KR102354171B1 - 전력 변환 장치 - Google Patents

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KR102354171B1
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Abstract

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 외부 전원과 연결되며, 외부 전원의 연결 상태에 따라 다른 전압값을 출력하는 검출 회로, 검출 회로의 출력단과 연결되며, 검출 회로로부터 출력된 전압값에 기초하여 턴-온 또는 턴-오프 되는 제어 스위칭 소자, 외부 전원과 연결되며, 제어 스위칭 소자의 상태에 따라 단락 또는 개방되는 릴레이 회로, 릴레이 회로 및 외부 전원과 연결되며, 외부 전원으로부터 공급받은 전압의 크기를 변환하는 컨버터 회로, 컨버터 회로와 연결되며, 컨버터 회로에 의해 변환된 전압의 리플을 저감하는 직류 링크 커패시터 및 컨버터 회로의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함한다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERTING APPARATUS}
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것이다.
전력 변환 장치는 입력 받은 전력을 변환하는 장치이다. 예를 들어 전력 변환 장치는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하거나, 교류 전력을 직류 전력으로 변환하기 위한 전기적 장치일 수 있다. 또한 전력 변환 장치는 직류 전력을 다른 크기의 직류 전력으로 변환하거나, 교류 전력을 다른 주파수 및 크기를 가지는 교류 전력으로 변환하기 위한 전기적 장치일 수 있다. 이와 같은 전력 변환 장치는 인버터 회로, 컨버터 회로 등과 같은 스위칭 회로를 포함한다.
스위칭 회로는 하나 이상의 스위칭 소자를 포함하며, 스위칭 소자는 구동 회로에 의하여 턴-온 또는 턴-오프 된다. 예를 들어, 스위칭 소자로 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) 등이 사용될 수 있다.
이와 같은 스위칭 회로를 포함하는 전력 변환 장치의 일 실시예가 등록특허 KR 10-0799856에 개시되어 있다.
이와 같은 전력 변환 장치가 외부 전원으로부터 직류 전력을 공급받아서 동작할 때, 외부 전원이 역결선되면, 전류는 사용자가 의도하는 방향의 반대 방향으로 흐르게 된다. 이로 인해 전력 변환 장치에 포함된 스위칭 소자에 과전류가 흐르게 된다. 이와 같은 과전류는 스위칭 소자, 직류 링크 커패시터 등과 같은 회로 소자의 손상을 발생시킨다. 따라서 이와 같은 전력 변환 장치에 외부 전원이 역결선 되더라도, 전력 변환 장치에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있는 회로의 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 외부 전원이 역결선 되더라도, 과전류가 흐르지 않는 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 스위칭 소자, 직류 링크 커패시터 등과 같은 회로 소자의 손상을 방지할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 외부 전원의 역결선 여부를 감지하여, 사용자에게 이를 알려주는 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에서 릴레이 회로가 검출 회로의 출력 전압값 및 제어 스위칭 소자의 상태에 따라 단락 또는 개방될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면 전력 변환 장치에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 전원과 연결되며, 상기 외부 전원의 연결 상태에 따라 다른 전압값을 출력하는 검출 회로, 상기 검출 회로의 출력단과 연결되며, 상기 검출 회로로부터 출력된 전압값에 기초하여 턴-온 또는 턴-오프 되는 제어 스위칭 소자, 상기 외부 전원과 연결되며, 상기 제어 스위칭 소자의 상태에 따라 단락 또는 개방되는 릴레이 회로, 상기 릴레이 회로 및 상기 외부 전원과 연결되며, 상기 외부 전원으로부터 공급받은 전압의 크기를 변환하는 컨버터 회로, 상기 컨버터 회로와 연결되며, 상기 컨버터 회로에 의해 변환된 전압의 리플을 저감하는 직류 링크 커패시터 및 상기 컨버터 회로의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함한다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 검출 회로는 음극이 상기 외부 전원과 상기 릴레이 회로의 사이에 연결되는 다이오드, 일단이 상기 다이오드의 양극과 연결되고, 타단이 상기 외부 전원과 상기 컨버터 회로의 사이에 연결되는 제1 저항 및 상기 제1 저항의 양단에 걸리는 전압의 차이를 증폭하여 출력하는 증폭기를 포함한다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 검출 회로는 상기 제1 저항의 타단과 상기 외부 전원의 사이에 연결되는 제2 저항을 더 포함한다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 다이오드는 상기 외부 전원이 역결선 되면 도통되어, 상기 제1 저항의 양단에 걸리는 전압의 차이를 발생시킨다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어 스위칭 소자는 상기 검출 회로로부터 출력된 전압값이 미리 설정된 제어 전압값 이상이면, 턴-오프 되고, 상기 릴레이 회로는 상기 제어 스위칭 소자가 턴-오프 되면, 개방된다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어 스위칭 소자는 상기 검출 회로로부터 출력된 전압값이 미리 설정된 제어 전압값 미만이면, 턴-온 되고, 상기 릴레이 회로는 상기 제어 스위칭 소자가 턴-온 되면, 단락된다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어 회로는 상기 검출 회로로부터 출력된 전압값이 미리 설정된 제어 전압값 이상이면, 알림 회로를 이용하여 사용자에게 알림 신호를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 릴레이 회로가 검출 회로의 출력 전압값 및 제어 스위칭 소자의 상태에 따라 단락 또는 개방되므로, 외부 전원이 역결선 되더라도, 과전류가 흐르지 않는 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 스위칭 소자, 직류 링크 커패시터 등과 같은 회로 소자의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 외부 전원이 역결선 되면, 알림 회로를 이용하여 알림 신호를 출력하여, 사용자에게 이를 알려줄 수 있는 장점이 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치에 외부 전원이 정상 결선된 상태에서의 전류의 흐름을 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치에 외부 전원이 역결선된 상태에서의 전류의 흐름을 나타낸 회로도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전력 변환 장치를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치를 도시한 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 검출 회로(110), 제어 스위칭 소자(120), 릴레이 회로(130), 컨버터 회로(140), 직류 링크 커패시터(150) 및 제어 회로(160)를 포함한다.
전력 변환 장치(100)는 외부 전원(200)으로부터 직류 전력을 공급받아서 동작한다. 이때 전력 변환 장치(100)의 검출 회로(110)와 릴레이 회로(130) 사이의 노드에 외부 전원(200)의 양극이 연결되고, 전력 변환 장치(100)의 검출 회로(110)와 컨버터 회로(140) 사이의 노드에 외부 전원(200)의 음극이 연결된 상태를 정상 결선 상태라 한다.
만일 전력 변환 장치(100)가 외부 전원(200)과 정상 결선되면, 전력 변환 장치(100)는 사용자가 의도한 바와 같이 정상적으로 전력을 변환할 수 있다.
그리고 전력 변환 장치(100)의 검출 회로(110)와 릴레이 회로(130) 사이의 노드에 외부 전원(200)의 음극이 연결되고, 전력 변환 장치(100)의 검출 회로(110)와 컨버터 회로(140) 사이의 노드에 외부 전원(200)의 양극이 연결된 상태를 역결선 상태라 한다.
만일 전력 변환 장치(100)가 외부 전원(200)과 역결선되면, 전력 변환 장치(100)는 사용자가 의도한 바와 같이 정상적으로 전력을 변환할 수 없다. 또한 전력 변환 장치(100)가 외부 전원(200)과 역결선되면, 전력 변환 장치(100)에 과전류가 흐를 수 있고, 이로 인해 스위칭 소자(142, 143), 직류 링크 커패시터(150) 등과 같은 회로 소자가 손상될 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 검출 회로(110), 제어 스위칭 소자(120) 및 릴레이 회로(130)를 이용하여, 과전류 및 회로 소자의 손상을 방지한다.
검출 회로(110)는 외부 전원(200)과 연결되며, 외부 전원(200)의 연결 상태에 따라 다른 전압값을 출력한다. 이와 같은 검출 회로(110)는 다이오드(111), 제1 저항(112) 및 증폭기(113)를 포함한다. 그리고 검출 회로(110)는 제2 저항(114)을 더 포함할 수 있다.
다이오드(111)는 음극이 외부 전원(200)과 릴레이 회로(130) 사이에 연결되고, 양극이 제1 저항(112)의 일단과 연결된다. 즉, 다이오드(111)의 음극은 외부 전원(200)과 연결된다.
만일 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 정상 결선된 상태이면, 다이오드(111)의 음극은 외부 전원(200)의 양극과 연결된다. 그리고 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 정상 결선된 상태이면, 다이오드(111)의 양극은 제1 저항(112)을 통해서 전력 변환 장치(100)의 음극과 연결된다. 따라서 다이오드(111)의 양극에 걸리는 전압이 다이오드(111)의 음극에 걸리는 전압보다 낮으므로, 다이오드(111)는 도통되지 않는다. 즉, 다이오드(111)를 통해 전류가 흐르지 않는다.
만일 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상태이면, 다이오드(111)의 음극은 외부 전원(200)의 음극과 연결된다. 그리고 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상태이면, 다이오드(111)의 양극은 제1 저항(112)을 통해서 전력 변환 장치(100)의 양극과 연결된다. 따라서 다이오드(111)의 양극에 걸리는 전압이 다이오드(111)의 음극에 걸리는 전압보다 높으므로, 다이오드(111)는 도통된다. 즉, 다이오드(111)를 통해 전류가 흐르게 된다.
제1 저항(112)은 일단이 다이오드(111)의 양극과 연결되고, 타단이 외부 전원(200)과 컨버터 회로(140)의 사이에 연결된다.
만일 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 정상 결선된 상태이면, 다이오드(111)는 도통되지 않으므로, 제1 저항(112)을 통해 전류가 흐르지 않는다. 따라서 제1 저항(112)의 양단에 걸리는 전압의 차이가 생기지 않게 된다.
만일 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상태이면, 다이오드(111)는 도통되므로, 제1 저항(112)을 통해 전류가 흐르게 된다. 따라서 제1 저항(112)의 양단에 걸리는 전압의 차이가 생기게 된다. 다시 말해, 다이오드(111)는 외부 전원(200)이 역결선 되면 도통되어, 제1 저항(112)의 양단에 걸리는 전압의 차이를 발생시킨다.
증폭기(113)는 제1 저항(112)의 양단에 걸리는 전압의 차이를 증폭하여 출력한다. 이를 위해 증폭기(113)의 제1 입력단은 제1 저항(112)의 일단과 연결되고, 제2 입력단은 제1 저항(112)의 타단과 연결된다. 그리고 증폭기(113)는 제1 입력단과 제2 입력단을 통해 입력되는 전압의 차이를 연산하여 증폭한 후, 출력단을 통해 출력한다. 이때 증폭기(113)의 출력단은 검출 회로(110)의 출력단이 된다.
본 발명의 일 실시예에서 증폭기(113)는 차등 증폭기(Differential Amplifier)일 수 있다.
제2 저항(114)은 제1 저항(112)의 타단과 외부 전원(200)의 사이에 연결된다.
만일 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 정상 결선된 상태이면, 다이오드(111)는 도통되지 않으므로, 제2 저항(114)을 통해 전류가 흐르지 않는다.
만일 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상태이면, 다이오드(111)는 도통되므로, 제2 저항(114)을 통해 전류가 흐르게 된다. 이때 외부 전원(200)으로부터 공급되는 전압이 제1 저항(112)과 제2 저항(114)에 각각의 저항값에 비례하여 분배된다. 따라서 제2 저항(114)은 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상태에서 제1 저항(112)에 모든 전압이 걸리는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 제2 저항(114)을 연결함으로써 증폭기(113) 및 제어 스위칭 소자(120)가 순간적으로 높은 전압을 공급받아서 손상되는 것을 방지할 수 있다.
제어 스위칭 소자(120)는 검출 회로(110)의 출력단과 연결되어, 검출 회로(110)로부터 출력된 전압값에 기초하여 턴-온 또는 턴-오프 된다.
보다 상세히, 제어 스위칭 소자(120)의 입력단은 검출 회로(110)의 출력단과 연결된다. 제어 스위칭 소자(120)의 출력단은 릴레이 회로(130)와 연결된다. 그리고 제어 스위칭 소자(120)의 나머지 단은 그라운드와 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서 제어 스위칭 소자(120)는 PNP 트랜지스터 일 수 있다. 이때 제어 스위칭 소자(120)의 입력단은 베이스(base)고, 제어 스위칭 소자(120)의 출력단은 콜렉터(collector)고, 제어 스위칭 소자(120)의 나머지 단은 에미터(emitter) 일 수 있다.
이하에서는 제어 스위칭 소자(120)로 PNP 트랜지스터가 사용된 상황을 중심으로 설명하나, 제어 스위칭 소자(120)로 NPN 트랜지스터, n-MOSFET, p-MOSFET 등이 쓰인 상황에도 본 발명이 변형되어 적용될 수 있다.
제어 스위칭 소자(120)는 입력단으로부터 입력된 검출 회로(110)로부터 출력된 전압값에 기초하여 턴-온 또는 턴-오프 된다. 검출 회로(110)로부터 출력된 전압값이 미리 설정된 제어 전압값 미만이면, 제어 스위칭 소자(120)는 턴-온 된다. 그리고 검출 회로(110)로부터 출력된 전압값이 미리 설정된 제어 전압값 이상이면, 제어 스위칭 소자(120)는 턴-오프 된다.
이때 제어 전압값은 제어 스위칭 소자(120)가 턴-온에서 턴-오프 되거나, 턴-오프에서 턴-온 되는 기준이 되는 전압값으로 제어 스위칭 소자(120)의 소자 특성에 따라 정해질 수 있다. 따라서 제어 스위칭 소자(120)를 선정할 때, 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상황에서 검출 회로(110)의 출력 전압값보다 작은 제어 전압값을 가지는 스위칭 소자를 제어 스위칭 소자(120)로 선정하는 것이 바람직하다.
이때 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 정상 결선된 상태이면, 제1 저항(112)의 양단에 걸리는 전압의 차이는 발생하지 않는다. 따라서 증폭기(113)기를 통해 출력되는 전압값은 0V가 된다. 따라서 검출 회로(110)로부터 출력된 전압값은 미리 설정된 전압값 미만이 되고, 제어 스위칭 소자(120)는 턴-온 된다.
그리고 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상태이면, 제1 저항(112)의 양단에 걸리는 전압의 차이가 발생하게 된다. 따라서 증폭기(113)기를 통해 출력되는 전압값은 0V가 아닌 값을 가지게 된다. 따라서 검출 회로(110)로부터 출력된 전압값은 미리 설정된 전압값 이상이 되고, 제어 스위칭 소자(120)는 턴-오프 된다.
릴레이 회로(130)는 외부 전원(200)과 연결되며 제어 스위칭 소자(120)의 상태에 따라 단락 또는 개방된다.
보다 상세히, 릴레이 회로(130)는 스위칭부(131) 및 조절 인덕터(132)를 포함한다.
스위칭부(131)는 일단이 외부 전원(200)과 연결되고, 타단이 컨버터 회로(140)와 연결된다. 그리고 조절 인덕터(132)는 일단이 제어 스위칭 소자(120)의 출력단과 연결되고, 타단이 정전압단과 연결된다.
이때 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 정상 결선된 상태이면, 제어 스위칭 소자(120)는 턴-온 된다. 따라서 정전압단, 조절 인덕터(132), 제어 스위칭 소자(120) 및 그라운드를 거치는 전류의 경로가 형성되게 된다. 이에 따라 조절 인덕터(132)는 흘러가는 전류에 의해 자력을 가지게 되고, 스위칭부(131)는 자력에 의해 단락된다. 정리하면, 릴레이 회로(130)는 제어 스위칭 소자(120)가 턴-온 되면, 단락된다.
이때 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상태이면, 제어 스위칭 소자(120)는 턴-오프 된다. 따라서 정전압단, 조절 인덕터(132), 제어 스위칭 소자(120) 및 그라운드를 거치는 전류의 경로가 형성되지 않는다. 이에 따라 조절 인덕터(132)는 아무런 기능을 하지 않고, 스위칭부(131)는 개방되게 된다. 정리하면, 릴레이 회로(130)는 제어 스위칭 소자(120)가 턴-오프 되면, 개방된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 외부 전원(200)이 역결선된 상태이면, 릴레이 회로(130)를 개방시킴으로써, 컨버터 회로(140)에 전력이 공급되지 않도록 한다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 외부 전원(200)이 역결선 되더라도, 과전류가 흐르지 않는다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 외부 전원(200)이 역결선 되더라도 컨버터 회로(140)에 포함된 스위칭 소자(141, 142), 직류 링크 커패시터(150) 등과 같은 회로 소자의 손상을 방지할 수 있다.
컨버터 회로(140)는 릴레이 회로(130) 및 외부 전원(200)과 연결되며, 외부 전원(200)으로부터 공급받은 전압의 크기를 변환한다. 이와 같은 컨버터 회로(140)는 복수 개의 스위칭 소자, 인덕터 등을 이용하여 전압의 크기를 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 컨버터 회로(140)는 인덕터(141), 제1 스위칭 소자(142) 및 제2 스위칭 소자(143)를 포함할 수 있다.
컨버터 회로(140)는 인덕터(141)를 통해 외부 전원(200)으로부터 공급된 전력을 저장하며, 공급된 전력의 리플을 저감한다. 그리고 컨버터 회로(140)는 제1 스위칭 소자(142) 및 제2 스위칭 소자(143)가 제어 회로(160)에 의해 턴-온 또는 턴-오프 됨에 따라, 공급된 전력을 변환하여 출력한다.
이때 컨버터 회로(140)에 포함된 제1 스위칭 소자(142) 및 제2 스위칭 소자(143)는 외부 전원(200)이 역결선되어 과전류가 흐르게 되면 손상될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 외부 전원(200)이 역결선된 상태이면, 릴레이 회로(130)를 개방시켜 컨버터 회로(140)를 통해 전류가 흐르지 않게 함으로써, 제1 스위칭 소자(142) 및 제2 스위칭 소자(143)의 손상을 방지할 수 있다.
직류 링크 커패시터(150)는 컨버터 회로(140)와 연결되며, 컨버터 회로(140)에 의해 변환된 전압의 리플을 저감한다. 즉, 직류 링크 커패시터(150)는 컨버터 회로(140)를 통해 변환된 직류 전압을 평활화한다. 그리고 직류 링크 커패시터(150)는 평활화된 직류 전압을 저장할 수 있다.
이와 같은 직류 링크 커패시터(150)는 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선되어 역전압이 걸리면 손상될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 외부 전원(200)이 역결선된 상태이면, 릴레이 회로(130)를 개방시켜 직류 링크 커패시터(150)에 역전압이 걸리는 것을 방지함으로써, 직류 링크 커패시터(150)의 손상을 방지할 수 있다.
제어 회로(160)는 컨버터 회로(140)의 동작을 제어한다. 이와 같은 제어 회로(160)는 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors)중 적어도 하나를 포함하는 물리적인 요소를 포함하여 구현될 수 있다.
제어 회로(160)는 컨버터 회로(140)에 포함된 제1 스위칭 소자(142) 및 제2 스위칭 소자(143)를 턴-온 또는 턴-오프 시키는 스위칭 신호를 공급하고, 스위칭 신호를 조절함으로써 컨버터 회로(140)의 동작을 제어한다.
또한 제어 회로(160)는 검출 회로(110)로부터 출력되는 전압값을 수신할 수 있다. 그리고 제어 회로(160)는 검출 회로(110)로부터 출력된 전압값이 미리 설정된 제어 전압값 이상이면, 알림 회로(미도시)를 이용하여 사용자에게 알림 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 알림 회로는 LED로 이루어져서, 사용자에게 빛으로 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)의 역결선을 알릴 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에서 알림 회로는 스피커로 이루어져서, 사용자에게 소리로 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)의 역결선을 알릴 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상태임을 감지하면, 알림 신호를 출력하여, 사용자에게 역결선된 상태임을 알릴 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치에 외부 전원이 정상 결선된 상태에서의 전류의 흐름을 나타낸 회로도이다.
도 3을 참조하면, 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 정상 결선된 상태에서 릴레이 회로(130)는 단락되어 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고 다이오드(111)의 양극에 걸리는 전압보다 다이오드(111)의 음극에 걸리는 전압이 크게 되므로, 다이오드(111)는 도통되지 않는다.
따라서 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 정상 결선된 상태일 때, 외부 전원(200)의 양극으로부터 나오는 전류는 릴레이 회로(130)를 거쳐서 컨버터 회로(140)에 입력된다. 그리고 컨버터 회로(140)를 통과한 전류는 다시 외부 전원(200)의 음극으로 들어가게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치에 외부 전원이 역결선된 상태에서의 전류의 흐름을 나타낸 회로도이다.
도 4를 참조하면, 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상태에서 릴레이 회로(130)는 개방되어 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고 다이오드(111)의 양극에 걸리는 전압보다 다이오드(111)의 음극에 걸리는 전압이 작게 되므로, 다이오드(111)는 도통된다.
따라서 전력 변환 장치(100)와 외부 전원(200)이 역결선된 상태일 때, 외부 전원(200)의 양극으로부터 나오는 전류는 검출 회로(110)를 거쳐서 외부 전원(200)의 음극으로 돌아오게 된다. 즉, 릴레이 회로(130)가 개방됨에 따라 컨버터 회로(140)를 통과하는 전류의 경로가 형성되지 않게 된다. 따라서 컨버터 회로(140)에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 제1 스위칭 소자(142), 제2 스위칭 소자(143) 및 직류 링크 커패시터(150)의 손상을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100: 전력 변환 장치 110: 검출 회로
120: 제어 스위칭 소자 130: 릴레이 회로
140: 컨버터 회로 150: 직류 링크 커패시터
160: 제어 회로

Claims (7)

  1. 외부 전원과 연결되며, 상기 외부 전원의 연결 상태에 따라 다른 전압값을 출력하는 검출 회로;
    상기 검출 회로의 출력단과 연결되며, 상기 검출 회로로부터 출력된 전압값에 기초하여 턴-온 또는 턴-오프 되는 제어 스위칭 소자;
    상기 외부 전원과 연결되며, 상기 제어 스위칭 소자의 상태에 따라 단락 또는 개방되는 릴레이 회로;
    상기 릴레이 회로 및 상기 외부 전원과 연결되며, 상기 외부 전원으로부터 공급받은 전압의 크기를 변환하는 컨버터 회로;
    상기 컨버터 회로와 연결되며, 상기 컨버터 회로에 의해 변환된 전압의 리플을 저감하는 직류 링크 커패시터; 및
    상기 컨버터 회로의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함하고,
    상기 검출 회로는
    음극이 상기 외부 전원과 상기 릴레이 회로의 사이에 연결되는 다이오드;
    일단이 상기 다이오드의 양극과 연결되고, 타단이 상기 외부 전원과 상기 컨버터 회로의 사이에 연결되는 제1 저항;
    상기 제1 저항의 타단과 상기 외부 전원의 사이에 연결되는 제2 저항; 및
    상기 제1 저항의 양단에 걸리는 전압의 차이를 증폭하여 출력하는 증폭기를 포함하는
    전력 변환 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다이오드는
    상기 외부 전원이 역결선 되면 도통되어, 상기 제1 저항의 양단에 걸리는 전압의 차이를 발생시키는
    전력 변환 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 스위칭 소자는
    상기 검출 회로로부터 출력된 전압값이 미리 설정된 제어 전압값 이상이면, 턴-오프 되고,
    상기 릴레이 회로는
    상기 제어 스위칭 소자가 턴-오프 되면, 개방되는
    전력 변환 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 스위칭 소자는
    상기 검출 회로로부터 출력된 전압값이 미리 설정된 제어 전압값 미만이면, 턴-온 되고,
    상기 릴레이 회로는
    상기 제어 스위칭 소자가 턴-온 되면, 단락되는
    전력 변환 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는
    상기 검출 회로로부터 출력된 전압값이 미리 설정된 제어 전압값 이상이면, 알림 회로를 이용하여 사용자에게 알림 신호를 출력하는
    전력 변환 장치.
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