KR100891506B1 - Power converter for ozone generator and method for controlling the same - Google Patents

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엄주경
이준기
오주환
최성목
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(주)인텍에프에이
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Abstract

A power conversion device for an ozone generator and a method for controlling the same are provided to maximize ozone conversion efficiency and amount of ozone generation by changing a frequency of a voltage supplied to an ozone generator according to a resonant frequency. A power conversion device for an ozone generator includes an inverter control part(350). The inverter control part comprises a voltage detector(351), a frequency detector(352), a frequency controller(353), a current detector(354), and a current controller(355). The voltage detector detects a voltage supplied to an ozone generator. The frequency detector detects a resonant frequency of the ozone generator based on the voltage detected by the voltage detector. The frequency controller synchronizes an output frequency of the inverter with the resonant frequency detected by the frequency detector. The current detector detects a current outputted from the inverter. The current controller synchronizes a current measured by the current detector with a current set by a setting part(356).

Description

오존 발생기용 전력 변환 장치 및 그 제어 방법 {Power converter for ozone generator and method for controlling the same}Power converter for ozone generator and control method thereof {Power converter for ozone generator and method for controlling the same}

본 발명은 오존 발생기용 전력 변환 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오존 발생기의 오존 발생량 및 효율을 증대시키기 위하여, 고전압 및 고주파수의 전력을 발생시킬 수 있는 오존 발생기용 전력 변환 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion device for an ozone generator and a control method thereof, and more particularly, to increase the ozone generation amount and efficiency of an ozone generator, a power conversion device for an ozone generator capable of generating high voltage and high frequency power; The control method is related.

오존은 강한 산화력, 탈취력 및 살균력을 가지고 있기 때문에, 다양한 산업 분야에서 널리 활용되고 있다. 오존 발생 방법에는 자외선을 이용 방법, 물의 전기 분해방법 등 다양한 방법이 있으나, 고농도의 오존을 발생시키기 위해서 사용되는 통상적인 방법은 고전압을 이용한 무성방전 방법이다. 무성방전 방법은 절연체로 절연된 금속전극에 교류 전압 또는 펄스를 인가하면, 금속 전극 사이의 공간에서 방전이 일어나고, 산소를 함유한 기체가 그 방전 공간을 통과하면서 그 기체에 포함된 산소가 오존으로 변환되는 방식이다.Ozone is widely used in various industrial fields because of its strong oxidizing, deodorizing and bactericidal properties. The ozone generation method includes a variety of methods, such as the use of ultraviolet rays, the electrolysis of water, the conventional method used to generate a high concentration of ozone is a silent discharge method using a high voltage. In the silent discharge method, when an alternating voltage or pulse is applied to a metal electrode insulated with an insulator, discharge occurs in the space between the metal electrodes, and oxygen containing gas passes through the discharge space while oxygen contained in the gas is converted into ozone. This is how it is converted.

일반적으로 산업용 오존 발생기의 전력 변환장치는 고전압을 만들기 위하여 일반 사용 전원에 변압기를 사용하거나 저주파 인버터와 변압기를 사용하여 고전압 을 발생시키고 있다. 하지만, 상용 전원이나 저주파 인버터의 주파수는 고정되어 있고 낮기 때문에 오존 발생량이 극히 제한되는 문제점이 있었다. 오존 방전관의 재질이 기존에는 유리관에 금속 코팅을 통한 전극을 만들어 사용하기 때문에 인가 주파수가 1kHz이하로 사용하고 있었으나 방전관의 전극이 세라믹관으로 변화하면서 수 ~ 10kHz 정도의 주파수를 필요로 하며, 또한 주파수를 높임으로써 공진용 리액터의 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다. 고전압을 만들기 위해 변압기의 전압을 상승시키는 것은 오존 방전관의 절연 내력을 약화시키고 효율을 저감시킬 뿐만 아니라 시스템의 가격을 상승시키는 역할을 하기 때문에 오존 방전관의 특성에 맞는 변압기의 전압이 필수적이다. In general, the power converter of an industrial ozone generator generates a high voltage by using a transformer for a general power supply or by using a low frequency inverter and a transformer to make a high voltage. However, since the frequency of the commercial power supply or low frequency inverter is fixed and low, the amount of ozone generated is extremely limited. Since the material of ozone discharge tube is conventionally used to make electrode through metal coating on glass tube, the applied frequency is used below 1kHz, but the frequency of discharge tube needs to be several ~ 10kHz as the electrode of the discharge tube is changed to ceramic tube. By increasing the size of the resonance reactor has an advantage that can be reduced. Increasing the voltage of the transformer to create a high voltage not only weakens the dielectric strength of the ozone discharge tube and reduces the efficiency, but also increases the price of the system. Therefore, the voltage of the transformer suitable for the characteristics of the ozone discharge tube is essential.

