KR20180091172A

KR20180091172A - 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

Info

Publication number: KR20180091172A
Application number: KR1020170015994A
Authority: KR
Inventors: 이요섭
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2018-08-16
Also published as: KR102024603B1

Abstract

인터리브 역률 제어(IPFC: interleaved power factor control) 회로를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것으로, 정류부와 인버터부를 포함하고, 정류부와 인버터부 사이에 연결되고 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자를 포함하는 컨버터부와, 컨버터부의 제1 스위칭 소자에 제1 구동신호를 인가하고 컨버터부의 제2 스위칭 소자에 제2 구동 신호를 인가하는 컨버터 구동부와, 컨버터부에 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하고 센싱된 듀티 크기에 상응하는 제1, 제2 전압값을 생성하며 제1, 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하고 산출된 차값을 토대로 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단하는 소자 보호부를 포함할 수 있다.

Description

전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 {Power transforming apparatus and air conditioner including the same}

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 인터리브 역률 제어(IPFC: interleaved power factor control) 회로를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기 조화기의 압축기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다.

이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터 방식의 전력 변환부를 구성하는 것이 일반적으로 알려져 있다.

우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터와 같은 전력 변환부에 공급된다. 이때, 전력 변환부는, 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다.

경우에 따라, 정류부와 인버터 사이에는 역률 개선을 위한 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)가 구비될 수 있고, 컨버터와 인버터 사이에는 DC단 캐패시터가 구비될 수 있다.

여기서, 컨버터는 인터리브 역률 제어(IPFC: interleaved power factor control) 회로로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수도 있다.

인터리브 역률 제어 회로로 작동하는 컨버터는, 다수의 스위칭 소자를 포함하는데, 스위칭 소자에 과전류가 인가될 경우, 스위칭 소자가 소손될 수 있다.

따라서, 컨버터 제어부는, 컨버터의 스위칭 소자가 소손되면, 에러 신호를 출력하여 컨버터 동작을 정지시킬 수 있다.

하지만, 기존의 컨버터 제어부는, 다수의 스위칭 소자가 모두 소손되어야만 에러 신호를 출력하고, 다수의 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자만이 소손되는 경우에는 에러 신호를 출력하지 않아 컨버터 전체 회로가 소손되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 다수의 스위칭 소자를 포함하는 컨버터에 과전류가 인가되는 것을 미리 차단할 수 있는 보호 기능을 갖는 전력 변환 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은, 컨버터부에 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 차를 산출하고, 산출된 차값을 토대로 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단함으로써, 컨버터에 과전류가 인가되는 것을 사전에 차단하여 컨버터 회로의 소손을 방지 및 예방할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치는, 정류부와 인버터부를 포함하고, 정류부와 인버터부 사이에 연결되고 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자를 포함하는 컨버터부와, 컨버터부의 제1 스위칭 소자에 제1 구동신호를 인가하고 컨버터부의 제2 스위칭 소자에 제2 구동 신호를 인가하는 컨버터 구동부와, 컨버터부에 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하고 센싱된 듀티 크기에 상응하는 제1, 제2 전압값을 생성하며 제1, 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하고 산출된 차값을 토대로 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단하는 소자 보호부를 포함할 수 있다.

여기서, 소자 보호부는 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 각각 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여 센싱된 듀티 크기에 상응하는 제1, 제2 전압값을 생성하는 센싱부와, 제1, 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하는 산출부와, 산출된 차값을 토대로 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단하는 과전류 판단부를 포함할 수 있다.

이때, 센싱부는 컨버터부의 제1 스위칭 소자에 인가되는 제1 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여 제1 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값을 생성하는 제1 듀티 크기 감지부와, 컨버터부의 제2 스위칭 소자에 인가되는 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여 제2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값을 생성하는 제2 듀티 크기 감지부를 포함할 수 있다.

그리고, 산출부는 제1 듀티 크기 감지부로부터 인가되는 제1 전압값과 제2 듀티 크기 감지부로 인가되는 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하는 제1, 제2 연산 증폭부를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 연산 증폭부는 반전 연산 증폭기이고, 제2 연산 증폭부는 비반전 연산 증폭기일 수 있다.

이때, 제1, 제2 연산 증폭부는 제1 듀티 크기 감지부에 연결되는 제1 입력단과, 제2 듀티 크기 감지부에 연결되는 제2 입력단과, 과전류 판단부에 연결되는 출력단을 포함하고, 제1 연산 증폭부의 출력단과 제2 연산 증폭부의 출력단은 서로 병렬 연결될 수 있다.

이어, 과전류 판단부는 제1 연산 증폭부 또는 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

여기서, 과전류 판단부는 판단 신호가 하이(high)이면 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단시키고, 판단 신호가 로우(low)이면 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 구동시킬 수 있다.

그리고, 과전류 판단부는 컨버터 구동부의 제1 구동 신호의 듀티 크기가 컨버터 구동부의 제2 구동 신호의 듀티 크기보다 더 크면 제1 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 과전류 판단부는 컨버터 구동부의 제2 구동 신호의 듀티 크기가 컨버터 구동부의 제1 구동 신호의 듀티 크기보다 더 크면 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 과전류 판단부는 제1 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값이 제2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값보다 더 크면 제1 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 과전류 판단부는 제2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값이 제1 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값보다 더 크면 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 공기 조화기는, 정류부와 인버터부 사이에 연결되고 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자를 포함하는 컨버터부와, 컨버터부의 제1 스위칭 소자에 제1 구동신호를 인가하고 컨버터부의 제2 스위칭 소자에 제2 구동 신호를 인가하는 컨버터 구동부와, 컨버터부에 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하고 센싱된 듀티 크기에 상응하는 제1, 제2 전압값을 생성하며 제1, 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하고 산출된 차값을 토대로 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단하는 소자 보호부를 갖는 전력 변환 장치를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 컨버터부에 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 차를 산출하고, 산출된 차값을 토대로 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단함으로써, 컨버터에 과전류가 인가되는 것을 사전에 차단하여 컨버터 회로의 소손을 방지 및 예방할 수 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력 변환 장치의 소자 보호부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전력 변환 장치의 소자 보호부를 설명하기 위한 회로도이다.
도 6 및 도 7은 제1, 제2 구동 신호의 듀티 차에 따른 소자 보호부의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 8은 제1, 제2 구동 신호의 전압 차에 따른 소자 보호부의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 변환 장치(1000)는 교류 전원(100)을 정류하는 정류부(1100), 정류부(1100)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터부(1200), 컨버터부(1200)를 제어하는 컨버터 제어부(1300), 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터부(1400), 인버터부(1400)를 제어하는 인버터 제어부(1500)와, 그리고 컨버터부(1200)와 인버터부(1400) 사이의 DC단 캐패시터(C)(1600)를 포함할 수 있다.

이러한 인버터부(1400)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(2000)에 공급된다. 여기서, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(1000)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.

그러나 모터(2900)는 압축기 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.

한편, 전력 변환 장치(1000)는, 압축기 모터를 구동하기 위하여, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다.

전력 변환 장치(1000)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(2000)에 변환된 전력을 공급한다.

컨버터부(1200)는, 입력 교류 전원(100)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터부(1200)는 인터리브 역률 제어(IPFC: interleaved power factor control) 회로로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 경우에 따라, 컨버터(120)는 정류부(110)를 포함하는 개념일 수 있다. 이하, 컨버터부(1200)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.

정류부(1100)는, 단상 교류 전원(100)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전원을 컨버터부(1200) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(1100)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.

이와 같이, 컨버터부(1200)는 정류부(1100)에서 정류된 전압을 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.

이러한 컨버터부(1200)는, 정류부(1100)에 연결되는 제1, 제2 인덕터(L1, L2), 제1 인덕터(L1)에 연결되는 제1 스위칭 소자(Q1)(1210), 제2 인덕터(L2)에 연결되는 제2 스위칭 소자(Q2)(1220), 제1 스위칭 소자(Q1)(1210) 및 제2 스위칭 소자(Q1)(1220)와 병렬로 연결되는 캐패시터(C), 제1 스위칭 소자(Q1)(1210)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 제1 다이오드(D1), 그리고 제2 스위칭 소자(Q2)(1220)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 제2 다이오드(D2)를 포함할 수 있다.

컨버터부(1200)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 승압 컨버터로서, 제1 스위칭 소자(Q1)(1210)가 도통되면 제1 다이오드(D1)가 차단되면서 제1 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시키고, 제1 스위칭 소자(Q1)(1210)가 차단되면 제1 스위칭 소자(Q1)(1210) 도통 시 제1 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.

