KR102108071B1 - Power transforming apparatus and air conditioner including the same - Google Patents
Power transforming apparatus and air conditioner including the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102108071B1 KR102108071B1 KR1020170124880A KR20170124880A KR102108071B1 KR 102108071 B1 KR102108071 B1 KR 102108071B1 KR 1020170124880 A KR1020170124880 A KR 1020170124880A KR 20170124880 A KR20170124880 A KR 20170124880A KR 102108071 B1 KR102108071 B1 KR 102108071B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- signal
- control unit
- overcurrent
- inverter
- unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
- H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
- H02H7/1222—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to abnormalities in the input circuit, e.g. transients in the DC input
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
- F25B49/025—Motor control arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
- F25B2600/021—Inverters therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
- F25B2600/025—Compressor control by controlling speed
-
- H02M2001/0009—
-
- H02M2001/0064—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 과전류 보호 동작 작동시 오감지를 방지할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 모터를 구동하기 위한 3상 교류 전류를 생성하는 다수의 스위칭 소자를 포함하는 인버터; 상기 인버터의 전류를 감지하는 전류 검출부; 상기 인버터의 다수의 스위칭 소자를 구동하고, 입력 단자로부터 상기 전류 검출부를 통하여 과전류에 따른 신호가 감지될 때 출력 단자에서 오류 신호를 발생하는 게이트 구동부; 상기 게이트 구동부를 제어하고, 상기 게이트 구동부의 출력 단자에서 발생한 오류 신호를 수신하는 제어부; 및 상기 전류 검출부와 상기 제어부 사이에 연결되어 상기 오류 신호 발생 시 실제 과전류 발생 여부를 판단하여 상기 제어부로 과전류 발생 여부에 따른 신호를 출력하는 오감지 방지부를 포함하여 구성될 수 있다.The present invention relates to a power conversion device, and more particularly, to an electric power conversion device and an air conditioner including the same, which can prevent false senses during operation of the overcurrent protection operation. The present invention, an inverter including a plurality of switching elements for generating a three-phase alternating current for driving a motor; A current detection unit for sensing the current of the inverter; A gate driver for driving a plurality of switching elements of the inverter and generating an error signal at an output terminal when a signal according to an overcurrent is detected from the input terminal through the current detector; A control unit controlling the gate driver and receiving an error signal generated at an output terminal of the gate driver; And a false detection prevention unit connected between the current detection unit and the control unit to determine whether an actual overcurrent is generated when the error signal is generated, and output a signal according to whether an overcurrent is generated to the control unit.
Description
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 과전류 보호 동작 작동시 오감지를 방지할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion device, and more particularly, to an electric power conversion device and an air conditioner including the same, which can prevent false senses during operation of the overcurrent protection operation.
일반적으로, 공기 조화기의 압축기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다.Generally, a compressor of an air conditioner uses a motor as a driving source. AC power is supplied to the motor from the power converter.
이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터를 포함하는 것으로 일반적으로 알려져 있다. It is generally known that such a power conversion device mainly includes a rectifier, a power factor controller, and an inverter.
우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터에 공급된다. 이때, 인버터에서는 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다.First, the commercial voltage of the AC output from the commercial power supply is rectified by the rectifying unit. The voltage rectified by the rectifying unit is supplied to the inverter. At this time, the inverter generates AC power for driving the motor using the voltage output from the rectifier.
이러한 인버터는 인버터 제어부에 의하여 제어될 수 있으며, 인버터 제어부는 PWM 신호에 의하여 인버터에 포함된 스위칭 소자들을 제어할 수 있다.The inverter may be controlled by the inverter control unit, and the inverter control unit may control switching elements included in the inverter by a PWM signal.
이와 같이, 인버터 제어부에서 인버터 구동 시, 과전류가 발생하는 경우에는 이러한 인버터 및 소자의 보호를 위하여 인버터의 구동을 멈추고 오류 신호(Fault 신호)가 인버터 제어부로 전송된다.As described above, when the inverter control unit drives the inverter, when an overcurrent occurs, the inverter stops driving to protect the inverter and devices, and an error signal (a fault signal) is transmitted to the inverter control unit.
그런데 오류 신호(Fault 신호)의 전송 라인에 서지 등 기타 이유로 노이즈(Noise)가 발생하면 실제로 과전류 발생하지 않더라도 인버터 제어부에서 오류 신호가 감지되어 동작을 정지하도록 제어한다. 즉, 과전류 검출에 있어서 오감지가 발생할 수 있다.However, if noise is generated on the transmission line of the error signal (Fault signal) for other reasons such as surge, the inverter control unit controls to stop the operation by detecting the error signal even if no overcurrent actually occurs. That is, false detection may occur in overcurrent detection.
이러한 오감지로 인하여 실제로 과전류가 발생하지 않았는데 인버터가 비정상적으로 정지될 수 있고, 이로 인한 동작 신뢰성이 저하될 수 있다.Due to this false detection, an overcurrent has not actually occurred, but the inverter may be abnormally stopped, and operation reliability may be deteriorated.
또한, 마이컴으로 구현되는 인버터 제어부에서는 지속시간이 짧은 피크 형태의 신호의 수신이 불가하여, 오류 신호(Fault 신호)에 의하여만 과전류 여부를 판단하였다.In addition, the inverter control unit implemented as a microcomputer cannot receive a peak-type signal with a short duration, and it is determined whether or not the overcurrent is caused only by an error signal (a fault signal).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 인버터를 구동하는 경우에 과전류로부터 보호 동작을 수행할 때, 노이즈 등에 의한 오감지가 발생하지 않도록 하여 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.Technical problem to be achieved by the present invention, when driving the inverter, when performing an operation to protect from overcurrent, the power conversion device and air conditioner including the same to improve the operational reliability by preventing false detection due to noise, etc. Want to provide.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 모터를 구동하기 위한 3상 교류 전류를 생성하는 다수의 스위칭 소자를 포함하는 인버터; 상기 인버터의 전류를 감지하는 전류 검출부; 상기 인버터의 다수의 스위칭 소자를 구동하고, 입력 단자로부터 상기 전류 검출부를 통하여 과전류에 따른 신호가 감지될 때 출력 단자에서 오류 신호를 발생하는 게이트 구동부; 상기 게이트 구동부를 제어하고, 상기 게이트 구동부의 출력 단자에서 발생한 오류 신호를 수신하는 제어부; 및 상기 전류 검출부와 상기 제어부 사이에 연결되어 상기 오류 신호 발생 시 실제 과전류 발생 여부를 판단하여 상기 제어부로 과전류 발생 여부에 따른 신호를 출력하는 오감지 방지부를 포함하여 구성될 수 있다.As a first aspect for achieving the above technical problem, the present invention, an inverter including a plurality of switching elements for generating a three-phase alternating current for driving a motor; A current detection unit for sensing the current of the inverter; A gate driver for driving a plurality of switching elements of the inverter and generating an error signal at an output terminal when a signal according to an overcurrent is detected from the input terminal through the current detector; A control unit controlling the gate driver and receiving an error signal generated at an output terminal of the gate driver; And a false detection prevention unit connected between the current detection unit and the control unit to determine whether an actual overcurrent is generated when the error signal is generated, and output a signal according to whether an overcurrent is generated to the control unit.
여기서, 상기 제어부는, 상기 오류 신호를 수신하고 상기 오감지 방지부로부터 상기 과전류 발생에 따른 신호를 수신할 때 상기 인버터의 구동을 정지시킬 수 있다.Here, the control unit may stop driving of the inverter when receiving the error signal and receiving the signal according to the occurrence of the overcurrent from the false detection prevention unit.
여기서, 상기 오감지 방지부는, 상기 전류 검출부와 연결되어, 과전류 감지 여부에 따라 하이(high) 또는 로우(low) 신호를 출력하는 비교기; 및 상기 비교기와 상기 제어부 사이에 연결되는 D 플립 플롭을 포함할 수 있다.Here, the erroneous detection unit is connected to the current detection unit, a comparator for outputting a high (high) or low (low) signal according to whether the overcurrent is detected; And a D flip-flop connected between the comparator and the control unit.
이때, 상기 D 플립 플롭의 제1 입력 신호는 상기 비교기 출력 신호이고, 상기 D 플립 플롭의 제2 입력 신호는 상기 제어부에서 출력되는 하이(high) 및 로우(low) 신호일 수 있다.In this case, the first input signal of the D flip-flop is the comparator output signal, and the second input signal of the D flip-flop may be high and low signals output from the controller.
이때, 상기 제어부에서 출력되는 하이(high) 및 로우(low) 신호는 상기 제어부에 상기 오류 신호가 수신되거나 상기 D 플립 플롭의 출력 신호가 수신될 때 전환될 수 있다.At this time, the high and low signals output from the control unit may be switched when the error signal is received by the control unit or when the output signal of the D flip-flop is received.
여기서, 상기 게이트 구동부의 출력 단자에는 바이어스 전압이 풀업 저항을 통하여 연결될 수 있다.Here, a bias voltage may be connected to the output terminal of the gate driver through a pull-up resistor.
이때, 상기 풀업 저항 측을 통하여 노이즈가 감지되어 상기 오류 신호 발생 시, 상기 오감지 방지부가 작동할 수 있다.At this time, when noise is detected through the pull-up resistor side and the error signal is generated, the erroneous detection preventing unit may operate.
여기서, 상기 전류 검출부는, RC 필터를 통하여 상기 게이트 구동부의 입력 단자 및 상기 오감지 방지부와 연결될 수 있다.Here, the current detection unit may be connected to the input terminal of the gate driver and the false detection prevention unit through an RC filter.
이때, 상기 RC 필터를 통하여 과전류 발생에 따른 신호를 수신할 때 상기 오감지 방지부가 작동할 수 있다.At this time, when receiving a signal according to overcurrent generation through the RC filter, the false detection preventing unit may operate.
여기서, 상기 오류 신호는, 상기 전류 검출부를 통하여 과전류가 감지될 때 상기 제어부로 전달되는 상기 제어부에서 감지 가능한 지속 시간을 가지는 신호일 수 있다.Here, the error signal may be a signal having a duration detectable by the control unit that is transmitted to the control unit when an overcurrent is detected through the current detection unit.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 상기와 같은 특징을 가지는 전력 변환 장치를 제공할 수 있다.As a second aspect for achieving the above technical problem, the present invention can provide a power conversion device having the above characteristics.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention has the following effects.
먼저, 인버터 작동에 있어서 과전류 오류 신호의 노이즈(Noise)로 인한 오감지를 방지하여 인버터를 포함한 전력 변환 장치의 동작 신뢰성을 확보할 수 있다.First, in the operation of the inverter, it is possible to secure the operational reliability of the power conversion device including the inverter by preventing false detection due to noise of an overcurrent error signal.
또한, 오감지 방지부의 D 플립 플롭(Flip flop)을 이용하여 전류 검출부에서도 피크 형태의 과전류 발생을 인식할 수 있다.In addition, by using the D flip flop of the false detection prevention unit, the current detection unit can recognize the occurrence of overcurrent in the form of a peak.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치의 세부를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 이용되는 D 플립 플롭의 시점표를 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 이용되는 D 플립 플롭의 진리표이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치의 작동 예를 나타내는 회로도이다.1 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram showing details of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a timetable of the D flip-flop used in an embodiment of the present invention.
5 is a truth table of a D flip-flop used in an embodiment of the present invention.
6 to 9 are circuit diagrams showing an operation example of the power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention allows for various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and illustrated in the drawings, which will be described in detail below. However, it is not intended to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents, and substitutes consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. When an element, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may be directly on another element or intermediate elements may be present therebetween. .
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. can be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, these elements, components, regions, layers and / or regions It will be understood that it should not be limited by these terms.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.1 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 변환 장치(100)는 교류 전원(10)을 정류하는 정류부(110), 정류부(110)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하는 과정에서 역률을 제어하는 컨버터(120), 컨버터(120)를 제어하는 컨버터 제어부(130), 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(140), 인버터(140)를 제어하는 인버터 제어부(150)와, 그리고 컨버터(120)와 인버터(140) 사이의 DC-링크(DC-link) 캐패시터(C)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the
이러한 인버터(140)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(200)에 공급된다. 여기서, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(100)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.The
그러나 모터(200)는 압축기 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.However, the
한편, 모터 구동장치(100)는, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), (출력) 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the
모터 구동장치(100)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(200)에 변환된 전력을 공급한다.The
컨버터(120)는, 입력 교류 전원(10)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터(120)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 경우에 따라, 컨버터(120)는 정류부(110)를 포함하는 개념일 수 있다. 이하, 컨버터(120)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.The
정류부(110)는, 교류 전원(10)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전력을 컨버터(120) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(110)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.The rectifying
이와 같이, 컨버터(120)는 정류부(110)에서 정류된 전압 신호를 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.As such, the
이러한 컨버터(120)는, 정류부(110)에 연결되는 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 및 스위칭 소자(Q1)와 DC-링크 캐패시터(C) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.The
승압 컨버터(120)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, DC-링크 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.The
또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.In addition, when the switching element Q1 is blocked, the energy stored in the inductor L1 is added when the switching element Q1 conducts, and is transferred to the output terminal.