전력 변환 장치가 연결된 오존 발생기는 전체적으로 LC 공진 회로를 형성하게 되므로, 오존 발생기의 효율을 극대화시키기 위해서는 전력 변환 장치를 통하여 오존 발생기에 인가되는 전압의 주파수를 부하의 공진 주파수와 같은 대역으로 맞추어야 한다. 그러나 오존 방전관은 인가되는 매질 즉, 산소나 공기의 순도, 온도, 압력 등에 의하여 캐패시턴스가 변화되고, 이에 따라 공진 주파수도 변경된다. 또한, 다수의 오존 방전관 중 일부가 파손되는 경우에도 전체 부하의 임피던스가 변화되어, 공진 주파수가 변경된다. Since the ozone generator to which the power converter is connected forms an LC resonant circuit as a whole, in order to maximize the efficiency of the ozone generator, the frequency of the voltage applied to the ozone generator through the power converter must be adjusted to the same band as the resonance frequency of the load. However, in the ozone discharge tube, the capacitance is changed by the medium to be applied, that is, the purity, temperature and pressure of oxygen or air, and thus the resonance frequency is also changed. In addition, even when some of the plurality of ozone discharge tubes are broken, the impedance of the entire load is changed, and the resonance frequency is changed.

따라서, 오존 발생기에 인가되는 전압의 주파수를 공진 주파수의 변화에 따라 적응적으로 변화시켜서 출력할 수 있는 전력 변환 장치의 개발이 필요한 상황이다.Therefore, there is a need for developing a power converter capable of adaptively changing the frequency of the voltage applied to the ozone generator according to the change in the resonance frequency.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존의 고전압 저주파수 전력 변환 장치 대신에 고전압 및 고주파수 전력 변환장치를 개발하고, 오존 발생기에 인가되는 전압의 주파수를 공진 주파수의 변화에 따라 적응적으로 변화시키고 전류 제어를 통한, 오존발생량과 오존 변환 효율을 극대화시킬 수 있는 오존발생기용 전력 변환장치 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, the problem to be solved by the present invention is to develop a high-voltage and high-frequency power converter in place of the existing high-voltage low-frequency power converter, the frequency of the voltage applied to the ozone generator An object of the present invention is to provide an ozone generator power converter and a control method thereof that can be adaptively changed in accordance with a change in resonant frequency and maximize the amount of ozone generation and ozone conversion efficiency through current control.

본 발명의 일 측면에 따르면, 오존 발생기용 전력 변환 장치로서, 전원부로부터 AC 전압을 인가받아 DC 전압으로 변환하여 출력시키는 컨버터부; 상기 컨버터부에서 출력된 DC 전압을 인가받아 AC 전압으로 변환시켜 출력하는 인버터와, 상기 인버터의 출력을 제어하기 위한 인버터 제어부로 구성된 인버터부; 상기 오존 발생기와 공진을 유도하기 위한 리액터부; 상기 인버터부에서 출력된 AC 전압을 고전압으로 변환시켜 상기 오존 발생기에 인가하는 변압기부를 포함하며, 상기 인버터 제어부는 상기 오존 발생기에 인가되는 전압을 검출하는 전압 검출기; 상기 전압 검출기를 통하여 검출된 전압에 기초하여, 상기 오존 발생기의 공진 주파수를 검출하는 주파수 검출기; 및 상기 인버터의 출력 주파수와 상기 주파수 검출기를 통하여 검출된 공진 주파수를 비교하여, 상기 인버터의 출력 주파수를 상기 검출된 공진 주파수에 일치되도록, 상기 인버터를 제어하는 주파수 제어기; 상기 인버터에서 출력되는 전류를 검출하는 전류 검출기; 및 상기 전류 검출기를 통하여 측정된 전류 와 설정부를 통하여 설정된 전류를 비교하여, 상기 측정된 전류를 상기 설정된 전류에 일치되도록, 상기 인버터를 제어하는 전류 제어기를 포함하는 오존 발생기용 전력 변환 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, an ozone generator power conversion apparatus, comprising: a converter unit receiving an AC voltage from a power supply unit and converting the DC voltage into an output; An inverter unit configured to receive a DC voltage output from the converter unit, convert the inverter into an AC voltage, and output the inverter; and an inverter controller configured to control the output of the inverter; A reactor unit for inducing resonance with the ozone generator; A transformer unit for converting an AC voltage output from the inverter unit into a high voltage and applying the applied voltage to the ozone generator, wherein the inverter control unit detects a voltage applied to the ozone generator; A frequency detector detecting a resonance frequency of the ozone generator based on the voltage detected by the voltage detector; And a frequency controller for comparing the output frequency of the inverter with the resonant frequency detected through the frequency detector to control the inverter such that the output frequency of the inverter matches the detected resonant frequency. A current detector for detecting a current output from the inverter; And a current controller for controlling the inverter to compare the current measured through the current detector with the current set through the setting unit to match the measured current with the set current. .

본 발명의 다른 측면에 따르면, 오존 발생기용 전력 변환 장치의 제어 방법으로서, 상기 오존 발생기에 인가되는 전압을 전압 검출기를 이용하여 측정하는 단계; 주파수 검출기를 이용하여 상기 검출된 전압을 기초로 상기 오존 발생기의 공진 주파수를 검출하는 단계; 주파수 제어기가 인버터의 출력 주파수와 공진 주파수의 일치 여부를 판단하는 단계; 판단 결과, 상기 인버터의 출력 주파수와 검출된 공진 주파수가 일치하는 경우에는 상기 오존 발생기에 인가되는 전압을 측정하는 단계로 복귀하고, 만약 상기 인버터의 출력 주파수와 검출된 공진 주파수가 일치하지 않는 경우에는 상기 인버터 출력 주파수를 검출된 공진 주파수에 일치되도록 조절하는 단계; 전류 검출기를 통하여 인버터의 출력 전류를 검출하는 단계; 및 전류 제어기를 통하여 인버터의 설정 전류와 출력 전류가 일치하는지를 판단하고, 상기 인버터의 출력 전류를 설정 전류에 일치되게 조절하는 단계를 포함하는 오존 발생기용 전력 변환 장치의 제어 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a method of controlling a power conversion device for an ozone generator, comprising: measuring a voltage applied to the ozone generator using a voltage detector; Detecting a resonant frequency of the ozone generator based on the detected voltage using a frequency detector; Determining, by the frequency controller, whether the output frequency of the inverter matches the resonance frequency; As a result of the determination, when the output frequency of the inverter coincides with the detected resonance frequency, the process returns to the step of measuring the voltage applied to the ozone generator. If the output frequency of the inverter does not match the detected resonance frequency, Adjusting the inverter output frequency to match the detected resonant frequency; Detecting an output current of the inverter through a current detector; And determining whether the set current of the inverter matches the output current through the current controller, and adjusting the output current of the inverter to match the set current.

본 발명에 따르면, 오존 방전관에 인가되는 매질 변화나, 환경 변화 등에 따라 캐패시턴스가 변화하거나, 일부 오존 방전관의 파손 등으로 인하여 전체 부하의 임피던스가 변화되어 공진 주파수가 변화하더라도, 전력 변환 장치는 공진 주파수의 변화를 검출하여, 오존 발생기에 인가하는 전압의 주파수를 변화된 공진 주파수 와 매칭되게 변화시켜 출력시키기 때문에, 오존발생량과 오존 변환 효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, even if the capacitance changes according to the change in the medium applied to the ozone discharge tube, the environment, or the like, or the impedance of the entire load is changed due to the breakage of some ozone discharge tubes, the power converter changes the resonance frequency. By detecting the change in the output of the voltage applied to the ozone generator is changed to match the changed resonant frequency and output, it is possible to maximize the amount of ozone generation and ozone conversion efficiency.

또한, 본 발명에 따르면 공진 주파수 검출 시 전압 검출 방식으로 이용하므로, 실제로 인가되는 전원의 주파수를 공진 주파수와 동기화할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, since the voltage detection method is used when detecting the resonance frequency, there is an advantage in that the frequency of the actually applied power source can be synchronized with the resonance frequency.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 개략적인 기능 블록도이며, 도 2는 오존 발생기의 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 오존 발생기용 전력 변환 장치의 개략적인 회로도이다. 1 is a schematic functional block diagram of a power converter for an ozone generator according to the present invention, Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the ozone generator, Figure 3 is a schematic circuit diagram of the power converter for the ozone generator shown in FIG. to be.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치(600)는 전원부(100), 컨버터부(200), 인버터부(300), 리액터부(400) 및 변압기부(500)로 구성된다. 이러한 구성을 갖는 오존 발생기용 전력 변환 장치(600)는 오존 발생기에 연결되어, 오존 발생기에 적합한 고주파수 및 고전압의 전원을 인가한다.1 to 3, the ozone generator power converter 600 according to the present invention includes a power supply unit 100, a converter unit 200, an inverter unit 300, a reactor unit 400, and a transformer unit 500. It is composed of The power converter 600 for the ozone generator having such a configuration is connected to the ozone generator and applies a high frequency and high voltage power suitable for the ozone generator.

오존 발생기는 다수의 오존 발생셀로 구성되며, 각 오존 발생셀은 오존방전관(10), 퓨즈(2), 제1 전극(3), 오존 발생부(4), 제2 전극(5), 냉각부(6) 및 케이스(7)로 구성되며, 오존 발생기용 전력 변환 장치(600)는 제1 전극(3)과 제2 전극(5)에 연결되어, 오존 방전관(10)에 고전압 및 고주파수의 전원을 인가한다. 오 존 방전관(10)은 10000V 이하로 설계되며, 이러한 오존 방전관을 보호하기 위하여 퓨즈(2)가 부착된다. 퓨즈(2)의 단락을 감지하기 위하여 마이크로 스위치를 설치할 수 있다. 그러나 이러한 마이크로 스위치는 상당히 고가이며 마이크로 스위치의 신호를 받는 것은 상당히 구조적으로 어려우므로, 오존 방전관이 수십 내지 수백 개일 경우에는 그 비용이 부담될 수 있다. The ozone generator is composed of a plurality of ozone generating cells, each ozone generating cell is an ozone discharge tube (10), fuse (2), first electrode (3), ozone generator (4), second electrode (5), cooling Comprising a portion (6) and a case (7), the power converter 600 for ozone generator is connected to the first electrode 3 and the second electrode (5), to the ozone discharge tube 10 of high voltage and high frequency Apply power. The ozone discharge tube 10 is designed to be 10000V or less, and a fuse 2 is attached to protect the ozone discharge tube. Micro switches can be installed to detect shorts in the fuse 2. However, such microswitches are quite expensive and it is quite structurally difficult to receive a signal from the microswitch, which can be costly in the case of tens to hundreds of ozone discharge tubes.

따라서, 본 실시예에서는 퓨즈(2)의 단락을 감지하기 위하여 별도의 마이크로 스위치를 사용하지 않고, 이하에서 상술될 인버터 제어부(350)의 주파수 제어기(353)를 이용하여 퓨즈(2)의 단락 여부를 감지한다. Therefore, in this embodiment, a separate micro switch is not used to detect a short circuit of the fuse 2, and whether the fuse 2 is shorted by using the frequency controller 353 of the inverter controller 350 to be described later. Detect it.

한편, 오존 방전관(10)에 퓨즈를 설치하지 않은 경우, 오존 방전관(10) 내부의 단락 사고는 이하에서 상술될 인버터 제어부(350)의 전류 제어기(355)를 이용하여 감지한다. 오존 방전관(10) 내부에 단락 사고가 발생하면, 전류는 단락전류 형태로 흐르기 때문에 변압기 후단은 리액터 부하로 보아, 전류가 정현파가 아닌 삼각파 형태로 나타나게 된다. 그러면, 전류 제어기(355)는 포화되어 PWM 듀티비에 변화가 발생하게 되고, 전류 제어기(355)가 이를 감지하여 오존 방전관(10)의 상태를 감지할 수 있게 된다.On the other hand, when the fuse is not installed in the ozone discharge tube 10, a short circuit accident inside the ozone discharge tube 10 is detected using the current controller 355 of the inverter control unit 350 to be described later. If a short circuit accident occurs in the ozone discharge tube 10, the current flows in the form of a short circuit current, so that the rear end of the transformer is viewed as a reactor load, so that the current appears in the form of a triangular wave instead of a sine wave. Then, the current controller 355 is saturated to generate a change in the PWM duty ratio, and the current controller 355 can detect the state of the ozone discharge tube 10.

케이스(7) 내부에는 오존 방전관(10)이 배치되고, 오존 방전관(1)과 제2 전극(3)은 소정 간격 이격되게 배치되어 오존 발생부(4)를 형성한다. 냉각부(6)는 제2 전극(5)과 케이스(7) 사이에 형성되고, 냉각부(6)로는 냉각수를 유동시켜서 방전이 일어날 때 발생하는 열을 냉각시킨다.An ozone discharge tube 10 is disposed inside the case 7, and the ozone discharge tube 1 and the second electrode 3 are spaced apart from each other by a predetermined interval to form the ozone generator 4. The cooling unit 6 is formed between the second electrode 5 and the case 7, and flows cooling water into the cooling unit 6 to cool the heat generated when discharge occurs.

컨버터부(200)는 전원부(100)로부터 AC 전압을 인가받아 DC 전압으로 변환하 여 출력시킨다. 본 실시예의 경우, 컨버터부(200)는 정류하면서 발생되는 고조파 및 역률 저감을 개선하고 DC전압을 일정하게 유지시키고 전압을 일반 정류시보다 승압을 하므로 그만큼 변압기의 부담을 줄이기 위하여 PWM 컨버터를 이용한다. The converter 200 receives an AC voltage from the power supply unit 100, converts the DC voltage, and outputs the converted DC voltage. In the present embodiment, the converter 200 uses a PWM converter to improve harmonics and power factor reduction generated while rectifying, maintain a constant DC voltage, and boost the voltage rather than normal rectification.

인버터부(300)는 인버터(310)와 인버터(310)의 구동을 제어하는 인버터 제어부(350)로 구성된다. 인버터(310)는 컨버터부(200)에서 출력된 DC 전압을 인가받아 단상의 고주파 AC 전압으로 변환시켜 출력하며, 인버터 제어부(350)는 이러한 인버터(300)의 출력을 제어하는 기능을 수행하며, 인버터 제어부(350)의 구성 및 기능은 도 4를 참조하여 상세히 살펴본다. The inverter unit 300 includes an inverter 310 and an inverter controller 350 for controlling the driving of the inverter 310. The inverter 310 receives the DC voltage output from the converter unit 200 and converts it into a single-phase high frequency AC voltage, and outputs the inverter. The inverter controller 350 performs a function of controlling the output of the inverter 300. The configuration and function of the inverter controller 350 will be described in detail with reference to FIG. 4.

리액터부(400)는 입력 리액터부(410)와 출력 리액터부(450)를 포함하며, 입력 리액터부(410)는 전류 필터링 및 전압차를 발생시키는 기능을 수행하며, 출력 리액터부(350)는 오존 발생기(10)와 공진을 유도하는 기능을 수행한다. 변압기부(500)는 인버터부(300)에서 출력된 AC 전압을 고전압으로 변환시켜 출력한다. 변압기부(500)에서 출력된 전압은 오존 발생기(10)로 인가되어, 오존 발생기(10)에서 오존을 발생시키는 전원으로 사용된다. The reactor unit 400 includes an input reactor unit 410 and an output reactor unit 450, the input reactor unit 410 performs a function of generating current filtering and a voltage difference, and the output reactor unit 350 is It performs a function of inducing resonance with the ozone generator 10. The transformer unit 500 converts the AC voltage output from the inverter unit 300 into a high voltage and outputs the converted high voltage. The voltage output from the transformer unit 500 is applied to the ozone generator 10 and used as a power source for generating ozone in the ozone generator 10.

도 4는 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 인버터 제어부의 기능 블록도이며, 도 5는 도 4에 도시된 인버터 제어부의 출력 신호를 나타낸 도이고, 도 6a는 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 인버터의 출력 전압과 출력 전류를 도시한 그래프이고, 도 6b는 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 변압기부의 출력 전압과 출력 전류를 도시한 그래프이다.Figure 4 is a functional block diagram of the inverter control unit of the power converter for ozone generator according to the present invention, Figure 5 is a view showing the output signal of the inverter control unit shown in Figure 4, Figure 6a is an ozone generator according to the present invention The output voltage and output current of the inverter of the power converter is a graph, Figure 6b is a graph showing the output voltage and output current of the transformer unit of the power converter for ozone generator according to the present invention.

도 4를 참조하면, 인버터 제어부(350)는 전압 검출기(351), 주파수 검출기(352), 주파수 제어기(353), 전류 검출기(354), 전류 제어기(355), 설정부(356) 및 PWM 듀티 제어기(357)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the inverter controller 350 includes a voltage detector 351, a frequency detector 352, a frequency controller 353, a current detector 354, a current controller 355, a setting unit 356, and a PWM duty. Controller 357.

오존 발생기의 효율을 극대화하기 위해서는 인버터 출력 전압과 출력 전류의 관계는 역률 1에 가깝게 유지된 상태가 되고, 오존 발생기의 인가 전원 주파수가 오존 발생기 부하의 공진 주파수가 동일해야 된다. 그러나 오존 방전관(10)은 인가되는 매질 즉, 산소나 공기의 순도, 온도, 압력 등에 의하여 캐패시턴스가 변화되어, 공진 주파수도 변화된다. 이러한 변화되는 공진 주파수를 검출하기 위하여 본 발명에서는 전압 검출 방식을 이용한다.In order to maximize the efficiency of the ozone generator, the relationship between the inverter output voltage and the output current is maintained close to the power factor 1, and the applied power frequency of the ozone generator must be the same as the resonance frequency of the ozone generator load. However, in the ozone discharge tube 10, the capacitance is changed by the medium to be applied, that is, the purity, temperature and pressure of oxygen or air, and the resonance frequency is also changed. In order to detect such a change in resonant frequency, the present invention uses a voltage detection method.

전압 검출기(351)는 오존 발생기에 인가되는 전압을 검출하는 기능을 수행하며, 주파수 검출기(352)는 전압 검출기(351)를 통하여 검출된 전압에 기초하여 오존 발생기의 공진 주파수를 검출한다.The voltage detector 351 detects a voltage applied to the ozone generator, and the frequency detector 352 detects a resonance frequency of the ozone generator based on the voltage detected through the voltage detector 351.

주파수 제어기(353)는 인버터(310)의 출력 주파수와 주파수 검출기(352)를 통하여 검출된 공진 주파수를 비교하여, 양 주파수가 동일하지 않은 경우, 인버터(310)의 출력 주파수를 공진 주파수에 일치되게 조절하는 기능을 수행한다. 주파수 검출기는 전압의 제로 크로싱(ZERO-CROSSING) 지점을 검출하여 전압의 주파수를 측정한다. The frequency controller 353 compares the output frequency of the inverter 310 with the resonant frequency detected through the frequency detector 352, so that when the two frequencies are not the same, the output frequency of the inverter 310 matches the resonant frequency. Function to adjust. The frequency detector measures the zero-crossing point of the voltage and measures the frequency of the voltage.

전류 검출기(354)는 인버터(310)에서 출력되는 전류를 검출하는 기능을 수행하며, 전류 제어기(355)는 설정부(356)를 통하여 설정된 전류(Is)와 전류 검출 기(354)에 의해서 측정된 인버터의 출력 전류(It)를 비교하여, 양 전류가 동일하지 않은 경우 인버터(310)의 출력 전류(It)를 설정된 전류(Is)에 일치되게 조절하는 기능을 수행한다.The current detector 354 by the inverter and serves to detect a current output from the unit 310, current controller 355 is the current (I s) and the current detection period 354 is set through the setting unit (356) By comparing the measured output current (I t ) of the inverter, if both currents are not the same to adjust the output current (I t ) of the inverter 310 to match the set current (I s ).

PWM 듀티 제어기(357)는 전류 및 주파수가 설정 전류와 공진 주파수와 동일하게 조절된 전원을 입력받아, PWM 듀티비를 조절함으로써 원하는 전원을 오존 발생기(10)에 인가하여 오존 발생 농도를 자유롭게 조절할 수 있게 된다.The PWM duty controller 357 receives a power whose current and frequency are adjusted to be equal to the set current and the resonant frequency, and applies a desired power to the ozone generator 10 by adjusting the PWM duty ratio to freely adjust the ozone generation concentration. Will be.

상기에서 살펴본 바와 같이, 오존 방전관은 캐패시터 부하이므로 전류 보다 90도 앞선 진상 전압을 검출하여 공진 주파수를 검출하게 되면, 실제로 오존 발생기에 인가되는 전원의 주파수를 공진 주파수에 동기화하기 쉬운 이점이 있다.As described above, since the ozone discharge tube is a capacitor load, when detecting the resonant frequency by detecting the forward voltage 90 degrees ahead of the current, there is an advantage in that the frequency of the power actually applied to the ozone generator is easily synchronized to the resonant frequency.

도 5에는 도 4에 도시된 인버터 제어부의 출력 신호가 도시되며, 도 6a 및 도 6b에는 각각 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 인버터의 출력 신호와 변압기부의 출력 신호가 도시된다.FIG. 5 shows an output signal of the inverter control unit shown in FIG. 4, and FIGS. 6A and 6B show an output signal of an inverter and an output signal of a transformer unit of the power converter for an ozone generator according to the present invention, respectively.

도 7은 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a control method of a power converter for an ozone generator according to the present invention.

도 7을 참조하면, 우선 오존 발생기(10)에 인가되는 전압을 전압 검출기(351)를 이용하여 측정하는 과정을 수행한다(S710). 그리고 나서, 전압 검출기(351)를 통하여 검출된 전압을 기초로 주파수 검출기(352)를 이용하여 오존 발생기(10)의 공진 주파수를 검출하는 과정을 수행한다(S720).Referring to FIG. 7, first, a process of measuring a voltage applied to the ozone generator 10 using the voltage detector 351 is performed (S710). Then, the process of detecting the resonance frequency of the ozone generator 10 by using the frequency detector 352 based on the voltage detected by the voltage detector 351 (S720).

그 다음에, 주파수 제어기(353)는 인버터의 출력 주파수와 공진 주파수가 일치하는지를 판단하는 과정을 수행한다(S730). 판단 결과, 인버터의 출력 주파수와 검출된 공진 주파수가 일치하는 경우에는 S710 과정으로 복귀하며, 만약 인버터의 출력 주파수와 검출된 공진 주파수가 일치하지 않는 경우, 주파수 제어기(353)는 인버터 출력 주파수를 검출된 공진 주파수에 일치되도록 조절하는 과정을 수행한다(S740).Next, the frequency controller 353 performs a process of determining whether the output frequency and the resonant frequency of the inverter match. As a result of the determination, when the output frequency of the inverter and the detected resonant frequency match, the process returns to step S710. If the output frequency of the inverter and the detected resonant frequency do not match, the frequency controller 353 detects the inverter output frequency. A process of adjusting to match the resonant frequency is performed (S740).

그 다음에, 설정부(356)를 통하여 인버터의 출력 전류를 설정하는 과정을 수행한다(S750). 그리고 나서, 전류 검출기(354)를 통하여 인버터의 출력 전류를 검출하는 과정을 수행한다(S760). 전류 제어기(355)는 인버터의 설정 전류와 출력 전류가 일치하는지를 판단하는 과정을 수행한다(S770). 판단 결과, 인버터의 출력 전류와 설정 전류가 일치하는 경우에는 S760 과정으로 복귀하며, 만약 인버터의 출력 전류와 설정 전류가 일치하지 않는 경우, 전류 제어기(355)는 인버터의 출력 전류를 설정 전류에 일치되게 조절하는 과정을 수행한다(S780).Next, a process of setting the output current of the inverter through the setting unit 356 is performed (S750). Then, the process of detecting the output current of the inverter through the current detector 354 is performed (S760). The current controller 355 performs a process of determining whether the set current and the output current of the inverter match (S770). If it is determined that the output current and the set current of the inverter match, the process returns to step S760. If the output current and the set current of the inverter do not match, the current controller 355 matches the output current of the inverter to the set current. Perform the process to adjust (S780).

그리고 나서, PWM 듀티 제어기(357)를 통하여 인버터 출력 전원의 듀티비를 조절하여 원하는 세기의 전원이 오존 발생기에 인가되도록 조절하는 과정을 수행한다(S790). Then, the duty ratio of the inverter output power is adjusted through the PWM duty controller 357 to adjust the power of the desired intensity to be applied to the ozone generator (S790).

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치 및 그 제어 방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only an exemplary embodiment of the power converter for ozone generator and the control method according to the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, as claimed in the claims below, Without departing from the gist of the present invention, anyone of ordinary skill in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

도 1은 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 개략적인 기능 블록도이다.1 is a schematic functional block diagram of a power conversion device for an ozone generator according to the present invention.

도 2는 오존 발생기의 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of an ozone generator.

도 3은 도 1에 도시된 오존 발생기용 전력 변환 장치의 개략적인 회로도이다.FIG. 3 is a schematic circuit diagram of the power converter for the ozone generator shown in FIG. 1.

도 4는 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 인버터 제어부의 기능 블록도이다.4 is a functional block diagram of an inverter control unit of the power conversion device for ozone generator according to the present invention.

도 5는 도 4에 도시된 인버터 제어부의 출력 신호를 나타낸 도이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an output signal of the inverter controller illustrated in FIG. 4.

도 6a는 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 인버터의 출력 전압과 출력 전류를 도시한 그래프이고, 도 6b는 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 변압기부의 출력 전압과 출력 전류를 도시한 그래프이다.Figure 6a is a graph showing the output voltage and output current of the inverter of the power converter for ozone generator according to the present invention, Figure 6b shows the output voltage and output current of the transformer unit of the power converter for ozone generator according to the present invention. One graph.

도 7은 본 발명에 따른 오존 발생기용 전력 변환 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a control method of a power converter for an ozone generator according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100 : 전원부 200 : 컨버터부100: power supply unit 200: converter unit

300 : 인버터부 310 : 인버터300: inverter 310: inverter

350 : 인버터 제어부 351 : 전압 검출기350: inverter control unit 351: voltage detector

352 : 주파수 검출기 353 : 주파수 제어기352: frequency detector 353: frequency controller

354 : 전류 검출기 355 : 전류 제어기354 current detector 355 current controller

356 : 설정부 357 : PWM 듀티 제어기356: setting unit 357: PWM duty controller

400 : 리액터부 500 : 변압기부400 reactor portion 500 transformer portion

Claims (4)

오존 발생기용 전력 변환 장치에 있어서,In the power converter for ozone generator, 전원부로부터 AC 전압을 인가받아 DC 전압으로 변환하여 출력시키는 컨버터부; 상기 컨버터부에서 출력된 DC 전압을 인가받아 AC 전압으로 변환시켜 출력하는 인버터와, 상기 인버터의 출력을 제어하기 위한 인버터 제어부로 구성된 인버터부; 상기 오존 발생기와 공진을 유도하기 위한 리액터부; 상기 인버터부에서 출력된 AC 전압을 고전압으로 변환시켜 상기 오존 발생기에 인가하는 변압기부를 포함하며, 상기 인버터 제어부는,A converter unit receiving an AC voltage from a power supply unit and converting the AC voltage into a DC voltage; An inverter unit configured to receive a DC voltage output from the converter unit, convert the inverter into an AC voltage, and output the inverter; and an inverter controller configured to control the output of the inverter; A reactor unit for inducing resonance with the ozone generator; A transformer unit converting the AC voltage output from the inverter unit into a high voltage and applying the same to the ozone generator, wherein the inverter controller includes: 상기 오존 발생기에 인가되는 전압을 검출하는 전압 검출기; A voltage detector detecting a voltage applied to the ozone generator; 상기 전압 검출기를 통하여 검출된 전압에 기초하여, 상기 오존 발생기의 공진 주파수를 검출하는 주파수 검출기; A frequency detector detecting a resonance frequency of the ozone generator based on the voltage detected by the voltage detector; 상기 인버터의 출력 주파수와 상기 주파수 검출기를 통하여 검출된 공진 주파수를 비교하여, 상기 인버터의 출력 주파수를 상기 검출된 공진 주파수에 일치되도록, 상기 인버터를 제어하는 주파수 제어기; A frequency controller for controlling the inverter to compare the output frequency of the inverter with the resonant frequency detected through the frequency detector so that the output frequency of the inverter matches the detected resonant frequency; 상기 인버터에서 출력되는 전류를 검출하는 전류 검출기; 및A current detector for detecting a current output from the inverter; And 상기 전류 검출기를 통하여 측정된 전류와 설정부를 통하여 설정된 전류를 비교하여, 상기 측정된 전류를 상기 설정된 전류에 일치되도록, 상기 인버터를 제어하는 전류 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 발생기용 전력 변환 장치.And a current controller for controlling the inverter to compare the current measured through the current detector with the current set through the setting unit to match the measured current with the set current. . 제1항에 있어서, 상기 인버터 제어부는,The method of claim 1, wherein the inverter control unit, 상기 주파수 제어기와 전류 제어기를 통하여 전류 및 주파수가 설정 전류와 공진 주파수와 일치되게 조절된 전원을 입력받아, PWM 듀티비의 조절을 제어하는 PWM 듀티 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 발생기용 전력 변환 장치.The power supply for the ozone generator further comprises a PWM duty controller for controlling the adjustment of the PWM duty ratio by receiving a power supply adjusted through the frequency controller and the current controller to match the set current and the resonant frequency. Converter. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨버터부는 PWM 컨버터인 것을 특징으로 하는 오존 발생기용 전력 변환 장치.The converter unit ozone generator power converter, characterized in that the PWM converter. 오존 발생기용 전력 변환 장치의 제어 방법에 있어서,In the control method of the power converter for ozone generator, 상기 오존 발생기에 인가되는 전압을 전압 검출기를 이용하여 측정하는 단계;Measuring a voltage applied to the ozone generator using a voltage detector; 주파수 검출기를 이용하여 상기 검출된 전압을 기초로 상기 오존 발생기의 공진 주파수를 검출하는 단계;Detecting a resonant frequency of the ozone generator based on the detected voltage using a frequency detector; 주파수 제어기가 인버터의 출력 주파수와 공진 주파수의 일치 여부를 판단하 는 단계; Determining, by the frequency controller, whether the output frequency of the inverter matches the resonance frequency; 판단 결과, 상기 인버터의 출력 주파수와 검출된 공진 주파수가 일치하는 경우에는 상기 오존 발생기에 인가되는 전압을 측정하는 단계로 복귀하고, 만약 상기 인버터의 출력 주파수와 검출된 공진 주파수가 일치하지 않는 경우에는 상기 인버터 출력 주파수를 검출된 공진 주파수에 일치되도록 조절하는 단계; As a result of the determination, when the output frequency of the inverter coincides with the detected resonance frequency, the process returns to the step of measuring the voltage applied to the ozone generator. If the output frequency of the inverter does not match the detected resonance frequency, Adjusting the inverter output frequency to match the detected resonant frequency; 전류 검출기를 통하여 인버터의 출력 전류를 검출하는 단계; 및 Detecting an output current of the inverter through a current detector; And 전류 제어기를 통하여 인버터의 설정 전류와 출력 전류가 일치하는지를 판단하고, 상기 인버터의 출력 전류를 설정 전류에 일치되게 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 발생기용 전력 변환 장치의 제어 방법. And determining whether the output current of the inverter matches the current through the current controller, and adjusting the output current of the inverter to match the set current.
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