KR20190116764A - 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 외부로부터 교류 전원을 수신하는 AC 접속부와 직류 전원을 수신하는 DC 접속부를 포함하는 입력부, 입력부에서 교류 전원이 수신되면 온(on)되고, 입력부에서 직류 전원이 입력되면 오프(off)되는 부스트 컨버터부, 및, 부스트 컨버터부의 출력단인 dc단에 연결되는 커패시터를 포함함으로써, AC 배전 환경과 DC 배전 환경 겸용으로 사용할 수 있다.

Description

전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스{Power converting apparatus and home appliance including the same}
본 발명은 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류/직류 전원 겸용 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.
전력 변환 장치는, 입력 전원을 변환하여 변환된 전력을 공급하는 장치이다. 이러한 전력 변환 장치는, 홈 어플라이언스(home appliance) 내에 배치되어, 입력 전원을 홈 어플라이언스를 구동하기 위한 전원으로 변환한다.
예를 들어, 교류 전원을 이용하는 전력 변환 장치는 수신되는 교류 전원을 홈 어플라이언스 구동을 위한 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 이용하는 전력 변환 장치는 수신되는 직류 전원을 홈 어플라이언스 구동을 위하여 다양한 전압 레벨의 구동 전원으로 변환할 수 있다.
도 1은 교류 기반의 전력 공급 시스템 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 교류 기반의 전력 공급 시스템(1)은, 외부로부터의 교류 전원을 수신하고, 교류 전원에 기반하여 동작하는 홈 어플라이언스(30)와, 외부로부터의 수신되는 교류 전원에 기반하여 생성되거나 신재생 에너지에 기반하여 생성된 직류 전원을 저장하는 에너지 저장장치(20)를 포함할 수 있다.
전력 공급 시스템(1)은, 태양 전지를 구비하고, 태양 전지에 기초하여 직류 전원을 생성하여 출력하는 태양광 모듈(40) 등 신재생 에너지 기반의 발전 장치를 포함할 수 있다.
에너지 저장장치(20)는, 적어도 하나의 배터리(21)를 구비할 수 있으며, 충방전 차저(Charger, 22)를 통하여 배터리(21)에 전력을 저장할 수 있다.
또한, 에너지 저장장치(20)는, 배터리(21)를 충전하기 위한 전압 레벨로 변환되도록 DC/DC 컨버터(23)를 구비할 수 있다.
한편, 에너지 저장장치(20)는, 태양광 모듈(40)에서 생성되거나 배터리(21)에 저장된 전력을 외부로 공급할 수도 있다. 이를 위해, 에너지 저장장치(20)는, DC/AC 인버터(24)를 구비할 수 있다.
한편, 배터리(21)는 외부로부터의 수신되는 교류 전원에 기반하여 저장될 수 있다. 이 경우에, 에너지 저장장치(20)는, DC/AC 인버터(24) 대신 양방향 컨버터(미도시)를 구비할 수 있다.
상용 발전소(11)로부터 가정용 에너지 저장 장치(20), 홈 어플라이언스(30) 등으로 교류 전원이 공급될 수 있다.
홈 어플라이언스(30)는, 직류 전원을 사용하도록 제작된 인버터 등 DC용 부품(32) 사용을 위해 AC/DC 컨버터(31)가 필요하다.
예를 들어, 홈 어플라이언스(30)에서 수신된 교류 전원은 AC/DC 컨버터(31)에서 직류 전원으로 변환되고, 인버터(32)를 통해, 모터(33) 등을 구동하게 된다.
경우에 따라서, 교류 전원을 사용하도록 제작된 히터, 밸브, 도어 스위치 등 AC 용 부품(34)은 AC 전원을 이용하여 동작할 수 있다.
최근에는 교류/직류 변환에 따른 효율성 저하, 전원 변환을 위한 부품 및 제조 비용 증가, 교류 전원에 의한 고주파 노이즈 등의 문제점과 태양광 발전 등 직류 기반의 분산 발전 증가에 따라 직류 기반의 전력 공급에 대한 연구가 증가하고 있다.
도 2는 직류 기반의 전력 공급 시스템 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 직류 기반의 전력 공급 시스템(2)은, 외부로부터의 직류 전원을 수신하고, 직류 전원에 기반하여 동작하는 홈 어플라이언스(60)와, 외부로부터의 수신되는 직류 전원에 기반하여 생성되거나 신재생 에너지에 기반하여 생성된 직류 전원을 저장하는 에너지 저장장치(50)를 포함할 수 있다.
