KR102130591B1 - Power converting apparatus and home appliance including the same - Google Patents

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KR102130591B1 KR1020180125377A KR20180125377A KR102130591B1 KR 102130591 B1 KR102130591 B1 KR 102130591B1 KR 1020180125377 A KR1020180125377 A KR 1020180125377A KR 20180125377 A KR20180125377 A KR 20180125377A KR 102130591 B1 KR102130591 B1 KR 102130591B1
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 홈 어플라이언스는, 하나의 리액터, 및, 한 레그(leg)로 연결되는 상단의 제1 스위칭 소자와 하단의 제2 스위칭 소자를 포함하는 컨버터, 제1 스위칭 소자의 양단 전압을 감지하는 전압 감지부, 전압 감지부의 출력을 기준 전압과 비교하는 비교기, 및, 비교기의 출력에 기초하여 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함함으로써 과전류 판단 및 보호 동작을 수행할 수 있고 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있다.A power conversion apparatus and a home appliance according to an embodiment of the present invention include a reactor, a converter including a first switching element at the top connected to a leg, and a second switching element at the bottom, the first switching By including a voltage sensing unit for sensing the voltage across the device, a comparator for comparing the output of the voltage sensing unit with a reference voltage, and a control unit for controlling the switching operation of the first switching element and the second switching element based on the output of the comparator It is possible to perform the overcurrent determination and protection operation and to efficiently perform power factor compensation.

Description

전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스{Power converting apparatus and home appliance including the same}Power converting apparatus and home appliance including the same

본 발명은 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion device and a home appliance having the same, and more particularly, to a power conversion device capable of efficiently performing power factor compensation and a home appliance having the same.

일반적으로 공기조화기 등 전자기기는, 전력 변환 장치를 구비하여, 입력 전원을 변환하여 동작하고 있다.In general, electronic devices such as air conditioners are equipped with a power conversion device and operate by converting input power.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 더욱 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. The air conditioner is installed to provide a more comfortable indoor environment to humans by discharging cold and warm air into the room to create a comfortable indoor environment, adjusting the indoor temperature, and purifying the indoor air. In general, an air conditioner includes an indoor unit installed inside a heat exchanger, and an outdoor unit configured with a compressor and a heat exchanger to supply refrigerant to the indoor unit.

전력 변환 장치는, 입력 전원을 변환하여 변환된 전력을 공급하는 장치이다. 이러한 전력 변환 장치는, 홈 어플라이언스 내에 배치되어, 입력 전원을 홈 어플라이언스를 구동하기 위한 전원으로 변환할 수 있다.The power conversion device is a device that converts input power and supplies converted power. Such a power conversion device is disposed in the home appliance, and can convert input power to power for driving the home appliance.

예를 들어, 전력 변환 장치는 공기조화기 내에 배치되어 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 부하에 공급하거나 모터 등을 구동할 수 있다.For example, the power conversion device may be disposed in an air conditioner to convert AC power to DC power to supply to a load or drive a motor.

공기조화기 등 홈 어플라이언스는, 교류 전 전압의 특성을 고려하여, 무효전력을 유효전력으로 변환하기 위한 역률 보상부(Power Factor Correction: PFC)를 구비하는 경우가 많다.Home appliances, such as air conditioners, often have a power factor correction (PFC) for converting reactive power into active power in consideration of the characteristics of the voltage before AC.

예를 들어, 선행 문헌1(한국 공개특허공보 제10-2004-0020760호, 공개일자 2004년 03월 09일)은 인버터공기조화기의 역률보상컨버터회로에 관한 내용을 개시하고 있다.For example, the prior document 1 (Korean Patent Application Publication No. 10-2004-0020760, published date March 09, 2004) discloses the contents of the power factor compensation converter circuit of the inverter air conditioner.

이러한 역률 보상 회로들은, 보통 단 펄스(pulse)를 사용하거나 복수의 스위칭 소자를 빠른 속도로 교번 스위칭하였다. 단 펄스를 사용하는 경우에는 리액터 용량이 극히 커야 하며 입력 전류 파형이 좋지 않아 하모닉(Harmonic) 및 역률 등의 규격을 만족시키기 어렵다. 또한, 스위칭 소자를 수십 kHz의 빠른 속도로 교번 스위칭하는 경우에. 스위칭 손실을 최소화하기 위해 스위칭 속도가 빠른 고가의 반도체 소자를 사용해야 했고, 스위칭에 비례하여 발열 및 발열에 의한 손실도 증가하는 문제점이 있었다.These power factor compensation circuits usually use a single pulse or alternately switch a plurality of switching elements at high speed. However, when using a pulse, the reactor capacity must be extremely large and the input current waveform is poor, making it difficult to meet specifications such as harmonics and power factor. Also, when switching elements are alternately switched at a high speed of several tens of kHz. In order to minimize switching loss, an expensive semiconductor device having a high switching speed had to be used, and there was a problem in that the loss due to heat generation and heat generation increased in proportion to the switching.

본 발명의 목적은, 과전류 판단 및 보호 동작을 수행할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of performing an overcurrent determination and protection operation and a home appliance having the same.

본 발명의 목적은, 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of efficiently performing power factor compensation and a home appliance having the same.

본 발명의 목적은, 최소한의 스위칭을 통해 컨버터를 제어함으로써, 스위칭 손실 및 발열을 저감할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of reducing switching loss and heat generation by controlling a converter through minimal switching and a home appliance having the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 홈 어플라이언스는, 하나의 리액터, 및, 한 레그(leg)로 연결되는 상단의 제1 스위칭 소자와 하단의 제2 스위칭 소자를 포함하는 컨버터, 제1 스위칭 소자의 양단 전압을 감지하는 전압 감지부, 전압 감지부의 출력을 기준 전압과 비교하는 비교기, 및, 비교기의 출력에 기초하여 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함함으로써 과전류 판단 및 보호 동작을 수행할 수 있고 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있다.The power conversion apparatus and the home appliance according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, one reactor, and a first switching element connected to a leg (leg) at the top and the second switching element at the bottom Included converter, a voltage sensing unit that senses the voltage across the first switching element, a comparator comparing the output of the voltage sensing unit with a reference voltage, and switching operations of the first switching element and the second switching element based on the output of the comparator By including a control unit for controlling the overcurrent determination and protection operation can be performed and power factor compensation can be performed efficiently.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 과전류 판단 및 보호 동작을 수행할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to perform an overcurrent determination and protection operation.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, power factor compensation can be efficiently performed.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 최소한의 스위칭을 통해 컨버터를 제어함으로써, 스위칭 손실 및 발열을 저감할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, switching loss and heat generation can be reduced by controlling the converter through minimal switching.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, various other effects will be disclosed directly or implicitly in a detailed description according to an embodiment of the present invention to be described later.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 회로도의 일예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 회로도의 일예이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 구간에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 스위칭 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
1 is a view illustrating the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of the outdoor unit and the indoor unit of FIG. 1.
3 is an example of a circuit diagram of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of a circuit diagram of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view referred to for a description of a switching period according to an embodiment of the present invention.
6 to 9 are views referred to for a description of a switching operation of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to these embodiments and can be modified in various forms.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. In the drawings, in order to clearly and briefly describe the present invention, illustration of parts irrelevant to the description is omitted, and the same reference numerals are used for the same or extremely similar parts throughout the specification.

한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.On the other hand, the suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given merely considering the ease of writing the present specification, and do not impart a particularly important meaning or role in itself. Therefore, the "module" and the "unit" may be used interchangeably.

또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.Further, in the present specification, terms such as first and second may be used to describe various elements, but these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another.

한편, 본 명세서에서 기술되는 전력 변환 장치는, 홈 어플라이언스 내에 구비되는 전력 변환 장치일 수 있다. 홈 어플라이언스는, 냉장고, 세탁기, 건조기, 에어컨, 제습기, 조리기기, 청소기 등을 포함하는 것으로서, 이하에서는, 다양한 홈 어플라이언스 중 공기조화기를 중심으로 기술한다. Meanwhile, the power conversion device described in this specification may be a power conversion device provided in a home appliance. The home appliance includes a refrigerator, a washing machine, a dryer, an air conditioner, a dehumidifier, a cooking appliance, a vacuum cleaner, and the like, and hereinafter, mainly describes air conditioners among various home appliances.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.1 is a view illustrating the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기(100)는, 실내기(21), 실내기(21)에 연결되는 실외기(31)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the air conditioner 100 according to the present invention may include an indoor unit 21 and an outdoor unit 31 connected to the indoor unit 21.

공기조화기의 실내기(21)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(21)를 예시한다.The indoor unit 21 of the air conditioner may be any one of a stand type air conditioner, a wall-mounted air conditioner, and a ceiling type air conditioner, but in the drawing, the stand type indoor unit 21 is illustrated.

한편, 공기조화기(100)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다. Meanwhile, the air conditioner 100 may further include at least one of a ventilation device, an air cleaning device, a humidifying device, and a heater, and may operate in conjunction with the operation of the indoor unit and the outdoor unit.

실외기(31)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다. The outdoor unit 31 is a compressor (not shown) that receives and compresses refrigerant, an outdoor heat exchanger (not shown) that exchanges heat between the refrigerant and outdoor air, and an accumulator (not shown) that extracts gas refrigerant from the supplied refrigerant and supplies it to the compressor. City), and a four-way valve (not shown) for selecting the flow path of the refrigerant according to the heating operation. In addition, a plurality of sensors, valves, and an oil recovery device are further included, but a description of the configuration will be omitted below.

실외기(31)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(21)로 냉매를 공급한다. 실외기(31)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(21)의 요구(demand)에 의해 구동될 수 있다. 이때, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 되는 것도 가능하다. 또한, 도 1에서는 하나의 실내기(21)와 실외기(31)를 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하나의 실외기(31)에 여러 실내기(21)가 냉매배관으로 연결될 수 있다.The outdoor unit 31 supplies a refrigerant to the indoor unit 21 by compressing or heat-exchanging the refrigerant according to the setting by operating the provided compressor and the outdoor heat exchanger. The outdoor unit 31 may be driven by a remote controller (not shown) or a demand of the indoor unit 21. At this time, as the cooling/heating capacity is changed corresponding to the driven indoor unit, it is possible that the number of operation of the outdoor unit and the number of operation of the compressor installed in the outdoor unit are variable. In addition, although one indoor unit 21 and an outdoor unit 31 are illustrated in FIG. 1, the present invention is not limited thereto. For example, several indoor units 21 may be connected to a single outdoor unit 31 by a refrigerant pipe.

이때, 실외기(31)는, 연결된 실내기(21)로 압축된 냉매를 공급한다. At this time, the outdoor unit 31 supplies compressed refrigerant to the connected indoor unit 21.

실내기(21)는, 실외기(31)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(21)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.The indoor unit (21) receives refrigerant from the outdoor unit (31) and discharges cold and warm air into the room. The indoor unit 21 includes an indoor heat exchanger (not shown), an indoor fan (not shown), an expansion valve (not shown) for expanding the supplied refrigerant, and a plurality of sensors (not shown).

이때, 실외기(31) 및 실내기(21)는 유선 또는 무선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하며, 실외기 및 실내기는 원격제어기(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되어 원격제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다. At this time, the outdoor unit 31 and the indoor unit 21 are wired or wirelessly connected to transmit and receive mutual data, and the outdoor unit and the indoor unit are connected to a remote controller (not shown) or wired or wirelessly to control the remote controller (not shown). It can work accordingly.

리모컨(미도시)은 실내기(21)에 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. The remote control (not shown) is connected to the indoor unit 21, and inputs a user's control command into the indoor unit, and receives and displays status information of the indoor unit. At this time, the remote control may communicate with wired or wireless depending on the type of connection with the indoor unit.

도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.2 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(21)와 실외기(31)로 구분된다.Referring to FIG. 2, the air conditioner 100 is largely divided into an indoor unit 21 and an outdoor unit 31.

실외기(31)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진 시키는 실외 팬(105a)과 실외 팬(105a)을 회전시키는 모터(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구 또는 팽창 밸브(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브 또는 사방밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함할 수 있다. The outdoor unit 31 includes a compressor 102 serving to compress the refrigerant, an electric motor 102b for driving the compressor, an outdoor heat exchanger 104 serving to dissipate the compressed refrigerant, and outdoor The outdoor blower 105, which is disposed on one side of the heat exchanger 104 and promotes heat dissipation of the refrigerant, and an outdoor fan 105 composed of a motor 105b that rotates the outdoor fan 105a, and expansion to expand the condensed refrigerant. Mechanism or expansion valve 106, a cooling/heating switching valve or four-way valve 110 for changing the flow path of the compressed refrigerant, and temporarily storing the vaporized refrigerant to remove moisture and foreign substances, and then cooling the refrigerant at a constant pressure to the compressor. And an accumulator 103 to be supplied.

실내기(21)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내 팬(109a)과 실내 팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다. The indoor unit 21 is disposed indoors to perform an air/heating function, and the indoor heat exchanger 108 and an indoor fan 109a disposed on one side of the indoor heat exchanger 108 to promote heat dissipation of the refrigerant and the indoor And an indoor blower 109 made of an electric motor 109b for rotating the fan 109a.

실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one indoor heat exchanger 108 may be installed. The compressor 102 may be at least one of an inverter compressor and a constant speed compressor.

또한, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.In addition, the air conditioner 100 may be configured with a cooler that cools the room, or may be configured with a heat pump that cools or heats the room.

한편, 실외기(31) 내의 실외 팬(105a)은, 모터(105b)를 구동하는 실외 팬 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있다. Meanwhile, the outdoor fan 105a in the outdoor unit 31 may be driven by an outdoor fan driving unit (not shown) that drives the motor 105b.

한편, 실외기(31) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(102b)를 구동하는 압축기 모터 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있다. Meanwhile, the compressor 102 in the outdoor unit 31 may be driven by a compressor motor driving unit (not shown) that drives the compressor motor 102b.

한편, 실내기(21) 내의 실내 팬(109a)은, 실내 팬 모터(109b)를 구동하는 실내 팬 구동부(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 실외 팬 구동부(200)를 실외 팬 구동 장치로 명명할 수도 있다. 또한, 실내 팬 구동부(미도시)를 실내 팬 구동 장치로 명명할 수도 있다.Meanwhile, the indoor fan 109a in the indoor unit 21 may be driven by an indoor fan driving unit (not shown) that drives the indoor fan motor 109b. The outdoor fan driving unit 200 may be referred to as an outdoor fan driving device. Also, an indoor fan driving unit (not shown) may be referred to as an indoor fan driving device.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 회로도의 일예이다.3 is an example of a circuit diagram of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(400)는, 입력 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc단에 출력하는 컨버터(410), 컨버터 제어부(415), 상기 dc단에 접속되는 커패시터(C), 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 상기 커패시터(C)로부터의 직류 전원을 교류 변환하는 인버터(420), 및 상기 인버터(420)를 제어하는 인버터 제어부(430)를 포함할 수 있다. 전력 변환 장치(400)는, 입력 전압 검출부(A), dc단 전압 검출부(B), 입력 전류 검출부(D), 및 출력전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the power conversion device 400 according to an embodiment of the present invention converts an input power into a DC power and outputs it to a dc terminal, a converter 410, a converter controller 415, and the dc terminal. It includes a connected capacitor (C), a plurality of switching elements, and includes an inverter (420) for AC conversion of DC power from the capacitor (C), and an inverter control unit (430) for controlling the inverter (420) Can be. The power conversion device 400 may further include an input voltage detector A, a dc stage voltage detector B, an input current detector D, and an output current detector E.