여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 컨버터 제어부(130)에서 전달되는 PWM 신호가 스위칭 소자(Q1)의 게이트(gate; 또는 베이스) 단에 연결되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다.Here, the switching element Q1 may perform a switching operation by a separate pulse width modulation (PWM) signal. That is, the PWM signal transmitted from the
컨버터 제어부(130)는 스위칭 소자(Q1)의 게이트 단에 PWM 신호를 전달하는 게이트 구동부(gate driver)와, 이러한 게이트 구동부에 구동 신호를 전달하는 제어부를 포함한 구성일 수 있다.The
이러한 스위칭 소자(Q1)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.The switching element Q1 may use a power transistor, for example, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT).
IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.IGBT is a switching device having a structure of a power metal oxide semi-conductor field effect transistor (MOSFET) and a bipolar transistor, and is a device capable of small driving power, high speed switching, high withstand voltage, and high current density.
이와 같이, 컨버터 제어부(130)는 컨버터(120) 내의 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호(Sc)를 출력할 수 있다.As such, the
이를 위해, 컨버터 제어부(130)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(D)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.To this end, the
경우에 따라, 이러한 컨버터(120) 및 컨버터 제어부(130)는 생략될 수 있다. 즉, 정류부(110)를 거친 출력 전압이 컨버터(120)를 거치지 않고 DC-링크 캐패시터(C)에 충전되거나 인버터(140)를 구동할 수 있다.In some cases, the
입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(110) 전단에 위치할 수 있다.The input voltage detector A may detect the input voltage Vs from the input
입력 전압 검출부(A)는 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(130)에 인가될 수 있다.The input voltage detector A may include a resistance element, an OP AMP, and the like for voltage detection. The detected input voltage Vs is a discrete signal in the form of a pulse, and may be applied to the
다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(110) 전단에 위치할 수 있다.Next, the input current detection unit D may detect the input current Is from the input
입력 전류 검출부(D)는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해 컨버터 제어부(130)에 인가될 수 있다. The input current detector D may include a current sensor, a current transformer (CT), and a shunt resistor for current detection. The detected input voltage Is is a discrete signal in the form of a pulse and may be applied to the
DC 전압 검출부(B)는 DC-링크 캐패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC-링크 캐패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(150)에 인가될 수 있으며, DC-링크 캐패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다. The DC voltage detector B detects the pulsating voltage Vdc of the DC-link capacitor C. For detecting the power supply, a resistance element, OP AMP, or the like can be used. The detected voltage (Vdc) of the DC-link capacitor (C), as a discrete signal (discrete signal) in the form of a pulse, can be applied to the
한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(130)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다. Meanwhile, unlike the drawings, the detected DC voltage may be applied to the
인버터(140)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 컨버터(120)의 스위칭 소자(Q1)의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(200)에 출력할 수 있다. The
구체적으로, 인버터(140)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하측 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.Specifically, the
컨버터(120)와 마찬가지로, 인버터(140)의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Q'a, Q'b, Q'c)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다. Similar to the
인버터 제어부(150)는, 인버터(140)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터(140)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(200)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC-링크 캐패시터(C) 양단인 DC-링크 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC-링크 전압(Vdc)은 DC-링크 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.The
도 2를 참조하면, 인버터 제어부(150)는 인버터(140)에 포함되는 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Q'a, Q'b, Q'c)의 게이트 단에 PWM 신호를 전달하는 게이트 구동부(gate driver; 151)와, 이러한 게이트 구동부(151)에 구동 신호를 전달하는 제어부(152)를 포함한 구성일 수 있다.2, the
경우에 따라, 이러한 제어부(152)는 컨버터(120)를 제어할 수도 있다. 즉, 컨버터 제어부(130)가 스위칭 소자(Q1)의 게이트 단에 PWM 신호를 전달하는 게이트 구동부(gate driver)와, 이러한 게이트 구동부에 구동 신호를 전달하는 제어부로 구성되는 경우에, 이러한 컨버터 제어부(130)의 제어부와 인버터 제어부(150)의 제어부(152)는 동일한 구성일 수 있다. 예를 들어, 이러한 제어부(152)는 반도체 집적회로(IC)로 구현되는 마이컴(MICOM)일 수 있다. In some cases, the
또한, 인버터 제어부(150)의 게이트 구동부(151)도 반도체 집적회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 두 개 이상의 MOS(metal oxide semiconductor) 소자로 이루어질 수 있다.In addition, the
이하, 인버터 제어부(150)의 게이트 구동부(151) 및 제어부(152)는 반도체 집적회로로 구현되는 경우를 예로 설명한다.Hereinafter, a case where the
한편, 인버터(140)와 게이트 구동부(151)는 하나의 모듈로 제작될 수 있다. 이러한 모듈은 집적 파워 모듈(integrated power module; IPM) 또는 파워 모듈이라 일컬을 수 있다.Meanwhile, the
전류 검출부(E)는, 인버터(140)와 모터(200) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(200)에 흐르는 전류를 검출한다. 전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia, ib, ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.The current detection unit E can detect the output current io flowing between the
전류 검출부(E)는 인버터(140)와 모터(200) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항(Shunt resistor) 등이 사용될 수 있다. The current detector E may be located between the
도 2에서는 전류 검출부가 인버터의 전류 회귀측에 설치되는 션트 저항(Rs)로 구성되는 예를 도시하고 있다. 이때, DC-링크 캐패시터(C)와 인버터(140)를 이루는 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Q'a, Q'b, Q'c) 사이에 단일 션트 저항(Rs)이 구비될 수 있다. 그러나 경우에 따라, 각 상에 해당되는 스위칭 소자에 션트 저항이 구비될 수도 있다.FIG. 2 shows an example in which the current detection unit is composed of a shunt resistor Rs installed on the current return side of the inverter. At this time, a single shunt resistor Rs may be provided between the DC-link capacitor C and the switching elements Qa, Qb, Qc, Q'a, Q'b, and Q'c constituting the
이때, 션트 저항(Rs)으로 구현되는 전류 검출부를 통하여 과전류가 검출되는 경우, 션트 저항(Rs)에 걸린 전압, 즉, 과전류에 해당하는 전압은 게이트 구동부(151)의 입력 단자(Cin 단; 도 3 참조)로 입력될 수 있고, 이때 게이트 구동부(151)에서는 오류 신호가 출력 단자(Fo; 도 3 참조)에서 발생하여 제어부(152)로 전달되어 인버터(140)의 구동을 멈출 수 있다.At this time, when the overcurrent is detected through the current detection unit implemented by the shunt resistor Rs, the voltage applied to the shunt resistor Rs, that is, the voltage corresponding to the overcurrent is the input terminal of the gate driver 151 (Cin terminal; FIG. 3), the
또한, 전류 검출부(Rs)와 제어부(152) 사이에는 오감지 방지부(160)가 구비될 수 있다. 이러한 오감지 방지부(160)는 이러한 오류 신호 발생 시 실제 과전류 발생 여부를 판단하여 제어부(152)로 실제 과전류 발생 여부에 따른 신호를 출력할 수 있다.In addition, a false
일례로, 실제 인버터(140)에서 과전류가 발생하지 않았으나, 서지(surge) 전압 등에 의한 노이즈에 의하여 과전류가 검출될 수도 있는데, 이러한 경우에는 오감지 방지부(160)의 작동에 의하여 실제 과전류 발생 여부를 제어부(152)로 알릴 수 있다.For example, although the overcurrent did not occur in the
따라서, 실제 과전류가 발생하지 않고 노이즈 등에 의하여 오류 신호가 발생한 경우 또는 출력 단자(Fo) 측에서 오감지가 발생하는 경우에, 오감지 방지부(160)의 작동에 의하여 제어부(152)는 이를 오감지로 판단하여 인버터(140)를 정상적으로 구동할 수 있는 것이다.Accordingly, when an actual overcurrent does not occur and an error signal is generated due to noise or the like, or when a false detection occurs on the output terminal Fo side, the
이러한 오감지 방지부(160)를 포함하는 주요 세부 구성을 도 3을 참조하여 자세히 설명한다.The main detailed configuration including the false
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치의 세부를 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing details of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 오감지 방지부(160)의 세부 구성을 나타내고 있다.Referring to FIG. 3, a detailed configuration of the false
또한, 위에서 언급한 바와 같이, 인버터(140)와 게이트 구동부(151)는 하나의 모듈로 구비된 상태를 나타내고 있다. 도 3에서, 파워 모듈(IPM; 170)은 인버터(140)와 게이트 구동부(151)를 합한 구성 요소를 나타낸다. 즉, 도 3은 인버터(140)를 이루는 스위칭 소자들과 게이트 구동부(151)가 통합된 구성을 나타낸다.In addition, as mentioned above, the
도 3에서는 이러한 파워 모듈(170), 제어부(152) 및 오감지 방지부(160)의 구성을 주로 나타내고 있다.3 mainly shows the configuration of the
이러한 파워 모듈(170)에서 Cin은 과전류 보호 기능을 위한 게이트 구동부(151)의 입력 단자이고, Fo는 Cin 단으로 과전류에 해당하는 전압이 입력된 경우에 오류 신호를 출력하는 출력 단자일 수 있다.In this
Fo 단자는 인버터(140)의 정상 작동시 하이(high) 신호를 출력할 수 있다. 이러한 하이 신호는 풀업 저항(R1)을 통하여 공급되는 바이어스 전압(5V)을 이용하여 생성할 수 있다. 이때, Cin 단으로 과전류에 해당하는 전압이 입력된 경우에 하이 신호는 로우(low) 신호로 일정시간 전환될 수 있다. 이러한 로우 신호의 지속 시간은 제어부(152)로 구현되는 마이컴이 감지할 수 있는 최소 시간(예를 들어, 대략 30 ㎲)일 수 있다.The Fo terminal may output a high signal during normal operation of the
또한, Cin 단으로 과전류에 해당하는 전압이 입력된 경우에도 일정시간(예를 들어, 2 ㎲) 이상 입력이 되었을 때 파워 모듈(170)은 이를 과전류로 감지할 수 있다.In addition, even when a voltage corresponding to an overcurrent is input to the Cin terminal, the
즉, Fo 단자는 평상시 하이(high) 신호를 출력하다가 Cin 단으로 과전류에 해당하는 전압이 일정시간 이상 입력되는 경우에 과전류로 판단하고 일정시간 로우(high) 신호를 출력할 수 있다.That is, the Fo terminal may output a high signal at normal times, and when a voltage corresponding to the overcurrent is input to the Cin terminal for a predetermined time or more, the Fo terminal may determine the overcurrent and output a high signal for a predetermined time.
도 3을 참조하면, 오감지 방지부(160)는 전류 검출부에 연결되는 비교기(161)와, 이 비교기(161)와 제어부(152) 사이에 연결되는 D 플립 플롭(D Flip flop; 162)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the erroneous
위에서 언급한 바와 같이, 전류 검출부는 션트 저항(Rs)으로 구현될 수 있다. 이러한 션트 저항(Rs)의 저항값은 예를 들어, 10 mΩ일 수 있다. 이때, 션트 저항(Rs)에 과전류에 해당되는 전류, 예를 들어, 50A 이상의 전류가 흐르면 션트 저항(Rs)에는 0.5V 이상의 전압이 션트 저항(Rs)의 양단에 걸릴 수 있고, 이 전압이 파워 모듈(170)의 Cin 단으로 입력될 수 있다. As mentioned above, the current detector can be implemented with a shunt resistor (Rs). The resistance value of the shunt resistor Rs may be, for example, 10 mΩ. At this time, if a current corresponding to an overcurrent to the shunt resistor Rs, for example, a current of 50 A or more flows, a voltage of 0.5 V or more may be applied to both ends of the shunt resistor Rs, and this voltage is power. It can be input to the Cin stage of the
이때, 이러한 션트 저항(Rs)의 양단에 걸린 전압 신호는 RC 필터(171)를 통하여 Cin 단에 연결될 수 있다. 이러한 RC 필터(171)는 션트 저항(Rs)을 통하여 Cin 단에 입력되는 전압 신호의 노이즈를 일차적으로 감소시키는 역할을 수행할 수 있다.At this time, the voltage signal applied to both ends of the shunt resistor Rs may be connected to the Cin terminal through the
또한, 션트 저항(Rs)의 양단에 걸린 전압 신호는 비교기(161)에 입력될 수 있다. 비교기(161)의 시정수를 설정하는 저항(R2, R3)은 위에서 예로 든 바와 같이, 0.5V 이상의 전압이 + 단자로 입력되면 하이(high) 신호를 출력하도록 설정될 수 있다. 이때, 하이(high) 신호는 예를 들어 5V의 전압을 가지는 신호일 수 있다. 비교기(161)는 OP 앰프(163)를 포함할 수 있다.Also, the voltage signal across both ends of the shunt resistor Rs may be input to the
이러한 비교기(161)의 출력 신호는 D 플립 플롭(162)의 CK 단자로 입력될 수 있다. 이때, CK 단자를 제1단자라 하고, CK 단자를 통하여 입력되는 신호를 제1 입력 신호라 할 수 있다. 또한, 제어부(152)의 "Signal" 단자에서 출력되어 D 플립 플롭(162)으로 입력되는 신호("Signal")는 D 단자는 통하여 입력될 수 있고, 이를 제2 입력 신호라 할 수 있다.The output signal of the
D 플립 플롭(162)의 출력은 Q 단자를 통하여 제어부(152)로 인가될 수 있다. 이때, Q 단자와 제어부(152) 사이에는 RC 필터(154)가 위치할 수 있다. 즉, D 플립 플롭(162)의 출력은 RC 필터(154)를 통하여 노이즈가 제거되어 제어부(152)로 인가될 수 있다.The output of the D flip-
도 4는 본 발명의 일 실시예에 이용되는 D 플립 플롭의 시점표를 나타내는 도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 이용되는 D 플립 플롭의 진리표이다.4 is a view showing a timetable of a D flip-flop used in an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a truth table of a D flip-flop used in an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, CK의 상승 지점에서 D 값이 다음 Q 값(Q+)에 반환된다.4 and 5, the D value at the rising point of CK is returned to the next Q value (Q +).
즉, 진리표에 의하면, CK의 상승 시점에 Q 값이 변화함을 알 수 있고, 이때 다음 Q 값(Q+)은 해당 시점의 D 값에 의존할 수 있다.That is, according to the truth table, it can be seen that the Q value changes at the rising time of CK, and the next Q value (Q +) may depend on the D value at the time.
이때, 본 발명의 실시예에 의하면, "Signal", Fo 및 Q는 다음의 표 1과 같은 조건일 때 실제 과전류를 감지(Fault 감지)할 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, "Signal", Fo and Q can detect the actual overcurrent (Fault detection) when the conditions shown in Table 1 below.
또한, 나머지 경우는 오감지로 판단할 수 있다. 즉, 파워 모듈(170)의 Fo 단자 측 또는 전류 검출부(Rs) 측 신호에 노이즈가 발생한 것으로 판단할 수 있다.In addition, the rest of the cases can be judged as false senses. That is, it may be determined that noise has occurred in the signal of the Fo terminal side or the current detection unit Rs side of the
위에서 설명한 바와 같이, 션트 저항(Rs)으로 구현되는 전류 검출부를 통하여 과전류가 검출되는 경우, 션트 저항(Rs)에 걸린 전압, 즉, 과전류에 해당하는 전압은 게이트 구동부(151)의 Cin 단으로 입력될 수 있다.As described above, when an overcurrent is detected through the current detector implemented by the shunt resistor Rs, the voltage applied to the shunt resistor Rs, that is, the voltage corresponding to the overcurrent is input to the Cin terminal of the
이에 따라, 파워 모듈(170)의 Fo 단의 출력 신호는 하이 신호에서 일정시간 동안 로우 신호로 전환될 수 있다.Accordingly, the output signal of the Fo stage of the
또한, 이와 같이, 션트 저항(Rs)으로 구현되는 전류 검출부를 통하여 과전류가 검출되는 경우, 션트 저항(Rs)에 걸린 전압, 즉, 과전류에 해당하는 전압은 오감지 방지부(160)의 비교기(161)로 입력될 수 있다.In addition, as described above, when the overcurrent is detected through the current detection unit implemented by the shunt resistor Rs, the voltage applied to the shunt resistor Rs, that is, the voltage corresponding to the overcurrent, the comparator of the false detection prevention unit 160 ( 161).
이때, 비교기(161)는 하이 신호를 출력하여 D 플립 플롭의 CK 단자에는 하이 신호가 입력된다. 제어부(152)에서 전달되는 "Signal"은 하이 신호 또는 로우 신호일 수 있으며, 이러한 "Signal"의 하이 신호 또는 로우 신호는 D 플립 플롭의 D 단자로 입력된다.At this time, the
즉, 표 1에서 나타내는 바와 같이, Fo 단의 출력 신호가 로우(low) 일 경우, D 단자("Signal")가 하이 신호일 때는 Q 단자로부터 하이 신호가 전달되고, D 단자("Signal")가 로우 신호일 때는 Q 단자로부터 로우 신호가 전달되는데, 이 두 경우만을 실제 과전류가 발생한 것으로 판단할 수 있다.That is, as shown in Table 1, when the output signal of the Fo terminal is low (low), when the D terminal ("Signal") is a high signal, a high signal is transmitted from the Q terminal, and the D terminal ("Signal") is In the case of the low signal, a low signal is transmitted from the Q terminal, and it can be determined that only these two cases have actually occurred.
이와 같이, 실제 과전류가 발생한 것으로 판단되는 경우에는 제어부(152)에서 인버터(140)의 구동을 멈출 수 있다.As described above, when it is determined that an actual overcurrent has occurred, the
그리고, 그 외의 경우에 해당할 경우에는 파워 모듈(170)의 Cin 단에 과전류에 해당하는 전압이 입력되거나 Fo 단자 측에서 과전류를 감지하는 경우에도(즉, Fo 신호가 로우 신호로 전환되는 경우) 이를 실제 과전류가 발생한 것으로 판단하지 않고 노이즈 등에 의한 것으로 판단할 수 있다. 그러면 제어부(152)는 인버터(140)의 구동을 멈추지 않고 정상적으로 구동할 수 있다.And, in other cases, even when a voltage corresponding to an overcurrent is input to the Cin terminal of the
이와 같이, 실제 과전류가 발생하지 않고 노이즈 등에 의하여 오류 신호가 발생한 경우 또는 출력 단자(Fo) 측에서 오감지가 발생하는 경우에, 오감지 방지부(160)의 작동에 의하여 제어부(152)는 이를 오감지로 판단하여 인버터(140)를 정상적으로 구동할 수 있는 것이다.As described above, when an actual overcurrent does not occur and an error signal is generated due to noise or the like, or when a false detection occurs on the output terminal Fo side, the
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치의 작동 예를 나타내는 회로도이다.6 to 9 are circuit diagrams showing an operation example of the power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 각 도면을 참조하여 각각의 상황에 따른 과전류 감지 과정을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an overcurrent detection process according to each situation will be described in detail with reference to each drawing.
먼저, 도 6은 제어부(152)에서 "Signal"이 하이(high) 신호를 출력하고 있을 때 과전류 발생을 판단하는 과정을 나타내고 있다.First, FIG. 6 shows a process of determining the occurrence of overcurrent when “Signal” is output from the
인버터를 포함한 파워 모듈(170)에서 모터(200)로 전달되는 전류(a)에서 과전류(예를 들어, 50A 이상)가 발생할 때, 션트 저항(Rs; 예를 들어, 10mΩ)으로 구현되는 전류 검출부에 흐르는 전류(b)에도 과전류가 발생한다.When an overcurrent (for example, 50A or more) occurs in the current (a) transmitted from the
그러면, 이 션트 저항(Rs)의 양단에 걸린 0.5V 이상의 전압이 파워 모듈(170)의 Cin 단에 인가되고, 동시에 오감지 방지부(160)로 인가된다.Then, a voltage of 0.5 V or more applied to both ends of the shunt resistor Rs is applied to the Cin terminal of the
파워 모듈(170)의 Cin 단에 0.5V 이상의 전압이 인가되면, 파워 모듈(170)의 Fo 단자에서 오류 신호(d)를 출력한다. 구체적으로, c 지점에 위치한 풀업 저항(R1)에 의하여 하이(high) 신호(예를 들어, 5V)를 유지하던 Fo 단자의 출력 신호는 제어부(152)가 감지할 수 있는 일정시간(예를 들어, 대략 30㎲) 동안 로우(low) 신호로 전환된다. 이 로우 신호는 제어부(152)로 인가된다.When a voltage of 0.5 V or more is applied to the Cin terminal of the
또한, 오감지 방지부(160)로 인가된 0.5V 이상의 전압은 비교기(161)로 입력되고, 비교기(161)는 하이(high) 신호(예를 들어, 5V)를 출력한다.In addition, a voltage of 0.5 V or more applied to the false
이렇게 비교기(161)에서 출력된 하이 신호는 D 플립 플롭(162)의 CK 단자로 입력된다. 이때, 도 4의 진리표에 의하면, 이와 같이, CK 단자에 하이 신호가 입력되고, 제어부(152)에서 D 신호("Signal")는 하이(high) 신호로 출력하고 있을 때, D 플립 플롭(162)의 출력, 즉, Q 신호(e)는 로우에서 하이로 전환된다.The high signal output from the
그러면, 제어부(152)에서는 Fo 단자 출력의 로우 신호와 Q 신호의 하이 신호를 감지하게 되고, 표 1에 따라, 실제 과전류가 발생(Fault 감지)한 것으로 감지한다.Then, the
이에 따라, 제어부(152)에서는 파워 모듈(170)로 신호를 전송하지 않아서 파워 모듈(170)의 동작을 중지시킬 수 있다.Accordingly, the
다음, 도 7은 제어부(152)에서 "Signal"이 하이(high) 신호를 출력하고 있을 때 Fo 단의 오감지를 판단하는 과정을 나타내고 있다.Next, FIG. 7 shows a process in which the
인버터를 포함한 파워 모듈(170)에서 모터(200)로 전달되는 전류(a)에서 과전류(예를 들어, 50A 이상)가 발생하지 않으면, 션트 저항(Rs)의 양단에 0.5V보다 작은 전압이 걸려서 파워 모듈(170)의 Cin 단에 인가되고, 동시에 오감지 방지부(160)로 인가된다.If an overcurrent (for example, 50A or more) does not occur in the current a transferred from the
파워 모듈(170)의 Cin 단에 0.5V보다 낮은 전압이 인가되면, 파워 모듈(170)의 Fo 단자에서 오류 신호를 출력하지 않는다. 즉, Fo 단자의 출력 신호는 하이(high) 신호를 유지한다.When a voltage lower than 0.5 V is applied to the Cin terminal of the
그러나, 서지 전압 발생 등으로 인하여 c 지점에 풀업 저항(R1) 측에 노이즈가 발생할 때, 파워 모듈(170)은 오류 신호(d)를 출력한다. 구체적으로, c 지점에 위치한 풀업 저항(R1)에 의하여 하이(high) 신호(예를 들어, 5V)를 유지하던 Fo 단자의 출력 신호는 제어부(152)가 감지할 수 있는 일정시간(예를 들어, 대략 30㎲) 동안 로우(low) 신호로 전환된다. 이 로우 신호는 제어부(152)로 인가된다.However, when noise occurs on the pull-up resistor R1 side at point c due to surge voltage generation or the like, the
또한, 0.5V보다 낮은 전압이 오감지 방지부(160)의 비교기(161)로 입력되고, 비교기(161)는 로우(low) 신호(예를 들어, 0V)를 출력한다.In addition, a voltage lower than 0.5V is input to the
이렇게 비교기(161)에서 출력된 로우 신호는 D 플립 플롭(162)의 CK 단자로 입력된다. 이때, 도 4의 진리표에 의하면, 이와 같이, CK 단자에 로우 신호가 입력되고, 제어부(152)에서 D 신호("Signal")는 하이(high) 신호로 출력하고 있을 때, D 플립 플롭(162)의 출력, 즉, Q 신호(e)는 로우 신호 상태로 유지된다.The low signal output from the
그러면, 제어부(152)에서는 Fo 단자 출력의 로우 신호와 Q 신호의 로우 신호를 감지하게 되고, 표 1에 따라, 실제 과전류가 발생하지 않은 것으로 감지한다. 즉, 노이즈 등에 의하여 오감지가 발생할 수 있으나, 제어부(152)에서는 오감지 방지부(160) 및 Fo 단자의 출력을 이용하여 오감지 여부를 감지할 수 있는 것이다.Then, the
이에 따라, 제어부(152)에서는 파워 모듈(170)로 신호를 전송하여 정상적으로 파워 모듈(170)을 동작시킬 수 있다.Accordingly, the
도 8은 제어부(152)에서 "Signal"이 하이(high) 신호를 출력하고 있을 때 Cin 단의 오감지를 판단하는 과정을 나타내고 있다.8 illustrates a process in which the
인버터를 포함한 파워 모듈(170)에서 모터(200)로 전달되는 전류(a)에서 과전류(예를 들어, 50A 이상)가 발생하지 않으면, 션트 저항(Rs)의 양단에 0.5V보다 작은 전압이 걸린다.If an overcurrent (for example, 50A or more) does not occur in the current a transferred from the
그러나, 서지 발생 등의 이유로 인하여 RC 필터(171) 측에서 노이즈가 유입될 수 있다. 예를 들어, 서지 전압 발생 등으로 그라운드가 흔들릴 때, 파워 모듈(170)의 Cin 단에 0.5V 이상의 전압이 인가될 수 있고, 이러한 0.5V 이상의 전압은 동시에 오감지 방지부(160)로 인가된다.However, noise may be introduced from the
파워 모듈(170)의 Cin 단에 0.5V 이상의 전압이 인가되었으나, 이러한 노이즈의 지속시간은 매우 짧으므로 파워 모듈(170)의 Fo 단자에서 오류 신호를 출력하지 않는다. 즉, 0.5V 이상의 전압이 Cin 단에 인가되나 지속시간이 길지 않아서(예를 들면 2㎲보다 짧은 경우) Fo 단자의 출력 신호(d)는 하이(high) 신호를 유지한다. 이 하이 신호는 제어부(152)로 인가된다.Although a voltage of 0.5 V or more was applied to the Cin terminal of the
또한, 0.5V 이상의 전압이 오감지 방지부(160)의 비교기(161)로 입력되고, 비교기(161)는 하이(high) 신호(예를 들어, 5V)를 출력한다.Further, a voltage of 0.5 V or more is input to the
이렇게 비교기(161)에서 출력된 하이 신호는 D 플립 플롭(162)의 CK 단자로 입력된다. 이때, 도 4의 진리표에 의하면, 이와 같이, CK 단자에 하이 신호가 입력되고, 제어부(152)에서 D 신호("Signal")는 하이(high) 신호로 출력할 때, D 플립 플롭(162)의 출력, 즉, Q 신호(e)는 로우 신호에서 하이 신호로 전환된다.The high signal output from the
그러면, 제어부(152)에서는 Fo 단자 출력의 하이 신호와 Q 신호의 하이 신호를 감지하게 되고, 표 1에 따라, 실제 과전류가 발생하지 않은 것으로 감지한다. 즉, 노이즈 등에 의하여 오감지가 발생할 수 있으나, 제어부(152)에서는 오감지 방지부(160) 및 Fo 단자의 출력을 이용하여 오감지 여부를 감지할 수 있는 것이다.Then, the
이에 따라, 제어부(152)에서는 파워 모듈(170)로 신호를 전송하여 정상적으로 파워 모듈(170)을 동작시킬 수 있다.Accordingly, the
도 9는 제어부(152)에서 "Signal"이 로우(low) 신호를 출력하고 있을 때 과전류 발생을 판단하는 과정을 나타내고 있다.9 shows a process of determining the occurrence of overcurrent when “Signal” is output from the
인버터를 포함한 파워 모듈(170)에서 모터(200)로 전달되는 전류(a)에서 과전류(예를 들어, 50A 이상)가 발생할 때, 션트 저항(Rs; 예를 들어, 10mΩ)으로 구현되는 전류 검출부에 흐르는 전류(b)에도 과전류가 발생한다.When an overcurrent (for example, 50A or more) occurs in the current (a) transmitted from the
그러면, 이 션트 저항(Rs)의 양단에 걸린 0.5V 이상의 전압이 파워 모듈(170)의 Cin 단에 인가되고, 동시에 오감지 방지부(160)로 인가된다.Then, a voltage of 0.5 V or more applied to both ends of the shunt resistor Rs is applied to the Cin terminal of the
파워 모듈(170)의 Cin 단에 0.5V 이상의 전압이 인가되면, 파워 모듈(170)의 Fo 단자에서 오류 신호(d)를 출력한다. 구체적으로, c 지점에 위치한 풀업 저항(R1)에 의하여 하이(high) 신호(예를 들어, 5V)를 유지하던 Fo 단자의 출력 신호는 제어부(152)가 감지할 수 있는 일정시간(예를 들어, 대략 30㎲) 동안 로우(low) 신호로 전환된다. 이 로우 신호는 제어부(152)로 인가된다.When a voltage of 0.5 V or more is applied to the Cin terminal of the
또한, 오감지 방지부(160)로 인가된 0.5V 이상의 전압은 비교기(161)로 입력되고, 비교기(161)는 하이(high) 신호(예를 들어, 5V)를 출력한다.In addition, a voltage of 0.5 V or more applied to the false
이렇게 비교기(161)에서 출력된 하이 신호는 D 플립 플롭(162)의 CK 단자로 입력된다. 이때, 도 4의 진리표에 의하면, 이와 같이, CK 단자에 하이 신호가 입력되고, 제어부(152)에서 D 신호("Signal")는 로우(low) 신호로 출력하고 있을 때, D 플립 플롭(162)의 출력, 즉, Q 신호(e)는 하이에서 로우로 전환된다.The high signal output from the
그러면, 제어부(152)에서는 Fo 단자 출력의 로우 신호와 Q 신호의 로우 신호를 감지하게 되고, 표 1에 따라, 실제 과전류가 발생(Fault 감지)한 것으로 감지한다.Then, the
이에 따라, 제어부(152)에서는 파워 모듈(170)로 신호를 전송하지 않아서 파워 모듈(170)의 동작을 중지시킬 수 있다.Accordingly, the
하기의 표 2는 이와 같은 각 상황에 대해서 감지 상태를 정리하여 나타내고 있다. 표 2에서, 실제 과전류가 발생하여 파워 모듈(170)의 동작을 중지시킨 상태를 "Error 발생"으로 표기하고 있다. 또한, 제어부(152)에서 발생하는 신호(Signal(t))는 해당 상황이 발생하면, 즉, Fo 또는 Q의 변경이 발생하면 이후의 신호(Signal(t+1))로 전환된다.Table 2 below summarizes the sensing states for each of these situations. In Table 2, a state in which the operation of the
이상에서 설명한 바와 같이, 파워 모듈(170) 또는 인버터(140)/게이트 구동부(151)의 Fo 단자의 출력 신호와 전류 검출부(Rs)의 신호를 이용한 오감지 방지부(160)의 신호를 동시에 제어부(152)에서 감지하여, 일정 전류 이상이 동시에 감지되었을 때만 인버터(140)의 구동을 정지시켜 전력 변환 장치를 보호할 수 있다.As described above, the output signal of the Fo terminal of the
또한, D 플립 플롭(162)의 CK 단자를 이용하여 피크(Peak) 형태의 과전류 발생 시 마이컴으로 구현되는 제어부(152)의 감지 시간의 한계(신호 감지를 위한 최소 유지 시간; 25 ㎲)를 제거할 수 있다.In addition, by using the CK terminal of the D flip-
이에 따라, 마이컴의 최소 감지 시간 이내의 피크 형태의 신호도 수신 및 감지가 가능하다.Accordingly, a signal in the form of a peak within the minimum sensing time of the microcomputer can be received and detected.
이와 같이, 인버터(140) 작동에 있어서 과전류 오류 신호의 노이즈(Noise)로 인한 오감지를 방지하여 인버터(140)를 포함한 전력 변환 장치의 동작 신뢰성을 확보할 수 있다.In this way, in the operation of the
또한, 오감지 방지부(160)의 D 플립 플롭(Flip flop)을 이용하여 전류 검출부에서도 피크 형태의 과전류 발생을 인식할 수 있다.In addition, by using the D flip-flop of the false
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
100: 전력 변환 장치 110: 정류부
120: 컨버터 130: 컨버터 제어부
140: 인버터 150: 인버터 제어부
151: 게이트 구동부 152: 제어부
160: 오감지 방지부 161: 비교기
162: D 플립 플롭 163: OP 앰프
200: 모터100: power converter 110: rectifier
120: converter 130: converter control unit
140: inverter 150: inverter control
151: gate driver 152: control unit
160: erroneous detection unit 161: comparator
162: D flip-flop 163: OP amplifier
200: motor
Claims (11)
상기 인버터의 전류를 감지하는 전류 검출부;
상기 인버터의 다수의 스위칭 소자를 구동하고, 과전류 보호 기능을 위한 입력 단자로부터 상기 전류 검출부를 통하여 과전류에 따른 신호가 감지될 때 출력 단자에서 오류 신호를 발생하는 게이트 구동부;
상기 게이트 구동부를 제어하고, 상기 게이트 구동부의 출력 단자에서 발생한 오류 신호를 수신하는 제어부; 및
상기 전류 검출부와 상기 제어부 사이에 연결되어 상기 오류 신호 발생 시 실제 과전류 발생 여부를 판단하여 상기 제어부로 과전류 발생 여부에 따른 신호를 출력하는 오감지 방지부를 포함하여 구성되고,
상기 오감지 방지부는, 상기 전류 검출부와 연결되어, 과전류 감지 여부에 따라 하이(high) 또는 로우(low) 신호를 출력하는 비교기 및 상기 비교기와 상기 제어부 사이에 연결되는 D 플립 플롭을 포함하고,
상기 전류 검출부와 상기 비교기는 상기 과전류 보호 기능을 위한 입력 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.An inverter including a plurality of switching elements that generate a three-phase alternating current for driving the motor;
A current detection unit that senses the current of the inverter;
A gate driver for driving a plurality of switching elements of the inverter and generating an error signal at an output terminal when a signal according to an overcurrent is detected through the current detection unit from an input terminal for an overcurrent protection function;
A control unit controlling the gate driver and receiving an error signal generated at an output terminal of the gate driver; And
It is connected between the current detection unit and the control unit is configured to include a false detection prevention unit for determining whether an actual overcurrent occurs when the error signal is generated and outputting a signal according to whether the overcurrent has occurred.
The false detection prevention unit includes a comparator that is connected to the current detection unit and outputs a high or low signal according to whether overcurrent is detected, and a D flip-flop connected between the comparator and the control unit,
The current detection unit and the comparator power conversion device, characterized in that connected to the input terminal for the overcurrent protection function.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170124880A KR102108071B1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Power transforming apparatus and air conditioner including the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170124880A KR102108071B1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Power transforming apparatus and air conditioner including the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190036081A KR20190036081A (en) | 2019-04-04 |
KR102108071B1 true KR102108071B1 (en) | 2020-05-08 |
Family
ID=66105555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170124880A KR102108071B1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Power transforming apparatus and air conditioner including the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102108071B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012077187A1 (en) * | 2010-12-07 | 2012-06-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Power converter |
-
2017
- 2017-09-27 KR KR1020170124880A patent/KR102108071B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012077187A1 (en) * | 2010-12-07 | 2012-06-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Power converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190036081A (en) | 2019-04-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10804891B2 (en) | Driving device | |
US10495694B2 (en) | Method and apparatus for detecting inter-phase short-circuit of three-phase motor and air conditioner including the same | |
KR102036115B1 (en) | Air conditioner having function of protecting compressor | |
KR101948976B1 (en) | Inverter control circuit | |
KR102362713B1 (en) | Power transforming apparatus having thermal protection function | |
KR101958787B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR102108071B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR102060068B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR101911260B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR101946369B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR101911259B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR102122972B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR102024602B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR102116680B1 (en) | Power supply apparatus for air conditioner | |
KR102197864B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR20190019331A (en) | Power transforming apparatus, air conditioner including the same and method for controlling the same | |
KR102189448B1 (en) | Power conversion apparatus of detecting hardware fault | |
KR101978223B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR102036112B1 (en) | Power supply apparatus and air conditioner including the same | |
KR101873764B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR101946373B1 (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR102024604B1 (en) | Power supply apparatus and air conditioner including the same | |
KR20200137792A (en) | Power transforming apparatus and controlling method thereof | |
KR20210052428A (en) | Power transforming apparatus and air conditioner including the same | |
KR20200103425A (en) | Circuit for inverter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |