KR20200134759A - Power transforming apparatus and controlling method thereof - Google Patents

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KR20200134759A
KR20200134759A KR1020190060697A KR20190060697A KR20200134759A KR 20200134759 A KR20200134759 A KR 20200134759A KR 1020190060697 A KR1020190060697 A KR 1020190060697A KR 20190060697 A KR20190060697 A KR 20190060697A KR 20200134759 A KR20200134759 A KR 20200134759A
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김기만
조용수
김태경
최순용
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엘지전자 주식회사
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Abstract

According to the present invention, provided is a power conversion device with improved current sensing characteristics. The power conversion device comprises a current detection unit for detecting a current applied to a motor connected to an inverter unit. Meanwhile, the current detection unit includes: a first current detection unit configured to amplify the detected current by a first gain when the magnitude of the detected current exceeds a threshold value; and a second current detection unit configured to amplify the detected current by a second gain when the detected current is equal to or less than the threshold value. Moreover, the current detection unit selects and controls a resolution in accordance with the current magnitude, thereby reducing a current sensing error.

Description

전력 변환 장치 및 이의 제어 방법{POWER TRANSFORMING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}Power conversion device and its control method {POWER TRANSFORMING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion device, and more particularly, to a power conversion device with improved current sensing characteristics and a control method thereof.

일반적으로, 공기 조화기와 같은 가전기기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다.In general, home appliances such as air conditioners use a motor as a driving source. AC power is supplied to such a motor from a power conversion device.

이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터 방식의 전력 변환부를 구성하는 것이 일반적으로 알려져 있다.It is generally known that such a power conversion device mainly comprises a rectifying unit, a power factor control unit, and an inverter type power conversion unit.

우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터와 같은 전력 변환부에 공급된다. 이때, 전력 변환부는, 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다.First, the AC commercial voltage output from the commercial power source is rectified by the rectifying unit. The voltage rectified by this rectifying unit is supplied to a power conversion unit such as an inverter. At this time, the power converter generates AC power for driving the motor by using the voltage output from the rectifier.

경우에 따라, 정류부와 인버터 사이에는 역률 개선을 위한 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)가 구비될 수 있다.In some cases, a DC-DC converter for improving power factor may be provided between the rectifying unit and the inverter.

한편, 상기 모터는 전동 컴프레서용 모터로 구성될 수 있고, 이러한 전동 컴프레서용 모터를 제어하기 위해서 전류를 정확히 검출할 필요가 있다. 특히, 전류 크기가 작은 저속 또는 저 부하(low load)에서의 전류 검출 (센싱)을 정확히 수행할 필요가 있다.On the other hand, the motor may be configured as an electric compressor motor, and it is necessary to accurately detect a current in order to control such an electric compressor motor. In particular, it is necessary to accurately perform current detection (sensing) at a low speed or low load with a small current magnitude.

이러한 전류 검출과 관련하여, 한국 공개 특허 10-2012-0032930에서는 전류 감지 장치를 제공한다. 이와 관련하여, 해당 특허에서는 션트 저항을 통해 전류를 센싱한다. 하지만, 수동소자 중 상대적으로 고가의 부품인 션트 저항이 추가되어 부품 가격이 상승할 수 있다는 문제점이 있다.In connection with such current detection, Korean Patent Publication No. 10-2012-0032930 provides a current detection device. In this regard, the patent senses the current through the shunt resistor. However, there is a problem in that component prices may increase due to the addition of a shunt resistor, which is a relatively expensive component among passive devices.

또한, 측정되는 전류 크기에 따라 저 전류 감지부와 대 전류 감지부로 전류가 흐르도록 스위치 on/off가 필요하며, 스위치 on/off에 필요한 별도의 회로가 필요하다는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that a switch on/off is required so that current flows to the low current detection unit and the large current detection unit according to the measured current magnitude, and a separate circuit required for the switch on/off is required.

위와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 전동 컴프레서용 모터를 제어하기 위한 전류 검출부의 오차 개선을 통해 전동 컴프레서 구동 성능 및 효율 개선 방법을 제안한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to propose a method for improving electric compressor driving performance and efficiency by improving an error of a current detector for controlling a motor for an electric compressor.

또한, 본 발명의 목적은 전류 크기에 따라 별도의 경로 및 채널을 통해 전류 해상도가 조절되는 전류 검출을 수행할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of performing current detection in which the current resolution is adjusted through a separate path and channel according to the current magnitude.

본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치가 제공된다. 상기 전력 변환 장치는, 인버터부에 연결된 모터로 인가되는 전류를 검출하기 위한 전류 검출부를 포함한다. 한편, 상기 전류 검출부는, 상기 검출된 전류의 크기가 임계치를 초과하는 경우, 상기 검출된 전류를 제1 이득으로 증폭하도록 구성된 제1 전류 검출부; 및 상기 검출된 전류의 크기가 상기 임계치 이하인 경우, 상기 검출된 전류를 제2 이득으로 증폭하도록 구성된 제2 전류 검출부를 포함하여, 전류 크기에 따라 해상도를 선택하여 제어함으로써 전류 센싱 오차를 감소시킬 수 있다. 또한, 복수 개의 인버터 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하는 상기 인버터부를 더 포함할 수 있다.A power conversion device with improved current sensing characteristics according to the present invention is provided. The power conversion device includes a current detection unit for detecting a current applied to a motor connected to the inverter unit. Meanwhile, the current detector may include: a first current detector configured to amplify the detected current to a first gain when the detected current exceeds a threshold value; And a second current detector configured to amplify the detected current to a second gain when the detected current is less than the threshold value, and selects and controls a resolution according to the current level, thereby reducing a current sensing error. have. In addition, the inverter may further include the inverter unit for converting DC power into three-phase AC power having a predetermined frequency by on/off operations of the plurality of inverter switching elements.

일 실시 예에서, 상기 제1및 제2 전류 검출부에 연결되고, 상기 검출된 전류에 따라 상기 인버터부를 제어하는 인버터 제어부를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 인버터 제어부는, 상기 제1 전류 검출부의 출력과 연결되는 제1 채널; 및 상기 제2 전류 검출부의 출력과 연결되는 제2 채널을 구비하여, 저 전류 검출회로를 통해 센싱 전류를 더 증폭시켜 전류 해상도를 증가되어, 전류 센싱 오차를 개선시킬 수 있다.In an embodiment, an inverter controller connected to the first and second current detection units and controlling the inverter unit according to the detected current may further be included. Meanwhile, the inverter control unit may include: a first channel connected to an output of the first current detection unit; And a second channel connected to the output of the second current detection unit to further amplify a sensing current through a low current detection circuit to increase a current resolution, thereby improving a current sensing error.

일 실시 예에서, 상기 인버터 제어부는, 상기 검출된 전류의 크기가 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 전류 검출부를 통해 상기 제1이득으로 증폭된 전류에 따른 제1 전압을 상기 제1 채널을 통해 수신할 수 있다. 반면에, 상기 검출된 전류의 크기가 상기 임계치 이하인 경우, 상기 제2 전류 검출부를 통해 상기 제2이득으로 증폭된 전류에 따른 제2 전압을 상기 제2 채널을 통해 수신할 수 있다.In one embodiment, the inverter control unit, when the magnitude of the detected current exceeds a threshold value, through the first current detection unit, the first voltage according to the current amplified by the first gain through the first channel. Can receive. On the other hand, when the magnitude of the detected current is less than or equal to the threshold value, a second voltage according to the current amplified by the second gain may be received through the second channel through the second current detector.

일 실시 예에서, 상기 제2 전류 검출부는, 상기 제2 채널을 통해 수신되는 상기 제2 전압의 크기가 임계 전압 이하가 되도록 제한하는 제2 전압 제어부를 구비할 수 있다. 이때, 상기 제2 전압 제어부가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작 시, 상기 인버터 제어부는 제3 이득으로 상기 검출된 전류를 증폭하도록 상기 제2 전류 검출부를 제어할 수 있다. 한편, 상기 제3 이득은 상기 제1 이득보다 높고 상기 제2 이득보다 낮게 설정될 수 있다.In an embodiment, the second current detection unit may include a second voltage controller that limits the magnitude of the second voltage received through the second channel to be less than or equal to a threshold voltage. In this case, when the second voltage controller operates to limit the second voltage, the inverter controller may control the second current detection unit to amplify the detected current with a third gain. Meanwhile, the third gain may be set higher than the first gain and lower than the second gain.

일 실시 예에서, 상기 제2 전압 제어부가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작하지 않으면, 상기 인버터 제어부는 상기 제2 전압에 의한 제한 동작 발생 시까지 상기 제2 이득을 증가시킬 수 있다. In an embodiment, if the second voltage controller does not operate to limit the second voltage, the inverter controller may increase the second gain until a limiting operation occurs due to the second voltage.

일 실시 예에서, 상기 제2 전압 제어부가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작 시, 상기 인버터 제어부는 상기 제2 전압에 의한 제한 동작이 발생하지 않을 때까지 상기 제2 이득을 감소시킬 수 있다.In an embodiment, when the second voltage controller operates to limit the second voltage, the inverter controller may decrease the second gain until a limiting operation by the second voltage does not occur.

일 실시 예에서, 상기 제1 전류 검출부는, 상기 인버터 스위치에 연결되는 제1 연산 증폭기, 상기 제1 연산 증폭기의 출력에 연결되는 제1 전압 제어부를 포함한다. 한편, 상기 제2 전류 검출부는, 상기 인버터 스위치에 연결되는 제2 연산 증폭기, 상기 제2 연산 증폭기의 출력에 연결되는 제2 전압 제어부를 포함한다.In an embodiment, the first current detector includes a first operational amplifier connected to the inverter switch and a first voltage controller connected to an output of the first operational amplifier. Meanwhile, the second current detection unit includes a second operational amplifier connected to the inverter switch, and a second voltage control unit connected to an output of the second operational amplifier.

