KR102190006B1 - 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 전력변환장치는, 외부 전원으로부터 직류 전원 및 교류 전원 중 어느 하나를 수신하는 전원 입력부, 복수의 다이오드를 구비하고, 전원 입력부에 접속되는 정류부, 정류부의 출력단인 dc 단에 접속되는 dc 단 커패시터, 복수의 릴레이를 구비하고, dc 단에 접속되는 스위칭부, 스위칭부에 접속되고, 복수의 릴레이의 동작에 따라 구동되는 히터(heater) 및 제어부를 포함하고, 제어부는, 복수의 릴레이 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어하여, 히터의 구동을 제어할 수 있다. 이에 따라, 잦은 턴-온/오프에 의한 DC 용 릴레이의 소손을 방지할 수 있고 수명을 연장할 수 있어, DC 부하 및 홈 어플라이언스에 대한 안정성과 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 그 외에 다양한 실시 예들이 가능하다.

Description

전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스{POWER CONVERTING APPARATUS AND HOME APPLIANCE INCLUDING THE SAME}

본 발명은, 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것으로, 특히, 직류 전원에 의해 구동되는 부하를 구비하는 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.

전력변환장치는, 입력 전원을 변환하여, 변환된 전력을 공급하는 장치이다. 이러한 전력변환장치는, 홈 어플라이언스(home appliance) 내에 배치되어, 입력 전원을 홈 어플라이언스를 구동하기 위한 전원으로 변환한다.

예를 들면, 교류 전원을 이용하는 전력변환장치는, 입력되는 교류 전원을 홈 어플라이언스 구동을 위한 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 이용하는 전력변환장치는, 입력되는 직류 전원을 홈 어플라이언스 구동을 위한 다양한 전압 레벨의 구동 전원으로 변환할 수 있다.

도 1은 교류 기반의 전력 공급 시스템 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 교류 기반의 전력 공급 시스템(1)은, 외부로부터의 교류 전원을 수신하고, 교류 전원에 기반하여 동작하는 홈 어플라이언스(30)와, 외부로부터의 수신되는 교류 전원에 기반하여 생성되거나 신재생 에너지에 기반하여 생성된 직류 전원을 저장하는 에너지 저장장치(20)를 포함할 수 있다.

전력 공급 시스템(1)은, 태양 전지를 구비하고, 태양 전지에 기초하여 직류 전원을 생성하여 출력하는 태양광 모듈(40) 등 신재생 에너지 기반의 발전 장치를 포함할 수 있다.

에너지 저장장치(20)는, 적어도 하나의 배터리(21)를 구비할 수 있으며, 충방전 차저(Charger, 22)를 통하여 배터리(21)에 전력을 저장할 수 있다.

또한, 에너지 저장장치(20)는, 배터리(21)를 충전하기 위한 전압 레벨로 변환되도록 DC/DC 컨버터(23)를 구비할 수 있다.

한편, 에너지 저장장치(20)는, 태양광 모듈(40)에서 생성되거나 배터리(21)에 저장된 전력을 외부로 공급할 수도 있다. 이를 위해, 에너지 저장장치(20)는, DC/AC 인버터(24)를 구비할 수 있다.

한편, 배터리(21)는 외부로부터의 수신되는 교류 전원에 기반하여 저장될 수 있다. 이 경우에, 에너지 저장장치(20)는, DC/AC 인버터(24) 대신 양방향 컨버터(미도시)를 구비할 수 있다.

상용 발전소(11)로부터 가정용 에너지 저장 장치(20), 홈 어플라이언스(30) 등으로 교류 전원이 공급될 수 있다.

홈 어플라이언스(30)는, 직류 전원을 사용하도록 제작된 인버터 등 DC용 부품(32) 사용을 위해 AC/DC 컨버터(31)가 필요하다.

예를 들면, 홈 어플라이언스(30)에서 수신된 교류 전원은 AC/DC 컨버터(31)에서 직류 전원으로 변환되고, 인버터(32)를 통해, 모터(33) 등을 구동하게 된다.

경우에 따라서, 히터, 밸브, 도어 스위치 등 교류 전원을 이용하여 동작하는 AC 용 부품(34)은, AC 용 부품(34)와 연결된 AC 용 릴레이(미도시)의 온/오프 동작에 따라 공급되는 교류 전원에 의해 구동될 수 있다.

최근에는 교류/직류 변환에 따른 효율성 저하, 전원 변환을 위한 부품 및 제조 비용 증가, 교류 전원에 의한 고주파 노이즈 등의 문제점과 태양광 발전 등 직류 기반의 분산 발전 증가에 따라 직류 기반의 전력 공급에 대한 연구가 증가하고 있다.

도 2는 직류 기반의 전력 공급 시스템 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 직류 기반의 전력 공급 시스템(2)은, 외부로부터의 직류 전원을 수신하고, 직류 전원에 기반하여 동작하는 홈 어플라이언스(60)와, 외부로부터의 수신되는 직류 전원에 기반하여 생성되거나 신재생 에너지에 기반하여 생성된 직류 전원을 저장하는 에너지 저장장치(50)를 포함할 수 있다.

에너지 저장장치(50)는 적어도 하나의 배터리(51)를 구비할 수 있으며, 충방전 차저(52)를 통하여 배터리(51)에 전력을 저장할 수 있다.

또한, 에너지 저장장치(50)는, 배터리(51)를 충전하기 위한 전압 레벨로 변환되도록 DC/DC 컨버터(53)를 구비할 수 있다.

한편, 에너지 저장장치(50)는, DC/AC 인버터(24) 또는 양방향 컨버터 없이도 태양광 모듈(40)에서 생성되거나 배터리(51)에 저장된 전력을 외부로 공급할 수 있다.

상용 발전소(12)로부터 직류 전원이 공급되는 경우, 홈 어플라이언스(60)는, 교류 전원 수신이 아닌, 직류 전원을 수신하여, 바로, 내부의 구성 유닛들을 구동할 수 있다. 이에 따라, 교류 전원에 의한, 고주파 노이즈 등이 발생하지 않게 되며, 나아가, 컨버터(31) 등이 구비되지 않아도 되므로, 제조 비용이 저감되게 된다.

또한, DC 용 부품(61, 62)만으로 구성 가능하다. 예를 들면, 직류 전원을 이용하여 구동하는 히터 등의 DC 용 부품(61, 62)은, DC 용 부품(61, 62)과 연결된 DC 용 릴레이(미도시)의 온/오프 동작에 따라 공급되는 직류 전원에 의해 구동될 수 있다.

한편, 태양광 발전을 포함한 신재생 에너지 보급이 활성화되고, 에너지 절감, 에너지 효율 향상을 위한 노력에 증가함에 따라서, DC 배전에 연계한 DC 가전에 대한 요구가 증가하고 있다.

예를 들면, 선행기술 1(한국 공개특허공보 제10-2011-0097254호(공개일자 2011.08.31)는, 직류 공급원을 이용하는 전력 공급 네트워크 및 이에 기반한 전기 제품을 개시하고 있다.

도 1의 교류 전원에 기반하여 동작하는 홈 어플라이언스(30)에 구비되는 AC 용 부품(34)의 경우, 직류 전원을 교류 전원으로 전환하는 별도의 구성이 없는 한, DC 배전 환경에서는 더 이상 사용되기 어려운 문제점이 있다.

또한, 도 2의 직류 전원에 기반하여 동작하는 홈 어플라이언스(60)에 구비되는 DC 용 부품(61, 62)의 경우, 예를 들면, 온수의 급수를 위해 세탁기에 구비되는 히터가 직류 전원을 이용하여 동작하는 경우, DC 용 부품(61, 62)과 연결된 DC 용 릴레이가 잦은 온/오프 동작을 반복하게 되는데, DC 용 릴레이는 AC 용 릴레이에 비해 잦은 온/오프 동작으로 인해 쉽게 소손되는 문제점이 있다.

한편, 릴레이가 소손되어 쇼트(short)가 발생하는 경우, 직류 전원이 히터로 계속 공급되어 화재 등의 사고가 발생할 가능성이 높고, 릴레이가 소손되어 직류 전원이 히터로 공급되지 않는 경우, 히터가 동작을 수행할 수 없으므로, 홈 어플라이언스에 대한 안정성 및 제품 신뢰성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 전력변환장치는, 히터에 직류 전원을 전달하는 복수의 DC 릴레이를 구비할 수 있고, 히터를 구동하는 경우, 소정 순서에 따라 복수의 DC 릴레이 중 하나가 동작하도록 제어할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 전력변환장치는, 외부 전원으로부터 직류 전원 및 교류 전원 중 어느 하나를 수신하는 전원 입력부, 복수의 다이오드를 구비하고, 전원 입력부에 접속되는 정류부, 정류부의 출력단인 dc 단에 접속되는 dc 단 커패시터, 복수의 릴레이를 구비하고, dc 단에 접속되는 스위칭부, 스위칭부에 접속되고, 복수의 릴레이의 동작에 따라 구동되는 히터(heater) 및 제어부를 포함하고, 제어부는, 복수의 릴레이 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어하여, 히터의 구동을 제어할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 홈 어플라이언스는, 외부 전원으로부터 직류 전원 및 교류 전원 중 어느 하나를 수신하는 전원 입력부, 복수의 다이오드를 구비하고, 전원 입력부에 접속되는 정류부, 정류부의 출력단인 dc 단에 접속되는 dc 단 커패시터, 복수의 릴레이를 구비하고, dc 단에 접속되는 스위칭부, 스위칭부에 접속되고, 복수의 릴레이의 동작에 따라 구동되는 히터(heater) 및 제어부를 포함하고, 제어부는, 복수의 릴레이 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어하여, 히터의 구동을 제어할 수 있는 전력변환장치를 구비할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, AC/DC 겸용 홈 어플라이언스를 제공할 수 있고, 배전 환경 및 입력 전원의 종류와 무관하게, 홈 어플라이언스에 구비된 각 구성을 자유롭게 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, DC 용 릴레이의 소손을 방지할 수 있고 수명을 연장할 수 있어, 직류 전원에 의해 구동되는 구성들 및 홈 어플라이언스에 대한 안정성과 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 홈 어플라이언스에 어느 하나의 전원 플러그를 연결하여 콘센트에 꽂는 간단한 동작만으로 사용할 수 있기 때문에, 사용 편의성을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, DC 배전이 보급되지 않는 지역에서는 AC 가전으로 사용 가능하며, 이후에 DC 배전이 보급되더라도 제품을 교체할 필요없이 DC 가전으로 사용 가능하다.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1은, 교류 기반의 전력 공급 시스템 구성도의 일 예이다.
도 2는, 직류 기반의 전력 공급 시스템 구성도의 일 예이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 간략한 내부 블록도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 간략한 내부 회로도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 어플라이언스의 일 예인 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 어플라이언스의 다른 예인 공기조화기의 실외기와 실내기의 개략도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 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.

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.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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.

도 3은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 간략한 내부 블록도이다.

한편, 본 명세서에서 기술되는 전력변환장치(300)는, 홈 어플라이언스 내에 구비되는 전력변환장치일 수 있다. 홈 어플라이언스는, 예를 들면, 냉장고, 세탁기, 건조기, 에어컨, 제습기, 조리기기, 청소기, 조명장치, 전기 차량, 드론, TV, 모니터, 이동 단말기, 웨어러블 기기, 서버 등을 포함하는 개념일 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치(300)는, 전원 입력부(310), 노이즈 필터(320), 정류부(330), dc 단 커패시터(C), 스위칭부(340), 히터(heater)(350) 및/또는 제어부(360)를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 DC 부하의 일 예인 히터를 예시로 하여 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

전원 입력부(310)는, 예를 들면, 외부로부터 직류 전원과 교류 전원 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 들어, 여기서, 외부는, 예를 들면, 전원 공급이 가능한 발전소, 태양광 모듈, 에너지 저장장치 등을 포함하는 개념일 수 있다.

전원 입력부(310)는, 예를 들면, 외부 교류 전원에 접속되는 AC 접속부(311)와, 외부 직류 전원에 접속되는 DC 접속부(312)를 구비할 수 있다. 예를 들면, AC 접속부(311)는, AC 플러그와 연결될 수 있고, DC 접속부(312)는, DC 플러그와 연결될 수 있다. 사용자는 AC 플러그 및/또는 DC 플러그를 전원 입력부(310)에 연결하여 콘센트에 꽂는 간단한 동작으로 홈 어플라이언스를 설치, 구동할 수 있다.

실시 예에 따라서는, 제조사에 의해, AC 접속부(311)와 DC 접속부(312)에 각각 AC 플러그, DC 플러그가 미리 연결될 수 있다. 바람직하게는 AC 플러그 또는 DC 플러그 중 하나가 AC 접속부(311) 또는 DC 접속부(312) 중 대응하는 접속부에 연결되어 출시될 수 있다.

이 경우에, 사용자는 AC 플러그 및/또는 DC 플러그를 콘센트에 꽂는 간단한 동작으로 홈 어플라이언스를 설치, 구동할 수 있다.

하지만, 직류는 교류와 달리 전류가 일정하게 흘러 전류의 영점이 존재하지 않고, 자연 소호가 불가능하므로, 전기 접점에서 아크(arc)가 발생될 수 있다.

특히, DC 아크방전 대응 장치가 없는 전원 플러그 오픈(Open)시 직류 부하에서 발생되는 역기전력이 플러그에 유도됨으로써 큰 아크가 발생할 수 있다.

따라서, 바람직하게는, DC 플러그가, 아크 소호 장치를 구비할 수 있다. 예를 들어, DC 플러그는, 아크 전압을 크게 증가시키는 역기전력을 제한하는 전기적 방식의 소호 장치, 자기력을 이용하는 자기적 소호 장치, 기계접점을 이용하는 소호 장치 중 하나 이상을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치(300)는, DC 플러그와 AC 플러그를 선택적으로 입력 가능하도록 구성할 수 있다. 이 경우에, DC 입력 시의 전원 플러그인 DC 플러그는 최초 연결 시의 아크 발생 및 동작 중 사용자의 실수로 인한 플러그 오픈(Open)에 따른 아크 발생을 방지하기 위하여, 아크 소호 장치를 구비할 수 있다.

한편, 전원 입력부(310)는, 예를 들면, AC 접속부(311)에 연결되는 전원 릴레이(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들면, AC 접속부(311)에 AC 플러그가 연결된 상태에서, 전원 릴레이가 턴-온 되는 경우, AC 접속부(311)를 통해 교류 전원이 입력될 수 있고, 전원 릴레이가 턴-오프 되는 경우, AC 접속부(311)를 통한 교류 전원의 입력이 차단될 수 있다.

한편, 전원 입력부(310)는, 예를 들면, DC 플러그가 연결되는 DC 접속부(312)에 접속되고, DC 접속부(312)를 통해 입력되는 직류 전원을 차단할 수 있는 DC 전원 릴레이(미도시)를 더 구비할 수도 있다.

노이즈 필터(320)는, 예를 들면, 전원 입력부(310)의 출력단에 접속될 수 있고, 전원 입력부(310)로부터 출력되는 전원에 포함된 잡음(noise) 성분을 제거할 수 있다.

노이즈 필터(320)는, 예를 들면, AC 접속부(311)를 통해 공급되는 교류 전원의 노이즈 성분을 제거하는 EMI 필터(electromagnetic interference filter)일 수 있다.

노이즈 필터(320)는, 예를 들면, 인덕터, 커패시터, 저항 소자 등을 구비할 수 있으나, 본 발명의 노이즈 필터(320)는 상기 구성으로 제한되지 않고, 전원을 필터링할 수 있는 구성을 더 포함할 수 있다.

정류부(330)는, 예를 들면, 복수의 다이오드로 구성될 수 있다. 정류부(330)는, 예를 들면, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 교류 전원 입력 시, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수 있다.

정류부(330)는, 예를 들면, AC 접속부(311)를 통하여 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.

정류부(330)는, 예를 들면, DC 접속부(312)를 통하여 직류 전류가 입력되는 경우, 직류 전원의 극성에 따른 복수의 다이오드의 동작에 따라, 항상 일정한 극성의 직류 전원을 출력할 수 있다.

이에 따라, 정류부(330)는, DC 역결선에 대한 안전장치로서 동작할 수 있어, 비숙련 사용자가 직류 전원의 극성을 어느 쪽으로 연결하더라도, 정류부(330)가 동일한 출력을 가짐으로써, 홈 어플라이언스의 안전성과 편의성을 향상시킬 수 있다.

dc 단 커패시터(C)는, 예를 들면, 정류부(330)의 출력단인 dc 단에 접속될 수 있고, 정류부(330)에서 출력되는 전원을 저장할 수 있다. 도면에서는, dc 단 커패시터(C)로 하나의 소자를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수개의 소자가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.

스위칭부(340)는, 예를 들면, 정류부(330)의 출력단인 dc 단에 접속될 수 있다. 스위칭부(340)는, 예를 들면, dc 단 커패시터(C)의 양단에 저장된 전원을 히터(350)에 전달할 수도 있고, 히터(350)에 대한 전원 전달을 차단할 수도 있다.

스위칭부(340)는, 예를 들면, 복수의 릴레이(미도시)를 구비할 수 있다.

스위칭부(340)는, 예를 들면, 복수의 릴레이 중 적어도 어느 하나를 턴-온하여, dc 단 커패시터(C)의 양단에 저장된 전원을 히터(350)에 전달할 수 있다.

한편, 스위칭부(340)는, 예를 들면, 복수의 릴레이를 모두 턴-오프하여, 히터(350)에 대한 전원 전달을 차단할 수 있다.

히터(350)는, 예를 들면, 스위칭부(340)에 접속될 수 있고, 스위칭부(340)를 통해 dc 단 커패시터(C)에 저장된 전원을 입력 받을 수 있다.

히터(350)는, 예를 들면, 전압이 인가됨에 따라 열을 발생시킬 수 있는 발열체를 구비할 수 있다. 이때, 히터(350)에 구비된 발열체는, 예를 들면, 저항체로 구성될 수 있다.

예를 들면, 히터(350)는, 세탁물 처리기기에서 세탁물의 건조, 삶기, 제습용 등으로 구비될 수 있다.

예를 들면, 히터(350)는, 냉장고에서, 제상 기능이나, 홈 바(Home Bar) 용으로 구비될 수 있다.

예를 들면, 히터(350)는, 공기조화기에서, 실외 열교환기의 결빙 기능을 위해 실외기에 설치되거나, 난방을 위한 공기의 가열을 위해 실내기에 설치될 수 있다.

한편, 히터(350)는 인가되는 전압의 크기에 따라 단위 시간당 발생되는 열의 양이 달라질 수 있다. 히터(350)의 구성 및 특성은, 공급되는 전압, 예를 들면, 상용 전원의 전압에 따라 달라질 수 있다.

입력 전압이 올라가면 동일 발열량(동일 전력량(Wattage))을 구현하기 위해서 저항 값도 상승되어야 한다.

히터(350)가 구비하는 저항체의 저항값을 조절하여, 구동 전압과 소비 전력에 맞게 최대 효율을 가지도록 설계할 수 있다.

예를 들면, 전원 입력부(310)를 통해 AC 220V 전압이 공급되는 경우, 소정 전력량이 되도록 히터(350)의 저항값이 설정될 수 있고, 전원 입력부(310)를 통해 DC 380V 전압이 공급되는 경우, 전력이 소정 전력량이 되도록 히터(350)의 저항값이 설정될 수 있다. 이때, 전력변환장치(300)는, 예를 들면, 인가되는 전원의 전압 값을 감지하기 위한 전압 검출부(미도시)를 더 구비할 수도 있다. 전압 검출부는, 예를 들면, 입력부(310)의 출력단 및/또는 dc 단 커패시터(C)의 양단에 배치될 수 있다.

한편, 본 명세서에서 교류 전압은 220V, 직류 전압은 380V가 공급되는 경우를 예로 들어 설명하나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 사용되는 전압값은 국가 또는 단체에 따라 달라질 수 있다.

제어부(360)는, 예를 들면, 전력변환장치(300)에 구비된 각 구성에 연결될 수 있다. 제어부(360)는, 예를 들면, 전원공급장치(300)에 구비된 각 구성과 상호 간에 신호를 송수신할 수 있고, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

제어부(360)는, 예를 들면, 전원 입력부(310)에 구비된 전원 릴레이의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(360)는, 예를 들면, 전원 입력부(310)를 통해 입력되는 전원에 기초하여, 전원 입력부(310)에 구비된 전원 릴레이의 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 전력변환장치(300)는, 예를 들면, 입력부(310)를 통해 입력되는 전원을 감지하는 전원 감지부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 전원 감지부는, 예를 들면, 전압 검출부를 포함할 수 있다.

예를 들면, 제어부(360)는, 전원 입력부(310)를 통해 직류 전원이 입력되는 경우, 전원 릴레이가 턴-오프 되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 전원 입력부(310)를 통해 직류 전원과 교류 전원이 모두 입력되는 경우, 제어부(360)는, 전원 릴레이가 턴-오프 되도록 제어할 수도 있다. 이를 통해, 고효율의 직류 전원을 우선적으로 사용할 수 있다.

한편, 제어부(360)는, 예를 들면, 입력되는 직류 전원에 이상이 있는 경우, 전원 릴레이가 턴-온 되도록 제어하여, 교류 전원이 입력되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, DC 배전의 계통 고장 시, 교류 전원으로 전환 가능하므로, DC 분산 전원 이상 시 교류 전원으로 전환함으로써 안정적으로 동작할 수 있다.

제어부(360)는, 예를 들면, 스위칭부(340)의 동작을 제어하여, 히터(350)의 구동을 제어할 수 있다.

제어부(360)는, 예를 들면, dc 단 커패시터(C)의 양단에 저장된 전원이 히터(350)에 전달되도록 스위칭부(340)의 동작을 제어하여, 히터(350)를 구동할 수 있다.

제어부(360)는, 예를 들면, 히터(350)에 대한 전원 전달이 차단되도록 스위칭부(340)의 동작을 제어하여, 히터(350)의 구동을 정지할 수도 있다.

제어부(360)는, 예를 들면, 스위칭부(340)에 구비된 복수의 릴레이의 동작을 제어할 수 있고, 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 간략한 내부 회로도이다. 도 3에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.

도 4를 참조하면, 스위칭부(340)는, 예를 들면, 복수의 릴레이(341, 342, 343)를 구비할 수 있다. 본 도면에서는 세 개의 릴레이(341, 342, 343)를 구비하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 두 개 또는 네 개 이상의 릴레이를 구비할 수도 있다.

스위칭부(340)에 구비된 복수의 릴레이(341, 342, 343)는, 예를 들면, 제어부(360)로부터 출력되는 제어신호에 따라 동작할 수 있다.

복수의 릴레이(341, 342, 343) 중 적어도 어느 하나가 턴-온 되는 경우, dc 단 커패시터(C)의 양단에 저장된 전원이 히터(350)에 전달될 수 있고, 히터(350)는 전달된 전원에 기초하여 구동할 수 있다.

제어부(360)는, 예를 들면, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 중 어느 하나를 전원 전달을 위한 릴레이로 결정할 수 있고, 결정된 릴레이가 턴-온 되도록 제어할 수 있다.

제어부(360)는, 예를 들면, 사용자 인터페이스(user interface)(미도시)를 통해, 히터(350)의 구동을 위한 제어 명령이 수신되는 경우, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 중 어느 하나를 전원 전달을 위한 릴레이로 결정할 수 있다.

제어부(360)는, 예를 들면, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 중 어느 하나를 전원 전달을 위한 릴레이로 결정할 수 있다. 이때, 제어부(360)는, 예를 들면, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 각각에 대응하는 플래그(flag)의 상태에 기초하여, 전원 전달을 위한 릴레이를 결정할 수 있다.

예를 들면, 제어부(360)는, 예를 들면, 히터(350)의 구동을 위한 제어 명령을 수신하는 경우, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 각각에 대한 플래그(flag)의 상태를 확인할 수 있다.

예를 들면, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 각각에 대한 플래그(flag)가 모두 OFF로 설정되어 있는 경우, 제어부(360)는 제1 릴레이(341)를 전원 전달을 위한 릴레이로 결정할 수 있다.

예를 들면, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 각각에 대한 플래그(flag) 중, 제1 릴레이(341)에 대한 플래그(flag)가 ON으로 설정되어 있고, 나머지는 OFF로 설정되어 있는 경우, 제어부(360)는 제2 릴레이(342)를 전원 전달을 위한 릴레이로 결정할 수 있다.

예를 들면, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 각각에 대한 플래그(flag) 중, 제1 및 제2 릴레이(341, 342)에 대한 플래그(flag)가 모두 ON으로 설정되어 있는 경우, 제어부(360)는 제3 릴레이(343)를 전원 전달을 위한 릴레이로 결정할 수 있다.

한편, 제어부(360)은, 예를 들면, 소정 순서에 따라 복수의 릴레이(341, 342, 343) 중 마지막 릴레이(예: 제3 릴레이(343))가 전원 전달을 위한 릴레이로 결정된 경우, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 각각에 대한 플래그(flag)를 모두 OFF로 설정할 수 있다. 이를 통해, 복수의 릴레이(341, 342, 343)가 반복하여 교대로 전원 전달을 위한 릴레이로 결정될 수 있다.

한편, 제어부(360)는, 예를 들면, 복수의 릴레이(341, 342, 343)가 모두 턴-오프 되도록 제어하여, 히터(350)의 구동을 정지할 수 있다.

예를 들면, 제어부(360)는, 사용자 인터페이스(user interface)를 통해 히터(350)의 구동 정지를 위한 제어 명령이 수신되는 경우, 복수의 릴레이(341, 342, 343)가 모두 턴-오프 되도록 제어할 수 있다.

예를 들면, 제어부(360)는, 히터(350)가 구동된 시점으로부터 소정 시간이 경과된 경우, 복수의 릴레이(341, 342, 343)가 모두 턴-오프 되도록 제어할 수 있다.

도 5는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

전력변환장치(300)는, S501 동작에서, 히터(350)의 구동을 위한 제어 명령을 수신할 수 있다. 예를 들면, 전력변환장치(300)는, 사용자 인터페이스(user interface)를 통해, 히터(350)의 구동을 위한 제어 명령을 수신할 수 있다.

전력변환장치(300)는, S502 동작에서, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 각각에 대한 플래그(flag) 중, 제1 릴레이(341)에 대한 플래그(flag)가 ON으로 설정되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.

전력변환장치(300)는, S503 동작에서, 제1 릴레이(341)에 대한 플래그(flag)가 OFF로 설정되어 있는 경우, 제1 릴레이(341)를 전원 전달을 위한 릴레이로 결정할 수 있다.

전력변환장치(300)는, S504 동작에서, 제1 릴레이(341)에 대한 플래그(flag)를 ON으로 설정할 수 있다.

전력변환장치(300)는, S505 동작에서, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 중, 전원 전달을 위한 릴레이로 결정된 릴레이를 턴-온 시켜, dc 단 커패시터(C)의 양단에 저장된 전원을 히터(350)로 전달할 수 있다.

전력변환장치(300)는, S506 동작에서, 히터(350)의 구동을 정지할 것인지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들면, 전력변환장치(300)는, 사용자 인터페이스(user interface)를 통해 히터(350)의 구동 정지를 위한 명령이 수신되는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들면, 전력변환장치(300)는, 히터(350)가 구동된 시점으로부터 소정 시간이 경과되는지 여부를 확인할 수 있다.

전력변환장치(300)는, S507 동작에서, 히터(350)의 구동을 정지할 수 있다. 예를 들면, 전력변환장치(300)는, 복수의 릴레이(341, 342, 343)를 모두 턴-온 시켜, 히터(350)에 대한 전원 공급을 차단함으로써, 히터(350)의 구동을 정지할 수 있다.

한편, 전력변환장치(300)는, S508 동작에서, 제1 릴레이(341)에 대한 플래그(flag)가 ON로 설정되어 있는 경우, 소정 순서에 따라, 복수의 릴레이(341, 342, 343) 각각에 대한 플래그(flag) 중, 제2 릴레이(342)에 대한 플래그(flag)가 ON으로 설정되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.

전력변환장치(300)는, S509 동작에서, 제2 릴레이(342)에 대한 플래그(flag)가 OFF로 설정되어 있는 경우, 제2 릴레이(342)를 전원 전달을 위한 릴레이로 결정할 수 있다.

전력변환장치(300)는, S510 동작에서, 제2 릴레이(342)에 대한 플래그(flag)를 ON으로 설정할 수 있다.

한편, 전력변환장치(300)는, S511 동작에서, 제1 및 제2 릴레이(341, 342)에 대한 플래그(flag)가 모두 ON로 설정되어 있는 경우, 소정 순서에 따라, 제3 릴레이(343)를 전원 전달을 위한 릴레이로 결정할 수 있다.

전력변환장치(300)는, S512 동작에서, 소정 순서에 따라 복수의 릴레이(341, 342, 343) 중 마지막 릴레이인 제3 릴레이(343)가 전원 전달을 위한 릴레이로 결정됨에 따라, 제1 및 제2 릴레이(341, 342)에 대한 플래그(flag)를 모두 OFF로 설정할 수 있다.

이를 통해, 이후 히터(350)의 구동을 위한 제어 명령이 수신되는 경우, 소정 순서에 따라, 제1 릴레이(341)가 전원 전달을 위한 릴레이로 다시 결정될 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, DC 용 릴레이의 소손을 방지할 수 있고 수명을 연장할 수 있어, 히터(350) 및 홈 어플라이언스에 대한 안정성과 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 6은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 어플라이언스의 일 예인 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.

도 6을 참조하면, 세탁물 처리기기(100a)는, 예를 들면, 제어부(210)의 제어 동작에 의해, 구동부(220)가 제어될 수 있고, 구동부(220)는 모터(230)를 구동할 수 있다. 이에 따라, 세탁조(122)는 모터(230)에 의해 회전할 수 있다.

제어부(210)는, 예를 들면, 조작키(1017)로부터 동작 신호를 입력받아 동작할 수 있다. 이에 따라, 세탁, 헹굼, 탈수 행정이 수행될 수 있다.

또한, 제어부(210)는, 예를 들면, 디스플레이(18)를 제어하여, 세탁 코스, 세탁 시간, 탈수 시간, 헹굼 시간 등, 또는 현재 동작 상태 등을 표시하도록 제어할 수 있다.

한편, 제어부(210)는, 예를 들면, 구동부(220)를 제어하여, 구동부(220)는, 모터(230)를 동작시키도록 제어할 수 있다. 이때, 모터(230) 내부 또는 외부에는, 모터의 회전자 위치를 감지하기 위한, 위치 감지부가 구비되지 않을 수 있다. 즉, 구동부(220)는, 센서리스(sensorless) 방식에 의해 모터(230)를 제어할 수 있다.

구동부(220)는, 예를 들면, 모터(230)를 구동시키기 위한 구성으로, 인버터(미도시), 인버터 제어부(미도시), 모터(230)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력전류 검출부(미도시), 모터(230)에 인가되는 출력 전압을 검출하는 출력전압 검출부(미도시) 등을 구비할 수 있다.

예를 들면, 구동부(220) 내의 인버터 제어부는, 출력 전류(idc) 및 출력 전압(vo)에 기초하여, 모터(230)의 회전자 위치를 판단할 수 있고, 회전자 위치에 기초하여, 모터(230)가 회전하도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 인버터 제어부가, 출력 전류(idc) 및 출력 전압(vo)에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호를 생성하여, 인버터로 출력하는 경우, 인버터는 고속 스위칭 동작을 하여, 소정 주파수의 교류 전원을 모터(230)에 공급할 수 있다. 또한, 모터(230)는, 예를 들면, 소정 주파수의 교류 전원에 의해, 회전할 수 있다.

한편, 제어부(210)는, 예를 들면, 모터(230)에 흐르는 출력 전류 등에 기초하여, 포량을 감지할 수 있다. 예를 들면, 세탁조(122)가 회전하는 동안, 모터(230)의 전류값에 기초하여 포량을 감지할 수 있다.

제어부(210)는, 예를 들면, 포량 감지 시, 모터 정렬 구간에서 측정된 모터의 고정자 저항과 인덕턴스 값을 이용하여, 포량을 정확히 감지할 수 있다.

한편, 제어부(210)는, 예를 들면, 세탁조(122)의 편심량, 즉 세탁조(122)의 언밸런스(unbalance; UB)를 감지할 수도 있다. 이러한 편심량 감지는, 모터(230)에 흐르는 출력 전류(idc)의 리플 성분 또는 세탁조(122)의 회전 속도 변화량에 기초하여, 수행될 수 있다.

특히, 제어부(210)는, 예를 들면, 포량 감지 시, 모터 정렬 구간에서 측정된 모터의 고정자 저항과 인덕턴스 값을 이용하여, 편심량을 정확히 감지할 수 있다.

도 7은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 어플라이언스의 다른 예인 공기조화기의 실외기와 실내기의 개략도이다.

도 7을 참조하면, 공기조화기(100b)는, 실외기(21b) 및 실내기(31b)를 포함할 수 있다.

실외기(21b)는, 예를 들면, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102b), 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102bb), 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104b), 실외 열교환기(104b)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105ab)과 실외팬(105ab)을 회전시키는 전동기(105bb)로 이루어진 실외 송풍기(105b), 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106b), 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110b), 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103b) 등을 포함할 수 있다.

실내기(31b)는, 예를 들면, 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(109b), 실내측 열교환기(109b)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109ab)과 실내팬(109ab)을 회전시키는 전동기(109bb)로 이루어진 실내 송풍기(109b) 등을 포함할 수 있다.

실내기(31b)에는, 예를 들면, 적어도 하나의 실내측 열교환기(109b)가 설치될 수 있다. 압축기(102b)는, 예를 들면, 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.

또한, 공기조화기(100b)는, 예를 들면, 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

300: 전력변환장치
310: 전원 입력부
311: AC 접속부
312: DC 접속부
320: 노이즈 필터
330: 정류부
340: 스위칭부
350: 히터
360: 제어부
C: dc 단 커패시터

Claims (10)

1. 외부 전원으로부터 직류 전원 및 교류 전원 중 어느 하나를 수신하는 전원 입력부;
   복수의 다이오드를 구비하고, 상기 전원 입력부에 접속되는 정류부;
   상기 정류부의 출력단인 dc 단에 접속되는 dc 단 커패시터;
   복수의 릴레이를 구비하고, 상기 dc 단에 접속되는 스위칭부;
   상기 스위칭부에 접속되고, 상기 복수의 릴레이의 동작에 따라 구동되는 히터(heater); 및
   제어부를 포함하고,
   상기 히터의 구동을 개시하는 명령이 수신되는 경우, 상기 복수의 릴레이에 대한 플래그(flag)를 확인하고,
   상기 복수의 릴레이 중, 상기 플래그(flag)가 OFF로 설정되어 있는 제1 릴레이가 턴-온 되도록 제어하고,
   상기 제1 릴레이를 제외한 나머지 릴레이 중, 상기 플래그(flag)가 OFF로 설정되어 있는 릴레이가 적어도 하나 존재하는 경우, 상기 제1 릴레이에 대한 플래그(flag)를 ON으로 변경하고,
   상기 제1 릴레이를 제외한 나머지 릴레이에 대한 플래그(flag)가 모두 ON으로 설정되어 있는 경우, 상기 복수의 릴레이에 대한 플래그(flag)를 모두 OFF로 변경하고,
   상기 히터의 구동을 종료하는 명령이 수신되는 경우, 상기 제1 릴레이가 턴-오프 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 전원 입력부는,
   상기 교류 전원이 입력되는 AC 접속부;
   상기 직류 전원이 입력되는 DC 접속부; 및
   상기 AC 접속부와 상기 정류부 사이에 접속되는 전원 릴레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 전원 입력부를 통해 입력되는 전원을 감지하는 전원 감지부를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 전원 감지부를 통해, 상기 교류 전원 및 상기 직류 전원의 입력이 모두 감지되는 경우, 상기 전원 릴레이가 턴-오프 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
10. 제1항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항의 전력변환장치를 구비하는 홈 어플라이언스.

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