KR100871996B1 - 풀 디지털 방식의 전력절감 정류장치와 그 제어방법 - Google Patents

풀 디지털 방식의 전력절감 정류장치와 그 제어방법 Download PDF

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에이찌 이시이
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Abstract

본 발명은 풀 디지털 방식의 전력절감 정류장치와 그 제어방법을 개시한다. 본 발명의 정류장치는, 교류전원을 직류로 정류하는 정류부; 스위칭소자와 전력충방전수단을 포함하며, 상기 정류부로부터 인가되는 입력전압과 입력전류의 파형을 동기시켜 역률을 개선하는 PFC회로부; 상기 PFC회로부의 입력전압을 검출하고 출력전압을 피드백하여 상기 스위칭소자의 턴온(turn on) 시간을 제어하는 PFC제어부를 포함하며, 상기 스위칭소자의 제1단자는 상기 정류부의 (+)출력단자에 연결되는 (+)전원선에 연결되고, 상기 스위칭소자의 제2단자는 상기 정류부의 (-)출력단자에 연결되는 (-)전원선에 저항소자 없이 직접 연결되며, 상기 스위칭소자의 제3단자는 상기 PCF제어부의 제어신호에 의해 상기 제1단자와 상기 제2단자 사이의 도통을 제어한다.
본 발명에 따르면 종래의 아날로그 제어회로를 생략하고 소프트웨어를 이용한 풀 디지털 방식으로 스위칭소자를 제어하기 때문에 신호처리속도가 향상되어 정밀한 시분할 제어가 가능하다. 또한 전류피드백을 위한 저항을 생략할 수 있어서 수 KW이상의 대용량 부하에 사용할 경우 열손실을 최소화하여 전력효율을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

풀 디지털 방식의 전력절감 정류장치와 그 제어방법{Full digital rectifier for reducing power consumption and control method thereof}
본 발명은 전원공급장치에 사용되는 정류장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 대용량의 전원을 안정적으로 공급하기 위하여 풀 디지털 방식으로 전류를 제어함으로써 전력소모를 크게 줄일 수 있는 정류장치와 그 제어방법에 관한 것이다.
전원공급장치(power supply)는 상용전원을 부하의 특성에 맞게 변환하는 장치로서, 부하에 따라 다양한 형태로 설계되지만 대부분의 경우 안정적인 전원공급을 위하여 상용전원을 정류하여 안정화시키는 정류장치(rectifier)를 포함한다.
이러한 정류장치는 일반적으로 교류를 직류로 변환하는 정류다이오드를 포함하며, 대용량 전원공급장치인 경우에는 PFC(Power Factor Correction)회로를 포함한다. PFC회로는 입력전압과 입력전류의 파형을 동기시켜 역률을 개선함으로써 전력효율을 높이는 역할을 한다.
도 1은 일반적인 정류장치의 구성을 나타낸 것으로서, 상용전원(AC)을 직류 전원으로 변환하는 정류부(10)와, 정류부(10)의 출력에 대한 역률을 개선하는 PFC회로부(20)와, PFC회로부(20)의 동작을 제어하는 PFC제어부(30)를 포함한다.
정류부(10)에는 정류 다이오드를 포함하는 풀브릿지회로 등이 사용되며, 정류부(10)의 출력단에는 (+)전원선과 (-)전원선이 연결된다.
PFC회로부(20)는 일단이 (+)전원선에 연결되는 코일(L1), 애노드가 상기 코일(L1)의 타단에 연결되는 다이오드(D1), 코일(L1)과 다이오드(D1)의 사이의 노드(N)와 (-)전원선 사이에 연결되는 스위칭소자(SW) 등을 포함한다.
스위칭소자(SW)와 (-)전원선 사이에는 스위칭소자(SW)를 보호하고 스위칭소자(SW)를 흐르는 스위칭전류(Is)를 피드백하기 위한 저항(Rs)이 설치되며, 따라서 스위칭소자(SW)와 저항(Rs) 사이의 노드(Ns)는 PFC제어부(30)에 연결된다.
