KR0152415B1 - Electric resource control device and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 페라이트 재질로 구성된 인덕터와, 이 인덕터에 흐르는 전류를 검지하는 전류검출부와, 정류부의 전파정류된 전압과 부하단으로의 출력전압을 검지하는 전압검출부와 이 부하단의 출력전압과 기준전압의 차와 이 전파정류된 전압을 승산하여 이 승산된 신호와 검출된 전류를 바탕으로 입력전류의 위상을 입력전압과 동상으로 유지되도록 입력전류를 제어하는 전원제어부를 구비하여 역률을 1로 유지시키며 전원장치의 성스페이스화와 노이즈필터부를 삭제시키는 효과를 가진다.The present invention provides an inductor made of a ferrite material, a current detector for detecting a current flowing through the inductor, a voltage detector for detecting a full-wave rectified voltage and an output voltage to the load stage, and an output voltage and a reference voltage of the load stage. The power factor is maintained at 1 with a power control unit that controls the input current so that the phase of the input current is maintained in phase with the input voltage based on the multiplied difference and the full-wave rectified voltage. It has the effect of spacing the space of the power supply and removing the noise filter part.
Description
제1도는 종래의 전원장치의 회로도.1 is a circuit diagram of a conventional power supply device.
제2도는 본 발명에 의한 전원제어장치의 회로도.2 is a circuit diagram of a power supply control apparatus according to the present invention.
제3도는 본 발명에 의한 전원제어발명의 실시예를 나타내는 전류와 게이트신호와의 관계도.3 is a relationship between current and gate signals showing an embodiment of the power supply control invention according to the present invention.
제4도는 본 발명에 의한 전원제어방법의 다른 실시예를 나타내는 전류와 게이트신호와의 관계도.4 is a relationship diagram between a current and a gate signal showing another embodiment of a power supply control method according to the present invention.
제5도는 본 발명에 의한 전원제어방법의 또다른 실시예를 나타내는 전류와 게이트신호와의 관계도이다.5 is a relationship diagram between a gate signal and a current, which shows still another embodiment of the power supply control method according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 정류부 20 : 인덕터10: rectifier 20: inductor
30 : 전류모드제어부 40 : 승산부30: current mode control unit 40: multiplication unit
50 : 연산증폭회로 60 : 부하50: operational amplifier circuit 60: load
70 : 전류검출부 80 : 전원제어부70: current detector 80: power control unit
본 발명은 인버터형 공기조화기의 인버터부에 사용되는 전원장치에 관한 것으로, 특히 이 전원장치의 무효전력성분을 저감시키는 전원제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for use in an inverter section of an inverter type air conditioner, and more particularly, to a power supply control device and a method for reducing reactive power components of the power supply device.
인버터형 공기조화기의 실외기에 구비되는 종래 전원장치는 제1도에 도시된 바와같이, 상용의 교류를 공급하는 전원(Vs)과, 이 전원(Vs)의 후단에 바로 위치에 전도 및 방사노이즈의 방출을 차단하는 노이즈필터(100)와, 리액터(L1)와 콘덴서(C1)로 이루어진 역률개선부(200)와, 상용의 교류를 직류로 변환시키는 정류부(300)와, 변환된 평활시키는 평활콘덴서(C0)로 구성되어 있다.The conventional power supply device provided in the outdoor unit of the inverter type air conditioner has a power supply (Vs) for supplying commercial AC, and conduction and radiation noise at a position immediately after the power supply (Vs), as shown in FIG. Noise filter 100 to block the emission of the power, the power factor improving unit 200 consisting of the reactor (L1) and the condenser (C1), rectifier 300 for converting a commercial alternating current into direct current, and the smoothed smoothed It consists of a capacitor C 0 .
제1도에 도시되어 있지 않지만 평활콘덴서(C0)와 압축기등을 표현되는 부하(400)와의 사이에 인버터구동제어부 및 인버터부가 장착되어진다.Although not shown in FIG. 1, an inverter drive control unit and an inverter unit are mounted between the smoothing capacitor C 0 and a load 400 representing a compressor or the like.
