KR101846967B1 - Motor controlling apparatus - Google Patents

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Abstract

모터 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 하프 브릿지 인버로 인버터 회로를 구성하고, 모터에 인가될 입력전원을 정류하는 정류 다이오드 소자 대신 4개의 스위칭 소자를 사용하여 입력전원을 정류하다가, 과부하가 발생하면 상기 4개의 스위칭 소자와 전원부에 구비된 인덕터를 구동하여 입력전원을 승압시켜줌으로써 스위칭 손실을 줄임과 동시에 과전류의 발생을 방지하고, 전압의 역률보정(PFC)이 가능하다. 그에 따라, 인버터용 스위칭 소자의 개수는 감소시키면서 스위칭 손실은 감소되고 과전류의 발생을 방지할 수 있게 된다.A motor control device is disclosed. According to the embodiments of the present invention, an inverter circuit is constituted by a half bridge inverter, and input power is rectified by using four switching elements instead of a rectifying diode element for rectifying an input power to be applied to a motor. When an overload occurs, By driving the inductors provided in the four switching elements and the power supply unit to boost the input power supply, the switching loss can be reduced, the occurrence of the overcurrent can be prevented, and the power factor correction (PFC) of the voltage can be performed. As a result, the number of switching elements for the inverter is reduced, the switching loss is reduced, and the occurrence of the overcurrent can be prevented.

Description

모터 제어 장치{MOTOR CONTROLLING APPARATUS}[0001] MOTOR CONTROLLING APPARATUS [0002]

본 발명은 모터 제어 장치에 관한 것으로, 특히 장치내에 구비된 인버터의 스위칭 소자의 개수를 줄이고 정류 다이오드 소자를 스위칭 소자로 변경하여 구성함으로써, 제작비를 절감하면서 효율적으로 모터를 제어할 수 있도록 한 모터 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control apparatus, and more particularly, to a motor control apparatus that reduces the number of switching elements of an inverter provided in the apparatus and changes the rectifier diode element to a switching element, ≪ / RTI >

일반적으로 모터 제어 장치는, 상용 교류전원을 공급받아 직류전원으로 변환하고, 또 인버터를 이용하여 이를 소정의 전압을 갖는 교류전원으로 변환하여 삼상 모터를 구동하도록 제어하는 장치이다. 이러한 모터 제어 장치는 산업 전반에 걸쳐 사용되는데, 예를 들어, 공기조화기, 전기자동차, 엘리베이터 등에 사용될 수 있다. 통상, 상기 모터 제어 장치에 포함되는 인버터 회로는 6개의 스위칭 소자를 사용하는 풀 브릿지 형태의 인버터 회로를 사용한다. 그러나, 스위칭 소자의 개수가 많아지면 장치의 제작비가 증가하며, 전류 전도의 손실과 스위칭 손실이 커져서 효율적인 모터 제어가 수행되는데 문제가 있다.Generally, a motor control device is a device that receives commercial AC power and converts it to DC power, and converts the AC power into an AC power having a predetermined voltage by using an inverter to drive the three-phase motor. Such motor control devices are used throughout the industry, for example, in air conditioners, electric vehicles, elevators and the like. Generally, an inverter circuit included in the motor control apparatus uses a full-bridge inverter circuit using six switching elements. However, if the number of the switching elements increases, the manufacturing cost of the apparatus increases, and the loss of the current conduction and the switching loss become large, so that efficient motor control is performed.

도 1을 참조하면, 종래 BLDC 모터 제어 장치는, 전원부(10), 정류부(20), 평활부(30), 인버터부(40), BLDC 모터(50), 및 제어부(60)를 포함하고, 상기 정류부(20)는 4개의 다이오드를 구비하여, 상기 전원부(10)로부터 공급된 교류전원을 정류하여 정류전원을 출력한다. 상기 평활부(30)는 구비된 DC링크 캐패시터를 이용하여 상기 정류전원을 평활 및 저장한다. 상기 인버터부(40)는 6개의 스위칭 소자를 구비하고, 제어부(60)의 구동신호에 따라 평활부(30)에 저장된 직류전원을 인가받아 교류전원으로 변환한 다음 상기 BLDC 모터(50)에 공급한다. 여기서, BLDC 모터(Brushless DC Motor : BLDC)는 일반적으로 스테이터(stator)에 3상의 코일을 감아 회전자계를 형성하고 로터(rotor)에는 영구자석을 부착하여 스테이터에서 형성된 자계와 영구자석의 자계와의 상호작용에 의해 회전력을 얻는 직류모터의 일종이다. 이와 같은 BLDC 모터는 예를 들어, 세탁기, 식기세척기뿐만 아니라, 공기조화기 등 다양한 분야에 사용된다. 이와 같은 종래 BLDC 모터 제어 장치에 의하면, 인버터부(40)에 포함된 스위칭 소자의 개수가 많아서 전도 손실(conduction loss)과 스위칭 손실(switching loss)이 그만큼 커지게 된다. 이에, 비용절감 및 효율 개선의 목적으로 6개의 스위칭 소자를 4개의 스위칭 소자로 감소시킨 하프 브릿지 인버터가 제안되었다. 이러한 하프 브릿지 인버터의 경우, 인버터부의 스위칭 소자뿐만 아니라 입력전원을 정류하기 위한 정류 다이오드 소자도 절반으로 줄어들게 된다. 그러나, 하프 브릿지 인버터의 경우, BLDC 모터에 인가되는 3상전압의 벡터 중 한 전압이 평활부의 중성점을 지나 전원부에 연장되어 연결되는 구조로 형성되기 때문에 스위칭 소자에 높은 내전압이 걸리게 되고 그로 인해 스위칭 손실이 여전히 커질 수 밖에 없었다. 이에, 상기 하프 브릿지 인버터 구조에서 스위칭 소자에 걸리는 내전압을 줄이기 위해, 모터에 인가되는 3상전압의 벡터중 한 전압을 평활부의 중성점까지만 연결하고 정류 다이오드 소자를 풀 브릿지 인버터의 경우처럼 4개로 구성한 구조를 형성하여 상기한 문제점을 개선할 수 있다. 이러한 모터 제어 장치의 구조에 의하면, 풀 브릿지 인버터에 비해 적은 개수의 스위칭 소자를 사용하면서 스위칭 소자에 걸리는 내전압의 크기가 절반으로 줄어들게 되지만, 그에 따라 입력전압의 약 50%만이 모터에 인가되는 문제가 있다. 즉 스위칭 소자의 내전압 감소로 인해 모터에 인가되는 전압도 그만큼 감소하므로, 과부하 발생시 과전류가 흐르게 되는 문제를 야기한다. 1, a conventional BLDC motor control apparatus includes a power supply unit 10, a rectifying unit 20, a smoothing unit 30, an inverter unit 40, a BLDC motor 50, and a control unit 60, The rectifying unit 20 includes four diodes to rectify the AC power supplied from the power supply unit 10 and output rectified power. The smoothing unit 30 smoothes and stores the rectified power using a DC link capacitor. The inverter unit 40 includes six switching elements. The inverter unit 40 receives the DC power stored in the smoothing unit 30 according to the driving signal of the controller 60, converts the DC power into an AC power, and supplies the AC power to the BLDC motor 50 do. In general, a brushless DC motor (BLDC) is a brushless DC motor in which a three-phase coil is wound around a stator to form a rotating magnetic field, and a permanent magnet is attached to a rotor to form a magnetic field between the magnetic field of the stator and the magnetic field of the permanent magnet. It is a type of DC motor that obtains rotational force by interaction. Such a BLDC motor is used in various fields such as, for example, washing machines, dishwashers, and air conditioners. According to such a conventional BLDC motor control apparatus, the number of switching elements included in the inverter unit 40 is large, so that the conduction loss and the switching loss become large. Accordingly, a half bridge inverter in which six switching elements are reduced to four switching elements for the purpose of cost reduction and efficiency improvement has been proposed. In the case of such a half bridge inverter, not only the switching elements of the inverter section but also the rectifier diode elements for rectifying the input power are reduced to half. However, in the case of the half bridge inverter, since a voltage of one of the vectors of the three-phase voltages applied to the BLDC motor is formed to extend from the neutral point of the smoothing portion to the power supply portion, a high withstand voltage is applied to the switching element, I still had to grow bigger. In order to reduce the withstand voltage applied to the switching elements in the half bridge inverter structure, one of the vectors of the three-phase voltage applied to the motor is connected to the neutral point of the smoothing part, and the rectifier diode elements are configured as four as in the case of the full bridge inverter The above problems can be solved. According to the structure of such a motor control device, the withstand voltage applied to the switching device is reduced to half by using a small number of switching devices compared with the full bridge inverter, but only about 50% of the input voltage is applied to the motor have. That is, since the voltage applied to the motor decreases due to the reduction of the withstand voltage of the switching element, the overcurrent flows when overload occurs.

이에, 본 발명의 실시예들은, 인버터를 하프 브릿지 인버터 회로로 구성하면서, 정류 다이오드 소자 대신 스위칭 소자를 사용하여 입력전원을 정류하고, 과부하 발생시 상기 스위칭 소자를 구동하여 입력전원을 승압시켜줌으로써 모터를 보다 효율적으로 구동할 수 있도록 한 모터 제어 장치를 제공한다.Therefore, the embodiments of the present invention are configured to rectify the input power by using a switching element instead of the rectifying diode element while constituting the inverter as a half bridge inverter circuit, and when the overload occurs, the switching element is driven to boost the input power, Thereby providing a motor control device capable of driving more efficiently.

또한, 본 발명의 실시예들은, 과부하 발생시 전원부에 연결된 인덕터 및 복수의 스위칭 소자를 구동하여서, 입력전원을 승압함과 동시에 과전류의 발생을 방지하고, 또 역률개선(PFC)이 이루어지도록 구현한 모터 제어 장치를 제공한다.In embodiments of the present invention, an inductor connected to a power supply unit and a plurality of switching elements connected to a power supply unit to boost the input power supply, prevent generation of an overcurrent, and perform power factor correction (PFC) Thereby providing a control device.

본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는, 교류전원의 고조파 전류를 저감하고 역률을 보정하는 인덕터와; 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 제1제어신호에 근거하여 상기 스위칭 소자를 구동하여 상기 교류전원을 정류하고, 제2제어신호에 근거하여 상기 스위칭 소자를 구동하여 상기 교류전원을 승압하는 정류/승압부와; 상기 정류/승압부로부터 출력된 직류전원을 평활 및 저장하는 평활부와; 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 제3제어신호에 근거하여 상기 평활부에 저장된 직류전원을 교류전원으로 변환하여서 삼상 모터에 공급하는 인버터부와; 상기 인덕터, 정류/승압부, 평활부, 및 인버터부의 구동을 제어하고, 상기 인버터부의 부하 상태에 따라 상기 제1제어신호, 제2제어신호, 및 제3제어신호 중 어느 하나를 생성하는 제어부를 포함하여 이루어진다.The motor control apparatus according to an embodiment of the present invention includes an inductor for reducing a harmonic current of an AC power source and correcting a power factor; A rectifying / boosting circuit for rectifying the AC power by driving the switching device based on a first control signal, driving the switching device based on a second control signal to boost the AC power, Wealth; A smoothing unit for smoothing and storing the DC power outputted from the rectifying / boosting unit; An inverter unit having a plurality of switching elements, for converting a DC power stored in the smoothing unit into an AC power based on a third control signal and supplying the AC power to the three-phase motor; A control unit for controlling the driving of the inductor, the rectifier / boost unit, the smoothing unit, and the inverter unit and generating one of the first control signal, the second control signal, and the third control signal according to the load state of the inverter unit .

실시예에서, 상기 정류/승압부 및 인버터부는, 각각 네 개의 스위칭 소자를 구비하고, 상기 네 개의 스위칭 소자는 각각 직렬 연결된 한 쌍의 스위칭 소자들이 서로 병렬 연결된 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the rectifying / boosting unit and the inverter unit each include four switching elements, and the four switching elements are formed in a structure in which a pair of switching elements connected in series are connected in parallel to each other.

실시예에서, 상기 정류/승압부는, 상기 제1제어신호가 수신되면 구비된 스위칭 소자를 턴 오프하고, 상기 스위칭 소자에 포함된 프리휠링 다이오드를 통해 상기 교류전원을 정류하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the rectifying / boosting unit turns off the switching element provided when the first control signal is received, and rectifies the AC power through a freewheeling diode included in the switching element.

실시예에서, 상기 정류/승압부는, 상기 제2제어신호가 수신되면 상기 인덕터 및 상기 스위칭 소자를 구동하여 상기 교류전원을 승압하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the rectifying / boosting unit boosts the AC power by driving the inductor and the switching element when the second control signal is received.

실시예에서, 상기 인덕터의 일단은 상기 교류전원을 공급하는 전원부에 접속되고, 상기 인덕터의 타단은 상기 정류/승압부의 중간점에 접속되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, one end of the inductor is connected to the power supply for supplying the AC power, and the other end of the inductor is connected to the intermediate point of the rectifying / boosting unit.

실시예에서, 상기 제어부는, 하나 이상의 접속선을 통해 상기 전원부 및 정류/승압부 사이에 연결되어서, 상기 교류전원의 입력전류를 검출하는 입력전류 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the control unit includes an input current detection unit connected between the power supply unit and the rectifying / boosting unit via one or more connection lines, and detecting an input current of the AC power supply.

실시예에서, 상기 제어부는, 하나 이상의 접속선을 통해 상기 전원부 및 정류/승압부 사이에 연결되어서, 상기 교류전원의 입력전압을 검출하는 입력전압 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the control unit includes an input voltage detecting unit connected between the power supply unit and the rectifying / boosting unit via one or more connection lines and detecting an input voltage of the AC power supply.

실시예에서, 상기 인버터부는, 상기 제3제어신호에 따라 상기 삼상모터에 인가되는 전압 및 전류를 조절하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the inverter unit controls a voltage and a current applied to the three-phase motor in accordance with the third control signal.

실시예에서, 상기 스위칭 소자는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)인 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the switching element is an insulated gate bipolar transistor (IGBT).

실시예에에서, 상기 제어부는, 상기 인버터부측의 과부하 발생시, 상기 제2제어신호를 생성하여 상기 정류/승압부에 제공하고, 상기 정류/승압부는, 상기 제2제어신호에 따라 상기 스위칭 소자를 구동하여서 입력받은 전류의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the control unit generates the second control signal and provides the second control signal to the rectifying / boosting unit when an overload occurs on the inverter unit side, and the rectifying / boosting unit supplies the switching control signal to the rectifying / And controls the flow of the input current.

실시예에서, 상기 제어부는, 상기 정류/승압부에 구비된 스위칭 소자 및 상기 인버터부에 구비된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the control unit independently controls the switching operation of the switching element provided in the rectifying / boosting unit and the switching element provided in the inverter unit.

실시예에서, 상기 평활부는, 상기 정류/승압부 및 인버터부 사이에 서로 병렬연결된 제1캐패시터와 제2캐패시터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the smoothing unit includes a first capacitor and a second capacitor connected in parallel to each other between the rectifying / boosting unit and the inverter unit.

실시예에서, 상기 제어부는, 상기 인버터부로부터 출력된 출력전류 및 출력전압을 이용하여 부하를 검출하는 부하검출수단과; 상기 검출된 부하를 기준 부하값과 비교하여 과부하여부를 판단하는 과부하결정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
In an embodiment, the control unit includes load detecting means for detecting a load using the output current and the output voltage output from the inverter unit; And overload determination means for comparing the detected load with a reference load value to determine whether or not the load is overloaded.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는, 네 개의 스위칭 소자를 구비하고, 부하의 상태에 따른 제어신호에 근거하여 입력전원을 정류하는 제1동작 및 상기 입력전원을 승압 및 제어하는 제2동작 중 어느 하나를 수행하고, 그로부터 출력된 직류전원을 직류 링크 캐패시터에 제공하는 정류/승압부와; 네 개의 스위칭 소자를 구비하고, 제어신호에 따라 상기 스위칭 소자를 구동하여 상기 직류 링크 캐패시터로부터 입력된 직류전원을 교류전원으로 변환하고, 상기 교류전원을 삼상 모터에 제공하는 인버터부와; 상기 정류/승압부 및 인버터부의 구동을 각각 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.A motor control apparatus according to an embodiment of the present invention includes four switching elements, and includes a first operation for rectifying an input power based on a control signal according to a state of a load, and a second operation for boosting and controlling the input power A rectifying / boosting unit that performs any one of the two operations and supplies the DC power outputted from the rectifying / boosting unit to the DC link capacitor; An inverter unit having four switching elements and driving the switching elements according to a control signal to convert DC power inputted from the DC link capacitor into AC power and providing the AC power to the three phase motor; And a control unit for controlling driving of the rectifier / boost unit and the inverter unit, respectively.

실시예에서, 상기 모터 제어 장치는, 상기 정류/승압부와 접속되어, 상기 입력전원의 전압의 역률을 보정하고, 상기 제2동작에 따라 상기 입력전원의 고조파 전류를 저감하는 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the motor control device includes an inductor connected to the rectifying / boosting unit to correct a power factor of a voltage of the input power source and reduce a harmonic current of the input power source according to the second operation .

본 발명의 실시예들에 따른 모터 제어 장치는, 하프 브릿지 형태의 인버터 회로를 구성하면서, 정류 다이오드 소자 대신 4개의 스위칭 소자를 사용하여 입력전원을 정류하고, 과부하가 발생하면 전원부에 구비된 인덕터와 상기 4개의 스위칭 소자를 구동하여 입력전원을 승압시켜줌으로써 스위칭 손실을 줄이면서 동시에 과전류의 발생을 방지하는 효과를 제공한다.The motor control device according to the embodiments of the present invention constitutes an inverter circuit of a half bridge type and rectifies the input power by using four switching elements instead of the rectifying diode element. When an overload occurs, an inductor The four switching elements are driven to boost the input power supply, thereby reducing the switching loss and preventing the occurrence of the overcurrent.

또, 본 발명의 실시예들에 따른 모터 제어 장치는, 과부하 발생시 전원부에 연결된 인덕터 및 구비된 복수의 스위칭 소자를 구동하여서 입력전원을 승압시킬뿐만 아니라 입력전원의 전압의 역률개선(PFC)이 이루어지는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the motor control apparatus according to the embodiments of the present invention not only boosts the input power by driving the inductor connected to the power supply unit and the plurality of switching elements provided when the overload occurs, but also improves the power factor of the input power supply (PFC) Effect can be obtained.

나아가, 본 발명의 실시예들에 따른 모터 제어 장치는, 정류용 스위칭 소자와 모터를 구동하는 인버터용 스위칭 소자의 개수도 각각 4개로 구성하여 회로를 구현함으로써 전체 제작비를 절감시키고 제품 생산을 용이하게 하는 편의성을 제고한다.Further, the motor control apparatus according to the embodiments of the present invention includes the rectifying switching elements and the inverter switching elements for driving the motors, respectively, so that the number of the switching elements is four so that the entire manufacturing cost is reduced and the production of the products is facilitated .

도 1은 일반적인 BLDC 모터 제어 장치의 회로 구성도;
도 2는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 회로 구성도;
도 3은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 구성 블록도이다.1 is a circuit diagram of a general BLDC motor control device;
2 is a circuit configuration diagram of a motor control apparatus according to the present invention;
3 is a block diagram of the configuration of a motor control apparatus according to the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 모터 제어 장치를 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, a motor control apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1을 참조하면, 종래 BLDC 모터 제어 장치는, 전원부(10), 정류부(20), 평활부(30), 인버터부(40), BLDC 모터(50), 및 제어부(60)를 포함하고, 상기 정류부(20)는 4개의 다이오드를 구비하여, 상기 전원부(10)로부터 공급된 교류전원을 정류하여 정류전원을 출력한다. 상기 평활부(30)는 구비된 DC링크 캐패시터를 이용하여 상기 정류전원을 평활 및 저장한다. 상기 인버터부(40)는 6개의 스위칭 소자를 구비하고, 제어부(60)의 구동신호에 따라 평활부(30)에 저장된 직류전원을 인가받아 교류전원으로 변환한 다음 상기 BLDC 모터(50)에 공급한다.1, a conventional BLDC motor control device includes a power supply unit 10, a rectifying unit 20, a smoothing unit 30, an inverter unit 40, a BLDC motor 50, and a control unit 60 The rectifying unit 20 includes four diodes to rectify the AC power supplied from the power supply unit 10 to output rectified power. The smoothing unit 30 smoothes and stores the rectified power using a DC link capacitor. The inverter unit 40 includes six switching elements. The inverter unit 40 receives the DC power stored in the smoothing unit 30 according to the driving signal of the controller 60, converts the DC power into an AC power, and supplies the AC power to the BLDC motor 50 do.

여기서, BLDC 모터(Brushless DC Motor : BLDC)는 일반적으로 스테이터(stator)에 3상의 코일을 감아 회전자계를 형성하고 로터(rotor)에는 영구자석을 부착하여 스테이터에서 형성된 자계와 영구자석의 자계와의 상호작용에 의해 회전력을 얻는 직류모터의 일종이다. 이와 같은 BLDC 모터는 예를 들어, 세탁기, 식기세척기뿐만 아니라, 공기조화기 등 다양한 분야에 사용된다.In general, a brushless DC motor (BLDC) is a brushless DC motor in which a three-phase coil is wound around a stator to form a rotating magnetic field, and a permanent magnet is attached to a rotor to form a magnetic field between the magnetic field of the stator and the magnetic field of the permanent magnet. It is a type of DC motor that obtains rotational force by interaction. Such a BLDC motor is used in various fields such as, for example, washing machines, dishwashers, and air conditioners.

이와 같은 종래 BLDC 모터 제어 장치에 의하면, 인버터부(40)에 포함된 스위칭 소자의 개수가 많아서 전도 손실(conduction loss)과 스위칭 손실(switching loss)이 그만큼 커지게 된다. 이에, 비용절감 및 효율 개선의 목적으로 6개의 스위칭 소자를 4개의 스위칭 소자로 감소시킨 하프 브릿지 인버터가 제안되었다. 이러한 하프 브릿지 인버터의 경우, 인버터부의 스위칭 소자뿐만 아니라 입력전원을 정류하기 위한 정류 다이오드 소자도 절반으로 줄어들게 된다.According to such a conventional BLDC motor control apparatus, the number of switching elements included in the inverter unit 40 is large, so that the conduction loss and the switching loss become large. Accordingly, a half bridge inverter in which six switching elements are reduced to four switching elements for the purpose of cost reduction and efficiency improvement has been proposed. In the case of such a half bridge inverter, not only the switching elements of the inverter section but also the rectifier diode elements for rectifying the input power are reduced to half.

그러나, 하프 브릿지 인버터의 경우, BLDC 모터에 인가되는 3상전압의 벡터 중 한 전압이 평활부의 중성점을 지나 전원부에 연장되어 연결되는 구조로 형성되기 때문에 스위칭 소자에 높은 내전압이 걸리게 되고 그로 인해 스위칭 손실이 여전히 커질 수 밖에 없었다.However, in the case of the half bridge inverter, since a voltage of one of the vectors of the three-phase voltages applied to the BLDC motor is formed to extend from the neutral point of the smoothing portion to the power supply portion, a high withstand voltage is applied to the switching element, I still had to grow bigger.

이에, 상기 하프 브릿지 인버터 구조에서 스위칭 소자에 걸리는 내전압을 줄이기 위해, 모터에 인가되는 3상전압의 벡터중 한 전압을 평활부의 중성점까지만 연결하고 정류 다이오드 소자를 풀 브릿지 인버터의 경우처럼 4개로 구성한 구조를 형성하여 상기한 문제점을 개선할 수 있다. 이러한 모터 제어 장치의 구조에 의하면, 풀 브릿지 인버터에 비해 적은 개수의 스위칭 소자를 사용하면서 스위칭 소자에 걸리는 내전압의 크기가 절반으로 줄어들게 되지만, 그에 따라 입력전압의 약 50%만이 모터에 인가되는 문제가 있다. 즉 스위칭 소자의 내전압 감소로 인해 모터에 인가되는 전압도 그만큼 감소하므로, 과부하 발생시 과전류가 흐르게 되는 문제를 야기한다.In order to reduce the withstand voltage applied to the switching elements in the half bridge inverter structure, one of the vectors of the three-phase voltage applied to the motor is connected to the neutral point of the smoothing part, and the rectifier diode elements are configured as four as in the case of the full bridge inverter The above problems can be solved. According to the structure of such a motor control device, the size of the withstand voltage applied to the switching device is reduced to half by using a small number of switching devices compared to the full bridge inverter, but only about 50% of the input voltage is applied to the motor have. That is, since the voltage applied to the motor decreases due to the reduction of the withstand voltage of the switching element, the overcurrent flows when overload occurs.

이에, 본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 하프 브릿지 형태의 인버터 회로를 그대로 사용하면서, 정류 다이오드 소자 대신에 4개의 스위칭 소자를 사용하여 입력전원을 정류하고, 과부하가 발생하면 상기 4개의 스위칭 소자를 구동하여 입력전원을 승압시켜줌으로써 스위칭 손실을 줄임과 동시에 과전류의 발생을 방지할 수 있다.
The motor control device according to the present invention rectifies the input power by using four switching elements instead of the rectifier diode element while directly using the inverter circuit of the half bridge type and when the overload occurs, So that the switching loss can be reduced and the occurrence of the overcurrent can be prevented.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 회로 구성을 상세히 기술하면 다음과 같다. 상기 모터 제어 장치는, 전원부(100)와, 인덕터(150)와, 정류/승압부(200)와, 평활부(300)와, 인버터부(400)와, 모터(500)와, 제어부(600)를 포함하여 이루어진다. Hereinafter, the circuit configuration of the motor control apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. The motor control apparatus includes a power source unit 100, an inductor 150, a rectifier / boost unit 200, a smoothing unit 300, an inverter unit 400, a motor 500, a controller 600 ).

상기 전원부(100)는, 모터(500)를 구동시키기 위한 교류전원을 상기 정류/승압부(200)에 공급한다. The power supply unit 100 supplies AC power for driving the motor 500 to the rectifying / boosting unit 200.

상기 인덕터(150)는, 상기 전원부(100)로부터 공급되는 교류전원의 고조파 전류를 저감시킨다. 또, 상기 인덕터(150)는 상기 정류/승압부(200)와 함께 상기 교류전원의 전압에 대한 역률보정(PFC)을 수행한다. 여기서, 상기 인덕터(150)의 일단은 교류전원을 공급하는 전원부(100)에 접속되고, 그 타단은 상기 정류/승압부(200)의 중성점에 접속된다. The inductor 150 reduces the harmonic current of the AC power supplied from the power supply unit 100. In addition, the inductor 150 performs power factor correction (PFC) on the voltage of the AC power source together with the rectifying / boosting unit 200. One end of the inductor 150 is connected to the power supply unit 100 for supplying AC power and the other end thereof is connected to the neutral point of the rectifier /

여기서, 상기 인덕터(150)는, 자기를 띤 코어에 권선을 감아서 그 양단에 흐르는 상용 교류전원의 전류값의 변화에 대응하는 전압을 발생시킨다. 또, 상기 인덕터(150)는 역률보정(PFC)을 수행하는데, 이를 위한 인덕터(150)의 인덕턴스는, 일반적으로 권선의 감은 횟수와 권선의 단면적 및 길이에 따라 달라진다. 예를 들어, 교류전원의 전압이 110V인 경우에는 220V 보다 많은 전류를 소모하기 때문에 단면적이 넓은 권선을 사용한 인덕터를 구비하여 역률보정을 수행한다. 그리고 상기 교류전원의 전압이 220V에서는 동일한 역률보정의 특성을 나타내기 위해 110V일때보다 더욱 큰 인덕턴스를 갖는 인덕터를 구비해야 한다.Here, the inductor 150 generates a voltage corresponding to the change in the current value of the commercial AC power flowing at both ends thereof by winding a winding around the magnetic core. In addition, the inductor 150 performs power factor correction (PFC), and the inductance of the inductor 150 for this purpose generally varies depending on the number of windings and the cross-sectional area and length of the windings. For example, when the voltage of the AC power source is 110V, since the current consumes more than 220V, the inductance using the winding having a large cross-sectional area is provided to perform the power factor correction. When the voltage of the AC power source is 220V, in order to exhibit the same power factor correction characteristic, an inductor having a larger inductance than 110V should be provided.

본 발명에 따른 정류/승압부(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 스위칭 소자를 포함하여 구성되며, 상기 4개의 스위칭 소자는 각각 직렬 연결된 한 쌍의 스위칭 소자들이 서로 병렬 연결된 구조로 형성된다. 이때, 상기 스위칭 소자는, 예를 들어 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 'IGBT')일 수 있다. 또는, 상기 스위칭 소자는 MOSFET일 수 있다. 또, 상기 정류/승압부(200)는, 제어부(600)의 제어신호에 따라 상기 스위칭 소자를 구동하여서 교류전원을 정류하거나 또는 교류전원의 전압을 승압한다. 보다 구체적으로, 상기 정류/승압부(200)는, 제1제어신호에 근거하여 상기 스위칭 소자를 구동하여 교류전원을 정류하고, 제2제어신호에 근거하여 상기 스위칭 소자를 구동하여 교류전원을 승압한다. 여기서, 상기 스위칭 소자는 40 KHz 이상의 스위칭 주파수, 즉 고주파로 구동될 수 있다.As shown in FIG. 2, the rectifying / boosting unit 200 according to the present invention includes four switching elements, and the four switching elements have a structure in which a pair of switching elements connected in series are connected in parallel . At this time, the switching element may be, for example, an insulated gate bipolar transistor (IGBT). Alternatively, the switching element may be a MOSFET. The rectifying / boosting unit 200 drives the switching device according to a control signal of the controller 600 to rectify the AC power or increase the voltage of the AC power. More specifically, the rectifying / boosting unit 200 rectifies the AC power by driving the switching device based on the first control signal, drives the switching device based on the second control signal, do. Here, the switching device may be driven at a switching frequency of 40 KHz or more, that is, at a high frequency.

여기서, 상기 제1제어신호는, 인버터부(400)에 정류된 입력전원을 인가하기 위해, 상기 정류/승압부(200)에 구비된 스위칭 소자의 온/오프 동작을 제어하는 제어신호에 해당한다. 또, 상기 제2제어신호는, 인버터부(400)의 과부하 발생시 상기 입력전원의 전압을 승압하기 위해, 상기 정류/승압부(200)에 구비된 스위칭 소자의 온/오프 동작을 제어하는 제어신호에 해당하다.Here, the first control signal corresponds to a control signal for controlling on / off operations of the switching elements provided in the rectifier / boost unit 200 to apply the input power rectified to the inverter unit 400 . The second control signal may be a control signal for controlling the ON / OFF operation of the switching element included in the rectifier / boost unit 200 to increase the voltage of the input power source when the inverter unit 400 is overloaded, Respectively.

상기 제1제어신호 및 제2제어신호에 따른 정류/승압부(200)의 구체적인 동작을 기술하면 다음과 같다. 먼저, 상기 정류/승압부(200)에 상기 제1제어신호가 수신되면, 상기 정류/승압부(200)는 구비된 스위칭 소자를 턴 오프(turn-off)한다. 그에 따라, 상기 정류/승압부(200)는, 구비된 4개의 스위칭 소자에 포함된 프리휠링 다이오드를 통해 전원부(100)로부터 입력된 교류전원을 정류하여 출력한다. 또, 상기 정류/승압부(200)에 상기 제2제어신호가 수신되면, 상기 인덕터(150)와 구비된 스위칭 소자를 구동하여서 상기 교류전원을 승압하여 출력한다.The specific operation of the rectifier / boost unit 200 according to the first control signal and the second control signal will be described below. First, when the first control signal is received in the rectifier / boost unit 200, the rectifier / boost unit 200 turns off the switching device. Accordingly, the rectifying / boosting unit 200 rectifies and outputs the AC power input from the power supply unit 100 through the freewheeling diode included in the four switching elements. Also, when the second control signal is received in the rectifier / boost unit 200, the switching device included in the inductor 150 is driven to boost the AC power.

상기 평활부(300)는, 상기 정류/승압부(200)로부터 출력된 직류전원을 평활화하고 저장한다. 또, 상기 평활부(300)는, 상기 정류/승압부(200)와 인버터부(400) 사이에 서로 병렬연결된 제1캐패시터 및 제2캐패시터를 포함한다.The smoothing unit 300 smoothes and stores the DC power output from the rectifying / boosting unit 200. The smoothing unit 300 includes a first capacitor and a second capacitor connected in parallel between the rectifying / boosting unit 200 and the inverter unit 400.

상기 인버터부(400), 하프 브릿지 형태의 인버터 회로, 즉, 4개의 스위칭 소자로 이루어지며, 상기 4개의 스위칭 소자는 각각 직렬 연결된 한 쌍의 스위칭 소자들이 서로 병렬 연결된 구조로 형성된다. 이때, 상기 스위칭 소자는, 예를 들어 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 'IGBT')일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 스위칭 소자는 MOSFET일 수 있다. The inverter unit 400 includes a half-bridge inverter circuit, that is, four switching elements. The four switching elements are formed in a structure in which a pair of switching elements connected in series are connected in parallel to each other. At this time, the switching element may be, for example, an insulated gate bipolar transistor (IGBT). In another embodiment, the switching element may be a MOSFET.

또, 상기 인버터부(400)는, 제3제어신호에 근거하여 상기 평활부(300)에 저장된 직류전원을 교류전원으로 변환한 다음, 변환된 교류전원을 삼상 모터(500)에 공급한다. 여기서, 상기 제3제어신호는 모터(500)를 구동하는 교류전원을 공급하기 위한 인버터용 스위칭 소자의 온/오프 동작을 제어하는 제어신호에 해당한다. 또, 상기 인버터부(400)는, 상기 제3제어신호에 따라, 삼상모터(500)에 인가될 전압 및 전류를 적절히 조절한다. 즉, 상기 인버터부(400)는, 예를 들어, PWM 구동 신호에 따라 모터(500)를 구동하기 위한 모터구동전압 및 모터구동전류를 삼상 모터(500)에 인가한다.The inverter unit 400 converts the DC power stored in the smoothing unit 300 into an AC power based on the third control signal, and then supplies the converted AC power to the three-phase motor 500. Here, the third control signal corresponds to a control signal for controlling the on / off operation of the switching element for the inverter for supplying the AC power for driving the motor 500. In addition, the inverter unit 400 appropriately adjusts the voltage and current to be applied to the three-phase motor 500 according to the third control signal. That is, the inverter unit 400 applies the motor driving voltage and the motor driving current for driving the motor 500 to the three-phase motor 500, for example, in accordance with the PWM driving signal.

상기 모터(500)는, 예를 들어 회전하지 않고 고정되는 고정자(미도시)와, 회전하는 회전자(미도시)로 구성될 수 있으며, 인버터(400)로부터 교류 전원을 공급받아 회전력을 발생한다. 이와 같이 교류 전원이 모터(500)에 인가되면, 모터(500)의 고정자가 교류 전원을 받아 자기장을 발생한다. 영구자석을 구비한 모터의 경우에는, 고정자에서 발생한 자기장과 회전자에 구비된 영구자석의 자기장이 반발하여 회전자가 회전한다. 그리고 회전자의 회전으로 회전력이 발생된다.The motor 500 may include a stator (not shown) and a rotating rotor (not shown), which are fixed without rotation, for example. The motor 500 receives AC power from the inverter 400 and generates a rotating force . When the AC power source is applied to the motor 500, the stator of the motor 500 receives the AC power to generate a magnetic field. In the case of a motor provided with permanent magnets, the magnetic field generated by the stator and the magnetic field of the permanent magnet provided on the rotor repel each other and the rotor rotates. Rotation force is generated by the rotation of the rotor.

이때, 상기 모터(500)는 도 2에 도시된 바와 같이, 인가되는 3상의 전압 벡터 중 한 전압을 평활부(300)의 상단 직류 링크 캐패시터 및 하단 직류 링크 캐패시터의 중성점에 연결할 수 있다. 그리고 다른 두 전압은 인버터부(400)의 윗단 스위칭 소자와 아랫단 스위칭 소자간의 레그(leg)에 연결할 수 있다.2, the motor 500 may connect one of the three-phase voltage vectors applied to the upper DC link capacitor of the smoothing unit 300 and the neutral point of the lower DC link capacitor. And the other two voltages may be connected to a leg between the upper-stage switching device and the lower-stage switching device of the inverter unit 400. [

상기 제어부(600)는, 상기 인덕터(150), 정류/승압부(200), 평활부(300), 및 인버터부(400)의 구동을 제어한다. 또, 상기 제어부(600)는 상기 인버터부(400)의 부하 상태에 따라 제1제어신호, 제2제어신호, 및 제3제어신호 중 어느 하나의 제어신호를 생성한다. The control unit 600 controls driving of the inductor 150, the rectifier / boost unit 200, the smoothing unit 300, and the inverter unit 400. The controller 600 generates one of a first control signal, a second control signal, and a third control signal according to a load state of the inverter unit 400. [

도 3을 참조하며, 상기 제어부(600)는 입력전류 검출수단과 입력전원 검출수단을 포함할 수 있다. 상기 입력전류 검출수단은, 하나 이상의 접속선을 통해 상기 전원부(100) 및 정류/승압부(200) 사이에 연결되어서 상기 교류전원의 입력전류를 검출한다. 또, 상기 입력전압 검출수단은, 하나 이상의 접속선을 통해서 상기 전원부(100) 및 정류/승압부(200) 사이에 연결되어서 상기 교류전원의 입력전압을 검출한다.Referring to FIG. 3, the controller 600 may include input current detection means and input power detection means. The input current detecting unit is connected between the power supply unit 100 and the rectifier / boost unit 200 through one or more connection lines to detect an input current of the AC power supply. The input voltage detecting unit is connected between the power supply unit 100 and the rectifying / boosting unit 200 through one or more connection lines, and detects an input voltage of the AC power supply.

계속해서 도 3을 참조하면, 상기 제어부(600)는 부하검출수단과 과부하결정수단을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 부하검출수단은 상기 인버터부(400)로부터 출력된 출력전류와 출력전압을 이용하여 모터(500)에 걸리는 부하를 검출한다. 또, 상기 과부하결정수단은, 상기 부하검출수단에 의해 검출된 부하를 미리정해진 기준 부하값과 비교한 결과에 따라 과부하인지를 판단한다.Referring to FIG. 3, the controller 600 may further include a load detecting unit and an overload determining unit. At this time, the load detecting unit detects a load applied to the motor 500 by using the output current and the output voltage output from the inverter unit 400. The overload determining means determines whether or not the load detected by the load detecting means is an overload according to a result of comparing the load detected by the load detecting means with a predetermined reference load value.

나아가, 상기 제어부(600)는, 상기 정류/승압부(200)에 구비된 스위칭 소자와 상기 인버터부(400)에 구비된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 각각 독립적으로 제어한다. 이를 위해, 상기 제어부(600)는 정류/승압부 제어수단(미도시)과 인버터부 제어수단(미도시)을 각각 구비할 수 있다.Further, the control unit 600 independently controls the switching operation of the switching device included in the rectifier / boost unit 200 and the switching device included in the inverter unit 400. To this end, the controller 600 may include rectifier / boost unit control means (not shown) and inverter control means (not shown), respectively.

실시예에서, 모터(500)에 걸리는 부하의 크기가 증가하여 인버터부(400)측에 과부하가 발생하면, 상기 제어부(600)는 제2제어신호를 생성하여 상기 정류/승압부(200)에 제공한다. 그러면, 상기 정류/승압부(200)는, 제2제어신호에 따라 구비된 스위칭 소자를 구동하여서 전원부(100)로부터 입력받은 전류의 흐름을 제어한다. 즉, 과부하로 인한 과전류 발생을 방지하기 위해, 상기 정류/승압부(200)에 구비된 스위칭 소자를 온/오프하여 평활부(300)로 향하는 전류의 경로를 제어한다.
The control unit 600 generates a second control signal and supplies the second control signal to the rectifying / boosting unit 200. The second control signal is supplied to the rectifying / boosting unit 200 when the load on the motor 500 is increased and the inverter unit 400 is overloaded, to provide. Then, the rectifying / boosting unit 200 drives the switching device provided according to the second control signal to control the flow of the current input from the power supply unit 100. That is, in order to prevent the occurrence of an overcurrent due to an overload, the control unit controls the current path to the smoothing unit 300 by turning on / off the switching elements provided in the rectifying / boosting unit 200.

이와 같이, 본 발명에 따라, 4개의 스위칭 소자를 사용하여 입력전원을 정류하는 정류/승압부(200)의 제어 동작과 4개의 스위칭 소자를 사용하여 삼상 모터(500)를 구동하는 인버터부(400)의 제어 동작은 다음과 같다. 먼저 전원부(100)로부터 출력된 교류전원은 인덕터(150)를 지나 정류/승압부(200)에 의해 정류된다. 즉, 상기 정류/승압부(200)는 제어부(600)로부터 수신된 제1제어신호에 따라 4개의 스위칭 소자를 턴 오프하고, 그에 따라 프리휠링 다이오드를 통해 교류전원을 정류하는 제1동작을 수행한다. 그 결과, 정류된 직류전원이 평활부(300)에 충전된다. 구체적으로 상기 직류전원은 평활부(300)의 제1캐패시터와 제2캐패시터에 공급되는데, 제어부(600)의 제어신호에 따라 병렬 연결된 제1캐패시터와 제2캐패시터가 교대로 충전 및 방전을 수행한다. 제어부(600)로부터 모터 구동을 위한 교류전원의 공급 신호가 수신되면, 상기 인버터부(400)는 구비된 4개의 스위칭 소자의 턴 온/턴 오프 동작을 수행한다. 구체적으로, 인버터부(400)에 구비된 4개의 스위칭 소자 중 상단의 스위칭 소자들만 턴 온 상태이면, 평활부(300)의 상단에 위치한 제1캐패시터에 충전된 직류전원이 교류전원으로 변환되어서 모터(500)에 공급되고 평활부(300)의 하단에 위치한 제2캐패시터는 모터(500)에 전원을 공급하지 않는다. 한편, 인버터부(400)에 구비된 4개의 스위칭 소자 중 하단에 위치한 스위칭 소자들만 턴 온 상태이면, 평활부(300)의 하단에 위치한 제2캐패시터에 충전된 직류전원이 교류전원으로 변환되어 모터(500)에 공급되며 평활부(300)의 상단에 위치한 제1캐패시터는 모터(500)에 전원을 공급하지 않는다. 나아가, 인버터부(400)에 구비된 4개의 스위칭 소자가 상하단 교대로 턴 온 상태가 되면, 평활부(300)의 상하단의 제1캐패시터와 제2캐패시터에 충전된 직류전원이 교류전원으로 변환되어서 모터에(500) 공급된다.As described above, according to the present invention, the control operation of the rectifier / boost unit 200 for rectifying the input power using the four switching elements and the control of the inverter unit 400 for driving the three-phase motor 500 using the four switching elements ) Is as follows. First, the AC power outputted from the power supply unit 100 is rectified by the rectifying / boosting unit 200 through the inductor 150. That is, the rectifier / boost unit 200 turns off the four switching elements according to the first control signal received from the controller 600, and performs a first operation of rectifying the AC power through the freewheeling diode do. As a result, the smoothed portion 300 is charged with the rectified DC power. Specifically, the DC power is supplied to the first capacitor and the second capacitor of the smoothing unit 300, and the first capacitor and the second capacitor connected in parallel according to the control signal of the controller 600 alternately perform charging and discharging . When the AC power supply for driving the motor is received from the control unit 600, the inverter unit 400 performs the turn-on / turn-off operations of the four switching elements. Specifically, when only the upper switching elements among the four switching elements provided in the inverter unit 400 are in the on state, the DC power charged in the first capacitor located at the upper end of the smoothing unit 300 is converted into the AC power, The second capacitor provided at the lower end of the smoothing unit 300 does not supply power to the motor 500. Meanwhile, when only the switching elements located at the lower end among the four switching elements provided in the inverter section 400 are turned on, the DC power charged in the second capacitor located at the lower end of the smoothing section 300 is converted into the AC power, The first capacitor, which is supplied to the motor 500 and is located at the upper end of the smoothing unit 300, does not supply power to the motor 500. When the four switching elements provided in the inverter unit 400 are turned on and off alternately, the first and second capacitors of the upper and lower ends of the smoothing unit 300 and the DC power charged in the second capacitor are converted into AC power Is supplied to the motor (500).

한편, 제어부(600)가 소정의 수단을 통해 모터(500)에 걸리는 부하의 크기를 검출한 결과 과부하 상태이면, 전원부(100)로부터 출력되는 입력전류와 입력전압을 를 검출하여 입력전압을 승압하고 입력전류의 경로를 제어한다. 즉, 상기 정류/승압부(200)는 제어부(600)로부터 수신된 제2제어신호에 따라 4개의 스위칭 소자를 각각 턴 온/턴 오프하여, 평활부(300)로의 전류 흐름을 제어함으로써 과전류를 방지하고, 또 상기 제2제어신호에 따라 전원부(100)에 접속된 인덕터(150)와 상기 스위칭 소자의 구동을 통해 입력전압을 승압하는 제2동작을 수행한다. 그 결과, 출력된 직류전원이 평활부(300)에 충전된다. 이후, 상기 전류 및 전압의 흐름과 제어는 상기 기술한 과정과 동일하게 수행된다.
On the other hand, when the control unit 600 detects an overload state as a result of detecting a load applied to the motor 500 through a predetermined means, the control unit 600 detects the input current and the input voltage output from the power supply unit 100 and boosts the input voltage And controls the path of the input current. That is, the rectifying / boosting unit 200 turns on / off the four switching elements respectively according to the second control signal received from the controller 600, and controls the current flow to the smoothing unit 300, And performs a second operation for boosting the input voltage through the driving of the switching element and the inductor 150 connected to the power supply unit 100 according to the second control signal. As a result, the output DC power is charged into the smoothing unit 300. Hereinafter, the flow and control of the current and voltage are performed in the same manner as described above.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 전원부(100)와, 4개의 스위칭 소자를 구비하여서 부하의 상태에 따라 입력전원을 정류하는 제1동작과, 상기 입력전원을 승압하고 및 전류의 흐름을 제어하는 제2동작 중 어느 하나를 수행하고, 그로부터 출력된 직류전원을 직류 링크 캐패시터(300)에 제공하는 정류/승압부(200)와, 4개의 스위칭 소자를 구비하고, 제어신호에 따라 구비된 스위칭 소자를 구동하여서 상기 직류 링크 캐패시터(300)로부터 인가받은 직류전원을 교류전원으로 변환한 다음, 삼상 모터(500)에 제공하는 인버터부(400)를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 정류/승압부(200) 및 인버터부(400)의 구동을 각각 제어하는 제어부(600)는 입력전류 검출수단, 입력전압 검출수단, 부하 검출수단, 및 과부하 결정수단을 포함할 수 있고, 상기 전원부(100)와 정류/승압부(200)와 사이에 접속된 인덕터(150)는 입력전압의 역률을 보정하고, 상기 제2동작에 따라 상기 입력전원의 고조파 전류를 저감하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 본 발명에 따른 모터 제어 장치에 의하면, 하프 브릿지 형태의 인버터 회로를 사용하여 스위칭 소자의 개수는 감소시키면서 동시에 스위칭 손실의 감소하고 과전류의 발생을 방지할 수 있게 된다.
Referring to FIG. 3, the motor control apparatus according to the present invention includes a power supply unit 100, a first operation for rectifying input power according to a state of a load with four switching elements, A rectifying / boosting unit (200) for performing any one of the first operation for controlling the current flow and the second operation for controlling the flow of current, and for supplying the DC power outputted therefrom to the DC link capacitor (300) And an inverter unit 400 for converting the DC power supplied from the DC link capacitor 300 into an AC power and providing the DC power to the three-phase motor 500. The three- The control unit 600 for controlling the driving of the rectifier / boost unit 200 and the inverter unit 400 may include input current detection means, input voltage detection means, load detection means, and overload determination means , An inductor 150 connected between the power supply unit 100 and the rectification / boost unit 200 corrects the power factor of the input voltage and reduces the harmonic current of the input power supply according to the second operation do. As described above, according to the motor control apparatus of the present invention, by using the inverter circuit of the half bridge type, it is possible to reduce the number of switching elements and reduce the switching loss and to prevent the occurrence of the overcurrent.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는, 하프 브릿지 형태의 인버터 회로를 포함하고, 또 정류 다이오드 소자 대신 4개의 스위칭 소자를 사용하여 입력전원을 정류하고, 과부하가 발생하면 상기 4개의 스위칭 소자와 상용 전원측에 구비된 인덕터를 구동하여서 입력전원을 승압시키는 것으로 구현됨으로써 스위칭 손실을 줄임과 동시에 과전류의 발생을 방지할 수 있고, 전압의 역률보정(PFC) 또한 가능하다.As described above, the motor control apparatus according to the embodiment of the present invention includes an inverter circuit in the form of a half bridge, and the input power is rectified by using four switching elements instead of the rectifying diode elements. When an overload occurs The four switching elements and the inductor provided on the commercial power supply side are driven to boost the input power. Thus, it is possible to reduce the switching loss, prevent the occurrence of the overcurrent, and correct the power factor correction (PFC) of the voltage.

100 - 전원부 150 - 인덕터
200 - 정류/승압부 300 - 평활부
400 - 인버터부 500 - 모터
600 - 제어부100 - Power supply 150 - Inductor
200 - rectifying / boosting part 300 - smoothing part
400 - inverter section 500 - motor
600 -

Claims (15)

교류전원의 고조파 전류를 저감하고 역률을 보정하는 인덕터;
복수의 스위칭 소자를 구비하고, 제1제어신호에 근거하여 상기 스위칭 소자를 구동하여서 상기 교류전원을 정류하고, 제2제어신호에 근거하여 상기 스위칭 소자를 구동하여서 상기 교류전원을 승압하는 정류/승압부;
상기 정류/승압부로부터 출력된 직류전원을 평활 및 저장하는 평활부;
복수의 스위칭 소자를 구비하고, 제3제어신호에 근거하여 상기 평활부에 저장된 직류전원을 교류전원으로 변환하고, 변환된 교류전원을 삼상 모터에 공급하는 인버터부; 및
상기 인덕터, 정류/승압부, 평활부, 및 인버터부의 구동을 제어하고, 상기 인버터부의 부하 상태에 따라 상기 제1제어신호, 제2제어신호, 및 제3제어신호 중 어느 하나를 생성하는 제어부를 포함하고,
상기 인덕터의 일단은 상기 교류전원을 공급하는 전원부에 접속되고, 상기 인덕터의 타단은 상기 정류/승압부의 중성점에 접속되는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.An inductor for reducing the harmonic current of the AC power source and correcting the power factor;
A rectifying / boosting circuit for rectifying the AC power by driving the switching device based on a first control signal, driving the switching device based on a second control signal to boost the AC power, part;
A smoothing unit for smoothing and storing the DC power output from the rectifying / boosting unit;
An inverter unit having a plurality of switching elements, for converting a DC power stored in the smoothing unit into an AC power based on a third control signal and supplying the converted AC power to the three-phase motor; And
A control unit for controlling the driving of the inductor, the rectifier / boost unit, the smoothing unit, and the inverter unit and generating one of the first control signal, the second control signal, and the third control signal according to the load state of the inverter unit Including,
Wherein one end of the inductor is connected to a power supply for supplying the AC power, and the other end of the inductor is connected to a neutral point of the rectifying /
Motor control device. 제1 항에 있어서,
상기 정류/승압부 및 인버터부는, 각각 네 개의 스위칭 소자를 구비하고, 상기 네 개의 스위칭 소자는 각각 직렬 연결된 한 쌍의 스위칭 소자들이 서로 병렬 연결된 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the rectifying / boosting unit and the inverter unit each have four switching elements, and the four switching elements are formed in a structure in which a pair of switching elements connected in series are connected in parallel with each other.
Motor control device. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 정류/승압부는, 상기 제1제어신호가 수신되면 구비된 스위칭 소자들을 턴 오프하고, 상기 스위칭 소자에 포함된 프리휠링 다이오드를 통해 상기 교류전원을 정류하는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the rectifying / boosting unit turns off the switching elements provided when the first control signal is received, and rectifies the AC power through a freewheeling diode included in the switching element.
Motor control device. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 정류/승압부는, 상기 제2제어신호가 수신되면 상기 인덕터 및 상기 스위칭 소자를 구동하여서 상기 교류전원을 승압하는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the rectifying / boosting unit boosts the AC power by driving the inductor and the switching element when the second control signal is received.
Motor control device. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 제어부는, 하나 이상의 접속선을 통해 상기 전원부 및 정류/승압부 사이에 연결되어서, 상기 교류전원의 입력전류를 검출하는 입력전류 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control unit includes an input current detection unit connected between the power supply unit and the rectifying / boosting unit via one or more connection lines and detecting an input current of the AC power supply.
Motor control device. 제1 항에 있어서,
상기 제어부는, 하나 이상의 접속선을 통해 상기 전원부 및 정류/승압부 사이에 연결되어서, 상기 교류전원의 입력전압을 검출하는 입력전압 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control unit includes an input voltage detection unit connected between the power supply unit and the rectifying / boosting unit via one or more connection lines to detect an input voltage of the AC power supply.
Motor control device. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 인버터부는, 상기 제3제어신호에 따라, 상기 삼상 모터에 인가되는 전압 및 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the inverter unit adjusts a voltage and a current applied to the three-phase motor in accordance with the third control signal.
Motor control device. 제1 항에 있어서,
상기 스위칭 소자는, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)인 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the switching element is an insulated gate bipolar transistor (IGBT)
Motor control device. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 인버터부측의 과부하 발생시, 상기 제2제어신호를 생성하여 상기 정류/승압부에 제공하고,
상기 정류/승압부는, 상기 제2제어신호에 따라 상기 스위칭 소자를 구동하여서 입력받은 전류의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the control unit generates the second control signal and provides the second control signal to the rectifying / boosting unit when an overload occurs in the inverter unit,
Wherein the rectifying / boosting unit drives the switching device according to the second control signal to control the flow of the input current.
Motor control device. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 정류/승압부에 구비된 스위칭 소자 및 상기 인버터부에 구비된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the control unit independently controls the switching operation of the switching element provided in the rectifying / boosting unit and the switching element provided in the inverter unit,
Motor control device. 제1 항에 있어서,
상기 평활부는, 상기 정류/승압부 및 상기 인버터부 사이에 서로 병렬연결된 제1캐패시터 및 제2캐패시터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the smoothing unit includes a first capacitor and a second capacitor connected in parallel to each other between the rectifying / boosting unit and the inverter unit.
Motor control device. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 인버터부로부터 출력된 출력전류 및 출력전압을 이용하여 부하를 검출하는 부하검출수단; 및
상기 검출된 부하를 기준 부하값과 비교하여 과부하여부를 판단하는 과부하결정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the control unit comprises: load detecting means for detecting a load using an output current and an output voltage output from the inverter; And
And overload determination means for comparing the detected load with a reference load value to determine whether the load is overloaded.
Motor control device. 네 개의 스위칭 소자를 구비하고, 부하의 상태에 따라, 입력전원을 정류하는 제1동작과 상기 입력전원을 승압하고 전류의 흐름을 제어하는 제2동작 중 어느 하나를 수행하고, 그 출력된 직류전원을 직류 링크 캐패시터에 제공하는 정류/승압부와;
네 개의 스위칭 소자를 구비하고, 제어신호에 따라 상기 스위칭 소자를 구동하여 상기 직류 링크 캐패시터로부터 인가받은 직류전원을 교류전원으로 변환하고, 상기 교류전원을 삼상 모터에 제공하는 인버터부와;
상기 정류/승압부 및 인버터부의 구동을 각각 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 정류/승압부와 접속되어, 상기 입력전원의 전압의 역류를 보정하고, 상기 제2동작에 따라 상기 입력전원의 고조파 전류를 저감하는 인덕터를 더 포함하되,
상기 인덕터의 일단은 상기 교류전원을 공급하는 전원부에 접속되고, 상기 인덕터의 타단은 상기 정류/승압부의 중섬점에 접속되는 것을 특징으로 하는,
모터 제어 장치.A first operation for rectifying the input power source and a second operation for boosting the input power source and controlling the flow of the current are performed in accordance with the state of the load, A rectifying / boosting unit for providing a DC link capacitor;
An inverter unit having four switching elements and driving the switching elements according to a control signal to convert DC power supplied from the DC link capacitor to AC power and providing the AC power to the three phase motor;
And a control unit for controlling the driving of the rectifying / boosting unit and the inverter unit, respectively,
And an inductor connected to the rectifying / boosting unit to correct a reverse flow of a voltage of the input power source and to reduce a harmonic current of the input power source according to the second operation,
Wherein one end of the inductor is connected to a power supply for supplying the AC power and the other end of the inductor is connected to a middle point of the rectifying /
Motor control device. 삭제delete
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