KR101372533B1 - 전동기 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 복수개의 스위칭 소자를 구비하고, 직류 전원을 공급받아 스위칭 동작에 의해 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여 삼상 전동기에 공급하는 인버터와, 고조파 전류를 제거하기 위해 상용 교류 전원과 상기 컨버터 사이에 접속되며, 노말모드 인덕터와 커먼모드 인덕터를 포함하는 노이즈 필터부를 포함하는 전동기 제어장치에 관한 것이다. 이에 의하여, 전동기 제어장치는, 역률 제어, 고조파 전류 제한 및 입력전류의 노이즈 성분, 즉 리플 성분의 제거가 가능하게 된다.
Figure R1020070118720
전동기, 노말모드 인덕터, 커몬모드 인덕터, 노이즈, 필터, 마이컴

Description

전동기 제어장치{Motor controller of air conditioner}
본 발명은 전동기 제어장치에 관한 것으로, 역률 제어, 고조파 전류 제한 및 입력전류의 노이즈 성분, 즉 리플 성분의 제거가 가능한 전동기 제어장치에 관한 것이다.
전동기 제어장치는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 이 직류 전원을 다시 교류 전원으로 변환하여 삼상 전동기를 구동하는 장치로서, 산업 전반에 걸쳐 다양한 분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, 세탁기, 냉장고 및 에어컨 등을 포함하는 공기조화기, 엘리베이터, 자동차 등에서 사용되고 있다.
도 1은 종래의 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 종래의 전동기 제어장치(100)는 삼상 교류 전원을 리액터(105)를 통해 승압하고, 스위칭 소자를 구비하는 컨버터(110)를 사용하여, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 평활 커패시터(C)에 의해 정류된 전압을 평활한다.
인버터(120)는 스위칭 소자를 구비하고, 평활된 직류 전원을 공급받아, 스위칭 동작에 의해 소정의 주파수를 갖는 삼상 교류 전원으로 변환하여, 이를 삼상 전 동기(150)에 인가한다.
마이컴(130)은 컨버터 출력단의 전압에 기초하여 컨버터(110)의 스위칭 소자들을 구동하기 위한 스위칭 제어신호(Scc)를 출력한다. 또한, 마이컴(130)은 인버터 출력단의 출력전류에 기초하여 인버터(120)의 스위칭 소자들을 구동하기 위한 스위칭 제어신호(Sic)를 출력한다.
통상, 도 1과 같은 전동기 제어장치를 살펴보면, 삼상 교류 전원으로부터 리액터(La,Lb)를 거친 전압을 직류 전압으로 변환하는 경우, 컨버터(110)의 스위칭 동작에 의해, 역률 제어 및 직류전압 부스팅이 수행된다. 그러나, 컨버터(110)의 스위칭 소자들이 고속 스위칭을 하므로, 고조파의 하모닉 전류가 발생하며, 이러한 고조파 전류는 다시 삼상 교류 전원과 연결된 계통쪽에 흘러들어가, 계통과 연결되는 다른 장치에 영향을 준다.
이와 같이, 삼상 교류 전원을 이용하여 전동기(150)를 구동하는 경우에, 계통으로 또는 계통에서 전동기 구동장치 내로 흐르는 고조파 하모닉 전류에 의해, 각 장치 내의 회로 소자의 동작이 불안정해져 신뢰성이 떨어질 가능성이 있다.
이러한, 고조파 하모닉 전류에 대해 각국은 별도의 규제 방안을 마련하고 있으며, 특히 유럽연합(EU)의 EN 6100-3-2는 16A 미만에 대해, 그리고 6100-3-12는 16A 이상 전류에 대한 고조파 하모닉 전류 규제에 대한 규정을 마련하고 있다.
한편, 도 1의 리액터(La,Lb)에 의해 고조파 전류가 일정 부분은 제한되나, 고조파 전류는 물론 입력전류의 노이즈 성분 등이 제거되지 않는다.
본 발명의 목적은, 삼상 교류 전원을 이용한 전동기 제어장치에 있어 역률을 개선하고, 컨버터의 고속 스위칭에 의해 발생하는 고조파의 하모닉 전류를 제한하며, 입력 전류에서 발생하는 노이즈 성분, 즉 리플 성분을 제거하는 전동기 제어장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전동기 제어장치는, 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 복수개의 스위칭 소자를 구비하고, 직류 전원을 공급받아 스위칭 동작에 의해 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여 삼상 전동기에 공급하는 인버터와, 고조파 전류를 제거하기 위해 상용 교류 전원과 상기 컨버터 사이에 접속되며, 노말모드 인덕터와 커먼모드 인덕터를 포함하는 노이즈 필터부를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명 실시예에 따른 전동기 제어장치는, 노말모드 인덕터와 커몬모드 인덕터를 포함하는 노이즈 필터부를 사용함으로써, 역률을 개선하고, 컨버터의 고속 스위칭에 의해 발생하는 고조파의 하모닉 전류를 제한하며, 입력 전류에서 발생하는 노이즈 성분, 즉 리플 성분을 제거할 수 있게 된다.
또한, 컨버터와 인버터를 제어하기 위하여 하나의 마이컴을 사용함으로써, 전동기 제어장치의 이상 동작시 컨버터와 인버터를 동시에 제어함으로써, 안정성이 향상되며, 나아가 제조비용이 저감되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명과 관련된 공기조화기의 개략도이다.
공기조화기는 방, 거실, 사무실 또는 영업 점포 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 장치이다.
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(I)와 실외기(O)로 구분된다.
실외기(O)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(2)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(2b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(4)와, 실외 열교환기(5)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(5a)과 실외팬(5a)을 회전시키는 전동기(5b)로 이루어진 실외 송풍기(5)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(6)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(10)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(3) 등을 포함한다.
실내기(I)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(8)와, 실내측 열교환기(8)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(9a)과 실내팬(9a)을 회전시키는 전동기(9b)로 이루어진 실내 송풍기(9) 등을 포함한다.
실내측 열교환기(8)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(2)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 상기 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전동기 제어장치에서의 전동기는 도면에서 도시한, 실외팬, 압축기 또는 실내 팬을 동작시키기 각 전동기(2b,5b,9b)일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전동기 제어장치(300)는, 노이즈 필터부(305), 컨버터(310), 및 인버터(320)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전동기 제어장치(300)는, 리액터(L1,L2), 마이컴(330), 평활 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 또한, 입력전류 검출수단(A), 입력전압 검출수단(B), dc 단 전압 검출수단(D), 출력전류 검출수단(E)을 포함할 수도 있다.
노이즈 필터부(305)는 상용 교류 전원과 컨버터(310) 사이에 접속되며, 노말모드(normal mode) 인덕터(Ln1,Ln2)와 커몬모드(common mode) 인덕터(Lc1,Lc2)를 포함한다. 노말모드 인덕터(Ln1,Ln2) 및 커몬모드 인덕터(Lc1,Lc2)는 도면과 같이 상용 교류 전원의 양단 각각에 접속되는 것이 가능하나, 이에 한정되지 않고, 상용 교류 전원의 양단 중 어느 한 단에만 각각 접속되는 것도 가능하다.
한편 노말모드 인덕터(Ln1,Ln2)는 100um 미만의 인덕턴스를 가질 수 있으며, 커몬모드 인덕터(Lc1,Lc2)는 1umH 이상의 인덕턴스를 가질 수 있다. 노말모드 인덕 터(Ln1,Ln2)에 의해 고주파 성분의 제한이 가능하며, 커몬모드 인덕터(Lc1,Lc2)에 의해 저주파 성분의 제한이 가능해진다. 이에 의해, 소정 대역의 필터 기능이 가능해지며, 입력전류의 노이즈 성분, 즉, 리플 성분의 제거가 가능해진다. 또한, 컨버터(310)의 고속 스위칭에 의해 발생하는 고조파 전류의 제한도 가능해진다.
한편, 노이즈 필터부(305)는 노말모드 인덕터(Ln1,Ln2)와 커몬모드 인덕터(Lc1,Lc2) 사이에 병렬로 접속되는 제1 커패시터(C1)와, 커몬모드 인덕터(Lc1,Lc2)와 컨버터(310) 사이, 즉 커몬모드 인덕터(Lc1,Lc2)에 병렬로 접속되는 제2 커패시터(C2)를 더 포함할 수 있다. 이에 의해, 노이즈 필터부(305)는 LC 필터로서, 소정 대역의 필터 기능이 가능해지며, 입력전류의 노이즈 성분, 즉 리플 성분의 제거가 가능해진다. 또한, 고조파 전류의 제한도 가능해진다.
노이즈 필터부(305)의 다른 예에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다.
컨버터(310)는 노이즈 필터부(305)를 거친 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환한다. 컨버터(310)는 다양한 형태로 구현이 가능하나, 도면에서는 상용 교류 전원이 단상 교류 전원인 경우 컨버터의 일 예로서 4개의 다이오드와 2개의 스위칭 소자를 사용한 하프 브릿지 형태를 도시하고 있다.
컨버터(310)는 마이컴(330)으로부터의 스위칭 제어 신호(Scc)에 의해 스위칭 동작을 수행한다. 이에 의해 역률이 제어되며, 교류 전원이 직류 전원으로 변환되어 출력된다.
평활 커패시터(C)는 컨버터(310)의 출력단에 접속된다. 컨버터(310)로부터 출력되는 변환된 직류 전원을 평활하게 된다. 이하에서는 컨버터(310)의 출력단을 dc 단 또는 dc 링크단이라고 한다. dc 단에 평활된 직류 전압은 인버터(320)에 인가된다.
인버터(320)는 복수개의 인버터용 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 구체적으로 설명하면, 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자 및 하암 스위칭 소자가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결된다. 각 스위칭 소자에는 다이오드가 역병렬로 연결된다. 마이컴(330)으로부터의 스위칭 제어 신호(Sic)가 각 스위칭 소자의 게이트 단자에 입력되면, 각 스위칭 소자는 스위칭 동작을 수행한다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 출력되게 된다.
인버터(320)에서 출력되는 삼상 교류 전원은 삼상 전동기(350)의 각 상에 인가된다. 여기서 삼상 전동기(350)는 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 삼상 전동기(350)의 종류로는 BLDC 전동기, synRM 전동기 등 다양한 형태가 가능하다. 한편, 삼상 전동기(350)의 기능별로 분류하면, 공기조화기의 압축기에 사용되는 압축기용 전동기(2b)일 수 있으며, 팬을 구동하기 위한 팬용 전동기(5b,9b) 일수도 있다.
리액터(L1,L2)는 노이즈 필터부(305)와 컨버터(310) 사이에 접속되며, 상용 교류 전원을 승압하여 컨버터(310)에 공급한다. 구체적으로 설명하면, 컨버터(310) 내에 구비되는 복수개의 컨버터용 스위치의 온/오프 동작에 의해, 리액터(205)에는 교류 전원이 저장되었다가 컨버터(310)에 공급함으로써, 승압동작을 수행한다. 한편, 리액터(205)는 노이즈 필터(305)와 함께 사용되어, 교류 전원의 역률을 보정하고, 상용 교류 전원과 컨버터(310) 사이의 고조파 전류를 제한하며, 입력전류의 노이즈 성분을 제한하도록 한다.
마이컴(330)은 컨버터(310)와 인버터(320)를 동시에 제어한다.
마이컴(330)은 컨버터(310)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 컨버터용 스위칭 제어신호(Scc)를 컨버터(310)에 출력한다. 스위칭 제어신호(Scc)는 PWM용 스위칭 제어신호로서, 검출되는 dc 단 전압을 기초로 생성되어 컨버터(310)에 출력된다.
마이컴(330)은 인버터(320)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터용 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(320)에 출력한다. 스위칭 제어신호(Sic)는 PWM용 스위칭 제어신호로서, 검출되는 출력전류를 기초로 생성되어 인버터(330)에 출력된다.
그 밖의 마이컴(330)은, 전동기 제어장치(300)의 이상 동작시 회로 소자들을 보호하도록 제어한다. 예를 들어, 컨버터(310)의 동작 이상시, 컨버터(310) 및 인버터(320)를 동시에 정지하도록 제어한다.
컨버터(310)와 인버터(320)를 공용으로 제어하는 단일 마이컴(330)을 사용함으로써, 제조비용이 저감되고, 이상 동작시 신속한 보호 동작의 수행이 가능해진다. 또한, 컨버터(310)와 인버터(320) 각각의 스위칭 주파수를 동일하게 할 수도 있다.
입력전류 검출수단(A)은 상용 교류 전원으로부터의 입력전류(ii)를 검출한다. 입력전류 검출수단(A)은 상용 교류 전원과 컨버터(310) 사이의 어디에도 위치할 수 있으나, 도면에서는 상용 교류 전원과 노이즈 필터부(305) 사이에 위치하는 것으로 도시하고 있다. 입력전류 검출을 위해, 전류 센서, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출된 입력전류(ii)는 마이컴(330)에 인가되어, 컨버터 스위칭 제어 신호의 생성 및 보호 동작에 사용된다.
입력전압 검출수단(B)은 상용 교류 전원으로부터의 입력 전압(vi)를 검출한다. 입력전압 검출수단(B)은 상용 교류 전원과 컨버터(310) 사이의 어디에도 위치할 수 있으나, 도면에서는 상용 교류 전원과 노이즈 필터부(305) 사이에 위치하는 것으로 도시하고 있다. 입력전압 검출을 저항 소자 등이 사용될 수 있다. 검출된 입력전압(vi)는 마이컴(330)에 인가되어, 컨버터 스위칭 제어 신호의 생성 및 보호 동작에 사용된다.
dc 단 검출 수단(D)은 컨버터의 출력단인 dc단 전압(Vdc)을 검출한다. dc단 전압 검출수단(D)으로 dc 단의 양단 사이에 저항 소자 등이 사용될 수 있다. 검출된 dc단 전압(Vdc)은 마이컴(330)에 인가되어, 컨버터 스위칭 제어 신호의 생성 및 보호 동작에 사용된다.
출력 전류 검출 수단(E)은 인버터 출력단의 출력전류(io) 즉, 전동기(350)에 인가되는 전류를 검출한다. 출력전류 검출수단(E)은 인버터(320)와 전동기(350) 사 이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 또한 출력 전류 검출 수단(E)은 전동기(350) 내부에 위치하는 전류 센서일 수도 있다. 또한, 출력전류 검출수단(E)은 상기 인버터의 3개의 하암 스위칭 소자에 일단이 각각 접속되는 션트 저항일 수 있다. 검출된 출력전류(io)는 마이컴(330)에 인가되어, 인버터 스위칭 제어 신호의 생성 및 보호 동작에 사용된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 4의 전동기 제어장치(400)는 도 3의 전동기 제어장치의 거의 유사하다, 즉, 노이즈 필터부(405), 컨버터(410), 인버터(420), 리액터(L1,L2), 평활 커패시터(C), 입력전류 검출수단(A), 입력전압 검출수단(B), dc 단 전압 검출수단(D), 및 출력전류 검출수단(E)은 도 3과 동일하다.
다만, 도 3에서는 컨버터(310)와 인버터(320)를 동시에 제어하는 공용 마이컴(330)을 사용하였으나, 도 4에서는 컨버터(410)를 제어하는 컨버터 마이컴(430), 인버터(420)를 제어하는 인버터 마이컴(440)으로 분리하여 도시한다.
검출되는 입력전류(ii), 입력전압(vi), 및 dc 단 전압(Vdc)은 컨버터 마이컴(430)에 인가되어, 컨버터 스위칭 제어 신호의 생성 및 보호 동작에 사용된다. 또한, 검출되는 출력전류(io)는 인버터 마이컴(440)에 인가되어, 인버터 스위칭 제어 신호의 생성 및 보호 동작에 사용된다.
컨버터 마이컴(430) 및 인버터 마이컴(440)에 대한 상세한 설명은 각각 도 6 및 도 7을 참조하여 후술한다.
도 5는 도 3 및 도 4의 노이즈 필터부(305,405)의 다른 예를 보여주는 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 5의 노이즈 필터부(505)는 도 3 및 도 4의 노이즈 필터부(305,405)의 양단(a-b단)만을 도시한 것이다. 도 5의 노이즈 필터부(505)는 도 3 및 도 4의 노이즈 필터부(305,405)와 유사하나, 동일 구성 요소들이 반복적으로 배치된 다는 점에서 그 차이점이 있다.
즉, 노이즈 필터부(505)는, 노말모드 인덕터, 제1 커패시터, 커몬 모드 인덕터, 제2 커패시터로 이루어지는 필터부를 복수개 포함하며, 이들 필터부들이 연속적으로, 즉 캐스캐이드(cascade) 형태로 접속된다.
도면과 같이, 노말모드 인덕터(Ln1,Ln2), 제1 커패시터(C1), 커몬모드 인덕터(Lc1,LC2), 제2 커패시터(C2)로 이루어지는 제1 필터부(507)와, 노말모드 인덕터(Ln11,Ln21), 제1 커패시터(C11), 커몬 모드 인덕터(Lc11,Lc21), 제2 커패시터(C21)로 이루어지는 제2 필터부(509)가 캐스캐이드 형태로 접속된다.
이와 같은 구조에 의하면, 노이즈 필터의 성능이 더욱 향상되게 되어, 입력 전류의 노이즈 성분의 제한 및 고조파 전류 제한의 성능이 향상되게 된다.
도 6은 도 4의 컨버터 마이컴 내부의 간략 블록도이다.
컨버터 마이컴(330)은, 전류 지령 생성부(610), 전압 지령 생성부(620) 및 스위칭 제어 신호 출력부(630)를 포함한다.
전류 지령 생성부(610)는 검출된 dc 단 전압(Vdc)과 dc 전압 지령치(V*dc)에 기초하여 전류 지령치(I*)를 생성한다. 즉, 전류 지령 생성부(610)는 검출되는 dc 단 전압(Vdc)과 dc 전압 지령치(V*dc)에 기초하여 전류 지령치(I*)를 생성하는 PI 제어기(미도시) 및 전류 지령치(I*)가 소정치를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 전류 지령 제한부(미도시)를 포함할 수 있다. 한편, 여기서 전류 지령치(I*)는 전류 지령의 크기일 수 있다.
전압 지령 생성부(620)는 전류 지령치(I*)와 검출되는 입력전류(ii)에 기초하여 전압 지령치(V*)를 생성한다. 즉, 전압 지령 생성부(620)는 전류 지령치(I*)와 검출되는 입력전류(ii)에 기초하여 전압 지령치(V*)를 생성하는 PI 제어기(미도시) 및 전압 지령치(V*)가 각각 소정치를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 전압 지령 제한부(미도시)를 포함할 수 있다.
스위칭 제어 신호 출력부(630)는 전압 지령치(V*)에 기초하여 PWM신호인 컨버터용 스위칭 제어 신호(Scc)를 생성하여 컨버터로 출력한다.
도 7은 도 4의 인버터 마이컴 내부의 간략 블록도이다.
인버터 마이컴(330)은 추정부(705), 전류 지령 생성부(710), 전압 지령 생성 부(720) 및 스위칭 제어 신호 출력부(730)를 포함한다.
추정부(705)는 검출된 출력전류(io)에 기초하여 전동기의 회전자 속도(v)를 추정한다. 추정부(705)는 회전자의 속도 외에 회전자의 위치를 추정하는 것도 가능하다.
전류 지령 생성부(710)는 추정 속도(v)와 속도 지령치(v*)에 기초하여 전류 지령치((i* d,i* q)를 생성한다. 즉, 전류 지령 생성부(710)는 추정 속도(v)와 속도 지령치(v*)에 기초하여 전류 지령치((i* d,i* q)를 생성하는 PI 제어기(미도시) 및 전류 지령치((i* d,i* q)가 각각 소정치를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 전류 지령 제한부(미도시)를 포함할 수 있다.
전압 지령 생성부(720)는 전류 지령치((i* d,i* q)와 검출 전류(io)에 기초하여 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 즉, 전압지령 생성부(720)는 전류 지령치(i* d,i* q)와 검출 전류(io)에 기초하여 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성하는 PI 제어기(미도시) 및 전압 지령치(v* d,v* q)가 각각 소정치를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 전압 지령 제한부(미도시)를 포함할 수 있다.
스위칭 제어 신호 출력부(730)는 전압 지령치(v* d,v* q)에 기초하여 PWM신호인 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 인버터로 출력한다.
한편, 도 3의 마이컴(330)은 도 6의 컨버터 마이컴(430)의 구성요소(610,620,630) 및 도 7의 인버터 마이컴(440)의 구성요소(705,710,720,730) 모두를 포함할 수 있다.
도 8은 도 1 및 도 3 각각의 전동기 제어장치에서의 입력전류를 보여주는 타이밍도이다.
도8a는 도 1의 입력전류의 타이밍도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 도 1의 입력전류(ii)에는 노이즈 성분, 즉 리플 성분이 많음을 알 수 있다. 이러한 도 1의 전동기 제어장치(100)에 의하면, 노이즈 성분, 고조파 성분 등에 의해 회로 소자의 소손 가능성이 있어, 전동기 제어장치의 안정성이 떨어지게 된다.
도 8b는 도 3 내지 도 4의 입력전류의 타이밍도이다. 도 3 내지 도 4의 전동기 제어장치(300,400)는 노말모드 인덕터와 커먼모드 인덕터를 포함하는 노이즈 필터부(405,405)를 사용하는 전동기 제어장치로서, 노이즈 필터부(405,405)에 의해 노이즈 성분, 및 고주파 전류 등이 제한되게 된다. 도면과 같이 입력전류(ii)의 노이즈 성분, 즉 리플 성분이 상당히 감소함을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다 는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래의 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 공기조화기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동기 제어장치를 도시한 회로도이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 노이즈 필터부의 다른 예를 보여주는 회로도이다.
도 6은 도 4의 컨버터 마이컴 내부의 간략 블록도이다.
도 7은 도 4의 인버터 마이컴 내부의 간략 블록도이다.
도 8은 도 1 및 도 3 각각의 전동기 제어장치에서의 입력전류를 보여주는 타이밍도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
305,405:노이즈 필터부 310,410:컨버터
320,420:인버터 330: 마이컴
430:컨버터 마이컴 440:인버터 마이컴
505:제1 필터부 507:제2 필터부

Claims (12)

  1. 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터;
    복수개의 스위칭 소자를 구비하고, 상기 직류 전원을 공급받아 스위칭 동작에 의해 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여 삼상 전동기에 공급하는 인버터; 및
    고조파 전류를 제거하기 위해 상기 상용 교류 전원과 상기 컨버터 사이에 접속되며, 노말모드 인덕터와 커몬모드 인덕터를 포함하는 노이즈 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 필터부는,
    상기 노말모드 인덕터와 상기 커몬모드 인덕터 사이에 접속되는 제1 커패시터; 및
    상기 커몬모드 인덕터와 상기 컨버터 사이에 접속되는 제2 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노이즈 필터부는,
    상기 노말모드 인덕터, 제1 커패시터, 커몬모드 인덕터 및 제2 커패시터로 이루어지는 적어도 하나의 필터부를 포함하며, 상기 필터부들은 연속적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 필터부와 상기 컨버터 사이에 접속되는 리액터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터 및 상기 인버터를 공통으로 제어하는 마이컴;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 컨버터 마이컴; 및
    상기 인버터의 스위칭 동작을 제어하는 인버터 마이컴;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨버터 마이컴은
    상기 컨버터의 출력단인 dc 링크단 전압 및 dc 링크단 전압의 지령치에 기초하여 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부 ;
    상기 전류 지령치 및 상기 상용 교류 전원으로부터의 입력 전류에 기초하여 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 컨버터의 스위칭 소자들을 구동하는 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 인버터 마이컴은
    상기 인버터의 출력단으로부터 검출되는 출력전류에 기초하여 전동기의 속도를 추정하는 추정부;
    상기 추정 속도 및 속도 지령치에 기초하여 d,q축 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
    상기 전류 지령치와 상기 검출 출력전류에 기초하여 d,q축 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
    상기 인버터의 스위칭 소자들을 구동하는 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상용 교류 전원으로부터 입력되는 입력전류를 검출하는 입력전류 검출 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상용 교류 전원으로부터 입력되는 입력전압을 검출하는 입력전압 검출 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터 출력단인 dc단 전류를 검출하는 dc 단 전압 검출 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 출력단 전류인 출력전류를 검출하는 출력전류 검출 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
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