PFC회로부(20)의 출력단에는 출력전류를 평활시켜 부하(40)로 공급하기 위한 링크커패시터(Clink)가 설치된다.
PFC제어부(30)는 PFC회로부(20)의 스위칭소자(SW)를 온/오프 시키는 역할을 하며, 스위칭소자(SW)의 동작에 따라 코일(L1)이 전류를 축전하거나 방전하면서 PFC회로부(20)의 입력전압(Vin)과 입력전류(Iin)의 위상을 일치시킨다.
PFC제어부(30)는 분압저항기(R1,R2)를 이용하여 PFC회로부(20)의 출력전압(Vout)을 저항비율로 분할하여 피드백 받는 한편 스위칭소자(SW)에 흐르는 스위칭전류(Is)를 피드백받는다.
또한 PFC제어부(30)는 오차증폭기, 비교기 등의 아날로그회로를 이용하여 PFC회로부(20)의 출력단의 실제 출력전압(Vout)과 목표전압(Vp)의 오차를 검출하는 한편, 스위칭전류(Is)를 피드백하여 소정의 PWM스위칭신호를 생성한다.
구체적으로는 시분할된 구간마다 전압오차(err=Vp-Vout)와 스위칭전류(Is)를 검출하고, 검출된 전압오차와 스위칭전류(Is)를 이용하여 다음 구간에 인가할 스위칭신호의 듀티비(duty ratio)를 설정하는 방식으로 스위칭소자(SW)의 동작을 제어한다.
일반적으로 스위칭소자(SW)가 온(ON)되면 출력전압(Vout)이 증가하기 때문에 스위칭신호의 듀티비를 증가시키면 출력전압(Vout)을 높일 수 있고, 듀티비를 낮추면 출력전압(Vout)을 내릴 수 있다.
그런데 종래의 정류장치에 사용되는 PFC제어부(30)는 오차증폭기, 비교기(comparator) 등의 아날로그 회로를 포함하기 때문에 신호처리시간의 지연이 불가피하고, 따라서 출력전압(Vout)을 정밀하게 제어하는 데 일정한 한계가 있다.
특히 대용량 부하에 사용되는 전원공급장치일수록 높은 수준의 전력효율을 얻기 위해서는 출력전압(Vout)을 정밀하게 제어해야 하는데 아날로그 방식으로는 이를 구현하는데 어려움이 있다. 또한 처리시간의 한계로 인해 출력전압(Vout)에 급격한 변동이 발생하였을 때 이를 다시 안정화시키는데 소요되는 시간도 길어지는 문제점이 있다.
또한 스위칭소자(SW)와 (-)전원선 사이에 설치되는 저항(Rs)으로 인해 열손실이 불가피하게 발생한다. 특히 수KW 이상의 대용량 정류장치 일수록 저항용량이 큰 저항(Rs)을 사용해야 하는데, 이 경우 저항(Rs)의 크기가 커져서 장착에 어려움 이 있고 열손실 또한 더욱 커지므로 이에 대한 해결방안이 시급한 실정이다.
또한 종래의 정류장치는 전압제어방식이므로 부하의 경중에 따라 전압제어가 원활하지 못하고, 중부하시 전압드롭이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 배경에서 안출된 것으로서, 신호처리시간을 단축시킴으써 출력을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 정류장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 수KW 이상의 대용량 부하에 사용하는 경우에도 열손실을 최소화할 수 있는 전력절감형 정류장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 교류전원을 직류로 정류하는 정류부; 스위칭소자와 전력충방전수단을 포함하며, 상기 정류부로부터 인가되는 입력전압과 입력전류의 파형을 동기 시켜 역률을 개선하는 PFC회로부; 상기 PFC회로부의 입력전압과 출력전압을 피드백하여 상기 스위칭소자의 턴온(turn on) 시간을 제어하는 PFC제어부를 포함하며, 상기 스위칭소자의 제1단자는 상기 정류부의 (+)출력단자에 연결되는 (+)전원선에 연결되고, 상기 스위칭소자의 제2단자는 상기 정류부의 (-)출력단자에 연결되는 (-)전원선에 저항 없이 직접 연결되며, 상기 스위칭소자의 제3단자는 상기 PCF제어부의 제어신호에 의해 상기 제1단자와 상기 제2단자 사이의 도통을 제어하는 풀 디지털 방식의 전력절감 정류장치를 제공한다.
