KR20180101857A - Power transforming apparatus and air conditioner including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 과전압 보호 기능을 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion apparatus, and more particularly, to a power conversion apparatus including an overvoltage protection function and an air conditioner including the same.
일반적으로, 공기 조화기의 압축기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다.Generally, a compressor of an air conditioner uses a motor as a driving source. These motors are supplied with AC power from a power conversion device.
이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터를 포함하는 것으로 일반적으로 알려져 있다. Such a power conversion apparatus is generally known to include a rectifying section, a power factor control section, and an inverter.
우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터에 공급된다. 이때, 인버터에서는 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다.First, the commercial voltage of the AC output from the commercial power source is rectified by the rectifying part. The rectified voltage at this rectifying part is supplied to the inverter. At this time, the inverter generates AC power for driving the motor by using the voltage outputted from the rectifying section.
경우에 따라, 정류부와 인버터 사이에는 역률 개선을 위한 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)가 구비될 수 있다.In some cases, a DC-DC converter for improving the power factor may be provided between the rectification part and the inverter.
또한, 이러한 인버터와 컨버터 사이에는 직류 전압이 충전되는 DC-링크 캐패시터가 위치할 수 있다.Further, a DC-link capacitor in which a DC voltage is charged may be placed between the inverter and the converter.
이러한 전력 변환 장치의 동작 중에 여러 가지 이유로 DC-링크 캐패시터의 전압이 점점 상승하여 과전압에 이르는 경우에, 통상, 제어부를 이루는 마이컴(micom)에서 이를 감지하여 인버터와 컨버터의 구동을 정지시킬 수 있다.When the voltage of the DC-link capacitor gradually rises to reach the overvoltage for various reasons during the operation of the power conversion apparatus, it is possible to stop driving of the inverter and the converter by sensing it in a micom constituting the control unit.
그러나, 이와 같이, 마이컴이 과전압을 감지하여 동작하는 동안 시간이 소요되며, 이와 같이 구동을 차단하는 명령을 전달하기까지 DC-링크 캐패시터의 전압이 지속적으로 상승할 수 있다. 따라서, 이로 인한 부품의 소손이 발생할 위험성이 존재한다.However, as described above, the microcomputer senses the overvoltage and takes a long time to operate. Thus, the voltage of the DC-link capacitor can be continuously increased until the command for shutting off the drive is transmitted. Therefore, there is a risk that the parts may be burned out.
따라서, 이러한 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 방안이 요구된다.Therefore, there is a need for a method for effectively preventing such a phenomenon.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 과전압으로부터 컨버터 및 인버터 모듈 중 적어도 어느 하나를 효과적으로 보호할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An aspect of the present invention is to provide a power conversion apparatus and an air conditioner including the same that can effectively protect at least one of a converter and an inverter module from an overvoltage.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 교류 전원으로부터 입력되는 교류 전압을 정류하는 정류부; 스위칭 소자를 포함하여 상기 정류부에서 정류된 전압에 대하여 역률 개선 동작을 수행하는 역률 제어부; 상기 역률 제어부의 출력 전압이 저장되는 DC-링크 캐패시터; 상기 DC-링크 캐패시터에 저장된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 신호를 생성하는 인버터 모듈; 상기 역률 제어부를 구동하는 구동부; 상기 구동부 및 인버터 모듈에 구동 신호를 전달하는 제어부; 및 상기 DC-링크 캐패시터에 저장된 충전 전압을 감지하여 상기 충전 전압 값에 따라 상기 구동부 및 제어부 중 적어도 어느 하나에 구동 차단 신호를 전달하는 과전압 보호부를 포함하여 구성될 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a rectifying device comprising: a rectifying part for rectifying an AC voltage input from an AC power source; A power factor control unit including a switching device for performing a power factor improving operation on a voltage rectified by the rectifying unit; A DC-link capacitor for storing an output voltage of the power factor control unit; An inverter module for generating an AC signal for driving the motor using the voltage stored in the DC-link capacitor; A driving unit for driving the power factor control unit; A controller for transmitting driving signals to the driving unit and the inverter module; And an overvoltage protection unit for sensing a charging voltage stored in the DC-link capacitor and transmitting a driving cutoff signal to at least one of the driving unit and the control unit according to the charging voltage value.
여기서, 상기 과전압 보호부는, 상기 DC-링크 캐패시터에 저장된 충전 전압을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 출력에 따라 상기 구동부 및 제어부 중 적어도 어느 하나에 구동 차단 신호를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다.Here, the overvoltage protection unit may include: a sensing unit that senses a charging voltage stored in the DC-link capacitor; And a comparator for outputting a driving cutoff signal to at least one of the driving unit and the control unit according to an output of the sensing unit.
이때, 상기 감지부는, 상기 DC-링크 캐패시터에 병렬로 연결된 분배저항을 포함할 수 있다.At this time, the sensing unit may include a distribution resistor connected in parallel to the DC-link capacitor.
또한, 상기 비교기의 출력은, 상기 제어부에 구성된 상기 역률 제어부의 차단 신호 입력단 및 상기 인버터 모듈의 차단 신호 입력단으로 전달될 수 있다.The output of the comparator may be transmitted to a blocking signal input terminal of the power factor control unit and a blocking signal input terminal of the inverter module configured in the control unit.
이때, 상기 비교기의 출력은, 상기 구동부 및 인버터 모듈에 도달하기 전에 상기 제어부로 바이패스 될 수 있다.At this time, the output of the comparator may be bypassed to the control unit before reaching the driving unit and the inverter module.
여기서, 상기 과전압 보호부는, 상기 DC-링크 캐패시터에 저장된 충전 전압을 감지하는 감지부; 상기 감지부의 출력에 따라 하이 또는 로우 신호를 출력하는 비교기; 및 상기 비교기의 출력에 따라 상기 제어부의 구동 신호의 출력단에 로우 신호를 인가하는 구동 전환부를 포함할 수 있다.Here, the overvoltage protection unit may include: a sensing unit that senses a charging voltage stored in the DC-link capacitor; A comparator for outputting a high or a low signal according to an output of the sensing unit; And a drive switching unit for applying a low signal to an output terminal of the driving signal of the control unit according to the output of the comparator.
이때, 상기 구동 전환부는, 상기 비교기에 베이스 단이 연결되고 에미터 단이 상기 제어부의 구동 신호의 출력단에 연결되는 트랜지스터를 포함할 수 있다.The driving switching unit may include a transistor having a base connected to the comparator and an emitter connected to an output terminal of the driving signal of the control unit.
여기서, 상기 DC-링크 캐패시터는 병렬로 두 개소에 연결되고, 상기 역률 제어부는 상기 두 개의 DC-링크 캐패시터를 구동하도록 두 개의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.Here, the DC-link capacitors may be connected in parallel at two places, and the power factor control unit may include two switching devices to drive the two DC-link capacitors.
여기서, 상기 인버터 모듈은 상기 제어부에 의하여 직접 구동되는 다수의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.Here, the inverter module may include a plurality of switching devices directly driven by the control unit.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 상기와 같은 전력 변환 장치를 포함하는 공기 조화기를 제공할 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an air conditioner including the power conversion device.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention has the following effects.
먼저, 과전압 판단 시 분배저항 및 비교기와 같은 하드웨어 구성에 의하여 빠르게 판단할 수 있다.First, it can be quickly judged by the hardware configuration such as the distribution resistance and the comparator when determining the overvoltage.
또한, 과전압이 인가되는 경우에 컨버터 및 인버터 모듈의 동작을 멈춤으로써 이러한 컨버터 및 인버터 모듈의 소손을 방지할 수 있다.In addition, when the overvoltage is applied, the operation of the converter and the inverter module is stopped to prevent the burnout of the converter and the inverter module.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus according to a second embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements, components, regions, layers and / And should not be limited by these terms.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 전력 변환 장치(100)는 교류 전원(10)을 정류하는 정류부(110), 정류부(110)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터(120), 모터(200)를 구동하기 위한 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터 모듈(140), 그리고 컨버터(120)와 인버터 모듈(140) 사이에 위치하는 DC-링크(DC-link) 캐패시터(C1)를 포함할 수 있다. 1, the power conversion apparatus 100 includes a
교류 전원(10)은 노이즈 필터(N/Filter; 20)를 통하여 정류부(110)에 연결될 수 있다.The
이러한 인버터 모듈(140)은 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(200)에 공급된다. 여기서, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(100)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.The
그러나 모터(200)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.However, the
모터 구동장치(100)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(200)에 변환된 전력을 공급한다.The motor drive apparatus 100 receives the AC power from the system, converts the power, and supplies the converted power to the
컨버터(120)는, 입력 교류 전원(10)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터(120)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, 컨버터(120)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.The
정류부(110)는, 단상 교류 전원(10)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전원을 컨버터(120) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(110)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.The rectifying
이와 같이, 컨버터(120)는 정류부(110)에서 정류된 전압을 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.In this way, the
이러한 컨버터(120)는, 정류부(110)에 연결되는 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 및 스위칭 소자(Q1)와 DC-링크 캐패시터(C1) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.The
승압 컨버터(120)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, DC-링크 캐패시터(C1)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.The
또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.Further, when the switching element Q1 is interrupted, the energy stored in the inductor L1 at the time of the switching element Q1 is added and is transferred to the output terminal.
한편, 복수 개의 DC-링크 캐패시터가 서로 병렬로 연결되어 구비될 수 있다. 예들 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 DC-링크 캐패시터(C1, C2)가 구비될 수 있다.On the other hand, a plurality of DC-link capacitors may be connected to each other in parallel. For example, as shown in FIG. 1, two DC-link capacitors C1 and C2 may be provided.
또한, 이러한 두 개의 DC-링크 캐패시터(C1, C2)에 전하를 충전하면서 역률 개선 동작을 수행할 수 있는 컨버터(120)는 두 개의 인덕터(L1, L2), 이 인덕터(L1, L2)에 연결되는 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2), 및 인덕터(L1, L2)에 연결되는 두 개의 다이오드(D1, D2)를 포함할 수 있다.The
이러한 구성은 두 개의 DC-링크 캐패시터(C1, C2)에 전하를 충전하면서 역률 개선 동작을 수행할 수 있는 두 개의 컨버터(120)를 나타낼 수 있다. 이러한 두 개의 컨버터(120)는 두 스위칭 소자(Q1, Q2)의 구동에 의하여 독립적으로 작동할 수 있다. 따라서, 이하, 하나의 스위칭 소자(Q1) 및 관련 동작을 주로 설명한다. 또한, 나머지 스위칭 소자(Q1) 및 관련 동작은 이러한 스위칭 소자(Q1) 및 관련 동작과 동일할 수 있다.This configuration may represent two
여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 컨버터(120)를 구동하기 위한 구동부(151)에서 전달되는 PWM 신호(PWM1_conv)가 스위칭 소자(Q1)의 게이트(또는 베이스) 단에 연결되어, 스위칭 소자(Q1)는 이 PWM 신호(PWM1_conv)에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 마찬가지로 스위칭 소자(Q2)는 PWM 신호(PWM2_conv)에 의하여 스위칭 동작을 수행할 수 있다.Here, the switching device Q1 may perform a switching operation by a separate pulse width modulation (PWM) signal. That is, the PWM signal PWM1_conv transferred from the driving
이러한 구동부(151)는 제어부(150)로부터 컨버터 구동 신호(PWM1, PWM2)를 전달받아 이러한 PWM 신호(PWM1_conv, PWM2_conv)를 스위칭 소자(Q1, Q2)로 출력할 수 있다.The driving
한편, 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.On the other hand, the switching element Q1 may use a power transistor, for example, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT).
IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.The IGBT is a switching device having a structure of a metal oxide semi-conductor field effect transistor (MOSFET) and a bipolar transistor. The IGBT has a small driving power and is capable of high-speed switching, high-voltage conversion, and high current density.
이와 같이, 구동부(151)는 제어부(150)의 제어에 의하여 컨버터(120) 내의 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 구동 신호를 출력할 수 있다.In this way, the driving
경우에 따라, 이러한 컨버터(120)는 생략될 수 있다. 즉, 정류부(110)를 거친 출력 전압이 컨버터(120)를 거치지 않고 DC-링크 캐패시터(C1)에 충전되거나 인버터(140)를 구동할 수 있다.Optionally, such a
한편, 인버터 모듈(140)은, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 컨버터(120)의 스위칭 소자(Q1)의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(200)에 출력할 수 있다. On the other hand, the
구체적으로, 인버터 모듈(140)은 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.More specifically, the
컨버터(120)와 마찬가지로, 인버터 모듈(140)의 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. The switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb', and Qc 'of the
제어부(150)는, 인버터 모듈(140)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 구동 신호(PWM_u, PWM_v, PWM_w, PWM_x, PWM_y, PWM_z)를 인버터 모듈(140)에 출력할 수 있다. 이러한 인버터 모듈(140)의 구동 신호(PWM_u, PWM_v, PWM_w, PWM_x, PWM_y, PWM_z)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(200)에 흐르는 출력 전류 및 DC-링크 캐패시터(C1) 양단인 DC-링크 전압에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. The
즉, 인버터 모듈(140)에는 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구동하는 게이트 구동부(도시되지 않음)가 내장될 수 있다. 예를 들어, 인버터 모듈(140)은 제어부(150)에서 출력되는 인버터 구동 신호(PWM_u, PWM_v, PWM_w, PWM_x, PWM_y, PWM_z)에 의하여 직접 구동될 수 있다.That is, the
한편, DC-링크 캐패시터(C1 및/또는 C2, 이하, C1을 위주로 설명한다)에는 이 DC-링크 캐패시터(C1)에 저장된 충전 전압을 감지하여 이 충전 전압 값에 따라 구동부(151) 및 제어부(150) 중 적어도 어느 하나에 구동 차단 신호(Fo_conv, Fo_inv)를 전달하는 과전압 보호부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, the charging voltage stored in the DC-link capacitor C1 is detected in the DC-link capacitors C1 and / or C2 (hereinafter referred to as C1) and the
이러한 과전압 보호부(160)는, DC-링크 캐패시터(C1)에 저장된 충전 전압을 감지하는 감지부(162) 및 이 감지부(162)의 출력에 따라 구동부(151) 및 제어부(150) 중 적어도 어느 하나에 구동 차단 신호를 출력하는 비교기(163)를 포함할 수 있다.The
이때, 감지부(162)는, DC-링크 캐패시터(C1)에 병렬로 연결된 분배저항(R1, R2, R3)을 포함할 수 있다. 즉, 이러한 분배저항(R1, R2, R3)을 이용하여, DC-링크 캐패시터(C1)에 충전된 전압을 적정 레벨로 비교기(163)에 입력할 수 있다.At this time, the
이러한 감지부(162)를 이루는 분배저항(R1, R2, R3)을 통해 분배된 전압은 비교기(163)의 음극(-) 단으로 입력되고, 참조 전압(reference voltage)은 비교기(163)의 양극(+) 단에 입력된다.The voltage distributed through the distribution resistors R1, R2 and R3 constituting the
또한, 비교기(163)의 출력은, 제어부(150)에 구성된 역률 제어부(컨버터; 120)의 차단 신호(Fo_conv) 입력단 및 인버터 모듈(140)의 차단 신호(Fo_inv) 입력단으로 전달될 수 있다.The output of the
이러한 비교기(163)는 OP 앰프(163a)와 설정 저항(R4, R5)을 포함하여, 감지부(162)로부터 입력되는 전압의 크기에 따라 하이(high) 신호 또는 로우(low) 신호를 출력할 수 있도록 한다.The
이때, 비교기(163)의 출력은, 구동부(151) 및 인버터 모듈(140)에 도달하기 전에 제어부(150)로 바이패스 될 수 있다.At this time, the output of the
즉, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 비교기(163)의 출력은 구동부(151) 직전에 위치하는 제어부(150)의 차단 신호(Fo_conv) 입력단으로 연결되는 부분을 통하여 제어부(150)의 차단 신호(Fo_conv) 입력단으로 인가될 수 있다. 또한, 비교기(163)의 출력은 인버터 모듈(140)의 직전에 위치하는 제어부(150)의 차단 신호(Fo_inv) 입력단으로 연결되는 연결부(164)를 통하여 제어부(150)의 차단 신호(Fo_inv) 입력단으로 인가될 수 있다.1, the output of the
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 전력 변환 장치(100)는 교류 전원(10)을 정류하는 정류부(110), 정류부(110)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터(120), 모터(200)를 구동하기 위한 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터 모듈(140), 그리고 컨버터(120)와 인버터 모듈(140) 사이에 위치하는 DC-링크(DC-link) 캐패시터(C1)를 포함할 수 있다. 2, the power conversion apparatus 100 includes a
또한, 구동부(151)는 제어부(150)로부터 컨버터 구동 신호(PWM1, PWM2)를 전달받아 이러한 PWM 신호(PWM1_conv, PWM2_conv)를 스위칭 소자(Q1, Q2)로 출력할 수 있다.The driving
제어부(150)는, 인버터 모듈(140)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 구동 신호(PWM_u, PWM_v, PWM_w, PWM_x, PWM_y, PWM_z)를 인버터 모듈(140)에 출력할 수 있다. 이러한 인버터 모듈(140)의 구동 신호(PWM_u, PWM_v, PWM_w, PWM_x, PWM_y, PWM_z)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(200)에 흐르는 출력 전류 및 DC-링크 캐패시터(C1) 양단인 DC-링크 전압에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다.The
이와 같은 전력 변환 장치(100)를 구성하는 정류부(110), 컨버터(120), 인버터 모듈(140), DC-링크(DC-link) 캐패시터(C1), 구동부(151), 제어부(150) 등에 대한 설명은 위에서 설명한 사항이 그대로 적용될 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.The
여기서, 과전압 보호부(160)는, 도 1에서 도시한 실시예와 다른 구성을 가질 수 있으며, 이하, 이러한 다른 실시예에 의한 과전압 보호부(161)를 주로 설명한다.Here, the
이러한 본 실시예에 의한 과전압 보호부(161)는, DC-링크 캐패시터(C1)에 저장된 충전 전압을 감지하는 감지부(162), 이 감지부(162)의 출력에 따라 하이(high) 또는 로우(low) 신호를 출력하는 비교기(163) 및 이러한 비교기(163)의 출력에 따라 제어부(150)의 구동 신호의 출력단(PWM_stop)에 로우(low) 신호를 인가하는 구동 전환부(165)를 포함할 수 있다.The
이때, 감지부(162)는, DC-링크 캐패시터(C1)에 병렬로 연결된 분배저항(R1, R2, R3)을 포함할 수 있다. 즉, 이러한 분배저항(R1, R2, R3)을 이용하여, DC-링크 캐패시터(C1)에 충전된 전압을 적정 레벨로 비교기(163)에 입력할 수 있다.At this time, the
이러한 감지부(162)를 이루는 분배저항(R1, R2, R3)을 통해 분배된 전압은 비교기(163)의 양극(+) 단으로 입력되고, 참조 전압(reference voltage)은 비교기(163)의 음극(-) 단에 입력된다.The voltage distributed through the distribution resistors R1, R2 and R3 constituting the
이때, 구동 전환부(165)는, 비교기(163)에 베이스 단이 연결되고 에미터 단이 차단 연결부(166)를 통하여 제어부(150)의 구동 신호의 출력단(PWM_stop)에 연결되는 트랜지스터(Q3)를 포함할 수 있다.The
즉, 트랜지스터(Q3)의 출력 신호는 차단 연결부(166)를 통하여 제어부(150)의 구동 신호의 출력단(PWM_stop)에 연결될 수 있다.That is, the output signal of the transistor Q3 may be connected to the output terminal PWM_stop of the driving signal of the
여기서, DC-링크 캐패시터(C1)는, 위에서 설명한 바와 같이, 병렬로 두 개소에 연결되고, 역률 제어부(컨버터; 120)는 이러한 두 개의 DC-링크 캐패시터(C1, C2)를 구동하도록 두 개의 스위칭 소자(Q1, Q2)를 포함할 수 있다. 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다.Here, the DC-link capacitor C1 is connected in two places in parallel, as described above, and the power factor control unit (converter) 120 is connected to two switching elements C1, C2 to drive these two DC- And may include elements Q1 and Q2. A duplicate description thereof will be omitted.
이하, 도 1 및 도 2를 각각 참조하여, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예의 작동을 설명한다.Hereinafter, the operation of the first embodiment and the second embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 and 2, respectively.
먼저, 도 1을 참조하여, 제1 실시예에 대한 작동을 설명한다.First, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIG.
DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 과전압으로 판단되는 일정 전압, 예를 들어, 450 V 미만인 경우에, 감지부(162)를 통하여 비교기(163)에 인가되는 전압은 3.88 V 미만이 된다.The voltage applied to the
이때, 비교기(163)의 출력은 하이(high) 신호가 되고, 이러한 하이(high) 신호는 역률 제어부(컨버터; 120)의 차단 신호(Fo_conv) 입력단 및 인버터 모듈(140)의 차단 신호(Fo_inv) 입력단으로 인가된다.At this time, the output of the
따라서, 컨버터(120) 및 인버터 모듈(140)은 정상적인 작동을 수행하게 된다. 즉, 제어부(150)의 역률 제어부(컨버터; 120)의 차단 신호(Fo_conv) 입력단 및 인버터 모듈(140)의 차단 신호(Fo_inv) 입력단에 하이 신호가 인가되는 경우에는 제어부(150)는 정상적인 구동 과정을 수행하게 된다.Accordingly, the
반면, DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 과전압으로 판단되는 일정 전압, 예를 들어, 450 V 이상인 경우에, 감지부(162)를 통하여 비교기(163)에 인가되는 전압은 3.88 V 이상이 된다.On the other hand, when the voltage of the DC-link capacitor C1 is equal to or higher than a predetermined voltage, for example, 450 V, which is determined to be an overvoltage, the voltage applied to the
이때, 비교기(163)의 출력은 로우(low) 신호가 되고, 이러한 로우(low) 신호는 역률 제어부(컨버터; 120)의 차단 신호(Fo_conv) 입력단 및 인버터 모듈(140)의 차단 신호(Fo_inv) 입력단으로 인가된다.At this time, the output of the
이와 같이, 제어부(150)의 역률 제어부(컨버터; 120)의 차단 신호(Fo_conv) 입력단 및 인버터 모듈(140)의 차단 신호(Fo_inv) 입력단에 로우 신호가 인가되어, 제어부(150)는 구동 동작을 멈추게 된다.In this way, a low signal is applied to the input terminal of the cut-off signal (Fo_conv) of the power factor control unit (converter) 120 of the
따라서, 과전압이 인가되는 경우에 컨버터(120) 및 인버터 모듈(140)의 동작을 멈춤으로써 이러한 컨버터(120) 및 인버터 모듈(140)의 소손을 방지할 수 있다.Accordingly, when the overvoltage is applied, the operation of the
다음, 도 2를 참조하여, 제2 실시예에 대한 작동을 설명한다.Next, operation of the second embodiment will be described with reference to Fig.
DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 과전압으로 판단되는 일정 전압, 예를 들어, 450 V 미만인 경우에, 감지부(162)를 통하여 비교기(163)에 인가되는 전압은 3.88 V 미만이 된다.The voltage applied to the
이때, 비교기(163)에서는 로우(low) 신호가 출력되어 구동 전환부(165)를 이루는 트랜지스터(Q3)의 베이스 단에 인가된다.At this time, a low signal is outputted from the
따라서, 트랜지스터(Q3)는 작동하지 않고, 제어부(150)는 정상적인 구동 과정을 수행하게 된다.Therefore, the transistor Q3 does not operate, and the
반면, DC-링크 캐패시터(C1)의 전압이 과전압으로 판단되는 일정 전압, 예를 들어, 450 V 이상인 경우에, 감지부(162)를 통하여 비교기(163)에 인가되는 전압은 3.88 V 이상이 된다.On the other hand, when the voltage of the DC-link capacitor C1 is equal to or higher than a predetermined voltage, for example, 450 V, which is determined to be an overvoltage, the voltage applied to the
그러면, 비교기(163)에서는 하이(high) 신호가 출력되어 구동 전환부(165)를 이루는 트랜지스터(Q3)의 베이스 단에 인가된다.Then, a high signal is outputted from the
이때, 트랜지스터(Q3)의 출력 신호는 차단 연결부(166)를 통하여 제어부(150)의 구동 신호의 출력단(PWM_stop)에 인가된다.At this time, the output signal of the transistor Q3 is applied to the output terminal PWM_stop of the driving signal of the
그러면, 이와 같은 차단 연결부(166)를 통하여 제어부(150)의 구동 신호의 출력단(PWM_stop)에 로우 신호가 인가되어 제어부(150)는 구동 동작을 멈추게 된다.Then, a low signal is applied to the output terminal (PWM_stop) of the driving signal of the
따라서, 과전압이 인가되는 경우에 컨버터(120) 및 인버터 모듈(140)의 동작을 멈춤으로써 이러한 컨버터(120) 및 인버터 모듈(140)의 소손을 방지할 수 있다.Accordingly, when the overvoltage is applied, the operation of the
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
100: 전력 변환 장치
110: 정류부
120: 컨버터
140: 인버터 모듈
150: 제어부
151: 구동부
160, 161: 과전압 방지부
162: 감지부
163: 비교기
164: 연결부
165: 구동 전환부
166: 차단 연결부
200: 모터100: power converter 110: rectifying part
120: Converter 140: Inverter module
150: control unit 151:
160, 161: Overvoltage prevention unit 162:
163: comparator 164: connection
165: drive switching unit 166:
200: motor
Claims (10)
스위칭 소자를 포함하여 상기 정류부에서 정류된 전압에 대하여 역률 개선 동작을 수행하는 역률 제어부;
상기 역률 제어부의 출력 전압이 저장되는 DC-링크 캐패시터;
상기 DC-링크 캐패시터에 저장된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 신호를 생성하는 인버터 모듈;
상기 역률 제어부를 구동하는 구동부;
상기 구동부 및 인버터 모듈에 구동 신호를 전달하는 제어부; 및
상기 DC-링크 캐패시터에 저장된 충전 전압을 감지하여 상기 충전 전압 값에 따라 상기 구동부 및 제어부 중 적어도 어느 하나에 구동 차단 신호를 전달하는 과전압 보호부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.A rectifying unit for rectifying an AC voltage input from an AC power source;
A power factor control unit including a switching device for performing a power factor improving operation on a voltage rectified by the rectifying unit;
A DC-link capacitor for storing an output voltage of the power factor control unit;
An inverter module for generating an AC signal for driving the motor using the voltage stored in the DC-link capacitor;
A driving unit for driving the power factor control unit;
A controller for transmitting driving signals to the driving unit and the inverter module; And
And an overvoltage protection unit for sensing a charging voltage stored in the DC-link capacitor and transmitting a driving cutoff signal to at least one of the driving unit and the control unit according to the charging voltage value.
상기 DC-링크 캐패시터에 저장된 충전 전압을 감지하는 감지부; 및
상기 감지부의 출력에 따라 상기 구동부 및 제어부 중 적어도 어느 하나에 구동 차단 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.2. The overvoltage protection circuit according to claim 1,
A sensing unit sensing a charging voltage stored in the DC-link capacitor; And
And a comparator for outputting a drive cutoff signal to at least one of the driving unit and the control unit according to the output of the sensing unit.
상기 제어부에 구성된 상기 역률 제어부의 차단 신호 입력단 및 상기 인버터 모듈의 차단 신호 입력단으로 전달되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.3. The method of claim 2, wherein the output of the comparator
The blocking signal input terminal of the power factor control unit and the blocking signal input terminal of the inverter module configured in the control unit.
상기 DC-링크 캐패시터에 저장된 충전 전압을 감지하는 감지부;
상기 감지부의 출력에 따라 하이 또는 로우 신호를 출력하는 비교기; 및
상기 비교기의 출력에 따라 상기 제어부의 구동 신호의 출력단에 로우 신호를 인가하는 구동 전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.2. The overvoltage protection circuit according to claim 1,
A sensing unit sensing a charging voltage stored in the DC-link capacitor;
A comparator for outputting a high or a low signal according to an output of the sensing unit; And
And a drive switching unit for applying a low signal to an output terminal of the driving signal of the control unit according to the output of the comparator.
An air conditioner comprising the power conversion device according to any one of claims 1 to 9.
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