KR101691809B1 - Apparatus for dirving motor using distributed power and distributed power system - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 분산전원을 이용한 전동기 구동장치 및 분산전원 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 분산전원을 이용한 전동기 구동장치는, dc 단 버스의 직류 전원을 스위칭 동작에 의해 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원으로 전동기를 구동하는 인버터와, dc 단 버스의 직류 전원을 충전하거나 저장된 직류 전원을 dc 단 버스로 방전하는 dc 전압 충방전부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 동작에 의해, dc 단 버스의 직류 전원을 dc 전압 충방전부로 공급하거나, dc 전압 충방전부의 직류 전원을 dc 단 버스로 공급하는 양방향 dc/dc 공급부를 포함한다. 이에 의하여, 분산전원을 이용한 전동기 구동장치 및 분산전원 시스템 내의 안정성을 확보할 수 있게 된다.

Figure R1020090071698

전동기, 구동 장치, 충방전

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a motor drive apparatus using a distributed power supply and a distributed power supply system. An electric motor driving apparatus using a distributed power source according to an embodiment of the present invention includes an inverter for converting a DC power source of a dc stage bus to an AC power source by a switching operation and driving the motor using the converted AC power source, A dc voltage charging / discharging unit charging the power source or discharging the stored DC power to the dc bus, and a plurality of switching devices, and supplying the dc voltage to the dc voltage charging / discharging unit by the operation of the switching device, and a bidirectional dc / dc supply unit for supplying the dc voltage of the dc voltage source to the dc stage bus. As a result, the stability in the motor drive apparatus using the distributed power source and the distributed power source system can be secured.

Figure R1020090071698

Electric motor, driving device, charge / discharge

Description

분산전원을 이용한 전동기 구동장치 및 분산전원 시스템{Apparatus for dirving motor using distributed power and distributed power system}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a motor drive apparatus and a distributed power supply system using a distributed power supply,

본 발명은 분산전원을 이용한 전동기 구동장치 및 분산전원 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안정성을 확보할 수 있는 분산전원을 이용한 전동기 구동장치 및 분산전원 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a motor drive apparatus and a distributed power supply system using a distributed power supply, and more particularly, to a motor drive apparatus and a distributed power supply system using a distributed power supply capable of securing stability.

공기조화기는 방, 거실, 사무실 또는 영업 점포 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 장치이다.The air conditioner is disposed in a room such as a room, a living room, an office or a business store, and is capable of maintaining a comfortable indoor environment by controlling the temperature, humidity, cleanliness and airflow of the air.

공기조화기는 일반적으로 일체형과 분리형으로 나뉜다. 일체형과 분리형은 기능적으로는 같지만, 일체형은 냉각과 방열의 기능을 일체화하여 가옥의 벽에 구멍을 뚫거나 창에 장치를 걸어서 설치한 것이고, 분리형은 실내측에는 냉/난방을 수행하는 실내기를 설치하고 실외측에는 방열과 압축 기능을 수행하는 실외기를 설치한 후 서로 분리된 두 기기를 냉매 배관으로 연결시킨 것이다. The air conditioner is generally divided into an integral type and a separated type. The integral type and the separate type are the same as the functional type, but the integral type is formed by integrating the functions of cooling and heat dissipation to form a hole in the wall of the house or by hanging the device on the window. Side, an outdoor unit that performs heat dissipation and compression functions is installed, and the two devices separated from each other are connected by a refrigerant pipe.

한편, 공기조화기에는 압축기, 팬 등에 전동기가 사용되며, 이를 구동하기 위한 전동기 구동장치가 사용되고 있다. On the other hand, in an air conditioner, a motor is used for a compressor, a fan, and the like, and a motor driving device for driving the motor is used.

전동기 구동장치는 상용 교류 전원을 입력받아 직류 전압으로 변환하고, 직류 전압을 소정 주파수의 상용 교류 전원으로 변환하여 전동기에 공급함으로써, 압축기, 팬 등의 전동기를 구동하도록 제어한다. The motor drive unit receives the commercial AC power and converts the DC voltage into a DC voltage, converts the DC voltage into a commercial AC power of a predetermined frequency, and supplies the AC power to the motor so as to drive the motor such as a compressor or a fan.

한편, 공기조화기의 고성능과 고효율에 요구사항이 커짐에 따라, 전동기 구동장치의 소비전력 효율 향상, 고조파 전류, 입력역률, EMC 등과 같은 문제가 이슈화 되고 있다.On the other hand, as requirements for the high performance and high efficiency of the air conditioner have increased, problems such as improvement of the power consumption efficiency of the motor driving device, harmonic current, input power factor and EMC have been raised.

이러한 고성능 고효율의 전력 문제는, 상술한 공기조화기등을 비롯한 각종 전자기기 모두에 공통되는 관심사이며, 따라서, 가정이나 공공 건물 등의 전력 시스템에서도 이슈화 되고 있다.Such a high-performance and high-efficiency power problem is a concern common to all of the various electronic apparatuses including the air conditioner and the like, and therefore, it has also become an issue in a power system of a home or a public building.

본 발명의 목적은, 안정성을 확보할 수 있는 분산전원을 이용한 전동기 구동장치 및 분산전원 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a motor drive apparatus and a distributed power supply system using a distributed power source that can secure stability.

상술한 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 분산전원을 이용한 전동기 구동장치는, dc 단 버스의 직류 전원을 스위칭 동작에 의해 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원으로 전동기를 구동하는 인버터와, dc 단 버스의 직류 전원을 충전하거나 저장된 직류 전원을 dc 단 버스로 방전하는 dc 전압 충방전부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 동작에 의해, dc 단 버스의 직류 전원을 dc 전압 충방전부로 공급하거나, dc 전압 충방전부의 직류 전원을 dc 단 버스로 공급하는 양방향 dc/dc 공급부를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for driving a motor using a distributed power source, comprising: a DC power source for converting a DC power source of a dc stage bus into an AC power source by a switching operation; A dc voltage charging and discharging unit for charging a DC power source of the dc stage bus or discharging the stored DC power source to the dc stage bus and a plurality of switching devices, And a bidirectional dc / dc supply unit for supplying the dc voltage to the dc voltage charging unit or supplying the dc voltage for charging the dc voltage to the dc bus.

상술한 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 분산전원 시스템은, 외부로부터 공급되는 직류 전원을 레벨 변화시켜 dc 단 버스에 출력하는 dc/dc 컨버터와, dc 단 버스의 직류 전원을 충전하거나 저장된 직류 전원을 dc 단 버스로 방전하는 dc 전압 충방전부와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 동작에 의해, dc 단 버스의 직류 전원을 dc 전압 충방전부로 공급하거나, dc 전압 충방전부의 직류 전원을 dc 단 버스로 공급하는 양방향 dc/dc 공급부와, 계통으로부터의 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc 단 버스에 공급하거나, dc 단 버스의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 계통으로 전달하는 양방향 ac/dc 컨버터를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a distributed power supply system including a dc / dc converter for outputting a DC power supplied from an external source to a dc stage bus, A dc voltage charging / discharging unit charging the power source or discharging the stored DC power to the dc bus, and a plurality of switching devices, and supplying the dc voltage to the dc voltage charging / discharging unit by the operation of the switching device, a bidirectional dc / dc supply unit for supplying a dc voltage source to a dc stage bus, a commercial dc / dc supply unit for converting commercial AC power from the system to a dc stage bus, And a bidirectional ac / dc converter that converts the signal to a system.

상술한 바와 같이 본 발명 실시예에 따른 분산전원을 이용한 전동기 구동장치 및 분산전원 시스템은, dc 전압 충방전부를 이용함으로써, dc 단 버스의 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다. 특히, AC 부하의 순간 과부하 또는 교류 전원의 정전에 의해, dc 단 버스의 전압이 급격히 하강하는 경우, dc 전압 충방전부로부터 전압을 보충함으로써, 분산전원을 이용한 전동기 구동장치 및 분산전원 시스템 내의 안정성이 확보되게 된다.As described above, in the motor drive apparatus and the distributed power supply system using the distributed power source according to the embodiment of the present invention, the voltage of the dc stage bus can be stably secured by using the dc voltage charge / discharge unit. In particular, when the voltage of the dc stage bus drops sharply due to an instantaneous overload of the AC load or an interruption of the AC power supply, the voltage is replenished from the dc voltage charging unit, .

또한, dc/dc 컨버터를 이용하여 외부로부터의 직류 전원을 변환하여, dc 단 버스에 공급할 수 있어, 효율적으로 외부 전원을 dc 단 버스에 공급할 수 있게 된다.In addition, the dc / dc converter can be used to convert the direct current power from the outside and supply it to the dc stage bus, so that the external power can be efficiently supplied to the dc stage bus.

또한, AC 부하에서 소비되는 전력과 dc/dc 컨버터를 통해 dc 단 버스로 공급되는 전력을 비교하여, 계통에서 dc 단 버스로 전원을 공급하거나, dc 단 버스에서 계통으로부터 전원을 공급할 수 있어, 효율적인 전력 사용을 도모할 수 있게 된다.In addition, power can be supplied from the system to the dc-stage bus or from the system via the dc-stage bus by comparing the power consumed in the AC load with the power supplied to the dc-stage bus through the dc / dc converter, Power consumption can be promoted.

또한, 다양한 에너지 공급원으로부터 생성되는 직류 전원을 이용하여, 전동기 등의 AC 부하를 동작시킬 수 있게 된다.In addition, it becomes possible to operate an AC load such as an electric motor by using a DC power generated from various energy sources.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분산 전원 시스템을 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a distributed power system according to an embodiment of the present invention.

도면과 같이, 입력되는 전원이 외부(PV1,PV2) 및 계통(105)으로 나뉘어 전원 이 공급되는 시스템을 분산 전원 시스템(100)이라고 한다. As shown in the figure, a system in which power is divided into power supplies PV1 and PV2 and power supplies 105 is referred to as a distributed power supply system 100.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 분산 전원 시스템(100)은, dc 전압 충방전부(110), 양방향 dc/dc 공급부(115), dc/dc 컨버터(135), 및 양방향 ac/dc 컨버터(145)를 포함한다. 또한, 분산 전원 시스템(100)은, 인버터(125) 및 dc전압 검출부(A)를 더 포함할 수 있다. 또한, 분산 전원 시스템(100)은, 각 전력 변환부를 제어하는, 충방전 제어부(118), 인버터 제어부(128), 직류 변환 제어부(138), 및 양방향 변환 제어부(148)를 포함할 수 있다. 또한, 분산 전원 시스템(100)은, 제2 dc/dc 컨버터(165)를 더 포함할 수 있다. The distributed power supply system 100 according to the embodiment of the present invention includes a dc voltage charging unit 110, a bidirectional dc / dc supply unit 115, a dc / dc converter 135, and a bidirectional ac / dc converter < / RTI > The distributed power supply system 100 may further include an inverter 125 and a dc voltage detection unit A. [ The distributed power supply system 100 may also include a charge / discharge control unit 118, an inverter control unit 128, a DC conversion control unit 138, and a bidirectional conversion control unit 148 that control each power conversion unit. In addition, the distributed power system 100 may further include a second dc / dc converter 165.

먼저, dc 전압 충방전부(110)는, dc 단 버스(130)의 직류 전원을 충전하거나 저장된 직류 전원을 dc 단 버스(130)로 방전한다. 이를 위해, dc 전압 충방전부(110)는, 예를 들어, 배터리를 포함할 수 있다. 이때, 배터리는 복수개로 구현될 수 있으며, 이를 배터리 뱅크라 할 수 있다.First, the dc voltage charging unit 110 charges the DC power source of the dc stage bus 130 or discharges the stored DC power source to the dc stage bus 130. To this end, the dc voltage charging portion 110 may include, for example, a battery. At this time, the battery may be implemented in a plurality of battery banks.

한편, dc 단 버스(130)는, 분산 전원 시스템(100) 하에서 직류 전원을 공급하는 부분으로서, 도면과 같이, 평활 커패시터(C)가 양단에 접속되어 직류 전원을 저장 또는 평활할 수 있다. On the other hand, the dc-stage bus 130 is a portion for supplying DC power under the distributed power supply system 100, and a smoothing capacitor C is connected to both ends so that the DC power can be stored or smoothed.

dc 단 버스(130)의 전원은, 후술하는 바와 같이, dc 전압 충방전부(110)로 공급되거나, dc 전압 충방전부(110)에서 다시 공급될 수 있으며, dc/dc 컨버터(135)에 의해, 외부 직류 전원이 공급될 수 있으며, 양방향 ac/dc 컨버터(145)에 의해 계통(105)의 전원이 변환되어 공급되거나, 계통(105)으로 공급될 수 있다.The power supply of the dc-stage bus 130 may be supplied to the dc voltage charging and discharging unit 110 or may be supplied again from the dc voltage charging and discharging unit 110 by the dc / dc converter 135, External dc power may be supplied, and the power of the system 105 may be converted or supplied by the bidirectional ac / dc converter 145 or may be supplied to the system 105.

이하에서는, dc 단 버스의 직류 전원을 Vdc 로 표현한다.Hereinafter, the DC power source of the dc stage bus is represented by Vdc.

dc전압 검출부(A)는 dc 단 버스의 직류 전압(Vdc)을 검출한다. 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 dc 단 버스의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 충방전 제어부(118)에 인가될 수 있으며, dc 단 버스의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 충방전 스위칭 제어신호(Scc)가 생성된다. The dc voltage detector A detects the DC voltage Vdc of the dc stage bus. For power detection, a resistance element, OP AMP, or the like can be used. The voltage Vdc of the detected dc stage bus can be applied to the charge and discharge control unit 118 as a discrete signal in the form of a pulse and can be supplied to the charge and discharge switching unit 118 based on the direct current voltage Vdc of the dc stage bus. The control signal Scc is generated.

양방향 dc/dc 공급부(115)는, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 동작에 의해, dc 단 버스(130)의 직류 전원을 dc 전압 충방전부(110)로 공급하거나, dc 전압 충방전부(110)의 직류 전원을 dc 단 버스(130)로 공급한다. The bidirectional dc / dc supply unit 115 includes a plurality of switching elements. The bidirectional dc / dc supply unit 115 supplies the dc voltage to the dc voltage charging / discharging unit 110, And supplies the DC power to the dc stage bus (130).

도면에서는 일예로, 양방향 dc/dc 공급부(115)가, 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(S1 ~ S4), 및 제1 다이오드 소자 내지 제4 다이오드 소자(D1 ~ D4)를 구비하는 것으로 도시하나 이에 한정되지 않는다. In the drawing, for example, the bidirectional dc / dc supply unit 115 includes first to fourth switching devices S1 to S4 and first to fourth diode devices D1 to D4. But is not limited thereto.

제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)는, 서로 직렬로 연결되며, dc 단 버스(130)의 양단 사이에서 쌍을 이루어 배치된다. The first switching device S1 and the second switching device S2 are connected to each other in series and are arranged in pairs between both ends of the dc stage bus 130. [

제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)는, 서로 직렬로 연결되며, dc 단 버스(130)의 양단 사이에서 쌍을 이루며, 제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2)와는 병렬로 연결된다. The third switching device S3 and the fourth switching device S4 are connected in series to each other and form a pair between both ends of the dc stage bus 130. The first switching device S1 and the second switching device S4 S2 in parallel.

제1 다이오드 소자 내지 제4 다이오드 소자(D1 ~ D4)는, 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(S1 ~ S4)에 각각 역병렬로 접속된다.The first to fourth diode elements D1 to D4 are respectively connected to the first to fourth switching elements S1 to S4 in inverse parallel.

예를 들어, dc 단 버스(130)의 직류 전원을 dc 전압 충방전부(110)로 충전하는 경우, 양방향 dc/dc 공급부(115) 내의 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)는 턴 온 하고, 제2 및 제4 스위칭소자(S2, S4)는 턴 오프될 수 있으며, dc 전압 충방전부(110)의 저장된 직류 전원을 dc 단 버스(130)로 방전하는 경우, 양방향 dc/dc 공급부(115) 내의 제2 및 제4 스위칭소자(S2, S4)는 턴 온 하고, 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)는 턴 오프될 수 있다. The first and third switching elements S1 and S3 in the bidirectional dc / dc supply unit 115 are turned on when the DC power of the dc stage bus 130 is charged by the dc voltage charging and discharging unit 110, The second and fourth switching devices S2 and S4 may be turned off and the bi-directional dc / dc supply unit (not shown) may be turned off when the stored dc power source of the dc voltage charging unit 110 is discharged to the dc stage bus 130 The second and fourth switching elements S2 and S4 in the switching elements 115 and 115 may be turned on and the first and third switching elements S1 and S3 may be turned off.

한편, 충방전 제어부(118)는, 양방향 dc/dc 공급부(115)의 스위칭 동작을 제어를 제어한다. 충방전 제어부(118)는, 양방향 dc/dc 공급부(115)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 예를 들어 충방전 스위칭 제어신호(Scc)를 양방향 dc/dc 공급부(115)에 출력한다. On the other hand, the charging / discharging control unit 118 controls the switching operation of the bidirectional dc / dc supplying unit 115. The charge / discharge control unit 118 outputs, for example, the charge / discharge switching control signal Scc to the bidirectional dc / dc supply unit 115 in order to control the switching operation of the bidirectional dc / dc supply unit 115.

한편, 양방향 dc/dc 공급부(115)와 충방전 제어부(118) 사이에는, 충방전시의 전류의 저장 및 방출을 위한 인덕터(L1,L2)를 더 포함할 수 있다. 이에 의해, 승압 또는 강압이 가능할 수 있게 된다.Meanwhile, between the bidirectional dc / dc supply unit 115 and the charge / discharge control unit 118, inductors L1 and L2 for storing and discharging current at the time of charging / discharging may be further included. Thereby, it is possible to increase or decrease the pressure.

양방향 dc/dc 공급부(115)의 동작에 대해서는 후술하는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.The operation of the bidirectional dc / dc supply unit 115 will be described with reference to the following drawings.

인버터(125)는, 복수개의 인버터용 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해, dc 단 버스의 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수, 소정 크기의 교류 전원으로 AC 부하(120)에 변환하여 출력한다. The inverter 125 includes a plurality of switching elements for the inverter. The DC power source Vdc of the dc stage bus is connected to the AC load 120 by a predetermined frequency, And outputs it.

인버터(125)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드 소자(Da,D'a,Db,D'b,Dc,D'c)가 역병렬로 연결된다.The inverter 125 includes a pair of upper arm switching elements Sa, Sb and Sc and lower arm switching elements S'a, S'b and S'c connected in series to each other, The switching elements are connected to each other in parallel (Sa & S a, Sb & S'b, Sc & S'c). The diode elements Da, D'a, Db, D'b, Dc and D'c are connected in antiparallel to the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc and S'c .

인버터(125) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(128)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 각 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해, 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는 펄스폭이 가변되며, 이에 따라 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 AC 부하(120)에 출력되게 된다.The switching elements in the inverter 125 perform on / off operations of the respective switching elements based on the inverter switching control signal Sic from the inverter controller 128. [ By the on / off operation of each switching element, the pulse width of the inverter switching control signal Sic varies, so that the three-phase AC power having a predetermined frequency is output to the AC load 120. [

한편, 인버터 제어부(128)는, 인버터(125)의 스위칭 동작을 제어를 제어한다. 인버터 제어부(128)는, 인버터(125)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 예를 들어 펄스폭이 가변되는 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(125)에 출력한다. 인버터 제어부(128) 내의 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 7을 참조하여 후술한다.On the other hand, the inverter control unit 128 controls the switching operation of the inverter 125. The inverter control unit 128 outputs an inverter switching control signal Sic having a variable pulse width to the inverter 125 in order to control the switching operation of the inverter 125, for example. Detailed operation of the output of the inverter switching control signal Sic in the inverter control unit 128 will be described later with reference to Fig.

dc/dc 컨버터(135)는, 외부로부터 공급되는 직류 전원을 레벨 변화시켜 dc 단 버스(130)에 출력한다. 여기서 외부로부터 공급되는 직류 전원은, 태양광, 풍력, 조력, 지열 등 중 적어도 하나를 이용한 직류 전원일 수 있다. 이와 같이 구성함으로써, 분산 전원 시스템(100)은 다양한 에너지 공급원으로부터 생성되는 직류 전원을 이용하여, dc 단 버스(130)에 출력할 수 있게 된다.The dc / dc converter 135 changes the level of the DC power supplied from the outside and outputs it to the dc stage bus 130. Here, the direct current power supplied from the outside may be a direct current power using at least one of sunlight, wind force, assist force, geothermal power, and the like. With this configuration, the distributed power system 100 can output to the dc stage bus 130 using the DC power generated from various energy sources.

도면에서는 태양광을 전기적인 전원으로 변환하는 것을 위해 태양전지(PV1,PV2)를 예시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이하에서는 일예로 태양광이 전기적으로 변환된 직류 전원인 것으로 기술한다. Although the solar cells PV1 and PV2 are illustrated for converting sunlight into an electric power source, the present invention is not limited thereto. Hereinafter, for example, it is described that solar light is an electrically converted DC power source.

dc/dc 컨버터(135)는 입력되는 직류 전원을 레벨 변화시켜, dc 단 버스(130) 에 출력한다. dc/dc 컨버터(135)는 레벨을 상승시키는 승압형, 레벨을 하강시키는 강압형 모두 가능하다. 이를 위해, dc/dc 컨버터(135)는, 다이오드 소자 및 스위칭 소자 등을 포함할 수 있다.The dc / dc converter 135 changes the level of the input DC power and outputs it to the dc stage bus 130. The dc / dc converter 135 is capable of both a step-up type for raising the level and a step-down type for lowering the level. To this end, the dc / dc converter 135 may include a diode element, a switching element, and the like.

도면에서는 일예로, dc/dc 컨버터(135)가, 제5 스위칭 소자 내지 제6 스위칭 소자(S5 ~ S6), 및 제5 다이오드 소자 내지 제8 다이오드 소자(D5 ~ D8)를 구비하는 것으로 도시하나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, dc/dc 컨버터(135)는, 변압기(미도시) 등을 더 포함할 수도 있다. In the drawing, for example, the dc / dc converter 135 is shown to include fifth to sixth switching elements S5 to S6, and fifth to eighth diode elements D5 to D8 But is not limited thereto. For example, the dc / dc converter 135 may further include a transformer (not shown) or the like.

제5 다이오드 소자(D5)와 제6 다이오드 소자(D2)는, 서로 직렬로 연결되며, dc 단 버스(130)의 양단 사이에서 쌍을 이루어 배치된다. The fifth diode D5 and the sixth diode D2 are connected in series to each other and arranged in pairs between both ends of the dc stage bus 130.

제7 다이오드 소자(D7)와 제8 다이오드 소자(D8)는, 서로 직렬로 연결되며, dc 단 버스(130)의 양단 사이에서 쌍을 이루며, 제5 다이오드 소자(D5), 제6 다이오드 소자(D2)와는 병렬로 연결된다. The seventh diode element D7 and the eighth diode element D8 are connected in series to each other and form a pair between both ends of the dc stage bus 130. The fifth diode element D5 and the sixth diode element D8 D2 in parallel.

한편, 제5 내지 제6 스위칭 소자(S5, S6)는, 제6 및 제8 다이오드 소자(D6, D8)에 각각 역병렬로 접속된다.On the other hand, the fifth to sixth switching elements S5 and S6 are connected in anti-parallel to the sixth and eighth diode elements D6 and D8, respectively.

예를 들어, 태앙전지(PV1,PV2)의 직류 전원을 dc 단 버스(130)로 레벨 변환하여 공급하는 경우, dc/dc 컨버터(135) 내의 제5 및 제6 스위칭소자(S5, S6)는 턴 온될 수 있다. The fifth and sixth switching elements S5 and S6 in the dc / dc converter 135 are connected in parallel to the dc-stage bus 130. In this case, Can be turned on.

한편, 직류 변환 제어부(138)는, dc/dc 컨버터(135)의 스위칭 동작을 제어를 제어한다. 직류 변환 제어부(138)는, dc/dc 컨버터(135)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 예를 들어 직류 변환 스위칭 제어신호(Sdc)를 dc/dc 컨버터(135)에 출력한 다. On the other hand, the DC conversion control section 138 controls the switching operation of the dc / dc converter 135. The DC conversion control unit 138 outputs, for example, a DC conversion switching control signal Sdc to the dc / dc converter 135 in order to control the switching operation of the dc / dc converter 135. [

dc/dc 컨버터(135)의 동작에 대해서는 후술하는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.The operation of the dc / dc converter 135 will be described with reference to the following drawings.

한편, 태앙전지(PV1,PV2)와 dc/dc 컨버터(135) 사이에는, dc 단 버스(130)로의 전원 레벨 변환 공급시의 전류의 저장 및 방출을 위한 인덕터(L3,L4)를 더 포함할 수 있다. 이에 의해, 승압 또는 강압이 가능할 수 있게 된다.Between the battery cells PV1 and PV2 and the dc / dc converter 135, an inductor L3 and L4 for storing and discharging current at the time of power supply level conversion and supply to the dc stage bus 130 . Thereby, it is possible to increase or decrease the pressure.

한편, 상술한 바와 같이, 분산 전원 시스템(100) 하에서, dc/dc 컨버터(135)를 이용하여 외부로부터의 직류 전원을 변환하여, dc 단 버스(130)에 공급할 수 있어, 외부 전원을 효율적으로 dc 단 버스(130)에 공급할 수 있게 된다.On the other hand, as described above, the dc / dc converter 135 can be used to convert DC power from the outside and supply it to the dc stage bus 130 under the distributed power supply system 100, dc < / RTI >

양방향 ac/dc 컨버터(145)는, 계통(105)으로부터의 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc 단 버스(130)에 공급하거나, dc 단 버스(130)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 계통(105)으로 전달한다. 이를 위해, 양방향 ac/dc 컨버터(145)는, 복수의 스위칭 소자를 구비할 수 있다. The bidirectional ac / dc converter 145 converts commercial AC power from the system 105 to DC power and supplies the DC power to the dc stage bus 130 or converts the DC power of the dc stage bus 130 to AC power (105). To this end, bidirectional ac / dc converter 145 may include a plurality of switching elements.

도면에서는 일예로, 양방향 ac/dc 컨버터(145)가, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sr,Ss,St) 및 하암 스위칭 소자(S'r,S's,S't)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sr&S'r,Ss&S's,St&S't)로 연결되는 것을 도시한다. 각 스위칭 소자(Sr,S'r,Ss,S's,St,S't)에는 다이오드 소자(Dr,D'r,Ds,D's,Dt,D't)가 역병렬로 연결된다.In the drawing, for example, bidirectional ac / dc converter 145 is composed of pair of upper arm switching elements Sr, Ss and St and lower arm switching elements S'r, S's, S't connected in series to each other, A total of three pairs of upper and lower arm switching elements are connected to each other in parallel (Sr & S'r, Ss & S's, St & S't). The diode elements Dr, D'r, Ds, D's, Dt and D't are connected in anti-parallel to the respective switching elements Sr, S'r, Ss, S's, St and S't.

이러한 예는, 계통(105)이 삼상 교류 전원인 경우를 가정한 것이며, 계통(105)이 단상인 경우는, 세쌍이 아닌 두쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결되며, 각 스위칭 소자에는 다이오드 소자가 역병렬로 연결될 수 있다. In this example, it is assumed that the system 105 is a three-phase AC power source. When the system 105 is a single phase, two pairs of upper and lower arm switching elements are connected in parallel to each other, Diode elements can be connected in anti-parallel.

양방향 ac/dc 컨버터(145) 내의 스위칭 소자들은 양방향 변환 제어부(148)로 부터의 양방향 변환 스위칭 제어 신호(Sbc)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 각 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해, 계통(105)으로부터의 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc 단 버스(130)에 공급하거나, dc 단 버스(130)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 계통(105)으로 전달한다.The switching elements in the bidirectional ac / dc converter 145 perform the on / off operations of the respective switching elements based on the bidirectional conversion switching control signal Sbc from the bidirectional conversion control section 148. The commercial AC power from the system 105 is converted into the DC power and supplied to the dc stage bus 130 by the on / off operation of each switching element, or the DC power of the dc stage bus 130 is converted into the AC power To the system (105).

한편, 양방향 변환 제어부(148)는, 양방향 ac/dc 컨버터(145)의 스위칭 동작을 제어한다. 양방향 변환 제어부(148)는, 양방향 ac/dc 컨버터(145)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 양방향 변환 스위칭 제어신호(Sbc)를 양방향 ac/dc 컨버터(145)에 출력한다.On the other hand, the bidirectional conversion control section 148 controls the switching operation of the bidirectional ac / dc converter 145. The bidirectional conversion control section 148 outputs the bidirectional conversion switching control signal Sbc to the bidirectional ac / dc converter 145 in order to control the switching operation of the bidirectional ac / dc converter 145.

한편, 양방향 변환 제어부(148)와 계통(105) 사이에는, 양방향 변환 제어부(148) 내의 스위칭 소자의 동작에 따라 전류의 저장 및 방출을 위한 인덕터(Lr,Ls,Lt)를 더 포함할 수 있다. 이에 의해, 승압 또는 강압이 가능할 수 있게 된다. 또한, 역률이 개선될 수 있으며, 고조파 전류 성분을 제거할 수도 있다.Meanwhile, between the bidirectional conversion control unit 148 and the system 105, inductors Lr, Ls, and Lt for storing and discharging current according to the operation of the switching elements in the bidirectional conversion control unit 148 may be further included . Thereby, it is possible to increase or decrease the pressure. In addition, the power factor can be improved and the harmonic current component can be eliminated.

제2 dc/dc 컨버터(165)는, dc 단 버스의 직류 전압을 레벨 변화시켜, dc 부하(260)에 출력한다. 제2 dc/dc 컨버터(165)는 레벨을 상승시키는 승압형, 레벨을 하강시키는 강압형 모두 가능하다. 이를 위해, dc/dc 컨버터(135)는, 다이오드 소자 및 스위칭 소자 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 dc/dc 컨버터(165)는, dc/dc 컨버터(135)와 동일한 구성을 가질 수 있다.The second dc / dc converter 165 changes the level of the DC voltage of the dc stage bus and outputs it to the dc load 260. The second dc / dc converter 165 is capable of both a step-up type for raising the level and a step-down type for lowering the level. To this end, the dc / dc converter 135 may include a diode element, a switching element, and the like. For example, the second dc / dc converter 165 may have the same configuration as the dc / dc converter 135.

한편, 도면에서는, 충방전 제어부(118), 인버터 제어부(128), 직류 변환 제 어부(138), 및 양방향 변환 제어부(148)를 각각 별개의 제어부로 도시하나, 적어도 2개의 제어부가 하나로 통합되어 구현이 가능하며, 또한, 단일의 제어부가 모든 제어부를 포함하여 구현되는 것도 가능하다. Although the charge / discharge control section 118, the inverter control section 128, the DC conversion control section 138, and the bidirectional conversion control section 148 are shown as separate control sections in the figure, at least two control sections are integrated into one It is also possible that a single control unit is implemented including all the control units.

도 2는 도 1의 분산 전원 시스템의 전력 흐름을 간략히 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram briefly showing the power flow of the distributed power system of FIG.

도면을 참조하여 설명하면, 먼저, dc 단 버스(130)의 전력 중 적어도 일부(Pdc)가 dc 전압 충방전부(110)로 공급되게 된다. 이를 위해, 복수의 스위칭을 구비하는 양방향 dc/dc 공급부(115)는 스위칭 동작을 수행한다. 이러한 경우는, dc 단 버스(130)의 전압이 dc 전압 충방전부(110)의 전압 보다 높은 것을 전제로한다.At least a portion (Pdc) of the power of the dc stage bus 130 is supplied to the dc voltage charging and discharging unit 110. To this end, the bidirectional dc / dc supply unit 115 having a plurality of switching performs a switching operation. In this case, it is assumed that the voltage of the dc terminal bus 130 is higher than the voltage of the dc voltage charging and discharging unit 110.

한편, 예를 들어, AC 부하(120)에 급격한 과부하가 걸리는 경우, 또는 DC 부하(120)에 급격한 과부하가 걸리는 경우, dc 단 버스(130)의 직류 전압이 제1 소정치 이하로 순간적으로 하강할 수 있게 된다.On the other hand, for example, when the AC load 120 is suddenly overloaded, or when the DC load 120 is abruptly overloaded, the DC voltage of the dc stage bus 130 is instantaneously lowered below the first predetermined value .

본 발명의 실시예에서는, 분산 전원 시스템의 안정성을 향상시키기 위해, dc전압 검출부(A)에서 검출된 dc 단 버스(130)의 직류 전압이 제1 소정치 이하로 하강하는 경우, 양방향 dc/dc 공급부(115)를 동작시켜, dc 전압 충방전부(110)의 전력 중 적어도 일부(Pbat)가 dc 단 버스(130)로 공급되게 한다. In the embodiment of the present invention, in order to improve the stability of the distributed power supply system, when the DC voltage of the dc stage bus 130 detected by the dc voltage detector A falls below the first predetermined value, the bidirectional dc / dc The supply unit 115 is operated to allow at least a portion (Pbat) of the power of the dc voltage charging unit 110 to be supplied to the dc stage bus 130.

한편, 계통(105)으로부터의 상용 교류 전원이 변환되어 dc 단 버스(130)에 직류 전원을 공급하다가, 순간적으로 정전이 발생하는 경우에도, 상술한 바와 같이, 양방향 dc/dc 공급부(115)를 동작시켜, dc 전압 충방전부(110)의 전력 중 적어도 일부(Pbat)가 dc 단 버스(130)로 공급되게 할 수 있다.On the other hand, even when the commercial AC power from the system 105 is converted and the DC power is supplied to the dc stage bus 130, momentary blackout occurs, as described above, the bidirectional dc / dc supply unit 115 So that at least a portion (Pbat) of the power of the dc voltage charging unit 110 is supplied to the dc stage bus 130. [

또한, 외부, 예를 들어 태양 전지(PV)로부터의 직류 전원이 변환되어 dc 단 버스(130)에 직류 전원을 공급하다가, 외부적인 요인에 의해 지속적으로 직류 전원을 공급하지 못하는 경우에도, 상술한 바와 같이, 양방향 dc/dc 공급부(115)를 동작시켜, dc 전압 충방전부(110)의 전력 중 적어도 일부(Pbat)가 dc 단 버스(130)로 공급되게 할 수 있다.In addition, even when DC power from the outside, for example, the solar battery PV is converted and DC power is supplied to the dc-stage bus 130 and the DC power can not be continuously supplied due to an external factor, The bidirectional dc / dc supply unit 115 may be operated so that at least a portion (Pbat) of the power of the dc voltage charging unit 110 is supplied to the dc stage bus 130, as shown in FIG.

상술한 바와 같이, 양방향 ac/dc 컨버터(145)는, 계통(105)으로부터의 교류 전력(Ps)를 dc 단 버스(130)에 공급할 수 있으며, dc/dc 컨버터(135)는, 외부, 예를 들어 태양 전지(PV)로부터의 전력(Ppv)을 dc 단 버스(130)에 공급할 수 있다.The bidirectional ac / dc converter 145 may supply AC power Ps from the system 105 to the dc stage bus 130 and the dc / dc converter 135 may supply the AC power Ps from the system 105 To supply the power (Ppv) from the solar cell (PV) to the dc stage bus (130).

한편, 본 발명의 실시예에서는, 분산 전원 시스템의 안정성을 향상시키기 위해, dc전압 검출부(A)에서 검출된 dc 단 버스(130)의 직류 전압이 제2 소정치 이상으로 상승하는 경우, dc 단 버스(130)의 직류 전압이 과도하게 상승하는 것을 방지하기 위해, dc/dc 컨버터(1345)의 동작을 오프시켜, 직류 전원이 더 이상 dc 단 버스(130)에 공급되지 않도록 한다. 또는, 양방향 dc/dc 공급부(115)의 동작을 오프시켜, 계통(105)으로부터의 교류 전원이 더 이상 dc 단 버스(130)에 공급되지 않도록 한다. In the embodiment of the present invention, in order to improve the stability of the distributed power supply system, when the DC voltage of the dc stage bus 130 detected by the dc voltage detector A rises above the second predetermined value, The operation of the dc / dc converter 1345 is turned off to prevent the DC power supply from being supplied to the dc stage bus 130 in order to prevent the DC voltage of the bus 130 from rising excessively. Alternatively, the operation of the bidirectional dc / dc supply unit 115 is turned off so that the AC power from the system 105 is no longer supplied to the dc stage bus 130.

한편, 상술한 제2 소정치는 제1 소정치 보다 높은 것이 바람직하다. On the other hand, it is preferable that the second predetermined value is higher than the first predetermined value.

한편, dc/dc 컨버터(135)를 통해 태양 전지(PV)로부터 dc 단 버스(130)로 공급되는 전력(Ppv)이 인버터(125)를 통해 AC 부하에서 소비되는 전력(Pinv) 보다 더 큰 경우, 양방향 ac/dc 컨버터(145)가 dc 단 버스(130)의 전력의 적어도 일부(Pdc)를 계통(105)으로 공급하도록 동작할 수 있다.On the other hand, when the power Ppv supplied from the solar cell PV to the dc stage bus 130 through the dc / dc converter 135 is larger than the power Pinv consumed by the AC load through the inverter 125 , The bi-directional ac / dc converter 145 may be operable to supply at least a portion (Pdc) of the power of the dc stage bus 130 to the system 105.

이는 DC 부하(160)와 dc 전압 충방전부(110)에서 각각 소비되는 전력(Pconv, Pbat)이 일정하거나 없다고 가정하는 경우에 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 단지 태양 전지(PV)로부터 dc 단 버스(130)로 공급되는 전력(Ppv)이 인버터(125)를 통해 AC 부하(120)에서 소비되는 전력(Pinv) 보다 더 크기만 하면 적용 가능할 수 있다.This is applicable to the case where the power (Pconv, Pbat) consumed by the DC load 160 and the dc voltage charging and discharging unit 110 is constant or absent. However, the present invention is not limited thereto, The power Ppv supplied to the inverter 130 may be greater than the power Pinv consumed by the AC load 120 through the inverter 125. [

한편, 인버터(125)를 통해 AC 부하(120)에서 소비되는 전력(Pinv)이 태양 전지(PV)로부터 dc 단 버스(130)로 공급되는 전력(Ppv) 보다 더 큰 경우, 양방향 ac/dc 컨버터(145)가 계통(105)으로부터의 전력(Ps)을 dc 단 버스(130)로 공급하도록 동작할 수 있다.On the other hand, when the power Pinv consumed in the AC load 120 through the inverter 125 is greater than the power Ppv supplied from the solar cell PV to the dc stage bus 130, the bidirectional ac / (145) may be operable to supply power (Ps) from the system (105) to the dc stage bus (130).

한편, dc 단 버스(130)의 직류 전원(Vdc)은, AC 부하(120), DC 부하(160), 계통(105), 및 dc 전압 충방전부(110) 중 우선 순위가 높은 순서대로 공급될 수 있다. 즉, dc 단 버스(130)의 전력 중 적어도 일부(Pdc)가 전력 우선 순위대로 각 부하에 공급될 수 있다. On the other hand, the DC power source Vdc of the dc stage bus 130 is supplied in the order of higher priority among the AC load 120, the DC load 160, the system 105, and the dc voltage charging / discharging unit 110 . That is, at least a portion (Pdc) of the power of the dc stage bus 130 may be supplied to each load in a power priority order.

예를 들어, AC 부하(120) 또는 DC 부하(160)는, dc 전압 충방전부(110), 및 계통(105) 보다 그 우선순위가 높게 설정될 수 있으며, 이에 따라, dc 단 버스(130)의 직류 전원(Vdc)은, dc 전압 충방전부(110), 및 계통(105) 보다 AC 부하(120) 또는 DC 부하(160) 에 먼저 공급될 수 있다. 한편, AC 부하(120)가 DC 부하(160) 보다 그 우선 순위가 더 높을 수 있다. 한편, dc 전압 충방전부(110)가 계통(105) 보다는 그 우선 순위가 높게 설정될 수 있다.For example, the AC load 120 or the DC load 160 may be set to have a higher priority than the dc voltage charging unit 110 and the system 105, The DC power supply Vdc of the DC power supply 120 may be supplied to the AC load 120 or the DC load 160 first rather than the dc voltage charging and discharging unit 110 and the system 105. [ On the other hand, the AC load 120 may have a higher priority than the DC load 160. On the other hand, the dc voltage charging unit 110 may be set to have a higher priority than the system 105.

이와 같이, 전력 비교 또는 우선 순위에 따라 전력의 흐름을 제어함으로써, 분산 전원 시스템(100) 하에서 효율적인 전력 사용을 도모할 수 있게 된다.As described above, by controlling the flow of power according to the power comparison or priority, efficient power usage can be achieved under the distributed power system 100. [

한편, dc 단 버스(130)의 직류 전원(Vdc)을 사용하는 AC 부하(120), DC 부하(160), 계통(105), 및 dc 전압 충방전부(110) 중 우선 순위가 낮은 순서대로 그 동작을 정지시키는 것도 가능하다. On the other hand, the AC load 120, the DC load 160, the system 105, and the dc voltage charging and discharging unit 110 using the DC power source Vdc of the dc stage bus 130, It is also possible to stop the operation.

한편, 상술한 분산 전원 시스템(100) 내에서, 전력 흐름 제어는, 상술한 바와 같이, 충방전 제어부(118), 인버터 제어부(128), 직류 변환 제어부(138), 및 양방향 변환 제어부(148)의 각각의 통신에 따라, 각각 제어하는 장치의 동작을 제어하는 것이 가능하나 이에 한정되지 않으며, 단일의 제어부를 통해 전력 제어를 일괄적으로 수행하는 것이 가능하다. In the above-described distributed power supply system 100, the power flow control is performed by the charge / discharge control unit 118, the inverter control unit 128, the DC conversion control unit 138, and the bidirectional conversion control unit 148, It is possible to control the operation of the controlling device in accordance with each communication of the control device, but it is not limited thereto, and it is possible to carry out the power control collectively through a single control part.

한편, 각 장치로부터의 전력, 즉 태양 전지(PV)로부터 공급되는 전력(Ppv), AC 부하(120)에서 소비되는 전력(Pinv), dc 단 버스(130)의 전력(Pdc), DC 부하(160)에서 소비되는 전력(Pconv), dc 전압 충방전부(110)에서 소비되는 전력(Pbat), 및 계통(105)으로부터의 전력(Ps)은, 각 전압 검출부(미도시)를 통해 검출되는 것이 가능하다. 이에 따라, 상술한 dc전압 검출부(A) 외에, 태양 전지(PV), AC 부하(120), DC 부하(160), dc 전압 충방전부(110), 및 계통(105)의 전압을 검출하는 전압 검출부(미도시)가 각각 구비되는 것이 바람직하다. 그 외 태양 전지(PV), AC 부하(120), DC 부하(160), dc 전압 충방전부(110), 및 계통(105)의 전류를 검출하는 전류 검출부(미도시)가 각각 구비되는 것도 가능하다.On the other hand, the power from each device, that is, the power Ppv supplied from the solar cell PV, the power Pinv consumed by the AC load 120, the power Pdc of the dc stage bus 130, The power Pconv consumed in the dc voltage charging unit 110 and the power Pbat consumed in the dc voltage charging unit 110 and the power Ps from the system 105 are detected through respective voltage detecting units It is possible. Thus, in addition to the above-described dc voltage detecting section A, a voltage for detecting the voltage of the solar cell PV, the AC load 120, the DC load 160, the dc voltage charging / discharging section 110, And a detection unit (not shown). (Not shown) for detecting the current of the solar cell PV, the AC load 120, the DC load 160, the dc voltage charging and discharging unit 110, and the system 105 may be provided Do.

도 3 및 도 4는 도 1의 양방향 dc/dc 공급부의 동작을 설명하기위해 참조되는 도면이다.FIGS. 3 and 4 are views referred to explain the operation of the bidirectional dc / dc supply unit of FIG.

도면을 참조하여 설명하면, 먼저 도 3은 양방향 dc/dc 공급부의 충전 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a charging operation of a bidirectional dc / dc supply unit.

도 3(a)를 보면, dc 단 버스(130)의 양 단에 양방향 dc/dc 공급부(115)가 접속되며, 양방향 dc/dc 공급부(115)는, 리액터(L1,L2), 및 dc 전압 충방전부(110)가 접속된다.A bidirectional dc / dc supply unit 115 is connected to both ends of the dc stage bus 130 and a bidirectional dc / dc supply unit 115 is connected to the reactors L1 and L2, The charging unit 110 is connected.

dc 단 버스(130)의 직류 전원(Vdc)을 dc 전압 충방전부(110)에 충전하기 위해, 양방향 dc/dc 공급부(115)내의 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)가 턴 온되는 것을 보여준다. 이때 제2 및 제4 스위칭 소자(S2, S4)는 턴 오프 되는 것으로 한다.the first and third switching elements S1 and S3 in the bidirectional dc / dc supply unit 115 are turned on to charge the dc voltage charging unit 110 with the DC power source Vdc of the dc stage bus 130 . At this time, the second and fourth switching elements S2 and S4 are turned off.

도 3(b)는 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)가 동시에 턴 온 하는 것을 보여주며, 도 3(c)는, 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)가 교호하게 턴 온하는 것을 보여준다.3 (b) shows that the first and third switching elements S1 and S3 turn on simultaneously. FIG. 3 (c) shows that the first and third switching elements S1 and S3 alternately turn On.

도 3(b)와 같이, 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)를 동시에 턴 온하는 경우, 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)에는 각각 제1 및 제3 스위칭 전류(is1,is3)가 흐르며, 그 값은 턴 온 시간에 비례하여 점차 상승하게 된다. 이 때의 레벨 차이는 도면과 같이 a라 한다. 한편, 제1 및 제3 스위칭 전류의 그 합(is1+is3)은, 동시의 턴 온 동작에 의해, 그 리플이 커지게 된다. 이때의 레벨 차이는 도면과 같이 2a가 된다.3 (b), when the first and third switching elements S1 and S3 are simultaneously turned on, the first and third switching elements S1 and S3 are supplied with the first and third switching currents i s1 , i s3 ) flows, and the value gradually increases in proportion to the turn-on time. The level difference at this time is a as shown in the figure. On the other hand, the sum (i s1 + i s3 ) of the first and third switching currents becomes large due to simultaneous turn-on operation. The level difference at this time is 2a as shown in the figure.

다음, 도 3(c)와 같이, 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)를 교호하게 턴 온하 는 경우, 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)에는 각각 제1 및 제3 스위칭 전류(is1,is3)가 교호하게 흐르며, 그 값은 턴 온 시간에 비례하여 점차 상승하게 된다. 이 때의 레벨 차이는 도면과 같이 a라 한다. 한편, 제1 및 제3 스위칭 전류의 그 합(is1+is3)은, 교호한 턴 온 동작에 의해, 그 리플이 작아지게 된다. 즉, 이때의 레벨 차이는 도면과 같이 a가 된다.3 (c), when the first and third switching elements S1 and S3 are alternately turned on, the first and third switching elements S1 and S3 are connected to the first and third switching elements S1 and S3, The currents i s1 and i s3 alternately flow and the value gradually increases in proportion to the turn-on time. The level difference at this time is a as shown in the figure. On the other hand, the sum (i s1 + i s3 ) of the first and third switching currents becomes smaller due to the alternate turn-on operation. That is, the level difference at this time becomes a as shown in the drawing.

도면에서는, 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)의 턴 온 동작이 시간을 달리하여 교호하게 턴 온되는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 일부 중첩 구간을 두어 교호하게 턴 온 동작하는 것도 가능하다. In the drawing, the turn-on operations of the first and third switching elements S1 and S3 are alternately turned on at different times. However, the present invention is not limited thereto, and alternate turn-on operations It is possible.

한편, 도 3(c)와 같이, 제1 스위칭 소자(S1)의 턴 온 구간 및 제3 스위칭 소자(S3)의 턴 온 구간의 합은, 상용 교류 전원의 360도 위상 내에서 수행될 수 있다. 예를 들어 상용 교류 전원이 60Hz인 경우, 제1 스위칭 소자(S1)의 턴 온 구간 및 제3 스위칭 소자(S3)의 턴 온 구간의 합은, 1/60 = 1.6ms 일 수 있다.3 (c), the sum of the turn-on period of the first switching device S1 and the turn-on period of the third switching device S3 may be performed within the 360 degree phase of the commercial AC power source . For example, when the commercial AC power source is 60 Hz, the sum of the turn-on period of the first switching element S1 and the turn-on period of the third switching element S3 may be 1/60 = 1.6 ms.

다음, 도 3(d)는 도 3(b)와 같이 동시에 턴 온되는 경우에 dc 전압 충방전부(110)에 흐르는 전류 리플을 보여주며, 도 3(e)는 도 3(c)와 같이 교호하게 턴 온되는 경우에 dc 전압 충방전부(110)에 흐르는 전류 리플을 보여준다.Next, FIG. 3 (d) shows the current ripple flowing in the dc voltage charging / discharging unit 110 at the time of turning on simultaneously as shown in FIG. 3 (b) The current ripple flowing in the dc voltage charging portion 110 is shown.

동시에 턴 온되는 경우, 인덕터(L1,L2)에 동시에 전류(iL1,iL2)가 흐르게 되며, 각각의 전류 리플은 도면과 같이 b를 가지므로, 결국, dc 전압 충방전부(110)에 흐르는 전류((iL1+iL2)의 리플은 도면과 같이 2b의 크기를 갖게 된다. The currents i L1 and i L2 flow simultaneously to the inductors L1 and L2 and each current ripple has a value b as shown in the drawing. As a result, the current flowing through the dc voltage charging / discharging unit 110 The ripple of the current (i L1 + i L2 ) has a size of 2b as shown in the figure.

한편, 교호하게 턴 온되는 경우, 인덕터(L1,L2)에 교호하게 각각 전 류(iL1,iL2)가 흐르게 되며, 각각의 전류 리플은 도면과 같이 b를 가지므로, 결국, dc 전압 충방전부(110)에 흐르는 전류((iL1+iL2)의 리플은 b 보다 작거나 같은 c 값을 가질 수 있다.On the other hand, when alternately turned on, currents (i L1 , i L2 ) flow alternately to the inductors L1 and L2, and each current ripple has b as shown in the figure, The ripple of the current (i L1 + i L2 ) flowing in the entire portion 110 may have a value c that is less than or equal to b.

결국, 양방향 dc/dc 공급부(115)는, 충전시, 제1 스위칭 소자(S1)와 제3 스위칭 소자(S3)를 서로 교호하게 턴 온 함으로써, 전류 리플을 저감할 수 있게 된다.As a result, the bidirectional dc / dc supply unit 115 can alternately turn on the first switching device S1 and the third switching device S3 at the time of charging, thereby reducing the current ripple.

다음, 도 4는 양방향 dc/dc 공급부의 방전 동작을 설명하기 위한 도면이다.Next, FIG. 4 is a diagram for explaining the discharging operation of the bidirectional dc / dc supplying unit.

도 4(a)를 보면, dc 단 버스(130)의 양 단에 양방향 dc/dc 공급부(115)가 접속되며, 양방향 dc/dc 공급부(115)는, 리액터(L1,L2), 및 dc 전압 충방전부(110)가 접속된다.A bidirectional dc / dc supply unit 115 is connected to both ends of the dc stage bus 130 and a bidirectional dc / dc supply unit 115 is connected to the reactors L1 and L2, The charging unit 110 is connected.

dc 전압 충방전부(110)의 직류 전원(Vdc)을 dc 단 버스(130)에 방전하기 위해, 양방향 dc/dc 공급부(115)내의 제2 및 제4 스위칭 소자(S2, S4)가 턴 온되는 것을 보여준다. 이때 제1 및 제3 스위칭 소자(S1, S3)는 턴 오프 되는 것으로 한다.the second and fourth switching elements S2 and S4 in the bidirectional dc / dc supply unit 115 are turned on to discharge the dc voltage source 130 of the dc voltage charging unit 110 to the dc stage bus 130 . At this time, the first and third switching elements S1 and S3 are turned off.

도 4(b)는 제2 및 제4 스위칭 소자(S2, S4)가 동시에 턴 온 하는 것을 보여주며, 도 4(c)는, 제2 및 제4 스위칭 소자(S2, S4)가 교호하게 턴 온하는 것을 보여준다.4 (b) shows that the second and fourth switching devices S2 and S4 turn on simultaneously. FIG. 4 (c) shows that the second and fourth switching devices S2 and S4 alternately turn On.

도 4(b)와 같이, 제2 및 제4 스위칭 소자(S2, S4)를 동시에 턴 온, 턴 오프 하게 되면, 특히, 동시에 턴 오프 하는 동안, 제1 및 제3 다이오드 소자(D1, D3)에 는 각각 제1 및 제3 다이오드 전류(iD1,iD3)가 흐르며, 그 값은 턴 오프 시간에 비례하여 점차 하강하게 된다. 이 때의 레벨 차이는 도면과 같이 a'라 한다. 한편, 제1 및 제3 다이오드 전류의 그 합(iD1+iD3)은, 동시의 턴 온, 턴 오프 동작에 의해, 그 리플이 커지게 된다. 이때의 레벨 차이는 도면과 같이 2a'가 된다.When the second and fourth switching elements S2 and S4 are simultaneously turned on and off as shown in FIG. 4 (b), the first and third diode elements D1 and D3, The first and third diode currents (i D1 , i D3 ) flow respectively in the first and second diode groups, and the value thereof gradually decreases in proportion to the turn-off time. The level difference at this time is referred to as a 'as shown in the drawing. On the other hand, the sum (i D1 + i D3 ) of the first and third diode currents becomes large due to simultaneous turn-on and turn-off operations. The level difference at this time becomes 2a 'as shown in the figure.

다음, 도 4(c)와 같이, 제2 및 제4 스위칭 소자(S2, S4)를 교호하게 턴 온하는 경우, 제1 및 제3 다이오드 소자(D1, D3)에는 각각 제1 및 제3 다이오드 전류(iD1,iD3)가 교호하게 흐르며, 그 값은 턴 오프 시간에 비례하여 점차 하강하게 된다. 이 때의 레벨 차이는 도면과 같이 a'라 한다. 한편, 제1 및 제3 다이오드 전류의 그 합(iD1+iD3)은, 교호한 턴 온 동작에 의해, 그 리플이 작아지게 된다. 즉, 이때의 레벨 차이는 도면과 같이 a' 보다 작은 k가 된다.4 (c), when the second and fourth switching elements S2 and S4 are alternately turned on, the first and third diode elements D1 and D3 are respectively connected to the first and third diodes D1 and D2, The currents (i D1 , i D3 ) flow alternately, and the value thereof gradually decreases in proportion to the turn-off time. The level difference at this time is referred to as a 'as shown in the drawing. On the other hand, the sum (i D1 + i D3 ) of the first and third diode currents becomes smaller due to the alternate turn-on operation. That is, the level difference at this time is k smaller than a 'as shown in the drawing.

도면에서는, 제2 및 제4 스위칭 소자(S2, S4)의 턴 온 동작이 시간을 달리하여 교호하게 턴 온되는 것으로 도시하면서, 제2 및 제4 스위칭 소자(S2, S4)의 턴 오프 동작이 일부 중첩 구간을 두어 교호하게 턴 오프 되는 것으로 도시하나 이에 한정되지 않으며, 중첩하지 않고 교호하게 턴 오프 도는 것도 가능하다. In the drawing, the turn-on operations of the second and fourth switching elements S2 and S4 are alternately turned on at different times, and the turn-off operations of the second and fourth switching elements S2 and S4 But it is also possible to turn them off alternately instead of overlapping.

다음, 도 4(d)는 도 4(b)와 같이 동시에 턴 온되는 경우에 dc 전압 충방전부(110)로 부터 출력되는 전류 리플을 보여주며, 도 4(e)는 도 4(c)와 같이 교호하게 턴 온되는 경우에 dc 전압 충방전부(110)로 부터 출력되는 전류 리플을 보여준다.4 (d) shows the current ripple outputted from the dc voltage charging / discharging unit 110 when it is turned on simultaneously as shown in FIG. 4 (b), and FIG. 4 (e) The current ripple outputted from the dc voltage charging portion 110 is shown.

동시에 턴 온되는 경우, 인덕터(L1,L2)에 동시에 전류(iL1,iL2)가 흐르게 되며, 각각의 전류 리플은 도면과 같이 b를 가지므로, 결국, dc 전압 충방전부(110)로 부터 출력되는 전류((iL1+iL2)의 리플은 도면과 같이 2b의 크기를 갖게 된다. The currents i L1 and i L2 simultaneously flow through the inductors L1 and L2 and each current ripple has a value of b as shown in the drawing. As a result, the current flows from the dc voltage charging / discharging unit 110 The ripple of the output current ((i L1 + i L2 ) has a size of 2b as shown in the drawing.

한편, 교호하게 턴 온되는 경우, 인덕터(L1,L2)에 교호하게 각각 전류(iL1,iL2)가 흐르게 되며, 각각의 전류 리플은 도면과 같이 b를 가지므로, 결국, dc 전압 충방전부(110)로 부터 출력되는 전류((iL1+iL2)의 리플은 b 보다 작거나 같은 c 값을 가질 수 있다.On the other hand, when alternately turned on, the current (i L1 , i L2 ) alternately flows in the inductors L1 and L2, and each current ripple has b as shown in the figure, The ripple of the current ((i L1 + i L2 ) output from the amplifier 110 may have a value c that is less than or equal to b.

결국, 양방향 dc/dc 공급부(115)는, 방전시, 제2 스위칭 소자(S4)와 제4 스위칭 소자(S4)를 서로 교호하게 턴 온 함으로써, 전류 리플을 저감할 수 있게 된다.As a result, the bidirectional dc / dc supply unit 115 can alternately turn on the second switching device S4 and the fourth switching device S4 at the time of discharging, thereby reducing the current ripple.

한편, 도 1에 도시된 dc/dc 컨버터(135)의 동작은 도 4(b) 또는 도 4(c)와 유사하게 동작할 수 있다. 즉, 제5 스위칭 소자(S5) 및 제6 스위칭 소자(S6)의 턴 온, 동작에 의해, 외부로부터 직류 전원을 레벨 변환하여 dc 단 버스(130)에 공급하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 4(c)와 같이, 제5 스위칭 소자(S5) 및 제6 스위칭 소자(S6)가 교호하게 턴 온되는 경우, dc 단 버스(130)로 공급되는 전류의 리플 성분을 저감할 수 있게 된다.On the other hand, the operation of the dc / dc converter 135 shown in Fig. 1 can operate similarly to Fig. 4 (b) or Fig. 4 (c). That is, by turning on and operating the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6, it is possible to level-convert the DC power from the outside and supply the DC power to the dc stage bus 130. [ For example, as shown in FIG. 4 (c), when the fifth switching element S5 and the sixth switching element S6 are alternately turned on, the ripple component of the current supplied to the dc stage bus 130 is reduced .

도 5는 본 발명과 관련된 공기조화기의 개략도이다.5 is a schematic view of an air conditioner related to the present invention.

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(I)와 실외기(O)로 구분된다. Referring to the drawings, the air conditioner 50 is largely divided into an indoor unit (I) and an outdoor unit (O).

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(I)와 실외기(O)로 구분된다. Referring to the drawings, the air conditioner 50 is largely divided into an indoor unit (I) and an outdoor unit (O).

실외기(O)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(2)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(2b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(4)와, 실외 열교환기(4)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(5a)과 실외팬(5a)을 회전시키는 전동기(5b)로 이루어진 실외 송풍기(5)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(6)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(10)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(3) 등을 포함한다. The outdoor unit (O) includes a compressor (2) serving to compress refrigerant, a compressor (2b) for driving the compressor, an outdoor heat exchanger (4) serving to dissipate the compressed refrigerant, An outdoor fan 5 disposed at one side of the heat exchanger 4 and composed of an outdoor fan 5a for accelerating the heat radiation of the refrigerant and an electric motor 5b for rotating the outdoor fan 5a, An accumulator 3 for temporarily storing the gasified refrigerant to remove moisture and foreign substances, and then supplying a refrigerant of a certain pressure to the compressor, a compressor 6 for compressing the refrigerant, a cooling / heating switching valve 10 for changing the flow path of the compressed refrigerant, And the like.

실내기(I)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(8)와, 실내측 열교환기(8)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(9a)과 실내팬(9a)을 회전시키는 전동기(9b)로 이루어진 실내 송풍기(9) 등을 포함한다. The indoor unit I includes an indoor heat exchanger 8 disposed inside the room and performing a cooling / heating function, an indoor fan 9a disposed at one side of the indoor heat exchanger 8 for promoting heat radiation of the refrigerant, And an indoor air blower 9 composed of an electric motor 9b for rotating the fan 9a.

실내측 열교환기(8)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(2)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one indoor heat exchanger 8 may be installed. At least one of an inverter compressor and a constant speed compressor can be used as the compressor (2).

또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.Further, the air conditioner 50 may be constituted by a cooling unit that cools the room, or a heat pump that cools or heats the room.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치에서의 전동기는 도면에서 도시한, 공기 조화기의 실외팬, 압축기 또는 실내 팬을 동작시키기 각 전동기(2b,5b,9b) 중 하나일 수 있다. The electric motor in the electric motor driving apparatus of the air conditioner according to the embodiment of the present invention may be any one of electric motors 2b, 5b and 9b for operating an outdoor fan, a compressor or an indoor fan of the air conditioner, Lt; / RTI >

한편, 도 8에서는 실내기(I)와 실외기(O)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실내기와 복수개의 실외기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.8, one indoor unit I and one outdoor unit O are shown. However, the present invention is not limited to this, and the indoor unit I and the outdoor unit O may include a plurality of indoor units and an outdoor unit The present invention is also applicable to an air conditioner having a multi-type air conditioner, a single indoor unit, and a plurality of outdoor units.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치를 보여주는 도면이다.6 is a view showing an electric motor driving apparatus of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하여 설명하면, 도 6의 공기조화기의 전동기 구동장치(600)는, 도 1과 비교하여, 도 1의 AC 부하(120)를 삼상 전동기(620)로 변경한 것에 대응된다.Referring to the drawings, the motor driving apparatus 600 of the air conditioner of Fig. 6 corresponds to the case where the AC load 120 of Fig. 1 is changed to the three-phase motor 620 as compared with Fig.

이하에서는 그 차이점을 중심으로 기술한다.In the following, the difference will be mainly described.

도 6의 공기조화기의 전동기 구동장치(600)는, dc 전압 충방전부(610), 양방향 dc/dc 공급부(615), 및 인버터(625)를 포함한다. 또한, 공기조화기의 전동기 구동장치(600)는, dc/dc 컨버터(635), 및 양방향 ac/dc 컨버터(645)를 더 포함할 수 있다. 또한, dc전압 검출부(A), 및 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다. 또한, 공기조화기의 전동기 구동장치(600)는, 각 전력 변환부를 제어하는, 충방전 제어부(618), 인버터 제어부(628), 직류 변환 제어부(638), 및 양방향 변환 제어부(648)를 포함할 수 있다. 6 includes a dc voltage charging unit 610, a bidirectional dc / dc supply unit 615, and an inverter 625. The dc voltage supply unit 610 includes a dc voltage supply unit 615, In addition, the air conditioner motor driving apparatus 600 may further include a dc / dc converter 635 and a bidirectional ac / dc converter 645. Further, it may further include a dc voltage detecting section A and an output current detecting section E. The motor drive apparatus 600 of the air conditioner includes a charge / discharge control section 618, an inverter control section 628, a DC conversion control section 638, and a bidirectional conversion control section 648 for controlling the respective power conversion sections can do.

이 중에서, dc 전압 충방전부(610), 양방향 dc/dc 공급부(615), 인버터(625), dc/dc 컨버터(635), 및 양방향 ac/dc 컨버터(645)에 대한 설명은 도 1의 설명에 따른다.The description of the dc voltage charging / discharging unit 610, the bidirectional dc / dc supply unit 615, the inverter 625, the dc / dc converter 635, and the bidirectional ac / dc converter 645 .

전동기(620)는, 삼상 전동기일 수 있다. 전동기(620)는, 고정자와 회전자를 구비하며, 각상의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 전동기(620)의 종류로는 BLDC(blushless DC) 전동기, synRM(Synchronous Reluctance Motor) 등 다양한 형태가 가능하다. The electric motor 620 may be a three-phase electric motor. The electric motor 620 includes a stator and a rotor, and alternating current power of a predetermined frequency is applied to a coil of each stator so that the rotor rotates. The electric motor 620 may be of various types such as a BLDC (blushless DC) electric motor and a synRM (Synchronous Reluctance Motor).

전동기(620)는, 공기조화기의 실외기 내의 팬용 전동기 또는 압축기용 전동기로 사용될 수 있으며, 또한 공기조화기의 실내기 내의 팬용 전동기로 사용될 수 있다. The electric motor 620 can be used as a fan motor or an electric motor for a compressor in an outdoor unit of an air conditioner or as a fan motor in an indoor unit of an air conditioner.

출력 전류 검출부(E)는, 인버터(625)와 삼상 전동기(620) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 전동기(620)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 전동기(620)의 삼상인 u,v,w 상의 출력 전류를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 한 상 또는 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.An output current detector (E) detects the inverter 625 and the output current (i o) flowing between a three-phase electric motor (620). That is, the current flowing in the electric motor 620 is detected. The output current detection unit E can detect all of the output currents on the three phases u, v and w of the motor 620 or the output currents of one phase or two phases using the three phase balance.

출력전류 검출부(E)는 인버터(625)와 전동기(620) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)의 생성을 위해, 인버터 제어부(628)에 입력될 수 있다. 인버터 제어부(628)의 동작은 도 7을 참조하여 후술한다.The output current detection unit E may be located between the inverter 625 and the motor 620. A current sensor, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like may be used for detecting the current. The detected output current (i o) are, as discrete signals (discrete signal) of the pulse type, in order to generate the inverter switching control signal (Sic), may be input to the inverter controller 628. The operation of the inverter control unit 628 will be described later with reference to Fig.

상술한 바와 같이, 본 발명 실시예에 따른 분산전원을 이용한 전동기 구동장치(600)는, dc 전압 충방전부(610)를 이용함으로써, dc 단 버스(630)의 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다. 특히, 전동기(620)의 순간 과부하 또는 계통(605) 의 정전에 의해, dc 단 버스(630)의 전압이 급격히 하강하는 경우, dc 전압 충방전부(610)로부터 직류 전압을 보충함으로써, 분산전원을 이용한 전동기 구동장치(600) 내의 안정성이 확보되게 된다.As described above, in the motor drive apparatus 600 using the distributed power source according to the embodiment of the present invention, the voltage of the dc stage bus 630 can be stably secured by using the dc voltage charging / discharging unit 610 . Particularly, when the voltage of the dc stage bus 630 is abruptly lowered due to the momentary overload of the electric motor 620 or the power failure of the system 605, the DC voltage is supplemented from the dc voltage charging / discharging unit 610, The stability in the motor drive apparatus 600 using the motor can be secured.

또한, dc/dc 컨버터(635)를 이용하여 외부(PV1,PV2)로부터의 직류 전원을 변환하여, dc 단 버스(630)에 공급할 수 있어, 효율적으로 외부 전원을 dc 단 버스(630)에 공급할 수 있게 된다.Further, the dc / dc converter 635 can be used to convert the DC power from the external PV1 and PV2, and supply the DC power to the dc stage bus 630, thereby efficiently supplying external power to the dc stage bus 630 .

또한, 전동기(620)에서 소비되는 전력과 dc/dc 컨버터(635)를 통해 dc 단 버스(630)로 공급되는 전력을 비교하여, 계통(605)에서 dc 단 버스(630)로 전원을 공급하거나, dc 단 버스(630)에서 계통(605)으로부터 전원을 공급할 수 있어, 효율적인 전력 사용을 도모할 수 있게 된다.It is also possible to compare the power consumed in the motor 620 with the power supplied to the dc stage bus 630 through the dc / dc converter 635 to supply power from the system 605 to the dc stage bus 630 , power can be supplied from the system 605 via the dc-stage bus 630, and efficient power usage can be achieved.

또한, dc/dc 컨버터(635)롤 통해, 다양한 에너지 공급원으로부터 생성되는 직류 전원을 이용하여, 전동기(620)를 동작시킬 수 있게 된다. In addition, through the roll of the dc / dc converter 635, the electric motor 620 can be operated using the DC power generated from various energy sources.

도 7은 도 6의 인버터 제어부의 간략한 내부 블록도이다.7 is a simplified internal block diagram of the inverter control unit of Fig.

도면을 참조하여 설명하면, 인버터 제어부(628)는, 추정부(705), 전류 지령 생성부(710), 전압 지령 생성부(720), 및 스위칭 제어신호 출력부(730)를 포함할 수 있다. The inverter control unit 628 may include an estimation unit 705, a current command generation unit 710, a voltage command generation unit 720, and a switching control signal output unit 730 .

추정부(705)는, 검출된 출력 전류(io)에 기초하여 전동기의 속도(v)를 추정한다. 또한, 회전자의 위치를 추정할 수도 있다. 이는 전동기(620)의 기계 방정식 및 전기 방정식을 서로 비교하여, 그에 따라 전동기의 속도(v)를 추정할 수 있다. 속도 추정시, 추정부(705)는, 삼상의 출력 전류(io)를 d축, q축 전류로 축변환하여 속도 추정을 수행할 수도 있다. Estimation unit 705, based on the detected output current (i o) to estimate the speed (v) of the motor. It is also possible to estimate the position of the rotor. This can compare the mechanical and electrical equations of the electric motor 620 with each other, and estimate the speed v of the electric motor accordingly. Speed estimation, estimation unit 705 may convert the three-phase axis of the output current (i o) to the d-axis, q-axis current to perform velocity estimation.

전류 지령 생성부(710)는 추정 속도(v)와 속도 지령치(v*)에 기초하여 전류 지령치(i* d,i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(710)는, 추정 속도(v)와 속도 지령치(v*)의 차이에 기초하여, PI 제어를 수행하여 전류 지령치(i* d,i* q)를 생성할 수 있다. 이를 위해, 전류 지령 생성부(710)는 PI 제어기(미도시)를 구비할 수 있다. 또한, 전류 지령치(i* d,i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.The current command generator 710 generates the current command value i * d , i * q based on the estimated speed v and the speed command value v * . For example, the current command generation section 710 performs PI control based on the difference between the estimated speed v and the speed command value v * to generate the current command value i * d , i * q . To this end, the current command generator 710 may include a PI controller (not shown). It is also possible to further include a limiter (not shown) for limiting the current command value (i * d , i * q ) so that it does not exceed the allowable range.

전압 지령 생성부(720)는 검출된 출력 전류(io)와 연산된 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(720)는, 검출된 출력 전류(io)와 연산된 전류 지령치(i* d,i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어를 수행하여 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성할 수 있다. 이를 위해, 전압 지령 생성부(720)는 PI 제어기(미도시)를 구비할 수 있다. 또한, 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.The voltage command generation unit 720 generates the voltage command values v * d and v * q based on the detected output current i o and the calculated current command values i * d and i * q . For example, the voltage command generation unit 720 performs PI control based on the difference between the detected output current i o and the calculated current command value i * d , i * q to generate a voltage command value v * d , v * q ). To this end, the voltage command generation unit 720 may include a PI controller (not shown). It is also possible to further include a limiter (not shown) for limiting the level so that the voltage command values v * d and v * q do not exceed the permissible range.

스위칭 제어신호 출력부(730)는, 전압 지령치(v* d,v* q)를 기초로 하여, 최종적으로 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 전압 지령치(v* d,v* q)에 기초하여 공간 벡터 기법에 따라 스위칭 벡터 시간 정보(To,T1,T2)를 연산할 수 있으며, 연산된 스위칭 벡터 시간 정보(To,T1,T2)에 따라 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.The switching control signal output section 730 can finally output the inverter switching control signal Sic based on the voltage command values v * d and v * q . For example, the switching vector time information (To, T1, T2) can be calculated according to the space vector technique based on the voltage command value (v * d , v * q ) , T2) of the inverter switching control signal Sic.

이에 따라 인버터(625) 내의 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)는 온/오프 스위칭 동작을 수행하게 된다.Accordingly, the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, and S'c in the inverter 625 perform on / off switching operations.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. In addition, the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description. Also, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분산 전원 시스템을 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a distributed power system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 분산 전원 시스템의 전력 흐름을 간략히 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram briefly showing the power flow of the distributed power system of FIG.

도 3 및 도 4는 도 1의 양방향 dc/dc 공급부의 동작을 설명하기위해 참조되는 도면이다.FIGS. 3 and 4 are views referred to explain the operation of the bidirectional dc / dc supply unit of FIG.

도 5는 본 발명과 관련된 공기조화기의 개략도이다.5 is a schematic view of an air conditioner related to the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 전동기 구동장치를 보여주는 도면이다.6 is a view showing an electric motor driving apparatus of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 인버터 제어부의 간략한 내부 블록도이다.7 is a simplified internal block diagram of the inverter control unit of Fig.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

110: dc 전압 충방전부 115: 양방향 dc/dc 공급부110: dc voltage charging part 115: bidirectional dc / dc supply part

120: AC 부하 125: 인버터120: AC load 125: Inverter

130: dc 단 버스 135: dc/dc 컨버터130: dc only bus 135: dc / dc converter

145: 양방향 ac/dc 컨버터145: Bi-directional ac / dc converter

Claims (22)

dc 단 버스의 직류 전원을 스위칭 동작에 의해 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원으로 전동기를 구동하는 인버터;an inverter for converting a DC power source of the dc stage bus to an AC power source by a switching operation and driving the motor by the converted AC power source; 상기 dc 단 버스의 직류 전원을 충전하거나 저장된 직류 전원을 상기 dc 단 버스로 방전하는 dc 전압 충방전부;A dc voltage charging unit charging the DC power of the dc stage bus or discharging the stored DC power to the dc stage bus; 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 상기 스위칭 소자의 동작에 의해, 상기 dc 단 버스의 직류 전원을 상기 dc 전압 충방전부로 공급하거나, 상기 dc 전압 충방전부의 직류 전원을 상기 dc 단 버스로 공급하는 양방향 dc/dc 공급부;And a plurality of switching elements, wherein the switching element supplies the DC power of the dc stage bus to the dc voltage charging stage, or the dc voltage supplying stage supplies the DC power of the dc voltage stage to the dc stage bus, dc / dc supply; 상기 전동기에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력전류 검출부 ;An output current detector for detecting an output current flowing in the motor; 상기 검출되는 출력 전류에 기초하여 상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 포함하며,And an inverter control unit for controlling the inverter based on the detected output current, 상기 인버터 제어부는,The inverter control unit includes: 상기 검출된 출력 전류에 기초하여 전동기의 속도를 추정하는 추정부; An estimating unit that estimates a speed of the electric motor based on the detected output current; 상기 추정 속도와 속도 지령치에 기초하여 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;A current command generator for generating a current command value based on the estimated speed and the speed command value; 상기 검출된 출력 전류와 상기 전류 지령치에 기초하여 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부;A voltage command generator for generating a voltage command value based on the detected output current and the current command value; 상기 전압 지령치에 기초하여 공간 벡터 기법에 따라 스위칭 벡터 시간 정보를 연산하며, 연산된 스위칭 벡터 시간 정보에 따라 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하며,And a switching control signal output unit for calculating switching vector time information according to a space vector technique based on the voltage command value and outputting an inverter switching control signal according to the calculated switching vector time information, 상기 양방향 dc/dc 공급부는, Wherein the bidirectional dc / dc supply unit comprises: 서로 직렬로 연결되며, 상기 dc 단 버스의 양단 사이에서 쌍을 이루어 배치되는 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자; A first switching element and a second switching element connected in series to each other and arranged in pairs between both ends of the dc stage bus; 상기 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자에 각각 역병렬로 연결되는 제1 다이오드 소자와 제2 다이오드 소자;A first diode element and a second diode element connected in anti-parallel to the first switching element and the second switching element, respectively; 서로 직렬로 연결되며, 상기 dc 단 버스의 양단 사이에서 쌍을 이루며, 상기 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자와 병렬로 연결되는 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자; 및 A third switching element and a fourth switching element which are connected in series to each other and are connected in parallel with the first switching element and the second switching element in a pair between both ends of the dc stage bus; And 상기 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자에 각각 역병렬로 연결되는 제3 다이오드 소자와 제4 다이오드 소자;를 포함하며,And a third diode element and a fourth diode element connected in anti-parallel to the third switching element and the fourth switching element, respectively, 상기 양방향 dc/dc 공급부는, Wherein the bidirectional dc / dc supply unit comprises: 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제3 스위칭 소자의 동시 턴 온에 비해, 전류 리플이 작아지도록, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제3 스위칭 소자가 서로 교호하게 턴 온하여, 상기 dc 단 버스의 전압을 상기 dc 전압 충방전부로 공급하며, The first switching element and the third switching element are alternately turned on so that the current ripple is reduced as compared with the simultaneous turn-on of the first switching element and the third switching element, and the voltage of the dc- Supply voltage to the dc voltage charging unit, 상기 양방향 dc/dc 공급부는, Wherein the bidirectional dc / dc supply unit comprises: 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제3 스위칭 소자의 동시 턴 온에 비해, 전류 리플이 작아지도록, 상기 제2 스위칭 소자와 상기 제4 스위칭 소자가 서로 교호하게 턴 온하여, 상기 dc 전압 충방전부에 충전된 전압을 상기 dc 단 버스로 공급하 는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.The second switching element and the fourth switching element are alternately turned on so that the current ripple is reduced as compared with the simultaneous turn-on of the first switching element and the third switching element, To the dc stage bus, and supplies the generated voltage to the dc stage bus. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 외부로부터 공급되는 직류 전원을 레벨 변화시켜 dc 단 버스에 출력하는 dc/dc 컨버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.And a dc / dc converter for outputting the DC power supplied from the outside to the dc stage bus by changing the level of the DC power supplied from the dc / dc converter. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 계통으로부터의 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 dc 단 버스에 공급하거나, 상기 dc 단 버스의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 계통으로 전달하는 양방향 ac/dc 컨버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.And a bidirectional ac / dc converter for converting commercial AC power from the system to DC power and supplying the DC power to the dc stage bus, or converting the DC power of the dc stage bus to AC power and delivering the AC power to the system. The motor driving apparatus comprising: 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 dc 단 버스의 전압이 상기 dc 전압 충방전부의 전압 보다 높은 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.Wherein the voltage of the dc terminal bus is higher than the voltage of the dc voltage charging and discharging unit. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 dc 단 버스의 전압을 검출하는 dc 단 전압 검출부;를 더 포함하며,And a dc terminal voltage detector for detecting a voltage of the dc terminal bus, 상기 검출된 dc 단 버스의 전압이 제1 소정치 이하로 하강하는 경우, 상기 양방향 dc/dc 공급부가 동작하여 상기 dc 전압 충방전부의 전압을 상기 dc 단 버스로 공급하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.Wherein the bidirectional dc / dc supply unit operates to supply a voltage of the dc voltage charging unit to the dc bus when the detected voltage of the dc bus is lowered to a first predetermined value or less. . 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 dc 단 버스의 전압을 검출하는 dc 단 전압 검출부;를 더 포함하며,And a dc terminal voltage detector for detecting a voltage of the dc terminal bus, 상기 검출된 dc 단 버스의 전압이 제2 소정치 이상인 경우, 상기 dc/dc 컨버터는 상기 레벨 변환된 직류 전원을 dc 단 버스에 출력하지 않는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.And the dc / dc converter does not output the level-converted DC power to the dc stage bus when the detected voltage of the dc stage bus is equal to or greater than a second predetermined value. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 외부로부터 공급되는 직류 전원을 레벨 변화시켜 dc 단 버스에 출력하는 dc/dc 컨버터; 및 A dc / dc converter for outputting the DC power supplied from the outside to the dc stage bus with a level change; And 계통으로부터의 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 dc 단 버스 에 공급하거나, 상기 dc 단 버스의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 계통으로 전달하는 양방향 ac/dc 컨버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.And a bidirectional ac / dc converter for converting commercial AC power from the system to DC power and supplying the DC power to the dc stage bus, or converting the DC power of the dc stage bus to AC power and delivering the AC power to the system. The motor driving apparatus comprising: 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 양방향 ac/dc 컨버터는,The bidirectional ac / dc converter includes: 상기 dc/dc 컨버터를 통해 상기 dc 단 버스로 공급되는 전력이 상기 인버터를 통해 상기 전동기에서 소비되는 전력 보다 더 큰 경우, 상기 dc 단 버스의 전압의 적어도 일부를 상기 계통으로 공급하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.And supplies at least a portion of the voltage of the dc stage bus to the system when the power supplied to the dc stage bus through the dc / dc converter is greater than the power consumed by the motor through the inverter Motor drive device. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 양방향 ac/dc 컨버터는,The bidirectional ac / dc converter includes: 상기 인버터를 통해 상기 전동기에서 소비되는 전력이 상기 dc/dc 컨버터를 통해 상기 dc 단 버스로 공급되는 전력 보다 더 큰 경우, 상기 계통으로부터의 상기 상용 교류 전원을 변환하여 상기 dc 단 버스에 공급하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.When the electric power consumed by the electric motor through the inverter is greater than the electric power supplied to the dc stage bus through the dc / dc converter, the commercial AC power from the system is converted and supplied to the dc stage bus The motor drive device characterized by: 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 dc 단 버스의 직류 전원은 상기 전동기, 상기 계통, 및 상기 dc 전압 충방전부 중 우선 순위가 높은 순서대로 공급되는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 장치.Wherein the DC power source of the dc stage bus is supplied in the order of higher priority among the electric motor, the system, and the dc voltage charging / discharging unit. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 dc 단 버스의 직류 전원을 저장하는 저장용 커패시터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.And a storage capacitor for storing a DC power of the dc stage bus. 제2항 또는 제7항에 있어서,8. The method according to claim 2 or 7, 상기 외부로부터 공급되는 직류 전원은,Wherein the DC power supplied from the outside includes: 태양광, 풍력, 조력, 및 지열을 이용하여 전기적으로 변환된 직류 전원인 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.Wherein the DC power source is a DC power source that is electrically converted using solar light, wind power, tidal force, and geothermal heat. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제2항 또는 제7항에 있어서,8. The method according to claim 2 or 7, 상기 dc/dc 컨버터는, The dc / dc converter includes: 서로 직렬로 연결되며, 상기 dc 단 버스의 양단 사이에서 쌍을 이루어 배치되는 제5 다이오드 소자와 제6 다이오드 소자;A fifth diode element and a sixth diode element which are connected in series to each other and arranged in pairs between both ends of the dc stage bus; 서로 직렬로 연결되며, 상기 dc 단 버스의 양단 사이에서 쌍을 이루며, 상기 제5 다이오드 소자와 제6 다이오드 소자와 병렬로 연결되는 제7 다이오드 소자와 제8 다이오드 소자; 및 A seventh diode element and an eighth diode element which are connected in series to each other and are connected in parallel to the fifth diode element and the sixth diode element in a pair between both ends of the dc stage bus; And 상기 제6 다이오드 소자와 제8 다이오드 소자에 각각 병렬로 연결되는 제5 스위칭 소자와 제6 스위칭 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.And a fifth switching element and a sixth switching element connected in parallel to the sixth diode element and the eighth diode element, respectively. 제16항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 dc/dc 컨버터는, The dc / dc converter includes: 상기 제5 스위칭 소자와 상기 제6 스위칭 소자가 서로 교호하게 턴 온하여, 상기 외부로부터 공급되는 직류 전원을 상기 dc 단 버스로 공급하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치.Wherein the fifth switching element and the sixth switching element alternately turn on and supply the DC power supplied from the outside to the dc stage bus. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 dc 단 버스의 직류 전원을 레벨 변환시켜 변환된 직류 전원을 dc 부하로 공급하는 제2 dc/dc 컨버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동장치..And a second dc / dc converter for level-converting the DC power of the dc stage bus and supplying the converted DC power to the dc load. 삭제delete
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