KR20190051331A - 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기 - Google Patents

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박귀근
백영진
이원재
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터의 출력단에 배치되어 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 누설 전류를 검출하는 누설 전류 검출부와, 컨버터의 전단에 배치되며, 누설 전류 검출부에서 검출된 누설 전류에 기초하여, 입력 교류 전원에 대한 액티브 필터링을 수행하는 액티브 필터부를 포함한다. 이에 따라, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있게 된다.

Description

전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기{Power converting apparatus and air conditioner including the same}
본 발명은 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있는 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.
공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.
한편, 공기조화기의 압축기를 구동하기 위해, 압축기 모터 구동장치가 사용된다.
한편, 국제 서지 보호 표준인 IEC 61000에 따르면, 고조파 저감을 위한 규격이 설정된다. 이에 따라, 공기조화기 내의 입력 교류 전류에 의한 고조파 저감을 위한 다양한 노력이 시도되고 있다.
본 발명의 목적은, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있는 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터의 출력단에 배치되어 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 누설 전류를 검출하는 누설 전류 검출부와, 컨버터의 전단에 배치되며, 누설 전류 검출부에서 검출된 누설 전류에 기초하여, 입력 교류 전원에 대한 액티브 필터링을 수행하는 액티브 필터부를 포함한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터의 출력단에 배치되어 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 누설 전류를 검출하는 누설 전류 검출부와, 컨버터와 dc단 커패시터 사이에 배치되며, 상 누설 전류 검출부에서 검출된 누설 전류에 기초하여, 입력 교류 전원에 대한 액티브 필터링을 수행하는 액티브 필터부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터의 출력단에 배치되어 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 누설 전류를 검출하는 누설 전류 검출부와, 컨버터의 전단에 배치되며, 누설 전류 검출부에서 검출된 누설 전류에 기초하여, 입력 교류 전원에 대한 액티브 필터링을 수행하는 액티브 필터부를 포함함으로써, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있게 된다.
특히, 검출되는 누설 전류를 이용하여, 마이컴을 통해, 스위칭부의 동작을 위한 스위칭 제어 신호를 출력함으로써, 간단하게, 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 마이컴이, 보상 전류의 생성을 위한 파형을 미리 저장하고, 저장된 파형 및 검출된 누설 전류에 기초하여, 보상 전류를 생성함으로써, 신속하게, 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 액티브 필터부 내의 별도의 커몬 모드 노이즈 검출을 위한 검출부가 구비되지 않으므로, 노이즈 감지에 의한 지연 등이 배제되므로, 신속하고 정확하게, 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터의 출력단에 배치되어 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터와, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터와, 모터에 흐르는 누설 전류를 검출하는 누설 전류 검출부와, 컨버터와 dc단 커패시터 사이에 배치되며, 상 누설 전류 검출부에서 검출된 누설 전류에 기초하여, 입력 교류 전원에 대한 액티브 필터링을 수행하는 액티브 필터부를 포함함으로써, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있게 된다.
특히, 검출되는 누설 전류를 이용하여, 마이컴을 통해, 스위칭부의 동작을 위한 스위칭 제어 신호를 출력함으로써, 간단하게, 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
도 4a는 도 3의 전력변환장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 4b는 도 3의 전력변환장치의 내부 회로도의 다른 예이다.
도 5는 도 4a 또는 도 4b의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 6은 커몬 모드 노이즈의 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도 7은 도 4a 또는 도 4b의 액티브 필터부의 내부 회로도의 일예를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 9는 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
도 10은 도 4a 또는 도 4b의 액티브 필터부의 내부 회로도의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 4a 또는 도 4b의 액티브 필터부의 내부 회로도의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 13은 도 12의 실외기와 실내기의 개략도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
본 발명에 따른 공기조화기는 도 1에 도시된 바와 같이, 대형의 공기조화기(50)로서, 복수의 실내기(31 내지 35), 복수의 실내기에 연결되는 복수의 실외기(21, 22), 복수의 실내기 각각과 연결되는 리모컨(41 내지 45), 그리고 복수의 실내기 및 실외기를 제어하는 원격제어기(10)를 포함할 수 있다.
원격제어기(10)는 복수의 실내기(31 내지 36) 및 복수의 실외기(21, 22)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어한다. 이때, 원격제어기(10)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전설정, 잠금설정, 스케줄제어, 그룹제어 등을 수행할 수 있다.
