KR101033371B1 - 전원 장치 - Google Patents

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료오 나까모또
게이스께 시마따니
게이이찌 요시사까
마사후미 하시모또
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, PAM 제어를 행하는 전원 장치에 있어서, PAM 출력 파형의 절결 등을 방지할 수 있는 전원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명에 관한 전원 장치는, 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여, 직류 전력을 부하(40)에 공급한다. 또한, 상기 전원 장치는, 버퍼와, 제어부와, 정류 회로(10)와, 평활 회로(20)와, 스위치(SW)를 구비하고 있다. 제어부는, 소정의 제로 크로스점 검출 후, 교류 전력의 소정의 주기에 걸쳐, 버퍼에 보유되어 있는 소정의 파라미터를, PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산에 있어서 공통으로 사용한다.
Figure R1020097020317
정류 회로, 평활 회로, 인버터 회로, 스위치, 압축기 모터

Description

전원 장치{POWER SUPPLY DEVICE}
본 발명은 전원 장치에 관한 발명이고, 특히, PAM 제어를 행하는 전원 장치에 관한 것이다.
냉난방을 행하는 공기 조화기(에어컨)에서는, 냉난방 능력을 조정할 때에, 압축기의 운전 주파수를 변경하는 것이 있다. 이와 같은 에어컨에서는, 인버터 제어에 의해 압축기를 구동하는 모터의 회전수를 제어하고 있다.
인버터 제어를 행하는 전원 장치에는, PAM(Pulse Amplitude Modulation : 펄스 진폭 변조) 제어를 행하는 것이 있다. PAM 제어에서는, 교류 전압을 정류 회로에 의해 직류 전압으로 변환한 후, 승압 회로에 의해 원하는 전압으로 변환하도록 되어 있다. 상기 승압 회로는, 리액터 소자, 스위칭 소자, 다이오드 및 콘덴서 등으로 구성되어 있다.
승압 회로에서는, 스위칭 소자의 온(ON) 시간의 비율(듀티비)을 제어한다. 이에 의해, 전단의 정류 회로에 입력되는 교류의 입력 전류의 파형 및 전류값을 제어할 수 있고, 직류 전압의 제어와 함께 역률 개선 및 고조파 전류의 저감이 가능하게 되어 있다.
또한, 전원 주파수의 반주기에 적어도 2 이상의 PAM 펄스를 생성함으로써(펄 스수를 증가시킴으로써), 역률 개선 및 고조파 전류를 더욱 저감시킬 수 있다. 상기 PAM 제어를, 멀티 펄스 PAM 제어라 칭한다.
여기서, PAM 제어를 행하는 전원 장치로서는, 예를 들어 특허 문헌 1이 존재한다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평10-337031호 공보
상기 멀티 펄스 PAM 제어를 행하는 전원 장치에 있어서, PAM 파형을 출력할 때에, PAM 인터럽트 펄스를 생성시킨다. 상기 PAM 인터럽트 펄스가 입력될 때마다, PAM 파형의 출력이 온(ON)으로부터 오프(OFF) 또는 오프로부터 온으로 반전한다. 즉, PAM 인터럽트 펄스가 입력될 때마다, 승압 회로를 구성하는 스위치 소자의 온, 오프가 제어된다. 상기 전원 장치에서는, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 출력 타이밍의 산출에 사용되는 소정의 파라미터가 비동기로 갱신되고 있었다.
따라서, 예를 들어, 복수의 연속된 PAM 인터럽트 펄스를 발생시키고 있는 도중에, 상기 파라미터가 갱신되게 되는 일도 있었다. 이와 같은 사태의 경우에는, 예를 들어 PAM 파형의 오프 기간이 절결되게 되어 PAM 파형의 온 기간이 매우 길어지게 되는 일도 있었다. 이와 같은 PAM 파형의 절결이 생기면, 이것에 기인하여 회로에 이상 전류가 흐르는 일도 있었다.
따라서, 본 발명은, PAM 제어를 행하는 전원 장치에 있어서, PAM 출력 파형의 절결 등을 방지할 수 있는 전원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 청구항 1에 기재된 전원 장치는, 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 상기 직류 전력을 부하(40)에 공급하는 전원 장치이며, 버퍼와, 제어부와, 상기 교류 전력을 정류하는 정류 회로(10)와, 직렬로 접속된 제1 콘덴서(2) 및 제2 콘덴서(3)로 구성되어 있고, 상기 정류 회로로부터의 출력을 평활화하여 상기 직류 전력을 출력하는 평활 회로(20)와, 상기 정류 회로와, 상기 제1 콘덴서와 상기 제2 콘덴서 사이의 접속점(N1)과의 사이에 배설되는, 스위치(SW)를 구비하고 있고, 상기 제어부는, 상기 정류 회로에 입력되는 상기 교류 전력의 제로 크로스점을 검출하고, 소정의 상기 제로 크로스점 검출 전의 어느 하나의 단계에서, 사전에, 상기 교류 전력의 반주기 내에 적어도 2 이상의 PAM 펄스를 갖는 PAM 파형의 생성시에 사용되고, 상기 스위치에 입력하는 PAM 인터럽트 펄스의, 발생 타이밍의 계산시에 사용하는 소정의 파라미터(ph1, ph2, tzwav)를 산출하고, 산출한 상기 소정의 파라미터를 상기 버퍼에 보유하고, 상기 소정의 제로 크로스점 검출 후, 상기 교류 전력의 소정의 주기에 걸쳐, 상기 버퍼에 보유되어 있는 상기 소정의 파라미터를, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산에 있어서 공통으로 사용한다.
또한, 본 발명에 관한 청구항 2에 기재된 전원 장치는, 청구항 1에 기재된 전원 장치이며, 상기 제어부는, 상기 소정의 주기 경과 전의 어느 하나의 단계에서, 사전에, 상기 소정의 파라미터를 재계산하고, 상기 버퍼에 상기 재계산 후의 소정의 파라미터를 보유하고, 상기 소정의 주기 경과 후에, 상기 재계산 후의 소정의 파라미터를, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산에 있어서 공통으로 사용한다.
또한, 본 발명에 관한 청구항 3에 기재된 전원 장치는, 청구항 2에 기재된 전원 장치이며, 상기 소정의 주기는, 상기 교류 전력의 1주기이다.
또한, 본 발명에 관한 청구항 4에 기재된 전원 장치는, 청구항 2에 기재된 전원 장치이며, 상기 소정의 파라미터는, 상기 교류 전력의 상기 제로 크로스점으로부터의 어긋남량이고, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 기준으로 되는, PAM 인터럽트 펄스 위상 제어값(ph1, ph2)이다.
또한, 본 발명에 관한 청구항 5에 기재된 전원 장치는, 청구항 2에 기재된 전원 장치이며, 상기 소정의 파라미터는, 상기 교류 전력의 상기 소정의 제로 크로스점과, 상기 소정의 제로 크로스점의 검출을 나타내는 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스의 발생 타이밍과의 사이의 어긋남값(tzwav)이다.
또한, 본 발명에 관한 청구항 6에 기재된 전원 장치는, 청구항 2에 기재된 전원 장치이며, 상기 소정의 파라미터는, 상기 PAM 파형의 소프트 스타트를 규정하는 변수(tdss)이다.
또한, 본 발명에 관한 청구항 7에 기재된 전원 장치는, 청구항 6에 기재된 전원 장치이며, 상기 제어부에 의한 펄스 파형의 생성시 또는 PAM 과전류 검출 후의 조건 하에 있어서, 상기 제어부는, 상기 소프트 스타트 개시부터 종료까지, 상기 PAM 파형의 소프트 스타트를 규정하는 상기 변수를 계산하고, 상기 교류 전력의 상기 제로 크로스점으로부터의 어긋남량이고, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 기준으로 되는 PAM 인터럽트 펄스 위상 제어값(ph1, ph2), 상기 교류 전력의 상기 소정의 제로 크로스점과, 상기 소정의 제로 크로스점의 검출을 나타내는 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스의 발생 타이밍과의 사이의 어긋남량(tzwav), 및 상기 PAM 파형의 소프트 스타트를 규정하는 상기 변수를 사용하여, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산을 행한다.
<발명의 효과>
본 발명의 청구항 1에 기재된 전원 장치는, 소정의 제로 크로스점 검출 후, 교류 전력의 소정의 주기에 걸쳐, 버퍼에 보유되어 있는 소정의 파라미터를, PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산에 있어서 공통으로 사용한다.
따라서, PAM 파형의 절결 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 PAM 파형의 절결 등에 기인하여 전원 장치에 이상 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 청구항 2에 기재된 전원 장치에서는, 소정의 주기 경과 후에, 재계산 후의 소정의 파라미터를, PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산에 있어서 공통으로 사용한다.
따라서, 전혀 재계산ㆍ갱신하지 않는 경우와 비교하여, 제1 콘덴서의 전압과 제2 콘덴서의 전압의 균형이 나빠지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 결과적으로 부하의 제어에 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 청구항 3에 기재된 전원 장치에서는, 소정의 주기는 교류 전력의 1주기이다. 따라서, 부하의 제어에 문제가 발생하는 것도 완전히 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 청구항 4 내지 7에 기재된 전원 장치에서는, 소정의 파라미터는, PAM 인터럽트 펄스 위상 제어값, 또는 소정의 제로 크로스점과 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스의 발생 타이밍과의 사이의 어긋남값, 또는 PAM 파형의 소프트 스타트를 규정하는 변수이다.
따라서, 교류 전력의 소정의 주기마다, 제어부가, 상기 소정의 파라미터를 갱신ㆍ재계산함으로써, 항상 고조파 전류의 억제 효과를 유지할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면, 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 보다 명백해진다.
도 1은 전원 장치의 구성을 도시하는 회로도.
도 2는 PAM 제어의 모습을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 관한 전원 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4는 PAM 펄스의 소프트 스타트 처리를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명을 그 실시 형태를 도시하는 도면에 기초하여 구체적으로 설명한다.
<실시 형태>
공기 조화기(이하「에어컨」이라 함)는, 실내기와 실외기에 의해 구성되어 있다. 그리고, 상기 실내기와 실외기는, 냉매를 순환시키는 냉매 배관을 통해 접속되어 있다.
상기 에어컨에 있어서, 압축기 모터의 회전 구동에 의해 압축기가 운전되면, 냉매 배관 내에 냉매가 순환된다. 냉방 모드에서는, 압축기에 의해 압축된 냉매가, 열 교환기에 공급됨으로써 액화된다. 그리고, 이 액화된 냉매가 실내기의 열 교환기에 의해 기화함으로써, 열 교환기를 통과하는 공기를 냉각한다. 이에 반해, 난방 모드에서는, 압축기에 의해 압축된 냉매가, 실내기의 열 교환기에 의해 응축됨으로써 방열된다. 그리고, 이 냉매가 방열한 열에 의해 열 교환기를 통과하는 공기를 가열한다.
실외기에는, 도 1에 도시한 전원 장치, 및 그해 전원 장치 내에 배설되는 제어부(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 전원 장치는, 교류 전원(7)을 압축기 모터(40)의 구동용의 직류 전력으로 변환한다. 또한, 제어부는, 실외기의 작동을 제어함과 함께, 전원 장치의 작동을 제어한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 전원 장치는, 정류 회로(10), 평활 회로(20), 인버터 회로(30) 및 스위치(SW)로 구성되어 있다. 또한, 전원 장치는, 도 1에는 도시되어 있지 않은 버퍼 및 제어부도 구비하고 있다. 전원 장치는, 교류 전원(7)으로부터 공급되는 교류 전력을, 소정 전압의 직류 전력으로 변환한다. 그리고, 전원 장치는, 인버터 회로(30)를 통해, 상기 직류 전력을 압축기 모터(부하라고 파악할 수 있음)(40)에 대해 출력(공급)한다.
인버터 회로(30)는, 스위칭 소자가 형성된 일반적 구성으로 되어 있다. 상기 스위칭 소자가 온/오프 제어됨으로써, 인버터 회로(30)는, 스위칭 동작에 따른 직류 전력을 압축기 모터(40)에 출력한다. 또한, 상기 출력 전력(전압)에 따른 회 전수로, 압축기 모터(40)는 회전 구동한다.
도 2에 있어서, 스위치(SW)가 복수회 스위칭 동작을 반복한다. 이에 의해, PAM 파형이 생성된다(멀티 펄스 PAM이라 칭함). 상기 멀티 펄스 PAM은, 교류 전압(V)의 반주기 내에, 적어도 2 이상의 PAM 펄스를 갖는다. 상기 멀티 펄스 PAM을 생성시킴으로써, 정류 회로(10)에 흐르는 전류(I)에 있어서의 고조파를 보다 억제할 수 있다.
한편, 정류 회로(10)는, 복수의 다이오드(1)가 브릿지 형상으로 접속되는 것에 의해 구성되어 있다. 상기 정류 회로(10)의 입력부에는 교류 전원(7)이 접속된다. 정류 회로(10)는 교류 전원(7)을 정류하기 위한 회로이다. 또한, 정류 회로(10)의 출력부에는 평활 회로(20)가 접속되어 있다.
평활 회로(20)는, 직렬 접속된 콘덴서(제1 콘덴서 및 제2 콘덴서라고 파악할 수 있음)(2, 3)와, 이들 콘덴서(2, 3)에 병렬 접속된 콘덴서(제3 콘덴서라고 파악할 수 있음)(4)에 의해 구성되어 있다. 평활 회로(20)는, 정류 회로(10)로부터 출력되는 맥류를 평활화하여, 직류 전력을 출력한다. 이에 의해, 정류 회로(10) 및 평활 회로(20)에 의해, 배전압 양파 정류 회로를 형성하고 있다.
또한, 정류 회로(10)와 평활 회로(20) 사이에는 스위치(SW)가 배설되어 있다. 보다 구체적으로는, 스위치(SW)는 정류 회로(10)와 접속점(N1) 사이에 배설되어 있다. 접속점(N1)은 제1 콘덴서(2)와 제2 콘덴서(3) 사이에 존재한다. 상기 스위치(SW)는, 제어부로부터 출력되는 고주파의 각 인터럽트 펄스에 의해 온/오프 제어된다.
한편, 제어부에는 입력 전력 검출 수단이 접속되어 있다. 제어부는, 이 입력 전력 검출 수단에 의해, 교류 전원(7)으로부터의 교류 전압(입력 전압)과 함께 입력 전압의 파형의 위상 신호를 판독한다. 그리고, 판독된 위상 신호로부터 교류 전원 전압의 파형이 플러스로부터 마이너스(마이너스로부터 플러스)로 절환되는, 제로 크로스점을 검출한다. 제어부는, 이 제로 크로스점에 기초하여, PAM 인터럽트 펄스를 출력하는 타이밍을 계산한다.
또한, 전원 장치는, 도 1에는 도시하고 있지 않지만, 버퍼도 구비하고 있다. 상기 버퍼는, PAM 인터럽트 펄스 발생 타이밍의 계산시에 사용되는 파라미터를 보유한다.
이하, 도 3에 도시한 타이밍 차트를 사용하여, 본 실시 형태에 관한 전원 장치의 동작(보다 구체적으로는, PAM 인터럽트 펄스의 발생 동작)에 대해 설명한다.
여기서, 도 3의 상단으로부터 하단에 걸쳐, 교류 전력 파형, 제1 제로 크로스 파형, 제2 제로 크로스 파형, PAM 파형[스위치(SW)의 온/오프 파형으로도 파악할 수 있음], 및 PAM 인터럽트 펄스와 제로 크로스 인터럽트 펄스가 그려져 있다. 교류 전력 파형은, 교류 전원(7)으로부터 전원 장치에 입력되는 파형이다. 제1 제로 크로스 파형은, 제로 크로스 인터럽트 펄스에 대응하여 온/오프가 변화되는 파형이다. 제2 제로 크로스 파형은, 제로 크로스점에 대응하여 온/오프가 변화되는 파형이다.
우선, 제어부는, 정류 회로(10)에 입력되는 교류 전력의 제로 크로스점을 검출한다. 다음에, 상기 제어부는, 상기 제로 크로스점의 검출에 동기하여, 제로 크 로스 인터럽트 펄스를 발생시킨다.
여기서, 실제 회로 구성에 있어서, 교류 전력의 제로 크로스점의 검출에 동기하여, 제로 크로스 인터럽트 펄스를 발생킨 것으로 한다. 그러나, 실제 제로 크로스점과 제로 크로스 인터럽트 펄스의 출력 사이에 어긋남이 발생한다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, 교류 전력의 소정의 제로 크로스점과, 그 소정의 제로 크로스점의 검출을 나타내는 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스의 발생 타이밍과의 사이에, 어긋남을 형성한다.
구체적으로, 교류 전력의 플러스로부터 마이너스의 이행시에는, 실제 제로 크로스점보다도 시각(tzwav)만큼 빠르게 제로 크로스 인터럽트 펄스를 발생시킨다. 한편, 교류 전력의 마이너스로부터 플러스의 이행시에는, 실제 제로 크로스점보다도 시각(tzwav)만큼 느리게 제로 크로스 인터럽트 펄스를 발생시킨다. 이에 의해, 실제 제로 크로스점과 제로 크로스 인터럽트 펄스의 출력을 근사적으로 일치시킬 수 있다. 여기서, 상기 시각(tzwav)은, 교류 전력의 제로 크로스점과 제로 크로스점의 검출을 나타내는 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스의 발생 타이밍과의 사이의 어긋남값이라고 파악할 수 있다.
제로 크로스 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍은, 정류 회로(10)의 입력 전압(Vi)에 응답하는 제로 크로스 신호(온-오프 신호)에 의해 발출된다. 구체적으로는, 제로 크로스 인터럽트 펄스는, 입력 전압(Vi)이 소정값보다 높으면 온 신호를 출력하고, 소정값 이하로 되면 오프 신호로 된다. 즉, 온 신호의 하강 위치를 갖고, 입력 전압(Vi)이 제로 크로스점을 향해 소정값 이하로 저하된 것이 검출된다. 상기 시각(tzwav)은, 그 하강 위치와 제로 크로스점과의 어긋남값이다.
다음에, 제어부는, 소정의 제로 크로스점 검출 전[바꾸어 말하면, 소정의 제로 크로스점의 검출을 나타내는 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp1)의 발생 전]의 어느 하나의 단계에서, 사전에, 소정의 파라미터를 구해 둔다.
여기서, 상기 소정의 파라미터로서, 상기 시각(tzwav), 후술하는 PAM 펄스 위상 제어값(ph1, ph2), 후술하는 변수(tdss)가 있다. 상기 소정의 파라미터는, PAM 인터럽트 펄스의 발생 타이밍의 계산시에 사용된다. 여기서, 상기 PAM 인터럽트 펄스는, 스위치(SW)에 입력됨으로써, 상기 스위치의 스위칭 동작을 제어한다. 즉, 상기 PAM 인터럽트 펄스는, 스위치(SW)의 복수회의 스위칭 동작을 위해 사용된다[바꾸어 말하면, 멀티 펄스 PAM 파형의 생성시에 사용됨(멀티 펄스 PAM 제어라 칭함)].
또한, PAM 인터럽트 펄스의 발생 타이밍의 계산시에 사용되는 파라미터로서, 상기 소정의 파라미터 외에, 다른 파라미터도 있다. 소정의 파라미터는, 제어부에 있어서, 어느 하나의 단계에서, 사전에 재계산된다. 한편, 다른 파라미터는, PAM 제어 중에 갱신 등이 되지 않고 항상 일정값이다.
그런데, 제어부는, 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp1)의 발생 전에 구한 상기 소정의 파라미터를 버퍼에 보유한다. 여기서, 상기 버퍼에는, PAM 제어 동안 재계산되는 소정의 파라미터와, PAM 제어 동안 갱신 등이 되지 않는 다른 파라미터가 보유되어 있다.
다음에, 소정의 제로 크로스점 검출 후[바꾸어 말하면, 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp1) 입력 후], 버퍼에 보유되어 있는 소정의 파라미터를 사용하여, 복수의 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍을 순차적으로 계산한다. 여기서, 상기 계산은, 소정의 주기(= 교류 전력의 주기 × 양수)에 걸쳐 행해진다. 또한, 상기 계산에서는, 동일한 소정의 파라미터를 사용한다.
여기서, 상기 소정의 주기가 지나치게 길면, 콘덴서(2, 3)의 전압 균형이 나빠져, 결과적으로 압축기 모터(40)의 제어에 문제가 발생한다. 따라서, 소정의 주기는 짧을수록 좋다. 따라서, 가장 바람직한 상기 소정의 주기는 교류 전력의 1주기이다.
다음에, 제어부는, 상기에서 계산한 타이밍에서, 각 PAM 인터럽트 펄스를 발생시킨다(도 3 참조). 여기서, 도 3에 도시한 파라미터(t_tw1 내지 t_tw5)가, 상기 다른 파라미터이다. 또한, 도 3의 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp1)보다 전에 발생한 PAM 인터럽트 펄스는, 보다 이전에 산출된 소정의 파라미터를 사용하여 계산된 타이밍에서 생성되고 있다.
상기 소정의 주기가, 교류 전력의 1주기(tsa)로 하여 이야기를 진행한다.
이 경우, 제어부는, 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp1)부터, 교류 전력의 1주기 후에 발생하는 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp3)까지의 동안, PAM 인터럽트 펄스의 발생 타이밍을 계산한다. 여기서, 상기 계산은, 버퍼에 저장되어 있는, 소정의 파라미터(tzwav, ph1, ph2, tdss) 및 다른 파라미터(t_tw1 내지 t_tw5)를 사용하여 실시된다. 그리고, 상기 계산한 PAM 인터럽트 펄스 발생 타이밍에서, PAM 인터럽트 펄스를 발생시킨다.
또한, 제어부에 의한 펄스 파형의 생성시 또는 PAM 과전류 검출 후의 조건 하에 있어서는, 소프트 스타트 기능이 필요해진다. 따라서, 상기 소프트 스타트 처리를 발생시키기 위해, 제어부는, 소프트 스타트 개시부터 종료까지, 상기 변수(tdss)를 계산한다. 여기서, 상기 변수(tdss)는, PAM 파형의 소프트 스타트를 규정하는 변수이다. 그리고, 제어부는, 상기 위상 제어값(ph1, ph2), 상기 어긋남값(tzwav), 및 상기 계산된 변수(tdss)를 사용하여, PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산을 행한다. 또한, 소프트 스타트 종료 후에는, 변수(tdss)는 0으로 된다.
여기서, 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp1)와 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp3) 사이에, 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp2)도 발생하고 있다. 그러나, 상기 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp2)는, PAM 인터럽트 펄스의 발생 타이밍의 계산에 있어서 기여하지 않는다.
상기 PAM 인터럽트 펄스가 발생하면, 이것에 동기하여 스위치(SW)의 스위칭 동작이 제어된다(그 스위칭 동작을 파형으로 나타낸 것이, 도 3의 PAM 파형임).
여기서, 소정의 파라미터인 PAM 펄스 위상 제어값(ph1, ph2)은, PAM 파형의 발생 타이밍의 기준으로 되는 시기를 규정하는 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제로 크로스점으로부터 PAM 펄스 위상 제어값(ph1, ph2)만큼 어긋난 시기를 기준으로 한 대칭 시기에, 각 PAM 펄스를 생성받고 있다[바꾸어 말하면, PAM 펄스 위상 제어값(ph1, ph2)의 시기를 기준으로 한 대칭 시기에, PAM 인터럽트 펄스를 생성받고 있음]. 이와 같이, PAM 펄스 위상 제어값(ph1, ph2)의 시기를 기준으로 하여 대칭으로 되는 시기에 복수의 PAM 펄스를 발생시킴으로써, 도 2에 도시한 전류(I)의 고조파 전류를 더욱 저감할 수 있다.
또한, PAM 펄스 위상 제어값(ph1)은 제2 콘덴서(3)에 기인하는 파라미터이고, PAM 펄스 위상 제어값(ph2)은 제1 콘덴서(2)에 기인하는 파라미터이다.
예를 들어, PAM 펄스 위상 제어값(ph1) = 변수 phreq - 변수 ton_hosei + 변수 uplowhosei라고 규정할 수 있고, 한편, PAM 펄스 위상 제어값(ph2) = 변수 phreq + 변수 ton_hosei + 변수 uplowhosei라고 규정할 수 있다.
여기서, 정류 회로(10)의 입력 전류와 그 입력 전류에 대응하는 제어부의 위상 제어량으로 이루어지는 데이터가 복수 설정되어 있다. 상기 설정되어 있는 데이터에 기초하여, 입력 전류 검출부에서 검출한 입력 전류에 따른 위상 제어량을 계산한다. 이에 의해, 변수 phreq의 값을 결정하고 있다. 또한, 변수 ton_hosei는, 콘덴서(2, 3)의 전압이 동등해지도록, 그 값이 제어된다. 구체적으로, 콘덴서(2)의 전압과 콘덴서(3)의 전압 사이에 전압차가 있는 경우에, 그 전압차를 제로로 하도록(즉, PI 제어에 의해), phreq를 변화시킨다. 또한, 변수 uplowhosei는, 콘덴서(2, 3)의 챠지량에 기초하여, 펄스 신호의 출력 위상을 보정하기 위한 것이다. 상기 보정은, 위상차 검출부가 검출한 위상의 어긋남을 없애도록 실시된다. 여기서, 위상차 검출부가 검출한 위상의 어긋남은, 펄스 신호의 출력 위상과 정류 회로(10)의 입력 전류의 파형을 정현파로 하는 펄스 신호의 위상과의 어긋남이다.
그런데, 제어부는, 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp1)로부터 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp3)까지의 동안[소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp1)부터 소정의 주 기 경과 전]의 어느 하나의 단계에서, 사전에, 소정의 파라미터를 재계산한다. 그리고, 제어부는, 상기 재계산 후의 소정의 파라미터를 버퍼에 보유해 둔다.
다음에, 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp3)의 경과 후(소정의 주기 경과 후)에, 재계산 후의 소정의 파라미터를, 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp3) 이후에 있어서의 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산에 있어서 공통으로 사용한다.
재계산 후의 소정의 파라미터 및 다른 파라미터를 사용하여 계산된 PAM 인터럽트 펄스 발생 타이밍에 발생된 PAM 인터럽트 펄스를, 도 3에 있어서 제로 크로스 인터럽트 펄스(Zp3) 이후에 도시하고 있다.
여기서, PAM 제어에 있어서 급격한 DC 전압 변동 및 과전류의 발생을 억제하기 위해, PAM 펄스 폭을 서서히 넓히는 소프트 스타트 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 소정의 파라미터인 변수(tdss)는, PAM 파형(PAM 펄스)의 소프트 스타트를 규정하는 변수이다. 도 4는 소프트 스타트 중 및 소프트 스타트 종료 후에 있어서의 PAM 파형(PAM 펄스)의 모습을 도시하는 도면이다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 전원 장치에서는, 제어부는, 버퍼에 보유되어 있는 소정의 파라미터 ph1, ph2, tzwav, tdss를, PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산에 있어서 공통으로 사용하고 있다. 여기서, 상기 계산은, 소정의 제로 크로스점 검출 후, 교류 전력의 소정의 주기에 걸쳐 실시된다.
따라서, 복수의 연속된 PAM 인터럽트 펄스가 발생하고 있는 도중에, 소정의 파라미터 ph1, ph2, tzwav, tdss가 갱신ㆍ재계산되는 일은 없다. 따라서, PAM 파형의 절결 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 PAM 파형의 절결 등 에 기인하여 전원 장치에 이상 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 전원 장치에서는, 교류 전력의 소정의 주기 경과 후에는, 다음의 교류 전력의 소정의 주기에 걸쳐, PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산을 행한다. 상기 계산은, 재계산된 소정의 파라미터를 사용하여 실시된다.
따라서, 전혀 재계산ㆍ갱신하지 않는 경우와 비교하여, 콘덴서(2, 3)의 전압 균형이 나빠지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 결과적으로 압축기 모터(40)의 제어에 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 압축기 모터(40)의 제어의 문제 등의 관점에서, 가장 바람직한 교류 전력의 소정의 주기는 교류 전력의 1주기이다. 이에 의해, 상기, PAM 파형의 절결을 방지하면서, 상기 압축기 모터(40)의 제어에 문제가 발생하는 것도 완전히 방지할 수 있다.
또한, 소정의 파라미터 ph1, ph2, tzwav, tdss는, 전원 장치의 사용에 따라서 시계열적으로 변화된다. 따라서, 교류 전력의 소정의 주기마다, 제어부가, 상기 소정의 파라미터 ph1, ph2, tzwav, tdss를 갱신ㆍ재계산한다. 이에 의해, 항상, 고조파 전류의 억제 효과를 유지할 수 있다.
본 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은 모든 국면에 있어서 예시이며, 본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 본 발명이 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 이해된다.

Claims (7)

  1. 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 상기 직류 전력을 부하(40)에 공급하는 전원 장치로서,
    버퍼와,
    제어부와,
    상기 교류 전력을 정류하는 정류 회로(10)와,
    직렬로 접속된 제1 콘덴서(2) 및 제2 콘덴서(3)로 구성되어 있고, 상기 정류 회로로부터의 출력을 평활화하여 상기 직류 전력을 출력하는 평활 회로(20)와,
    상기 정류 회로와, 상기 제1 콘덴서와 상기 제2 콘덴서 사이의 접속점(N1)과의 사이에 배설되는, 스위치(SW)를 구비하고 있고,
    상기 제어부는,
    상기 정류 회로에 입력되는 상기 교류 전력의 제로 크로스점을 검출하고,
    소정의 상기 제로 크로스점 검출 전의 어느 하나의 단계에서, 사전에, 상기 교류 전력의 반주기 내에 적어도 2 이상의 펄스를 갖는 PAM 파형의 생성시에 사용되고, 상기 스위치에 입력하는 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산시에 사용하는 소정의 파라미터(ph1, ph2, tzwav)를 산출하고,
    산출한 상기 소정의 파라미터를 상기 버퍼에 보유하고,
    상기 소정의 제로 크로스점 검출 후, 상기 교류 전력의 소정의 주기에 걸쳐, 상기 버퍼에 보유되어 있는 상기 소정의 파라미터를, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산에 있어서 공통으로 사용하고,
    상기 소정의 주기는 상기 교류 전력의 1 주기 이상이고,
    상기 소정의 파라미터는 복수인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 소정의 주기 경과 전의 어느 하나의 단계에서, 사전에, 상기 소정의 파라미터를 재계산하고,
    상기 버퍼에, 상기 재계산 후의 소정의 파라미터를 보유하고,
    상기 소정의 주기 경과 후에, 상기 재계산 후의 소정의 파라미터를, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산에 있어서 공통으로 사용하는
    것을 특징으로 하는 전원 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소정의 주기는, 상기 교류 전력의 1주기인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 소정의 파라미터는,
    상기 교류 전력의 상기 제로 크로스점으로부터의 어긋남량이고, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 기준으로 되는, PAM 인터럽트 펄스 위상 제어 값(ph1, ph2)인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 소정의 파라미터 중 하나는,
    상기 교류 전력의 상기 소정의 제로 크로스점과, 상기 소정의 제로 크로스점의 검출을 나타내는 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스의 발생 타이밍과의 사이의, 어긋남값(tzwav)인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 소정의 파라미터 중 하나는,
    상기 PAM 파형의 소프트 스타트를 규정하는 변수(tdss)인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부에 의한 펄스 파형의 생성시 또는 PAM 과전류 검출 후의 조건 하에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 소프트 스타트 개시부터 종료까지, 상기 PAM 파형의 소프트 스타트를 규정하는 상기 변수를 계산하고,
    상기 교류 전력의 상기 제로 크로스점으로부터의 어긋남량이고, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 기준으로 되는 PAM 인터럽트 펄스 위상 제어 값(ph1, ph2), 상기 교류 전력의 상기 소정의 제로 크로스점과 상기 소정의 제로 크로스점의 검출을 나타내는 소정의 제로 크로스 인터럽트 펄스의 발생 타이밍과의 사이의 어긋남값(tzwav), 및 상기 PAM 파형의 소프트 스타트를 규정하는 상기 변수를 사용하여, 상기 PAM 인터럽트 펄스의 발생의 타이밍의 계산을 행하는
    것을 특징으로 하는 전원 장치.
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