KR102343260B1 - Power converter and air conditioner including the same - Google Patents
Power converter and air conditioner including the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102343260B1 KR102343260B1 KR1020150004414A KR20150004414A KR102343260B1 KR 102343260 B1 KR102343260 B1 KR 102343260B1 KR 1020150004414 A KR1020150004414 A KR 1020150004414A KR 20150004414 A KR20150004414 A KR 20150004414A KR 102343260 B1 KR102343260 B1 KR 102343260B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- switching
- unit
- section
- voltage
- converter
- Prior art date
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
- 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
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/89—Arrangement or mounting of control or safety devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
Abstract
본 발명은 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 인덕터와, 인덕터에 접속되는 제1 다이오드부와, 제1 다이오드부의 양단에 접속되는 스위칭부와, 인덕터와 출력단인 dc 단 사이에 접속되는 제2 다이오드부를 구비하며, 입력 교류 전압을 변환하여 변환된 전압을 dc단에 츨력하는 컨버터, 및 스위칭부에 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부를 포함하고, 컨버터 제어부는, 입력 교류 전압이 상승하는 제1 구간에, 스위칭부가 스위칭 동작을 반복하도록 제어하며, 입력 교류 전압이 하강하는 제2 구간에, 스위칭부가 스위칭 동작을 반복하도록 제어한다. 이에 따라, 역률을 향상킬 수 있게 된다.The present invention relates to a power converter and an air conditioner having the same. A power conversion device according to an embodiment of the present invention includes an inductor, a first diode unit connected to the inductor, a switching unit connected to both ends of the first diode unit, and a second diode connected between the inductor and the dc terminal as an output terminal. and a converter for converting the input AC voltage and outputting the converted voltage to the dc terminal, and a converter control unit for outputting a converter switching control signal to the switching unit, wherein the converter control unit includes: In the period, the switching unit controls to repeat the switching operation, and in the second period in which the input AC voltage falls, the switching unit controls to repeat the switching operation. Accordingly, it is possible to improve the power factor.
Description
본 발명은 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 역률을 향상킬 수 있는 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.The present invention relates to a power converter and an air conditioner having the same, and more particularly, to a power converter capable of improving a power factor, and an air conditioner having the same.
전력변환장치는, 입력되는 전원을 변환하여 전력 변환된 전원을 출력하는 장치이다.The power converter is a device that converts input power and outputs the converted power.
한편, 가전 기기 등에는, 상용 교류 전압을 변환하여 직류 전압으로 변환하는 컨버터 등이 전력변환장치의 일예로서, 구비된다.On the other hand, in home appliances and the like, a converter for converting a commercial AC voltage into a DC voltage is provided as an example of the power conversion device.
한편, 에너지 효율화를 위해 가전 기기에 대한 역률 규제가 논의되고 있으며, 이에 따라, 역률 향상에 대한 다양한 논의가 있다.On the other hand, power factor regulation for home appliances is being discussed for energy efficiency, and accordingly, there are various discussions about power factor improvement.
특히, 공기조화기, 세탁기, 냉장고, TV 등과 같이, 에너지 소비량이 큰, 가전 기기에 대해서, 역률 향상을 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. In particular, various efforts are being made to improve the power factor for home appliances that consume large amounts of energy, such as air conditioners, washing machines, refrigerators, and TVs.
본 발명의 목적은, 역률을 향상킬 수 있는 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of improving a power factor, and an air conditioner having the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 인덕터와, 인덕터에 접속되는 제1 다이오드부와, 제1 다이오드부의 양단에 접속되는 스위칭부와, 인덕터와 출력단인 dc 단 사이에 접속되는 제2 다이오드부를 구비하며, 입력 교류 전압을 변환하여 변환된 전압을 dc단에 츨력하는 컨버터, 및 스위칭부에 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부를 포함하고, 컨버터 제어부는, 입력 교류 전압이 상승하는 제1 구간에, 스위칭부가 스위칭 동작을 반복하도록 제어하며, 입력 교류 전압이 하강하는 제2 구간에, 스위칭부가 스위칭 동작을 반복하도록 제어한다.A power conversion device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is between an inductor, a first diode part connected to the inductor, a switching part connected to both ends of the first diode part, and a dc terminal that is an inductor and an output terminal and a converter having a second diode unit connected to the converter for converting an input AC voltage and outputting the converted voltage to a dc terminal, and a converter control unit for outputting a converter switching control signal to the switching unit, wherein the converter control unit includes an input AC In a first section in which the voltage rises, the switching unit controls to repeat the switching operation, and in a second section in which the input AC voltage falls, the switching unit controls to repeat the switching operation.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력변환장치는, 인덕터와, 인덕터에 접속되는 제1 다이오드부와, 제1 다이오드부의 양단에 접속되는 스위칭부와, 인덕터와 출력단인 dc 단 사이에 접속되는 제2 다이오드부를 구비하며, 입력 교류 전압을 변환하여 변환된 전압을 dc단에 츨력하는 컨버터, 및 스위칭부에 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부를 포함하고, 컨버터 제어부는, 컨버터 주변의 온도 또는 dc 단 양단에 접속되는 부하의 크기에 기초하여, 스위칭부가 입력 교류 전압에 대응하여 일부 구간 동안 스위칭하는 제1 스위칭 모드로 동작하거나, 스위칭부가 입력 교류 전압에 대응하여 전 구간 동안 스위칭하는 제2 스위칭 모드로 동작하도록 제어한다.In addition, the power conversion device according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is an inductor, a first diode unit connected to the inductor, a switching unit connected to both ends of the first diode unit, an inductor and an output terminal a converter having a second diode unit connected between the dc terminals, converting the input AC voltage and outputting the converted voltage to the dc terminal, and a converter control unit outputting a converter switching control signal to the switching unit, the converter control unit comprising: , based on the temperature around the converter or the size of the load connected to both ends of the dc terminal, the switching unit operates in the first switching mode in which the switching unit switches for a partial period in response to the input AC voltage, or the switching unit responds to the input AC voltage for the entire period It is controlled to operate in the second switching mode during which it is switched.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 인덕터와, 인덕터에 접속되는 제1 다이오드부와, 제1 다이오드부의 양단에 접속되는 스위칭부와, 인덕터와 출력단인 dc 단 사이에 접속되는 제2 다이오드부를 구비하며, 입력 교류 전압을 변환하여 변환된 전압을 dc단에 츨력하는 컨버터, 및 스위칭부에 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부를 포함하는 전력변환장치를 구비하고, 컨버터 제어부는, 입력 교류 전압이 상승하는 제1 구간에, 스위칭부가 스위칭 동작을 반복하도록 제어하며, 입력 교류 전압이 하강하는 제2 구간에, 스위칭부가 스위칭 동작을 반복하도록 제어한다.In addition, the air conditioner according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes an inductor, a first diode part connected to the inductor, a switching part connected to both ends of the first diode part, and a dc terminal that is an output terminal with the inductor. A power conversion device comprising a converter having a second diode unit connected therebetween, converting an input AC voltage and outputting the converted voltage to a dc terminal, and a converter control unit outputting a converter switching control signal to the switching unit, , the converter control unit controls the switching unit to repeat the switching operation in a first section in which the input AC voltage rises, and controls the switching unit to repeat the switching operation in a second section in which the input AC voltage falls.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기는, 스위칭부를 포함하는 스위칭 컨버터와, 스위칭부에 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부를 포함하고, 컨버터 제어부는, 입력 교류 전압이 상승하는 제1 구간에, 스위칭부가 스위칭 동작을 반복하도록 제어하며, 입력 교류 전압이 하강하는 제2 구간에, 스위칭부가 스위칭 동작을 반복하도록 제어한다. 이에 따라, 역률을 향상킬 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, a power conversion device, and an air conditioner having the same, include a switching converter including a switching unit, and a converter control unit for outputting a converter switching control signal to the switching unit, and the converter control unit includes an input In a first section in which the AC voltage rises, the switching unit controls to repeat the switching operation, and in a second section in which the input AC voltage falls, the switching unit controls to repeat the switching operation. Accordingly, it is possible to improve the power factor.
특히, 입력 전압의 하강 구간에서도 스위칭을 함으로써, 전압 이용률이 향상되므로, 컨버터 내의 인덕터의 크기를 축소할 수 있게 된다.In particular, since the voltage utilization rate is improved by switching even in the falling section of the input voltage, the size of the inductor in the converter can be reduced.
한편, 제1 구간과 제2 구간 사이에, 비스위칭 구간을 두고, 부하의 크기 등에 따라, 스위칭 구간과 비스위칭 구간을 가변함으로써, 부하별 최적 제어가 가능하게 된다.Meanwhile, by providing a non-switching section between the first section and the second section, and varying the switching section and the non-switching section according to the size of the load, optimal control for each load is possible.
특히, 부하의 크기가 커질수록, 스위칭 구간을 증가시킴으로써, 부하 변동에도 불구하고, 역률을 향상시킬 수 있게 된다.In particular, as the size of the load increases, by increasing the switching period, it is possible to improve the power factor despite the load fluctuation.
한편, 스위칭부의 스위칭 주파수를 가변시킴으로써, 효율 개선 및 EMI 노이즈를 저감할 수 있게 된다. 또한, 인덕터의 크기도 축소할 수 있게 된다. Meanwhile, by varying the switching frequency of the switching unit, it is possible to improve efficiency and reduce EMI noise. Also, the size of the inductor can be reduced.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 부분 스위칭 방식과 전 구간 스위칭 방식을 선택적으로 적용 가능하므로, 발열 저감을 위한 히트 싱크의 사이즈를 축소할 수 있게 된다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, since the partial switching method and the full-section switching method can be selectively applied, the size of the heat sink for reducing heat generation can be reduced.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력변환장치의 회로도의 일예이다.