또한 본 발명은, 교류를 직류로 정류하는 정류부의 출력단에 연결되고, 스위칭소자를 포함하는 PFC(Power Factor Correction)회로부의 동작을 시분할 제어하는 방법에 있어서, (a) 상기 PFC회로부의 목표 출력전압(Vp)을 설정하는 단계; (b) 시분할된 제1구간에 상기 정류부의 출력단에서 상기 PFC회로부의 입력전압(Vin)을 검출하고, 상기 PFC회로부의 출력단에서 상기 PFC회로부의 출력전압(Vout)을 검출하는 단계; (c) err은 Vp-Vout 이고, P는 상기 스위칭소자의 특성에 따라 부여되는 상수라고 할 때, 상기 제1구간에 연속하는 제2구간에 대한 상기 스위칭소자의 턴온시간(ton)을 관계식 ton = |(Vout-Vin)/Vout * err * P |을 이용하여 설정하는 단계를 포함하는 정류장치의 제어방법을 제공한다.
본 발명에 따른 정류장치는 종래의 아날로그 제어회로를 생략하고 소프트웨어를 이용한 풀 디지털 방식으로 스위칭소자를 제어하기 때문에 신호처리속도가 향상되어 정밀한 시분할 제어가 가능하다.
또한 120도 위상차를 가지는 3개의 펄스로 스위칭소자를 제어하기 때문에 깨끗한 전류파형을 생성할 수 있다.
또한 전류피드백을 위한 저항을 생략할 수 있어서 수 KW이상의 대용량 부하에 사용할 경우 열손실을 최소화하여 전력효율을 크게 향상시킬 수 있다. 구체적으 로는 본 발명의 정류장치를 모듈로 제작하여 주택이나 공장 등의 상용전원 인입단에 설치하면 가정이나 공장에서의 무효전력소모를 크게 줄일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
1. 정류장치의 구성
본 발명의 실시예에 따른 정류장치(100)는 도 2의 블록도에 도시된 바와 같이, 상용교류전원을 직류로 정류하는 정류부(110), 정류부(110)에서 인가되는 입력전압(Vin) 및 입력전류(Iin)의 파형을 동기시켜 역률을 개선하는 PFC회로부(120), PFC회로부(120)의 동작을 제어하는 PFC제어부(130)를 포함하는 점에서는 종래와 동일하다.
다만, 본 발명의 실시예에 따른 정류장치(100)는 PFC회로부(120)의 구성과 PFC제어부(130)의 제어방식에서 종래와 차이가 있다.
정류부(110)는 정류다이오드를 포함하며, 예를 들어 AC 220V의 상용전원을 약300V의 DC전원으로 변환한다.
PFC회로부(120)는 정류부(110)의 (+)출력단자에 연결되는 (+)전원선(111)과 (-)출력단자에 연결되는 (-)전원선(112)의 사이에 서로 병렬로 연결된 제1 내지 제3 PFC회로(121,122,123)를 포함한다.
제1 PFC회로(121)는 (+)전원선(121)에 그 일단이 연결된 제1코일(L1)과, 제 1코일(L1)의 타단에 애노드가 연결되는 제1다이오드(D1)와, 제1코일(L1)과 제1다이오드(D1) 사이의 제1노드(N1)와 (-)전원선(112)의 사이에 설치되는 제1스위칭소자(SW1)를 포함한다.
제2 PFC회로(122)는 (+)전원선(121)에 그 일단이 연결되고 제1코일(L1)에 대해 병렬로 설치되는 제2코일(L2)과, 제2코일(L2)의 타단에 애노드가 연결되는 제2다이오드(D2)와, 제2코일(L2)과 제2다이오드(D2) 사이의 제2노드(N2)와 (-)전원선(112)의 사이에 설치되는 제2스위칭소자(SW2)를 포함한다.
제3 PFC회로(123)는 (+)전원선(121)에 그 일단이 연결되고 제1코일(L1) 및 제2코일(L2)에 대해 병렬로 설치되는 제3코일(L3)과, 제3코일(L3)의 타단에 애노드가 연결되는 제3다이오드(D3)와, 제3코일(L2)과 제3다이오드(D3) 사이의 제3노드(N3)와 (-)전원선(112)의 사이에 설치되는 제3스위칭소자(SW3)를 포함한다.
제1 내지 제3스위칭소자(SW1, SW2, SW3)에는 각각 MOSFET이나 IGBT 등의 구동소자가 사용된다. MOSFET을 사용하는 경우에는 각 스위칭소자(SW1, SW2, SW3)의 게이트(Gate)는 PFC제어부(130)에 연결하고 드레인(Drain)은 제1 내지 제3노드(N1, N2, N3)에 각각 연결하고, 소스(Source)는 (-)전원선(112)에 연결할 수 있다.
제1 내지 제3다이오드(D1,D2,D3)의 각 캐소드는 PFC회로부(120)의 출력선(126)에 서로 병렬로 연결되며, 출력선(126)과 (-)전원선(112)의 사이에는 전류평활을 위한 링크커패시터인 제1 및 제2커패시터(C1,C2)를 서로 병렬로 연결하는 것이 바람직하다.
이와 같이 3개의 PFC회로(121,122,123)를 병렬로 설치하고 PFC제어부(130) 가 각 스위칭소자(SW1,SW2,SW3)를 120도 위상차를 가지고 순차적으로 제어하면, 하나의 스위칭소자(SW)만으로 스위칭동작을 수행하는 종래 방식에 비하여 전체적인 스위칭 열손실을 크게 줄일 수 있다. 또한 전압파형이 깨끗해지고 이로 인해 깨끗한 사인(sine) 전류파형이 얻어지므로 높은 역률을 얻을 수 있다.
한편 본 발명의 정류장치는 전압을 피드백하여 PFC회로부(120)의 출력전류값을 제어하는 방식으로 PFC회로부(120)를 제어하므로 PFC회로부(120)의 각 스위칭소자(SW1,SW2,SW3)가 별도의 저항을 매개로 하지 않고 (-)전원선(112)에 직접 연결되는 점에 특징이 있다. 이와 같이 각 스위칭소자(SW1,SW2,SW3)를 (-)전원선(112)에 직접 연결시키면 저항을 통한 열손실이 없어지므로 수 kW급 이상의 대용량 부하에 사용할 경우에도 높은 역률을 얻을 수 있다.
한편 PFC회로부(120)의 선단부에는 과전압 방지회로나 도시된 바와 같은 휴즈(140)를 설치할 수도 있다.
PFC제어부(130)는 각 스위칭소자(SW1, SW2, SW3)의 게이트로 스위칭신호를 인가하며, 각 스위칭신호는 도시된 바와 같이 포토커플러(PC1, PC2, PC3)를 경유하여 인가될 수도 있다.
PFC제어부(130)는 PFC회로부(120)의 최종 출력단에서 출력전압(Vout)을 피드백 받고, 정류부(110) 후단의 (+)전원선(111)에서 PFC회로부(120)로 인가되는 입력전압(Vin)을 피드백 받으며, 상기 출력전압(Vout)과 입력전압(Vin)을 이용하여 스위칭신호를 설정한다.
또한 PFC제어부(130)는 AC상용전원과의 동기화를 위하여 정류부(110)의 선단에서 AC입력전압(VAC)을 검출한다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 PFC제어부(130)는 단일칩으로 제공되어 풀 디지털(full digital) 방식으로 각 스위칭소자(SW1, SW2, SW3)에 인가할 스위칭신호를 생성한다. 특히 소프트웨어 방식으로 스위칭신호를 제어하기 때문에 신호처리시간이 짧아져 수십 ㎲ 이하의 시분할 제어가 가능하며, 이를 통해 출력전압(Vout) 및 출력전류, 즉 전력을 정밀하게 제어할 수 있다.
2. PFC회로의 제어방법
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 정류장치(100)의 PFC제어부(130)가 PFC회로부(120)를 제어하는 방법을 설명한다.
종래의 정류장치는 PFC회로부(20)의 실제 출력전압(Vout)과 목표전압(Vp)간의 오차(err)와 스위칭전류(Is)를 이용하여 스위칭신호의 듀티비를 변경시키는 방식으로 PFC회로부(120)의 출력전압(Vout)을 제어하였다.
그러나 본 발명의 실시예에서는 PFC회로부(130)가 각 스위칭소자(SW1,SW2,SW3)의 1주기당 턴온 시간(ton)을 아래의 수학식 1에 의해 결정하는 점에 특징이 있다.
<수학식 1>
ton = |(Vout-Vin)/Vout * err * P |
여기서 Vout과 Vin은 각각 PFC회로부(120)의 실제 출력전압(Vout)과 실제 입력전압(Vin)이고, err 은 Vp-Vout 이며, P는 각 스위칭소자(SW1,SW2,SW3)의 소자특성에 따라 경험적으로 설정되는 상수로서 '시간/전압'의 단위를 갖는다.
따라서 PFC제어부(130)는 임의의 시분할된 구간의 소정시점에 검출된 PFC회로부(120)의 출력전압(Vout) 및 입력전압(Vin)과, 미리 설정된 목표전압(Vp)과 상수 P를 이용하여 다음 시분할 구간 동안의 턴온시간(ton)을 산출하고, 산출된 턴온시간(ton) 만큼 해당 스위칭소자를 턴온 제어한다.
본 발명의 실시예에서는 아날로그 회로를 생략하고 풀 디지털 방식으로 각 스위칭소자(SW1,SW2,SW3)를 온/오프 제어하기 때문에 신호처리속도의 향상으로 인해 수 내지 수십 ㎲ 단위로 시분할 구간을 설정하여 제어하는 것이 가능하다.
이하에서는 도 3의 흐름도를 참조하여 PFC제어부(130)의 제어방법을 설명한다.
먼저 단일 칩으로 제공되는 본 발명의 PFC제어부(130)에 각 스위칭소자(SW1,SW2,SW3)의 턴온시간(ton)을 산출하기 위한 전술한 알고리즘의 소프트웨어를 탑재해야 한다. 그리고 PFC회로부(120)에서 출력하고자 하는 목표전압(Vp)과 턴온시간(ton) 산출에 필요한 상수 P, 시분할 제어를 위한 시분할 구간의 크기 등을 입 력한다. (ST11)
이어서 시분할된 임의의 제1구간의 소정 시점(예를 들어, 종료 시점)에 PFC회로부(120)의 출력전압(Vout) 및 입력전압(Vin)을 검출한다. (ST12)
그리고 전술한 알고리즘을 적용하여 제1구간에 연속되는 제2구간에 대한 스위칭소자의 턴온시간(ton)을 산출하고, 소정의 스위칭신호를 인가하여 해당 스위칭소자를 산출된 턴온시간(ton)만큼 턴온시킨다. (ST13, ST14)
본 발명의 실시예에서는 3개의 스위칭소자(SW1,SW2,SW3)를 사용하여 정류장치(100)를 구현하였으므로 연속되는 시분할구간에 대하여 각 스위칭소자(SW1,SW2,SW3)를 120도 위상차로 순차적으로 턴온시키는 것이 바람직하다.
예를 들어 제1시분할 구간에는 제1스위칭소자(SW1)만을 턴온시키고, 제1시분할구간에 연속되는 제2시분할 구간에는 제2 스위칭소자(SW2)만을 턴온시키고, 제2시분할구간에 연속되는 제3시분할 구간에는 제3 스위칭소자(SW3)만을 턴온시킨다. 이렇게 함으로써 고속스위칭으로 인해 각 스위칭소자(SW1,SW2,SW3)에서 발생하는 열손실을 크게 줄일 수 있는 효과는 물론 깨끗한 사인파 전력을 만들 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 따라 풀 디지털 방식으로 PFC회로부(120)를 제어하면 순간정전과 같이 AC입력전압(VAC)이 급격히 변화하는 경우에도 충분히 대처할 수 있다.
종래의 아날로그 제어방식에서는 신호처리시간의 지연으로 인해 출력전압(Vout)을 짧은 시간에 안정화시키는 것이 매우 어렵지만, 본 발명의 실시예와 같이 수십 ㎲ 이하로 시분할하여 디지털 방식으로 제어하면 순간정전이 발생하더라도 출력전압(Vout)을 안정적으로 유지시키는 것이 가능하다.
그리고 본 발명의 정류장치(100)는 매우 다양한 용도에 적용되어 전력효율을 향상시키는 전력절감장치로 활용될 수 있다. 예를 들어 가정이나 공장 등의 전력절감을 위하여 AC인입단에 본 발명의 정류장치(100)를 설치할 수도 있고, 정류장치(100)의 출력단에 DC/DC컨버터를 설치하여 전자제품의 DC공급원으로 활용할 수도 있다.
또한 정류장치(100)의 출력단에 DC/AC컨버터를 설치하여 AC공급원으로 활용할 수도 있다. 도 4는 본 발명의 정류장치(100)의 출력단에 DC를 AC로 변환하는 3상 인버터회로부(150)를 연결한 것을 도시한 것이다. 이 경우에도 PFC제어부(130)에서 3상 인버터회로부(150)를 구성하는 각 스위칭소자에 소정의 스위칭신호(u,u-,v,v-,w,w-)는 인가하는 것이 바람직하다. 한편 4개의 스위칭소자만을 이용하여 단상 AC전력을 출력할 수도 있다.
또한 도 2 및 도 4에는 정류장치(100)에 단상 AC전원이 입력되는 것으로 도시하였으나 입력전원이 3상AC전원일 수도 있음은 물론이다. 도 5 및 도 6은 3상 AC전원을 정류하기 위하여 각각 3상 정류회로(160)와 정류용 3상 브릿지다이오 드(170)를 설치한 경우를 도시한 것이다. 이와 같이 3상 AC전원이 입력되는 경우에도 도 4에 도시된 바와 같이 출력단에 인버터회로를 설치하여 단상 또는 3상의 AC전력을 출력할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있다. 그러나 변형 또는 수정된 실시예가 후술하는 특허청구범위에 포함된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다.
도 1은 종래 정류장치의 일 예를 나타낸 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정류장치의 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어방법을 나타낸 흐름도
도 4는 본 발명의 정류장치의 출력단에 AC출력을 위한 3상 인버터를 설치한 모습을 나타낸 도면
도 5는 3상 AC전원을 정류하는 정류장치의 구성도
도 6은 3상 AC전원을 정류하는 정류장치의 또 다른 구성도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 정류장치 110: 정류부
111: (+)전원선 112: (-)전원선
120: PFC회로부 121,122,123: 제1,제2,제3 PFC회로
130: PFC제어부 150: 3상 인버터
160: 3상 정류회로 170: 3상 브릿지다이오드

Claims (4)

  1. 교류전원을 직류로 정류하는 정류부;
    상기 정류부로부터 인가되는 입력전압과 입력전류의 위상을 동기시켜 역률을 개선하는 PFC회로부;
    상기 PFC회로부의 입력전압을 검출하고 출력전압을 피드백하여 상기 PFC회로부의 동작을 제어하는 PFC제어부;
    를 포함하고,
    상기 PFC회로부는,
    (+)전원선에 그 일단이 연결된 제1코일(L1)과, 상기 제1코일(L1)의 타단에 애노드가 연결되는 제1다이오드(D1)와, 상기 제1코일(L1)과 상기 제1다이오드(D1) 사이의 제1노드(N1)와 (-)전원선의 사이에 설치되는 제1스위칭소자(SW1)를 포함하는 제1 PFC회로;
    상기 (+)전원선에 그 일단이 연결되고 상기 제1코일(L1)에 대해 병렬로 설치되는 제2코일(L2)과, 상기 제2코일(L2)의 타단에 애노드가 연결되는 제2다이오드(D2)와, 상기 제2코일(L2)과 상기 제2다이오드(D2) 사이의 제2노드(N2)와 상기 (-)전원선의 사이에 설치되는 제2스위칭소자(SW2)를 포함하는 제2 PFC회로;
    상기 (+)전원선에 그 일단이 연결되고 상기 제1코일(L1) 및 상기 제2코일(L2)에 대해 병렬로 설치되는 제3코일(L3)과, 상기 제3코일(L3)의 타단에 애노드가 연결되는 제3다이오드(D3)와, 상기 제3코일(L3)과 상기 제3다이오드(D3) 사이의 제3노드(N3)와 상기 (-)전원선의 사이에 설치되는 제3스위칭소자(SW3)를 포함하는 제3 PFC회로;
    를 포함하며, 상기 제1 내지 제3다이오드(D1,D2,D3)의 각 캐소드는 출력선에 서로 병렬로 연결되고, 상기 PFC제어부가 상기 제1 내지 제3스위칭소자(SW1, SW2, SW3)의 턴온(turn on) 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 풀 디지털 방식의 전력절감 정류장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3스위칭소자(SW1, SW2, SW3)는 상기 (-)전원선에 저항소자 없이 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 풀 디지털 방식의 전력절감 정류장치
  3. 교류를 직류로 정류하는 정류부의 출력단에 연결되고, 스위칭소자를 포함하는 PFC(Power Factor Correction)회로부의 동작을 시분할 제어하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 PFC회로부의 목표 출력전압(Vp)을 설정하는 단계;
    (b) 시분할된 제1구간의 소정 시점에 상기 정류부의 출력단에서 상기 PFC회로부의 입력전압(Vin)을 검출하고, 상기 PFC회로부의 출력단에서 상기 PFC회로부의 출력전압(Vout)을 검출하는 단계;
    (c) err은 Vp-Vout 이고, P는 상기 스위칭소자의 특성에 따라 부여되는 상수(단위는 시간/전압)라고 할 때, 상기 제1구간에 연속하는 제2구간에 대한 상기 스위칭소자의 턴온시간(ton)을 다음 관계식을 이용하여 설정하는 단계
    ton = |(Vout-Vin)/Vout * err * P |
    를 포함하는 정류장치의 제어방법
  4. 제1항의 정류장치를 시분할 제어하는 방법에 있어서,
    시분할된 제1구간 중에는 상기 PFC제어부가 상기 제1스위칭소자를 턴온시키고,
    상기 제1구간에 연속하는 제2구간 중에는 상기 PFC제어부가 상기 제2스위칭소자를 턴온시키고,
    상기 제2구간에 연속하는 제3구간 중에는 상기 PFC제어부가 상기 제3스위칭소자를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 정류장치의 제어방법
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010010414A (ko) * 1999-07-20 2001-02-15 구자홍 인버터의 역률보정장치 및 방법
JP2001169553A (ja) * 1999-12-02 2001-06-22 Mitsubishi Electric Corp スイッチドモード整流器
KR20050118323A (ko) * 2004-06-14 2005-12-19 최재철 입력 전력을 피드백으로 사용하는 전원 공급 장치
JP2007143392A (ja) 2005-11-22 2007-06-07 Schneider Toshiba Inverter Europe Sas 可変速度駆動装置用の力率補正装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010010414A (ko) * 1999-07-20 2001-02-15 구자홍 인버터의 역률보정장치 및 방법
JP2001169553A (ja) * 1999-12-02 2001-06-22 Mitsubishi Electric Corp スイッチドモード整流器
KR20050118323A (ko) * 2004-06-14 2005-12-19 최재철 입력 전력을 피드백으로 사용하는 전원 공급 장치
JP2007143392A (ja) 2005-11-22 2007-06-07 Schneider Toshiba Inverter Europe Sas 可変速度駆動装置用の力率補正装置

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