KR102206469B1

KR102206469B1 - 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스

Info

Publication number: KR102206469B1
Application number: KR1020190040961A
Authority: KR
Inventors: 김연중; 권민재; 박귀근; 이원우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2021-01-21
Also published as: KR20200118688A

Abstract

본 발명은, 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 전력변환장치는, 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 정류부, 상용 교류 전원과 정류부 사이에 접속되어, 상용 교류 전원으로부터 공급되는 전원을 정류부에 전달하는 전원 공급부, 전원 공급부에 병렬 연결되는 입력 커패시터, 정류부의 출력단에 접속되는 dc 단 커패시터 및 dc 단 커패시터에 인가되는 전압에 기초하여, 전원 공급부를 통한 전원 공급을 차단할 것인지 여부를 결정하고, 결정에 따라, 전원 공급부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전원 공급부를 통한 전원 공급이 차단되더라도, 입력 커패시터를 통해 홈 어플라이언스에 전원이 공급되므로, 홈 어플라이언스의 동작을 정지하지 않고, 과전압의 유입으로부터 회로 소자들을 보호할 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 과전압의 유입으로부터 회로 소자들의 손상을 방지할 수 있는 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.

홈 어플라이언스(home appliance)는 사용자 편의를 위해 사용되는 기기이다. 또한, 가정이나 사무실 등의 소정 공간에서 사용되는 공기조화기, 세탁기, 냉장고 등 홈 어플라이언스들은 각각 사용자의 조작에 따라 고유한 기능과 동작을 수행한다.

일반적으로, 홈 어플라이언스와 같은 전자 기기는, 상용 전원에 연결되어, 교류 전원을 직류 전원으로 정류하고, 정류된 직류 전원을 이용하여 동작한다.

한편, 전자 기기의 정격 전압보다 높은 과전압이 상용 전원으로부터 유입되는 경우, 전자 기기의 소자들이나 시스템의 손상이 야기될 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위한 방안이 요구된다.

종래에는, 종래기술 1(한국공개특허 제1997-0055227호)와 같이, 상용 전원으로부터 공급되는 전원의 전압을 감지하여 과전압이 유입되는지 여부를 판단하고, 과전압이 유입되는 경우 상용 전원으로부터의 전원 공급을 차단함으로써, 전자 기기의 소자들이나 시스템의 손상을 방지하였다.

그러나 상용 전원이 안정적으로 공급되지 않는 환경, 예를 들면, 상용 전원의 표준 전압 보다 높은 전압의 전원이 지속적으로 공급되거나, 전압 변동이 큰 전원이 공급되는 환경에서는, 잦은 전원 차단으로 인해 홈 어플라이언스가 원활히 동작하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 종래의 경우, 상용 전원으로부터 공급되는 전원의 전압을 감지하는 감지 수단을 더 구비해야 하나, 그 구현이 복잡하고, 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 불안정한 전원이 공급되는 환경에서, 홈 어플라이언스에 대한 전원 공급을 차단하지 않고, 과전압의 유입으로부터 회로 소자 및 전자 기기를 보호할 수 있는 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 전력변환장치는, 상용 교류 전원으로부터 공급되는 전원을 정류부로 전달하는 전원 공급부와, 전원 공급부에 병렬 연결되는 입력 커패시터를 구비하여, 전원 공급부를 통한 전원 공급이 차단되는 경우, 입력 커패시터를 통해 전원이 정류부로 공급되도록 동작할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 전력변환장치는, 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 정류부, 상용 교류 전원과 정류부 사이에 접속되어, 상용 교류 전원으로부터 공급되는 전원을 정류부에 전달하는 전원 공급부, 전원 공급부에 병렬 연결되는 입력 커패시터, 정류부의 출력단에 접속되는 dc 단 커패시터 및 dc 단 커패시터에 인가되는 전압에 기초하여, 전원 공급부를 통한 전원 공급을 차단할 것인지 여부를 결정하고, 결정에 따라, 전원 공급부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 홈 어플라이언스는, 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 정류부, 상용 교류 전원과 정류부 사이에 접속되어, 상용 교류 전원으로부터 공급되는 전원을 정류부에 전달하는 전원 공급부, 전원 공급부에 병렬 연결되는 입력 커패시터, 정류부의 출력단에 접속되는 dc 단 커패시터 및 dc 단 커패시터에 인가되는 전압에 기초하여, 전원 공급부를 통한 전원 공급을 차단할 것인지 여부를 결정하고, 결정에 따라, 전원 공급부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 전력변환장치를 구비할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전원 공급부를 통한 전원 공급이 차단되더라도, 입력 커패시터를 통해 홈 어플라이언스에 전원이 공급되므로, 홈 어플라이언스의 동작을 정지하지 않고, 과전압의 유입으로부터 회로 소자들을 보호할 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 불안정한 전원이 공급되는 환경에도 불구하고, 홈 어플라이언스의 안정적인 운전이 가능하여. 사용자에게 편의성을 제공하고, 보다 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상용 전원으로부터 공급되는 전원의 전압을 감지하지 않고, dc 단 커패시터에 인가되는 전압에 기초하여 전원 공급부의 동작을 제어하므로, 상용 전원의 전압을 감지하기 위한 추가적인 전압 감지 수단을 구비하지 않아, 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 복잡하고 고비용의 회로 소자가 아닌, 커패시터, 릴레이 등 비교적 간단한 회로 소자를 사용하므로, 그 구현이 용이하고 비용이 저렴하다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력변환장치의 내부 블록도의 일 예이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력변환장치의 내부 회로도의 일 예이다.
도 3a 및 3b는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 과전압 유입에 따른, 전원 공급부의 동작의 설명에 참조되는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 상용 교류 전원의 전압 값의 변화에 따른, dc 단 커패시터에 인가되는 전압에 대한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 홈 어플라이언스의 일 예인 공기조화기의 구성의 예시를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 홈 어플라이언스의 일 예인 공기조화기에 포함되는 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.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도면에서 각 구성요소의 두께나 크기, 그래프는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력변환장치의 내부 블록도의 일 예이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력변환장치(200)는, 전원 공급부(210), 입력 커패시터(Cs), 정류부(220), dc 단 전압 검출부(A), dc 단 커패시터(C) 및/또는 제어부(230)를 포함할 수 있다. 한편, 전력변환장치(200)는, 예를 들면, 전압 강압부(240) 및/또는 모터 구동부(250)를 더 포함할 수 있다.

전원 공급부(210)는, 예를 들면, 상용 교류 전원(201)과 정류부(220) 사이에 접속될 수 있고, 상용 교류 전원(201)으로부터 공급되는 전원을 정류부(220)에 전달할 수 있다.

전원 공급부(210)는, 예를 들면, 제어부(230)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 예를 들면, 전원 공급부(210)는, 제어부(230)로부터 수신되는 제어 신호(Ssc)에 따라 동작할 수 있다.

전원 공급부(210)는, 예를 들면, 정류부(220)에 대한 전원 공급을 차단할 수 있다. 예를 들면, 전원 공급부(210)는, 제어부(230)로부터 수신되는 제어 신호(Ssc)에 따라, 정류부(220)에 대한 전원 공급을 차단할 수 있다.

입력 커패시터(Cs)는, 예를 들면, 전원 공급부(210)에 병렬 연결될 수 있다.

여기서, 입력 커패시터(Cs)의 정전용량(capacitance)은, 예를 들면, dc 단 커패시터(C)의 정전용량 보다 작은, 소정 정전용량 값 범위에 속하는 값일 수 있고, 전력변환장치(200)에 구비된 소자들의 정격 전류, 정격 전압 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.

예를 들면, 입력 커패시터(Cs)의 정전용량은, 0.05 μF 이상, 1 μF 이하의 범위에 속할 수 있다.

입력 커패시터(Cs)는, 예를 들면, 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되는 경우, 상용 교류 전원(201)으로부터 공급되는 전원을 정류부(220)에 전달할 수 있다.

정류부(220)는, 예를 들면, 전원 공급부(210)의 출력단에 접속될 수 있다.

정류부(220)는, 예를 들면, 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 정류부(220)는, 예를 들면, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다. 예를 들면, 상용 교류 전원(201)이 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 구비될 수 있고, 상용 교류 전원(201)이 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 구비될 수 있다.

한편, 정류부(220)는, 예를 들면, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터(Half-Bridge converter)를 포함할 수 있다. 정류부(220)는, 예를 들면, 상용 교류 전원(201)이 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드를 포함할 수도 있다.

dc 단 커패시터(C)는, 예를 들면, 정류부(220)의 출력단인 dc 단에 접속될 수 있고, 정류부(220)에서 출력되는 전원을 저장할 수 있다.

dc 단 전압 검출부(A)는, 예를 들면, dc 단 커패시터(A)에 저장된 전압 값에 대응하는 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위해, dc 단 전압 검출부(A)는, 예를 들면, 변압기(voltage transformer, VT), 저항 소자 등을 구비할 수 있다. dc 단 전압(Vdc)은, 예를 들면, 제어부(230)에 입력될 수 있다.

제어부(230)는, 예를 들면, 전력변환장치(200)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있고, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

제어부(230)는, 예를 들면, 전원 공급부(210)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(230)는, 예를 들면, dc 단 전압 검출부(A)에서 검출된 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여, 전원 공급부(210)의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들면, 제어부(230)는, dc 단 전압(Vdc)이 제1 기준 전압 이상인 경우, 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 전원 공급부(210)에 출력할 수 있다.

예를 들면, 제어부(230)는, dc 단 전압(Vdc)이, 제1 기준 전압 보다 낮은, 제2 기준 전압 미만인 경우, 전원 공급부(210)를 통해 정류부(220)에 전원이 공급되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 전원 공급부(210)에 출력할 수 있다.

여기서, 제1 및 제2 기준 전압은, 예를 들면, 전력변환장치(200)에 구비된 소자들의 정격 전류, 정격 전압 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들면, 제1 기준 전압은, dc 단 커패시터(C)의 정격 전압(rated voltage)(예: 500 V) 보다 낮은 전압일 수 있고, 제2 기준 전압은, 제어부(230)의 동작을 위한 최소 전압(예: 230 V) 보다 높은 전압일 수 있다.

한편, 전압 강압부(240)는, 예를 들면, 정류부(220)의 출력단인 dc 단에 접속될 수 있고, dc 단 전압(Vdc)을 이용하여, 직류 전원을 출력할 수 있다. 예를 들면, 전압 강압부(240)는, dc 단 커패시터(C) 양단의 전압을 강압할 수 있고, 강압된 전압을 출력할 수 있다.

전압 강압부(240)는, 예를 들면, SMPS(switching mode power supply)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전압 강압부(240)는, 전력변환장치(200)에 구비된 구성들의 동작에 필요한 다양한 크기의 전압(예: 5V, 7.5V, 10V, 15V 등)을 출력할 수 있다.

한편, 모터 구동부(250)는, 예를 들면, 정류부(220)의 출력단인 dc 단에 접속될 수 있고, dc 단 전압(Vdc)을 이용하여, 모터의 구동을 위한 교류 전원을 출력할 수 있다.

모터 구동부(250)는, 예를 들면, 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터(미도시) 및 인버터에 구비된 스위칭 소자들의 스위칭을 제어하는 제어 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 한편, 모터 구동부(250)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.

도 2는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력변환장치의 내부 회로도의 일 예이다. 도 1에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.

도 2를 참조하면, 전원 공급부(210)는, 예를 들면, 스위칭 소자(211)를 구비할 수 있다.

전원 공급부(210)는, 예를 들면, 스위칭 소자(211)의 스위칭 동작에 따라, 상용 교류 전원(201)으로부터 공급되는 전원을 정류부(220)에 전달할 수도 있고, 정류부(220)에 대한 전원 공급을 차단할 수도 있다.

스위칭 소자(211)는, 예를 들면, 코일에 흐르는 전류에 기초하여 턴-온 또는 턴-오프 되는 릴레이(relay)일 수 있다. 한편, 도면에서는, 스위칭 소자(211)를 릴레이로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 트랜지스터(transistor) 소자일 수도 있다.

스위칭 소자(211)는, 예를 들면, 제어부(230)로부터 수신되는 제어 신호(Ssc)에 따라 동작할 수 있다.

예를 들면, 스위칭 소자(211)는, 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 제어부(230)로부터 수신하는 경우, 턴-오프 될 수 있다.

예를 들면, 스위칭 소자(211)는, 전원 공급부(210)를 통해 정류부(220)에 전원이 공급되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 제어부(230)로부터 수신하는 경우, 턴-온 될 수 있다.

한편, 전원 공급부(210)는, 예를 들면, 스위칭 소자(211)에 직렬로 연결되는 부특성 서미스터(negative temperature coefficient thermistor; NTC thermistor)(212)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 부특성 서미스터(212)는, 예를 들면, 온도가 증가함에 따라 저항 값이 감소하는 회로 소자로서, 돌입 전류(inrush current)를 제한할 수 있다.

한편, 전원 공급부(210)는, 예를 들면, 바리스터(varistor)(213)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 바리스터(213)는, 예를 들면, 제한형(limiting type)의 순간 과전압(surge) 보호 회로 소자로서, 전압에 대한 전류의 특성이 비선형으로 나타나는 소자일 수 있다. 즉, 바리스터(213)의 양단 전압이 소정 전압 값 이상이면, 임피던스가 급격하게 저감되며 많은 전류를 흘려 양단 전압을 일정 전압 값 이하로 클램핑할 수 있다.

바리스터(213)는, 예를 들면, 정류부(220)의 입력단에 접속될 수 있다.

제어부(230)는, 예를 들면, dc 단 전압 검출부(A)에서 검출된 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여, 전원 공급부(210)에 구비된 스위칭 소자(211)의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들면, 제어부(230)는, dc 단 전압(Vdc)이 제1 기준 전압 이상인 경우, 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 스위칭 소자(211)에 출력할 수 있다.

예를 들면, 제어부(230)는, dc 단 전압(Vdc)이, 제1 기준 전압 보다 낮은, 제2 기준 전압 미만인 경우, 전원 공급부(210)를 통해 정류부(220)에 전원이 공급되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 스위칭 소자(211)에 출력할 수 있다.

도 3a 및 3b는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 과전압 유입에 따른, 전원 공급부의 동작의 설명에 참조되는 도면이다.

도 3a를 참조하면, 전원 공급부(210)에 구비된 스위칭 소자(211)가 턴-온 된 경우, 상용 교류 전원(201)으로부터 공급되는 전원이 정류부(220)에 전달될 수도 있다.

이때, 부특성 서미스터(212)에 의해 돌입 전류가 차단될 수 있고, 부특성 서미스터(212)의 온도가 증가함에 따라, 부특성 서미스터(212)의 저항 값이 감소될 수 있다.

한편, 제어부(230)는, dc 단 전압 검출부(A)에서 검출된 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여, 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급을 차단할 것인지 여부를 결정할 수 있다.

예를 들면, 제어부(230)는, dc 단 전압(Vdc)이 제1 기준 전압(예: 430 V) 미만인 경우, 스위칭 소자(211)의 턴-온 상태가 유지되도록 제어할 수 있다.

한편, 도 3b를 참조하면, dc 단 전압 검출부(A)에서 검출된 dc 단 전압(Vdc)이 제1 기준 전압(예: 430 V) 이상인 경우, 제어부(230)는 상용 교류 전원(201)으로부터 과전압이 유입되는 것으로 판단할 수 있고, 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 스위칭 소자(211)에 출력할 수 있다.

스위칭 소자(211)는, 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 제어부(230)로부터 수신하는 경우, 턴-오프 될 수 있다.

전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되는 경우, 상용 교류 전원(201)으로부터 공급되는 전원은 입력 커패시터(Cs)를 통해 정류부(220)에 전달될 수 있다.

이때, 입력 커패시터(Cs)를 통해 흐르는 최대 전류량은 입력 커패시터(Cs)에 축적된 전하량에 따라 제한되므로, 상용 교류 전원(201)으로부터 과전압이 유입되는 경우에도, 전력변환장치(200)에 구비된 회로 소자들의 손상을 야기하지 않는 크기의 전류만 입력 커패시터(Cs)를 통해 흐를 수 있다.

한편, dc 단 전압 검출부(A)에서 검출된 dc 단 전압(Vdc)이 제2 기준 전압(예: 250 V) 미만인 경우, 제어부(230)는, 상용 교류 전원(201)으로부터 과전압이 더 이상 유입되지 않는 것으로 판단할 수 있고, 전원 공급부(210)를 통해 정류부(220)에 전원이 공급되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 스위칭 소자(211)에 출력할 수 있다.

스위칭 소자(211)는, 전원 공급부(210)를 통해 정류부(220)에 전원이 공급되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 제어부(230)로부터 수신하는 경우, 다시 턴-온 될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 상용 교류 전원의 전압 값의 변화에 따른, dc 단 커패시터에 인가되는 전압에 대한 그래프이다.

도 4에는, 시간의 흐름에 따른 dc 단 전압(Vdc)을 나타내는 그래프(410)와, 시간의 흐름에 따른 상용 교류 전원(201)으로부터 공급되는 전원의 전압을 나타내는 그래프(420)가 함께 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 상용 교류 전원(201)으로부터 표준 전압(예: 220 VAC)이 공급됨에 따라, dc 단 전압 검출부(A)를 통해 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은 제1 기준 전압(예: 430 V) 보다 작은 경우, 스위칭 소자(211)는 턴-온 된 상태를 유지할 수 있다.

한편, 상용 교류 전원(201)으로부터 표준 전압(예: 220 VAC) 보다 높은 과전압(예: 470 VAC)이 유입됨에 따라, 제1 기준 전압(예: 430 V) 이상인 dc 단 전압(Vdc)이 dc 단 전압 검출부(A)를 통해 검출될 수 있다.

이때, 제어부(230)는, dc 단 전압(Vdc)이 제1 기준 전압(예: 430 V) 이상인 t1 시점에, 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 스위칭 소자(211)에 출력할 수 있고, 스위칭 소자(211)는 제어부(230)의 제어에 따라 턴-오프 될 수 있다.

스위칭 소자(211)가 턴-오프 됨에 따라 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되는 경우, 상용 교류 전원(201)으로부터 공급되는 전원은 입력 커패시터(Cs)를 통해 정류부(220)에 전달될 수 있다.

한편, 입력 커패시터(Cs)를 통해 전원이 공급되는 동안, 전압 강압부(240), 모터 구동부(250) 등이 dc 단 커패시터(C)에 저장된 전원을 사용하여, dc 단 전압(Vdc)의 전압 값은 시간이 흐름에 따라 감소할 수 있다.

제어부(230)는, dc 단 전압(Vdc)이 제2 기준 전압(예: 250 V) 미만인 t2 시점에, 전원 공급부(210)를 통해 정류부(220)에 전원이 공급되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 스위칭 소자(211)에 출력할 수 있고, 스위칭 소자(211)는 제어부(230)의 제어에 따라 턴-온 될 수 있다.

스위칭 소자(211)가 턴-온 되는 경우, 전원 공급부(210)를 통해 정류부(210)에 전원이 공급될 수 있고, 상용 교류 전원(201)으로부터 유입되는 과전압(예: 470 VAC)의 전원이 다시 정류부(210)로 전달될 수 있다.

이때, 제1 기준 전압(예: 430 V) 이상인 dc 단 전압(Vdc)이 dc 단 전압 검출부(A)를 통해 다시 검출될 수 있고, 제어부(230)는, dc 단 전압(Vdc)이 제1 기준 전압(예: 430 V) 이상인 t3 시점에, 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되도록 하는 제어 신호(Ssc)를 스위칭 소자(211)에 다시 출력할 수 있고, 스위칭 소자(211)는 제어부(230)의 제어에 따라 다시 턴-오프 될 수 있다.

이와 같이, 상용 교류 전원(201)으로부터 과전압(예: 470 VAC)이 유입되는 동안, 스위칭 소자(211)는 제어부(230)의 제어에 따라 턴-온 동작 및 턴-오프 동작을 반복하여 수행할 수 있고, dc 단 커패시터(C)에 저장되는 전원의 전압 값은 제1 기준 전압(예: 430 V)과 제2 기준 전압(250 V) 사이를 유지할 수 있다.

또한, t5 시점 이후부터 서지(surge)와 같은 과전압이 유입되는 경우에도, 스위칭 소자(211)가 턴-오프 되어 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급은 차단되고, 입력 커패시터(Cs)를 통해 흐르는 최대 전류량은 제한되므로, dc 단 커패시터(C)에는 회로 소자들의 손상을 야기할 수 있는 전압이 충전되지 않는 것을 확인할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전원 공급부(210)를 통한 전원 공급이 차단되더라도, 입력 커패시터(Cs)를 통해 홈 어플라이언스에 전원이 공급되므로, 홈 어플라이언스의 동작을 정지하지 않고, 과전압의 유입으로부터 회로 소자들을 보호할 수 있다.

또한, 상용 교류 전원(201)으로부터 공급되는 전원의 전압을 직접 감지하지 않고, dc 단 커패시터(C)에 인가되는 전압(Vdc)에 기초하여 전원 공급부(210)의 동작을 제어하므로, 추가적인 전압 감지 수단을 구비하지 않아, 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 홈 어플라이언스의 일 예인 공기조화기의 구성의 예시를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 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 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 홈 어플라이언스의 일 예인 공기조화기에 포함되는 실외기와 실내기의 개략도이다. 도 5에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 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.

한편, 실외기(21) 및/또는 실내기(31)는, 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전력변환장치(200)를 구비할 수 있다.

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.

200: 전력변환장치
201: 상용 교류 전원
210: 전원 공급부
220: 정류부
230: 제어부
240: 전압 강압부
250: 모터 구동부
A: dc 단 전압 검출부
C: dc 단 커패시터
Cs: 입력 커패시터

Claims

교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 정류부;
상용 교류 전원과 상기 정류부 사이에 접속되어, 상기 상용 교류 전원으로부터 공급되는 전원을 상기 정류부에 전달하는 전원 공급부;
상용 교류 전원의 일단과 상기 정류부의 일단 사이에 접속되어, 상기 전원 공급부에 병렬 연결되는 입력 커패시터;
상기 정류부의 출력단에 접속되는 dc 단 커패시터; 및
제어부를 포함하고,
상기 전원 공급부는, 스위칭 소자를 구비하고,
상기 제어부는,
상기 dc 단 커패시터에 인가되는 전압에 기초하여, 상기 전원 공급부를 통한 전원 공급을 차단할 것인지 여부를 결정하고,
상기 전원 공급을 차단하는 경우, 상기 스위칭 소자가 턴-오프 되도록 제어하고,
상기 전원 공급을 차단하지 않는 경우, 상기 스위칭 소자가 턴-온 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 스위칭 소자가 턴-온 된 상태에서, 상기 dc 단 커패시터에 인가되는 전압이 제1 기준 전압 이상인 경우, 상기 전원 공급을 차단하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 스위칭 소자가 턴-오프 된 상태에서, 상기 dc 단 커패시터에 인가되는 전압이, 상기 제1 기준 전압 보다 낮은, 제2 기준 전압 미만인 경우, 상기 전원 공급을 차단하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 기준 전압은, 상기 dc 단 커패시터의 정격 전압 보다 낮고,
상기 제2 기준 전압은, 상기 제어부의 동작을 위한 최소 전압 보다 큰 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
제5항에 있어서,
상기 스위칭 소자는,
릴레이(relay)인 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
제6항에 있어서,
상기 전원 공급부는,
상기 스위칭 소자에 직렬 연결되는 NTC 서미스터(negative temperature coefficient thermistor)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
제7항에 있어서,
상기 입력 커패시터의 정전용량은,
상기 dc 단 커패시터의 정전용량보다 작은, 소정 정전용량 값 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
제8항에 있어서,
상기 전원 공급부는,
상기 상용 교류 전원으로부터 입력되는 입력 전원의 전압 값에 기초하여 동작하는 바리스터(varistor)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
제1항, 및 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항의 전력변환장치를 구비하는 홈 어플라이언스.