KR0133342Y1

KR0133342Y1 - 공기조화기의 직류전력 제어회로

Info

Publication number: KR0133342Y1
Application number: KR2019930023482U
Authority: KR
Inventors: 안정훈
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1993-11-10
Filing date: 1993-11-10
Publication date: 1999-05-15
Also published as: KR950014961U

Abstract

본 고안은 공기조화기의 직류전력 제어회로에 관한 것으로, 상용전원(1)에 연결되어 상용전원을 정류하여 직류전력으로 변환하는 정류부(2)와, 변환된 직류전력을 평활하는 콘덴서(C1)와, 상기 콘덴서(C1)에 의해 평활되어 정전압의 직류전력을 가변전압, 가변주파수의 3상교류전원으로 변환하는 인버터부(3)와, 상기 인버터부(3)로부터 3상교류전원을 인가받는 압축기(4)를 구비한다. 또한, 본 고안은 태양광으로부터 일사량에 따라 직류전력을 출력하는 태양전지모듈(10)과, 상기 태양전지모듈(10)로부터 출력되는 직류전력의 전압값이 일정전압이상으로 입력될때 태양광으로부터 발생된 직류전력이 상기 인버터부(3)로 인가되도록 하는 인터페이스부(20)를 구비한다. 따라서, 본 고안은 상용전원과 태양광으로부터의 직류전력을 병행하여 사용할 수 있으며, 여름철과 같이 태양전지의 출력특성곡선이 양호한 경우에는 태양광으로부터 변환된 직류전력으로 공기조화기를 운전하므로서 전력소비를 절감하며, 외출시와 같이 공기조화기를 운전정지할 경우에는 스위치를 오프시켜 운용하는등 사용상의 편리를 제공하는 이점이 있다.

Description

공기조화기의 직류전력 제어회로

본 고안은 공기조화기의 직류전력 제어회로에 관한 것으로, 특히 인버터제어방식의 공기조화기에 적용하여 태양광으로부터의 직류전력을 우선적으로 사용하도록 하여 상용전원의 전력소비를 절감할 수 있도록 한 공기조화기의 직류전력 제어회로에 관한 것이다.

일반적으로 인버터제어방식의 공기조화기는 상용전원을 정류하여 직류전력으로 변환하고, 변환된 직류전력은 인버터회로에 의해 3상교류전력으로 변환하여 압축기를 운전하도록 되어 있다.

제1도는 종래의 인버터제어방식의 압축기 구동회로도로서, 상용전원(1)과 상용전원(1)에 연결되어 상용전원을 직류전력으로 변환하는 정류부(2)와, 정류부(2)에 연결되어 변환된 직류전력을 3상교류전원으로 변환하는 인버터부(3)와, 인버터부(3)에 연결되어 3상교류전원을 공급받아 구동하는 압축기(4)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 공기조화기는 상용전원(1)을 1차로 정류부(2)에서 정류하여 직류전력으로 변환하고, 이 직류전력은 콘덴서(C1)에 의해 2차로 평활되고, 평활된 정전압의 직류전력은 인버터부(3)에 의해 3상교류전원으로 변환하여 압축기(4)에 공급한다.

인버터제어부(3)는 통상 3쌍을 이루는 6개의 트랜지스터로 구성되는데, 각쌍의 트랜지스터는 120°의 위상차를 갖는 3상교류전원을 공급하게 되는데 1상분의 교류전원은 콘덴서(C1)의 양단에 병렬로 연결되는 각 쌍의 트랜지스터들이 온/오프하는 스위칭동작에 의해 만들어지게 된다.

이때, 트랜지스터의 스위칭동작에 의해 만들어진 펄스폭변조신호(pulse width modulation; PWM)t는 제3도와 같이 나타낼 수 있는데, 공기조화에 필요한 냉방 또는 난방능력에 대응하여 펄스폭변조신호를 변화하게 되면 점선과 같이 가변전압과 가변주파수의 의사정현파신호가 압축기(4)의 회전수를 가변시키게 된다.

이와 같이 나머지 2상분에 대해서도 제3도의 의사정현파신호가 서로 120°의 위상차를 가지고 전술한 동작과 동일하게 만들어져 압축기(4)의 회전수를 제어하게 된다.

이와 같은 종래의 인버터제어방식으로 압축기(4)를 제어하면 단순하게 압축기(4)를 온/오프 제어하는 방식에 비하여 상용전원의 전력소모를 줄일 수 있는 장점이 있으나, 실제로는 장시간(일예로 1년이상)에 걸쳐 사용할 경우에 한하여 전체적인 전력절감의 효과를 기대할 수 있어서 여름철과 같이 전력수요가 많은 전력집중시기에는 만족할 만큼 전력절감을 할 수 없는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 상용전원과 태양광으로부터의 직류전력을 병행하여 사용하고 상용전원 보다 태양광으로부터 변환된 직류전력을 우선적으로 사용하므로써 상용전원의 전력소모를 절감할 수 있도록 한 공기조화기의 직류전력 제어회로를 제공하는데 있다.

제1도는 종래의 인버터제어방식의 압축기 구동회로도.

제2도는 본 고안에 따른 공기조화기의 직류전력 제어회로도.

제3도는 본 고안의 인버터부에서 발생된 펄스폭변조신호에 따른 의사정현파신호 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상용전원 2 : 정류부

3 : 인버터부 4 : 압축기

10 : 태양전지모듈 20 : 인터페이스부

22 : 전압검출부 23 : 비교부

24 : 제어부 25 : 전력변환부

26 : 출력정류부 20 : 방전부

상기와 같은 본 고안의 목적은 상용전원에 연결되어 상용전원을 정류하여 직류전력으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부에서 변환된 직류전력을 평활하는 제1콘덴서와, 상기 제1콘덴서에 의해 평활되어 정전압의 직류전력을 가변전압, 가변주파수의 3상교류전원으로 변환하는 인버터부와, 상기 인버터부로부터 3상교류전원을 인가받는 압축기를 구비하는 공기조화기에 있어서, 태양광으로부터 일사량에 따라 직류전력을 출력하는 태양전지모듈; 상기 태양전지모듈로부터 출력되는 직류전력의 전자파잡음을 제거하기 위해 필터링하는 입력필터부와, 상기 입력필터부에 의해 필터링된 직류전력을 평활하는 제2콘덴서와, 상기 제2콘덴서에 의해 평활된 직류전력의 전압을 검출하는 전압검출부와, 상기 전압검출부에 의해 검출된 전압을 일단을 통해 입력받고 사전 설정된 기준전압을 타단을 통해 입력받아 두 전압을 비교하는 비교부와, 상기 비교부의 비교결과에 따라 상기 제2콘덴서에 의해 평활된 직류전력을 변환하는 동작을 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 콘덴서에 의하여 평활된 직류전력을 상기 상용전원으로부터 변환된 직류전력보다 높은 직류전력으로 변환하는 전력변환부와, 상기 전력변환부에 의해 변환된 직류전력을 정전압으로 정류하여 상기 인버터부에 인가하는 출력정류부로 이루어진 인터페이스부; 상기 태양전지모듈로부터 출력되는 직류전력을 상기 인터페이스부로 공급 또는 차단할 수 있도록 상기 태양전지모듈과 상기 인터페이스부에 연결된 제1및 제2스위치; 상기 태양전지모듈과 상기 인터페이스부의 오점속시 회로를 보호할 수 있도록 상기 제2스위치와 상기 인터페이스부의 접속점에 연결된 다이오드; 상기 제1및 제2스위치가 모두 오프될때 온상태로 접속되도록 상기 제1스위치와 상기 인터페이스부의 접속점에 연결된 제3스위치; 및 상기 인터페이스부에 잔류하는 전력을 방전시킬 수 있도록 상기 제3스위치에 연결된 방전부에 의하여 달성된다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 고안은 일사량에 따른 태양전지의 출력특성곡선이 여름철 전력사용집중시의 부하곡선과 유사한 점에 착안하여 태양광으로부터 직류전력을 얻고자 하는데 주안점이 있다.

즉, 본 고안은 일사량이 한낮으로 갈수록 증가함에 따라 태양전지로부터 얻어지는 직류전력도 증가하므로 여름철과 같이 냉방등의 요구가 많은 한낮에 효율적으로 전력소모를 절감할 수 있다.

본 고안에 의하면 태양광으로부터 발생된 직류전력 만큼 상사용전원의 전력소비를 절감할 수 있고, 전력사용이 많은 성수기에 전력최대치를 억제할 수 있다.

제2도는 본 고안에 따른 공기조화기의 직류전력 제어회로도로서, 종래와 동일구성요소에 대해 동일 부호를 부여한다. 도시한 바와 같이, 상용전원(1)에 연결되어 상용전원을 정류하여 직류전력으로 변환하는 정류부(2)와, 변환된 직류전력을 평활하는 콘덴서(C1)와, 상기 콘덴서(C1)에 의해 평활되어 정전압의 직류전력을 가변전압, 가변주파수의 3상교류전원으로 변환하는 인버터부(3)와, 상기 인버터부(3)로부터 3상교류전원을 인가받는 압축기(4)를 구비한다.