이 종래의 전원장치는 삼성전자 주식회사의 공기조화기 제조모델ASH-989와 AS-959등에 개시된 기술내용이다.This conventional power supply device is the technical content disclosed in Samsung Electronics Co., Ltd. air conditioner manufacturing models ASH-989 and AS-959.
이 종래 전원장치의 구성요소의 기능에 대해 설명하면, 노이즈필터(100)는 압축기 가변제어의 인버터제어시 스위칭소자의 스위칭에 의해 발생된 전도 및 방사노이즈등의 고주파노이즈를 저감시키기 위한 것이며, 특히 규제 대역인 0.5~2MHz에서 발생하는 고주파노이즈의 저감을 위해 인덕터와 커패시터등으로 구성되어 있다. 이 노이즈필터의 후단에 직렬로 연결되는 역률개선부(200)는 리액터(L1)와 역률개선용 콘덴서(C1)로 구성되는데, 이 리액터(L1)는 전류파형의 연속성 증대에 따른 역률개선 및 전원투입시의 정류다이오드부(300)의 피크전류를 저감시킨다. 이 역률개선부(200)의 다음단에 연결되는, 브리지다이오드(D1,D2,D3,D4)로 구성되는 정류부(300)와 평활콘덴서(C0)는 입력된 교류를 직류로 정류시키며 그 정류된 직류의 리플전압을 감소시킨다.Referring to the function of the components of the conventional power supply device, the noise filter 100 is for reducing high frequency noise such as conduction and radiation noise generated by switching of switching elements during inverter control of compressor variable control. It is composed of inductor and capacitor to reduce high frequency noise generated in the regulated band 0.5 ~ 2MHz. The power factor improving unit 200 connected in series to the rear end of the noise filter is composed of a reactor L1 and a capacitor for improving the power factor C1. The reactor L1 has a power factor improvement and a power supply according to an increase in the continuity of the current waveform. The peak current of the rectifying diode unit 300 at the time of inputting is reduced. The rectifier 300 and the smoothing capacitor C 0 , which are connected to the next stage of the power factor improving unit 200 and composed of the bridge diodes D1, D2, D3, and D4, rectify the input alternating current by direct current and rectify the rectified current. Reduce the ripple voltage of the applied direct current.
그러나, 종래의 전원장치에서는 노이즈필터(100)가 보통 2개의 X-커패시터, 2개의 Y-커패시터 및 2개의 인덕터로 구성되어 부하의 스위칭 주파수 및 정격전류에 따라서 그 크기가 커져 인쇄회로기판(PCB)에 장착이 곤란해지는 문제점이 있다. 즉, PCB 온-보드(ON-BOARD)화가 어려워져 가격의 상승 및 공간의 부족을 야기하는 문제점이 있다.However, in the conventional power supply, the noise filter 100 is usually composed of two X-capacitors, two Y-capacitors, and two inductors, and the size thereof increases according to the switching frequency and the rated current of the printed circuit board (PCB). There is a problem in that it is difficult to mount. In other words, it becomes difficult to turn on the PCB (on-board), there is a problem that causes a rise in price and lack of space.
또한, 종래 전원장치의 역률개선부(200)의 리액터(L1)는 철심코아를 사용하는데 전류부하가 증가하면 그 부피가 커질뿐만 아니라 무게도 증가하여 제품의 전체중량을 증가시키는 문제점이 있다. 예를들면, 15[A]정도의 부하에 사용되는 철심코아를 사용한 리액터의 무게는 약 2.2㎏정도이고 크기 또한 90×90×35㎜정도로 그 무게와 크기로 인해 공조장치의 실외기의 하단에 위치해야 한다.In addition, the reactor L1 of the power factor improving unit 200 of the conventional power supply device uses iron core core, but when the current load increases, the volume thereof increases as well as the weight, thereby increasing the overall weight of the product. For example, a reactor with iron core core used for a load of 15 [A] weighs about 2.2kg and a size of 90 × 90 × 35mm, which is located at the bottom of the outdoor unit of the air conditioner due to its weight and size. Should be.
