KR102013869B1 - 전력변환장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents

전력변환장치 및 그의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하기 위한 전력변환장치에 관한 것으로, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부와, 변환된 직류 전압의 역률을 보상하기 위한 스위칭 소자를 포함하는 컨버터, 컨버터에서 출력되는 직류 전압을 평활하는 전해 커패시터, 전해 커패시터에서 평활된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터 및 컨버터 및 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 컨버터는 전해 커패시터에서 스위칭 소자로 흐르는 역류를 차단하는 다이오드를 포함하며, 제어부는 다이오드의 양단 전압을 감지하고, 감지된 다이오드의 양단 전압에 기초하여 인버터에서 부하로 공급되는 교류 전압의 주파수를 제어할 수 있다.

Description

전력변환장치 및 그의 동작 방법{Power converter and operating method thereof}
본 발명은 전력변환장치 및 그의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력변환장치를 구성하는 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하는 전력변환장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
공기조화기는 냉매의 압축, 응축, 팽창, 증발 과정에서 생기는 열의 이동을 이용하여 흡입 공기를 냉각, 가열 또는 정화시킨 후 토출시킴으로써 실내 공간의 공기를 사용 목적에 따라 최적의 상태로 조정하는 것이다.
공기조화기는 냉매를 고온고압으로 압축시키는 압축기, 압축기에서 공급된 냉매를 저온고압의 액체 냉매로 변화시키는 응축기, 응축기에서 공급된 냉매를 저온저압의 액체 및 기체 상태로 감압하는 팽창밸브, 팽창밸브에서 공급된 냉매를 통과시키면서 증발됨에 따라 주변의 열을 흡입하여 공기 온도를 저하시키는 증발기, 증발기에서 냉각된 공기를 실내로 토출시키는 송풍팬, 증발기에서 기화된 냉매 중 액체 상태의 냉매를 여과하고, 여과된 냉매를 다시 압축기로 유입시키는 어큐뮬레이터를 포함할 수 있다.
이 때, 압축기, 팬 등에 모터(motor)를 사용하며, 모터를 구동시키기 위하여 전력변환장치가 사용될 수 있다.
전력변환장치는 입력전원으로 제공된 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 변환된 직류전압을 펄스-폭 변조된(PWM: Pulse Width Modulation) 전압으로 다시 변환하여 압축기 등과 같은 부하에 공급할 수 있다.
전력변환장치는 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터와, 컨버터에서 입력되는 직류 전압을 평활하는 전해 커패시터와, 전해 커패시터에서 평활된 직류 전압을 펄스형태의 교류 전압으로 변환하는 인버터를 포함할 수 있다.
컨버터는 부스트 컨버터(Boost converter), 인터리브드 부스트 컨버터(Interleaved boost converter) 등이 있으며, 최근에는 고주파 리플, 스위칭 손실 등의 이유로 인터리브드 부스트 컨버터가 주로 사용되고 있다.
인터리브트 부스트 컨버터는 정류 다이오드를 통과한 전류가 흐르는 2개의 리액터와, 2개의 스위칭 소자 및 전해 커패시터와 연결되는 2개의 다이오드를 포함할 수 있다. 인터리브드 부스트 컨버터는 2개의 스위칭 소자가 위상차를 갖도록 듀티비를 조절하여 2개의 리액터에 전류를 분배함으로써 입력 전류의 리플을 저감시키고, 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 2개의 리액터에 분배된 전류는 2개의 다이오드를 통해 전해 커패시터에 공급될 수 있다. 이 때, 2개의 다이오드에 과전류가 흐르면 다이오드의 온도가 상승하여 소손되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하는 전력변환장치 및 그의 동작 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부와, 변환된 직류 전압의 역률을 보상하기 위한 스위칭 소자를 포함하는 컨버터, 컨버터에서 출력되는 직류 전압을 평활하는 전해 커패시터, 전해 커패시터에서 평활된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터 및 컨버터 및 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 컨버터는 전해 커패시터에서 스위칭 소자로 흐르는 역류를 차단하는 다이오드를 포함하며, 제어부는 다이오드의 양단 전압을 감지하고, 감지된 다이오드의 양단 전압에 기초하여 인버터에서 부하로 공급되는 교류 전압의 주파수를 제어할 수 있다.
제어부는 다이오드의 양단 전압이 기 설정된 기준 전압 이하이면, 인버터에서 부하로 공급되는 교류 전압의 주파수를 기 설정된 기준 주파수 이하로 제어할 수 있다.
부하는 공급되는 교류 전압에 의해 구동되는 모터를 포함하고, 제어부는 다이오드의 양단 전압이 기 설정된 기준 전압 이하이면, 모터의 회전속도를 기 설정된 기준 회전속도로 감소시킬 수 있다.
제어부는 다이오드 양단 전압이 소정 시간 동안 기준량 이상 감소하면 인버터에서 부하로 공급되는 교류 전압의 주파수를 기 설정된 기준 주파수 이하로 제어할 수 있다.
다이오드는 제1 및 제2 다이오드를 포함하며, 스위칭 소자는 제1 및 제2 스위치를 포함하고, 컨버터는 외부에서 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 정류부와, 제1 스위치, 제1 스위치가 온되면 정류된 직류 전압을 저장하는 제1 리액터 및 제1 리액터에 직렬 연결된 제1 다이오드와, 제2 스위치, 제2 스위치가 온되면 정류된 직류 전압을 저장하는 제2 리액터 및 제2 리액터에 직렬 연결된 제2 다이오드를 포함하고, 제어부는 제1 및 제2 다이오드 중 적어도 하나의 양단 전압이 기 설정된 기준 전압 이하이면, 인버터에서 부하로 공급되는 교류 전압의 주파수를 감소시킬 수 있다.
다이오드는 제1 및 제2 다이오드를 포함하며, 스위칭 소자는 제1 및 제2 스위치를 포함하고, 컨버터는 외부에서 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 정류부와, 제1 스위치, 제1 스위치가 온되면 정류된 직류 전압을 저장하는 제1 리액터 및 제1 리액터에 직렬 연결된 제1 다이오드와, 제2 스위치, 제2 스위치가 온되면 정류된 직류 전압을 저장하는 제2 리액터 및 제2 리액터에 직렬 연결된 제2 다이오드를 포함하고, 제어부는 제1 및 제2 다이오드 중 제1 다이오드의 양단 전압이 기 설정된 기준 전압 이하이면, 제1 스위치를 기 설정된 기준 시간 동안 오프시킬 수 있다.
다이오드는 제1 및 제2 다이오드를 포함하며, 스위칭 소자는 제1 및 제2 스위치를 포함하고, 컨버터는 외부에서 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 정류부와, 제1 스위치, 제1 스위치가 온되면 정류된 직류 전압을 저장하는 제1 리액터 및 제1 리액터에 직렬 연결된 제1 다이오드와, 제2 스위치, 제2 스위치가 온되면 정류된 직류 전압을 저장하는 제2 리액터 및 제2 리액터에 직렬 연결된 제2 다이오드를 포함하고, 제어부는 제1 및 제2 다이오드 중 제1 다이오드의 양단 전압이 제2 다이오드의 양단 전압 보다 낮으면 제1 스위치의 제1 듀티비를 제2 스위치의 제2 듀티비 보다 작게 제어할 수 있다.
다이오드에서 발생하는 스위칭 노이즈를 제거하는 EMI 제거부 및 제어부에 입력되는 다이오드의 양단 전압에 포함된 고주파를 제거하는 RC 필터를 더 포함할 수 있다.
다이오드의 애노드와 캐소드에서 각각 전압을 측정하는 전압 감지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 동작 방법은 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 단계, 변환된 직류 전압을 평활하는 단계, 부하로 공급될 교류 전압의 주파수를 제어하는 제어 신호를 생성하는 단계, 제어 신호에 기초하여 평활된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 단계 및 변환된 교류 전압을 부하로 공급하는 단계를 포함하고, 제어 신호를 생성하는 단계는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터에 포함된 다이오드의 양단 전압을 감지하는 단계와, 다이오드의 양단 전압에 기초하여 주파수를 제어하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 다이오드의 온도를 센싱하기 위한 별도의 소자 없이 다이오드의 온도가 상승하여 과열되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 온도 센싱 소자가 불필요하여 제작 비용의 절감 및 크기의 소형화가 가능하며, 다이오드가 소손되는 경우를 최소화하여 교체 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터에 포함된 다이오드의 온도별 전압을 나타내는 예시 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전력변환장치를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전력변환장치를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전력변환장치가 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전력변환장치가 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전력변환장치가 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 전력변환장치가 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 도 5 내지 도 8을 통해 설명한 전력변환장치의 동작에 따른 다이오드에서의 전류 변화를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
<전력변환장치>
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치를 나타내는 회로도이다.
전력변환장치는 외부로부터 전원을 입력받는 전원입력부(101), 전원입력부(101)로부터 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터, 컨버터로부터 입력되는 전압을 평활하는 전해 커패시터(130), 전해 커패시터(130)로부터 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 부하(202)로 공급하는 인버터(140), 컨버터와 인버터(140)에 제어 신호를 전송하는 제어부(180)를 포함할 수 있다.
컨버터는 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 다이오드를 포함하는 정류부(110)와, 정류부(110)로부터 입력된 직류 전압을 승압 및 역률 개선하는 역률 개선부(120)를 포함할 수 있다.
또한, 전력변환장치는 스위칭 소자를 구동시키기 위한 게이트 드라이버 회로(170)를 더 포함할 수 있다. 게이트 드라이버 회로(170)는 역률 개선부(120)에 포함된 스위칭 소자(S1, S2) 또는 인버터(140)에 포함된 스위칭 소자를 온, 오프시키는 구동 신호를 인가할 수 있다. 제어부(180)는 컨버터 또는 인버터(140)에 포함된 스위칭 소자를 제어하기 위한 제어 신호를 게이트 드라이버 회로(170)에 전송할 수 있다.
전원입력부(101)는 외부로부터 교류 전압을 입력 받을 수 있고, 입력된 교류 전압은 정류부(110)로 전달될 수 있다.
정류부(110)는 전원입력부(101)로부터 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 정류할 수 있다.
정류부(110)는 복수개의 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정류부(110)는 네 개의 다이오드로 구성된 브릿지 다이오드 회로일 수 있고, 브릿지 다이오드는 입력된 교류 전압을 정류할 수 있다. 구체적으로, 정류부(110)는 입력되는 교류 전압이 (+)인 반사이클에서 제1 및 제4 다이오드(D1, D4)에 전류가 도통되고, 입력되는 교류 전압이 (-)인 반사이클에서 제2 및 제3 다이오드(D2, D3)에 전류가 도통되어, 극성이 항상 (+)인 직류 전압으로 정류할 수 있다.
역률 개선부(120)는 정류부(110)에서 정류된 전압을 승압 및 역률 개선할 수 있다. 예를 들어, 역률 개선부(120)는 제1 및 제2 리액터(121, 122)와, 스위칭 소자 및 다이오드를 포함하고, 스위칭 소자는 제1 및 제2 스위치(S1, S2)를 포함하고, 다이오드는 제1 및 제2 다이오드(123, 124)를 포함할 수 있다.
스위칭 소자는 제어부(180)에서 전송되는 제어 신호에 따라 각각 온(On)/오프(Off)될 수 있다. 보다 상세하게는, 제어부(180)가 제1 및 제2 스위치(S1, S2)를 제어하기 위한 제어 신호를 게이트 드라이버 회로(170)로 전송하고, 게이트 드라이버 회로(170)는 수신되는 제어 신호에 기초하여 제1 및 제2 스위치(S1, S2)에 온, 오프를 제어하는 구동 신호를 전송할 수 있다. 게이트 드라이버 회로(170)가 전송하는 구동 신호는 하이(High) 신호 또는 로우(Low) 신호일 수 있고, 제1 및 제2 스위치(S1, S2)는 하이 신호를 수신시 온되고, 로우 신호를 수신시 오프될 수 있다.
제1 및 제2 스위치(S1, S2)가 온되는 경우, 각 스위치에 연결된 제1 및 제2 리액터(121, 122)에는 정류부(110)에서 정류된 직류 전압이 저장될 수 있다. 구체적으로, 제1 스위치(S1)가 온되면 정류부(110)를 통과한 전류가 제1 리액터(121)에 충전되고, 제2 스위치(S2)가 온되면 정류부(110)를 통과한 전류가 제2 리액터(122)에 충전될 수 있다.
제1 및 제2 스위치(S1, S2)가 오프되는 경우, 제1 및 제2 리액터(121, 122)에 저장된 직류 전압은 제1 및 제2 다이오드(123, 124)를 통과하여 전해 커패시터(130)에 출력될 수 있다.
제1 및 제2 스위치(S1, S2)가 오프되는 경우, 전해 커패시터(130)에 인가되는 전압은 제1 및 제2 리액터(121, 122)에 저장된 전압과 전원입력부(101)를 통해 공급되는 전압의 합으로 승압될 수 있다.
제어부(180)는 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)가 위상차를 갖도록 듀티비를 조절할 수 있다. 듀티비란 PWM(Pulse Width Modulation) PWM 신호의 한 주기 중 턴 온 되는 시간의 비율을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제어부(180)는 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)의 위상차가 180도가 되도록 게이트 드라이버 회로(170)에 제어 신호를 전송할 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하므로 이에 제한될 필요는 없다.
제1 다이오드(123)의 애노드(A)는 제1 리액터(121)와 제1 스위치(S1)의 접점에 연결되고, 캐소드(C)는 전해 커패시터(130)와 인버터(140)의 접점에 연결될 수 있다. 제2 다이오드(124)의 애노드(A)는 제2 리액터(122)와 제2 스위치(S2)의 접점에 연결되고, 캐소드(C)는 전해 커패시터(130)와 인버터(140)의 접점에 연결될 수 있다.
제1 다이오드(123)는 제1 리액터(121)에 충전된 전류를 전해 커패시터(130) 방향으로 흐르게하고, 제2 다이오드(123)는 제2 리액터(122)에 충전된 전류를 전해 커패시터(130) 방향으로 흐르게할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 다이오드(123, 124)는 전해 커패시터(130)에서 제1 및 제2 스위치(S1, S2)로 흐르는 전류를 차단할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 다이오드(123, 124)는 전해 커패시터(130)에 저장된 전압에 의해 전해 커패시터(130)에서 제1 및 제2 스위치(S1, S2)로 전류가 역류하는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 스위치(S1, S2)에 과전류가 흐르는 경우를 방지할 수 있다.
제1 및 제2 다이오드(123, 124)는 고속 역회복 다이오드(FRD, Fast Recovery Diode)일 수 있다. 고속 역회복 다이오드는 스위칭 소자(S1, S2)가 온 상태에서 오프 상태로 되는데 소요되는 시간이 짧고, 제1 및 제2 리액터(121, 122)에서 역기전력이나 노이즈를 흡수할 수 있다.
컨버터의 출력단을 DC 링크라 하고, DC 링크에 위치하는 전해 커패시터(130)는 컨버터에서 출력되는 전압을 평활시킬 수 있다. 구체적으로, 전해 커패시터(130)는 컨버터에서 출력되는 직류 전압에 남아있는 교류 성분을 제거하여 직류 성분만을 출력시켜, 일정한 크기를 갖는 직류 전압을 인버터(140)에 공급할 수 있다.
전해 커패시터(130)는 컨버터에 병렬 연결되어, 전해 커패시터(130)를 통해 평활된 전압은 인버터(140)로 인가될 수 있다.
인버터(140)는 입력단이 DC 링크에 연결되고, 출력단이 부하(202)에 연결될 수 있다. 이 때, 부하(202)는 인버터(140)에서 공급되는 교류 전압의 전압 또는 주파수에 따라 구동되는 모터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부하(202)는 공기조화기에 구비되는 압축기일 수 있으나, 이에 제한될 필요는 없다.
인버터(140)는 전해 커패시터(130)로부터 직류 전압을 공급 받아 교류 전압으로 변환하여 부하(202)에 전달할 수 있다.
인버터(140)는 복수의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 인버터(140)는 복수의 스위칭 소자를 제어하여 직류 전압의 전압과 주파수를 가변하여 부하(202)에 공급할 수 있다
예를 들어, 인버터(140)는 제어부(180)로부터 전달되는 제어 신호에 기초하여, 직류 전압의 펄스 폭을 변화시키는 PWM 제어 방식을 통해 부하(202)에 교류 전압을 공급할 수 있다. PWM 제어 방식은 스위칭 소자의 펄스 폭을 변화시켜 교류 전압의 주파수를 변화시키는 방식으로, 모터는 교류 전압의 주파수에 따라 회전 속도가 변동되어 구동될 수 있다. 즉, 부하(202)는 전력변환장치로부터 교류 전압을 공급받아 구동될 수 있고, 공급되는 교류 전압의 주파수에 따라 회전 속도 등이 달라질 수 있다.
제어부(180)는 인버터(140)에 포함된 스위칭 소자를 제어하여 직류 전압이 소정 전압 및 소정 주파수를 갖는 교류 전압으로 변환하도록 제어할 수 있다.
제어부(180)는 전력변환장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(180)는 컨버터 및 인버터(140)에 포함된 스위칭 소자를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제어부(180)는 인버터(140)에 포함된 스위칭 소자를 제어하여 부하(202)에 공급되는 교류 전압의 주파수를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(180)는 게이트 드라이브 회로(170)를 통해 인버터(140)에 포함된 스위칭 소자에 하이 신호 또는 로우 신호를 전달하여, 교류 전압의 주파수를 제어할 수 있다.
한편, 다이오드는 온도가 너무 높을 경우 소손될 수 있다. 전력변환장치의 컨버터에 포함된 다이오드(123, 124)가 과열에 의해 소손되면 교체 비용, 교체 시간 등이 낭비되는 문제가 있다. 따라서, 컨버터에 포함된 다이오드(123, 124)의 소손을 방지할 방안이 요구된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터에 포함된 다이오드의 온도별 전압을 나타내는 예시 그래프이다.
다이오드는 온도가 증가함에 따라 전압이 낮아지는 특성이 있다. 도 2는 컨버터에 포함된 다이오드(123, 124) 중 어느 하나의 온도별 전압을 측정한 결과 그래프이다. 도 2를 참조하면, 다이오드의 온도가 80°일 때 다이오드의 양단 전압이 200V로 측정되고, 다이오드의 온도가 100°일 때 다이오드의 양단 전압이 120V로 측정될 수 있다. 또한, 다이오드의 온도가 80°에서 100°로 증가할수록 다이오드의 양단 전압은 낮아질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전력변환장치는 다이오드의 온도별 전압 특성을 이용하여 다이오드의 소손을 방지하고자 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 전력변환장치는 다이오드의 양단 전압 감지를 통해 다이오드의 소손을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전력변환장치를 나타내는 회로도이다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 전력변환장치는 전원입력부(101), 정류부(110)와 역률 보상부(120)로 구성되는 컨버터, 전해 커패시터(130), 인버터(140), 게이트 드라이브 회로(170), 제어부(180) 및 일단이 다이오드(123, 124)에 연결되고 타단이 제어부(180)에 연결되는 전압 감지 라인을 포함할 수 있다.
전원입력부(101), 컨버터, 전해 커패시터(130), 인버터(140) 및 게이트 드라이브(170), 제어부(180) 등은 도 1을 통해 설명한 바와 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
전압 감지 라인은 일단이 컨버터에 구비된 다이오드(123, 124)에 연결되고, 타단이 제어부(180)에 연결될 수 있다. 특히, 전압 감지 라인은 일단이 다이오드(123, 124)의 애노드(A)에 연결되고, 타단이 제어부(180)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치는 제1 전압 감지 라인과, 제2 전압 감지 라인을 포함하고, 제1 전압 감지 라인은 일단이 제1 다이오드(123)의 애노드에 연결되고, 타단이 제어부(180)에 연결되며, 제2 전압 감지 라인은 일단이 제2 다이오드(124)의 애노드에 연결되고, 타단이 제어부(180)에 연결될 수 있다.
제어부(180)는 전압 감지 라인을 통해 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 감지할 수 있다. 제어부(180)는 다이오드(123, 124)의 애노드에 연결된 전압 감지 라인을 통해 전압을 입력받을 수 있고, 입력된 전압은 다이오드(123, 124)의 양단 전압값이 포함된 전압일 수 있다.
실시 예에 따라, 전압 감지 라인은 EMI 제거부(301, 302)와 RC 필터(303, 304) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력변화장치는 EMI 제거부(301, 302)를 갖는 전압 감지 라인을 포함하거나, RC 필터(303, 304)를 갖는 전압 감지 라인을 포함하거나, EMI 제거부(301, 302)와 RC 필터(303, 304)를 갖는 전압 감지 라인을 포함할 수 있다.
EMI 제거부(301, 302)는 다이오드(123, 124)에서 발생하는 스위칭 노이즈를 제거할 수 있다. EMI 제거부(301, 302)는 다이오드(123, 124)와 병렬 연결될 수 있고, 다이오드(123, 124)와 전압 감지 라인에서 발생하는 EMI(Electro Magnetic Interference)를 제거할 수 있다.
RC 필터(303, 304)는 제어부(180)로 입력되는 고주파를 제거할 수 있다. RC 필터(303, 304)는 제어부(180)로 입력되는 전압에 포함된 고주파를 제거할 수 있다.
제어부(180)는 전압 감지 라인 중 일 지점의 전압을 입력받을 수 있다. 예를 들어, 제어부(180)는 EMI 제거부(301, 302)와 RC 필터(303, 304) 사이인 제1 지점(P1) 또는 제2 지점(P2)의 전압을 입력받을 수 있다.
이와 같이, 전압 감지 라인이 EMI 제거부(301, 302) 또는 RC 필터(303, 304)를 포함하면, 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 보다 정확하게 측정 가능한 이점이 있다. 또한, 다이오드의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 구비하지 않아도 되므로 제작 비용의 절감 및 크기의 소형화가 가능한 이점이 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전력변환장치를 나타내는 회로도이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 전력변환장치는 전원입력부(101), 정류부(110)와 역률 보상부(120)로 구성되는 컨버터, 전해 커패시터(130), 인버터(140), 게이트 드라이브 회로(170), 제어부(180) 및 다이오드(123, 124) 양단의 전압을 감지하는 전압 감지부(190)를 포함할 수 있다.
전원입력부(101), 컨버터, 전해 커패시터(130), 인버터(140) 및 게이트 드라이브(170), 제어부(180) 등은 도 1을 통해 설명한 바와 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
전압 감지부(190)는 제1 다이오드(123)의 양단 전압을 감지할 수 있다. 구체적으로, 전압 감지부(190)는 제1 다이오드(123)의 애노드(A1)와 캐소드(C1)의 전압을 각각 측정하고, 애노드(A1)에서의 전압과 캐소드(C1)에서의 전압의 차를 제1 다이오드(123)의 양단 전압으로 감지할 수 있다. 또한, 전압 감지부(190)는 제2 다이오드(124)의 양단 전압을 감지할 수 있다. 구체적으로, 전압 감지부(190)는 제2 다이오드(124)의 애노드(A2)와 캐소드(C2)의 전압을 각각 감지하고, 애노드(A2)에서의 전압과 캐소드(C2)에서의 전압의 차를 제2 다이오드(124)의 양단 전압으로 감지할 수 있다.
제어부(180)는 전압 감지부(190)를 통해 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 입력받을 수 있다.
그러나, 도 3 및 도 4는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명은 컨버터에 포함된 다이오드(123, 124)의 양단 전압 감지가 가능한 다양한 전력변환장치를 모두 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전력변환장치가 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
제어부(180)는 컨버터에 포함된 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 감지할 수 있다(S11).
제어부(180)가 컨버터에 포함된 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 감지하는 방법은 앞에서 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 자세한 설명은 생략한다.
제어부(180)는 감지된 다이오드(123, 124)의 양단 전압이 기준 전압 이하인지 판단할 수 있다(S13).
여기서, 기준 전압은 다이오드(123, 124)의 소손을 방지하기 위한 기준 온도에 대응하는 다이오드의 전압값일 수 있다. 구체적으로, 다이오드는 소정 온도 이상이 되면 소손될 수 있고, 기준 온도는 소정 온도, 소정 온도 보다 소정치 높은 온도 또는 소정 온도 보다 소정치 낮은 온도로 설정될 수 있다. 바람직하게는, 기준 온도는 소정 온도 보다 낮게 설정될 수 있다.
기준 전압은 다이오드가 설정된 기준 온도일 때 양단에 걸리는 전압을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기준 온도는 95°이고, 기준 전압은 350V일 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하므로 이에 제한될 필요는 없다.
제어부(180)는 다이오드의 양단 전압이 기준 전압 보다 크면 컨버터에 포함된 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 계속해서 감지할 수 있다.
제어부(180)는 다이오드의 양단 전압이 기준 전압 이하이면, 인버터(140)에서 부하(202)로 공급되는 교류 전압의 주파수를 기준 주파수 이하로 제어할 수 있다(S15).
제어부(180)는 다이오드의 양단 전압이 기준 전압 이하이면, 다이오드(123, 124)의 온도가 기준 온도 보다 높은 것으로 판단하고, 인버터(140)에서 부하(202)로 공급되는 교류 전압의 주파수를 기준 주파수 이하로 제어할 수 있다
여기서, 기준 주파수는 전원입력부(101)에서 부하(202)로 공급되는 입력 전류를 소정 전류로 조절하기 위해 설정된 주파수로, 일 실시 예에 따르면 기준 주파수는 특정 주파수 값으로 설정되어 있거나, 다른 실시 예에 따르면 기준 주파수는 모터의 회전속도에 대응하는 주파수 값으로 설정되어 있을 수 있다.
예를 들어, 제어부(180)는 다이오드의 양단 전압이 기준 전압 이하인 경우, 기준 주파수가 특정 주파수 값이면 인버터(140)에서 부하(202)로 공급되는 교류 전압의 주파수를 기 설정된 특정 주파수 값으로 조절하고, 기준 주파수가 모터의 회전속도에 대응하는 주파수 값인 경우 모터의 회전속도를 기 설정된 기준 회전속도로 감소시킬 수 있고, 모터의 회전속도를 감소시킴에 따라 교류 전압의 주파수가 감소할 수 있다.
제어부(180)는 인버터(140)에서 부하(202)로 공급되는 교류 전압의 주파수를 제어하는 제어 신호를 생성하여 게이트 드라이브 회로(170)에 전달할 수 있고, 게이트 드라이브 회로(170)는 제어 신호에 따라 교류 전압의 주파수를 PWM 변환하여 부하(202)에 공급할 수 있다.
부하(202)로 공급되는 교류 전압의 주파수가 낮아지면 컨버터에 포함된 다이오드(123, 124)를 흐르는 전류의 양이 감소될 수 있다. 구체적으로, 부하(202)로 공급되는 교류 전압의 주파수가 낮아지면 부하(202)의 크기가 작아질 수 있고, 이에 따라 전원입력부(101)로부터 부하(202)에 공급되는 입력 전류가 감소하여 다이오드(123, 124)를 흐르는 전류가 감소할 수 있다.
예를 들어, 부하(202)가 모터인 경우, 모터에 공급된 교류 전압의 주파수가 낮아지면 모터의 회전 속도가 감소하여 부하(202)로 공급되는 전류의 양이 감소할 수 있고, 따라서 다이오드(123, 124)를 흐르는 전류의 양이 감소될 수 있다.
컨버터에 포함된 다이오드(123, 124)는 흐르는 전류의 양이 감소함에 따라 온도가 낮아질 수 있고, 이에 따라 소손될 가능성이 낮아질 수 있다.
제어부(180)는 제1 다이오드(123)와 제2 다이오드(124) 중 적어도 하나의 다이오드의 양단 전압이 기 설정된 기준 전압 이하로 감지되면, 인버터(140)에서 부하(202)로 공급되는 교류 전압의 주파수를 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전력변환장치가 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
제어부(180)는 컨버터에 포함된 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 감지할 수 있다(S21).
제어부(180)는 소정 시간 동안 다이오드(123, 124)의 양단 전압의 변화량을 감지할 수 있다(S23).
즉, 본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 제어부(180)는 다이오드(123, 124)의 양단 전압이 급격하게 변동하는 순간을 감지하여, 감지된 순간에 다이오드(123, 124)를 흐르는 전류의 양을 감소시켜 다이오드(123, 124)의 소손을 방지할 수 있다.
제어부(180)는 다이오드(123, 124)의 양단 전압이 급격하게 변동하는 순간을 감지하기 위해, 소정 시간 동안 다이오드(123, 124)에 걸리는 전압의 변화량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 소정 시간이 10초인 경우, 제어부(180)는 시간이 t1인 순간 다이오드(123, 124)의 양단 전압과, 시간이 t1으로부터 10초 뒤인 순간 다이오드(123, 124)의 양단 전압간의 차를 산출하여 다이오드(123, 124)의 양단에 걸리는 전압의 변화량을 감지할 수 있다.
제어부(180)는 다이오드(123, 124)의 양단 전압이 기준량 이상으로 감소하였는지 판단할 수 있다(S25).
여기서, 기준량은 미리 설정된 전압 변동량으로, 부하(202)의 구동에 따른 평균 전압 변동량 보다 소정 전압 높게 설정될 수 있다. 기준량은 전력변환장치에 디폴트로 설정되거나 사용자 입력 명령에 의해 설정될 수 있다.
제어부(180)는 다이오드(123, 124)의 양단 전압이 기준량만큼 감소하지 않으면 계속해서 컨버터에 포함된 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 감지할 수 있다.
제어부(180)는 다이오드(123, 124)의 양단 전압이 기준량 이상으로 감소하면 인버터(140)에서 부하(202)로 공급되는 교류 전압의 주파수를 기준 주파수 이하로 제어할 수 있다(S27).
도 5의 S15에서 설명한 바와 마찬가지로, 부하(202)로 공급되는 교류 전압의 주파수가 감소함에 따라 전원입력부(101)에서 부하(202)로 공급되는 입력 전류가 감소하고, 다이오드(123, 124)를 흐르는 전류의 양이 감소할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전력변환장치가 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
제어부(180)는 컨버터에 포함된 제1 및 제2 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 각각 감지할 수 있다(S31).
제어부(180)는 제1 및 제2 다이오드(123, 124) 중 어느 하나의 양단 전압이 기준 전압 이하인지 판단할 수 있다(S33).
제어부(180)는 제1 및 제2 다이오드(123, 124) 중 어느 하나의 양단 전압이 기준 전압 보다 크면 계속해서 제1 및 제2 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 감지할 수 있다.
한편, 제어부(180)는 제1 및 제2 다이오드(123, 124) 중 어느 하나의 양단 전압이 기준 전압 이하이면, 기준 전압 이하인 다이오드에 대응하는 스위치를 기 설정된 기준 시간 동안 오프시킬 수 있다(S35).
구체적으로, 제어부(180)는 제1 및 제2 다이오드(123, 124) 중 제1 다이오드(123)의 양단 전압이 기준 전압 이하이면, 제1 다이오드(123)와 연결된 제1 스위치(S1)를 기준 시간 동안 오프시키고, 제1 및 제2 다이오드(123, 124) 중 제2 다이오드(124)의 양단 전압이 기준 전압 이하이면, 제2 다이오드(124)와 연결된 제2 스위치(S2)를 기준 시간 동안 오프시킬 수 있다.
복수의 스위치(S1, S2) 중 어느 하나가 오프되면, 오프된 스위치와 연결된 다이오드에는 전류가 흐르지 않아 다이오드의 온도가 상승하지 않을 수 있다. 온도 상승이 저지됨에 따라, 제1 및 제2 다이오드(123, 124)가 소손되는 방지할 수 있다.
한편, 복수의 스위치(S1, S2) 중 어느 하나의 스위치만 오프되고, 다른 스위치는 온, 오프를 반복하도록 제어되어 정류된 전압을 승압 및 역률 개선하여 전해 커패시터(130)에 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스위치가 일시적으로 오프되는 기준 시간은 다이오드의 전압과 관계 없이 미리 정해진 시간으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 기준 시간은 30초일 수 있고, 제어부(180)는 제1 및 제2 다이오드(123, 124) 중 제1 다이오드(123)의 양단 전압이 기준 전압 이하이면, 제1 스위치(S1)를 30초 동안 오프시킬 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 스위치가 일시적으로 오프되는 기준 시간은 다이오드의 양단 전압과 기준 전압의 차에 비례하여 설정될 수 있다. 구체적으로, 제어부(180)는 다이오드의 양단 전압이 기준 전압 이하이면, 기준 전압에서 다이오드의 양단 전압을 뺀 값에 계수 m을 곱한 시간만큼 양단 전압이 기준 전압 이하인 다이오드에 연결된 스위치를 오프시킬 수 있다. 이 때, 계수 m은 1 이상 2 이하인 값으로 설정될 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하므로 이에 제한될 필요는 없다. 이에 따르면, 제1 및 제2 다이오드(123, 124)의 온도를 비교적 균일화시킬 수 있어, 각 다이오드가 과열되는 경우를 최소화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 전력변환장치가 컨버터에 포함된 다이오드의 소손을 방지하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
제어부(180)는 컨버터에 포함된 제1 및 제2 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 각각 감지할 수 있다(S41).
제어부(180)는 제1 다이오드(123)의 양단 전압이 제2 다이오드(124)의 양단 전압 보다 낮은지 판단할 수 있다(S43).
제어부(180)는 제1 다이오드(123)의 양단 전압이 제2 다이오드(124)의 양단 전압 보다 낮으면 제1 스위치(S1)의 듀티비를 제2 스위치의 듀티비 보다 작게 제어하고(S45), 제1 다이오드(123)의 양단 전압이 제2 다이오드(124)의 양단 전압 이상이면 제2 스위치(S2)의 듀티비를 제1 스위치의 듀티비 보다 작게 제어할 수 있다(S47).
즉, 제어부(180)는 제1 및 제2 다이오드(123, 124) 중 양단 전압이 더 낮은 스위치의 듀티비를 다른 스위치의 듀티비 보다 짧게 설정하여, 양단 전압이 낮은 스위치에 연결된 다이오드에 흐르는 전류의 양을 감소시킬 수 있다.
제어부(180)는 양단 전압이 더 낮은 다이오드의 온도가 다른 다이오드의 온도 보다 더 높은 것으로 판단하여, 양단 전압이 낮은 다이오드에 흐르는 전류의 양을 감소시킬 수 있다. 이를 통해, 제1 및 제2 다이오드(123, 124)의 온도를 균일화하여, 어느 하나의 다이오드가 과열되는 경우를 최소화할 수 있다.
도 9는 도 5 내지 도 8을 통해 설명한 전력변환장치의 동작에 따른 다이오드에서의 전류 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 9(a)와 도 9(b)에 도시된 화살표는 각각 제1 및 제2 다이오드(123, 124)를 흐르는 전류의 양을 나타낼 수 있다.
제어부(180)는 도 9(a)에 도시된 바와 같은 상태에서 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 감지할 수 있다. 제어부(180)는 다이오드(123, 124)의 양단 전압을 감지한 결과에 기초하여 부하(202)에 공급되는 교류 전압의 주파수를 낮추거나, 다이오드(123, 124)에 연결된 스위치(S1, S2)를 오프시키거나, 스위치(S1, S2)의 듀티비를 조절하여 도 9(b)에 도시된 바와 같이 다이오드(123, 124)에 흐르는 전류의 양을 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 다이오드(123, 124)에 흐르는 전류의 양을 감소시켜 다이오드(123, 124)의 온도가 상승하여 소손되는 경우를 최소화할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 정류부 120: 역률 보상부
123, 124: 다이오드 130: 전해 커패시터
140: 인버터 180: 제어부
202: 부하 S1, S2: 스위칭 소자

Claims (10)

  1. 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부와, 상기 변환된 직류 전압의 역률을 보상하기 위한 스위칭 소자를 포함하는 컨버터;
    상기 컨버터에서 출력되는 직류 전압을 평활하는 전해 커패시터;
    상기 전해 커패시터에서 평활된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 및
    상기 컨버터 및 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 스위칭 소자는 제1 및 제2 스위치를 포함하며,
    상기 컨버터는 상기 전해 커패시터에서 상기 제1 및 제2 스위치로 흐르는 역류를 차단하는 제1 및 제2 다이오드와, 상기 제1 스위치가 온일 때 상기 정류부에서 정류된 직류 전압을 저장하는 제1 리액터와, 상기 제2 스위치가 온일 때 상기 정류부에서 정류된 직류 전압을 저장하는 제2 리액터를 포함하며,
    상기 제어부는
    상기 제1 및 제2 다이오드의 양단 전압을 감지하고, 감지된 제1 및 제2 다이오드의 양단 전압에 기초하여 상기 인버터에서 부하로 공급되는 교류 전압의 주파수를 제어하며,
    상기 제1 및 제2 다이오드 중 제1 다이오드의 양단 전압이 제2 다이오드의 양단 전압 보다 낮은 경우 제1 스위치의 제1 듀티비를 제2 스위치의 제2 듀티비 보다 작게 제어하는 전력변환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 및 제2 다이오드의 양단 전압이 기 설정된 기준 전압 이하이면, 상기 인버터에서 부하로 공급되는 교류 전압의 주파수를 기 설정된 기준 주파수 이하로 제어하는 전력변환장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부하는 공급되는 교류 전압에 의해 구동되는 모터를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 제1 및 제2 다이오드의 양단 전압이 기 설정된 기준 전압 이하이면, 상기 모터의 회전속도를 기 설정된 기준 회전속도로 감소시키는 전력변환장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 및 제2 다이오드 양단 전압이 소정 시간 동안 기준량 이상 감소하면 상기 인버터에서 부하로 공급되는 교류 전압의 주파수를 기 설정된 기준 주파수 이하로 제어하는 전력변환장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 및 제2 다이오드 중 적어도 하나의 양단 전압이 기 설정된 기준 전압 이하인 경우 상기 인버터에서 부하로 공급되는 교류 전압의 주파수를 감소시키는 전력변환장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 및 제2 다이오드 중 제1 다이오드의 양단 전압이 기 설정된 기준 전압 이하인 경우 상기 제1 스위치를 기 설정된 기준 시간 동안 오프시키는 전력변환장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 다이오드에서 발생하는 스위칭 노이즈를 제거하는 EMI 제거부; 및
    상기 제어부에 입력되는 제1 및 제2 다이오드의 양단 전압에 포함된 고주파를 제거하는 RC 필터를 더 포함하는 전력변환장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 다이오드의 애노드와 캐소드에서 각각 전압을 측정하는 전압 감지부를 더 포함하는 전력변환장치.
  10. 정류부, 제1 스위치, 상기 제1 스위치가 온일 때 상기 정류부에서 정류된 직류 전압을 저장하는 제1 리액터, 상기 제1 리액터에 직렬 연결된 제1 다이오드와, 제2 스위치와, 상기 제2 스위치가 온일 때 상기 정류부에서 정류된 직류 전압을 저장하는 제2 리액터, 상기 제2 리액터에 직렬 연결된 제2 다이오드를 갖는 컨버터를 포함하는 전력변환장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 정류부에서 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 단계;
    상기 변환된 직류 전압을 평활하는 단계;
    부하로 공급될 교류 전압의 주파수를 제어하는 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 제어 신호에 기초하여 상기 평활된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 교류 전압을 부하로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 제어 신호를 생성하는 단계는
    상기 제1 및 제2 다이오드의 양단 전압을 감지하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 다이오드 중 제1 다이오드의 양단 전압이 제2 다이오드의 양단 전압 보다 낮은 경우 제1 스위치의 제1 듀티비를 제2 스위치의 제2 듀티비 보다 작게 제어하는 하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 전력변환장치의 동작 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006280016A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Hitachi Ltd 冷凍装置及びそれに用いられるインバータ装置
JP2007043764A (ja) 2005-07-29 2007-02-15 Tdk Corp 故障検知回路および負荷駆動システム
JP2016208770A (ja) * 2015-04-27 2016-12-08 株式会社ノーリツ 電力変換器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006280016A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Hitachi Ltd 冷凍装置及びそれに用いられるインバータ装置
JP2007043764A (ja) 2005-07-29 2007-02-15 Tdk Corp 故障検知回路および負荷駆動システム
JP2016208770A (ja) * 2015-04-27 2016-12-08 株式会社ノーリツ 電力変換器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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