KR20180092085A - 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 - Google Patents

전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 Download PDF

Info

Publication number
KR20180092085A
KR20180092085A KR1020170017426A KR20170017426A KR20180092085A KR 20180092085 A KR20180092085 A KR 20180092085A KR 1020170017426 A KR1020170017426 A KR 1020170017426A KR 20170017426 A KR20170017426 A KR 20170017426A KR 20180092085 A KR20180092085 A KR 20180092085A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
fan
unit
capacitor
converter
Prior art date
Application number
KR1020170017426A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101911263B1 (ko
Inventor
김성우
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020170017426A priority Critical patent/KR101911263B1/ko
Publication of KR20180092085A publication Critical patent/KR20180092085A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101911263B1 publication Critical patent/KR101911263B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
    • F24F11/77Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity by controlling the speed of ventilators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022Compressor control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/025Motor control arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/029Control issues
    • F25B2313/0293Control issues related to the indoor fan, e.g. controlling speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/029Control issues
    • F25B2313/0294Control issues related to the outdoor fan, e.g. controlling speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/021Inverters therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

압축기 모터의 DC 링크 전압을 팬 모터에 공용으로 제공할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것으로, 정류부, 컨버터부, 그리고 인버터부를 포함하고, 컨버부와 인버터부 사이에 연결되어 전압을 충전 또는 방전하는 DC단 캐패시터와, DC단 캐패시터에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자를 포함하고 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하는 팬 컨버터부와, 팬 컨버터부로부터 감압된 전압을 입력받아 스위칭 동작을 수행하는 팬 인버터부를 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, 압축기 모터의 DC 링크 전압을 팬 모터에 공용으로 제공할 수 있는 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.
기존의 공기 조화기는, 압축기 모터와 팬 모터를 제어하기 위해 전력 변환 장치의 AC 입력단의 전압을 공용으로 사용하거나 또는 압축기 모터의 DC 링크 전압을 공용으로 사용하였다.
즉, 기존에는, 팬 모터를 제어하기 위하여, 전력 변환 장치의 AC 입력단의 L/N 전압을 정류하여 사용하거나 또는 압축기 모터의 DC 링크 전압을 공용으로 사용하였다.
하지만, AC 입력단의 전압을 공용으로 사용하거나 또는 압축기 모터의 DC 링크 전압을 공용으로 사용하는 기존의 전력 변환 장치는, AC 입력단에 과전압이 인가될 경우, 팬 DC 링크 전압이 필요 이상으로 높아져서 팬 인버터가 발열되고, 팬 인버터의 동작 효율이 저하되어 팬 모터 제어에 대한 신뢰성이 낮아지는 문제가 있었다.
따라서, 향후 과전압이 인가되어도 압축기 모터의 DC 링크 전압을 팬 모터에 안정적으로 제공할 수 있는 전력 변환 장치가 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은, 스위칭 소자의 듀티를 가변하여 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하고 감압된 전압을 팬 인버터에 제공함으로써, 팬 인버터의 발열 및 효율을 개선하고 안정적으로 제어할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치는, 정류부, 컨버터부, 그리고 인버터부를 포함하고, 컨버부와 인버터부 사이에 연결되어 전압을 충전 또는 방전하는 DC단 캐패시터와, DC단 캐패시터에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자를 포함하고 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하는 팬 컨버터부와, 팬 컨버터부로부터 감압된 전압을 입력받아 스위칭 동작을 수행하는 팬 인버터부를 포함할 수 있다.
여기서, 팬 컨버터부는, DC단 캐패시터에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자와, 스위칭 소자와 상기 팬 인버터부 사이에 연결되는 인덕터와, 스위칭 소자와 인덕터 사이의 노드에 일측이 연결되고 DC단 캐패시터에 타측이 연결되는 다이오드와, 인덕터와 팬 인버터부 사이의 노드에 일측이 연결되고 다이오드와 병렬 연결되는 캐패시터를 포함할 수 있다.