더우기, 2.2㎏정도의 철심코아 사용으로 가격 또한 상당히 고가이고 인덕터만의 사용으로 전체부하영역에서의 역률이 불균일하고 저하되어 역률개선용의 특수콘덴서(C1)를 추가로 사용하므로 부품의 증대에 따른 재료비상승 및 공간의 확보가 필요하다. 그렇지만 이 리액터 및 역률개선용의 콘덴서를 사용해도 역률은 전부하 구간에서 약 0.5 내지 0.9정도로 불균일하고 경부하시와 최대부하시에는 역률이 나쁜경우 스위칭소자 및 다이오드, 콘덴서등의 부품에 상당한 무효전력성분의 전력소비를 발생시키고 이 소자들에 전기적인 스트레스를 증대시켜 제품의 신뢰성저하 및 품질문제를 야기시키는 문제점이 있다. 또한 인버터 스위칭에 의한 전류파형의 왜곡은 고조파성분의 전류를 증대시켜 노이즈필터의 설계에 상당한 어려움을 주는 등의 문제점이 있다.Moreover, the price is also very expensive with the use of iron core cores of about 2.2 ㎏ and the power factor is uneven and deteriorated in the entire load area due to the use of the inductor alone, which uses a special capacitor (C1) for power factor improvement. Increasing material costs and securing space However, even if this reactor and power factor improvement capacitor are used, the power factor is uneven at about 0.5 to 0.9 in the full load section and the power factor is poor at light load and maximum load. It causes the power consumption of the device and increases the electrical stress on these devices, causing a problem of product reliability and quality problems. In addition, the distortion of the current waveform by switching the inverter increases the current of the harmonic component, there is a problem such as giving a considerable difficulty in the design of the noise filter.
위의 인버터스위칭에 의해 발생한 고조파성분을 저감하기 위한 노이즈필터 설계와 역률개선에 대한 종래 실시예가 일본특허공개 평 5-204478에 개시되어 있다. 그러나 위 문헌은 스위칭주파수노이즈를 감소시키기 위해 AC전원 후단의 노이즈필터외에 정류다이오드와 부스팅컨버터(boosting converter)부사이에 저대역통과필터(LPF)를 사용한다. 그러므로 노이즈필터와 저대역통과필터를 사용하므로서 경제성문제가 있으며 이는 노이즈필터 설계의 어려움을 보여주는 예로서 위의 문제점을 해결하지 못한다.A prior art embodiment of noise filter design and power factor improvement for reducing harmonic components caused by inverter switching is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-204478. However, the above literature uses a low pass filter (LPF) between the rectifying diode and the boosting converter section in addition to the noise filter at the rear of the AC power supply to reduce the switching frequency noise. Therefore, there is an economic problem by using a noise filter and a low pass filter, which does not solve the above problem as an example of the difficulty of designing a noise filter.
본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 무효전력성분을 감소시킨 전원제어장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a power supply control apparatus which reduces reactive power components.
본 발명의 다른 목적은 전류의 고조파왜곡을 최소화하여 노이즈필터의 설계를 간단화하고 역률을 1로 유지시켜 시스템 신뢰성을 향상시키기 위한 전원제어장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a power supply control apparatus for simplifying the design of the noise filter by minimizing the harmonic distortion of the current and maintaining the power factor at 1 to improve system reliability.
본 발명의 또다른 목적은 리액터의 부피와 질량을 최소화하여 재료비 절감과 성스페이스화가 가능한 전원제어장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a power control apparatus capable of minimizing the volume and mass of a reactor, thereby reducing material cost and space.
본 발명의 또다른 목적은 역률개선 및 고조파성분의 전류를 감소시키기 위한 전원제어방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a power supply control method for improving power factor and reducing current of harmonic components.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 전원제어장치는 상용의 교류를 공급하는 전원과; 상기 전원으로부터 인가받은 교류를 정류하는 정류부와; 상기 정류부 후단에 위치되어; 정류된 전류중 피크치를 저감하고 무효전력저감을 위해 페라이트재질로 구성된 인덕터와; 상기 인덕터와 직렬로 연결되어 정류된 직류의 리플전압을 감소시키기 위한 평활콘덴서와; 상기 인덕터에 직렬로 연결되고; 상기 평활콘덴서와 병렬회로를 구성하는 스위칭수단과; 상기 스위칭수단과 상기 평활콘덴서에 흐르는 전류를 검지하는 전류검출부와; 상기 평활콘덴서 후단에 위치된 부하로 출력되는 전압을 일정 분배하는 수단과; 상기 분배수단으로부터 입력된 소정의 전압과 기준전압과의 차이를 발생하는 연산수단과; 상기 정류부의 출력전압을 일정분배하는 수단과; 상기 분배된 정류부의 출력전압과 상기 연산수단의 출력을 승산하는 승산수단과; 상기 승산수단의 출력과 상기 전류검출부에서 검출된 전류에 따라 상기 스위칭수단의 게이트단자에 제어신호를 출력하는 전류모드제어부를 부비한다.In order to achieve the above object, the power supply control apparatus according to the present invention and the power supply for supplying a commercial AC; A rectifier for rectifying the AC applied from the power source; Located behind the rectifier; An inductor composed of ferrite material for reducing peak value of rectified current and reducing reactive power; A smoothing capacitor connected to the inductor in series to reduce a ripple voltage of rectified DC; Connected in series with the inductor; Switching means for forming a parallel circuit with the smoothing capacitor; A current detector for detecting a current flowing through the switching means and the smoothing capacitor; Means for constantly distributing a voltage output to a load located at a rear end of the smoothing capacitor; Calculating means for generating a difference between a predetermined voltage input from said distribution means and a reference voltage; Means for distributing a constant output voltage of the rectifier; Multiplication means for multiplying the output voltage of the divided rectifier by the output of the calculation means; A current mode control unit for outputting a control signal to the gate terminal of the switching means is provided in accordance with the output of the multiplication means and the current detected by the current detection unit.
또한 상기 전원제어장치에 있어서, 본 발명에 의한 전원제어방법은 상기 부하단 출력전압을 검출하는 단계와; 상기 검출된 전압과 기준 전압과의 오차를 발생시키는 단계와; 상기 입력단의 전파정류된 전압을 검출하는 단계와; 상기 검출된 정류전압과 상기 오차를 곱하는 연산을 하는 단계와; 상기 입력단의 전파정류된 인덕터에 흐르는 전류를 검출하는 단계와; 상기 연산된 신호와 상기 검출된 전류를 바탕으로; 상기 검출된 전류가 소정의 상한과 하한을 갖는 소정의 구역내의 크기를 갖도록 상기 스위칭수단을 제어하는 단계 또는; 상기 검출된 전류의 평균값과 상기 연산된 신호를 비교하여 그 차이를 증폭하고 소정의 주파수를 가진 외부램프신호와 비교하여 상기 스위칭소자를 제어하는 단계 또는, 상기 검출된 전류의 순시치가 상기 연산된 신호와 일치하면 상기 스우칭소자를 턴-오프시키고 소정의 주파수를 가진 외부클럭신호와 동기화하여 상기 스위칭소자를 턴-온시키는 제어단계의 3가지 제어단계 중 어느 한 제어단계로 상기 스위칭소자를 제어하는 단계를 구비한다.In the power control apparatus, the power control method according to the present invention includes the steps of: detecting the output voltage of the load stage; Generating an error between the detected voltage and a reference voltage; Detecting a full-wave rectified voltage of the input terminal; Performing a multiplication operation on the detected rectified voltage and the error; Detecting a current flowing in the full-wave rectified inductor of the input terminal; Based on the calculated signal and the detected current; Controlling said switching means such that said detected current has a magnitude in a predetermined zone having a predetermined upper limit and a lower limit; Comparing the average value of the detected current with the calculated signal to amplify the difference, and comparing the average value of the detected current with an external lamp signal having a predetermined frequency, or controlling the switching element, or the instantaneous value of the detected current is calculated with the calculated signal If the control unit is controlled to control the switching device by any one of three control steps of the control step of turning off the switching device and turning on the switching device in synchronization with an external clock signal having a predetermined frequency. With steps.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명에 의한 전원제어장치의 회로도를 간략하게 도시한 도면이다. 상용의 교류전원(Vs)에 전파정류를 하기 위해 다이오드들(D1,D2 D3 D4)로 브리지 구성된 정류부(10)가 연결되어 있다. 이 정류부(10)에는 인덕터(20)가 페라이트 재질로서 구성되어 연결되어 있다. 이 인덕터(20)에는 전류제한용 다이오드(D5)를 거쳐 평활콘덴서(C0)가 직렬로 설치되어 있고 이 평활콘덴서(C0)와 병렬로 절연게이트 바이폴라트랜지스터(IGBT,SW)가 인덕터(20)에 연결되어 있다. 인덕터(20)와 다이오드(D5)사이에는 전류검출용 변류기(CT2)가 연결되어 있고 트랜지스터(SW)의 에미터단쪽에도 전류검출용 변류기(CT1)가 연결되어 있다. 이 변류기(CT1,CT2)는 제2도에 도시되어 있지 않지만 검출된 전류를 전류모드제어부(30)로 출력한다.2 is a diagram schematically showing a circuit diagram of a power supply control apparatus according to the present invention. The rectifier 10 bridged by diodes D1 and D2 D3 D4 is connected to perform full-wave rectification on a commercial AC power supply Vs. The inductor 20 is configured and connected to the rectifier 10 as a ferrite material. The inductor 20 is provided with a smoothing capacitor C 0 in series via a current limiting diode D5 and an insulated gate bipolar transistor (IGBT, SW) is connected to the inductor 20 in parallel with the smoothing capacitor C 0 . ) The current detection current transformer CT2 is connected between the inductor 20 and the diode D5, and the current detection current transformer CT1 is also connected to the emitter end of the transistor SW. These current transformers CT1 and CT2 output the detected current to the current mode control unit 30 although not shown in FIG.
공기조화기의 압축기등의 부하(60)는 평활콘덴서(C0)에 병렬로 연결되어 있다. 이 평활콘덴서(C0)의 출력측에 저항(R3,R4)가 연결되어 있으며 이 저항(R3,R4)사이에 연산증폭회로(50)의 한 입력단이 연결되어 있다. 이 연산증폭회로(50)의 다른 입력단에는 기준전압이 인가된다. 정류부(10)의 출력단과 접지단사이에는 저항(R1,R2)들이 개재되어 있으며 이 저항들(R1,R2)사이에 승산부(40)의 한 입력단이 연결되어 있다. 이 승산부(40)는 연산증폭회로(50)의 출력을 다른 한 입력으로 받으며 전류모드제어부(30)에 출력을 한다. 전류모드제어부(30)는 승산부(40)와 전류검출부(70)의 변류기(CT1,CT2)들로부터 입력신호를 받으며 절연게이트 바이폴라트랜지스터의 게이트단자에 연결되어 출력신호를 내보낸다.A load 60 such as a compressor of the air conditioner is connected in parallel to the smoothing capacitor C 0 . The resistors R3 and R4 are connected to the output side of the smoothing capacitor C 0 , and an input terminal of the operational amplifier circuit 50 is connected between the resistors R3 and R4. A reference voltage is applied to the other input terminal of the operational amplifier circuit 50. Resistors R1 and R2 are interposed between the output terminal of the rectifier 10 and the ground terminal, and an input terminal of the multiplier 40 is connected between the resistors R1 and R2. The multiplier 40 receives the output of the operational amplifier circuit 50 as another input and outputs it to the current mode control unit 30. The current mode controller 30 receives an input signal from the current transformers CT1 and CT2 of the multiplier 40 and the current detector 70, is connected to the gate terminal of the insulated gate bipolar transistor, and outputs an output signal.
이와같이 구성된 본 발명에 의한 전원제어장치와 전원제어방법의 작용효과에 대해 설명한다.Effects of the power control device and the power control method according to the present invention configured as described above will be described.
전원(Vs)에서 인가된 상용교류를 정류부(10)에서 전파정류한 후 이 전파정류된 전류의 피크치를 무효전력성부 저감용의 인덕터(20)가 감소시킨다. 이 인덕터(20)는 페라이트 재질로 구성되어 트랜지스터(SW)등의 스위칭소자의 수위칭주파수를 제1도의 60㎐에서 20㎑이상으로 구현할 수 있다. 이 인덕터(20)에 흐르는 전류(iL)의 크기는 변류기(CT1,CT2)에 의해 검출되어 전류모드제어부(30)에 입력된다. 이 인덕터(20)를 통과한 전류는 평활콘덴서(C0)에 의해 리플성분이 저하되어 부하(60)에 공급된다. 이 평활콘덴서(C0)의 출력전압(V0)은 저항(R3과 R4)에 의해 일정하게 분배되어 연산증폭회로(50)에 입력되고 이 연산증폭회로(50)는 이 입력된 분배전압과 원하는 출력전압의 기준전압과의 차를 증폭(Verr)하여 승산부(40)에 입력한다. 저항(R1과 R2)에 의해 정류부(10)의 출력전압인, 전파정류된 120㎐의 리플성분을 가진 입력전압신호를 일정하게 분배되어(Vsin) 승산부(40)에 입력된다. 승산부(40)는 입력된 신호(Verr, Vsin)을 승산하여 전류명령신호(iC)로서 전류모드제어부(30)에 출력한다.After full-wave rectification of the commercial alternating current applied from the power supply Vs, the inductor 20 for reducing the reactive power portion reduces the peak value of the full-wave rectified current. The inductor 20 is made of a ferrite material to implement the leveling frequency of the switching element such as the transistor SW to 60 Hz or more in FIG. The magnitude of the current i L flowing through the inductor 20 is detected by the current transformers CT1 and CT2 and input to the current mode control unit 30. The current passing through the inductor 20 is reduced by the smoothing capacitor C 0 and the ripple component is supplied to the load 60. The output voltage V 0 of the smoothing capacitor C 0 is uniformly distributed by the resistors R3 and R4 and input to the operational amplifier circuit 50, and the operational amplifier circuit 50 is connected to the input divided voltage. The difference between the desired output voltage and the reference voltage is amplified (Verr) and input to the multiplier 40. By the resistors R1 and R2, the input voltage signal having the ripple component of full-wave rectified 120 kV, which is the output voltage of the rectifier 10, is uniformly distributed (Vsin) and input to the multiplier 40. The multiplier 40 multiplies the input signals Verr and Vsin and outputs them to the current mode control unit 30 as a current command signal i C.
전류모드제어부(30)는 전류검출부(70)로부터 검출된 인덕터에 흐르는 전류(iL)와 전류명령신호(iC)를 바탕으로 3가지의 다른 방식으로 IGBT(SW)의 게이트를 제어하므로서 인턱터(20)에 흐르는 전류를 정현파로 제어한다. 즉, 출력전압(VO)이 변화하면 연산증폭회로(50)의 출력신호(Verr)가 변화하게 되고 그에따라 전류명령신호(iC)의 크기가 변화해서 출력전압을 일정하게 제어하면서 전체시스템의 역률을 1에 가깝게 조정한다.The current mode controller 30 controls the gate of the IGBT (SW) in three different ways based on the current i L flowing through the inductor detected from the current detector 70 and the current command signal i C. The current flowing in 20 is controlled by a sine wave. That is, when the output voltage V O changes, the output signal Verr of the operational amplifier circuit 50 changes, and accordingly, the magnitude of the current command signal i C changes to control the output voltage uniformly. Adjust the power factor closer to 1.
전류모드제어부(30)는 마이크로프로세서 또는 연산증폭기등의 회로소자로 구성될 수 있다. 전류모드제어부(30)에서 사용되는 3개의 다른 제어방법은 제3도 내지 제5도에 도시하는데, 이 도면들을 참고로 설명하면, 제3도의 경우는 인덕터(20)에 흐르는 전류(iL)의 평균치(iave)를 기준으로 하여 상한과 하한의 2개의 범위를 설정하여 실제 인덕터에 흐르는 전류(iL)가 그 상한과 하한에 교차하는 지점에서 IGBT(SW)의 게이트신호의 전위를 변화시키므로서 IGBT(SW)를 턴 온/오프한다.The current mode controller 30 may be configured with circuit elements such as a microprocessor or an operational amplifier. Three different control methods used in the current mode control unit 30 are shown in FIGS. 3 to 5, which will be described with reference to the drawings. In FIG. 3, the current i L flowing in the inductor 20 is shown. By setting two ranges, the upper limit and the lower limit, on the basis of the average value of i ave , the potential of the gate signal of the IGBT (SW) is changed at the point where the current i L flowing in the inductor crosses the upper and lower limits. By turning on / off the IGBT (SW).
제4도의 제어방법은 인덕터(20)에 흐르는 전류(iL)의 평균값과 전류명령신호(iC)와의 차이를 증폭하고 이 값과 소정의 주파수로 동기화시키는 PWM신호 발생기의 PWM신호와 비교하여 PWM신호와 동기화되도록 IGBT(SW)를 턴온시키고 증폭된 값에 비례한 시간후에 IGBT(SW)를 턴오프시킨다. 이는 전류(iL)의 위상을 입력전압(Vsin)과 동상으로 유지시켜 역률을 1로 개선시키다. 제5도의 제어방법은 인덕터(20)에 흐르는 전류(iL)의 순시치가 전류명령신호(iC)와 같아지면 IGBT(SW)를 턴오프시키고 소정 주파수의 PWM신호 또는 클럭신호와 동기화하여 IGBT(SW)를 턴온시킨다. 위의 3가지 제어방법에 따라 전류모드제어부(30)는 IGBT(SW)의 게이트단자에 제3도 내지 제5도에 도시된 게이트신호를 출력한다.The control method of FIG. 4 compares the PWM signal of the PWM signal generator which amplifies the difference between the average value of the current i L flowing in the inductor 20 and the current command signal i C and synchronizes this value with a predetermined frequency. The IGBT (SW) is turned on to be synchronized with the PWM signal and the IGBT (SW) is turned off after a time proportional to the amplified value. This improves the power factor to 1 by keeping the phase of current i L in phase with the input voltage Vsin. In the control method of FIG. 5, when the instantaneous value of the current i L flowing through the inductor 20 is equal to the current command signal i C , the IGBT (SW) is turned off and the IGBT is synchronized with a PWM signal or a clock signal of a predetermined frequency. Turn on (SW). According to the above three control methods, the current mode control unit 30 outputs the gate signals shown in FIGS. 3 to 5 to the gate terminal of the IGBT (SW).
제4도와 제5도의 제어방법은 IGBT(SW)등의 스위칭소자의 스위칭주파수를 항상 일정하게 유지하도록 하므로써 인덕터(20)에 흐르는 전류(iL)의 변화에 따른 스위칭주파수의 변화를 막을 수 있으므로 스위칭주파수의 급격한 변화에 의한 전류의 고조파성분의 증가를 억제하여 노이즈필터의 사용을 최소화할 수 있다.4 and 5 control the switching frequency of the switching element such as IGBT (SW) at all times, thereby preventing the change in the switching frequency due to the change of the current i L flowing in the inductor 20. The use of a noise filter can be minimized by suppressing an increase in the harmonic content of the current caused by a sudden change in the switching frequency.
본 발명에 의한 전원제어방법은 전류모드로 전원을 제어하는데 전류명령신호(iC)는 연산증폭회로(50)의 출력(Verr)과 입력전압의 순시치(Vsin)의 곱의 연산으로 이루어지게 하며 입력전압의 반주기동안에 제어전압(Verr)이 항상 일정하도록 유지하게 한다. 또한 제어전압(Verr)과 출력전압(VO)의 관계는 역비례하도록 하여 출력전압(VO)이 낮아지면 제어전압(Verr)이 증가하여 그에따라 입력전류(iL)가 증가하게 되어 결국은 출력전압을 일정하게 한다.In the power control method according to the present invention, the power is controlled in the current mode. The current command signal i C is calculated by multiplying the output Verr of the operational amplifier circuit 50 by the instantaneous value Vsin of the input voltage. The control voltage (Verr) is always kept constant during the half cycle of the input voltage. In addition, the relationship between the control voltage Verr and the output voltage V O is inversely proportional. When the output voltage V O decreases, the control voltage Verr increases and the input current i L increases accordingly. Make the output voltage constant.
이는 출력전압을 일정하게 유지하므로서 평활콘덴서의 리플전압을 최소화시킬 수 있어 평활콘덴서의 용량을 그에따라 감소시키는 효과가 있다This minimizes the ripple voltage of the smoothing capacitor while keeping the output voltage constant, thereby reducing the capacity of the smoothing capacitor accordingly.
그리고 본 발명에 의한 전원제어장치 및 그 방법에 따라 부하에 관계없이 역률을 거의 1에 유지시킬 수 있으며 그에따라 역률이 나쁜경우에 사용하는 회로부품의 사용정격보다 낮은 부품을 사용할 수 있어 전체시스템의 재료비를 감소시킬 수 있고 무효전력에 의한 전력낭비를 감소시킬 수 있으며 전류의 파형에 표함된 고조파성분의 왜곡을 최소화하여 노이즈필터부의 삭제와 전기회로소자의 스트레스를 경감시킬 수 있다.According to the power supply control device and the method according to the present invention, the power factor can be maintained at almost 1 regardless of the load, and accordingly, a component lower than the rated use of the circuit component used in the case of poor power factor can be used. It can reduce the material cost, reduce the power consumption due to reactive power, and minimize the distortion of harmonic components in the waveform of the current, thereby eliminating noise filter parts and reducing stress on the electric circuit elements.
또한 본 발명에 의한 전원제어장치의 인덕터를 페라이트 재질로 구성하므로 철심코아의 종래 인덕터보다 질량이 약 2.2.㎏에서 0.2㎏으로 2㎏정도의 질량이 감소되며 부피의 축소 및 재료비의 절감을 도모할 수 있고 이로인해 스위칭소자의 스위칭주파수를 20㎑이상으로 구현할 수 있으며 역률개선용의 콘덴서를 사용할 필요가 없어 무게, 부피의 감소를 극대화시켜 성(省)스페이스(space)화가 가능한 효과가 있다. 더우기, 아몰퍼스 재질의 코아로 인덕터를 구성하여 스위칭시의 코아의 손실을 줄이는 효과도 있다.In addition, since the inductor of the power control device according to the present invention is composed of a ferrite material, the mass is reduced by about 2 kg from about 2.2 kg to 0.2 kg compared to the conventional inductor of iron core core, and the volume and material cost can be reduced. As a result, the switching frequency of the switching device can be realized at 20 kHz or more, and there is no need to use a capacitor for improving the power factor, thereby maximizing the reduction in weight and volume, thereby making it possible to increase the space. Moreover, the inductor is made of amorphous cores to reduce the core loss during switching.
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