또한, 본 고안은 태양광으로부터 일사량에 따라 직류전력을 출력하는 태양전지모듈(10)과, 상기 태양전지모듈(10)로부터 출력되는 직류전력의 전압값이 일정전압이상으로 입력될때 태양광으로부터 발생된 직류전력이 상기 인버터부(3)로 인가되도록 하는 인터페이스부(20)를 구비한다.

상기 태양전지모듈(10)과 상기 인터페이스부(20) 사이에는 스위치(SW1)(SW2)가 연결되어 상기 태양전지모듈(10)과 상기 인터페이스부(20)를 연결하거나 차단하여 태양광으로부터 변환된 직류전력을 공급 또는 차단하게 된다. 상기 스위치(SW2)와 인터페이스부(20)의 접속점에는 다이오드(D1)가 연결된다. 상기 다이오드(D1)은 상기 태양전지모듈(10)과 상기 인터페이스부(20)의 오점속시 회로를 보호하게 된다. 상기 스위치(SW1)와 상기 인터페이스부(20)의 접속점에는 스위치(SW3)가 접속된다. 상기 스위치(SW3)는 상기 스위치(SW2)(SW2)가 모두 오프될때 온상태로 접속되어 방전부(30)로 연결된다. 상기 방전부(30)는 상기 스위치(SW3)가 온상태로 접속될때 상기 인터페이스부(20)에 잔류하는 전력을 방전시킨다.

상기 인터페이스부(20)는 상기 태양전지모듈(10)로부터 출력되는 직류전력의 전자파잡음을 제거하기 위해 필터링하는 입력필터부(21)와, 상기 입력필터부(21)에 의해 필터링된 직류전력을 평활하는 콘덴서(C2)와, 상기 콘덴서(C2)에 의해 평활된 직류전력의 전압을 검출하는 전압검출부(22)와, 상기 전압검출부(22)에 의해 검출된 전압을 일단을 통해 입력받고 사전 설정된 기준전압(Vref)을 타단을 통해 입력받아 두 전압을 비교하는 비교부(23)와, 상기 비교부(23)의 비교결과에 따라 상기 콘덴서(C2)에 의해 평활된 직류전력을 변환하는 동작을 제어하는 제어부(24)와, 상기 제어부(24)의 제어신호에 따라 상기 콘덴서(C2)에 의하여 평활된 직류전력을 상기 상용전원(1)으로부터 변환된 직류전력 보다 높은 직류전력으로 변환하는 전력변환부(25)와, 상기 전력변환부(25)에 의해 변환된 직류전력을 정전압으로 정류하여 상기 인버터부(3)에 인가하는 출력정류부(26)로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 공기조화기의 직류전력 제어회로의 동작을 설명한다.

공기조화기의 동작이 개시될때 상기 스위치(SW1)(SW2)는 온상태로 접속되고, 스위치(SW3)은 오프상태가 됨에 따라 상기 태양전지모듈(10)로부터 출력되는 직류전력은 상기 입력필터부(21)에 인가된다. 상기 입력필터부(21)는 입력받는 직류전력에 포함된 전자파잡음을 제거하여 출력한다. 상기 콘덴서(C2)는 전자파잡음이 제거된 직류전력을 평활하여 상기 전압검출부(22)로 출력한다. 상기 전압검출부(22)는 평활된 직류전력의 전압을 검출하여 상기 비교부(23)로 출력한다. 상기 비교부(23)는 상기 전압검출부(23)에 의해 검출된 전압과 사전 설정된 기준전압(Vref)을 비교하여 그 비교결과에 따른 신호를 상기 제어부(24)로 출력한다. 상기 제어부(24)는 상기 비교부(23)로부터 입력되는 신호에 따라 검출된 전압이 기준전압(Vref)보다 큰지를 판단하고 검출된 전압이 기준전압(Vref) 보다 큰 경우에 상기 인버터부(3)에 태양광으로부터 변환된 직류전력을 인가하도록 제어한다. 이를 구체적으로 설명한다.

상기 제어부(24)는 검출된 전압이 기준전압(Vref) 이하일 경우에는 상기 전력변환부(25)로 동작정지신호를 출력한다. 상기 전력변환부(25)는 상기 제어부(24)로부터 동작정지신호가 입력되면 상기 콘덴서(C2)에 의해 평활된 직류전력을 변환하지 않는다. 반면에, 상기 제어부(24)는 검출된 전압이 기준전압(Vref) 보다 큰 경우에는 상기 전력변환부(25)로 동작신호를 출력한다. 상기 전력변환부(25)는 상기 제어부(24)로부터 동작신호가 입력되면 상기 콘덴서(C2)에 의해 평활된 직류전력을 상기 상용전원(1)으로부터 변환된 직류전력 보다 높은 직류전력으로 변환하여 상기 출력정류부(26)로 출력한다. 상기 출력정류부(26)는 상기 전력변환부(25)에 의해 변환된 직류전력을 정류하여 정전압의 직류전력을 상기 인버터부(3)에 인가한다. 이때, 상기 인버터부(3)는 상기 정류부(2)에 의해 변환된 직류전력 보다 높은 상기 출력정류부(26)로부터의 직류전력을 우선적으로 사용하여 상기 압축기(4)에 3상의 교류전력을 인가하게 된다.

따라서, 상기 인버터부(3)가 상기 출력정류부(26)로부터 인가받는 직류전력을 사용하는 만큼 상기 상용전원(1)을 이용한 전력소비를 절감할 수 있게 된다.

또한, 상기 제어부(24)는 상기 정류부(2)로부터 인가되는 전압에 따라 정전 또는 이상상태를 감지하고, 감지된 경우에는 상기 전력변환부(25)로 동작정지신호를 출력하게 된다.

한편, 공기조화기를 수리하거나 외출시에는 상기 스위치(SW1)(SW2)를 모두 오프시켜서 상기 태양전지모듈(10)과 상기 인터페이스부(20)를 분리시킨다. 이때, 스위치(SW3)는 온상태로 접속되어 상기 방전부(30)를 통하여 상기 인터페이스부(20)에 잔류하는 전력은 방전하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 상용전원과 태양광으로부터의 직류전력을 병행하여 사용할 수 있으며, 여름철과 같이 태양전지의 출력특성곡선이 양호한 경우에는 태양광으로부터 변환된 직류전력으로 공기조화기를 운전하므로서 전력소비를 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 외출시와 같이 공기조화기를 운전정지 할 경우에는 스위치를 오프시켜 운용하는등 사용상의 편리를 제공하는 이점이 있다.

Claims

상용전원(1)에 연결되어 상용전원을 정류하여 직류전력으로 변환하는 정류부(2)와, 상기 정류부(2)에서 변환된 직류전력을 평활하는 콘덴서(C1)와, 상기 콘덴서(C1)에 의해 평활되어 정전압의 직류전력을 가변전압, 가변주파수의 3상교류전원으로 변환하는 인버터부(3)와, 상기 인버터부(3)로부터 3상교류전원을 인가받는 압축기(4)를 구비하는 공기조화기에 있어서, 태양광으로부터 일사량에 따라 직류전력을 출력하는 태양전지모듈(10); 상기 태양전지모듈(10)로부터 출력되는 직류전력의 전자파잡음을 제거하기 위해 필터링하는 입력필터부(21)와, 상기 입력필터부(21)에 의해 필터링된 직류전력을 평활하는 콘덴서(C2)와, 상기 콘덴서(C2)에 의해 평활된 직류전력의 전압을 검출하는 전압검출부(22)와, 상기 전압검출부(22)에 의해 검출된 전압을 일단을 통해 입력받고 사전 설정된 기준전압(Vref)을 타단을 통해 입력받아 두 전압을 비교하는 비교부(23)와, 상기 비교부(23)의 비교결과에 따라 상기 콘덴서(C2)에 의해 평활된 직류전력을 변환하는 동작을 제어하는 제어부(24)와, 상기 제어부(24)의 제어신호에 따라 상기 콘덴서(C2)에 의하여 평활된 직류전력을 상기 상용전원(1)으로부터 변환된 직류전력 보다 높은 직류전력으로 변환하는 전력변환부(25)와, 상기 전력변환부(25)에 의해 변환된 직류전력을 정전압으로 정류하여 상기 인버터부(3)에 인가하는 출력정류부(26)로 이루어진 인터페이스부(20); 상기 태양전지모듈(10)로부터 출력되는 직류전력을 상기 인터페이스부(20)로 공급 또는 차단할 수 있도록 상기 태양전지모듈(10)과 상기 인터페이스부(20)에 연결된 스위치(SW1)(SW2); 상기 태양전지모듈(10)과 상기 인터페이스부(20)의 오점속시 회로를 보호할 수 있도록 상기 스위치(SW2)와 상기 인터페이스부(20)의 접속점에 연결된 다이오드(D1); 상기 스위치(SW1)(SW2)가 모두 오프될때 온상태로 접속되도록 상기 스위치(SW1)와 상기 인터페이스부(20)의 접속점에 연결된 스위치(SW3); 및 상기 인터페이스부(20)에 잔류하는 전력을 방전시킬 수 있도록 상기 스위치(SW3)에 연결된 방전부(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 직류전력 제어회로.