KR100468963B1 - 역률 개선 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 역률 개선 장치는 교류 전원이 정류되는 정류부와; 역률 개선을 위하여 상기 정류된 전원의 맥동분을 일부분만 감소시키는 소용량의 평활부와; 상기 맥동분 성분이 상당량 남아 있는 파형을 펄스 파형으로 변환시키는 인버터부와; 상기 인버터부에서 출력되는 펄스 파형에 의하여 구동되는 모터와; 상기 맥동분에 의하여 의도한 펄스 파형이 아닌 상이한 펄스 파형에 의하여 구동되는 모터의 구동 오차를 보상하기 위하여 상기 평활부에서의 전압 오차를 측정하여 일정 듀티비의 신호를 생성한 후 상기 인버터 제어라인에 전달하여 상기 인버터부 출력의 오차를 보상하는 듀티비 보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 역률 개선 장치는 역률 개선을 위해 소용량의 평활부를 사용하였으며, 이때 발생되는 모터 구동의 오차를 보상하기 위하여 펄스폭 변조기가 구비된 듀티비 보상부를 추가로 구성하여 간단한 구성으로 역률 개선이 이루어질 수 있도록 하였다.

Description

역률 개선 장치{Apparatus for power factor improvement}

본 발명은 역률 개선에 있어서, 보다 상세하게 설명하면 모터 구동을 위하여 사용되는 인버터에 의한 역률 감소를 개선하는 역류개선 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 역률 개선 장치를 나타낸 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 역률 개선 장치는 교류 전원(10)과; 상기 교류 전원의 교류 파형이 직류 파형으로 변환되는 정류부(20)와; 상기 직류 파형에 잔류하는 교류 성분을 제거하기 위한 필터(30)와; 다시 한번 정류 작용이 일어나는 재정류부(40)와; 상기 과정을 거친 직류 파형에 포함된 맥류분이 처리되는 소용량의 평활부(60)와; 상기 평활부(60)를 거쳐 생성된 직류 파형이 펄스 파형으로 변환되는 인버터부(70)와; 상기 펄스 파형에 의하여 구동되는 모터(80)와; 역률 개선을 위하여 소용량의 평활부(60)를 사용함으로써 다량의 맥동분이 남아있게 된 직류 파형의 입력으로 인한 상기 인버터부(70)의 출력 오차를 보상하기 위한 스위치(50)와; 상기 스위치(50)를 제어하는 제어부(90)로 이루어져 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 정류부(20)는 정현파 형태의 상기 교류 전원(10)을 정류하는 수단으로서, 전파 정류를 위하여 브릿지 다이오드를 사용하는 것이 일반적이다.

상기 필터(30)는 직류 성분은 통과시키고 교류 성분은 통과시키지 않는 부재로서, 일반적으로 코일로 이루어져 있다. 이렇게 필터링된 파형은 상기 재정류부(40)에서 다시 한번 정류가 되어 보다 직류에 가깝게 된다.

상기 평활부(60)는 상기의 과정을 거친 파형에 존재하는 맥류분을 제거하는 수단으로서, 일반적으로 콘덴서가 사용되는데, 그 용량이 클수록 맥류분의 제거는 잘 이루어지게 된다. 그러나, 대용량의 콘덴서를 사용하는 경우에는 정전적으로 에너지를 저장하는 용량이 커지므로 이에 따라 역률이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 맥류분의 제거는 차후 문제로 하고 역류 저하를 방지하기 위하여 소용량의 콘덴서를 사용하는 추세가 높아지고 있다.

상기 인버터부(70)는 모터(80), 특히 에스알엠의 구동을 위하여 사용되는 부재로서, 상기 평활부(60)를 거친 직류 파형을 입력받아 펄스 파형을 출력한다. 그런데, 상기 평활부(60)를 역률 개선을 위하여 소용량의 콘덴서로 구성함으로써, 상기 인버터부(70)는 맥류분이 제거되지 않은 직류 파형을 입력받아 교류로 변환함으로써, 상기 모터(80) 구동에 적합한 펄스 파형과는 다른 펄스 파형을 출력하게 된다. 따라서, 이러한 오차를 보상하기 위하여 보상회로가 필요하게 된다.

상기 스위치(50)와 제어부(90)는 상기한 펄스 파형의 보상을 위한 회로로서, 상기 제어부(90)는 상기 교류 전원(10)의 교류 전압 검지, 상기 필터부(30)의 교류 전류 검지, 상기 평활부(60)의 직류 전압 검지를 통하여 상기 인버터부(70)의 출력이 원하는 펄스 파형이 될 수 있도록 상기 인버터부(70) 및 평활부(60)의 전단에 위치하는 스위치(50)를 제어하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 종래의 역률 개선 장치는 역률 개선을 위하여 사용되는 소용량의 평활부로 인한 모터의 오동작을 방지하기 위하여 제어부와 스위치를 별도록 구성하였다. 그러나 이와 같은 구성은 그 구성이 복잡한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 역률을 개선함과 동시에 역률 개선에 의한 모터의 오동작을 방지하며, 그 구조가 간단한 역률 개선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 역률 개선 장치를 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 역률 개선 장치를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 역률 개선 장치에서 맥류분으로 인한 오차를 보상하는 단계를 나타낸 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 110...교류 전원 20, 120...정류부

30........필터부 40........재정류부

50........스위치 60, 130...평활부

70, 140...인버터부 80, 150...모터

90, 160...제어부 170.......펄스폭 변조기

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 역률 개선 장치는교류 전원이 정류되는 정류부와;역률 개선을 위하여 상기 정류된 전원의 맥동분을 일부분만 감소시키는 소용량의 평활부와;상기 맥동분 성분이 상당량 남아 있는 파형을 펄스 파형으로 변환시키는 인버터부와;상기 인버터부에서 출력되는 펄스 파형에 의하여 구동되는 모터와;상기 소용량의 평활부에 걸리는 평활 전압을 측정하는 전압 측정부와;상기 측정된 평활 전압에 의하여 상기 인버터부의 튜티비 보상 신호를 생성하는 제어부와;상기 듀티비 보상 신호에 의하여 일정 듀티비의 신호를 상기 인버터부를 제어하여, 상기 소용량의 평활부의 출력 맥류분으로 인한 인버터부의 출력 오차를 보상하는 펄스폭 변조기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 역률 개선 장치는 역률 개선을 위하여 소용량의 평활부를 사용하였으며, 상기 소용량의 평활부로 인한 직류 파형의 오차를 보상하기 위하여 듀티비 보상부를 구비하여 역률을 개선시킴과 동시에 모터가 정상적으로 동작할 수 있도록 하였다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 역률 개선 장치를 나타낸 개략도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 역률 개선 장치는 교류 전원(110)이 정류되는 정류부(120)와; 역률 개선을 위하여 상기 정류된 전원의 맥동분을 일부분만 감소시키는 소용량의 평활부(130)와; 상기 맥동분 성분이 상당량 남아 있는 파형을 펄스 파형으로 변환시키는 인터버부(140)와; 상기 인버터부(140)에서 출력되는 펄스 파형에 의하여 구동되는 모터(150)와; 상기 평활부(130)에 걸리는 전압을 측정하는 전압 측정기(미도시)와; 상기 측정된 전압에 의하여 듀티비 보상 신호를 생성하는 제어부(160)와; 상기 듀티비 보상 신호에 의하여 일정 듀티비의 신호를 생성 상기 인버터의 제어라인에 전달하는 펄스폭 변조기(170)로 이루어져 있는 것을 알 수 있는데 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 정류부(120)는 상기 교류 전원(110)의 교류 파형을 정류하는 부재로서, 일반적으로 전파 정류가 가능한 브릿지 다이오드가 사용된다.

상기 평활부(130)는 상기의 정류된 파형의 맥류분을 제거하는 부재로서, 그 용량이 클수록 맥류분의 제거가 잘 이루어지나 이와 더불어 정전적인 에너지 저장량이 증가하여 역률이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 맥류분의 제거는 덜 이루어지나 역률을 고려하여 소용량의 커패시터를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 인버터부(140)는 모터(150)의 구동원인 펄스 파형을 생성하는 부재로서, 상기 소용량의 평활부(130)를 거친 맥류분이 남아있는 직류 파형을 입력으로하기 때문에 원하는 펄스파를 생성할 수 없어, 상기 모터(150)에 오동작을 야기시킨다.

이러한 상기 인버터부(140) 출력의 오차를 보상하기 위한 부재가 상기 전압 측정기(미도시), 제어부(160)와 펄스폭 변조기(170)인데, 상기 전압 측정기는 상기 평활부(130)에서의 전압을 측정하여 그 결과를 상기 제어부(160)에 전송한다.

상기 측정값을 전달받은 상기 제어부(160)는 목표 전압값과 비교한 후 적절한 제어 신호를 생성하여 상기 펄스폭 변조기(170)로 전송하게 되고, 상기 펄스폭 변조기(170)는 상기 제어 신호에 의하여 일정 펄스파를 생성하여 상기 인버터부(140)에 전송하게 된다. 이때 전송되는 펄스파는 상기 인버터부(140) 내에 구비된 스위치의 온오프를 결정하게 되어 상기 맥류분이 남아 있는 펄스 파형에 의한 출력 오차를 보상하게 된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 역률 개선 장치에서 맥류분으로 인한 오차를 보상하는 단계를 나타낸 개략도이다.

도면을 참조하면, 먼저 평활부의 전압을 측정한 후 상기 제어부(160)에서 제어시 기준으로 잡은 값, 즉 목표 전압값과 비교하여 작은 경우에는 듀티비 증가 신호를 상기 펄스폭 변조기(170)에 송신하고, 반대의 경우에는 듀티비 감소 신호를 송신한다. 상기 듀티비 증가 또는 감소 신호를 수신한 펄스폭 변조기(170)는 상기 신호에 따라 펄스파를 생성 인버터부(140)로 송신하게 되는데, 이 신호에 의하여 맥류분이 포함된 파형을 입력으로 하여 펄스 파형을 출력하던 상기 인버터부(140)의 동작이 보정되어 원하는 펄스 파형이 출력된다. 이 때 인버터에서 출력되는 파형은 그 면적이 중요하므로, 도시된 바와 같이 보상시 출력 파형의 면적이 동일하도록 조치되는 것을 알 수 있다.

이와 같은 과정을 거쳐 원하는 전압 파형이 생성될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 해결할 수 없는 평활부 전압의 변동에 의한 출력 파형의 변화는 그 정도가 미미하므로 고속 회전을 하는 모터의 기계적 관성으로 그 영향이 무시될 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 역률 개선 장치는 역률 개선을 위해 소용량의 평활부를 사용하였으며, 이때 발생되는 모터 구동의 오차를 보상하기 위하여 펄스폭 변조기가 구비된 듀티비 보상부를 추가로 구성하여 간단한 구성으로 역률 개선이 이루어질 수 있도록 하였다.

Claims (3)

1. 교류 전원이 정류되는 정류부와;

   역률 개선을 위하여 상기 정류된 전원의 맥동분을 일부분만 감소시키는 소용량의 평활부와;

   상기 맥동분 성분이 상당량 남아 있는 파형을 펄스 파형으로 변환시키는 인버터부와;

   상기 인버터부에서 출력되는 펄스 파형에 의하여 구동되는 모터와;

   상기 소용량의 평활부에 걸리는 평활 전압을 측정하는 전압 측정부와;

   상기 측정된 평활 전압에 의하여 상기 인버터부의 듀티비 보상 신호가 출력되도록, 상기 전압 측정부에 의해 측정된 평활전압을 목표 전압과 비교한 후 상기 측정된 평활전압이 목표 전압 보다 작은 경우 듀티비 보상신호인 듀티비 증가신호를 출력하고, 상기 측정된 평활전압이 목표 전압 보다 큰 경우 듀티비 보상신호인 듀티비 감소신호를 출력하는 제어부와;

   상기 제어부의 듀티비 감소 또는 증가 신호에 따라 일정 듀티비의 신호를 생성하여 상기 인버터부에 출력하여, 상기 소용량 평활부의 출력 맥류분으로 인한 인버터부의 출력 오차를 보상하는 펄스폭 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 역률 개선 장치.
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