또한, 제2 스위칭 소자(Q2)(1220)가 도통되면 제2 다이오드(D2)가 차단되면서 제2 인덕터(L2)에 에너지가 저장되며, 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시키고, 제2 스위칭 소자(Q2)(1220)가 차단되면 제2 스위칭 소자(Q2)(1220) 도통 시 제2 인덕터(L2)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.

여기서, 제1 스위칭 소자(Q1)(1210)는 제1 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있고, 제2 스위칭 소자(Q2)(1220)는 제2 PWM 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 컨버터 구동부(1600)에서 전달되는 구동 신호인 PWM 신호는, 제1, 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)의 베이스(base; 또는 게이트) 단에 인가되고, 이 PWM 신호에 의하여 제1, 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)의 스위칭 동작을 구동시킬 수 있다.

이러한 제1, 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.

IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transitor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.

이와 같이, 컨버터 제어부(1300)는 컨버터부(1200) 내의 제, 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1, 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호(Sc)를 출력할 수 있다.

이를 위해, 컨버터 제어부(1300)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(B)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.

그리고, 정류부(1100)를 거친 출력 전압은, DC단 캐패시터(C)에 충전되거나 인버터부(1400)를 구동할 수 있다.

입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(1100) 전단에 위치할 수 있다.

입력 전압 검출부(A)는 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(1300)에 인가될 수 있다.

다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(1100) 전단에 위치할 수 있다.

입력 전류 검출부(D)는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해 컨버터 제어부(1300)에 인가될 수 있다.

DC 전압 검출부(B)는 DC단 캐패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC단 캐패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(1500)에 인가될 수 있으며, DC단 캐패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다.

한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(1300)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다.

인버터부(1400)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(2000)에 출력할 수 있다.

구체적으로, 인버터부(1400)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하측 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.

컨버터부(1200)와 마찬가지로, 인버터부의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.

인버터 제어부(1500)는, 인버터부(1400)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터부(1400)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(2000)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC단 캐패시터(C)(1600) 양단인 DC단 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC단 전압(Vdc)은 DC단 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.

출력전류 검출부(E)는, 인버터부(1400)와 모터(2000) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(2000)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.

출력전류 검출부(E)는 인버터부(1400)와 모터부(2000) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.

그리고, 본 발명의 전력 변환 장치(1000)는, 컨버터부(1200)의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)를 보호하기 위한 소자 보호부(1800)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 컨버터 구동부(1600)는, 컨버터부(1200)의 제1 스위칭 소자(1210)에 제1 구동신호를 인가하고, 컨버터부(1200)의 제2 스위칭 소자(1220)에 제2 구동 신호를 인가하며, 소자 보호부(1800)는, 컨버터부(1200)에 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하고, 센싱된 듀티 크기에 상응하는 제1, 제2 전압값을 생성하며, 제1, 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하고, 산출된 차값을 토대로 컨버터부(1200)의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부(1600)의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단할 수 있다.

일 예로, 소자 보호부(1800)는, 컨버터부(1200)의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 각각 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여, 센싱된 듀티 크기에 상응하는 제1, 제2 전압값을 생성하는 센싱부, 제1, 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하는 산출부, 그리고 산출된 차값을 토대로 컨버터부(1200)의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220))에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부(1600)의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단하는 과전류 판단부를 포함할 수 있다.

여기서, 센싱부는, 컨버터부(1200)의 제1 스위칭 소자(1210)에 인가되는 제1 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여 제1 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값을 생성하는 제1 듀티 크기 감지부와, 컨버터부(1200)의 제2 스위칭 소자(1220)에 인가되는 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여 제2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값을 생성하는 제2 듀티 크기 감지부를 포함할 수 있다.

그리고, 산출부는, 제1 듀티 크기 감지부로부터 인가되는 제1 전압값과 제2 듀티 크기 감지부로 인가되는 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하는 제1, 제2 연산 증폭부를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 연산 증폭부는 반전 연산 증폭기이고, 제2 연산 증폭부는 비반전 연산 증폭기일 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.

이어, 과전류 판단부는, 제1 연산 증폭부 또는 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부(1200)의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

여기서, 과전류 판단부는, 판단 신호가 하이(high)이면 컨버터 구동부(1600)의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단시키고, 판단 신호가 로우(low)이면 컨버터 구동부(1600)의 제1, 제2 구동 신호 출력을 구동시킬 수 있다.

