KR102201561B1 - 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기 - Google Patents

전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기 Download PDF

Info

Publication number
KR102201561B1
KR102201561B1 KR1020190014772A KR20190014772A KR102201561B1 KR 102201561 B1 KR102201561 B1 KR 102201561B1 KR 1020190014772 A KR1020190014772 A KR 1020190014772A KR 20190014772 A KR20190014772 A KR 20190014772A KR 102201561 B1 KR102201561 B1 KR 102201561B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capacitor
power
unit
conversion device
power conversion
Prior art date
Application number
KR1020190014772A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200097427A (ko
Inventor
이원우
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020190014772A priority Critical patent/KR102201561B1/ko
Publication of KR20200097427A publication Critical patent/KR20200097427A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102201561B1 publication Critical patent/KR102201561B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • 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
    • F25B49/022—Compressor 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • 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

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, 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 3상의 입력 교류 전원을 정류하는 정류부, 정류부의 출력단에 접속되는 제1 커패시터, 력 교류 전원의 중성선에 일단이 접속되는 N상 연결 소자, N상 연결 소자의 타단과 접지단 사이에 접속되는 제2 커패시터, 제1 커패시터 및 제2 커패시터 사이에 접속되고, 양단에 인가되는 전압에 따라 동작하는 과전압 차단부를 포함하고, 정류부에 구비된, 복수의 스위칭 소자 중 하암 스위칭 소자들은 접지단에 접속될 수 있다. 이에 따라, 전력변환장치에 구비된 구성들의 접지단을 일원화하여 서로 다른 전압을 생성할 수 있고, 복수의 커패시터 사이에 과전압 차단부를 배치함으로써, 용량이 큰 커패시터를 이용하여 용량이 작은 커패시터에 과전압이 인가되는 것을 방지할 수 있다. 그 외에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기{POWER CONVERTING APPARATUS AND AIR CONDITIONER INCLUDING THE SAME}
본 발명은, 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 용량이 서로 다른 커패시터를 이용하여 과전압으로부터 회로 소자들이나 시스템의 손상을 방지하는 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.
공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.
공기조화기는, 수동 소자인 다이오드를 이용하여, 입력되는 3상 교류 전원을 정류하고, 정류된 전원을 이용하여, 인버터를 통해, 모터를 구동한다. 한편, 공기조화기는 경우에 따라 복수의 모터를 구동할 필요가 있고, 이러한 경우, 모터에 연결되는 부하에 따라, 각각의 모터의 구동에 필요한 전압이 상이할 수 있다. 예를 들면, 실외기에 구비된, 압축기에 연결된 모터의 구동을 위해서는 540V의 전압이 필요하고, 팬에 연결된 모터의 구동을 위해서는 310V가 필요할 수 있다. 이를 위해, 일반적인 공기조화기는, 압축기에 연결된 모터의 구동을 위한 전력변환장치와, 팬에 연결된 모터의 구동을 위한 전력변환장치를 별도로 구비한다. 여기서, 전력변환장치는, 입력 전원의 레벨을 변환하거나, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하거나, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 장치를 의미한다.
한편, 전력변환장치들이 별도로 구비되면, 전력변환장치들 각각의 접지단이 상이할 수 있다. 이 경우, 전압 값, 전류 값 등 접지단을 기준으로 검출되는 값들에 기초하여, 공기조화기에 구비된 구성을 제어하는 제어 회로(예: 마이컴) 역시 전력변환장치들 각각에 대하여 구비될 필요가 있다.
또한, 전력변환장치에 유입되는 과전압으로부터 회로 소자들이나 시스템의 손상을 방지하기 위한 다양한 방안이 제안되고 있다. 예를 들면, 종래기술 1(한국 공개특허 특1997-0055227호)는, 공급되는 전원의 전압을 감지하고, 공급 전원의 전압 값과 기 설정된 전압 값을 비교하는 등의 동작을 통해 회로 소자의 손상을 방지할 수 있는 구성에 대해서 개시하고 있다. 그러나 종래기술 1과 같은 종래 방안들의 경우, 그 구현이 복잡하고, 비용이 고가인 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 전력변환장치에 구비된 구성들의 접지단을 일원화하여 하나의 전력변환장치를 통해 서로 다른 전압을 생성할 수 있고, 전력변환장치에 유입되는 과전압으로부터 회로 소자들이나 시스템의 손상을 방지할 수 있는 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 3상 교류 전원의 중성선에 연결되는 일방향 도통 소자, 3상 교류 전원의 3상에 연결되는 정류부, 일방향 도통 소자와 정류부에 각각 연결되는 복수의 커패시터 및 복수의 커패시터 사이에 연결되는 과전압 차단부를 포함하고, 전력변환장치에 구비된 구성들을 동일한 접지단에 접속시킴으로써 서로 다른 전압을 생성하고, 용량이 상이한 복수의 커패시터를 과전압 차단부로 연결함으로써 과전압으로부터 회로 소자들이나 시스템의 손상을 방지하는 회로 구성을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력변환장치는, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 3상의 입력 교류 전원을 정류하는 정류부, 정류부의 출력단에 접속되는 제1 커패시터, 입력 교류 전원의 중성선에 일단이 접속되는 N상 연결 소자, N상 연결 소자의 타단과 접지단 사이에 접속되는 제2 커패시터, 제1 커패시터 및 제2 커패시터 사이에 접속되고, 양단에 인가되는 전압에 따라 동작하는 과전압 차단부를 포함하고, 정류부에 구비된, 복수의 스위칭 소자 중 하암 스위칭 소자들은 접지단에 접속될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기는, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 3상의 입력 교류 전원을 정류하는 정류부, 정류부의 출력단에 접속되는 제1 커패시터, 입력 교류 전원의 중성선에 일단이 접속되는 N상 연결 소자, N상 연결 소자의 타단과 접지단 사이에 접속되는 제2 커패시터, 제1 커패시터 및 제2 커패시터 사이에 접속되고, 양단에 인가되는 전압에 따라 동작하는 과전압 차단부를 포함하고, 정류부에 구비된, 복수의 스위칭 소자 중 하암 스위칭 소자들은 접지단에 접속되는 전력변환장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력변환장치는, 전력변환장치에 구비된 구성들의 접지단을 일원화함으로써, 서로 다른 전압을 생성하는데 필요한 제어 회로의 개수를 줄일 수 있고, 간단한 회로 소자의 추가를 통해 과전압의 유입으로부터 회로 소자들이나 시스템의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력변환장치는, 과전압이 유입되는 경우에도 전원을 차단하지 않으므로, 공기조화기가 지속적으로 동작할 수 있어, 안정적인 운전이 가능하다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력변환장치는, 제어 회로 및 과전압 차단 회로의 구현을 위한 회로 소자들의 사용을 줄일 수 있어, 그 구현이 용이하고, 비용이 저렴하다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력변환장치는, 3상 교류 전원의 3상 및 중성점을 모두 이용하므로, 3상 중 어느 하나의 상에만 전류가 많이 흐르는 전류 불균형 현상을 방지할 수 있어, 과전압의 유입에 따른 회로 소자의 손상 뿐만 아니라, 전류 불균형 현상에 따른 회로 소자의 손상도 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기조화기의 구성의 예시를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기조화기에 구비되는 전력변환장치의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기조화기에 구비되는 전력변환장치의 회로도이다.
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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기조화기의 구성의 예시를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)는, 실내기(31), 실내기(31)에 연결되는 실외기(21)를 포함할 수 있다.
실내기(31)는, 예를 들면, 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(31)를 예시한다.
한편, 공기조화기(100)는, 예를 들면, 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기(31) 및 실외기(21)의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.
실외기(21)는, 예를 들면, 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 포함할 수 있다. 또한, 실외기(21)는, 예를 들면, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함할 수 있다.
실외기(21)는, 예를 들면, 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31)로 냉매를 공급할 수 있다. 실외기(21)는, 예를 들면, 원격제어기(미도시) 또는 실내기(31)의 요구(demand)에 의해 구동될 수 있다. 이때, 구동되는 실내기(31)에 대응하여 냉/난방 용량이 가변됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변되는 것도 가능하다.
이때, 실외기(21)는, 연결된 실내기(31)로 압축된 냉매를 공급할 수 있다.
실내기(31)는, 예를 들면, 실외기(21)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출할 수 있다. 실내기(31)는, 예를 들면, 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
이때, 실외기(21) 및 실내기(31)는, 예를 들면, 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하며, 실외기 및 실내기는 원격제어기(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되어 원격제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수도 있다.
리모컨(미도시)는, 예를 들면, 실내기(31)에 연결되어, 실내기(31)로 사용자의 제어명령을 전달하고, 실내기(31)의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기(31)와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 실외기와 실내기의 개략도이다. 도 1에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)는, 크게 실내기(31)와 실외기(21)로 구분될 수 있다.
실외기(21)는, 예를 들면, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102b)와, 압축기(102b)를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외측 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함할 수 있다.
실내기(31)는, 예를 들면, 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함할 수 있다.
실내측 열교환기(108)는, 예를 들면, 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는, 예를 들면, 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 공기조화기(100)는, 예를 들면, 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기조화기에 구비되는 전력변환장치의 회로도이다.
도 3a를 참조하면, 전력변환장치(300)는, 예를 들면, 정류부(310), 정류부(310)의 출력단에 접속되는 제1 커패시터(C1), 3상 교류 전원의 중성선(N)에 접속되는 일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00001
), 일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00002
)와 접지단 사이에 접속되는 제2 커패시터(C2), 및 과전압 차단부(320)를 포함할 수 있다.
정류부(310)는, 예를 들면, 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들면, 정류부(310)는, 입력된 3상 교류 전원(210a, 210b, 210c)을 정류하여, 직류 전원을 출력할 수 있다.
정류부(310)는, 예를 들면, 3상 브릿지 다이오드를 구비할 수 있다. 예를 들면, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자(D1, D2, D3) 및 하암 다이오드 소자(D4, D5, D6)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상, 하암 다이오드 소자가 서로 병렬(D1&D4, D2&D5, D3&D6)로 연결되는 것을 예시한다. 한편, 하암 다이오드 소자(D4, D5, D6)는 접지단에 접속될 수 있다.
한편, 정류부(310)는, 예를 들면, 스위칭 소자를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라, 교류 전원을 정류할 수도 있다.
제1 커패시터(C1)는, 예를 들면, 정류부(310)의 출력단에 접속될 수 있고, 정류부(310)로부터의 전압을 저장할 수 있다. 한편, 제1 커패시터(C1)는, 예를 들면, 접지단에 접속될 수 있다. 도면에서는, 제1 커패시터(C1)로 하나의 소자를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 소자가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00003
)는, 예를 들면, 3상 교류 전원의 중성선(N) 및 제2 커패시터 사이에 접속될 수 있다.
일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00004
)는, 예를 들면, 다이오드 소자를 포함할 수 있다. 이때, 일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00005
)는, 애노드가 3상 교류 전원의 중성선(N)에 접속되고, 캐소드가 제2 커패시터에 접속되는 다이오드 소자를 포함할 수 있다. 한편, 일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00006
)는, 예를 들면, 스위칭 소자를 포함할 수도 있다.
제2 커패시터(C2)는, 예를 들면, 일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00007
)와 접지단 사이에 접속될 수 있고, 일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00008
)에 흐르는 전류의 변화에 기초하여, 맥동 전압을 저장할 수 있다. 도면에서는, 제2 커패시터(C2)로 하나의 소자를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 소자가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시간의 변화에 따라, 3상 교류 전원(210a, 210b, 210c)의 각 상의 상전압이 변경될 수 있다. 이때, 전력변환장치(300)에 구비된, 3상 교류 전원의 각 상의 상전압 차이에 따라, 정류부(310)에 구비된, 상암 다이오드 소자(D1, D2, D3) 중 하나와 하암 다이오드 소자(D4, D5, D6) 중 하나에 전류가 흐를 수 있다. 한편, 3상 교류 전원의 각 상의 상전압 차이에 따라, 일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00009
)에도 전류가 흐를 수 있다.
과전압 차단부(320)는, 예를 들면, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2) 사이에 접속될 수 있다. 이때, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)의 용량은 상이할 수 있다. 예를 들면, 제2 커패시터(C2)의 용량은 제1 커패시터(C1)의 용량보다 더 클 수 있다.
과전압 차단부(320)는, 예를 들면, 일정 크기 이상의 전압이 과전압 차단부(320)의 양단에 인가되는 경우에 동작하는 적어도 하나의 소자를 구비할 수 있다. 여기서, 일정 크기의 전압은, 예를 들면, 전력변환장치에 구비된 소자들의 정격 전류, 정격 전압 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.
예를 들면, 제1 커패시터(C1) 및 제1 커패시터(C1)에 연결된 회로 소자들의 손상을 야기할 수 있는 보호 전압 값 이상의 과전압이 정류부(310)에서 출력되어, 일정 크기 이상의 전압이 과전압 차단부(320)의 양단에 인가되는 경우, 과전압 차단부(320)에 구비된 소자들이 동작할 수 있고, 과전압 차단부(320)를 통해 전류가 제1 커패시터(C1)에서 제2 커패시터(C2)로 흐를 수 있다. 이를 통해, 과전압 차단부(320)는 제1 커패시터(C1)의 양단에 인가되는 전압을 보호 전압 값 미만으로 제한할 수 있다. 본 발명에서는 1200 V를 제1 커패시터(C1) 및 제1 커패시터(C1)에 연결된 회로 소자들의 보호 전압 값의 일 예로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
과전압 차단부(320)는, 예를 들면, TVS 다이오드(Transient-voltage-suppression diode), 애벌란시 다이오드(Avalanche diode), 바리스터(Variable resistor; varistor) 등을 포함할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 과전압 차단부(320)는, 예를 들면, 바리스터(321)를 포함할 수 있고, 다이오드 소자(Ds)를 더 포함할 수도 있다.
과전압 차단부(320)는, 예를 들면, 애노드가 제1 커패시터(C1)에 접속되고, 캐소드가 바리스터(321)에 접속되는 다이오드 소자(Ds)를 포함할 수 있다. 한편, 다이오드 소자(Ds)는. 예를 들면, 애노드가 바리스터(321)에 접속되고, 캐소드가 제1 커패시터(C1)에 접속될 수도 있다.
바리스터(321)는, 예를 들면, 제한형(limiting type)의 순간 과전압(surge) 보호 회로 소자로서, 전압에 대한 전류의 특성이 비선형으로 나타나는 소자일 수 있다. 즉, 바리스터(321)의 양단 전압이 소정 전압 값 이상이면, 임피던스가 급격하게 저감되며 많은 전류를 흘려 양단 전압을 일정 전압 값 이하로 클램핑할 수 있다.
본 발명에서는 과전압 차단부(320)가 노멀 전압(normal voltage)이 470 V인 471 사양의 바리스터를 구비하는 것으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전원이 불안정한 지역의 특성을 고려하여, 노멀 전압이 560 V인 561 사양의 바리스터, 노멀 전압이 620 V인 621 사양의 바리스터 등이 사용될 수도 있다. 여기서, 노멀 전압은, 예를 들면, 1 mA의 전류를 인가할 때의 바리스터 양단에 인가되는 전압으로 정의될 수 있고, 외부 전압에 의해 바리스터가 절연체에서 도체로 작동하는 최소 전압을 의미할 수 있다.
예를 들면, 제1 커패시터(C1)의 양단에 540 V, 제2 커패시터(C2)의 양단에 310 V가 인가되어, 과전압 차단부(320)의 양단에 230 V가 인가되는 경우, 과전압 차단부(320)에 구비된 소자들이 동작하지 않아, 과전압 차단부(320)를 통해 전류가 흐르지 않을 수 있다.
한편, 예를 들면, 3상 교류 전원(210a, 210b, 210c)을 통해 과전압이 유입됨에 따라, 제1 커패시터(C1)의 양단에 보호 전압 값 이상인 1200 V가 인가되고, 제2 커패시터(C2)의 양단에 310 V가 인가되어, 과전압 차단부(320)의 양단에 890 V가 인가되는 경우, 과전압 차단부(320)에 구비된 소자들이 동작하여, 과전압 차단부(320)를 통해 전류가 제1 커패시터(C1)에서 제2 커패시터(C2)로 흐를 수 있다. 이 경우, 471 사양의 바리스터(321)에 775 V, 제2 커패시터(C2)에 310 V가 인가될 수 있어, 결과적으로 제1 커패시터(C1)의 양단에는 보호 전압 값 미만인 1085 V가 인가될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력변환장치(300)는, 공기조화기에 구비된 구성들의 접지단을 일원화함으로써, 서로 다른 전압을 생성할 수 있다. 또한, 동일한 접지단에 연결되고, 용량이 상이한 복수의 커패시터 사이에 과전압 차단부(320)를 배치함으로써, 고사양의 바리스터 등을 3상 교류 전원(210a, 210b, 210c) 및 정류부(310) 사이에 각각 추가하거나, 복수의 커패시터(C1, C2)의 양단에 각각 추가하는 것에 비해, 회로 소자들이나 시스템의 손상을 저렴하게 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기조화기에 구비되는 전력변환장치의 회로도이다. 도 3a 및 3b에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 전력변환장치(300)는, 예를 들면, 정류부(310), 정류부(310)의 출력단에 접속되는 제1 커패시터(C1), 3상 교류 전원의 중성선(N)에 접속되는 일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00010
), 일방향 도통 소자(
Figure 112019013325389-pat00011
)와 접지단 사이에 접속되는 제2 커패시터(C2), 및 과전압 차단부(320)를 포함할 수 있고, 제1 커패시터(C1)와 제1 모터(250a) 사이에 접속되는 제1 모터구동부(420a), 제2 커패시터(C2) 양단에 접속되는 보조 전원부(430), 및/또는 제2 모터(250b)에 접속되는 제2 모터구동부(420b)를 더 포함할 수 있다.
제1 모터구동부(420a)는, 예를 들면, 제1 커패시터 양단의 전압을 이용하여 제1 모터(250a)의 구동을 위한 교류 전원을 출력할 수 있다. 제1 모터구동부(420a)는, 예를 들면, 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터(미도시) 및 인버터에 구비된 스위칭 소자들의 스위칭을 제어하는 제어 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 한편, 제1 모터구동부(420a)는, 예를 들면, 지능형 전력 모듈(Intelligent Power Module, IPM)을 포함할 수도 있다. 여기서, IPM은, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor, IGBT) 및 IGBT의 구동을 위한 제어 회로를 단일 패키지에 내장하여 모듈화한 회로 소자를 의미할 수 있다.
보조 전원부(430)는, 예를 들면, 제2 커패시터(C2) 양단의 전압을 이용하여, 직류 전원을 출력할 수 있다. 예를 들면, 보조 전원부(430)는, 제2 커패시터(C2) 양단의 전압을 강압할 수 있고, 강압된 전압을 출력할 수 있다. 보조 전원부(430)는, 예를 들면, SMPS(Switching Mode Power Supply)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 보조 전원부(430)는, 공기조화기(100)에 구비된, 회로 소자들에서 요구되는 다양한 크기의 전압(예: 5V, 7.5V, 10V, 15V 등)을 출력할 수 있다.
제2 모터구동부(420b)는, 예를 들면, 제2 모터(250b)의 구동을 위한 교류 전원을 출력할 수 있다. 제2 모터구동부(420b)는, 예를 들면, 제2 커패시터(C2) 양단에 접속될 수 있다. 제2 모터구동부(420b)는, 예를 들면, 제2 커패시터(C2) 양단의 전압을 변환할 수 있고, 변환된 교류 전원을 출력할 수 있다. 제2 모터구동부(420b)는, 예를 들면, 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터(미도시) 및 인버터에 구비된 스위칭 소자들의 스위칭을 제어하는 제어 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 한편, 제2 모터구동부(420b)는, 예를 들면, 지능형 전력 모듈(IPM)을 포함할 수도 있다.
한편, 제1 및 제2 모터 구동부(320a, 320b)와 보조 전원부(430)는, 예를 들면, 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)가 접속된 접지단에 접속될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력변환장치(300)는, 공기조화기(100)에 구비된, 모터(250a, 250b)의 구동에 필요한 구성들의 접지단을 일원화할 수 있다. 이를 통해, 접지단을 기준으로 검출되는 값들에 기초하여 각 구성들을 제어할 수 있는, 제어 회로를 하나만 구비하더라도, 모터(250a, 250b)의 구동에 필요한 구성들을 모두 제어할 수 있고, 용량이 상이한 복수의 커패시터(C1, C2)가 동일한 접지단에 접속되고, 복수의 커패시터(C1, C2) 사이에 과전압 차단부(320)가 연결될 수 있어, 과전압으로부터 회로 소자들이나 시스템의 손상을 방지할 수 있다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 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 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 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
210a, 210b, 210c: 3상 교류 전원
310: 정류부
320: 과전압 차단부
Figure 112019013325389-pat00012
: 일방향 도통 소자
C1: 제1 커패시터
C2: 제2 커패시터

Claims (10)

  1. 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 3상의 입력 교류 전원을 정류하는 정류부;
    상기 정류부의 출력단에 접속되는 제1 커패시터;
    상기 입력 교류 전원의 중성선에 애노드가 접속되는 제1 다이오드 소자;
    상기 제1 다이오드 소자의 캐소드와 접지단 사이에 접속되는 제2 커패시터;
    상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터 사이에 접속되고, 양단에 인가되는 전압에 따라 동작하는 과전압 차단부를 포함하고,
    상기 정류부에 구비된, 상기 복수의 스위칭 소자 중 하암 스위칭 소자들은 상기 접지단에 접속되고,
    상기 과전압 차단부는,
    상기 제1 커패시터에 애노드가 연결되는 제2 다이오드 소자; 및
    상기 제2 다이오드 소자의 캐소드 및 상기 제2 커패시터 사이에 접속되는 바리스터(varistor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 과전압 차단부는,
    상기 양단에 인가되는 전압이 소정 전압 값 이상인 경우, 상기 제1 커패시터에서 상기 제2 커패시터로 전류가 흐르도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 커패시터의 용량이 상기 제1 커패시터의 용량보다 큰 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커패시터 양단의 전압을 이용하여, 교류 전원을 출력하는 제1 모터 구동부; 및
    상기 제2 커패시터 양단의 전압을 이용하여, 교류 전원을 출력하는 제2 모터 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 모터 구동부 및 상기 제2 모터 구동부는, 지능형 전력 모듈(Intelligent Power Module)을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 커패시터 양단의 전압을 강압하여 출력하는 보조 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보조 전원부는, SMPS(Switching Mode Power Supply)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  10. 제1항, 제3항, 제4항, 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항의 전력변환장치를 구비하는 공기조화기.
KR1020190014772A 2019-02-08 2019-02-08 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기 KR102201561B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190014772A KR102201561B1 (ko) 2019-02-08 2019-02-08 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190014772A KR102201561B1 (ko) 2019-02-08 2019-02-08 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200097427A KR20200097427A (ko) 2020-08-19
KR102201561B1 true KR102201561B1 (ko) 2021-01-11

Family

ID=72265562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190014772A KR102201561B1 (ko) 2019-02-08 2019-02-08 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102201561B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011024321A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Daikin Industries Ltd 電力変換回路
JP2012165509A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Panasonic Corp 電力供給装置の突入電流防止回路

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101911263B1 (ko) * 2017-02-08 2018-10-24 엘지전자 주식회사 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011024321A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Daikin Industries Ltd 電力変換回路
JP2012165509A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Panasonic Corp 電力供給装置の突入電流防止回路

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200097427A (ko) 2020-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8169180B2 (en) Motor controller of air conditioner
KR102436704B1 (ko) 팬 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기
US11923797B2 (en) Motor driving device and air conditioner including the same
KR102201561B1 (ko) 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR102114308B1 (ko) 공기조화기
KR102178489B1 (ko) 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR102135083B1 (ko) 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR102265320B1 (ko) 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스
KR102206469B1 (ko) 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스
KR20200058825A (ko) 공기조화기
KR102206470B1 (ko) 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스
KR20190096725A (ko) 압축기 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR101965180B1 (ko) 공기조화기
KR102110536B1 (ko) 압축기 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR102135085B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR102145893B1 (ko) 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스
KR102201291B1 (ko) 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR102011830B1 (ko) 압축기 구동 장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR102192789B1 (ko) 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR102455073B1 (ko) 직류 링크 전압의 조절이 가능한 정류 장치
KR102014143B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스
KR20190075723A (ko) 전력 스위칭 소자의 동작 차단 회로
KR102167329B1 (ko) 공기조화기 및 그 제어방법
KR102260614B1 (ko) 공기조화기
KR20210088346A (ko) 전동기 제어 장치 및 제어 방법, 이를 이용한 공기조화기

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant