KR102303048B1 - 에어컨 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상용 교류 전원과 태양 전지 모듈로부터 제공되는 솔라 전원을 병용으로 사용하는 에어컨 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 에어컨은 태양 전지 모듈로부터 솔라 전원이 입력되는 제 1 입력 단자 및 상용 교류 전원이 입력되는 제 2 입력 단자를 갖는 전원 입력부; 상기 제 1 입력 단자로부터의 솔라 전원을 기본적으로 이용하여 에어컨 구동 전원을 생성하되, 상기 솔라 전원의 전력 값에 따라 상기 제 2 입력 단자로부터의 상용 교류 전원을 추가적으로 이용하여 상기 에어컨 구동 전원을 생성하는 전원 생성 모듈; 및 상기 에어컨 구동 전원에 의해 구동되는 에어컨 구동 모듈을 포함할 수 있다.

Description

에어컨 및 그 구동 방법{AIR CONDITIONING AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 에어컨 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
에어컨은 여름철 무더운 날씨에 밀폐된 실내 공간으로 냉풍(冷風)을 공급하는 냉방 장치로서, 사무실, 가정, 건물, 자동차 등에서 널리 사용되고 있다.
일반적으로, 에어컨은 냉각 사이클(cooling cycle)을 이용하여 냉풍을 생성하는데, 이를 위해 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 및 증발기를 구비한다. 상기 압축기는 냉매 가스를 고온 및 고압으로 압축시키고, 상기 응축기는 상기 압축기에서 압축된 냉매 가스를 액화시키고, 상기 팽창 밸브는 상기 응축기에서 액화된 냉매 가스를 저온 및 저압으로 변화시키고, 상기 증발기는 상기 팽창 밸브에서 변환된 냉매 가스를 기화시키면서 차가운 공기를 생성한다.
그런데, 에어컨은 전자 장치 중에서도 전력 소비량이 매우 큰 편에 속한다. 따라서, 국가나 기업뿐만 아니라 가정에서도 에어컨 사용으로 인한 전력 소모를 줄이도록 노력하고 있는 실정이다. 하지만, 단순히 에어컨 사용량을 줄이는 것은 전력 사용량 절감에 있어서 궁극적인 대책이 될 수 없으며, 따라서 에어컨 자체의 전력 소비량을 줄일 수 있는 기술이 요구되고 있다. 이와 관련하여, 절전형 에어컨 기술들이 고안되고는 있으나 전력 소비량 감소의 확실한 대책이 되지는 못하고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0034267호(2007.03.28.), 일본 공개특허공보 특개평10-267353호(1998.10.09.), 및 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0022188호(2012.03.12.)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 상용 교류 전원과 태양 전지 모듈로부터 제공되는 솔라 전원을 병용으로 사용하는 에어컨 및 그의 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어컨은 태양 전지 모듈로부터 솔라 전원이 입력되는 제 1 입력 단자 및 상용 교류 전원이 입력되는 제 2 입력 단자를 갖는 전원 입력부; 상기 제 1 입력 단자로부터의 솔라 전원을 기본적으로 이용하여 에어컨 구동 전원을 생성하되, 상기 솔라 전원의 전력 값에 따라 상기 제 2 입력 단자로부터의 상용 교류 전원을 추가적으로 이용하여 상기 에어컨 구동 전원을 생성하는 전원 생성 모듈; 및 상기 에어컨 구동 전원에 의해 구동되는 에어컨 구동 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어컨의 구동 방법은 전원 입력부가 제 1 입력 단자를 통해 태양 전지 모듈로부터 솔라 전원을 입력받고, 제 2 입력 단자를 통해 상용 교류 전원을 입력받는 단계; 전원 생성 모듈이 상기 제 1 입력 단자로부터의 솔라 전원을 기본적으로 이용하여 에어컨 구동 전원을 생성하되, 상기 솔라 전원의 전력 값에 따라 상기 제 2 입력 단자로부터의 상용 교류 전원을 추가적으로 이용하여 상기 에어컨 구동 전원을 생성하는 단계; 및 에어컨 구동 모듈이 상기 에어컨 구동 전원에 의해 구동되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 솔라 전원과 상용 교류 전원을 병용하여 에어컨의 사용으로 인한 전력 소모량을 줄일 수 있다. 그리고 본 발명은 솔라 전원이 기준 값 미만이어서 에어컨을 구동하기에 부족할 경우에, 상기 기준 값과 상기 솔라 전원의 차이만큼 상기 상용 교류 전원으로 보상한다. 따라서, 본 발명은 날씨의 영향으로 인해 솔라 전원이 상기 기준 값 미만으로 확보된 경우에도 솔라 전원을 이용하여 에어컨을 가동할 수 있어, 에어컨 가동으로 인한 상용 교류 전원의 소모량을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 에어컨을 사용하지 않는 경우에는 에어컨에 입력되는 솔라 전원을 보조 상용 교류 전원으로 변환하여, 상기 보조 상용 교류 전원이 에어컨이나 다른 전자 기기에 사용될 수 있도록 하여 가정이나 건물의 전력 소모량을 줄일 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 태양 에너지를 이용한 에어컨(1000)의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 에어컨(1000)의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전원 스위칭부(200)의 구성도이다.
도 4는 도 2에 도시된 전원 변환부(300)의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 변환부(300)의 구성도이다.
도 6은 도 2에 도시된 전원 제어부(500)의 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 에어컨(1000)의 구동 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 2에 도시된 에어컨(1000)의 구동 방법을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 에어컨(1000)의 구성도이다.
도 10은 도 9에 도시된 전원 변환부(300)의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전원 변환부(300)의 구성도이다.
도 12는 도 9에 도시된 전원 제어부(500)의 구성도이다.
도 13a 내지 도 13c는 도 9에 도시된 에어컨(1000)의 구동 방법을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 에어컨(1000)의 구성도이다.
도 15는 도 14에 도시된 전원 스위칭부(200)의 구성도이다.
도 16는 도 14에 도시된 전원 변환부(300)의 구성도이다.
도 17는 도 14에 도시된 전원 제어부(500)의 구성도이다.
도 18a 내지 도 18c는 도 14에 도시된 에어컨(1000)의 구동 방법을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제 3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 에어컨 및 그의 구동 방법의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 태양 에너지를 이용한 에어컨(1000)의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 일 예에 따른 에어컨(1000)은 태양 에너지를 이용하여 생성된 솔라 전원(SP)과, 상용 교류 전원(CP)을 병용하여 차가운 공기를 생성한다. 이를 위해, 본 발명의 일 예에 따른 에어컨(1000)은 본체의 일측에 전원 입력부(100)가 마련되며, 상기 전원 입력부(100)는 솔라 전원 입력단(110)과, 상용 교류 전원 입력단(120)을 구비한다.
특히, 본 발명의 일 예에 따른 에어컨(1000)은 태양 전지 모듈로부터 입력된 솔라 전원(SP)을 기반으로 구동되되, 입력되는 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 부족한 지 여부에 따라 상용 교류 전원(CP)(또는 교류 벽 전원)을 보조적으로 사용하여 구동된다. 즉, 본 발명의 일 예에 따른 에어컨(1000)은 입력된 솔라 전원(SP)을 기본적으로 이용하여 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성하되, 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 부족하여 기준 값(Vref) 미만인 경우, 상용 교류 전원(CP)을 추가적으로 이용하여 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성한다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 에어컨(1000)을 구체적으로 설명한다.
제 1 실시 예(직류 구동 에어컨(1000))
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 에어컨(1000)의 구성도이다. 도 3은 도 2에 도시된 전원 스위칭부(200)의 구성도이다. 도 4는 도 2에 도시된 전원 변환부(300)의 구성도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 변환부(300)의 구성도이다. 도 6은 도 2에 도시된 전원 제어부(500)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 에어컨(1000)은 전원 입력부(100)와, 전원 생성 모듈(600)과, 에어컨 구동 모듈(700)을 포함한다. 여기서, 상기 전원 생성 모듈(600)은 전원 스위칭부(200)와, 전원 변환부(300)와, 전원 제어부(500)를 구비한다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 에어컨 구동 모듈(700)은 기본적으로 직류 구동 전원을 입력받아서 동작을 한다. 따라서, 제 1 실시 예에 따른 에어컨(1000)은 직류로 입력되는 솔라 전원(SP)과 교류로 입력되는 상용 교류 전원(CP)을 병용하여 직류 특성을 갖는 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성하고, 생성된 에어컨 구동 전원(ADP)을 에어컨 구동 모듈(700)에 공급한다.
상기 전원 입력부(100)는 태양 전지 모듈로부터 솔라 전원(SP)이 입력되는 제 1 입력 단자(110)와, 상용 교류 전원(CP)이 입력되는 제 2 입력 단자(120)를 포함한다. 이러한 전원 입력부(100)는 상기 전원 생성 모듈(600)과 연결된다.
한편, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 에어컨(1000)은 전원이 오프 상태일 때, 입력된 솔라 전원(SP)을 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환하여 상기 제 2 입력 단자(120)에 공급한다. 여기서, 보조 상용 교류 전원(ACP)은 상기 상용 교류 전원(CP)과 동일한 특성을 갖도록 생성된 것이다. 이러한 본 발명은 솔라 전원(SP)과 상용 교류 전원(CP)을 병용하여 에어컨(1000)의 사용으로 인한 전력 소비량을 줄일 뿐만 아니라, 에어컨(1000)을 사용하지 않는 경우에는 에어컨(1000)에 입력된 솔라 전원(SP)을 상기 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환하여, 상기 보조 상용 교류 전원(ACP)이 에어컨(1000)이나 다른 전자 기기에 사용될 수 있도록 하여 가정이나 건물의 전력 소비량을 줄일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 전원 스위칭부(200)는 제 1 내지 제 3 스위칭부(SW1~SW3)를 구비한다.
상기 제 1 스위칭부(SW1)는 상기 제 1 입력 단자(110)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 스위칭 하여 전원 변환부(300)에 공급한다. 이러한 제 1 스위칭부(SW1)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 1 스위칭 제어 신호(SCS1)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 된다. 상기 제 1 스위칭부(SW1)는 에어컨(1000)의 전원 온 상태에서 턴-온 되어 솔라 전원(SP)을 전원 변환부(300)에 공급한다.
상기 제 2 스위칭부(SW2)는 상기 제 2 입력 단자(120)로부터 제공된 상용 교류 전원(CP)을 스위칭 하여 전원 변환부(300)에 공급한다. 이러한 제 2 스위칭부(SW2)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 2 스위칭 제어 신호(SCS2)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 된다. 상기 제 2 스위칭부(SW2)는 에어컨(1000)의 전원 온 상태에서 선택적으로 턴-온 되어 상용 교류 전원(CP)을 전원 변환부(300)에 공급한다. 구체적으로, 제 2 스위칭부(SW2)는 전원 제어부(500)의 제어 하에, 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만인 경우에 턴-온 되어 상기 상용 교류 전원(CP)을 상기 전원 변환부(300)에 공급한다.
상기 제 3 스위칭부(SW3)는 상기 제 1 입력 단자(110)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 스위칭 하여 전원 변환부(300)에 공급한다. 이러한 제 3 스위칭부(SW3)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 3 스위칭 제어 신호(SCS3)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 된다. 상기 제 3 스위칭부(SW3)는 에어컨(1000)의 전원 오프 상태에서 턴-온 되어 솔라 전원(SP)을 전원 변환부(300)에 공급하며, 이때 공급된 솔라 전원(SP)은 전원 변환부(300)에서 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환되어 제 2 입력 단자(120)로 공급된다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 전원 변환부(300)는 직류-직류 변환부(310)와, 교류-직류 변환부(320)와, 보조 직류-교류 변환부(330)를 구비한다.
상기 직류-직류 변환부(310)는 상기 제 1 스위칭부(SW1)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-직류 변환함으로써 직류 전원(CSP)을 생성하고, 생성된 직류 전원(CSP)을 에어컨 구동 모듈(700)에 공급한다. 이러한 직류-직류 변환부(310)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 1 변환 제어 신호(CCS1)에 따라 동작한다.
상기 교류-직류 변환부(320)는 상기 제 2 스위칭부(SW2)로부터 제공된 상용 교류 전원(CP)을 교류-직류 변환하여 보조 직류 전원(CCP)을 생성하고, 생성된 보조 직류 전원(CCP)을 에어컨 구동 모듈(700)에 공급한다. 이러한 교류-직류 변환부(320)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 2 변환 제어 신호(CCS2)에 따라 동작한다.
상기 보조 직류-교류 변환부(330)는 상기 제 3 스위칭부(SW3)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환하여 보조 상용 교류 전원(ACP)을 생성하고, 생성된 상용 보조 교류 전원(ACP)을 제 2 입력 단자(120)로 공급한다. 여기서, 상기 보조 상용 교류 전원(ACP)은 상용 보조 교류 전원(ACP)과 동일한 교류 특성을 갖도록 변환된다. 이러한 보조 직류-교류 변환부(330)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 3 변환 제어 신호(CCS3)에 따라 동작한다. 여기서, 상기 제 3 변환 제어 신호(CCS3)는 에어컨(1000)의 전원 오프 상태일 때 전원 제어부(500)로부터 출력되는 신호이다. 즉, 보조 직류-교류 변환부(330)는 에어컨(1000)의 전원 오프 상태일 때 동작한다.
한편, 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만인 경우, 상기 직류-직류 변환부(310)로부터 생성된 직류 전원(CSP)과, 상기 교류-직류 변환부(320)로부터 생성된 보조 직류 전원(CCP) 각각은 출력된 다음 서로 결합되어 에어컨 구동 모듈(700)에 공급된다. 이러한 본 발명의 제 1 실시 예는 전원 변환부(300)와 에어컨 구동 모듈(700) 사이에 전압 역류 방지부(430)를 더 포함할 수 있다. 상기 전압 역류 방지부(430)는 다이오드들로 구성되어, 상기 직류 전원(CSP) 및 상기 보조 직류 전원(CCP)의 역류를 방지한다.
한편, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 변환부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이, 직류-직류 변환부(310)와, 교류-직류 변환부(320)와, 보조 직류-교류 변환부(330)를 포함하여 구성될 수 있으나, 이들 중 적어도 2개가 통합될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 실시 예에 따른 전원 변환부(300)는 상기 직류-직류 변환부(310) 및 상기 교류-직류 변환부(320)가 병합된 제 1 전원 변환부(315)와, 상기 보조 직류-교류 변환부(330)로 구성될 수 있다. 이 경우, 전원 변환부(300)의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 2를 참조하면, 상기 전원 생성 모듈(600)은 입력 측정부(250)와, 제 1 출력 측정부(420) 및 제 2 출력 측정부(410)를 더 구비한다.
상기 입력 측정부(250)는 입력된 솔라 전원(SP)의 전력을 측정하여 솔라 전원의 전력 값(SPS)을 생성하고, 생성된 솔라 전원의 전력 값(SPS)을 전원 제어부(500)에 공급한다. 이러한 입력 측정부(250)는 제 1 스위칭부(SW1)의 출력단과 전원 제어부(500) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 출력 측정부(420)는 전원 변환부(300)로부터 출력되는 직류 전원(CSP)을 측정하여 제 1 직류 전력 값(CSPS)을 생성하고, 생성된 제 1 직류 전력 값(CSPS)을 전원 제어부(500)에 공급한다.
상기 제 2 출력 측정부(410)는 전원 변환부(300)로부터 출력되는 보조 직류 전원(CCP)을 측정하여 제 2 직류 전력 값(CCPS)을 생성하고, 생성된 제 2 직류 전력 값(CCPS)을 전원 제어부(500)에 공급한다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 전원 제어부(500)는 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상일 경우 상기 전원 변환부(300)에서 상기 직류 전원(CSP)만으로 이루어지는 에어컨 구동 전원(ADP)이 출력되도록 상기 전원 스위칭부(200)와 상기 전원 변환부(300)를 제어한다. 그리고 상기 전원 제어부(500)는 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만일 경우 상기 전원 변환부(300)에서 상기 직류 전원(CSP)과 상기 보조 직류 전원(CCP)으로 이루어지는 에어컨 구동 전원(ADP)이 출력되도록 상기 전원 스위칭부(200)와 상기 전원 변환부(300)를 제어한다. 이를 위해, 상기 전원 제어부(500)는 비교부(510)와, 제 1 제어 신호 생성부(520)와, 전원 비율 설정부(530)와, 제 2 제어 신호 생성부(540)를 구비한다.
상기 비교부(510)는 상기 입력 측정부(250)로부터 제공된 솔라 전원의 전력 값(SPS)과 기준 값(Vref)을 비교한 다음, 비교 결과에 따른 비교 신호(CS)를 출력한다. 이러한 비교부(510)는 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상일 경우 제 1 논리 상태의 비교 신호(CS)를 생성하고, 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 상기 기준 값(Vref) 미만인 경우 제 2 논리 상태의 비교 신호(CS)를 생성한다. 여기서, 기준 값(Vref)은 에어컨 구동 모듈(700)을 구동하기 위해 필요한 최소한의 전력 값으로 설정될 수 있다. 즉, 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상인 경우 솔라 전원(SP)만으로 에어컨(1000)을 가동할 수 있는 상태인 것이고, 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만인 경우 솔라 전원(SP)만으로는 에어컨(1000)을 가동할 수 없는 상태임을 의미한다.
상기 제 1 제어 신호 생성부(520)는 상기 비교부(510)로부터 제공된 비교 신호(CS)에 따라 전원 스위칭부(200)를 제어하도록 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(SCS1, SCS2)를 생성한다. 구체적으로, 제 1 제어 신호 생성부(520)는 제 1 논리 상태의 비교 신호(CS)에 따라 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP)만을 전원 변환부(300)에 공급하도록 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(SCS1, SCS2)를 생성한다. 그리고 제 1 제어 신호 생성부(520)는 제 2 논리 상태의 비교 신호(CS)에 따라 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP) 모두를 전원 변환부(300)에 공급하도록 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(SCS1, SCS2)를 생성한다.
또한, 상기 제 1 제어 신호 생성부(520)는 에어컨의 전원 오프 상태시 제 3 스위칭 제어 신호(SCS3)를 출력하여 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP)을 전원 변환부(300)에 공급하도록 한다. 이때, 전원 변환부(300)에 공급된 솔라 전원(SP)은 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환되어 제 2 입력 단자(120)에 공급된다.
상기 전원 비율 설정부(530)는 입력 측정부(250)로부터 제공된 솔라 전원의 전력 값(SPS)과 기준 값(Vref)을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 전원 변환부(300)로부터 출력되는 에어컨 구동 전원(ADP)에서 직류 전원(CSP)이 차지하는 비율(VR1) 및 상기 보조 직류 전원(CCP)이 차지하는 비율(VR2)을 설정한다. 예를 들어, 에어컨 구동 모듈(700)을 구동하기 위해 필요한 최소한의 전력 값인 기준 값(Vref)이 100W라고 가정하여, 상기 전원 비율 설정부(530)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
만약, 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 100W 이상으로 입력된 경우, 솔라 전원(SP)만으로 100W의 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성할 수 있으며, 상용 교류 전원(CP)을 추가적으로 이용할 필요가 없다. 따라서, 상기 전원 비율 설정부(530)는 직류 전원(CSP)의 비율(VR1)을 100%로 하고, 보조 직류 전원(CCP)의 비율(VR2)을 0%로 설정한다. 이에 따라, 전원 변환부(300)는 솔라 전원(SP)만을 이용하여 100W의 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성하게 된다.
한편, 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 70W로 입력된 경우, 솔라 전원(SP)만으로는 100W의 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성할 수 없고, 상용 교류 전원(CP)을 추가적으로 이용하여 30W를 생성하여야 한다. 따라서, 상기 전원 비율 설정부(530)는 직류 전원(CSP)의 비율(VR1)을 70%로 하고, 보조 직류 전원(CCP)의 비율(VR2)을 30%로 설정한다. 이에 따라, 전원 변환부(300)는 솔라 전원의 전력 값(SPS)을 이용하여 생성된 70W와, 상용 교류 전원(CP)을 이용하여 생성된 30W를 결합하여 100W의 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성하게 된다. 참고로, 상기에서 직류 전원(CSP)의 비율(VR1)이 70%로 설정됨은 입려된 솔라 전원의 전력 값(SPS) 중에서 70%만을 직류 전원(CSP)으로 변환한다는 의미가 아니고, 최종적으로 생성된 에어컨 구동 전원(ADP)에서 솔라 전원(SP)을 이용하여 생성된 직류 전원(CSP)이 차지하는 비율(VR1)이 70%임을 의미한다. 즉, 본 발명의 에어컨(1000)은 외부로부터 입력된 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref)보다 크거나 작은 것에 상관없이 언제나 입력된 솔라 전원(SP)을 최대한 활용하여 에어컨 구동 전원(ADP)으로 변환함을 주의하여야 한다.
상기 제 2 제어 신호 생성부(540)는 상기 전원 비율 설정부(530)로부터 제공된 직류 전원(CSP)의 비율(VR1)에 기초하여 제 1 변환 제어 신호(CCS1)를 생성한다. 그리고 전원 비율 설정부(530)로부터 제공된 보조 직류 전원(CCP)의 비율(VR2)에 기초하여 제 2 변환 제어 신호(CCS2)를 생성한다. 여기서, 제 1 변환 제어 신호(CCS1)는 직류 전원(CSP)의 비율(VR1)에 기초한 펄스 폭 변조(pulse width modulation) 신호일 수 있다. 마찬가지로, 제 2 변환 제어 신호(CCS2)는 보조 직류 전원(CCP)의 비율(VR2)에 기초한 펄스 폭 변조 신호일 수 있다.
한편, 상기 제 2 제어 신호 생성부(540)는 제 1 및 제 2 출력 측정부(420, 410)로부터 제공된 제 1 및 제 2 직류 전력 값(CSPS, CCPS)을 분석하여, 제 1 및 제 2 직류 전력 값(CSPS, CCPS)이 상기 직류 전원(CSP)의 비율(VR1) 및 상기 보조 직류 전원(CCP)의 비율(VR2) 각각에 따른 목표 전력을 유지하도록 제 1 및 제 2 변환 제어 신호(CCS2)를 가변한다. 구체적으로, 제 2 제어 신호 생성부(540)는 제 1 직류 전력 값(CSPS)을 분석하여, 상기 직류 전원(CSP)의 비율(VR1)에 기초한 제 1 목표 전력을 유지하도록 제 1 변환 제어 신호(CCS1)를 가변한다. 또한, 제 2 제어 신호 생성부(540)는 제 2 직류 전력 값(CCPS)을 분석하여, 상기 보조 직류 전원(CCP)의 비율(VR2)에 기초한 제 2 목표 전력을 유지하도록 제 2 변환 제어 신호(CCS2)를 가변한다. 예를 들어, 상기 직류 전원(CSP)의 비율(VR1)에 기초한 제 1 목표 전력이 70W이고 상기 보조 직류 전원(CCP)의 비율(VR2)에 기초한 제 2 목표 전력이 30W라고 가정하자. 그러면, 제 2 제어 신호 생성부(540)는 제 1 직류 전력 값(CSPS)이 70W를 유지하도록 제 1 변환 제어 신호(CCS1)를 가변하고, 제 2 직류 전력 값(CCPS)이 30W를 유지하도록 제 2 변환 제어 신호(CCS2)를 가변한다.
도 7은 본 발명에 따른 에어컨(1000)의 구동 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다. 도 8a 내지 도 8c는 도 2에 도시된 에어컨(1000)의 구동 방법을 개략적으로 도시한 개념도이다. 이하, 도 7과 도 8a 내지 도 8c를 결부하여, 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 에어컨(1000)의 구동 방법을 설명한다. 단, 이하의 설명에서는 편의상 도 4 및 도 5에 도시된 전원 변환부 중에서 도 4에 도시된 전원 변환부를 기반으로 설명하기로 한다.
먼저, 단계 S10에서, 전원 제어부(500)는 에어컨 구동 모듈(700)의 전원, 즉 에어컨(1000)의 전원이 온 상태인지 오프 상태인지를 판단한다.
단계 S10에서의 판단 결과 에어컨(1000)의 전원이 온 상태인 경우, 단계 S20을 수행한다. 상기 단계 S20에서는 입력된 솔라 전원(SP)을 기준 값(Vref)과 비교한다. 이 단계에서, 입력 측정부(250)는 솔라 전원(SP)을 측정하여 솔라 전원의 전력 값(SPS)을 전원 제어부(500)에 공급한다. 그리고 전원 제어부(500)의 비교부(510)는 솔라 전원의 전력 값(SPS)과 기준 값(Vref)을 비교 및 분석하여 비교 신호(CS)를 출력한다.
단계 S20에서 판단 결과 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상인 경우, 단계 S40을 수행한다. 단계 S40에서는 솔라 전원(SP)만을 이용하여 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성한다. 구체적으로, 도 7 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 단계 S40에서는 전원 스위칭부(200)가 입력된 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP) 중에서 솔라 전원(SP)만을 전원 변환부(300)에 공급한다. 그러면, 직류-직류 변환부(310)는 전원 스위칭부(200)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-직류 변환하여 직류 전원(CSP)을 생성한다. 이때, 직류-직류 변환부(310)로부터 생성된 직류 전원(CSP)은 에어컨 구동 전원(ADP)으로서 에어컨 구동 모듈(700)에 공급된다.(S60)
한편, 단계 S20에서 판단 결과 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만인 경우, 단계 S50을 수행한다. 단계 S50에서는 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP)을 이용하여 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성한다. 구체적으로, 도 7 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 단계 S50에서는 전원 스위칭부(200)가 입력된 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP)을 스위칭 하여 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP) 모두를 전원 변환부(300)에 공급한다. 그러면, 직류-직류 변환부(310)는 전원 스위칭부(200)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-직류 변환하여 직류 전원(CSP)을 생성하고, 교류-직류 변환부(320)는 전원 스위칭부(200)로부터 제공된 상용 교류 전원(CP)을 교류-직류 변환하여 보조 직류 전원(CCP)을 생성한다. 이때, 직류-직류 변환부(310)와, 교류-직류 변환부(320) 각각에서 생성된 직류 전원(CSP) 및 보조 직류 전원(CCP)은 서로 결합되어 에어컨 구동 전원(ADP)으로서 에어컨 구동 모듈(700)에 공급된다.(S60)
한편, 단계 S10에서의 판단 결과 에어컨(1000)의 전원이 오프 상태인 경우, 단계 S30을 수행한다. 단계 S30에서는 솔라 전원(SP)을 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환하여 제 2 입력 단자(120)에 공급한다. 구체적으로, 도 7 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 단계 S30에서는 전원 제어부(500)가 제 3 스위칭 제어 신호(SCS3)를 출력하여, 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP)을 전원 변환부(300)에 공급하도록 한다. 그리고 전원 제어부(500)는 제 3 변환 제어 신호(CCS3)를 출력하여 전원 변환부(300)가 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환하여 보조 상용 교류 전원(ACP)을 생성하도록 하여 제 2 입력 단자(120)에 공급하도록 한다.
제 2 실시 예(교류 구동 에어컨(1000))
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 에어컨(1000)의 구성도이다. 도 10은 도 9에 도시된 전원 변환부(300)의 구성도이다. 도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전원 변환부(300)의 구성도이다. 도 12는 도 9에 도시된 전원 제어부(500)의 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 에어컨(1000)은 전원 입력부(100)와, 전원 생성 모듈(600)과, 에어컨 구동 모듈(700)을 포함한다. 여기서, 상기 전원 생성 모듈(600)은 전원 스위칭부(200)와, 전원 변환부(300)와, 전원 제어부(500)를 구비한다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 에어컨 구동 모듈(700)은 기본적으로 교류 구동 전원을 입력받아서 동작을 한다. 따라서, 제 2 실시 예에 따른 에어컨(1000)은 제 1 실시 예에 따른 에어컨(1000)과 달리, 직류로 입력되는 솔라 전원(SP)과 교류로 입력되는 상용 교류 전원(CP)을 병용하여 교류 특성을 갖는 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성하고, 생성된 에어컨 구동 전원(ADP)을 에어컨 구동 모듈(700)에 공급한다.
상기 전원 입력부(100)는 태양 전지 모듈로부터 솔라 전원(SP)이 입력되는 제 1 입력 단자(110)와, 상용 교류 전원(CP)이 입력되는 제 2 입력 단자(120)를 포함한다. 이러한 전원 입력부(100)는 상기 전원 생성 모듈(600)과 연결된다.
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 에어컨(1000)은 제 1 실시 예에 따른 에어컨(1000) 과 마찬가지로 전원이 오프 상태일 때, 입력된 솔라 전원(SP)을 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환하여 상기 제 2 입력 단자(120)에 공급한다. 여기서, 보조 상용 교류 전원(ACP)은 상기 상용 교류 전원(CP)과 동일한 특성을 갖도록 생성된 것이다.
상기 전원 스위칭부(200)는 도 3에 도시된 전원 스위칭부(200)와 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 제 2 실시 예에서 상기 전원 스위칭부(200)에 대한 설명은 도 3과 관련하여 전술한 것으로 대신한다.
도 9 및 도 10를 참조하면, 상기 전원 변환부(300)는 직류-교류 변환부(310)와, 교류-교류 변환부(320)와, 보조 직류-교류 변환부(330)를 구비한다.
상기 직류-교류 변환부(310)는 상기 제 1 스위칭부(SW1)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환함으로써 교류 전원(CSP)을 생성하고, 생성된 교류 전원(CSP)을 에어컨 구동 모듈(700)에 공급한다. 이러한 직류-교류 변환부(310)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 1 변환 제어 신호(CCS1)에 따라 동작한다.
상기 교류-교류 변환부(320)는 상기 제 2 스위칭부(SW2)로부터 제공된 상용 교류 전원(CP)을 교류-교류 변환하여 보조 교류 전원(CCP)을 생성하고, 생성된 보조 교류 전원(CCP)을 에어컨 구동 모듈(700)에 공급한다. 이러한 교류-교류 변환부(320)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 2 변환 제어 신호(CCS2)에 따라 동작한다.
상기 보조 직류-교류 변환부(330)는 상기 제 3 스위칭부(SW3)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환하여 보조 상용 교류 전원(ACP)을 생성하고, 생성된 상용 보조 교류 전원(CCP)(ACP)을 제 2 입력 단자(120)로 공급한다. 여기서, 상기 보조 상용 교류 전원(ACP)은 상용 보조 교류 전원(CCP)(ACP)과 동일한 교류 특성을 갖도록 변환된다. 이러한 보조 직류-교류 변환부(330)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 3 변환 제어 신호(CCS3)에 따라 동작한다. 여기서, 상기 제 3 변환 제어 신호(CCS3)는 에어컨(1000)의 전원 오프 상태일 때 전원 제어부(500)로부터 출력되는 신호이다. 즉, 보조 직류-교류 변환부(330)는 에어컨(1000)의 전원 오프 상태일 때 동작한다.
한편, 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만인 경우, 상기 직류-교류 변환부(310)로부터 생성된 교류 전원(CSP)과, 상기 교류-교류 변환부(320)로부터 생성된 보조 교류 전원(CCP) 각각은 출력된 다음 서로 결합되어 에어컨 구동 모듈(700)에 공급된다.
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 변환부(300)는 도 10에 도시된 바와 같이, 직류-교류 변환부(310)와, 교류-교류 변환부(320)와, 보조 직류-교류 변환부(330)를 포함하여 구성될 수 있으나, 이들 중 적어도 2개가 통합되고, 적어도 하나가 생략될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 제 2 실시 예에 따른 전원 변환부(300)는 교류-교류 변환부(320)가 생략되고, 상기 직류-교류 변환부(310) 및 상기 보조 직류-교류 변환부(330)가 병합된 단일의 전원 변환기(315)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 전원 변환부(300)의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 9를 참조하면, 상기 전원 생성 모듈(600)은 입력 측정부(250)와, 제 1 출력 측정부(420) 및 제 2 출력 측정부(410)를 더 구비한다.
상기 입력 측정부(250)는 입력된 솔라 전원(SP)의 전력을 측정하여 솔라 전원의 전력 값(SPS)을 생성하고, 생성된 솔라 전원의 전력 값(SPS)을 전원 제어부(500)에 공급한다. 이러한 입력 측정부(250)는 제 1 스위칭부(SW1)의 출력단과 전원 제어부(500) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 출력 측정부(420)는 전원 변환부(300)로부터 출력되는 교류 전원(CSP)을 측정하여 제 1 교류 전력 값(CSPS)을 생성하고, 생성된 제 1 교류 전력 값(CSPS)을 전원 제어부(500)에 공급한다.
상기 제 2 출력 측정부(410)는 전원 변환부(300)로부터 출력되는 보조 교류 전원(CCP)을 측정하여 제 2 교류 전력 값(CCPS)을 생성하고, 생성된 제 2 교류 전력 값(CCPS)을 전원 제어부(500)에 공급한다.
도 9 및 도 12를 참조하면, 상기 전원 제어부(500)는 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상일 경우 상기 전원 변환부(300)에서 상기 교류 전원(CSP)만으로 이루어지는 에어컨 구동 전원(ADP)이 출력되도록 상기 전원 스위칭부(200)와 상기 전원 변환부(300)를 제어한다. 그리고 상기 전원 제어부(500)는 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만일 경우 상기 전원 변환부(300)에서 상기 교류 전원(CSP)과 상기 보조 교류 전원(CCP)으로 이루어지는 에어컨 구동 전원(ADP)이 출력되도록 상기 전원 스위칭부(200)와 상기 전원 변환부(300)를 제어한다. 이를 위해, 상기 전원 제어부(500)는 비교부(510)와, 제 1 제어 신호 생성부(520)와, 전원 비율 설정부(530)와, 제 2 제어 신호 생성부(540)를 구비한다.
상기 비교부(510)는 상기 입력 측정부(250)로부터 제공된 솔라 전원의 전력 값(SPS)과 기준 값(Vref)을 비교한 다음, 비교 결과에 따른 비교 신호(CS)를 출력한다. 이러한 비교부(510)는 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상일 경우 제 1 논리 상태의 비교 신호(CS)를 생성하고, 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 상기 기준 값(Vref) 미만인 경우 제 2 논리 상태의 비교 신호(CS)를 생성한다. 여기서, 기준 값(Vref)은 에어컨 구동 모듈(700)을 구동하기 위해 필요한 최소한의 전력 값으로 설정될 수 있다. 즉, 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상인 경우 솔라 전원(SP)만으로 에어컨(1000)을 가동할 수 있는 상태인 것이고, 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만인 경우 솔라 전원(SP)만으로는 에어컨(1000)을 가동할 수 없는 상태임을 의미한다.
상기 제 1 제어 신호 생성부(520)는 상기 비교부(510)로부터 제공된 비교 신호(CS)에 따라 전원 스위칭부(200)를 제어하도록 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(SCS1, SCS2)를 생성한다. 구체적으로, 제 1 제어 신호 생성부(520)는 제 1 논리 상태의 비교 신호(CS)에 따라 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP)만을 전원 변환부(300)에 공급하도록 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(SCS1, SCS2)를 생성한다. 그리고 제 1 제어 신호 생성부(520)는 제 2 논리 상태의 비교 신호(CS)에 따라 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP) 모두를 전원 변환부(300)에 공급하도록 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(SCS1, SCS2)를 생성한다.
또한, 상기 제 1 제어 신호 생성부(520)는 에어컨의 전원 오프 상태시 제 3 스위칭 제어 신호(SCS3)를 출력하여 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP)을 전원 변환부(300)에 공급하도록 한다. 이때, 전원 변환부(300)에 공급된 솔라 전원(SP)은 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환되어 제 2 입력 단자(120)에 공급된다.
상기 전원 비율 설정부(530)는 입력 측정부(250)로부터 제공된 솔라 전원의 전력 값(SPS)과 기준 값(Vref)을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 전원 변환부(300)로부터 출력되는 에어컨 구동 전원(ADP)에서 교류 전원(CSP)이 차지하는 비율(VR1) 및 상기 보조 교류 전원(CCP)이 차지하는 비율(VR2)을 설정한다. 이러한 전원 비율 설정부(530)의 동작은 전압 특성이 직류에서 교류로 바뀐 것을 제외하면 도 5에 도시된 전원 비율 설정부(530)의 동작과 실질적으로 동일하다.
상기 제 2 제어 신호 생성부(540)는 상기 전원 비율 설정부(530)로부터 제공된 교류 전원(CSP)의 비율에 기초하여 제 1 변환 제어 신호(CCS1)를 생성한다. 그리고 상기 제 2 제어 신호 생성부(540)는 전원 비율 설정부(530)로부터 제공된 보조 교류 전원(CCP)의 비율에 기초하여 제 2 변환 제어 신호(CCS2)를 생성한다.
한편, 상기 제 2 제어 신호 생성부(540)는 제 1 및 제 2 출력 측정부(420, 410)로부터 제공된 제 1 및 제 2 교류 전력 값(CSPS, CCPS)을 분석하여, 제 1 및 제 2 교류 전력 값(CSPS, CCPS)이 상기 교류 전원(CSP)의 비율(VR1) 및 상기 보조 교류 전원(CCP)의 비율(VR2) 각각에 따른 목표 전력을 유지하도록 제 1 및 제 2 변환 제어 신호(CCS1, CCS2)를 가변한다.
도 13a 내지 도 13c는 도 9에 도시된 에어컨(1000)의 구동 방법을 개략적으로 도시한 개념도이다. 이하, 도 7과 도 13a 내지 도 13c를 결부하여, 전술한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 에어컨(1000)의 구동 방법을 설명한다. 단, 이하의 설명에서는 편의상 도 10 및 도 11에 도시된 전원 변환부 중에서 도 10에 도시된 전원 변환부를 기반으로 설명하기로 한다.
먼저, 단계 S10에서, 전원 제어부(500)는 에어컨 구동 모듈(700)의 전원, 즉 에어컨(1000)의 전원이 온 상태인지 오프 상태인지를 판단한다.
단계 S10에서의 판단 결과 에어컨(1000)의 전원이 온 상태인 경우, 단계 S20을 수행한다. 상기 단계 S20에서는 입력된 솔라 전원(SP)을 기준 값(Vref)과 비교한다. 이 단계에서, 입력 측정부(250)는 솔라 전원(SP)을 측정하여 솔라 전원의 전력 값(SPS)을 전원 제어부(500)에 공급한다. 그리고 전원 제어부(500)의 비교부(510)는 솔라 전원의 전력 값(SPS)과 기준 값(Vref)을 비교 및 분석하여 비교 신호(CS)를 출력한다.
단계 S20에서 판단 결과 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상인 경우, 단계 S40을 수행한다. 단계 S40에서는 솔라 전원(SP)만을 이용하여 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성한다. 구체적으로, 도 7 및 도 13a에 도시된 바와 같이, 단계 S40에서는 전원 스위칭부(200)가 입력된 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP) 중에서 솔라 전원(SP)만을 전원 변환부(300)에 공급한다. 그러면, 직류-교류 변환부(310)는 전원 스위칭부(200)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환하여 교류 전원(CSP)을 생성한다. 이때, 직류-교류 변환부(310)로부터 생성된 교류 전원(CSP)은 에어컨 구동 전원(ADP)으로서 에어컨 구동 모듈(700)에 공급된다.(S60)
한편, 단계 S20에서 판단 결과 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만인 경우, 단계 S50을 수행한다. 단계 S50에서는 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP)을 이용하여 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성한다. 구체적으로, 도 7 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 단계 S50에서는 전원 스위칭부(200)가 입력된 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP)을 스위칭 하여 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP) 모두를 전원 변환부(300)에 공급한다. 그러면, 직류-교류 변환부(310)는 전원 스위칭부(200)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환하여 교류 전원(CSP)을 생성하고, 교류-교류 변환부(320)는 전원 스위칭부(200)로부터 제공된 상용 교류 전원(CP)을 교류-교류 변환하여 보조 교류 전원(CCP)을 생성한다. 이때, 직류-교류 변환부(310)와, 교류-교류 변환부(320) 각각에서 생성된 교류 전원(CSP) 및 보조 교류 전원(CCP)은 서로 결합되어 에어컨 구동 전원(ADP)으로서 에어컨 구동 모듈(700)에 공급된다.(S60)
한편, 단계 S10에서의 판단 결과 에어컨(1000)의 전원이 오프 상태인 경우, 단계 S30을 수행한다. 단계 S30에서는 솔라 전원(SP)을 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환하여 제 2 입력 단자(120)에 공급한다. 구체적으로, 도 7 및 도 13c에 도시된 바와 같이, 단계 S30에서는 전원 제어부(500)가 제 3 스위칭 제어 신호(SCS3)를 출력하여, 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP)을 전원 변환부(300)에 공급하도록 한다. 그리고 전원 제어부(500)는 제 3 변환 제어 신호(CCS3)를 출력하여, 전원 변환부(300)가 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환하여 보조 상용 교류 전원(ACP)을 생성한 다음, 생성된 보조 상용 교류 전원(ACP)을 제 2 입력 단자(120)에 공급하도록 한다.
제 3 실시 예(교류 구동 에어컨(1000))
도 14는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 에어컨(1000)의 구성도이다. 도 15는 도 14에 도시된 전원 스위칭부(200)의 구성도이다. 도 16는 도 14에 도시된 전원 변환부(300)의 구성도이다. 도 17는 도 14에 도시된 전원 제어부(500)의 구성도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 에어컨(1000)은 전원 입력부(100)와, 전원 생성 모듈(600)과, 에어컨 구동 모듈(700)을 포함한다. 여기서, 상기 전원 생성 모듈(600)은 전원 스위칭부(200)와, 전원 변환부(300)와, 전원 제어부(500)를 구비한다.
본 발명의 제 3 실시 예에 따른 에어컨 구동 모듈(700)은 기본적으로 교류 구동 전원을 입력 받아서 동작을 한다. 이러한 제 3 실시 예에 따른 에어컨(1000)은 에어컨 구동 전원(ADP)을 교류로 생성하는 점에서 제 2 실시 예와 동일하지만, 제 2 실시 예와 달리 회로적 구성들을 간소화하여 구조가 간단해지는 효과가 있다.
상기 전원 입력부(100)는 태양 전지 모듈로부터 솔라 전원(SP)이 입력되는 제 1 입력 단자(110)와, 상용 교류 전원(CP)이 입력되는 제 2 입력 단자(120)를 포함한다. 이러한 전원 입력부(100)는 상기 전원 생성 모듈(600)과 연결된다.
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 에어컨(1000)은 제 1 실시 예에 따른 에어컨(1000) 과 마찬가지로 전원이 오프 상태일 때, 입력된 솔라 전원(SP)을 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환하여 상기 제 2 입력 단자(120)에 공급한다. 여기서, 보조 상용 교류 전원(ACP)은 상기 상용 교류 전원(CP)과 동일한 특성을 갖도록 생성된 것이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 전원 스위칭부(200)는 제 1 및 제 2 스위칭부(SW1, SW2)를 구비한다. 즉, 제 3 실시 예에 따른 전원 스위칭부(200)는 도 3에 도시된 제 1 실시 예에서의 전원 스위칭부(200)와 달리 제 3 스위칭부(SW3)가 삭제된다.
상기 제 1 스위칭부(SW1)는 상기 제 1 입력 단자(110)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 스위칭 하여 전원 변환부(300)에 공급한다. 이러한 제 1 스위칭부(SW1)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 1 스위칭 제어 신호(SCS1)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 된다. 상기 제 1 스위칭부(SW1)는 에어컨(1000)의 전원 온 상태에서 턴-온 되어 솔라 전원(SP)을 전원 변환부(300)에 공급한다. 그리고 상기 제 1 스위칭부(SW1)는 에어컨(1000)의 전원 오프 상태에서 턴-온 되어 솔라 전원(SP)을 전원 변환부(300)에 공급한다. 에어컨(1000)의 전원 오프 상태에서 제 1 스위칭부(SW1)를 통해 전원 변환부(300)에 공급된 솔라 전원(SP)은 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환되어 제 2 입력 단자(120)에 공급된다.
상기 제 2 스위칭부(SW2)는 상기 제 2 입력 단자(120)로부터 제공된 상용 교류 전원(CP)을 스위칭 하여 전원 변환부(300)에 공급한다. 이러한 제 2 스위칭부(SW2)는 전원 제어부(500)로부터 제공된 제 2 스위칭 제어 신호(SCS2)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 된다. 상기 제 2 스위칭부(SW2)는 에어컨(1000)의 전원 온 상태에서 선택적으로 턴-온 되어 상용 교류 전원(CP)을 전원 변환부(300)에 공급한다. 구체적으로, 제 2 스위칭부(SW2)는 전원 제어부(500)의 제어 하에, 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만인 경우에 턴-온 되어 상기 상용 교류 전원(CP)을 상기 전원 변환부(300)에 공급한다.
도 14 및 도 16을 참조하면, 상기 전원 변환부(300)는 직류-교류 변환부(310)를 구비한다. 즉, 제 3 실시 예에 따른 전원 스위칭부(200)는 도 9에 도시된 제 2 실시 예에서의 전원 스위칭부(200)와 달리 교류-교류 변환부(320)와, 직류-교류 변환부(310)가 삭제된다.
상기 직류-교류 변환부(310)는 상기 직류-교류 변환부(310)는 상기 제 1 스위칭부(SW1)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환함으로써 교류 전원(CSP)을 생성하고, 생성된 교류 전원(CSP)을 에어컨 구동 모듈(700)에 공급한다. 한편, 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만인 경우, 상기 직류-교류 변환부(310)로부터 생성된 교류 전원(CSP)과, 상기 제 2 스위칭부(SW2)로부터 제공된 상용 교류 전원(CP) 각각은 서로 결합되어 에어컨 구동 모듈(700)에 공급된다.
또한, 상기 직류-교류 변환부(310)는 에어컨(1000)의 전원 오프 상태일 때 상기 제 1 스위칭부(SW1)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환하여 보조 상용 교류 전원(ACP)을 생성하고, 생성된 보조 상용 교류 전원(ACP)을 제 2 입력 단자(120)로 공급한다.
도 14를 참조하면, 상기 전원 생성 모듈(600)은 입력 측정부(250)를 구비한다. 그리고 전원 생성 모듈(600)은 도 9에 도시된 제 2 실시 예에서의 전원 생성 모듈(600)과 달리 제 1 출력 측정부(420) 및 제 2 출력 측정부(410)가 삭제된다.
상기 입력 측정부(250)는 입력된 솔라 전원(SP)의 전력을 측정하여 솔라 전원의 전력 값(SPS)을 생성하고, 생성된 솔라 전원의 전력 값(SPS)을 전원 제어부(500)에 공급한다. 이러한 입력 측정부(250)는 제 1 스위칭부(SW1)의 출력단과 전원 제어부(500) 사이에 배치될 수 있다.
도 14 및 도 17을 참조하면, 상기 전원 제어부(500)는 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상일 경우 상기 전원 변환부(300)에서 상기 교류 전원(CSP)만으로 이루어지는 에어컨 구동 전원(ADP)이 출력되도록 상기 전원 스위칭부(200)와 상기 전원 변환부(300)를 제어한다. 그리고 상기 전원 제어부(500)는 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만일 경우 상기 전원 변환부(300)에서 상기 교류 전원(CSP)과 상기 상용 교류 전원(CP)으로 이루어지는 에어컨 구동 전원(ADP)이 출력되도록 상기 전원 스위칭부(200)와 상기 전원 변환부(300)를 제어한다. 이를 위해, 상기 전원 제어부(500)는 비교부(510)와, 제어 신호 생성부(310)를 구비한다. 즉, 제 3 실시 예에 따른 전원 제어부(500)는 도 9에 도시된 제 2 실시 예에서의 전원 제어부(500)와 달리 전원 비율 설정부(530)와, 제 2 제어 신호 생성부(310)(540)가 삭제된다.
상기 비교부(510)는 상기 입력 측정부(250)로부터 제공된 솔라 전원의 전력 값(SPS)과 기준 값(Vref)을 비교한 다음, 비교 결과에 따른 비교 신호(CS)를 출력한다. 이러한 비교부(510)는 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상일 경우 제 1 논리 상태의 비교 신호(CS)를 생성하고, 상기 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 상기 기준 값(Vref) 미만인 경우 제 2 논리 상태의 비교 신호(CS)를 생성한다.
상기 제어 신호 생성부(310)는 상기 비교부(510)로부터 제공된 비교 신호(CS)에 따라 전원 스위칭부(200)를 제어하도록 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(SCS1, SCS2)를 생성한다. 구체적으로, 제어 신호 생성부(310)는 제 1 논리 상태의 비교 신호(CS)에 따라 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP)만을 전원 변환부(300)에 공급하도록 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(SCS1, SCS2)를 생성한다. 그리고 제어 신호 생성부(310)는 제 2 논리 상태의 비교 신호(CS)에 따라 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP) 모두를 전원 변환부(300)에 공급하도록 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(SCS1, SCS2)를 생성한다.
도 18a 내지 도 18c는 도 14에 도시된 에어컨(1000)의 구동 방법을 개략적으로 도시한 개념도이다. 이하, 도 7과 도 18a 내지 도 18c를 결부하여, 전술한 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 에어컨(1000)의 구동 방법을 설명한다.
먼저, 단계 S10에서, 전원 제어부(500)는 에어컨 구동 모듈(700)의 전원, 즉 에어컨(1000)의 전원이 온 상태인지 오프 상태인지를 판단한다.
단계 S10에서의 판단 결과 에어컨(1000)의 전원이 온 상태인 경우, 단계 S20을 수행한다. 상기 단계 S20에서는 입력된 솔라 전원(SP)을 기준 값(Vref)과 비교한다. 이 단계에서, 입력 측정부(250)는 솔라 전원(SP)을 측정하여 솔라 전원의 전력 값(SPS)을 전원 제어부(500)에 공급한다. 그리고 전원 제어부(500)의 비교부(510)는 솔라 전원의 전력 값(SPS)과 기준 값(Vref)을 비교 및 분석하여 비교 신호(CS)를 출력한다.
단계 S20에서 판단 결과 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 이상인 경우, 단계 S40을 수행한다. 단계 S40에서는 솔라 전원(SP)만을 이용하여 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성한다. 구체적으로, 도 7 및 도16a에 도시된 바와 같이, 단계 S40에서는 전원 스위칭부(200)가 입력된 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP) 중에서 솔라 전원(SP)만을 전원 변환부(300)에 공급한다. 그러면, 직류-교류 변환부(310)는 전원 스위칭부(200)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환하여 교류 전원(CSP)을 생성한다. 이때, 직류-교류 변환부(310)로부터 생성된 교류 전원(CSP)은 에어컨 구동 전원(ADP)으로서 에어컨 구동 모듈(700)에 공급된다.(S60)
한편, 단계 S20에서 판단 결과 솔라 전원의 전력 값(SPS)이 기준 값(Vref) 미만인 경우, 단계 S50을 수행한다. 단계 S50에서는 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP)을 이용하여 에어컨 구동 전원(ADP)을 생성한다. 구체적으로, 도 7 및 도 18b에 도시된 바와 같이, 단계 S50에서는 전원 스위칭부(200)가 입력된 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP)을 스위칭 하여 솔라 전원(SP) 및 상용 교류 전원(CP) 모두를 전원 변환부(300)에 공급한다. 그러면, 직류-교류 변환부(310)는 전원 스위칭부(200)로부터 제공된 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환하여 교류 전원(CSP)을 생성한다. 그러면, 직류-교류 변환부(310)에서 생성된 교류 전원(CSP)과 전원 스위칭부(200)로부터 제공된 상용 교류 전원(CP)은 서로 결합되어 에어컨 구동 전원(ADP)으로서 에어컨 구동 모듈(700)에 공급된다.(S60)
한편, 단계 S10에서의 판단 결과 에어컨(1000)의 전원이 오프 상태인 경우, 단계 S30을 수행한다. 단계 S30에서는 솔라 전원(SP)을 보조 상용 교류 전원(ACP)으로 변환하여 제 2 입력 단자(120)에 공급한다. 구체적으로, 도 7 및 도 18c에 도시된 바와 같이, 단계 S30에서는 전원 제어부(500)가 제 1 스위칭 제어 신호(SCS1)를 출력하여, 전원 스위칭부(200)가 솔라 전원(SP)을 전원 변환부(300)에 공급하도록 한다. 그리고 전원 제어부(500)는 제 1 변환 제어 신호(CCS1)를 출력하여, 전원 변환부(300)가 솔라 전원(SP)을 직류-교류 변환하여 보조 상용 교류 전원(ACP)을 생성한 다음, 생성된 보조 상용 교류 전원(ACP)을 제 2 입력 단자(120)에 공급하도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 솔라 전원과 상용 교류 전원을 병용하여 에어컨의 사용으로 인한 전력 소모량을 줄일 수 있다. 그리고 본 발명은 솔라 전원이 기준 값 미만이어서 에어컨을 구동하기에 부족할 경우에, 상기 기준 값과 상기 솔라 전원의 차이만큼 상기 상용 교류 전원으로 보상한다. 따라서, 본 발명은 날씨의 영향으로 인해 솔라 전원이 상기 기준 값 미만으로 확보된 경우에도 솔라 전원을 이용하여 에어컨을 가동할 수 있어, 에어컨 가동으로 인한 상용 교류 전원의 소모량을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 에어컨을 사용하지 않는 경우에는 에어컨에 입력되는 솔라 전원을 보조 상용 교류 전원으로 변환하여, 상기 보조 상용 교류 전원이 에어컨이나 다른 전자 기기에 사용될 수 있도록 하여 가정이나 건물의 전력 소모량을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전원 입력부 200: 전원 스위칭부
300: 전원 변환부 500: 전원 제어부
CP: 상용 교류 전원 SP: 솔라 전원

Claims (20)

  1. 태양 전지 모듈로부터 솔라 전원이 입력되는 제 1 입력 단자 및 상용 교류 전원이 입력되는 제 2 입력 단자를 갖는 전원 입력부;
    상기 제 1 입력 단자로부터의 솔라 전원을 기본적으로 이용하여 에어컨 구동 전원을 생성하되, 상기 솔라 전원의 전력 값에 따라 상기 제 2 입력 단자로부터의 상용 교류 전원을 추가적으로 이용하여 상기 에어컨 구동 전원을 생성하는 전원 생성 모듈; 및
    상기 에어컨 구동 전원에 의해 구동되는 에어컨 구동 모듈을 포함하고,
    상기 전원 생성 모듈은 상기 솔라 전원의 전력 값이 기준 값 이상일 경우 상기 솔라 전원을 직류-직류 변환하여 생성된 직류 전원만으로 이루어진 상기 에어컨 구동 전원을 생성하고, 상기 솔라 전원의 전력 값이 기준 값 미만일 경우 상기 솔라 전원을 직류-직류 변환하여 생성된 직류 전원과 상기 상용 교류 전원을 교류-직류 변환하여 생성된 보조 직류 전원을 결합하여 이루어진 상기 에어컨 구동 전원을 생성하며,
    상기 전원 생성 모듈은 상기 제 1 입력 단자로부터의 솔라 전원과 상기 제 2 입력 단자로부터의 상용 교류 전원을 선택적으로 출력하는 전원 스위칭부, 상기 전원 스위칭부로부터 공급되는 전원을 이용하여 에어컨 구동 전원을 생성하는 전원 변환부, 및 상기 솔라 전원의 전력 값에 기초하여 상기 전원 스위칭부를 제어함과 동시에 상기 전원 변환부를 제어하는 전원 제어부를 포함하고,
    상기 전원 변환부는 상기 전원 제어부로부터 공급되는 제 1 변환 제어 신호에 따라 상기 전원 스위칭부로부터의 솔라 전원을 직류-직류 변환하여 직류 전원을 생성하는 직류-직류 변환부, 및 상기 전원 제어부로부터 공급되는 제 2 변환 제어 신호에 따라 상기 전원 스위칭부로부터의 상용 교류 전원을 교류-직류 변환하여 보조 직류 전원을 생성하는 교류-직류 변환부를 포함하며,
    상기 전원 제어부는,
    상기 솔라 전원의 전력 값이 기준 값 이상일 경우 제 1 논리 상태의 비교 신호를 생성하고, 상기 솔라 전원의 전력 값이 상기 기준 값 미만일 경우 제 2 논리 상태의 비교 신호를 생성하는 비교부;
    상기 제 1 논리 상태의 비교 신호에 따라 상기 솔라 전원만을 상기 전원 변환부에 공급하기 위한 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호를 생성하고, 상기 제 2 논리 상태의 비교 신호에 따라 상기 솔라 전원과 상기 상용 교류 전원 모두를 상기 전원 변환부에 공급하기 위한 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호를 생성하는 제 1 제어 신호 생성부;
    상기 솔라 전원의 전력 값과 기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 에어컨 구동 전원으로 사용되는 상기 직류 전원의 비율과 상기 보조 직류 전원의 비율을 설정하는 전원 비율 설정부; 및
    상기 직류 전원의 비율에 기초하여 상기 제 1 변환 제어 신호를 생성하고 상기 보조 직류 전원의 비율에 기초하여 상기 제 2 변환 제어 신호를 생성하는 제 2 제어 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에어컨.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어컨 구동 전원은 상기 직류 전원만으로 이루어지거나 상기 직류 전원과 상기 보조 직류 전원의 결합으로 이루어지는, 에어컨.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 솔라 전원의 전력을 측정하여 상기 솔라 전원의 전력 값을 생성하는 입력 측정부를 더 포함하며,
    상기 전원 제어부는 상기 입력 측정부로부터 공급되는 솔라 전원의 전력 값을 기반으로 상기 전원 스위칭부를 제어함과 아울러 상기 직류-직류 변환부와 상기 교류-직류 변환부 각각을 제어하는, 에어컨.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는,
    상기 솔라 전원의 전력 값이 기준 값 이상일 경우 상기 전원 변환부에서 상기 직류 전원만으로 이루어지는 에어컨 구동 전원이 출력되도록 상기 전원 스위칭부와 상기 전원 변환부를 제어하고,
    상기 솔라 전원의 전력 값이 기준 값 미만일 경우 상기 전원 변환부에서 상기 직류 전원과 상기 보조 직류 전원으로 이루어지는 에어컨 구동 전원이 출력되도록 상기 전원 스위칭부와 상기 전원 변환부를 제어하는, 에어컨.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류 전원의 전력을 측정하여 제 1 직류 전력 값을 생성하는 제 1 출력 측정부; 및
    상기 보조 직류 전원의 전력을 측정하여 제 2 직류 전력 값을 생성하는 제 2 출력 측정부를 더 포함하며,
    상기 제 2 제어 신호 생성부는 상기 제 1 및 제 2 직류 전력 값을 분석하여 상기 직류 전원 및 상기 보조 직류 전원 각각이 설정된 목표 전력 값을 유지하도록 제 1 및 제 2 변환 제어 신호를 가변하는, 에어컨.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 3 항에 있어서,
    상기 전원 스위칭부는,
    제 1 스위칭 제어 신호에 따라 상기 제 1 입력 단자로부터의 솔라 전원을 상기 전원 변환부에 공급하는 제 1 스위칭부; 및
    제 2 스위칭 제어 신호에 따라 상기 제 2 입력 단자로부터의 상용 교류 전원을 상기 전원 변환부에 공급하는 제 2 스위칭부를 포함하는, 에어컨.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전원 변환부는 제 3 변환 제어 신호에 따라 상기 전원 스위칭부로부터 공급되는 솔라 전원을 직류-교류 변환하여 교류 전원을 생성하고, 생성된 교류 전원을 상기 제 2 입력 단자에 공급하는 보조 직류-교류 변환부를 더 포함하며,
    상기 전원 스위칭부는 제 3 스위칭 제어 신호에 따라 상기 제 1 입력 단자로부터의 솔라 전원을 상기 전원 변환부에 공급하는 제 3 스위칭부를 더 포함하며,
    상기 전원 제어부는 오프 상태의 에어컨 온/오프 신호에 응답하여 상기 제 3 스위칭 제어 신호를 생성하는, 에어컨.
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