한편, 도 3 이하에서는 전력 변환 장치(400)가 상용 교류 전원(201)에서 입력되는 전원을 변환하여 모터(250)에 공급하는 모터 구동 장치로 사용되는 경우를 예시하였다. 이 경우에, 전력 변환 장치(400)는 모터 구동 장치, 모터 구동부 등으로 명명될 수 있다. 또는, 전력 변환 장치(400)는 입력 전원을 변환하여 부하로 공급할 수 있다. 도 3에서는 전력 변환 장치(400)가 모터 구동 장치로 실시되는 예를 중심으로 기술하지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, in FIG. 3 or less, an example in which the power conversion device 400 is used as a motor driving device that converts the power input from the commercial AC power supply 201 and supplies it to the motor 250 is provided. In this case, the power conversion device 400 may be referred to as a motor driving device, a motor driving unit, or the like. Alternatively, the power conversion device 400 may convert input power and supply it to a load. In FIG. 3, the power conversion device 400 is mainly described as an example implemented as a motor driving device, but the present invention is not limited thereto.

컨버터(410)는, 상용 교류 전원(201)을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 이를 위해, 컨버터(410)는, 정류부(도 4의 460)를 구비할 수 있다. 그외, 리액터(도 4의 L1)를 더 구비하는 것도 가능하다.The converter 410 may convert and output the commercial AC power supply 201 to DC power. To this end, the converter 410 may include a rectifying unit (460 in FIG. 4). Besides, it is also possible to further include a reactor (L1 in Fig. 4).

컨버터(410)의 출력단에는, 평활 커패시터(C)가 접속된다. 커패시터(C)는, 컨버터(410)에서 출력되는 전원을 저장할 수 있다. 컨버터(410)에서 출력되는, 전원은 dc 전원이므로, dc단 커패시터라 명명할 수 있다.A smoothing capacitor C is connected to the output terminal of the converter 410. The capacitor C may store power output from the converter 410. Since the power output from the converter 410 is a dc power source, it may be referred to as a dc stage capacitor.

상기 인버터(420)는, 상기 변환된 교류 전원을 모터(250)로 출력할 수 있다.The inverter 420 may output the converted AC power to the motor 250.

도 3을 참조하면, 입력 전압 검출부(A)는, 입력 교류 전원(201)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. Referring to FIG. 3, the input voltage detector A can detect the input voltage Vs from the input AC power supply 201.

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, 인버터 제어부(230)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 pulsed discrete signal and can be applied to the inverter control unit 230.

한편, 입력 전압 검출부(A)에 의해, 입력 전압의 제로 크로싱 지점도 검출할 수 있게 된다.On the other hand, the zero crossing point of the input voltage can also be detected by the input voltage detection unit A.

입력 전류 검출부(D)는, 상용 교류 전원(201)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(D)로, CT(current trnasformer), 션트(Shunt) 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(digcrete signal)로서, 소비전력 연산을 위해, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.The input current detection unit D can detect the input current is input from the commercial AC power supply 201. To this end, as the input current detector D, a current trnasformer (CT), a shunt resistor, or the like can be used. The detected input current is is a discrete signal in the form of a pulse, and may be input to the inverter control unit 430 for power consumption calculation.

다음, 컨버터(410)의 출력단에는, 컨버터(410)에서 전력 변환된 전원을 저장 또는 평활하기 위한, 커패시터(C)가 구비될 수 있다. 이때의 커패시터(C) 양단은, dc단이라 명명할 수 있다. 따라서, 커패시터(C)를 dc단 커패시터라 할 수도 있다.Next, a capacitor C for storing or smoothing the power converted by the power in the converter 410 may be provided at an output terminal of the converter 410. At this time, both ends of the capacitor C may be referred to as a dc terminal. Therefore, the capacitor C may be referred to as a dc terminal capacitor.

한편, 컨버터 제어부(415)는, 입력 전압(Vs), 입력 전류(Is), dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 생성하고, 이를 컨버터(410)에 출력할 수 있다.Meanwhile, the converter control unit 415 generates a converter switching control signal Scc based on the input voltage Vs, the input current Is, and the dc terminal voltage Vdc, and outputs the converter switching control signal Scc to the converter 410. Can be.

dc단 전압 검출부(B)는 평활 커패시터(C)의 양단인 dc단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다. The dc stage voltage detector B may detect the dc stage voltage Vdc at both ends of the smoothing capacitor C. To this end, the dc stage voltage detector B may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected dc terminal voltage (Vdc) is a discrete signal in the form of a pulse and may be input to the inverter control unit 430.

인버터(420)는, 모터(250)를 구동할 수 있다. 이를 위해, 인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 동기 모터(250)에 출력할 수 있다. The inverter 420 may drive the motor 250. To this end, the inverter 420 includes a plurality of inverter switching elements, and converts the DC power supply (Vdc) smoothed by the on/off operation of the switching elements into three-phase AC power of a predetermined frequency, thereby providing a three-phase synchronous motor (250). ).

인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자 및 하암 스위칭 소자가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결된다. 각 스위칭 소자에는 다이오드가 역병렬로 연결된다. In the inverter 420, the upper arm switching element and the lower arm switching element that are connected in series with each other are paired, and a total of three pairs of upper and lower arm switching elements are connected in parallel with each other. A diode is connected in reverse parallel to each switching element.

인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(250)에 출력되게 된다. The switching elements in the inverter 420 operate on/off of each switching element based on the inverter switching control signal Sic from the inverter control unit 430. Accordingly, the three-phase AC power having a predetermined frequency is output to the three-phase synchronous motor 250.

인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.The inverter controller 430 may control the switching operation of the inverter 420. To this end, the inverter control unit 430 may receive the output current i o detected by the output current detection unit E.

인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. In order to control the switching operation of the inverter 420, the inverter control unit 430 outputs the inverter switching control signal Sic to the inverter 420. The inverter switching control signal Sic is a pulse width modulation method (PWM) switching control signal, which is generated and output based on the output current value i o detected by the output current detection unit E.

출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(250) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(250)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 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 output current detector E detects the output current i o flowing between the inverter 420 and the three-phase motor 250. That is, the current flowing through the motor 250 is detected. The output current detector E can detect all of the output currents ia, ib, and ic of each phase, or may detect the output currents of two phases by using three-phase balance.

출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The output current detection unit E may be located between the inverter 420 and the motor 250, and for current detection, a current trnasformer (CT), a shunt resistor, or the like can be used.

션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 동기 모터(250) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.When a shunt resistor is used, it is possible that three shunt resistors are located between the inverter 420 and the synchronous motor 250, or one end is respectively connected to the three lower arm switching elements of the inverter 420. On the other hand, it is also possible to use two shunt resistors using three-phase equilibrium. On the other hand, when one shunt resistor is used, it is also possible that the shunt resistor is disposed between the above-described capacitor C and the inverter 420.

검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. The detected output current (i o ) is a discrete signal in the form of a pulse, and can be applied to the inverter control unit 430, and the inverter switching control signal (Sic) based on the detected output current (i o ) Is created.

한편, 모터(250)는, 삼상 모터일 수 있다. 모터(250)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. Meanwhile, the motor 250 may be a three-phase motor. The motor 250 is provided with a stator and a rotor, and AC power of a predetermined frequency is applied to the coils of the stators of each phase (a, b, and c), so that the rotor rotates. .

이러한 모터(250)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기모터(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기모터(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 모터(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 모터(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다. Such a motor 250 is, for example, a surface-mounted permanent magnet synchronous motor (Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), an embedded permanent magnet synchronous motor (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), and a synchronous reel And a Synchronous Reluctance Motor (Synrm). Among them, SMPMSM and IPMSM are Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM), and Synrm has no permanent magnet.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 회로도의 일예이다.4 is an example of a circuit diagram of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 하나의 리액터(L1), 및, 한 레그(leg)로 연결되는 상단의 제1 스위칭 소자(S1)와 하단의 제2 스위칭 소자(S2)를 포함하는 컨버터(410)를 포함할 수 있다.3 and 4, a power conversion device and a home appliance having the same according to an embodiment of the present invention include one reactor (L1) and a first switch at the top connected to one leg A converter 410 including an element S1 and a second switching element S2 at the bottom may be included.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 제1 스위칭 소자(S1)의 양단 전압을 감지하는 전압 감지부(441), 전압 감지부(441)의 출력을 기준 전압과 비교하는 비교기(442), 및, 비교기(442)의 출력에 기초하여 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(415a)를 포함함으로써 과전류 판단 및 보호 동작을 수행할 수 있고 효율적으로 역률 보상을 수행할 수 있다.In addition, the power conversion device according to an embodiment of the present invention and a home appliance having the same, the output of the voltage detection unit 441 and the voltage detection unit 441 to detect the voltage across the first switching element (S1) An overcurrent by including a comparator 442 comparing with a reference voltage and a control unit 415a for controlling the switching operation of the first switching element S1 and the second switching element S2 based on the output of the comparator 442 Judgment and protection operations can be performed and power factor compensation can be efficiently performed.

실시예에 따라서, 제어부(415a)는 과전류 판단 및 보호 동작을 수행하기 위한 마이컴(micom)일 수 있다.According to an embodiment, the control unit 415a may be a micom for performing an overcurrent determination and protection operation.

더욱 바람직하게는, 제어부(415a)는 과전류 판단 및 보호 동작을 포함하여 컨버터(410)의 전반적인 동작을 제어할 수 있는 컨버터 제어부(415)일 수 있다. 이에 따라, 별도의 추가 구성을 최소화하고, 가장 효율적으로 컨버터(410)를 제어할 수 있다.More preferably, the control unit 415a may be a converter control unit 415 capable of controlling the overall operation of the converter 410, including overcurrent determination and protection operation. Accordingly, a separate additional configuration is minimized, and the converter 410 can be controlled most efficiently.

이하에서는, 컨버터 제어부(415)가 제1 스위칭 소자(S1)의 양단 전압을 감지하는 전압 감지부(441)와 전압 감지부(441)의 출력을 기준 전압과 비교하는 비교기(442)를 포함하는 과전류 판단부(440)의 출력에 기초하여 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 스위칭 동작을 제어하는 실시예를 중심으로 설명한다.Hereinafter, the converter control unit 415 includes a voltage sensing unit 441 sensing the voltage across the first switching element S1 and a comparator 442 comparing the output of the voltage sensing unit 441 with a reference voltage. A description will be given of an embodiment in which switching operations of the first switching element S1 and the second switching element S2 are controlled based on the output of the overcurrent determination unit 440.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 상기 제2 스위칭 소자(S2)에 연결되는 션트(shunt) 저항(R1)을 더 포함할 수 있다. 한 레그(leg)에 구성된 두개의 스위치(S1, S2) 중 하단 제2 스위칭 소자(S2)에 적용된 션트(shunt) 저항(R1)을 이용하여 전류 센싱 및 과전류를 판단하고 보호 회로 동작 여부를 판별할 수 있다. The power conversion apparatus and the home appliance having the same according to an embodiment of the present invention may further include a shunt resistor R1 connected to the second switching element S2. Of the two switches (S1, S2) configured in one leg, the current sensing and overcurrent are determined using the shunt resistor R1 applied to the lower second switching element S2, and the protection circuit is determined. can do.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 스위칭 소자(S1)와 상기 제2 스위칭 소자(S2) 중 상기 제1 스위칭 소자(S1)에만 전류가 흐르는 구간이 존재한다. On the other hand, according to an embodiment of the present invention, there is a section in which current flows only in the first switching element S1 among the first switching element S1 and the second switching element S2.

따라서, 상단 제1 스위칭 소자(S1)로만 과전류가 흐르는 전류 도통 경로가 발생할 가능성이 있고, 이 경우 과전류가 션트 저항(R1)을 통과하지 않기 때문에 과전류 판단이 불가하여 부품 소손 가능성이 매우 크다. Therefore, there is a possibility that a current conduction path in which an overcurrent flows only to the upper first switching element S1, and in this case, since the overcurrent does not pass through the shunt resistor R1, it is impossible to determine the overcurrent and thus the possibility of component burnout is very high.

따라서, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는, 상단 제1 스위칭 소자(S1)의 Vce(sat(포화)) 특성을 이용하여 상단 제1 스위칭 소자(S1)의 과전류 판단을 위한 과전류 판단부(440)를 구비할 수 있다. Therefore, the power conversion apparatus according to the present invention, the overcurrent determination unit 440 for determining the overcurrent of the upper first switching element (S1) by using the Vce (sat (sat (sat)) characteristic of the upper first switching element (S1) It may be provided.

과전류 판단부(440)는 상단 제1 스위칭 소자(S1)의 양단 전압을 감지하는 전압 감지부(441)와 전압 감지부(441)의 출력을 기준 전압과 비교하는 비교기(442)를 포함할 수 있다.The overcurrent determining unit 440 may include a voltage sensing unit 441 sensing voltage across both ends of the upper first switching element S1 and a comparator 442 comparing the output of the voltage sensing unit 441 with a reference voltage. have.

스위칭 소자의 Vce(sat) 값은 컬렉터(Collector)-에미터(Emitter)를 통해 흐르는 전류의 값에 따라 다른 특성을 가진다.The Vce(sat) value of the switching element has different characteristics according to the value of the current flowing through the collector-emitter.

이러한 특성을 이용하여 상단 제1 스위칭 소자(S1)의 양단 전압을 감지하는 전압 감지부(441)와, 과전류가 흐를 때의 Vce(sat) 값을 기준 전압(Reference)으로 설정한 비교기(442)를 통해 과전류 여부를 판단할 수 있다.A voltage detector 441 that senses the voltage at both ends of the upper first switching element S1 by using these characteristics, and a comparator 442 that sets a value of Vce(sat) when an overcurrent flows as a reference voltage (Reference) It can be determined whether or not the overcurrent.

만약 과전류로 판별되면, 컨버터 제어부(415)는 스위칭을 멈추고 보호 동작에 들어가게 된다. If it is determined as overcurrent, the converter control unit 415 stops switching and enters a protection operation.

따라서, 상단 제1 스위칭 소자(S1)를 통해 흐르는 과전류 판단을 가능하므로 과전류로 인한 회로 소손을 방지하여 시스템 안정성을 확보할 수 있다.Therefore, since it is possible to determine the overcurrent flowing through the upper first switching element S1, it is possible to prevent circuit damage due to overcurrent, thereby ensuring system stability.

전압 감지부(441)는 상단 제1 스위칭 소자(S1)의 컬렉터(Collector)-에미터(Emitter) 양단 전압을 실시간으로 감지한다. The voltage detector 441 senses the voltage across the collector-emitter of the upper first switching element S1 in real time.

전압 감지부(441)의 출력이 기설정된 과전류 레벨(Level)의 Vce(sat) 기준 전압(Reference) 값과 동등 혹은 그 이상으로 출력될 경우 비교기(442)가 작동한다. The comparator 442 operates when the output of the voltage sensing unit 441 is equal to or higher than the Vce(sat) reference voltage value of the preset overcurrent level (Level).

전원단에 CT(Current Transformer) 센서를 배치하여, CT 센서를 통해 전류를 감지하는 방법도 있다, 하지만, CT 센서 트랜스포머(Transformer)의 임피던스(L) 특성에 의해 전류 감지 시 지연이 다소 발생한다. There is also a method of detecting a current through a CT sensor by disposing a CT (Current Transformer) sensor in the power supply terminal, but due to the impedance (L) characteristic of the CT sensor transformer, a delay occurs when sensing the current.

따라서, 본 발명은 전압 감지부(441)를 통하여 상단 제1 스위칭 소자(S1)의 양단 전압을 통해 바로 과전류를 감지하고 보호 동작을 수행함으로써 시스템의 안정성을 더욱 향상할 수 있다.Therefore, the present invention can further improve the stability of the system by directly detecting an overcurrent through the voltage across both ends of the upper first switching element S1 through the voltage detector 441 and performing a protection operation.

실시예에 따라서 전압 비교를 더욱 용이하게 하기 위해 전압 감지부(441)는 상단 제1 스위칭 소자(S1)의 컬렉터(Collector)-에미터(Emitter) 양단 전압을 증폭하여 출력할 수 있다. 이 경우에 기준 전압(Reference) 값도 증폭된 양단 전압을 고려하여 설정될 수 있다.According to an embodiment, the voltage detector 441 may amplify and output a voltage across the collector-emitter of the upper first switching element S1 to facilitate voltage comparison. In this case, the reference voltage may also be set in consideration of the amplified voltage across both ends.

한편, 비교기(442) 출력은 마이컴(415a) 또는 컨버터 제어부(415)로 전달된다.Meanwhile, the output of the comparator 442 is transmitted to the microcomputer 415a or the converter control unit 415.

마이컴(415a) 또는 컨버터 제어부(415)는 비교기(442) 출력에 기초하여 보호 로직을 작동한다. 예를 들어, 마이컴(415a) 또는 컨버터 제어부(415)는 상단 제1 스위칭 소자(S1)와 하단 제2 스위칭 소자(S2)의 PWM 출력을 멈추어 부품 소손을 막을 수 있다.The microcomputer 415a or the converter control unit 415 operates the protection logic based on the output of the comparator 442. For example, the microcomputer 415a or the converter control unit 415 may stop the PWM output of the upper first switching element S1 and the lower second switching element S2 to prevent component burnout.

상기 컨버터(410)는, 복수의 다이오드(D1a, D1b, D2a, D2b)를 포함하여 입력 교류 전원을 정류하는 정류부(460)와, 상기 입력 교류 전원(201)과 상기 정류부(460) 사이에 배치되는 역률 보상부(450)를 포함할 수 있다.The converter 410 includes a plurality of diodes (D1a, D1b, D2a, D2b) rectifying unit 460 for rectifying input AC power, and disposed between the input AC power 201 and the rectifying unit 460 It may include a power factor compensation unit 450.

상기 역률 보상부(450)는, 입력 전류를 정현파로 만들어서 역률을 보상하고 고조파를 제거할 수 있다.The power factor compensator 450 may make the input current a sinusoidal wave to compensate the power factor and remove harmonics.

상기 역률 보상부(450)는, 하나의 리액터(L1)와 2개의 스위칭 소자(S1, S2)를 포함하고, 교류 전원의 역률을 보상할 수 있다. 리액터(L1)는 에너지를 보관하고, 2개의 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작으로, 리액터(L1)에 에너지가 충전되고, 방전됨으로써, 입력 전류 파형을 개선할 수 있다.The power factor compensator 450 may include one reactor L1 and two switching elements S1 and S2, and compensate power factor of the AC power. The reactor L1 stores energy and, by switching of the two switching elements S1 and S2, energy is charged and discharged in the reactor L1, thereby improving the input current waveform.

이때, 역률 보상 제어는 컨버터 제어부(415)의 제어신호에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 컨버터 제어부(415)는 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어함으로써, 역률 보상 제어 기능을 온(on)시키거나 오프(off)할 수 있다.At this time, the power factor compensation control may be performed by the control signal of the converter control unit 415. For example, the converter control unit 415 may turn the power factor compensation control function on or off by controlling the switching operation of the switching elements S1 and S2.

상기 컨버터(410)는, 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하면서 공급되는 전원에 대한 역률을 보상할 수 있다.The converter 410 may compensate the power factor for the supplied power while converting the input AC power to DC power.

상기 컨버터(410)는, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 변환된 직류 전원을 출력할 수 있다. 평활 커패시터(C)는 상기 컨버터(410)의 출력 전원을 평활화하고 저장할 수 있다.The converter 410 may convert AC power into DC power, and output the converted DC power. The smoothing capacitor C may smooth and store the output power of the converter 410.

이를 위해, 상기 컨버터(410)는, 정류부(460)를 포함하여, 입력 교류 전원을 정류하여 정류된 전원을 출력할 수 있다. To this end, the converter 410 may include a rectifying unit 460 to output rectified power by rectifying the input AC power.

예를 들어, 상기 정류부(460)는 하나의 레그에 연결되는 2개의 다이오드를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 정류부(460)는, 각각 한 쌍의 다이오드가 병렬로 연결된 제1 다이오드(D1a, D1b)와 제2 다이오드(D2a, D2b)로 구성될 수 있다. 이에 따라, 정격 전류를 2배로 사용할 수 있고, 더 높은 정격 전류에도 대응할 수 있어 회로 안전성을 높일 수 있다. For example, the rectifier 460 may include two diodes connected to one leg. In addition, the rectifying unit 460 according to an embodiment of the present invention may be composed of a first diode (D1a, D1b) and a second diode (D2a, D2b) in which a pair of diodes are connected in parallel. Accordingly, it is possible to use twice the rated current and to cope with higher rated currents, thereby improving circuit safety.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 구간에 대한 설명에 참조되는 도면으로, 입력 전압(Vin), 입력 전류(Iin), 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 구간별로 도시한 것이다. 5 is a view referred to for a description of a switching section according to an embodiment of the present invention, and illustrates switching operations of the input voltage Vin, the input current Iin, and the switching elements S1 and S2 for each section. .

도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 스위칭 동작에 관한 설명에 참조되는 도면으로, 스위칭 소자(S1, S2)의 온, 오프 시 전류 패스를 도시한 것이다.6 to 9 are views for reference to a description of a switching operation of a power conversion device according to an embodiment of the present invention, and show current paths when switching elements S1 and S2 are on and off.

도면들을 참조하면, 상기 역률 보상부(450)는, 하나의 리액터(L1)와 2개의 스위칭 소자(S1, S2)를 포함하고, 교류 전원의 역률을 보상할 수 있다. Referring to the drawings, the power factor compensator 450 may include one reactor L1 and two switching elements S1 and S2, and compensate power factor of the AC power.

스위칭 소자(S1, S2)는 반도체 소자와 프리 휠링 다이오드(Free Wheeling Diode)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 소자(S1, S2)는 각각, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor, IGBT)와 프리 휠링 다이오드(Free Wheeling Diode)의 쌍으로 구성될 수 있다.The switching elements S1 and S2 may be composed of a semiconductor element and a free wheeling diode. For example, the switching elements S1 and S2 may be composed of a pair of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a free wheeling diode, respectively.

리액터(L1)는 에너지를 보관하고, 2개의 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작으로, 리액터(L1)에 에너지가 충전되고, 방전됨으로써, 입력 전류 파형을 개선할 수 있다.The reactor L1 stores energy and, by switching of the two switching elements S1 and S2, energy is charged and discharged in the reactor L1, thereby improving the input current waveform.

상기 역률 보상부(450)는, 직렬로 배치되는 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)를 포함하고, 상기 리액터(L1)는, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2) 사이의 노드에 연결될 수 있다. 즉, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)는 한 레그에서 각각 상단과 하단에 배치되고, 상단의 제1 스위칭 소자(S1)와 하단의 제2 스위칭 소자(S2)의 접속점에는 리액터(L1)가 연결된다.The power factor compensator 450 includes a first switching element S1 and a second switching element S2 arranged in series, and the reactor L1 includes a first switching element S1 and a second switching It may be connected to a node between the elements (S2). That is, the first switching element (S1) and the second switching element (S2) are disposed at the top and the bottom of each leg, and are connected to the first switching element (S1) at the top and the second switching element (S2) at the bottom. To the reactor (L1) is connected.

또한, 상단의 제1 스위칭 소자(S1)와 하단의 제2 스위칭 소자(S2)는 각각 정류부(460)와 연결될 수 있다.Also, the first switching element S1 at the top and the second switching element S2 at the bottom may be connected to the rectifier 460, respectively.

도 4를 참조하면, 상단의 제1 스위칭 소자(S1)는 리액터(L1)와 정류부(460) 사이에 배치될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상단의 제1 스위칭 소자(S1)는 상단의 제1 다이오드(D1a, D1b)에 연결될 수 있다. 하단의 제1 스위칭 소자(S2)는 리액터(L1)와 정류부(460) 사이에 배치될 수 있다. 더욱 상세하게는, 하단의 제1 스위칭 소자(S2)는 하단의 제2 다이오드(D2a, D2b)에 연결될 수 있다. Referring to FIG. 4, the upper first switching element S1 may be disposed between the reactor L1 and the rectifier 460. More specifically, the upper first switching element S1 may be connected to the upper first diodes D1a and D1b. The lower first switching element S2 may be disposed between the reactor L1 and the rectifier 460. More specifically, the lower first switching element S2 may be connected to the lower second diodes D2a and D2b.

즉, 상단의 제1 스위칭 소자(S1)와 하단의 제2 스위칭 소자(S2)는 일단이 리액터(L1)에 연결되고, 타단이 정류부(460)에 연결될 수 있다.That is, one end of the first switching element S1 and the second switching element S2 of the lower end may be connected to the reactor L1, and the other end may be connected to the rectifier 460.

또한, 상단의 제1 스위칭 소자(S1)와 하단의 제2 스위칭 소자(S2) 사이의 노드 접속점에 출력단자가 구성될 수 있다.In addition, an output terminal may be configured at a node connection point between the first switching element S1 at the top and the second switching element S2 at the bottom.

한편, 역률 보상 제어는 컨버터 제어부(415)의 제어신호에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 컨버터 제어부(415)는 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어함으로써, 역률 보상 제어 기능을 온(on)시키거나 오프(off)할 수 있다.Meanwhile, the power factor compensation control may be performed by a control signal from the converter control unit 415. For example, the converter control unit 415 may turn the power factor compensation control function on or off by controlling the switching operation of the switching elements S1 and S2.

실시예에 따라서, 전력 변환 장치는, 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부(A)를 더 포함하고, 컨버터 제어부(415)는, 입력 전압 검출부(A)에서 검출되는 입력 전압에 따라 스위칭 소자(S1, S2)의 턴 온/오프 타이밍을 제어할 수 있다.According to an embodiment, the power conversion device further includes an input voltage detection unit A for detecting the input voltage, and the converter control unit 415 switches the switching element S1 according to the input voltage detected by the input voltage detection unit A. , S2) the turn on / off timing can be controlled.

한편, 컨버터 제어부(415)는, 스위칭 소자(S1, S2)의 턴 온/오프 타이밍을 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 컨버터 스위칭 제어 신호는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서 스위칭 소자(S1, S2)의 듀티비를 제어하는 신호일 수 있다.Meanwhile, the converter control unit 415 may output a converter switching control signal for turn on/off timing of the switching elements S1 and S2. The converter switching control signal is a pulse width modulation (PWM) switching control signal and may be a signal for controlling the duty ratios of the switching elements S1 and S2.

컨버터 제어부(415)는, 부하에 따라 상기 스위칭 소자(S1, S2)의 듀티비를 가변할 수 있다. 예를 들어, 부하가 높을수록 듀티비를 증가시킬 수 있다.The converter control unit 415 may vary the duty ratios of the switching elements S1 and S2 according to the load. For example, the higher the load, the higher the duty ratio can be.

또한, 컨버터 제어부(415)는, 부하에 따라 상기 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 횟수를 가변할 수 있다. 예를 들어, 부하가 높을수록 스위칭 횟수를 증가시킬 수 있다.In addition, the converter control unit 415 may vary the number of switching times of the switching elements S1 and S2 according to the load. For example, the higher the load, the greater the number of switching times.

본 발명에 따르면, 스위칭 소자(S1, S2)는, 입력 교류 전원(201)으로부터의 입력 전압의 제로 크로싱 지점을 포함하는 휴지 구간(T4, T8(T0))의 앞과 뒤에 설정되는 스위칭 구간(T3, T5, T7, T1)에서만 스위칭될 수 있다.According to the present invention, the switching elements (S1, S2), the switching period is set before and after the rest period (T4, T8 (T0)) including a zero crossing point of the input voltage from the input AC power supply 201 ( T3, T5, T7, T1).

도 5를 참조하면, 소정 휴지 구간(T4)을 중심으로 앞에 설정되는 스위칭 구간(T3)과 뒤에 설정되는 스위칭 구간(T5)에 스위칭 소자(S1, S2) 중 어느 하나가 스위칭 동작할 수 있다.Referring to FIG. 5, any one of the switching elements S1 and S2 may be switched in a switching period T3 set in front and a switching period T5 set in the center around a predetermined rest period T4.

또한, 소정 휴지 구간(T8(T0))을 중심으로 앞에 설정되는 스위칭 구간(T7)과 뒤에 설정되는 스위칭 구간(T1)에 스위칭 소자(S1, S2) 중 어느 하나가 스위칭 동작할 수 있다.In addition, any one of the switching elements S1 and S2 may be switched in the switching period T7 set in the front and the switching period T1 set in the rear with respect to the predetermined rest period T8(T0).

이와 같이, 스위칭 구간(T3, T5, T7, T1) 사이에 2개의 스위칭 소자(S1, S2)가 모두 스위칭 동작하지 않는 휴지 구간(T4, T8(T0))이 설정됨으로써, 하나의 레그에 연결된 상/하단의 스위칭 소자(S1, S2)가 동시에 온(on)되어 암-쇼트(Arm-short)가 발생하는 것을 차단할 수 있고, 암-쇼트로 인한 과전류가 발생하는 것을 차단할 수 있다.In this way, the two switching elements (S1, S2) between the switching period (T3, T5, T7, T1) do not switch the rest period (T4, T8 (T0)) is set by being connected to one leg The upper/lower switching elements S1 and S2 are turned on at the same time, so that arm-short can be prevented and over-current caused by the arm-short can be prevented.

또한, 제로 크로싱 지점을 기준으로 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어함으로써, 정확한 타이밍에 스위칭 소자(S1, S2)를 스위칭시킬 수 있다.In addition, by controlling the switching operation of the switching elements (S1, S2) based on the zero crossing point, it is possible to switch the switching elements (S1, S2) at the correct timing.

종래에 많이 사용되는 역률 개선 방법에 따르면, 전 구간에서 스위칭을 수행하여, 입력 전압과 유사한 사인파 입력 전류를 생성함으로써, 역률을 개선하였다.According to a power factor improvement method that is widely used in the related art, power factor is improved by performing switching in all sections to generate a sine wave input current similar to the input voltage.

이 경우에, 전 구간에서 스위칭이 수행되므로, 스위칭 횟수가 매우 많고, 발열 및 스위칭 손실도 증가하는 문제점이 있었다.In this case, since switching is performed in all sections, the number of switching times is very high, and there is a problem in that heat generation and switching loss also increase.

또한, 종래에는 두 개의 스위치를 수십 kHz의 주파수로 고속 스위칭을 하였다. 이를 위해서는 스위칭 시간이 빠른 고가의 스위칭 부품을 사용하여야 하며, 고속 스위칭에 의한 부품 발열 또한 드라이브 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다. In addition, conventionally, two switches were switched at a high speed at a frequency of several tens of kHz. For this, an expensive switching component with a fast switching time must be used, and component heating by high-speed switching may also affect drive reliability.

하지만, 본 발명은 전 구간이 아닌 스위칭 구간과 휴지 구간을 설정하여 일부 구간인 스위칭 구간에서만 스위칭 동작을 수행함으로써, 스위칭 횟수를 최소화하여 발열 및 손실을 최소화할 수 있다.However, according to the present invention, by setting the switching period and the rest period rather than the entire period, the switching operation is performed only in the switching period, which is a partial period, thereby minimizing the number of switching to minimize heat generation and loss.

본 발명에 따르면, 제로 크로싱(Zero crossing) 전/후에서 수 차례만 스위칭함으로써, 최소한의 스위칭만으로 입력 전류의 파형을 개선하여 역률 및 하모닉을 만족 시킬 수 있다. According to the present invention, by switching only a few times before/after zero crossing, the waveform of the input current can be improved with minimal switching to satisfy power factor and harmonics.

본 발명에 따르면, 회로 구성 및 제어가 간단하며, 스위칭 손실 및 발열을 최소화함으로써 드라이브 효율을 상승시킬 수 있다. According to the present invention, circuit configuration and control are simple, and drive efficiency can be increased by minimizing switching loss and heat generation.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스위칭 구간(T3, T5, T7, T1)에서 상기 입력 전압(Vin)의 극성에 따라, 상기 2개의 스위칭 소자(S1, S2) 중 어느 하나의 스위칭 소자만 스위칭되도록 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, according to the polarity of the input voltage Vin in the switching periods T3, T5, T7, T1, only one switching element among the two switching elements S1, S2 It can be controlled to be switched.

도 5를 참조하면, 상기 제1 스위칭 소자(S1)는 상기 입력 전압(Vin)이 음(-)인 구간에서 스위칭하고, 상기 제2 스위칭 소자(S2)는 상기 입력 전압(Vin)이 양(+)인 구간에서 스위칭할 수 있다.Referring to FIG. 5, the first switching element S1 switches in a section in which the input voltage Vin is negative (-), and the second switching element S2 has a positive (input voltage) Vin. +).

도 5와 도 6을 참조하면, 상기 입력 전압(Vin)이 양(+)인 스위칭 구간(T1, T3)에서, 상기 제2 스위칭 소자(S2)가 온(on)되면, 상기 리액터(L1), 상기 제2 스위칭 소자(S2), 상기 제2 스위칭 소자(S2)와 연결되는 상기 정류부(460)의 제2 다이오드 순서(D2a, D2b)로 전류 패스가 형성될 수 있다. 5 and 6, when the second switching element S2 is turned on in the switching periods T1 and T3 in which the input voltage Vin is positive (+), the reactor L1 is turned on. , A current path may be formed in the second diode order (D2a, D2b) of the rectifying part 460 connected to the second switching element S2 and the second switching element S2.

이 경우에, 컨버터 제어부(415)는 션트 저항(R1)을 통하여 감지되는 전류에 기초하여 과전류 여부를 판별하고 보호 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.In this case, the converter control unit 415 may control to determine whether or not the overcurrent is based on the current sensed through the shunt resistor R1 and perform a protection operation.

도 5와 도 7을 참조하면, 상기 입력 전압(Vin)이 양(+)인 스위칭 구간(T1, T3)에서, 상기 제2 스위칭 소자(S2)가 오프(off)되면, 상기 리액터(L1), 상기 제1 스위칭 소자(S1)의 프리 휠링 다이오드(Free Wheeling Diode), 상기 평활 커패시터(C), 상기 제2 스위칭 소자(S2)와 연결되는 상기 정류부(460)의 제2 다이오드 순서(D2a, D2b)로 전류 패스가 형성될 수 있다.5 and 7, in the switching periods T1 and T3 where the input voltage Vin is positive (+), when the second switching element S2 is off, the reactor L1 is turned off. , Free wheeling diode of the first switching element (S1), the smoothing capacitor (C), the second diode sequence (D2a) of the rectifier 460 connected to the second switching element (S2) (D2a, A current path may be formed with D2b).

상기 입력 전압(Vin)이 양(+)의 반주기인 구간(T1, T3)에서 하단 제2 스위칭 소자(S2)를 수차례 스위칭함으로써, 입력 전류(Iin)의 파형을 개선한다. By switching the lower second switching element S2 several times in the sections T1 and T3 where the input voltage Vin is a positive (+) half period, the waveform of the input current Iin is improved.

제2 스위칭 소자(S2)가 온(On)되면 상기 리액터(L1)를 충전시키고, 제2 스위칭 소자(S2)가 오프(Off)되면 상기 리액터(L1)가 방전되면서 입력 전압(vin)과 리액터(Reactor) 전압의 합에 의해 부하로 전류가 흐르게 되어 입력 전류(Iin)의 파형이 개선된다. When the second switching element S2 is turned on, the reactor L1 is charged, and when the second switching element S2 is turned off, the reactor L1 is discharged and the input voltage vin and the reactor are discharged. (Reactor) The current flows into the load by the sum of the voltages, thereby improving the waveform of the input current (Iin).

이 경우에, 컨버터 제어부(415)는 과전류 판단부(440)의 출력에 기초하여과전류 여부를 판별하고 보호 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.In this case, the converter control unit 415 may control to determine whether an overcurrent is present and perform a protection operation based on the output of the overcurrent determination unit 440.

도 5와 도 8을 참조하면, 상기 입력 전압(Vin)이 음(-)인 스위칭 구간(T5, T7)에서, 상기 제1 스위칭 소자(S1)가 온(on)되면, 상기 제1 스위칭 소자(S1)와 연결되는 상기 정류부(460)의 제1 다이오드(D1a, D1b), 상기 제1 스위칭 소자(S1), 상기 리액터(L1) 순서로 전류 패스가 형성될 수 있다.5 and 8, in the switching periods T5 and T7 in which the input voltage Vin is negative (-), when the first switching element S1 is turned on, the first switching element A current path may be formed in the order of the first diodes D1a and D1b of the rectifier 460 connected to (S1), the first switching element S1, and the reactor L1.

이 경우에, 컨버터 제어부(415)는 과전류 판단부(440)의 출력에 기초하여과전류 여부를 판별하고 보호 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.In this case, the converter control unit 415 may control to determine whether an overcurrent is present and perform a protection operation based on the output of the overcurrent determination unit 440.

도 5와 도 9를 참조하면, 상기 입력 전압(Vin)이 음(-)인 스위칭 구간(T5, T7)에서, 상기 제1 스위칭 소자(S1)가 오프(off)되면, 상기 제1 스위칭 소자(S1)와 연결되는 상기 정류부(460)의 제1 다이오드(D1a, D1b), 상기 평활 커패시터(C), 상기 제2 스위칭 소자(S2)의 프리 휠링 다이오드, 상기 리액터(L1) 순서로 전류 패스가 형성될 수 있다.5 and 9, in the switching periods T5 and T7 in which the input voltage Vin is negative (-), when the first switching element S1 is off, the first switching element The current passes in the order of the first diodes D1a and D1b of the rectifier 460 connected to (S1), the smoothing capacitor C, the freewheeling diode of the second switching element S2, and the reactor L1. Can be formed.

이 경우에, 컨버터 제어부(415)는 션트 저항(R1)을 통하여 감지되는 전류에 기초하여 과전류 여부를 판별하고 보호 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.In this case, the converter control unit 415 may control to determine whether or not the overcurrent is based on the current sensed through the shunt resistor R1 and perform a protection operation.

상기 입력 전압(Vin)이 음의 반주기인 구간(T5, T7)에서는 상기 제1 스위칭 소자(S1)가 스위칭하면서, 상기 입력 전압(Vin)이 양(+)의 반주기인 구간(T1, T3)과 상보적으로 진행하게 된다.In the periods T5 and T7 in which the input voltage Vin is a negative half period, the first switching element S1 switches while the input voltage Vin is a positive (+) half period (T1, T3). And complementary progress.

상기 입력 전압(Vin)이 음의 반주기인 구간(T5, T7)에서, 상단 제1 스위칭 소자(S1)가 온(On)되면, 상기 리액터(L1)를 충전시키고, 오프(Off)되면 상기 리액터(L1)가 방전되면서 입력 전압(vin)과 리액터(Reactor) 전압의 합에 의해 부하로 전류가 흐르게 되어 입력 전류(Iin)의 파형이 개선된다. In the period (T5, T7) in which the input voltage Vin is a negative half-cycle, when the upper first switching element S1 is On, the reactor L1 is charged, and when it is Off, the reactor As (L1) is discharged, a current flows to the load by the sum of the input voltage (vin) and the reactor voltage, and the waveform of the input current (Iin) is improved.

또한, 본 발명에 따르면, 고속 스위칭을 하는 PFC 모드 대비하여 최소한의 스위칭을 수행하므로 스위칭 손실 및 스위칭 소자 발열이 개선된다.In addition, according to the present invention, switching loss and heat generation of the switching element are improved since minimal switching is performed compared to a PFC mode in which high-speed switching is performed.

한편, 컨버터 제어부(415)는, 제3 구간(T3)과 제5 구간(T5), 제7 구간(T7)과 다음 주기의 제1 구간(T1)에 해당하는 스위칭 구간과 같이 상/하단의 제1,2 스위칭 소자(S1, S2)가 절환되는 구간을 휴지 구간으로 설정하여, 스위칭을 멈출 수 있다.On the other hand, the converter control unit 415, the third section (T3) and the fifth section (T5), the seventh section (T7) and the switching period corresponding to the first section (T1) of the next period of the upper / lower end The switching period of the first and second switching elements S1 and S2 may be set as a rest period to stop switching.

이에 따라, 상/하단의 스위칭 소자(S1, S2)가 동시에 온(on)되는 것을 방지하여, 암-쇼트(Arm-short) 및, 암-쇼트로 인한 과전류를 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent the upper/lower switching elements S1 and S2 from being turned on at the same time, thereby preventing over-current caused by arm-short and arm-short.

또한, 컨버터 제어부(415)는, 입력 전압 및 부하를 실시간으로 감지하여, 각 스위칭 구간의 듀티(Duty) 및 스위칭 횟수를 설정할 수 있다. In addition, the converter control unit 415 may detect the input voltage and load in real time, and set the duty and the number of switching times of each switching section.

예를 들어, 부하가 높을수록 운전 영역을 넓히기 위해 DC 링크(Link)를 많이 사용하게 되며, 안정적인 운전을 위해서는 스위칭을 통한 전압 부스팅(Boosting)을 많이 수행한다. 따라서, 컨버터 제어부(415)는, 부하가 높을수록, 듀티(Duty)와 스위칭 횟수를 증가시킬 수 있다.For example, the higher the load, the more the DC link is used to widen the operation area, and for stable operation, voltage boosting through switching is performed a lot. Therefore, the converter control unit 415, the higher the load, the duty (Duty) and the number of switching can be increased.

본 발명에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The power conversion device and the home appliance having the same according to the present invention are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, and the above embodiments are all of the embodiments so that various modifications can be made. Alternatively, a part may be selectively combined and configured.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. In addition, various modifications can be implemented by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical idea or prospect of the present invention.

컨버터 : 410
컨버터 제어부 : 415
인버터 : 420
인버터 제어부 : 430
역률 보상부: 510, 610
정류부: 520, 620
Converter: 410
Converter control unit: 415
Inverter: 420
Inverter control unit: 430
Power factor compensation unit: 510, 610
Rectification part: 520, 620

Claims (10)

복수의 다이오드를 포함하여 입력 교류 전원을 정류하는 정류부, 하나의 리액터, 및, 한 레그(leg)로 연결되는 상단의 제1 스위칭 소자와 하단의 제2 스위칭 소자를 포함하는 컨버터;
상기 컨버터의 출력 전원을 평활화하고 저장하는 평활 커패시터;
상기 제1 스위칭 소자의 양단 전압을 감지하는 전압 감지부;
상기 제2 스위칭 소자에 연결되는 션트(shunt) 저항;
상기 전압 감지부의 출력을 기준 전압과 비교하는 비교기; 및,
상기 비교기의 출력에 기초하여 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 입력 교류 전원으로부터의 입력 전압의 제로 크로싱 지점을 포함하는 휴지 구간의 앞과 뒤에 설정되는 스위칭 구간에서 상기 입력 전압의 극성에 따라, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자만 스위칭되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
A converter including a rectifier including a plurality of diodes to rectify an input AC power, a reactor, and a first switching element at the top and a second switching element at the bottom connected to one leg;
A smoothing capacitor that smooths and stores the output power of the converter;
A voltage sensing unit that senses voltage across both ends of the first switching element;
A shunt resistor connected to the second switching element;
A comparator comparing the output of the voltage sensing unit with a reference voltage; And,
It includes; a control unit for controlling the switching operation of the first switching element and the second switching element based on the output of the comparator;
Switching any one of the first switching element and the second switching element according to the polarity of the input voltage in the switching period set before and after the rest period including the zero crossing point of the input voltage from the input AC power source. Power conversion device characterized in that only the elements are switched.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 리액터는, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자 사이의 노드에 연결되며,
상기 제1 스위칭 소자는 상기 입력 전압이 음(-)인 구간에서 스위칭하고,
상기 제2 스위칭 소자는 상기 입력 전압이 양(+)인 구간에서 스위칭하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
According to claim 1,
The reactor is connected to a node between the first switching element and the second switching element,
The first switching element switches in a section in which the input voltage is negative (-),
The second switching element is a power conversion device characterized in that the input voltage is switched in a positive (+) section.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 입력 전압이 음(-)인 스위칭 구간에서, 상기 제1 스위칭 소자가 온(on)되면, 상기 제1 스위칭 소자와 연결되는 상기 정류부의 제1 다이오드, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 리액터 순서로 전류 패스가 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
According to claim 1,
In the switching period in which the input voltage is negative (-), when the first switching element is turned on, in order of the first diode, the first switching element, and the reactor of the rectifier connected to the first switching element. Power conversion device characterized in that the current path is formed.
제1항에 있어서,
상기 입력 전압이 음(-)인 스위칭 구간에서, 상기 제1 스위칭 소자가 오프(off)되면, 상기 제1 스위칭 소자와 연결되는 상기 정류부의 제1 다이오드, 상기 평활 커패시터, 상기 제2 스위칭 소자의 프리 휠링 다이오드, 상기 리액터 순서로 전류 패스가 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.는 전력 변환 장치.
According to claim 1,
In the switching period in which the input voltage is negative (-), when the first switching element is off, the first diode, the smoothing capacitor, and the second switching element of the rectifier connected to the first switching element are Power conversion device, characterized in that the current path is formed in the order of the freewheeling diode, the reactor.
제1항에 있어서,
상기 입력 전압이 양(+)인 스위칭 구간에서, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on)되면, 상기 리액터, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자와 연결되는 상기 정류부의 제2 다이오드 순서로 전류 패스가 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
According to claim 1,
In the switching period in which the input voltage is positive (+), when the second switching element is turned on, in order of the second diode of the rectifier connected to the reactor, the second switching element, and the second switching element. Power conversion device characterized in that the current path is formed.
제1항에 있어서,
상기 입력 전압이 양(+)인 스위칭 구간에서, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off)되면, 상기 리액터, 상기 제1 스위칭 소자의 프리 휠링 다이오드, 상기 평활 커패시터, 상기 제2 스위칭 소자와 연결되는 상기 정류부의 제2 다이오드 순서로 전류 패스가 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
According to claim 1,
In the switching period in which the input voltage is positive (+), when the second switching element is off, the reactor, the freewheeling diode of the first switching element, the smoothing capacitor, and the second switching element are connected Power conversion device characterized in that the current path is formed in the order of the second diode of the rectifying unit.
삭제delete 제1항, 제3항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항의 전력 변환 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 어플라이언스.Home appliances characterized in that it comprises a; power conversion device of any one of claims 1, 3, 5 to 8.
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