KR20160006954A - Power converting apparatus and home appliance including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 절연된 복수의 출력 전원을 출력할 수 있는 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
전력변환장치는, 입력 전원을 변환하여 변환된 전력을 공급하는 장치이다. 이러한 전력변환장치는, 홈 어플라이언스 내에 각각 배치되어, 입력 전원을 변환하여, 홈 어플라이언스를 구동하기 위한 전원으로 변환한다.The power conversion apparatus is a device that converts input power and supplies the converted power. These power conversion devices are respectively disposed in the home appliances, and convert the input power into power for driving the home appliances.
한편, 홈 어플라이언스의 다양한 기능이 탑재되면서, 다양한 레벨의 구동 전원이 필요하게 되고 있다. 이에 따라, 절연이 가능하며 다출력의 전원을 출력할 수 있는 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. On the other hand, various functions of home appliances are installed, and various levels of driving power are required. Accordingly, various researches have been made on a power conversion device capable of being isolated and capable of outputting multiple power sources and a home appliance having the power conversion device.
본 발명의 목적은, 절연된 복수의 출력 전원을 출력할 수 있는 전력변환장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a power conversion device capable of outputting a plurality of insulated output power supplies and a home appliance having the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 스위칭 소자, 제1 다이오드 소자, 및 트랜스포머의 1차측 인덕터를 구비하며, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 기초하여, 입력 전원을 변환하여 제1 출력 전원을 출력하는 제1 전원 출력부, 및 트랜스포머의 2차측 인덕터와 제2 다이오드 소자를 구비하며, 입력 전원을 변환하여 제2 출력 전원을 출력하는 제2 전원 출력부를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power conversion apparatus including a switching element, a first diode element, and a primary side inductor of a transformer, And a second power output unit having a secondary side inductor and a second diode element of the transformer and converting the input power to output a second output power.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 홈 어플라이언스는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터, 직류 전원을 저장하는 dc 단 커패시터, dc 단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여, 복수의 출력 전원 레벨을 출력하는 전력변환부를 구비하며, 전력변환부는, 스위칭 소자, 제1 다이오드 소자, 및 트랜스포머의 1차측 인덕터를 구비하며, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 기초하여, 입력 전원을 변환하여 제1 출력 전원을 출력하는 제1 전원 출력부와, 트랜스포머의 2차측 인덕터와 제2 다이오드 소자를 구비하며 입력 전원을 변환하여 제2 출력 전원을 출력하는 제2 전원 출력부를 구비한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a home appliance including a converter for converting an input AC power to a DC power source, a dc-stage capacitor for storing a DC power source, a DC power source for converting a DC power stored in the dc- And a power conversion unit for outputting a plurality of output power levels. The power conversion unit includes a switching element, a first diode element, and a primary side inductor of a transformer. The switching unit switches the input power according to a switching operation of the switching element And a second power output unit having a secondary side inductor and a second diode element of the transformer and converting the input power to output a second output power.
본 발명의 실시예에 따르면, 전력변환장치는, 위칭 소자, 제1 다이오드 소자, 및 트랜스포머의 1차측 인덕터를 구비하며, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 기초하여, 입력 전원을 변환하여 제1 출력 전원을 출력하는 제1 전원 출력부, 및 트랜스포머의 2차측 인덕터와 제2 다이오드 소자를 구비하며, 입력 전원을 변환하여 제2 출력 전원을 출력하는 제2 전원 출력부를 구비함으로써, 복수의 출력 전원을 출력할 수 있게 된다. 이에 따라, 절연된 복수의 출력 전원을 출력할 수 있게 된다.According to the embodiment of the present invention, the power conversion apparatus includes a counter-current element, a first diode element, and a primary-side inductor of the transformer, and based on the switching operation of the switching element, And a second power source output section for converting the input power source and outputting the second output power source, by providing the first power source output section for outputting the output power of the transformer and the second diode inductor and the second diode element of the transformer, . Thus, it becomes possible to output a plurality of insulated output power supplies.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 권선비에 따라 제1 출력 전압이 변환되지 않으므로, 제1 출력 전압이 고전압으로 변환되지 않으며, 벅 타입의 속성에 따라, 강압된 전압이 출력된다.On the other hand, in the power conversion apparatus according to the embodiment of the present invention, since the first output voltage is not converted according to the turns ratio, the first output voltage is not converted to the high voltage, and the stepped down voltage is output according to the attribute of the buck type .
또한, 전압 스트레스가 없으므로, 스너버 회로가 불필요하며, 제1 출력 전압 피드백시, 별도의 절연이 필요 없게된다. 따라서, 절연된, 복수의 출력 전압을 출력하면서, 제조 비용 저감이 가능하게 된다.Further, since there is no voltage stress, a snubber circuit is unnecessary, and a separate insulation is not required at the first output voltage feedback. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost while outputting a plurality of insulated output voltages.
도 1은 본 발명과 관련한 냉장고를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 냉장고의 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 냉장고 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3의 냉장고의 압축기 구동장치를 보여주는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전력변환장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 6은 도 5의 전력변환장치를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.1 is a perspective view showing a refrigerator according to the present invention.
2 is a view schematically showing the configuration of the refrigerator of FIG.
3 is a block diagram schematically illustrating the interior of the refrigerator shown in FIG.
4 is a circuit diagram showing a compressor driving apparatus of the refrigerator of FIG.
5 is an example of an internal circuit diagram of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram referred to explain the power conversion apparatus of FIG.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in 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 suffix "module" and " part "for components used in the following description are given merely for convenience of description, and do not give special significance or role in themselves. Accordingly, the terms "module" and "part" may be used interchangeably.
한편, 본 명세서에서 기술되는 전력변환장치는, 홈 어플라이언스 내에 구비되는 전력변환장치일 수 있다. 홈 어플라이언스는, 냉장고, 세탁기, 건조기, 에어컨, 제습기, 조리기기, 청소기 등을 포함하는 것으로서, 이하에서는, 다양한 홈 어플라이언스 중 냉장고를 중심으로 기술한다. Meanwhile, the power conversion apparatus described in this specification may be a power conversion apparatus provided in the home appliance. The home appliances include a refrigerator, a washing machine, a dryer, an air conditioner, a dehumidifier, a cooking appliance, a cleaner, and the like. Hereinafter, the refrigerator will be mainly described among various home appliances.
도 1은 본 발명과 관련한 냉장고를 도시한 사시도이다. 1 is a perspective view showing a refrigerator according to the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명과 관련한 냉장고(1)는, 도시되지는 않았지만 냉동실 및 냉장실로 구획된 내부공간을 가지는 케이스(110)와, 냉동실을 차폐하는 냉동실도어(120)와 냉장실을 차폐하는 냉장실도어(140)에 의해 개략적인 외관이 형성된다.The
그리고, 냉동실도어(120)와 냉장실도어(140)의 전면에는 전방으로 돌출형성되는 도어핸들(121)이 더 구비되어, 사용자가 용이하게 파지하고 냉동실도어(120)와 냉장실도어(140)를 회동시킬 수 있도록 한다.A
한편, 냉장실도어(140)의 전면에는 사용자가 냉장실도어(140)를 개방하지 않고서도 내부에 수용된 음료와 같은 저장물을 취출할 수 있도록 하는 편의수단인 홈바(180)가 더 구비될 수 있다.Meanwhile, a
그리고, 냉동실도어(120)의 전면에는 사용자가 냉동실도어(120)를 개방하지 않고 얼음 또는 식수를 용이하게 취출할 수 있도록 하는 편의수단인 디스펜서(160)가 구비될 수 있고, 이러한 디스펜서(160)의 상측에는, 냉장고(1)의 구동운전을 제어하고 운전중인 냉장고(1)의 상태를 화면에 도시하는 컨트롤패널(200)이 더 구비될 수 있다. The
컨트롤패널(200)은, 다수개의 버튼으로 구성되는 입력부(220), 및 제어 화면 및 작동 상태 등을 디스플레이하는 표시부(230)를 포함할 수 있다. The control panel 200 may include an
표시부(230)는, 제어 화면, 작동 상태 및 고내(庫內)온도 등의 정보를 표시한다. 예를 들어, 표시부(230)는 디스펜서의 서비스 형태(각얼음, 물, 조각얼음), 냉동실의 설정 온도, 냉장실의 설정 온도를 표시할 수 있다. The
이러한 표시부(230)는, 액정 디스플레이(LCD), 발광다이오드(LED), 유기발광다이오드(OLED) 등 다양하게 구현될 수 있다. 또한, 표시부(230)는 입력부(220)의 기능도 수행 가능한 터치스크린(touch screen)으로 구현될 수도 있다.The
입력부(220)는, 다수개의 조작 버튼을 구비할 수 있다. 예를 들어, 입력부(220)는, 디스펜서의 서비스 형태(각얼음, 물, 조각 얼음 등)를 설정하기 위한 디스펜서 설정버튼(미도시)과, 냉동실 온도설정을 위한 냉동실 온도설정 버튼(미도시)과, 냉동실 온도설정을 위한 냉장실 온도 설정 버튼(미도시) 등을 포함할 수 있다. 한편, 입력부(220)는 표시부(230)의 기능도 수행 가능한 터치스크린(touch screen)으로 구현될 수도 있다.The
한편, 본 발명과 관련한 냉장고는, 도면에 도시된 더블도어형(Double Door Type)에 한정되지 않으며, 원도어형(One Door Type), 슬라이딩 도어형(Sliding Door Type), 커튼 도어형(Curtain Door Type) 등 그 형태를 불문하며, 냉장고 냉장사이클 또는 냉동사이클을 위한 압축기 및 팬을 구비하기만 하면 충분하다. Meanwhile, the refrigerator according to the present invention is not limited to the double door type shown in the drawing, but may be a one door type, a sliding door type, a curtain door type, Type, and the like, and it is sufficient to provide a compressor and a fan for a refrigerator refrigeration cycle or a refrigeration cycle.
도 2는 도 1의 냉장고의 구성을 간략히 도시한 도면이다. 2 is a view schematically showing the configuration of the refrigerator of FIG.
도면을 참조하여 설명하면, 냉장고(1)는, 압축기(112)와, 압축기(112)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(116)와, 응축기(116)에서 응축된 냉매를 공급받아 증발시키되, 냉장실(미도시)에 배치되는 냉장실 증발기(122) 및 냉동실(미도시)에 배치되는 냉동실 증발기(124)와, 응축기(116)에서 응축된 냉매를 냉장실 증발기(122) 또는 냉동실 증발기(124)에 공급하는 3방향 밸브(130)와, 냉장실 증발기(122)에 공급되는 냉매를 팽창시키는 냉장실 팽창밸브(132)와, 냉동실 증발기(124)에 공급되는 냉매를 팽창시키는 냉동실 팽창밸브(134)를 포함한다. The
또한, 냉장고(1)는 증발기(122,124)를 통과한 냉매가 액체와 기체로 분리되는 기액 분리기(미도시)를 더 포함할 수 있다. The
또한, 냉장고(1)는, 냉장실 증발기(122) 및 냉동실 증발기(124)를 통과한 냉기를 흡입하여 각각 냉장실(미도시) 및 냉동실(미도시)로 불어주는 냉장실 팬(142) 및 냉동실 팬(144)을 더 포함할 수 있다.The
또한, 압축기(112)를 구동하는 압축기 구동부(113)와, 냉장실 팬(142) 및 냉동실 팬(144)을 구동하는 냉장실 팬 구동부(143) 및 냉동실 팬 구동부(145)를 더 포함할 수 있다. The controller may further include a
도 3은 도 1에 도시된 냉장고 내부를 간략히 도시한 블록도이다.3 is a block diagram schematically illustrating the interior of the refrigerator shown in FIG.
도면을 참조하여 설명하면, 도 3의 냉장고는, 압축기(112), 냉장실 팬(142), 냉동실 팬(144), 제어부(310), 및 온도 감지부(320)를 포함한다. 또한, 압축기 구동부(113), 냉장실 팬 구동부(143), 냉동실 팬 구동부(145), 기계실 팬(115), 기계실 팬 구동부(400), 및 입력부(220)를 더 포함할 수 있다. 3 includes a
압축기(112), 냉장실 팬(142), 냉동실 팬(144)에 대한 설명은 도 2를 참조한다.For a description of the
입력부(220)는, 다수개의 조작 버튼을 구비하여, 입력되는 냉동실 설정 온도 또는 냉장실 설정 온도에 대한 신호를 제어부(310)로 전달한다.The
온도 감지부(320)는, 냉장고 내의 온도를 감지하여 감지된 온도에 대한 신호를 제어부(310)로 전달한다. 여기서 온도 감지부(320)는 냉장실 온도, 및 냉동실 온도를 각각 감지한다. 또한, 냉장실 내의 각 실 또는 냉동실 내의 각 실의 온도를 감지할 수도 있다.The
제어부(310)는, 압축기(112), 및 팬(142 또는 144)의 온/오프 동작을 제어를 위해, 도면에서 도시된 바와 같이, 압축기 구동부(113) 및 팬 구동부(143 또는 145)를 직접 제어하여, 최종적으로 압축기(112), 및 팬(142 또는 144)을 제어할 수 있다. 여기서, 팬 구동부는 냉장실 팬 구동부(143) 또는 냉동실 팬 구동부(145)일 수 있다. The
상술한 압축기 구동부(113), 냉장실 팬 구동부(143), 냉동실 팬 구동부(145)는, 각각 압축기용 전동기(미도시), 냉장실 팬용 전동기(미도시), 및 냉동실 팬용 전동기(미도시)를 각각 구비하며, 각 전동기(미도시)는 제어부(310)의 제어에 따라 목표 회전 속도로 동작된다. (Not shown), a refrigerator compartment fan motor (not shown), and a freezer compartment fan motor (not shown) are respectively connected to the
한편, 기계실 팬 구동부(400)는, 기게실 팬용 전동기(115c)를 구비하며, 기게실 팬용 전동기(115c)는 제어부(310)의 제어에 따라 목표 회전 속도로 동작된다. The machine room
이러한 전동기가 삼상 전동기인 경우, 인버터(미도시) 내의 스위칭 동작에 의해 제어되거나, 교류 전원을 그대로 이용하여 정속 제어될 수 있다. 여기서 각 전동기(미도시)는, 유도 전동기, BLDC(Blush less DC) 전동기, 또는 synRM(synchronous reluctance motor) 전동기 등 중 어느 하나일 수 있다When such an electric motor is a three-phase electric motor, it can be controlled by a switching operation in an inverter (not shown) or can be controlled at a constant speed by using AC power as it is. Here, each electric motor (not shown) may be any one of an induction motor, a BLDC (blush less DC) electric motor, a synRM (synchronous reluctance motor) electric motor,
한편, 제어부(310)는, 상술한 바와 같이, 압축기(112)와 팬(142 또는 144 또는 115)의 동작 제어 이외에, 냉장고(1) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(310)는 입력부(220)로부터의 설정 온도에 맞추어 냉매 싸이클의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 압축기 구동부(113), 냉장실 팬 구동부(143), 냉동실 팬 구동부(145), 및 기계실 팬 구동부(400) 이외에, 3방향 밸브(130), 냉장실 팽창밸브(132), 및 냉동실 팽창밸브(134)를 더 제어할 수 있다. 또한, 응축기(116)의 동작도 제어할 수 있다. 또한 제어부(310)는 표시부(230)의 동작을 제어할 수도 있다.The
한편, 도 2 및 도 3에서는 냉장실 및 냉동실 각각에 증발기(122,124)가 사용되고, 이에 따라 각각의 팬(142,144) 및 구동부(143,145)가 사용되는 것으로 기술하나, 이와 달리 냉장실 및 냉동실에 공통의 증발기(미도시)가 사용되며, 공통의 팬(미도시) 및 구동부(미도시)가 사용되는 것도 가능하다. 이러한 경우에, 냉장실 및 냉동실 사이에 댐퍼(미도시)가 설치되될 수 있으며, 팬(미도시)은 하나의 증발기에서 생성된 냉기를 냉동실과 냉장실로 공급되도록 강제 송풍시킬 수 있다.2 and 3 illustrate that the
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 압축기 구동장치를 보여주는 회로도이다.4 is a circuit diagram showing a compressor driving apparatus of a refrigerator according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 압축기 구동장치(113)는, 컨버터(410), 인버터(420), 인버터 제어부(430), 전력변환부(440), dc 단 전압 검출부(B), 평활 커패시터(C), 및 출력전류 검출부(E)를 포함할 수 있다. 또한, 구동장치(113)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.The
리액터(L)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다. The reactor L is disposed between the commercial AC power source 405 (v s ) and the
입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.The input current detection section A can detect the input current (i s ) input from the commercial
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다. The
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다. For example, in the case of a single-phase AC power source, four diodes may be used in the form of a bridge, and in the case of a three-phase AC power source, six diodes may be used in the form of a bridge.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. On the other hand, the
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.When the
평활 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, 평활 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. The smoothing capacitor C smoothes the input power supply and stores it. In the drawing, one element is exemplified by the smoothing capacitor C, but a plurality of elements are provided so that the element stability can be ensured.
한편, 평활 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다. On the other hand, both ends of the smoothing capacitor C are referred to as a dc stage or a dc stage because the dc power source is stored.
dc 단 전압 검출부(B)는 평활 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.The dc voltage detection unit B can detect the dc voltage Vdc at both ends of the smoothing capacitor C. [ For this purpose, the dc voltage detection unit B may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected dc voltage source Vdc can be input to the
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(230)에 출력할 수 있다. The
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. The
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(230)에 출력되게 된다. The switching elements in the
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(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(E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. The
이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(미도시), 속도 연산부(미도시), 전류 지령 생성부(미도시), 전압 지령 생성부(미도시), 축변환부(미도시), 및 스위칭 제어신호 출력부(미도시)를 포함할 수 있다.To this end, the
축변환부(미도시)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.(Not shown) receives the three-phase output currents (ia, ib, ic) detected by the output current detecting unit E and converts the three-phase output currents ia, ib and ic into two phase currents iα and iβ in the stationary coordinate system.
한편, 축변환부(미도시)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. On the other hand, the axial conversion unit (not shown) can convert the two-phase current i ?, i? Of the still coordinate system into the two-phase current id, iq of the rotational coordinate system.
속도 연산부(미도시)는, 축변환부(미도시)에서 축변화된 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)에 기초하여, 연산된 위치()와 연산된 속도()를 출력할 수 있다.Based on the two-phase current (i?, I?) Of the stationary coordinate system changed in the axis in the axial conversion unit (not shown), the speed calculating unit (not shown) ) And the calculated speed ( Can be output.
한편, 전류 지령 생성부(미도시)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(미도시)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(미도시)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. On the other hand, the current command generator (not shown) (I * q ) on the basis of the speed command value? * R and the speed command value? * R. For example, the current command generator (not shown) (PI) controller (not shown) based on the difference between the speed command value? * R and the speed command value? * R , thereby generating the current command value i * q .
다음, 전압 지령 생성부(미도시)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(미도시) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. Next, the voltage command generator (not shown) generates a voltage command generator (not shown) based on the d-axis and q-axis currents (i d , i q ) The d-axis and q-axis voltage instruction values (v * d , v * q ) are generated based on the instruction values (i * d and i * q ).
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(미도시)에 입력된다.On the other hand, the generated d-axis and q-axis voltage command values (v * d , v * q ) are input to an axial conversion unit (not shown).
축변환부(미도시)는, 속도 연산부(미도시)에서 연산된 위치()와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The axis converting unit (not shown) is connected to a position calculating unit (not shown) ) And the d-axis and q-axis voltage command values (v * d , v * q ).
먼저, 축변환부(미도시)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(미도시)에서 연산된 위치()가 사용될 수 있다.First, the axis converting unit (not shown) performs conversion from the two-phase rotating coordinate system to the two-phase stationary coordinate system. At this time, the position calculated in the speed calculation unit (not shown) ) Can be used.
그리고, 축변환부(미도시)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(미도시)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.Then, the axial conversion unit (not shown) performs conversion from the two-phase stationary coordinate system to the three-phase stationary coordinate system. Through this conversion, the axial conversion unit (not shown) outputs three-phase output voltage instruction values v * a, v * b, and v * c.
스위칭 제어 신호 출력부(미도시)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 signal output unit (not shown) outputs the inverter switching control signal Sic according to the pulse width modulation (PWM) method based on the three-phase output voltage instruction values v * a, v * b and v * And outputs it.
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 in a gate driving unit (not shown) and input to the gate of each switching element in the
출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(230)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.An output current detector (E) detects the
출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(230) 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(230) 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.Three shunt resistors are placed between the
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 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 것으로하여 기술한다.The detected output current (i o) are, as discrete signals (discrete signal) of the pulse type, may be applied to the
한편, 삼상 모터(230)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. On the other hand, the three-
이러한 모터(230)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다. The
한편, 인버터 제어부(430)는, 컨버터(410)가 스위칭 소자를 구비하는 경우, 컨버터(410) 내의 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 입력 전류 검출부(A)에서 검출되는 입력 전류(is)를 입력받을 수 있다. 그리고, 인버터 제어부(430)는, 컨버터(410)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)를 컨버터(410)에 출력할 수 있다. 이러한 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)는 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어신호로서, 입력 전류 검출부(A)로부터 검출되는 입력 전류(is)를 기초로 생성되어 출력될 수 있다. On the other hand, the
전력변환부(440)는, dc단 커패시터(C)에 저장된 dc 단 전압을 이용하여, 전력 변환하여, 복수의 출력 전원 레벨을 수행할 수 있다.The
특히, 본 발명에서는, 냉장고(1)와 같이 이중절연 규격을 만족시켜야하는 경우를 고려하여, 비절연 타입으로, 전력변환부(440)를 구성하면서, 전력변환부(440)에서, 복수의 출력 전원 레벨을 출력하도록 한다.Particularly, in the present invention, in consideration of the case where the double insulation standard is to be satisfied as in the
이를 위해, 전력변환부(440)는, 벅 컨버터를 구비하는 것으로 한다. 이에 대해서는, 도 5 이하를 참조하여 후술한다.To this end, the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전력변환장치의 내부 회로도의 일예이며, 도 6은 도 5의 전력변환장치를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.FIG. 5 is an example of an internal circuit diagram of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram referred to explain the power conversion apparatus of FIG.
먼저, 도 5를 참조하면, 전력변환부(440)는, 입력 전원을 변환하여 제1 출력 전원(Vout1)을 출력하는 제1 전원 출력부(505)와, 입력 전원을 변환하여 제2 출력 전원(Vout2)을 출력하는 제2 전원 출력부(510)를 구비한다.5, the
제1 전원 출력부(505)는, 스위칭 소자(510), 제1 다이오드 소자(D1), 및 트랜스포머(T)의 1차측 인덕터(L1)를 구비하며, 스위칭 소자(510)의 스위칭 동작에 기초하여, 입력 전원을 변환하여 제1 출력 전원(Vout1)을 출력할 수 있다.The first
제2 전원 출력부(510)는, 트랜스포머(T)의 2차측 인덕터(L2)와 제2 다이오드 소자(D2)를 구비하며, 입력 전원을 변환하여 제2 출력 전원(Vout2)을 출력할 수 있다.The second
한편, 본 발명에서는, 비절연의 복수의 출력 전원 생성을 위해, 제1 전원 출력부(505)가 벅 컨버터를 구비하는 것으로 한다.On the other hand, in the present invention, it is assumed that the first
즉, 도면과 같이, 제1 커패시터(C)와 트랜스포머(T)의 1차측 인덕터(L1)의 일단 사이에, 스위칭 소자(510)의 양단이 접속되며, 스위칭 소자(510)와 트랜스포머(T)의 1차측 인덕터(L1)의 일단 사이에, 제1 다이오드 소자(D1)의 캐소드 단자가 접속되며, 제1 다이오드 소자(D1)의 애노드 단자와 1차측 인덕터(L1)의 타단 사이에, 제1 출력 전원(Vout1)을 저장하는 제2 커패시터(C1)가 접속된다.That is, as shown in the drawing, both ends of the
한편, 제1 전원 출력부(505)는, 피드백되는 제1 출력 전원(Vout1)에 기초하여, 스위칭 소자(510)를 제어하는 스위칭 제어부(520)를 더 포함할 수 있다.The first
스위칭 제어부(520)는, 제1 출력 전원(Vout1)의 전원 레벨에 따라, 펄스폭 가변(PWM) 신호를 출력할 수 있으며, 이에 따라, 스위칭 소자(510)의 스위칭 동작이 제어되게 된다.The switching
스위칭 소자(510)의 턴 온 동작에 의해, dc 단 전압(Vdc)이 스위치 소자(510)와 1차측 인덕터(L1)가 도통되어, 전력변환이 수행되며, 스위칭 소자(510)의 턴 오프 동작에 의해, 제1 다이오드(D1)와 1차측 인덕터(L1)이 도통되어, 전력변환이 수행된다. 즉, 벅(buck) 컨버터와 같은 동작을 수행한다. 즉, dc 단 전압(Vdc) 보다 낮은, 제1 출력 전원(Vout1)이 출력될 수 있다.The dc terminal voltage Vdc is conducted between the
예를 들어, dc 단 전압(Vdc)이 310V인 경우, 제1 출력 전원(Vout1)은, ㄷ대략 16V일 수 있다.For example, when the dc terminal voltage Vdc is 310V, the first output power supply Vout1 may be about 16V.
제2 전원 출력부(515)에서, 2차측 인덕터(L2)의 일단에 제2 다이오드 소자(D2)의 애노드 단자가 접속되며, 제2 다이오드 소자(D2)의 캐소드 단자와 2차측 인덕터(L2)의 타단 사이에, 제2 출력 전원(Vout2)을 저장하는 제3 커패시터(C2)가 접속될 수 있다.The anode terminal of the second diode element D2 is connected to one end of the secondary side inductor L2 and the cathode terminal of the second diode element D2 and the secondary side inductor L2 are connected to the second power
제2 전원 출력부(515)는, 트랜스포머(T)의 1차측 인덕터(L1)와, 2차측 인덕터(L2) 사이의 권선비에 대응하여, 제2 출력 전원(Vout2)을 출력할 수 있다.The second power
1차측 인덕터(L1)와 2차측 인덕터(L2) 사이의 권선비에 따라, 유도전압에 의해, 제2 출력 전원(Vout2)이 생성되어 출력될 수 있다.The second output power supply Vout2 can be generated and output according to the induced voltage between the primary side inductor L1 and the secondary side inductor L2.
예를 들어, 제1 출력 전원(Vout1)이, 대략 16V인 경우, 제2 출력 전원(Vout2)은 대략 12V일 수 있다.For example, when the first output power supply Vout1 is approximately 16V, the second output power supply Vout2 may be approximately 12V.
한편, 트랜스포머(T)로 인해, 제1 전원 출력부(505)와 제2 전원 출력부(510)는, 절연될 수 있다.On the other hand, due to the transformer T, the first
한편, 도 5은, 플라이백 타입의 전력변환장치(600)를 예시한다.On the other hand, Fig. 5 illustrates a flyback type
플라이백 타입의 전력변환장치(600)를 통해, 복수의 출력 전원을 출력하기 위해서는, 출력 전원의 개수 대비 +2의 탭이 필요하다. 도면에서는, 2개의 출력 전원(Vout a, Vout b)의 출력을 위해, 4개의 탭이 사용되는 것을 예시한다.In order to output a plurality of output powers through the flyback
즉, 4개의 인덕터(la,Lb,Lc,Ld)가 사용된다. 도면에서는 La와 Lb가 주 권선에 의한 트랜스포머(Ta)를 구성하고, Lc, Ld가 보조 권선인 것을 예시한다.That is, four inductors la, Lb, Lc and Ld are used. In the drawing, La and Lb constitute a transformer (Ta) by a main winding, and Lc and Ld are auxiliary windings.
한편, 이러한 플라이백 타입의 전력변환장치(600)에서는, 권선비인 N : 1 으로 인해 2차측에서 N배로 증폭되는 전압 스트레스(stress)를 막기 위해, 1차측에 별도의 스너버 회로(미도시)를 구비하여야 하는 단점이 있다. On the other hand, in such a flyback
또한, 출력 전원(Vout a) 피드백시, 절연 소자, 예를 들어, 포토 커플러(photo-coupler)를 사용해야 하는 단점이 있다.Further, there is a disadvantage in that, in the feedback of the output power source (Vout a), an insulating element, for example, a photo-coupler must be used.
그러나, 도 5의 전력변환장치(440)는, 권선비에 따라 제1 출력 전압(Vout1)이 변환되지 않으므로, 제1 출력 전압(Vout1)이 고전압으로 변환되지 않으며, 벅 타입의 속성에 따라, 전압 강압된 전압이 출력된다.However, since the first output voltage Vout1 is not converted according to the turns ratio, the first output voltage Vout1 is not converted to a high voltage, and the voltage And the reduced voltage is output.
또한, 전압 스트레스가 없으므로, 스너버 회로가 불필요하며, 제1 출력 전압(Vout1) 피드백시, 별도의 절연이 필요 없으므로, 절연소자, 예를 들어, 포터 커플러 등이 사용되지 않아도 된다. 따라서, 절연된, 복수의 출력 전압을 출력하면서, 제조 비용 저감이 가능하게 된다.Further, since there is no voltage stress, a snubber circuit is unnecessary, and when the first output voltage Vout1 is fed back, no separate insulation is required, so that an insulating element, for example, a porter coupler, or the like may not be used. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost while outputting a plurality of insulated output voltages.
본 발명에 따른 전력변환장치 및 이를 구비하는 냉장고는 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.The power conversion apparatus and the refrigerator having the same according to the present invention are not limited to the configuration and the method of the embodiments described above but can be applied to all or some of the embodiments so that various modifications can be made. Some of which may be selectively combined.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
Claims (9)
상기 트랜스포머의 2차측 인덕터와 제2 다이오드 소자를 구비하며, 상기 입력 전원을 변환하여 제2 출력 전원을 출력하는 제2 전원 출력부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.A first power supply output section having a switching element, a first diode element, and a primary side inductor of a transformer, for converting the input power and outputting a first output power based on the switching operation of the switching element;
And a second power output unit having a secondary side inductor and a second diode element of the transformer and converting the input power to output a second output power.
상기 제1 전원 출력부는 벅 컨버터인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first power output unit is a buck converter.
상기 제1 전원 출력부는,
피드백되는 상기 제1 출력 전원에 기초하여, 상기 스위칭 소자를 제어하는 스위칭 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first power output unit comprises:
Further comprising: a switching control unit for controlling the switching device based on the first output power fed back.
상기 제2 전원 출력부는,
상기 트랜스포머의 1차측 인덕터와, 2차측 인덕터 사이의 권선비에 대응하여, 상기 제2 출력 전원을 출력하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The method of claim 3,
Wherein the second power output unit comprises:
And the second output power is outputted in accordance with a ratio of turns between a primary side inductor of the transformer and a secondary side inductor.
제1 커패시터와 상기 트랜스포머의 상기 1차측 인덕터의 일단 사이에, 상기 스위칭 소자의 양단이 접속되며,
상기 스위칭 소자와 상기 트랜스포머의 상기 1차측 인덕터의 일단 사이에, 상기 제1 다이오드 소자의 캐소드 단자가 접속되며,
상기 제1 다이오드 소자의 애노드 단자와 상기 1차측 인덕터의 타단 사이에, 상기 제1 출력 전원을 저장하는 제2 커패시터가 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The method according to claim 1,
Both ends of the switching element are connected between the first capacitor and one end of the primary winding of the transformer,
A cathode terminal of the first diode element is connected between the switching element and one end of the primary winding of the transformer,
And a second capacitor for storing the first output power source is connected between the anode terminal of the first diode element and the other end of the primary side inductor.
상기 2차측 인덕터의 일단에 상기 제2 다이오드 소자의 애노드 단자가 접속되며,
상기 제2 다이오드 소자의 캐소드 단자와 상기 2차측 인덕터의 타단 사이에, 상기 제2 출력 전원을 저장하는 제3 커패시터가 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.6. The method of claim 5,
An anode terminal of the second diode element is connected to one end of the secondary side inductor,
And a third capacitor for storing the second output power source is connected between the cathode terminal of the second diode element and the other end of the secondary side inductor.
상기 제1 출력 전원과 상기 제2 출력 전원은,
상기 트랜스포머의 1차측 인덕터와, 2차측 인덕터 사이의 권선비에 대응하여, 서로 다른 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.The method according to claim 1,
The first output power source and the second output power source,
Wherein the first and second inductors are different from each other in correspondence with the turns ratio between the primary side inductor of the transformer and the secondary side inductor.
상기 제1 출력 전원의 레벨이 상기 제2 출력 전원의 레벨 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the level of the first output power is greater than the level of the second output power.
상기 직류 전원을 저장하는 dc 단 커패시터; 및
상기 dc 단 커패시터에 저장된 상기 직류 전원을 변환하여, 복수의 출력 전원 레벨을 출력하는 전력변환부;를 구비하며,
상기 전력변환부는,
스위칭 소자, 제1 다이오드 소자, 및 트랜스포머의 1차측 인덕터를 구비하며, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 기초하여, 입력 전원을 변환하여 제1 출력 전원을 출력하는 제1 전원 출력부;
상기 트랜스포머의 2차측 인덕터와 제2 다이오드 소자를 구비하며, 상기 입력 전원을 변환하여 제2 출력 전원을 출력하는 제2 전원 출력부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 홈 어플라이언스.
A converter for converting input AC power into DC power;
A dc capacitor that stores the DC power; And
And a power conversion unit converting the DC power stored in the dc capacitor and outputting a plurality of output power levels,
Wherein the power conversion unit comprises:
A first power supply output section having a switching element, a first diode element, and a primary side inductor of a transformer, for converting the input power and outputting a first output power based on the switching operation of the switching element;
And a second power output unit having a secondary side inductor and a second diode element of the transformer and converting the input power to output a second output power.
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KR1020140086698A KR20160006954A (en) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | Power converting apparatus and home appliance including the same |
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KR (1) | KR20160006954A (en) |
-
2014
- 2014-07-10 KR KR1020140086698A patent/KR20160006954A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |