KR900000643B1

KR900000643B1 - 인버어터 장치

Info

Publication number: KR900000643B1
Application number: KR1019850000774A
Authority: KR
Inventors: 고시 도모히데 후나; 노부오 오오쓰까; 보 가쓰 히로 오오꾸; 히까루 가쓰끼; 게쓰 이다니; 히사 도기자끼
Original assignee: 산요덴끼 가부시기가이샤; 이노우에 가오루
Priority date: 1959-03-26
Filing date: 1985-02-07
Publication date: 1990-02-02
Also published as: US4698744A; KR850006913A

Abstract

내용 없음.

Description

인버어터 장치

제1도는 본원 발명이 적용될 수 있는 인버어터 장치의 브리지 회로부분을 나타낸 회로도.

제2도는 제1의 선행기술을 설명하기 위한 ROM의 어드레스맵을 나타낸 도해도.

제3a, b, c도는 제2의 선행기술을 설명하기 위한 파형도.

제4도는 본원 발명의 원리를 설명하기 위한 파형도.

제5도는 제4도의 전기 각0°∼30'의 범위를 더욱 확대해서 나타낸 도해도.

제6도는 제1도의 회로를 본원 발명에 사용했을때의 각각의 스위칭 트랜지스터의 온 또는 오프의 상태를 각 구간마다 나타나낸 온/오프 테이블.

제7도는 본원 발명을 사용했을때의 스위칭 트랜지스터의 온 또는 오프의 패터언을 나타낸 패턴언테이블.

제8도는 본원 발명에 의거한 3상 고류의 1사이클분의 상태의 천이를 나타낸 상태천테이블.

제9도는 제8도에 나타낸 구간마다의 유지시간을 각 파수별로 나타낸 시간테이블.

제10도는 설정주파수가 20㎐의 경우에 브리지 회로를 구성하는 스위칭 트랜지스터에 부여하는 스위칭 신호의 온/오프를 나타낸 파형도.

제11도는 본원 발명의 일 실시예를 나타내지만, 브리지 회로의 부분은 생략되어 있는 개략블록도.

제12도는 본원 발명의 일 실시예의 동작을 설명하기 위한 플로우도.

제13도는 본원 발명의 다른 실시에의 동작을 설명하기 위한 플로우도.

제14도는 제13도에 사용하는 유지시간을 계산하기 위한 소정의 수치를 나타낸 테이블.

제15도는 V/F에 따라 유지시간을 결정하는 본원 발명의 또 다른 실시예의 동작을 설명하기 위한 플로우도.

제16도, 제18도, 제19도 및 제20도는, 각기 V/F≒0.5, V/F≒1.0, V/F≒5 및 V/F≒2.0으로 했을때의 본원 발명의 다른 실시예를 나타내는 경우의 구간의 유지시간을 나타내는 시간테이블.

제17도는 V/F에 따라 제15도에 사용하는 유지시간을 계산하기 위한 소정수치를 나타낸 테이블.

제21도는 제15도에 사용하는 유지시간의 각V/F마다의 초기치를 나타낸 초기치 테이블.

제22도는 본원 발명의 배경으로 되는 종래의 공조기의 일례의 요부를 나타낸 개략블록도.

제23도는 본원 발명의 바람직한 실시예로서의 공조기의 일례를 나타낸 냉매회로도.

제24도는 제23도 실시예의 인버어터 콘트로울러의 블록도.

제25도는 본원 발명의 실시예의 타이머의 동작을 개략적으로 설명하기 위한 플로우도.

제26도는 본원 발명의 바람직한 실시예의 타이머의 동작을 설명하는 플로우도.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 브리지 회로 11 : 인버어터 장치

12 : CPU 14 : 제1ROM

16 : 제2ROM 18 : 제3ROM

20 : 버스 22 : 주파수설정부

24 : 타이머 26 : 제4ROM

28 : 온도센서 29 : 주파수콘트로울러

30 : 온도설정기 40 : 실내유니트

42 : 실외유니트 44 : 콤프레서

44D : 토출구 44S : 흡입구

46 : 사방밸브 47 : 실외열교환기

48 : 실내열교환기 50 : 팽창밸브

54 : 실내송풍기 56 : 실외송풍기

57 : 콘트로울러 58 : 3상유로모우터

60 : 디프로스트센서(DEFROST SENSOR)

62 : 수신기 64 : 버퍼

66 : 보호회로

본원 발명은 인버어터 장치에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 본원 발명은 복수의 스위칭 소자를 온 또는 오프함으로서 부하에 소정의 주파수의 교류전압을 부여할 수 있는 PWM(Pulse Width Modulation)의 이론에 의거한 인버어터 장치에 관한 것이다.

종래부터 복수의 스위칭 소자(예를 들면, 트랜지스터나 다이리스터등)를 3상브리지를 형성하도록 접속하고, 각각의 스위칭 소자의 온 또는 오프의 폭을 제어함으로서, 직류를 단상 또는 3상의 교류출력으로 변환하는 인버어터 장치로서, PAM방식에 의한 것이나 PWM방식에 의한 것 등이 알려져 있다. 본원 발명은 특히 PWM방식에 의한 인버어터 장치에 관한 것이다.

제1도는 본원 발명이 적용될 수 있는 브리지 회로의 일례를 나타낸 회로도이다. 이 제1도의 브리지 회로(10)는 직렬전원 DC에 접속된 6개의 스위칭 트랜지스터Q1∼Q6를 포함하며, 이들 스위칭 트랜지스터Q1∼Q6는 2개씩 직렬접속되며, 다시 3상 브리지를 형성하도록 접속되어 있다. 그리고 스위칭 트랜지스터의 직렬접속점에 접속된 각각의 단자 U,V 및 W에서 3상교류 출력이 나온다. 그리고 스위칭 트랜지스터Q1,Q2,Q3,Q4,Q5 및 Q6는 각기 그 베이스단자 X,Y,Z,

및

가 하이레벨의 전압 또는 스위칭 신호가 주어질때에 온(도통상태)로 된다.

이와 같은 브리지 회로(10)를 사용하여, PWM방식에 의해 교류출력을 얻는 인버어터 장치의 제1의 선행기술로서는 예를 들어 1982년 3월 17일자로 출원공개된 일본국 특개소 57-46677호 공보에 있어서, 종래기술로서 설명되어 있는 것이다. 이 제1의 선행기술에서는 교류의 1사이클분(전기각의 0°∼360°에 해당)의, PWM방식에 의해 구한 각각의 스위칭 트랜지스터Q1∼Q6의 온 또는 프 상태를 ROM과 같은 기억수단에 기억한다. 그리고, 이 온 또는 오프신호를 순차일정주기로 읽어내어, 각각의 트랜지스터Q1∼Q6의 베이스단자X-

에 스위칭 신호를 준다.

제2도는 이 제1의 선행기술에 의해 베이스단자 X-

에 주어지는 스위칭 신호를 나타내는 ROM의 어드레스맵이다. 그리고, 이 제2도에서는 베이스단자 X에 주어지는 스위칭 PWM방식에 의거한 스위칭 신호만이 도시되어 있지만, 나머지 베이스단자 Y-

에 부여하는 스위칭 신호는 마찬가지이기 때문에 여기서는 도시를 생략한다.

제2도에 있어서, ROM의 어드레스 0-511에는 1-10㎐의 주파수를 설정했을때에 브리지 회로(10)에서 이설정한 주파수 또란 PWM방식에 의한 교류를 발생시키는 스위칭 신호의 조합이 기억되며, 어드레스 512-1023에는 역시 11-20㎐의 주파수를 설정했을 때에 브리지 회로(10)에서 교류를 발생시키는 스위칭 신호의 조합이 기억되어 있다. 도시는 생략했지만, 어드레스 2024이후에는 그 이상의 주파수를 설정했을때에 사용하는 스위칭 신호의 조합이 기억되어 있다. 이 처럼 각각의 주파수 마다 다른 스위칭 신호의 조합을 사용하는 것은 제1도의 출력단자 U,V 및 W에 접속되는 부하의 구동특성에 접합시키기 위해서 이다.

따라서 그 부하의 구동특성이 주파수에 불구하고, 일정하다면 어느 하나의 주파수에 있어서의 스위칭 신호만을 기억해 두면 된다.

예를 들어 1∼10㎐의 교류출력을 출력단자 U,V 및 W에서 출력할 경우에는 ROM의 어드레스를 0에서 511까지 일정주기로 순차 지정하여 스위칭 신호의 하이레벨 또는 로우레벨의 상태 즉＂1＂또는 ＂0＂을 읽어낸다. 그 상태에 따라 스위칭 트랜지스터1Q∼6Q의 베이스단자 X-

에 제어신호 또는 스위칭 신호를 부여한다. 이 경우 ROM의 어드레스 0∼511에서는 1사이클의 교류성분이 얻어지는 것뿐이므로 그 주기는 설정된 주파수에 따라 1사이클(0°∼360°)을 읽어내는 시간을 결정하지 않으면 안된다.

즉, 설정주파수에 따라 ROM의 어드레스를 일정주기로 순차지정하는 클록의 주기를 적당히 결정하게 된다.

제1의 선행기술에서는 이처럼 스위칭 트랜지스터Q1∼Q6에 대한 1사이클분의 스위칭 신호를 기억수단에 기억하고 있다. 따라서 주파수를 임의로 선택할 수 있도록 하기 위해서는 각 주파수 대마다 스위칭 신호를 기억하지 않으면 안되며, 그러기 위해서는 방대한 기억용량의 기억소자를 필요로 한다.

또 교류출력의 분해 또는 정도를 높여서 리플이나 고조파성분을 적게하기 위해서는 기억조사의 용량을 더욱 증가시킬 필요가 있다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위해서는 앞서 인용한 일본국 특개소 57-46677호 공보에서는 제3도에 나타낸 바와 같은 방법에 제안되어 있다.

이 방법은 마이너스의 부분을 반전한 3상정현파가 전기각 0°∼60°의 범위를 30°를 경계로 해서 되풀이되어 형성되는 6개의 파형치만에 의하여 나타낼 수 있다고 하는 것을 이용하고 있다.

즉, 제3도(a)에 나타낸 바와 같은 3상교류의 마이너스 부분을 위상 반전기 등에 의해 반전하면 제3도(b)에 나타낸 것처럼 정극선의 파형으로 된다. 이 제3도(b)에서 나타낸 파형은 전기각으로 해서 60°마다의 구간으로 분할해서 생각해 보면, 각각의 구간 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ…에 있어서는 상의 차이는 있지만, 즉 상이한 상끼리 대응한다고 하는 일이 있기는 하지만, 전적으로 동일파형으로 된다. 그리고 이 전기각 60°의 구간의 파형은 각각의 구간의 중간 즉, 제3도(b)에 있어서의 1점쇄선으로 나타낸 전기각 30°의 위치에서 선대칭으로 된다. 그리고 이 파형을 전기각으로 해서 30°어긋나게 하여 겹치면, 제3도(c)와 같은 6개의 특성 D0∼D5로 된다. 이것은 반대로 말하면, 제3도(c)에 나타낸 6개의 특성(파형치) D0∼D5를 적절히 조합함으로서 정현파 교류파형을 얻을 수 있다고 하는 것이다.

예를 들면, U상에 대해 보면, 전기각 0°∼ 30°의 범위에서는 특성 D0을, 30°∼ 60°의 범위에서 특성 D1을, 60°∼ 90°의 범위에서는 특성 D2을, 90°∼ 120°의 범위에서는, 특성 D5를 120°∼ 150°의 범위에서는 특성 D4를 그리고 150°∼ 180°의 범위에서는 특성 D3를, 각기 순차 선택하여 그 파형치를 연속적으로 꺼내면, 플러스의 반파를 얻을 수 있다. 그리고 전기각 180°∼ 360°의 범위의 마이너스의 반파를 얻기 위해서는 상술한 바와 같이 선택된 각각의 특성을 위상반전하면 된다. 그리고 이 U상의 파형을 전기각으로 해서 120°씩 어긋나게 하면 3상교류파형을 얻을 수 있다. 즉, 상술한 특성 D0∼D5를 일정한 규칙에 따라 선택해서 조합하면 3상교류를 복원할 수 있다.

이 처럼 일본국 특개소 57-46677호 공보에 있어서 제안되어 있는 방법에서는 상술한 6개의 특성 즉, 파형치 D0∼D5를 기억해 두고, 그것을 임의로 읽어내도록 하고 있다. 이 방법에서는 기억소자의 기억용량은 제1의 선행기술에 비하면 상당한 정도를 줄일 수 있지만, 아직 충분한 것은 아니었다. 즉 이 제2의 선행기술에서는 3상정현파의 파형의 일부 그 자체를 기억하도록 하고 있기 때문에 분해능과 균형을 생각하면 기억소자의 용량의 저감에는 한계가 있다.

그래서, 본원 발명의 주된 목적은 기억소자의 용량을 더욱 줄이고, 또한 분해능이 높은 인버어터 장치를 제공하는 것이다.

본원 발명에 따르면, PWM방식에 의해 구한 브리지 회로의 각각의 스위칭 소자의 온 또는 오프의 상태 즉 ＂1＂ 또는 ＂0＂의 조합의 패터언의 데이터가 제1기억수단에 기억된다. 그 패터언이 판독되고, 또한 미리 기억수단에 기억된 시간데이터에 의거하며, 필요한 시간 유지된다. 그리고, 이 패터언 및 유지시간은 적절히 전환되어 그것에 의해 각각의 스위칭 소자에 연속한 스위칭 신호가 주어지며, 브리지 회로에서 연속된 교류출력을 얻는다.

본원 발명에 의하면 각각의 스위칭 소자의 온 또는 오프의 상태 즉, ＂1＂ 또는 ＂0＂의 조합의 어느 한정된 수의 패터언과 그 패터언을 유지해야 할 시간에 관련하는 데이터를 기억하는 것만으로 좋으므로 기억소자의 용량을 종래의 어느 선행기술에 비해도 대폭 저감할 수 있다. 또 얻어지는 PWM출력 즉, 정현파 교류의 분해능 또는 정도의 패터언을 유지해야 할 시간(유지시간)에 의해 임의로 결정할 수 있으므로 분해능을 올리기 위해 기억소자의 용량을 증가시킬 필요가 없고, 따라서 적은 기억용량으로 고분해능 또는 고정도의 출력이 얻어지는 인버어터 장치를 구성할 수 있다.

그리고, 패터언을 유지해야 할 시간의 데이터는 그대로 ROM과 같은 기억수단에 기억시켜도 좋다. 그러나 기억용량에 의해 더한층의 저감을 도모하기 위해서는 바람직하게는 그 유지시간의 초기치와 필요한 소정의 수치만을 기억해 두고, 그 수치에 의거하여 적절히 연산하도록 하면 더욱 좋다. 이 경우, 출력전압과 출력 주파수와의 비, 즉 V/F에 따라 다른 수치를 기억해두면, 부하의 특성에 일치한 최적의 V/F의 교류출력을 얻을 수 있다.

본원 발명의 바람직한 실시예에서는 인버어터 장치는 공조시스템의 실외기의 콤프레서를 구동하기 위한 유도 모우터를 구동하기 위해 이용된다. 또 유지시간은 하아드웨어의 타이머로 카운트된다. 그리고 인버어터를 제어하는 마이크로 프로세서는 타이머가 동작하고 있는 동안 쭉 타이머가 타임업하기 까지 별도의 처리, 예를 들어 그 실외기의 제상제어를 한다. 이 바람직한 실시예에 의하면 종래의 공조시스템에서는 제상제어를 하기 위해서만 별도의 마이크로 프로세서 내지 제어수단을 필요로 했던 것에대해 하나의 마이크로 프로세서에 의해 인버어터 뿐만 아니라 제상운전도 제어할 수 있다고 하는 잇점이 있다.

본원 발명의 상술한 목적, 다른 목적, 잇점, 국면 및 특징은 첨부도면에 의거하여 행하는 다음의 실시예의 상세한 설명에서 더욱 명백해진다.

제4도 및 제5도는 본원 발명의 원리를 설명하기 위한 파형도이다. 이 제4도 및 제5도에서는 참조부호 C로 나타내는 반송파 및 참조부호 M1, M2 및 M3로 나타내는 서로 위상이 120˚씩 어긋한 변조파가 표시된다. 그리고 이 예에서는 Cf(반송파의 주파수)와 Mf(변조파의 주파수)와는 일정한 관계에 있다. 즉 Cf/Mf=6n-3(n은 1,2,3…)의 관계를 만족하도록 선정되어 있다.

잘 알려진 바와 같이 PWM방식에 있어서는 브리지 회로의 각 스위칭 트랜지스터를 온 또는 오프하기 위한 스위칭 신호는 반송파와 변조파와의 비교에 의해 얻어진다. 스위칭 신호 X'는 반송파 C와 변조파 M1을 비교함으로서 얻어지며, 스위칭신호 Y'는 반송파 C와 변조파 M2를 비교함으로서 얻어지고, 그리고 스위칭 신호Z'는 반송파 C와 변조파 M3를 비교함으로서 얻어진다. 스위칭 신호 X',Y' 및 Z'는 각기 제1도에 나타낸 바와 같은 브리지 회로의 스위칭 트랜지스터 Q1,Q2 및 Q3의 베이스 단자 X,Y 및 Z에 주어진다. 그리고, 스위칭 신호 X1',Y1' 및 Z1'는 스위칭 신호 X',Y' 및 Z'를 각기 반전하는 것만으로 얻을 수 있기 때문에 여기서는 그 설명은 생략한다.

제4도와 같은 3상교류는 이 제4도에서 알 수 있듯이 전기각 0˚∼ 30˚의 범위의 성분 즉, 변조파 M1,M2 및 M3의 일부분을 적당히 합성 함으로서 형성될 수 있다. 이것은 반송파와 변조파와의 비교에 의해 얻어지는 스위칭 신호 X',Y' 및 X'( 및 X1',Y1' 및 Z1')에 대해서도 똑같이 성립한다. 예를 들면 전기각 0˚∼ 30˚의 범위의 스위칭 신호 X',Y' 및 Z'의 파형을 각기 X1',Y1' 및 Z1'이라고 하면, 전기각 30˚∼ 60˚의 범위의 스위칭 신호의 파형 X2',Y2' 및 Z2'는 각기 파형 Z1'을 반대로 읽은 파형, 파형 Y1'을 반대로 읽은 파형 및 파형 X1'을 반대로 읽은 파형에 대응하고 있다.

이하 이와 같이 해서 스위칭 신호의 파형 X1',Y1' 및 Z1'을 ＂반대로 읽는다＂, ＂반전시킨다＂등의 적절한 변환을 함으로서, 1사이클분 즉 전기각 0˚∼ 360˚의 범위에 걸쳐서 스위칭 신호 X',Y' 및 Z'(X1',Y1' 및 Z1')을 얻을 수 있다.

제5도는 제4도에 따른 Cf/Mf=27의 경우의 전기각 0˚∼ 30˚의 범위를 확대해서 나타낸 도면이다. 이 제5도에 있어서, 스위칭 신호 X1',Y1' 및 Z1'의 상태가 유지되는 시간을 각기 T0 내지 T12로 나타낸다. 스위칭 신호가 하이레벨 즉 ＂1＂일 때 대응의 스위칭 트랜지스터가 온 이라고 하면, 각 기간에 있어서의 제1도의 스위칭 트랜지스터Q1∼Q6의 각각의 온 또는 오프의 상태는 제6도에 나타낸 것처럼 된다. 예를 들어 시간 T0에 있어서는 스위칭 트랜지스터 Q1,Q2 및 Q6는 오프이며, 스위칭 트랜지스터 Q5,Q3 및 Q4는 온으로 된다.

그리고 제5도에 있어서, 본원 발명자 들의 실험에 의하면 시간 T12'는 반송파와 변조파와의 전압비를 여러 가지로 변화시켜도 항상 극히 짧은 시간이었다. 따라서, 전기각 0˚∼30˚의 범위 전체에서 보면, 시간 T12'는 미소시간으로 되며, 따라서 이 시간 T12'는 생략 되더라도 인버어터의 전체적인 동작에는 아무런 문제도 생기지 않는다. 그래서 제6도 및 이하의 설명에서는 이 시간 T12'는 생략한다.

제6도에서 알 수 있듯이 시간 T0,T2,T6 및 T8에 있어서는 스위칭 트랜지스터 Q1,Q2,Q3,Q4,Q5 및 Q6의 온 또는 오프의 상태는 역시 오프, 오프, 온, 온, 은 그리고 오프로 되며, 그 온/오프 패터언은 같다. 또 시간 T1,T7 및 T12도 같은 온/오프 패턴언이다. 시간 T3,T5,T9 및 T11이 같은 온/오프 패터언으로 되어 시간 T4 및 T10도 같은 온/오프 패터언으로 된다. 이 처럼 전기각 0˚∼30˚의 범위에서는 트랜지스터Q1∼Q6(제1도)의 온/오프의 패터언의 종류는 4개 밖에 없다. 따라서, 각각의 반전을 고려해 넣어도 그 패터언의 종류는 8개이다.

이처럼 스위칭 트랜지스터Q1∼Q6의 온/오프의 상태의 조합 패터언은 적은 일정수에 한정된다. 본원 발명자 들은 이 점을 독자적으로 발견하고, 그것을 응용하여 본원 발명이 완성된 것이다.

트랜지스터 Q1∼Q6의 패터언을 온을 ＂1＂로서 또 오프를 ＂0＂으로서 나타내면 각 스위칭 트랜지스터가 취할수 있는 상태는 제7도처럼 된다. 제7도에 있어서 패터언 P0∼P0은 제1도에 나타낸 스위칭 트랜지스터 Q1∼Q6의 기본적인 온/오프 패터언이다.

그리고 제7도에 있어서, 패터언 P8∼P25는 이른바 과도기(transitional period)에 있어서의 온/오프 패터언이다. 그리고 패터언 P0∼P7에 있어서의 스위칭 트랜지스터 Q4,Q5 및 Q6의 상태는 트랜지스터 Q1,Q2 및 Q3의 각각의 상태의 반전이다. 예를 들어 제5도의 시간 T0에서 T1으로 전환할 때 스위칭 트랜지스터 Q1∼Q6의 상태는 제7도의 패턴 P0에서 패터언 P6으로 전환된다. 구체적인 변화는 스위칭 트랜지스터 Q3가 온에서 오프로 되며, 스위칭 트랜지스터 Q6가 오프에서 온으로 된다. 만약 순간 전환으로 하면, 그 전환시에 있어서, 스위칭 트랜지스터 Q3와 Q6가 순간적 이기는 하지만 동시에 온 상태로 되어 버린다.

일반적으로 이와 같은 브리지 회로를 사용할 경우에는 하나의 전로에 접속된 스위칭 트랜지스터의 최소한 하나는 반드시 오프로 되어 있지 않으면 안된다. 왜냐하면 모두가 온 상태로 되면, 그 전로는 단락상태로 되어버려, 예를 들어 스위칭 트랜지스터 Q3 및 Q6가 파손하기 때문이다. 이것은 스위칭 트랜지스터의 스위칭 특성에 기인하는 것이며, 주로 온 상태에서 오프 상태로 이행할때의 축적전하를 방전하는 시간적인 동작 지연에 의한다. 이것에 대해 예를 들어 패터언 P0에서 패터언 P6로 전환될 때, 패터언 P0→ 과도적 패터언(transitional pattern) P8→패터언 P6처럼 변화시키면 트랜지스터 Q3 및 Q6의 단락성은 생기지 않게 된다.(제8도의 전기각 0˚∼60˚의 범위를 참조).

그리고 스위칭 트랜지스터 Q1∼Q6의 스위칭 특성을 예를 들어 방전회로를 부가하여 트랜지스터가 순시에 온상태에서 오프 상태로 전환 하도록 개량하면 이와 같은 과도적 패터언 P8∼P25를 각각의 기본적 패터언 P0∼P7의 변화를 사이에 개재시킬 필요는 없어진다.

이와 같이 하여 기본적인 상태 패터언 P0∼P7 및 과도적 상태 P8∼P25를 조합하면 1사이클분 즉 전기각 0˚∼360˚에 걸처서의 스위칭 트랜지스터 온/오프 패터언을 얻을 수 있다. 이처럼 하여 구한 1사이클분의 스위칭 트랜지스터 Q1∼Q6의 온/오프 패터언 변화로서 나타내면, 제8도에 나타낸 것처럼 된다. 이 제8도는 교류의 1사이클을 제6도에 나타낸 전기각 0˚∼30˚의 범위를 12구간(period)으로 즉 전기각 0˚∼60˚의 범위를 25구간으로 분할했을 경우의 전기각 0˚∼60˚의 범위마다의 패터언(P)의 천이을 나타낸다. 그리고 이 제8도에 있어서 ＂＊＂는 과도적 패터언 P8∼P25가 이용되어야 할 구간 즉 과도적 구간(transitional period)임을 나타낸다.

그리고 이와 같이 해서 구한 온/오프 패터언은 주파수(F)가 변화할 경우 일지라도, 주파수의 여하에 불구하고 대충 같다.

본원 발명은 이처럼 해서 구한 상태, 즉 스위칭 트랜지스터의 온/오프 패터언과, 그 상태를 유지해야할 시간(유지시간)을 결정하여 예를 들어 제1도에 나타낸 바와 같은 브리지 회로에서 PWM방식에 의한 3상교류를 열도록 하는 것이다.

그와 같은 유지시간의 일례가 제9도에 표시되어 있다. 이 제9도는 제8도의 각 구간 C0-C24의 각각의 유지시간을 약 10μSEC의 과도적인 구간에 필요한 시간을 포함하여 각 주파수 마다 나타낸 것이다.

앞서 설명한 제4도 및 제5도에서도 알 수 있듯이 1사이클분의 출력파형, 즉 스위칭 신호는 전기각 0˚∼30˚의 범위의 파형 즉, 스위칭 신호로 모두 나타낼 수 있다. 또한 그 2배의 길이의 전기각 0˚∼60˚의 범위는 전기각 30˚를 경계로 해서 대칭이다.

따라서 제8도에 있어서의 구간 C0,C1…C12를 반대로 구간 C12,C11…C0처럼 나란히 하면, 구간 C13∼C24를 얻을 수 있다.

제9도에 있어서의 좌단 점선의 화살표는 이것을 나타내고 있다. 이것은 전기각 0˚∼30˚의 범위에 있어서 각각의 구간의 유지시간이 정해지면, 1사이클분의 각 구간 CO-C24( 및 과도적 구간)의 유지시간도 결정된다고 하는 것이다. 이처럼 유지시간의 합계로 1사이클의 시간 즉, 출력주파수가 결정되므로, 각 주파수 마다 유지시간을 설정하고 있는 것이다.

그리고, 제9도에 있어서, ＂→＂은 그 좌측에 인접한 수치와 같다는 것을 나타내고 있다.

제7도에 나타낸 바와 같은 스위칭 트랜지스터 Q1∼Q6의 온/오프 패터언(P)과 제8도에 나타낸 그 천이(transition)를 기억하고, 그리고 이 제9도에 나타낸 바와 같은 유지시간에 의거하여 그와 같은 패터언을 유지시키도록 하면, 트랜지스터 Q1∼Q6를 온/오프 PWM방식에 의해 제어할 수 있는 것이다.

전기각 0˚∼ 60˚의 범위를 예로 들어, 간단히 설명하면 제8도에 있어서의 구간 CO에서는 먼저 패터언 P0를 제7도에 의거하여 결정하고, 제9도의 테이블의 구간 CO의 유지시간을 타이머(도시생략)에 설정한다.

그리고, 이 타이머가 타임업 하기까지 이 패터언 P0∼P5에 따른 스위칭 신호가 유지된다. 그리고, 이 구간 C0의 마지막의 소정시간은 다음의 구간 C1에의 트랜션트 타임(Transient Time)이다.

다음에 타이머가 타임업 하면, 구간 C1에 있어서, 트랜지스터 Q1∼Q6의 온/오프 패터언 P6 및 그 유지시간에 의거하여 트랜지스터 Q1∼Q6에 스위칭 신호를 부여한다. 이하 구간 C2,C3…C24의 각각의 유지시간에 따라 그 패터언을 유지하는 스위칭 신호를 부여한다. 그리고, 전기각 0˚∼ 60˚의 범위가 끝나면 다음에 전기각 60˚∼ 120˚의 범위(제8도)로 옮겨지며, 역시 패터언 P0,P9,…를 순차 제9도의 유지시간에 따라 출력한다. 그리고, 최후의 전기각 300˚∼ 360˚의 범위의 최후의 과도적 패터언 P14이 출력되어 버리면, 제10도에 나타낸 바와 같은 1사이클분 연속한 스위칭 신호를 얻을 수 있다. 그리고 제10도는 일예로서 출력주파수가 20㎐일 경우의 스위칭 신호를 나타내고 있다.

제11도는 본원 발명의 일실시예의 블록도이다. 이 인버어터 장치(11)는 예를 들어 집적회로 ＂TMS 7040＂과 같은 마이크로 프로세서로 이루어진다. 이 인버어터 장치(11)에 포함되는 CPU(12)는 예를 들어 RAM 이론연산 유니트 및 축열기(accumulator)등을 포함하며, 이 CPU(12)에는 제1기억부로서의 제1 ROM(14), 제2기억부로서의 제2ROM(16) 및 제3기억부로서의 제3ROM(18), 이 버스(20)를 통해 연결된다. 제1 ROM(14)에는 앞서 설명한 제7도의 테이블(Table)이 제2 ROM(16)에는 제8도의 테이블이 각기 미리 저장되어있다. 주파수 설정부(22)는 예를 들어 수동조작을 포함하며, 이 수동조작부의 조작에 의해 설정된 주파수(F)에 해당하는 수치 즉 데이터를 발생한다. 주파수 설정부(22)와 함께 버스(20)에 연결된 타이머(24)는 제9도의 테이블에 따라 온/오프 패터언 즉 스위칭 신호를 유지해야할 시간을 계측한다. 이 타이머는 예를 들어 다운카운트 방식의 것으로서 구성된다. 그리고, CPU(12)의 출력포오트는 제1도에 나타낸 브리지 회로(10)의 각각의 스위칭 트랜지스터 Q1,Q2,Q3,Q4,Q5 및 Q6의 베이스 단자 X,Y,Z,

및

에 적당한 구동회로(도시생략)를 통해 접속된다.

그리고, 제11도에 있어서의 ROM(26)은 나중의 실시예에서 사용된다. 다음에 제12도에 의거하여 이 실시예의 동작에 대해 먼저, 일반적으로 설명하고, 그 다음 구체적으로 설명한다. 제12도의 최초의 스탭S1에 있어서, CPU(12)(제11도)는 관련부분을 이니셜라이즈(Initialize)한다. 즉 이 스텝S1에서는 타이머(24)의 설정 시간(t)을 0으로 하는 동시에 제8도의 구간(Period)을 나타내는 변수(C) 및 전기각을 나타내는 변수(θ)를 각기 0으로 설정한다. 그리고 전기각을 나타내는 변수(θ)는 ＂θ

fθ＂＜θ+60＂을 나타내며, 각기 θ=0은 0˚

fθ＜60˚, θ=60은 60˚

fθ＜120˚그리고 θ=300은 300˚

fθ＜360˚인 것에 유의해야 한다(제8도 참조).

다음의 스텝 S3에 있어서, CPU(12)는 버스(20)를 통해 주파수 설정부(22)로 부터의 주파수(F)의 데이터를 읽어 넣는다.

다음의 스텝 S5 및 S7에 있어서, CPU(12)는 타이머(24)에 설정해야 할 시간을 구하고, 그것을 타이머(24)에 설정한다. 그리고 설정시간(t)은 제9도에 의거하여 주파수(F)와 구간(C)에 의해 구할 수 있다. 바꾸어 말하면, 이 설정시간(t)은 ＂t=f1(F·C)＂로 구할 수 있다.

이와 같이 해서 구해진 시간이 각각의 구간(C)마다 타이머(24)에 설정되는 것이다. 다음의 스텝 S9에서는 CPU(12)는 각 스위칭 트랜지스터 Q1∼Q6의 온/오프의 패터언(P)을 구한다. 즉, 이 온/오프 패터언(P)은 제7도 및 제8도에 의거하면, 각각의 구간마다 구할 수 있다. 먼저 제8도에 의해 구간(C)에 의거하여 그때의 패터언을 구하고, 다음에 제7도에 의해 구해진 패터언의 내용 예를 들어 패터언 P0이면, ＂001110＂을 구한다.

이와 같이 해서 패터언(P)은 ＂P=f2(θ·C)로 구해진다. 그리고, CPU(12)는 그 출력포오트 즉 각 트랜지스터 Q1∼Q6의 베이스 단자 X-

에 패터언(P)즉 스위칭 신호를 출력한다(스텝 S11). 다음의 2개의 스텝 S13 및 S15에서는 제3도에 나타낸 과도적 구간에 관한 처리를 한다. 먼저 스텝 S13에 있어서 다음의 구간으로 변할때, 즉 구간을 나타내는 변수(C)가 (C+1)으로 될 때에 필요한 과도적 구간(C')을 결정한다. 예를 들어 구간C0에서 구간 C1으로 천이할 경우이면, 제8도의 좌측에서 두 번째의 콜럼(Column)의 상태 P8가 사용된다.

그리고 스텝 S15에 있어서, 제7도에 의거하여 그 구간 C'에 있어서의 과도적인 온/오프 패터언(P')을 구한다. 이 과도적 패터언(P')도 역시 전기 각 θ과 구간 C'에 의거하여 ＂P'=f2(θ·C')＂로서 구할 수 있다.

그 다음, 스텝 S17에 있어서 타이머(24)(제11도)의 디클리멘트(Decrement)를 개시시킨다. 스텝 19에 의해 타이머의 나머지 시간이 과도적 구간(C'), 즉 과도적 패터언(P')에 필요한 시간(t') 예를 들어 10∼20μsec로 된 것이 판단되면, CPU(12)는 다음의 스텝 S21에서 그 패터언(P')을 출력한다. 따라서 스위칭 트랜지스터 Q1∼Q6가 기본적 패터언에 따른 상태에서 과도적 패터언에 따른 상태로 전환된다.

다음의 스텝 S23에 있어서, 앞서 스텝 S7에 있어서, 설정한 시간(t)이 경과했는지의 여부가 판단된다. 만약 그 설정시간(t)이 경과 하고 있지 않으면, 타이머(24)는 계속 디클리멘트 된다. 만약 설정시간(t)이 경과했다면, 다음의 스텝 S25에 있어서, 구간을 나타내는 변수(C)를 인클리멘트(Increment)하여 ＂C+1＂으로 한다.

이어서 스텝 S27에 있어서 그 새롭게 설정된 구간(C)이 ＂24＂(제8도 참조) 이하인지 어떤지가 판단된다. 만약 ＂C

f24＂이면, 앞서의 스텝 S5로 되돌아가 다시 설정시간(t), 기본적 패터언(P) 및 과도적 패터언(P')을 구하고, 타이머(24)에 의한 시간경과 까지 그 상태를 유지한다.

스텝 S27에 있어서, C＞24가 검출되면 구간을 나타내는 변수(C)의 설정을 0으로 한다(스텝 S29).

스텝 S27에 있어서, ＂YES＂라고 판단된다고 한 것은 최초의 전기 각 0˚-60˚의 기간이 종료한 것을 나타내며, 따라서 CPU(12)는 다음의 스텝 S31에 있어서 전기각을 나타내는 변수(θ)를 ＂θ= +60＂으로 한다.

따라서, 변수(θ)는 제8도에 나타낸 것처럼 60˚

fθ＂＜120˚의 범위에서 설정된다.

이와같은 변수(θ)의 갱신을 한 다음, 스텝 S23에 있어서 전기각이 최후의 범위 300˚-360˚를 넘었는지 어떤지 즉 θ＞300인지 어떤지가 판단된다.

만약, 스텝 S33에 있어서 ＂NO＂라고 판단되면 다시 앞서의 스텝 S5이후의 각각의 스텝이 실행된다.

그리고, 전기각 0˚-360˚모든 기간 즉 1사이클이 끝나면 즉 스텝 S23에 있어서 ＂YES＂라고 판단되며, 스텝 S35에 있어서 전기각을 나타내는 변수(θ)의 설정을 0으로 한다음, 앞서의 스텝 S3으로 되돌아 간다.

이와같이 해서 그때마다 각각의 변수(C) 및 (θ)의 변경의 처리를 한 다음 다시 주파수(F)의 데이터를 읽어 넣어 똑같은 동작을 반복한다.

따라서, 설정주파수가 변화되었을 경우는 그후 최초에 그데이터(F)를 읽어 넣은 시점에서 즉, 스텝 S3을 실행한 시점에서 브리지 회로로부터의 교류출력의 주파수가 변화한다. 구체적으로 설명하면, 먼저 주파수 설정부(22)(제11도에)에서 예를 들어 주파수 F=20으로서 설정했을 경우를 가상한다.

이 경우, CPU(12)는 ＂F=20＂ 및 ＂C=0＂의 값에 의거하여 먼저 제3의 ROM(18)에서 제9도의 유지시간 ＂t=132＂를 읽어낸다.

이 시간 132μ SEC가 CPU(12)에 의해 타이머(24)에 설정된다.

다음에 ＂θ=0＂ 및 ＂C=0＂에 의거하여 스위칭 트랜지스터Q₁-Q₆의 각각의 온/오프패터언(PO)(제2의 ROM(16) 및 제1의 ROM(14)참조)를 구하여 그것을 출력한다. 이 패터언 PO은 제10도의 전기각 0˚일때의 타이밍에 있어서 처럼 ＂001110＂이다.

그후, 타이머(24)가 디클리멘트(Decrenent)를 개시하고, 이 타이머(24)의 나머지 시간이(t')로 되기까지 그상태로 유지된다.

그리고 제10도에 있어서의 구간(Sedented period) To의 후반의 시간 t'(μsec)의 기간은 앞서 설명한 과도적구간(제8도에 있어서 ＂＊＂표로 나타냄)의 유지시간이다.

따라서, 이 시간 t'의 동안은 트랜지스터 Q₁-Q₆는 각기 오프, 오프, 오프, 온, 온 그리고 오프로 되도록 패터언(8)이 ＂000110＂으로서 출력된다.

타이머(24)에 의해 132μsec가 카운트되면 CPU(12)는 구간을 나타내는 변수(C)를 C=1로 한다음 온/오프 패터언(P6)을 ＂668-T'μsec＂를 출력한다.

그리고 후반의 t'μsec의 동안 패터언(P8)을 출력한 다음 구간 C2의 패터언(PO)을 ＂108-t'μsec＂출력한다.

이하 똑같이하여 순차적으로 온/오프패터언과 그 유지시간이 제어되며, 전기각 300˚-360˚까지 실행되면 그것에 의해 1사이클분 즉 전기각으로 해서 0˚-360˚의 스위칭 트랜지스터 Q₁-Q₆의 온/오프신호(제10도 참조)를 얻을수 있는 것이다.

이와 같이 해서 브리지 회로의 출력에서 20㎐의 교류를 얻고 있을때 주파수 설정부(22)에 의해 설정치를 변경하면, 제10도에 있어서의 360˚이후의 그 주파수의 데이터의 변화점에서 CPU(12)에 읽어 넣어지는 주파수의 값이 바뀌므로 그후, 그 바뀐 설정주파수에 따라 상술한 바와같은 동작을 반복된다. 이처럼 이 실시예에 의하면 종래에 비해 매우 적은 기억용량으로 연속된 PWM방식에 의한 교류출력을 얻을 수 있다. 또, 이와같은 인버어터 장치의 경우, 출력의 분해능을 제9도의 유지시간의 시간정도에 의해 정해진다. 따라서, 이 실시예에 의하면 그 유지시간의 비율은 그대로 두고 단위를 더욱 작게하면 그 출력의 정도를 더욱 양호한 것으로 할수 있다.

즉, 이실시예에 의하면 종래와 같이 분해능을 높이기 위해 기억소자 용량을 증가시킬 필요가 없으므로, 고분해능을 인버어터를 용이하게 구성할 수 있다. 상술한 실시예에서는 제9도에 나타낸 테이블처럼 각각의 구간의 유지시간을 각각의 주파수 마다 모두 ROM과 같은 기억 수단에 기억하고 있었다.

따라서, 기억용량으로서는 종래보다 적어지기는 하지만 아직 충분히 적은 것은 아니다. 그래서, 다음의 실시예에서는 이와같은 유지시간을 연산에 의해 구하도록 한다. 제13도는, 본원 발명의 다른 실시예의 동작을 설명하기 위한 플로우도이다.

이 실시예는 스텝 S10-S106에 있어서 유지시간(t)으로서 제3의 ROM(18)에서 읽어낸 수치를 그대로 사용하는지 연산에 의해 구하는지를 구별한다고 하는 점에서 제12도 실시예와 다르다. 따라서, 여기서는 제12도 실시예와 같은 동작을 하는 스텝에 대해서는 그 설명을 생략하고, 이 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 상세히 설명한다.

그리고, 이 실시예에서는 제11도의 ROM(18)에는 유지시간의 초기치만을 기억시켜 두고, 한편 새로다른 ROM(26)을 이용하여 그곳에 제14도에 나타낸 바와같은 연산을 위해 필요한 소정의 수치＂f₃(F)＂를 각 주파수 별로 기억해둔다.

제13도의 스텝 S104에 있어서는 CPU(12)(제11도)는 구간을 나타내는 변수(C)에 의거하여, 제3의 ROM(18)에서 유지시간의 초기치 ＂t=f₁(F,C)＂를 읽어낸다.

그리고, 다음의 스텝 S105에 있어서, CPU(12)는 구간(C)이 미리 설정한 구간인지 아닌지를 판단한다. 이 ＂미리 설정된 구간＂이란 제9도에 있어서의 C₁,C₄,C₇,C₁₀,C₁₂, C₁₄,C₁₇,C₂₀및 C₂₃이다

제9도에서 알수 있듯이 각가의 설정주파수 별의 유지시간을 특정의 구간 이외의 구간 C₀,C₂,C₃,C₅,C₆,C₈,C₉,C₁₁,C₁₃,C₁₅,C₁₆,C₁₈,C₁₉,C₂₁,C₂₂및 C₂₄에서는 설정 주파수의 여하에 의하지 않고 일정하다.

따라서, 이와같은 구간에서는 제3의 ROM(18)(제11도)에 기억되어 있는 유지시간의 초기치 즉 ＂t=f₁(F,C)＂를 그대로 사용하면 된다.

이것에 대해 앞서 열거한 특정의 구간 C₂,C₂,…C₂₃에서는 제11도의 제4의 ROM(26)에 이미 설정되어 있는 제14도에 나타낸 각 주파수 마다의 소정의 수치를 그 초기치에서 감산하여 유지시간을 계산하면 된다.

그리고, 스텝 S105에 있어서 그 구간이 상술한 미리 설정한 구간이라고 하는 것이 판단되면 CPU(12)는 다음의 스텝 S106에 있어서, ＂t=t-f₃(F)＂즉, t=f₁(F,C)-f₃(F)＂에 의거하여 유지시간(t)을 계산한다. 이 식에 있어서 ＂f₃(F)＂는 스텝 103에 있어서 읽어넣은 설정주파수 마다에 정해지는 소정수이다.

예를들면 F=24의 경우 ＂154＂이며, F=28의 경우는＂264＂이다. 그리고, 만약 스텝 S105에 있어서, ＂NO＂라고 판단했을 경우에는 그대로 다음의 스텝으로 나아간다. 구체적으로 설명하면, 예를 들어 설정주파수가 20㎐의 경우, 먼저 제7도 및 제8도에 의거하여 전기적 0˚-60˚의 범위의 구간 CO에 있어서의 패터언 PO에 해당하는 온/오프패터언 ＂001110＂을 제1의 ROM(14)에서 읽어낸다.

그리고 유지시간(t)을 구하기 위해서는 제3의 ROM(18)에 설정되어 있는 유지시간의 초기치 ＂668＂와 제4의 ROM(14)(제11도)에서 읽어낸다. 그리고 예를 들어 제3의 ROM(18)(제11도)에 설정되어 있는 유지시간(t)의 초기치 ＂132μsec＂를 타이머(24)(제11도)에 설정한다.

이 타이머(24)가 타임업하기까지 브리지 회로(10)의 각각의 스위칭 트랜지스터 Q1-Q6의 상태는 그대로 유지된다. 그리고, 트랜션트 타임(Transient time)(t')의 경과후, 타이머(24)가 설정시간(t)을 카운트하여 타임업하면, CPU(12)는 이어서 전기각 0˚-60˚의 범위의 구간 C₁에 있어서의 패터언 P₈에 해당하는 온/오프패터언 ＂000110＂을 읽어낸다.

구간 C₁은 앞서 설명한 미리 설정되어 있는 구간이므로 제3의 ROM(18)에 설정되어 있는 초기치＂668＂(제9도 참조)와 소정의 수치＂f₃(F)=0＂에 의거하여, ＂668-0=668＂의 연산을 하여 그 결과로서의 ＂668μsec＂를 유지시간(t)으로 하여 스위칭 트랜지스터 Q₁-Q₆를 제어한다. 다음에, 설정주파수(F)가 24㎐의 경우 CO에서는 제7도 및 제8도에 의거하여 패터언 PO의 온/오프패터언을 제1의 ROM(14)에서 읽어내고, 다시 제3의 ROM(18)에 설정되어 있는 유지시간의 초기치＂132μsec＂를 타이머(24)에 설정한다.

그리고, 이 타이머(24)가 타임업하면, 다음의 구간 C₁에 있어서의 패터언 P₈의 온/오프패터언을 제1의 ROM(26)에 설정되어 있는 소정의 수치＂154＂(제14도 참조)에 의거하여 ＂668-154=154＂의 연산을 한다. 이 연산의 결과 ＂514μsec＂를 유지시간으로서 타이머(24)에 세트한다.

이하, 구간 C₄,C₇,C₁₀,C₁₂,C₁₄,C₁₇,C₁₀및 C₂₃의 경우에만, 각각의 초기치(제9도 참조)에서 소정의 수치, 주파수가 24㎐의 경우는 ＂154＂를 감산하는 연산을 하여 그 때마다 유지시간을 산출한다.

다음에, 예를 들어 주파수가 28㎐의 경우에는 먼저의 식에 있어서의 소정의 수치＂f₃(F)＂를 ＂264＂로 하여 제9도에 나타낸 초기치에서 그 수치를 감산하여 유지시간(t)을 구한다. 이처럼, 각각의 설정주파수마다 다른 소정의 수치 f₃(F)를 설정해 두고, 특정의 구간에 대해서는 유지시간을 연산하도록 한다.

그렇게 하면 먼저의 실시예에 비해 더욱 적은 기억용량으로 제10도에 나타낸 바와같은 연속 스위칭 신호를 얻을 수 있다. 인버어터 장치는 일반적으로 그것에 의해 구동이 되는 부하의 특성에 따라, 그 출력전압과 출력주파수의 비즉, V/F를 가장 적절하게 설정할 필요가 있다. 그래서, 다음에서는 V/F의 값을 임의로 설정할 수 있는 실시예에 대해 설명한다.

제15도는, 본원 발명의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 플로우도이다. 이 실시예는 스텝 S203-S206에 있어서 유지시간(t)으로서, V/F에 따른 값을 읽어내고 또는 연산한다고 하는 점에서, 먼저의 제13실시예와 다르다. 구체적으로 설명하면, 예를 들어 설정주파수가 10㎐, V/F≒R0.5의 교류출력을 얻을 경우에는 먼저 제3의 ROM(18)(제11도)에 미리 기억되어 있는 제15도의 테이블에 의거하여, 최초의 구간 CO의 유지시간의 초기치 ＂28μsec＂를 읽어내고, 그것을 타이머(24)(제11도)에 설정한다. 그리고, 소정의 트랜션 타임(Transient time)(t')의 경과한 다음, CPU(12)는 다음의 구간 C₁에 있어서의 온/오프패터언(P) 및 유지시간(t)을, 제1의 ROM(14) 및 제3의 ROM(18)에서 읽어낸다.

그러나, 이 구간 C₁은 먼저의 제13도 실시예에 있어서 설명한 ＂특정의 구간＂이기 때문에 CPU(12)는 스텝 S206에 있어서 그 초기치에서 소정의 수치 ＂f₃(F)＂를 감산하여 그 해당의 구간의 유지시간(t)을 구한다.

이와같은 연산을 위한 소정의 수치가 제17도에 표시된다. 예를들면 F=10이며, 또한 V/F≒R0.5일 경우, 구간 C₁의 유지시간은 제16도의 초기치 ＂1798＂과 소정의 수치 ＂0＂이 사용되며 ＂1798-0-1798μsec＂로서 주어진다. F=20이며 또한 V/F≒R0.5로서 설정되었을 경우에는 이 구간 C₁의 유지시간을 역시 감산하여 ＂1798-926=872μsec＂로서 구할 수 있다.

이와같이 하면 V/F에 따라, 각각의 구간 C₁,C₄,C₇,…C₂₃의 유지시간을 산출할 수 있다고 하는 것이 이해될 것이다.

제18도, 제19도 및 제20도는 각기 V/F≒R2.0, V/F=1.5 및 V/F≒2.0의 경우에 대해 제3의 ROM(18)에 저장되어야 할 유지시간의 초기치를 나타낸다. 제16도 및 제18도-제20도에서 알수 있듯이 제21도에 나타낸바와같은 각각의 V/F 마다의 초기치와 제17도에 나타낸 소정위 수치 ＂f₃(F)에 의해 모든 구간의 유지시간을 구할수 따라서, 제16도 및 제18도-제20도와 같은 모든 테이블을 기억해 두지 않아도 된다.

따라서, 기억용량의 대폭적인 저감이 가능해지는 것이다. 이상 설명한 본원 발명의 인버어터 장치는 구체적으로는 예를 들어 공조기나 냉동기기에 유리하게 사용된다. 예를 들어 종래의 공조기에서는 제22도에 나타낸 것처럼 실내의 온도를 검출하기 위한 온도센서(28), (이것은 예를 들어 마이너스 특성 더어미스터로 이루어진다)의 출력전압이 주파수 콘트로울러(19)에 주어진다.

한편, 이 주파수 콘트로울러(29)에는 실내의 온도를 수동적으로 설정하기 위한 온도설정기(30)(이것은 예를 들어 가변 저항기로 이루어진다)의 전압출력이 주어진다. 주파수 콘트로울러(29)에서는 주어지는 2개의 전압의 차가 클때에는 보다 높은 주파수를 설정하기 위해 주파수 설정 신호를 인버어터 장치(11)에 출력한다. 반대로 주파수 콘트로울러(29)로 부터는 양자의 차가 작을 때에는 더욱 낮은 주파수로 인버어터 장치(11)에 부여한다. 그리고 인버어터 장치(11)는 앞서 설명한 바와같이, 주어지는 주파수 설정신호(이것은 제11도의 주파수설정부(22)로 부터의 신호와 같은것)에 따라, 제1도에 나타낸 바와같은 브리지 회로(10)의 스위칭트랜지스터 Q₁-Q₆에의 스위칭 신호를 출력한다.

따라서, 공조기에 포함되는 콤프레서(도시생략)의 회전수가 그 인버어터 장치(11)의 출력주파수에 의거 하여 제어된다. 제22도에 나타낸 종래의 골조기에서는 마이크로프로세서를 사용할 경우 주파수 콘트로울러(29)와 인버어터 장치(11)에 각각 따라서 2개의 마이크로프로세서가 필요해진다. 또, 이와같은 공조기에 있어서는 도시하지 않았지만, 실외유니트의 열교환기에 관련해서 디프로스트센서(Defrost Sensor)가 설치되지만 이디프로스트센서 부터의 신호에 의거하여 디프로스트(Defrost)회로를 제어하기 위해서는 인버어터 장치와는 별도의 마이크로프로세서가 필요했었다.

이와같은 마이크로프로세서에서는 각기 주변회로가 필요하다. 한편, 공조기와같은 일반 가정에 사용되는 전기 기기에 적용하기 위해서는 시스템의 소형화나 부품점수의 의한 보수의 간략화나 원가 절검이 엄격하게 요구된다. 다음의 바람직한 실시예는 이와같은 문제점을 해결할 수 있는 것이다. 이 경우, 인버어터 장치의 제어방법은 머저의 제12도, 제13도, 또는 제15도의 어느방법이 사용되어도 좋다고 하는 것을 미리 지적해 둔다.

제23도는, 본원 발명이 적용된 공조기의 일예를 나타낸 구성도이다. 이 실시예는 실내유니트(40) 및 실외유니트(42)를 포함하는 분리형(Separator Type)의 공조기이다. 실외유니트(42)에 내장된 콤프레서(44), 사방밸브(46), 실외열교환기(47)와, 실내유니트(40)에 내장된 실내열교환기(48), 팽창밸브(50)가 냉동용의 배관에서 환상으로 접속되며, 그것에 의해 냉동사이클을 구성하고 있다.

실내유니트(40)에는 실내열교환기(48)에 관련해서 실내송풍기(54)가 설치되며, 실외유니트(42)에는 실외 열교환기(47)에 관련해서 실외송풍기(56)가 설치된다.

실내유니트(40)에는 온도센서(28)로 부터의 온도데이터에 의거하여, 콤프레서(44)의 능력을 변경하기 위해 주파수 데이터등을 출력하기 위한 콘트로울러(57)가 설치된다. 이 콘트로울러(57)는 마이크로프로세서를 포함하지 않으며, 예를 들어 단순한 A/D 변환기가 사용된다.

또, 실외유니트(42)에 내장된 콤프레서(44)는 3상 유도 모우터(58)에 의해 구동되며, 이 모우터(58)는 브리지 회로(10)로 부터의 PWM방식에 의한 교류 출력에 의해 구동된다.

또한, 실외유니트(42)의 열교환기(47)에 관련해서, 디프로스트센서(Defrost Sensor)(60)가 설치되며, 이 디프로스트센서는 그 출력을 제어할 뿐만 아니라 디프로스트센서(60)는 그 실외 열교환기(47)의 착상을 검출한다. 그리고, 이 실시예에서는 인버어터장치(10)에 포함되는 마이크로프로세서는 그 출력을 제어할 뿐만 아니라 이 디프로스트센서(60)로 부터의 신호에 의거하여 디프로스트회로를 작동시킨다.

이와같은 공조기에 있어서 난방운전을 할 경우, 사방밸브(46)는 제23도의 실선으로 나타낸 위치로 전환된다. 그리고, 콤프레서(44)의 토출구(44D)에서 토출된 고온고압의 냉매가스가 사방밸브(46)를 통해 실내유니트(40)의 열교환기(48)로 응측된다.

이때, 송풍기(54)를 작동시키면 이 냉매가스의 응축열로 실내를 난방시킬 수 있다. 그리고, 열교환기(48)를 거친 냉매는 팽창밸브(50)를 통해 실외유니트(42)의 열교환기(47)로 증발된다. 그리고, 이 증발한 냉매가스가 사방밸브를 통해 콤프레서(44)의 흡입구(44S)에서 흡입된다.

이와같은, 하이트 펌프작용을 갖는 냉동사이클에서는 냉매의 증발 즉, 외기로 부터의 흡열로 냉매의 온도가 상승하는 반면, 실외 열교환기(47)의 온도가 저하한다.

이 온도저하에 의해 그 열교환기(47)의 표면에 착상이 생겨 냉매가 증발하기 어렵게 되기 때문에, 이 착상을 디프로스트센서(60)로 검출하여 서리제거 운전을 할 필요가 있다.

제24도는, 제23도 실시예의 인버어터 장치의 바람직한 실시예를 나타낸 블록도이다.

이 실시예는 제12도의 제어방법을 사용하고 있다. 그리고, 이 제24도에서는 인버어터 장치를 구성하는 브리지 회로(제1도)는 그 도시가 생략되어 있다.

인버어터 장치(11)에 관련해서 실내유니트(40)에 내장되는 콘트로울러(57)로 부터의 신호 내지 데이터를 수신하는 수신기(62)가 설치되며, 이 수신기(62)에 의해 수신된 데이터는 버퍼(64)에 일시적으로 저장된다.

이 버퍼(64)로 부터는 그 데이터가 CPU(12)에 주어진다. 이 버퍼(64)는 자동적으로 신호를 격납하며, 또한 그 단자 INTa'에서 CPU(12)에 대해 내부 인터럽트 시그날(Interrupt Signal)을 낸다. CPU(12)에는 먼저의 실시예와 마찬가지로 ROM(14),(16),(18) 및 타이머(24)가 접속된다.

CPU(12)에는 다시 디프로스트센서(60)로 부터의 신호가 주어지는 동시에 보호회로(66)로 부터의 신호가 주어진다.

이 보호회로(66)는 예를 들어 콤프레서(44)에 이상한 발열이 생겼을 경우 또는 모우터(58)에 과전류가 흘렀을 경우등에 신호를 출력하는 것이다. 타이머(24)는, 제25도에 나타낸 플로우도에 따라 동작한다. 즉, 타이머(24)는 타이머스타아트의 명령이 주어지면 예를 들어 다운 카운트 방식에 의해 경과시간을 계측한다.

그리고, ＂t-t＂가 경과하면 그 시점에서 타이머인터럽트(Interrupt)을 출력한다. 그리고, 이와 같은 타이머인터럽트는 다시 타이머가 타임업했을 때에도 출력된다. 이 실시예에서는 이와같은 타이머 인터럽트 신호가 출력되기 까지의 동안 즉, 타이머(24)가 경과시간을 계측하고, 있는 동안 CPU(12)에 의해 기타의 제어를 하는 것이다.

제26도에 나타낸 것처럼 최초의 스텝에 있어서 이니셔라이즈(Initiallze)를 한다음 앞서 설명한 예를 들어 제12도에 따라 브리지 회로의 스위칭 트랜지스터를 제어한다.

그리고, 인버어터의 제어에 관해서는 상술한 바와같은 동작을 하트로 여기서는 그 설명은 생략한다. 그리고, 타이머 인터럽트 신호가 나오기까지 다음과 같은 동작을 한다.

먼저 스텝S 310에 있어서 CPU(12)의 단자R1(제24도)을 통해 버퍼(64)에서 하이레벨 전압이 입력되며, 그것에 의해 내부인터럽트의 마스크(Mask)가 해제된다. 이때, 버퍼(64)의 단자 INTa'에서 내부인터럽트 신호가 나와 있으면 CPU(12)가 그 단자 INTa가 이 신호를 받는다. 그리고 CPU(12)는 그 인터럽트 신호에 따라 버퍼(64)에 저장되어 있는 데이터 내지 신호를 읽어 넣는다. (스텝S 312).

인터럽트에 따라 스텝S 314에 있어서 사방밸브(46)의 전환신호나 송풍기(54)의 상태가 전환된다. 내부 인터럽트가 없으면 CPU(12)는 스텝S 316에 있어서 디프로스트센서(60)로 부터의 신호에 의거하여 제상운전이 필요한지의 여부를 판단한다.

만약, 디스 로스트(Defrost)의 필요가 없으면 앞서 제12도의 스텝 15등과 같이하여 과도적 패터언(P')을 출력하며, 그후 변수(C)나 (θ)를 변경하여 다시 설정주파수(F)를 읽어 넣어 똑같은 동작을 반복한다.

그리고, 착상량이 많아져서 제상운전을 필요로 할 경우에는 CPU(12)는 스텝S 318에 있어서 디프로스트회로를 제어한다. 이 제상운전은 먼저 CPU(12)의 단자 R2(제24도)에서 제상 명령신호를 실내유니트(40)에 내장되는 콘트로울러(57)에 송신한다.

이 시점에서 실내유니트(40)에서는 제상운전중임을 나타내는 표시가 행해지며, 예를 들어 송풍기(54)를 정지시키는 따위의 제어가 행해진다.

실외유니트(42)에서는 사방밸브(46)를 파선상태로 전환하여 콤프레서(44)의 토출구(44D)에서 토출되는 고온냉매에 의해 열교환기(47)를 덮혀서 서리제거를 한다.

그리고, 이때 콤프레서(44)의 회전수는 일정한 그대로도 좋고 단계적으로 상승시키는 등 변화시켜도 좋다. 그리고, 실외유니트(42)의 열교환기(47)의 착상이 없어지면, 디프로스트센서(60)에서 제상종료신호가 실내유니트(40)의 콘트로울러(57)에 주어진다.

따라서, CPU(12)는 사방밸브(46)를 원래의 상태로 절환하여 통상의 난방운전으로 되돌린다. 보호회로(66)에서 CPU(12)의 단자 INTC에 하이레벨의 전압이 주어졌을 경우 즉, 어떤 이상이 생겼을 경우에는 CPU(12)는 그 외부 인터럽트 신호에 의해 콤프레서(44)를 정지시키는 동시에 그 이상신호를 실내유니트(40)의 콘트로울러(57)에 보내고, 송풍기(54)가 정지된다.

본원 발명이 상세히 설명되고 도시되었지만 그들은 단순한 도해 및 임례로서 사용된 것이며, 한정이라고 해석될 것이 아님을 명백하며, 본원 발명의 정신 및 범위는 특허청구의 범위의 문언에 의해 한정된다.

Claims

복수의 스위칭 소자로 구성되는 브리지 회로와, PWM의 이론에 의거하여 구한 각각의 상기 스위칭 소자의 온/오프의 상태의 조합이 패터언 데이터를 기억하는 제1기억 수단과, 상기 패터언 데이터를 유지해야할 시간데이터를 출력하는 시간데이터 출력수단 및 상기 제1기억 수단으로 부터의 상기 패터언 데이터와 상기 시간데이터 출력수단으로 부터의 시간데이터에 의거하여, 상기 스위칭 소자에 스위치 신호를 부여하기위한 스위칭 신호 출력수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 신호출력수단은 상기 시간 데이터에 의거하여 상기 스위칭 신호의 지속시간을 제어하기 위한 타이머 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1의 기억수단은 복수의 구간의 각각에 대해 상기 패터언 데이터를 기억해 두고, 상기 시간데이터 출력수단은 최소한 교류의 1사이클 기간의 상기 복수의 구간의 각각에 대해 상기 시간데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
제3항에 있어서, 상기 시간데어터 출력수단은 상기 복수의 구간의 각각에 대해 상기 시간데이터를 기억해 두기 위한 제2기억수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
제3항에 있어서, 상기 시간데이터 출력수단은 상기 복수의 구간의 최소한 하나에 대해 상기 시간데이터를 연산하기 위한 연산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
제5항에 있어서, 상기 연산수단에 의한 연산을 위한 소정수치를 기억해두기 위한 제3의 기억수단을 포함하며, 상기 연산수단은 상기 소정의 수치에 의거하여 상기 시간데이터를 연산하는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
제6항에 있어서, 상기 제2기억수단은 상기 시간데이터로서 초기치를 기억해 두며, 상기 연산수단은 상기 초기치와 상기 소정의 수치에 의거하여 시간데이터를 연산하는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
제5항에 있어서, 상기 시간데이터 출력수단은 출력전압과 출력주파수와의 비 V/F에 따라 상이한 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
제8항에 있어서, 상기 제3의 기억수단은 V/F마다 상기 초기치를 기억하는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
제2항에 있어서, 상기 스위칭 신호 출력 수단은 마이크로 프로세서를 포함하며,상기 마이크로프로세서는 타이머수단에 의한 타이머 동작중 다른 제어를 하는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
제10항에 있어서, 상기 브리지 회로로 부터의 출력에 의해 구동되는 모우터를 포함하는 공조시스템을 구비하며, 상기 마이크로프로세서는 상기 타이머 수단에 의한 타이머 동작중 상기 공조시스템의 제상운전을 제어하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 인버어터 장치.
복수의 스위칭 소자로 구성되는 브리지 회로와 PWM의 이론에 의거하여 구한 각각의 상기 스위칭 소자의 온/오프의 상태의 조합의 패터언데이터를 기억하는 제1기억 수단과 상기 패터언 데이터를 유지해야 할 시간데이터를 기억하는 제2기억수단과 상기 시간데이터에 의거한 시간을 개시하는 타이머 수단과, 상기 제1기억수단으로부터의 상기 패터언 데이터와 상기 타이머 수단의 출력에 의거하여 상기 스위칭 소자에 스위칭 신호를 부여하며 또한 상기 타이머수단의 개시중에 상기 에버포레이터(evaporator)의 제상을 제어하는 스위칭 신호출력수단을 포함하는 콤프레서, 콘덴서, 팽창밸브, 에버포레이터를 구비한 공조기나 냉동기의 인버어터 장치.