에너지 저장장치(50)는 적어도 하나의 배터리(51)를 구비할 수 있으며, 충방전 차저(52)를 통하여 배터리(51)에 전력을 저장할 수 있다.
또한, 에너지 저장장치(50)는, 배터리(51)를 충전하기 위한 전압 레벨로 변환되도록 DC/DC 컨버터(53)를 구비할 수 있다.
한편, 에너지 저장장치(50)는, DC/AC 인버터(24) 또는 양방향 컨버터 없이도 태양광 모듈(40)에서 생성되거나 배터리(51)에 저장된 전력을 외부로 공급할 수 있다.
상용 발전소(12)로부터 직류 전원이 공급되는 경우, 홈 어플라이언스(60)는, 교류 전원 수신이 아닌, 직류 전원을 수신하여, 바로, 내부의 구성 유닛들을 구동할 수 있다. 이에 따라, 교류 전원에 의한, 고주파 노이즈 등이 발생하지 않게 되며, 나아가, 컨버터(31) 등이 구비되지 않아도 되므로, 제조 비용이 저감되게 된다. 또한, DC 부품(61, 62)만으로 구성 가능하다.
한편, 태양광 발전을 포함한 신재생 에너지 보급이 활성화되고, 에너지 절감, 에너지 효율 향상을 위한 노력에 증가함에 따라서, DC 배전에 연계한 DC 가전에 대한 요구가 증가하고 있다.
예를 들어, 선행기술 1(한국 공개특허공보 제10-2011-0097254호(공개일자 2011.08.31)는, 직류 공급원을 이용하는 전력 공급 네트워크 및 이에 기반한 전기 제품을 개시하고 있다.
선행기술 1은, 건물 인입단에 대용량 AC/DC 컨버터(Converter)를 설치하고, 가전제품에 DC 전원을 입력(Input) 함으로써, 인버터 등으로 인한 손실을 줄여 에너지 소모 절감을 도모하고 있다.
하지만, 선행기술 1은, DC 전용의 가전제품에 관한 것으로, 기존 AC 배전 환경에서 사용되기 어렵다.
DC 전용의 가전제품이 AC 배전 환경에서 사용되지 못하는 것은, 전환 비용을 더 증가시키고, 각국 정부가 많은 장점이 있는 DC 배전으로의 전환을 빠르게 진행하는 것을 망설이게 한다.
또한, 개별 사용자들도 AC 배전 환경에서 사용되지 못하는 DC 전용의 가전제품의 구매를 망설이게 된다.
또한, 직류 기반 전력 공급 환경이 아닌 경우에, 가전제품 외부에 별도의 컨버터를 구비해야 하는 문제점이 있었다. 별도의 컨버터를 구비하는 것은 제조비, 서비스 비용을 증가시킨다.
또한, 비숙련 사용자가 전기제품을 설치, 이용하는데에 어려움을 줄 수 있고, 안전사고 발생의 위험성이 있다.
따라서, AC/DC 겸용 홈 어플라이언스가 요구되고 있다. AC/DC 겸용 홈 어플라이언스는, AC 배전 환경과 DC 배전 환경에서 자유롭게 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, AC/DC 겸용 홈 어플라이언스는 DC 배전으로 전환되는 과도기에 고객이 AC 가전을 좀 더 쓸지, DC 가전으로 교체할지에 대한 고민없이 구입 가능하므로, DC 배전 전환을 앞당기는 효과가 있다.
또한, 저비용으로 구현하면서도, DC 전원 이용시 발생할 수 있는 아크를 방지함으로써 안정성을 향상할 수 있는 AC/DC 겸용 홈 어플라이언스가 요구된다.
또한, 비숙련 사용자도 설치 및 사용에 어려움이 없는 AC/DC 겸용 홈 어플라이언스가 요구된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 외부로부터 교류 전원을 수신하는 AC 접속부와 직류 전원을 수신하는 DC 접속부를 포함하는 입력부, 입력부에서 교류 전원이 수신되면 온(on)되고, 입력부에서 직류 전원이 입력되면 오프(off)되는 부스트 컨버터부, 및, 부스트 컨버터부의 출력단인 dc단에 연결되는 커패시터를 포함함으로써, AC 배전 환경과 DC 배전 환경 겸용으로 사용할 수 있다.
한편, 상기 부스트 컨버터부는, 온되면 입력 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와 상기 부스트 컨버터를 제어하는 컨버터 제어부를 포함할 수 있고, 복수의 다이오드로 구성되어, 상기 AC 접속부를 통하여 수신되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 상기 dc단에 출력하는 브리지 다이오드를 더 포함하할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, AC/DC 겸용 홈 어플라이언스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 전원이 입력되는 전원 회로를 공용화함으로써, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 홈 어플라이언스에 어느 하나의 전원 플러그를 연결하여 콘센트에 꽂는 간단한 동작만으로 사용할 수 있기 때문에, 사용 편의성을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, DC 전원 극성 연결에 따른 안전사고를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, DC 배전이 보급되지 않는 지역에서는 AC 가전으로 사용 가능하며, 이후에 DC 배전이 보급되더라도 제품을 교체할 필요없이 DC 가전으로 사용 가능하다.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 교류 기반의 전력 공급 시스템 구성도의 일 예이다.
도 2는 직류 기반의 전력 공급 시스템 구성도의 일 예이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 간략한 내부 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 간략한 내부 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스터 컨버터부에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 효율 측정 결과를 도시한 도면이다.
도 7은 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 8은 도 7의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 9는 도 3의 인버터부에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
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.
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.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 간략한 내부 블록도이다.
한편, 본 명세서에서 기술되는 전력 변환 장치(220)는, 홈 어플라이언스 내에 구비되는 전력 변환 장치일 수 있다. 홈 어플라이언스는, 냉장고, 세탁기, 건조기, 에어컨, 제습기, 조리기기, 청소기, 조명장치, 전기 차량, 드론, TV, 모니터, 이동 단말기, 웨어러블 기기, 서버 등을 포함하는 개념일 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 장치(220)는, 입력되는 전원을 처리하여 출력하는 전원부(300)를 포함할 수 있다.
기존에는 교류 전원을 사용하는 AC 가전과 직류 전원을 사용하는 DC 가전의 전원부 회로 구성을 전용으로 다르게 설계하였다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원부(300)는, 교류 전원과 직류 전원 겸용으로 설계되는 공용부로, 교류 전원과 직류 전원을 수신할 수 있고, 직류 전원을 출력할 수 있다.
특히, AC/DC 겸용 공기조화기의 경우, dc단 전압을 입력에 관계없이 DC 380V가 되게 해야 압축기, 모터 부품, 구동회로 및 동작 알고리즘을 공용화할 수 있다.
부스트 컨버터부(330)의 온/오프(ON/OFF)를 통해 AC/DC 겸용 공기조화기 의 dc단 전압을 항상 DC 380V로 유지하여, 압축기, 모터 부품, 구동회로 및 동작 알고리즘을 공용화할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원부(300)는, 외부로부터 전원을 수신하는 입력부(310), 상기 입력부(310)에서 교류 전원이 수신되면 온(on)되고, 상기 입력부(310)에서 직류 전원이 수신되면 오프(off)되는 부스트 컨버터부(330), 및, 상기 부스트 컨버터부(330)의 출력단인 dc단에 연결되는 커패시터(C)를 포함할 수 있다.
상기 부스트 컨버터부(330)는 상기 입력부(310)에서 교류 전원이 수신되면 온(on)되고, 상기 입력부(310)에서 직류 전원이 수신되면 오프(off)될 수 있다.
부스트 컨버터부(330)를 온(on)하면, 부스트 컨버터부(330)는 DC 310V 전압을 DC 380V로 부스팅(Boosting)할 수 있다.
또한, 부스트 컨버터부(330)를 오프(Off)하는 경우, 부스트 컨버터부(330)는 전압을 부스팅하지 않고 출력할 수 있다.
이에 따라, 상기 부스트 컨버터부(330)의 출력단인 dc단 전압을 DC 380V로 일정하게 유지할 수 있어, 압축기, 모터 부품, 구동회로 및 동작 알고리즘을 공용화가 가능하다.
한편, 상기 입력부(310)는, 상기 교류 전원의 입력을 감지하는 AC 입력 감지부(도 4의 S2 참조)와 상기 직류 전원의 입력을 감지하는 DC 입력 감지부(도 4의 S3 참조)를 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 AC 입력 감지부(S2)와 DC 입력 감지부(S3)의 센싱 데이터는 부스트 컨버터부(330) 또는 별도의 제어부, 마이컴으로 입력될 수 있고, 부스트 컨버터부(330)는 온/오프될 수 있다.
부스트 컨버터부(330)는 상기 AC 입력 감지부(S2)에서 교류 전원 입력이 감지되면 온(on)되고, 상기 DC 입력 감지부(S3)에서 직류 전원 입력이 김지되면 오프(off)될 수 있다.
이에 따라, AC 220V 입력시 교류 전원을 정류하여 생성된 DC 310V 전원을 DC 380V로 부스팅하고, DC 380V 입력시 부스트 컨버터부(330)를 오프(off)하여 출력을 항상 DC 380V가 되도록 구성함으로써 AC/DC 겸용 홈 어플라이언스로 공용화할 수 있다.
컴프레셔, 팬 등은 고전압일 때 효율이 좋아지나, 부스트 컨버터부(330)를 동작시키면 소비전력이 증가하여 에너지 효율이 저하될 수 있다,
따라서, DC 380V 입력에서는 부스트 컨버터부(330)를 동작시키지 않고, dc단 전압이 낮아지는 AC 220V 입력시 부스트 컨버터부(330)를 온(on)시켜, 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
부스트 컨버터부(330)는, 직류 전원이 수신되면 그대로 출력하고, 교류 전원이 입력되면 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원을 승압하여 출력할 수 있다.
이에 따라, AC/DC 겸용의 전원입력이 가능한 시스템을 구성할 수 있고, 일정한 직류 전원을 이용함으로써, 내부 부품의 공용화 측면에서도 장점이 있다.
부스트 컨버터부(330)의 상세한 구성예와 동작은 도 5를 참조하여 후술한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치를 구비하는 홈 어플라이언스는, DC 배전에 있는 사용자도 사용할 수 있고, AC 배전에 있는 사용자도 사용할 수 있다.
또한, DC 배전이 보급되지 않는 지역에서는 AC 가전으로 사용 가능하며, 이후에 DC 배전이 보급되더라도 홈 어플라이언스 제품을 교체할 필요없이 DC 가전으로 사용 가능하다.
또한, 사용자는 DC 배전이 일부 보급되는 시기에도 안정적으로 DC 가전으로 사용할 수 있을 것이다.
입력부(310)에는 전원이 입력된다. 예를 들어, 입력부(310)에는 외부로부터 교류 전원, 직류 전원 중 적어도 하나가 입력될 수 있다. 여기서, 외부는, 전원 공급이 가능한 발전소, 태양광 모듈, 에너지 저장장치 등을 포함하는 개념일 수 있다.
입력부(310)는, 외부로부터 교류 전원을 수신하는 AC 접속부(도 4 등의 311 참조)와 직류 전원을 수신하는 DC 접속부(도 4 등의 312 참조)를 포함할 수 있다.
도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
편, 전력 변환 장치(220)는, 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 전원에 기초하여, 모터(230)를 구동하는 인버터부(240)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 인버터부(240)는 스위칭소자(IGBT)와 다이오드(FRD)가 결선되어 직류 전원을 3상 교류로 변환하고 모터(230)에 공급하는 IPM(Intelligent Power Module)일 수 있다. 또한, 인버터부(240)는 모터(230)를 구동하는 인버터와 인버터를 제어하는 인버터 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 전력 변환 장치(220)는, dc단에 연결되어, 하나 이상의 부하(260)로 직류 전원을 공급하는 전압 변환부(250)를 더 포함할 수 있다. 전압 변환부(250)는, 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 직류 전원을 소정 레벨로 변환하여 출력할 수 있다.
전압 변환부(250)는, 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 상기 직류 전원을 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 전압 변환부(250)는, 스위칭 모드 파워 서플라이(Switched Mode Power Supply; SMPS)를 포함할 수 있다.
경우에 따라서, 전압 변환부(250)는, 강압된 전압을 출력할 수 있다. 전압 변환부(250)는 홈 어플라이언스 내의 각 유닛의 구동에 포함되는 다양한 전압 레벨을 출력할 수 있다.
예를 들어, DC 380V로 인입된 DC 전원은 에너지 저장 장치(ESS), 태양광 발전, 전기 차량(EV), 인버터 가전 등에 사용되고, 영상/전산기기, 가전 내 내부 유닛 등의 24V 이하의 부하들은 전압 변환부(250)로 강압하여 대응할 수 있다.
인버터부(240)와 전압 변환부(250)는, dc단에 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(220)를 구비하는 홈 어플라이언스는, DC 배전이 보급되지 않는 지역에서는 AC 가전으로 사용 가능하며, 이후에 DC 배전이 보급되더라도 제품을 교체할 필요없이 DC 가전으로 사용 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(220)를 구비하는 홈 어플라이언스는, AC/DC 겸용의 전원입력이 가능한 전원부(300)를 구성함으로써, DC 배전이 일부 보급되는 시기에, DC 가전으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라. DC 배전의 계통고장시 즉시, AC 전원으로 전환 가능하므로, 과도기적 환경이나, AC와 DC가 혼용되는 환경에서 더욱 유용하다.
또한, DC로 전력을 생산하는 태양광 발전 등 분산 발전 전원을 이용하는 경우에도, 분산 발전 전원을 이용하다가, 필요시 교류 상용 전원을 이용할 수 있어, 안전성 및 효율성을 향상할 수 있다.
한편, 전원부(300)는 홈 어플라이언스의 제어부(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다.
홈 어플라이언스의 제어부는, 홈 어플라이언스 전반의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 홈 어플라이언스의 제어부는 전력 변환 장치(220)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 목표치에 기초하여, 해당하는 속도 지령치 신호를 전력 변환 장치(220)로 출력할 수 있다. 그리고 전력 변환 장치(220)는 모터(230)를 구동하고, 속도 지령치 신호에 기초하여, 모터(230)는, 목표 회전 속도로 동작 될 수 있다.
또한, 홈 어플라이언스의 제어부는 전원부(300)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 전원부(300) 내에서 센싱되는 다양한 데이터를 수신할 수 있고, 수신되는 데이터에 기초하여, 스위칭 소자, 릴레이 등의 동작을 제어할 수 있다.
실시예에 따라서는, 상기 전력 변환 장치(220)는 소정 마이컴(Micom, 미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 마이컴은 전력 변환 장치의 스위칭 소자, 릴레이, 센서 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 마이컴은 전원부(300) 등에 구비되는 스위칭 소자들의 온/오프를 제어할 수 있다.
마이컴은 홈 어플라이언스에 구비되는 하나 이상의 유닛을 제어하는 제어 신호를 생성하여 각 유닛에 상기 제어 신호를 전송할 수 있다. 또는, 하나 이상의 마이컴이 상기 전력 변환 장치(220)에 구비될 수도 있다.
한편, 전력 변환 장치(220)가 교류 전원에서 입력되는 전원을 변환하거나 직류 전원을 공급하여 모터(230)에 공급하는 모터 구동 장치로 사용되는 경우를 예시하였다. 이 경우에, 전력 변환 장치(220)는 모터 구동 장치, 모터 구동부 등으로 명명될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 간략한 내부 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(220)는, 직류 전원과 교류 전원을 모두 사용할 수 있는 공용화된 전원부(300)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 전원부(300)는, 외부로부터 교류 전원을 수신하는 AC 접속부(311)와 직류 전원을 수신하는 DC 접속부(312)를 포함하는 입력부(310), 상기 입력부(310)에서 교류 전원이 수신되면 온(on)되고, 상기 입력부(310)에서 직류 전원이 수신되면 오프(off)되는 부스트 컨버터부(330), 및 상기 브리지 다이오드부(330)의 출력단인 dc단에 연결되는 커패시터(C)를 포함할 수 있다.
상기 AC 접속부(311)는, AC 플러그(301)와 연결되어, 교류 전원을 수신할 수 있다. 상기 DC 접속부(312)는, DC 플러그(302)와 연결되어, 직류 전원을 수신할 수 있다.
사용자는 AC 플러그(301) 및/또는 DC 플러그(302)를 콘센트에 꽂는 간단한 동작으로 홈 어플라이언스를 어떤 전력 공급 시스템 환경에서도 간편하게 설치하고 구동할 수 있다.
한편, DC 플러그(302)는 아크 방전을 방지할 수 있는 소호 장치를 구비하는 것이 바람직하다. 이에 따라, DC 플러그(302)는 DC 전원 사용 환경에서, DC 플러그(302) 최초 연결 시 발생할 수 있는 아크 방전을 방지할 수 있다. 또한, DC 플러그(302)는 DC 전원 사용 환경에서 홈 어플라이언스 동작 중 사용자 실수로 플러그 오픈(Open)시 발생할 수 있는 아크 방전을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원부(300)는, 상기 입력부(310)와 상기 부스트 컨버터부(330) 사이에 배치되는 노이즈 필터(320)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 노이즈 필터(320)는 상기 입력부(310)에 접속되어 상기 AC 접속부(311)를 통해 공급되는 AC 전원의 노이즈 성분을 제거하는 EMI 필터(Electromagnetic Interference Filter)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입력부(310)는, AC 접속부(311)를 통하여 수신되는 교류 전원을 단속하는 릴레이(315)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 입력부(310)는, 교류 전원의 입력을 감지하는 AC 입력 감지부(S2)와 직류 전원의 입력을 감지하는 DC 입력 감지부(S1)를 더 포함할 수 있고, 상기 DC 입력 감지부(S1)에서 상기 직류 전원의 입력을 감지하면, 릴레이(315)는, AC 접속부(311)와 상기 브리지 다이오드부(330) 사이를 차단할 수 있다.
릴레이(315)는, 교류 전원과 직류 전원이 모두 수신되면, 교류 전원을 차단하도록 동작할 수 있다. 이에 따라, 고효율의 직류 전원을 우선적으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 릴레이(315)는, 직류 전원에 이상이 있으면, 교류 전원으로 전환하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, DC 배전의 계통 고장시 즉시, AC 전원으로 전환 가능하므로, DC 분산 전원 이상시 AC 전원으로 전환함으로써 안정적으로 동작할 수 있다.
실시예에 따라서는, 상기 릴레이(315)는, 교류 전원에 이상이 있으면, 직류 전원으로 전환하도록 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, DC 플러그(302)와 AC 플러그(301)의 선택적 입력이 가능하다.
또한, AC 접속부(311)를 통하여 수신되는 교류 전원을 단속하는 릴레이(315)를 통하여, AC 전원과 DC 전원의 중복 입력을 방지할 수 있다.
오사용 또는 백업용으로 DC 플러그(302)와 AC 플러그(301) 모두 연결되는 경우에 대한 안전장치로 상기 릴레이(315)가 구비될 수 있다.
AC 접속부(311)의 출력단에서 교류 전원의 입력을 감지하는 AC 입력 감지부(S2)와 DC 접속부(312)의 출력단에서 직류 전원의 입력을 감지하는 DC 입력 감지부(S1)를 통하여 입력 전원을 감지할 수 있다.
만약, 교류 전원과 직류 전원이 중복으로 입력되었을 경우 릴레이(315)를 오픈(A-B Open)하여 효율이 높은 직류 전원만 입력 가능하도록 동작할 수 있다.
또한, 교류 전원과 직류 전원이 중복 입력되지 않는 노멀(Normal) 상태에는 릴레이(315)는 온(ON) 상태(A-B Short)를 유지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(220)는, dc단의 전압을 검출하는 dc단 전압 검출부(S1)를 더 포함할 수 있다.
dc단 전압 검출부(S1)는 dc단 커패시터(C)의 양단인 dc단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc단 전압 검출부(S1)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부 및/또는 컨버터 제어부 등에 입력될 수 있다.
한편, dc 단에는 컴프레셔(231)를 구동하기 위한 인버터(241), 팬 모터(232)를 구동하기 위한 인버터(242) 등이 병렬로 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스터 컨버터부(330)에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 부스트 컨버터부(330)는, 온되면 입력 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터(410)와 상기 부스트 컨버터(410)를 제어하는 컨버터 제어부(415)를 포함할 수 있다.
상기 부스트 컨버터부(330)는, 복수의 다이오드로 구성되어, AC 접속부(311)를 통하여 수신되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 상기 dc단에 출력하는 브리지 다이오드(405)를 더 포함할 수 있다. 경우에 따라서, 부스트 컨버터는, 브리지 다이오드(405)와 부스트 컨버터(410)를 포함하는 개념일 수 있다.
상기 부스트 컨버터부(330)는 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환한다.
브리지 다이오드(405)는, 교류 전원을 입력받으면, 정류하여, 정류된 전원을 출력할 수 있다.
이를 위해, 브리지 다이오드(405)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자 및 하암 다이오드 소자가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상,하암 다이오드 소자가 서로 병렬로 연결되는 것을 예시한다. 즉, 복수의 다이오드가 브리지 형태로 서로 접속될 수 있다.
부스트 컨버터(410)는, 브리지 다이오드(405)와 인버터부(224) 사이에, 서로 직렬 접속되는 인덕터(L1)와 다이오드(D1), 인덕터(L1)와 다이오드(D1) 사이에 접속되는 스위칭 소자(SW1)를 구비할 수 있다.
상기 스위칭 소자(SW1)가 온되면, 인덕터(L1)에 에너지가 저장되다가, 스위칭 소자(SW1)가 오프되면, 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 다이오드(D1)를 거쳐, 출력될 수 있다. 이에 따라, 부스트 컨버터(120)로부터, 일정 전압이 승압된, 즉 오프셋된, 전압이 출력될 수 있다.
컨버터 제어부(415)는, 부스트 컨버터(410) 내의 스위칭 소자(SW1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(SW1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.
이를 위해, 컨버터 제어부(415)는, 상기 AC 입력 감지부(S2)와 DC 입력 감지부(S3)의 센싱 데이터를 수신할 수 있다.
상기 AC 입력 감지부(S2)와 DC 입력 감지부(S3)는, 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 스위칭 제어 신호의 생성을 위해, 컨버터 제어부(415)에 인가될 수 있다.
부스트 컨버터부(330)는 상기 AC 입력 감지부(S2)에서 교류 전원 입력이 감지되면 온(on)되고, 상기 DC 입력 감지부(S3)에서 직류 전원 입력이 김지되면 오프(off)될 수 있다.
즉, 컨버터 제어부(415)는, 상기 AC 입력 감지부(S2)에서 교류 전원 입력이 감지되면, 스위칭 소자(SW1)를 턴 온시키고, 상기 DC 입력 감지부(S3)에서 직류 전원 입력이 김지되면, 스위칭 소자(SW1)를 턴 오프시킬 수 있다.
이에 따라, AC 220V 입력시 교류 전원을 정류하여 생성된 DC 310V 전원을 DC 380V로 부스팅하고, DC 380V 입력시 부스트 컨버터부(330)를 오프(off)하여 출력을 항상 DC 380V가 되도록 구성할 수 있고, AC/DC 겸용 홈 어플라이언스로 공용화할 수 있다.
dc 전압 검출부(S1)는 dc 단 커패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 dc 단 커패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로 컨버터 제어부(415)에 인가되어, 컨버터 스위칭 제어신호가 생성에 사용될 수도 있다.
도면과 달리, 검출되는 dc 전압은, 인버터 제어부(미도시)에 인가될 수 있으며, dc 단 커패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호가 생성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 효율 측정 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 부스트 컨버터부(330)의 입력 전력 대비 인버터의 출력 전력, 즉, 컴프레셔 입력 전력, 팬 모터 입력 전력의 합으로 부스트 컨버터부(330)의 효율을 측정한 결과를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 부스트 컨버터부(330)를 동작시키면 소비전력이 증가하여, 부스트 컨버터부(330)의 입출력 효율을 떨어질 수 있다.
하지만, 컴프레셔, 팬 등은 고전압일 때 효율이 좋아지므로, 전체 효율을 증가할 수 있다.
따라서, DC 380V 입력에서는 부스트 컨버터부(330)를 동작시키지 않고, dc단 전압이 낮아지는 AC 220V 입력시 부스트 컨버터부(330)를 온(on)시키는 것이 바람직하다.
도 7은 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
본 발명에 따른 공기조화기(100b)는, 도 7에 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 8은 도 7의 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 13의 실외기(21b) 내의 압축기(102b)는, 압축기 모터(230b)를 구동하는, 도 3 등과 같은, 전력 변환 장치(모터 구동장치)에 의해 구동될 수 있다.
또는, 실내팬(109ab) 또는 실외팬(105ab)은, 각각 실내팬 모터(109bb), 실외 팬 모터(150bb)를 구동하는, 도 3 등과 같은, 전력 변환 장치(모터 구동장치)에 의해 구동될 수 있다.
도 9는 도 3의 인버터부에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 9를 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(510), 속도 연산부(520), 전류 지령 생성부(530), 전압 지령 생성부(540), 축변환부(550), 및 스위칭 제어신호 출력부(560)를 포함할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자 및 하암 스위칭 소자가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결된다. 각 스위칭 소자에는 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(S4)에서 검출되는 출력전류(idc)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(S4)에서 검출되는 출력전류(idc)을 기초로 생성되어 출력된다.
출력전류 검출부(S4)는, 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 출력전류(idc)를 검출할 수 있다.
출력전류 검출부(S4)는, 도면과 같이, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출하기 위해, 인버터(420)와 모터(230)에 배치될 수 있다.
출력전류 검출부(S4)는, 도면과 같이, 3개의 저항 소자를 구비할 수 있다. 3개의 저항 소자를 통해, 모터(230)에 흐르는 출력 전류(io)인 상 전류(phase current)(ia, ib, ic)를 검출할 수 있다. 검출된 출력전류(ia, ib, ic)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(ia, ib, ic)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다.
한편, 본 명세서에서는, 출력전류로 ia, ib, ic 또는 io를 혼용하여 사용한다.
한편, 도면과 달리, 출력전류 검출부(S4)는, 2개의 저항 소자를 구비할 수 있다. 나머지 한 상의 상전류는, 삼상 평형을 이용하여, 연산할 수 있다.
한편, 도면과 달리, 출력전류 검출부(S4)는, dc단 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에 배치되며, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 구비하여, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출할 수도 있다. 이러한 방식을 1 션트 방식이라 명명할 수 있다.
1 션트 방식에 따르면, 출력전류 검출부(S4)는, 1개의 션트 저항 소자(Rs)를 사용하여, 인버터(420)의 하암 스위칭 소자의 턴 온시, 시분할로, 모터(230)에 흐르는 출력 전류(idc)인 상 전류(phase current)를 검출할 수 있다.
검출된 출력전류(idc)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(idc)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성될 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.
예를 들어, 모터(230)는, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interidcr 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.
축변환부(510)는, 출력 전류 검출부(S4)에서 검출된 출력 전류(ia, ib, ic)를, 정지좌표계의 2상 전류(iα, iβ)로 변환할 수 있다.
한편, 축변환부(510)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα, iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id, iq)로 변환할 수 있다.
속도 연산부(520)는, 출력전류 검출부(S4)에서 검출된 출력 전류(ia, ib, ic)에 기초하여, 위치치(
Figure pat00001
)를 추정하고, 추정된 위치를 미분하여, 속도(
Figure pat00002
)를 연산할 수 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도(
Figure pat00003
)와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도(
Figure pat00004
)와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(535)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(530)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
다음, 전압 지령 생성부(540)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id, iq)와, 전류 지령 생성부(530) 등에서의 전류 지령치(i* d, i * q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(540)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(540)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(548)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, 전압 지령 생성부(540)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(550)에 입력된다.
축변환부(550)는, 속도 연산부(520)에서 연산된 위치(
Figure pat00005
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.
먼저, 축변환부(550)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(520)에서 연산된 위치(
Figure pat00006
)가 사용될 수 있다.
그리고, 축변환부(550)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 모터 구동장치(220)는, 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 홈 어플라이언스 중 세탁물 처리기기, 공기조화기, 냉장고, 정수기, 청소기, 차량(vehicle), 로봇(robot), 드론(drone) 등에 적용 가능하다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, AC/DC 겸용 홈 어플라이언스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 히터를 입력 전원에 상관없이 사용할 수 있도록 공용화함으로써 제조 비용을 감소시키고, 히터 발열로 인한 안전사고를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 홈 어플라이언스에 어느 하나의 전원 플러그를 연결하여 콘센트에 꽂는 간단한 동작만으로 사용할 수 있기 때문에, 사용 편의성을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, DC 전원 극성 연결에 따른 안전사고를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, DC 배전이 보급되지 않는 지역에서는 AC 가전으로 사용 가능하며, 이후에 DC 배전이 보급되더라도 제품을 교체할 필요없이 DC 가전으로 사용 가능하다.
본 발명에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 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 이해되어서는 안될 것이다.
전력 변환 장치 : 220
전원부 : 300
입력부 : 310
AC 접속부 : 311
DC 접속부 : 312
릴레이 : 315
노이즈 필터 : 320
부스트 컨버터부 : 320
브리지 다이오드: 405
부스트 컨버터 : 410
컨버터 제어부: 401
인버터부 : 240
전압 변환부 : 250

Claims (11)

  1. 외부로부터 교류 전원을 수신하는 AC 접속부와 직류 전원을 수신하는 DC 접속부를 포함하는 입력부;
    상기 입력부에서 교류 전원이 수신되면 온(on)되고, 상기 입력부에서 직류 전원이 입력되면, 오프(off)되는 부스트 컨버터부; 및,
    상기 부스트 컨버터부의 출력단인 dc단에 연결되는 커패시터;를 포함하는 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부스트 컨버터부는,
    온되면 입력 전원을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와 상기 부스트 컨버터를 제어하는 컨버터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부스트 컨버터부는,
    복수의 다이오드로 구성되어, 상기 AC 접속부를 통하여 수신되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 상기 dc단에 출력하는 브리지 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력부와 상기 부스트 컨버터부 사이에 배치되는 노이즈 필터;를 더 포함하는 전력 변환 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입력부는,
    상기 AC 접속부를 통하여 수신되는 교류 전원을 단속하는 릴레이(Relay);를 더 포함하는 전력 변환 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 릴레이는,
    상기 교류 전원과 상기 직류 전원이 모두 수신되면, 상기 교류 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 입력부는,
    상기 교류 전원의 입력을 감지하는 AC 입력 감지부와 상기 직류 전원의 입력을 감지하는 DC 입력 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터에 저장된 전원에 기초하여, 모터를 구동하는 인버터부;를 더 포함하는 전력 변환 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 dc단에 연결되어, 하나 이상의 부하로 직류 전원을 공급하는 전압 변환부;를 더 포함하는 전력 변환 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 AC 접속부는, AC 플러그와 연결되고, 상기 DC 접속부는, DC 플러그와 연결되며,
    상기 DC 플러그는 아크 소호 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 전력 변환 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 어플라이언스.
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