KR100639447B1 - 모터 구동 장치, 압축기, 공기 조화기, 냉장고, 전기 세탁기, 송풍기, 전기 청소기, 전기 건조기 및 열 펌프 급탕기 - Google Patents

Abstract

대 용량의 콘덴서를 갖지 않는 인버터 구동의 모터 구동 장치(101b)에 있어서, 내부의 기생 용량으로의 충전 전류나, 모터(2)로부터의 회생 전류의 영향으로, 단상 교류 전원에 흐르는 전류 파형이 왜곡되어, 입력 역률이나 구동 효율이 악화하는 것을 억제한다.

단상 교류 전원(1)에 접속된 단상 정류 회로(3)와, 상기 단상 정류 회로(3)에 접속되어, 모터(2)에 전류 및 전압을 인가하는 인버터 회로(4)와, 해당 인버터 회로(4)를 제어하는 인버터 제어부(5b)를 구비하며, 인버터 제어부(5b)는, 인버터 입력 전압 Vpn이 단상 교류 전원(1)의 전압의 절대값 ｜v｜와 동등하게 되도록, 인버터 회로(4)의 출력인 모터(2)에 공급하는 전류를 제어한다.

Description

모터 구동 장치, 압축기, 공기 조화기, 냉장고, 전기 세탁기, 송풍기, 전기 청소기, 전기 건조기 및 열 펌프 급탕기{MOTOR DRIVING DEVICE, COMPRESSOR, AIR CONDITIONER, REFRIGERATOR, ELECTRICAL WASHING MACHINE, FAN, ELECTRICAL CLEANER, ELECTRICAL DRYING MACHINE, AND HEAT PUMP BOILER}

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 모터 구동 장치(100a)를 설명하는 블록도,

도 2의 (a)는 상기 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 동작을 설명하는 도면으로, 실시예 1의 모터 구동 전류의 제어를 행하고 있지 않은 경우의 전류 파형 및 전압 파형을 나타내고 있는 도면,

도 2의 (b)는 상기 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 동작을 설명하는 도면으로, 실시예 1의 모터 구동 전류의 제어를 행하고 있는 경우의 전류 파형 및 전압 파형을 나타내고 있는 도면,

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 모터 구동 장치(100b)를 설명하는 블록도,

도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 모터 구동 장치(100c)를 설명하는 블록도,

도 5의 (a)는 상기 실시예 3의 모터 구동 장치(100c)의 동작을 설명하는 도면으로, 실시예 3의 모터 전류 파형의 제어를 행하고 있지 않은 경우의 전류 파형 및 전압 파형을 나타내고 있는 도면,

도 5의 (b)는 상기 실시예 3의 모터 구동 장치(100c)의 동작을 설명하는 도면으로, 실시예 3의 모터 구동 전류의 제어를 행하고 있는 경우의 전류 파형 및 전압 파형을 나타내고 있는 도면,

도 6은 본 발명의 실시예 4에 따른 모터 구동 장치(100d)를 설명하는 블록도,

도 7은 본 발명의 실시예 5에 따른 모터 구동 장치(100e)를 설명하는 블록도,

도 8은 본 발명의 실시예 6에 따른 모터 구동 장치(100f)를 설명하는 블록도,

도 9는 본 발명의 실시예 7에 따른 모터 구동 장치(100g)를 설명하는 블록도,

도 10은 본 발명의 실시예 8에 따른 모터 구동 장치(100h)를 설명하는 블록도,

도 11은 종래의 모터 구동 장치를 설명하는 블록도,

도 12는 본 발명의 실시예 9에 따른 공기 조화기(250)를 설명하는 모식도,

도 13은 본 발명의 실시예 10에 따른 냉장고(260)를 설명하는 모식도,

도 14는 본 발명의 실시예 11에 따른 전기 세탁기(270)를 설명하는 모식도,

도 15는 본 발명의 실시예 12에 따른 송풍기(280)를 설명하는 모식도,

도 16은 본 발명의 실시예 13에 따른 전기 청소기(290)를 설명하는 모식도,

도 17은 본 발명의 실시예 14에 따른 전기 건조기(360)를 설명하는 모식도,

도 18은 본 발명의 실시예 15에 따른 열 펌프 급탕기(380)를 설명하는 모식도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 단상 교류 전원 2 : 모터

3 : 단상 정류 회로 3a, 3b, 4a, 4b, 4c : 출력 노드

3c, 3d : 입력 노드 4 : 인버터 회로

5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f : 인버터 제어부

6a, 6e, 6f : 전원 전압 추정부

7a, 7b, 7c, 7d : 드라이브 신호 생성부

8 : 인버터 입력 전압 검출부 9 : DC 브러시리스 모터

10 : 인덕션 모터 11 : 제로 크로스 검출 회로

12 : 콘덴서 13 : 인덕터

31∼34, 51∼56 : 다이오드 41∼46 : 스위칭 소자

100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h : 모터 구동 장치

250 : 공기 조화기 250a, 260a, 360a, 380a : 압축기

250b, 260b, 277, 283, 294, 360b, 380b : 모터 구동 제어부

251 : 실내측 열 교환기

251a, 252a, 262a, 280, 362a, 382a : 송풍기

251b, 252b, 262b, 382b, 385a : 온도 센서

252 : 실외측 열 교환기 253, 263, 363, 383 : 조절 장치

254 : 사방 밸브 255 : 실내기

256 : 실외기 260 : 냉장고

261, 361 : 응축기 262 : 냉장실 증발기

270 : 전기 세탁기 274 : 세탁 겸 탈수조

276, 282, 293 : 모터 281 : 팬

290 : 전기 청소기 291 : 전동 송풍기

295 : 집진실 296 : 호스

360 : 전기 건조기 362 : 증발기

380 : 열 펌프 급탕기 381a : 냉동 사이클 장치

381b : 저탕 조 382 : 공기 열 교환기

385 : 수열 교환기 387 : 펌프

388 : 저탕 탱크 Amd : 모터 전류의 진폭값

Csp : 단상 교류 전원의 출력 전류 i : 모터 전류

idc : 직류 링크 전류 io : 전류 지령값

Pmd : 모터 전류의 진각값 Sg : 드라이브 신호(게이트 신호)

Svml, Svm2 : 전압 모니터 신호 To : 지령 토오크

v : 단상 교류 전원 전압 ｜v｜ 단상 교류 전원 전압의 절대값

Vpn : 인버터 회로의 입력 전압 ωo : 회전수 지령

본 발명은, 모터 구동 장치에 관한 것으로, 특히, 단상 정류 회로와 인버터에 의해 구성되는 시스템에 의해 모터를 구동하는 모터 구동 장치에 관한 것이다.

종래의 모터 구동 장치는, 일반적으로 사용되고 있는, 단상 정류 회로와 인버터에 의해 구성되는 시스템에 의해, 모터를 구동하는 것이다. 여기서, 단상 정류 회로는, 역률 개선용 리액터(reactor)(도시하지 않음)와, 해당 회로의 출력 전압을 평활하는 평활 콘덴서를 갖고 있다.

이러한 종래의 모터 구동 장치에서는, 상기 평활 콘덴서와 역률 개선용 리액터에는, 대 용량의 것이 사용되고 있고, 모터 구동 장치의 비용, 수명, 효율, 중량, 사이즈 등에 문제가 있다. 이와 같이 평활 콘덴서와 역률 개선용 리액터에 대 용량의 것이 사용되고 있는 것은, 전원으로부터 모터 구동 장치에 유입되는 전류의 파형 왜곡에 의해 역률이 열화하는 것을 회피하기 위해서이다. 환언하면, 모터 구동 장치에서는, 평활 콘덴서 및 역률 개선용 리액터의 값이 작게 되면, 전원으로부터 모터 구동 장치에 유입되는 전류의 파형 왜곡에 의해 역률이 열화하고, 또한 그에 따라 고조파 성분이 증대하여, 상기 모터 구동 장치는, 국제적인 고조파 규제인 IEC(International Electrotechnical Commission) 고조파 규제를 만족할 수 없는 것으로 되어 버린다.

그래서, 평활 콘덴서와 역률 개선용 리액터의 용량을 격감시키고, 또한, 모 터 구동 장치의 입력 역률을 개선시키는 방법이 생각해 내어지고 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

이 방법을 이용한 모터 구동 장치(제 1 종래 기술)에 관해서 설명한다.

도 11은, 상기 문헌 1 기재의 모터 구동 장치를 설명하는 블록도이다.

이 모터 구동 장치(100)는, 단상 교류 전원(1)을 입력으로 하는 단상 정류 회로(3)와, 상기 단상 정류 회로(3)에 접속되어, 모터(2)에 전류 및 전압을 출력하는 인버터 회로(4)를 갖고 있다.

여기서, 상기 단상 정류 회로(3)는, 직렬 접속의 제 1 및 제 2 다이오드(31 및 32)와, 직렬 접속의 제 3 및 제 4 다이오드(33 및 34)를 갖고 있다. 제 1 및 제 3 다이오드(31 및 33)의 캐소드는 공통 접속되고, 그 공통 접속점은 단상 정류 회로(3)의 한쪽의 출력 노드(3a)로 되어 있다. 제 2 및 제 4 다이오드(32 및 34)의 애노드는 공통 접속되고, 그 공통 접속점은 단상 정류 회로(3)의 또 한쪽의 출력 노드(3b)로 되어 있다. 해당 단상 정류 회로(3)의 양 출력 노드(3a 및 3b)의 사이에는 평활 콘덴서(12a)가 접속되어 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 다이오드(31 및 32)의 접속점(3c)에, 단상 교류 전원(1)의 한쪽의 출력 단자가 접속되고, 상기 제 3 및 제 4 다이오드(33 및 34)의 접속점(3d)에, 단상 교류 전원(1)의 또 한쪽의 출력 단자가 접속되어 있다.

또한, 상기 인버터 회로(4)는, 직렬 접속의 제 1 및 제 2 스위칭 소자(41 및 42)와, 직렬 접속의 제 3 및 제 4 스위칭 소자(43 및 44)와, 직렬 접속의 제 5 및 제 6 스위칭 소자(45 및 46)를 갖고 있다. 제 1, 제 3, 제 5 스위칭 소자(41, 43, 45)의 일단(고 전위측 단자)은 공통 접속되고, 해당 공통 접속점(한쪽의 입력 노드)은 상기 단상 정류 회로(3)의 한쪽이 출력 노드(3a)에 접속되어 있다. 제 2, 제 4, 제 6 스위칭 소자(42, 44, 46)의 타단(저 전위측 단자)은 공통 접속되고, 상기 공통 접속점(다른쪽의 입력 노드)은 상기 단상 정류 회로(3)의 또 한쪽의 출력 노드(3b)에 접속되어 있다. 또한, 상기 제 1 내지 제 6 스위칭 소자(41 내지 46)는, 각각 역병렬 접속의 제 1 내지 제 6 다이오드(51 내지 56)를 갖고 있다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(41 및 42)의 접속점(4a)은, 인버터 회로(4)의 제 1 출력 노드, 상기 제 3 및 제 4 스위칭 소자(43 및 44)의 접속점(4b)은 인버터 회로(4)의 제 2 출력 노드, 상기 제 5 및 제 6 스위칭 소자(45 및 46)의 접속점(4c)은 인버터 회로(4)의 제 3 출력 노드이다. 상기 인버터 회로(4)의 제 1 내지 제 3 출력 노드(4a 내지 4c)는 각각, 모터(2)의 3상 입력의 각 상(相)의 입력 노드로 되어 있다.

상기 모터 구동 장치(100)는, 단상 교류 전원(1)이 출력하는 전압의 절대값 ｜v｜, 외부로부터 입력되는 지령 토오크 To, 및 단상 정류 회로(3)와 인버터(4) 사이를 흐르는 전류(직류 링크 전류) idc에 근거하여, 전류 지령값 io를 출력하는 전류 지령 연산부(14)와, 전류 지령값 io와 실제로 모터(2)에 흐르고 있는 전류 i에 근거하여, 상기 인버터 회로(4)의 각 스위칭 소자(41 내지 46)의 게이트에 드라이브 신호(게이트 신호) Sg를 출력하는 전류 제어부(15)를 갖고 있다.

상기 전류 지령 연산부(14)는, 외부로부터의 지령 토오크 To를 단상 교류 전원(1)의 출력 전압 v의 절대값 ｜v｜에 의해 변조하여 변조 토오크 파형을 형성하 고, 상기 직류 링크 전류 idc의 파형이 상기 변조 토오크 파형과 마찬가지의 파형으로 되도록, 전류 지령값 io를 산출하는 것이다. 상기 전류 제어부(15)는, 전류 지령 연산부(14)에 의해 연산된 전류 지령값 io와, 실제로 모터에 흐르고 있는 전류 i를 비교하여, 그 편차가 없어지도록, 게이트 신호 Sg를 인버터 회로(4)에 출력하여, 상기 인버터 회로(4)를 제어하는 것이다. 또, 이 전류 제어 회로(15)는, 실제는, 제어 대상으로 되는 전류 i를 3상 2상 변환하는 등의 제어도 행하고 있다.

상기와 같은 모터 구동 장치(제 1 종래 기술)(100)에서는, 단상 정류 회로(3)와 인버터 회로(4) 사이를 흐르는 직류 링크 전류 idc는, 단상 교류 전원(1)이 출력하는 전압 v의 절대값 ｜v｜와 동일 형태의 파형으로 되어, 단상 교류 전원(1)의 전류 파형이 개선되고, 역률이 향상한다. 이 때문에, 평활 콘덴서와 역률 개선용 리액터의 용량을 작게 할 수 있다.

그런데, 평활 콘덴서의 용량을 작게 하면, 인버터 회로(4)의 입력 전압은 맥동하고, 그 결과, 인버터 회로(4)의 입력 전압의 레벨이 낮게 되어, 예컨대, DC 브러시리스 모터(brushless motor)에 인가하고자 하는 소망하는 전압이 얻어지지 않는 경우가 있다.

그래서, 인버터 회로의 출력 전압이 포화하였을 때에는, 출력 전압의 위상을 빠르게 하는 모터 구동 장치(제 2 종래 기술)가 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 2 참조.).

이 모터 구동 장치(제 2 종래 기술)는, 모터 구동 전압을 출력하는 인버터 회로의 출력 전압이 포화하였을 때, 즉 인버터의 출력 전압의 레벨이 입력 전압의 레벨 이상으로 되었을 때, 모터 구동 전압(인버터 출력 전압)의 위상을 빠르게 하는 것에 의해, 브러시리스 모터를, 소위 약 계자 상태로 해서, 브러시리스 모터에 필요한 구동 전압의 레벨을 작게 한다. 이에 의해, 인버터 회로(4)의 입력 전압이 작은 경우에도, 인버터 회로(4)의 출력 전압이 포화하는 것을 회피하여, 모터를 계속 구동할 수 있다.

(특허 문헌 1)

일본 특허 공개 2002-51589 호 공보(도 1)

(특허 문헌 2)

일본 특허 공개 제 10-150795 호 공보(제 3 내지 제 5 페이지, 도 1)

그러나, 제 1 종래 기술인 모터 구동 장치(100)에서는, 평활 콘덴서(12a)에의 충전 전류가 고려되어 있지 않기 때문에, 입력되는 전원 전압의 절대값을 이용하여, 모터의 구동 전류를 그 파형이 해당 입력되는 전원 전압의 파형과 마찬가지의 파형으로 되도록 변조하는 것만으로는, 역률 개선의 효과는 낮다.

또한, 상기 제 1 종래 기술에서는, 모터의 구동 전류의 변조는, 단상 정류 회로(3)와 인버터 회로(4) 사이를 흐르는 직류 링크 전류 idc의 파형을, 지령 토오크 To의 변조된 파형과 일치시키는 것에 의해 행하고 있기 때문에, 상기 직류 링크 전류 idc의 검출이 필요 불가결한 것이다. 또한, 모터 구동 전류의 제어는, 직류 링크 전류 idc와, 지령 토오크 To의 변조된 파형에 근거하여 전류 지령값 io를 산 출하고, 해당 산출된 전류 지령값 io와, 실제의 구동 전류 i의 편차가 없어지도록, 인버터 회로(4)에 인가하는 게이트 신호 Sg를 조정한다고 하는 대단히 복잡한 것이다.

또한, 상기 제 1 종래 기술에서는, 모터의 구동 전류를, 교류 전원의 출력 파형에 의해 적극적으로 변조하고 있기 때문에, 모터의 출력 토오크도, 교류 전원의 출력 파형에 의해 변조된 것으로 되어, 고 부하 영역에서는 큰 소음과 진동을 발생할 가능성이 있다. 또한, 모터 구동 전류를 변조하고 있기 때문에, 이 모터 구동 장치에 의해 제어되는 모터가 출력할 수 있는 한계 토오크가 감소하는 것이 생각된다.

또, 상기 제 1 종래 기술에서는, 지령 토오크 To를 전원 전압 v의 절대값 ｜v｜로 변조하기 때문에, 전원 전압의 순간 값을 검출할 필요가 있고, 그 결과, 아날로그값을 검출하는 AD 변환이기나, 그 AD 변환 출력에 근거하여 상기 순간 값을 검출하는 마이크로컴퓨터에서의 처리가 필요하게 되어, 비용 상승을 야기하는 요인으로 된다.

한편, 제 2 종래 기술인 모터 구동 장치에서는, 인버터 회로의 출력 전압이 포화하여, 모터의 유기 전압이 보다 높아진 경우에는, 모터로의 전류의 공급이 유지되도록 출력 전압의 위상을 빠르게 하고 있지만, 이것은 모터의 효율을 저하시키는 것으로 된다. 즉, 모터 내에 존재하는 리액턴스 성분의 영향으로, 인버터 회로의 출력 전압이 모터의 유기 전압보다 낮게 되더라도 일정 시간은 모터 구동 전류는 계속 흐르고, 토오크는 계속 발생하고 있다. 이 때, 인버터 회로의 출력 전압 을 진각(進角)시키는 것은, 그 출력 전류와 출력 전압과의 위상차를 넓히는 것으로 되어, 모터의 구동 효율을 저하시키는 것으로 된다. 또한, 인버터 회로의 출력 전압의 포화가 회피되도록 해당 출력 전압의 위상을 빠르게 하는 것은, 기술적으로 대단히 곤란하다고 하는 문제도 있다.

또, 상기 제 2 종래 기술에는 근본적인 문제도 있다. 즉, 모터의 회생 전류가 흐르는 상태에서는, 인버터 회로의 입력 전압은 충전에 의해 높아져, 인버터 회로의 출력 전압이 포화하지 않는 것도 생각된다. 이 경우, 회생 전류가 흐르는, 모터에 인가하는 전압의 위상을 빠르게 하지 않으면 안되는 구간에서도, 출력 전압이 포화되지 않기 때문에, 모터 구동 장치는, 인버터 회로의 출력 전압의 위상을 빠르게 할 수 있는 진각 동작을 멈추게 되고, 그 결과, 회생 전류를 멈출 수 없다고 하는 현상이 생길 우려도 있다.

또한, 상기 제 2 종래 기술에서는, 인버터 회로의 출력 전압의 진각 조정을 행하더라도, 해당 인버터 출력 전압이 모터의 유기 전압보다 낮은 상태가 유지되고, 이 상태대로 일정 시간이 지나면, 모터로부터 인버터 회로에 역방향으로 전류가 흐르는 것에 의해 전력이 회생된다. 이 회생 전력을 발생시키는 전류는 모터에 제동을 거는 것으로 되기 때문에, 모터 구동 효율이 저하된다. 또한, 이 회생 기간은, 단상 교류 전원으로부터 인버터 회로로의 전류 공급이 행해지지 않기 때문에, 단상 교류 전원의 전류 파형이 왜곡되어, 인버터 회로의 입력 역률이 저하된다고 하는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 모터의 구동 전류 또는 구동 전압의 제어에 의해, 전원으로부터 공급되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 작게 억제하고, 회로 구성 상 필요하게 되는 리액턴스, 특히 용량 리액턴스를 작게 할 수 있고, 또한, 모터의 구동 전류 또는 구동 전압의 제어를, 간단한 구성에 의해, 모터 구동 효율이 높게 유지되고, 또한 역률의 저하가 효과적으로 억제되도록 할 수 있어, IEC 고조파 규제를 만족하는 모터 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 청구항 1에 따른 발명은, 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서, 단상 교류 전원을 입력으로 하는 정류 회로와, 상기 정류 회로에 접속되어, 상기 모터에 전류 및 전압을 출력하는 인버터 회로와, 상기 모터가 구동되도록 상기 인버터 회로를 제어하는 인버터 제어부를 구비하며, 상기 인버터 제어부는, 상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는 전원 전압 추정부를 갖고, 상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압에 따라서, 상기 인버터 회로가 출력하는 전류 또는 전압의 값을 변화시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 인버터 제어부는, 상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압이 제로 전압으로부터 피크 전압으로 이행하고 있을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 작게 하는 제 1 제어와, 상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압이 피크 전압으로부터 제로 전압으로 이행하고 있을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전 류 또는 출력 전압의 값을 크게 하는 제 2 제어 중의 적어도 한쪽의 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 3에 따른 발명은, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 전원 전압 추정부는, 상기 단상 교류 전원의 제로 크로스 타이밍을 검출하는 제로 크로스 검출부를 갖고, 상기 제로 크로스 검출부가 검출한 제로 크로스 타이밍으로부터 상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 4에 따른 발명은, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 인버터 제어부는, 상기 인버터 회로에 입력되는 전압을 검출하는 인버터 입력 전압 검출부를 갖고, 상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압의 절대값과, 상기 인버터 입력 전압 검출부가 검출한 인버터 입력 전압을 비교하여, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 높을 때, 상기 인버터의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 크게 하는 제 1 제어와, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 낮을 때, 상기 인버터의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 작게 하는 제 2 제어 중의 적어도 한쪽의 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 5에 따른 발명은, 청구항 4 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 모터는, DC 브러시리스 모터이며, 상기 제 1 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 높을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 위상을 빠르게 하는 제어이며, 상기 제 2 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 낮을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 위상을 늦추는 제어인 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 6에 따른 발명은, 청구항 4 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 모터는, 인덕션 모터이며, 상기 제 1 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 높을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 각속도를 작게 하는 제어이며, 상기 제 2 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 낮을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 각속도를 크게 하는 제어인 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 7에 따른 발명은, 청구항 4 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 전원 전압 추정부는, 상기 인버터 입력 전압 검출부가 검출한 인버터 입력 전압에 근거하여, 인버터 입력 전압이 최대값을 취하는 타이밍을 검출하는 타이밍 검출부를 갖고, 상기 타이밍 검출부가 검출한 타이밍과, 그 때의 상기 인버터 입력 전압 검출부로부터의 검출 출력인 인버터 입력 전압값으로부터 상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 8에 따른 발명은, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 정류 회로는, 상기 모터로부터의 회생 전류를 충전하는 콘덴서를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 9에 따른 발명은, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 정류 회로는, 상기 인버터 회로에서 발생한 노이즈를 차단하는 인덕터를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 10에 따른 발명은, 동력을 발생하는 모터와, 해당 모터를 구동 하는 모터 구동 장치를 구비한 압축기로서, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 11에 따른 발명은, 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 공기 조화기로서, 상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하고, 해당 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 12에 따른 발명은, 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 냉장고로서, 상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하며, 해당 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 13에 따른 발명은, 동력을 발생하는 모터와, 해당 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 전기 세탁기로서, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 14에 따른 발명은, 동력을 발생하는 모터와, 해당 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 송풍기로서, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 15에 따른 발명은, 동력을 발생하는 모터와, 해당 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 전기 청소기로서, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 16에 따른 발명은, 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 전기 건조기로서, 상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하며, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하는 것이다.

본원 청구항 17에 따른 발명은, 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 열 펌프 급탕기로서, 상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하며, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하는 것이다.

(발명의 실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 관해서 설명한다.

(실시예 1)

도 1은, 본 발명의 실시예 1에 의한 모터 구동 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

이 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)는, 단상 교류 전원(1)을 입력으로 하여, 3상 교류 출력에 의해 모터(2)를, 요구되는 주파수로 구동하는 것이다. 이 실시예 1에서는, 상기 모터(2)는, 인덕션 모터(induction motor), DC 브러시리스 모터, 리럭턴스 모터(reluctance motor) 등이라고 하는 것으로, 그 종류는 한정되지 않는다. 또한, 여기서는, 상기 모터 구동 장치(100a)는, 공기 조화기에 탑재된 냉매를 순환시키는 압축기의 모터를 구동하는 것으로 한다.

이하, 상기 모터 구동 장치(100a)를 구성하는 단상 정류 회로(3), 인버터 회 로(4), 및 인버터 제어부(5a)에 관해서 상세하게 설명한다.

단상 정류 회로(3)는, 단상 교류 전원(1)을 입력으로 하여, 직류 전압을 인버터 회로(4)에 공급하는 것이다. 또한, 인버터 회로(4)는, 인버터 제어부(5)로부터 출력되는 드라이브 신호 Sg에 근거하여, 단상 정류 회로(3)로부터 출력되는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여, 3상 교류 전압 및 3상 교류 전류를 모터(2)에 공급하는 것이다.

여기서, 상기 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는, 종래의 모터 구동 장치(100)에 있어서의 것과 동일한 것으로, 상기 단상 정류 회로(3)는, 정류 다이오드(31 내지 34)로 구성되어 있고, 인버터 회로(4)는, 스위칭 소자(41 내지 46)와, 각 스위칭 소자에 역병렬로 접속된 다이오드(51 내지 56)로 구성되어 있다.

또, 여기서 인버터 회로(4)는 3상의 풀 브리지(Full bridge) 구성의 회로이지만, 상기 인버터 회로(4)는, 3상 교류를 출력 가능한 것이면 어떠한 회로 구성이더라도 좋다. 예컨대, 상기 인버터 회로(4)는, 상기 3상 교류 출력 중의 1상에 상당하는 회로 부분을 콘덴서를 이용하여 구성한 것이라도 좋다. 또한, 상기 인버터 회로(4)는, 각 스위칭 소자에 대해 스너버 회로가 부가된 것이라도 좋다.

인버터 제어부(5a)는, 모터(2)가, 사용자가 원하는 회전수로 구동되도록, 인버터 회로(4)에 드라이브 신호 Sg를 공급하는 것이고, 전원 전압 추정부(6a)와 드라이브 신호 생성부(7a)로 구성되어 있다.

전원 전압 추정부(6a)는, 단상 교류 전원(1)의 출력 전압(이하, 전원 전압이라고도 함.)의 모니터 신호 Svm1에 근거하여 전원 전압 v의 파형을 추정해서, 해당 파형을 나타내는 신호를 출력하는 것이다. 본 실시예 1에서는, 이 전원 전압 추정부(6a)는, 단상 교류 전원(1)으로부터 출력되는 교류 전압(전원 전압)을 저항 분압 등에 의해 직접 검출하여, 출력 전압의 파형을 구하는 회로 구성을 이용하고 있다. 이 전원 전압의 검출 방법으로서는, 전원 전압을 검출하여 얻어진 아날로그값을, 마이크로컴퓨터 등을 이용하여 AD 변환해서, 해당 전원 전압을 나타내는 신호를 출력하는 방법이 생각된다. 또한, 단상 교류 전원(1)과 상기 전원 전압 추정부(6a)를 절연할 필요가 있는 경우에는, 상기 전원 전압 추정부(6a)에는, 트랜스 등의 절연 회로를 이용하면 좋다.

드라이브 신호 생성부(7a)는, 모터 구동 장치(100a)의 외부로부터 입력되는 회전수 지령 ωo와, 상기 추정된 전원 전압 v의 파형에 근거하여, 인버터 회로(4)를 제어하는 것이다. 구체적으로는, 상기 드라이브 신호 생성부(7a)는, 회전수 지령 ωo로부터, 인버터 회로(4)를 구성하는 각 스위칭 소자(41 내지 46)를 통전하는 펄스 신호의 PWM(pu1se width modulation) 폭을 산출하고, 산출한 PWM 폭을 갖는 펄스 신호를, 모터(2)에 3상 전류가 공급되도록 드라이브 신호 Sg로서 인버터 회로(4)에 출력하는 것이다. 또한, 상기 드라이브 신호 생성부(7a)는, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화하는 동작 구간에서 모터(2)에 공급하는 전류(모터 구동 전류)를 감소시키는 제 1 제어, 및 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화하는 동작 구간에서 모터(2)에 공급하는 전류(모터 구동 전류)를 증가시키는 제 2 제어를 행하는 것이다. 또, 드라이브 신호 생성기(7a)는, 상기 제 1 제어 및 제 2 제어의 한쪽의 제어를 행하는 것이더라도 좋다. 또한, 이 실시예 1에서는, 상기 제 1 제어의 대상으로 되는, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간은, 전원 전압 v가 제로로부터 정(正)의 피크로 변화되는 동작 구간과, 전원 전압 v가 제로로부터 부(負)의 피크로 변화되는 동작 구간의 양쪽의 구간이다. 또한, 상기 제 2 제어의 대상으로 되는, 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간은, 전원 전압 v가 정의 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간과, 전원 전압 v가 부의 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간의 양쪽의 구간이다. 이와 같이 모터 구동 전류를 제어함으로써 단상 교류 전원(111)으로부터 모터 구동 장치(100a)에 유입하는 전류의 파형이 양호한 것으로 되어, 입력 역률이 개선된다.

또, 상기 모터 구동 전류를 증가(또는 감소)시키는 구체적인 방법은, 펄스 신호의 PWM 폭을 넓혀(또는 좁혀), 모터(2)에 공급하는 전압을 크게(또는 작게) 하는 방법이나, 실제로 모터(2)에 유입하는 전류를 검출하여, 그 전류값이 커지도록(또는 작게 되도록) 상기 펄스 신호의 PWM 폭을 제어하는 방법이 있다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

단상 교류 전원(1)의 출력인 교류 전압은, 단상 정류 회로(3)에 의해 정류되어, 단상 정류 회로(3)로부터는, 직류 전압이 인버터 회로(4)에 출력된다. 인버터 회로(4)에서는, 드라이브 신호 생성부(7a)로부터의 드라이브 신호 Sg에 의해, 각 스위칭 소자(41 내지 46)의 온/오프 동작이 행해져, 상기 인버터 회로(4)로부터는 모터 구동 전류가 출력된다. 모터(2)는, 인버터 회로로부터의 모터 구동 전류에 의해 구동한다.

이 때, 전원 전압 추정부(6a)에서는, 전원 전압의 모니터 신호 Svm1에 근거 하여, 전원 전압 v의 파형이 추정되고, 해당 파형을 나타내는 신호가 상기 드라이브 신호 생성부(7a)에 출력된다.

해당 드라이브 생성부(7a)에서는, 외부로부터의 회전수 지령 ωo와, 전원 전압 v의 파형에 근거하여, 상기 스위칭 소자(41 내지 46)의 게이트에 드라이브 신호 Sg로서 인가하는 펄스 신호가 생성된다.

이하, 상기 드라이브 신호 생성부(7a)의 구체적인 기본 동작을 간단히 설명한다.

상기 모터(2)가 인덕션 모터인 경우에는, 드라이브 신호 생성부(7a)는, 지령 회전수 ωo로부터, 인덕션 모터의 특성에 근거하여 모터의 구동에 필요한 전압 레벨을 산출하고, 진폭 레벨이 해당 산출된 전압 레벨과 일치하며, 또한 주파수가 상기 지령 회전수와 일치한 기준 정현 파형을 작성하여, 상기 기준 정현 파형을, 스위칭 소자의 동작 주파수를 나타내는 스위칭 캐리어의 삼각형과 비교하여, 상기 펄스 신호의 PWM 폭을 결정한다. 여기서, 상기 인덕션 모터의 특성에는, 모터의 회전수와 그 구동 전압 레벨과의 관계를 나타내는 VF 함수를 이용한다.

또, 상기 모터(2)가 DC 브러시리스 모터인 경우에는, 드라이브 신호 생성부(7a)는, 모터의 위상, 및 모터에 공급되는 3상 구동 전류에 근거하여, 인버터 회로(4)에 대한 전류 마이너 제어를 행하여, 펄스 신호의 PWM 폭을 결정한다. 즉, 드라이브 신호 생성부(7a)는, 모터의 위상을 검출하는 위상 검출부(도시하지 않음)의 검출 출력, 및 모터 구동 전류를 검출하는 구동 전류 검출부(도시하지 않음)의 검출 출력에 근거하여, 3상 구동 전류의 파형이, 상기 검출한 모터의 위상에 근거한 전류 파형으로 되도록, 펄스 신호의 PWM 폭을 결정한다.

또, 이 드라이브 신호 생성부(7a)의 기본 동작에 관해서는, 일반적으로, 구동하는 모터(2)의 종류에 따라서 여러 가지 종류의 것이 있지만, 이 실시예 1에서는, 드라이브 신호 생성부(7a)의 기본 동작이, 어떠한 종류의 모터에 대응하는 것이더라도 문제없다.

그리고, 상기 드라이브 신호 생성부(7a)는, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변위하는 동작 구간에서 모터(2)에 공급하는 전류(모터 구동 전류)가 감소하도록, 펄스 신호의 PWM 폭을 조정하는 제 1 제어, 및 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변위하는 동작 구간에서 모터(2)에 공급하는 전류(모터 구동 전류)가 증가하도록 펄스 신호의 PWM 폭을 조정하는 제 2 제어를 행한다.

상기한 바와 같이 모터 구동 전류를 제어하는 것에 의해 모터 구동 장치의 입력 역률이 개선되는 이유로서는, 다음과 같은 것을 들 수 있다.

단상 교류 전원(1)으로부터 모터 구동 장치(100a)에 유입하는 전류에는, 모터(2)가 소비하는 전류 뿐만이 아니라, 인버터 회로(4)에 존재하는 기생 용량, 스위칭 노이즈 저감을 위한 스너버 회로(snubber circuit)를 구성하는 콘덴서, 또는 입력 전압의 평활화하는, 인버터 회로(4)의 입력측에 접속된 콘덴서 등으로의 충방전 전류가 포함되어 있다. 즉, 전원 전압이 제로로부터 피크로 변화될 때, 단상 교류 전원(1)으로부터 상기 콘덴서에 충전 전류가 유입하고, 반대로, 전원 전압이 피크로부터 제로로 변화될 때, 상기 콘덴서로부터 방전 전류가 유출한다. 모터(2)가 소비하는 전류가 상기 충방전 전류보다 작거나, 또는 동등하면, 상기 충방전 전 류가, 단상 교류 전원(1)으로부터 모터 구동 장치(100)에 유입하는 전류 중의 대부분을 차지하고, 이것이, 모터 구동 장치의 입력 전류의 파형을 왜곡되게 하는 요인으로 된다.

그래서, 본 실시예 1과 같이, 단상 교류 전원(1)으로부터 모터 구동 장치(100a)에 공급되는 전류를, 상기 충방전 전류를 고려하여 변화시키는 것에 의해, 단상 교류 전원(1)으로부터 인버터 회로(4)에 유입하는 전류의 파형을 개선할 수 있다.

다음에 본 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)를 이용한 경우의, 단상 교류 전원(1)이 출력하는 전류 파형의 변화를, 실제로 모터(2)가 DC 브러시리스 모터인 경우를, 예로 들어, 설명한다.

도 2의 (b)는, 본 실시예 1의 모터 구동 전류의 제어를 행하는 경우의 전압 파형 및 전류 파형을 나타내고, 도 2의 (a)는, 상기 모터 구동 전류의 제어를 행하지 않는 경우의 전압 파형 및 전류 파형을 나타내고 있다.

도면 중, ｜v｜는, 단상 교류 전원(1)의 전압의 절대값, Vpn은, 인버터 회로(4)의 입력 전압, Cps는, 단상 교류 전원(1)으로부터 출력되는 전류, Amd는, 모터(2)에 입력되는 전류의 진폭값이다.

도 2의 (b)로부터, 본 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)에서는, 모터(2)에 입력하는 전류의 진폭값 Amd를, 콘덴서에 충전 전류가 유입되는, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간에서 감소하고, 콘덴서로부터 방전 전류가 유출되는, 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간에서, 증가하고 있는 것을 알 수 있다.

이 결과, 인버터 회로(4)의 입력 전압 Vpn의 파형과, 단상 교류 전원(1)의 출력 전압의 절대값 ｜v｜의 파형이 근사한 것으로 되어, 단상 교류 전원(1)으로부터의 출력 전류 Cps의 통전 폭도 넓어지고, 입력 전압 Vpn의 파형이 개선되어 있다.

본 실시예 1에서는, 모터 구동 장치(100a)의 입력 역률이 0.4로부터 0.9까지 향상하고 있다.

이와 같이 본 실시예 1에서는, 단상 교류 전원(1)에 접속된 단상 정류 회로(3)와, 상기 단상 정류 회로(3)에 접속되어, 모터(2)에 전류 및 전압을 출력하는 인버터 회로(4)와, 인버터 회로(4)를 제어하는 인버터 제어부(5a)를 구비하며, 인버터 제어부(5a)에 의해, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간에서 모터(2)에 공급하는 전류(모터 구동 전류)를 감소시키고, 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간에서 모터(2)에 공급하는 전류(모터 구동 전류)를 증가시키기 때문에, 단상 교류 전원(1)의 출력하는 전류가 평준화되는 것으로 된다.

즉, 단상 교류 전원이 제로로부터 피크로 상승하는 구간에서는, 인버터 회로(4)에는 단상 교류 전원(1)으로부터, 모터에 공급하는 전류 뿐만 아니라, 기생 용량에의 충전 전류도 유입되지만, 그 구간에서, 모터에 공급하는 전류량을 감소시키는 것에 의해, 단상 교류 전원으로부터 인버터 회로(4)에 유입되는 전류가 증가하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 반대로 전원 전압이 피크로부터 제로로 하강하는 구간에서는, 인버터 회로(4)에서는, 모터에 공급하는 전류가 감소할 뿐만 아니라, 기생 용량으로부터의 방전 전류도 발생하는 것으로 되어, 단상 교류 전원으로부터 인버터 회로(4)에 유입되는 전류가 감소하지만, 그 구간에서, 모터에 공급하는 전류를 증대하는 것에 의해, 단상 교류 전원으로부터 인버터 회로(4)에 유입되는 전류가 감소하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 단상 교류 전원이 출력하는 전류를 평준화할 수 있다.

또한, 인버터 회로의 출력 전류의 값을, 전원 전압 추정부(6a)가 추정한 전원 전압에 따라서 변화시키기 때문에, 모터 구동 전류를 교류 전원의 출력 파형에 의해 변조하는 종래의 역률 개선 방법(제 1 종래 기술)과 비교하면, 모터의 구동 전류 또는 구동 전압의 제어를 간단한 구성에 의해 실현된다.

또한, 추정한 전원 전압에 따라서 인버터 회로의 출력 전류를 제어하기 때문에, 인버터 회로의 제어는, 모터의 유기 전압에 따라서 모터의 구동 전압의 위상을 제어하는 종래의 역률 개선 방법(제 2 종래 기술)과는 달리, 모터로부터 인버터 회로로의 회생 전류가 고려된 것으로 되어, 회생 전류의 발생에 의한 모터 구동 효율의 저하나 입력 역률의 열화를 회피할 수 있다.

이 결과, 간단한 회로 구성에 의해, 모터 구동 효율을 높게 유지하면서 역률의 저하를 효과적으로 억제할 수 있는, IEC 고조파 규제를 만족하는 모터 구동 장치를 얻을 수 있다.

또, 이 실시예 1에서는, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 모터(2)에 입력되는 전류의 진폭값 Amd의 파형은, 정현파의 위상이 0 내지 π의 구간의 파형을 π 내지 2π의 구간측으로 어긋나게 해 놓았던 것과 같은 형상으로 되어 있지만, 모터에의 전류의 진폭값 Amd의 파형은, 도 2의 (b)의 것에 한정되는 것이 아니라, 구형파나 삼각파 등의 형태이더라도 좋다.

또, 이 실시예 1에서는, 인버터 제어부(5a)는, 모터에 공급하는 전류를 직접 제어하고 있지만, 인버터 제어부의 제어는 이것에 한정하는 것이 아니라, 인버터 제어부(5a)는, 모터에 공급하는 전압을 제어하는 것이더라도 좋다.

예컨대, 인버터 제어부(5a)는, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간에서 모터(2)에 공급하는 전압(모터 구동 전압)을 감소시키는 제 1 제어, 및 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간에서 모터(2)에 공급하는 전압(모터 구동 전압)을 증가시키는 제 2 제어 중 적어도 한쪽의 제어를 행하는 것이더라도 좋다. 이 경우에도 상기 실시예 1과 마찬가지의 효과가 있다.

또, 상기 실시예 1에서는, 상기 제 1 제어의 대상으로 되는, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간은, 전원 전압 v가 제로로부터 정의 피크로 변화되는 동작 구간과, 전원 전압 v가 제로로부터 부의 피크로 변화되는 동작 구간 중 어느 한쪽의 구간으로 하고, 상기 제 2 제어의 대상으로 되는 동작 구간은, 전원 전압 v가 정의 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간과, 전원 전압 v가 부의 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간 중 어느 한쪽의 구간으로 해도 좋다.

(실시예 2)

도 3은, 본 발명의 실시예 2에 따른 모터 구동 장치를 설명하기 위한 블록도 이다.

이 실시예 2의 모터 구동 장치(100b)는, 단상 교류 전원(1)을 입력으로 하여, 3상 교류 출력에 의해 모터(2)를, 요구되는 주파수로 구동하는 것이며, 단상 교류 전원(1)에 접속된 단상 정류 회로(3)와, 상기 단상 정류 회로(3)에 접속되어, 모터(2)에 구동 전류 및 구동 전압을 출력하는 인버터 회로(4)와, 해당 인버터 회로(4)를 제어하는 인버터 제어부(5b)를 갖고 있다.

그리고, 이 실시예 2의 모터 구동 장치(100b)에 있어서의 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는, 상기 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)에 있어서의 것과 동일한 것이다.

이하, 상기 모터 구동 장치(100b)의 인버터 제어부(5b)에 관해서 상세하게 설명한다.

인버터 제어부(5b)는, 모터(2)가 사용자가 원하는 회전수로 구동되도록, 인버터 회로(4)에 드라이브 신호 Sg를 공급하는 것이고, 전원 전압 추정부(6a)와, 인버터 입력 전압 검출부(8)와, 드라이브 신호 생성부(7b)로 구성되어 있다.

여기서, 전원 전압 추정부(6a)는, 상기 실시예 1의 모터 구동 장치(100)에 있어서의 것과 동일한 것이다.

인버터 입력 전압 검출부(8)는, 인버터 회로(4)에 입력되는 전압을, 저항 분압 등에 의해 아날로그값으로서 직접 검출하고, 검출된 아날로그값을, 마이크로컴퓨터 등을 이용하여 AD 변환해서 출력하는 것이다. 단, 인버터 입력 전압 검출부(8)에서의 구체적인 입력 전압의 검출 방법은, 이것에 한하는 것이 아니다.

드라이브 신호 생성부(7b)는, 회전수 지령 ωo로부터, 인버터 회로(4)를 구성하는 각 스위칭 소자를 통전하는 펄스 신호의 PWM 폭을 산출하고, 산출된 PWM 폭을 갖는 펄스 신호를 드라이브 신호 Sg로서 상기 인버터 회로(4)에 출력하는 것이다.

또, 이 드라이브 신호 생성부(7b)는, PWM 폭을 산출할 때, 전원 전압 추정부(6a)에 의해 추정된 전원 전압 v의 절대값 ｜v｜과, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn을 비교하여, 인버터 입력 전압 Vpn의 파형과 전원 전압의 절대값 ｜v｜의 파형이 동등하게 되도록, 상기 PWM 폭을 결정하는 것이다.

구체적으로는, 이 드라이브 신호 생성부(7b)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이, 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 큰 값을 취할 때, 모터(2)에 공급하는 전류를 증대시키는 방향으로 PWM 폭을 변경하고, 한편, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이, 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 작은 값을 취할 때에는, 모터(2)에 공급하는 전류를 감소시키는 방향으로 PWM 폭을 변경하는 것이다. 또한 여기서는, 드라이브 신호 생성부(7b)는, 인버터 입력 전압 Vpn과, 전원 전압의 절대값 ｜v｜이 동일할 때에는, 회전수 지령에 의해 결정되는 PWM 폭을 유지하는 것으로 한다. 또, 드라이브 신호 생성부(7b)는, 인버터 입력 전압 Vpn과, 전원 전압의 절대값 ｜v｜가 동일할 때에는, 모터(2)에 공급하는 전류를 미리 일정량만큼 감소시키는 것이어도 좋다. 이것은, 인버터 입력 전압 Vpn이 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 큰 값을 취할 때, 모터(2)에 공급하는 전류를 증대시키면, 결과로서 모터(2)에 생기는 토오크가 상승 하여, 모터의 회전수가 지령 회전수 이상의 회전수로 되고, 결과적으로, 회전수가 감소하도록 전체의 전류값을 감소시키지 않으면 안 되기 때문이다.

또, 모터(2)에 공급하는 전류량의 증감량은, 인버터 입력 전압 Vpn과 전원 전압의 절대값 lv1의 차분과, 실제로 모터(2)에 흐르고 있는 평균 전류로부터 결정하는 것이 가장 간단한 방법이지만, 모터로의 공급 전류량의 증감량을 결정하는 방법은, 이 방법에 한하지 않고, 인버터 입력 전압 Vpn과 전원 전압의 절대값 ｜v｜가 동등한 파형으로 되도록, 이들의 차분 전압을 모터로의 공급 전류량의 증감량에 피드백하여, 상기 증감량을 결정하는 방법이더라도 좋다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예 2의 모터 구동 장치(100b)에서는, 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 것과 마찬가지로 동작하여, 인버터 회로(4)로부터의 출력에 의해 모터(2)가 구동한다.

이 때, 전원 전압 추정부(6a)에서는, 전원 전압의 모니터 신호 Svm1에 근거하여, 전원 전압 v의 파형이 추정되어, 해당 파형을 나타내는 신호가 상기 드라이브 신호 생성부(7b)에 출력된다. 또, 인버터 입력 전압 검출부(8)에서는, 인버터 회로(4)의 입력 전압의 모니터 신호 Svm2에 근거하여, 인버터 입력 전압 Vpn이 검출되고, 해당 인버터 입력 전압을 나타내는 신호가 상기 드라이브 신호 생성부(7b)에 출력된다.

해당 드라이브 생성부(7b)에서는, 외부로부터의 회전수 지령 ωo와, 전원 전압 v의 파형과, 인버터 입력 전압 Vpn에 근거하여, 상기 스위칭 소자(41 내지 46) 의 게이트에 인가되는 펄스 신호가, 상기 드라이브 신호 Sg로서 생성된다.

이 드라이브 신호 생성부(7b)는, 드라이브 신호 Sg의 PWM 폭을 산출할 때, 전원 전압 추정부(6a)에 의해 추정된 전원 전압 v의 절대값 ｜v｜과, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn을 비교하여, 인버터 입력 전압 Vpn의 파형과 전원 전압의 절대값 ｜v｜의 파형이 동등하게 되도록, 상기 PWM 폭을 결정한다.

구체적으로는, 드라이브 신호 생성부(7b)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이, 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 큰 값을 취할 때, 모터(2)에 공급하는 전류를 증대시키는 방향으로 PWM 폭을 변경한다. 한편, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이, 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 작은 값을 취할 때에는, 모터(2)에 공급하는 전류를 감소시키는 방향으로 PWM 폭을 변경한다. 또한, 드라이브 신호 생성부(7b)는, 인버터 입력 전압 Vpn과, 전원 전압의 절대값 ｜v｜이 동등할 때에는, 회전수 지령에 의해 결정되는 PWM 폭을 유지한다.

다음으로 본 실시예 2와 같이 모터 구동 전류를 제어함으로써, 단상 교류 전원(1)으로부터 모터 구동 장치(100b)에 유입하는 전류의 파형이 양호한 것으로 되어, 역률이 개선되는 메커니즘을 서술한다.

우선, 본 실시예 2에 있어서의, 인버터 입력 전압 Vpn과 전원 전압의 절대값의 비교 결과에 따른 모터 구동 전류의 제어를 행하지 않는 경우에 관해서 설명한다.

단상 교류 전원(1)과 인버터 회로(4)의 사이에는 단상 정류 회로(3)가 개재 하고 있기 때문에, 단상 교류 전원(1)의 출력 전압의 절대값보다 인버터 회로(4)의 입력 전압이 높을 때에는, 단상 교류 전원(1)으로의 전류가 흐르지 않는다. 그 때문에, 단상 교류 전원(1)으로부터 모터 구동 장치(100b)로의 전류가 흐르지 않는, 전원의 출력 전류가 제로인 비통전 구간이 생긴다. 한편, 전원 전압의 절대값보다 인버터 회로(4)의 입력 전압이 낮을 때에는, 단상 교류 전원(1)으로부터 인버터 회로(4)로는, 모터의 구동 전류 뿐만 아니라, 인버터 회로 입력측의 기생 용량의 충전 전류가 유입되는 것으로 되어, 정류 회로(3)에서는, 모터의 구동에 필요한 전류 이상의 전류가 흐르는 것으로 된다. 그 결과, 전원으로부터의 출력 전류의 파형이 왜곡되어, 모터 구동 장치(100Ob)의 입력 역률이 저하된다.

다음으로 본 실시예 2에 있어서의, 인버터 입력 전압 Vpn과 전원 전압의 절대값의 비교 결과에 따른 모터 구동 전류의 제어를 행하는 경우에 관해서 설명한다.

본 실시예 2에서는, 인버터 회로의 입력 전압 Vpn이 단상 교류 전원(1)의 전압 v의 절대값보다 높고, 정류 회로에는 전류가 흐르지 않는 기간에는, 드라이브 신호 생성부(7b)는, 인버터 회로(4)에 출력하는 드라이브 신호 Sg의 PWM 폭을, 모터(2)에 공급하는 전류를 증대시키는 방향으로 변경한다. 이에 의해, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 작게 되어, 정류 회로의 통전 기간을 연장시킬 수 있다.

또한, 실시예 2에서는, 상기 인버터 입력 전압이 전원 전압의 절대값보다 낮고, 정류 회로에, 모터의 구동에 필요한 전류 이상의 전류가 흐르는 기간에는, 드라이브 신호 생성부(7b)는, 인버터 회로(4)에 출력하는 드라이브 신호 Sg의 PWM 폭 을, 모터 구동 전류가 감소시키는 방향으로 변경한다. 이에 의해, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 커져, 정류 회로에, 모터의 구동에 필요한 전류 이상의 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.

그 결과, 전원으로부터 모터 구동 장치에 공급되는 전류의 파형이 양호한 것으로 수정되어, 해당 모터 구동 장치의 입력 역률을 개선할 수 있다.

이와 같이 본 실시예 2에서는, 단상 교류 전원(1)에 접속된 단상 정류 회로(3)와, 상기 단상 정류 회로(3)에 접속되고, 모터(2)에 전류 및 전압을 출력하는 인버터 회로(4)와, 인버터 회로(4)를 제어하는 인버터 제어부(5b)를 구비하며, 인버터 제어부(5b)가, 전원 전압 추정부(6a)에 의해 추정된 전원 전압 v의 절대값 ｜v｜와, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn을 비교하여, 인버터 입력 전압 Vpn의 파형과 전원 전압의 절대값 ｜v｜의 파형이 동등하게 되도록, 모터 전류가 증대 또는 감소하는 방향으로 드라이브 신호 Sg의 PWM 폭을 변경하기 때문에, 모터 구동 전류의 파형을 교류 전원의 출력 전압의 파형에 의해 변조하거나, 모터의 유기 전압에 따른 모터 구동 전압의 진각 조정을 행하거나 하는 일없이, 입력 역률을 개선할 수 있어, IEC 고조파 규제를 클리어(clear)한 효율이 좋은 모터 구동 장치를 얻을 수 있다.

또, 이 실시예 2에서는, 드라이브 신호 생성부(7b)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이, 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 큰 값을 취할 때, 모터(2)에 공급하는 전류를 증대시키는 방향으로 PWM 폭을 변경하는 제 1 제어와, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이, 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 작은 값을 취할 때, 모터(2)에 공급 하는 전류를 감소시키는 방향으로 PWM 폭을 변경하는 제 2 제어를 행하는 것이지만, 상기 드라이브 신호 생성부(7b)는, 상기 제 1 제어와 제 2 제어 중 어느 한쪽을 행하는 것이더라도 좋다.

또한, 이 실시예 2에서는, 인버터 제어부는, 인버터 회로의 출력 전류인, 모터에 공급하는 전류를 직접 제어하고 있지만, 인버터 제어부는, 인버터 회로의 출력 전압인, 모터에 공급하는 전압을 제어하는 것이더라도 좋다.

예컨대, 모터 구동 장치(100b)는, 인버터 회로(4)의 입력 전압 Vpn의 파형이 단상 교류 전원(1)의 전압 출력의 절대값 ｜v｜와 동일한 파형으로 되도록, 모터(2)에 공급되는 전압을 제어하는 것이더라도 좋다. 이 경우에도 상기 실시예 2와 마찬가지의 효과가 있다.

(실시예 3)

도 4는, 본 발명의 실시예 3에 따른 모터 구동 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

이 실시예 3의 모터 구동 장치(100c)는, 단상 교류 전원(1)을 입력으로 하여, 3상 교유 출력에 의해 DC 브러시리스 모터(9)를, 요구되는 주파수로 구동하는 것이다.

이하, 상기 모터 구동 장치(100c)를 구성하는 단상 정류 회로(3), 인버터 회로(4), 및 인버터 제어부(5c)에 관해서 상세하게 설명한다.

여기서, 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는, 상기 실시예 2의 모터 구 동 장치(100b)에 있어서의 것과 동일한 것이다.

인버터 제어부(5c)는, DC 브러시리스 모터(9)가 사용자가 원하는 회전수로 구동되도록, 인버터 회로(4)에 드라이브 신호 Sg를 공급하는 것이고, 전원 전압 추정부(6a)와, 인버터 입력 전압 검출부(8)와, 드라이브 신호 생성부(7c)로 구성되어 있다.

여기서, 전원 전압 추정부(6a) 및 인버터 입력 전압 검출부(8)는, 상기 실시예 2의 모터 구동 장치(100b)에 있어서의 것과 동일한 것이다.

드라이브 신호 생성부(7c)는, 외부로부터의 회전수 지령 ωo으로부터 인버터 회로(4)를 구성하는 각 스위칭 소자를 통전하는 펄스 신호의 PWM 폭을 산출하여, 산출된 PWM 폭을 갖는 펄스 신호를, 드라이브 신호 Sg로서 상기 인버터 회로(4)에 출력하는 것이다.

또, 이 드라이브 신호 생성부(7c)는, 전원 전압 추정부(6a)에 의해 추정된 전원 전압 v의 절대값 ｜v｜와, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn을 비교하여, 해당 인버터 입력 전압 Vpn의 파형과 전원 전압 v의 절대값 ｜v｜의 파형이 동등하게 되도록, 상기 PWM 폭을 결정하는 것이다.

구체적으로는, 해당 드라이브 신호 생성부(7c)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 큰 값을 취할 때, DC 브러시리스 모터(9)에 공급하는 전류의 위상을 빠르게 하는 방향으로 PWM 폭을 변경한다.

이것은, 인버터 입력 전압 Vpn이 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 큰 값을 취할 때에는, 인버터 회로(4)의 출력하는 전압보다, DC 브러시리스 모터(9)의 유기 전압이 높아져, 회생 전류가 흐르고, 반대로 인버터 회로(4)의 입력측에 있는 기생 용량이나, 스너버 회로에 있는 콘덴서, 또는 평활용으로 접속된 콘덴서가 충전되고, 이것에 의해 모터 구동 전류의 위상이 늦어지는 방향으로 변화되고 있다고 생각되기 때문이다.

또한, 드라이브 신호 생성부(7c)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 작은 값을 취할 때, DC 브러시리스 모터(9)에 공급하는 전류의 위상을 늦추는 방향으로 PWM 폭을 변경한다.

이것은, 인버터 입력 전압 Vpn이 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 작은 값을 취할 때에는, 인버터 회로(4)의 출력하는 전압보다, DC 브러시리스 모터(9)의 유기 전압이 낮게 되고, 이것에 의해 모터 전류의 위상이 빠르게 하는 방향으로 변화되고 있다고 생각되기 때문이다.

또한, 드라이브 신호 생성부(7c)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 전원 전압의 절대값 ｜v｜과 동일한 값을 취할 때, DC 브러시리스 모터(9)에 공급하는 전류의 위상이 변화하지 않도록, 회전수 지령에 의해 결정되는 PWM 폭을 유지한다.

또, DC 브러시리스 모터(9)에 공급하는 전류의 위상을 조정하는 위상 조정량, 즉, 위상 진행량 또는 위상 지연량은, 인버터 입력 전압 Vpn과 전원 전압의 절대값 ｜v｜의 차분과, 실제로 DC 브러시리스 모터(9)에 흐르고 있는 평균 전류로부터 결정하는 것이 가장 간단한 방법이지만, 상기 위상 조정량의 결정은, 이 방법에 한하지 않고, 인버터 입력 전압 Vpn의 파형과 전원 전압의 절대값 ｜v｜의 파형이 동등하게 되도록, 이들의 차이 전압을 위상 조정량으로 피드백하여, 위상 조정량을 결정하는 방법이더라도 좋다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예 3의 모터 구동 장치(100c)에서는, 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 것과 마찬가지로 동작하여, 인버터 회로(4)로부터의 출력에 의해 모터(2)가 구동한다.

이 때, 인버터 제어부(5)c에서는, 전원 전압 추정부(6a)에 의해 전원 전압 v의 파형이 추정되고, 또한, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 인버터 입력 전압 Vpn이 검출된다. 그리고, 해당 드라이브 생성부(7c)에서는, 외부로부터의 회전수 지령 ωo와, 전원 전압 v의 파형과, 인버터 입력 전압 Vpn에 근거하여, 상기 스위칭 소자(41 내지 46)의 게이트에 인가되는 펄스 신호가, 상기 드라이브 신호 Sg로서 생성된다.

즉, 드라이브 신호 생성부(7c)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 큰 값을 취할 때, DC 브러시리스 모터(9)에 공급하는 전류의 위상을 빠르게 하는 방향으로 PWM 폭을 변경하고, 한편, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 작은 값을 취할 때, DC 브러시리스 모터(9)에 공급하는 전류의 위상을 늦추는 방향으로 PWM 폭을 변경한다. 또한, 드라이브 신호 생성부(7c)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 전원 전압의 절대값｜v｜와 동등한 값을 취할 때, DC 브러시리스 모터(9)에 공급하는 전류의 위상이 변화하지 않도록, 회전수 지령에 의해 결정되는 PWM 폭을 유지한다.

이와 같이 모터에 공급하는 전류를 제어함으로써 단상 교류 전원(1)으로부터 모터 구동 장치(100c)에 유입하는 전류의 파형이 양호한 것으로 되어, 역률이 개선된다.

이 역률 개선의 메커니즘을 간단히 설명하면, DC 브러시리스 모터(9)로부터 인버터 회로(4)에 회생 전류가 유입되면, 인버터 회로(4)의 입력측에 있는 기생 용량이 충전되어, 정류 회로(3a)의 전단에 있는 단상 교류 전원(1)의 전압의 절대값보다 높아지기 때문에, 인버터 회로의 입력 전압이 전원 전압의 절대값보다 높은 경우에는, 회생 전류가 흐르고 있다고 생각된다. 따라서, 회생 전류가 흐르고 있는 것으로 되어 있는 기간에서는, 드라이브 신호 생성부(7c)는, DC 브러시리스 모터를 구동하는 전류가 커지도록 그 위상을 빠르게 한다. 이것에 의해 DC 브러시리스 모터의 유기 전압이 감소하여, DC 브러시리스 모터에 제동을 거는 회생 전류가 감소하는 것으로 되어, DC 브러시리스 모터에 발생하는 토오크를 상승시켜, 효율을 높일 수 있다. 또한, 상기 회생 전류가 감소하는 것에 의해 인버터 회로의 입력 전압은, 전원 전압의 절대값과 파형이 거의 동등하게 되어, 단상 교류 전원과 인버터 회로 사이에 존재하는 정류 회로에서의 통전 기간을 넓힐 수 있다.

한편, 상기 인버터 입력 전압이 전원 전압의 절대값보다 낮은 경우에는, 정류 회로에는, 모터의 구동에 필요한 전류 이상의 전류가 흐르고 있는 것으로 생각된다. 따라서, 이와 같이 모터의 구동에 필요한 전류 이상의 전류가 흐르는 기간에는, 드라이브 신호 생성부(7c)는, DC 브러시리스 모터를 구동하는 전류가 작게 되도록 그 위상을 늦춘다. 이것에 의해, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 커져, 정류 회로에, 모터의 구동에 필요한 전류 이상의 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.

그 결과, 전원으로부터 모터 구동 장치에 공급되는 전류의 파형이 양호한 것에 수정되어, 해당 모터 구동 장치의 입력 역률을 개선할 수 있다.

다음으로 본 실시예 3의 모터 구동 장치(100c)를 이용한 경우의 단상 교류 전원(1)이 출력하는 전류 파형의 변화를, 실험 예를 들어 설명한다.

도 5의 (b)는, 본 실시예 3의 모터 전류의 제어를 행하고 있는 경우의 전류 파형 및 전압 파형을 나타내고, 도 5의 (a)는, 상기 모터 전류의 제어를 행하고 있지 않은 경우의 전류 파형 및 전압 파형을 나타낸다.

도면 중, ｜v｜는, 단상 교류 전원(1)의 전압의 절대값, Vpn은, 인버터 회로(4)의 입력 전압, Cps는, 단상 교류 전원(1)으로부터 출력되는 전류, Pmd는, DC 브러시리스 모터(9)에 입력하는 전류의 진각값이다.

도 5의 (b) 및 도 5의 (a)로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예 3의 모터 구동 장치(100c)에서는, 인버터 회로(4)의 입력 전압 Vpn이 단상 교류 전원(1)의 전압값의 절대값 ｜v｜보다 높은 동작 구간에는, DC 브러시리스 모터(9)에 입력하는 전류의 진각값 Pmd가 크게 되어 있고, 인버터 회로(4)의 입력 전압 Vpn이 단상 교류 전원(1)의 전압값의 절대값 ｜v｜보다 낮은 동작 구간에는, DC 브러시리스 모터(9)에 입력하는 전류의 진각값 Pmd가 작게 되어 있다.

도 5의 (b)에서는, 도 5의 (a)에 비해, 인버터 회로(4)의 입력 전압 Vpn의 파형과, 단상 교류 전원(1)의 전압의 절대값｜v｜의 파형과가 근사한 것으로 되어, 단상 교류 전원(1)으로부터의 출력 전류의 통전 폭도 넓어져, 입력 전압의 파형이 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

본 실시예 3에서는, 모터 구동 장치(100c)의 입력 역률은, 역률 0.8로부터 0.9까지 향상하고 있다.

이와 같이 본 실시예 3에서는, 단상 교류 전원(1)에 접속된 단상 정류 회로(3)와, 상기 단상 정류 회로(3)의 출력에 접속되어, 모터(2)의 구동 전류를 발생하는 인버터 회로(4)와, 인버터 회로(4)를 제어하는 인버터 제어부(5c)를 구비하며, 인버터 제어부(5c)가, 전원 전압 추정부(6a)에 의해 추정된 전원 전압 v의 절대값 ｜v｜와, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn을 비교하여, 인버터 입력 전압 Vpn의 파형과 전원 전압의 절대값 ｜v｜의 파형이 동등하게 되도록, 모터 전류의 위상이 빠르게 하는 또는 늦추는 방향으로 상기 PWM 폭을 변경하기 때문에, 모터 구동 전류의 파형을 전원 전압의 파형에 의해 변조하거나, 모터유기 전압에 따른 모터 구동 전압의 진각 조정을 행하거나 하는 일없이, DC 브러시리스 모터를 구동하는 모터 구동 장치의 입력 역률을 개선할 수 있다. 이에 의해, DC 브러시리스 모터를 효율적으로 구동할 수 있는, 간단한 회로 구성의 IEC 고조파 규제를 클리어한 모터 구동 장치를 얻을 수 있다.

또, 이 실시예 3에서는, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, DC 브러시리스 모터(9)에 입력되는 전류의 진각값 Pmd를 구형파 형상으로 변화시키고 있지만, 모터 전류의 진각값의 파형은, 도 5의 (b)의 것에 한정되는 것이 아니라, 정현파나 삼각파 등의 형태이어도 좋다.

또, 이 실시예 3에서는, 인버터 제어부는, 인버터 회로의 출력 전류인 모터 에 공급하는 전류의 위상을 제어하고 있지만, 인버터 제어부는, 인버터 회로의 출력 전압인 모터에 공급하는 전압의 위상을 제어하는 것이더라도 좋다. 이 경우에도, 실시예 3과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

또한, 상기 실시예 3에서는, 드라이브 신호 생성부(7c)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이, 전원 전압의 절대값｜v｜보다 큰 값을 취할 때, 모터(2)에 공급하는 전류의 위상을 빠르게 하는 방향으로 PWM 폭을 변경하는 상기 제 1 제어와, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이, 전원 전압의 절대값｜v｜보다 작은 값을 취할 때, 모터(2)에 공급하는 전류의 위상을 늦추는 방향으로 PWM 폭을 변경하는 제 2 제어를 행하는 것이지만, 상기 드라이브 신호 생성부(7c)는, 상기 제 1 제어와 제 2 제어 중 어느 한쪽을 행하는 것이더라도 좋다.

(실시예 4)

도 6은, 본 발명의 실시예 4에 따른 모터 구동 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

이 실시예 4의 모터 구동 장치(100d)는, 단상 교류 전원(1)을 입력으로 하여, 3상 교류 출력에 의해 인덕션 모터(10)를 임의의 주파수로 구동하는 것이다.

이하, 상기 모터 구동 장치(100c)를 구성하는 단상 정류 회로(3), 인버터 회로(4), 및 인버터 제어부(5d)에 관해서 상세하게 설명한다.

여기서, 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는, 상기 실시예 2의 모터 구동 장치(100b)에 있어서의 것과 동일한 것이다.

인버터 제어부(5d)는, 인덕션 모터(10)가 사용자가 원하는 회전수로 구동되도록, 인버터 회로(4)에 드라이브 신호 Sg를 공급하는 것이고, 전원 전압 추정부(6a)와, 인버터 입력 전압 검출부(8)와, 드라이브 신호 생성부(7d)로 구성되어 있다.

여기서, 전원 전압 추정부(6a) 및 인버터 입력 전압 검출부(8)는, 상기 실시예 2의 모터 구동 장치(100b)에 있어서의 것과 동일한 것이다.

드라이브 신호 생성부(7d)는, 회전수 지령 ωo로부터, 인버터 회로(4)를 구성하는 각 스위칭 소자를 통전하는 펄스 신호의 PWM 폭을 산출하여, 해당 산출된 PWM 폭을 갖는 펄스 신호를 드라이브 신호 Sg로서 출력하는 것이다. 또한, 이 드라이브 신호 생성부(7d)는, 전원 전압 추정부(6)에 의해 추정된 전원 전압 v의 절대값 ｜v｜와, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn을 비교하여, 인버터 입력 전압 Vpn의 파형과 전원 전압의 절대값 ｜v｜의 파형이 동등하게 되도록, 상기 PWM 폭을 결정하는 것이다.

구체적으로는, 해당 드라이브 신호 생성부(7d)는, 인버터 입력 전압 Vpn이 전원 전압의 절대값 lv1보다 큰 값을 취할 때, 인덕션 모터(10)에 공급하는 전류의 각속도를 작게 하는 방향으로 PWM 폭을 변경하는 것이다.

이것은, 인버터 입력 전압 Vpn이 전원 전압의 절대값 lv1보다 큰 값을 취할 때에는, 인버터 회로(4)가 출력하는 전압보다, 인덕션 모터(10)의 유기 전압이 높아게 되어, 회생 전류가 흐르고, 반대로 인버터 회로(4)의 입력측에 있는 기생 용량이나, 스너버 회로에 있는 콘덴서, 또는 평활용으로 접속된 콘덴서가 충전되고, 이것에 의해 모터 구동 전류의 각속도가 커지는 방향으로 변화되고 있다고 생각되기 때문이다.

한편, 드라이브 신호 생성부(7d)는, 인버터 입력 전압 Vpn이 전원 전압의 절대값｜v｜보다 작은 값을 취할 때, 인덕션 모터(10)에 공급하는 전류의 각속도를 크게 하는 방향으로 PWM 폭을 변경하는 것이다.

이것은, 인버터 입력 전압 Vpn이 전원 전압의 절대값 lv1보다 작은 값을 취할 때에는, 인버터 회로(4)의 출력하는 전압보다, 인덕션 모터(10)의 유기 전압이 낮게 되고, 이것에 의해 모터 구동 전류의 각속도가 작게 되는 방향으로 변화되고 있다고 생각되기 때문이다.

또, 여기서는, 상기 드라이브 신호 생성부(7d)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 전원 전압의 절대값 ｜v｜와 동등한 값을 취할 때에는, 회전수 지령에 의해 결정되는 PWM 폭을 유지하는 것으로 한다.

또한, 인덕션 모터(10)에 공급하는 전류의 각속도의 조정량은, 인버터 입력 전압 Vpn과 전원 전압의 절대값｜v｜의 차분과, 실제로 인덕션 모터(1O)에 흐르고 있는 평균 전류로부터 결정하는 것이 가장 간단한 방법이지만, 각속도의 조정량의 결정은, 이 방법에 의하지 않고, 인버터 입력 전압 Vpn의 파형과 전원 전압의 절대값｜v｜이 동일한 파형으로 되도록, 이들의 차이 전압을 각속도의 조정량에 피드백하여, 각속도의 조정량을 결정하는 방법이더라도 좋다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예 4의 모터 구동 장치(100d)에서는, 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 것과 마찬가지로 동작하여, 인버터 회로(4)로부터의 출력에 의해 모터(2)가 구동한다.

이 때, 인버터 제어부(5d)에서는, 전원 전압 추정부(6a)에 의해 전원 전압 v의 파형이 추정되고, 또한, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 인버터 입력 전압 Vpn이 검출된다. 그리고, 해당 드라이브 생성부(7d)에서는, 외부로부터의 회전수 지령 ωo와, 전원 전압 v와, 인버터 입력 전압 Vpn에 근거하여, 상기 스위칭 소자(41 내지 46)의 게이트에 인가되는 펄스 신호가, 상기 드라이브 신호 Sg로서 생성된다.

즉, 드라이브 신호 생성부(7d)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 전원 전압의 절대값 ｜v｜보다 큰 값을 취할 때, 인덕션 모터(10)에 공급하는 전류의 각속도를 작게 하는 방향으로 PWM 폭을 변경하고, 한편, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 전원 전압의 절대값｜v｜보다 작은 값을 취할 때, 인덕션 모터(10)에 공급하는 전류의 각속도를 크게 하는 방향으로 PWM 폭을 변경한다. 또한, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 전원 전압의 절대값｜v｜와 동등한 값을 취할 때에는, 드라이브 신호 생성부(7d)는, 회전수 지령에 의해 결정되는 PWM 폭을 유지한다.

상기한 바와 같이 모터에 공급하는 전류를 제어함으로써 단상 교류 전원(1)으로부터 모터 구동 장치(100d)에 유입하는 전류의 파형이 양호한 것으로 된다.

이하 간단하게 역률이 개선되는 메커니즘에 관해서 설명한다.

즉, 인덕션 모터(10)로부터 인버터 회로(4)에 회생 전류가 유입되면, 인버터 회로(4)의 입력측에 있는 기생 용량이 충전되고, 인버터 회로의 입력 전압이 정류 회로 전단의 단상 교류 전원의 전압보다 높아지기 때문에, 인버터 회로의 입력 전압이 전원 전압의 절대값보다 높은 경우에는, 회생 전류가 흐르고 있다고 생각된다. 따라서, 회생 전류가 흐르고 있는 것으로 되어 있는 기간에서는, 드라이브 신호 생성부(7d)는, 인덕션 모터를 구동하는 전류가 커지도록 그 각속도를 작게 한다. 이에 의해, 인덕션 모터에 발생하는 유기 전압이 감소하고, 인덕션 모터에 제동을 거는 회생 전류가 감소하는 것으로 되어, 인덕션 모터에 발생하는 토오크는 상승하여, 모터의 구동 효율이 향상한다. 또한, 회생 전류가 감소하는 것에 의해 인버터 회로의 입력 전압은 단상 교류 전원의 전압의 절대값과 파형이 거의 동등하게 되어, 단상 교류 전원과 인버터 회로의 사이에 존재하는 다이오드 정류 회로의 통전 기간이 연장된다.

한편, 상기 인버터 입력 전압이 전원 전압의 절대값보다 낮은 경우에는, 정류 회로에는, 모터의 구동에 필요한 전류 이상의 전류가 흐르고 있다고 생각된다. 따라서, 이와 같이 모터의 구동에 필요한 전류 이상의 전류가 흐르는 기간에는, 드라이브 신호 생성부(7d)는, 인덕션 모터를 구동하는 전류가 작게 되도록 그 각속도를 크게 한다. 이것에 의해, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이 커져, 정류 회로에, 모터의 구동에 필요한 전류 이상의 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.

그 결과, 전원으로부터 모터 구동 장치에 공급되는 전류의 파형이 양호한 것으로 수정되어, 해당 모터 구동 장치의 입력 역률을 개선할 수 있다.

이와 같이 본 실시예 4에서는, 단상 교류 전원(1)에 접속된 단상 정류 회로(3)와, 상기 단상 정류 회로(3)의 출력에 접속되어, 모터(2)의 구동 전류를 발 생하는 인버터 회로(4)와, 인버터 회로(4)를 제어하는 인버터 제어부(5d)를 구비하며, 인버터 제어부(5d)가, 전원 전압 추정부(6a)에 의해 추정된 전원 전압 v의 절대값｜v｜와, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn을 비교하여, 인버터 입력 전압 Vpn의 파형과 전원 전압의 절대값 ｜v｜의 파형이 동등하게 되도록, 모터 전류의 각속도가 작게 되는 방향 또는 커지는 방향으로 상기 PWM 폭을 변경하기 때문에, 모터 구동 전류의 파형을 전원 전압의 파형에 의해 변조하거나, 모터의 유기 전압에 응한 모터 구동 전압의 진각 조정을 행하거나 하는 일없이, 인덕션 모터를 구동하는 모터 구동 장치의 입력 역률을 개선할 수 있다. 이에 의해, 인덕션 모터를 효율적으로 구동할 수 있는, 간단한 회로 구성의 IEC 고조파 규제를 클리어한 모터 구동 장치를 얻을 수 있다.

또, 이 실시예 4에서는, 인버터 제어부는, 인버터 회로의 출력 전류인 모터에 공급하는 전류의 각속도를 제어하고 있지만, 인버터 제어부는, 인버터 회로의 출력 전압인 모터에 공급하는 전압의 각속도를 제어하는 것이더라도 좋다. 이 경우에도, 실시예 4와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

또한, 상기 실시예 4에서는, 드라이브 신호 생성부(7d)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이, 전원 전압의 절대값｜v｜보다 큰 값을 취할 때, 모터(2)에 공급하는 전류의 각속도를 작게 하는 방향으로 PWM 폭을 변경하는 제 1 제어와, 인버터 입력 전압 Vpn의 레벨이, 전원 전압의 절대값｜v｜보다 작은 값을 취할 때, 모터(2)에 공급하는 전류의 각속도를 크게 하는 방향으로 PWM 폭을 변경하는 제 2 제어를 행하는 것이지만, 해당 드라이브 신호 생성부(7d)는, 상기 제 1 제어와 제 2 제어 중 어느 한쪽을 행하는 것이더라도 좋다.

(실시예 5)

도 7은, 본 발명의 실시예 5에 따른 모터 구동 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

이 실시예 5의 모터 구동 장치(100e)는, 단상 교류 전원(1)에 접속된 단상 정류 회로(3)와, 상기 단상 교류 회로(3)에 접속되어, 모터에 구동 전류 및 구동 전압을 출력하는 인버터 회로(4)와, 상기 인버터 회로(4)를 제어하는 인버터 제어부(5e)를 구비한 것이다.

여기서, 상기 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는 실시예 2의 모터 구동 장치(100b)에 있어서의 것과 동일한 것이다. 상기 인버터 제어부(5e)는, 실시예 2의 인버터 제어부(5a)에 있어서의 전원 전압 추정부(6a) 대신에, 단상 교류 전원(1)의 제로 크로스 타이밍을 이용하여 전원 전압 v를 추정하는 전원 전압 추정부(6e)를 구비한 것이다. 또, 상기 인버터 제어부(5e)의 인버터 입력 전압 검출부(8) 및 드라이브 신호 생성부(7b)는, 실시예 2의 것과 동일한 것이다.

이하, 상기 전원 전압 추정부(6e)에 관해서 설명한다.

이 전원 전압 추정부(6e)를 구성하는 제로 크로스 검출 회로(11)는, 단상 교류 전원(1)의 제로 크로스의 타이밍을 검지하는 것이다. 구체적으로는, 이 전원 전압 추정부(6e)에는, 전원 전압을 저항 분압하는 저항 회로와, 해당 저항 회로의 출력에 접속된 포토커플러(photo coupler)를 갖고, 포토커플러의 출력에 근거하여, 전원 전압의 전파 정류한 구형파를 얻어, 상기 구형파의 상승 및 하강을 제로 크로스 타이밍으로서 검지하는 것이 생각된다.

단, 이와 같이 포토커플러를 이용하는 것에서는, 실제의 전원 전압의 제로 크로스 타이밍이 아니라, 전원 전압이 포토커플러에 전류가 흐르는 최소의 전압 레벨로 되는 타이밍을 검지하는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 포토커플러의 출력의 1개의 상승 타이밍과, 그 다음 상승 타이밍으로부터, 단상 전원(1)의 전압 주기를 취득함과 동시에, 상승 타이밍과 하강 타이밍으로부터 단상 전원(1)의 전압이 피크 레벨로 되는 타이밍을 취득하는 것에 의해, 전원 전압의 주기와, 상승 타이밍 혹은 하강 타이밍으로부터 정확한 제로 크로스 타이밍을 얻을 수 있다.

상기 전원 전압 추정부(6e)는, 제로 크로스 검출 회로(11)에 의해 검출된 제로 크로스 타이밍과, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn의 파고값으로부터, 전원 전압(1)으로부터 출력되는 정현파 전압 v를 추정하는 것이다. 이 경우, 얼마간의 영향으로 전원 전압의 진폭값이 변화된 경우에도, 정확하게 전원 전압을 추정할 수 있어, 정밀도가 높은 제어를 제공할 수 있다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이러한 구성의 실시예 5의 모터 구동 장치(100e)에서는, 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는, 실시예 2와 마찬가지로 동작한다.

그리고, 상기 전원 전압 추정부(6e)에서는, 제로 크로스 검출 회로(11)에 의해 전원 전압의 제로 크로스 타이밍이 검출되고, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn의 파고값과, 해당 검출된 전원 전압의 제로 크로 스 타이밍으로부터 전원 전압의 파형이 추정된다.

그러면, 드라이브 신호 생성부(7b)에서는, 실시예 2와 마찬가지로 외부로부터의 회전수 지령 ωo와, 전원 전압 v의 파형과, 인버터 입력 전압 Vpn에 근거하여, 인버터 회로의 스위칭 소자(41 내지 46)에 인가되는 펄스 신호의 PWM 폭이 결정되어, 결정된 PWM 폭을 갖는 펄스 신호가 상기 드라이브 신호 Sg로서 출력된다.

이와 같이 본 실시예 5의 모터 구동 장치(100e)에서는, 상기 전원 전압 추정부(11)를 상기 단상 교류 전원(1)의 제로 크로스 타이밍을 검출하는 제로 크로스 검출 회로를 구비하며, 상기 제로 크로스 검출 회로가 검출한 제로 크로스 타이밍으로부터 상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는 것으로 하였기 때문에, 실시예 2의 효과에 부가하여, 전원 전압의 모니터 신호를 AD 변환하는 AD 변환기 등이라고 하는 고가의 부품을 이용하는 일없이, 용이하게 단상 교류 전원의 전압 파형을 추정할 수 있는 효과가 있다.

또, 상기 실시예 5에서는, 모터 구동 장치(100e)는, 실시예 2의 모터 구동 장치(100b)의 전원 전압 추정부(6a) 대신에, 단상 교류 전원(1)의 제로 크로스 타이밍을 이용하여 전원 전압 v를 추정하는 전원 전압 추정부(6e)를 구비한 것이지만, 이러한 전원 전압 추정부(6e)를 구비한 모터 구동 장치는, 실시예 2의 것에 한하지 않고, 실시예 3 또는 4의 모터 구동 장치이더라도 좋다.

또한, 상기 실시예 5에서는, 상기 전원 전압 추정부(6e)는, 제로 크로스 타이밍과, 인버터 입력 전압 Vpn의 파고값으로부터, 전원 전압의 파형을 추정하는 것으로 하고 있지만, 해당 전원 전압 추정부(6e)는, 제로 크로스 타이밍과, 단상 교 류 전원(1)의 기지의 전압 파고값으로부터, 전원 전압의 파형을 추정하는 것이더라도 좋다. 이러한 전원 전압 추정부(6e)를 구비한 모터 구동 장치는, 실시예 2의 것에 한하지 않고, 실시예 1, 3 또는 4 중 어느 하나의 모터 구동 장치이더라도 좋다.

(실시예 6)

도 8은, 본 발명의 실시예 6에 따른 모터 구동 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

이 실시예 6의 모터 구동 장치(100f)는, 단상 교류 전원(1)에 접속된 단상 정류 회로(3)와, 해당 단상 교류 회로(3)에 접속되어, 모터에 구동 전류 및 구동 전압을 출력하는 인버터 회로(4)와, 해당 인버터 회로(4)를 제어하는 인버터 제어부(5f)를 구비한 것이다.

여기서, 상기 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는, 실시예 2의 모터 구동 장치(100b)에 있어서의 것과 동일한 것이다. 상기 인버터 제어부(5f)는, 실시예 2의 인버터 제어부(5a)에 있어서의 전원 전압 추정부(6a) 대신에, 인버터 회로(4)의 입력 전압 Vpn을 이용하여, 전원 전압의 파형을 추정하는 전원 전압 추정부(6f)를 구비한 것이다. 또한, 상기 인버터 제어부(5f)의 인버터 입력 전압 검출부(8) 및 드라이브 신호 생성부(7b)는, 실시예 2의 것과 동일한 것이다.

이하, 상기 전원 전압 추정부(6f)에 관해서 설명한다.

전원 전압 검출부(6f)는, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn의 파고값(피크 레벨)을 취하는 타이밍으로부터, 전원 전압의 파고값(피크 레벨)을 취하는 타이밍을 추측하여, 그 타이밍과, 인버터 입력 전압의 파고값으로부터, 전원 전압의 파형인 정현파 전압을 추정하는 것이다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이러한 구성의 실시예 6의 모터 구동 장치(100f)에서는, 단상 정류 회로(3) 및 인버터 회로(4)는, 실시예 2와 마찬가지로 동작한다.

그리고, 상기 전원 전압 추정부6f에서는, 인버터 입력 전압 검출부(8)에 의해 검출된 인버터 입력 전압 Vpn에 근거하여, 그 파고값(피크 레벨)을 취하는 타이밍이 검출되어, 해당 검출된 타이밍으로부터, 전원 전압의 파고값(피크 레벨)을 취하는 타이밍이 추측되고, 해당 추정된 전원 전압이 피크 레벨로 되는 타이밍과, 인버터 입력 전압의 파고값으로부터, 전원 전압의 파형인 정현파 전압의 파형이 추정된다.

그러면, 드라이브 신호 생성부(7b)에서는, 실시예 2와 마찬가지로, 외부로부터의 회전수 지령 ωo와, 상기 추정된 전원 전압 v의 파형과, 상기 인버터 입력 전압 Vpn에 근거하여, 인버터 회로의 스위칭 소자(41 내지 46)에 인가되는 펄스 신호의 PWM 폭이 결정되어, 결정된 PWM 폭을 갖는 펄스 신호가, 인버터 회로(4)의 드라이브 신호 Sg로서 출력된다.

이와 같이 본 실시예 6에서는, 전원 전압 추정부(6f)를, 인버터 입력 전압 검출부에 의해 검출된 인버터 입력 전압에 근거하여, 인버터 입력 전압이 최대값을 취하는 타이밍을 검출하고, 해당 검출된 타이밍과, 그 때의 인버터 입력 전압의 값 으로부터, 상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는 것으로 하였기 때문에, 실시예 2의 효과에 부가하여, 전원 전압의 모니터를 행하는 회로 등을 불필요로 하고, 부품 점수가 적은 회로 구성에 의해, 용이하게 단상 교류 전원의 전압 파형을 추정할 수 있는 효과가 있다.

또, 이 실시예 6에서는, 전원 전압 검출부(6f)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 파고값(피크 레벨)을 취하는 타이밍과, 인버터 입력 전압의 파고값으로부터, 전원 전압의 파형을 추정하는 것이지만, 이 전원 전압 검출부(6f)는, 인버터 입력 전압 Vpn의 파고값(피크 레벨)을 취하는 타이밍과, 단상 교류 전원(1)의 기지의 전압 파고값으로부터, 전원 전압의 파형을 추정하는 것이더라도 좋다.

또한, 상기 실시예 6에서는, 모터 구동 장치(100f)는, 실시예 2의 모터 구동 장치(100b)의 전원 전압 추정부(6a) 대신에, 인버터 회로(4)의 입력 전압 Vpn을 이용하여 전원 전압의 파형을 추정하는 전원 전압 추정부(6f)를 구비한 것이지만, 이러한 전원 전압 추정부(6f)를 구비한 모터 구동 장치는, 실시예 2의 것에 한하지 않고, 실시예 3 또는 4의 모터 구동 장치이더라도 좋다.

(실시예 7)

도 9는, 본 발명의 실시예 7에 따른 모터 구동 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

이 실시예 7의 모터 구동 장치(100g)는, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 단상 정류 회로(3)의 출력측에, 모터로부터의 회생 전류를 충전하는 소 용량의 콘 덴서(12)를 부가한 것이고, 해당 콘덴서(12)는 상기 단상 정류 회로(3)의 한쪽의 출력 단자(3a)와 다른쪽의 출력 단자(3b) 사이에 접속되어 있다.

이 실시예 7의 모터 구동 장치(100g)의 그 밖의 구성은, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)와 동일하다.

여기서, 상기 콘덴서(12)의 용량은, 모터 회생 전류에 의한 장치의 손상이 회피되는 정도의 용량으로 하면 좋다. 예컨대, 모터 제어 장치가, 가정용의 공기 조화기에 사용되는 압축기의 모터를 제어하는 것인 경우에는, 상기 콘덴서(12)의 용량은, 0.1F 내지 50μF 정도로 좋다. 이 값은, 모터의 인덕턴스의 용량, 인버터 입력 전압에 대해 허용되는 최대 변동량, 및 모터에 흘리는 전류의 최대값으로부터 요청되는 최소의 한계치이다. 또, 이 콘덴서(12)의 용량은, 도 11에 나타내는 종래의 모터 구동 장치(100)에 있어서의 평활 콘덴서(12a)의 용량과 비교하면, 1000분의 1 정도가 작은 것이다.

즉, 모터에 최대 전류가 흐르고 있을 때에 모터가 유지하고 있는 에너지는, 모터 내부의 인덕턴스의 용량으로부터 구해진다. 그리고, 그 에너지가 모터 회생 전류로서 콘덴서에 인가되었을 때에 발생하는 콘덴서의 단자 전압의 상승을 어느 정도까지 허용할 수 있을 지에 근거하여, 상기 콘덴서의 용량이 결정된다.

구체적으로는, 모터에 흘리는 최대 전류를 Im, 모터 내부의 인덕턴스를 Lm, 콘덴서 단자 전압의 상승 허용 전압값을 Vm이라고 하면, 상기 콘덴서의 용량 Cm은, Cm>Lm·Im·Im/Vm/Vm으로 결정된다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예 7의 모터 구동 장치(100g)에서는, 단상 정류 회로(3), 인버터 회로(4), 인버터 제어부(5a)는, 실시예 1의 것과 마찬가지로 동작하기 때문에, 이하에서는, 실시예 1과 상이한 동작에 관해서 설명한다.

모터(2)의 정지 시나 인버터 회로(4)의 스위칭 동작이 정지한 때에는, 모터(2)에 흐르고 있는 전류가 인버터 회로(4)의 입력측에 회생된다. 그 회생 전류가 크면, 인버터 회로(4)의 입력측 전압이 과대 전압으로 되어, 모터 구동 장치가 손상하는 경우가 발생한다.

이 실시예 7의 모터 구동 장치(100g)에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 단상 정류 회로(3)의 출력측, 즉 인버터 회로(4)의 입력측에 콘덴서(12)가 부가되어 있기 때문에, 모터(2)의 정지 시 등에는, 모터(2)로부터의 회생 전류가 상기 콘덴서(12)에 충전되는 것으로 되어, 상기 회생 전류에 의한 인버터 회로(4)의 입력측 전압의 상승을 억제할 수 있다.

이에 의해, 모터 정지 시 등에 발생하는 모터 회생 전류에 의해 모터 구동 장치가 손상을 받는 것을 방지할 수 있어, 보다 안전한 모터 제어 장치를 실현할 수 있다.

이와 같이 본 실시예 7에서는, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 정류 회로(3a)의 출력측에, 상기 모터로부터의 회생 전류를 충전하는 콘덴서를 부가하였기 때문에, 실시예 1의 효과에 부가하여, 모터의 정지 시나 인버터 회로의 스위칭 동작이 정지했을 때에 발생하는 인버터 입력 전압의 상승을 억제할 수 있어, 소자 등의 파괴를 방지하는 효과가 있다.

또, 상기 실시예 7에서는, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 정류 회로(3)의 출력측에 상기 모터로부터의 회생 전류를 충전하는 콘덴서를 부가한 것을 나타내었지만, 이러한 콘덴서를 부가한 모터 구동 장치는, 실시예 1의 것에 한하지 않고, 실시예 2 내지 6 중 어느 하나의 모터 구동 장치이더라도 좋다.

(실시예 8)

도 10은, 본 발명의 실시예 8에 따른 모터 구동 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

이 실시예 8의 모터 구동 장치(100h)는, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 단상 정류 회로(3)와, 단상 교류 전원(1) 사이에 인덕터(13)를 삽입한 것이고, 해당 인덕터(13)는, 단상 교류 전원(1)과 단상 정류 회로(3) 사이에 직렬로 접속되어 있다.

그리고, 이 실시예 8의 모터 구동 장치(100h)의 그 밖의 구성은, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)와 동일하다.

여기서, 상기 인덕터(13)의 용량은, 인버터 회로의 스위칭 동작에 따라 발생하는 스위칭 전류 노이즈를 제거하여, 전원 전류의 파형이 왜곡되지 않는 정도의 값으로 하면 좋다. 예컨대, 모터 구동 장치가, 가정용의 공기 조화기에 사용되는 압축기의 모터를 구동하는 것인 경우에는, 인덕터(13)의 값은, 0.01mH 내지 4.0mH 정도로 좋다. 이 값은, 인버터 회로(4)에서의 캐리어 주파수의 역수에 비례한 값으로 되어, 캐리어 성분의 고조파가 억제할 수 있도록 결정된다. 또, 이 인덕터(13)의 값은, 종래의 모터 구동 장치에서 이용되는 역률 개선용 리액터로 한 이용되는 인덕터의 값과 비교하면, 1000분의 1 정도의 작은 것이다.

구체적으로는, 감쇠시키고자 하는 양을 -X[dB], 원주율을 π, 캐리어 주파수를 f[Hz]로 한 경우, 상기 인덕터의 값 Lr은, 10×1og(2×π×f×Lr)> X를 만족하는 값으로 결정된다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예 8의 모터 구동 장치(100h)에서는, 단상 정류 회로(3), 인버터 회로(4), 인버터 제어부(5a)는, 실시예 1의 것과 마찬가지로 동작하기 때문에, 이하에서는, 실시예 1과 상이한 동작에 관해서 설명한다.

단상 교류 전원(1)의 출력 전류는, 인버터 회로(4)의 스위칭 동작의 영향을 받아, 스위칭 전류가 노이즈로서 중첩된다.

이 실시예 8의 모터 구동 장치(100h)에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 단상 교류 전원(1)과 단상 정류 회로(3) 사이에 삽입된 인덕터(13)에 의해, 인버터 회로(4)에서 발생한 노이즈가 차단되는 것으로 되어, 전원의 출력 전류에 중첩되는 전원 스위칭 노이즈가 저감된다. 이에 의해 단상 교류 전원(1)의 출력 전류의 파형이 왜곡되는 것이 억제되어, 입력 전류의 역률이 개선된다.

이와 같이 본 실시예 8에서는, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 정류 회로(3)의 입력과 단상 교류 전원(1) 사이에, 상기 인버터 회로(4)에서 발생한 노이즈를 차단하는 인덕터(13)를 삽입하였기 때문에, 실시예 1의 효과에 부가하여, 단상 교류 전원(1)의 출력에 중첩되는 스위칭 노이즈를 저감할 수 있고, 이에 의해 입력 전류의 역률을 높여, 전류 파형을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또, 상기 실시예 8에서는, 실시예 1의 모터 구동 장치(100a)의 정류 회로(3)와 단상 교류 전원(1) 사이에, 인버터 회로(4)로 발생한 노이즈를 차단하는 인덕터(13)를 삽입한 것을 나타내었지만, 이러한 인덕터를 갖는 모터 구동 장치는, 실시예 1의 것에 한하지 않고, 실시예 2 내지 6 중 어느 하나의 모터 구동 장치이더라도 좋다.

또한, 상기 실시예 7에서는, 모터 구동 장치는, 모터 구동 장치를 구성하는 단상 정류 회로의 출력측에 콘덴서를 부가한 것, 상기 실시예 8에서는, 모터 구동 장치는, 모터 구동 장치를 구성하는 단상 정류 회로와, 전원 사이에 콘덴서를 삽입한 것으로 하고 있지만, 모터 구동 장치는, 상기 콘덴서와 인덕터의 양쪽을 구비한 것이더라도 좋다.

이 경우에는, 인덕터와 콘덴서로 이루어지는 직렬 접속 회로가 형성되기 때문에, 공진 현상이 발생하는 경우가 있다. 이 공진 주파수는 일반적으로 알려져 있는 바와 같이 1/2π√(LC)이며, 인덕터와 콘덴서의 용량으로 결정된다. 따라서, 공진 주파수가, 전원에 대한 고조파 규제의 대상으로 되는 주파수보다도 높아지도록, 인덕터와 콘덴서의 용량을 결정하면, 보다 발생 노이즈가 적은 모터 제어 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 각 실시예의 모터 구동 장치는, 공기 조화기에 사용되는 압축기의 모터를 구동 제어하는 것에 한하지 않고, 인버터 회로를 사용하여 모터를 구동 제어하는 것이면 어떠한 기기의 모터를 구동 제어하는 것이더라도 좋다.

예컨대, 상기 각 실시예의 모터 구동 장치를 적용 가능한 기기는, 모터 및 그 구동 전류를 발생하는 인버터 회로를 탑재한, 냉장고, 전기 세탁기, 전기 건조기, 전기 청소기, 송풍기 등의 기기가 있다. 어느 하나의 기기에 대해서도, 인버터 회로를 소형화, 경량화함으로써, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 기기를 제공할 수 있는 등, 효용은 제한이 없다.

이하, 실시예 1의 모터 및 모터 구동 장치를 이용한 기기인 공기 조화기, 냉장고, 전기 세탁기, 송풍기, 전기 청소기, 전기 건조기, 열 펌프 급탕기에 대해서 구체적으로 설명한다.

(실시예 9)

도 12는 본 발명의 실시예 9에 따른 공기 조화기를 설명하는 블록도이다.

이 실시예 9의 공기 조화기(250)는, 실내기(255) 및 실외기(256)를 갖고, 냉난방을 행하는 공기 조화기이다.

이 공기 조화기(250)는, 냉매를 실내기(255)와 실외기(256)의 사이에서 순환시키는 압축기(250a)와, 전압원(1)을 입력으로 하여, 해당 압축기(250a)의 모터를 구동하는 모터 구동 장치(250b)를 갖고 있다. 여기서, 전압원(1), 압축기(250a)의 모터, 및 모터 구동 장치(250b)는 각각, 상기 실시예 1의 단상 교류 전원(1), 모터(2), 및 모터 구동 장치(100a)와 동일한 것이다.

또한, 상기 공기 조화기(250)는, 냉매 순환 경로를 형성하는 사방 밸브(254), 조절 장치(253), 실내측 열 교환기(251) 및 실외측 열 교환기(252)를 갖고 있다. 여기서, 실내측 열 교환기(251)는 상기 실내기(255)를 구성하고 있고, 조절 장치(253), 실외측 열 교환기(252), 압축기(250a), 사방 밸브(254) 및 모터 구동 장치(250b)는 상기 실외기(256)를 구성하고 있다.

상기 실내측 열 교환기(251)는, 열 교환의 능력을 높이기 위한 송풍기(251a)와, 상기 열 교환기(251)의 온도 또는 그 주변 온도를 측정하는 온도 센서(251b)를 갖고 있다. 상기 실외측 열 교환기(252)는, 열 교환의 능력을 높이기 위한 송풍기(252a)와, 상기 열 교환기(252)의 온도 또는 그 주변 온도를 측정하는 온도 센서(252b)를 갖고 있다.

그리고, 이 실시예 9에서는, 상기 실내측 열 교환기(251)와 실외측 열 교환기(252) 사이의 냉매 경로에는, 압축기(250a) 및 사방 밸브(254)가 배치되어 있다. 즉, 이 공기 조화기(250)는, 냉매가 화살표 A의 방향으로 흐르고, 실외측 열 교환기(252)를 통과한 냉매가 압축기(250a)에 흡입되어, 상기 압축기(250a)로부터 토출된 냉매가 실내측 열 교환기(251)에 공급되는 상태와, 냉매가 화살표 B의 방향으로 흐르고, 실내측 열 교환기(251)를 통과한 냉매가 압축기(250a)에 흡입되어, 압축기(250a)로부터 토출된 냉매가 실외측 열 교환기(252)에 공급되는 상태가, 상기 사방 밸브(254)에 의해 전환되는 것이다.

또한, 상기 조절 장치(253)는, 순환하는 냉매의 유량을 조절하는 조절 작용과, 냉매의 유량을 자동 조정하는 밸브의 작용을 함께 갖는 것이다. 즉, 조절 장치(253)는, 냉매가 냉매 순환 경로를 순환하고 있는 상태에서, 응축기로부터 증발기에 송출된 액체 냉매의 유량을 조절하여 해당 액체 냉매를 팽창시킴과 동시에, 증발기에 필요로 하는 양의 냉매를 과부족하지 않게 공급하는 것이다.

또, 상기 실내측 열 교환기(251)는 난방 운전에서는 응축기로서, 냉방 운전에서는 증발기로서 동작하는 것이고, 상기 실외측 열 교환기(252)는, 난방 운전에서는 증발기로서, 냉방 운전에서는 응축기로서 동작하는 것이다. 응축기에서는, 내부를 흐르는 고온 고압의 냉매 가스는, 들어오는 공기에 의해 열을 빼앗겨 서서히 감소하여 변하고, 응축기의 출구 부근에서는 고압의 액체 냉매로 된다. 이것은, 냉매가 대기 중에 열을 방열하여 액화하는 것과 동등하다. 또한, 증발기에는 조절 장치(253)에서 저온 저압으로 된 액체 냉매가 유입된다. 이 상태에서 증발기에 방의 공기가 들어오면, 액체 냉매는 공기로부터 대량의 열을 빼앗아 증발하여, 저온 저압의 가스 냉매로 변화된다. 증발기로써 대량의 열을 빼앗긴 공기는 공기 조절기의 흡출구로부터 냉풍으로 되어 방출된다.

그리고, 이 공기 조화기(250)에서는, 공기 조화기의 운전 상태, 즉 공기 조화기에 대해 설정된 목표 온도, 실제의 실온 및 외부 기온에 근거하여 모터의 지령 회전수가 설정되고, 모터 구동 장치(250b)는, 실시예 1과 마찬가지로, 해당 설정된 지령 회전수에 근거하여 압축기(250a)의 모터의 회전수를 제어한다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예 9의 공기 조화기(250)에서는, 모터 구동 장치(250b)로부터 압축기(250a)에 구동 전압이 인가되면, 냉매 순환 경로 내에서 냉매가 순환하여, 실내기(255)의 열 교환기(251) 및 실외기(256)의 열 교환기(252)에서 열 교환이 행해진다. 즉, 상기 공기 조화기(250)에서는, 냉매의 순환 폐로에 봉입된 냉매를 압 축기(250a)에 의해 순환시키는 것에 의해, 냉매의 순환 폐로 내에 주지의 열 펌프 사이클이 형성된다. 이에 의해, 실내의 난방 또는 냉방이 행해진다.

예컨대, 공기 조화기(250)의 난방 운전을 행하는 경우, 사용자의 조작에 의해, 상기 사방 밸브(254)는, 냉매가 화살표 A로 나타내는 방향으로 흐르도록 설정된다. 이 경우, 실내측 열 교환기(251)는 응축기로서 동작하여, 상기 냉매 순환 경로에서의 냉매의 순환에 의해 열을 방출한다. 이것에 의해 실내가 따뜻하게 된다.

반대로, 공기 조화기(250)의 냉방 운전을 행하는 경우, 사용자의 조작에 의해, 상기 사방 밸브(254)는, 냉매가 화살표 B로 나타내는 방향으로 흐르도록 설정된다. 이 경우, 실내측 열 교환기(251)는 증발기로서 동작하여, 상기 냉매 순환 경로에서의 냉매의 순환에 의해 주변 공기의 열을 흡수한다. 이것에 의해 실내가차게 된다.

여기서, 공기 조화기(250)에서는, 공기 조화기에 대해 설정된 목표 온도, 실제로의 실온 및 외부 기온에 근거하여 지령 회전수가 결정되어, 실시예 1과 마찬가지로, 해당 지령 회전수에 근거하여, 모터 구동 장치(250b)에 의해, 압축기(250a)의 모터의 회전수가 제어된다. 이것에 의해, 공기 조화기(250)에서는, 쾌적한 냉난방이 행해진다.

이와 같이 본 실시예 9의 공기 조화기(250)에서는, 압축기(250a)의 동력원인 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서, 실시예 1과 마찬가지로, 모터에 공급하는 전류를, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간에서 감소시키고, 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간에서 증가시키는 모터 구동 장치를 이용하였기 때문에, 단상 교류 전원(1)의 출력하는 전류가 평준화되는 것으로 되어, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을, 전원으로부터 공급되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 억제하면서 작게 할 수 있다. 이것에 의해 공기 조화기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 공기 조화기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

(실시예 10)

도 13은 본 발명의 실시예 10에 따른 냉장고를 설명하는 블록도이다.

이 실시예 10의 냉장고(260)는, 압축기(260a), 모터 구동 장치(260b), 응축기(261), 냉장실 증발기(262), 및 조절 장치(263)로 구성되어 있다.

여기서, 압축기(260a), 응축기(261), 조절 장치(263), 및 냉장실 증발기(262)는, 냉매 순환 경로를 형성하는 것이며, 모터 구동 장치(260b)는, 전압원(1)을 입력으로 하여, 상기 압축기(260a)의 구동원인 모터를 구동하는 것이다. 또, 상기 전압원(1), 압축기(260a)의 모터 및 모터 구동 장치(260b)는 각각, 상기 실시예 1의 단상 교류 전원(1), 모터(2) 및 모터 구동 장치(100a)와 동일한 것이다.

조절 장치(263)는, 상기 실시예 9의 공기 조화기(250)의 조임 장치(253)와 마찬가지로, 냉매가 냉매 순환 경로를 순환하고 있는 상태에서, 응축기(261)로부터 송출된 액체 냉매의 유량을 조절하여 해당 액체 냉매를 팽창시킴과 동시에, 냉장실 증발기(262)에, 필요로 하는 양의 냉매를 과부족 없이 공급하는 것이다.

응축기(261)는, 내부를 흐르는 고온 고압의 냉매 가스를 응축시켜, 냉매의 열을 외기에 방출하는 것이다. 상기 응축기(261)에 들어온 냉매 가스는, 외기에 의해 열을 빼앗겨 서서히 감소하여 변하고, 응축기의 출구 부근에서는 고압의 액체 냉매로 된다.

냉장실 증발기(262)는, 저온의 냉매액을 증발시켜 냉장고 내의 냉각을 행하는 것이다. 이 냉장실 증발기(262)는, 열 교환의 효율을 높이기 위한 송풍기(262a)와, 냉장고 내의 온도를 검출하는 온도 센서(262b)를 갖고 있다.

그리고, 이 냉장고(260)에서는 냉장고의 운전 상태, 즉 냉장고에 대해 설정된 목표 온도, 및 냉장고 내의 온도에 근거하여 지령 회전수가 설정되어, 모터 구동 장치(260b)는, 실시예 1과 마찬가지로 해당 설정된 지령 회전수에 근거하여, 압축기(260a)의 모터의 회전수를 제어한다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예(10)의 냉장고(260)에서는, 모터 구동 장치(260b)로부터 압축기(260a)의 모터에 구동 전압 Vd가 인가되면, 압축기(260a)가 구동하여 냉매 순환 경로 내에서 냉매가 화살표 C의 방향으로 순환하여, 응축기(261) 및 냉장실 증발기(262)에서 열 교환이 행해진다. 이것에 의해, 냉장고 내가 냉각된다.

즉, 응축기(261)에서 액체 상태된 냉매는, 조절 장치(263)에서 그 유량이 조절되는 것에 의해 팽창하여, 저온의 냉매액으로 된다. 그리고, 냉장실 증발기(262)에 저온의 액체 냉매가 들어오면, 냉장실 증발기(262)에서는, 저온의 냉매액이 증발하여, 냉장고 내의 냉각이 행해진다. 이 때, 냉장실 증발기(262)에는, 송풍기(262a)에 의해 강제적으로 냉장실 내의 공기가 들어오고 있고, 냉장실 증발기(262)에서는, 효율적으로 열 교환이 행해진다.

또한, 이 실시예 10의 냉장고(260)에서는, 상기 냉장고(260)에 대해 설정된 목표 온도 및 냉장고 내의 실온에 따라서 지령 회전수가 설정되고, 상기 모터 구동 장치(260b)는, 실시예 1과 마찬가지로, 해당 설정된 지령 회전수에 근거하여 압축기(260a)의 모터의 회전수를 제어한다. 이것에 의해, 냉장고(260)에서는, 냉장고 내의 온도가 목표 온도에 유지된다.

이와 같이 본 실시예 10의 냉장고(260)에서는, 압축기(260a)의 동력원인 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서, 실시예 1과 마찬가지로, 모터에 공급하는 전류를, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간에서 감소시키고, 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간에서 증가시키는 모터 구동 장치를 이용하였기 때문에, 단상 교류 전원(1)의 출력하는 전류가 평준화되는 것으로 되어, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을, 전원으로부터 공급되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 억제하면서 작게 할 수 있다. 이것에 의해 냉장고에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 냉장고를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

(실시예 11)

도 14는 본 발명의 실시예 11에 따른 전기 세탁기를 설명하는 블록도이다.

이 실시예 11의 전기 세탁기(270)는, 세탁기 외부 프레임(271)을 갖고, 상기 세탁기 외부 프레임(271) 내에는 외조(273)가 서스펜션 바(272)에 의해 매달아져 있다. 해당 외부 프레임(273) 내에는, 회전 자유롭게 세탁 겸 탈수조(274)가 설치되고, 상기 세탁 겸 탈수조(274)의 바닥부에는, 교반 날개(275)가 회전 자유롭게 부착되어 있다.

상기 세탁기 외부 프레임(271) 내의, 외부 프레임(273) 하측의 공간에는, 세탁 겸 탈수조(24) 및 교반 날개(275)를 회전시키는 모터(276)가 배치되고, 또한, 세탁기 외부 프레임(271)에는, 외부의 전압원(1)을 입력으로 하여, 상기 모터(276)를 구동하는 모터 구동 장치(277)가 부착되어 있다.

여기서, 상기 전압원(1), 모터(276), 및 모터 구동 장치(277)는 각각, 실시예 1의 단상 교류 전원(1), 모터(2), 및 모터 구동 장치(100a)와 동일한 것으로, 상기 모터 구동 장치(277)에는, 전기 세탁기(270)의 동작을 제어하는 마이크로컴퓨터(도시하지 않음)로부터, 사용자의 조작에 따른 지령 회전수를 나타내는 회전수 지령이 입력된다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예(11)의 전기 세탁기(270)에서는, 사용자가 소정의 조작을 행하면, 마이크로컴퓨터로부터, 모터 구동 장치(277)에 회전수 지령이 입력되고, 모터 구동 장치(277)로부터 모터(276)에 구동 전압이 인가된다. 그러면, 모터(276)의 구동에 의해, 교반 날개(275) 또는 세탁 겸 탈수조(274)가 회전하여, 세탁 겸 탈수조(274) 내의 의복 등등의 세탁이나 탈수가 행해진다.

이 때, 이 실시예(11)의 전기 세탁기(270)에서는, 마이크로컴퓨터로부터의 회전수 지령이 나타내는 지령 회전수에 근거하여, 실시예 1과 마찬가지로, 모터 구동 장치(277)에 의해 모터의 회전수가 제어된다. 이것에 의해, 전기 세탁기(270)에서는, 세탁물의 양이나 오염에 따른 동작이 행해진다.

이와 같이 본 실시예(11)의 전기 세탁기(270)에서는, 동력원인 모터(276)를 구동하는 모터 구동 장치로서, 실시예 1과 마찬가지로, 모터에 공급하는 전류를, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간에서 감소시키고, 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간에서 증가시키는 모터 구동 장치를 이용하였기 때문에, 단상 교류 전원(1)의 출력하는 전류가 평준화되는 것으로 되어, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을 작게 할 수 있다. 이것에 의해 전기 세탁기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 전기 세탁기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

(실시예 12)

도 15는 본 발명의 실시예 12에 따른 송풍기를 설명하는 블록도이다.

이 실시예 12의 송풍기(280)는, 팬(281)과, 상기 팬(281)을 회전 구동하는 모터(282)와, 전압원(1)을 입력으로 하여, 상기 모터(282)를 구동하는 모터 구동 장치(283)를 갖고 있다.

여기서, 상기 전압원(1), 상기 모터(282), 및 모터 구동 장치(283)는 각각, 실시예 1의 단상 교류 전원(1), 모터(2) 및 모터 구동 장치(100a)와 동일한 것으로, 상기 모터 구동 장치(283)에는, 송풍기(280)의 동작을 제어하는 마이크로컴퓨터로부터, 사용자의 조작에 따른 지령 회전수를 나타내는 회전수 지령이 입력된다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예 12의 송풍기(280)에서는, 사용자가 소정의 조작을 행하면, 마이크로컴퓨터로부터, 모터 구동 장치(283)에 회전수 지령이 입력되어, 모터 구동 장치(283)로부터 모터(282)에 구동 전압이 인가된다. 그러면, 모터(282)의 구동에 의해 팬(281)이 회전하여, 송풍이 행해진다.

이 때, 이 실시예 12의 송풍기(280)에서는, 마이크로컴뷰터로부터의 회전수 지령에 근거하여, 실시예 1과 마찬가지로, 모터 구동 장치(283)에 의해 모터(282)의 출력이 제어된다. 이것에 의해, 송풍기(280)에서는, 세탁물의 양이나 오염에 따른 동작이 행해진다.

이와 같이 본 실시예 12의 송풍기(280)에서는, 동력원인 모터(282)를 구동하는 모터 구동 장치로서, 실시예 1과 마찬가지로, 모터에 공급하는 전류를, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간에서 감소시키고, 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간에서 증가시키는 모터 구동 장치를 이용하였기 때문에, 단상 교류 전원(1)의 출력하는 전류가 평준화되는 것으로 되고, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을 작게 할 수 있다. 이것에 의해 송풍기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 송풍기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

(실시예 13)

도 16은 본 발명의 실시예 13에 따른 전기 청소기를 설명하는 블록도이다.

이 실시예 13의 전기 청소기(290)는, 바닥면에 흡인구가 형성된 바닥용 흡입구(297)와, 공기를 흡인하는 청소기 본체(290a)와, 일단이 바닥용 흡입구(297)에, 타단이 청소기 본체에 접속된 흡진 호스(296)를 갖고 있다.

상기 청소기 본체(290a)는, 전면의 일부에 흡진 호스(296)의 타단이 개구한 집진실(295)과, 해당 집진실(295)의 배면측에 배치된 전동 송풍기(291)로 구성되어 있다.

전동 송풍기(291)는, 해당 집진실(295)의 배면에 대향하도록 배치된 팬(292)과, 해당 팬을 회전시키는 모터(293)와, 전압원(1)을 입력으로 하여, 해당 모터(293)를 구동하는 모터 구동 장치(294)로 구성되어, 팬(292)의 회전에 의해 상기 공기의 흡인이 행해지도록 송풍을 행하는 것이다.

여기서, 상기 전압원(1), 모터(293), 및 모터 구동 장치(294)는 각각, 실시예 1의 단상 교류 전원(1), 모터(2), 및 모터 구동 장치(100a)와 동일한 것이며, 상기 모터 구동 장치(294)에는, 전기 청소기(290)의 동작을 제어하는 마이크로컴퓨터로부터, 사용자의 조작에 따른 지령 회전수를 나타내는 회전수 지령이 입력된다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예 13의 전기 청소기(290)에서는, 사용자가 소정의 조작을 하면, 마이크로컴퓨터로부터, 모터 구동 장치(294)에 회전수 지령이 입력되어, 모터 구동 장치(294)로부터 모터(293)에 구동 전압이 인가된다. 그러면, 모터(293)의 구동에 의해 팬(292)이 회전하여, 청소기 본체(290a) 내에서 흡인력이 발생한다. 이 청소기 본체(290a)에서 발생한 흡인력은 호스(296)를 통해서 바닥용 흡입구(297)의 바닥면에 설치한 흡인구(도시하지 않음)에 작용하여, 바닥용 흡입구(297)의 흡인구로부터 피청소면의 진애가 흡인되어, 청소기 본체(290a)의 집진실(295)에 집진된다.

이 때, 이 실시예 13의 전기 청소기(290)에서는, 마이크로컴퓨터로부터의 회전수 지령에 근거하여, 실시예 1과 마찬가지로, 모터 구동 장치(294)에 의해 모터(293)의 회전수가 제어된다. 이것에 의해, 전기 청소기(290)에서는, 흡인력의 강도 조정이 행해진다.

이와 같이 본 실시예 13의 전기 청소기(290)에서는, 동력원인 모터(293)를 구동하는 모터 구동 장치로 하여, 실시예 1과 마찬가지로, 모터에 공급하는 전류를, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간에서 감소시키고, 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간에서 증가시키는 모터 구동 장치를 이용하였기 때문에, 단상 교류 전원(1)의 출력하는 전류가 평준화되는 것으로 되어, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을 작게 할 수 있다. 이것에 의해 전기 청소기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있수, 더 나아가 전기 청소기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

(실시예 14)

도 17은 본 발명의 실시예 14에 따른 전기 건조기를 설명하는 블록도이다.

이 실시예 14의 전기 건조기(360)는, 압축기(360a), 모터 구동 장치(360b), 응축기(361), 증발기(362), 및 조절 장치(363)로 구성되어 있다.

여기서, 압축기(360a), 응축기(361), 조절 장치(363), 및 증발기(362)는, 냉매 순환 경로를 형성하는 것이며, 모터 구동 장치(360b)는, 전압원(1)을 입력으로 하여, 상기 압축기(360a)의 구동원인 모터를 구동하는 것이다. 또, 상기 전압원(1), 압축기(360a)의 모터 및 모터 구동 장치(360b)는 각각, 상기 실시예 1의 단상 교류 전원(1), 모터(2) 및 모터 구동 장치(100a)와 동일한 것이다.

조절 장치(363)는, 상기 실시예 9의 공기 조화기(250)의 조절 장치(253)와 마찬가지로, 냉매가 냉매 순환 경로를 순환하고 있는 상태에서, 응축기(361)로부터 송출된 액체 냉매의 유량을 조절하여 해당 액체 냉매를 팽창시킴과 동시에, 증발기(362)에, 필요로 하는 양의 냉매를 과부족 없이 공급하는 것이다.

응축기(361)는, 내부를 흐르는 고온 고압의 냉매 가스를 응축시켜, 냉매의 열을 외기에 방출하는 것이다. 해당 응축기(361)에 들어온 냉매 가스는, 외기에 의해 열을 빼앗겨 서서히 액화하여, 응축기의 출구 부근에서는 고압의 액체 냉매로 된다.

증발기(362)는, 저온의 냉매액을 증발시켜 건조기 내의 제습을 행하는 것이 다. 이 증발기(362)는, 제습의 효율을 높이기 위한 송풍기(362a)를 갖고 있다.

그리고, 이 건조기(360)에서는, 모터 구동 장치(360b)는, 건조기의 운전 상태, 즉, 건조기에 대해 설정된 제습도, 및 건조기 내의 습도에 근거하여, 압축기(360a)의 모터 출력을 제어한다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

이 실시예 14의 전기 건조기(360)에서는, 모터 구동 장치(360b)로부터 압축기(360a)의 모터에 구동 전압 Vd가 인가되면, 압축기(360a)가 구동하여 냉매 순환 경로 내에서 냉매가 화살표 E의 방향으로 순환하여, 응축기(361) 및 증발기(362)에서 열 교환이 행해진다. 이것에 의해, 건조기 내의 제습이 행해진다.

즉, 이 전기 건조기(360)에서는, 응축기(361)에서 액체 상태로 된 냉매는, 조절 장치(363)에서 그 유량이 조절되는 것에 의해 팽창하여, 저온의 냉매액으로 된다. 그리고, 증발기(362)에 저온의 액체 냉매가 들어오면, 증발기(362)에서는, 저온의 냉매액이 증발하여, 건조기 내의 제습이 행해진다. 구체적으로는, 건조기 내의 습기 공기가 그 노점 온도 이하까지 냉각되어, 수분이 응축물로서 제거된 공기가 재가열(재열)된다. 이 때, 증발기에는, 송풍기에 의해 강제적으로 건조기 내의 공기가 들어오고 있고, 증발기에서는, 효율적으로 열 교환이 행해져 제습된다.

이와 같이 본 실시예 14의 전기 건조기(360)에서는, 압축기(360a)의 동력원인 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서, 실시예 1과 마찬가지로, 모터에 공급하는 전류를, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간에서 감소시키고, 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간에서 증가시키는 모터 구동 장 치를 이용하였기 때문에, 단상 교류 전원(1)의 출력하는 전류가 평준화되는 것으로 되어, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을, 전원으로부터 공급되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 억제하면서 작게 할 수 있다. 이것에 의해 전기 건조기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 전기 건조기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

(실시예 15)

도 18은 본 발명의 실시예 15에 따른 열 펌프 급탕기를 설명하는 블록도이다.

이 실시예 15의 열 펌프 급탕기(380)는, 공급된 물을 가열하여 온수를 배출하는 냉동 사이클 장치(381a)와, 냉동 사이클 장치(381a)로부터 배출된 온수를 저축하는 저탕조(381b)와, 이들을 연결하는 수배관(386a, 386b, 387a, 및 387b)을 갖고 있다.

상기 냉동 사이클 장치(381a)는, 냉매 순환 경로를 형성하는 압축기(380a), 공기 열 교환기(382), 조절 장치(383), 및 수열 교환기(385)를 가짐과 동시에, 전압원(1)을 입력으로 하여, 상기 압축기(380a)의 모터를 구동하는 모터 구동 장치(380b)를 갖고 있다.

여기서, 상기 전압원(1), 압축기(380a)의 모터, 및 모터 구동 장치(380b)는, 각각 실시예 1의 단상 교류 전원(1), 모터(2), 및 모터 구동 장치(100a)와 동일한 것이다.

조절 장치(383)는, 상기 실시예 9의 공기 조화기(250)의 조임 장치(253)와 마찬가지로, 수열 교환기(385)로부터 공기 열 교환기(382)에 송출된 액체 냉매의 유량을 조절하여, 해당 액체 냉매를 팽창시키는 것이다.

수열 교환기(385)는, 냉동 사이클 장치(381a)에 공급된 물을 가열하는 응축기이며, 가열된 물의 온도를 검출하는 온도 센서(385a)를 갖고 있다. 공기 열 교환기(382)는, 주변 분위기로부터 열을 흡수하는 증발기이며, 열 교환의 능력을 높이기 위한 송풍기(382a)와, 해당 주변 온도를 검출하는 온도 센서(382b)를 갖고 있다.

또, 도면 중, (384)은, 상기 냉매를, 압축기(380a), 수열 교환기(385), 조절 장치(383), 및 공기 열 교환기(382)에 의해 형성되는 냉매 순환 경로에 따라 순환시키는 냉매 배관이다. 해당 냉매 배관(384)에는, 압축기(380a)로부터 토출된 냉매를, 수열 교환기(385) 및 조절 장치(383)를 바이패스하여 공기 열 교환기(382)에 공급하는 제상 바이패스관(384a)이 접속되어 있고, 해당 바이패스관(384a)의 일부에는 제상 바이패스 밸브(384b)가 마련되어 있다.

상기 저탕조(381b)는, 물 또는 온수를 저장하는 저탕 탱크(388)를 갖고 있다. 해당 저탕 탱크(388)의 수수구(388c1)에는, 해당 저탕 탱크(388)내로 물을 외부로부터 공급하는 급수 배관(388c)이 접속되고, 상기 저탕 탱크(388)의 탈출구(388d1)에는, 해당 저탕 탱크(388)로부터 욕조에 탕을 공급하는 욕조 급탕관(388d)이 접속되어 있다. 또한, 상기 저탕 탱크(388)의 수출입구(388a)에 는, 상기 탱크(388)에 저장된 온수를 외부에 공급하는 급탕관(389)이 접속되어 있다.

상기 저탕 탱크(388)와 냉동 사이클 장치(381a)의 수열 교환기(385)는, 배관(386a, 386b, 387a, 및 387b)에 의해 접속되어 있고, 저탕 탱크(388)와 수열 교환기(385) 사이에는 물의 순환로가 형성되어 있다.

여기서, 수배관(386b)은, 물을 저탕 탱크(388)로부터 수열 교환기(385)에 공급하는 배관이며, 그 일단은, 저탕 탱크(388)의 수출구(388b)에 접속되고, 타단은, 조인트 부분(387b1)을 통해서, 수열 교환기(385)의 입수측 배관(387b)에 접속되어 있다. 또한, 이 수배관(386b)의 일단측에는, 저탕 탱크(388) 내의 물 또는 온수를 배출하기 위한 배수 밸브(388b1)가 부착되어 있다. 상기 수배관(386a)은, 물을 수열 교환기(385)로부터 저탕 탱크(388)로 되돌리는 배관이며, 그 일단은, 저탕 탱크(388)의 수출입구(388a)에 접속되고, 타단은, 조인트 부분(387a1)을 통해서 수열 교환기(385)의 배출측 배관(387a)에 접속되어 있다.

그리고, 수열 교환기(385)의 입수측 배관(387b)의 일부에는, 상기 물 순환로 내에서 물을 순환시키는 펌프(387)가 마련되어 있다.

또한, 이 급탕기(380)에서는, 급탕기의 운전 상태, 즉 급탕기에 대해 설정된 온수의 목표 온도, 저탕조(381b)로부터 냉동 사이클 장치(381a)의 수열 교환기(385a)에 공급되는 물의 온도, 및 외부 기온에 근거하여, 압축기(380a)의 모터의 지령 회전수가 결정되고, 모터 구동 장치(380b)는, 지령 회전수에 근거하여 압축기(380a)의 모터에 요구되는 모터 출력을 결정한다.

다음으로 동작에 관해서 설명한다.

압축기(380a)의 모터에 모터 구동 장치(380b)로부터 구동 전압 Vd가 인가되어, 압축기(380a)가 구동하면, 압축기(380a)에 의해 압축된 고온 냉매는, 화살표 F가 나타내는 방향으로 순환하여, 즉 냉매 배관(384)을 통해서, 수열 교환기(385)에 공급된다. 또한, 물 순환로의 펌프(387)가 구동하면, 저탕 탱크(388)로부터 물이 수열 교환기(385)에 공급된다.

그러면, 수열 교환기(385)에서는, 냉매와 저탕 탱크(388)로부터 공급된 물과의 사이에서 열 교환이 행해져, 열이 냉매로부터 물로 이동한다. 즉, 공급된 물이 가열되어, 가열된 물은, 저탕 탱크(388)에 공급된다. 이 때, 가열된 물의 온도는 응축 온도 센서(385a)에서 감시되어 있다.

또한, 수열 교환기(385)에서는, 냉매는 상기 열 교환에 의해 응축하여, 응축한 액체 냉매는, 그 유량이 조절 장치(383)에 의해 조절되는 것에 의해 팽창하여, 공기 열 교환기(382)에 들어온다. 이 급탕기(380)에서는, 해당 공기 열 교환기(382)는, 증발기로서 동작한다. 즉, 해당 공기 열 교환기(382)는, 송풍기(382a)에 의해 들어온 외기로부터 열을 흡수하여, 저온의 냉매액을 증발시킨다. 이 때, 상기 공기 열 교환기(382)의 주변 분위기의 온도는 온도 센서(382b)에 의해 감시되어 있다.

또한, 냉동 사이클 장치(381a)에서는, 공기 열 교환기(382)에 서리가 부착된 경우에는, 제상 바이패스 밸브(384b)가 열리고, 고온의 냉매가 제습 바이패스로(384a)를 통해서 공기 열 교환기(382)에 공급된다. 이것에 의해 공기 열 교환기(382)의 제상이 행해진다.

한편, 저탕조(381b)에는, 냉동 사이클 장치(381a)의 수열 교환기(385)로부터 온수가 배관(387a 및 386a)을 통해서 공급되어, 공급된 온수가 저탕 탱크(388)에 저장된다. 저탕 탱크(388) 내의 온수는, 필요에 따라서, 급탕관(389)을 통해서 외부에 공급된다. 특히, 욕조에 급탕하는 경우에는, 저탕 탱크 내의 온수는 욕조용 급탕관(388d)을 통해서 욕조에 공급된다.

또한, 저탕 탱크(388) 내의 물 또는 온수의 저축량이 일정량 이하로 된 경우에는, 외부로부터 급수관(388c)을 통해서 물이 보급된다.

그리고, 이 실시예(10)의 급탕기(380)에서는, 모터 구동 장치(380b)에 의해, 상기 급탕기(380)에 대해 설정된 온수의 목표 온도, 수열 교환기(385a)에 공급되는 물의 온도, 및 외부 기온에 근거하여 모터의 지령 회전수가 결정되어, 실시예 1과 마찬가지로, 해당 지령 회전수에 근거하여, 모터 구동 장치(380b)에 의해 압축기(380a)의 모터의 회전수가 제어된다. 이것에 의해, 급탕기(380)에서는, 목표 온도의 온수 공급이 행해진다.

이와 같이 본 실시예 15의 열 펌프 급탕기(380)에서는, 압축기(380a)의 동력원인 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서, 실시예 1과 마찬가지로, 모터에 공급하는 전류를, 전원 전압 v가 제로로부터 피크로 변화되는 동작 구간에서 감소시키고, 전원 전압 v가 피크로부터 제로로 변화되는 동작 구간에서 증가시키는 모터 구동 장치를 이용하였기 때문에, 단상 교류 전원(1)의 출력하는 전류가 평준화되는 것으로 되어, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을, 전원으로부터 공급 되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 억제하면서 작게 할 수 있다. 이것에 의해 열 펌프 급탕기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 열 펌프 급탕기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

또, 상기 실시예 9 내지 15에서는, 동력원인 모터를 구동하는 모터 구동 장치는, 실시예 1의 모터 구동 장치와 동일한 것으로 하고 있지만, 실시예 9 내지 15의 기기의 모터 구동 장치는, 실시예 2 내지 8 중 어느 하나의 모터 구동 장치와 동일한 것이어도 좋다.

(산업상 이용 가능성)

본 발명에 따른 모터 구동 장치는, 모터의 구동 전류의 파형을 변조하거나, 모터에 출력하는 구동 전압의 진각 조정을 행하거나 하는 일없이, 입력 역률을 개선할 수 있는 것으로, 인덕션 모터, DC 브러시리스 모터, 리럭턴스 모터 등의 모터 구동 장치로서 매우 유용한 것이다.

본원 청구항 1의 발명에 의하면, 모터를 구동하는 모터 구동 장치에 있어서, 단상 교류 전원을 입력으로 하는 정류 회로와, 상기 정류 회로에 접속되어, 상기 모터에 전류 및 전압을 출력하는 인버터 회로와, 상기 모터가 구동되도록 상기 인버터 회로를 제어하는 인버터 제어부를 구비하며, 상기 인버터 제어부는, 상기 단 상 교류 전원의 전압을 추정하는 전원 전압 추정부를 갖고, 상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압에 따라서, 상기 인버터 회로가 출력하는 전류 또는 전압의 값을 변화시키는 것을 특징으로 하기 때문에, 인버터 회로의 출력인 모터의 구동 전류 또는 구동 전압의 제어에 의해, 전원으로부터 공급되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 작게 억제하여, 회로 구성 상 필요하게 되는 리액턴스, 특히 용량 리액턴스를 작게 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을, 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압에 따라서 변화시키기 때문에, 모터 구동 전류를 교류 전원의 출력 파형에 의해 변조하는 종래의 역률 개선 방법(제 1 종래 기술)과 비교하면, 모터의 구동 전류 또는 구동 전류의 제어를 간단한 구성에 의해 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 추정한 전원 전압에 따라서 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압을 제어하기 때문에, 인버터 회로의 제어는, 모터의 유기 전압에 따라서 모터의 구동 전압의 위상을 제어하는 종래의 역률 개선 방법(제 2 종래 기술)과는 달리, 모터로부터 인버터 회로로의 회생 전류가 고려된 것으로 되어, 회생 전류의 발생에 의한 모터 구동 효율의 저하나 입력 역률의 열화를 회피할 수 있다.

이 결과, 간단한 회로 구성에 의해, 모터 구동 효율을 높게 유지하면서 역률의 저하를 효과적으로 억제할 수 있는, IEC 고조파 규제를 만족한 모터 구동 장치를 얻을 수 있다.

본원 청구항 2의 발명에 의하면, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 인버터 제어부는, 상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압이 제로 전압으로부터 피크 전압으로 이행하고 있을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 작게 하는 제 1 제어와, 상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압이 피크 전압으로부터 제로 전압으로 이행하고 있을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 크게 하는 제 2 제어 중의 적어도 한쪽의 제어를 행하는 것을 특징으로 하기 때문에, 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 제어는 오픈 루프 제어로 되어, 안정하고 또한 응답성 좋게 실시되는 것으로 된다.

본원 청구항 3의 발명에 의하면, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 전원 전압 추정부는, 상기 단상 교류 전원의 제로 크로스 타이밍을 검출하는 제로 크로스 검출부를 갖고, 상기 제로 크로스 검출부가 검출한 제로 크로스 타이밍으로부터 상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는 것을 특징으로 하기 때문에, 전원 전압의 모니터 신호를 AD 변환하는 AD 변환기 등이라고 하는 고가의 부품을 이용하는 일없이, 용이하게 단상 교류 전원의 전압 파형을 추정할 수 있는 효과가 있다.

본원 청구항 4의 발명에 의하면, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 인버터 제어부는, 상기 인버터 회로에 입력되는 전압을 검출하는 인버터 입력 전압 검출부를 갖고, 상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압의 절대값과, 상기 인버터 입력 전압 검출부가 검출한 인버터 입력 전압을 비교하여, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 높을 때, 상기 인버터의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 크게 하는 제 1 제어와, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추 정된 전원 전압의 절대값보다 낮을 때, 상기 인버터의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 작게 하는 제 2 제어 중의 적어도 한쪽의 제어를 행하는 것을 특징으로 하기 때문에, 인버터 회로의 피드백 제어에 의해, 인버터 입력 전압이 단상 교류 전원의 전압의 절대값과 거의 동등하게 되어, 단상 교류 전원으로부터 인버터 회로에 유입하는 전류의 통전 폭이 넓어지는 것으로 된다. 이 결과, 온도 변화 등의 외란에 의한 모터 구동 전류의 변동이 생기더라도, 모터 구동 효율을 높게 유지하면서 입력 역률의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.

본원 청구항 5의 발명에 의하면, 청구항 4 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 모터는, DC 브러시리스 모터이며, 상기 제 1 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 높을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 위상을 빠르게 하는 제어이며, 상기 제 2 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 낮을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 위상을 늦추는 제어인 것을 특징으로 하기 때문에, 인버터 회로의 출력인 모터 구동 전류 또는 모터 구동 전압의 제어에 의해, 전원으로부터 공급되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 작게 억제할 수 있고, 특히, DC 브러시리스 모터로부터의 회생 전류를 감소시키고, 모터의 구동 효율을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 간단한 회로 구성에 의해, 모터 구동 효율을 높게 유지하면서 역률의 저하를 효과적으로 억제할 수 있는, DC 브러시리스 모터에 적합한 IEC 고조파 규제를 만족하는 모터 구동 장치를 얻을 수 있다.

본원 청구항 6의 발명에 의하면, 청구항 4 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 모터는, 인덕션 모터이며, 상기 제 1 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 높을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 각속도를 작게 하는 제어이며, 상기 제 2 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 낮을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 각속도를 크게 하는 제어인 것을 특징으로 하기 때문에, 인버터 회로의 출력인 모터 구동 전류 또는 모터 구동 전압의 제어에 의해, 전원으로부터 공급되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 작게 억제할 수 있고, 특히, 인덕션 모터로부터의 회생 전류를 감소시켜, 모터의 구동 효율을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 간단한 회로 구성에 의해, 모터 구동 효율을 높게 유지하면서 역률의 저하를 효과적으로 억제할 수 있는, 인덕션 모터에 적합한 IEC 고조파 규제를 만족하는 모터 구동 장치를 얻을 수 있다.

본원 청구항 7의 발명에 의하면, 청구항 4 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 전원 전압 추정부는, 상기 인버터 입력 전압 검출부가 검출한 인버터 입력 전압에 근거하여, 인버터 입력 전압이 최대값을 취하는 타이밍을 검출하는 타이밍 검출부를 갖고, 상기 타이밍 검출부가 검출한 타이밍과, 그 때의 상기 인버터 입력 전압 검출부로부터의 검출 출력인 인버터 입력 전압값으로부터 상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는 것을 특징으로 하기 때문에, 전원 전압의 모니터를 행하는 회로는 불필요하게 되고, 부품 점수가 적은 회로 구성에 의해, 용이하게 단상 교류 전원의 전압 파형을 추정할 수 있는 효과가 있다.

본원 청구항 8의 발명에 의하면, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 정류 회로는, 상기 모터로부터의 회생 전류를 충전하는 콘덴서를 갖는 것을 특징으로 하기 때문에, 모터의 정지 시나 인버터 회로의 스위칭 동작이 정지하였을 때에 발생하는 인버터 입력 전압의 상승을 억제할 수 있고, 소자 등의 파괴를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본원 청구항 9의 발명에 의하면, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 정류 회로는, 상기 인버터 회로에서 발생한 노이즈를 차단하는 인덕터를 갖는 것을 특징으로 하기 때문에, 단상 교류 전원에 발생하는 스위칭 노이즈를 저감하여, 입력 역률 및 전류 파형을 보다 개선한 모터 구동 장치를 얻을 수 있다.

본원 청구항 10의 발명에 의하면, 동력을 발생하는 모터와, 해당 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 압축기로서, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하기 때문에, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을, 전원으로부터 공급되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 억제하면서 작게 할 수 있다. 이에 의해 압축기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 압축기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

본원 청구항 11의 발명에 의하면, 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 공기 조화기로서, 상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하며, 해당 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하기 때문에, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을, 전원으로부터 공급되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 억제하면서 작게 할 수 있다. 이 에 의해 공기 조화기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 공기 조화기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

본원 청구항 12의 발명에 의하면, 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 냉장고로서, 상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하며, 해당 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하기 때문에, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을, 전원으로부터 공급되는 전류의 파형 왜곡에 의한 역률의 저하를 억제하면서 작게 할 수 있다. 이에 의해 냉장고에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 냉장고를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

본원 청구항 13의 발명에 의하면, 동력을 발생하는 모터와, 해당 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 전기 세탁기로서, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하기 때문에, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을 자게 할 수 있다. 이것에 위해 전기 세탁기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 전기 세탁기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

본원 청구항 14의 발명에 의하면, 동력을 발생하는 모터와, 해당 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 송풍기로서, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기 재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하기 때문에, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을 작게 할 수 있다. 이에 의해 송풍기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 송풍기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

본원 청구항 15의 발명에 의하면, 동력을 발생하는 모터와, 해당 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 전기 청소기로서, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하기 때문에, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을 작게 할 수 있다. 이에 의해 전기 청소기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 전기 세탁기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

본원 청구항 16의 발명에 의하면, 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 전기 건조기로서, 상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하며, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하기 때문에, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을 작게 할 수 있다. 이에 의해 전기 건조기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 전기 건조기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

본원 청구항 17의 발명에 의하면, 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 열 펌프 급탕기로서, 상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비 하며, 상기 모터 구동 장치는, 청구항 1 기재의 모터 구동 장치인 것을 특징으로 하기 때문에, 모터 구동 장치에 있어서의 콘덴서나 인덕터의 값을 작게 할 수 있다. 이에 의해 열 펌프 급탕기에 있어서의 모터 구동 장치를, 입력 역률의 제약이나 IEC 고주파 규제를 만족하면서 소형화, 경량화할 수 있고, 더 나아가 열 펌프 급탕기를, 설계의 자유도가 높고, 저렴한 것으로 할 수 있다.

Claims (17)

1. 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서,

   단상 교류 전원을 입력으로 하는 정류 회로와,

   상기 정류 회로에 접속되고, 상기 모터로 전류 및 전압을 출력하는 인버터 회로와,

   상기 모터가 구동되도록 상기 인버터 회로를 제어하는 인버터 제어부

   를 구비하며,

   상기 인버터 제어부는,

   상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는 전원 전압 추정부를 갖고,

   상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압에 따라서, 상기 인버터 회로가 출력하는 전류 또는 전압의 값을 변화시키며,

   상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압이 제로 전압으로부터 피크 전압으로 이행하고 있을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 작게 하는 제 1 제어와, 상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압이 피크 전압으로부터 제로 전압으로 이행하고 있을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 크게 하는 제 2 제어 중의 적어도 한쪽의 제어를 행하는

   것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
2. 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서,

   단상 교류 전원을 입력으로 하는 정류 회로와,

   상기 정류 회로에 접속되고, 상기 모터로 전류 및 전압을 출력하는 인버터 회로와,

   상기 모터가 구동되도록 상기 인버터 회로를 제어하는 인버터 제어부

   를 구비하며,

   상기 인버터 제어부는,

   상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는 전원 전압 추정부를 갖고,

   상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압에 따라서, 상기 인버터 회로가 출력하는 전류 또는 전압의 값을 변화시키며,

   상기 인버터 회로에 입력되는 전압을 검출하는 인버터 입력 전압 검출부를 갖고,

   상기 전원 전압 추정부가 추정한 전원 전압의 절대값과, 상기 인버터 입력 전압 검출부가 검출한 인버터 입력 전압을 비교하여, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 높을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 크게 하는 제 1 제어와, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 낮을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 값을 작게 하는 제 2 제어 중의 적어도 한쪽의 제어를 행하는

   것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 전원 전압 추정부는,

   상기 단상 교류 전원의 제로 크로스 타이밍을 검출하는 제로 크로스 검출부를 갖고,

   상기 제로 크로스 검출부가 검출한 제로 크로스 타이밍으로부터 상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는

   것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
4. 삭제
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 모터는 DC 브러시리스 모터이며,

   상기 제 1 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 높을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 위상을 앞서게 하는 제어이며,

   상기 제 2 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 낮을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 위상을 지연시키는 제어인

   것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 모터는 인덕션 모터이며,

   상기 제 1 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 높을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 각속도를 작게 하는 제어이며,

   상기 제 2 제어는, 상기 인버터 입력 전압이 상기 추정된 전원 전압의 절대값보다 낮을 때, 상기 인버터 회로의 출력 전류 또는 출력 전압의 각속도를 크게 하는 제어인

   것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 전원 전압 추정부는, 상기 인버터 입력 전압 검출부가 검출한 인버터 입력 전압에 근거하여, 인버터 입력 전압이 최대값을 취하는 타이밍을 검출하는 타이밍 검출부를 갖고,

   상기 타이밍 검출부가 검출한 타이밍과, 그 때의 상기 인버터 입력 전압 검출부로부터의 검출 출력인 인버터 입력 전압값으로부터 상기 단상 교류 전원의 전압을 추정하는

   것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 정류 회로는 상기 모터로부터의 회생 전류를 충전하는 콘덴서를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 정류 회로는 상기 인버터 회로에서 발생한 노이즈를 차단하는 인덕터를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
10. 동력을 발생하는 모터와, 그 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 압축기로서,

    상기 모터 구동 장치는 청구항 1 또는 2에 기재된 모터 구동 장치인

    것을 특징으로 하는 압축기.
11. 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 공기 조화기로서,

    상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하고,

    상기 모터 구동 장치는 청구항 1 또는 2에 기재된 모터 구동 장치인

    것을 특징으로 하는 공기 조화기.
12. 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 냉장고로서,

    상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하고,

    상기 모터 구동 장치는 청구항 1 또는 2에 기재된 모터 구동 장치인

    것을 특징으로 하는 냉장고.
13. 동력을 발생하는 모터와, 그 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 전기 세탁기로서,

    상기 모터 구동 장치는 청구항 1 또는 2에 기재된 모터 구동 장치인

    것을 특징으로 하는 전기 세탁기.
14. 동력을 발생하는 모터와, 그 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 송풍기로서,

    상기 모터 구동 장치는 청구항 1 또는 2에 기재된 모터 구동 장치인

    것을 특징으로 하는 송풍기.
15. 동력을 발생하는 모터와, 그 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비한 전기 청소기로서,

    상기 모터 구동 장치는 청구항 1 또는 2에 기재된 모터 구동 장치인

    것을 특징으로 하는 전기 청소기.
16. 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 전기 건조기로서,

    상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하고,

    상기 모터 구동 장치는 청구항 1 또는 2에 기재된 모터 구동 장치인

    것을 특징으로 하는 전기 건조기.
17. 동력을 발생하는 모터를 갖는 압축기를 구비한 열 펌프 급탕기로서,

    상기 압축기의 모터를 구동하는 모터 구동 장치를 구비하고,

    상기 모터 구동 장치는 청구항 1 또는 2에 기재된 모터 구동 장치인

    것을 특징으로 하는 열 펌프 급탕기.

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