그리고, 팬 컨버터부의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값은, DC단 캐패시터에 걸리는 전압값에 따라 가변될 수 있다.
또한, 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값은, DC단 캐패시터에 걸리는 전압값과 팬 컨버터부의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 가변될 수 있다.
여기서, 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값은, VDC2 = VDC1 × d (여기서, VDC1는 상기 DC단 캐패시터에 걸리는 전압값이고, VDC2는 상기 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값이며, d는 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값임)으로 정해진 수식에 의해 산출될 수 있다.
경우에 따라, 전력 변환 장치는, 소정 듀티값을 갖는 구동 신호를 스위칭부에 인가하는 팬 컨버터 구동부와, 팬 컨버터 구동부의 구동을 제어하는 팬 컨버터 제어부를 더 포함할 수 있다.
다른 경우로서, 전력 변환 장치는, DC단 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하는 전압 감지부와, 감지된 전압에 상응하여 구동 신호의 듀티값을 결정하는 팬 컨버터 제어부와, 결정된 구동 신호의 듀티값에 따라 구동 신호의 듀티를 가변하고 가변된 듀티에 상응하는 구동 신호를 스위칭부에 인가하는 팬 컨버터 구동부를 더 포함할 수도 있다.
이어, 팬 컨버터 제어부는, 감지된 전압값이 기준 전압값보다 더 크면, 구동 신호의 듀티값을 감소시킬 수 있다.
여기서, 구동 신호의 듀티값은, 감지된 전압값과 기준 전압값에 대한 차값이 클수록, 작아질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 공기 조화기는, 컨버부와 인버터부 사이에 연결되어 전압을 충전 또는 방전하는 DC단 캐패시터와, DC단 캐패시터에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자를 포함하고 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하는 팬 컨버터부와, 팬 컨버터부로부터 감압된 전압을 입력받아 스위칭 동작을 수행하는 팬 인버터부를 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, 스위칭 소자의 듀티를 가변하여 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하고 감압된 전압을 팬 인버터에 제공함으로써, 팬 인버터의 발열 및 효율을 개선하고 안정적으로 제어할 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 발명 제1 실시예에 따른 전력 변환 장치의 전압 조절부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 4는 본 발명 제2 실시예에 따른 전력 변환 장치의 전압 조절부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 5는 전압 조절부의 팬 컨버터부를 설명하기 위한 회로도이다.
도 6 및 도 7은 DC 링크 전압 증가에 따른 스위칭 손실을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 팬 컨버터부가 적용된 전력 변환 장치를 보여주는 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 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 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 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 이러한 스위칭 소자(Q1)와 병렬로 연결되는 캐패시터(C), 및 스위칭 소자(Q1)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.
컨버터부(1200)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 승압 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.
또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.
여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 컨버터 제어부(130)에서 전달되는 PWM 신호는, 스위칭 소자(Q1)의 베이스(base; 또는 게이트) 단에 인가되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 동작을 구동시킬 수 있다.
이러한 스위칭 소자(Q1)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 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)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)(1600)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)(1600)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(1500)에 인가될 수 있으며, DC단 캐패시터(C)(1600)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, DC단 캐패시터(C)에 연결되어 팬 모터(3000)를 구동하기 위한 팬 인버터(1800)를 포함할 수 있다.
이어, 팬 인버터(1800)에 최적의 전압을 공급하기 위해 전압을 조절하는 팬 컨버터부(1740)를 갖는 전압 조절부를 포함할 수 있다.
즉, 팬 컨버터부(1740)는, DC단 캐패시터(C)에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 DC단 캐패시터(C)로부터 입력되는 전압을 감압할 수 있다.
그리고, 팬 인버터부(1800)는, 팬 컨버터부(1740)로부터 감압된 전압을 입력받아 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
일 예로, 팬 컨버터부(1740)는, DC단 캐패시터에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자, 스위칭 소자와 팬 인버터 사이에 연결되는 인덕터, 스위칭 소자와 인덕터 사이의 노드에 일측이 연결되고 DC단 캐패시터에 타측이 연결되는 다이오드, 그리고 인덕터와 팬 인버터 사이의 노드에 일측이 연결되고 다이오드와 병렬 연결되는 캐패시터를 포함할 수 있다.
여기서, 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자는,MOSFET 소자일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.
그리고, 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호는, 듀티값이 약 0.75일 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값은, DC단 캐패시터(C)에 걸리는 전압값에 따라 가변될 수 있다.
경우에 따라, 팬 컨버터부(1740)의 캐패시터에 걸리는 전압값은, DC단 캐패시터(C)에 걸리는 전압값과 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 가변될 수 있다.
일 예로, 팬 컨버터부(1740)의 캐패시터에 걸리는 전압값은, VDC2 = VDC1 × d (여기서, VDC1는 DC단 캐패시터에 걸리는 전압값이고, VDC2는 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값이며, d는 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값임)으로 정해진 수식에 의해 산출될 수 있다.
또한, 팬 컨버터부(1740)를 포함하는 전압 조절부는, 소정 듀티값을 갖는 구동 신호를 스위칭 소자에 인가하는 팬 컨버터 구동부와, 팬 컨버터 구동부의 구동을 제어하는 팬 컨버터 제어부를 더 포함할 수도 있다.
다른 경우로서, 팬 컨버터부(1740)를 포함하는 전압 조절부는, DC단 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하는 전압 감지부, 감지된 전압에 상응하여 구동 신호의 듀티값을 결정하는 팬 컨버터 제어부, 그리고 결정된 구동 신호의 듀티값에 따라 구동 신호의 듀티를 가변하고 가변된 듀티에 상응하는 구동 신호를 스위칭 소자에 인가하는 팬 컨버터 구동부를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 팬 컨버터 제어부는, 감지된 전압값이 기준 전압값보다 더 크면, 구동 신호의 듀티값을 감소시킬 수 있다.
일 예로, 구동 신호의 듀티값은, 감지된 전압값과 기준 전압값에 대한 차값이 클수록, 작아질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 스위칭 소자의 듀티를 가변하여 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하고 감압된 전압을 팬 인버터에 제공함으로써, 팬 인버터의 발열 및 효율을 개선하고 안정적으로 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명 제1 실시예에 따른 전력 변환 장치의 전압 조절부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전압 조절부는, 팬 컨버터부(1740), 팬 컨버터 구동부(1730), 그리고 팬 컨버터 제어부(1720)를 포함할 수 있다.
여기서, 팬 컨버터부(1740)는, DC단 캐패시터에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
그리고, 팬 컨버터부(1740)는, 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라, DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압할 수 있다.
팬 컨버터부(1740)가 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하는 이유는, DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압이 팬 모터를 구동하기 위한 최적의 전압보다 높을 경우, 팬 인버터에서 스위칭 손실이 증가하고, 이로 인하여 팬 인버터의 스위칭 효율이 감소되고 발열을 증가되어 구동 제어 신뢰성이 저하될 수 있기 때문이다.
따라서, 팬 컨버터부(1740)는, DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압이 높으면, 팬 모터 구동에 적합한 전압으로 감압할 수 있다.
여기서, 팬 컨버터부(1740)는, 팬 모터 구동에 적합한 전압으로 감압할 때, 스위칭 소자의 듀티를 조절하여 전압을 감압할 수 있다.
그리고, 팬 컨버터 구동부(1730)는, 소정 듀티값을 갖는 구동 신호를 스위칭 소자에 인가할 수 있다.
이어, 팬 컨버터 제어부(1720)는, 팬 컨버터 구동부의 구동을 제어할 수 있다.
일 예로, 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값은, 미리 설정되어 고정될 수도 있지만, 경우에 따라, DC단 캐패시터에 걸리는 전압값에 따라 가변될 수 있다.
또한, 팬 컨버터부(1740)의 감압 동작에 의해 팬 컨버터부(1740)의 캐패시터에 걸리는 전압값은, DC단 캐패시터에 걸리는 전압값과 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 가변될 수 있다.
일 예로, 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값은, VDC2 = VDC1 × d일 수 있다.
여기서, VDC1는 DC단 캐패시터에 걸리는 전압값이고, VDC2는 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값이며, d는 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값일 수 있다.
따라서, 팬 인버터부는, 팬 컨버터부(1740)로부터 감압된 전압을 입력받아 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명 제1 실시예는, 팬 컨버터 제어부(1720)가 팬 컨버터 구동부의 구동을 제어하면, 팬 컨버터 구동부(1730)는, 미리 설정된 소정 듀티값을 갖는 구동 신호를 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자에 인가할 수 있다.
그리고, 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자는, 미리 설정된 듀티에 따라 스위칭 동작을 수행함으로써, 입력 전압을 감압할 수 있다.
도 4는 본 발명 제2 실시예에 따른 전력 변환 장치의 전압 조절부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전압 조절부는, 팬 컨버터부(1740), 팬 컨버터 구동부(1730), 팬 컨버터 제어부(1720), 그리고 전압 감지부(1710)를 포함할 수 있다.
여기서, 팬 컨버터부(1740)는, DC단 캐패시터에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
그리고, 팬 컨버터부(1740)는, 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라, DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압할 수 있다.
팬 컨버터부(1740)가 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하는 이유는, DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압이 팬 모터를 구동하기 위한 최적의 전압보다 높을 경우, 팬 인버터에서 스위칭 손실이 증가하고, 이로 인하여 팬 인버터의 스위칭 효율이 감소되고 발열을 증가되어 구동 제어 신뢰성이 저하될 수 있기 때문이다.
따라서, 팬 컨버터부(1740)는, DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압이 높으면, 팬 모터 구동에 적합한 전압으로 감압할 수 있다.
여기서, 팬 컨버터부(1740)는, 팬 모터 구동에 적합한 전압으로 감압할 때, 스위칭 소자의 듀티를 조절하여 전압을 감압할 수 있다.
그리고, 전압 감지부(1710)는, DC단 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 팬 컨버터 제어부(1720)는, 감지된 전압에 상응하여 구동 신호의 듀티값을 결정하며, 팬 컨버터 구동부(1730)는, 결정된 구동 신호의 듀티값에 따라 구동 신호의 듀티를 가변하고 가변된 듀티에 상응하는 구동 신호를 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자에 인가할 수 있다.
여기서, 팬 컨버터 제어부(1720)는, 감지된 전압값이 기준 전압값보다 더 크면, 구동 신호의 듀티값을 감소시킬 수 있다.
이때, 구동 신호의 듀티값은, 감지된 전압값과 기준 전압값에 대한 차값이 클수록, 작아질 수 있다.
따라서, 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값은, DC단 캐패시터에 걸리는 전압값에 따라 가변될 수 있다.
또한, 팬 컨버터부(1740)의 감압 동작에 의해 팬 컨버터부(1740)의 캐패시터에 걸리는 전압값은, DC단 캐패시터에 걸리는 전압값과 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 가변될 수 있다.
일 예로, 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값은, VDC2 = VDC1 × d일 수 있다.
여기서, VDC1는 DC단 캐패시터에 걸리는 전압값이고, VDC2는 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값이며, d는 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값일 수 있다.
따라서, 팬 인버터부는, 팬 컨버터부(1740)로부터 감압된 전압을 입력받아 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명 제2 실시예는, 전압 감지부(1710)가 DC 캐패시터에 걸리는 전압을 감지하고, 팬 컨버터 제어부(1720)가 감지된 전압에 상응하여 구동 신호의 듀티값을 결정하며, 팬 컨버터 구동부(1730)가, 결정된 구동 신호의 듀티값에 따라 구동 신호의 듀티를 가변하고 가변된 듀티에 상응하는 구동 신호를 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자에 인가할 수 있다.
그리고, 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자는, 가변된 듀티에 따라 스위칭 동작을 수행함으로써, 입력 전압을 감압할 수 있다.
도 5는 전압 조절부의 팬 컨버터부를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 팬 컨버터부(1740)는, 스위칭 소자(1742), 인덕터(1746), 다이오드(1744), 그리고 캐패시터(1748)를 포함할 수 있다.
여기서, 스위칭 소자(1742)는, DC단 캐패시터(1600)에 연결되고, 팬 컨버터 구동부(1730)로부터 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭할 수 있다.
이어, 인덕터(1746)는, 스위칭 소자(1742)와 팬 인버터(1800) 사이에 연결되고, 다이오드(1744)는, 스위칭 소자(1742)와 인덕터(1746) 사이의 노드에 일측이 연결되고 DC단 캐패시터(1600)에 타측이 연결될 수 있다.
또한, 캐패시터(1748)는, 인덕터(1746)와 팬 인버터(1800) 사이의 노드에 일측이 연결되고 다이오드(1744)와 병렬 연결될 수 있다.
팬 컨버터부(1740)는, DC단 캐패시터(1600)으로부터 전압이 입력되면, 팬 컨버터 구동부(1730)로부터 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자를 통해 입력 전압을 감압할 수 있다.
그리고, 감압된 전압은, 팬 컨버터부(1740)의 캐패시터(1748)에 충전되어 팬 인버터(1800)로 출력될 수 있다.
팬 컨버터부(1740)의 감압 동작에 의해 팬 컨버터부(1740)의 캐패시터(1748)에 걸리는 전압값은, DC단 캐패시터(1600)에 걸리는 전압값과 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자(1742)에 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 가변될 수 있다.
일 예로, 팬 컨버터부(1740)의 캐패시터(1748)에 걸리는 전압값은, VDC2 = VDC1 × d일 수 있다.
여기서, VDC1는 DC단 캐패시터(1600)에 걸리는 전압값이고, VDC2는 팬 컨버터부의 캐패시터(1748)에 걸리는 전압값이며, d는 스위칭 소자(1742)에 입력되는 구동 신호의 듀티값일 수 있다.
예를 들면, 압축기 모터가 약 60Hz로 구동되고, 팬 모터가 약 850rpm으로 구동될 경우, 전압을 감압하는 스위칭 소자(1742)가 없으면, DC단 캐패시터(1600)에 걸리는 전압이 약 400V일 때, 팬 컨버터부(1742)의 캐패시터(1748)에 걸리는 전압도 약 400V일 것이다.
하지만, 본 발명과 같이, 듀티값이 0.75로 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 소자(1742)를 배치하면, DC단 캐패시터(1600)에 걸리는 전압이 약 400V일 때, 팬 컨버터부(1742)의 캐패시터(1748)에 걸리는 전압은 약 300V로 감압될 수 있다.
즉, 팬 컨버터부(1740)의 캐패시터(1748)에 걸리는 전압값 300V는, 400V × 0.75에 의해 산출될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 스위칭 소자의 듀티를 가변하여 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하고 감압된 전압을 팬 인버터에 제공함으로써, 팬 인버터의 발열 및 효율을 개선하고 안정적으로 제어할 수 있다.
도 6 및 도 7은 DC 링크 전압 증가에 따른 스위칭 손실을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 팬 모터 구동을 위한 DC 링크 전압을 생성하기 위하여, 벅 컨버터(buck converter)를 구현하여 최적의 DC 링크 전압을 공급할 수 있다.
하지만, 벅 컨버터를 구현하지 않고 압축기 모터 구동을 위한 DC 링크 전압만을 팬 모터 구동 전압으로 사용할 경우, 압축기 모터 구동 전압용 DC 링크 전압이 증가하면, 팬 인버터의 스위칭 손실이 발생하여 팬 모터 효율이 저하될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 팬 모터 구동용 DC 링크 전압이 V1에서 V2로 증가하면, 팬 인버터에 흐르는 전류 피크(a)가 생성되어 스위칭 손실률이 S1 면적에 S2 면적으로 증가하게 된다.
이러한 스위칭 손실률 증가는, 팬 인버터의 스위칭 효율을 감소시키고 발열을 증가시켜 드라이브(dirve) 품질을 악영향을 미칠 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 팬 모터 구동용 DC 링크 전압이 증가하면, 팬 인버터 스위치의 듀티가 작아지게 된다.
팬 인버터 스위치의 듀티가 작아지면, 팬 모터는, 상전류 센싱 시간이 짧아지게 되므로 제어 신뢰성이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명은, 팬 모터를 최적으로 제어하기 위하여, 팬 모터 구동용 DC 링크 전압을 제어할 수 있는 벅 컨버터를 포함하는 전압 조절부를 배치함으로써, 과전압 입력시에도 벅 컨버터의 스위칭 소자를 제어하여 최적의 팬 모터 구동 전압으로 감압할 수 있다.
즉, 본 발명은, 벅 컨버터 제어를 통해, 팬 모터 부하에 따른 적절한 DC 링크 전압을 공급함으로써, 팬 인버터의 효율 및 발열을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은, 과전압이 인가 시, Vce 전압이 필연적으로 높아지게 되지만, 팬 인버터 스위칭에 따른 Vce 전압의 서지(Surge)성 피크(Peak) 전압이 줄어들게 되어, 팬 인버터 내압의 마진을 크게 확보할 수 있다.
추가로, DC 링크 전압이 높아지면 팬 인버터 스위칭의 듀티(Duty)가 짧아지게 되고, 이로 인해 팬 모터는, 션트(Shunt) 저항을 통한 팬 모터 상전류를 센싱할 수 있는 시간이 짧아지게 되어 제어 신뢰성에 영향을 줄 수도 있지만, 본 발명은, 팬 모터 구동용 DC 링크 전압을 제어함으로써, 제어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 팬 컨버터부가 적용된 전력 변환 장치를 보여주는 회로도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전력 변환 장치는, 정류부(1100), 컨버터부(1200), 그리고 인버터부(1400)를 포함할 수 있다.
그리고, 전력 변환 장치는, 컨버부(1200)와 인버터부(1400) 사이에 연결되어 전압을 충전 또는 방전하는 DC단 캐패시터(1600)과, DC단 캐패시터(1600)에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자를 포함하고 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하는 팬 컨버터부(1740)와, 팬 컨버터부로부터 감압된 전압을 입력받아 스위칭 동작을 수행하는 팬 인버터부(1800)를 포함할 수 있다.
여기서, 팬 컨버터부(1740)는, DC단 캐패시터(1600)에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자(1742)와, 스위칭 소자(1742)와 팬 인버터부(1800) 사이에 연결되는 인덕터(1746)과, 스위칭 소자(1742)와 인덕터(1746) 사이의 노드에 일측이 연결되고 DC단 캐패시터(1600)에 타측이 연결되는 다이오드(1744)와, 인덕터(1746)와 팬 인버터부(1800) 사이의 노드에 일측이 연결되고 다이오드(1744)와 병렬 연결되는 캐패시터(1748)를 포함할 수 있다.
일 예로, 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자(1742)는, MOSFET 소자일 수 있다.
그리고, 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자(1742)에 입력되는 구동 신호는, 듀티값이 0.75일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자(1742)에 입력되는 구동 신호의 듀티값은, DC단 캐패시터(1600)에 걸리는 전압값에 따라 가변될 수 있다.
또한, 팬 컨버터부(1740)의 캐패시터(1748)에 걸리는 전압값은, DC단 캐패시터(1600)에 걸리는 전압값과 팬 컨버터부(1740)의 스위칭 소자(1742)에 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 가변될 수도 있다.
일 예로, 팬 컨버터부(1740)의 캐패시터(1748)에 걸리는 전압값은, VDC2 = VDC1 × d일 수 있다.
여기서, VDC1는 DC단 캐패시터(1600)에 걸리는 전압값이고, VDC2는 팬 컨버터(1740)부의 캐패시터(1748)에 걸리는 전압값이며, d는 스위칭 소자(1742)에 입력되는 구동 신호의 듀티값일 수 있다.
그리고, 본 발명의 전력 변환 장치는, 소정 듀티값을 갖는 구동 신호를 스위칭 소자(1742)에 인가하는 팬 컨버터 구동부와, 팬 컨버터 구동부의 구동을 제어하는 팬 컨버터 제어부를 더 포함할 수 있다.
다른 경우로서, 본 발명의 전력 변환 장치는, DC단 캐패시터(1600)의 양단에 걸리는 전압을 감지하는 전압 감지부와, 감지된 전압에 상응하여 구동 신호의 듀티값을 결정하는 팬 컨버터 제어부와, 결정된 구동 신호의 듀티값에 따라 구동 신호의 듀티를 가변하고 가변된 듀티에 상응하는 구동 신호를 스위칭 소자(1742)에 인가하는 팬 컨버터 구동부를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 팬 컨버터 제어부는, 감지된 전압값이 기준 전압값보다 더 크면, 구동 신호의 듀티값을 감소시킬 수 있다.
이때, 구동 신호의 듀티값은, 감지된 전압값과 기준 전압값에 대한 차값이 클수록, 작아질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 스위칭 소자의 듀티를 가변하여 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하고 감압된 전압을 팬 인버터에 제공함으로써, 팬 인버터의 발열 및 효율을 개선하고 안정적으로 제어할 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: DC단 캐패시터 1710: 전압 감지부
1720: 팬 컨버터 제어부 1730: 팬 컨버터 구동부
1740: 팬 컨버터부 1800: 팬 인버터부
2000: 모터 3000: 팬 모터

Claims (10)

  1. 정류부, 컨버터부, 그리고 인버터부를 포함하는 전력 변환 장치에 있어서,
    상기 컨버부와 인버터부 사이에 연결되어 전압을 충전 또는 방전하는 DC단 캐패시터;
    상기 DC단 캐패시터에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 상기 DC단 캐패시터로부터 입력되는 전압을 감압하는 팬 컨버터부; 그리고,
    상기 팬 컨버터부로부터 감압된 전압을 입력받아 스위칭 동작을 수행하는 팬 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 팬 컨버터부는,
    상기 DC단 캐패시터에 연결되어 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라 스위칭하는 스위칭 소자;
    상기 스위칭 소자와 상기 팬 인버터부 사이에 연결되는 인덕터;
    상기 스위칭 소자와 상기 인덕터 사이의 노드에 일측이 연결되고, 상기 DC단 캐패시터에 타측이 연결되는 다이오드; 그리고,
    상기 인덕터와 상기 팬 인버터부 사이의 노드에 일측이 연결되고, 상기 다이오드와 병렬 연결되는 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 팬 컨버터부의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값은,
    상기 DC단 캐패시터에 걸리는 전압값에 따라, 가변되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값은,
    상기 DC단 캐패시터에 걸리는 전압값과 상기 팬 컨버터부의 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값에 따라, 가변되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  5. 제2 항에 있어서, 상기 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값은,
    VDC2 = VDC1 × d (여기서, VDC1는 상기 DC단 캐패시터에 걸리는 전압값이고, VDC2는 상기 팬 컨버터부의 캐패시터에 걸리는 전압값이며, d는 스위칭 소자에 입력되는 구동 신호의 듀티값임)으로 정해진 수식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    소정 듀티값을 갖는 구동 신호를 상기 스위칭 소자에 인가하는 팬 컨버터 구동부; 그리고,
    상기 팬 컨버터 구동부의 구동을 제어하는 팬 컨버터 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 DC단 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하는 전압 감지부;
    상기 감지된 전압에 상응하여 상기 구동 신호의 듀티값을 결정하는 팬 컨버터 제어부; 그리고,
    상기 결정된 구동 신호의 듀티값에 따라 구동 신호의 듀티를 가변하고, 상기 가변된 듀티에 상응하는 구동 신호를 상기 스위칭 소자에 인가하는 팬 컨버터 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 팬 컨버터 제어부는,
    상기 감지된 전압값이 기준 전압값보다 더 크면, 상기 구동 신호의 듀티값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 구동 신호의 듀티값은,
    상기 감지된 전압값과 기준 전압값에 대한 차값이 클수록, 작아지는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항의 전력 변환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
KR1020170017426A 2017-02-08 2017-02-08 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 KR101911263B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170017426A KR101911263B1 (ko) 2017-02-08 2017-02-08 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170017426A KR101911263B1 (ko) 2017-02-08 2017-02-08 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180092085A true KR20180092085A (ko) 2018-08-17
KR101911263B1 KR101911263B1 (ko) 2018-10-24

Family

ID=63407997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170017426A KR101911263B1 (ko) 2017-02-08 2017-02-08 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101911263B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200097427A (ko) * 2019-02-08 2020-08-19 엘지전자 주식회사 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기
CN114337228A (zh) * 2021-10-25 2022-04-12 杭州先途电子有限公司 一种空调控制器
CN114362502A (zh) * 2021-10-25 2022-04-15 杭州先途电子有限公司 一种空调控制器
US11940194B2 (en) 2020-02-11 2024-03-26 Lg Electronics Inc. Power converting apparatus and air conditioner including the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5720188B2 (ja) * 2010-11-05 2015-05-20 富士電機株式会社 複合電源システム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200097427A (ko) * 2019-02-08 2020-08-19 엘지전자 주식회사 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기
US11940194B2 (en) 2020-02-11 2024-03-26 Lg Electronics Inc. Power converting apparatus and air conditioner including the same
CN114337228A (zh) * 2021-10-25 2022-04-12 杭州先途电子有限公司 一种空调控制器
CN114362502A (zh) * 2021-10-25 2022-04-15 杭州先途电子有限公司 一种空调控制器
CN114362502B (zh) * 2021-10-25 2024-03-12 杭州先途电子有限公司 一种空调控制器
CN114337228B (zh) * 2021-10-25 2024-03-29 杭州先途电子有限公司 一种空调控制器

Also Published As

Publication number Publication date
KR101911263B1 (ko) 2018-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101911263B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR20180103338A (ko) 삼상 모터의 상간 단락 검출 장치, 그 방법 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR101911262B1 (ko) 노이즈 저감 기능을 가지는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
AU2016434774B2 (en) Converter device, motor driving apparatus, refrigerator, air conditioning apparatus, and heat pump water heater
KR20180043595A (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR20180085999A (ko) 고조파 제어 전원 장치, 이를 포함하는 공기 조화기 및 고조파 제어 방법
KR102069068B1 (ko) 전력 변환 장치와 그 제어방법 및 전력 변환 장치를 포함하는 공기 조화기
KR102043216B1 (ko) 전력 변환 장치와 그 제어방법 및 전력 변환 장치를 포함하는 공기 조화기
KR102015440B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR101973467B1 (ko) 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR102287893B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR101832783B1 (ko) 대기 전력 기능을 포함하는 전원 장치 및 이를 포함하는 제습기
KR101891117B1 (ko) 오결선 감지 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR102024602B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR102160049B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR101901947B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR101925036B1 (ko) 팬 모터 제어 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
JP6522227B2 (ja) コンバータ回路、インバータ回路および空気調和機の電力変換装置
KR102346445B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR20190019331A (ko) 전력 변환 장치, 이를 포함하는 공기 조화기 및 그 제어 방법
KR102069067B1 (ko) 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR102060069B1 (ko) 전력 변환 장치와 그 제어방법 및 전력 변환 장치를 포함하는 공기 조화기
KR101911266B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR20200071552A (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR101946373B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant