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KR20150121952A - 전동기 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기 - Google Patents

전동기 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기 Download PDF

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KR20150121952A
KR20150121952A KR1020140048219A KR20140048219A KR20150121952A KR 20150121952 A KR20150121952 A KR 20150121952A KR 1020140048219 A KR1020140048219 A KR 1020140048219A KR 20140048219 A KR20140048219 A KR 20140048219A KR 20150121952 A KR20150121952 A KR 20150121952A
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이정대
이경훈
이길수
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 전동기 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치는, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 맥동하는 맥동 전원을 변환하여 변환된 직류 전원을 모터로 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 모터의 속도 및 토크에 기초하여, 계통 전류 쉐이핑(shaping)을 수행하는 제1 모드 또는 계통 전류 쉐이핑을 수행하지 않는 제2 모드로, 동작하도록 제어한다. 이에 따라, 고조파 저감 및 모터 효율 향이 가능하게 된다.

Description

전동기 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기{Motor driving device and air conditioner including the same}
본 발명은 전동기 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 저용량의 커패시터를 사용하는 전동기 구동 장치에서 고조파 저감 및 모터 효율 향상이 가능한 전동기 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.
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.
한편, 공기조화기에 전동기가 사용되는데, 근래, 환경 문제를 고려하여, 효율적인 전력 소모를 위한 다양한 방법이 강구되고 있다. 이에 따라, 동기 전동기(Synchronous Motor; SM), 특히 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)의 사용이 증대되고 있는 추세이다.
한편, 전동기 구동시, 제조 비용 저감 등을 위해, 저용량의 커패시터가 사용되고 있는 추세이다. 그러나, 저용량의 커패시터를 사용하는 경우, 커패시터 양단 전압이 맥동하게 되어, 결국, 계통 전류의 고조파가 증대되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 저용량의 커패시터를 사용하는 전동기 구동 장치에서 고조파 저감 및 모터 효율 향상이 가능한 전동기 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치는, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 맥동하는 맥동 전원을 변환하여 변환된 직류 전원을 모터로 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 모터의 속도 및 토크에 기초하여, 계통 전류 쉐이핑(shaping)을 수행하는 제1 모드 또는 계통 전류 쉐이핑을 수행하지 않는 제2 모드로, 동작하도록 제어한다.
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 전동기 구동 장치를 포함하고, 압축기 전동기 구동 장치는, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 맥동하는 맥동 전원을 변환하여 변환된 직류 전원을 모터로 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 모터의 속도 및 토크에 기초하여, 계통 전류 쉐이핑(shaping)을 수행하는 제1 모드 또는 계통 전류 쉐이핑을 수행하지 않는 제2 모드로, 동작하도록 제어한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전동기 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 모터의 속도 및 토크에 기초하여, 계통 전류 쉐이핑(shaping)을 수행하는 제1 모드 또는 계통 전류 쉐이핑을 수행하지 않는 제2 모드로, 동작함으로써, 고조파 저감 및 모터 효율 향상이 가능하게 된다.
특히, 모터 출력이 소정치 이상인 경우에는, 계통 전류 쉐이핑에 의해, 고조파를 저감하며, 모터 출력이 소정치 미만인 경우에는 계통 전류 쉐이핑을 하지 않고, 모터 효율이 최대화되도록 함으로써, 모터 효율 향상이 가능하게 된다.
한편, 수명이 긴 소용량의 필름 커패시터 사용이 가능하므로, 전동기 구동장치의 신뢰도가 향상되며, 제조 비용 및 그 부피가 작아지는 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치의 일예를 도시한 회로도이다.
도 4는 도 3의 제어부의 내부 블록도이다.
도 5는 도 3의 커패시터의 용량에 따른 dc 단 전압을 예시하는 도면이다.
도 6은 전동기의 속도와 토크 대비 제1 모드와 제2 모드를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 제어부의 내부 블록도이다.
도 8a는 도 7의 제1 모드 동작부의 내부 블록도이다.
도 8b는 도 7의 제2 모드 동작부의 내부 블록도이다.
도 9는 도 8a의 전력 지령 생성부의 내부 블록도이다.
도 10a는 제1 모드에 의한 dc 단 전압과 계통 전류의 파형을 예시한다.
도 10b는 제2 모드에 의한 dc 단 전압과 계통 전류의 파형을 예시한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
본 발명에 따른 공기조화기(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 실내기(31), 실내기(31)에 연결되는 실외기(21)를 포함할 수 있다.
공기조화기의 실내기(31)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(31)를 예시한다.
한편, 공기조화기(100)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.
실외기(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.
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.
이때, 실외기(21)는, 연결된 실내기(310)로 압축된 냉매를 공급한다.
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.
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.
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.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(31)와 실외기(21)로 구분된다.
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.
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.
실내측 열교환기(109)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
도 1의 실외기(21) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(250)를 구동하는 압축기 전동기 구동장치(도 3의 200)에 의해 구동될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동기 구동장치의 일예를 도시한 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 전동기 구동장치(200)는, 정류부(210), 인버터(220), 제어부(230), 계통 전류 검출부(A), dc 단 전압 검출부(B), 직류단 커패시터(C), 및 전동기 전류 검출부(E), 계통 전압 검출부(F)를 포함할 수 있다. 또한, 도 3의 전동기 구동장치(200)는, 리액터(L1,L2) 등을 더 포함할 수도 있다.
리액터(L1,L2)는, 상용 교류 전원(205, vg)과 정류부(210) 사이에 배치되어, 노이즈 제거 등의 동작을 수행할 수 있다.
계통 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(205)으로부터 입력되는 계통 전류(ig)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 계통 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 계통 전류(ig)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 전력 제어를 위해, 제어부(230)에 입력될 수 있다.
계통 전압 검출부(F)는, 상용 교류 전원(205)으로부터 입력되는 계통 전압(vg)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, 계통 전압 검출부(F)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 계통 전압(vg)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 전력 제어를 위해, 제어부(230)에 입력될 수 있다.
정류부(210)는, 리액터(L1,L2)를 거친 상용 교류 전원(205)을 정류하여 출력한다. 예를 들어, 정류부(210)는, 4개의 다이오드가 연결된 풀 브릿지 다이오드를 구비할 수 있으나, 다양한 변형이 가능하다.
커패시터(C)는, 입력되는 전원을 저장한다. 도면에서는, 직류단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
한편, 본 명세서에서의 직류단 커패시터(C)는, 소용량의 커패시터로서, 커패시터리스(capacitorless) 타입의 커패시터일 수 있다. 즉, 커패시터(C)는, 전해 커패시터가 아닌, 필름 타입의 커패시터일 수 있다. 이러한 커패시터리스 타입의 커패시터를 사용함으로써, 전동기 구동장치의 안정성이 향상되고, 제조 비용 및 그 부피가 작아지는 효과가 발생한다.
한편, 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 생성을 위해, 제어부(230)에 입력될 수 있다.
인버터(220)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 정류된 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 전동기(250)에 출력할 수 있다.
인버터(220)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(220) 내의 스위칭 소자들은 제어부(230)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원(va,vb,vc)이 삼상 전동기(250)에 출력되게 된다.
제어부(230)는, 인버터(220)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(230)는, 전동기 전류 검출부(E)에서 검출되는 전동기에 흐르는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.
제어부(230)는, 인버터(220)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(220)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 PWM용 스위칭 제어신호로서, 전동기 전류 검출부(E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. 제어부(230) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 4를 참조하여 후술한다.
전동기 전류 검출부(E)는, 인버터(220)와 삼상 전동기(250) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 삼상 전동기(250)에 흐르는 전류를 검출한다. 전동기 전류 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.
전동기 전류 검출부(E)는 인버터(220)와 삼상 전동기(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(220)와 삼상 전동기(250) 사이에 위치하거나, 인버터(220)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(220) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(230)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 하여 기술한다.
한편, 삼상 전동기(250)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 삼상 전동기(250)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다.
이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
한편, 본 발명의 실시예와 관련하여, 제어부(230)는, 모터의 속도 및 토크에 기초하여, 계통 전류 쉐이핑(shaping)을 수행하는 제1 모드 또는 계통 전류 쉐이핑을 수행하지 않는 제2 모드로, 동작하도록 제어할 수 있다.
특히, 제어부(230)는, 제1 모드 동작시, 계통 전류가 맥동 전압에 대응하도록 계통 전류 쉐이핑을 수행할 수 있다.
제어부(230)는, 모터에 흐르는 출력 전류에 기초하여 연산된 속도, 및 토크 지령치에 기초하여, 제1 모드와 제2 모드 중 어느 하나를 선택하는 모드 선택부(도 7의 410)를 구비할 수 있다.
제어부(230)는, 연산된 속도와 속도 지령치에 기초하여 토크 지령치를 생성하는 토크 지령 생성부(도 7의 325)를 더 포함할 수 있다.
제어부(230)는, 모터를 제1 모드로 동작시키는 제1 모드 동작부(도 7의 420)와, 모터를 제2 모드로 동작시키는 제2 모드 동작부(도 7의 430)를 더 구비할 수 있다.
제1 모드 동작부(도 7의 420)는, 토크 지령치에 기초하여, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부(도 8a의 330)와, 전류 지령치에 기초하여, 제1 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부(도 8a의 340)와, 토크 지령치에 기초하여 전력 지령치를 생성하는 전력 지령 생성부(도 8a의 520)와, 전력 지령치에 기초하여, 제2 전압 지령치를 생성하는 전력 제어기(도 8a의 525)와, 제1 및 제2 전압 지령치에 기초하여, 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(도 8a의 360)를 구비할 수 있다. 이때, 전력 지령 생성부(도 8a의 520)와 전력 제어기(도 8a의 525)에 기초한 제2 전압 지령치에 의해, 맥동하는 dc 단 전압을 고려하여, 인버터의 계통 전류 제어, 즉 쉐이핑(shaping)이 가능하게 된다.
제2 모드 동작부(도 7의 430)는, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부(도 8b의 330)와, 전류 지령치에 기초하여,전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부(도 8b의 340)와, 전압 지령치에 기초하여, 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(도 8b의 360)를 구비할 수 있다. 이러한 경우에는, 맥동하는 dc 단 전압을 고려한 계통 전류 제어는 수행되지 않으나, 부하에 대응하여, 최대 효율로 모터가 동작할 수 있게 된다.
한편, 제어부(230)는, 계통 전류 검출부(A)에서 검출되는 계통 전류(ig)와 계통 전압 검출부(F)에서 검출되는 계통 전압(vg), dc 단 전압 검출부(B)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc), 전동기 전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)에 기초하여, 전력 제어를 수행한다.
도 4는 도 3의 제어부의 내부 블록도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(230)는, 축변환부(310), 위치 추정부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 및 스위칭 제어신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다.
위치 추정부(320)는, 정지 좌표계의 2상 전류(iα,iβ)와 정지 좌표계의 2상 전압(vα,vβ)을 입력받아, 회전자 위치(θ)를 추정한다. 또한, 위치 추정부(320)는, 추정된 위치치(
Figure pat00001
)에 기초하여, 추정된 속도(
Figure pat00002
)를 추청할 수 있다.
이때의 정지 좌표계의 2상 전류(iα,iβ)는 축변환부(310)로부터 입력될 수 있으며, 정지 좌표계의 2상 전압(vα,vβ)은, dc 단 전압 검출부(B)로부터의 dc 단 전압(Vdc)과, 인버터(220)의 스위칭 동작 상태를 고려하여, 연산될 수 있다. 예를 들어, dc 단 전압 검출부(B)로부터의 dc 단 전압(Vdc)과, 인버터(220)의 스위칭 동작 상태에 따라, 소정 관계식에 의해, 3상 출력 전압(va,vb,vc)이 연산되며, 축변환부(310)에서 다시 정지 좌표계의 2상 전압(vα,vβ)으로 변환될 수 있다.
한편, 위치 추정부(320)는, 정지 좌표계 하에서 추정된 위치(
Figure pat00003
)와 추정된 속도(
Figure pat00004
)를 출력할 수 있다.
한편, 도 4에서는, 회전자 위치 감지를 위해, 별도의 센서가 없는 센서리스 타입의 위치 추정부(320)를 예시하나, 이와 달리, 홀 센서 등의, 위치 감지 센서가 사용되는 경우, 위치 추정부(320)는, 속도 연산부(미도시)로 대체 가능하다. 즉, 속도 연산부(미도시)에, 홀 센서에서 감지된 위치 신호가 입력되는 경우, 위치 신호에 기초하여, 속도(
Figure pat00005
)를 연산할 수 있다. 즉, 위치 신호에 기반하여, 시간에 대해, 나누면, 속도를 연산할 수 있게 된다. 이하에서는, 위치 추정부(320)를 중심으로 기술한다.
한편, 위치 추정부(320)는, 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여 연산된 위치(
Figure pat00006
)와 연산된 속도(
Figure pat00007
)를 출력할 수 있다.
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(
Figure pat00008
)와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(
Figure pat00009
)와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(335)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
다음, 전압 지령 생성부(340)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(330) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(340)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(344)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(340)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(348)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, d축 전압 지령치(v* d)의 값은, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정되는 경우에 대응하여, 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전압 지령 생성부(340)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(350)에 입력된다.
축변환부(350)는, 위치 추정부(320)에서 연산된 위치(
Figure pat00010
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.
먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 위치 추정부(320)에서 연산된 위치(
Figure pat00011
)가 사용될 수 있다.
그리고, 축변환부(350)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(2050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.
스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(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.
도 5는 도 3의 커패시터의 용량에 따른 dc 단 전압을 예시하는 도면이다.
먼저, 도 5의 (a)는, dc 단 커패시터(C)로서, 용량이 큰, 전해 커패시터를 사용하였을 때의, dc 단 전압 파형(Vdc1)을 예시한다.
다음, 도 5의 (b)는, dc 단 커패시터(C)로서, 소용량의 필름 타입의 커패시터를 사용하였을 때의, dc 단 전압 파형(Vdc2)을 예시한다.
도 5의 (b)와 같이, 커패시터리스 타입의 커패시터를 사용하는 경우, 커패시턴스가 작으므로, 평활기능이 떨어지게 되어, dc 단 전압의 변동성이, 도 5의 (a)에 비해 월등히 커지게 된다.
이하의 수학식 1은, 입력 전력(Pg), dc 단 전력(Pdc), 인버터 출력 전력(Pinv)의 관계를 나타낸다.
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
여기서, Cdc는 dc 단 커패시터를 나타내며,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
는 각각 전동기에 인가되는 전압 벡터와 전동기에 흐르는 전류 벡터를 의미하며, θvi는 전압 벡터(
Figure pat00018
)와 전류 벡터(
Figure pat00019
)의 위상 차이를 나타낸다.
일반적인 인버터의 경우, 도 5의 (a)의 dc 단 커패시터(C)의 용량이 넉넉하여 전력의 차이를 충분히 보상할 수 있으므로, 입력 전력(Pg)을 고려하지 않고도 원하는 인버터 출력 전력(Pinv)을 출력할 수 있다.
그러나, 도 5의 (b)와 같이, 소용량 직류단 캐패시터를 사용하면 dc 단 전력(Pdc)의 크기가 dc 단 커패시터(C)의 용량에 의해 제한되기 때문에 입력 전력(Pg)과 인버터 출력 전력(Pinv)의 차이를 충분히 보상할 수 없다.
특히, 단상 입력 전원을 사용하는 경우, 이로 인해 발생하는 입력 전력(Pg)의 큰 맥동 성분이, 인버터 출력 전력(Pinv)에 상당 부분 남아 있어, 전동기 출력의 맥동을 유발할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 커패시터리스 타입의 커패시터를 사용하는 전동기 구동장치에서, 변동성이 큰 dc 단 전압(Vdc)을 고려하여, 전동기를 구동하되, 계통 전류에 대한 고조파 저감 및 모터 효율 향상이 가능한 방안을 제시한다.
도 6은 전동기의 속도와 토크 대비 제1 모드와 제2 모드를 예시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명에서는, 전동기(250)의 속도 및 토크에 따라, 전류 쉐이핑을 수행하는 제1 모드와, 전류 쉐이핑을 수행하지 않는 제2 모드로 구분한다.
특히, 전동기(250)의 속도 및 토크의 곱은, 모터의 출력에 비례하므로, 모터의 출력이 소정치 이상인 경우에는, 제1 모드로, 동작하고, 소정치 미만인 경우에는, 제2 모드로 동작하도록 할 수 있다.
특히, 모터 출력이 큰 경우에는, dc 단 맥동에 따라, 계통 전류의 고조파 성분이 커질 수 있으므로, 고조파 성분 저감을 위해, 전류 쉐이핑이 수행되도록 한다. 즉, 맥동하는 dc 단을 고려하여, 인버터를 제어하도록 할 수 있다.
한편, 모터 출력이 작은 경우에는, dc 단 맥동이 상대적으로 작으므로, 계통 전류의 고조파 성분은 무시가능한 정도일 수 있다. 이때에는, 모터의 효율이 최대화되도록 인버터를 제어함으로써, 모터 효율을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 제어부의 내부 블록도이고, 도 8a는 도 7의 제1 모드 동작부의 내부 블록도이며, 도 8b는 도 7의 제2 모드 동작부의 내부 블록도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예와 관련한, 제어부(230)는, 모터의 속도 및 토크에 기초하여, 계통 전류 쉐이핑(shaping)을 수행하는 제1 모드 또는 계통 전류 쉐이핑을 수행하지 않는 제2 모드로, 동작하도록 제어할 수 있다.
특히, 제어부(230)는, 제1 모드 동작시, 계통 전류(Ig)가 맥동 전압에 대응하도록 계통 전류 쉐이핑을 수행할 수 있다.
제어부(230)는, 모터에 흐르는 출력 전류(Io)에 기초하여 연산된 속도도(
Figure pat00020
), 및 토크 지령치(T*)에 기초하여, 제1 모드와 제2 모드 중 어느 하나를 선택하는 모드 선택부(410)를 구비할 수 있다.
제어부(230)는, 연산된 속도도(
Figure pat00021
)와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여 토크 지령치(T*)를 생성하는 토크 지령 생성부(325)를 더 포함할 수 있다.
제어부(230)는, 모터를 제1 모드로 동작시키는 제1 모드 동작부(420)와, 모터를 제2 모드로 동작시키는 제2 모드 동작부(430)를 더 구비할 수 있다.
제1 모드 동작부(420)는, 토크 지령치(T*)에 기초하여, 전류 지령치(I*)를 생성하는 전류 지령 생성부(330)와, 전류 지령치(I*)에 기초하여, 제1 전압 지령치(V* 1)를 생성하는 전압 지령 생성부(340)와, 토크 지령치(T*)에 기초하여 전력 지령치(P*)를 생성하는 전력 지령 생성부(520)와, 전력 지령치(P*)에 기초하여, 제2 전압 지령치(V* 2)를 생성하는 전력 제어기(525)와, 제1 및 제2 전압 지령치((V* 1,V* 2)에 기초하여, 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(360)를 구비할 수 있다. 이때, 전력 지령 생성부(520)와 전력 제어기(525)에 기초한 제2 전압 지령치(V* 2)에 의해, 맥동하는 dc 단 전압(Vdc)을 고려하여, 인버터(220)의 계통 전류 제어, 즉 쉐이핑(shaping)이 가능하게 된다.
제2 모드 동작부(430)는, 전류 지령치(I*)를 생성하는 전류 지령 생성부(330)와, 전류 지령치에 기초하여, 전압 지령치(V*)를 생성하는 전압 지령 생성부(340)와, 전압 지령치(V*)에 기초하여, 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(360)를 구비할 수 있다. 이러한 경우에는, 맥동하는 dc 단 전압을 고려한 계통 전류 제어는 수행되지 않으나, 부하에 대응하여, 최대 효율로 모터가 동작할 수 있게 된다.
한편, 제어부(230) 내의 토크 지령 생성부(325)는, 속도 지령과 연산된 속도값에 기초하여, 전동기의 회전을 위한, 토크 지령치(T*)를 출력할 수 있다. 특히, 토크 지령 생성부(325)는, 평균 토크 지령치를 출력할 수 있다. 한편, 연산된 속도는, 상술한, 전동기에 흐르는 출력 전류(io), 또는 위치 신호에 기반하여, 연산될 수 있다.
전류 지령 생성부(330)는, 토크 지령치(T*)에 기초하여, 전류 지령치(I*)를 생성할 수 있다. 여기서, 전류 지령치(I*)는, 동기 좌표계의, d축 전류 지령치, q축 전류 지령치를 포함하는 의미일 수 있다.
다음, 전압 지령 생성부(340)는, 전류 지령치(I*)와 실제 전동기에 흐르는 출력 전류에 기초하여, 전압 지령치(V*)를 생성할 수 있다. 여기서, 전압 지령치(V*)는, 동기 좌표계의, d축 전압 지령치, q축 전압 지령치를 포함하는 의미일 수 있다.
다음, 스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 전압 지령치(V*)에 기초하여, 인버터120) 내의 스위칭 소자의 제어를 위한 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.
한편, 도 8b의 제2 모드 동작부(430)는, 모터 출력이 소정치 미만인 경우에 수행되는, 모드로서, dc 단 전압, 특히, 커패시터(C)에 저장된 전압(Vdc)을 고려하지 않는 제어 방식이다.
이에 따라, 커패시터리스 타입의 커패시터(C)를 사용하는 경우, dc단 전압의 크기 변동이 작으므로, 모터 구동시의 효율을 최대로 하여 동작시킬 수 있다.
한편, 모터의 출력이 커지는 경우, 도 8b과 같은 제2 모드로 구동하면, 전력 제어(power control)가 없어, 정확한 전력 보상 제어(Power Compensation Control)가 수행되지 않게 된다.
특히, 전압 지령 생성부(340) 내의 PI 제어기의 한계로 인해, 출력 전압 제한을 초과할 수 있으며, 이에 따라, 역률 저하 및 전동기 운전 영역의 제한이 발생할 수 있게 된다. 이에 따라, 모터 출력이 소정치 이상인 경우에는, 전력 제어가 가능한 제1 모드로 동작하도록 한다.
도 8a의 제어부(230)는, 토크 지령 생성부(325), 전력 지령 생성부(520), 전력 제어기(525), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 가산기(555), 및 스위칭 제어 신호 출력부(360)를 구비할 수 있다. 한편, 도 4에서 설명한, 축변환부(310), 축변환부(350), 위치 추정부(320) 등도 더 구비가능하다. 이하에서는, 도 8a에 기술된 유닛들을 중심으로 기술한다.
토크 지령 생성부(325)는, 연산 속도(
Figure pat00022
)와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전동기의 회전을 위한, 토크 지령치(T*)를 출력할 수 있다. 특히, 토크 지령 생성부(325)는, 평균 토크 지령치를 출력할 수 있다. 한편, 연산 속도(
Figure pat00023
)는, 상술한, 전동기(250)에 흐르는 출력 전류(io), 또는 위치 신호에 기반하여, 연산될 수 있다.
전류 지령 생성부(330)는, 토크 지령치(T*)에 기초하여, 전류 지령치(I*)를 생성할 수 있다. 여기서, 전류 지령치(I*)는, 동기 좌표계의, d축 전류 지령치, q축 전류 지령치를 포함하는 의미일 수 있다.
전압 지령 생성부(340)는, 전류 지령치(I*), 및 실제 전동기에 흐르는 출력 전류에 기초하여, 제1 전압 지령치(V* 1)를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 전압 지령치(V* 1)는, 동기 좌표계의, d축 전압 지령치, q축 전압 지령치를 포함하는 의미일 수 있다.
한편, 약계자 전류와 관련하여, 전류 지령 생성부(330)는, 약계자 제어시, 약계자 제어분 전류 지령치를 전압 지령 생성부(340)에 출력하는 것이 가능하다.
한편, 전력 지령 생성부(520)는, 계통 전압(Vg), 토크 지령치(T*), 연산 속도(
Figure pat00024
), 및 dc 단 전압 검출부에서 검출된 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여, 출력 전력 지령치(P*)를 생성하여 출력한다. 특히, 인버터(220)에서 출력 가능한 인버터 출력 전력 지령치(P*inv)를 생성하여 출력한다. 본 명세서에서는, 전력 지령 생성부(520)에서 생성되는 출력 전력 지령치에 대해, P* 와 P*inv 를 혼용하여 사용하나, 그 의미는 동일하다.
구체적으로, 전력 지령 생성부(520)는, 토크 지령 생성부(325)의 출력인 토크 지령치(T*)와, 연산된 현재 전동기 속도(
Figure pat00025
)와, 계통 전압(Vg)의 위상을 이용하여, 입력 전력의 순시치(P*g)를 산출한다.
한편, 커패시터리스 방식의 인버터 구동을 위해, dc 단 전압 변동에 의한 전력 변화를 고려해야 하므로, 전력 지령 생성부(520)는, 입력 전력의 순시치(P*g) 외에, dc단 전력의 순시치도 연산(P*dc)한다. 그리고, 전력 지령 생성부(520)는, 입력 전력의 순시치(P*g)와, dc단 전력의 순시치(P*dc)를 이용하여, 인버터 출력 전력 지령치(P*inv)를 생성한다.
도 9을 참조하여 상세히 설명하면, 계통 전압 검출부(F)에서 검출되는 계통 전압(Vg)은, 제로 크로싱 검출부(605), 및 전력 지령 생성부(520) 내의 위상 검출부(PLL)(607)에 입력될 수 있다.
제로 크로싱 검출부(605)에서 검출되는 제로 크로싱 지점은, 토크 지령 생성부(325)에 입력되어 사용될 수 있다.
위상 검출부(PLL)(607)는, 계통 전압 검출부(F)에서 검출되는 계통 전압(Vg)을 이용하여, 위상(θg)을 검출한다. 검출된 위상(θg)은, 제1 유닛(609)에서 사용된다.
한편, 제2 유닛(611)는, 토크 지령치(T*)와 연산 속도(
Figure pat00026
)를 입력받아, 이를 승산한다. 이에 의해, 입력 전력(P'g)이 연산될 수 있다. 제3 유닛(612)에 입력된다.
제3 유닛(612)은, 연산된 입력 전력(P'g)과, 제1 유닛(609)에서 출력되는 사인파 함수(3sin2(θg))를 승산한다. 이에 의해, 입력 전력 순시치(P*g)가 연산된다.
한편, 제4 유닛(614)은, 커패시터(C)의 커패시턴스(Cdc), dc 단 전압 검출부에서 검출된 dc 단 전압(Vdc)에 의해 연산되는, dc 단 전력 순시치(P*dc)를 생성하여 출력한다.
제5 유닛(616)은, 입력 전력 순시치(P*g)에서, dc 단 전압 지령치(P*dc)를 감산한다. 그리고, 입력 전력 순시치(P*g)와 dc 단 전력 순시치(P*dc)의 차이, 즉 인버터 출력 전력 지령치(P*inv)를 출력한다. 인버터 출력 전력 지령치(P*inv)는, 인버터 전력 순시치라 명명할 수도 있다.
이하의 수학식 2는, 상술한 도 9의 전력 지령 생성부(520) 내부에서 연산되는 인버터 출력 전력 지령치(P*inv)를 연산하는 방법을 예시한다.
Figure pat00027
여기서, Vg는 계통 전압, Ig는 계통 전류, Vdc는 dc 단 전압, Cdc는 커패시터(C)의 커패시턴스를 의미한다. 그리고, wgt는, 상술한 위상(θg)에 대응한다.
도 8a의 전력 지령 생성부(520)에서 출력되는 전력 지령치(P*)와 도 9의 인버터 출력 전력 지령치(P*inv)는 동일한 값을 의미한다.
다음, 전력 제어기(525)는, 입력되는 인버터 출력 전력 지령치(P*inv)에 기초하여, 전력 제어를 수행한다.
전력 제어기(525)는, 인버터 출력 전력 지령치(P*inv)에 기초하여, 제2 전압 지령치(V* 2)를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 전압 지령치(V* 2)는, dc 단 전압이 고려되지 않은 제1 전압 지령치(V* 1)를 보상하기 위한 보상 전압 지령치이다.
가산기(555)는, 제1 전압 지령치(V* 1)와 제2 전압 지령치(V* 2)를 가산하여 출력한다. 즉, 제3 전압 지령치로서, 인버터 출력 전압 지령치(V*3)를 출력한다.
그리고, 스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 제3 전압 지령치(V*3)에 기초하여, 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력한다.
한편, 전력 제어기(525)의 상세 동작은 다음과 같다.
한편, 인버터 전력(Pinv)의 크기는, 전동기 출력 전류 벡터와 인버터 출력 전압 벡터의 내적(inner product)으로 결정될 수 있다. 이에 따라, 원하는 인버터 전력을 얻기 위해, 전동기 전류 벡터 또는 인버터 출력 전압 벡터를 조정할 수 있다.
이 중 전동기 출력 전류 벡터를 조정하는 방법은, 전압 지령 생성부(340)에서 발생하는 지연으로 인해, 인버터 출력 전력 지령치를 신속하게 추종하지 못 할 수 있다. 또한, 주어진 전동기 출력 전류 상황에서, 필요한 인버터 출력 전압의 크기와 인버터 전력의 크기를 맞추기 위해, 필요한 전압의 크기가 다르므로, 정확한 인버터 전력 제어가 이뤄지지 않을 수 있게 된다.
이에 따라, 본 명세서에서는, 인버터 출력 전압 벡터를 조정하는 방안을 제시한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전력 제어기(525)가, dc 단 전압에 대응하여, 제1 전압 지령치(V* 1)를 보상하기 위한 제2 전압 지령치(V* 2)를, 생성한다. 이에 따라, 전력 제어기(525)를 통해, 인버터 출력 전압의 제어가 가능하게 된다.
인버터 출력 전압 벡터는 인버터 출력 전력 뿐만 아니라 전동기 전류 벡터의 변화에도 영향을 줄 수 있으므로 적절한 전압 벡터의 선정을 통해 전압 지령 생성부(340)에 주는 영향을 최소화하는 것이 필요하다.
전력 제어기(525)는, 다양한 인버터 출력 전압 지령 벡터 중, 인버터 출력 전력 지령치를 고려하여, 어느 하나의 벡터를 선정할 수 있다.
즉, 전력 제어기(525)는, 전동기에 흐르는 출력 전류의 벡터(
Figure pat00028
)에 평행하며, 최종 전압 지령치의 벡터(
Figure pat00029
)가, 제1 전압 지령치의 벡터(
Figure pat00030
)에 가장 가까운 벡터가 되도록 하는, 벡터를, 보상 전압 지령치의 벡터(
Figure pat00031
)로 산출할 수 있다. 그리고, 전력 제어기(525)는, 산출된 보상 전압 지령치의 벡터(
Figure pat00032
)를 제2 전압 지령치의 벡터(
Figure pat00033
)로 출력할 수 있다.
인버터 출력 전압 벡터, 즉 제3 전압 지령치(V*3)는, 결국, 제1 전압 지령치(V* 1)와 제2 전압 지령치(V* 2)의 합에 의해 산출될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면, 원하는 인버터 출력 전력 제어를 위해, 출력 전압의 실시간 보상이 가능해진다. 즉, 부하에 따른 실시간 보상이 가능해지며, 따라서, 커패시터리스 하에 인버터 구동시, 계통 전류가, 정현파에 근접하게 되어, 고조파 성분이 상당히 저감하게 된다. 따라서, 고조파 규제를 만족하게 된다.
도 10a는 제1 모드에 의한 dc 단 전압과 계통 전류의 파형을 예시한다.
도 8a의 제1 모드 동작부(420)의 동작에 따라, 상술한 바와 같이, 계통 전류 쉐이핑이 수행되며, 따라서, 도면과 같이, dc단 전압 파형(Vdc_mode1)에, 대응하여, 계통 전류(Ig_mode1) 파형이 형성된다. 이에 따라, 고조파가 저감되며, 고조파 규제도 만족하게 된다.
도 10b는 제2 모드에 의한 dc 단 전압과 계통 전류의 파형을 예시한다.
도 8b의 제2 모드 동작부(430)의 동작에 따라, 상술한 바와 같이, 계통 전류 쉐이핑이 수행되지 않으며, 따라서, 도면과 같이, dc단 전압 파형(Vdc_mode2)에, 추종하지 않는, 계통 전류(Ig_mode2) 파형이 형성된다. 그러나, 모터 출력이 소정치 미만이므로, 계통 전류의 고조파는 그리 크지 않으며, 대신에 모터의 출력이 향상되게 된다.
본 발명에 따른 전동기 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.
한편, 본 발명의 전동기 구동장치 또는 공기조화기의 동작방법은, 전동기 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.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (13)

  1. 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 맥동하는 맥동 전원을 변환하여 변환된 직류 전원을 모터로 출력하는 인버터; 및
    상기 인버터를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 속도 및 토크에 기초하여, 계통 전류 쉐이핑(shaping)을 수행하는 제1 모드 또는 계통 전류 쉐이핑을 수행하지 않는 제2 모드로, 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 속도 및 토크에 기초한 모터 출력이 소정치 이상인 경우, 상기 제1 모드가 수행되도록 제어하며, 상기 소정치 미만인 경우, 상기 제2 모드가 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계통 전류를 정류하는 정류부;를 더 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 모드 동작시, 상기 계통 전류가 상기 맥동 전압에 대응하도록 상기 계통 전류 쉐이핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터에 흐르는 출력 전류에 기초하여 연산된 속도, 및 토크 지령치에 기초하여, 상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 어느 하나를 선택하는 모드 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연산된 속도와 속도 지령치에 기초하여 상기 토크 지령치를 생성하는 토크 지령 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터를 제1 모드로 동작시키는 제1 모드 동작부를 더 구비하며,
    상기 제1 모드 동작부는,
    상기 토크 지령치에 기초하여, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치에 기초하여, 제1 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부;
    상기 토크 지령치에 기초하여 전력 지령치를 생성하는 전력 지령 생성부;
    상기 전력 지령치에 기초하여, 제2 전압 지령치를 생성하는 전력 제어기; 및
    상기 제1 및 제2 전압 지령치에 기초하여, 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터를 제2 모드로 동작시키는 제2 모드 동작부를 더 구비하며,
    상기 제2 모드 동작부는,
    상기 토크 지령치에 기초하여, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 전압 지령치에 기초하여, 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모드 구간에서의 상기 모터의 효율 보다, 상기 제2 모드 구간에서의 상기 모터의 효율이 더 큰 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.
  9. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축된 냉매를 이용하여 열교환을 수행하는 열교환기; 및
    상기 압축기 내의 모터를 구동하기 위한 압축기 전동기 구동 장치;를 포함하고,
    상기 압축기 전동기 구동 장치는,
    복수의 스위칭 소자를 구비하며, 맥동하는 맥동 전원을 변환하여 변환된 직류 전원을 모터로 출력하는 인버터; 및
    상기 인버터를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 속도 및 토크에 기초하여, 계통 전류 쉐이핑(shaping)을 수행하는 제1 모드 또는 계통 전류 쉐이핑을 수행하지 않는 제2 모드로, 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 속도 및 토크에 기초한 모터 출력이 소정치 이상인 경우, 상기 제1 모드가 수행되도록 제어하며, 상기 소정치 미만인 경우, 상기 제2 모드가 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 계통 전류를 정류하는 정류부;를 더 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 모드 동작시, 상기 계통 전류가 상기 맥동 전압에 대응하도록 상기 계통 전류 쉐이핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터에 흐르는 출력 전류에 기초하여 연산된 속도, 및 토크 지령치에 기초하여, 상기 제1 모드와 상기 제2 모드 중 어느 하나를 선택하는 모드 선택부;
    상기 연산된 속도와 속도 지령치에 기초하여 상기 토크 지령치를 생성하는 토크 지령 생성부;
    상기 모터를 제1 모드로 동작시키는 제1 모드 동작부; 및
    상기 모터를 제2 모드로 동작시키는 제2 모드 동작부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 모드 동작부는,
    상기 토크 지령치에 기초하여, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치에 기초하여, 제1 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부;
    상기 토크 지령치에 기초하여 전력 지령치를 생성하는 전력 지령 생성부;
    상기 전력 지령치에 기초하여, 제2 전압 지령치를 생성하는 전력 제어기; 및
    상기 제1 및 제2 전압 지령치에 기초하여, 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
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