일 실시 예에서, 상기 제1 연산 증폭기의 제1 입력과 상기 제2 연산 증폭기의 제1 입력은 서로 다른 저항을 통해 상기 인버터 스위치와 병렬 형태로 공통 연결될 수 있다. 한편, 상기 제1 연산 증폭기와 상기 제2 연산 증폭기와 모두 연결되는 제3 연산 증폭기를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제3 연산 증폭기의 제2 입력은 상기 제1 연산 증폭기의 제1 입력과 상기 제2 연산 증폭기의 제1 입력과 모두 연결되도록 구성될 수 있다. In an embodiment, a first input of the first operational amplifier and a first input of the second operational amplifier may be connected in parallel with the inverter switch through different resistances. Meanwhile, a third operational amplifier connected to both the first operational amplifier and the second operational amplifier may be further included. In this case, the second input of the third operational amplifier may be configured to be connected to both the first input of the first operational amplifier and the first input of the second operational amplifier.

일 실시 예에서, 상기 제2 전류 검출부와 상기 인버터 제어부는, 상기 제2 전압 제어부가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작 시, 상기 제2 연산 증폭기의 제1 입력에 연결된 제2 가변 저항의 저항 값을 증가시켜, 상기 제2 이득을 제3 이득으로 가변 제어할 수 있다. 이때, 상기 제3 이득은 상기 제1 이득보다 높고 상기 제2 이득보다 낮게 설정될 수 있다. In one embodiment, the second current detection unit and the inverter control unit, when the second voltage control unit is operated to limit the second voltage, the resistance value of the second variable resistor connected to the first input of the second operational amplifier By increasing, the second gain may be variably controlled by the third gain. In this case, the third gain may be set higher than the first gain and lower than the second gain.

일 실시 예에서, 상기 제2 전류 검출부와 상기 인버터 제어부는, 상기 제2 전압 제어부가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작하지 않으면, 상기 제2 연산 증폭기의 제1 입력에 연결된 제2 가변 저항의 저항 값을 감소시켜, 상기 제2 전압에 의한 제한 동작 발생 시까지 상기 제2 이득이 증가되도록 제어할 수 있다.In one embodiment, the second current detection unit and the inverter control unit, when the second voltage control unit does not operate to limit the second voltage, the resistance of the second variable resistor connected to the first input of the second operational amplifier By decreasing the value, the second gain may be controlled to increase until the limiting operation occurs due to the second voltage.

일 실시 예에서, 상기 인버터 제어부는, 상기 검출된 전류 크기에 따라 상기 제1 및 제2 전류 검출부 중 하나를 통해 인가되는 제1 및 제2 전압 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 제2 전류 검출부를 통해 수신되는 상기 제2 전압에 입력 제한이 발생할 것으로 예상되면, 상기 제1 전류 검출부를 통해 상기 제1전압을 수신하도록 제어할 수 있다.In an embodiment, the inverter controller may be configured to select one of first and second voltages applied through one of the first and second current detection units according to the detected current level. On the other hand, when it is expected that an input limit will occur in the second voltage received through the second current detector, a control may be performed to receive the first voltage through the first current detector.

일 실시 예에서, 상기 인버터 제어부는, 상기 제2 전압 레벨 및 상기 제2 전압의 변화율에 따른 A/D 컨버터의 레지스터 변화 값에 기반하여 상기 제2 전류 검출부를 통해 과전류가 투입될 것으로 예상되면, 상기 제1 전류 검출부를 통해 상기 제1전압을 수신하도록 제어할 수 있다.In one embodiment, the inverter control unit, based on a register change value of the A/D converter according to the second voltage level and the rate of change of the second voltage, when it is expected that overcurrent is input through the second current detector, Control to receive the first voltage through the first current detector.

본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The technical effects of the power conversion device with improved current sensing characteristics according to the present invention will be described as follows.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 전류 크기에 따라 해상도를 선택하여 제어함으로써 전류 센싱 오차를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.According to at least one embodiment of the present invention, there is an advantage in that a current sensing error can be reduced by selecting and controlling a resolution according to a current magnitude.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 저 전류 검출회로를 통해 센싱 전류를 더 증폭시켜 전류 해상도를 증가되어, 전류 센싱 오차를 개선시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one embodiment of the present invention, there is an advantage in that a sensing current is further amplified through a low current detection circuit to increase a current resolution, thereby improving a current sensing error.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description below. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention can be clearly understood by those skilled in the art, specific embodiments such as the detailed description and preferred embodiments of the present invention should be understood as being given by way of example only.

도 1은 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치의 개념도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치의 상세한 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 전류 센싱 기능이 향상된 전류 검출부의 상세한 구성과 성능 검증을 위한 회로도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 센싱 전류가 임계치 이하인 경우 저전류 검출회로와 고전류 검출회로를 통해 출력되는 전압을 비교한 것이다. 반면에, 도 6b는 본 발명에 따른 센싱 전류가 임계치를 초과하는 경우 저전류 검출회로와 고전류 검출회로를 통해 출력되는 전압을 비교한 것이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 전류 검출부의 증폭기의 전류 값에 따른 shunt 전압, 증폭 전압 및 AD 레지스터 값을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전류 검출 회로를 구비하는 전력 변환 장치를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전류 검출 및 증폭 방법의 흐름도를 나타낸다.1 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus according to the present invention.
2 is a circuit diagram for explaining a power conversion device according to the present invention.
3 is a conceptual diagram of a power conversion device with improved current sensing characteristics according to the present invention.
4 shows a detailed configuration of a power conversion device with improved current sensing characteristics according to the present invention.
5 is a circuit diagram for detailed configuration and performance verification of a current detection unit with an improved current sensing function according to the present invention.
6A is a comparison of a voltage output through a low current detection circuit and a high current detection circuit when the sensing current according to the present invention is below a threshold value. On the other hand, FIG. 6B is a comparison of a voltage output through a low current detection circuit and a high current detection circuit when the sensing current according to the present invention exceeds a threshold value.
7A and 7B show shunt voltage, amplification voltage, and AD register values according to current values of the amplifiers of the first and second current detection units according to the present invention.
8 shows a power conversion device including a current detection circuit according to another embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method of detecting and amplifying a current with improved current sensing characteristics according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but identical or similar elements are denoted by the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all modifications included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include equivalents or substitutes.

도 1은 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 회로도이다.1 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a power conversion apparatus according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 변환 장치(1000)는 교류 전원(100)을 정류하는 정류부(1100), 정류부(1100)에서 정류된 DC 전압을 승압/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터부(1200), 컨버터부(1200)를 제어하는 컨버터 제어부(1300)를 포함한다. 또한, 전력 변환 장치(1000)는 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터부(1400)와 인버터부(1400)를 제어하는 인버터 제어부(1500)를 더 포함할 수 있다. 1 and 2, the power conversion device 1000 includes a rectifying unit 1100 for rectifying the AC power supply 100, a converter unit for boosting/depressing the DC voltage rectified by the rectifying unit 1100 or controlling the power factor ( 1200), and a converter control unit 1300 that controls the converter unit 1200. In addition, the power conversion apparatus 1000 may further include an inverter unit 1400 for outputting a three-phase AC current and an inverter control unit 1500 for controlling the inverter unit 1400.

이러한 인버터부(1400)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(2000)에 공급된다. 한편, 전력 변환 장치(1000)는 인버터부(1400)를 제어하는 인버터 제어부(1500)와, 그리고 컨버터부(1200)와 인버터부(1400) 사이의 DC단 캐패시터(C)를 포함할 수 있다.The inverter unit 1400 outputs a three-phase AC current, and this output current is supplied to the motor 2000. Meanwhile, the power conversion apparatus 1000 may include an inverter controller 1500 that controls the inverter unit 1400 and a DC terminal capacitor C between the converter unit 1200 and the inverter unit 1400.

여기서, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(1000)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치일 수 있다.Here, the motor 2000 may be a compressor motor that drives the air conditioner. Hereinafter, the motor 2000 may be a compressor motor that drives an air conditioner, and the power conversion device 1000 may be a motor driving device that drives such a compressor motor.

이러한 인버터부(1400)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(2000)에 공급된다. 여기서, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(1000)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.The inverter unit 1400 outputs a three-phase AC current, and this output current is supplied to the motor 2000. Here, the motor 2000 may be a compressor motor that drives the air conditioner. Hereinafter, it will be described that the motor 2000 is a compressor motor that drives an air conditioner, and the power conversion device 1000 is a motor drive device that drives such a compressor motor.

그러나 모터(2900)는 압축기 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.However, the motor 2900 is not limited to a compressor motor, and may be used in various application products using an AC voltage having a variable frequency, for example, an AC motor such as a refrigerator, a washing machine, an electric vehicle, an automobile, or a vacuum cleaner.

한편, 전력 변환 장치(1000)는, 압축기 모터를 구동하기 위하여, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the power conversion device 1000 may further include a DC voltage detector (B), an input voltage detector (A), an input current detector (D), and an output current detector (E) to drive the compressor motor. have.

전력 변환 장치(1000)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(2000)에 변환된 전력을 공급한다.The power conversion device 1000 receives AC power from a system, converts power, and supplies the converted power to the motor 2000.

컨버터부(1200)는, 입력 교류 전원(100)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터부(1200)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 경우에 따라, 컨버터(120)는 정류부(110)를 포함하는 개념일 수 있다. 이하, 컨버터부(1200)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.The converter unit 1200 converts the input AC power supply 100 into a DC power supply. The converter unit 1200 may use a direct current-to-direct current (DC-DC) converter that operates as a power factor control unit (PFC). In addition, such a direct current-to-direct current (DC-DC) converter may use a boost converter. In some cases, the converter 120 may be a concept including the rectifier 110. Hereinafter, the converter unit 1200 will be described as an example using a step-up converter.

정류부(1100)는, 단상 교류 전원(100)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전원을 컨버터부(1200) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(1100)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.The rectifying unit 1100 receives and rectifies the single-phase AC power supply 100, and outputs the rectified power to the converter unit 1200. To this end, the rectifying unit 1100 may use a full-wave rectifying circuit using a bridge diode.

이와 같이, 컨버터부(1200)는 정류부(1100)에서 정류된 전압을 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.In this way, the converter unit 1200 may perform a power factor improvement operation in the process of boosting and smoothing the voltage rectified by the rectifying unit 1100.

이러한 컨버터부(1200)는, 정류부(1100)에 연결되는 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 이러한 스위칭 소자(Q1)와 병렬로 연결되는 캐패시터(C), 및 스위칭 소자(Q1)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.The converter unit 1200 includes an inductor L1 connected to the rectifying unit 1100, a switching element Q1 connected to the inductor L1, a capacitor C connected in parallel with the switching element Q1, And a diode D1 connected between the switching element Q1 and the capacitor C.

컨버터부(1200)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 승압 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.The converter unit 1200 is a step-up converter capable of obtaining an output voltage higher than the input voltage. When the switching element Q1 is conducted, the diode D1 is cut off and energy is stored in the inductor L1, and the capacitor C The stored charge discharges and generates an output voltage at the output terminal.

또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.In addition, when the switching element Q1 is blocked, energy stored in the inductor L1 is added and transferred to the output terminal when the switching element Q1 is turned on.

여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다.Here, the switching element Q1 may perform a switching operation by a separate pulse width modulation (PWM) signal.

즉, 컨버터 제어부(130)에서 전달되는 PWM 신호가 컨버터 구동부(1600)에 전달되고, 컨버터 구동부(1600)는, 스위칭 소자(Q1)의 베이스(base; 또는 게이트) 단에 연결되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 동작을 구동시킬 수 있다.That is, the PWM signal transmitted from the converter control unit 130 is transmitted to the converter driving unit 1600, and the converter driving unit 1600 is connected to the base (or gate) terminal of the switching element Q1, and the PWM signal Thus, the switching operation of the switching element Q1 can be driven.

일 예로, 컨버터부(1200)의 스위칭 소자(Q1)는, 게이트단이 컨버터 구동부(1600)에 연결되고, 에미터단이 컨버터 구동부(1600)와 소자 보호부(1800) 사이의 노드에 연결될 수 있다.As an example, the switching element Q1 of the converter unit 1200 may have a gate terminal connected to the converter driving unit 1600 and an emitter terminal connected to a node between the converter driving unit 1600 and the device protection unit 1800. .

이러한 스위칭 소자(Q1)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.The switching element Q1 may use a power transistor, for example, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT).

IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.IGBT is a switching device having a structure of a power MOSFET (metal oxide semi-conductor field effect transistor) and a bipolar transistor, and is a device capable of low driving power, high speed switching, high breakdown voltage, and high current density.

이와 같이, 컨버터 제어부(1300)는 컨버터부(1200) 내의 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호(Sc)를 출력할 수 있다.In this way, the converter control unit 1300 may control the turn-on timing of the switching element Q1 in the converter unit 1200. Accordingly, the converter control signal Sc for the turn-on timing of the switching element Q1 may be output.

이를 위해, 컨버터 제어부(1300)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(B)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.To this end, the converter control unit 1300 may receive an input voltage Vs and an input current Is from the input voltage detection unit A and the input current detection unit B, respectively.

그리고, 정류부(1100)를 거친 출력 전압은, DC단 캐패시터(C)에 충전되거나 인버터부(1400)를 구동할 수 있다.In addition, the output voltage passing through the rectifying unit 1100 may be charged in the DC terminal capacitor C or may drive the inverter unit 1400.

입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(1100) 전단에 위치할 수 있다.The input voltage detector A may detect the input voltage Vs from the input AC power supply 100. For example, it may be located at the front end of the rectifying unit 1100.

입력 전압 검출부(A)는 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(1300)에 인가될 수 있다.The input voltage detection unit A may include a resistance element, an OP AMP, or the like for voltage detection. The detected input voltage Vs is a discrete signal in the form of a pulse and may be applied to the converter controller 1300 to generate the converter control signal Sc.

다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(1100) 전단에 위치할 수 있다.Next, the input current detection unit D may detect the input current Is from the input AC power supply 100. Specifically, it may be located at the front end of the rectifying unit 1100.

입력 전류 검출부(D)는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해 컨버터 제어부(1300)에 인가될 수 있다.The input current detector D may include a current sensor, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like for current detection. The detected input voltage Is is a discrete signal in the form of a pulse and may be applied to the converter controller 1300 to generate the converter control signal Sc.

DC 전압 검출부(B)는 DC단 캐패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC단 캐패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(1500)에 인가될 수 있으며, DC단 캐패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다.The DC voltage detector B detects the pulsating voltage Vdc of the DC terminal capacitor C. For this power detection, a resistance element, an OP AMP, or the like may be used. The detected voltage (Vdc) of the DC terminal capacitor C is a discrete signal in the form of a pulse, and may be applied to the inverter control unit 1500, and is applied to the DC voltage Vdc of the DC terminal capacitor C. Based on the inverter control signal Si may be generated.

한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(1300)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다.Meanwhile, unlike the drawings, the detected DC voltage may be applied to the converter control unit 1300 and used to generate the converter control signal Sc.

한편, 본 발명에 따른 인버터부(1400)는 복수 개의 인버터 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환한다. Meanwhile, the inverter unit 1400 according to the present invention converts DC power into three-phase AC power having a predetermined frequency by on/off operations of a plurality of inverter switching elements.

인버터부(1400)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(2000)에 출력할 수 있다.The inverter unit 1400 includes a plurality of inverter switching elements Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc', and a DC power supply (Vdc) smoothed by the on/off operation of the switching element is predetermined. It can be converted into a frequency three-phase AC power supply, and can be output to the three-phase motor 2000.

구체적으로, 인버터부(1400)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하측 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상, 하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.Specifically, the inverter unit 1400 is a pair of upper switching elements (Qa, Qb, Qc) and lower switching elements (Qa', Qb', Qc') connected in series with each other, and a total of three pairs of upper and lower The switching elements can be connected in parallel with each other.

컨버터부(1200)와 마찬가지로, 인버터부(1400)의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.Like the converter unit 1200, the switching elements Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', and Qc' of the inverter unit 1400 may use power transistors. For example, an insulated gate bipolar transistor ( Insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) can be used.

인버터 제어부(1500)는, 인버터부(1400)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터부(1400)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(2000)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC단 캐패시터(C) 양단인 DC단 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC단 전압(Vdc)은 DC단 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.The inverter control unit 1500 may output an inverter control signal Si to the inverter unit 1400 in order to control the switching operation of the inverter unit 1400. The inverter control signal (Si) is a pulse width modulation (PWM) switching control signal, which is generated based on the output current (io) flowing through the motor 2000 and the DC terminal voltage (Vdc) across the DC terminal capacitor (C). Can be printed out. The output current io at this time may be detected from the output current detection unit E, and the DC terminal voltage Vdc may be detected from the DC terminal voltage detection unit B.

출력전류 검출부(E)는, 인버터부(1400)와 모터(2000) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(2000)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia, ib, ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다. 출력전류 검출부(E)는 인버터부(1400)와 모터(2000) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.The output current detection unit E may detect an output current io flowing between the inverter unit 1400 and the motor 2000. That is, the current flowing through the motor 2000 is detected. The output current detector E may detect all of the output currents ia, ib, and ic of each phase, or may detect the output currents of the two phases using three-phase balance. The output current detection unit E may be located between the inverter unit 1400 and the motor 2000, and for current detection, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like may be used.

한편, 본 발명에서는 인버터부(1400)와 모터(2000)가 연결되는 지점에서의 출력 전류(ia, ib, ic) 또는 이에 대응하는 출력 전압(Va, Vb, Vc)를 제1 및 제3 출력 신호로 지칭할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the output current (ia, ib, ic) at the point where the inverter unit 1400 and the motor 2000 are connected or the corresponding output voltages (Va, Vb, Vc) are first and third outputs. It can be referred to as a signal.

한편, 본 발명의 목적은 전동 컴프레서용 모터를 제어하기 위한 전류 검출부의 오차 개선을 통해 전동 컴프레서 구동 성능 및 효율 개선 방법을 제안한다. 또한, 본 발명의 목적은 전류 크기에 따라 별도의 경로 및 채널을 통해 전류 해상도가 조절되는 전류 검출을 수행할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.On the other hand, an object of the present invention is to propose a method for improving the driving performance and efficiency of an electric compressor by improving an error of a current detector for controlling a motor for an electric compressor. In addition, an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of performing current detection in which the current resolution is adjusted through a separate path and channel according to the current magnitude.

이와 관련하여, 저속/저부하 구동 시 모터에 인가되는 전류의 크기가 작기 때문에 인버터 션트 저항을 통해 센싱되는 전압이 증폭 회로를 거쳐 인버터 제어부 (Micom)로 인가될 수 있다. 이와 관련하여, 인버터 제어부 (Micom)로 작은 전류가 인가되면, 전류 크기가 클 때보다 상대적으로 오차 성분이 크게 발생한다. 이에 따라, 전류 제어가 정밀하게 되지 않아 속도 오차 및 고조파 성분 증가로 인해 전동 컴프레서 성능 및 효율에 영향을 미칠 수 있다.In this regard, since the magnitude of the current applied to the motor during low-speed/low-load driving is small, the voltage sensed through the inverter shunt resistor may be applied to the inverter controller Micom through an amplifying circuit. In this regard, when a small current is applied to the inverter controller Micom, an error component is relatively larger than when the current magnitude is large. Accordingly, since current control is not precise, the performance and efficiency of the electric compressor may be affected due to an increase in speed error and harmonic components.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치 및 이의 제어 방법은 다음과 같은 해결 수단을 갖는다.In order to solve this problem, the power conversion device and control method thereof with improved current sensing characteristics according to the present invention have the following solutions.

모터(2000)로 인가되는 U/V/W 상전류는 인버터의 션트 저항을 통해 전압으로 변환되고 증폭 회로를 거쳐 Micom AD(Analog to Digital) port로 전송이 되어 센싱을 하게 된다. The U/V/W phase current applied to the motor 2000 is converted into a voltage through the shunt resistance of the inverter, and transmitted to the Micom AD (Analog to Digital) port through an amplifying circuit for sensing.

또한, 3상 모터(200)를 제어하는 인버터의 션트 저항을 통해 전류를 센싱할 때 실시 예와 같이 경우에 따라 1-shunt, 2-shunt, 3-shunt 센싱을 하게 되며 각각 션트 저항 개수에 따라 Micom의 AD port가 필요하게 된다. In addition, when sensing the current through the shunt resistance of the inverter controlling the three-phase motor 200, 1-shunt, 2-shunt, and 3-shunt sensing are performed depending on the case as in the embodiment, respectively, depending on the number of shunt resistors. Micom's AD port is required.

본 발명의 동작원리는 최대 전류 스케일에 맞춰 설계된 증폭 회로 외에 해상도를 높여 센싱할 필요가 있는 전류 스케일에 맞춰 증폭 회로를 추가하는 것이다. 따라서, 하나의 전류에 대해 두 개의 스케일링 된 값을 Micom에 입력하는 것이다. 전류가 큰 경우와 작은 경우에 다르게 스케일링 되는 이득 값을 사용함으로 써 전류 센싱 오차를 줄일 수 있다.The operating principle of the present invention is to add an amplification circuit to meet the current scale that needs to be sensed by increasing the resolution in addition to the amplification circuit designed to fit the maximum current scale. Therefore, you are entering two scaled values for one current into Micom. The current sensing error can be reduced by using a gain value that is scaled differently when the current is large and when the current is small.

이와 관련하여, 도 3은 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치의 개념도를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 인버터부(1400), 인버터 제어부(1500), 모터(2000) 이외에 스위칭 소자에 연결된 전류 검출부(1800)을 더 포함한다. 여기서, 전류 검출부(1800)는 제1 전류 검출부(1810) 및 제2 전류 검출부(1820)를 더 포함하도록 구성된다. 도 1에서 전술한 출력전류 검출부(E)와 관련하여, 본 발명에서는 제1 전류 검출부(1810) 및 제2 전류 검출부(1820)를 더 포함하도록 구성된다.In this regard, FIG. 3 shows a conceptual diagram of a power conversion device with improved current sensing characteristics according to the present invention. Referring to FIG. 3, in addition to the inverter unit 1400, the inverter control unit 1500, and the motor 2000, a current detection unit 1800 connected to the switching element is further included. Here, the current detection unit 1800 is configured to further include a first current detection unit 1810 and a second current detection unit 1820. With respect to the output current detection unit E described above in FIG. 1, the present invention is configured to further include a first current detection unit 1810 and a second current detection unit 1820.

이와 관련하여, 제1 전류 검출부(1810) 및 제2 전류 검출부(1820)는 각각 고 전류와 저 전류를 검출하도록 구성된다. 따라서, 제1 전류 검출부(1810) 및 제2 전류 검출부(1820)를 각각 고 전류 검출부와 저 전류 검출부로 지칭할 수 있다.In this regard, the first current detection unit 1810 and the second current detection unit 1820 are configured to detect high current and low current, respectively. Accordingly, the first current detection unit 1810 and the second current detection unit 1820 may be referred to as a high current detection unit and a low current detection unit, respectively.

이에 따라, 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치에 대하여 청구하고자 하는 사항은 다음과 같다.Accordingly, matters to be claimed for the power conversion device having improved current sensing characteristics according to the present invention are as follows.

1) 3상 인버터의 각 션트 저항에 두 개의 증폭기로 센싱 받는 회로One) A circuit sensed by two amplifiers on each shunt resistor of a three-phase inverter

2) 두 개의 증폭비를 달리하여 Micom에 입력하는 회로2) Circuit to input to Micom with two different amplification ratios

3) 전류 크기에 따라 다른 증폭비로 센싱 받은 전압을 선택하는 인버터3) Inverter that selects the sensed voltage with different amplification ratio according to the current size

한편, 도 3에 도시된 바와 달리, 전류 검출부(1800)는 스위칭 소자마다 구비되어, 각 스위칭 소자마다 별개로 정확한 전류 검출이 가능하다. 또한, 고 전류를 검출하는 제1 전류 검출부(1810)는 스위칭 소자에 공통으로 구비되고, 저 전류를 검출하는 제2 전류 검출부(1820)는 스위칭 소자마다 구비될 수 있다. 이에 따라, 전류 크기가 작은 저속/저 부하에서 검출 성능 개선과 함께 고속/고 부하에서는 전류 검출에 따른 제어 부담을 경감할 수 있다.On the other hand, unlike FIG. 3, the current detection unit 1800 is provided for each switching element, so that accurate current detection is possible separately for each switching element. In addition, the first current detector 1810 for detecting a high current may be provided in common with the switching element, and the second current detector 1820 for detecting a low current may be provided for each switching element. Accordingly, it is possible to improve detection performance at low/low loads having a small current magnitude, and to reduce a control burden due to current detection at high/low speeds/high loads.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치의 상세한 구성을 나타낸다. 특히, 고 전류 검출부와 저 전류 검출부에 해당하는 제1 전류 검출부(1810) 및 제2 전류 검출부(1820)의 상세한 구성을 나타낸다.Meanwhile, FIG. 4 shows a detailed configuration of a power conversion device with improved current sensing characteristics according to the present invention. In particular, detailed configurations of the first current detection unit 1810 and the second current detection unit 1820 corresponding to the high current detection unit and the low current detection unit are shown.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치는 인버터부(1400), 인버터 제어부(1500), 전류 검출부(1800)을 포함한다. 여기서, 전류 검출부(1800)는 고 전류 검출부와 저 전류 검출부에 해당하는 제1 전류 검출부(1810) 및 제2 전류 검출부(1820)를 포함한다.3 and 4, a power conversion device with improved current sensing characteristics according to the present invention includes an inverter unit 1400, an inverter control unit 1500, and a current detection unit 1800. Here, the current detection unit 1800 includes a first current detection unit 1810 and a second current detection unit 1820 corresponding to a high current detection unit and a low current detection unit.

인버터부(1400)는 복수 개의 인버터 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하도록 구성된다. 한편, 인버터 제어부(1500)는 제1및 제2 전류 검출부(1810, 1820)에 연결되고, 상기 검출된 전류에 따라 인버터부(1400)를 제어하도록 구성된다.The inverter unit 1400 is configured to convert DC power into three-phase AC power having a predetermined frequency by on/off operations of a plurality of inverter switching elements. Meanwhile, the inverter control unit 1500 is connected to the first and second current detection units 1810 and 1820 and is configured to control the inverter unit 1400 according to the detected current.

한편, 전류 검출부(1800)는 인버터부(1400)에 연결된 모터(2000)로 인가되는 전류를 검출하도록 구성된다. 이와 관련하여, 제 1 전류 검출부(1810)는 상기 검출된 전류의 크기가 임계치를 초과하는 경우, 상기 검출된 전류를 제1 이득으로 증폭하도록 구성된다. 한편, 제2 전류 검출부(1820)는 상기 검출된 전류의 크기가 상기 임계치 이하인 경우, 상기 검출된 전류를 제2 이득으로 증폭하도록 구성된다. 이때, 상기 임계치는 센싱 전류 25A를 기준으로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다.Meanwhile, the current detection unit 1800 is configured to detect a current applied to the motor 2000 connected to the inverter unit 1400. In this regard, the first current detection unit 1810 is configured to amplify the detected current by a first gain when the magnitude of the detected current exceeds a threshold value. On the other hand, the second current detection unit 1820 is configured to amplify the detected current by a second gain when the magnitude of the detected current is less than or equal to the threshold value. In this case, the threshold value may be set based on a sensing current of 25A, but is not limited thereto and may be changed according to an application.

한편, 제1 이득에 비해 제2 이득은 저 전류 검출부에 해당하는 제2 전류 검출부(1820)의 전류 이득에 해당한다. 따라서, 제2 이득은 제1이득보다 큰 값으로 설정될 수 있고, 일 예시로서 제1 이득보다 2.5배 더 큰 값으로 설정될 수 있다.Meanwhile, compared to the first gain, the second gain corresponds to the current gain of the second current detector 1820 corresponding to the low current detector. Accordingly, the second gain may be set to a value greater than the first gain, and as an example, may be set to a value 2.5 times greater than the first gain.

한편, 인버터 제어부(1500)는 제1 전류 검출부(1810)의 출력과 연결되는 제1 채널(ch1) 및 제2 전류 검출부(1820)의 출력과 연결되는 제2 채널(ch2)을 구비한다. 이와 관련하여, 인버터 제어부(1500)는 검출된 전류의 크기가 임계치를 초과하는 경우, 제1 전류 검출부(1810)를 통해 제1이득으로 증폭된 전류에 따른 제1 전압을 제1 채널(ch1)을 통해 수신할 수 있다. 반면에, 인버터 제어부(1500)는 검출된 전류의 크기가 상기 임계치 이하인 경우, 제2 전류 검출부(1820)를 통해 제2 이득으로 증폭된 전류에 따른 제2 전압을 제2 채널(ch2)을 통해 수신할 수 있다.Meanwhile, the inverter control unit 1500 includes a first channel ch1 connected to the output of the first current detection unit 1810 and a second channel ch2 connected to the output of the second current detection unit 1820. In this regard, when the magnitude of the detected current exceeds the threshold value, the inverter control unit 1500 applies the first voltage according to the current amplified by the first gain through the first current detection unit 1810 to the first channel ch1. You can receive it through. On the other hand, when the magnitude of the detected current is less than the threshold value, the inverter control unit 1500 transmits a second voltage according to the current amplified by the second gain through the second current detection unit 1820 through the second channel ch2. Can receive.

한편, 제2 전류 검출부(1820)는 제2 채널(ch2)을 통해 수신되는 제2 전압의 크기가 임계 전압 이하가 되도록 제한하는 제2 전압 제어부(1825)를 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5는 본 발명에 따른 전류 센싱 기능이 향상된 전류 검출부의 상세한 구성과 성능 검증을 위한 회로도이다. 한편, 도 6a는 본 발명에 따른 센싱 전류가 임계치 이하인 경우 저전류 검출회로와 고전류 검출회로를 통해 출력되는 전압을 비교한 것이다. 반면에, 도 6b는 본 발명에 따른 센싱 전류가 임계치를 초과하는 경우 저전류 검출회로와 고전류 검출회로를 통해 출력되는 전압을 비교한 것이다.Meanwhile, the second current detection unit 1820 may include a second voltage control unit 1825 that limits the magnitude of the second voltage received through the second channel ch2 to be less than or equal to the threshold voltage. In this regard, FIG. 5 is a circuit diagram for detailed configuration and performance verification of a current detection unit with an improved current sensing function according to the present invention. Meanwhile, FIG. 6A is a comparison of a voltage output through a low current detection circuit and a high current detection circuit when the sensing current according to the present invention is below a threshold value. On the other hand, FIG. 6B is a comparison of a voltage output through a low current detection circuit and a high current detection circuit when the sensing current according to the present invention exceeds a threshold value.

도 3 내지 도 5 및 도 6a를 참조하면, 센싱 전류가 임계치 (예컨대, 25A) 이하인 경우, 저전류 검출부인 제2 전류 검출부(1820)를 통해 전류를 검출 및 증폭한다. 따라서, 전류 크기가 작은 저속/저 부하 동작 시에 성능 개선 및 전류 해상도 개선을 통한 효율 향상이 가능하다.3 to 5 and 6A, when the sensing current is less than or equal to a threshold (eg, 25A), the current is detected and amplified through the second current detection unit 1820, which is a low current detection unit. Accordingly, it is possible to improve efficiency through performance improvement and current resolution improvement in low-speed/low-load operation with a small current size.

반면에, 도 3 내지 도 5 및 도 6b를 참조하면, 센싱 전류가 임계치 (예컨대, 25A)를 초과하는 경우, 고전류 검출부인 제1전류 검출부(1810)를 통해 전류를 검출 및 증폭할 수 있다. 이에 따라, 저전류 검출부인 제2 전류 검출부(1820)를 통해 전류를 검출 및 증폭 시, 인버터 제어부(Micom)으로 입력되는 입력 전압이 제한되는 문제점을 해결할 수 있다.On the other hand, referring to FIGS. 3 to 5 and 6B, when the sensing current exceeds a threshold value (eg, 25A), the current may be detected and amplified through the first current detector 1810 that is a high current detector. Accordingly, when detecting and amplifying the current through the second current detecting unit 1820 that is a low current detecting unit, it is possible to solve a problem in that an input voltage input to the inverter control unit Micom is limited.

한편, 센싱 전류가 임계치 (예컨대, 25A) 이하인 경우, 저전류 검출부인 제2 전류 검출부(1820)에 의해 전류를 검출 및 증폭하는 경우에도 입력 전압이 제한될 수 있다. 이와 관련하여, 센싱 전류가 임계치에 근접함에 따라, 저전류 검출부인 제2 전류 검출부(1820)에 의해 전류를 검출 및 증폭하는 경우에도 입력 전압이 제한될 수 있다.Meanwhile, when the sensing current is less than or equal to a threshold (eg, 25A), the input voltage may be limited even when the current is detected and amplified by the second current detection unit 1820, which is a low current detection unit. In this regard, as the sensing current approaches the threshold, the input voltage may be limited even when the current is detected and amplified by the second current detector 1820, which is a low current detector.

이와 관련하여, 제2 전압 제어부(1825)가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작 시, 인버터 제어부(1500)는 제3 이득으로 상기 검출된 전류를 증폭하도록 제2 전류 검출부(1820)를 제어할 수 있다. 이때, 상기 제3 이득은 상기 제1 이득보다 높고 상기 제2 이득보다 낮게 설정될 수 있다.In this regard, when the second voltage control unit 1825 operates to limit the second voltage, the inverter control unit 1500 may control the second current detection unit 1820 to amplify the detected current with a third gain. have. In this case, the third gain may be set higher than the first gain and lower than the second gain.

반면에, 제2 전압 제어부(1825)가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작하지 않으면, 인버터 제어부(1500)는 상기 제2 전압에 의한 제한 동작 발생 시까지 상기 제2 이득을 증가시키도록 제2 전류 검출부(1820)를 제어할 수 있다.On the other hand, if the second voltage control unit 1825 does not operate to limit the second voltage, the inverter control unit 1500 uses a second current to increase the second gain until a limiting operation occurs due to the second voltage. The detection unit 1820 can be controlled.

한편, 제2 전압 제어부(1825)가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작 시, 인버터 제어부(1500)는 상기 제2 전압에 의한 제한 동작이 발생하지 않을 때까지 상기 제2 이득을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 제2 전압을 단계적으로 감소시킴에 따라 전술한 제3 이득까지 감소하면 상기 제2 전압에 의한 제한 동작이 발생하지 않게 된다.Meanwhile, when the second voltage control unit 1825 operates to limit the second voltage, the inverter control unit 1500 may decrease the second gain until no limiting operation by the second voltage occurs. Accordingly, when the second voltage is gradually reduced to the third gain described above, the limiting operation by the second voltage does not occur.

한편, 이러한 가변 이득 방식에 따른 저전류 검출부의 상세한 구성과 관련하여, 도 4를 참조하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 제1 전류 검출부(1810)는 인버터 스위치에 연결되는 제1 연산 증폭기(OP-AMP1), 상기 제1 연산 증폭기(OP-AMP1)의 출력에 연결되는 제1 전압 제어부(1815)를 포함한다. 반면에, 제2 전류 검출부(1820)는 인버터 스위치에 연결되는 제2 연산 증폭기(OP-AMP2), 상기 제2 연산 증폭기(OP-AMP2)의 출력에 연결되는 제2 전압 제어부(1825)를 포함한다.Meanwhile, with respect to the detailed configuration of the low current detection unit according to the variable gain method, referring to FIG. 4 is as follows. In this regard, the first current detection unit 1810 includes a first operational amplifier (OP-AMP1) connected to the inverter switch, and a first voltage control unit 1815 connected to the output of the first operational amplifier (OP-AMP1). Include. On the other hand, the second current detection unit 1820 includes a second operational amplifier (OP-AMP2) connected to the inverter switch, and a second voltage control unit 1825 connected to the output of the second operational amplifier (OP-AMP2). do.

구체적으로, 제1 연산 증폭기(OP-AMP1)의 제1 입력과 제2 연산 증폭기(OP-AMP2)의 제1 입력은 서로 다른 저항(R11, R22)을 통해 인버터 스위치와 병렬 형태로 공통 연결될 수 있다. 여기서, 제1 연산 증폭기(OP-AMP1)의 제1 입력과 제2 연산 증폭기(OP-AMP2)의 제1 입력은 '+'로 표시된 입력 단자이다. 반면에, 제1 연산 증폭기(OP-AMP1)의 제1 입력과 제2 연산 증폭기(OP-AMP2)의 제2 입력은 '-'로 표시된 입력 단자이다.Specifically, the first input of the first operational amplifier (OP-AMP1) and the first input of the second operational amplifier (OP-AMP2) are common in parallel with the inverter switch through different resistors (R 11 , R 22 ). Can be connected. Here, the first input of the first operational amplifier OP-AMP1 and the first input of the second operational amplifier OP-AMP2 are input terminals indicated by'+'. On the other hand, the first input of the first operational amplifier OP-AMP1 and the second input of the second operational amplifier OP-AMP2 are input terminals indicated by'-'.

한편, 제1 연산 증폭기(OP-AMP1)와 제2 연산 증폭기(OP-AMP2)와 모두 연결되는 제3 연산 증폭기(OP-AMP3)를 더 포함한다. 이때, 제3 연산 증폭기의 제2 입력은 상기 제1 연산 증폭기(OP-AMP1)의 제1 입력과 상기 제2 연산 증폭기(OP-AMP2)의 제1 입력과 서로 다른 형태로 모두 연결되도록 구성된다. 구체적으로, 제1 연산 증폭기(OP-AMP1)와는 제1 RC 회로(R0, C0)를 통해 연결되고, 제2 연산 증폭기(OP- AMP2)와는 제2 RC 회로(R1, C1)를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, 저전류 검출 시에는 제3 연산 증폭기(OP-AMP3)는 제2 연산 증폭기(OP- AMP2)와 협력하여 동작할 수 있다는 장점이 있다. 반면에, 고전류 검출 시에는 제3 연산 증폭기(OP-AMP3)는 제1 연산 증폭기(OP- AMP1)와 협력하여 동작할 수 있다는 장점이 있다.Meanwhile, a third operational amplifier OP-AMP3 connected to both the first operational amplifier OP-AMP1 and the second operational amplifier OP-AMP2 is further included. In this case, the second input of the third operational amplifier is configured to be connected to both the first input of the first operational amplifier OP-AMP1 and the first input of the second operational amplifier OP-AMP2 in different forms. . Specifically, the first operational amplifier (OP-AMP1) is connected through the first RC circuit (R 0 , C 0 ), and the second operational amplifier (OP- AMP2) is connected to the second RC circuit (R 1 , C 1 ) It can be connected through. Accordingly, when detecting a low current, the third operational amplifier OP-AMP3 has an advantage that it can operate in cooperation with the second operational amplifier OP-AMP2. On the other hand, when high current is detected, the third operational amplifier OP-AMP3 has the advantage that it can operate in cooperation with the first operational amplifier OP-AMP1.

이에 따라, 본 발명의 인버터 제어부(1500)의 제1 채널(ch1)과 제2 채널(ch2)에 인가되는 제1전압과 제2 전압은 아래의 수학식 1로 표현 가능하다. 이에 따라, 제1 연산 증폭기(OP-AMP1) 및 제2 연산 증폭기(OP- AMP2)에 연결된 저항 값을 가변하여 전술한 바와 같이 전류 이득을 가변할 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the first voltage and the second voltage applied to the first channel ch1 and the second channel ch2 of the inverter controller 1500 of the present invention can be expressed by Equation 1 below. Accordingly, there is an advantage in that the current gain can be varied as described above by varying the resistance values connected to the first operational amplifier OP-AMP1 and the second operational amplifier OP-AMP2.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

이와 관련하여, 전류 검출부(1800)를 통해 검출 및 증폭되는 전류의 증폭비를 최대 70A까지 센싱하도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 검출 전류가 25A를 초과하는 경우에도 고전류 검출부인 제1 전류 검출부(1810)를 통해 25 내지 70A까지 전류 센싱이 가능하다는 장점이 있다. 한편, 응용에 따라 50A 이상의 과전류가 검출 (센싱)되는 경우 스위치(SW)에 의해 과전류 검출이 가능하도록 구성될 수 있다. 반면에, 저전류 검출부인 제2 전류 검출부(1820)에서는 증폭비를 최대 25A의 전류까지 검출 (센싱)하도록 설정될 수 있다.In this regard, the amplification ratio of the current detected and amplified through the current detector 1800 may be set to sense up to 70A. Accordingly, even when the detection current exceeds 25A, there is an advantage that it is possible to sense a current of 25 to 70A through the first current detection unit 1810, which is a high current detection unit. Meanwhile, depending on the application, when an overcurrent of 50A or more is detected (sensed), the overcurrent may be detected by the switch SW. On the other hand, the second current detection unit 1820, which is a low current detection unit, may be set to detect (sense) the amplification ratio up to a current of 25A.

따라서, 본 발명에 따른 Micom에 해당하는 인버터 제어부(1500)는 하나의 션트 저항에서 센싱된 전압 값을 다른 증폭비로 Micom AD로 입력 받을 수 있다. 또한, 각각의 연산 증폭기로부터 입력되는 AD값은 실시간으로 모니 터링되며, 센싱된 전류가 25A 이상이면 AD 1ch에서 검출한 전류 값으로 제어되고, 25A 이하이면 AD 2ch에서 검출한 전류 값으로 제어될 수 있다.Accordingly, the inverter control unit 1500 corresponding to the Micom according to the present invention may receive a voltage value sensed by one shunt resistor into the Micom AD at different amplification ratios. In addition, the AD value input from each operational amplifier is monitored in real time, and if the sensed current is over 25A, it is controlled by the current value detected by AD 1ch, and if it is less than 25A, it can be controlled by the current value detected by AD 2ch. have.

한편, 전술한 이득 가변 전류 검출 방식과 관련하여, 제2 전류 검출부(1820)와 인버터 제어부(1500는 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제2 전류 검출부(1820) 내의 적어도 하나의 저항은 가변 저항으로 구성될 필요가 있다. 이와 관련하여, 제2 전압 제어부(1825)가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작 시, 상기 제2 연산 증폭기(OP- AMP2)의 제1 입력에 연결된 제2 가변 저항(R12)의 저항 값을 증가시켜, 상기 제2 이득을 제3 이득으로 가변 제어할 수 있다. 이때, 상기 제3 이득은 상기 제1 이득보다 높고 상기 제2 이득보다 낮게 설정될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 저 전류 검출 시, 센싱 전류의 해상도를 높이면서도 Micom 입력 전압 제한이 발생하지 않도록 할 수 있다는 장점이 있다.Meanwhile, in relation to the above-described gain variable current detection method, the second current detection unit 1820 and the inverter control unit 1500 may perform the following operations: To this end, at least one of the second current detection unit 1820 may be performed. In this regard, when the second voltage control unit 1825 is operated to limit the second voltage, a first input connected to the first input of the second operational amplifier OP-AMP2 is used. 2 By increasing the resistance value of the variable resistor R 12 , the second gain may be variably controlled to a third gain, wherein the third gain is higher than the first gain and lower than the second gain. Accordingly, in the present invention, when detecting a low current, there is an advantage that it is possible to prevent the Micom input voltage limitation from occurring while increasing the resolution of the sensing current.

반면에, 제2 전압 제어부(1825)가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작하지 않으면, 상기 제2 연산 증폭기(OP-AMP2)의 제1 입력에 연결된 제2 가변 저항(R12)의 저항 값을 감소시켜, 상기 제2 전압에 의한 제한 동작 발생 시까지 상기 제2 이득이 증가되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 저 전류 검출 시, Micom 입력 전압 제한이 발생하기 전까지 센싱 전류의 해상도를 높일 수 있다는 장점이 있다.On the other hand, if the second voltage control unit 1825 does not operate to limit the second voltage, the resistance value of the second variable resistor R 12 connected to the first input of the second operational amplifier OP-AMP2 is By decreasing, the second gain may be controlled to increase until a limiting operation occurs due to the second voltage. Accordingly, in the present invention, when a low current is detected, the resolution of the sensing current can be increased until the Micom input voltage limit occurs.

한편, 도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 전류 검출부의 증폭기의 전류 값에 따른 shunt 전압, 증폭 전압 및 AD 레지스터 값을 나타낸다. 여기서, 증폭 전압은 특정 이득으로 증폭되어 Micom에 입력되는 입력 전압을 나타낸다. 도 3 내지 도 5 및 도 7a를 참조하면, 제1 전류 검출부(1810)는 최대 ±70A까지 전류 센싱이 가능하고, 전류 1A에 해당하는 레지스터 값은 7에 해당한다. 반면에, 도 3 내지 도 5 및 도 7b를 참조하면, 제2 전류 검출부(1820)는 최대 ±25A까지 전류 센싱이 가능하고, 전류 1A에 해당하는 레지스터 값은 19에 해당한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 제2 전류 검출부(1820)는 제1 전류 검출부(1810)에 비해 약 2.5배 정도 높은 전류 검출 해상도를 갖는다는 장점이 있다.Meanwhile, FIGS. 7A and 7B show shunt voltage, amplification voltage, and AD register values according to current values of the amplifiers of the first and second current detectors according to the present invention. Here, the amplified voltage represents an input voltage that is amplified with a specific gain and input to the Micom. 3 to 5 and 7A, the first current detector 1810 can sense a current up to ±70A, and a resistor value corresponding to a current of 1A corresponds to 7. On the other hand, referring to FIGS. 3 to 5 and 7B, the second current detector 1820 can sense current up to ±25A, and a resistor value corresponding to 1A of current corresponds to 19. Accordingly, the second current detection unit 1820 having improved current sensing characteristics according to the present invention has an advantage of having a current detection resolution approximately 2.5 times higher than that of the first current detection unit 1810.

한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전류 검출 회로를 구비하는 전력 변환 장치를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 제2 전류 검출부(1820b)는 제1 전류 검출부(1810)의 입력 저항(R11)과 연결되도록 구성되는 트랜지스터(TR)를 구비한다. 한편, 상기 트랜지스터(TR)는 입력은 저항을 통해 인버터 제어부(1500)의 입출력(I/O) 포트의 제1채널(ch1)에 연결된다. 한편, 제3 연산 증폭기(OP-AMP3)의 제2 입력 단자는 RC 회로를 통해 제1 연산 증폭기(OP-AMP1)의 제1 입력 단자와 상기 트랜지스터(TR)의 출력 단자와 연결될 수 있다. Meanwhile, FIG. 8 shows a power conversion device including a current detection circuit according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the second current detection unit 1820b includes a transistor TR configured to be connected to the input resistance R 11 of the first current detection unit 1810. Meanwhile, the input of the transistor TR is connected to the first channel ch1 of the input/output (I/O) port of the inverter controller 1500 through a resistor. Meanwhile, the second input terminal of the third operational amplifier OP-AMP3 may be connected to the first input terminal of the first operational amplifier OP-AMP1 and the output terminal of the transistor TR through an RC circuit.

또한, 인버터 제어부(1500)에 연결되는 비교기 회로(1510)를 더 구비하고, 비교기 회로(1510)는 제1 전류 검출부(1810)의 제1 전압을 특정 값과 비교하여 하드웨어(HW) fault 여부를 검출할 수 있다.In addition, a comparator circuit 1510 connected to the inverter control unit 1500 is further provided, and the comparator circuit 1510 compares the first voltage of the first current detector 1810 with a specific value to determine whether a hardware (HW) fault exists. Can be detected.

한편, 도 8을 참조하면, 트랜지스터(TR)를 이용한 가변저항을 통한 증폭 비 변경이 가능하다. 구체적으로, 트랜지스터(TR)를 On/Off 하기 위한 Micom의 I/O port 및 구동 회로가 추가되어야 한다. 또한, 전류 센싱 주기와 TR On/Off 타이밍이 하드웨어 및 소프트웨어에 의해 매칭되어야 한다. Meanwhile, referring to FIG. 8, it is possible to change the amplification ratio through a variable resistor using the transistor TR. Specifically, Micom's I/O port and a driving circuit for turning on/off the transistor TR should be added. In addition, the current sensing period and TR On/Off timing must be matched by hardware and software.

구체적으로, 트랜지스터(TR)가 Off 상태인 경우, 입력 저항(R11)으로 증폭 회로를 구성할 수 있다. 이때, 트랜지스터(TR)에 입력되는 신호는 low 상태이고 증폭비는 감소한다. 반면에, 트랜지스터(TR)가 On 상태인 경우, 입력 저항(R11)과 트랜지스터(TR)에 연결된 저항 (R22)의 합성 저항 값으로 증폭 회로를 구성할 수 잇다. 이에 따라, 트랜지스터(TR)에 입력되는 신호는 high 상태이고 증폭비는 증가한다. Specifically, when the transistor TR is in the Off state, an amplifying circuit may be configured with the input resistor R 11 . At this time, the signal input to the transistor TR is in a low state and the amplification ratio decreases. On the other hand, when the transistor TR is in the On state, an amplification circuit can be configured with a combined resistance value of the input resistance R 11 and the resistance R 22 connected to the transistor TR. Accordingly, the signal input to the transistor TR is high and the amplification ratio increases.

반면에, 본 발명의 도 3 내지 도 5에 따른 제1 전류 검출부(1810)와 제2 전류 검출부(1820)를 구비하는 전류 검출부는 다음과 같은 장점이 있다. 구체적으로, 전류 크기 변경 상태에 따라 제1 전류 검출부(1810)와 제2 전류 검출부(1820) 중 어느 하나를 통한 제1 및 제2 전압 중 하나를 인버터 제어부(1500)가 선택할 수 있다. 이에 따라, 저 전류 상태에서 제2 전류 검출부(1820)를 통해 전류 검출 및 증폭 시, 이상 동작에 의해 갑자기 과전류가 투입되는 경우에도 제1 전류 검출부(1810)를 통해 전류 검출 및 증폭이 가능하다는 장점이 있다.On the other hand, the current detection unit including the first current detection unit 1810 and the second current detection unit 1820 according to FIGS. 3 to 5 of the present invention has the following advantages. Specifically, the inverter control unit 1500 may select one of the first and second voltages through any one of the first current detector 1810 and the second current detector 1820 according to the current level change state. Accordingly, when detecting and amplifying current through the second current detector 1820 in a low current state, even when an overcurrent is suddenly applied due to an abnormal operation, it is possible to detect and amplify the current through the first current detector 1810. There is this.

이를 위해, 인버터 제어부(1500)는 상기 검출된 전류 크기에 따라 제1 및 제2 전류 검출부(1810, 1820) 중 하나를 통해 인가되는 제1 및 제2 전압 중 하나를 선택하도록 구성된다. 구체적으로, 제2 전류 검출부(1820)를 통해 수신되는 상기 제2 전압에 입력 제한이 발생할 것으로 예상되면, 제1 전류 검출부(1810)를 통해 상기 제1전압을 수신하도록 제어할 수 있다.To this end, the inverter control unit 1500 is configured to select one of the first and second voltages applied through one of the first and second current detection units 1810 and 1820 according to the detected current level. Specifically, when an input limit is expected to occur in the second voltage received through the second current detector 1820, control may be performed to receive the first voltage through the first current detector 1810.

한편, 전술한 바와 같이 저 전류 상태에서 제2 전류 검출부(1820)를 통해 전류 검출 및 증폭 시, 이상 동작에 의해 갑자기 과전류가 투입되는 경우에도 제1 전류 검출부(1810)를 통해 전류 검출 및 증폭이 가능하다. 이와 관련하여, 인버터 제어부(1500)는 상기 제2 전압 레벨 및 상기 제2 전압의 변화율에 따른 A/D 컨버터의 레지스터 변화 값에 기반하여 제2 전류 검출부(1820)를 통해 과전류가 투입될 것인지 여부를 예측 (예상)할 수 있다. 이에 따라, 인버터 제어부(1500)는 제2 전류 검출부(1820)를 통해 과전류가 투입될 것으로 예상되면, 제1 전류 검출부(1810)를 통해 상기 제1전압을 수신하도록 제어할 수 잇다.Meanwhile, when detecting and amplifying the current through the second current detector 1820 in the low current state as described above, even when an overcurrent is suddenly applied due to an abnormal operation, the current detection and amplification through the first current detector 1810 is It is possible. In this regard, the inverter control unit 1500 determines whether the overcurrent is input through the second current detector 1820 based on the register change value of the A/D converter according to the second voltage level and the rate of change of the second voltage. Can predict (predict). Accordingly, when the overcurrent is expected to be input through the second current detection unit 1820, the inverter control unit 1500 may control to receive the first voltage through the first current detection unit 1810.

이상에서는 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치에 대해 살펴보았다. 이하에서는 본 발명의 다른 양상에 따른 전력 변환 장치의 전류 검출부와 인버터 제어부에서 전류 센싱 특성이 개선된 전류 검출 및 증폭 방법에 대해 살펴보기로 한다. 이와 관련하여, 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치에서 설명된 내용들이 후술한 전류 센싱 특성이 개선된 전류 검출 및 증폭 방법에도 적용된다. In the above, a power conversion device having improved current sensing characteristics according to the present invention has been described. Hereinafter, a method of detecting and amplifying a current having an improved current sensing characteristic in a current detection unit and an inverter control unit of a power conversion device according to another aspect of the present invention will be described. In this regard, the contents described in the power conversion device with improved current sensing characteristics are also applied to the current detection and amplification method with improved current sensing characteristics described later.

이와 관련하여, 도 9는 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전류 검출 및 증폭 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 전류 검출 및 증폭 방법은 제1 전류 검출 단계(S110), 인버터 동작 단계(S120), 전류 비교 단계(S130) 및 제2 전류 검출 단계(S140)를 포함한다.In this regard, FIG. 9 is a flowchart of a method for detecting and amplifying a current with improved current sensing characteristics according to the present invention. Referring to FIG. 9, the current detection and amplification method includes a first current detection step (S110), an inverter operation step (S120), a current comparison step (S130), and a second current detection step (S140).

이와 관련하여, 인버터 기동 시 차압에 의한 부하전류 크기 때문에 기본적으로 고전류 검출부인 제1 전류 검출부를 사용하여 전류를 검출하는 제1 전류 검출 단계(S110)가 수행될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라, 제2 전류 검출 단계(S140)가 먼저 수행될 수도 있다.In this regard, the first current detection step S110 of detecting the current using the first current detection unit, which is basically a high current detection unit, may be performed because the load current is large due to the differential pressure when starting the inverter. However, the present invention is not limited thereto, and depending on the application, the second current detection step S140 may be performed first.

한편, 션트 저항에서 센싱하는 전압의 크기가 25A 이하로 센싱되는 경우 전동 컴프레서의 운전 상태와 부하 상태가 안정되었다고 가정되는 일정시간동안 조건이 만족되면 전류 검출 단계(S140)가 수행될 수 있다. 이에 따라, 저전류 검출부인 제2 전류 검출부를 이용하여 전류를 검출하는 제2 전류 검출 단계(S140)가 수행될 수 있다.Meanwhile, when the level of the voltage sensed by the shunt resistor is less than 25A, the current detection step S140 may be performed when conditions are satisfied for a predetermined period of time in which the operation state of the electric compressor and the load state are assumed to be stable. Accordingly, a second current detection step (S140) of detecting current using the second current detection unit, which is a low current detection unit, may be performed.

한편, 제1 전류 검출 단계(S110)에서, 검출된 전류를 제1 전류 검출부를 통해 제1 이득으로 증폭한다. 한편, 인버터 동작 단계(S120)에서, 상기 검출된 전류에 기반하여 인버터 스위치가 동작하도록 제어할 수 있다.Meanwhile, in the first current detection step S110, the detected current is amplified by a first gain through the first current detector. Meanwhile, in the inverter operation step S120, the inverter switch may be controlled to operate based on the detected current.

한편, 전류 비교 단계(S130)에서, 검출된 전류의 크기가 임계치를 초과하는지 여부를 판단한다. 이때, 검출된 전류의 크기가 임계치를 초과하면 상기 제1 전류 검출 단계(S110)를 계속 수행하여 검출된 전류를 제1 전류 검출부를 통해 제1 이득으로 증폭할 수 있다. 반면에, 검출된 전류의 크기가 임계치 이하이면, 제2 전류 검출 단계(S140)를 수행할 수 있다. 이에 따라, 제2 전류 검출 단계(S140)에서, 검출된 전류를 제1 전류 검출부를 통해 제2 이득으로 증폭할 수 있다.Meanwhile, in the current comparison step (S130), it is determined whether the magnitude of the detected current exceeds a threshold value. In this case, when the magnitude of the detected current exceeds the threshold value, the first current detection step S110 may be continuously performed to amplify the detected current with a first gain through the first current detector. On the other hand, when the magnitude of the detected current is less than or equal to the threshold value, the second current detection step S140 may be performed. Accordingly, in the second current detection step S140, the detected current may be amplified with a second gain through the first current detector.

한편, 전류 비교 단계(S130)는 일정 주기 또는 이벤트 발생 시 마다 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 검출된 전류의 크기가 임계치에 인접하거나 또는 과전류가 발생한 것으로 예측 (예상) 되면 전류 비교 단계(S130)가 계속적으로 수행될 수 있다.Meanwhile, the current comparison step S130 may be performed at a predetermined period or every occurrence of an event. In this regard, when the magnitude of the detected current is close to a threshold value or when it is predicted (expected) that an overcurrent has occurred, the current comparing step S130 may be continuously performed.

이상에서는 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치 및 이의 제어 방법에 대해 살펴보았다. In the above, a power conversion device having improved current sensing characteristics and a control method thereof according to the present invention have been described.

따라서, 본 발명에 따른 전류 센싱 특성이 개선된 전력 변환 장치 및 이의 제어 방법은 다음과 같은 기술적 효과를 갖는다.Accordingly, the power conversion device and control method thereof with improved current sensing characteristics according to the present invention have the following technical effects.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 전류 크기에 따라 해상도를 선택하여 제어함으로써 전류 센싱 오차를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.According to at least one embodiment of the present invention, there is an advantage in that a current sensing error can be reduced by selecting and controlling a resolution according to a current magnitude.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 저 전류 검출회로를 통해 센싱 전류를 더 증폭시켜 전류 해상도를 증가되어, 전류 센싱 오차를 개선시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one embodiment of the present invention, there is an advantage in that a sensing current is further amplified through a low current detection circuit to increase a current resolution, thereby improving a current sensing error.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description below. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention can be clearly understood by those skilled in the art, specific embodiments such as the detailed description and preferred embodiments of the present invention should be understood as being given by way of example only.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, and the like described in the above embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment may be combined or modified for other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Accordingly, contents related to such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the embodiments have been described above, these are only examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs are illustrated above within the scope not departing from the essential characteristics of the present embodiment. It will be seen that various modifications and applications that are not available are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

Claims (12)

전류 센싱 오차가 개선된 전력 변환 장치에 있어서,
복수 개의 인버터 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하는 인버터부; 및
상기 인버터부에 연결된 모터로 인가되는 전류를 검출하기 위한 전류 검출부를 포함하고,
상기 전류 검출부는,
상기 검출된 전류의 크기가 임계치를 초과하는 경우, 상기 검출된 전류를 제1 이득으로 증폭하도록 구성된 제1 전류 검출부; 및
상기 검출된 전류의 크기가 상기 임계치 이하인 경우, 상기 검출된 전류를 제2 이득으로 증폭하도록 구성된 제2 전류 검출부를 포함하는, 전력 변환 장치.In the power conversion device with improved current sensing error,
An inverter unit for converting DC power into three-phase AC power having a predetermined frequency by on/off operation of the plurality of inverter switching elements; And
A current detection unit for detecting a current applied to the motor connected to the inverter unit,
The current detection unit,
A first current detection unit configured to amplify the detected current by a first gain when the magnitude of the detected current exceeds a threshold value; And
And a second current detection unit configured to amplify the detected current by a second gain when the magnitude of the detected current is less than or equal to the threshold value. 제1 항에 있어서,
상기 제1및 제2 전류 검출부에 연결되고, 상기 검출된 전류에 따라 상기 인버터부를 제어하는 인버터 제어부를 포함하고,
상기 인버터 제어부는,
상기 제1 전류 검출부의 출력과 연결되는 제1 채널; 및
상기 제2 전류 검출부의 출력과 연결되는 제2 채널을 구비하는, 전력 변환 장치.The method of claim 1,
An inverter control unit connected to the first and second current detection units and controlling the inverter unit according to the detected current,
The inverter control unit,
A first channel connected to an output of the first current detector; And
And a second channel connected to the output of the second current detection unit. 제2 항에 있어서,
상기 인버터 제어부는,
상기 검출된 전류의 크기가 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 전류 검출부를 통해 상기 제1이득으로 증폭된 전류에 따른 제1 전압을 상기 제1 채널을 통해 수신하고,
상기 검출된 전류의 크기가 상기 임계치 이하인 경우, 상기 제2 전류 검출부를 통해 상기 제2이득으로 증폭된 전류에 따른 제2 전압을 상기 제2 채널을 통해 수신하는, 전력 변환 장치.The method of claim 2,
The inverter control unit,
When the magnitude of the detected current exceeds a threshold value, a first voltage according to the current amplified by the first gain is received through the first channel through the first current detector,
When the magnitude of the detected current is less than or equal to the threshold value, a second voltage according to the current amplified by the second gain is received through the second channel through the second current detector. 제3 항에 있어서,
상기 제2 전류 검출부는,
상기 제2 채널을 통해 수신되는 상기 제2 전압의 크기가 임계 전압 이하가 되도록 제한하는 제2 전압 제어부를 구비하고,
상기 제2 전압 제어부가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작 시, 상기 인버터 제어부는 제3 이득으로 상기 검출된 전류를 증폭하도록 상기 제2 전류 검출부를 제어하고,
상기 제3 이득은 상기 제1 이득보다 높고 상기 제2 이득보다 낮게 설정되는, 전력 변환 장치.The method of claim 3,
The second current detection unit,
And a second voltage controller for limiting the magnitude of the second voltage received through the second channel to be less than or equal to a threshold voltage,
When the second voltage control unit operates to limit the second voltage, the inverter control unit controls the second current detection unit to amplify the detected current with a third gain,
The third gain is set higher than the first gain and lower than the second gain. 제4 항에 있어서,
상기 제2 전압 제어부가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작하지 않으면, 상기 인버터 제어부는 상기 제2 전압에 의한 제한 동작 발생 시까지 상기 제2 이득을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 전력 변환 장치.The method of claim 4,
If the second voltage control unit does not operate to limit the second voltage, the inverter control unit increases the second gain until a limiting operation occurs due to the second voltage. 제4 항에 있어서,
상기 제2 전압 제어부가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작 시, 상기 인버터 제어부는 상기 제2 전압에 의한 제한 동작이 발생하지 않을 때까지 상기 제2 이득을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 전력 변환 장치.The method of claim 4,
When the second voltage control unit operates to limit the second voltage, the inverter control unit reduces the second gain until no limiting operation by the second voltage occurs. 제1 항에 있어서,
상기 제1 전류 검출부는,
상기 인버터 스위치에 연결되는 제1 연산 증폭기, 상기 제1 연산 증폭기의 출력에 연결되는 제1 전압 제어부를 포함하고,
상기 제2 전류 검출부는,
상기 인버터 스위치에 연결되는 제2 연산 증폭기, 상기 제2 연산 증폭기의 출력에 연결되는 제2 전압 제어부를 포함하는, 전력 변환 장치.The method of claim 1,
The first current detection unit,
A first operational amplifier connected to the inverter switch, and a first voltage controller connected to an output of the first operational amplifier,
The second current detection unit,
A second operational amplifier connected to the inverter switch, and a second voltage controller connected to an output of the second operational amplifier. 제7 항에 있어서,
상기 제1 연산 증폭기의 제1 입력과 상기 제2 연산 증폭기의 제1 입력은 서로 다른 저항을 통해 상기 인버터 스위치와 병렬 형태로 공통 연결되고,
상기 제1 연산 증폭기와 상기 제2 연산 증폭기와 모두 연결되는 제3 연산 증폭기를 더 포함하고,
상기 제3 연산 증폭기의 제2 입력은 상기 제1 연산 증폭기의 제1 입력과 상기 제2 연산 증폭기의 제1 입력과 모두 연결되도록 구성되는, 전력 변환 장치.The method of claim 7,
The first input of the first operational amplifier and the first input of the second operational amplifier are commonly connected in parallel with the inverter switch through different resistances,
Further comprising a third operational amplifier connected to both the first operational amplifier and the second operational amplifier,
The second input of the third operational amplifier is configured to be connected to both the first input of the first operational amplifier and the first input of the second operational amplifier. 제8 항에 있어서,
상기 제2 전류 검출부와 상기 인버터 제어부는,
상기 제2 전압 제어부가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작 시, 상기 제2 연산 증폭기의 제1 입력에 연결된 제2 가변 저항의 저항 값을 증가시켜, 상기 제2 이득을 제3 이득으로 가변 제어하고,
상기 제3 이득은 상기 제1 이득보다 높고 상기 제2 이득보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는, 전력 변환 장치.The method of claim 8,
The second current detection unit and the inverter control unit,
When the second voltage controller is operated to limit the second voltage, by increasing a resistance value of a second variable resistor connected to the first input of the second operational amplifier, the second gain is variably controlled as a third gain, and ,
Wherein the third gain is set higher than the first gain and lower than the second gain. 제8 항에 있어서,
상기 제2 전류 검출부와 상기 인버터 제어부는,
상기 제2 전압 제어부가 상기 제2 전압을 제한하도록 동작하지 않으면, 상기 제2 연산 증폭기의 제1 입력에 연결된 제2 가변 저항의 저항 값을 감소시켜, 상기 제2 전압에 의한 제한 동작 발생 시까지 상기 제2 이득이 증가되도록 제어하는, 전력 변환 장치.The method of claim 8,
The second current detection unit and the inverter control unit,
If the second voltage controller does not operate to limit the second voltage, the resistance value of the second variable resistor connected to the first input of the second operational amplifier is reduced, until a limiting operation occurs due to the second voltage. Controlling the second gain to be increased. 제2 항에 있어서,
상기 인버터 제어부는,
상기 검출된 전류 크기에 따라 상기 제1 및 제2 전류 검출부 중 하나를 통해 인가되는 제1 및 제2 전압 중 하나를 선택하도록 구성되고,
상기 제2 전류 검출부를 통해 수신되는 상기 제2 전압에 입력 제한이 발생할 것으로 예상되면, 상기 제1 전류 검출부를 통해 상기 제1전압을 수신하도록 제어하는, 전력 변환 장치.The method of claim 2,
The inverter control unit,
Configured to select one of the first and second voltages applied through one of the first and second current detection units according to the detected current level,
When it is expected that an input limit will occur in the second voltage received through the second current detector, controlling to receive the first voltage through the first current detector. 제11 항에 있어서,
상기 인버터 제어부는,
상기 제2 전압 레벨 및 상기 제2 전압의 변화율에 따른 A/D 컨버터의 레지스터 변화 값에 기반하여 상기 제2 전류 검출부를 통해 과전류가 투입될 것으로 예상되면, 상기 제1 전류 검출부를 통해 상기 제1전압을 수신하도록 제어하는, 전력 변환 장치.The method of claim 11,
The inverter control unit,
When an overcurrent is expected to be applied through the second current detector based on a register change value of the A/D converter according to the second voltage level and the rate of change of the second voltage, the first current detector Controlling to receive a voltage, power conversion device.
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