일 예로, 과전류 판단부는, 컨버터 구동부(1600)의 제1 구동 신호의 듀티 크기가 컨버터 구동부(1600)의 제2 구동 신호의 듀티 크기보다 더 크면, 제1 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부(1200)의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 과전류 판단부는, 컨버터 구동부(1600)의 제2 구동 신호의 듀티 크기가 컨버터 구동부(1600)의 제1 구동 신호의 듀티 크기보다 더 크면, 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부(1200)의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

다른 예로서, 과전류 판단부는, 제1 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값이 제2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값보다 더 크면, 제1 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부(1200)의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단할 수 있다.

또한, 과전류 판단부는, 제2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값이 제1 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값보다 더 크면, 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부(1200)의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

그리고, 과전류 판단부로부터 출력되는 판단 신호는, 컨버터부(1200)의 제1 스위칭 소자(1210)에 걸리는 전압을 센싱하는 센싱 신호가 입력되는 컨버터 구동부(1600)의 제1 입력단 또는 컨버터부(1200)의 제2 스위칭 소자(1220)에 걸리는 전압을 센싱하는 센싱 신호가 입력되는 컨버터 구동부(1600)의 제2 입력단으로 인가될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은, 컨버터부에 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 차를 산출하고, 산출된 차값을 토대로 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단함으로써, 컨버터에 과전류가 인가되는 것을 사전에 차단하여 컨버터 회로의 소손을 방지 및 예방할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 전력 변환 장치의 소자 보호부를 설명하기 위한 블럭 구성도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전력 변환 장치의 소자 보호부를 설명하기 위한 회로도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 소자 보호부(1800)는, 센싱부(1810), 산출부(1820), 그리고 과전류 판단부(1830)를 포함할 수 있다.

여기서, 센싱부(1810)는, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 각각 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여, 센싱된 듀티 크기에 상응하는 제1, 제2 전압값을 생성할 수 있다.

일 예로, 센싱부(1810)는, 제1 듀티 크기 감지부와 제2 듀티 크기 감지부를 더 포함할 수 있는데, 제1 듀티 크기 감지부는, 컨버터부의 제1 스위칭 소자에 인가되는 제1 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여 제1 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값을 생성할 수 있고, 제2 듀티 크기 감지부는, 컨버터부의 제2 스위칭 소자에 인가되는 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여 제2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값을 생성할 수 있다.

도 5와 같이, 제1 듀티 크기 감지부는, 컨버터 구동부(1600)와 컨버터부의 제1 스위칭 소자(1210) 사이의 노드에 입력단이 연결되고, 산출부(1820)에 출력단이 연결되는 제1 다이오드(1812)와, 제1 다이오드(1812)의 출력단과 산출부(1820) 사이의 노드에 연결되는 제1 캐패시터(1813)와, 제1 캐패시터(1813)와 병렬로 연결되는 제1 저항(1814)을 포함할 수 있다.

그리고, 제2 듀티 크기 감지부는, 컨버터 구동부(1600)와 컨버터부의 제2 스위칭 소자(1220) 사이의 노드에 입력단이 연결되고, 산출부(1820)에 출력단이 연결되는 제2 다이오드(1816)와, 제2 다이오드(1816)의 출력단과 산출부(1820) 사이의 노드에 연결되는 제2 캐패시터(1817)와, 제2 캐패시터(1817)와 병렬로 연결되는 제2 저항(1818)을 포함할 수 있다.

다음, 산출부(1820)는, 제1, 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출할 수 있는데, 산출부(1820)는, 제1 듀티 크기 감지부로부터 인가되는 제1 전압값과 제2 듀티 크기 감지부로 인가되는 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하는 제1, 제2 연산 증폭부를 포함할 수 있다.

일 예로, 제1 연산 증폭부는 반전 연산 증폭기일 수 있고, 제2 연산 증폭부는 비반전 연산 증폭기일 수 있다.

도 5와 같이, 제1, 제2 연산 증폭부는, 제1 듀티 크기 감지부에 연결되는 제1 입력단과, 제2 듀티 크기 감지부에 연결되는 제2 입력단과, 과전류 판단부(1840)에 연결되는 출력단을 포함하고, 제1 연산 증폭부의 출력단과 제2 연산 증폭부의 출력단은 서로 병렬 연결될 수 있다.

그리고, 제1 연산 증폭부의 출력단과 과전류 판단부(1840) 사이에는 제1 다이오드(1832)가 연결되고, 제2 연산 증폭부의 출력단과 과전류 판단부(1840) 사이에는 제2 다이오드(1833)가 연결될 수 있다.

일 예로, 도 5와 같이, 제1 연산 증폭부는, 제1 전압값이 인가되는 제1 입력단과 제2 전압값이 인가되는 제2 입력단을 포함하는 반전 연산 증폭기(1822)와, 제1 듀티 크기 감지부와 반전 연산 증폭기(1822)의 제1 입력단 사이에 연결되는 제1 저항(1823)과, 제1 저항(1823)과 제1 입력단 사이의 노드에 일측이 연결되고 타측이 그라운드되는 제2 저항(1824)과, 제2 듀티 크기 감지부와 반전 연산 증폭기(1822)의 제2 입력단 사이에 연결되는 제3 저항(1825)과, 제3 저항(1825)과 제2 입력단 사이의 노드에 일측이 연결되고 타측이 반전 연산 증폭기(1822)의 출력단에 연결되는 제4 저항(1826)을 포함할 수 있다.

다른 예로, 도 5와 같이, 제2 연산 증폭부는, 제1 전압값이 인가되는 제1 입력단과 제2 전압값이 인가되는 제2 입력단을 포함하는 비반전 연산 증폭기(1827)와, 제1 듀티 크기 감지부와 비반전 연산 증폭기(1827)의 제1 입력단 사이에 연결되는 제1 저항(1828)과, 제1 저항(1828)과 제1 입력단 사이의 노드에 일측이 연결되고 비반전 연산 증폭기(1827)의 출력단에 타측이 연결되는 제2 저항(1829)과, 제2 듀티 크기 감지부와 비반전 연산 증폭기(1827)의 제2 입력단 사이에 연결되는 제3 저항(1830)과, 제3 저항(1830)과 제2 입력단 사이의 노드에 일측이 연결되고 타측이 그라운드되는 제4 저항(1831)을 포함할 수 있다.

다음, 과전류 판단부(1840)는, 산출된 차값을 토대로 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부(1600)의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단할 수 있다.

여기서, 과전류 판단부(1840)는, 제1 연산 증폭부 또는 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

즉, 과전류 판단부(1840)는, 판단 신호가 하이(high)이면 컨버터 구동부(1600)의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단시키고, 판단 신호가 로우(low)이면 컨버터 구동부(1600)의 제1, 제2 구동 신호 출력을 구동시킬 수 있다.

일 예로, 도 5와 같이, 과전류 판단부(1840)는, 기준 전압을 생성하는 기준 전압값 생성부와, 제1, 제2 연산 증폭부에 연결되어 제1, 제2 전압값에 대한 차값이 인가되는 제1 입력단과 기준 전압값 생성부에 연결되어 기준 전압값이 인가되는 제2 입력단을 포함하는 비교기(1842)와, 비교기(1842)의 출력단과 컨버터 구동부(1600)의 입력단 사이에 연결되는 다이오드(1845)를 포함할 수 있다.

여기서, 기준 전압값 생성부는, 제1, 제2 저항(1843, 1844)이 직렬 연결되어 기준 전압값을 생성하는 분배 저항일 수 있다.

예로서, 기준 전압값(Ref)은, Ref = X * {R2/(R1+R2)} (여기서, X는 분배 저항에 인가되는 전압값, R1은 제1 저항값, R2는 제2 저항값임)으로 정해진 수식에 의해 산출될 수 있다.

이와 같이, 과전류 판단부(1840)는, 컨버터 구동부(1600)의 제1 구동 신호의 듀티 크기가 컨버터 구동부(1600)의 제2 구동 신호의 듀티 크기보다 더 크면, 제1 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 과전류 판단부(1840)는, 컨버터 구동부(1600)의 제2 구동 신호의 듀티 크기가 컨버터 구동부(1600)의 제1 구동 신호의 듀티 크기보다 더 크면, 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 과전류 판단부(1840)는, 제1 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값이 제2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값보다 더 크면, 제1 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 과전류 판단부(1840)는, 제2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값이 제1 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값보다 더 크면, 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 과전류 판단부(1840)로부터 출력되는 판단 신호는, 컨버터부의 제1 스위칭 소자(1210)에 걸리는 전압을 센싱하는 센싱 신호(1232)가 입력되는 컨버터 구동부(1600)의 제1 입력단(CIN1) 또는 컨버터부의 제2 스위칭 소자(1220)에 걸리는 전압을 센싱하는 센싱 신호(1242)가 입력되는 컨버터 구동부(1600)의 제2 입력단(CIN2)으로 인가될 수 있다.

도 4 및 도 5와 같이, 본 발명의 전력 변환 장치는, 정류부(1100)와 인버터부(1400) 사이에 연결되고 제1 스위칭 소자(1210)와 제2 스위칭 소자(1220)를 포함할 수 있다.

여기서, 컨버터부는, 인터리브 역률 제어(IPFC: interleaved power factor control) 회로로 작동하는 컨버터로서, 정류부(1100)에 연결되는 제1, 제2 인덕터(L1, L2), 제1 인덕터(L1)에 연결되는 제1 스위칭 소자(1210), 제2 인덕터(L2)에 연결되는 제2 스위칭 소자(1220), 제1 스위칭 소자(1210) 및 제2 스위칭 소자(1220)와 병렬로 연결되는 캐패시터(C), 제1 스위칭 소자(1210)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 제1 다이오드(D1), 그리고 제2 스위칭 소자(1220)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 제2 다이오드(D2)를 포함할 수 있다.

그리고, 제1 스위칭 소자(1210)는, 컨버터 구동부(1600)로부터 제1 구동 신호인 제1 PWM 신호(G1)(1212)가 인가되면 스위칭 동작을 수행하고, 제2 스위칭 소자(1220)는 컨버터 구동부(1600)로부터 제2 구동 신호인 제2 PWM 신호(G2)(1222)가 인가되면 스위칭 동작을 수행할 수 있다.

제1 스위칭 소자(1210)의 이미터단과 제1 션트 저항(1230) 사이에 걸리는 전압을 센싱하는 센싱 신호(1232)는, 컨버터 구동부(1600)의 제1 입력단(CIN1)으로 인가될 수 있고, 제2 스위칭 소자(1220)의 이미터단과 제2 션트 저항(1240) 사이에 걸리는 전압을 센싱하는 센싱 신호(1242)는, 컨버터 구동부(1600)의 제2 입력단(CIN2)으로 인가될 수 있다.

한편, 소자 보호부의 센싱부(1810)는, 제1 스위칭 소자(1210)로 인가되는 제1 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하고, 제2 스위칭 소자(1220)로 인가되는 제 구동 신호의 듀티 크기를 센싱할 수 있다.

그리고, 센싱부(1810)는, 센싱된 제1, 제 2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1, 제2 전압값을 생성할 수 있다.

즉, 센싱부(1810)는, 각 상의 PWM 듀티 크기를 감지하고, 감지된 각 상의 PWM 듀티 크기를 RC 필터를 이용하여 캐패시터에 DC 전압으로 변경할 수 있다.

그 이유는, 각 상의 PWM 듀티 차이를 계산하기 위함이다.

다음, 산출부(1820)는, 제1, 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출할 수 있다.

즉, 산출부(1820)는, 센싱부(1810)를 통해 감지한 각 상의 DC 전압을 반전 및 비반전 OP-AMP를 통해 DC 전압의 차이를 출력할 수 있다.

이어, 과전류 판단부(1840)는, 산출된 차값을 토대로 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부(1600)의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단할 수 있다.

즉, 과전류 판단부(1840)는, 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

일 예로, 과전류 판단부(1840)는, 각 상의 DC 전압 차이가 특정 레벨 이상 일 때, 비교기(1842)는 하이(high) 신호를 출력할 수 있다.

여기서, 특정 레벨은 R1과 R2의 저항 선정으로 변경 가능하다.

그리고, 비교기(1842)에서 출력된 하이 신호가 컨버터 구동부(1600)의 제2 입력단(CIN2)로 입력되면, 컨버터 구동부(1600)는, 구동 신호인 PWM 신호를 차단하고 에러 신호를 출력할 수 있다.

이와 같이, 인터리브 컨버터는, 각 상의 PWM 듀티(duty)가 차이가 나면 컨버터 제어가 제대로 되지 않는다는 것을 의미한다.

즉, 인터리브 컨버터 제어에 문제가 있는 경우, 인터리브 컨버터의 각 상에 대한 하모닉이 깨질 수 있고, 역률이 깨질 수 있으며, 전류가 한쪽으로 많이 흘러 리액터에 발열이 증가할 수 있고, 인터리브 컨버터에 과전류가 발생할 수도 있다.

따라서, 본 발명은, 소자 보호부를 배치하여, 인터리브 컨버터에 문제가 발생하기 전에 미리 에러를 출력하고 회로를 보호할 수 있다.

도 6 및 도 7은 제1, 제2 구동 신호의 듀티 차에 따른 소자 보호부의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 소자 보호부는, 컨버터 구동부(1600)의 제1 구동 신호(PWM1)의 듀티 크기가 컨버터 구동부(1600)의 제2 구동 신호(PWM2)의 듀티 크기보다 더 크면, 산출부(1820)의 제1 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

즉, 컨버터 구동부(1600)의 제1 구동 신호(PWM1)의 듀티 크기가 컨버터 구동부(1600)의 제2 구동 신호(PWM2)의 듀티 크기보다 더 클 경우, 소자 보호부의 센싱부(1810)는, 제1 구동 신호(PWM1)의 듀티 크기를 제1 전압값 3V로 생성할 수 있고, 제2 구동 신호(PWM2)의 듀티 크기를 제2 전압값 1V로 생성할 수 있다.

그리고, 소자 보호부의 산출부(1820)에서, 제1 전압값 3V와 제2 전압값 1V가 제1 연산 증폭부의 반전 연산 증폭기(1822)로 입력되면, 제1 연산 증폭부의 반전 연산 증폭기(1822)는, 약 2V 전압값이 출력될 수 있다.

또한, 소자 보호부의 산출부(1820)에서, 제1 전압값 3V와 제2 전압값 1V가 제2 연산 증폭부의 비반전 연산 증폭기(1827)로 입력되면, 제2 연산 증폭부의 비반전 연산 증폭기(1827)는, 이론적으로 약 -2V 전압값이 출력될 수 있지만 실제 연산 증폭기의 특성상, 0V 전압값이 출력될 수 있다.

따라서, 소자 보호부의 과전류 판단부(1840)는, 제1 연산 증폭부의 반전 연산 증폭기(1822)로부터 출력되는 약 2V 전압값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자(1210, 1220)에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 소자 보호부는, 컨버터 구동부(1600)의 제2 구동 신호(PWM2)의 듀티 크기가 컨버터 구동부(1600)의 제1 구동 신호(PWM1)의 듀티 크기보다 더 크면, 산출부(1820)의 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

즉, 컨버터 구동부(1600)의 제2 구동 신호(PWM2)의 듀티 크기가 컨버터 구동부(1600)의 제1 구동 신호(PWM1)의 듀티 크기보다 더 클 경우, 소자 보호부의 센싱부(1810)는, 제1 구동 신호(PWM1)의 듀티 크기를 제1 전압값 1V로 생성할 수 있고, 제2 구동 신호(PWM2)의 듀티 크기를 제2 전압값 3V로 생성할 수 있다.

그리고, 소자 보호부의 산출부(1820)에서, 제1 전압값 1V와 제2 전압값 3V가 제1 연산 증폭부의 반전 연산 증폭기(1822)로 입력되면, 제1 연산 증폭부의 반전 연산 증폭기(1827)는, 이론적으로 약 -2V 전압값이 출력될 수 있지만 실제 연산 증폭기의 특성상, 0V 전압값이 출력될 수 있다.

또한, 소자 보호부의 산출부(1820)에서, 제1 전압값 1V와 제2 전압값 3V가 제2 연산 증폭부의 비반전 연산 증폭기(1827)로 입력되면, 제2 연산 증폭부의 비반전 연산 증폭기(1827)는, 약 2V 전압값이 출력될 수 있다.

따라서, 소자 보호부의 과전류 판단부(1840)는, 제2 연산 증폭부의 비반전 연산 증폭기(1827)로부터 출력되는 약 2V 전압값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

도 8은 제1, 제2 구동 신호의 전압 차에 따른 소자 보호부의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 소자 보호부는, 제1 구동 신호(PWM1)의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값이 제2 구동 신호(PWM2)의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값보다 더 크면, 산출부(1820)의 제1 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

즉, 소자 보호부의 과전류 판단부(1840)는, 제1 연산 증폭부의 반전 연산 증폭기(1822)로부터 출력되는 전압값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

또한, 소자 보호부는, 제2 구동 신호(PWM2)의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값이 제1 구동 신호(PWM1)의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값보다 더 크면, 산출부(1820)의 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

따라서, 소자 보호부의 과전류 판단부(1840)는, 제2 연산 증폭부의 비반전 연산 증폭기(1827)로부터 출력되는 전압값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 컨버터부에 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 차를 산출하고, 산출된 차값을 토대로 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단함으로써, 컨버터에 과전류가 인가되는 것을 사전에 차단하여 컨버터 회로의 소손을 방지 및 예방할 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000: 전력 변환 장치 1100: 정류부
1200: 컨버터부 1300: 컨버터 제어부
1400: 인버터부 1500: 인버터 제어부
1600: 컨버터 구동부 1800: 소자 보호부
1810: 센싱부 1820: 산출부
1840: 과전류 판단부 2000: 모터

Claims

정류부와 인버터부를 포함하는 전력 변환 장치에 있어서,
상기 정류부와 인버터부 사이에 연결되고 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자를 포함하는 컨버터부;
상기 컨버터부의 제1 스위칭 소자에 제1 구동신호를 인가하고, 상기 컨버터부의 제2 스위칭 소자에 제2 구동 신호를 인가하는 컨버터 구동부; 그리고,
상기 컨버터부에 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하고, 상기 센싱된 듀티 크기에 상응하는 제1, 제2 전압값을 생성하며, 상기 제1, 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하고, 상기 산출된 차값을 토대로 상기 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 상기 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단하는 소자 보호부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1 항에 있어서, 상기 소자 보호부는,
상기 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 각각 인가되는 제1, 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여, 상기 센싱된 듀티 크기에 상응하는 제1, 제2 전압값을 생성하는 센싱부;
상기 제1, 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하는 산출부; 그리고,
상기 산출된 차값을 토대로 상기 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하여 상기 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단하는 과전류 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제2 항에 있어서, 상기 센싱부는,
상기 컨버터부의 제1 스위칭 소자에 인가되는 제1 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여 상기 제1 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제1 전압값을 생성하는 제1 듀티 크기 감지부; 그리고,
상기 컨버터부의 제2 스위칭 소자에 인가되는 제2 구동 신호의 듀티 크기를 센싱하여 상기 제2 구동 신호의 듀티 크기에 상응하는 제2 전압값을 생성하는 제2 듀티 크기 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제3 항에 있어서, 상기 산출부는,
상기 제1 듀티 크기 감지부로부터 인가되는 제1 전압값과 상기 제2 듀티 크기 감지부로 인가되는 제2 전압값을 비교하여 차값을 산출하는 제1, 제2 연산 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제4 항에 있어서, 상기 제1 연산 증폭부는,
반전 연산 증폭기이고,
상기 제2 연산 증폭부는,
비반전 연산 증폭기인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제4 항에 있어서, 상기 제1, 제2 연산 증폭부는,
상기 제1 듀티 크기 감지부에 연결되는 제1 입력단;
상기 제2 듀티 크기 감지부에 연결되는 제2 입력단; 그리고,
상기 과전류 판단부에 연결되는 출력단을 포함하고,
상기 제1 연산 증폭부의 출력단과 상기 제2 연산 증폭부의 출력단은 서로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제4 항에 있어서, 상기 과전류 판단부는,
상기 제1 연산 증폭부 또는 상기 제2 연산 증폭부로부터 산출된 차값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 상기 컨버터부의 제1, 제2 스위칭 소자에 대한 과전류 인가 여부를 판단하는 판단 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제7 항에 있어서, 상기 과전류 판단부는,
상기 판단 신호가 하이(high)이면, 상기 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 차단시키고, 상기 판단 신호가 로우(low)이면, 상기 컨버터 구동부의 제1, 제2 구동 신호 출력을 구동시키는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제7 항에 있어서, 상기 과전류 판단부는,
기준 전압을 생성하는 기준 전압값 생성부;
상기 제1, 제2 연산 증폭부에 연결되어 제1, 제2 전압값에 대한 차값이 인가되는 제1 입력단과, 상기 기준 전압값 생성부에 연결되어 기준 전압값이 인가되는 제2 입력단을 포함하는 비교기; 그리고,
상기 비교기의 출력단과 상기 컨버터 구동부의 입력단 사이에 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항의 전력 변환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.