도 2는 도 1의 전력변환장치의 동작에 따른 입력 전류 파형의 일예를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 전력변환장치의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 전력변환장치의 다양한 동작 모드를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 부하 크기 또는 주변 온도에 따른 전력변화장치의 동작 모드 변경을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 스위칭 주파수 가변을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 7a 내지 도 7b는 스위칭 주파수 가변에 따른 입력 전류 및 주파수 스펙트럼을 설명하기 위해 참조되는 도면이다..
도 8은 도 1의 컨버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.
도 9a 내지 도 10d는 다양한 입력 전류 및 입력 전류에 따른 주파수 스펙트럼을 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
도 12는 도 11의 공기조화기의 개략도를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 11의 실외기의 구동장치의 내부 블록도이다.
도 14는 도 13의 구동장치 내의 인버터의 회로도를 예시한다.
도 15는 도 14의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.1 is an example of a circuit diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows an example of the input current waveform according to the operation of the power converter of Figure 1.
3A and 3B are diagrams referenced for explaining the operation of the power converter of FIG. 1 .
4A to 4C are diagrams referenced to explain various operating modes of the power converter of FIG. 1 .
5A to 5B are diagrams referenced for explaining a change in the operation mode of the power conversion device according to the load size or the ambient temperature.
6A to 6B are diagrams referenced to explain switching frequency variation.
7A to 7B are diagrams referenced to explain an input current and frequency spectrum according to a switching frequency change.
FIG. 8 is an example of an internal block diagram of the converter control unit of FIG. 1 .
9A to 10D are diagrams illustrating various input currents and frequency spectra according to input currents.
11 is a block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
12 is a view showing a schematic view of the air conditioner of FIG. 11 .
13 is an internal block diagram of the driving device of the outdoor unit of FIG. 11 .
Fig. 14 illustrates a circuit diagram of an inverter in the driving device of Fig. 13;
15 is an internal block diagram of the inverter control unit of FIG. 14 .
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
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.The suffixes “module” and “part” for the components used in the following description are given simply in consideration of the ease of writing the present specification, and do not impart a particularly important meaning or role by themselves. Accordingly, the terms “module” and “unit” may be used interchangeably.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력변환장치의 회로도의 일예이다.1 is an example of a circuit diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전력변환장치(400)는, 입력 교류 전원을 전력 변환할 수 있다. 특히, 직류 전원으로 변환할 수 있다. 전력 변환된 직류 전원은, 출력단인 dc 단 커패시터(C)에 Vdc 전압으로 저장될 수 있다.Referring to the drawings, the
한편, dc 단 양단에는 소정 부하(205)가 접속될 수 있다.On the other hand, a
예를 들어, dc 부하 또는 ac 부하가 접속될 수 있다. 구체적으로, 부하(205)는, 도 13의 인버터(420) 및 모터(250)를 구비하는 개념일 수 있다.For example, a dc load or an ac load may be connected. Specifically, the
부하(205)의 변동이 심한 경우, dc 단 전압(Vdc)의 변동이 심해질 수 있으며, 이에 따라, 입력 교류 전압(Vs)에 기초한, 입력 전류의 변동이 심해질 수 있다.When the
역률은, 입력 교류 전압 대비, 입력 전류에 대한 비율이므로, 입력 전류의 변동이 심할수록, 역률이 나빠질 수 있다.Since the power factor is a ratio of the input AC voltage to the input current, the greater the fluctuation of the input current, the worse the power factor may be.
본 발명에서는, 역률 향상이 가능하며, 간단한 회로 소자로 구현 가능한, 컨버터(410)를 구비하는 전력변환장치(400)를 제안한다. 특히, 컨버터(410)로서, 스위칭 컨버터(switching converter)를 제안한다.In the present invention, it is possible to improve the power factor, and proposes a
스위칭 컨버터는, PFC에 비해, 회로가 간단하며, 분말 타입의 인덕터 코어(리액터 코어) 대신 상대적으로 저렴한 아이언 코어(Iron Core) 인덕터 또는 리액터(Reactor)를 사용하기 때문에 비용 절감에 효과적이다.The switching converter, compared to the PFC, has a simple circuit and is effective in reducing costs because a relatively inexpensive iron core inductor or reactor is used instead of a powder-type inductor core (reactor core).
본 발명의 실시예에 따른, 전력변환장치(400)는, 인덕터(L)와, 인덕터(L)에 접속되는 제1 다이오드부(405)와, 제1 다이오드부(405)의 양단에 접속되는 스위칭부(409)와, 인덕터(L)와 출력단인 dc 단 사이에 접속되는 제2 다이오드부(407)를 구비하며, 입력 교류 전압(Vs)을 변환하여 변환된 전압을 dc단에 츨력하는 컨버터(410), 및 스위칭부(409)에 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력하는 컨버터 제어부(415)를 포함할 수 있다.In accordance with an embodiment of the present invention, the
한편, 전력변환장치(400)는, 입력 전압(Vs)을 검출하기 위한 입력 전압 검출부(A)와, 입력 전류(Is)를 검출하기 위한 입력 전류 검출부(D), 및 출력단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출하기 위한 dc 단 전압 검출부(B)를 더 구비할 수 있다.On the other hand, the
입력 전압 검출부(A) 또는 dc 단 전압 검출부(B)는, 저항 소자, 증폭기, 또는 Voltage transformer 등을 구비할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs), dc 단 전압(Vdc)은, 컨버터 제어부(415)에 입력될 수 있다.The input voltage detection unit (A) or the dc terminal voltage detection unit (B) may include a resistance element, an amplifier, or a voltage transformer. The detected input voltage Vs and the dc terminal voltage Vdc may be input to the
입력 전류 검출부(D)는, 저항 소자, 증폭기, 또는 Voltage transformer 등을 구비할 수 있다. 검출된 입력 전류(Is)는, 컨버터 제어부(415)에 입력될 수 있다.The input current detection unit D may include a resistance element, an amplifier, or a voltage transformer. The detected input current Is may be input to the
제1 다이오드부(405)는, 4개의 브릿지 다이오드(Da,Db,Dc,Dd)를 구비할 수 있다.The
도 1의 회로 구성을 보다 상세히 설명하면, 입력 전압원(201)의 일단에 인덕터(L)의 일단이 연결되며, 인덕터(L)의 타단과 dc 단 양단에 배치되는 커패시터(C) 사이에, 제2 다이오드부(407)가 접속된다.Referring to the circuit configuration of FIG. 1 in more detail, one end of the inductor L is connected to one end of the
제2 다이오드부(407)는, 다이오드(D1)과 다이오드(D2)를 구비한다. 다이오드(D1)의 애노드는, 인덕터(L)의 타단에 접속되며, 다이오드(D2)의 애노드는 입력 전압원(201)의 타단에 접속될 수 있다.The
한편, 제2 다이오드부(407)에 병렬로, 제1 다이오드부(407)가 접속된다.Meanwhile, in parallel to the
즉, 다이오드(D1)의 애노드와 인덕터(L)의 타단 사이에, 다이오드(Da)의 애노드가 접속되며, 입력 전압원(201)의 타단과 다이오드(D2)의 애노드 사이에, 다이오드(Dd)의 캐소드가 연결될 수 있다.That is, the anode of the diode Da is connected between the anode of the diode D1 and the other end of the inductor L, and between the other end of the
한편, 제1 다이오드부(405)의 양단 사이에, 스위칭 소자(S1)를 구비하는 스위칭부(409)가 접속된다.Meanwhile, a
한편, 스위칭부(409)와 제1 다이오드부(405)의 사이와, 제2 다이오드부(407) 사이에, 역류 방지용 다이오드(d3)이 접속될 수 있다.Meanwhile, a reverse flow prevention diode d3 may be connected between the
한편, 역류방지용 다이오드(d3) 및 스위칭 소자(S1)의 양단에, dc 단 커패시터(C)가 접속된다. 그리고, dc 단 커패시터(C) 양단, 즉, dc단 양단에, 부하(205)가 접속된다.On the other hand, the dc terminal capacitor (C) is connected to both ends of the reverse flow prevention diode (d3) and the switching element (S1). And, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 입력 전압(Vs), 입력 전류(Is), dc 단 전압(Vdc)에 기초하여, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 생성하고, 이를 스위칭부(409)에 출력하 수 있다.Meanwhile, the
스위칭부(409)의 스위칭 소자(S1)가 IGBT로 구현되는 경우, 게이트 단자에, 턴 온 듀타에 대응하는 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)가 입력될 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(S1)가 스위칭(턴 온 및 턴 오프)를 반복하거나, 소정 기간 동안 턴 오프될 수 있다.When the switching element S1 of the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 입력 교류 전압(Vs)이 상승하는 제1 구간(Ta)에, 스위칭부(409)가 스위칭 동작(턴 온 및 턴 오프)을 반복하도록 제어하며, 입력 교류 전압(Vs)이 하강하는 제2 구간(Tc)에, 스위칭부(409)가 턴 온 및 턴 오프를 반복하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 부하 변동에도 불구하고, 전력변환장치(400)의 역률을 향상시킬 수 있게 된다.Meanwhile, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 제1 구간(Ta)과 제2 구간(Tc) 사이인 제3 구간(Tb)에, 스위칭부(409)가 턴 오프되도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, dc단 양단에 접속되는 부하(205)의 크기에 따라, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)의 길이를 가변할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, dc단 양단에 접속되는 부하(205)의 크기가 커질수록, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)의 길어지도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, dc 단에 대한 전압 지령치가 커질수록, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)이 길어지도록 제어하며, 제3 구간(Tb)이 작아지도록 제어할 수 있다.On the other hand, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, dc단 양단에 접속되는 부하(205)의 크기가 제1 소정치 미만인 경우, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)을 구비하는 제1 스위칭 모드로 동작하도록 제어하고, dc 단 양단에 접속되는 부하(205)의 크기가 제1 소정치 이상인 경우, 제1 구간(Ta), 제2 구간(Tc), 및 제3 구간(Tb)을 구비하는 제2 스위칭 모드, 또는 제1 스위칭 모드와 제2 스위칭 모드가 혼합된 제3 스위칭 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.On the other hand, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 컨버터(410) 주변의 온도가 제1 온도 이상인 경우, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)을 구비하는 제1 스위칭 모드로 동작하도록 제어하고, 컨버터 주변의 온도가 제1 온도 미만 경우, 제1 구간(Ta), 제2 구간(Tc), 및 제3 구간(Tb)을 구비하는 제2 스위칭 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.On the other hand, when the temperature around the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 컨버터 제어부(415)는, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)에서의 스위칭부(409)의 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 입력 전압(Vs)의 크기가 커질수록, 스위칭부(409)의 스위칭 주파수가 작아지도록 제어하며, 입력 전압(Vs)의 크기가 작아질수록 스위칭부(409)의 스위칭 주파수가 커지도록 제어할 수 있다.On the other hand, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 부하(205)가 모터(도 13의 250), 인버터(도 8의 420)을 구비하는 경우, 모터에 출력되는 출력 전압, 및 입력 교류 전압(Vs)의 크기에 기초하여, dc 단 전압 지령치(V*dc)를 생성할 수 있다.On the other hand, the
그리고, 컨버터 제어부(415)는, 모터(250)에 출력되는 출력 전압(Vout), 및 입력 교류 전압(Vs)의 크기에 기초하여, dc단 전압 지령치(V*dc)를 생성하고, dc단 전압 지령치(V*dc), 및 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 전류 지령치(I*)를 생성하고, 전류 지령치(I*)에 기초하여, 턴 온 듀티(duty)를 생성하며, 턴 온 듀티(duty)에 기초하여, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 생성하여 출력할 수 있다. In addition, the converter control unit 415 generates a dc stage voltage command value (V * dc) based on the output voltage Vout output to the
한편, 컨버터 제어부(415)는, dc단 양단에 접속되는 부하(205)의 크기, 입력 교류 전압(Vs)의 크기에 기초하여, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 생성하여 출력할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 전압 지령치(V*d,V*q) 또는 출력 전압(Vd 또는 Vq)에 기초하여, dc단 양단에 접속되는 부하(205)의 크기를 연산하고, dc단 양단에 접속되는 부하(205)의 크기에 따라, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)의 길이를 가변할 수 있다.On the other hand, the
도 2는 도 1의 전력변환장치의 동작에 따른 입력 전류 파형의 일예를 나타낸다.Figure 2 shows an example of the input current waveform according to the operation of the power converter of Figure 1.
도면을 참조하면, 컨버터 제어부(415)는, 부하(205)의 크기에 따라, dc단 전압 지령치(V*dc)를 연산하고, 일정한 dc단 전압 지령치(V*dc), 및 입력 전압(Vs)에 기초하여, 스위칭부(409)가 스위칭 동작을 반복하는 제1 구간(Ta), 제2 구간(Tc), 그리고, 스위칭부(409)가 턴 오프되는 제3 구간(Tb)으로 구분할 수 있다.Referring to the drawings, the
제1 구간(Ta)은, 입력 교류 전압(Vs)이 상승하는 구간으로서, 턴 온 기간(Ton)과 턴 오프 기간(Toff)을 구비하는 복수의 스위칭 구간(Tsw)을 구비할 수 있다. The first section Ta is a section in which the input AC voltage Vs rises, and may include a plurality of switching sections Tsw having a turn-on period Ton and a turn-off period Toff.
한편, 입력 교류 전압(Vs)이 상승할수록, 복수의 스위칭 구간의 스위칭 주기는 길어질 수 있다. 즉, 스위칭 주파수가 작아질 수 있다. 이에 의하면, 일정한 스위칭 주파수가 아니므로, 스위칭 주파수에 다른 EMI를 보다 저감할 수 있게 된다. 이에 대해서는, 도 6a를 참조하여 다시 기술한다.Meanwhile, as the input AC voltage Vs increases, the switching period of the plurality of switching sections may become longer. That is, the switching frequency may be reduced. According to this, since the switching frequency is not constant, EMI different from the switching frequency can be further reduced. This will be described again with reference to FIG. 6A.
한편, 제1 구간(Ta), 제2 구간(Tc)은, 입력 전압(Vs)이 dc단 전압 지령치(V*dc) 보다 낮은 구간으로서, 입력 전압(Vs)의 피크치와 dc단 전압 지령치(V*dc) 사이의 차이가 클수록, 제1 구간(Ta), 제2 구간(Tc)의 길이는 작아질 수 있다.On the other hand, in the first section Ta and the second section Tc, the input voltage Vs is a section lower than the dc terminal voltage command value (V * dc), and the peak value of the input voltage Vs and the dc terminal voltage command value ( As the difference between V * dc) increases, the lengths of the first section Ta and the second section Tc may become smaller.
한편, 제1 구간(Ta), 제2 구간(Tc)은, 입력 전압(Vs)이 dc단 전압 지령치(V*dc) 보다 낮은 구간으로서, 입력 전압(Vs)의 피크치와 dc단 전압 지령치(V*dc) 사이의 차이가 작을수록, 제1 구간(Ta), 제2 구간(Tc)의 길이는 커질 수 있다.On the other hand, in the first section Ta and the second section Tc, the input voltage Vs is a section lower than the dc terminal voltage command value (V * dc), and the peak value of the input voltage Vs and the dc terminal voltage command value ( As the difference between V * dc) is small, the lengths of the first section Ta and the second section Tc may increase.
또한, 제3구간(Tb)은, 입력 전압(Vs)이 dc단 전압 지령치(V*dc) 보다 높은 구간으로서, 별도의 스위칭 동작이 없어도, Vs 전압에 따라, 입력 전류(Is)가 dc단 방향으로 흐르게 된다. 입력 전압(Vs)이 클수록, 또는 dc단 전압 지령치(V*dc)가 작을수록, 즉, 입력 전압(Vs)의 피크치와 dc단 전압 지령치(V*dc) 사이의 차이가 클수록, 제3구간(Tb)은 커질 수 있다.In addition, the third section Tb is a section in which the input voltage Vs is higher than the dc stage voltage command value (V * dc). Even without a separate switching operation, the input current Is is the dc stage according to the Vs voltage. flow in the direction The higher the input voltage (Vs), or dc The lower the terminal voltage command value (V * dc), that is, the larger the difference between the peak value of the input voltage (Vs) and a dc terminal voltage command value (V * dc), the third section (Tb) can be large.
한편, 입력 전압(Vs)이 작을수록, 또는 dc단 전압 지령치(V*dc)가 클수록작을수록, 즉, 입력 전압(Vs)의 피크치와 dc단 전압 지령치(V*dc) 사이의 차이가 작을수록, 제3구간(Tb)은 작아질 수 있다.On the other hand, the input voltage (Vs) is smaller, or dc The smaller the greater the bus voltage command value (V * dc), that is, smaller the difference between the peak value of the input voltage (Vs) and a dc terminal voltage command value (V * dc) As the number increases, the third section Tb may become smaller.
도 2의 (a)는, 스위칭부(409)의 스위칭 동작 등에 기반한, 제1 스위칭 모드를 나타내며, 이에 따라, 도 2의 (b)와 같이, 입력 전압(vs)에 유사한, 입력 전류(Is) 파형이 획득될 수 있게 된다. 따라서, 역률이 향상될 수 있게 된다. Fig. 2(a) shows a first switching mode based on a switching operation of the
한편, 도 2의 (a)의 제1 스위칭 모드는, 부분 스위칭(partial switching) 모드를 예시한다. Meanwhile, the first switching mode of FIG. 2A exemplifies a partial switching mode.
본 발명에서는, 입력 교류 전압(Vs)이 상승하는 제1 구간(Ta) 외에, 추가적으로, 입력 교류 전압(Vs)이 하강하는 제2 구간(Tc)에서도, 스위칭 동작을 수행하므로, 전압 이용률이 향상되므로, 역률이 향상될 수 있게 된다. 또한, 인덕터(L)의 크기도 축소할 수 있게 된다.In the present invention, in addition to the first section Ta in which the input AC voltage Vs rises, the switching operation is performed also in the second section Tc in which the input AC voltage Vs falls, so that the voltage utilization rate is improved. Therefore, the power factor can be improved. Also, the size of the inductor L can be reduced.
한편, 도 2에서는, 사인파 형태의 입력 전압(Vs)을 기준으로, dc단 전압 지령치(V*dc)와의 비교를 통해, 스위칭 동작을 수행하는 것을 예시하였으나, 이와 달리 다양한 변형이 가능하다.Meanwhile, in FIG. 2 , the switching operation is exemplified by comparison with the dc terminal voltage command value (V * dc) based on the sinusoidal input voltage (Vs), but various modifications are possible.
예를 들어, 컨버터 제어부(415)는, 사인파 형태의 전류 지령치를 기준으로, 스위칭부(409)의 스위칭 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 특히, 사인파 형태의 전류 지령치가, 제1 기준치 미만인 경우, 스위칭 동작하도록 제어하고, 제1 기준치 이상인 경우, 턴 오프되도록 제어할 수도 있다.For example, the
도 3a 및 도 3b는 도 1의 전력변환장치의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다. 도면에서는, 입력 전압(Vs)의 양의 반주기에 대한, 전류 흐름도를 예시한다.3A and 3B are diagrams referenced for explaining the operation of the power converter of FIG. 1 . In the figure, the current flow diagram for the positive half cycle of the input voltage Vs is illustrated.
도면을 참조하면, 도 3a는, 도 2의, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)에서의, Ton 구간에서의 입력 전류(Is)의 흐름(path 1)을 예시하며, 도 3b는, 도 2의 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)에서의 Toff 구간과, 제3 구간(Tb)에서의 입력 전류(Is)의 흐름(path 1)을 예시한다.Referring to the drawings, FIG. 3A illustrates the
도 3a에 따르면, path 1에 따라, 입력 전류(Is)가, 입력 전압원(201), 인덕터(L), 다이오드(Da), 스위칭 소자(S1), 다이오드(D4)를 통해 흐르게 된다.According to FIG. 3A , along
한편, 도 3b에 따르면, path 2에 따라, 입력 전류(Is)가, 입력 전압원(201), 인덕터(L), 다이오드(D1), 커패시터(C), 다이오드(D4)를 통해 흐르게 된다.Meanwhile, according to FIG. 3B , an input current Is flows through the
한편, 입력 전압(Vs)의 양의 반주기에 대한, 전류 흐름도는, 도 3a 내지 도 3b와 유사하다.On the other hand, the current flow chart for the positive half cycle of the input voltage Vs is similar to FIGS. 3A to 3B .
컨버터 제어부(415)는, 컨버터(410) 주변의 온도 또는 dc 단 양단에 접속되는 부하(205)의 크기에 기초하여, 스위칭부(409)가 입력 교류 전압(Vs)에 대응하여 일부 구간 동안 스위칭하는 제1 스위칭 모드(mode 1)로 동작하거나, 스위칭부(409)가 입력 교류 전압(Vs)에 대응하여 전 구간 동안 스위칭하는 제2 스위칭 모드(mode 2)로 동작하도록 제어하거나, 제1 스위칭 모드(mode 1)와 제2 스위칭 모드(mode 2)를 혼합한 제3 스위칭 모드(mode 3)로 동작하도록 제어할 수 있다.The
이에 대해서는, 도 4a 내지 도 5b를 참조하여 기술한다.This will be described with reference to FIGS. 4A to 5B.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 전력변환장치의 다양한 동작 모드를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.4A to 4C are diagrams referenced to explain various operating modes of the power converter of FIG. 1 .
먼저, 도 4a는, 스위칭부(409)가 입력 교류 전압(Vs)에 대응하여 일부 구간 동안 스위칭하는 제1 스위칭 모드(mode 1)를 예시한다.First, FIG. 4A illustrates a first switching mode (mode 1) in which the
도면을 참조하면, 제1 스위칭 모드(mode 1)에 따른, 입력 전류(Is1)은, 피크치가 Ipk1이고, 입력 전압의 상승 중 스위칭하는 제1 구간(Ta1), 하강 중 스위칭하는 제2 구간(Ta3), 및 스위칭하지 않는 제3 구간(Ta3)을 구비할 수 있다.Referring to the drawing, according to the first switching mode (mode 1), the input current Is1 has a peak value of Ipk1, a first period Ta1 for switching while the input voltage rises, and a second period for switching during a fall ( Ta3), and a third section Ta3 that is not switched may be provided.
다음, 도 4b는, 스위칭부(409)가 입력 교류 전압(Vs)에 대응하여 전 구간 동안 스위칭하는 제2 스위칭 모드(mode 2)를 예시한다.Next, FIG. 4B illustrates a second switching mode (mode 2) in which the
도면을 참조하면, 제2 스위칭 모드(mode 2)에 따른, 입력 전류(Is2)은, 피크치가 Ipk2이고, 입력 전압의 양의 반주기 동안 계속 스위칭하는 구간(Tk)을 구비할 수 있다.Referring to the drawing, according to the second switching mode (mode 2), the input current Is2 may have a peak value Ipk2 and a period Tk in which the input voltage is continuously switched during a positive half cycle.
도 4b와 도 4a를 비교하면, 제2 스위칭 모드(mode 2) 시의 입력 전류의 크기 또는 피크치가 더 큰 것을 알 수 있다.Comparing FIGS. 4B and 4A , it can be seen that the magnitude or peak value of the input current in the second switching mode (mode 2) is larger.
즉, 스위칭 구간이 증가할수록, 입력 전류의 피크치는 증가할 수 있으며, 이에 따라, dc 단 전압(Vdc)을 증가시킬 수 있게 된다.That is, as the switching period increases, the peak value of the input current may increase, and accordingly, the dc terminal voltage Vdc may be increased.
따라서, 컨버터 제어부(415)는, 부하의 크기가 증가하여, dc 단 전압의 증가가 필요한 경우, dc 단 전압 지령치(V*dc)가 증가되도록 설정하며, 증가된 dc 단 전압 지령치(V*dc)를 기준으로, 스위칭 구간이 길어지도록 제어할 수 있다. 즉, 도 2에서의 V*dc값이 증가되도록 설정한 후, 스위칭 구간이 길어지도록 제어할 수 있다. Accordingly, the
한편, 스위칭 구간이 길어질수록, 비스위칭 구간, 즉, 턴 오프 구간은 작아질 수 있다.Meanwhile, as the switching period becomes longer, the non-switching period, that is, the turn-off period, may become smaller.
이와 같이, 부하의 크기가 커질수록, 스위칭 구간을 증가시킴으로써, 부하 변동에도 불구하고, 역률을 향상시킬 수 있게 된다.As such, as the size of the load increases, by increasing the switching period, it is possible to improve the power factor despite the load fluctuation.
한편, 제2 스위칭 모드(mode 2)에 따르면, 발열량이 많아지므로, 컨버터(415) 주변의 온도가 높은 경우에는, 온도 저감을 위해, 사용하지 않는 것이 바람직하다.On the other hand, according to the second switching mode (mode 2), since the amount of heat generated increases, when the temperature around the
즉, 컨버터 제어부(415)는, 컨버터 주변의 온도가 제1 온도 이상인 경우, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)을 구비하는 제1 스위칭 모드로 동작하도록 제어하고, 컨버터 주변의 온도가 제1 온도 미만인 경우, 제1 구간(Ta), 제2 구간(Tc), 및 제3 구간(Tb)을 구비하는 제2 스위칭 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. That is, when the temperature around the converter is equal to or higher than the first temperature, the
다음, 도 4c는, 스위칭부(409)가 1 스위칭 모드(mode 1)와 제2 스위칭 모드(mode 2)를 혼합 동작하는 제3 스위칭 모드(mode 3)를 예시한다.Next, FIG. 4C illustrates a third switching mode (mode 3) in which the
도 5a 내지 도 5b는 부하 크기 또는 주변 온도에 따른 전력변화장치의 동작 모드 변경을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.5A to 5B are diagrams referenced for explaining a change in the operation mode of the power conversion device according to the load size or the ambient temperature.
컨버터 제어부(415)는, dc단 양단에 접속되는 부하(205)의 크기가 제1 소정치 미만인 경우, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)을 구비하는 제1 스위칭 모드로 동작하도록 제어하고, dc 단 양단에 접속되는 부하(205)의 크기가 제1 소정치 이상인 경우, 제1 구간(Ta), 제2 구간(Tc), 및 제3 구간(Tb)을 구비하는 제2 스위칭 모드, 또는 제1 스위칭 모드와 제2 스위칭 모드가 혼합된 제3 스위칭 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.The
도 5a에서는, 부하(205)의 크기가 V_load1인 경우, 제1 스위칭 모드로 동작하고, 부하(205)의 크기가 V_load1 보다 더 큰 V_load2인 경우, 제2 스위칭 모드, 또는 제3 스위칭 모드로 동작하는 것을 예시한다. In FIG. 5A , when the size of the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 컨버터(410) 주변의 온도가 제1 온도 이상인 경우, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)을 구비하는 제1 스위칭 모드로 동작하도록 제어하고, 컨버터 주변의 온도가 제1 온도 미만인 경우, 제1 구간(Ta), 제2 구간(Tc), 및 제3 구간(Tb)을 구비하는 제2 스위칭 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.On the other hand, when the temperature around the
도 5b에서는, 컨버터(410) 주변의 온도가 Tma인 경우, 제2 스위칭 모드로 동작하고, 컨버터(410) 주변의 온도가 Tma 보다 낮은 Tmb인 경우, 제1 스위칭 모드로 동작하는 것을 예시한다. In FIG. 5B , when the temperature around the
이와 같이, 부분 스위칭(partial switching) 방식과 전 구간 스위칭(full switching) 방식을 선택적으로 적용 가능하므로, 발열 저감을 위한 히트 싱크(heat sink)의 사이즈를 축소할 수 있게 된다.As described above, since the partial switching method and the full switching method can be selectively applied, the size of the heat sink for reducing heat generation can be reduced.
한편, 컨버터 제어부(415)는, 제1 구간(Ta) 및 제2 구간(Tc)에서의 스위칭부(409)의 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 입력 전압(Vs)의 크기가 커질수록, 스위칭부(409)의 스위칭 주파수가 작아지도록 제어하며, 입력 전압(Vs)의 크기가 작아질수록 스위칭부(409)의 스위칭 주파수가 커지도록 제어할 수 있다. 스위칭 주파수 가변에 대해서는, 도 6a 내지 도 6b를 참조하여 기술한다.On the other hand, the
도 6a 내지 도 6b는 스위칭 주파수 가변을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.6A to 6B are diagrams referenced to explain switching frequency variation.
먼저, 도 6a는, 입력 전압(Vs)의 양의 반주기 동안, 스위칭 주파수가, 감소하는 구간(Tfsa), 일정한 구간(Tfi), 및 증가하는 구간(Tfsb)으로 구분되는 것을 예시한다.First, FIG. 6A illustrates that, during the positive half cycle of the input voltage Vs, the switching frequency is divided into a decreasing section Tfsa, a constant section Tfi, and an increasing section Tfsb.
감소하는 구간(Tfsa) 동안, 스위칭 주파수는, Fmax에서 Fmin으로 순차적으로 감소하며, 증가하는 구간(Tfsb) 동안, 스위칭 주파수는, Fmin 서 Fmax로 순차적으로 증가하는 것을 예시한다.During the decreasing period Tfsa, the switching frequency sequentially decreases from Fmax to Fmin, and during the increasing period Tfsb, the switching frequency sequentially increases from Fmin to Fmax.
한편, 감소하는 구간(Tfsa)과, 증가하는 구간(Tfsb)은, 각각 도 2의 Ta 구간과 Tc 구간에 대응할 수 있다.Meanwhile, the decreasing section Tfsa and the increasing section Tfsb may correspond to the Ta section and the Tc section of FIG. 2 , respectively.
한편, 도 6a에서는, 제2 스위칭 모드에 따른 전 구간 스위칭(full switching)시의 스위칭 주파수 가변을 예시하였으나, 이와 달리, 제1 스위칭 모드에 따른 부분 스위칭(partial switching)시에도 스위칭 주파수가 가변될 수 있다.Meanwhile, in FIG. 6A , the switching frequency is exemplified during full switching according to the second switching mode. However, in contrast to this, the switching frequency may be varied even during partial switching according to the first switching mode. can
즉, 도 6a는, 입력 전압(Vs)의 양의 반주기 동안, 스위칭 주파수가, 감소하는 구간(Tfsa), 증가하는 구간(Tfsb)으로 구분되며, 일정한 구간(Tfi)에서의 스위칭 주파수는 0일 수 있다.That is, in FIG. 6A , during the positive half cycle of the input voltage Vs, the switching frequency is divided into a decreasing section (Tfsa) and an increasing section (Tfsb), and the switching frequency in a constant section (Tfi) is 0 days can
도 6b는, 도 6a의 K 지점에서의 스위칭 주기와 M 지점에서의 스위칭 주기를 예시한다.FIG. 6B illustrates the switching period at point K and the switching period at point M in FIG. 6A .
스위칭 주파수가 순차적으로 감소하는 구간이므로, K 지점에서의 스위칭 주기(Tfsa1) 보다, M 지점에서의 스위칭 주기(Tfsa2)가 더 길게 된다.Since the switching frequency is sequentially decreased, the switching period Tfsa2 at the M point becomes longer than the switching period Tfsa1 at the K point.
도 7a 내지 도 7b는 스위칭 주파수 가변에 따른 입력 전류 및 주파수 스펙트럼을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.7A to 7B are diagrams referenced to explain an input current and frequency spectrum according to a switching frequency change.
먼저, 도 7a는, 스위칭부(409)의 스위칭 주파수를 일정하게 한 상태에서, 제1 스위칭 모드로 동작하는 경우의, 입력 전류(Is7a), 및 입력 전류(Is7a)의 주파수 스펙트럼(Fs7a)을 나타낸다.First, FIG. 7A shows the frequency spectrum Fs7a of the input current Is7a and the input current Is7a when operating in the first switching mode with the switching frequency of the
예를 들어, 5KHz의 스위칭 주파수로 스위칭 동작을 하는 경우, 5KHz에 대응하는 하모닉 성분이 주파수 스펙트럼에 나타나게 된다. 특히, 피크 노이즈가 나타나게 된다.For example, when a switching operation is performed with a switching frequency of 5 KHz, a harmonic component corresponding to 5 KHz appears in the frequency spectrum. In particular, peak noise appears.
다음, 도 7b는 스위칭부(409)의 스위칭 주파수를 가변하면서, 제1 스위칭 모드로 동작하는 경우의, 입력 전류(Is7b), 및 입력 전류(Is7b)의 주파수 스펙트럼(Fs7b)을 나타낸다.Next, FIG. 7B shows the input current Is7b and the frequency spectrum Fs7b of the input current Is7b when the
도 7b에 비해, 주파수 성분 중 피크 노이즈가 저감되는 것을 알 수 잇다. It can be seen that peak noise among frequency components is reduced compared to FIG. 7B .
이와 같이, 스위칭부(409)의 스위칭 주파수를 가변시킴으로써, 효율 개선 및 EMI 노이즈를 저감할 수 있게 된다. 또한, 노이즈 저감을 위한 인덕터(L)의 크기도 축소할 수 있게 된다. In this way, by varying the switching frequency of the
도 8은 도 1의 컨버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.FIG. 8 is an example of an internal block diagram of the converter control unit of FIG. 1 .
도면을 참조하면, 컨버터 제어부(415)는, 위상 추출부(805), dc단 전압 지령 생성부(810), 전류 지령 생성부(820), 듀티 생성부(830), 스위칭 제어신호 출력부(840), 스위칭 주파수 가변부(850), 부분 스위칭 제어부(860)를 구비할 수 있다.Referring to the drawings, the
위상 추출부(805)는, 입력 전압(Vs)의 위상(θ)을 추출할 수 있다. 그 외, 입력 전압(Vs)의 크기(E), 입력 전압(Vs)의 주파수(ω)를 추출할 수 있다. 이를 위해, 위상 추출부(805)는, PLL(Phase Locked loop)을 구비할 수 있다. The
한편, 추출된 입력 전압(Vs)의 크기(E)는, dc단 전압 지령 생성부(810)로 전달되며, 추출된 입력 전압(Vs)의 주파수(ω)는, 듀티 생성부(830)로 전달되며, 추출된 입력 전압(Vs)의 위상(θ)은, 스위칭 주파수 가변부(850), 부분 스위칭 제어부(860)에 전달될 수 있다.On the other hand, the magnitude E of the extracted input voltage Vs is transmitted to the dc terminal voltage
dc단 전압 지령 생성부(810)는, 모터(250)에 출력되는 출력 전압(Vout), 및 입력 교류 전압(Vs)의 크기에 기초하여, dc단 전압 지령치(V*dc)를 생성할 수 있다. The dc stage voltage command generation unit 810 may generate a dc stage voltage command value (V * dc) based on the output voltage Vout output to the
출력 전압(Vout)은, 인버터 제어부(도 13의 430)로부터의 d축 전압 지령치(V*d), q축 전압 지령치(V*q)에 대응할 수 있다. 이에 따라, dc단 전압 지령 생성부(810)는, 인버터 제어부(도 13의 430)로부터 d축 전압 지령치(V*d), q축 전압 지령치(V*q)를 수신할 수 있다.The output voltage Vout may correspond to a d-axis voltage command value (V * d) and a q-axis voltage command value (V * q) from the inverter control unit ( 430 in FIG. 13 ). Accordingly, the dc stage voltage
전류 지령 생성부(820)는, dc단 전압 지령치(V*dc), 및 검출된 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 전류 지령치(I*)를 생성할 수 있다. The current
듀티 생성부(830)는, 전류 지령치(I*), 및 검출된 입력 전류(Is)에 기초하여, 턴 온 듀티(duty)를 생성할 수 있다.The
스위칭 제어신호 출력부(840)는, 턴 온 듀티(duty) 등에 기초하여, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다.The switching control
한편, 스위칭 제어신호 출력부(840)는, 듀티(duty)와 스위칭 주파수 가변부(850)로부터의 스위칭 주파수 정보(Fss)와의 연산을 위한 제1 연산기, 및 부분 스위칭 제어부(860)로부터의 부분 스위칭 정보(Sps)와의 연산을 위한 제2 연산기를 더 구비할 수 있다. 여기서, 제1 연산기와 제2 연산기는 곱셈기일 수 있다.On the other hand, the switching control
스위칭 주파수 가변부(850)는, 입력 전압(Vs)의 위상(θ)에 기초하여, 스위칭 주파수를 가변할 수 있다. 도 6a에서와 같이, 입력 전압(Vs)이 증가할수록, 스위칭 주파수가 작아지도록 하고, 입력 전압(Vs)이 감소할수록, 스위칭 주파수가 커지도록 설정할 수 있다. 스위칭 주파수 정보(Fss)는, 스위칭 제어신호 출력부(840)로 전달될 수 있다.The switching frequency
부분 스위칭 제어부(860)는, 입력 전압(Vs)의 위상(θ)에 기초하여, 부분 스위칭 구간을 설정할 수 있다. 부분 스위칭 구간 정보(Sps)는, 스위칭 제어신호 출력부(840)로 전달될 수 있다.The partial
도 9a 내지 도 10d는 다양한 입력 전류 및 입력 전류에 따른 주파수 스펙트럼을 예시하는 도면이다.9A to 10D are diagrams illustrating various input currents and frequency spectra according to input currents.
이하에서는, 부하(205)가 인버터(420)와 모터(250)를 구비하는 것을 전제로 기술한다.Hereinafter, it is described on the assumption that the
먼저, 도 9a와 도 9b는, 고정 스위칭 주파수로 구동하고, dc단 전압이 대략 310V인 경우의, 운전 주파수가 달라지는 경우를 예시한다.First, FIGS. 9A and 9B illustrate a case in which the driving frequency is changed when driving at a fixed switching frequency and the dc terminal voltage is approximately 310V.
도 9a의 운전 주파수는 대략 20Hz이고, 도 9b의 운전 주파수는 대략 50Hz인 것을 예시한다.It is exemplified that the operating frequency of FIG. 9A is approximately 20 Hz, and the operating frequency of FIG. 9B is approximately 50 Hz.
이와 같이, 운전 주파수가 커질수록, 부하의 크기가 커지므로, 스위칭 구간이 더 길어질 수 있으며, 그에 따른 입력 전류의 크기가 더 커질 수 있다.As such, as the operating frequency increases, the size of the load increases, so that the switching period may be longer, and accordingly, the size of the input current may be increased.
즉, 도 9a의 입력 전류(Is9a) 보다, 도 9b의 입력 전류(Is9b)가, 크기 및 스위칭 구간이 더 큰 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the input current Is9b of FIG. 9B has a larger magnitude and a switching period than the input current Is9a of FIG. 9A .
한편, 도 9c는, 도 9a와 유사하게 운전 주파수가 대략 20Hz이나, 스위칭 주파수를 가변하는 것에 그 차이가 있다.Meanwhile, in FIG. 9C , similar to FIG. 9A , the operating frequency is approximately 20 Hz, but there is a difference in varying the switching frequency.
이에 따라, 도 9c의 입력 전류(Is9c)와 도 9a의 입력 전류(Is9a)의 차이는 별로 없으나, 주파수 스펙트럼에서 차이를 보인다. 즉, 도 9c의 입력 전류(Is9c)에 따른 주파수 스펙트럼(fs9c)가 도 9a의 주파수 스펙트럼(fs9a) 보다 노이즈가 더 적은 것을 알 수 있다.Accordingly, although there is not much difference between the input current Is9c of FIG. 9C and the input current Is9a of FIG. 9A, there is a difference in the frequency spectrum. That is, it can be seen that the frequency spectrum fs9c according to the input current Is9c of FIG. 9C has less noise than the frequency spectrum fs9a of FIG. 9A .
한편, 도 9d는 도 9c와 유사하게 스위칭 주파수가 가변하나, 운전 주파수가 대략 50Hz인 것에 그 차이가 있다.Meanwhile, in FIG. 9D, the switching frequency is variable similar to that of FIG. 9C, but there is a difference in that the operating frequency is approximately 50 Hz.
이에 따라, 즉, 도 9c의 입력 전류(Is9c) 보다, 도 9d의 입력 전류(Is9d)가, 크기 및 스위칭 구간이 더 큰 것을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the input current Is9d of FIG. 9D has a larger magnitude and a switching period than the input current Is9c of FIG. 9C .
다음, 도 10a와 도 10b는, 고정 스위칭 주파수로 구동하나, 운전 주파수가 달라지는 경우를 예시한다.Next, FIGS. 10A and 10B exemplify a case in which driving is performed at a fixed switching frequency, but the operating frequency is changed.
도 10a의 운전 주파수는 대략 60Hz이고, 도 10b의 운전 주파수는 대략 79Hz인 것을 예시한다. 이에 따라, dc 단 전압도, 310V와 330V로 달라질 수 있다.The operating frequency of FIG. 10A is approximately 60 Hz, and the operating frequency of FIG. 10B is approximately 79 Hz. Accordingly, the dc terminal voltage may also be changed to 310V and 330V.
이와 같이, 운전 주파수가 커질수록, 부하의 크기가 커지므로, 스위칭 구간이 더 길어질 수 있으며, 그에 따른 입력 전류의 크기가 더 커질 수 있다.As such, as the operating frequency increases, the size of the load increases, so that the switching period may be longer, and accordingly, the size of the input current may be increased.
즉, 도 10a의 입력 전류(Is10a) 보다, 도 10b의 입력 전류(Is10b)가, 크기 및 스위칭 구간이 더 큰 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the input current Is10b of FIG. 10B has a larger magnitude and a switching period than the input current Is10a of FIG. 10A .
한편, 도 10c는, 도 10a와 유사하게 운전 주파수가 대략 26Hz이나, 스위칭 주파수를 가변하는 것에 그 차이가 있다.Meanwhile, in FIG. 10C , similar to FIG. 10A , the operating frequency is approximately 26 Hz, but there is a difference in varying the switching frequency.
이에 따라, 도 10c의 입력 전류(Is10c)와 도 10a의 입력 전류(Is10a)의 차이는 별로 없으나, 주파수 스펙트럼에서 차이를 보인다. 즉, 도 10c의 입력 전류(Is10c)에 따른 주파수 스펙트럼(fs10c)가 도 10a의 주파수 스펙트럼(fs10a) 보다 노이즈가 더 적은 것을 알 수 있다.Accordingly, although there is not much difference between the input current Is10c of FIG. 10C and the input current Is10a of FIG. 10A, there is a difference in the frequency spectrum. That is, it can be seen that the frequency spectrum fs10c according to the input current Is10c of FIG. 10C has less noise than the frequency spectrum fs10a of FIG. 10A .
한편, 도 10d는 도 10c와 유사하게 스위칭 주파수가 가변하나, 운전 주파수가 대략 79Hz인 것에 그 차이가 있다. 또한, dc 단 전압도, 310V와 330V로 달라질 수 있다.Meanwhile, in FIG. 10D , the switching frequency is variable similar to FIG. 10C , but the difference is that the operating frequency is approximately 79 Hz. Also, the dc terminal voltage may be changed to 310V and 330V.
이에 따라, 즉, 도 10c의 입력 전류(Is10c) 보다, 도 10d의 입력 전류(Is10d)가, 크기 및 스위칭 구간이 더 큰 것을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the input current Is10d of FIG. 10D has a larger magnitude and a switching period than the input current Is10c of FIG. 10C .
한편, 도 1 내지 도 10d에서 기술한 전력변환장치(400)는, 다양한 전자기기에 적용되는 것이 가능하다. On the other hand, the
예를 들어, 공기조화기, 세탁물 처리기기(세탁기, 건조기), 냉장고, TV, 조리기기, 청소기 등의 가전 기기에 적용이 가능하다. For example, it can be applied to home appliances such as air conditioners, laundry processing devices (washing machines, dryers), refrigerators, TVs, cooking devices, and vacuum cleaners.
이하에서는,, 다양한 가전 기기 중 전력변환장치(400)가 공기조화기에 채용된 것을 기준으로 기술한다. Hereinafter, it will be described based on the
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성도이고, 도 12는 도 11의 공기조화기의 개략도를 나타내는 도면이다 11 is a block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a schematic diagram of the air conditioner of FIG. 11 .
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(100)는, 실외기(150), 및 실내기(170)를 포함한다.Referring to the drawings, the
실외기(150)는, 연결된 실내기(170)의 요구 또는 외부의 제어명령에 대응하여, 냉방모드 또는 난방모드로 동작되며, 실내기(170)로 냉매를 공급한다. The
이를 위해, 실외기(150)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(152)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(152b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(154)와, 실외 열교환기(154)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(155a)과 실외팬(155a)을 회전시키는 전동기(5b)로 이루어진 실외 송풍기(155)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(156)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(160)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(153) 등을 포함한다. 압축기(152)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.To this end, the
또한, 실외기(150)는, 냉매의 압력을 측정하는 적어도 하나의 압력센서(미도시), 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도센서(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. In addition, the
실내기(170)는, 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(208)와, 실내측 열교환기(208)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(209a)과 실내팬(209a)을 회전시키는 전동기(209b)로 이루어진 실내 송풍기(209) 등을 포함한다. 실내측 열교환기(208)는 적어도 하나가 설치될 수 있다.The
또한, 실내기(170)는, 열교환된 공기를 토출하는 토출구(미도시), 토출구(미도시)를 여닫고 토출되는 공기의 방향을 제어하는 풍향조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 공기 흡입구(미도시)와 공기 토출구(미도시) 중 적어도 하나를 여닫음과 아울러 공기를 안내하는 베인이 설치될 수 있으며, 베인은 공기 흡입구와 공기 토출구를 여닫을 뿐 아니라, 흡입 공기와 토출 공기의 방향을 안내할 수도 있다. In addition, the
한편, 실내기(170)는, 실내팬(209a)의 회전속도에 따라 흡입되는 공기 및 토출되는 공기를 제어함으로써, 풍량을 조절할 수 있다. Meanwhile, the
또한, 실내기(170)는, 실내기(170)의 운전상태 및 설정정보가 표시되는 표시부(미도시), 설정 데이터 입력을 위한 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 실내 온도를 감지하는 실내 온도 감지부(미도시), 실내 공간에 존재하는 인체를 감지하는 인체감지부(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. In addition, the
한편, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.Meanwhile, the
한편, 도면에서는 실내기(170)로 스탠드형인 것을 예로 하여 설명하나, 천장형 또는 벽걸이형에도 가능하며, 실외기와 실내기의 구분이 없는 일체형 등 다양한 형태가 가능하다. Meanwhile, in the drawings, a stand-type
한편, 실내기(170)와 실외기(150) 사이는, 냉매배관으로 연결되며, 냉매의 순환에 따라 실내기(170)로부터 냉온의 공기가 실내로 토출된다. 이때, 하나의 실외기(150)에 복수의 실내기(170)가 연결될 수 있으며, 또한, 복수의 실외기에 각각 적어도 하나의 실내기가 연결되는 것도 가능하다. Meanwhile, a refrigerant pipe is connected between the
또한, 실내기(170)와 실외기(150) 사이는, 통신선으로 연결되어 소정의 통신방식에 따라 제어명령을 송수신할 수 있다. In addition, the
한편, 압축기(152)는, 이하의 구동장치(200)를 통해, 공급되는 구동 전원에 의해, 구동될 수 있다. 구체적으로 압축기(152) 내의 모터에. 구동장치(200)로부터의 구동 전원이 공급될 수 있다. Meanwhile, the
도 13은 도 11의 실외기의 구동장치의 내부 블록도이고, 도 4a는 도 13의 구동장치 내의 컨버터의 회로도의 일예를 예시한다.13 is an internal block diagram of the driving device of the outdoor unit of FIG. 11 , and FIG. 4A illustrates an example of a circuit diagram of a converter in the driving device of FIG. 13 .
본 발명의 실시예에 따른 구동장치(200)는, 컨버터(410), 컨버터 제어부(415), 커패시터(C), 인버터(420), 및 인버터 제어부(430)를 포함할 수 있다. The
특히, 구동장치(200) 중 컨버터(410), 컨버터 제어부(415), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), dc 단 전압 검출부(B)는, 도 1 등에서 기술한 전력변환장치(400)일 수 있다.In particular, the
컨버터(410)는, 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 특히, 컨버터(410)의 출력단에 배치되는 커패시터(C)에 출력한다. 컨버터(410)에 대한 설명은, 도 1 등을 참조하여 그 기술을 생략한다.The
한편, 커패시터(C) 양단은 직류 전원이 저장되며, 이에 따라, dc단이라 명명할 수 있다. 그리고, 커패시터(C) 양단의 전원은, dc 단 전원이라 명명할 수도 있다.Meanwhile, DC power is stored at both ends of the capacitor C, and accordingly, it may be referred to as a dc terminal. In addition, the power supply across the capacitor C may be referred to as a dc stage power supply.
한편, 커패시터(C) 양단에는, 도 1과 같은 부하(205)가 접속될 수 있다. 이때의 부하(205)는, 도 13의 인버터(420), 및 모터(250)를 포함하는 개념일 수 있다.Meanwhile, a
한편, 컨버터 제어부(415)는, 커패시터(C)의 양단의 dc단 전압(Vdc) 또는 dc단 전압 지령치에 기초하여, 컨버터(410) 내의 스위칭부(409) 내의 스위칭 소자(S1)를 제어할 수 있다. 컨버터 제어부(415)에 대한 설명은, 도 1 등을 참조하여 그 기술을 생략한다.On the other hand, the
인버터(420)는, 복수의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 dc단 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(250)에 출력할 수 있다. 이때의 모터(250)는, 압축기 내의 모터일 수 있다. The
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(도 14의 E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. The
도 14는 도 13의 구동장치 내의 인버터의 회로도를 예시한다.Fig. 14 illustrates a circuit diagram of an inverter in the driving device of Fig. 13;
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. The switching elements in the
인버터(420)는, 모터(250) 동작 모드에서, 커패시터(C) 양단의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(250)를 구동한다.The
인버터 제어부(430)는, 인버터(420) 내의 스위칭 소자의 동작을 제어하는 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(도 14의 E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.The
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(도 14의 E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. The
출력전류 검출부(도 14의 E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(250) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 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 detection unit (E of FIG. 14 ) may detect the output current i o flowing between the
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
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 동기 모터(250) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 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, three shunt resistors are located between the
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 하여 기술한다.The detected output current i o is a discrete signal in the form of a pulse, and may be applied to the
도 15는 도 14의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.15 is an internal block diagram of the inverter control unit of FIG. 14 .
도 15를 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(310), 위치 추정부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 및 스위칭 제어신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.15 , the
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.The
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. Meanwhile, the
위치 추정부(320)는, 축변환부(310)에서 축변환된 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)에 기초하여, 모터(250)의 회전자 위치()를 추정할 수 있다. 또한, 위치 추정부(320)는, 회전자 위치()에 기초하여, 속도()를 추정할 수도 있다. The
결국, 위치 추정부(320)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)에 기초하여, 연산된 위치()와 연산된 속도()를 출력할 수 있다.As a result, the
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 목표 속도(ω)에 기초하여, 속도 지령치(ω* r)를 연산하며, 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 목표 속도(ω)의 차이인 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, PI 제어기(335)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다. On the other hand, the current
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the current
다음, 전압 지령 생성부(340)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(330) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(340)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(344)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(340)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(348)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, d축 전압 지령치(v* d)의 값은, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정되는 경우에 대응하여, 0으로 설정될 수도 있다. Next, the voltage
한편, 전압 지령 생성부(340)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the voltage
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(350)에 입력된다.On the other hand, the generated d-axis and q-axis voltage command values (v * d , v * q ) are input to the
축변환부(350)는, 위치 추정부(320)에서 연산된 위치()와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The
먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 위치 추정부(320)에서 연산된 위치()가 사용될 수 있다.First, the
그리고, 축변환부(350)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(350)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.Then, the
스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다. The switching control
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.The output inverter switching control signal Sic may be converted into a gate driving signal by a gate driver (not shown) and input to a gate of each switching element in the
본 발명의 실시에에 따른 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기는, 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.A power conversion device according to an embodiment of the present invention, and an air conditioner having the same, the configuration and method of the embodiments described above are not limitedly applicable, but the embodiments are such that various modifications can be made. All or part of each embodiment may be selectively combined and configured.
한편, 본 발명의 충전 장치의 동작방법은 충전 장치에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. On the other hand, the operating method of the charging device of the present invention can be implemented as a processor-readable code on a processor-readable recording medium provided in the charging device. The processor-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by the processor is stored.
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 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although 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 belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims In addition, various modifications are possible by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
Claims (16)
상기 스위칭부에 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부;를 포함하고,
상기 컨버터 제어부는,
상기 입력 교류 전압이 상승하는 제1 구간에, 상기 스위칭부가 스위칭 동작을 반복하도록 제어하며,
상기 입력 교류 전압이 하강하는 제2 구간에, 상기 스위칭부가 스위칭 동작을 반복하도록 제어하는 전력변환장치.An inductor, a first diode unit connected to the inductor, a switching unit connected to both ends of the first diode unit, and a second diode unit connected between the inductor and a dc terminal that is an output terminal, converting an input AC voltage a converter for outputting the converted voltage to the dc terminal; and
Containing; a converter control unit for outputting a converter switching control signal to the switching unit;
The converter control unit,
In a first section in which the input AC voltage rises, controlling the switching unit to repeat a switching operation,
In a second section in which the input AC voltage falls, the power converter controls the switching unit to repeat a switching operation.
상기 컨버터 제어부는,
상기 제1 구간과 제2 구간 사이인 제3 구간에, 상기 스위칭부가 턴 오프되도록 제어하는 전력변환장치.According to claim 1,
The converter control unit,
In a third section between the first section and the second section, a power conversion device for controlling the switching unit to be turned off.
상기 컨버터 제어부는,
상기 dc단 양단에 접속되는 부하의 크기에 따라, 상기 제1 구간 및 제2 구간의 길이를 가변하는 전력변환장치.According to claim 1,
The converter control unit,
Power conversion device for varying the length of the first section and the second section according to the size of the load connected to both ends of the dc terminal.
상기 컨버터 제어부는,
상기 dc단 양단에 접속되는 부하의 크기가 커질수록, 상기 제1 구간 및 제2 구간의 길어지도록 제어하는 전력변환장치.According to claim 1,
The converter control unit,
As the size of the load connected to both ends of the dc terminal increases, the power conversion device for controlling the length of the first section and the second section.
상기 컨버터 제어부는,
상기 dc 단에 대한 전압 지령치가 커질수록, 상기 제1 구간 및 제2 구간이 길어지도록 제어하며, 상기 제3 구간이 작아지도록 제어하는 전력변환장치.In the second,
The converter control unit,
As the voltage command value for the dc terminal increases, the first section and the second section are controlled to be longer, and the third section is controlled to be smaller.
상기 컨버터 제어부는,
상기 dc단 양단에 접속되는 부하의 크기가 제1 소정치 미만인 경우, 상기 제1 구간 및 제2 구간을 구비하는 제1 스위칭 모드로 동작하도록 제어하고,
상기 dc 단 양단에 접속되는 부하의 크기가 상기 제1 소정치 이상인 경우, 상기 제1 구간, 제2 구간, 및 제3 구간을 구비하는 제2 스위칭 모드, 또는 상기 제1 스위칭 모드와 상기 제2 스위칭 모드가 혼합된 제3 스위칭 모드로 동작하도록 제어하는 전력변환장치.3. The method of claim 2,
The converter control unit,
When the magnitude of the load connected to both ends of the dc terminal is less than a first predetermined value, control to operate in a first switching mode having the first section and the second section,
When the magnitude of the load connected to both ends of the dc terminal is equal to or greater than the first predetermined value, a second switching mode having the first section, a second section, and a third section, or the first switching mode and the second A power conversion device that controls to operate in a third switching mode in which the switching modes are mixed.
상기 컨버터 제어부는,
상기 컨버터 주변의 온도가 제1 온도 미만인 경우, 상기 제1 구간 및 제2 구간을 구비하는 제1 스위칭 모드로 동작하도록 제어하고,
상기 컨버터 주변의 온도가 상기 제1 온도 이상인 경우, 상기 제1 구간, 제2 구간, 및 제3 구간을 구비하는 제2 스위칭 모드로 동작하도록 제어하는 전력변환장치.3. The method of claim 2,
The converter control unit,
When the temperature around the converter is less than the first temperature, controlling to operate in a first switching mode having the first section and the second section,
When the temperature around the converter is greater than or equal to the first temperature, the power conversion device for controlling to operate in a second switching mode having the first section, the second section, and the third section.
상기 컨버터 제어부는,
상기 제1 구간 및 제2 구간에서의 상기 스위칭부의 스위칭 주파수를 가변하는 전력변환장치.According to claim 1,
The converter control unit,
A power converter for varying the switching frequency of the switching unit in the first section and the second section.
상기 컨버터 제어부는,
상기 입력 전압의 크기가 커질수록, 상기 스위칭부의 스위칭 주파수가 작아지도록 제어하며, 상기 입력 전압의 크기가 작아질수록 상기 스위칭부의 스위칭 주파수가 커지도록 제어하는 전력변환장치.9. The method of claim 8,
The converter control unit,
As the magnitude of the input voltage increases, the switching frequency of the switching unit is controlled to decrease, and as the magnitude of the input voltage decreases, the switching frequency of the switching unit is controlled to increase.
상기 dc 단 양단에 접속되며, 상기 dc단 전압을 교류 전압으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터; 및
상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 더 포함하며,
상기 컨버터 제어부는,
상기 모터에 출력되는 출력 전압, 및 상기 입력 교류 전압의 크기에 기초하여, dc 단 전압 지령치를 생성하는 dc단 전압 지령 생성부;
상기 dc단 전압 지령치, 및 상기 dc단 전압에 기초하여, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
상기 전류 지령치에 기초하여, 턴 온 듀티를 생성하는 듀티 생성부; 및
상기 턴 온 듀티에 기초하여, 상기 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 전력변환장치.According to claim 1,
an inverter connected to both ends of the dc terminal, converting the dc terminal voltage into an AC voltage and outputting it to the motor; and
It further includes; an inverter control unit for controlling the inverter,
The converter control unit,
a dc stage voltage command generator configured to generate a dc stage voltage command value based on the output voltage output to the motor and the magnitude of the input AC voltage;
a current command generation unit for generating a current command value based on the dc stage voltage command value and the dc stage voltage;
a duty generator configured to generate a turn-on duty based on the current command value; and
Power conversion device comprising a; based on the turn-on duty, the switching control signal outputting the converter switching control signal.
상기 컨버터 제어부는,
상기 입력 전압의 위상을 추출하는 위상 추출부;
상기 추출된 위상에 기초하여 스위칭부의 스위칭 주파수를 가변하는 스위칭 주파수 가변부;를 더 포함하는 전력변환장치.11. The method of claim 10,
The converter control unit,
a phase extractor for extracting a phase of the input voltage;
Power conversion device further comprising a; switching frequency variable unit for varying the switching frequency of the switching unit on the basis of the extracted phase.
상기 컨버터 제어부는,
상기 dc단 양단에 접속되는 부하의 크기, 상기 입력 교류 전압의 크기에 기초하여, 상기 컨버터 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력하는 전력변환장치.According to claim 1,
The converter control unit,
A power converter for generating and outputting the converter switching control signal based on the magnitude of the load connected to both ends of the dc terminal and the magnitude of the input AC voltage.
상기 인버터 제어부는,
상기 모터에 흐르는 전류에 기초하여, 상기 모터의 회전자 속도를 추정하는 추정부;
상기 추정 속도, 및 속도 지령치에 기초하여, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
상기 전류 지령치에 기초하여 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부;
상기 전압 지령치에 기초하여 인버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 포함하며,
상기 전압 지령치를 상기 컨버터 제어부로 전송하는 전력변환장치.11. The method of claim 10,
The inverter control unit,
an estimator for estimating a rotor speed of the motor based on a current flowing through the motor;
a current command generation unit that generates a current command value based on the estimated speed and the speed command value;
a voltage command generator configured to generate a voltage command value based on the current command value;
a switching control signal output unit for outputting an inverter switching control signal based on the voltage command value;
Power conversion device for transmitting the voltage command value to the converter control unit.
상기 컨버터 제어부는,
상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 dc단 양단에 접속되는 부하의 크기를 연산하고,
상기 dc단 양단에 접속되는 부하의 크기에 따라, 상기 제1 구간 및 제2 구간의 길이를 가변하는 전력변환장치.14. The method of claim 13,
The converter control unit,
Calculate the magnitude of the load connected to both ends of the dc terminal based on the voltage command value,
Power conversion device for varying the length of the first section and the second section according to the size of the load connected to both ends of the dc terminal.
상기 스위칭부에 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하는 컨버터 제어부;를 포함하고,
상기 컨버터 제어부는,
상기 컨버터 주변의 온도 또는 상기 dc 단 양단에 접속되는 부하의 크기에 기초하여,
상기 스위칭부가 상기 입력 교류 전압에 대응하여 일부 구간 동안 스위칭하는 제1 스위칭 모드로 동작하거나,
상기 스위칭부가 상기 입력 교류 전압에 대응하여 전 구간 동안 스위칭하는 제2 스위칭 모드로 동작하도록 제어하는 전력변환장치.An inductor, a first diode unit connected to the inductor, a switching unit connected to both ends of the first diode unit, and a second diode unit connected between the inductor and a dc terminal that is an output terminal, converting an input AC voltage a converter for outputting the converted voltage to the dc terminal; and
Containing; a converter control unit for outputting a converter switching control signal to the switching unit;
The converter control unit,
Based on the temperature around the converter or the size of the load connected to both ends of the dc terminal,
The switching unit operates in a first switching mode in which the switching unit switches for a partial period in response to the input AC voltage,
A power conversion device for controlling the switching unit to operate in a second switching mode in which the switching unit is switched during the entire period in response to the input AC voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150004414A KR102343260B1 (en) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | Power converter and air conditioner including the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150004414A KR102343260B1 (en) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | Power converter and air conditioner including the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160086695A KR20160086695A (en) | 2016-07-20 |
KR102343260B1 true KR102343260B1 (en) | 2021-12-23 |
Family
ID=56680046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150004414A KR102343260B1 (en) | 2015-01-12 | 2015-01-12 | Power converter and air conditioner including the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102343260B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005137168A (en) | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Hitachi Home & Life Solutions Inc | Load drive unit |
JP2005198454A (en) | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Sanken Electric Co Ltd | Switching power supply unit |
JP2006333634A (en) | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | Switching power supply |
JP2010136493A (en) | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Sharp Corp | Power unit |
-
2015
- 2015-01-12 KR KR1020150004414A patent/KR102343260B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005137168A (en) | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Hitachi Home & Life Solutions Inc | Load drive unit |
JP2005198454A (en) | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Sanken Electric Co Ltd | Switching power supply unit |
JP2006333634A (en) | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | Switching power supply |
JP2010136493A (en) | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Sharp Corp | Power unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160086695A (en) | 2016-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102308028B1 (en) | Motor driving device and air conditioner including the same | |
US9742336B2 (en) | Air conditioner with variable power converter | |
KR101759906B1 (en) | Power converting apparatus and air conditioner including the same | |
US10587182B2 (en) | Power conversion device having a control unit that outputs based on detected inductor current | |
WO2009066839A2 (en) | Motor controller of air conditioner | |
US11940194B2 (en) | Power converting apparatus and air conditioner including the same | |
KR20140112297A (en) | Power converter and air conditioner including the same | |
KR102370444B1 (en) | Power converting apparatus and air conditioner including the same | |
KR102014257B1 (en) | Power converting apparatus and air conditioner having the same | |
KR102058042B1 (en) | Power converter and air conditioner including the same | |
KR20140096627A (en) | Power converting apparatus and air conditioner having the same | |
KR20150074754A (en) | Motor driving device and air conditioner including the same | |
KR102396563B1 (en) | Motor driver and air conditioner including the same | |
KR101936631B1 (en) | Motor driving device and air conditioner including the same | |
KR102343260B1 (en) | Power converter and air conditioner including the same | |
KR102102756B1 (en) | Power converting apparatus and home appliance including the same | |
KR102366586B1 (en) | Motor driving device and air conditioner including the same | |
KR101591884B1 (en) | Motor controller, method and Air conditioner comprising the same | |
KR102241038B1 (en) | Power converter and air conditioner including the same | |
KR20150125179A (en) | Power converting apparatus and air conditioner including the same | |
KR102317144B1 (en) | Mootor driver and air conditioner including the same | |
KR20200007417A (en) | Power converting apparatus and home appliance including the same | |
KR102063633B1 (en) | Power converting apparatus and home appliance including the same | |
KR102099130B1 (en) | Power converting apparatus and home appliance including the same | |
KR102080519B1 (en) | Motor driving device and air conditioner including the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |