a switching element S1 connected between the inductor L1 and the diode D1. ). Energy stored in the inductor L1 may be stored in the inductor L1 by turning on the switching element S1, and then the energy stored in the inductor L1 may be output through the diode D1 due to the switching element S1 off. .

특히, 저용량의 dc 단 커패시터(C)를 사용하는 모터 구동장치(200)에 있어, 부스트 컨버터(420)로부터, 일정 전압이 승압된, 즉 오프셋된, 전압이 출력될 수 있다.Particularly, in the motor driving apparatus 200 using a low-capacity dc terminal capacitor C, a voltage boosted by a predetermined voltage, that is, offset, from the boost converter 420 may be output.

컨버터 제어부(215)는, 부스트 컨버터(420) 내의 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다.The converter control unit 215 may control a turn-on timing of the switching element S1 in the boost converter 420. Accordingly, it is possible to output the converter switching control signal Scc for the turn-on timing of the switching element S1.

이를 위해, 컨버터 제어부(215)는, 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(B)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.To this end, the converter control unit 215 may receive an input voltage Vs and an input current Is from the input voltage detection unit A and the input current detection unit B, respectively.

입력 전압 검출부(A)는, 입력 교류 전원(201)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(410) 전단에, 위치할 수 있다.The input voltage detection unit A can detect the input voltage Vs from the input AC power supply 201. For example, it may be located in front of the rectifying unit 410.

입력 전압 검출부(A)는, 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(215)에 인가될 수 있다. The input voltage detection unit A may include a resistance element, an OP AMP, or the like for voltage detection. The detected input voltage Vs is a discrete signal in the form of a pulse and may be applied to the converter controller 215 to generate the converter switching control signal Scc.

한편, 입력 전압 검출부(A)에 의해, 입력 전압의 제로 크로싱 지점도 검출할 수 있게 된다.On the other hand, by the input voltage detection unit A, the zero crossing point of the input voltage can also be detected.

다음, 입력 전류 검출부(D)는, 입력 교류 전원(201)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(410) 전단에, 위치할 수 있다.Next, the input current detection unit D can detect the input current Is from the input AC power supply 201. Specifically, it may be located in front of the rectifying unit 410.

입력 전류 검출부(D)는, 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(215)에 인가될 수 있다. The input current detection unit D may include a current sensor, a current trnasformer (CT), a shunt resistor, or the like for current detection. The detected input voltage Is is a discrete signal in the form of a pulse and may be applied to the converter control unit 215 to generate the converter switching control signal Scc.

dc 전압 검출부(B)는 dc 단 커패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 dc 단 커패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(230)에 인가될 수 있으며, dc 단 커패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성될 수 있다. The dc voltage detector (B) detects the pulsating voltage (Vdc) of the dc terminal capacitor (C). For power detection, a resistance element, an OP AMP, or the like can be used. The detected voltage (Vdc) of the DC terminal capacitor C is a pulsed discrete signal, and may be applied to the inverter control unit 230, and is applied to the DC voltage Vdc of the DC terminal capacitor C. Based on the inverter switching control signal Sic may be generated.

한편, 도면과 달리, 검출되는 dc 전압은, 컨버터 제어부(215)에 인가되어, 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)가 생성에 사용될 수도 있다. On the other hand, unlike the drawings, the detected dc voltage may be applied to the converter control unit 215 to generate a converter switching control signal Scc.

인버터(220)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(250)에 출력할 수 있다. The inverter 220 includes a plurality of inverter switching elements, and converts the DC power (Vdc) smoothed by the on/off operation of the switching element into a three-phase AC power having a predetermined frequency, and outputs it to the three-phase motor 250. I can.

구체적으로, 인버터(220)는, 복수의 스위칭 소자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 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 연결될 수 있다. 그리고, 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결될 수 있다. Specifically, the inverter 220 may include a plurality of switching elements. For example, a pair of upper-arm switching elements (Sa, Sb, Sc) and lower-arm switching elements (S'a, S'b, S'c) connected in series with each other, respectively, and a total of three pairs of upper and lower arm switching elements May be connected to each other in parallel (Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c). Further, diodes may be connected in reverse parallel to each of the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, and S'c.

인버터 제어부(230)는, 인버터(220)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(220)에 출력할 수 있다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(250)에 흐르는 출력 전류(io) 및 dc단 커패시터 양단인 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여, 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, dc 단 전압(Vdc)은 dc 단 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.The inverter controller 230 may output an inverter switching control signal Sic to the inverter 220 in order to control a switching operation of the inverter 220. Inverter switching control signal (Sic) is a pulse width modulation (PWM) switching control signal, generated based on the output current (i o ) flowing through the motor 250 and the dc terminal voltage (Vdc) across the dc terminal capacitor. Can be printed. The output current i o at this time may be detected from the output current detector E, and the dc end voltage Vdc may be detected from the dc end voltage detector B.

출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 모터(250) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(250)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.The output current detection unit E may detect an output current i o flowing between the inverter 420 and the motor 250. That is, the current flowing through the motor 250 is detected. The output current detection unit E may detect all of the output currents ia, ib, ic of each phase, or may detect the output currents of two phases using three-phase balance.

출력전류 검출부(E)는 인버터(220)와 모터(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The output current detection unit E may be located between the inverter 220 and the motor 250, and a current trnasformer (CT), a shunt resistor, or the like may be used for current detection.

인버터 제어부(230)는, 축변환부(미도시), 속도 연산부(미도시), 전류 지령 생성부(미도시), 전압 지령 생성부(미도시), 축변환부(미도시), 및 스위칭 제어신호 출력부(미도시)를 포함할 수 있다.The inverter control unit 230 includes an axis conversion unit (not shown), a speed calculation unit (not shown), a current command generation unit (not shown), a voltage command generation unit (not shown), an axis conversion unit (not shown), and a switching unit. It may include a control signal output unit (not shown).

축변환부(미도시)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.The axis conversion unit (not shown) receives the three-phase output current (ia, ib, ic) detected by the output current detection unit E and converts it into two-phase currents (iα, iβ) of the stationary coordinate system.

한편, 축변환부(미도시)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. On the other hand, the axis conversion unit (not shown) may convert the two-phase currents iα and iβ of the stationary coordinate system into the two-phase currents id and iq of the rotational coordinate system.

속도 연산부(미도시)는, 위치 감지부(미도시)로부터 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여, 속도(

Figure 112013118539713-pat00001
)를 연산할 수 있다. 즉, 위치 신호에 기반하여, 시간에 대해, 나누면, 속도를 연산할 수 있게 된다.The speed calculation unit (not shown) is based on the position signal H of the rotor input from the position detection unit (not shown), the speed (
Figure 112013118539713-pat00001
) Can be calculated. That is, based on the position signal, it is possible to calculate the speed by dividing it over time.

한편, 위치 감지부(미도시)는, 모터(250)의 회전자 위치를 감지할 수 있다. 이를 위해, 위치 감지부(미도시)는 홀 센서를 포함할 수 있다. Meanwhile, the position sensing unit (not shown) may detect the position of the rotor of the motor 250. To this end, the position detection unit (not shown) may include a Hall sensor.

한편, 속도 연산부(미도시)는, 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여 연산된 위치(

Figure 112013118539713-pat00002
)와 연산된 속도(
Figure 112013118539713-pat00003
)를 출력할 수 있다.On the other hand, the speed calculating unit (not shown), the position calculated based on the input position signal (H) of the rotor (
Figure 112013118539713-pat00002
) And calculated speed (
Figure 112013118539713-pat00003
) Can be printed.

한편, 전류 지령 생성부(미도시)는, 연산 속도(

Figure 112013118539713-pat00004
)와 목표 속도(ω)에 기초하여, 속도 지령치(ω* r)를 연산하며, 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(미도시)는, 연산 속도(
Figure 112013118539713-pat00005
)와 목표 속도(ω)의 차이인 속도 지령치(ω* r)에 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. On the other hand, the current command generation unit (not shown), the calculation speed (
Figure 112013118539713-pat00004
) And the target speed (ω), the speed command value (ω * r ) is calculated, and the current command value (i * q ) is generated based on the speed command value (ω * r ). For example, the current command generation unit (not shown), the calculation speed (
Figure 112013118539713-pat00005
Based on the speed command value (ω * r ) that is the difference between) and the target speed (ω), the PI controller 535 performs PI control, and a current command value (i * q ) can be generated. In the drawing, the q-axis current command value (i * q ) is illustrated as the current command value, but unlike the drawing, it is also possible to generate the d-axis current command value (i * d ) together. Meanwhile, the value of the d-axis current command value (i * d ) may be set to 0.

한편, 전류 지령 생성부(미도시)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.Meanwhile, the current command generation unit (not shown) may further include a limiter (not shown) that limits the level of the current command value i * q so that it does not exceed an allowable range.

다음, 전압 지령 생성부(미도시)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(미도시) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(미도시)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(미도시)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. Next, the voltage command generation unit (not shown) is the d-axis and q-axis currents (i d , i q ) converted from the axis conversion unit to the two-phase rotational coordinate system, and the current in the current command generation unit (not shown). Based on the command values (i * d ,i * q ), the d-axis and q-axis voltage command values (v * d ,v * q ) are generated. For example, the voltage command generation unit (not shown) 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 ), The q-axis voltage command value (v * q ) can be generated. In addition, the voltage command generation unit (not shown) 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 voltage command value (v * d ) can be generated. Meanwhile, 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 0.

한편, 전압 지령 생성부(미도시)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.On the other hand, the voltage command generation unit (not shown) may further include a limiter (not shown) that limits the level of the d-axis and q-axis voltage command values (v * d ,v * q ) to not exceed the allowable range. have.

한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(미도시)에 입력된다.On the other hand, the generated d-axis and q-axis voltage command values (v * d and v * q ) are input to an axis conversion unit (not shown).

축변환부(미도시)는, 속도 연산부(미도시)에서 연산된 위치(

Figure 112013118539713-pat00006
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The axis conversion unit (not shown) is a position calculated by the speed calculation unit (not shown) (
Figure 112013118539713-pat00006
) And the d-axis and q-axis voltage command values (v * d ,v * q ) and perform axis transformation.

먼저, 축변환부(미도시)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(미도시)에서 연산된 위치(

Figure 112013118539713-pat00007
)가 사용될 수 있다.First, the axis conversion unit (not shown) performs conversion from a two-phase rotating coordinate system to a two-phase stationary coordinate system. At this time, the position calculated by the speed calculation unit (not shown) (
Figure 112013118539713-pat00007
) Can be used.

그리고, 축변환부(미도시)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.In addition, the axis conversion unit (not shown) performs conversion from a 2-phase stationary coordinate system to a 3-phase stationary coordinate system. Through this conversion, the axis conversion unit 1050 outputs a three-phase output voltage command value (v * a, v * b, v * c).

스위칭 제어 신호 출력부(미도시)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다. The switching control signal output unit (not shown) generates a switching control signal Sic for an inverter according to a pulse width modulation (PWM) method based on a three-phase output voltage command value (v * a, v * b, v * c). Generate and print.

출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(220) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(220) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.The output inverter switching control signal Sic may be converted into a gate driving signal in a gate driver (not shown) and may be input to the gates of each switching element in the inverter 220. Accordingly, each of the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, S'c in the inverter 220 performs a switching operation.

도 5는 도 4의 컨버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.5 is an example of an internal block diagram of the converter control unit of FIG. 4.

도면을 참조하면, 컨버터 제어부(215)는, 위상 보상부(710), 입력 전류 지령 생성부(720), 전류류 제어부(730), 및 전향 보상부(740), 변동 전압 제어부(750)를 구비할 수 있다.Referring to the drawings, the converter control unit 215 includes a phase compensation unit 710, an input current command generation unit 720, a current flow control unit 730, a forward compensation unit 740, and a variable voltage control unit 750. Can be equipped.

위상 보상부(710)는, 입력 전압의 위상에 대한 위상 보상을 수행한다. 구체적으로, 입력 전압의 위상에 대해 지상 보상을 수행한다.The phase compensation unit 710 performs phase compensation on the phase of the input voltage. Specifically, ground compensation is performed on the phase of the input voltage.

예를 들어, 위상 보상부(710)는, 입력 전압(Vs)에 비해, 위상 지연되는 입력 전류(IS)를 고려하여, 입력 전압(Vs)의 위상을 기 설정된 소정치만큼 지연(delay)시킬 수 있다. 이에 따라, 소정치에 대응하는, 지상 보상 위상값(Sdc)을, 출력할 수 있다.For example, the phase compensation unit 710 may delay the phase of the input voltage Vs by a preset predetermined value in consideration of the input current IS that is phase delayed compared to the input voltage Vs. I can. Accordingly, a ground compensation phase value Sdc corresponding to a predetermined value may be output.

다른 예로, 위상 보상부(710)는, 입력 전류 검출부(D)에서 검출되는 입력 전류(Is)의 제로 크로싱 지점과, 입력 전압 검출부(A)에서 검출되는 입력 전압(Vs)의 제로 크로싱 지점을 비교하거, 그 차이에 대응하여, 보상할 위상값을 연산하고, 연산된 지연 보상 위상값(Sdc)을 출력할 수 있다.As another example, the phase compensation unit 710 determines a zero crossing point of the input current Is detected by the input current detection unit D and a zero crossing point of the input voltage Vs detected by the input voltage detection unit A. Compared or corresponding to the difference, a phase value to be compensated may be calculated, and the calculated delay compensation phase value Sdc may be output.

가산기(705)는, 입력 전압 검출부(A)에서 검출되는 입력 전압(Vs)과, 위상 보상부(710) 지연 보상 위상값(Sdc)을 가산할 수 있다. 즉, 입력 전압(Vs)의 위상에, 지연 보상 위상값(Sdc)을 가산할 수 있다. 그리고, 위상 보상된 입력 전압값(V's)을 입력 전류 지령 생성부(720)로 출력할 수 있다.The adder 705 may add the input voltage Vs detected by the input voltage detection unit A and the delay compensation phase value Sdc of the phase compensation unit 710. That is, the delay compensation phase value Sdc may be added to the phase of the input voltage Vs. In addition, the phase-compensated input voltage value V's may be output to the input current command generation unit 720.

입력 전류 지령 생성부(720)는, 위상 보상된, 특히 지상 보상이 수행된 입력 전압값(V's)을 수신하고, 수신된 위상 보상된 입력 전압(V's)에 기초하여, 입력 전류 지령치(I*s)를 생성할 수 있다.The input current command generation unit 720 receives an input voltage value V's for which phase compensation, particularly ground compensation has been performed, and based on the received phase compensated input voltage V's, the input current command value I * s) can be created.

한편, 감산기(725)는, 입력 전류 지령치(I*s)와, 입력 전류 검출부(D)에서 검출되는 입력 전류(Is)와의 차이를 연산하고, 그 차이를 전류 제어부(730)에 인가한다. Meanwhile, the subtractor 725 calculates a difference between the input current command value I * s and the input current Is detected by the input current detection unit D, and applies the difference to the current control unit 730.

전류 제어부(730)는, 입력 전류 지령치(I*s)와, 입력 전류 검출부(D)에서 검출되는 입력 전류(Is)에 기초하여, 제1 듀티(duty)에 대응하는 제1 스위칭 제어 신호(Sp1)를 생성한다.The current control unit 730 includes a first switching control signal corresponding to a first duty based on the input current command value I * s and the input current Is detected by the input current detector D. Sp1) is created.

구체적으로, 전류 제어부(730)는, 입력 전류 지령치(I*s)와, 입력 전류(Is)의 차이에 기초하여, 제1 듀티(duty)에 대응하는 제1 스위칭 제어 신호를 생성한다.Specifically, the current controller 730 generates a first switching control signal corresponding to the first duty based on the difference between the input current command value I * s and the input current Is.

한편, 전향 보상부(740)는, 부스트 컨버터(420)의 입력전압(Vs) 및 dc 단 전압(Vdc)으로 이루어진 왜란을 제거하기 위해, 전향 보상(feed-forward compensation)을 수행한다. 이에 따라, 전향 보상부(740)는, 왜란 제거를 고려한, 제2 듀티에 대응하는 제2 스위칭 제어 신호(Sp2)를 생성할 수 있다.Meanwhile, the forward compensation unit 740 performs feed-forward compensation in order to remove the disturbance consisting of the input voltage Vs and the dc voltage Vdc of the boost converter 420. Accordingly, the forward compensation unit 740 may generate a second switching control signal Sp2 corresponding to the second duty in consideration of the distortion removal.

한편, 변동 전압 제어부(750)는, 커패시터(C) 양단인, dc 단 전압(Vdc)의 맥동 전압을 제어하며, 제어된 맥동 전압에 기초하여, 제3 듀티에 대응하는 제3 스위칭 제어 신호(Spa)를 생성할 수 있다.Meanwhile, the variable voltage controller 750 controls the pulsating voltage of the dc terminal voltage Vdc, which is both ends of the capacitor C, and based on the controlled pulsating voltage, a third switching control signal corresponding to the third duty ( Spa) can be created.

예를 들어, 변동 전압 제어부(750)는, dc 단 전압(Vdc)의 맥동 전압 중 직류 성분을 제외한 교류 성분에 기초하여, 제3 듀티에 대응하는 제3 스위칭 제어 신호(Spa)를 생성할 수 있다. For example, the variable voltage controller 750 may generate a third switching control signal Spa corresponding to the third duty based on an AC component excluding a DC component among the pulsating voltages of the dc terminal voltage Vdc. have.

이에 의하면, 입력 전류 지령 생성부(720) 또는 전향 보상부(740)는, dc 단 전압(Vdc)의 맥동 전압 중 직류 성분만을 담당하여, 스위칭 제어 신호를 생성할 수 있게 되어, 그 부담이 경감되게 된다.According to this, the input current command generation unit 720 or the forward compensation unit 740 can generate a switching control signal by only in charge of the DC component of the pulsating voltage of the DC terminal voltage Vdc, thereby reducing the burden. It will be.

가산기(735)는, 제1 스위칭 제어 신호(Sp1), 제2 스위칭 제어 신호(Sp2), 제3 스위칭 제어 신호(Spa)를 가산하여, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다. 즉, 가산기(735)는, 제1 듀티 내지 제3 듀티를 고려한, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다.The adder 735 may add the first switching control signal Sp1, the second switching control signal Sp2, and the third switching control signal Spa to output a converter switching control signal Scc. That is, the adder 735 may output the converter switching control signal Scc in consideration of the first duty to the third duty.

상술한 바와 같이, 위상 보상부(710)를 사용하면, 부스트 컨버터(420)의 사용에도 불구하고, 승압이 부족한 전압 영역에 대해서도, 입력 전류의 전류 왜곡을 저감할 수 있게 된다. 이에 대해서는, 도 6 이하를 참조하여 상세히 기술한다.As described above, when the phase compensation unit 710 is used, even in a voltage region in which boosting is insufficient, despite the use of the boost converter 420, current distortion of the input current can be reduced. This will be described in detail with reference to FIG. 6 below.

도 6 내지 도 8은 도 4의 모터 구동 장치의 설명에 참조되는 도면이다.6 to 8 are views referenced for explanation of the motor driving apparatus of FIG. 4.

먼저, 도 6은, 부스트 컨버터(410) 내의 스위칭 소자(S1)를 구동하기 위한 듀티비를 도시한 도면이다. 가로축은 시간축이며, 세로축은 듀티비의 레벨을 나타낼 수 있다.First, FIG. 6 is a diagram showing a duty ratio for driving the switching element S1 in the boost converter 410. The horizontal axis is the time axis, and the vertical axis may indicate the level of the duty ratio.

저용량의 dc 단 커패시터(C)로 인한 dc 단 전압 이용률 저하를 해결하기 위해, 부스트 컨버터(410)를 사용하는 경우, 스위칭 소자(S1)를 구동하기 위해, 도 6의 제1 듀티비 곡선(Cu1)이, 컨버터 제어부(215)에서, 생성될 수 있다.In order to solve the decrease in the DC terminal voltage utilization rate due to the low-capacity DC terminal capacitor C, when the boost converter 410 is used, to drive the switching element S1, the first duty ratio curve Cu1 of FIG. 6 ) May be generated by the converter control unit 215.

자세히 살펴보면, 부스트 컨버터(410)에도 불구하고, 승압이 부족한 전압 영역으로 인하여, 입력 전류 왜곡이 발생하며, 그에 따라, 제1 듀티비 곡선(Cu1)과 같이, 듀티비가 낮은 부분에서, 오차가 발생하게 된다. 도면에서는, 이러한 오차로 인해, 좌측으로 일부 왜곡된 제1 듀티비 곡선(Cu1)을 예시한다.In detail, despite the boost converter 410, input current distortion occurs due to a voltage region in which the boost is insufficient, and accordingly, an error occurs in a portion with a low duty ratio, such as the first duty ratio curve Cu1. Is done. In the drawing, due to this error, a first duty ratio curve Cu1 partially distorted to the left is illustrated.

본 발명의 실시에에서는, 이러한 점을 해결하기 위해, 입력 전압에 대한 위상 보상을 수행한다. 예를 들어, 입력 전압(Vs)의 위상을 기 설정된 소정치만큼 지연(delay)시킬 수 있다. In the embodiment of the present invention, in order to solve this point, phase compensation is performed on the input voltage. For example, the phase of the input voltage Vs may be delayed by a preset predetermined value.

이와 같이, 위상 보상된 입력 전압에 대응하여, 전류 지령치를 생성하고, 전류 지령치에 기초하여, 부스트 컨버터(410) 제어를 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 생성함으로써, 제2 듀티비 곡선(Cu2)과 같이, 듀티비가 낮은 부분에서도, 오차가 개선되게 된다. 따라서, 입력 전류의 왜곡을 저감할 수 있게 된다.In this way, by generating a current command value in response to the phase-compensated input voltage, and generating a converter switching control signal for controlling the boost converter 410 based on the current command value, as shown in the second duty ratio curve Cu2 , Even in the portion where the duty ratio is low, the error is improved. Accordingly, it is possible to reduce the distortion of the input current.

또한, 변동 전압 제어부(750)를 사용하여, dc 단 전압의 맥동 전압을 고려한, 컨버터 스위칭 제어 신호를 생성함으로써, dc 단 전압의 맥동 전압 보상을 수행할 수 있게 된다. 따라서, 역률이 개선되며, 입력 전류에 대한 전류 리플이 저감하게 된다. In addition, by using the variable voltage control unit 750 to generate a converter switching control signal in consideration of the pulsating voltage of the dc end voltage, it is possible to perform pulsation voltage compensation of the dc end voltage. Accordingly, the power factor is improved and the current ripple with respect to the input current is reduced.

다음, 도 7은, 입력 전압 보상 및 변동 전압 제어가 수행되지 않은 경우, 각각의 입력 전류, 입력 전압, 및 dc 단 전압의 그래프를 예시한다.Next, FIG. 7 illustrates a graph of each input current, input voltage, and dc terminal voltage when input voltage compensation and variable voltage control are not performed.

도면을 참조하면, 도 7은, 입력 전류 검출부(D), 입력 전압 검출부(A), dc 단 전압 검출부(B)에서 각각 검출된 입력 전류(Is1), 입력 전압(Vs1), 및 dc 단 전압(Vdc1)의 그래프를 예시한다. Referring to the drawings, FIG. 7 is an input current (Is1), an input voltage (Vs1), and a dc terminal voltage respectively detected by an input current detection unit (D), an input voltage detection unit (A), and a dc terminal voltage detection unit (B). The graph of (Vdc1) is illustrated.

dc 단 전압(Vdc1)은, 입력 전압(Vs1) 대비하여, 주파수가 2배이며, 저용량의 커패시터(C)로 인해, 맥동하는 것을 알 수 있다. It can be seen that the dc terminal voltage Vdc1 has a frequency twice as high as the input voltage Vs1, and pulsates due to the low-capacity capacitor C.

한편, 입력 전류(Is1)는, 특정 구간(TP1)에서, 특히, dc 단 전압(Vdc1)이 낮은 영역에서, 입력 전류에 대한 왜곡이 발생하는 것을 알 수 있다. 이러한 입력 전류 왜곡으로 인해, 결국, 역률이 저하되게 된다.On the other hand, it can be seen that the input current Is1 is distorted with respect to the input current in a specific period TP1, particularly in a region in which the dc terminal voltage Vdc1 is low. Due to this input current distortion, eventually, the power factor is lowered.

다음, 도 8은, 입력 전압 보상 및 변동 전압 제어가 수행된 경우의, 각각의 입력 전류, 입력 전압, 및 dc 단 전압의 그래프를 예시한다.Next, FIG. 8 illustrates a graph of each input current, input voltage, and dc terminal voltage when input voltage compensation and variable voltage control are performed.

도면을 참조하면, 도 8은, 입력 전류 검출부(D), 입력 전압 검출부(A), dc 단 전압 검출부(B)에서 각각 검출된 입력 전류(Is2), 입력 전압(Vs2), 및 dc 단 전압(Vdc2)의 그래프를 예시한다. Referring to the drawings, FIG. 8 shows an input current (Is2), an input voltage (Vs2), and a dc terminal voltage detected by an input current detection unit (D), an input voltage detection unit (A), and a dc terminal voltage detection unit (B), respectively. The graph of (Vdc2) is illustrated.

도면과 같이, 검출된 입력 전류(Is2)는, 도 7에 비해, 입력 전류 왜곡이 저감되는 것을 알 수 있다. 특히, 도 7의 특정 구간(TP1)에 대응하는 특정 구간(TP1)에서, 입력 전류에 대한 왜곡이 저감되는 것을 알 수 있다.As shown in the figure, it can be seen that the detected input current Is2 has reduced input current distortion compared to FIG. 7. In particular, it can be seen that in the specific period TP1 corresponding to the specific period TP1 of FIG. 7, the distortion of the input current is reduced.

상술한 바와 같이, 입력 전압 보상 및 변동 전압 제어가 수행되는 경우, 듀티비가 낮은 부분에서도, 듀티 오차가 개선되며, 따라서, 입력 전류의 왜곡을 저감할 수 있게 되고, 또한, dc 단 전압의 맥동 전압 보상을 수행할 수 있게 되므로, 역률이 개선되며, 입력 전류에 대한 전류 리플이 저감하게 된다. As described above, when the input voltage compensation and the variable voltage control are performed, the duty error is improved even in the portion where the duty ratio is low, and thus, distortion of the input current can be reduced, and the pulsating voltage of the dc voltage Since the compensation can be performed, the power factor is improved and the current ripple for the input current is reduced.

본 발명에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기는 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.The motor driving device and the air conditioner 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 of the embodiments so that various modifications can be made. Alternatively, some may be selectively combined and configured.

한편, 본 발명의 모터 구동장치 또는 공기조화기의 동작방법은, 모터 구동장치 또는 공기조화기에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the method of operating a motor driving device or air conditioner according to the present invention can be implemented as a code that can be read by a processor on a recording medium that can be read by a processor provided in the motor driving device or the air conditioner. The processor-readable recording medium includes all types of recording devices that store data that can be read by the processor. Examples of recording media that can be read by the processor include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, etc., and also include those implemented in the form of carrier waves such as transmission through the Internet. . Further, the processor-readable recording medium is distributed over a computer system connected through a network, so that the processor-readable code can be stored and executed in a distributed manner.

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.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. In addition, various modifications are possible by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.

Claims (13)

입력 교류 전원을 정류하는 정류부;
상기 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터;
상기 입력 교류 전원으로부터의 입력 전압에 대한 위상을 보상하고, 상기 위상 보상된 입력 전압에 기초하여, 상기 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부;
복수의 스위칭 소자를 구비하며, 상기 부스트 컨버터로부터의 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터;
상기 부스트 컨버터와 상기 인버터 사이에, 배치되며, 상기 부스트 컨버터로부터의 맥동 전압을 저장하는 커패시터;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 커패시터 양단의 dc단 전압의 맥동시, 제로크로싱 영역에서, 상기 입력 교류 전원으로부터의 입력 전압에 대한 위상을 보상하고, 상기 위상 보상된 입력 전압, 및 상기 맥동 전압 중 직류 성분을 제외한 교류 성분에 기초하여, 상기 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
A rectifier for rectifying the input AC power;
A boost converter for boosting and outputting the power rectified from the rectifier;
A converter controller for compensating a phase for an input voltage from the input AC power source and outputting a converter switching control signal for controlling a switching element in the boost converter based on the phase-compensated input voltage;
An inverter having a plurality of switching elements and outputting the converted AC power to a motor by using the voltage from the boost converter;
A capacitor disposed between the boost converter and the inverter and storing the pulsating voltage from the boost converter,
The control unit,
When the voltage at the dc terminals across the capacitor pulsates, in a zero-crossing region, the phase of the input voltage from the input AC power is compensated, and the phase compensated input voltage and the pulsating voltage are applied to an AC component other than a DC component. On the basis of the motor driving apparatus, characterized in that outputting a converter switching control signal for controlling the switching element in the boost converter.
제1항에 있어서,
상기 컨버터 제어부는,
상기 입력 전압의 위상에 대해 지상 보상을 수행하고, 지상 보상된 입력 전압에 기초하여, 상기 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
The method of claim 1,
The converter control unit,
And performing ground compensation on the phase of the input voltage, and outputting the converter switching control signal based on the ground compensated input voltage.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 커패시터는, 필름 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
The method of claim 1,
The capacitor is a motor driving device, characterized in that it comprises a film capacitor.
제1항에 있어서,
상기 컨버터 제어부는,
상기 커패시터 양단의 맥동 전압을 제어하며, 상기 제어된 맥동 전압에 기초하여, 상기 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
The method of claim 1,
The converter control unit,
And controlling the pulsating voltage across the capacitor and outputting the converter switching control signal based on the controlled pulsating voltage.
제1항에 있어서,
상기 부스트 컨버터는,
상기 정류부와 상기 인버터 사이에, 서로 직렬 접속되는 인덕터와 다이오드; 및
상기 인덕터와 다이오드 사이에 접속되는 스위칭 소자;를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
The method of claim 1,
The boost converter,
An inductor and a diode connected in series between the rectifier and the inverter; And
And a switching element connected between the inductor and the diode.
제1항에 있어서,
상기 입력 교류 전원으로부터의 상기 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부;
상기 입력 교류 전원으로부터의 입력 전류를 검출하는 입력 전류 검출부;
상기 부스트 컨버터와 상기 인버터 사이의 dc 단 전압을 검출하는 dc 단 전압 검출부;를 도 포함하고,
상기 컨버터 제어부는,
상기 검출된 입력 전압에 대한 위상 보상을 수행하는 위상 보상부;
상기 위상 보상된 입력 전압에 기초하여, 입력 전류 지령치를 생성하는 입력 전류 지령 생성부;
상기 입력 전류 지령치와 상기 검출된 입력 전류에 기초하여, 제1 스위칭 제어 신호를 생성하는 전류 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
The method of claim 1,
An input voltage detector configured to detect the input voltage from the input AC power source;
An input current detection unit detecting an input current from the input AC power supply;
Also includes; a dc terminal voltage detector for detecting a dc terminal voltage between the boost converter and the inverter,
The converter control unit,
A phase compensation unit that performs phase compensation on the detected input voltage;
An input current command generation unit that generates an input current command value based on the phase-compensated input voltage;
And a current controller configured to generate a first switching control signal based on the input current command value and the detected input current.
제7항에 있어서,
상기 컨버터 제어부는,
상기 dc 단 전압에 기초하여 전향 보상을 수행하여, 제2 스위칭 제어 신호를 생성하는 전향 보상부;
상기 dc 단 전압의 맥동 전압을 제어하며, 상기 제어된 맥동 전압에 기초하여, 제3 스위칭 제어 신호를 생성하는 변동 전압 제어부;를 더 포함하며,
상기 제1 내지 제3 스위칭 제어 신호에 기초하여, 상기 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
The method of claim 7,
The converter control unit,
A forward compensation unit for generating a second switching control signal by performing forward compensation based on the dc voltage;
A variable voltage control unit that controls the pulsation voltage of the DC terminal voltage and generates a third switching control signal based on the controlled pulsation voltage; further includes,
And outputting the converter switching control signal based on the first to third switching control signals.
제1항에 있어서,
상기 부스트 컨버터와 상기 인버터 사이의 dc 단 전압을 검출하는 dc 단 전압 검출부;
상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부; 및
상기 검출되는 dc 단 전압 및 상기 검출되는 출력 전류에 기초하여, 상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.
The method of claim 1,
A dc terminal voltage detector configured to detect a dc terminal voltage between the boost converter and the inverter;
An output current detector for detecting an output current flowing through the motor; And
And an inverter control unit for controlling the inverter based on the detected dc voltage and the detected output current.
냉매를 압축하는 압축기;
상기 압축된 냉매를 이용하여 열교환을 수행하는 열교환기; 및
상기 압축기 내의 모터를 구동하기 위한 압축기 모터 구동 장치;를 포함하고,
상기 압축기 모터 구동 장치는,
입력 교류 전원을 정류하는 정류부;
상기 정류부로부터 정류된 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터;
상기 입력 교류 전원으로부터의 입력 전압에 대한 위상을 보상하고, 상기 위상 보상된 입력 전압에 기초하여, 상기 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부;
복수의 스위칭 소자를 구비하며, 상기 부스트 컨버터로부터의 전압을 이용하여, 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터;
상기 부스트 컨버터와 상기 인버터 사이에, 배치되며, 상기 부스트 컨버터로부터의 맥동 전압을 저장하는 커패시터;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 커패시터 양단의 dc단 전압의 맥동시, 제로크로싱 영역에서, 상기 입력 교류 전원으로부터의 입력 전압에 대한 위상을 보상하고, 상기 위상 보상된 입력 전압, 및 상기 맥동 전압 중 직류 성분을 제외한 교류 성분에 기초하여, 상기 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
A compressor for compressing a refrigerant;
A heat exchanger for performing heat exchange using the compressed refrigerant; And
Comprising a compressor motor driving device for driving a motor in the compressor,
The compressor motor driving device,
A rectifier for rectifying the input AC power;
A boost converter for boosting and outputting the power rectified from the rectifier;
A converter controller for compensating a phase for an input voltage from the input AC power source and outputting a converter switching control signal for controlling a switching element in the boost converter based on the phase-compensated input voltage;
An inverter having a plurality of switching elements and outputting the converted AC power to a motor by using the voltage from the boost converter;
A capacitor disposed between the boost converter and the inverter and storing the pulsating voltage from the boost converter,
The control unit,
When the voltage at the dc terminals across the capacitor pulsates, in a zero-crossing region, the phase of the input voltage from the input AC power is compensated, and the phase compensated input voltage and the pulsating voltage are applied to an AC component other than a DC component. On the basis of, the air conditioner, characterized in that outputting a converter switching control signal for controlling the switching element in the boost converter.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 압축기 모터 구동 장치는,
상기 입력 교류 전원으로부터의 상기 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부;
상기 입력 교류 전원으로부터의 입력 전류를 검출하는 입력 전류 검출부;
상기 부스트 컨버터와 상기 인버터 사이의 dc 단 전압을 검출하는 dc 단 전압 검출부;를 도 포함하고,
상기 컨버터 제어부는,
상기 검출된 입력 전압에 대한 위상 보상을 수행하는 위상 보상부;
상기 위상 보상된 입력 전압에 기초하여, 입력 전류 지령치를 생성하는 입력 전류 지령 생성부;
상기 입력 전류 지령치와 상기 검출된 입력 전류에 기초하여, 제1 스위칭 제어 신호를 생성하는 전류 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
The method of claim 10,
The compressor motor driving device,
An input voltage detector configured to detect the input voltage from the input AC power source;
An input current detection unit detecting an input current from the input AC power supply;
Also includes; a dc terminal voltage detector for detecting a dc terminal voltage between the boost converter and the inverter,
The converter control unit,
A phase compensation unit that performs phase compensation on the detected input voltage;
An input current command generation unit that generates an input current command value based on the phase-compensated input voltage;
And a current control unit configured to generate a first switching control signal based on the input current command value and the detected input current.
제12항에 있어서,
상기 컨버터 제어부는,
상기 dc 단 전압에 기초하여 전향 보상을 수행하여, 제2 스위칭 제어 신호를 생성하는 전향 보상부;
상기 dc 단 전압의 맥동 전압을 제어하며, 상기 제어된 맥동 전압에 기초하여, 제3 스위칭 제어 신호를 생성하는 변동 전압 제어부;를 더 포함하며,
상기 제1 내지 제3 스위칭 제어 신호에 기초하여, 상기 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
The method of claim 12,
The converter control unit,
A forward compensation unit for generating a second switching control signal by performing forward compensation based on the dc voltage;
A variable voltage control unit that controls the pulsation voltage of the DC terminal voltage and generates a third switching control signal based on the controlled pulsation voltage; further includes,
An air conditioner, characterized in that to output the converter switching control signal based on the first to third switching control signals.
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