공기조화기는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 천장형 공기조화기를 예로 설명한다. 또한, 공기조화기는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.
실외기(21, 22)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
실외기(21, 22)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31 내지 35)로 냉매를 공급한다. 실외기(21,22)는 원격제어기(10) 또는 실내기(31 내지 35)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다.
이때, 실외기(21, 22)는 복수의 실외기가, 각각 연결된 실내기로 각각 냉매를 공급하는 것을 기본으로 하여 설명하나, 실외기 및 실내기의 연결구조에 따라 복수의 실외기가 상호 연결되어 복수의 실내기로 냉매를 공급할 수도 있다.
실내기(31 내지 35)는 복수의 실외기(21, 22) 중 어느 하나에 연결되어, 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(31 내지 35)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.
이때, 실외기(21, 22) 및 실내기(31 내지 35)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하고, 실외기 및 실내기는 원격제어기(10)와 별도의 통신선으로 연결되어 원격제어기(10)의 제어에 따라 동작한다.
리모컨(41 내지 45)는 실내기에 각각 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신하며, 경우에 따라 복수의 실내기에 하나의 리모컨이 연결되어 하나의 리모컨 입력을 통해 복수의 실내기의 설정이 변경될 수 있다.
또한, 리모컨(41 내지 45)은 내부에 온도감지센서를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(31)와 실외기(21)로 구분된다.
실외기(21)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.
실내기(31)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(109)와, 실내측 열교환기(109)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다.
실내측 열교환기(109)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
한편, 도 2에서는 실내기(31)와 실외기(21)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.
도 1의 실외기(21) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(250)를 구동하는 압축기 고둥을 위한 모터 구동장치(200)에 의해 구동될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치의 내부 블록도의 일예를 예시하고, 도 4a는 도 3의 전력변환장치의 내부 회로도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(220)는, 센서리스(sensorless) 방식으로 모터를 구동하기 위한 것으로서, 모터 구동장치라 명명될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(220)는, 액티브 필터부(450), 컨버터(410), 인버터(420), 인버터 제어부(430), dc 단 전압 검출부(B), 평활 커패시터(C), 출력전류 검출부(E), 누설 전류 검출부(F)를 포함할 수 있다. 또한, 전력변환장치(220)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(220)는, dc단 커패시터와 인버터 사이에 배치되는 1개의 dc단 저항 소자를 이용하여 상전류를 검출할 수 있다.
이때, 인버터 제어부(430)는, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 인버터(420) 내의 스위칭 소자를 제어한다.
이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 1개의 dc단 저항 소자를 이용하여, 순차적으로 검출되는 상전류 정보를 수신하고, 이에 기초하여, 공간 벡터 기반의 펄스폭 가변 제어에 의해, 인버터(420) 내의 스위칭 소자를 제어할 수 있다.
한편, 1개의 dc단 저항 소자(Rdc)를 이용하여, 시분할로, 상 전류를 검출함으로써, 제조 비용이 저감되며, 설치가 용이해지는 장점이 있다.
이하에서는, 도 3, 및 도 4a의 전력변환장치(220) 내의 각 구성 유닛들의 동작에 대해 설명한다.
리액터(L)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.
입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.
평활 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, 평활 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
한편, 도면에서는, 컨버터(410)의 출력단에 접속되는 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않고, 직류 전원이 바로 입력될 수도 있다., 예를 들어, 태양 전지로부터의 직류 전원이 평활 커패시터(C)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.
한편, 평활 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 평활 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(230)에 출력할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(230)에 출력되게 된다.
인버터 제어부(430)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 5를 참조하여 후술한다.
출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(230)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(420)와 모터(230) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 동기 모터(230) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 병행하여 기술할 수도 있다.
누설 전류 검출부(F)는, 모터(230)와 그라운드(GND) 사이의 배치되며, 모터(230)에서 누설되는 누설 전류를 검출한다.
검출되는 누설 전류(in)는, 인버터 제어부(430), 액티브 필터부(450)에 입력될 수 있다.
한편, 삼상 모터(230)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 모터(230)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(220)는, 입력 교류 전원에 의해 발생하는 고조파, 특히 커몬 모드 노이즈를 저감하는 방안을 제시한다.
한편, 커몬 모드 노이즈는, 특히, 인버터(420)의 스위칭 등에 큰 영향을 받아, 발생될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는, 모터(230)에서 누설되는 누설 전류(in)를 검출하고, 이를 이용하여, 커몬 모드 노이즈를 저감하는 방안을 제시한다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력변환장치(220)는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터(410)와, 컨버터(410)의 출력단에 배치되어 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터(C)와, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터(230)로 교류 전원을 출력하는 인버터(420)와, 모터(230)에 흐르는 누설 전류(in)를 검출하는 누설 전류 검출부(F)와, 컨버터(410)의 전단에 배치되며, 누설 전류 검출부(F)에서 검출된 누설 전류(in)에 기초하여, 입력 교류 전원에 대한 액티브 필터링을 수행하는 액티브 필터부(450)를 포함함으로써, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있게 된다.
특히, 검출되는 누설 전류(in)를 이용하여, 마이컴(760)을 통해, 스위칭부(725)의 동작을 위한 스위칭 제어 신호(Scp)를 출력함으로써, 간단하게, 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 마이컴(760)이, 보상 전류(icp)의 생성을 위한 파형을 미리 저장하고, 저장된 파형 및 검출된 누설 전류(in)에 기초하여, 보상 전류(icp)를 생성함으로써, 신속하게, 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 액티브 필터부(450) 내의 별도의 커몬 모드 노이즈 검출을 위한 검출부가 구비되지 않으므로, 노이즈 감지에 의한 지연 등이 배제되므로, 신속하고 정확하게, 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 4b는 도 3의 전력변환장치의 내부 회로도의 다른 예이다.
도면을 참조하면, 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력변환장치(220b)는, 도 4a와 유사하나, 액티브 필터부(450)의 위치가, 컨버터(410)의 출력단인, 컨버터(410)와 dc단 커패시터(C) 사이에 배치되는 것에 그 차이가 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력변환장치(220b)는, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터(410)와, 컨버터(410)의 출력단에 배치되어 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터(C)와, dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터(230)로 교류 전원을 출력하는 인버터(420)와, 모터(230)에 흐르는 누설 전류(in)를 검출하는 누설 전류 검출부(F)와, 컨버터(410)와 dc단 커패시터(C) 사이에 배치되며, 상 누설 전류 검출부(F)에서 검출된 누설 전류(in)에 기초하여, 입력 교류 전원에 대한 액티브 필터링을 수행하는 액티브 필터부(450)를 포함함으로써, 커몬 모드 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있게 된다.
특히, 검출되는 누설 전류(in)를 이용하여, 마이컴(760)을 통해, 스위칭부(725)의 동작을 위한 스위칭 제어 신호(Scp)를 출력함으로써, 간단하게, 커몬 모드 노이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 도 4a와 도 4b의 액티브 필터부(450)에 대한 상세한 설명은 도 7 이하를 참조하여 후술한다.
도 5는 도 4a 또는 도 4b의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 5를 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(310), 속도 연산부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 및 스위칭 제어신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다.
속도 연산부(320)는, 축변환부(310)에서 축변화된 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)에 기초하여, 연산된 위치(
Figure pat00001
)와 연산된 속도(
Figure pat00002
)를 출력할 수 있다.
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(
Figure pat00003
)와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도(
Figure pat00004
)와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(335)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
다음, 전압 지령 생성부(340)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(330) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(340)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(344)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(340)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(348)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, 전압 지령 생성부(340)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(350)에 입력된다.
축변환부(350)는, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치(
Figure pat00005
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.
먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치(
Figure pat00006
)가 사용될 수 있다.
그리고, 축변환부(350)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.
스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.
한편, 상술한 바와 같이, 모터 구동장치(100)는, 인버터(420) 제어를 통하여, 모터(230)를 구동하는 벡터(vector) 제어를 하기 위해서, 모터(motor)에 흐르는 츨력 전류(io), 특히, 상전류(Phase current)를 감지하는 것이 필수적이다.
인버터 제어부(430)는, 감지된 상전류를 이용하여, 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340)를 이용하여, 모터(230)를, 원하는 속도와 토크(torque)로 제어할 수 있게 된다.
도 6은 커몬 모드 노이즈의 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 4a의 액티브 필터부(450)에, 도면과 같은 입력 교류 전원(Vsa)가 입력될 수 있다.
도 4a 또는 도 4b의 전력변환장치(220,220b) 내의 인버터(430) 등의 스위칭 동작 등에 따라, 입력 교류 전원(Vsa)에, 고조파 성분이 포함될 수 있으며, 특히, 커몬 모드 노이즈(common noise noise)가 발생할 수 있다.
이러한 커몬 모드 노이즈(common noise noise)로 인하여, 내부 회로 소자의 내구성을 약화시키며, 전력 변환 효율이 저하될 수 있다.
이러한 커몬 모드 노이즈를 저감하기 위해, 커몬 모드 노이즈 검출을 위한 CT(current transformer)를 사용하는 경우, CT의 트랜스포머로 인하여, 노이즈 감지시의 지연이 발생하는 등, 검출부로 인한 추가적인 제어가 필요하게 된다.
이에, 본 발명에서는, 이러한 커먼 모드 노이즈를 효율적이고, 간단하게 저감하는 방안을 제시한다. 특히, 모터(230)에서 누설되는 누설 전류(in)를 이용하여, 커몬 모드 노이즈 검출부 없이, 커먼 모드 노이즈를 액티브하게 저감하는 방안을 제시한다. 이에 대해서는, 도 7 이하를 참조하여 기술한다.
도 7은 도 4a 또는 도 4b의 액티브 필터부의 내부 회로도의 일예를 도시한 도면이고, 도 8 내지 도 9는 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 필터부(450)는, 서로 이격되는 제1 커패시터부(710)와, 제2 커패시터부(720)와, 제1 커패시터부(710)의 일단에 접속되는 스위칭부(725)와, 누설 전류 검출부(F)에서 검출된 누설 전류(in)에 기초하여, 스위칭부(725)를 제어하는 마이컴(760)을 구비할 수 있다.
한편, 액티브 필터부(450)는, 커몬 모드 노이즈(Ndc)의 검출을 위한 검출부를 구비하지 않는 것에 그 특징이 있다.
제1 커패시터부(710)는, 입력 교류 전원이 공급되는 a 노드와 b 노드 중 어느 하나에 접속되는 제1 커패시터(Ca)를 구비할 수 있다. 도면에서는 a 노드에 제1 커패시터(Ca)가 접속되는 것을 예시한다.
한편, 제2 커패시터부(720)는, 액티브 필터부(450)의 출력단인, c 노드와 d 노드 중 어느 하나에 접속되는 제2 커패시터(Cb)를 구비할 수 있다. 도면에서는 d 노드에 제2 커패시터(Cb)가 접속되는 것을 예시한다.
제1 커패시터(Ca)의 타단은, 접지단(GND)에 접속될 수 있으며, 노이즈 감지부(740)는, 제1 커패시터부(710) 내의 제1 커패시터(Ca)의 타단에 흐르는 전류 감지를 통해, 커몬 모드 노이즈(Ndc)를 감지할 수 있다.
스위칭부(725)는, 일단이 제1 커패시터부(710)에 접속되고, 타단이 제2 커패시터부(720)에 접속될 수 있다.
구체적으로, 스위칭부(725)는, 제1 커패시터부(710)의 일단에 접속되는 제1 스위칭 소자(SFa)와, 제2 커패시터부(720)의 일단과 제1 스위칭 소자(SFa) 사이에 접속되는 제2 스위칭 소자(SFb)를 구비할 수 있다.
도면에서는, 제1 스위칭 소자(SFa)의 일단이, 제1 커패시터(Ca)에 접속되며, 타단이, 제2 스위칭 소자(SFb)에 접속되는 것을 예시한다.
한편, 도면에서는, 제2 스위칭 소자(SFb)의 일단이, 제1 스위칭 소자(SFa)에 접속되며, 타단이, 제2 커패시터(Cb)에 접속되는 것을 예시한다.
한편, 제1 스위칭 소자(SFa)와 제2 스위칭 소자(SFb) 사이에는, 제3 커패시터(Cc)가 접속될 수 있다.
마이컴(760)은, 누설 전류 검출부(F)에서 검출된 누설 전류(in)에 기초하여, 스위칭부(725)를 제어할 수 있다.
특히, 마이컴(760)은, 도 8과 같이, 누설 전류(in)에 기초하여, 커몬 모드 노이즈(Ndc)의 보상을 위한 보상 전류(icp)가 액티브 필터부(450)에 흐르도록, 제어할 수 있다.
이를 위해, 마이컴(760)은, 누설 전류 검출부(F)에서 검출된 누설 전류(in)에 기초하여, 보상 전류(icp) 생성을 위한 스위칭 제어 신호(Scp)를 스위칭부(725)로 출력할 수 있다.
한편, 커몬 모드 노이즈(Ndc)는 주로, 인버터(420)의 스위칭 타이밍에 대응하여 발생할 수 있으므로, 마이컴(760)은, 인버터(420)의 스위칭 타이밍에 대응하여, 스위칭부(725)가 온 또는 오프되도록 제어할 수 있다.
한편, 마이컴(760)은, 보상 전류(icp)의 생성을 위한 파형을 미리 저장하고, 저장된 파형 및 누설 전류(in)에 기초하여, 보상 전류(icp)가 생성되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 신속하게, 커몬 모드 노이즈(Ndc)를 저감할 수 있게 된다.
예를 들어, 도 9의 (a)와 같이, 인버터(42)의 스위칭 타이밍 시점들(ta,Tb,Tc,Td,Te,Tf)에, 누설 전류(ina)가 발생할 수 있다.
도 9의 (a)에서는, 일부 타이밍 시점들(ta,Tb,Tc)에서는, 누설 전류(in)의 극성이 정극성인 것을 예시하며, 다른 타이밍 시점들(Td,Te,Tf)에서는, 누설 전류(in)의 극성이 부극성인 것을 예시한다.
마이컴(760)은, 도 9의 (a)와 같은, 누설 전류(ina)를 입력받아, 이를 보상하기 위한 보상 전류(icpa)가 생성되도록 제어할 수 있다.
즉, 마이컴(760)은, 도 9의 (b)와 같이, 일부 타이밍 시점들(ta,Tb,Tc)에서는, 부극성을 가지며, 다른 타이밍 시점들(Td,Te,Tf)에서는, 정극성을 가지는, 보상 전류(icpa)가 생성되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 마이컴(760)은, 도 9의 (c), 및 (d)와 같이, 누설 전류(in)의 극성이 정극성인 경우, 제2 스위칭 소자(SFb)가 턴 온되도록 제어하고, 누설 전류(in)의 극성이 부극성인 경우, 제1 스위칭 소자(SFa)가 턴 온되도록 제어할 수 있다.
즉, 마이컴(760)은, 도 9의 (c)와 같이, 일부 타이밍 시점들(ta,Tb,Tc)에서 턴 오프되고, 다른 타이밍 시점들(Td,Te,Tf)에서 턴 온되도록 하는, 제1 스위칭 제어 신호(SSFa)를 제1 스위칭 소자(SFa)의 게이트 단자에 출력할 수 있다.
한편, 마이컴(760)은, 도 9의 (d)와 같이, 일부 타이밍 시점들(ta,Tb,Tc)에서 턴 온되고, 다른 타이밍 시점들(Td,Te,Tf)에서 턴 오프되도록 하는, 제1 스위칭 제어 신호(SSFb)를 제2 스위칭 소자(SFb)의 게이트 단자에 출력할 수 있다.
이에 따라, 도 9의 (b)와 같은, 보상 전류(icpa)가, 액티브 필터부(450)에 흐르게 되며, 결국, 커몬 모드 노이즈(Ndc)를 저감할 수 있게 r된다.
특히, 별도의 커몬 모드 노이즈 검출부 없이, 모터의 누설 전류를 이용하여, 제어함으로써, 간단하게 커몬 모드 노이즈(Ndc)를 저감할 수 있게 된다.
한편, 도 4a 또는 도 4b에서 도시한 누설 전류 검출부(F)는, 도 4a 또는 도 4b에서 도시되는 출력 전류 검출부(E)로 대체되는 것도 가능하다.
예를 들어, 출력 전류 검출부(E)는, 인버터(420)의 턴 온 타이밍에 대응하여, 모터(230)에 흐르는 상전류 및 누설 전류를 검출하고, 이를, 인버터 제어부(430) 및 마이컴(760)으로 출력할 수도 있다.
나아가, 마이컴(760)도 인버터 제어부(430) 내에 구비되는 것일 수도 있다. 즉, 인버터 제어부(430)가, 도 7의 마이컴(760)의 기능을 수행하는 것도 가능하다.
도 10은 도 4a 또는 도 4b의 액티브 필터부의 내부 회로도의 다른 예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 10의 액티브 필터부(450b)는, 도 7의 액티브 필터부(450)과 유사하나, 인덕터부(715)를 더 구비하는 것에 그 차이가 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 필터부(450b)는, 제1 커패시터부(710)와 제2 커패시터부(720) 사이의 인덕터부(715)를 더 포함할 수 있다.
한편, 인덕터부(715)는, 입력 교류 전원이 공급되는 a 노드와 b 노드 중 어느 하나에 접속되는 제1 인덕터(La)를 구비할 수 있다. 도면에서는 a 노드에 제1 인덕터(La)가 접속되는 것을 예시한다.
인덕터부(715)에 의해, CLC 액티브 필터가 구현되며, 보상 전류(icp)에 의해, 커몬 모드 노이즈(Ndc)를 저감할 수 있게 된다.
도 11은 도 4a 또는 도 4b의 액티브 필터부의 내부 회로도의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 11의 액티브 필터부(450c)는, 도 7의 액티브 필터부(450)과 유사하나, 다단의 스위칭부(725,725b)를 구비하는 것에 그 차이가 있다.
즉, 도 11의 액티브 필터부(450c)는, 서로 이격되는 제1 커패시터부(710)와, 제2 커패시터부(720)와, 제1 커패시터부(710)의 일단에 접속되는 제1 스위칭부(725)와, 제2 커패시터부(720)의 일단에 접속되는 제2 스위칭부(725b)와, 누설 전류 검출부(F)에서 검출된 누설 전류(in)에 기초하여, 제1 및 제2 스위칭부(725,725b)를 제어하는 마이컴(760)을 구비할 수 있다.
한편, 제2 스위칭부(725b)는, 서로 직렬 접속되는 제3 및 제4 스위칭 소자(SFc,SFd)를 구비할 수 있다.
제3 스위칭 소자(SFc)는, a 노드 또는 제1 커패시터부(710)에 접속될 수 있으며, 제4 스위칭 소자(SFd)는, 커패시터(Cd)를 구비하는 제2 커패시터부(720b)에 접속될 수 있다.
마이컴(760)은, 커몬 모드 노이즈(Ndc)를 저감을 위해, 스위칭부(725)의 구동을 위한 스위칭 제어 신호(Scpa)와, 제2 스위칭부(725b)의 구동을 위한 스위칭 제어 신호(Scpb)의 구동을 위한 스위칭 제어 신호(Scpb)를 출력할 수 있다.
이에 따라, 폭 넓은 주파수 대역의 커몬 모드 노이즈(Ndc)를 저감할 수 있게 된다.
한편, 도 3 내지 도 11에서 기술한 전력변환장치(220)는, 도 1의 공기조화기(100) 외에 다양한 홈 어플라이언스에 적용이 가능하다. 예를 들어, 세탁물 처리기기(세탁기, 건조기 등), 냉장고, 정수기, 로봇 청소기 등 다양한 분야에서 적용가능하다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 12의 공기조화기(100b)는, 도 1의 시스템형 공기조화기와 달리, 하나의 실외기(31b)를 구비하는 것에 그 차이가 있다.
본 발명에 따른 공기조화기(100b)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 실내기(31b), 실내기(31b)에 연결되는 실외기(21b)를 포함할 수 있다.
공기조화기의 실내기(31b)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(31b)를 예시한다.
한편, 공기조화기(100b)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.
실외기(21b)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
실외기(21b)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31b)로 냉매를 공급한다. 실외기(21b)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(31b)의 요구(demand)에 의해 구동될 수 있다. 이때, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변되는 것도 가능하다.
이때, 실외기(21b)는, 연결된 실내기(310b)로 압축된 냉매를 공급한다.
실내기(31b)는, 실외기(21b)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(31b)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.
이때, 실외기(21b) 및 실내기(31b)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하며, 실외기 및 실내기는 원격제어기(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되어 원격제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다.
리모컨(미도시)은 실내기(31b)에 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다.
도 13은 도 12의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(100b)는, 크게 실내기(31b)와 실외기(21b)로 구분된다.
실외기(21b)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102b)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102bb)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104b)와, 실외 열교환기(104b)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105ab)과 실외팬(105ab)을 회전시키는 전동기(105bb)로 이루어진 실외 송풍기(105b)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106b)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110b)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103b) 등을 포함한다.
실내기(31b)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(109b)와, 실내측 열교환기(109b)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109ab)과 실내팬(109ab)을 회전시키는 전동기(109bb)로 이루어진 실내 송풍기(109b) 등을 포함한다.
실내측 열교환기(109b)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102b)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 공기조화기(100b)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
도 12의 실외기(21b) 내의 압축기(102b)는, 압축기 모터(250b)를 구동하는, 도 3과 같은, 전력변환장치(220)에 의해 구동될 수 있다.
또는, 실내팬(109ab) 또는 실외팬(105ab)은, 각각 실내팬 모터(109bb), 실외 팬 모터(150bb)를 구동하는, 도 3과 같은, 전력변환장치(220)에 의해 구동될 수 있다.
한편, 본 발명의 전력변환장치 또는 공기조화기의 동작방법은, 전력변환장치 또는 공기조화기에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (15)

  1. 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터;
    상기 컨버터의 출력단에 배치되어 상기 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터;
    상기 dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터;
    상기 모터에 흐르는 누설 전류를 검출하는 누설 전류 검출부;
    상기 컨버터의 전단에 배치되며, 상기 누설 전류 검출부에서 검출된 상기 누설 전류에 기초하여, 상기 입력 교류 전원에 대한 액티브 필터링을 수행하는 액티브 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 필터부는,
    서로 이격되는 제1 커패시터부와, 제2 커패시터부;
    상기 제1 커패시터부의 일단에 접속되는 스위칭부;
    상기 누설 전류 검출부에서 검출된 상기 누설 전류에 기초하여, 상기 스위칭부를 제어하는 마이컴;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 누설 전류에 기초하여, 커몬 모드 노이즈의 보상을 위한 보상 전류가 상기 액티브 필터부에 흐르도록, 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 보상 전류 생성을 위한 스위칭 제어 신호를 상기 스위칭부로 출력하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 인버터의 스위칭 타이밍에 대응하여, 상기 스위칭부가 온 또는 오프되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 제1 커패시터부의 일단에 접속되는 제1 스위칭 소자;
    상기 제2 커패시터부의 일단과 상기 제1 스위칭 소자 사이에 접속되는 제2 스위칭 소자;를 구비하며,
    상기 마이컴은,
    상기 누설 전류의 극성이 정극성인 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어하고, 상기 누설 전류의 극성이 부극성인 경우, 상기 제1 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 보상 전류의 생성을 위한 파형을 미리 저장하고, 저장된 파형 및 상기 누설 전류에 기초하여, 상기 보상 전류가 생성되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 필터부는,
    서로 이격되는 제1 커패시터부와, 제2 커패시터부;
    상기 제1 커패시터부의 일단에 접속되는 제1 스위칭부;
    상기 제2 커패시터부의 일단에 접속되는 제2 스위칭부;
    상기 누설 전류 검출부에서 검출된 상기 누설 전류에 기초하여, 상기 제1 및 제2 스위칭부를 제어하는 마이컴;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 필터부는,
    상기 제1 커패시터부와 제2 커패시터부 사이의 인덕터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 필터부는,
    커몬 모드 노이즈의 검출을 위한 검출부를 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  12. 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터;
    상기 컨버터의 출력단에 배치되어 상기 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터;
    상기 dc단 커패시터에 저장된 직류 전원을 변환하여 모터로 교류 전원을 출력하는 인버터;
    상기 모터에 흐르는 누설 전류를 검출하는 누설 전류 검출부;
    상기 컨버터와 상기 dc단 커패시터 사이에 배치되며, 상기 누설 전류 검출부에서 검출된 상기 누설 전류에 기초하여, 상기 입력 교류 전원에 대한 액티브 필터링을 수행하는 액티브 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액티브 필터부는,
    서로 이격되는 제1 커패시터부와, 제2 커패시터부;
    상기 제1 커패시터부의 일단에 접속되는 스위칭부;
    상기 누설 전류 검출부에서 검출된 상기 누설 전류에 기초하여, 상기 스위칭부를 제어하는 마이컴;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 제1 커패시터부의 일단에 접속되는 제1 스위칭 소자;
    상기 제2 커패시터부의 일단과 상기 제1 스위칭 소자 사이에 접속되는 제2 스위칭 소자;를 구비하며,
    상기 마이컴은,
    상기 누설 전류의 극성이 정극성인 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어하고, 상기 누설 전류의 극성이 부극성인 경우, 상기 제1 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 전력변환장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
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