KR20190012487A - 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 - Google Patents

리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 교류 전원을 정류하여 서로 위상차를 가지는 적어도 두 개의 리플 전류 성분을 가지는 정류된 전류를 출력하는 정류부; 상기 정류부에서 출력된 정류된 전류가 저장되는 캐패시터; 및 상기 캐패시터에서 출력되는 직류 전류를 이용하여 동작하는 부하부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 {Power transforming apparatus including rectifier decreasing ripple current and air conditioner including the same}
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 리플 저감 정류부를 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 인버터를 포함하는 것으로 일반적으로 알려져 있다.
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.
정류부는 보통 전파 정류 회로나 반파 정류 회로를 이용할 수 있는데, 이러한 전파 정류 회로나 반파 정류 회로를 통하여 리플 성분을 가지는 전파 정류된 전류 또는 반파 정류된 전류가 출력된다.
이러한 정류부에서 출력된 리플 성분을 가지는 출력 전류는 보통 전해 캐패시터에 충전되어 부하로 전달된다.
그런데, 전해 캐패시터에 리플 전류가 흐르면 전해 캐패시터의 내부 손실에 의해 성능이 저하되거나 전해 캐패시터에 고장을 일으키는 원인이 될 수 있다.
이러한 리플 전류의 크기에 따라 전해 캐패시터의 수명이 좌우될 수 있으며, 이 전해 캐패시터를 탑재하는 전자 제품의 수명(예를 들어, 15년)을 만족하기 위해 리플 전류의 크기를 키우게 되면 전해 캐패시터의 크기가 커지게 되고 이는 비용 상승의 원인이 될 수 있다.
따라서, 이러한 리플 전류에 의한 전해 캐패시터의 내부 손실 또는 고장 발생 등을 방지하기 위한 방안이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 리플 성분이 저감된 전류를 출력하여 이를 부하에서 이용할 수 있도록 하는 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 교류 전원을 정류하여 서로 위상차를 가지는 적어도 두 개의 리플 전류 성분을 가지는 정류된 전류를 출력하는 정류부; 상기 정류부에서 출력된 정류된 전류가 저장되는 캐패시터; 및 상기 캐패시터에서 출력되는 직류 전류를 이용하여 동작하는 부하부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 정류부는, 상기 교류 전원을 정류하며 리플 전류 성분을 가지는 전류를 출력하는 제1 정류부; 및 상기 교류 전원을 정류하며 상기 제1 정류부의 출력 전류와 위상차를 가지는 리플 전류 성분을 가지는 전류를 출력하는 제2 정류부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 정류부는, 전파 정류 회로를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 정류부는, 제1 정류부; 제2 정류부; 및 상기 제2 정류부와 상기 제1 정류부 사이에 연결되는 인덕터를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 제1 정류부에 연결되는 부하 저항을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 위상차는 90도일 수 있다.
여기서, 상기 부하부는, 3상 교류 전류를 생성하는 인버터일 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 교류 전원에 연결되는 전파 정류 회로를 포함하는 제1 정류부; 상기 교류 전원에 병렬로 연결되는 전파 정류 회로를 포함하는 제2 정류부; 상기 제1 정류부에 연결되는 부하 저항; 상기 제2 정류부와 상기 부하 저항 사이에 연결되는 인덕터; 및 상기 제1 정류부 및 제2 정류부에서 출력된 전류가 저장되는 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 캐패시터에서 출력되는 직류 전류를 이용하여 동작하는 인버터를 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 특징을 가지는 전력 변환 장치를 포함하는 공기 조화기를 제공할 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.
먼저, DC-링크 캐패시터로 출력되는 전류의 리플 성분을 저항 부하 및 인덕터 부하가 가지는 전류 위상차를 이용해 저감시킬 수 있다.
이와 같이, 전류의 리플 성분을 저감시켜 캐패시터와 같은 부품의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 부품의 교체에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
이때, 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 효과는 저항 부하 및 인덕터 부하를 가지는 각각의 전파 정류 회로를 구성하여 회로가 비교적 간단하고 적은 비용으로 구현 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치의 세부를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 정류부의 출력 전류의 파형을 나타내는 파형도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
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.
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.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 블록도이다.
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), 컨버터(120)를 제어하는 컨버터 제어부(130), 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(140), 인버터(140)를 제어하는 인버터 제어부(150)와, 그리고 컨버터(120)와 인버터(140) 사이의 DC-링크(DC-link) 캐패시터(C)를 포함할 수 있다.
이러한 인버터(140)는 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.
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.
한편, 모터 구동장치(100)는, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다.
모터 구동장치(100)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(200)에 변환된 전력을 공급한다.
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.
정류부(110)는, 교류 전원(10)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전력을 컨버터(120) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(110)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.
이와 같이, 컨버터(120)는 정류부(110)에서 정류된 전압 신호를 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.
경우에 따라, 이러한 컨버터(120) 및 컨버터 제어부(130)는 생략될 수 있다. 즉, 정류부(110)를 거친 출력 전압이 컨버터(120)를 거치지 않고 DC-링크 캐패시터(C)에 충전되거나 인버터(140)를 구동할 수 있다.
입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(110) 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(130)에 인가될 수 있다.
다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(110) 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(130)에 인가될 수 있다.
DC 전압 검출부(B)는 DC-링크 캐패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC-링크 캐패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(150)에 인가될 수 있으며, DC-링크 캐패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다.
한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(130)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다.
인버터(140)는 다수의 스위칭 소자를 구비하여 이 스위칭 소자의 동작에 의하여 정류부(110) 또는 컨버터(120)를 통하여 전달된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(200)에 출력할 수 있다.
인버터 제어부(150)는, 인버터(140)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터(140)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(200)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC-링크 캐패시터(C) 양단인 DC-링크 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC-링크 전압(Vdc)은 DC-링크 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, 인버터(140)와 모터(200) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(200)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 인버터(140)와 모터(200) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 정류부(110)의 구성을 구체적으로 나타내고, 도 1을 참조하여 설명한 인버터 및 모터의 구성은 부하(140)로서 간략히 도시하고 있다.
여기서, 도 1을 참조하여 설명한 컨버터의 구성은 생략될 수 있다.
도 2에서 도시하는 바와 같이, 정류부(110)는 교류 전원(10)을 정류하여 서로 위상차를 가지는 적어도 두 개의 리플 전류 성분을 가지는 정류된 전류를 출력할 수 있다.
이러한 정류부(110)는, 교류 전원(10)을 정류하며 리플 전류 성분을 가지는 전류를 출력하는 제1 정류부(111) 및 교류 전원(10)을 정류하며 제1 정류부(111)의 출력 전류와 위상차를 가지는 리플 전류 성분을 가지는 전류를 출력하는 제2 정류부(112)를 포함할 수 있다.
구체적으로 제1 정류부(111)에는 부하 저항(R1)이 연결되고, 제2 정류부(112)에는 인덕터(L1)가 연결되며, 이 인덕터(L1)는 제1 정류부(111)의 출력측과 연결될 수 있다. 즉, 인덕터(L1)는 부하 저항(R1)과 연결될 수 있다.
여기서, 제1 정류부(111) 및 제2 정류부(112)는, 위에서 설명한 바와 같은 전파 정류 회로를 포함할 수 있다. 즉, 제1 정류부(111) 및 제2 정류부(112)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.
한편, 제1 정류부(111)는 부하 저항(R1)을 포함한다고 볼 수 있고, 또한, 제2 정류부(112)는 인덕터(L1)를 포함한다고 볼 수 있다. 이때, 인덕터(L1)를 통하여 흐르는 전류는 수학식 1에 의하여 시간에 대하여 미분된 성분을 가지므로, 제1 정류부(111)에서 출력되는 전류와 제2 정류부(112)에서 출력되는 전류 사이에는 위상차가 존재할 수 있다.
구체적으로, 제2 정류부(112)의 출력 전류(Ib)는 인덕터(L1)를 통과하므로, 제1 정류부(111)의 출력 전류(Ia)와 90도의 위상차를 가질 수 있다.
도 2를 함께 참조하면, Ia는 부하 저항(R1)을 흐르는 전류의 파형을 나타내고, Ib는 인덕터(L1)를 흐르는 전류의 파형을 나타내며, Ic는 이러한 부하 저항(R1)을 흐르는 전류(Ia)와 인덕터(L1)를 흐르는 전류(Ib)가 F 지점에서 합쳐진 상태의 전류를 나타내고 있다.
이와 같이, F 지점에서 합쳐진 전류(Ic)는 두 출력 전류(Ia, Ib)의 리플 성분이 크게 완화되어 평활된 전류가 될 수 있다. 이러한 사항에 대하여 자세히 후술한다.
이렇게 평활된 전류(Ic)는 DC-링크 캐패시터(C)에 충전되고, DC-링크 캐패시터(C)에 충전된 전력을 이용하여 부하(140)가 작동할 수 있다.
여기서, 이러한 캐패시터(C)에서 출력되는 직류 전류를 이용하여 동작하는 부하(140)는 인버터일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치의 세부를 나타내는 회로도이다.
위에서 설명한 바와 같이, 정류부(110)는 컨버터(120)에 연결될 수 있다. 여기서, 컨버터(120)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.
이러한 컨버터(120)는, 정류부(110)에 연결되는 인덕터(L2), 이 인덕터(L2)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 및 스위칭 소자(Q1)와 DC-링크 캐패시터(C) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.
승압 컨버터(120)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L2)에 에너지가 저장되며, DC-링크 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.
또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L2)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 신호가 스위칭 소자(Q1)의 게이트(gate; 또는 베이스) 단에 연결되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다.
컨버터 제어부(130)는 스위칭 소자(Q1)의 게이트 단에 PWM 신호를 전달하는 게이트 구동부(gate driver)와, 이러한 게이트 구동부에 구동 신호를 전달하는 제어부를 포함한 구성일 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 transistor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.
이와 같이, 컨버터 제어부(130)는 컨버터(120) 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(130)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(D)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.
이러한 컨버터(120)는 역률 제어 작용을 수행할 수 있으며, 위에서 언급한 바와 같이, 이러한 컨버터(120)는 생략될 수 있다.
한편, 도 2에서 설명한 부하(140)는 도 3의 인버터(140)일 수 있다.
인버터(140)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 정류부(110)의 작용에 의하여 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(200)에 출력할 수 있다.
구체적으로, 인버터(140)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하측 스위칭 소자(Q'a, Q'b, Q'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.
컨버터(120)와 마찬가지로, 인버터(140)의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Q'a, Q'b, Q'c)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 정류부의 출력 전류의 파형을 나타내는 파형도이다.
이때, 도 4의 Ia는 제1 정류부(111)를 통한 출력 전류를 나타내고, 도 4의 Ib는 제2 정류부(112)를 통한 출력 전류를 나타내며, 도 4의 Ic는 두 출력 전류가 합쳐진 전류 파형을 나타낸다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예의 동작을 자세히 설명한다.
먼저, 교류(AC) 전원(10)이 입력되면 제1 정류부(111) 및 제2 정류부(112)를 통해 전파 정류가 이루어진다.
이렇게 전파 정류된 전압은 각각 부하 저항(R1) 및 인덕터(L1) 부하를 지나 전해 캐패시터(C; DC-링크 캐패시터)를 충전한다.
이때, 부하 저항(R1)을 흐르는 전류(Ia)는 하기의 수학식 1과 같다.
또한, 인덕터(L1)를 흐르는 전류(Ib)는 하기의 수학식 2와 같다.
이러한 전류 Ia와 전류 Ib는 F 지점에서 Ic로 합쳐지며 인덕터(L1) 부하를 흐르는 전류(Ib)는 수학식 2와 같이 전압 v(t)와 90도의 위상차를 가지고 흐른다.
Figure pat00001
Figure pat00002
이때, 부하 저항(R1)을 흐르는 전류(Ia)와 인덕터(L1)를 흐르는 전류(Ib)가 합쳐진 전류 Ic는 하기의 수학식 3과 같이 표현된다.
Figure pat00003
즉, 전압 v(t)가 사인(sin) 파형을 가진다면 전류 Ic는 사인 파형과 코사인(cos) 파형이 서로 합쳐진 파형을 가지게 되어, 도 3과 같이 리플이 제거된 파형이 될 수 있다.
이상과 같은 과정에서 캐패시터(C)로 출력되는 전류의 리플 성분을 저항 부하(R1) 및 인덕터 부하(L1)가 가지는 전류 위상차를 이용해 저감시킬 수 있다.
이와 같이, 전류의 리플 성분을 저감시켜 캐패시터(C)와 같은 부품의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 부품의 교체에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
이때, 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 효과는 저항 부하(R1) 및 인덕터 부하(L1)를 가지는 각각의 전파 정류 회로를 구성하여 회로가 비교적 간단하고 적은 비용으로 구현 가능하다.
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.
100: 전력 변환 장치 110: 정류부
111: 제1 정류부 112: 제2 정류부
120: 컨버터 130: 컨버터 제어부
140: 인버터, 부하 150: 인버터 제어부
200: 모터

Claims (10)

  1. 교류 전원을 정류하여 서로 위상차를 가지는 적어도 두 개의 리플 전류 성분을 가지는 정류된 전류를 출력하는 정류부;
    상기 정류부에서 출력된 정류된 전류가 저장되는 캐패시터; 및
    상기 캐패시터에서 출력되는 직류 전류를 이용하여 동작하는 부하부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정류부는,
    상기 교류 전원을 정류하며 리플 전류 성분을 가지는 전류를 출력하는 제1 정류부; 및
    상기 교류 전원을 정류하며 상기 제1 정류부의 출력 전류와 위상차를 가지는 리플 전류 성분을 가지는 전류를 출력하는 제2 정류부를 포함하는 것을 특징으로 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 정류부는, 전파 정류 회로를 포함하는 것을 특징으로 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정류부는,
    제1 정류부;
    제2 정류부; 및
    상기 제2 정류부와 상기 제1 정류부 사이에 연결되는 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 정류부에 연결되는 부하 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 위상차는 90도인 것을 특징으로 하는 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 부하부는, 3상 교류 전류를 생성하는 인버터인 것을 특징으로 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치.
  8. 교류 전원에 연결되는 전파 정류 회로를 포함하는 제1 정류부;
    상기 교류 전원에 병렬로 연결되는 전파 정류 회로를 포함하는 제2 정류부;
    상기 제1 정류부에 연결되는 부하 저항;
    상기 제2 정류부 및 상기 부하 저항 사이에 연결되는 인덕터; 및
    상기 제1 정류부 및 제2 정류부에서 출력된 전류가 저장되는 캐패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 캐패시터에서 출력되는 직류 전류를 이용하여 동작하는 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 전력 변환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH1032981A (ja) * 1996-07-16 1998-02-03 Daikin Ind Ltd 電源装置
JP2010287340A (ja) * 2009-06-09 2010-12-24 Nitta Ind Corp Led点灯装置
KR20150074754A (ko) * 2013-12-24 2015-07-02 엘지전자 주식회사 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1032981A (ja) * 1996-07-16 1998-02-03 Daikin Ind Ltd 電源装置
JP2010287340A (ja) * 2009-06-09 2010-12-24 Nitta Ind Corp Led点灯装置
KR20150074754A (ko) * 2013-12-24 2015-07-02 엘지전자 주식회사 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기

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