KR20060038162A - 역률 보상 장치 및 방법 - Google Patents

역률 보상 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

역률 보상 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명은 부하의 상태에 따라 역률 보상 장치의 구동 주파수 및 듀티 비를 가변시켜서 부하의 변동에 적절히 대응함으로써 역률 보상 효율은 물론 모터의 운전 효율도 함께 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 역률 보상 장치는, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터가 구비되는 인버터의 역률 보상 장치에 있어서, 역률 보상 신호에 의해 온/오프되어 컨버터의 역률 보상을 위한 스위치와, 부하의 변동에 따라 역률 보상 신호의 주파수 및 듀티 비를 가변시키는 제어부를 포함한다.

Description

역률 보상 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF POWER FACTOR CORRECTION}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치의 PFC 특성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치의 제어 방법을 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
102 : 교류 전원 장치
104 : 정류부
106 : 인버터
108 : 캐패시터
110 : 브러시리스 직류 모터
112 : 제로 크로싱 검출부
114 : 스위치 구동부
116 : 제어부
202a, 202b, 202c : PFC 스위칭 펄스
204a, 204b, 204c : 입력 전압
206a, 206b, 206c : PFC 출력 전압
본 발명은 역률 보상(Power Factor Correction) 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 모터 구동용 인버터로 입력되는 전압 및 전류의 역률을 보상하는 모터 구동 인버터의 역률 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
모터 제어에 사용되는 인버터는 에너지 소비 절감과 모터 출력 제어가 용이하기 때문에 그 사용 범위가 점차 증가하고 있다. 예를 들면, 세탁기와 냉장고, 공기 조화기 등에 채용되어 모터를 제어하는데 사용된다.
인버터를 포함하는 모터 구동 장치는, 입력되는 상용 교류 전원을 정류하여 직류 전압을 발생시키는 브리지 다이오드와, 정류된 전압의 평활용 초크 코일 및 콘덴서, 평활된 직류 전압을 3상 교류 전원으로 변환하여 모터에 공급하는 인버터를 포함한다.
상용 교류 전원의 전류 파형은 초크 코일과 평활 콘덴서의 시정수에 의해 결정되는 시간 동안 그 전류 파형이 급격하게 상승한다. 이 전류 파형의 급격한 변화로 인하여 노이즈가 발생하고 무효 전력에 의한 전력 손실이 발생한다. 이와 같은 문제는 전압과 전류의 위상차에 의한 역률에 의하여 발생한다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 역률 보상 장치가 사용되는데, 이 역률 보 상 장치의 구동 주파수를 높이면 스위칭 노이즈와 전자기 장해(Electromagnetic Interference, EMI) 등의 문제가 발생하며, 주파수를 낮추면 DC Link 전압이 너무 낮아져서 모터의 운전 효율이 떨어진다.
본 발명은 부하의 상태에 따라 역률 보상 장치의 구동 주파수 및 듀티 비를 가변시켜서 부하의 변동에 적절히 대응함으로써 역률 보상 효율은 물론 모터의 운전 효율도 함께 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적의 본 발명에 따른 역률 보상 장치는, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터가 구비되는 인버터의 역률 보상 장치에 있어서, 역률 보상 신호에 의해 온/오프되어 컨버터의 역률 보상을 위한 스위치와, 부하의 변동에 따라 역률 보상 신호의 주파수 및 듀티 비를 가변시키는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 역률 보상 방법은, 모터를 구동하기 위한 인버터의 역률 보상 방법에 있어서, 부하의 변동을 검출하고, 부하의 변동에 따라 역률 보상 신호의 주파수 및 듀티 비를 가변시킨다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 정류부(104)는 상용 교류 전원(102)을 전파(全波) 정류한다. 정류부(104)의 출력 측에는 초크 코일(118)과 다이오드(120)가 직렬 연결된다. 다이오드(120)의 출력 측에는 평활용 캐패시터(108)가 연결된다. 인버터(106)는 정류 및 평활된 직류 전압을 다상 교류 전원으로 변환하여 모터(110)로 출력한다. 정류부(104)의 두 출력 측 사이에는 스위치(124)가 연결된다. 이 스위치(124)는 대전력용 트랜지스터(IGBT)가 사용된다. 제로 크로싱 검출부(112)는 상용 교류 전원(102)의 제로 크로싱 포인트를 검출한다. 제어부(116)는 역률 보상 신호의 주파수 및 듀티 비를 제어하기 위한 제어 정보를 발생시킨다. 즉 모터의 운전 주파수(f1)와 속도 지령 주파수(f2), 캐패시터(108) 양 단의 직류단 전압(VDC), 인버터(106)를 통해 공급되는 운전 전류(IDC)로부터 부하의 변동을 검출하고, 이 부하 변동에 따라 최적의 역률 보상 효과를 얻을 수 있도록 제어 정보를 발생시킨다. 스위치 구동부(114)는 제어부(116)로부터 제공되는 제어 정보에 따라 역률 보상 신호를 발생시켜서 스위치(124)를 온/오프시킨다. 스위치(124)가 온/오프되면 전파 정류된 직류 전압이 단속적으로 인버터(106)에 공급된다. 도 1에서 정류부(104)와 초크 코일(118), 다이오드(120)는 교류 전원을 직류로 변환하기 위한 컨버터(converter)로서 동작한다.
제어부(116)는 부하가 증가하면, 역률 보상 신호의 주파수는 낮추되 듀티 비를 증가시키고, 반대로 부하가 감소하면 역률 보상 신호의 주파수는 높이되 듀티 비는 감소시킨다. 이를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치의 PFC 특성을 나타낸 도면이다. 도 2(A)는 역률 보상 신호의 주파수가 낮고 듀티 비는 큰 경우의 전류 파형을 나타낸 것으로서, 역률 보상 신호의 주파수를 낮춤으로써 고조파(Harmonics)를 감소시켜 노이즈 및 EMI 감소 효과를 얻는다. 역률 보상 신호의 주파수를 낮추면 전류량이 지나치게 증가할 수 있는데, 이를 보완하기 위해 역률 보상 신호의 듀티 비를 증가시켜 캐패시터(108) 양단 전압(DC Link 전압)을 증가시키면 모터(110)의 운전 전류를 감소시킬 수 있다.
도 2(B)는 역률 보상 신호의 주파수가 높고 듀티 비는 작은 경우를 나타낸 것으로서, 부하가 감소하여 역률 보상 신호의 주파수를 높이면 전류량이 지나치게 감소할 수 있는데, 이를 보완하기 위해 역률 보상 신호의 듀티 비를 감소시켜서 캐패시터(108) 양단 전압(DC Link 전압)을 감소시키면 모터(110)의 운전 전류를 증가시킬 수 있다.
도 2(C)는 입력 전압의 피크 부근에서만 주파수를 낮추고 듀티 비는 증가시키는 경우를 나타낸 것으로서, 입력 전류의 파형을 구분하여 전류가 큰 부분에서는 역률 보상 신호의 주파수를 낮추어 고전류 구간에서의 고조파 성분 및 전류의 피크 값을 줄일 수 있다. 또한 주파수를 낮추어 스위치(124)의 스위칭 손실을 최소화하고 스위치(124)의 스트레스 마진을 확보할 수 있다. 즉 지극히 높은 안정성의 스위치가 필요치 않기 때문에 원가 절감의 효과를 기대할 수 있는 것이다.
역률 보상 신호의 주파수 및 듀티 비는 운전 주파수와 운전 전류, 직류단 전압 등의 변화에 따라 결정되는데, 이를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역률 보상 장치의 제어 방법을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 모터 구동이 시작되고 역률 보상 기능이 인에이블 되면 (302~304) 운전 주파수(f1)와 운전 전류(IDC), 직류단 전압(VDC)을 검출한다(306).
먼저 운전 주파수(f1) 와 기준 주파수를 비교하고(308), 만약 운전 주파수(f1)가 기준 주파수보다 작으면 역률 보상 신호의 주파수를 더 감소시키고(310), 반대로 운전 주파수(f1)가 기준 주파수보다 크면 역률 보상 신호의 주파수를 더 증가시킨다(312)
다음으로는 운전 전류(IDS)와 기준 전류를 비교하고(314), 만약 운전 전류(IDS)가 기준 전류보다 작으면 설정 구간에서의 역률 보상 신호의 주파수를 그대로 유지하고(316), 반대로 운전 전류(IDS)가 기준 전류보다 크면 설정 구간에서의 역률 보상 신호의 주파수를 감소시킨다.
다음으로는 직류단 전압(VDC)과 기준 전압을 비교하고(320), 만약 직류단 전압(VDC)이 기준 전압보다 작으면 역률 보상 신호의 듀티 비를 증가시키고(322), 반대로 직류단 전압(VDC)이 기준 전압보다 크면 역률 보상 신호의 듀티 비를 감소시킨다(324).
이와 같이, 운전 주파수(f1)와 운전 전류(IDS), 직류단 전압(VDC)을 기준 값과 비교하여 보상 역률 신호의 주파수를 전체적으로 증가 또는 감소시키거나 필요한 경우 미리 설정된 구간의 주파수만을 선별적으로 유지 또는 감소시키며, 주파수 증감에 따른 전류 증감을 보상하기 위해 역률 보상 신호의 듀티 비를 증가 또는 감 소시킨다. 운전 주파수(f1)와 운전 전류(IDS), 직류단 전압(VDC)은 부하의 변동을 검출하기 위한 지표가 된다.
본 발명은 부하의 상태에 따라 역률 보상 장치의 구동 주파수 및 듀티 비를 가변시켜서 부하의 변동에 적절히 대응함으로써 역률 보상 효율은 물론 모터의 운전 효율도 함께 향상시킬 수 있도록 한다.

Claims (9)

  1. 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터가 구비되는 인버터의 역률 보상 장치에 있어서,
    역률 보상 신호에 의해 온/오프되어 상기 컨버터의 역률 보상을 위한 스위치와;
    부하의 변동에 따라 상기 역률 보상 신호의 주파수 및 듀티 비를 가변시키는 제어부를 포함하는 역률 보상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 인버터에 의해 구동되는 모터의 운전 주파수와 상기 컨버터의 전류 및 전압 정보로부터 상기 부하의 변동을 검출하는 역률 보상 장치.
  3. 모터를 구동하기 위한 인버터의 역률 보상 방법에 있어서,
    부하의 변동을 검출하고;
    상기 부하의 변동에 따라 역률 보상 신호의 주파수 및 듀티 비를 가변시키는 역률 보상 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 모터의 운전 주파수와 상기 인버터의 전류 및 전압 정보로부터 상기 부하의 변동을 검출하는 역률 보상 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 운전 주파수가 기준 주파수보다 크면 상기 역률 보상 신호의 주파수를 증가시키고;
    상기 운전 주파수가 상기 기준 주파수보다 작으면 상기 역률 보상 신호의 주파수를 감소시키는 역률 보상 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 인버터 전류가 기준 전류보다 크면 미리 설정된 구간에서의 상기 역률 보상 신호의 주파수를 감소시키고;
    상기 인버터 전류가 상기 기준 전류보다 작으면 상기 미리 설정된 구간에서의 상기 역률 보상 신호의 주파수를 그대로 유지하는 역률 보상 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 인버터 전류가 상기 모터의 운전 전류인 역률 보상 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 인버터 전압이 기준 전압보다 크면 상기 역률 보상 신호의 듀티 비를 감소시키고;
    상기 인버터 전압이 상기 기준 전압보다 작으면 상기 역률 보상 신호의 듀티 비를 증가시키는 역률 보상 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 인버터 전압이 상기 인버터의 직류단 전압인 역률 보상 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102545773A (zh) * 2012-01-18 2012-07-04 苏州凯营自动化设备有限公司 一种电动机控制方法、装置及其倍捻机
KR20180074213A (ko) * 2016-12-23 2018-07-03 한온시스템 주식회사 전원보상을 이용한 브러시리스 직류모터 구동 방법 및 장치
KR20220157239A (ko) * 2021-05-20 2022-11-29 엘지전자 주식회사 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8143800B2 (en) * 2009-06-22 2012-03-27 O2Micro, Inc. Circuits and methods for driving a load with power factor correction function
CN104079076B (zh) * 2013-03-29 2016-02-24 河南工程学院 采用变频软开关驱动技术的非接触供电系统及其驱动方法
CN105186856A (zh) * 2015-08-12 2015-12-23 深圳市华星光电技术有限公司 一种降低pwm脉冲调制信号的电磁干扰电路
KR101963975B1 (ko) 2017-10-25 2019-03-29 경북대학교 산학협력단 델타 결선 방식 역률 보상 시스템 및 역률 보상 방법
CN108226608B (zh) * 2017-11-28 2021-02-02 中冶南方（武汉）自动化有限公司 一种pwm逆变器直流母线电流估算方法及系统
CN111404442B (zh) * 2020-03-30 2022-10-18 珠海格力电器股份有限公司 一种压缩机的控制方法、装置、存储介质及压缩机
CN111519244B (zh) * 2020-05-28 2021-08-24 璨隆科技发展有限公司 一种应用在单晶生产设备中的电阻式加热器的电源控制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5754419A (en) * 1996-02-28 1998-05-19 Astec International Limited Surge and overcurrent limiting circuit for power converters
KR20000050367A (ko) * 1999-01-07 2000-08-05 윤종용 공기조화기의 역률개선장치
KR100351140B1 (ko) * 1999-01-08 2002-09-09 엘지전자주식회사 인버터의 역률보정장치
DE20211741U1 (de) * 2002-07-30 2002-10-17 Digi Power Mfg Inc Aktives Ersatznetzgerät zum Ausgleich des Leistungsfaktors und zur Einstellung der Leistungsausgabe

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102545773A (zh) * 2012-01-18 2012-07-04 苏州凯营自动化设备有限公司 一种电动机控制方法、装置及其倍捻机
KR20180074213A (ko) * 2016-12-23 2018-07-03 한온시스템 주식회사 전원보상을 이용한 브러시리스 직류모터 구동 방법 및 장치
KR20220157239A (ko) * 2021-05-20 2022-11-29 엘지전자 주식회사 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

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