KR102201563B1 - Motor driving apparatus and home appliance including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 dc단 커패시터와 인버터 사이에 배치되는 dc단 저항 소자와, dc단 저항 소자에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 검출되는 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 진단 모드에 따라, 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되도록 제어하며, 스위칭 소자의 단락 여부 및 단락 고장이 발생한 스위칭 소자를 정확하게 판별할 수 있다., A motor driving apparatus and a home appliance having the same according to an aspect of the present invention include a DC terminal resistor element disposed between a DC terminal capacitor and an inverter, a current detection unit for detecting a current flowing through the DC terminal resistance element, and the detected current. On the basis of, a control unit for controlling the inverter is provided, and the control unit controls a plurality of upper arm switching elements and lower arm switching elements to be sequentially turned on one by one according to a diagnosis mode, and whether a switching element is short-circuited and a short circuit failure occurs. The device can be accurately identified.,
Description
본 발명은 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모터 및 인버터의 고장 여부 및 고장 위치를 간단하게 파악할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.The present invention relates to a motor driving device and a home appliance having the same, and more particularly, to a motor driving device capable of simply determining whether or not a motor and an inverter has a fault and a fault location, and a home appliance having the same.
홈 어플라이언스(home appliance)는, 사용자 편의를 위해 사용되는 기기이다. 또한, 가정이나 사무실 등의 소정 공간에서 사용되는 공기조화기, 세탁기 냉장고 등 홈 어플라이언스들은 각각 사용자의 조작에 따라 고유한 기능과 동작을 수행한다.A home appliance is a device used for user convenience. In addition, home appliances such as air conditioners, washing machines and refrigerators used in predetermined spaces such as homes and offices each perform unique functions and operations according to user manipulation.
한편, 모터 구동 장치는, 회전 운동을 하는 회전자와 코일이 감긴 고정자를 구비하는 모터를 구동하기 위한 장치이며, 특히, 홈 어플라이언스 내의 모터를 구동하기 위해 사용될 수 있다.On the other hand, the motor driving device is a device for driving a motor having a rotor for rotational motion and a stator wound around a coil, and in particular, can be used to drive a motor in a home appliance.
한편, 모터 구동 장치는, 모터 구동을 위해, 교류 전원을 출력하는 인버터가 필수적으로 필요하다.On the other hand, the motor driving apparatus essentially needs an inverter that outputs AC power to drive the motor.
인버터는, 다양한 주파수의 교류 전원을 출력할 수 있으며, 특히, 모터 부하에 대응하여, 동작할 수 있다.The inverter can output AC power of various frequencies, and in particular, can operate in response to a motor load.
그러나 다양한 부하에 대응하여, 인버터 동작시, 인버터의 복수의 스위칭 소자 중 어느 일부가 단선, 또는 단락될 가능성이 높다.However, in response to various loads, there is a high possibility that some of the plurality of switching elements of the inverter are disconnected or short-circuited during operation of the inverter.
한편, 인버터의 고장시, 계속하여 구동할 경우, 인버터 주변의 회로는 물론, 모터 등에도 영향을 미치게 된다.On the other hand, when the inverter fails and continues to be driven, not only the circuit around the inverter but also the motor is affected.
또한, 다양한 부하에 대응하여, 인버터 동작시, 인버터는 물론, 모터의 권선 중 일부가 단선 또는 단락될 가능성이 높다.In addition, in response to various loads, there is a high possibility that some of the windings of the motor as well as the inverter are disconnected or shorted during operation of the inverter.
따라서, 간편하게 인버터, 모터의 고장 여부를 판단하는 방안에 대한 연구가 수행되고 있다.Therefore, research is being conducted on a method of simply determining whether an inverter or a motor fails.
예를 들어, 선행 문헌 1(한국 공개특허공보 10-2004-0084078호, 공개일자 2004년 10월 06일)은 스위치 중 1개씩 도통시켜서 스위치에 문제가 없는지 판단 후 2개의 스위치를 구동하여 지락 발생 여부를 판별하고 있다. 이러한 방법은, 인버터 개방 고장 및 모터의 상태는 판별할 수 없는 한계가 있고, 스위치를 켰을 때 모든 상의 전류 정보를 필요로 하기 때문에 1 션트 방식의 인버터에서는 적용이 불가능하는 한계가 있었다.For example, prior document 1 (Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-0084078, publication date October 06, 2004) causes one of the switches to be turned on to determine whether there is a problem with the switch, and then drive two switches to cause a ground fault. Is determining whether or not. This method has a limit in which the inverter open fault and the state of the motor cannot be determined, and since current information of all phases is required when the switch is turned on, there is a limit that cannot be applied in a single shunt type inverter.
본 발명의 목적은, 모터, 인버터의 고장 여부, 고장 종류 및 위치를 간단하게 파악할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a motor driving device and a home appliance having the same, which can simply determine whether a motor or an inverter has a failure, the type and location of the failure.
본 발명의 목적은, 모터와 인버터의 고장 종류 및 위치를 정확하게 파악하여 고장 진단에 소용되는 시간과 비용을 절감할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a motor driving device and a home appliance having the same, which can reduce time and cost used for fault diagnosis by accurately identifying the types and locations of faults of a motor and an inverter.
본 발명의 목적은, 모터와 인버터의 고장 종류 및 위치를 정확하게 파악하여 동시 교체로 인한 비용 상승을 방지할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a motor driving device capable of preventing an increase in cost due to simultaneous replacement by accurately identifying the types and locations of failures of a motor and an inverter, and a home appliance having the same.
본 발명의 목적은, 모터 상수를 간단하고 정확하게 추정할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a motor driving device capable of simply and accurately estimating a motor constant and a home appliance having the same.
본 발명의 목적은, 정확하게 추정된 모터 상수를 이용하여, 모터를 안정적으로 구동할 수 있는 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a motor driving device capable of stably driving a motor by using an accurately estimated motor constant, and a home appliance having the same.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 인버터 스위칭 상태에 따라 상이한 전류 도통 경로 및 전류 정보를 이용하여 인버터 및 모터의 고장 상태를 정확하게 판별할 수 있다.In order to achieve the above or other objects, the motor driving apparatus according to an aspect of the present invention and a home appliance having the same can accurately determine the fault state of the inverter and the motor using different current conduction paths and current information according to the inverter switching state. I can.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 dc단 커패시터와 인버터 사이에 배치되는 dc단 저항 소자와, dc단 저항 소자에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 검출되는 전류에 기초하여, 인버터를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 진단 모드에 따라, 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되도록 제어하며, 스위칭 소자의 단락 여부 및 단락 고장이 발생한 스위칭 소자를 정확하게 판별할 수 있다., In order to achieve the above or other objects, a motor driving apparatus and a home appliance having the same according to an aspect of the present invention detect a DC terminal resistance element disposed between a DC terminal capacitor and an inverter, and a current flowing through the DC terminal resistance element. A current detection unit and a control unit for controlling the inverter based on the detected current are provided, and the control unit controls a plurality of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements to be sequentially turned on one by one according to the diagnosis mode, and It is possible to accurately determine whether there is a short circuit and the switching element in which the short circuit fault occurred.
제어부는 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되었을 때, 검출되는 전류가 영전류(zero-current)가 아닌 경우에 턴 온 되지 않은 스위칭 소자에 대해 단락(short)으로 판정함으로써, 스위칭 소자의 단락 여부를 정확하게 판별할 수 있다.When any one of the switching elements is turned on, the control unit determines whether the switching element is shorted by determining whether the switching element is shorted if the detected current is not zero-current. Can be accurately identified.
제어부는, 상기 검출되는 전류가 영전류가 아닌 경우에, 턴온된 스위칭 소자와 동일한 상의 다른 스위칭 소자에 대해 단락으로 판정할 수 있다.When the detected current is not the zero current, the control unit may determine that another switching element in the same phase as the turned-on switching element is shorted.
제어부는, 상기 인버터 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온하기 위해, 고정 듀티의 스위칭 제어 신호를 상기 인버터에 출력하도록 제어할 수 있다.The control unit may control to output a fixed duty switching control signal to the inverter in order to turn on only one switching element in the inverter.
제어부는 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되었을 때, 전류 검출부에서 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에 인버터 내의 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어하여, 인버터의 단선 고장, 모터의 고장 여부를 판별할 수 있다.The control unit controls to turn on only the three switching elements in the inverter when the plurality of upper and lower arm switching elements are sequentially turned on one by one, and the currents detected by the current detection unit are all zero currents, thereby causing a breakdown of the inverter. , It is possible to determine whether the motor is broken.
제어부는, 상기 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에, 상기 인버터 내의 다른 상의 스위칭 소자들로 조합된 세 개의 스위칭 소자만 순차적으로 턴 온되도록 제어할 수 있다. When all of the detected currents are zero current, the controller may control to sequentially turn on only three switching elements combined with switching elements of different phases in the inverter.
이 경우에, 상기 제어부는, 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 두 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 한 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되거나 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 한 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 두 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어할 수 있다.In this case, the control unit is, the upper arm switching element of two phases and the lower arm switching element of the other phase of the plurality of upper arm switching elements are turned on, or the upper arm switching element of one phase of the plurality of upper arm switching elements and the lower arm switching element of the other two phases Can be controlled to turn on.
제어부는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류인 경우에, 턴 온된 스위칭 소자 중 적어도 하나의 스위칭 소자에 대해 단선(open)으로 정확하게 판정할 수 있다.The control unit, when only the three switching elements are turned on, when the detected current is not a constant positive level current and is a zero current, the at least one switching element among the turned-on switching elements is disconnected. You can accurately judge.
또한, 제어부는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류도 아닌 경우에, 상기 모터의 권선 중 적어도 하나에 대해 단락(short)으로 정확하게 판정할 수 있다.In addition, when only the three switching elements are turned on, when the detected current is not a constant positive level current and is not a zero current, the control unit causes a short to at least one of the windings of the motor. You can accurately judge.
한편, 제어부는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류인 경우에, 상기 모터의 파라미터들을 추정하고, 상기 추정된 파라미터들이 정상 수치가 아닌 경우에 모터 고장으로 판정할 수 있다.Meanwhile, when only the three switching elements are turned on, the controller estimates the parameters of the motor when the detected current is a certain amount of level current, and when the estimated parameters are not normal values, the motor It can be determined as a failure.
제어부는, 상기 모터의 저항, 인덕턴스, 및, 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.The controller may estimate resistance, inductance, and back EMF parameters of the motor.
이를 위해, 상기 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출되는 전류가 상승 후 하강하도록 소정 펄스 전압을 인가하고, 상기 전류 검출부에서 검출되는 전류의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다.To this end, the controller may apply a predetermined pulse voltage so that the current detected by the current detection unit rises and then falls, and estimates the inductance parameter based on a change amount of the current detected by the current detection unit.
이 경우에, 상기 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출되는 전류가 하강하는 구간에서의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다.In this case, the control unit may estimate the inductance parameter based on a change amount in a section in which the current detected by the current detection unit falls.
또한, 상기 제어부는, 직류 전류를 상기 모터에 인가되도록 제어하고, 상기 직류 전류에 대응하여 상기 출력 전류 검출부에서 검출된 검출 전류를 기초로, 상기 모터의 저항 파라미터를 연산할 수 있다.In addition, the controller may control a DC current to be applied to the motor, and calculate a resistance parameter of the motor based on the detected current detected by the output current detector in response to the DC current.
상기 제어부는, 상기 모터의 회전자의 축을 어느 한 상의 고정자에 정렬시키는 구간에서, 제1 레벨의 직류 전류와 상기 제1 레벨과 다른 레벨의 제2 레벨의 직류 전류가 상기 모터에 인가되도록 제어할 수 있다.The control unit controls the first level of DC current and the second level of DC current of a level different from the first level to be applied to the motor in a section in which the axis of the rotor of the motor is aligned with the stator of any one phase. I can.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 온도 감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 온도 감지부에서 감지된 온도에 기초하여 상기 모터의 저항 파라미터를 보정할 수 있다.In order to achieve the above or other objects, the motor driving apparatus according to an aspect of the present invention and a home appliance including the same further include a temperature sensing unit, and the control unit may include the motor based on the temperature sensed by the temperature sensing unit. The resistance parameter of can be corrected.
한편, 상기 제어부는, 상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다. 이 경우에, 상기 제어부는, 상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터의 추정값을 이용하여 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.Meanwhile, the controller may estimate the back EMF parameter after estimating the resistance parameter and the inductance parameter of the motor. In this case, the controller may estimate the back EMF parameter by using the estimated value of the resistance parameter and the inductance parameter of the motor.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 모터를 가속시키고, 상기 모터의 속도가 기준 속도에 도달하면 상기 역기전력 파라미터를 추정함으로써, 더욱 정확하게 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.More preferably, the controller accelerates the motor after estimating the resistance parameter and the inductance parameter of the motor, and estimates the back EMF parameter when the speed of the motor reaches a reference speed, thereby more accurately estimating the back EMF parameter. can do.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 모터, 인버터의 고장 여부, 고장 종류 및 위치를 간단하게 파악할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to simply determine whether a motor or an inverter has a failure, and the type and location of the failure.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 모터와 인버터의 고장 종류 및 위치를 정확하게 파악하여 고장 진단에 소용되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to reduce time and cost used for fault diagnosis by accurately identifying the types and locations of faults of the motor and the inverter.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 모터와 인버터의 고장 종류 및 위치를 정확하게 파악하여 동시 교체로 인한 비용 상승을 방지할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to prevent an increase in cost due to simultaneous replacement by accurately grasping the type and location of a failure of a motor and an inverter.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 모터 상수를 간단하고 정확하게 추정할 수 있게 된다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to estimate the motor constant simply and accurately.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 정확하게 추정된 모터 상수를 이용하여, 모터를 안정적으로 구동할 수 있다.Further, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to stably drive the motor by using the accurately estimated motor constant.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, other various effects will be directly or implicitly disclosed in the detailed description according to the embodiments of the present invention to be described later.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
도 2는 도 1의 모터 구동 장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 3은 도 2의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 4는 출력 전류 검출부의 일예를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 출력 전류 검출부의 일예를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 7a 내지 도 12c는 도 6의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 14 내지 도 16은 도 13의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 일예인 공기조화기를 도시한 도면이다.
도 18은 도 17의 실외기와 실내기의 개략도이다.1 illustrates an example of an internal block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of an internal circuit diagram of the motor driving apparatus of FIG. 1.
3 is an internal block diagram of the inverter controller of FIG. 2.
4 is a diagram illustrating an example of an output current detection unit.
5 is a diagram illustrating an example of an output current detection unit of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a flow chart showing a method of operating a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
7A to 12C are views referenced for explaining the operation method of FIG. 6.
13 is a flow chart illustrating a method of operating a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
14 to 16 are views referenced for explaining the operation method of FIG. 13.
17 is a view showing an air conditioner that is an example of a home appliance according to an embodiment of the present invention.
18 is a schematic diagram of the outdoor unit and the indoor unit of FIG. 17.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments and may be modified in various forms.
한편, 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.Meanwhile, the suffixes "module" and "unit" for the constituent elements used in the following description are given in consideration of only 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.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.In addition, in this specification, terms such as first and second may be used to describe various elements, but these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)는, 모터 구동부로 명명할 수도 있다.Meanwhile, the
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 내부 블록도의 일예를 예시하고, 도 2는 도 1의 모터 구동 장치의 내부 회로도의 일예이다.1 illustrates an example of an internal block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an example of an internal circuit diagram of the motor driving apparatus of FIG. 1.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)는, 센서리스(sensorless) 방식으로 모터를 구동하기 위한 것으로서, 인버터(420), 인버터 제어부(430), 온도 감지부(232), 메모리(270)를 포함할 수 있다.Referring to the drawings, the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)는, 컨버터(410), dc단 전압 검출부(B), dc단 커패시터(C), 출력 전류 검출부(Edc)를 포함할 수 있다. 또한, 모터 구동 장치(220)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.In addition, the
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)는, dc단 커패시터(C)와 인버터 사이에 배치되는 1개의 dc단 저항 소자(Rdc)를 이용하여 상전류를 검출할 수 있다.The
이때, 인버터 제어부(430)는, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 인버터(420) 내의 스위칭 소자를 제어한다. In this case, the
이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 1개의 dc단 저항 소자(Rdc)를 이용하여, 순차적으로 검출되는 상전류 정보를 수신하고, 이에 기초하여, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 인버터(420) 내의 스위칭 소자를 제어할 수 있다.To this end, the
한편, 1개의 dc단 저항 소자(Rdc)를 사용하는 경우, 순차적으로 상전류를 검출하여야 하므로, 모터(230), 인버터(420)의 고장시, 고장 여부 및 고장 위치를 파악하기가 용이하지 않다.On the other hand, in the case of using one DC terminal resistance element (Rdc), since the phase current must be sequentially detected, it is not easy to determine whether the
이에 본 발명에서는, 1개의 dc단 저항 소자(Rdc)를 포함하는 모터 구동 장치(220)에 있어서 모터(230), 인버터(420)의 고장 여부 및 고장 위치를 간단하게 파악할 수 있는 방안을 제시한다.Accordingly, in the present invention, in the
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220) 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, dc단 커패시터(C)와, 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 모터(230)에 출력하는 인버터(420)와, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되는 dc단 저항 소자(Rdc)와, dc단 저항 소자(Rdc)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(Edc)와, 검출된 전류에 기초하여, 인버터(420)를 제어하는 인버터 제어부(430)를 구비한다.To this end, the
그리고, 인버터 제어부(430)는, 진단 모드에 따라, 인버터(420) 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어하고, 검출되는 전류(Idc)의 레벨에 기초하여 스위칭 소자에 대해 단락(short)으로 판정할 수 있다. 이에 따라, dc단 저항 소자(Rdc)를 구비하는 모터 구동 장치(220)에 있어서 인버터(420)의 고장 여부 및 고장 위치를 간단하게 파악할 수 있게 된다. In addition, the
인버터 제어부(430)는, 진단 모드에 따라, 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되도록 제어하며, 스위칭 소자의 단락 여부 및 단락 고장이 발생한 스위칭 소자를 정확하게 판별할 수 있다., The
인버터 제어부(430)는, 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되었을 때, 검출되는 전류가 영전류(zero-current)가 아닌 경우에 턴 온 되지 않은 스위칭 소자에 대해 단락(short)으로 판정함으로써, 스위칭 소자의 단락 여부를 정확하게 판별할 수 있다.When any one of the switching elements is turned on, the
인버터 제어부(430)는, 상기 검출되는 전류가 영전류가 아닌 경우에, 턴온된 스위칭 소자와 동일한 상의 다른 스위칭 소자에 대해 단락으로 판정할 수 있다.When the detected current is not the zero current, the
인버터 제어부(430)는, 상기 인버터(420) 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온하기 위해, 고정 듀티의 스위칭 제어 신호를 상기 인버터(420)에 출력하도록 제어할 수 있다.The
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)의 인버터 제어부(430)는, 진단 모드에 따라, 인버터(420) 내의 세 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어하고, 검출되는 전류(Idc)의 레벨에 기초하여 적어도 하나의 스위칭 소자에 대해 단선(open)으로 판정하거나 모터(230)의 권선 단락(short)으로 판정할 수 있다. In addition, the
인버터 제어부(430)는, 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되었을 때, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에 인버터(420) 내의 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어하여, 인버터(420)의 단선 고장, 모터(230)의 고장 여부를 판별할 수 있다.The
인버터 제어부(430)는, 상기 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에, 상기 인버터(420) 내의 다른 상의 스위칭 소자들로 조합된 세 개의 스위칭 소자만 순차적으로 턴 온되도록 제어할 수 있다. When the detected currents are all zero currents, the
이 경우에, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 두 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 한 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되거나 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 한 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 두 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어할 수 있다.In this case, the
상기 인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류인 경우에, 턴 온된 스위칭 소자 중 적어도 하나의 스위칭 소자에 대해 단선(open)으로 정확하게 판정할 수 있다.When only the three switching elements are turned on, the
또한, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류도 아닌 경우에, 상기 모터의 권선 중 적어도 하나에 대해 단락(short)으로 정확하게 판정할 수 있다.In addition, the
한편, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류인 경우에, 상기 모터의 파라미터들을 추정하고, 상기 추정된 파라미터들이 정상 수치가 아닌 경우에 모터 고장으로 판정할 수 있다.Meanwhile, when only the three switching elements are turned on, the
상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터의 저항, 인덕턴스, 및, 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.The
이를 위해, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 상승 후 하강하도록 소정 펄스 전압을 인가하고, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다.To this end, the
이 경우에, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 하강하는 구간에서의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다.In this case, the
또한, 상기 인버터 제어부(430)는, 직류 전류를 상기 모터(230)에 인가되도록 제어하고, 상기 직류 전류에 대응하여 상기 출력 전류 검출부(Edc)에서 검출된 검출 전류를 기초로, 상기 모터(230)의 저항 파라미터를 연산할 수 있다.In addition, the
상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 회전자의 축을 어느 한 상의 고정자에 정렬시키는 구간에서, 제1 레벨의 직류 전류와 상기 제1 레벨과 다른 레벨의 제2 레벨의 직류 전류가 상기 모터(230)에 인가되도록 제어할 수 있다.In the section in which the axis of the rotor of the
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 모터 온도를 감지하는 온도 감지부(232)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 감지부(232)는 고정자 저항의 온도를 센싱하는 온도 센서를 구비할 수 있다.In order to achieve the above or other objects, the motor driving apparatus and the home appliance including the same according to an aspect of the present invention may further include a
열에 따라 가변되는 저항 특성을 고려하여, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 온도 감지부(232)에서 감지된 온도에 기초하여 상기 모터(230)의 저항 파라미터를 보정함으로써, 더욱 정확하게 저항값을 추정할 수 있다.In consideration of the resistance characteristic that varies according to heat, the
한편, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다. 이 경우에, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터의 추정값을 이용하여 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.Meanwhile, the
더욱 바람직하게는, 상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 모터(230)를 가속시키고, 상기 모터(230)의 속도가 기준 속도에 도달하면 상기 역기전력 파라미터를 추정함으로써, 더욱 정확하게 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.More preferably, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)의 인버터 제어부(430)는, 진단 모드에 따라, 모터(230)의 파라미터를 추정하여 기설정된 기준값과 비교하여 모터(230)의 고장 여부를 간단하게 파악할 수 있게 된다. Meanwhile, the
인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 파라미터를 추정한 후 메모리(270)에 저장된 기준값과 비교하여 모터(230)의 고장 여부를 판정할 수 있다.After estimating a parameter of the
메모리(270)는, 모터 구동 장치(220) 제어에 필요한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(270)는, 모터(230) 상수의 정상 범위에 대응하는 기준값들이 저장할 수 있다. 또한, 메모리(270)는, 인버터 제어부(430)에서 연산된 모터 상수에 대한 정보를 저장할 수 있다. 다른 예로 메모리(270)는, 모터 정렬 구간 및 인덕턴스 연산 구간에 대한 정보를 저장할 수 있다. The
인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 파라미터를 추정한 후 메모리(270)에 저장된 기준값과 비교하여 모터(230)의 고장 여부를 판정할 수 있다.After estimating a parameter of the
다른 예로 메모리(270)는, 모터 설정값들을 저장할 수 있다. 여기서, 모터 설정값들은, 전류 제한치, 속도 게인, 전류 게인, 모터(230)의 속도 상승 기울기 또는 모터(230)의 속도 하강 기울기를 포함할 수 있다. As another example, the
한편, 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 파라미터를 추정한 후 메모리(270)에 저장된, 판별된 모터(230)의 대응하는 모터 설정값을 이용하여, 모터(230)를 구동하도록 제어할 수 있다..On the other hand, the
한편, 모터(230)는 부하(231)를 구동시킬 수 있다. 부하(231)는 홈 어플라이언스의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 부하(231)는, 공기조화기의 압축기, 팬 등일 수 있고, 세탁기의 세탁조일 수 있다. Meanwhile, the
이하에서는, 도 1, 및 도 2의 모터 구동 장치(220) 내의 각 구성 유닛들의 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of each of the constituent units in the
리액터(L)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다. A reactor (L) is disposed between the commercial AC power source (405, v s) and the
입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.The input current detection unit A can detect an input current i s input from the commercial
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다. The
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다. For example, in the case of single-phase AC power, four diodes may be used in the form of a bridge, and in the case of three-phase AC power, six diodes may be used in the form of a bridge.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. On the other hand, as the
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.When the
dc단 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. The dc terminal capacitor C smooths the input power and stores it. In the drawing, one device is illustrated as a dc terminal capacitor C, but a plurality of devices are provided to ensure device stability.
한편, 도면에서는, 컨버터(410)의 출력단에 접속되는 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않고, 직류 전원이 바로 입력될 수도 있다., 예를 들어, 태양 전지로부터의 직류 전원이 dc단 커패시터(C)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.Meanwhile, in the drawing, it is illustrated that it is connected to the output terminal of the
한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다. Meanwhile, since DC power is stored at both ends of the DC terminal capacitor C, it may be referred to as a dc terminal or a dc link terminal.
dc단 전압 검출부(B)는 dc단 커패시터(C)의 양단인 dc단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.The dc terminal voltage detector B may detect the dc terminal voltage Vdc, which is both ends of the dc terminal capacitor C. To this end, the dc terminal voltage detection unit B may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected dc voltage Vdc may be input to the
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(230)에 출력할 수 있다. The
인버터(420)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. In the
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(230)에 출력되게 된다. The switching elements in the
인버터 제어부(430)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류 검출부에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.The
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력 전류 검출부에서 검출되는 출력전류(io)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 3를 참조하여 후술한다.The
출력 전류 검출부는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되는 dc단 저항 소자(Rdc)를 이용하여, 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. The output current detection unit detects an output current i o flowing between the three-
특히, 출력 전류 검출부는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 순차적으로 검출할 수도 있다.In particular, the output current detector may sequentially detect the output currents (ia, ib, ic) of each phase.
이를 위해, 출력 전류 검출부는, CT(current trnasformer) 등을 구비할 수 있다.To this end, the output current detector may be provided with a CT (current trnasformer) or the like.
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)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 병행하여 기술할 수도 있다. The detected output current i o may be applied to the
한편, 삼상 모터(230)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. Meanwhile, the three-
이러한 모터(230)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. Such a
도 3은 도 2의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.3 is an internal block diagram of the inverter controller of FIG. 2.
도 3을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(310), 속도 연산부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 및 스위칭 제어신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(Edc)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic) 또는 추정된 전류를 이용하여, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환할 수 있다.The
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. Meanwhile, the
속도 연산부(320)는, 축변환부(310)에서 축변화된 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)에 기초하여, 연산된 위치()와 연산된 속도()를 출력할 수 있다.The speed calculation unit 320 is based on the two-phase current (iα, iβ) of the stationary coordinate system axis-changed by the
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()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. On the other hand, the current
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.Meanwhile, the current
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, 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.Next, the voltage
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(350)에 입력된다.On the other hand, the generated d-axis and q-axis voltage command values (v * d and v * q ) are input to the
축변환부(350)는, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치()와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The
먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치()가 사용될 수 있다.First, the
그리고, 축변환부(350)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
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. The switching control
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 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 by a gate driver (not shown) and may be input to the gate of each switching element in the
한편, 상술한 바와 같이, 모터 구동 장치(220)는, 인버터(420) 제어를 통하여, 모터(230)를 구동하는 벡터(vector) 제어를 하기 위해서, 모터(motor)에 흐르는 츨력 전류(io), 특히, 상전류(Phase current)를 감지하는 것이 필수적이다. On the other hand, as described above, the
인버터 제어부(430)는, 감지된 상전류를 이용하여, 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340)를 이용하여, 모터(230)를, 원하는 속도와 토크(torque)로 제어할 수 있게 된다.The
도 4는 출력 전류 검출부의 일예를 예시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of an output current detection unit.
도면을 참조하면, 도 4의 출력 전류 검출부(Ex)는, 모터(230)에 흐르는 3 상전류(a,b,c 상전류) 중 a 상전류와, c 상전류의 센싱을 위해, 2개의 전류 센서(CSa,CSc)를 구비하는 것을 예시한다. Referring to the drawing, the output current detection unit Ex of FIG. 4 includes two current sensors CSa for sensing a phase current and c phase current among three phase currents (a, b, c phase currents) flowing through the
한편, b 상 전류는, 3상의 전류의 합이 0이라는 조건을 이용하여, 연산될 수 있다.Meanwhile, the b-phase current may be calculated using a condition that the sum of the three-phase currents is 0.
한편, 이러한 도 4의 방식 보다, 도 5와 같이, 1개의 dc단의 저항 소자를 이용하여 모터 전류를 센싱하는 방식이, 제조 비용이 저감되며, 설치가 용이하다는 장점이 있다.On the other hand, compared to the method of FIG. 4, as shown in FIG. 5, a method of sensing the motor current using a resistor element of one dc terminal has advantages in that manufacturing cost is reduced and installation is easy.
이에 따라, 본 발명에서는, 도 5와 같은, 1 션트(shunt) 저항 소자를 이용하여, 모터 전류를 센싱하는 방안을 중심으로 기술한다.Accordingly, in the present invention, a method of sensing a motor current using a single shunt resistor element as shown in FIG. 5 will be described.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 출력 전류 검출부의 일예를 예시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of an output current detection unit of a motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 출력 전류 검출부(Edc)는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되는 dc단 저항 소자(Rdc)를 구비할 수 있다.Referring to the drawings, the output current detector Edc may include a dc terminal resistance element Rdc disposed between the dc terminal capacitor C and the
인버터 제어부(430)는, dc단 저항 소자(Rdc)에 흐르는 전류에 기초하여, 모터(230)에 흐르는 전류를 연산하고, 연산된 모터 전류에 기초하여 인버터(420)를 제어할 수 있다.The
도면과 같이, dc단 저항 소자(Rdc)를 이용한, 전류 획득 방법을 션트(shunt) 알고리즘이라 한다. As shown in the figure, a current acquisition method using a dc terminal resistance element (Rdc) is called a shunt algorithm.
션트(shunt) 알고리즘은, 션트 저항 소자의 위치와 개수에 따라 1-션트(shunt), 2-션트(shunt), 3-션트(shunt)로 구분되는데, 본 발명에서는 1-션트(shunt) 방식에 대해 기술한다.The shunt algorithm is classified into 1-shunt, 2-shunt, and 3-shunt, depending on the location and number of shunt resistor elements.In the present invention, the 1-shunt method Describe about
이러한 1-션트(shunt) 방식에 따르면, 모터(230)에 흐르는 3 상전류(a,b,c 상전류)를, dc단에 배치되는, 하나의 션트(shunt) 저항 소자만으로 획득한다.According to this one-shunt method, three-phase currents (a, b, c phase currents) flowing through the
따라서, 도 4에 비해, 전류 센서를 줄일 수 있고, 2-션트(shunt), 3-션트(shunt) 방법에 비해, 전압 증폭기, A/D 포트 등의 주변 회로를 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 모터 구동 장치(220)의 제조 비용 및 부피가 감소하는 등의 많은 장점이 있다.Therefore, compared to FIG. 4, the current sensor can be reduced, and compared to the 2-shunt and 3-shunt method, peripheral circuits such as a voltage amplifier and an A/D port can be reduced. In addition, there are many advantages, such as reduction in manufacturing cost and volume of the
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치(220)는, dc단 커패시터와 인버터 사이에 배치되는 1개의 dc단 저항 소자를 이용하여 상전류를 검출한다.The
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작방법을 나타내는 순서도이고, 도 7a 내지 도 12c는 도 6의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.6 is a flowchart illustrating a method of operating a motor driving apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 7A to 12C are views referenced for explaining the operation method of FIG. 6.
인버터 제어부(430)는, 전원 온시, 또는 사용자 입력에 따라, 진단 모드를 수행하도록 제어할 수 있다. 이때의 진단 모드는, 모터(230) 및 인버터(420) 등을 보호하기 위한 것으로서, 특히, 모터(230), 인버터(420)의 고장 유무, 고장 위치 등을 판정하기 위해 수행될 수 있다.The
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 모터 구동시, 진단 모드가 수행되도록 제어할 수 있다.Accordingly, when the motor is driven, the
도 6을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 진단 모드 시작에 따라, 인버터(420) 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어할 수 있다(S610). Referring to FIG. 6, the
예를 들어, 인버터 제어부(430)는, 인버터(420)가 구비하는 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되도록 제어할 수 있다.For example, the
즉, 진단 모드가 시작되면 인버터(420)가 구비하는 각 스위칭 소자를 순차적으로 턴 온시킬 수 있다. That is, when the diagnostic mode starts, each switching element included in the
이때, 인버터 제어부(430)는, 각 스위칭 소자가 턴 온(ON)되면 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류에 기초하여 각 스위칭 소자의 단락(short) 여부를 판별할 수 있다. 또한, 인버터 제어부(430)는, 각 스위칭 소자가 턴 온(ON)될 때, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류를 메모리(270)에 기록하도록 제어할 수 있다.In this case, when each switching element is turned on, the
인버터 제어부(430)는, 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되었을 때, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 영전류(zero-current)가 아닌 경우에(S620), 턴 온 되지 않은 스위칭 소자에 대해 단락(short)으로 판정할 수 있다(S625).
지능형 파워 모듈(Intelligent Power Module: IPM)은 인버터(420)를 구성하는 스위칭 소자와 이를 구동하는 게이트 드라이브 IC를 구비할 수 있다.The intelligent power module (IPM) may include a switching element constituting the
따라서, 모터 구동 장치(220)가 지능형 파워 모듈(IPM) 형태로 인버터(420)를 구비하는 경우에도 동일한 방식으로 지능형 파워 모듈(IPM)의 인버터(420) 고장 여부를 판정할 수 있다.Accordingly, even when the
한편, 본 명세서에서, 영전류는 검출되는 전류가 실질적으로 '0'인 전류 미검출 상태를 의미하고, 경우에 따라서, 의도치 않은 미세 전류를 고려한 소정 마진(margin) 범위를 포함하는 개념일 수 있다. 예를 들어, 영전류는 소정 레벨 이하의 전류를 의미할 수 있고, 인버터 제어부(430)는, 어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되었을 때, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 '0'을 기준으로 소정 마진에 따라 설정된 일정 레벨 이하의 전류가 검출되는 경우에 영전류로 판정할 수 있다.Meanwhile, in the present specification, the zero current means a current non-detection state in which the detected current is substantially '0', and in some cases, it may be a concept including a predetermined margin range considering an unintended minute current. have. For example, the zero current may mean a current of a predetermined level or less, and the
만약, 임의의 스위칭 소자가 턴 온될 때 영전류가 아닌 일정한 값의 전류가 검출된다면(S620),, 인버터 제어부(430)는 다른 임의의 스위치를 턴 온한 결과와 조합하여 단락 고장으로 기록하고 알고리즘을 정지할 수 있다(S625).If, when an arbitrary switching element is turned on, a current of a constant value other than the zero current is detected (S620), the
인버터 제어부(430)는, 상기 검출되는 전류가 영전류가 아닌 경우에(S620), 턴온된 스위칭 소자와 동일한 상의 다른 스위칭 소자에 대해 단락으로 판정할 수 있다(S625). 예를 들어, 인버터 제어부(430)는 스위칭 소자가 턴 온될 때 영전류보다 매우 크게 설정된 기준 전류 레벨 아상의 소정 레벨의 전류가 검출되는 경우에(S620), 해당 스위치와 동일한 상의 다른 스위치의 단락 고장으로 기록하고 진단 모드 알고리즘을 정지할 수 있다(S625).When the detected current is not the zero current (S620), the
도 7a 내지 도 8은 하나의 스위칭 소자의 온에 따른, 단락 판정 여부에 참조되는 도면이다.7A to 8 are diagrams referenced for determining whether a short circuit is determined according to ON of one switching element.
도 7a는, 도 8의 P1 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제1 상암 스위칭 소자(Sa)만 턴 온되고, 나머지 5개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.7A shows, in the period P1 of FIG. 8, only the first upper-arm switching element Sa among the plurality of upper-arm switching elements Sa to Sc and the lower-arm switching elements S'a to S'c is turned on, and the remaining 5 Four switch elements are illustrated to be turned off.
이에 의하면, 하암 스위칭 소자(S'a~S'c)가 모두 오프되므로, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)의 턴 온에도 불구하고, 전류 검출부(Edc)에는 전류가 흐르지 않아, 0 레벨의 전류(영전류)가 검출되는 것이 정상이다.According to this, since all the lower arm switching elements S'a to S'c are turned off, despite the turn-on of the first upper arm switching element Sa, no current flows through the current detection unit Edc, and thus a current of 0 level It is normal that (zero current) is detected.
그러나 제1 하암 스위칭 소자(S'a)가 단락인 경우, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 영전류보다 훨씬 큰 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다. 즉, 지락(grounding) 전류가 검출될 수 있다.However, when the first lower arm switching element S'a is short-circuited, the current detection unit Edc may detect a current higher than a predetermined level, much larger than the zero current, according to the turn-on of the first upper arm switching element Sa. have. That is, a grounding current can be detected.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제1 하암 스위칭 소자(S'a)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.Accordingly, the
한편, 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 경우, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다.On the other hand, when the second lower arm switching element S'b or the third lower arm switching element S'c is short-circuited, according to the turn-on of the first upper arm switching element Sa, the current detection unit Edc Current above the level can be detected.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)의 턴 온시, 영전류가 아닌 전류가 검출되는 경우, 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.Accordingly, when the first upper-arm switching element Sa is turned on, when a current other than the zero current is detected, the
도 7b는, P2 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제2 상암 스위칭 소자(Sb)만 턴 온되고, 나머지 5개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.7B shows, in a period P2, only the second upper-arm switching element Sb among the plurality of upper-arm switching elements Sa to Sc and the lower-arm switching elements S'a to S'c is turned on, and the remaining five switch elements. Exemplifies being turned off.
이에 의하면, 하암 스위칭 소자(S'a~S'c)가 모두 오프되므로, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)의 턴 온에도 불구하고, 전류 검출부(Edc)에는 전류가 흐르지 않아, 0 레벨의 전류가 검출되는 것이 정상이다.According to this, since all of the lower arm switching elements S'a to S'c are turned off, despite the turn-on of the second upper arm switching element Sb, no current flows through the current detector Edc, and thus a current of 0 level Is normally detected.
그러나 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단락인 경우, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 영전류보다 훨씬 큰 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다. 즉, 지락(grounding) 전류가 검출될 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.However, when the second lower arm switching element S'b is short-circuited, the current detection unit Edc may detect a current higher than the zero current at a predetermined level according to the turn-on of the second upper arm switching element Sb. have. That is, a grounding current can be detected. Accordingly, the
한편, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 경우, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다.On the other hand, when the first lower arm switching element S'a or the third lower arm switching element S'c is short-circuited, according to the turn-on of the second upper arm switching element Sb, the current detection unit Edc Current above the level can be detected.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)의 턴 온시, 영전류가 아닌 전류가 검출되는 경우, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.Accordingly, when the second upper arm switching element Sb is turned on, when a current other than the zero current is detected, the
도 7c는, P3 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제3 상암 스위칭 소자(Sc)만 턴 온되고, 나머지 5개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.7C shows, in a period P3, only the third upper-arm switching element Sc is turned on among the plurality of upper-arm switching elements Sa to Sc and the lower-arm switching elements S'a to S'c, and the remaining five switch elements. Exemplifies being turned off.
이에 의하면, 하암 스위칭 소자(S'a~S'c)가 모두 오프되므로, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)의 턴 온에도, 전류 검출부(Edc)에는 전류가 흐르지 않아, 0 레벨의 전류가 검출되는 것이 정상이다.According to this, since all the lower arm switching elements S'a to S'c are turned off, even when the third upper arm switching element Sc is turned on, no current flows through the current detection unit Edc, and a current of 0 level is detected. It is normal to be.
그러나 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 경우, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 영전류보다 훨씬 큰 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다. 즉, 지락(grounding) 전류가 검출될 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.However, when the third lower arm switching element S'c is short-circuited, the current detection unit Edc may detect a current higher than a predetermined level, much larger than the zero current, according to the turn-on of the third upper arm switching element Sc. have. That is, a grounding current can be detected. Accordingly, the
한편, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단락인 경우, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)의 턴 온에 따라, 전류 검출부(Edc)에는, 소정 레벨 이상의 전류가 검출될 수 있다.On the other hand, when the first lower arm switching element S'a or the second lower arm switching element S'b is short-circuited, according to the turn-on of the third upper arm switching element Sc, the current detection unit Edc Current above the level can be detected.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)의 턴 온시, 영전류가 아닌 전류가 검출되는 경우, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단락인 것으로 판정할 수 있다.Accordingly, when the third upper-arm switching element Sc is turned on, when a current other than the zero current is detected, the
도 7a 내지 도 7c와 유사하게, P4 내지 P6 기간에, 제1 하암 스위칭 소자(S'a), 제2 하암 스위칭 소자(S'b), 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가, 각각 턴 온될 수 있으며, 이에 따라, 제1 내지 제3 상암 스위칭 소자에 대한 단락 여부를 판정할 수 있다.Similar to FIGS. 7A to 7C, in the period P4 to P6, the first lower arm switching element S'a, the second lower arm switching element S'b, and the third lower arm switching element S'c are respectively It may be turned on, and accordingly, it may be determined whether the first to third phase-arm switching elements are short-circuited.
한편, 인버터 제어부(430)는, 진단 모드 수행시, 인버터(420) 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온을 위해, 고정 듀티의 스위칭 제어 신호(Sic)를 인버터(420)에 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 대략 20% 이하의 고정 듀티의 스위칭 제어 신호(Sic)를 인버터(420)에 출력하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 진단 모드가 안정적으로 수행될 수 있게 된다.Meanwhile, the
도 8은 P1 기간 부터 P6 기간까지, 순차적으로 인버터 내의 스위칭 소자의 온 타이밍을 도시한 도면이며, 이에 따라, 단락 판정 가능한 스위칭 소자가, 예시된다.Fig. 8 is a diagram showing the ON timing of the switching elements in the inverter sequentially from the period P1 to the period P6, and accordingly, a switching element capable of short-circuit determination is illustrated.
도 9a는, 상술한 P1 내지 P6 기간 동안, 하나의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 경우의, 전류 파형(idca1)을 예시한다.9A illustrates a current waveform idca1 when detected by the current detector Edc while only one switching element is turned on during the above-described periods P1 to P6.
도면에서와 같이, 하나의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 인버터(420) 내의 모든 스위칭 소자가 정상인 경우, 전류 파형(idca1)은 0 레벨을 가지게 된다.As shown in the figure, when only one switching element is turned on and all the switching elements in the
따라서, 인버터 제어부(430)는, 도 9a의 전류 파형(idca1)이 검출되는 경우, 인버터(420)가 정상인 것으로 판정할 수 있다.Accordingly, the
다음, 도 9b는, 상술한 P1 내지 P6 기간 동안, 하나의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 경우의, 전류 파형(idca2)을 예시한다.Next, FIG. 9B illustrates a current waveform idca2 when detected by the current detection unit Edc while only one switching element is turned on during the above-described periods P1 to P6.
도면에서는, P2 기간에, 특히 P2 기간 시작 시점(1110)에, 전류 파형(idca2)의 레벨이 제3 레벨을 초과하는 것을 예시한다.In the drawing, it is exemplified that the level of the current waveform idca2 exceeds the third level in the period P2, particularly at the
이와 같이, 도 9b의 전류 파형(idca2)이 검출되는 경우, 인버터 제어부(430)는, 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단락 것으로 판정할 수 있다.As described above, when the current waveform idca2 of FIG. 9B is detected, the
한편, 도 9a 내지 도 9b에서는, P1 내지 P6 기간의 각 기간의 폭이 Tex1으로 동일한 것을 예시하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, in FIGS. 9A to 9B, the width of each period of the period P1 to P6 is the same as Tex1, but the present invention is not limited thereto.
이와 같이, 단일 스위칭 소자 온/오프(ON/OFF)를 이용하여 인버터 단락 유무를 판별할 수 있다.In this way, it is possible to determine the presence or absence of an inverter short circuit by using a single switching element ON/OFF.
한편, 인버터 제어부(430)는, 모든 스위칭 소자가 온(ON) 될 때 검출된 전류가 영전류이면(S620), 단일 스위칭 소자 온/오프(ON/OFF) 동작을 종료하고 다음 고장 진단 알고리즘을 진행한다(S630).On the other hand, the
예를 들어, 인버터 제어부(430)는, 상기 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되었을 때, 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에 상기 인버터(420) 내의 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어할 수 있다(S630).For example, the
인버터 제어부(430)는, 3개 스위칭 소자 온/오프(ON/OFF)를 이용하여 인버터 개방 및 모터(230)의 선간 단락 유무를 검출할 수 있다.The
인버터 제어부(430)는, 상기 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에(S620), 상기 인버터 내의 다른 상의 스위칭 소자들로 조합된 세 개의 스위칭 소자만 순차적으로 턴 온되도록 제어할 수 있다(S630). 특히, 인버터 제어부(430)는, 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 두 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 한 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되거나 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 한 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 두 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어할 수 있다.When all of the detected currents are zero current (S620), the
인버터 제어부(430)는, 각 스위칭 소자를 하니씩 순차로 턴 온시키는 알고리즘이 정상적으로 종료된 후(S620), 임의의 두 상의 양의 스위치와 나머지 한 상의 음의 스위치를 동작시키거나 임의의 한 상의 양의 스위치와 나머지 두 상의 음의 스위치를 동작시켜 전류를 검출할 수 있다(S630).The
인버터 제어부(430)는, 각 모드(Mode)에서 검출된 전류가 일정한 값을 유지하는 결과가 검출된다면(S640), 정상으로 기록한 후 다음 알고리즘을 진행할 수 있다(S670).If a result of maintaining a constant value of the current detected in each mode is detected (S640), the
인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고(S640), 영전류인 경우에(S645), 턴 온된 스위칭 소자 중 적어도 하나의 스위칭 소자에 대해 단선(open)으로 판정할 수 있다(S650).
예를 들어, 임의의 Mode에서 검출된 전류의 크기가 영전류인 경우에(S645), 인버터 제어부(430)는, 주 동작 스위치의 개방 고장으로 기록한 후 알고리즘을 정지할 수 있다(S650). 여기서, 주 동작 스위치는, 임의의 두 상의 양의 스위치와 나머지 한 상의 음의 스위치를 동작시킨 경우에 음의 스위치일 수 있고, 임의의 한 상의 양의 스위치와 나머지 두 상의 음의 스위치를 동작시킨 경우에 양의 스위치일 수 있다.For example, when the magnitude of the current detected in a certain mode is zero current (S645), the
도 10a 내지 도 11은 세 개의 스위칭 소자의 온에 따른, 단선 판정 여부에 참조되는 도면이다.10A to 11 are diagrams referred to as whether or not disconnection is determined according to ON of three switching elements.
도 10a는, P7 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제1 상암 스위칭 소자(Sa), 제2 하암 스위칭 소자(S'b), 제3 하암 스위칭 소자(S'c)만 턴 온되고, 나머지 3개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.10A shows a first upper arm switching element Sa and a second lower arm switching element S'b among a plurality of upper arm switching elements Sa to Sc and lower arm switching elements S'a to S'c in a period P7. ), only the third lower arm switching element S'c is turned on, and the remaining three switch elements are turned off.
이에 의하면, path1에 따라, 제1 상암 스위칭 소자(Sa), 제2 하암 스위칭 소자(S'b), 제3 하암 스위칭 소자(S'c)를 흐르는 전류가 검출되는 것이 정상이다.According to this, it is normal for the current flowing through the first upper arm switching element Sa, the second lower arm switching element S'b, and the third lower arm switching element S'c to be detected according to path1.
그러나, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)가 단선인 경우, 전류가 검출되지 않을 수 있다. 즉, 소정 레벨 이하의 영전류가 검출될 수 있다.However, when the first phase-arm switching element Sa is disconnected, current may not be detected. That is, a zero current below a predetermined level can be detected.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 영전류로 판정되도록 설정된된 소정 레벨 이하의 전류가 검출되는 경우, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)가 단선인 것으로 판정할 수 있다.Accordingly, the
한편, 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 어느 하나가 단선인 경우, 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 나머지 하나를 통해, 전류가 흐르므로, 전류 검출부(Edc)에는, 레벨 초과의 전류가 검출될 수 있다.On the other hand, when either the second lower arm switching element (S'b) or the third lower arm switching element (S'c) is disconnected, the second lower arm switching element (S'b) or the third lower arm switching element (S' Since current flows through the other one of c), a current exceeding the level may be detected in the current detection unit Edc.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 어느 하나의 단선인 경우, 단선을 판정할 수는 없게 된다.Accordingly, the
도 10b는, P8 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제2 상암 스위칭 소자(Sb), 제1 하암 스위칭 소자(S'a), 제3 하암 스위칭 소자(S'c)만 턴 온되고, 나머지 3개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.10B is a second upper arm switching element Sb and a first lower arm switching element S'a among a plurality of upper arm switching elements Sa to Sc and lower arm switching elements S'a to S'c in a period P8. ), only the third lower arm switching element S'c is turned on, and the remaining three switch elements are turned off.
이에 의하면, path2에 따라, 제2 상암 스위칭 소자(Sb), 제1 하암 스위칭 소자(S'a), 제3 하암 스위칭 소자(S'c)를 흐르는 전류가 검출되는 것이 정상이다.According to this, it is normal that the current flowing through the second upper arm switching element Sb, the first lower arm switching element S'a, and the third lower arm switching element S'c is detected according to path2.
그러나, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)가 단선인 경우, 전류가 검출되지 않을 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)가 단선인 것으로 판정할 수 있다.However, when the second phase-arm switching element Sb is disconnected, the current may not be detected. Accordingly, the
한편, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 어느 하나가 단선인 경우, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 나머지 하나를 통해, 전류가 흐르므로, 전류 검출부(Edc)에는, 소정 레벨 초과의 전류가 검출될 수 있다.On the other hand, when either of the first lower arm switching element (S'a) or the third lower arm switching element (S'c) is disconnected, the first lower arm switching element (S'a) or the third lower arm switching element (S' Since current flows through the other of c), a current exceeding a predetermined level may be detected in the current detection unit Edc.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제3 하암 스위칭 소자(S'c) 중 어느 하나의 단선인 경우, 단선을 판정할 수는 없게 된다.Accordingly, the
도 10c는, P9 기간에, 복수의 상암 스위칭 소자(Sa~Sc)와 하암 스위칭 소자(S'a~S'c) 중 제3 상암 스위칭 소자(Sc), 제1 하암 스위칭 소자(S'a), 제2 하암 스위칭 소자(S'b)만 턴 온되고, 나머지 3개의 스위치 소자는 오프되는 것을 예시한다.10C is a third upper arm switching element Sc and a first lower arm switching element S'a among a plurality of upper arm switching elements Sa to Sc and lower arm switching elements S'a to S'c in a period P9. ), only the second lower arm switching element S'b is turned on, and the remaining three switch elements are turned off.
이에 의하면, path3에 따라, 제3 상암 스위칭 소자(Sc), 제1 하암 스위칭 소자(S'a), 제2 하암 스위칭 소자(S'b를 흐르는 전류가 검출되는 것이 정상이다.According to this, it is normal that the current flowing through the third upper arm switching element Sc, the first lower arm switching element S'a, and the second lower arm switching element S'b is detected according to path3.
그러나, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)가 단선인 경우, 전류가 검출되지 않을 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)가 단선인 것으로 판정할 수 있다.However, when the third phase-arm switching element Sc is disconnected, current may not be detected. Accordingly, the
한편, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 중 어느 하나가 단선인 경우, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 중 나머지 하나를 통해, 전류가 흐르므로, 전류 검출부(Edc)에는, 소정 레벨 초과의 전류가 검출될 수 있다.On the other hand, when either the first lower arm switching element S'a or the second lower arm switching element S'b is disconnected, the first lower arm switching element S'a or the second lower arm switching element S' Since a current flows through the other one of b), a current exceeding a predetermined level may be detected in the current detection unit Edc.
이에 따라, 인버터 제어부(430)는, 제1 하암 스위칭 소자(S'a) 또는 제2 하암 스위칭 소자(S'b) 중 어느 하나의 단선인 경우, 단선을 판정할 수는 없게 된다.Accordingly, the
도 10a 내지 도 10c와 유사하게, P10 내지 P12 기간에, 하나의 하암 스위칭 소자와 2 개의 상암 스위칭 소자가, 도 11에서 도시된 바와 같이, 각각 턴 온될 수 있으며, 이에 따라, 제1 내지 제3 하암 스위칭 소자(S'a~S'c)에 대한 단선 여부를 판정할 수 있다.Similar to FIGS. 10A to 10C, in a period P10 to P12, one lower arm switching element and two upper arm switching elements may be turned on, respectively, as shown in FIG. 11, and accordingly, the first to third It is possible to determine whether the lower-arm switching elements S'a to S'c are disconnected.
한편, 인버터 제어부(430)는, 진단 모드 수행시, 인버터(420) 내의 세 개의 스위칭 소자만 턴 온을 위해, 고정 듀티의 스위칭 제어 신호(Sic)를 인버터(420)에 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 대략 20% 이하의 고정 듀티의 스위칭 제어 신호(Sic)를 인버터(420)에 출력하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 진단 모드가 안정적으로 수행될 수 있게 된다.Meanwhile, the
도 11은 P7 기간 부터 P12 기간까지, 순차적으로 인버터 내의 스위칭 소자의 온 타이밍을 도시한 도면이며, 이에 따라, 검출되는 전류(Idc)와, 단선 판정 가능한 스위칭 소자가, 각각 예시된다.Fig. 11 is a diagram showing the ON timing of the switching elements in the inverter sequentially from the period P7 to the period P12, and accordingly, the detected current Idc and the switching elements capable of determining disconnection are exemplified, respectively.
도 12a는, 상술한 P7 내지 P12 기간 동안, 세 개의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 경우의, 전류 파형(idcb1)을 예시한다.12A illustrates a current waveform idcb1 when detected by the current detector Edc while only three switching elements are turned on during the above-described periods P7 to P12.
도면에서와 같이, 세 개의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 파형(idcb1)의 최대 레벨이 소정 레벨 초과인 경우, 인버터 제어부(430)는, 인버터(420)가 정상인 것으로 판정할 수 있다.As shown in the drawing, when only three switching elements are turned on, when the maximum level of the current waveform idcb1 exceeds a predetermined level, the
다음, 도 12b는, 상술한 P7 내지 P12 기간 동안, 세 개의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 경우의, 전류 파형(idcb2)을 예시한다.Next, FIG. 12B illustrates a current waveform idcb2 when detected by the current detection unit Edc while only three switching elements are turned on during the above-described periods P7 to P12.
도면에서는, P4 기간(1210)에, 전류 파형(idcb2)의 레벨이 소정 레벨 이하인 0 레벨로 나타나는 것을 예시한다.In the drawing, it is exemplified that the level of the current waveform idcb2 appears at a level of 0, which is equal to or less than a predetermined level in the
이와 같이, 도 12b의 전류 파형(idcb2)이 검출되는 경우, 인버터 제어부(430)는, 제2 하암 스위칭 소자(S'b)가 단선 것으로 판정할 수 있다.As described above, when the current waveform idcb2 of FIG. 12B is detected, the
다음, 도 12c는, 상술한 P7 내지 P12 기간 동안, 세 개의 스위칭 소자만 온 된 상태에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 경우의, 전류 파형(idcb2b)을 예시한다.Next, FIG. 12C illustrates a current waveform idcb2b when detected by the current detector Edc while only three switching elements are turned on during the aforementioned periods P7 to P12.
도면에서는, P6 기간(1215)에, 전류 파형(idcb2b)의 레벨이 소정 레벨 이하인 0 레벨로 나타나는 것을 예시한다.In the drawing, it is exemplified that the level of the current waveform idcb2b appears at a level of 0, which is equal to or less than a predetermined level in the
이와 같이, 도 12b의 전류 파형(idcb2b)이 검출되는 경우, 인버터 제어부(430)는, 제3 하암 스위칭 소자(S'c)가 단선 것으로 판정할 수 있다.As described above, when the current waveform idcb2b of FIG. 12B is detected, the
한편, 도 12a 내지 도 12c에서는, P7 내지 P12 기간의 각 기간의 폭이 Tex1으로 동일한 것을 예시하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, in FIGS. 12A to 12C, it is exemplified that the width of each period of the period P7 to P12 is the same as Tex1, but the present invention is not limited thereto.
상술한 것과 같이, 인버터(420)의 스위칭 상태에 따라 전류 도통 경로가 상이하다. 따라서, 인버터(420)의 스위칭 상태를 변경하면서 해당 스위칭 상태에 따른 전류 정보를 이용하여 인버터(420) 및 모터(230)의 고장 상태를 판별할 수 있다.As described above, the current conduction path is different according to the switching state of the
한편, 인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고(S640), 영전류도 아닌 경우에(S645), 상기 모터(230)의 권선 중 적어도 하나에 대해 단락(short)으로 판정할 수 있다(S660).On the other hand, the
예를 들어, 인버터 제어부(430)는, 임의의 모드에서 일정 레벨을 유지하는 전류가 아닌 순간적으로 매우 큰 전류가 검출되는 경우에(S640, S645), 해당 모드의 주 동작 스위치를 제외한 2개의 상의 권선 단락으로 기록한 후 알고리즘을 정지할 수 있다(S660).For example, when a very large current is detected instantaneously instead of a current maintaining a certain level in a certain mode (S640, S645), the
한편, 인버터 제어부(430)는, 상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때(S630), 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류인 경우에(S640), 상기 모터(230)에 소정 전류 및 펄스 전압을 인가하여 상기 모터(230)의 파라미터들을 추정할 수 있다.Meanwhile, when only the three switching elements are turned on (S630), when the detected current is a constant amount of level current (S640), the
이때, 인버터 제어부(430)는, 메모리(270)에 저장된 기준값과 추정된 파라미터들을 비교하여(S680), 모터 구장 유무를 판별할 수 있다.In this case, the
예를 들어, 메모리(270)에는 모터 파라미터들에 대한 정상 수치에 대응하는 기준값이 저장될 수 있다. 기준값은 허용 오차를 포함하는 범위 구간으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 허용 오차는 설계 공차에 따라 ±X%로 설정될 수 있다.For example, reference values corresponding to normal values for motor parameters may be stored in the
인버터 제어부(430)는, 각 파라미터 추정 결과를 메모리(270)에 저장된 기준값과 비교하여(S680), 정상 수치 공차 내에 추정 값이 속할 경우 정상으로 판별하고, 그렇지 않은 경우에 모터 고장으로 판별할 수 있다(S690).The
여기서, 상기 모터(230)의 파라미터들은 저항, 인덕턴스, 및, 역기전력 파라미터일 수 있다.Here, the parameters of the
인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다. 더욱 바람직하게는 인버터 제어부(430)는, 저항, 인덕턴스, 역기전력 파라미터 순서로 추정할 수 있다. 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터의 추정값을 이용하여 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다. The
또한, 인버터 제어부(430)는 상기 모터(230)를 가속시키고, 가속 구간에서 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다. 더욱 바람직하게는 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 속도가 기준 속도에 도달하면 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.In addition, the
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작방법을 나타내는 순서도로, 파라미터 추정 단계(S670)을 상세히 도시한 것이고, 도 14 내지 도 16은 도 13의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.13 is a flowchart illustrating a method of operating a motor driving apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, illustrating a parameter estimating step (S670) in detail, and FIGS. 14 to 16 are views referenced for explaining the operation method of FIG. .
도 13을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 직류 전류를 상기 모터에 인가되도록 제어하고(S1310), 상기 직류 전류에 대응하여 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출된 검출 전류를 기초로, 상기 모터(230)의 저항 파라미터를 추정할 수 있다(S1320). 13, the
더욱 바람직하게는, 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 회전자의 축을 어느 한 상의 고정자에 정렬시키는 구간에서, 제1 레벨의 직류 전류와 상기 제1 레벨과 다른 레벨의 제2 레벨의 직류 전류가 상기 모터(230)에 인가되도록 제어할 수 있다. 이에 따라 상기 제1 레벨의 직류 전류에 대응하는 검출 전류와 상기 제2 레벨의 직류 전류에 대응하는 검출 전류를 이용하여 저항을 연산할 수 있다.More preferably, the
저항은 온도에 따라 가변되는 성질이 있으므로, 더욱 정확한 저항 추정을 위해 온도를 고려할 수 있다. 실시예에 따라서, 인버터 제어부(430)는, 온도 감지부(232)에서 감지된 온도에 기초하여 상기 모터(230)의 저항 파라미터를 보정할 수 있다.Since the resistance varies with temperature, temperature can be considered for more accurate resistance estimation. According to an embodiment, the
한편, 인버터 제어부(430)는 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 상승 후 하강하도록 소정 펄스 전압을 인가하고(S1330), 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류의 변화량에 기초하여 상기 모터(230)의 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다(S1340). 예를 들어, 인버터 제어부(430)는 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출되는 전류가 하강하는 구간에서의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정할 수 있다.On the other hand, the
이후, 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)를 가속시키고(S1350), 상기 모터(230)의 속도가 기준 속도에 도달하면(S1360) 상기 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다(S1370).Thereafter, the
이와 같이, 저항 및 인덕턴스 추정은 모터(230)가 회전하는 상태가 아닌 정지 상태에서 시행하게 되며, 모터(230)를 가속하여 일정 속도 이상으로 상승하였을 경우에 역기전력 추정 알고리즘을 동작시킬 수 있다. As described above, the resistance and inductance estimation is performed in a stopped state, not in a state in which the
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 정렬 구간 및 인덕턴스 연산 구간에 인가되는 출력 전류 파형을 상세히 도시한 도면이고, 도 15는 도 14의 모터 정렬 구간 및 인덕턴스 연산 구간에 인가되는 출력 전류 파형을 상세히 도시한 도면이다. 도 16은 인덕턴스 추정을 위해 인가되는 펄스 전압에 관한 설명에 참조되는 도면이다.14 is a diagram showing in detail an output current waveform applied to a motor alignment section and an inductance calculation section according to an embodiment of the present invention, and FIG. 15 is an output current waveform applied to the motor alignment section and inductance calculation section of FIG. 14 It is a diagram showing in detail. 16 is a diagram referred to for description of a pulse voltage applied for inductance estimation.
도 14와 도 15를 참조하면, 모터 구동 장치(220)는, 모터를 정렬하는 모터 정렬 구간(Ta), 모터(230)의 인덕턴스를 연산하는 인덕턴스 연산 구간(Tc), 모터의 속도가 상승되는 모터 속도 상승 구간(Tr), 부하에 따라 모터 속도를 가변 운전하는 통상 운전 구간(To)으로 구분되어 구동될 수 있다.14 and 15, the
이 중, 모터 구동 장치(220)는, 인덕턴스 연산 구간(Tc)을 이용하여, 모터(230)의 인덕턴스를 연산할 수 있다. 또한, 모터 구동 장치(220)는, 모터 정렬 구간(Ta)을 이용하여, 모터(230)의 고정자 저항을 연산할 수 있다.Among them, the
모터 정렬 구간(Ta)은, 구체적으로, 제1 모터 정렬 구간(Ta1) 및 제2 모터 정렬 구간(Ta2)으로 구분될 수 있다. 또한 각각의 모터 정렬 구간(Ta)은, 제1 직류 전류가 모터(230)에 인가되는, 제1 구간(Ta2a), 제2 직류 전류가 모터(230)에 인가되는, 제2 구간(Ta2b)을 포함할 수 있다.The motor alignment section Ta may be specifically divided into a first motor alignment section Ta1 and a second motor alignment section Ta2. In addition, each motor alignment section Ta is a first section Ta2a in which the first DC current is applied to the
한편, 도 15에서는, 제2 모터 정렬 구간(Ta2)만이, 제1 구간(Ta2a) 및 제2 구간(Ta2b)을 포함하는 것으로 도시되나, 실시예에 따라서, 제1 모터 정렬 구간(Ta1)도, 직류 전류가 인가되는, 제1 구간 및 제2 구간을 포함할 수 있다.Meanwhile, in FIG. 15, only the second motor alignment section Ta2 is shown to include the first section Ta2a and the second section Ta2b. However, according to the embodiment, the first motor alignment section Ta1 is also , DC current is applied, may include a first section and a second section.
한편, 모터 정렬 구간(Ta), 인덕턴스 연산 구간(Tc), 모터 속도 상승 구간(Tr), 통상 운전 구간(To)에서의 출력 전류는, 도 14와 같을 수 있다.Meanwhile, the output current in the motor alignment period Ta, the inductance calculation period Tc, the motor speed increase period Tr, and the normal operation period To may be as shown in FIG. 14.
구체적으로, 제1 모터 정렬 구간(Ta1) 및 제2 모터 정렬 구간(Ta2)의 출력 전류는, 일정한 레벨의 전류일 수 있다. 또한, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1) 및 제2 인덕턴스 연산 구간(Tc2)의 출력 전류는, 펄스 전압 인가에 따른, 상승 또는 하강하는 전류일 수 있다.Specifically, the output current of the first motor alignment period Ta1 and the second motor alignment period Ta2 may be a current of a constant level. Also, the output currents of the first inductance calculation period Tc1 and the second inductance calculation period Tc2 may be currents that rise or fall according to the application of a pulse voltage.
이를 위해, 인버터 제어부(430) 내의 전류 지령 생성부(330)는, 회전자 정렬을 위한, 동기좌표계 기반의 모터 정렬 전류 지령치를 생성하여, 스위칭 제어 신호 출력부(360)에 출력할 수 있다.To this end, the current
또한, 스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 모터 정렬 전류 지령치에 기초하여, 스위칭 제어 신호를 인버터(420)에 출력할 수 있다In addition, the switching control
또한, 모터 속도 상승 구간(Tr) 및 통상 운전 구간(To)의 출력 전류는, 교류 전류일 수 있다.In addition, the output current of the motor speed increase section Tr and the normal operation section To may be an AC current.
제1 모터 정렬 구간(Ta1), 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1), 제2 모터 정렬 구간(Ta2) 및 제2 인덕턴스 연산 구간(Tc2) 동안, 모터(230)에서 출력되는 a상 출력 전류(1510) 및 b상 출력 전류(1530)는, 도 15와 같을 수 있다.During the first motor alignment period Ta1, the first inductance calculation period Tc1, the second motor alignment period Ta2, and the second inductance calculation period Tc2, the a-phase output current 1510 output from the motor 230 ) And b-phase output current 1530 may be the same as in FIG. 15.
모터 구동 장치(220)는, 제1 모터 정렬 구간(Ta1), 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1), 제2 모터 정렬 구간(Ta2) 및 제2 인덕턴스 연산 구간(Tc2)에서 검출된 출력 전류를 기초로, 고정자 저항 및 인덕턴스를 추정할 수 있다.The
구체적으로, 모터 구동 장치(220)는, 제1 모터 정렬 구간(Ta1)에서, 회전자의 q축 또는 d축을 a상에 정렬할 수 있다. 이를 위해, 모터 구동 장치(220)는, 직류 전류를 모터(230)에 인가할 수 있다. 직류 전류가 모터(230)에 인가됨에 따라, 일정 레벨의 a상 출력 전류(1510) 및 b상 출력 전류(1530)가 전류 검출부(Edc)에 의해 검출될 수 있다.Specifically, the
한편, 모터 구동 장치(220)는, 제1 모터 정렬 구간(Ta1)에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출된 a상 출력 전류(1510) 또는 b상 출력 전류(1530)를 기초로, 고정자 저항을 연산할 수도 있다.On the other hand, the
다음, 모터 구동 장치(220)는, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1)에서, a상에 제1 펄스 전압을 인가할 수 있다. Next, the
모터 구동 장치(220)는, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1)에서, dc단 양단 전압 및 a상 출력 전류(510)의 전류 변화량에 기초하여, 모터(230)의 q축(토크분) 인덕턴스(Lq)를 연산할 수 있다. 한편, 이하에서는, a상 출력 전류(1510)만으로, 모터(230)의 토크분 인덕턴스(Lq)를 추정하는 것을 설명하나, 실시예에 따라, b상 출력 전류(1530)만으로, 모터(230)의 q축분 인덕턴스(Lq)를 추정하는 것도 가능하다. 한편, 본 명세서에서 a상 출력 전류(1510)는, 출력 전류와 혼용하여 사용될 수 있다.In the first inductance calculation period Tc1, the
한편, 회전자의 q축을 a상에 정렬한 상태에서, a상에 제1 구간 펄스 전압을 인가하기 위한, 전압 벡터는, 도 16의 (c)과 같을 수 있다. 또한, 이때, 전류 검출부(Edc)에서 검출된 출력 전류는, 도 16의 (a)와 같을 수 있다. 또한, 이때, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 출력 전압은, 도 16의 (b)와 같을 수 있다.Meanwhile, in a state in which the q-axis of the rotor is aligned with the phase a, a voltage vector for applying the pulse voltage of the first section to the phase a may be as shown in FIG. 16C. In addition, at this time, the output current detected by the current detector Edc may be the same as (a) of FIG. 16. In addition, at this time, the output voltage detected by the dc terminal voltage detector (B) may be the same as (b) of FIG. 16.
도 16에서는, Tc1a 구간에서, 제1 구간 펄스 전압이 인가되는 것을 도시한다. 도 16의 (a)에서, 제1 구간 펄스 전압이 인가됨에 따라, a상 출력 전류(1610)가 증가하고, b상 출력 전류(1630)가 감소됨을 알 수 있다. 또한, 도 16의 (b)에서, 제1 구간 펄스 전압이 인가됨에 따라, 일정 전압이 dc단 양단에 출력되는 것을 알 수 있다.In FIG. 16, it is shown that the pulse voltage of the first period is applied in the period Tc1a. In FIG. 16A, it can be seen that as the first period pulse voltage is applied, the a-phase output current 1610 increases and the b-phase output current 1630 decreases. In addition, in (b) of FIG. 16, it can be seen that as the pulse voltage of the first period is applied, a constant voltage is output to both ends of the dc terminal.
다음, 인버터 제어부(430)는, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1)에서의 dc단 양단 전압 및 출력 전류의 전류 변화량에 기초하여, 모터(230)의 q축 인덕턴스(Lq)를 연산할 수 있다. Next, the
한편, 제1 모터 정렬 구간(Ta1)에서, 회전자의 q축이 정렬되므로, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1)에서 추정된 인덕턴스(L)는, q축 인덕턴스(Lq)일 수 있다.Meanwhile, since the q-axis of the rotor is aligned in the first motor alignment period Ta1, the inductance L estimated in the first inductance calculation period Tc1 may be the q-axis inductance Lq.
즉, 상기 인버터 제어부(430)는, 회전자의 q축을 a상에 정렬하고, 상기 a상에 소정 펄스 전압을 d축 방향으로 인가하면서, dc단 전압 검출부(B)에서 검출된 dc단 양단 전압 및 상기 전류 검출부(Edc)에서 검출된 출력 전류의 전류 변화량에 기초하여, 상기 모터(230)의 q축 인덕턴스를 연산할 수 있다.That is, the
한편, 모터 구동 장치(220)는, 제1 모터 정렬 구간(Ta1)에서 연산된 고정자 저항과, 제1 인덕턴스 연산 구간(Tc1)에서 연산된 dc단 양단 전압 및 출력 전류를 기초로, 모터의 토크분 인덕턴스(Lq)를 연산하는 것도 가능하다.On the other hand, the
다음, 모터 구동 장치(220)는, 제2 모터 정렬 구간(Ta2)에서, 회전자의 d축을 a상에 정렬할 수 있고, 상술한 방법으로 d축 인덕턴스를 연산할 수 있다.Next, the
다음, 모터 구동 장치(220)는, 제2 인덕턴스 연산 구간(Tc2)에서, a상에 제2 펄스 전압을, d축의 반대 방향(-d축 방향)으로 인가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, a상 전류(1610)가 하강하고, b상 전류(6530)가 상승할 수 있다.Next, the
모터 구동 장치(220)는, 제2 인덕턴스 연산 구간(Tc2)에서, 제2 펄스 전압 인가에 따른 dc단 양단 전압 및 출력 전류의 전류 변화량에 기초하여, 모터의 자속분 인덕턴스(Ld)를 연산할 수 있다.The
한편, 회전자의 d축이 a상에 정렬된 상태에서, 펄스 전압을 인가하는 경우, 자기 포화가 발생하지 않아, 보다 정확한 인덕턴스 연산이 가능하게 된다.On the other hand, when a pulse voltage is applied while the d-axis of the rotor is aligned with a phase, magnetic saturation does not occur, and thus more accurate inductance calculation is possible.
인버터 제어부(430)는, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서의 dc단 양단 전압 및 출력 전류의 변화량에 기초하여, 모터(230)의 인덕턴스를 연산할 수 있다. 모터(230)에 돌극성이 존재하는 경우 벡터 (1,0,0)을 주입하여 d축의 인덕턴스를 추정하고, 벡터(0,1,1)을 주입하여 q축 상의 인덕턴스를 추정할 수 있다.The
구체적으로, 영구자석 동기 전동기의 d-q축 전압 방정식은 다음의 수학식 1과 같다.Specifically, the d-q-axis voltage equation of the permanent magnet synchronous motor is shown in
수학식 1에서, vd는 d축 전압, vq는 q축 전압, rs는 모터의 고정자 저항, id는 d축 전류, iq는 q축 전류, w는 모터(230)의 속도, Ld는 자속분 인덕턴스, Lq는 토크분 인덕턴스, Φm은 자속을 나타낸다.In
한편, 모터가 정지된 상태(w=0)이므로, 수학식 1은, 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Meanwhile, since the motor is in a stopped state (w=0),
또한, 수학식 2는, dc단 양단 전압(Vdc)과의 관계에서, 다음의 수학식 3을 만족한다. 수학식 3에서, 3/2는 선간 전원과 상전원 사이의 관계 및 dq축과 a,b,c축 사이의 관계를 고려한 상수일 수 있다.In addition,
또한, 수학식 3을 인덕턴스에 대해 정리하면 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.In addition, if
수학식 4에서 인덕턴스(L)는, 유효 인덕턴스를 의미할 수 있다. 또한, 인덕턴스(L)는, 토크분 인덕턴스(Lq) 또는 자속분 인덕턴스(Ld)일 수 있다.In Equation 4, inductance (L) may mean an effective inductance. In addition, the inductance (L) may be a torque component inductance (Lq) or a magnetic flux component inductance (Ld).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소정 펄스 입력을 통하여 모터(230)의 인덕턴스를 추정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the inductance of the
실시예에 따라서, 모터(230)에 돌극성이 존재하는 경우 벡터 (1,0,0)을 주입하여 자속분 인덕턴스(Ld)를 추정하고, 벡터(0,1,1)을 주입하여 토크분 인덕턴스(Lq)를 추정할 수 있다.According to an embodiment, when there is a salient polarity in the
한편, 모터 정렬 구간(Ta)에서, 회전자의 d축이 정렬되면, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서 추정된 인덕턴스(L)는, d축 인덕턴스(Ld)일 수 있다.Meanwhile, when the d-axis of the rotor is aligned in the motor alignment section Ta, the inductance L estimated in the inductance calculation section Tc may be the d-axis inductance Ld.
즉, 인버터 제어부(430)는, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서, 수학식 4와 같이, 고정자 저항(rs), dc단 양단 전압(Vdc) 및 출력 전류(ia)를 기초로, 모터(230)의 d축 인덕턴스(Ld)를 연산할 수 있다.That is, the
한편, 모터 구동 장치(220)에서, 고정자 저항(rs)은, 출력 전류에 비해 무시할 수 있을 정도로 작은 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 공기조화기 내의 압축기 모터의 경우, 고정자 저항(rs)은, 0.5 Ω 정도로 매우 작을 수 있다.Meanwhile, in the
따라서, 수학식 4는, 다음의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.Therefore, Equation 4 can be expressed as Equation 5 below.
즉, 인버터 제어부(430)는, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서, 수학식 5와 같이, dc단 양단 전압(Vdc) 및 출력 전류(ia)를 기초로, 모터(230)의 d축 인덕턴스(Ld)를 연산할 수 있다.That is, the
이와 같이, 인버터 제어부(430)는, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서의 dc단 양단 전압 및 출력 전류의 변화량에 기초하여, 모터(230)의 d축 인덕턴스를 연산할 수 있다.In this way, the
보다 상세하게는, 인버터 제어부(430)는, 수학식 4 또는 수학식 5에 의해 인덕턴스를 연산할 수 있다. 모터 정렬 구간(Ta)에서, 회전자의 d축이 정렬되므로, 인덕턴스 연산 구간(Tc)에서 인버터 제어부(430)가 수학식 4 또는 수학식 5에 의해 추정한 인덕턴스(L)는 d축 인덕턴스(Ld)일 수 있다.In more detail, the
또한, 인버터 제어부(430)는, 수학식 4와 같이, 고정자 저항(rs), dc단 양단 전압(Vdc) 및 출력 전류(ia)를 기초로, 모터(230)의 d축 인덕턴스(Ld)를 연산할 수 있다.In addition, the
또한, 인버터 제어부(430)는, 수학식 5와 같이, dc단 양단 전압(Vdc) 및 출력 전류(ia)를 기초로, 모터(230)의 d축 인덕턴스(Ld)를 연산할 수 있다.In addition, the
인버터 제어부(430)는, 2개의 직류 전류를 이용하는 모터 정렬 구간(Ta)에서, 전류 검출부(Edc)에서 검출된 출력 전류를 기초로 모터(230)의 고정자 저항을 연산할 수 있다.The
보다 상세하게는, 제1 직류 전류(i1)에 대응하여 dc단 전압 검출부(B)에서 제1 검출 전압(Vdc1)이 검출되고, 전류 검출부(Edc)에서, 제1 검출 전류(idc1)가 검출될 수 있다. 또한, 제2 구간(Ta2b)에서, 제2 직류 전류(i2)에 대응하여, dc단 전압 검출부(B)에서 제2 검출 전압(Vdc2)이 검출되고, 전류 검출부(Edc)에서, 제2 검출 전류(idc2)가 검출될 수 있다.In more detail, in response to the first direct current i1, the first detection voltage Vdc1 is detected by the dc terminal voltage detection unit B, and the first detection current idc1 is detected by the current detection unit Edc. Can be. In addition, in the second period Ta2b, in response to the second direct current i2, the second detection voltage Vdc2 is detected by the dc terminal voltage detection unit B, and the second detection is performed by the current detection unit Edc. The current idc2 may be detected.
인버터 제어부(430)는, 제1 검출 전압(Vdc1), 제2 검출 전압(Vdc2), 제1 검출 전류(idc1) 및 제2 검출 전류(idc2)를 다음의 수학식 6에 대입하여, 고정자 저항(rs)을 연산할 수 있다.The
이와 같이, 서로 다른 2개의 지령치를 이용하여 저항을 추정할 수 있다. 즉, 인버터 제어부(430)는, 레벨이 상이한 2개의 직류 전류를 인가하고, 전압 및 전류의 변화분으로부터, 고정자 저항(rs)을 연산할 수 있다. 이 경우, 스위칭 소자 등의 전압 강하, 데드 타임 효과 등의 영향을 감소할 수 있다.In this way, the resistance can be estimated using two different command values. That is, the
한편, 저항은 온도에 영향을 받는다. 따라서, 온도 감지부(232)에서 감지되는 온도를 이용하여 추정되는 고정자 저항(rs)을 보정할 수 있다.Meanwhile, resistance is affected by temperature. Accordingly, the estimated stator resistance rs may be corrected by using the temperature sensed by the
저항은 온도에 비례하며, 온도와 저항의 관계식은 아래와 같으며, 아래 온도와 저항의 관계식을 이용하여 저항값을 보정할 수 있다.Resistance is proportional to temperature, the relationship between temperature and resistance is as follows, and the resistance value can be corrected using the relationship between temperature and resistance below.
R2(t2-t1) = R1(t2-t1) [(1+α(t2-t1)]R2(t2-t1) = R1(t2-t1) [(1+α(t2-t1)]
여기서, R2는 온도 t2에서의 저항값, R1은 온도 t1에서의 저항값, α는 t1에서의 온도계수를 나타낼 수 있다.Here, R2 may represent a resistance value at temperature t2, R1 may represent a resistance value at temperature t1, and α may represent a temperature coefficient at t1.
한편, 인버터 제어부(430)는, 모터(230)의 d축 인덕턴스(Ld) 연산 후, 출력 전류의 피드백 없이 속도 지령치에 대응하여, 모터(230)의 속도를 상승시킬 수 있다.Meanwhile, the
또한, 인버터 제어부(430)는, 모터 속도 상승 이후, 통상 운전 구간에서, 모터(230)가 통상적으로 동작하도록 제어할 수 있다. 인버터 제어부(430)는, 통상 운전 구간에서, 센서리스 방식에 의한 제어를 수행할 수 있다.In addition, the
인버터 제어부(430)는 수학식 1 내지 6에서 기술한 바와 같이, 모터(230)의 고정자 저항(Rs), 자속분 인덕턴스(Ld), 토크분 인덕턴스(Lq)을 연산할 수 있다.As described in
또한, 인버터 제어부(430)는 연산된 고정자 저항(Rs), 자속분 인덕턴스(Ld), 토크분 인덕턴스(Lq)을 이용하여 역기전력(ke)을 연산할 수 있다. 역기전력(ke)은자속 형태로도 표현 가능하다( 역기전력(Φm))In addition, the
예를 들어, 수학식 1에 추정된 저항값과 인턱턴스를 대입하여 전압 방정식을 역기전력(Φm)으로 식을 정리하면 다음의 수학식 7이 도출될 수 있다.For example, by substituting the estimated resistance value and the inductance in
인버터 제어부(430)는, 다음의 수학식 7을 이용하여, 모터(230)에서 유발되는 역기전력(Φm)을 추정할 수 있다.The
여기서, Ve d는 동기 좌표계 기반의 d축 전압, Ve q는 동기 좌표계 기반의 q축 전압, Ie d는 동기 좌표계 기반의 d축 전류, Ie q는 동기 좌표계 기반의 q축 전류, 며Rest는 추정된 모터의 고정자 저항, Lq는 추정된 토크분 인덕턴스 Ld는 추정된 자속분 인덕턴스, We는 모터의 회전 속도,Φm은 역기전력을 나타낸다.Here, V e d is the d-axis voltage based on the synchronous coordinate system, V e q is the q-axis voltage based on the synchronous coordinate system, I e d is the d-axis current based on the synchronous coordinate system, and I e q is the q-axis current based on the synchronous coordinate system, Where Rest is the estimated stator resistance of the motor, Lq is the estimated torque inductance, Ld is the estimated magnetic flux inductance, We is the rotational speed of the motor, and Φ m is the back EMF.
상기 인버터 제어부(430)는, 상기 모터(230)의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 모터(230)를 가속시키고, 가속 구간에서 역기전력(Φm)을 연산할 수 있다.The
역기전력 상수 추정은 운전 방식에 상관없이 시행할 수 있으나, 역기전력의 크기가 작은 저속 구간에서는 계산상의 정확도가 떨어질 수 있으므로 가급적 고속 영역에서 하는 것이 판단의 정확도를 위해 좋다.Estimation of the back EMF constant can be performed regardless of the operation method, but calculation accuracy may be degraded in the low-speed section where the magnitude of the back EMF is small, so it is better to perform it in the high-speed region as much as possible for accuracy of judgment.
그러므로, 더욱 바람직하게 상기 인버터 제어부(430)는 상기 모터(230)의 속도가 기준 속도에 도달하면 상기 역기전력(Φm)을 연산함으로써, 더욱 정확하게 역기전력 파라미터를 추정할 수 있다.Therefore, more preferably, when the speed of the
인버터 제어부(430)는, 모터 파라미터, 저항(R), 인덕턴스(L), 역기전력(Φm)을 추정하여, 메모리(270)에 저장된 기준값과 비교하여 정상 수치 여부를 판별하여 고장 진단할 수 있다.The
예를 들어, 모터(230)의 영구자석 감자가 발생한 경우에는 모터(230)가 회전 불능 상태에 놓이게 된다. 이 때 추정한 역기전력 파라미터의 경우 발산하거나 매우 큰 값을 가진다. 따라서, 역기전력 파라미터로 모터의 고장 여부를 판단할 수 있다.For example, when the permanent magnet demagnetization of the
본 발명에 따르면, 인버터(420)와 모터(230)의 고장을 구분하여 동시 교체 및 고장 진단에 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce the cost and time required for simultaneous replacement and fault diagnosis by classifying the fault of the
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 홈 어플라이언스의 일예인 공기조화기를 도시한 도면이다.17 is a view showing an air conditioner that is an example of a home appliance according to an embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기(100)는, 실내기(21), 실내기(21)에 연결되는 실외기(31)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 17, the
공기조화기의 실내기(21)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(21)를 예시한다.The
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
실외기(31)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
실외기(31)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(21)로 냉매를 공급한다. 실외기(31)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(21)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 가변 되는 것도 가능하다. 또한, 도 1에서는 하나의 실내기(21)와 실외기(31)를 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하나의 실외기(31)에 여러 실내기(21)가 냉매배관으로 연결될 수 있다.The
이때, 실외기(31)는, 연결된 실내기(21)로 압축된 냉매를 공급한다. At this time, the
실내기(21)는, 실외기(31)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(21)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.The
이때, 실외기(31) 및 실내기(21)는 유선 또는 무선으로 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
리모컨(미도시)은 실내기(21)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
예를 들어, 리모컨에는 본 발명에 따른 고장 진단 결과가 표시될 수 있다. 또한, 공기조화기(100) 등 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 어플라이언스는 디스플레이 수단을 구비하여 본 발명에 따른 고장 진단 결과를 표시할 수 있다.For example, a fault diagnosis result according to the present invention may be displayed on the remote control. In addition, a home appliance according to an embodiment of the present invention, such as the
도 18은 도 17의 실외기와 실내기의 개략도이다.18 is a schematic diagram of the outdoor unit and the indoor unit of FIG. 17.
도 18을 참조하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(21)와 실외기(31)로 구분된다.Referring to FIG. 18, the
실외기(31)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 촉진 시키는 실외 팬(105a)과 실외 팬(105a)을 회전시키는 모터(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구 또는 팽창 밸브(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브 또는 사방밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함할 수 있다. The
실내기(21)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내 팬(109a)과 실내 팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다. The
실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one
또한, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.In addition, the
한편, 실외기(31) 내의 실외 팬(105a)은, 실외 팬 모터(105b)를 구동하는 실외 팬 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있고, 실외 팬 구동부는 도 1 등을 참조하여 상술한 모터 구동 장치(220)일 수 있다. Meanwhile, the
한편, 실외기(31) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(10b)를 구동하는 압축기 모터 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있고, 압축기 모터 구동부는 도 1 등을 참조하여 상술한 모터 구동 장치(220)일 수 있다. Meanwhile, the
한편, 실내기(21) 내의 실내 팬(109a)은, 실내 팬 모터(109b)를 구동하는 실내 팬 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있고, 실내 팬 구동부는 도 1 등을 참조하여 상술한 모터 구동 장치(220)일 수 있다. Meanwhile, the
한편, 공기조화기는, 압축기(102), 실외 팬(105a), 실내 팬(109a) 등 각 유닛에 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the air conditioner may further include a power supply unit (not shown) that supplies power to each unit such as the
전원 공급부는 입력 전원을 각 유닛의 구동에 필요한 전원으로 변환하여 공급할 수 있다. 따라서, 전원 공급부의 적어도 일부 구성은 전력 변환 장치로 명명될 수도 있다. The power supply unit may convert and supply input power into power required for driving each unit. Accordingly, at least some components of the power supply unit may be referred to as a power conversion device.
도 18의 실외기(31) 내의 압축기(102)는 압축기 모터(102b)를 구동하는 에 의해 구동될 수 있다.The
또는, 실내팬(109a) 또는 실외팬(105a)은, 각각 실내팬 모터(109b), 실외 팬 모터(150b)를 구동하는, 도 1과 같은, 모터 구동 장치(220)에 의해 구동될 수 있다.Alternatively, the
한편, 상술한 모터 구동 장치(220)는, 공기조화기(100) 외에도 다양한 기기에 구비되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 홈 어플라이언스 중 세탁물 처리기기, 냉장고, 정수기, 청소기 등에 사용될 수 있다. 또한, 모터로 동작 가능한 차량(vehicle), 로봇(robot), 드론(drone) 등에 적용 가능하다. Meanwhile, the
본 발명에 따른 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 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 apparatus and the home appliance 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.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.Likewise, while depicting the actions in the drawings in a specific order, it should not be understood that such actions should be performed in that particular order or sequential order shown, or that all illustrated actions should be performed in order to obtain a desired result. . In certain cases, multitasking and parallel processing can be advantageous.
한편, 본 발명의 모터 구동방법 또는 홈 어플라이언스의 동작방법은, 모터 구동 장치 또는 홈 어플라이언스에 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. Meanwhile, the motor driving method or the home appliance operating method of the present invention may be implemented as a code readable by the processor on a recording medium readable by a processor provided in the motor driving apparatus or the home appliance. The processor-readable recording medium includes all types of recording devices that store data that can be read by the processor.
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 이해되어서는 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.
220: 모터 구동 장치
230: 모터
420: 인버터
430: 인버터 제어부220: motor drive device
230: motor
420: inverter
430: inverter control unit
Claims (19)
복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자를 구비하며, 스위칭 동작에 의해, 상기 dc단 커패시터에 저장된 상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 모터에 출력하는 인버터;
상기 dc단 커패시터와 상기 인버터 사이에 배치되는 dc단 저항 소자;
상기 dc단 저항 소자에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부;
상기 전류 검출부에서 검출되는 전류에 기초하여, 상기 인버터를 제어하는 제어부;를 구비하고,
상기 제어부는,
진단 모드에 따라, 상기 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되도록 제어하며,
어느 하나의 스위칭 소자가 턴 온되었을 때, 상기 검출되는 전류가 영전류(zero-current)가 아닌 경우에, 턴 온 되지 않은 스위칭 소자에 대해 단락(short)으로 판정하고, 상기 진단 모드를 종료하며,
상기 복수의 상암 스위칭 소자와 하암 스위칭 소자가 하나씩 순차적으로 턴 온되었을 때, 상기 전류 검출부에서 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에, 상기 인버터 내의 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되도록 제어하고,
상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류도 아닌 경우에, 상기 모터의 권선 중 2개의 상에 대해 단락(short)으로 판정하고, 상기 진단 모드를 종료하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.DC stage capacitor for storing DC power;
An inverter having a plurality of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements, and converting the DC power stored in the DC terminal capacitor into AC power by a switching operation and outputting the converted AC power to a motor;
A dc terminal resistance element disposed between the dc terminal capacitor and the inverter;
A current detector for detecting a current flowing through the dc terminal resistance element;
And a control unit for controlling the inverter based on the current detected by the current detection unit,
The control unit,
According to the diagnosis mode, the plurality of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements are controlled to be sequentially turned on one by one,
When any one of the switching elements is turned on, if the detected current is not zero-current, it is determined as a short for the non-turned switching element, and the diagnostic mode is terminated. ,
When the plurality of upper-arm switching elements and lower-arm switching elements are sequentially turned on one by one, when all currents detected by the current detection unit are zero current, only three switching elements in the inverter are controlled to be turned on,
When only the three switching elements are turned on, when the detected current is not a constant positive level current and is not a zero current, it is determined that two phases of the windings of the motor are shorted, and the A motor drive device, characterized in that terminating the diagnostic mode.
상기 제어부는,
상기 검출되는 전류가 영전류가 아닌 경우에, 턴온된 스위칭 소자와 동일한 상의 다른 스위칭 소자에 대해 단락으로 판정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 1,
The control unit,
When the detected current is not zero current, it is determined as a short circuit with respect to another switching element in the same phase as the turned-on switching element.
상기 제어부는,
상기 인버터 내의 하나의 스위칭 소자만 턴 온하기 위해, 고정 듀티의 스위칭 제어 신호를 상기 인버터에 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 1,
The control unit,
And controlling to output a switching control signal of a fixed duty to the inverter in order to turn on only one switching element in the inverter.
상기 제어부는,
상기 검출되는 전류가 모두 영전류인 경우에, 상기 인버터 내의 다른 상의 스위칭 소자들로 조합된 세 개의 스위칭 소자만 순차적으로 턴 온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 1,
The control unit,
When the detected currents are all zero currents, the motor driving apparatus is controlled so that only three switching elements combined with switching elements of different phases in the inverter are sequentially turned on.
상기 제어부는, 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 두 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 한 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되거나 상기 복수의 상암 스위칭 소자 중 한 상의 상암 스위칭 소자와 나머지 두 상의 하암 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 4,
The control unit is configured to turn on two upper arm switching elements and a lower arm switching element on the other of the plurality of upper arm switching elements, or to turn on one upper arm switching element and a lower arm switching element on the other two of the plurality of upper arm switching elements. Motor drive device, characterized in that to control.
상기 제어부는,
상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류가 아니고, 영전류인 경우에, 턴 온된 스위칭 소자 중 적어도 하나의 스위칭 소자에 대해 단선(open)으로 판정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 1,
The control unit,
When only the three switching elements are turned on, if the detected current is not a constant positive level current and is a zero current, determining that at least one switching element among the turned-on switching elements is open A motor drive device, characterized in that.
상기 제어부는,
상기 세 개의 스위칭 소자만 턴 온되을 때, 상기 검출되는 전류가 일정한 양의 레벨 전류인 경우에, 상기 모터의 파라미터들을 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 1,
The control unit,
When only the three switching elements are turned on, when the detected current is a constant amount of level current, parameters of the motor are estimated.
상기 제어부는,
상기 추정된 파라미터들이 정상 수치가 아닌 경우에 모터 고장으로 판정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 8,
The control unit,
When the estimated parameters are not normal values, it is determined as a motor failure.
상기 파라미터들은 상기 모터의 저항, 인덕턴스, 및, 역기전력 파라미터인 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 8,
The parameters are resistance, inductance, and back electromotive force parameters of the motor.
상기 제어부는,
상기 전류 검출부에서 검출되는 전류가 상승 후 하강하도록 소정 펄스 전압을 인가하고, 상기 전류 검출부에서 검출되는 전류의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 10,
The control unit,
And applying a predetermined pulse voltage so that the current detected by the current detection unit rises and then falls, and estimates the inductance parameter based on a change amount of the current detected by the current detection unit.
상기 제어부는,
상기 전류 검출부에서 검출되는 전류가 하강하는 구간에서의 변화량에 기초하여 상기 인덕턴스 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 11,
The control unit,
And estimating the inductance parameter based on an amount of change in a section in which the current detected by the current detection unit falls.
상기 제어부는,
직류 전류를 상기 모터에 인가되도록 제어하고, 상기 직류 전류에 대응하여 상기 전류 검출부에서 검출된 검출 전류를 기초로, 상기 모터의 저항 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 10,
The control unit,
And controlling a DC current to be applied to the motor, and estimating a resistance parameter of the motor based on the detected current detected by the current detector in response to the DC current.
상기 제어부는, 상기 모터의 회전자의 축을 어느 한 상의 고정자에 정렬시키는 구간에서, 제1 레벨의 직류 전류와 상기 제1 레벨과 다른 레벨의 제2 레벨의 직류 전류가 상기 모터에 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 13,
The control unit controls the first level of DC current and the second level of DC current of a level different from the first level to be applied to the motor in a section in which the axis of the rotor of the motor is aligned with the stator of any one phase. Motor drive device, characterized in that.
상기 모터의 온도를 감지하는 온도 감지부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 감지된 온도에 기초하여 상기 모터의 저항 파라미터를 보정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 13,
Further comprising a; temperature sensing unit for sensing the temperature of the motor,
The control unit,
The motor driving device, characterized in that correcting the resistance parameter of the motor based on the sensed temperature.
상기 제어부는,
상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 역기전력 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 10,
The control unit,
And estimating the back EMF parameter after estimating a resistance parameter and an inductance parameter of the motor.
상기 제어부는,
상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터를 추정한 후에 상기 모터를 가속시키고, 상기 모터의 속도가 기준 속도에 도달하면 상기 역기전력 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 16,
The control unit,
After estimating a resistance parameter and an inductance parameter of the motor, the motor is accelerated, and when the speed of the motor reaches a reference speed, the back EMF parameter is estimated.
상기 제어부는,
상기 모터의 저항 파라미터와 인덕턴스 파라미터의 추정값을 이용하여 상기 역기전력 파라미터를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.The method of claim 16,
The control unit,
And estimating the back EMF parameter using an estimated value of a resistance parameter and an inductance parameter of the motor.
A home appliance comprising the motor drive device according to any one of claims 1 to 6 and 8 to 18.
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