KR20190032125A

KR20190032125A - Power converting apparatus

Info

Publication number: KR20190032125A
Application number: KR1020170120678A
Authority: KR
Inventors: 이영래
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-03-27
Also published as: KR101982717B1

Abstract

Disclosed is a power conversion apparatus which can minimize an effect on current boosting and can restrain a high frequency. According to an embodiment of the present invention, the power conversion apparatus comprises: a converter including a rectification unit rectifying input alternating current (AC) voltage and a power factor improving unit including a switch unit and increasing a power factor of power supplied by the input AC voltage based on an operation of the switch unit; and a control unit supplying a converter control signal, wherein the control unit controls the operation of the switch unit to change a waveform of input AC supplied by the input AC voltage into an asymmetric waveform.

Description

POWER CONVERTERING APPARATUS

본 발명은, 스위칭 제어 방식을 통하여 입력 전류의 홀수 고조파를 짝수 고조파로 분배할 수 있는 전력 변환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion device capable of distributing an odd harmonic of an input current to an even harmonic through a switching control method.

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서 냉동기기, 예를 들어 냉장고나 공기조화기 등의 일부분으로 사용된다.Generally, a compressor is a device for converting mechanical energy into compressive energy of a compressible fluid, and is used as a part of a refrigeration apparatus, for example, a refrigerator or an air conditioner.

공기 조화기는 압축기로 냉매를 압축시킨 후 압축된 냉매가 기화하면서 발생되는 열 교환을 통하여 공기를 냉각하는 장치이다.The air conditioner is a device that compresses a refrigerant with a compressor and then cools the air through heat exchange generated when the compressed refrigerant vaporizes.

공기조화기는 압축기, 팬 등에 전동기를 사용하며, 이를 구동하기 위하여 입력전원으로부터 제공된 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 변환된 직류전압을 펄스-폭 변조된 (PWM:Pulse Width Modulation) 전압으로 다시 변환하여 부하에 공급한다.The air conditioner uses an electric motor such as a compressor and a fan. In order to drive the air conditioner, an AC voltage supplied from an input power source is converted into a DC voltage, and the converted DC voltage is converted back to a pulse width modulation To the load.

한편, 공기조화기가 고성능, 고효율을 요구함에 따라 고조파 전류, 입력 역률, EMC 등의 문제가 발생한다. 예를 들어, 입력 전원 측으로의 고조파 전류 유입 및 입력 역률 특성이 안 좋아지는 경우, 전력계통에 접속된 다른 전기기기가 오동작을 일으킬 수 있고, 수명에 악영향을 주게 된다. 이러한 이유로, 각국에서는 전력품질 향상을 위해 역률, 고조파 등에 대한 규제를 강화하고 있다.On the other hand, as the air conditioner requires high performance and high efficiency, problems such as harmonic current, input power factor, and EMC arise. For example, when the harmonic current input to the input power source side and the input power factor characteristic are poor, other electric devices connected to the power system may malfunction and adversely affect the service life. For these reasons, countries are tightening regulations on power factor, harmonics, etc. to improve power quality.

각국에서는 입력 전류의 고조파 규격과 관련하여, 각 고조파 차수에 따른 입력 전류를 일정 레벨 이하로 제한하고 있다.In each country, the input current according to each harmonic order is limited to a certain level or less in relation to the harmonic specification of the input current.

특히 고조파의 종류는 입력 전류의 대칭형인 홀수 고조파와 입력 전류의 비대칭형인 짝수 고조파로 크게 구분 지을 수 있는데, 실제 입력 전류의 파형은 일반적으로 싸인 파(sin wave)의 대칭적인 형태이기 때문에, 실제 고조파 규제에서는 홀수 고조파에서 제한을 받는 경우가 많다.In particular, the types of harmonics can be broadly divided into odd harmonics, which are symmetrical input currents, and even harmonics, which are asymmetrical input currents. Since the waveform of the input current is generally a symmetrical form of a sin wave, Regulation is often limited by odd harmonics.

종래 고조파를 억제하는 회로에 대해서는 일본 공개 공보 JP 2017-085395 A에서 개시하고 있다. 다만 상기 일본 공개 공보에서는 하드웨어 적인 해결책을 제시했을 뿐으로, 이러한 방식은 제품의 무게, 부피 및 비용을 증가시키는 문제점이 있었다. 또한 고조파 규제에 더욱 직접적으로 관련되는 홀수 고조파를 억제하는 방법은 제시하지 못하는 문제점이 있었다.A conventional circuit for suppressing harmonics is disclosed in Japanese Laid-Open Publication No. JP-A-2017-085395. However, the Japanese Laid-Open publication only presents a hardware solution, and this method has a problem of increasing the weight, volume and cost of the product. In addition, there is a problem that it is impossible to suggest a method of suppressing odd harmonics more directly related to harmonic regulation.

본 발명의 목적은, 스위칭 제어 방식을 통하여 입력 전류의 홀수 고조파를 짝수 고조파로 분배할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하기 위함이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power conversion device capable of distributing an odd harmonic of an input current to an even harmonic through a switching control method.

또한 본 발명의 목적은, 전류 부스팅에 영향을 최소화 하면서 고조파를 억제할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하기 위함이다.It is also an object of the present invention to provide a power conversion device capable of suppressing harmonics while minimizing the influence of current boosting.

본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치는, 입력 전류의 파형이 대칭 파형이 되도록 컨버터 스위치를 제어하고, 부하의 소비 전력이 기 설정된 값을 넘으면 입력 전류의 파형이 비대칭 파형이 되도록 컨버터의 스위치를 오프 한다.The power converter according to the embodiment of the present invention controls the converter switch such that the waveform of the input current becomes a symmetrical waveform and if the power consumption of the load exceeds a predetermined value, Off.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 변환 장치는, 제로 크로싱 지점을 포함하는 일부 구간에서 컨버터의 스위치를 오프한다.A power conversion apparatus according to another embodiment of the present invention switches off the converter in a section including a zero crossing point.

본 발명의 실시 예에 따르면, 부하의 소비 전력이 증가하여 하모닉이 나빠지는 경우 입력 전류의 파형을 비대칭형으로 전환함으로써, 홀수 고조파를 짝수 고조파로 분배 하게 된다.According to the embodiment of the present invention, when the harmonic is deteriorated due to the increase of the power consumption of the load, the waveform of the input current is switched to the asymmetrical type so that the odd harmonic is distributed to the even harmonic.

이에 따라 본 발명은, 홀수 고조파에서 받는 제한을 완화할 수 있으며, 홀수 고조파의 입력 전류를 짝수 고조파로 분배함으로써 전체 합성 고조파를 낮출 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention can mitigate the limitation on odd harmonics, and distribute the odd harmonic input current to the even harmonics, thereby reducing the total harmonics.

또한 본 발명은, 스위치의 온/오프 제어라는 소프트웨어 적인 제어 만으로 고조파를 억제할 수 있기 때문에, 제품의 무게, 부피 및 비용을 감소시키는 효과가 있다.Further, since the present invention can suppress harmonics only by software control such as ON / OFF control of the switch, the weight, volume, and cost of the product are reduced.

한편 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 전류의 부스팅 효과가 작은 제로 크로싱 지점 부근에서 스위치를 스위칭 오프함으로써, 전류의 부스팅의 효율은 그대로 유지하면서도, 파형을 비대칭으로 변환하여 고조파를 억제할 수 있는 장점이 있다.According to another embodiment of the present invention, by switching off the switch in the vicinity of the zero crossing point where the boosting effect of the current is small, it is possible to suppress the harmonics by converting the waveform to asymmetry while maintaining the efficiency of boosting the current. There are advantages.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, 전력 변환 장치를 포함하는 전원 공급 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, 전력 변환 장치가 일반적인 동작을 하는 경우의 신호 파형을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, 하모닉이 나빠진 경우의 전력 변환 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 고조파를 억제하기 위한 다양한 스위칭 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 전력 변환 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른, 전력 변환 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of FIG.
3 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a power supply circuit including a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing signal waveforms when a power conversion apparatus performs a general operation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of operating a power conversion apparatus in the case where the harmonic is deteriorated according to the embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating various switching methods for suppressing harmonics according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a power conversion apparatus according to another embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining a method of operating a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , &Lt; / RTI > equivalents, and alternatives.

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.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

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.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

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.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 명세서에 개시되는 전원 유지 회로는 공기 조화기에 적용될 수 있다. 다만 이에 한정되지 아니하며, 본 명세서에 개시되는 전원 유지 회로는 냉장고 등 냉매를 압축하기 위한 압축기를 포함하는 모든 기기에 적용될 수 있다.The power supply holding circuit disclosed in this specification can be applied to an air conditioner. However, the present invention is not limited thereto, and the power supply holding circuit disclosed in this specification can be applied to all devices including a compressor for compressing a refrigerant such as a refrigerator.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals denote like or similar elements, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.Further, in the description of the technology disclosed in this specification, a detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the technology disclosed in this specification may be obscured. It is to be noted that the attached drawings are only for the purpose of easily understanding the concept of the technology disclosed in the present specification, and should not be construed as limiting the spirit of the technology by the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)는 실내기(10), 상기 실내기(10)에 연결되는 적어도 하나의 실외기(20), 실내기(10)와 연결되는 리모컨(미도시), 그리고 실내기(10) 및 실외기(20)를 제어하는 제어기(미도시)를 포함할 수 있다.1, an air conditioner 100 according to an embodiment of the present invention includes an indoor unit 10, at least one outdoor unit 20 connected to the indoor unit 10, a remote controller 20 connected to the indoor unit 10, (Not shown), and a controller (not shown) for controlling the indoor unit 10 and the outdoor unit 20.

제어기(미도시)는 실내기(10) 및 실외기(20)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어할 수 있다. 이때, 제어기(미도시)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전설정, 잠금설정, 스케줄제어 등을 수행할 수 있다. 제어기(미도시)는 실내기(10) 또는 실외기(20)에 포함되는 구조일 수 있다.A controller (not shown) may be connected to the indoor unit 10 and the outdoor unit 20 to monitor and control the operation thereof. At this time, the controller (not shown) may be connected to a plurality of indoor units to perform operation setting, lock setting, schedule control, and the like for the indoor unit. The controller (not shown) may be included in the indoor unit 10 or the outdoor unit 20.

공기조화기(100)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기, 덕트형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 스탠드형 공기조화기를 예로 설명한다.The air conditioner 100 may be any of a stand-type air conditioner, a wall-mounted air conditioner, a ceiling type air conditioner, and a duct type air conditioner. However, for convenience of explanation, Explain.

실외기(20)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브를 포함할 수 있다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함할 수 있다.The outdoor unit 20 includes a compressor for receiving and compressing refrigerant, an outdoor heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and outdoor air, an accumulator for extracting the gas refrigerant from the supplied refrigerant and supplying it to the compressor, A four-way valve. In addition, it may further include a plurality of sensors, valves, oil collectors, and the like.

실외기(20)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(10)로 냉매를 공급한다. 실외기(20)는 제어기(미도시) 또는 실내기(10)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기(10)에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기(20)에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다.The outdoor unit 20 operates the compressor and the outdoor heat exchanger to compress or heat-exchange the refrigerant according to the setting to supply the refrigerant to the indoor unit 10. The outdoor unit 20 is driven by the request of the controller (not shown) or the indoor unit 10 and the number of operations of the compressors installed in the outdoor unit 20 as the cooling / heating capacity is changed corresponding to the indoor unit 10 to be driven Lt; / RTI >

실내기(10)는 실외기(20)에 연결되어, 냉매를 공급받아 공조 대상으로 냉온 또는 열온의 공기를 토출한다. 실내기(10)는 실내 열교환기와, 실내기팬, 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브, 다수의 센서를 포함할 수 있다.The indoor unit (10) is connected to the outdoor unit (20), and receives the refrigerant to discharge the cold or hot air to the air conditioning object. The indoor unit 10 may include an indoor heat exchanger, an indoor fan, an expansion valve through which the refrigerant supplied is expanded, and a plurality of sensors.

실외기 및 실내기는 제어기(미도시)와 별도의 통신선으로 연결되어 제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다.The outdoor unit and the indoor unit are connected to a controller (not shown) through a separate communication line and can operate under the control of a controller (not shown).

리모컨(미도시)은 실내기(10)에 연결되어, 실내기(10)로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기(10)의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때, 리모컨(미도시)은 실내기(10)와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신한다. 이를 위해, 리모컨(미도시)은 데이터를 송신 또는 수신할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다.The remote controller (not shown) is connected to the indoor unit 10, receives the user's control command to the indoor unit 10, and receives and displays the status information of the indoor unit 10. [ At this time, the remote controller (not shown) communicates with the indoor unit 10 in a wired or wireless manner. To this end, a remote control (not shown) may include a communication module capable of transmitting or receiving data.

예를 들어, 사용자는 리모컨(미도시)을 통해 목표 온도를 입력할 수 있다. 이경우, 리모컨(미도시)은 목표 온도에 대한 사용자 입력을 수신하고, 제어기(미도시)로 전송한다.For example, the user can input the target temperature through a remote controller (not shown). In this case, the remote controller (not shown) receives the user input for the target temperature and transmits it to the controller (not shown).

도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.2 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of FIG.

도 2를 참조하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(10)와 실외기(20)로 구분된다.Referring to FIG. 2, the air conditioner 100 is divided into an indoor unit 10 and an outdoor unit 20.

실외기(20)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다.The outdoor unit 20 includes a compressor 102 that compresses the refrigerant, a compressor 102b that drives the compressor, an outdoor heat exchanger 104 that dissipates the compressed refrigerant, An outdoor fan 105 which is disposed at one side of the heat exchanger 104 and includes an outdoor fan 105a for accelerating the heat radiation of the refrigerant and an electric motor 105b for rotating the outdoor fan 105a and an outdoor fan 105 for expanding the condensed refrigerant An accumulator 103 for temporarily storing the gasified refrigerant to remove moisture and foreign substances, and then supplying a refrigerant with a predetermined pressure to the compressor, a compressor 106 for compressing the refrigerant, a cooling / heating switching valve 110 for changing the flow path of the compressed refrigerant, And the like.

또한 실외기(20)는, 후술하는 전원 유지 회로를 포함할 수 있다.The outdoor unit 20 may include a power supply holding circuit described later.

실내기(10)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다.The indoor unit 10 includes an indoor heat exchanger 108 disposed inside the room and performing a cooling / heating function, an indoor fan 109a disposed at one side of the indoor heat exchanger 108 to promote heat radiation of the refrigerant, And an indoor air blower 109 composed of an electric motor 109b for rotating the fan 109a.

실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. At least one indoor heat exchanger 108 may be installed.

압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one of an inverter compressor and a constant speed compressor may be used as the compressor 102. [

또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.Further, the air conditioner 50 may be constituted by a cooling unit that cools the room, or a heat pump that cools or heats the room.

한편, 도 2에서는 실내기(10)와 실외기(20)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실내기와 복수개의 실외기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.Although the indoor unit 10 and the outdoor unit 20 are shown in FIG. 2, the driving unit of the air conditioner according to the embodiment of the present invention is not limited to this, The present invention is also applicable to an air conditioner, an air conditioner having one indoor unit and a plurality of outdoor units.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, 전력 변환 장치를 포함하는 전원 공급 회로를 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a power supply circuit including a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 3과 도 4를 함께 참고하며, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치를 설명하도록 한다.Referring to FIG. 3 and FIG. 4 together, a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치(300)는, 정류부(410) 및 역률 개선부(420)를 포함하는 컨버터(400), 그리고 제어부(500)를 포함할 수 있다.The power conversion apparatus 300 according to the embodiment of the present invention may include a rectifier 410 and a converter 400 including a power factor improving unit 420 and a controller 500.

컨버터(400)는, 전원 입력부(200)에 연결되고, 전원 입력부(200)를 통하여 공급되는 입력전원을 직류전원으로 변환할 수 있다.The converter 400 is connected to the power input unit 200 and can convert input power supplied through the power input unit 200 to DC power.

또한 컨버터(400)는, 제어부(500)에서 출력되는 컨버터 제어신호에 따라 스위치(S1, S2)를 동작하여 역률을 개선할 수 있다.The converter 400 can also improve the power factor by operating the switches S1 and S2 in accordance with the converter control signal output from the control unit 500. [

컨버터(400)는 정류부(410) 및 역률개선부(420)를 포함할 수 있다.The converter 400 may include a rectifying unit 410 and a power factor improving unit 420.

정류부(410)는 복수의 다이오드, 예를 들어 네 개의 다이오드로 구성된 다이오드 브리지 회로를 포함하여, 입력전원의 교류전압을 정류할 수 있다.The rectifying part 410 may include a diode bridge circuit composed of a plurality of diodes, for example, four diodes, to rectify the alternating voltage of the input power source.

역률 개선부(420)는 컨버터 제어신호에 따라, 구비된 스위치를 동작하여 입력 전원의 역률을 개선할 수 있다.The power factor improving unit 420 can improve the power factor of the input power by operating the switch according to the converter control signal.

구체적으로, 역률 개선부(420)는 제어부(500)의 제어 하에, 스위치(S1, S2)를 온(on) 상태로 하여 입력전원의 전류를 환류하고, 환류된 전류를 연결된 리액터에 저장함으로써 입력 교류 전압에 의해 공급되는 전력의 역률을 개선할 수 있다. Specifically, under the control of the control unit 500, the power factor improving unit 420 turns on the switches S1 and S2 to return the current of the input power source and stores the returned current in the connected reactor, The power factor of the electric power supplied by the AC voltage can be improved.

여기서, 스위치(S1, S2)는 예를 들어, 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (Insulated Gate Bipolar Transistor; IGBT), MOSFET 등일 수 있다. Here, the switches S1 and S2 may be, for example, insulated gate bipolar transistors (IGBTs), MOSFETs, and the like.

스위치(S1, S2)는 컨버터 제어신호에 따라 입력전원(100)의 환류 경로를 단속할 수 있다. 즉, 컨버터 제어신호에 따라 스위치(S1, S2)의 스위칭 동작이 이루어져서 입력전원이 환류될 수 있다.The switches S1 and S2 can control the return path of the input power supply 100 according to the converter control signal. That is, the switching operation of the switches S1 and S2 is performed in accordance with the converter control signal, so that the input power can be returned.

리액터(421, 422)는 역률 개선부(420) 내에 구비될 수 있다.The reactors 421 and 422 may be provided in the power factor improving unit 420.

역률 개선부(420)의 스위치(S1, S2)가 도통되면, 환류 경로가 형성될 수 있다. 이 경우 리액터(421, 422)는 입력 전원을 저장할 수 있다.When the switches S1 and S2 of the power factor improving unit 420 become conductive, a reflux path can be formed. In this case, the reactors 421 and 422 can store the input power.

또한 리액터(421, 422)는 고조파 성분을 제거하고 입력전원의 전력 효율을 보상할 수 있다. Also, the reactors 421 and 422 can remove the harmonic components and compensate the power efficiency of the input power source.

한편 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터(400)는, 인터리브드 컨버터(Interleaved Converter)일 수 있다.Meanwhile, the converter 400 according to the embodiment of the present invention may be an interleaved converter.

인터리브드 컨버터(Interleaved Converter) 회로는 두 개의 상의 전류를 제어하며 한 개의 상의 전류 위상에 지연을 주어 전류 리플을 서로 상쇄시켜 입력단 인덕터, 입력단 EMI 필터를 감소시키는 역할을 수행할 수 있다.The interleaved converter circuit controls the currents of the two phases and delays the current phase by one phase to cancel the current ripple to reduce the input stage inductor and the input stage EMI filter.

이 경우 제어부(500)는 스위치(S1, S2)에 인가되는 컨버터 제어 신호의 입력 듀티를 가변하여 전류제어를 수행할 수 있다.In this case, the controller 500 may control the current by varying the input duty of the converter control signal applied to the switches S1 and S2.

즉 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터(400)는, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 인터리빙 부스트(Boost) PFC(Power Factor Corrector)일 수 있다.That is, the converter 400 according to the embodiment of the present invention may be an interleaving Boost PFC (Power Factor Corrector) as shown in FIG.

역률 개선부(420)는 두 쌍의 스위치(S1, S2)와 전류 패스를 형성하는 다이오드(D1, D2)로 구성될 수 있다. 스위치(S1, S2)에는 각각 프리휠링 다이오드(Freewheeling Diode)가 연결될 수 있다. 또, 스위치들의 전단에는 각각 리액터(421, 422)가 연결될 수 있다. The power factor improving unit 420 may include two pairs of switches S1 and S2 and diodes D1 and D2 that form a current path. Freewheeling diodes may be connected to the switches S1 and S2, respectively. Reactors 421 and 422 may be connected to the front ends of the switches, respectively.

본 발명의 실시 예에 따른 컨버터(400)는 2상의 인터리브트 컨버터로써, 제 1 부스트 컨버터 및 제2 부스트 컨버터를 포함할 수 있다.The converter 400 according to the embodiment of the present invention may be a two-phase interleaved converter, and may include a first boost converter and a second boost converter.

제1 부스트 컨버터는, 제1 스위치(S1), 제1 리액터(421) 및 제1 다이오드(D1)을 포함할 수 있다. 또한 제2 부스트 컨버터는, 제2 스위치(S2), 제2 리액터(422) 및 제2 다이오드(D2)을 포함할 수 있다.The first boost converter may include a first switch S1, a first reactor 421, and a first diode D1. The second boost converter may also include a second switch S2, a second reactor 422 and a second diode D2.

역률 개선부(420)를 구성하는 스위치들은 상호 보완적으로 동작할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 일반적인 인터리브드 컨버터 회로의 동작과 같으므로 이하 생략한다.The switches constituting the power factor improving unit 420 may operate complementarily. The detailed description thereof is the same as that of a general interleaved converter circuit, and the following description is omitted.

전원 입력부(410)는 전원 회로로 구성될 수 있으며, 외부로부터 AC 전원을 전달받아 공기 조화기에 공급할 수 있다.The power input unit 410 may include a power supply circuit, and may receive AC power from the outside and supply the AC power to the air conditioner.

직류링크부(600)는 컨버터(400)의 후단에 연결될 수 있다. 직류 링크부(600)는 직류 링크 캐패시터를 포함할 수 있다.The DC link unit 600 may be connected to the rear end of the converter 400. The DC link unit 600 may include a DC link capacitor.

직류 링크 캐패시터는 컨버터(400)의 출력 단에 병렬 연결되고, 직류 링크 캐패시터의 양단에 생기는 직류 전압, 즉 직류 링크 전압을 인버터부(7000)의 입력단으로 인가할 수 있다. The DC link capacitor is connected in parallel to the output terminal of the converter 400 and can apply a DC voltage generated at both ends of the DC link capacitor, that is, a DC link voltage, to the input terminal of the inverter unit 7000.

직류 링크 캐패시터는 인버터(700) 내의 스위칭 소자들이 스위칭하는 동안, 스위칭 주파수에 대응하여 발생하는 리플 전압(전압 변동)을 평활화할 수 있다.The DC link capacitor can smooth the ripple voltage (voltage fluctuation) generated corresponding to the switching frequency while the switching elements in the inverter 700 switch.

또한 직류 링크 캐패시터는, 컨버터(400)에 따라 정류하는 전압, 즉 전원 전압에 따라 변동하는 전압을 평활화할 수 있다.In addition, the DC link capacitor can smooth the voltage that is rectified according to the converter 400, that is, the voltage that fluctuates according to the power supply voltage.

인버터(700)는 일 단이 직류 링크부(600)에 병렬 접속되고, 타 단이 부하(800)에 접속될 수 있다. 인버터(700)는 복수의 스위칭 소자들을 포함하고, 인버터 제어 신호에 따라 직류 링크 커패시터(600)에 충전된 직류 링크 전압을 교류로 변환하여 부하(800)(예를 들어 압축기, 모터 등)에 공급할 수 있다.One end of the inverter 700 can be connected in parallel to the DC link unit 600 and the other end can be connected to the load 800. [ The inverter 700 includes a plurality of switching elements. The inverter 700 converts the DC link voltage charged in the DC link capacitor 600 into AC according to an inverter control signal and supplies the DC link voltage to the load 800 (for example, a compressor, a motor, etc.) .

제어부(500)는, 인버터(700) 내의 스위칭 소자에 인버터 제어신호를 출력하고, 컨버터(400) 내의 스위치에 컨버터 제어신호를 출력할 수 있다.The control unit 500 may output an inverter control signal to the switching element in the inverter 700 and output a converter control signal to the switch in the converter 400. [

제어부(500)는 부하의 소비 전력에 기초하여 컨버터 제어 신호를 생성하고 출력할 수 있다. 부하의 소비 전력을 측정하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 다른 전력 변환 장치는 전압 센서 및 전류 센서를 더 포함할 수 있다.The control unit 500 can generate and output the converter control signal based on the power consumption of the load. In order to measure the power consumption of the load, the power conversion apparatus according to the embodiment of the present invention may further include a voltage sensor and a current sensor.

제어부(500)는 전원 변환 장치 및 공기 조화기의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 여기서 제어부(510)는 MCU(Micro Control Unit) 또는 마이컴일 수 있다.The control unit 500 may control the overall operation of the power conversion apparatus and the air conditioner. Here, the controller 510 may be an MCU (Micro Control Unit) or a microcomputer.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, 전력 변환 장치가 일반적인 동작을 하는 경우의 신호 파형을 도시한 도면이다.5 is a diagram showing signal waveforms when a power conversion apparatus performs a general operation according to an embodiment of the present invention.

전력 변환 장치가 동작하는 경우, 입력전압(Vin)에 의해 대칭형의 입력전류(Iin)가 발생하게 된다. When the power conversion apparatus is operated, a symmetrical input current Iin is generated by the input voltage Vin.

그리고 일반적으로 입력전류가 대칭형 파형인 경우 하모닉(harmonic)이 더 좋기 때문에, 제어부(500)는 스위치(S1, S2)에 대한 스위칭 제어를 통하여 입력 전류(I_in)를 sin wave형태로 만들어주게 된다.In general, when the input current is a symmetric waveform, the harmonics are better. Therefore, the controller 500 controls the switching of the switches S1 and S2 to make the input current I _in sin wave .

구체적으로 제어부(500)는 입력 교류 전압에 의해 공급되는 입력 교류 전류의 파형이 대칭 파형이 되도록 스위치부(S1, S2)의 동작을 제어할 수 있다.Specifically, the control unit 500 can control the operation of the switch units S1 and S2 such that the waveform of the input AC current supplied by the input AC voltage has a symmetrical waveform.

도 5c를 참고하면, 제어부(500)는 컨버터 제어 신호(C1, C2)를 출력할 수 있다. 이 경우 제어부(500)는 제1 스위치(S1)에 제1 스위치 제어 신호(C1)을 출력하고, 제2 스위치(S2)에 제2 스위치 제어 신호(C2)를 출력할 수 있다.Referring to FIG. 5C, the controller 500 may output the converter control signals C1 and C2. In this case, the control unit 500 may output the first switch control signal C1 to the first switch S1 and output the second switch control signal C2 to the second switch S2.

이 경우 제어부(500)는 전 구간에서 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 제어할 수 있으며, 스위치 제어 신호를 일정 위상차를 유지하면서 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)에 교번적으로 출력할 수 있다.In this case, the controller 500 can control the first switch S1 and the second switch S2 in the entire section, and the first switch S1 and the second switch S2 ).

이에 따라 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)는 일정 위상을 유지하면서 교번적으로 온/오프 될 수 있다.Accordingly, the first switch S1 and the second switch S2 can be turned on / off alternately while maintaining a predetermined phase.

도 5a에서 도시하는 바와 같이 입력전압(V_in)은 대칭형의 파형을 가진다. 그리고 입력 전류(I_in) 역시 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 동작에 의해 대칭형의 파형을 유지할 수 있다.As shown in Fig. 5A, the input voltage V _in has a symmetric waveform. The input current I _in can also maintain a symmetrical waveform by the operation of the first switch S1 and the second switch S2.

한편 도 5b에서는 정류부(410)를 통과한 후, 제1 리액터를 흐르는 전류(I_L1)와, 제2 리액터를 흐르는 전류(I_L2)를 도시하였다.On the other hand, FIG. 5B shows the current I _L1 flowing through the first reactor and the current I _L2 flowing through the second reactor after passing through the rectifying unit 410.

한편 도 5c에서는 일부 구간(D1)에서 제1 리액터를 흐르는 전류(I_L1)와, 제2 리액터를 흐르는 전류(I_L2)를 확대하여 도시하였다.On the other hand, in FIG. 5C, the current I _L1 flowing through the first reactor and the current I _L2 flowing through the second reactor are enlarged in the section D1.

한편 부하에서의 소비 전력이 커지는 경우, 하모닉(harmonic)이 나빠지게 된다.On the other hand, when the power consumption at the load becomes large, the harmonic becomes worse.

특히, 고조파의 종류는 입력 전류의 대칭형인 홀수 고조파와 입력 전류의 비대칭형인 짝수 고조파로 크게 구분 지을 수 있는데, 실제 입력 전류의 파형은 일반적으로 싸인 파(sin wave)의 대칭적인 형태이기 때문에, 실제 고조파 규제에서는 홀수 고조파에서 제한을 받는 경우가 많다.In particular, the types of harmonics can be broadly divided into odd harmonics, which are symmetrical input currents, and even harmonics, which are asymmetrical input currents. Since the waveform of the actual input current is generally a symmetrical form of a sin wave, Harmonic regulation is often limited by odd harmonics.

따라서, 홀수 고조파의 적절한 분배가 필요하다.Therefore, proper distribution of odd harmonics is necessary.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, 하모닉이 나빠진 경우의 전력 변환 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram for explaining a method of operating a power conversion apparatus in the case where the harmonic is deteriorated according to the embodiment of the present invention.

제어부(500)는 입력 교류 전압에 의해 공급되는 입력 교류 전류의 파형이 비대칭 파형이 되도록 스위치부(S1, S2)의 동작을 제어할 수 있다.The control unit 500 can control the operation of the switch units S1 and S2 such that the waveform of the input alternating current supplied by the input AC voltage becomes an asymmetric waveform.

이 경우 제어부(500)는 부하의 소비 전력이 기 설정된 값을 넘으면, 입력 전류의 파형이 비대칭 파형이 되도록 스위치부(S1, S2)의 동작을 제어할 수 있다.In this case, when the power consumption of the load exceeds a predetermined value, the control unit 500 can control the operation of the switch units S1 and S2 such that the waveform of the input current becomes an asymmetric waveform.

구체적으로 부하의 소비 전력이 증가하는 경우 하모닉이 나빠지는 것으로 앞서 설명한 바 있다. Specifically, if the power consumption of the load increases, the harmonics are deteriorated.

따라서 제어부(500)는 부하에서의 소비 전력을 산출하고, 부하의 소비 전력이 하모닉이 나빠지는 기 설정된 값을 넘으면 입력 전류의 파형이 비대칭 파형이 되도록 스위치부(S1, S2)의 동작을 제어할 수 있다.Therefore, the control unit 500 calculates the power consumption at the load and controls the operation of the switch units S1 and S2 so that the waveform of the input current becomes an asymmetric waveform if the power consumption of the load exceeds a predetermined value at which the harmonic becomes worse .

여기서 기 설정된 값은 제품 설계에 따라 달라질 수 있으며, 저장부(미도시)에 저장될 수 있다.The predetermined value may vary depending on the product design and may be stored in a storage unit (not shown).

제어부(500)는 입력 전류(I_in)의 파형이 비대칭 파형이 되도록 일부 구간(D2)에서 스위치부(S1, S2)를 스위칭 오프할 수 있다.The control unit 500 may switch off the switch units S1 and S2 in a certain period D2 such that the waveform of the input current I _in becomes an asymmetric waveform.

도 6c에서는 설명의 편의상 임의의 구간(D3)을 도시하였으며, 또한 스위치부(S1, S2)가 스위칭 오프되는 일부 구간(D2)을 도시하였다.6C shows an arbitrary section D3 for convenience of explanation and also shows a section D2 in which the switch sections S1 and S2 are switched off.

도 5c에서는 제어부(500)가 전 구간에서 컨버터 제어 신호(C1, C2)를 출력하는 것으로 설명한 바 있다.In FIG. 5C, the controller 500 outputs the converter control signals C1 and C2 in all sections.

다만 부하의 소비 전력이 기 설정된 값을 넘는 경우, 제어부(500)는 일부 구간(D2)에서 컨버터 제어 신호(C1, C2)의 출력을 중단할 수 있다. 구체적으로 제어부(500)는 일부 구간(D2)에서 제1 스위치(S1)를 턴 온 하기 위한 제1 스위치 제어 신호(C1) 및 제2 스위치(S2)를 턴 온 하기 위한 제2 스위치 제어 신호(C2)의 출력을 중단할 수 있다.However, when the power consumption of the load exceeds a preset value, the control unit 500 can stop the output of the converter control signals C1 and C2 in a certain section D2. More specifically, the control unit 500 generates a first switch control signal C1 for turning on the first switch S1 and a second switch control signal for turning on the second switch S2 in a certain period D2 C2 can be stopped.

그리고 일부 구간(D2)이 지나면, 제어부(500)는 제1 스위치(S1)를 턴 온 하기 위한 제1 스위치 제어 신호(C1) 및 제2 스위치(S2)를 턴 온 하기 위한 제2 스위치 제어 신호(C2)를 다시 출력할 수 있다.After a certain period D2 has elapsed, the controller 500 generates a first switch control signal C1 for turning on the first switch S1 and a second switch control signal C1 for turning on the second switch S2, (C2) can be output again.

이렇게 일부 구간(D2)에서 스위칭을 오프하는 경우, 입력 전류(I_in)는 도 6a에서와 같이 비대칭형의 파형을 나타낼 수 있다.When the switching is turned off in this section D2, the input current I _in may exhibit an asymmetric waveform as shown in FIG. 6A.

세계 각국에서는 고조파, 즉 짝수 고조파와 홀수 고조파를 일정 레벨 이하로 제한하고 있다.Worldwide, harmonics, ie even harmonics and odd harmonics, are limited to below a certain level.

입력 전류가 대칭형인 경우에는 홀수 고조파가 증가하게 되고, 입력 전류가 비대칭형인 경우에는 짝수 고조파가 증가하게 된다. 그리고 입력 전류(Iin)의 파형은 일반적으로 대칭형의 형태를 나타내기 때문에, 실제 고조파 규제에서는 홀수 고조파에서 제한을 받는 경우가 대부분이며, 짝수 고조파에서는 규제에 해당하기 까지 여유가 있는 경우가 대부분이다.When the input current is symmetrical, the odd harmonics increase, and when the input current is asymmetrical, the even harmonics increase. Since the waveform of the input current (Iin) generally shows a symmetrical shape, most of the cases are limited by the odd harmonics in the actual harmonic regulation, and most of the even harmonics have the allowance until the regulation.

다만 본 발명은, 부하의 소비 전력이 증가하여 하모닉이 나빠지는 경우 입력 전류(I_in)의 파형을 비대칭형으로 전환함으로써, 홀수 고조파를 짝수 고조파로 분배 하게 된다.However, in the present invention, when the harmonic is deteriorated due to the increase of the power consumption of the load, the waveform of the input current I _in is switched to the asymmetrical type so that the odd harmonic is distributed to the even harmonic.

또한 종래 기술은 고조파 처리 회로라는 하드웨어 적인 구성을 통하여 고조파를 억제하였다. 다만 이러한 종래 기술은 제품의 무게, 부피 및 비용을 증가시키는 문제점이 있었다.Also, the prior art suppresses harmonics through a hardware configuration called a harmonic processing circuit. However, such a conventional technique has a problem of increasing the weight, volume and cost of the product.

다만 본 발명은, 스위치의 온/오프 제어라는 소프트웨어 적인 제어 만으로 고조파를 억제할 수 있기 때문에, 제품의 무게, 부피 및 비용을 감소시키는 효과가 있다.However, since the present invention can suppress harmonics only by software control such as on / off control of a switch, the weight, volume, and cost of the product are reduced.

한편 일부 구간(D2)는 입력 전류(I_in)의 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)을 포함할 수 있다.On the other hand, a certain section D2 may include a zero crossing point Z of the input current I _in .

구체적으로 일부 구간(D2)은 입력 전류(I_in)의 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점부터 일정 범위 이내의 구간일 수 있다. 더욱 구체적으로, 일부 구간(D2)의 시작 지점은 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)이고, 일부 구간(D2)의 종료 지점은 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점부터 기 설정된 거리 이내의 지점일 수 있다.Particularly, the section D2 may be a section within a certain range from the zero crossing point of the input current I _in . More specifically, the starting point of some section D2 is a zero crossing point Z and the ending point of some section D2 is a point within a predetermined distance from a zero crossing point have.

즉 제어부(500)는 정상 상태에서는 전 구간에서 컨버터 제어 신호(C1, C2)를 출력하며, 고조파를 억제하여야 하는 비정상 상태에서는 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점 부근에서 스위치(S1, S2)의 스위칭을 오프할 수 있다.That is, the control unit 500 outputs the converter control signals C1 and C2 in all phases in the steady state, and switches the switches S1 and S2 in the vicinity of the zero crossing point in the abnormal state in which the harmonics must be suppressed. Off.

본 발명의 실시 예에 따른 컨버터에서는, DC 링크 전압을 충전하기 위하여, 스위치(S1, S2) 제어를 통하여 입력 전류를 부스팅하게 된다. 다만 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점 부근에서는 전류의 부스팅 효과가 매우 작다. In the converter according to the embodiment of the present invention, in order to charge the DC link voltage, the input current is boosted through the control of the switches S1 and S2. However, the current boosting effect is very small near the zero crossing point.

즉, 본 발명은 전류의 부스팅 효과가 작은 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점 부근에서 스위치(S1, S2)를 스위칭 오프함으로써, 전류의 부스팅의 효율은 그대로 유지하면서도, 파형을 비대칭으로 변환하여 고조파를 억제할 수 있는 장점이 있다.That is, the present invention switches off the switches S1 and S2 near the zero crossing point where the boosting effect of the current is small, thereby suppressing the harmonics by converting the waveform asymmetrically while maintaining the efficiency of boosting the current There is an advantage to be able to do.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 고조파를 억제하기 위한 다양한 스위칭 방법을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating various switching methods for suppressing harmonics according to an embodiment of the present invention.

도 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h에서는 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점 부근에서 스위치(S1, S2)를 스위칭 오프 함으로써 만들 수 있는 다양한 입력 전류(I_in)의 파형을 도시하였다.The waveforms of the various input currents I _in that can be created by switching off the switches S1 and S2 in the vicinity of the zero crossing point in Figs. 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, Respectively.

제어부(500)는 일부 구간에서 스위치(S1, S2)를 스위칭 오프하여 입력 전류(I_in)의 파형을 비대칭형으로 만들 수 있다. 또한 전류(Iin)의 파형을 비대칭형이 된다는 조건만 만족하는 한, 입력 전류(Iin)의 파형은, 도 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h에서 도시하는 바와 같이 다양하게 형성될 수 있다.The controller 500 may switch off the switches S1 and S2 in a certain section to make the waveform of the input current I _in asymmetric. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F, 7G, and 7H, the waveform of the input current Iin varies in various ways as long as the condition that the waveform of the current Iin is asymmetric is satisfied .

한편 상기 일부 구간은, 입력 전류의 제로 크로싱 지점부터 일정 범위 이내의 구간이고, 입력 전류(I_in)의 특정 제로 크로싱 지점의 앞 구간 또는 뒷 구간 중 어느 하나일 수 있다. 이와 관련해서는 도 7c를 참고하여 구체적으로 설명한다.Meanwhile, the certain period may be any one of a preceding period or a following period of a specific zero crossing point of the input current I _in , which is a period within a certain range from a zero crossing point of the input current. This will be described in detail with reference to FIG.

특정 제로 크로싱 지점(Z)부터 일정 범위의 구간이며 특정 제로 크로싱 지점(Z)의 앞 구간인 제1 구간(D4)과 특정 제로 크로싱 지점(Z)부터 일정 범위의 구간이며 특정 제로 크로싱 지점(Z)의 뒷 구간인 제2 구간(D5)에서 모두 스위치(S1, S2)가 스위칭 오프 되는 경우, 입력 전류(I_in)의 파형은 대칭형이 되게 된다. A predetermined range from a specific zero crossing point Z to a specific section from a specific zero crossing point Z and a first section D4 which is a front section of a specific zero crossing point Z and a specific zero crossing point Z The waveform of the input current I _in becomes symmetrical when the switches S 1 and S 2 are all switched off in the second section D 5 which is the rear section of the input current I _in .

이 경우에는 홀수 고조파가 짝수 고조파로 분배되지 않아, 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.In this case, odd harmonics are not distributed to even harmonics, and the object of the present invention can not be achieved.

따라서, 스위치(S1, S2)가 스위칭 오프 되는 일부 구간은, 입력 전류(I_in)의 특정 제로 크로싱 지점(Z1)의 앞 구간인 제1 구간(D4)과 입력 전류(I_in)의 특정 제로 크로싱 지점(Z)의 뒷 구간인 제2 구간(D5) 중 어느 하나의 구간(D5)일 수 있다.Therefore, the switch (S1, S2) has some sections which are switched off, the characteristics of the input current (I _in) of the front section of a particular zero-crossing points (Z1) 1 segment (D4) and the input current (I _in) of zero And a second section D5 which is the rear section of the crossing point Z.

한편 본 발명의 실시 예에서는, 일부 구간의 시작 지점이 제로 크로싱 지점인 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않는다.In the embodiment of the present invention, the start point of a section is described as a zero crossing point, but the present invention is not limited thereto.

구체적으로 일부 구간은 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)을 포함하며, 상기 일부 구간의 시작 지점은 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)의 앞의 지점이고, 상기 일부 구간의 종료 지점은 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)의 뒤의 지점일 수 있다. Specifically, some of the intervals include a zero crossing point Z, the starting point of the partial interval is a point in front of a zero crossing point Z, and the end point of the certain interval is zero May be the point after the zero crossing point Z.

이 경우 일부 구간의 시작 지점과 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z) 의 거리는, 일부 구간의 종료 지점과 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)의 거리와 상이할 수 있다. In this case, the distance between the starting point of some section and the zero crossing point Z may be different from the distance between the end point of some section and the zero crossing point Z.

즉, 일부 구간의 시작 지점과 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)까지의 거리는, 일부 구간의 종료 지점과 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)까지의 거리와 상이하기 때문에, 입력 전류(I_in)는 비대칭으로 나타날 수 있다.That is, since the distance from the start point of the partial section to the zero crossing point Z differs from the end point of the partial section to the zero crossing point Z, the input current I _in ) may appear asymmetrically.

다른 실시 예로써, 일부 구간은 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)을 포함하지 않으며, 일부 구간의 시작 지점은 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)으로부터 제1 기설정된 거리 이내이고, 일부 구간의 종료 지점은 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점(Z)으로부터 제2 기설정된 거리 이내일 수 있다.In another embodiment, some of the sections do not include a zero crossing point Z, the start point of some section is within a first predetermined distance from the zero crossing point Z, May be within a second predetermined distance from a zero crossing point (Z).

이와 같이 본 발명은, 다양한 스위칭 제어 방법으로 입력 전류의 파형을 비대칭형으로 변경함으로써, 고조파를 억제할 수 있다.As described above, the present invention can suppress harmonics by changing the waveform of the input current asymmetrically by various switching control methods.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 전력 변환 장치를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a power conversion apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 5에서는 인터리빙 부스트(Boost) PFC(Power Factor Corrector) 회로의 예를 들어 본 발명을 설명하였으며, 따라서 본 발명에 따른 컨버터(400)가 제1 스위치(S1), 제1 리액터(421) 및 제1 다이오드(D1)를 포함하는 제1 부스트 컨버터 및 제2 스위치(S2), 제2 리액터(422) 및 제2 다이오드(D2)를 포함하는 제2 부스트 컨버터로 구성되는 것으로 설명하였다.5, the present invention has been described by way of example of an interleaving Boost PFC (Power Factor Corrector) circuit, so that the converter 400 according to the present invention has the first switch S1, the first reactor 421, A first boost converter including one diode D1 and a second boost converter including a second switch S2, a second reactor 422, and a second diode D2.

다만 이에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치는, 단상의 컨버터 및 제어부로 구성될 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the power conversion apparatus according to the embodiment of the present invention may be constituted by a single-phase converter and a control unit.

전력 변환 장치가 단상의 컨버터 및 제어부로 구성되는 경우의 동작을 설명하되, 앞선 설명과 중복되는 부분은 생략하도록 한다.The operation in the case where the power conversion apparatus is constituted by a single-phase converter and a control unit will be described, but the portions overlapping with those in the previous description will be omitted.

구체적으로, 역률 개선부(420)는 제어부(500)의 제어 하에, 스위치(S1)를 온(on) 상태로 하여 입력전원의 전류를 환류하고, 환류된 전류를 연결된 리액터에 저장함으로써 입력 교류 전압에 의해 공급되는 전력의 역률을 개선할 수 있다. Specifically, under the control of the controller 500, the power factor improving unit 420 returns the current of the input power source by turning on the switch S1, stores the returned current in the connected reactor, It is possible to improve the power factor of the power supplied by the power source.

스위치(S1)는 컨버터 제어신호에 따라 입력전원(100)의 환류 경로를 단속할 수 있다. 즉, 컨버터 제어신호에 따라 스위치(S1)의 스위칭 동작이 이루어져서 입력전원이 환류될 수 있다.The switch S1 can interrupt the return path of the input power supply 100 according to the converter control signal. That is, the switching operation of the switch S1 is performed in accordance with the converter control signal, so that the input power can be refluxed.

리액터(421)는 역률 개선부(420) 내에 구비될 수 있다.The reactor 421 may be provided in the power factor improving unit 420.

역률 개선부(420)의 스위치(S1)가 도통되면, 환류 경로가 형성될 수 있다. 이 경우 리액터(421)는 입력 전원을 저장할 수 있다.When the switch S1 of the power factor improving section 420 becomes conductive, a reflux path can be formed. In this case, the reactor 421 may store the input power.

또한 리액터(421)는 고조파 성분을 제거하고 입력전원의 전력 효율을 보상할 수 있다. Also, the reactor 421 can remove the harmonic components and compensate the power efficiency of the input power source.

제어부(500)는 스위치(S1)에 인가되는 컨버터 제어 신호의 입력 듀티를 가변하여 전류제어를 수행할 수 있다.The control unit 500 may control the current by varying the input duty of the converter control signal applied to the switch S1.

역률 개선부(420)는 스위치(S1)와 전류 패스를 형성하는 다이오드(D1)로 구성될 수 있다. 스위치(S1)에는 프리휠링 다이오드(Freewheeling Diode)가 연결될 수 있다. 또, 스위치(S1)의 전단에는 리액터(421)가 연결될 수 있다. The power factor improving section 420 may be constituted by a switch S1 and a diode D1 which forms a current path. A freewheeling diode may be connected to the switch S1. A reactor 421 may be connected to the front end of the switch S1.

전력 변환 장치가 정상 상태에서 동작하는 경우, 입력전압(Vin)에 의해 대칭형의 입력전류(Iin)가 발생하게 된다. When the power converter operates in a normal state, a symmetrical input current Iin is generated by the input voltage Vin.

그리고 일반적으로 입력전류가 대칭형 파형인 경우 하모닉(harmonic)이 더 좋기 때문에, 제어부(500)는 스위치(S1)에 대한 스위칭 제어를 통하여 입력 전류(I_in)를 sin wave형태로 만들어주게 된다.In general, when the input current is a symmetric waveform, the harmonics are better. Therefore, the controller 500 turns the input current I _in into a sin wave form through the switching control on the switch S 1.

한편 부하의 소비 전력이 기 설정된 값을 넘으면, 제어부(500)는 입력 교류 전압에 의해 공급되는 입력 교류 전류의 파형이 비대칭 파형이 되도록 스위치부(S1)의 동작을 제어할 수 있다.On the other hand, when the power consumption of the load exceeds a predetermined value, the controller 500 can control the operation of the switch S1 so that the waveform of the input AC current supplied by the input AC voltage becomes an asymmetric waveform.

구체적으로 제어부(500)는 입력 전류(I_in)의 파형이 비대칭 파형이 되도록 일부 구간(D2)에서 스위치부(S1)를 스위칭 오프할 수 있다.Specifically, the control unit 500 may switch off the switch unit S1 in a certain period D2 such that the waveform of the input current I _in has an asymmetric waveform.

더욱 구체적으로 제어부(500)는 일부 구간(D2)에서 제1 스위치(S1)를 턴 온 하기 위한 제1 스위치 제어 신호(C1)의 출력을 중단할 수 있다.More specifically, the control unit 500 may stop the output of the first switch control signal C1 for turning on the first switch S1 in a certain period D2.

그리고 일부 구간(D2)이 지나면, 제어부(500)는 제1 스위치(S1)를 턴 온 하기 위한 제1 스위치 제어 신호(C1)를 다시 출력할 수 있다.After a certain period D2 has elapsed, the controller 500 may again output the first switch control signal C1 for turning on the first switch S1.

이렇게 일부 구간(D2)에서 스위칭을 오프하는 경우, 입력 전류(I_in)는 비대칭형의 파형을 나타낼 수 있다.When the switching is turned off in this section D2, the input current I _in can exhibit an asymmetric waveform.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른, 전력 변환 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining a method of operating a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법은, 입력 교류 전압을 정류하는 단계(S910)를 포함할 수 있다.The operation method of the power conversion apparatus according to the embodiment of the present invention may include the step of rectifying the input AC voltage (S910).

또한 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법은, 입력 교류 전압에 의해 공급되는 전력의 역률을 개선하는 역률 개선부 내의 스위치부에 컨버터 제어 신호를 출력하는 단계(S930)를 포함할 수 있다.The method of operating a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention may include outputting (S930) a converter control signal to a switch unit in a power factor improving unit that improves a power factor of power supplied by an input AC voltage have.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법은, 입력 교류 전압에 의해 공급되는 입력 교류 전류의 파형이 비대칭 파형이 되도록 스위치부의 동작을 제어하는 단계(S950)를 포함할 수 있다.The operation method of the power conversion apparatus according to the embodiment of the present invention may include a step S950 of controlling the operation of the switch unit so that the waveform of the input AC current supplied by the input AC voltage becomes an asymmetric waveform.

여기서 스위치부의 동작을 제어하는 단계는, 입력 전류의 파형이 대칭 파형이 되도록 스위치부의 동작을 제어하고, 부하의 소비 전력이 기 설정된 값을 넘으면 입력 전류의 파형이 비대칭 파형이 되도록 스위치부의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The step of controlling the operation of the switch unit may include controlling the operation of the switch unit so that the waveform of the input current becomes a symmetrical waveform and controlling the operation of the switch unit so that the waveform of the input current becomes asymmetrical if the power consumption of the load exceeds a predetermined value .

한편 스위치부의 동작을 제어하는 단계는, 입력 전류의 파형이 비대칭 파형이 되도록, 일부 구간에서 스위치부를 스위칭 오프하는 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, the step of controlling the operation of the switch part may include switching off the switch part in a certain section such that the waveform of the input current is an asymmetric waveform.

이 경우 일부 구간은, 입력 전류의 제로 크로싱 지점부터 일정 범위 이내의 구간일 수 있다.In this case, a certain section may be a section within a certain range from a zero crossing point of the input current.

이 경우 일부 구간은, 입력 전류의 특정 제로 크로싱 지점의 앞 구간 또는 뒷 구간 중 어느 하나일 수 있다.In this case, some of the intervals may be any of the preceding or following period of the zero crossing point of the input current.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The present invention described above can be embodied as computer-readable codes on a medium on which a program is recorded. The computer readable medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer readable medium include a hard disk drive (HDD), a solid state disk (SSD), a silicon disk drive (SDD), a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, . Also, the computer may include a control unit 180 of the terminal. Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

300: 전력 변환 장치 400: 컨버터
410: 정류부 420: 역률 개선부
500: 제어부300: power conversion device 400: converter
410: rectifying part 420: power factor improving part
500:

Claims

A converter including a rectification section for rectifying an input AC voltage and a power factor improving section for improving a power factor of the power supplied by the input AC voltage based on an operation of the switch section by a converter control signal including a switch section; And
And a controller for providing the converter control signal,
Wherein,
The operation of the switch unit is controlled so that the waveform of the input AC current supplied by the input AC voltage becomes an asymmetric waveform
Power conversion device.

The method according to claim 1,
Wherein,
Controls the operation of the switch unit such that the waveform of the input current is a symmetric waveform and controls the operation of the switch unit such that the waveform of the input current becomes an asymmetric waveform when the power consumption of the load exceeds a predetermined value
Power conversion device.

The method according to claim 1,
Wherein,
The switching unit is switched off in a certain section so that the waveform of the input current becomes an asymmetric waveform
Power conversion device.

The method of claim 3, wherein
In some of the sections,
And a section within a certain range from the zero crossing point of the input current
Power conversion device.

The method of claim 4, wherein
In some of the sections,
And a second zero crossing point of the input current,
Power conversion device.

The method according to claim 1,
The converter includes:
An interleaved converter comprising a first boost converter comprising a first switch, a first reactor and a first diode, and a second boost converter comprising a second switch, a second reactor and a second diode,
Power conversion device.

Rectifying the input AC voltage;
Outputting a converter control signal to a switch unit in a power factor improving unit that improves the power factor of the power supplied by the input AC voltage; And
And controlling the operation of the switch section so that the waveform of the input AC current supplied by the input AC voltage becomes an asymmetrical waveform
A method of operating a power conversion device.

8. The method of claim 7,
Wherein the step of controlling the operation of the switch unit comprises:
Controlling the operation of the switch unit such that the waveform of the input current is a symmetric waveform and controlling the operation of the switch unit such that the waveform of the input current becomes asymmetrical if the power consumption of the load exceeds a predetermined value
A method of operating a power conversion device.

8. The method of claim 7,
Wherein the step of controlling the operation of the switch unit comprises:
And switching off the switch section in some section such that the waveform of the input current is an asymmetric waveform
A method of operating a power conversion device.

The method of claim 9, wherein
In some of the sections,
And a section within a certain range from the zero crossing point of the input current
A method of operating a power conversion device.

The method of claim 10, wherein
In some of the sections,
And a second zero crossing point of the input current,
A method of operating a power conversion device.