KR20210027911A - Water purifier - Google Patents

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KR20210027911A
KR20210027911A KR1020190108966A KR20190108966A KR20210027911A KR 20210027911 A KR20210027911 A KR 20210027911A KR 1020190108966 A KR1020190108966 A KR 1020190108966A KR 20190108966 A KR20190108966 A KR 20190108966A KR 20210027911 A KR20210027911 A KR 20210027911A
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KR1020190108966A
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황태환
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엘지전자 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a water purifier for controlling the temperature of hot water in a water purifier to a desired temperature. According to an embodiment of the present invention, the water purifier includes: a hot water tank storing water; a working coil placed on one side of the hot water tank and formed to heat the water in the hot water tank; a heating module including a plurality of switching elements and applying a voltage and a current to the working coil by performing turn-on/off switching operations of the switching elements in accordance with a switching signal; and a sub control part calculating an average electric power value for a set time based on the voltage and the current and generating and outputting a switching signal for the turn-on/off switching operations of the switching elements to the heating module so as to reduce an electric power error between the calculated average electric power value and an electric power command value received from a main control part.

Description

정수기{WATER PURIFIER}Water purifier {WATER PURIFIER}

본 발명은 정수기에 관한 것으로서, 특히 정수기 내 온수의 온도를 원하는 온도로 제어하기 위한 정수기에 관한 것이다. The present invention relates to a water purifier, and in particular, to a water purifier for controlling the temperature of hot water in the water purifier to a desired temperature.

일반적으로 정수기는 본체 내부에 설치된 여러 단계의 필터에 의해 수돗물이나 지하수 등의 원수에 포함되어 있는 인체에 유해한 각종 유해성분을 여과시킴으로써 안전하고 위생적인 음료수로 전환시키는 장치이다.In general, a water purifier is a device that converts into safe and hygienic drinking water by filtering various harmful components harmful to the human body contained in raw water, such as tap water or groundwater, by several stages of filters installed inside the body.

정수기는 상온수 외에 온수와 냉수를 제공하기도 한다. 온수와 냉수를 제공하는 정수기는 그 내부에 가열장치와 냉각장치를 별도로 구비한다. 가열장치는 정수를 가열하여 온수를 생성하도록 이루어지고 냉각장치는 정수를 냉각하여 냉수를 생성하도록 이루어진다.In addition to room temperature water, water purifiers also provide hot and cold water. A water purifier that provides hot and cold water has separate heating devices and cooling devices therein. The heating device is configured to generate hot water by heating the purified water, and the cooling device is configured to cool the purified water to generate cold water.

정수기가 온수 또는 냉수를 제공하기 위해서는 정수를 짧은 시간 안에 가열 또는 냉각할 수 있어야 한다. 가열장치가 짧은 시간 안에 정수를 가열하는 방식은 여러 가지가 있을 수 있다.In order for a water purifier to provide hot or cold water, it must be able to heat or cool the purified water in a short time. There can be several ways in which the heating device heats the purified water in a short time.

예컨대, 등록특허공보 제10-0817832호에는 면상 발열 히터를 이용하여 정수를 가열하는 구성이 개시되어 있다. 또한, 등록특허공보 제10-0577239호에는 유도가열 방식으로 정수를 가열하는 구성이 개시되어 있다.For example, Korean Patent Publication No. 10-0817832 discloses a configuration of heating purified water using a planar heating heater. In addition, Korean Patent Publication No. 10-0577239 discloses a configuration for heating purified water using an induction heating method.

유도가열(induction heating)이란 전자기 유도를 이용하여 피가열체를 가열하는 방식을 말한다. 코일에 전류가 공급되면 피가열체에 와전류(eddy current)가 발생하고 금속의 저항에 의해 발생된 줄열(Joule heating)이 피가열체의 온도를 높이게 된다.Induction heating refers to a method of heating an object to be heated using electromagnetic induction. When current is supplied to the coil, an eddy current is generated in the object to be heated, and Joule heating generated by the resistance of the metal increases the temperature of the object to be heated.

유도가열 방식은 내부에 공진형 컨버터를 사용하여 전기신호에 따라 코일에 공진주파수의 전류를 인가하므로 온수의 온도는 유도가열 모듈에 인가되는 전기신호를 기반으로 조절될 수 있다. In the induction heating method, a current of a resonant frequency is applied to the coil according to an electric signal using a resonant converter inside, so the temperature of hot water can be adjusted based on an electric signal applied to the induction heating module.

하지만, 종래의 유도가열 방식은 온수의 온도를 기반으로 온도제어를 하기 때문에 취출되는 온수의 온도와 목표온도의 온도 오차를 고려하여 전력지령치를 인가하기 때문에 온도를 검출하는데 시간이 오래 걸리므로 사용자의 온도 요구에 즉각적인 대응이 어려워서 물의 온도가 목표온도에 도달하는 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있다.However, since the conventional induction heating method controls the temperature based on the temperature of the hot water, it takes a long time to detect the temperature because the power command value is applied in consideration of the temperature error between the temperature of the hot water to be taken out and the target temperature. There is a problem in that it takes a long time for the temperature of water to reach the target temperature because it is difficult to immediately respond to the temperature demand.

또한, 이러한 유도가열 방식은 코일에 흐르는 전류의 공진주파수를 변경하여 온도를 제어할 수도 있으나, 공진주파수 변경시 전압소모량이 증가하고 발열 현상이 발생하는 문제점이 있다.In addition, this induction heating method may control the temperature by changing the resonance frequency of the current flowing through the coil, but there is a problem in that the voltage consumption increases and heat generation occurs when the resonance frequency is changed.

또한, 공진형 컨버터는 특정 전압구간에서만 사용이 가능하므로 전력지령치의 조정에 한계가 있다.In addition, since the resonant converter can be used only in a specific voltage section, there is a limit to the adjustment of the power command value.

대한민국 등록특허공보 제10-0817832호Republic of Korea Patent Publication No. 10-0817832 대한민국 등록특허공보 제10-0577239호Republic of Korea Patent Publication No. 10-0577239

본 발명은 종래에 온수탱크의 물의 온도를 기반으로 유도가열이 이루어지므로 사용자의 요구온도를 맞추는데 시간이 오래 걸린다는 문제점을 해결하여 물의 온도가 요구온도에 빨리 도달하도록 하는 정수기를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to solve the problem that it takes a long time to meet the user's required temperature because induction heating is performed based on the temperature of water in a hot water tank in the related art, and an object of the present invention is to provide a water purifier that allows the water temperature to reach the required temperature quickly .

본 발명은 설정시간 동안의 전압출력치의 평균치와 전력지령치 간의 오차를 이용하여 물의 온도를 조정하도록 하여 정확한 온도제어가 이루어지도록 하는 정수기를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a water purifier that allows accurate temperature control by adjusting the temperature of water by using an error between the average value of the voltage output value and the power command value for a set time.

본 발명은 특정 전압구간에서만 사용이 가능한 공진형 컨버터의 출력을 전 전압구간에서 사용할 수 있는 정수기를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a water purifier that can use the output of a resonant converter that can be used only in a specific voltage section in all voltage sections.

본 발명은 전기신호를 기반으로 하는 유도가열 방식에서 사용하는 지역의 전압이 변동하여도 정확한 제어가 가능한 정수기를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a water purifier capable of accurate control even when a voltage in a region used in an induction heating method based on an electric signal varies.

본 발명은 온수의 온도를 기반으로 하지 않고 단위시간 동안 측정한 전압을 이용하여 전력지령치와 실제 전압출력치를 비교하여 오차를 전력지령치에 반영함으로써 정밀한 온도제어가 가능하도록 하는 정수기를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a water purifier that enables precise temperature control by comparing the power command value and the actual voltage output value using a voltage measured during a unit time, not based on the temperature of hot water, and reflecting the error to the power command value. .

본 발명의 실시예에 따른 정수기는, 물이 저장되는 온수탱크와, 상기 온수탱크의 일측에 배치되며 상기 온수탱크 내부의 물을 가열하기 위해 구성되는 워킹코일과, 복수의 스위칭소자를 포함하고 스위칭신호에 따라 상기 스위칭소자의 턴 온/오프 스위칭동작을 수행하여 상기 워킹코일로 전압 및 전류를 인가하는 가열모듈과, 그리고 상기 전압 및 전류를 기초로 설정시간 동안의 전력평균치를 연산하고 상기 연산된 전력평균치와 메인제어부로부터 수신된 전력지령치 간의 전력오차를 줄이기 위한 보상전력지령치를 출력하고 상기 출력된 보상전력지령치에 따라 상기 스위칭소자의 턴 온/오프 스위칭동작을 위한 스위칭신호를 생성하여 상기 가열모듈로 출력하는 서브제어부를 포함한다.A water purifier according to an embodiment of the present invention includes a hot water tank in which water is stored, a working coil disposed at one side of the hot water tank and configured to heat water in the hot water tank, and a plurality of switching elements. A heating module that applies voltage and current to the working coil by performing a turn-on/off switching operation of the switching device according to a signal, and a power average value for a set time based on the voltage and current, and the calculated The heating module outputs a compensation power command value to reduce a power error between the average power value and the power command value received from the main control unit, and generates a switching signal for the turn-on/off switching operation of the switching device according to the output compensation power command value. It includes a sub-control unit that outputs to.

상기 서브제어부는, 상기 워킹코일로 인가되는 전압 및 전류를 이용하여 전력량을 산출하고 상기 전력량을 이용하여 설정시간 동안 전력평균치를 연산하는 전력평균연산부와, 상기 전력평균치와 상기 메인제어부로부터 수신된 전력지령치를 비교하여 상기 전력오차를 출력하는 제1비교부와, 비례적분제어를 통해 상기 제1비교부에서 출력되는 전력오차를 줄이기 위한 상기 보상전력지령치를 출력하는 제1PI제어부와, 상기 출력되는 보상전력지령치에 따라 상기 스위칭소자의 턴 온/오프를 위한 스위칭신호를 생성하여 상기 가열모듈로 출력하는 스위칭제어부를 포함한다.The sub-control unit includes a power average calculation unit that calculates an amount of power using the voltage and current applied to the working coil and calculates a power average value for a set time using the amount of power, and the power average value and the power received from the main control unit. A first comparison unit that compares a command value and outputs the power error, a first PI control unit that outputs the compensation power command value for reducing the power error output from the first comparison unit through proportional integral control, and the output compensation And a switching control unit for generating a switching signal for turning on/off of the switching device according to a power command value and outputting it to the heating module.

상기 스위칭제어부는 상기 전력오차를 줄이기 위해 상기 스위칭신호의 턴 온/오프 듀티를 조정하여 상기 스위칭신호를 생성한다.The switching control unit generates the switching signal by adjusting a turn on/off duty of the switching signal to reduce the power error.

상기 정수기는, 상기 온수탱크 내 물의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 메인제어부는, 상기 온도센서에서 측정된 물의 측정온도와 사용자에 의해 요구된 물의 목표온도를 비교하여 온도차를 출력하는 제2비교부와, 비례적분제어를 통해 상기 제1비교부에서 출력되는 온도차를 줄이기 위한 상기 전력지령치를 상기 서브제어부로 출력하는 PI제어부를 포함한다.The water purifier further includes a temperature sensor for measuring a temperature of water in the hot water tank, and the main control unit outputs a temperature difference by comparing the measured temperature of water measured by the temperature sensor with a target temperature of water requested by the user. And a PI control unit for outputting the power command value to the sub-control unit for reducing a temperature difference output from the first comparison unit through a second comparison unit and a proportional integral control.

이때, 상기 전력평균연산부는 80~100ms 동안 전력평균치를 연산할 수 있다.In this case, the power average calculation unit may calculate a power average value for 80 to 100 ms.

상기 정수기의 온수탱크는 내부에 상기 워킹코일에 의해 가열되는 피가열체를 포함하고, 상기 워킹코일에 인가된 전압에 의한 전류가 흐르면 상기 워킹코일에 생성되는 자계로 인하여 상기 피가열체에 와전류가 발생되어 상기 피가열체의 온도가 상승된다.The hot water tank of the water purifier includes a body to be heated inside which is heated by the working coil, and when a current by a voltage applied to the working coil flows, an eddy current is generated in the body to be heated due to a magnetic field generated in the working coil. Generated, the temperature of the object to be heated is raised.

본 발명의 실시예에 따른 정수기는 다음과 같이 하나 이상의 효과를 갖는다.The water purifier according to the embodiment of the present invention has one or more effects as follows.

첫째, 본 발명에 따른 정수기는 종래기술과는 달리 온수의 온도를 기반으로 유도가열이 이루어지는 것이 아니라 실제 출력되는 전력출력치와 전력지령치를 비교하여 오차를 반영함으로써 정확한 온도제어가 가능하다는 효과가 있다.First, unlike the prior art, the water purifier according to the present invention does not perform induction heating based on the temperature of hot water, but has an effect that accurate temperature control is possible by comparing the actual output power output value with the power command value and reflecting the error. .

둘째, 본 발명에 따른 정수기는 특정 전압구간에서만 사용이 가능한 공진형 컨버터의 전 전압구간에서 사용할 수 있다는 효과가 있다.Second, the water purifier according to the present invention has an effect that it can be used in all voltage ranges of a resonant converter that can be used only in a specific voltage range.

셋째, 본 발명에 따른 정수기는 전기신호를 기반으로 하는 유도가열 방식에서 사용하는 지역의 전압이 변동하여도 정확한 제어가 가능하다는 효과가 있다.Third, the water purifier according to the present invention has the effect that accurate control is possible even when the voltage of the region used in the induction heating method based on the electric signal fluctuates.

넷째, 본 발명에 따른 정수기는 전압변동 등의 외란과 상관없이 일정한 출력 전압을 얻을 수 있어 안정적인 온도제어가 가능하다는 효과가 있다.Fourth, the water purifier according to the present invention can obtain a constant output voltage irrespective of disturbances such as voltage fluctuations, thereby enabling stable temperature control.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 개략적인 구성도이다.
도 2는 상기 정수기에서 가열모듈의 구성도이다.
도 3은 상기 정수기에서 물의 온도제어 과정을 설명하기 위한 제어부의 구성도이다.
도 4는 상기 정수기에서 전력지령치에 따른 스위칭소자의 턴 온/오프 듀티 제어의 예시도이다.
1 is a schematic configuration diagram of a water purifier according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a heating module in the water purifier.
3 is a block diagram of a control unit for explaining a process of controlling the temperature of water in the water purifier.
4 is an exemplary diagram of turn-on/off duty control of a switching device according to a power command value in the water purifier.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and are common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a water purifier according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 정수기는 전원부(110), 가열모듈(110), 워킹코일(130), 온수탱크(140), 온도센서(150) 및 제어부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to Figure 1, the water purifier according to the present invention is configured to include a power supply unit 110, a heating module 110, a working coil 130, a hot water tank 140, a temperature sensor 150, and a control unit 180. I can.

온수탱크(140)는 정수된 물을 저장할 수 있다. 원수가 정수기로 공급되면 필부터(미도시)의해 정수되고 정수된 물은 유입구를 통해 온수탱크(140)로 공급되어 온수탱크(140) 내부에 저장될 수 있다.The hot water tank 140 may store purified water. When raw water is supplied to the water purifier, it is purified by a pill (not shown), and the purified water is supplied to the hot water tank 140 through an inlet and may be stored in the hot water tank 140.

온수탱크(140)의 일측에는 사용자의 온수 취출 요청 시 온수탱크(140) 내부에서 가열된 물을 출수부로 전달하기 위한 유출구가 배치될 수 있다.One side of the hot water tank 140 may be provided with an outlet for transferring the water heated in the hot water tank 140 to a water outlet when a user requests to take out hot water.

온수탱크(140)의 외부면에는 온수탱크(140) 내의 물을 가열하기 위한 워킹코일(130)이 배치될 수 있다. 이러한 워킹코일(130)은 온수탱크(140)의 하부 또는 측면에 접촉되어 설치될 수 있다. A working coil 130 for heating water in the hot water tank 140 may be disposed on the outer surface of the hot water tank 140. The working coil 130 may be installed in contact with the lower or side surface of the hot water tank 140.

온수탱크(140)의 내부에는 워킹코일(130)에 대응되는 위치에 워킹코일(130)에 의해 가열되는 피가열체(미도시)가 배치될 수 있다. 이러한 피가열체는 자성 물질로 이루어질 수 있다. A heated object (not shown) heated by the working coil 130 may be disposed inside the hot water tank 140 at a position corresponding to the working coil 130. Such an object to be heated may be made of a magnetic material.

가열모듈(120)에서 워킹코일(130)에 인가된 전압에 의해 워킹코일(130)에 전류가 흐르게 되면 워킹코일(130)에 생성되는 자계로 인하여 피가열체에 와전류가 발생되어 피가열체의 온도가 상승할 수 있다.When a current flows through the working coil 130 by the voltage applied to the working coil 130 from the heating module 120, an eddy current is generated in the heated object due to the magnetic field generated in the working coil 130 The temperature can rise.

이와 같이 피가열체의 온도상승에 따라 온수탱크(140) 내부의 물이 가열될 수 있다. In this way, water in the hot water tank 140 may be heated according to the temperature increase of the object to be heated.

온수탱크(140)의 내부에는 온수탱크(140) 내 물의 온도를 측정하기 위한 온도센서(150)가 배치될 수 있다. A temperature sensor 150 for measuring the temperature of water in the hot water tank 140 may be disposed inside the hot water tank 140.

한편, 다른 실시예에서 온도센서(150)는 온수탱크(140)에서 출수구를 통해 외부로 출수되는 물의 온도를 측정하도록 배치될 수도 있다.Meanwhile, in another embodiment, the temperature sensor 150 may be arranged to measure the temperature of water discharged from the hot water tank 140 to the outside through a water outlet.

온도센서(150)에 의해 측정되는 물의 온도는 제어부(160)로 전달될 수 있다.The temperature of water measured by the temperature sensor 150 may be transmitted to the controller 160.

가열모듈(120)은 전원부(110)에서 공급되는 전압을 변환하여 워킹코일(130)에 필요한 전압을 공급할 수 있다. 이와 같이 가열모듈(120)에 의해 공급된 전압에 의한 전류가 워킹코일(130)을 통해 흐르게 되어 유도가열 방식으로 물을 가열할 수 있는 것이다.The heating module 120 may convert a voltage supplied from the power supply unit 110 to supply a required voltage to the working coil 130. In this way, the current due to the voltage supplied by the heating module 120 flows through the working coil 130 so that water can be heated by an induction heating method.

가열모듈(120) 내부에는 공진전류를 생성하기 위한 하나 이상의 스위칭 소자가 구비될 수 있다. 가열모듈(120)의 내부 구성은 도 3을 통해 후술한다.One or more switching elements for generating a resonant current may be provided inside the heating module 120. The internal configuration of the heating module 120 will be described later with reference to FIG. 3.

제어부(180)은 가열모듈(120)을 구동하기 위한 스위칭신호를 생성할 수 있다. 제어부(180)는 설정된 동작주파수에 따라 가열모듈(120)이 동작하도록 스위칭 신호를 생성할 수 있다. The controller 180 may generate a switching signal for driving the heating module 120. The controller 180 may generate a switching signal so that the heating module 120 operates according to a set operating frequency.

가열모듈(120)에 구비되는 하나 이상의 스위칭소자는 제어부(160)에 의해 제공되는 스위칭신호에 의하여 상보적으로 턴 온(turn-on) 및 턴 오프(turn-off)될 수 있다. One or more switching elements provided in the heating module 120 may be complementarily turned on and turned off by a switching signal provided by the control unit 160.

스위칭소자는 제어부(160)에 의하여 턴 온/오프되는 스위칭 동작을 수행함으로써 원하는 전압과 전류를 출력할 수 있다.The switching device may output a desired voltage and current by performing a switching operation that is turned on/off by the controller 160.

제어부(180)는 온수탱크(140) 내부에 배치되는 온도센서(150)에 의해 측정된 온수탱크(140)의 물의 측정온도에 따라 워킹코일(130)에 필요한 전력을 결정하고, 이에 따라 가열모듈(120)을 제어하여 가열모듈(120)에서 워킹코일(130)로 공급되는 전력을 제어할 수 있다.The controller 180 determines the power required for the working coil 130 according to the measurement temperature of water in the hot water tank 140 measured by the temperature sensor 150 disposed inside the hot water tank 140, and accordingly, the heating module By controlling 120, power supplied from the heating module 120 to the working coil 130 may be controlled.

제어부(180)는 정수기의 전반적인 동작을 제어하는 메인제어부(160)와, 메인제어부(160)로부터의 제어신호에 따라 온수탱크(140)에 저장된 물의 온도를 제어하기 위한 서브제어부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.The control unit 180 includes a main control unit 160 for controlling the overall operation of the water purifier, and a sub-control unit 170 for controlling the temperature of water stored in the hot water tank 140 according to a control signal from the main control unit 160. It can be configured.

메인제어부(160)는 사용자로부터 온수취출이 요청되면 온도센서(150)에 의해 측정된 온수탱크(140) 내 물의 측정온도를 기초로 사용자가 요구한 물의 온도(목표온도)에 맞추기 위해 필요한 전력지령치를 서브제어부(170)로 전달할 수 있다.The main control unit 160 is a power command value required to meet the user's requested water temperature (target temperature) based on the measured temperature of the water in the hot water tank 140 measured by the temperature sensor 150 when a user requests to dispense hot water. May be transferred to the sub-control unit 170.

구체적으로, 메인제어부(160)는 사용자로부터 온수의 취출이 요구되면 온도센서(150)에서 측정한 온수탱크(140)의 물의 측정온도가 사용자가 요구한 물의 목표온도에 도달하는데 필요한 워킹코일(130)의 전력량을 산출하고 상기 산출된 전력량에 대응하는 전력지령치를 서브제어부(170)로 출력하는 것이다.Specifically, the main control unit 160, when a user requests to take out hot water, the working coil 130 required for the measurement temperature of the water in the hot water tank 140 measured by the temperature sensor 150 to reach the target temperature of water requested by the user. ) And outputs a power command value corresponding to the calculated amount of power to the sub-control unit 170.

또한, 서브제어부(170)는 메인제어부(160)로부터 출력되는 전력지령치에 따라 필요한 전압 및 전류를 출력하기 위해 가열모듈(120)의 동작을 제어할 수 있다.In addition, the sub-control unit 170 may control the operation of the heating module 120 to output required voltage and current according to the power command value output from the main control unit 160.

구체적으로, 서브제어부(170)는 가열모듈(120)에서 상기 수신된 전력지령치에 대응하는 전력을 출력할 수 있도록 하기 위하여 가열모듈(120)의 스위칭동작을 제어하기 위한 스위칭신호를 가열모듈(120)로 출력하는 것이다.Specifically, the sub-control unit 170 generates a switching signal for controlling the switching operation of the heating module 120 in order to enable the heating module 120 to output power corresponding to the received power command value. ).

이로써, 가열모듈(120)은 상기 스위칭신호에 따라 스위칭동작을 수행하여 상기 전력지령치에 대응하는 전력을 출력하도록 할 수 있다.Accordingly, the heating module 120 may perform a switching operation according to the switching signal to output power corresponding to the power command value.

이러한 물의 온도는 사용자가 온수취출을 요청할 때 취출되는 물이 가져야 하는 온도를 의미한다.The temperature of this water means the temperature that the water to be taken out must have when the user requests the hot water to be dispensed.

한편, 제어부(180)는 온수탱크(140) 내부의 물의 측정온도가 사용자로부터 요구된 목표온도 이하이면 스위칭신호를 출력하여 가열모듈(120)이 동작하도록 할 수 있고, 반대로 온수탱크(140) 내부의 물의 측정온도가 사용자로부터 요구된 목표온도 이상이면 스위칭신호가 가열모듈(120)에 인가되지 않도록 할 수 있다. On the other hand, the controller 180 can output a switching signal to cause the heating module 120 to operate when the measured temperature of the water inside the hot water tank 140 is less than the target temperature requested by the user. Conversely, the inside of the hot water tank 140 When the measured temperature of the water is higher than the target temperature requested by the user, the switching signal may be prevented from being applied to the heating module 120.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가열모듈의 구성도이다.2 is a block diagram of a heating module according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가열모듈(120)은 정류부(121), 평활화부(122) 및 인버터부(123)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the heating module 120 according to the embodiment of the present invention may include a rectifying unit 121, a smoothing unit 122, and an inverter unit 123.

정류부(121)는 전원부(110)으로부터 공급되는 교류전압을 정류하여 정류된 전압을 출력할 수 있다.The rectifier 121 may rectify the AC voltage supplied from the power supply 110 to output the rectified voltage.

정류부(121)는 복수의 다이오드(D1~D4)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 예컨대 정류부(121)는 서로 직렬연결되는 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2), 그리고 서로 직렬연결되는 제3다이오드(D3) 및 제4다이오드(D4)로 구성될 수 있다.The rectifier 121 may include a plurality of diodes D1 to D4. In this embodiment, for example, the rectifying unit 121 may be composed of a first diode (D1) and a second diode (D2) connected in series with each other, and a third diode (D3) and a fourth diode (D4) connected in series with each other. have.

평활화부(122)는 정류부(121)에 의해 정류된 전압을 평활화하여 직류전압을 출력한다. 이러한 평활화부(122)는 서로 직렬연결되는 인덕터(L1) 및 커패시터(C1)로 구성될 수 있다.The smoothing unit 122 smoothes the voltage rectified by the rectifying unit 121 and outputs a DC voltage. The smoothing unit 122 may include an inductor L1 and a capacitor C1 connected in series with each other.

인버터부(123)는 복수의 스위칭소자를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 인버터부(123)는 4개의 스위칭소자, 즉 제1스위칭소자(T1), 제2스위칭소자(T2), 제3스위칭소자(T3), 제4스위칭소자(T4)를 포함할 수 있다.The inverter unit 123 includes a plurality of switching elements. In an embodiment of the present invention, the inverter unit 123 includes four switching elements, namely, a first switching element (T1), a second switching element (T2), a third switching element (T3), and a fourth switching element (T4). It may include.

제1스위칭소자(T1) 및 제2스위칭소자(T2)는 서로 직렬연결되며, 제어부(160)에 의해 인가되는 스위칭신호(S1,S2)에 의해 상보적으로 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 마찬가지로, 제3스위칭소자(T3) 및 제4스위칭소자(T4)는 서로 직렬연결되며, 제어부(160)에 의해 인가되는 스위칭신호(S3,S4)에 의해서 상보적으로 턴 온 및 턴 오프될 수 있다.The first switching element T1 and the second switching element T2 are connected in series to each other, and may be complementarily turned on and off by switching signals S1 and S2 applied by the control unit 160. Similarly, the third switching element (T3) and the fourth switching element (T4) are connected in series to each other, and can be turned on and off complementarily by the switching signals (S3, S4) applied by the control unit 160. have.

인버터부(123)는 스위칭소자들(T1~T4)의 상보적인 턴 온 및 턴 오프의 스위칭동작을 통해 평활화부(122)에 의해 제공되는 직류전압을 변환하여 교류전압을 출력한다.The inverter unit 123 converts the DC voltage provided by the smoothing unit 122 through complementary turn-on and turn-off switching operations of the switching elements T1 to T4 and outputs an AC voltage.

또한, 인버터부(123)는 스위칭소자들(T1~T4)의 스위칭동작에 의해 출력되는 교류전압을 공진전류로 변환하기 위한 인덕터(L2) 및 커패시터(C2)를 포함한다. In addition, the inverter unit 123 includes an inductor L2 and a capacitor C2 for converting an AC voltage output by a switching operation of the switching elements T1 to T4 into a resonant current.

인덕터(L2) 및 커패시터(C2)는 워킹코일(130)과 직렬로 연결되며, 스위칭소자들(T1~T4)의 스위칭동작에 의해 제공되는 교류전압에 의한 공진현상을 통해서 워킹코일(130)에 공진전류가 공급될 수 있다.The inductor L2 and the capacitor C2 are connected in series with the working coil 130, and the working coil 130 is connected to the working coil 130 through a resonance phenomenon by an AC voltage provided by the switching operation of the switching elements T1 to T4. Resonant current can be supplied.

워킹코일(130)은 인버터부(108)로부터 제공되는 공진전류를 이용하여 워킹코일(130)의 주변에 놓여지는 온수탱크(140)를 가열할 수 있다.The working coil 130 may heat the hot water tank 140 placed around the working coil 130 by using a resonance current provided from the inverter unit 108.

워킹코일(130)에 공진전류가 인가되면 워킹코일(130)에 생성되는 자계로 인하여 온수탱크(140)에 배치된 피가열체(미도시)에 와전류가 발생되어 피가열체의 온도가 상승하게 되고, 피가열체의 온도 상승에 따라 온수탱크(140)에 저장된 물이 가열될 수 있다.When a resonance current is applied to the working coil 130, an eddy current is generated in the object to be heated (not shown) disposed in the hot water tank 140 due to the magnetic field generated in the working coil 130 to increase the temperature of the object to be heated. Then, water stored in the hot water tank 140 may be heated according to an increase in the temperature of the object to be heated.

서브제어부(170)는 스위칭소자들(T1,T2,T3,T4)의 스위칭동작을 위해 각 스위칭소자들에 대응하는 스위칭신호(S1~S4)를 생성하여 각 스위칭소자들(T1~T4)에게 인가할 수 있다.The sub-control unit 170 generates switching signals S1 to S4 corresponding to each of the switching elements for the switching operation of the switching elements T1, T2, T3, and T4 to provide the respective switching elements T1 to T4. Can be approved.

이러한 스위칭신호(S1~S4)의 파형에 따라서 스위칭소자들(T1~T4)의 동작주파수가 결정될 수 있다.The operating frequencies of the switching elements T1 to T4 may be determined according to the waveforms of the switching signals S1 to S4.

한편, 본 발명에서 서브제어부(170)는 워킹코일(130)에 의해 온수탱크(140) 내부의 물을 가열하는 가열동작이 수행되는 동안 가열모듈(120) 내부에 구비된 스위칭소자의 스위칭동작을 위한 동작주파수는 일정하게 유지할 수 있다.On the other hand, in the present invention, the sub-control unit 170 performs the switching operation of the switching element provided inside the heating module 120 while the heating operation of heating the water inside the hot water tank 140 by the working coil 130 is performed. The operating frequency for can be kept constant.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정수기에서 물의 온도제어 과정을 설명하기 위한 제어부의 구성도이다.3 is a block diagram of a control unit for explaining a temperature control process of water in a water purifier according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어부(180)는 메인제어부(170)와 서브제어부(160)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the control unit 180 of the water purifier according to the embodiment of the present invention may include a main control unit 170 and a sub control unit 160.

메인제어부(170)는 제2비교부(171) 및 제2PI제어부(172)를 포함하여 구성될 수 있고, 또한 서브제어부(160)는 제1비교부(161), 제1PI제어부(162), 스위칭제어부(163) 및 전력평균연산부(164)를 포함하여 구성될 수 있다. The main control unit 170 may be configured to include a second comparison unit 171 and a second PI control unit 172, and the sub-control unit 160 includes a first comparison unit 161, a first PI control unit 162, and It may be configured to include a switching control unit 163 and a power average calculation unit 164.

메인제어부(170)는 온도센서(150)로부터 온수탱크(140) 내 물의 측정온도를 수신할 수 있다. 온도센서(150)에 의해 측정된 측정온도는 제2비교기(171)로 입력될 수 있다.The main controller 170 may receive the measured temperature of water in the hot water tank 140 from the temperature sensor 150. The measured temperature measured by the temperature sensor 150 may be input to the second comparator 171.

제2비교기(171)는 상기 측정온도와 사용자에 의해 요구되는 물의 목표온도를 비교하여 두 온도 간의 온도차를 출력할 수 있다.The second comparator 171 may compare the measured temperature with a target temperature of water required by the user and output a temperature difference between the two temperatures.

측정온도와 목표온도 간의 온도차는 제2PI제어부(172)로 입력될 수 있다.The temperature difference between the measured temperature and the target temperature may be input to the 2PI control unit 172.

제2PI제어부(172)는 비례적분제어를 수행하여 목표온도와 측정온도 간의 온도차가 감소하도록, 바람직하게는 0(zero)에 수렴하도록 하기 위해 필요한 전력지령치를 서브제어부(160)로 출력할 수 있다.The second PI control unit 172 may output a power command value required to reduce the temperature difference between the target temperature and the measured temperature by performing proportional integral control, and to preferably converge to zero (zero), to the sub-control unit 160. .

여기서, 전력지령치는 측정온도가 목표온도에 도달하여 측정온도와 목표온도 간의 온도차를 없애기 위해 워킹코일(130)에 필요한 전력을 의미할 수 있다. Here, the power command value may mean power required for the working coil 130 to eliminate a temperature difference between the measured temperature and the target temperature by reaching the target temperature.

따라서, 메인제어부(170)는 목표온도와 측정온도가 입력되면 두 온도의 오차를 줄이기 위해 워킹코일(130)에 필요한 전력의 지령치를 서브제어부(160)로 전달하는 것이다.Accordingly, when the target temperature and the measured temperature are input, the main control unit 170 transmits a command value of power required for the working coil 130 to the sub-control unit 160 in order to reduce an error between the two temperatures.

이에, 서브제어부(160)는 전력지령치가 수신되면 전력지령치에 대응하는 전압이 가열모듈(10)에서 워킹코일(130)로 출력될 수 있도록 가열모듈(120)의 스위칭소자(T1~T4)의 턴 온/오프 스위칭동작을 위한 스위칭신호(S1~S4)를 생성하여 가열모듈(120)로 출력할 수 있다.Accordingly, when the power command value is received, the sub-control unit 160 controls the switching elements T1 to T4 of the heating module 120 so that the voltage corresponding to the power command value can be output from the heating module 10 to the working coil 130. Switching signals S1 to S4 for a turn on/off switching operation may be generated and output to the heating module 120.

구체적으로, 메인제어부(170)의 제2PI제어부(172)로부터 출력되는 전력지령치는 서브제어부(160)의 제1비교부(161)로 입력될 수 있다.Specifically, the power command value output from the second PI control unit 172 of the main control unit 170 may be input to the first comparison unit 161 of the sub control unit 160.

제1비교부(161)로 입력된 전력지령치는 제1PI제어부(162)를 거쳐서 스위칭제어부(163)로 출력될 수 있다.The power command value input to the first comparison unit 161 may be output to the switching control unit 163 through the first PI control unit 162.

스위칭제어부(162)는 전력지령치에 대응하는 전압을 가열모듈(120)로 출력할 수 있도록 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하기 위한 스위칭신호를 생성하여 가열모듈(120)로 출력할 수 있다.The switching control unit 162 may generate a switching signal for controlling a switching operation of the switching device so as to output a voltage corresponding to the power command value to the heating module 120 and output it to the heating module 120.

가열모듈(120)은 상기 스위칭신호에 따라 스위칭동작을 실시하여 필요한 전력을 워킹코일(130)로 공급할 수 있다. The heating module 120 may supply necessary power to the working coil 130 by performing a switching operation according to the switching signal.

이때, 전력평균연산부(164)는 가열모듈(120)로부터 워킹코일(130)로 공급되는 전력을 기초로 설정시간 동안 전력의 평균치를 연산할 수 있다.In this case, the power average calculation unit 164 may calculate an average value of power for a set time based on the power supplied from the heating module 120 to the working coil 130.

워킹코일(130)로 공급되는 전력은 정수기의 특성이나 설치되는 장소의 입력전압 등 여러 요인에 의해 순간적으로 변할 수 있다. 하지만, 이와 같이 순간적으로 변하는 전력량에 맞추어 스위칭소자를 스위칭동작을 변경한다면 스위칭소자에서의 스위칭손실이 발생할 수 있다.The power supplied to the working coil 130 may change instantaneously due to various factors such as characteristics of the water purifier or input voltage of a place where the water purifier is installed. However, if the switching operation of the switching device is changed according to the amount of power that changes instantaneously, switching loss may occur in the switching device.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 매 순간 변하는 전력량에 추종하여 스위칭소자의 스위칭동작을 변경하지 않고 설정시간 동안 전력량의 평균치를 이용하여 스위칭동작을 조정함으로써 스위칭손실을 줄일 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, switching loss can be reduced by adjusting the switching operation using the average value of the amount of power for a set time without changing the switching operation of the switching device in accordance with the amount of power that changes every moment.

이와 같이 연산된 전력평균치는 제1비교부(161)로 입력될 수 있다.The calculated power average value may be input to the first comparison unit 161.

이에, 제1비교부(161)는 메인제어부(170)로부터 수신된 전력지령치와 전력평균연산부(164)에서 연산된 전력평균치를 비교하여 전력오차를 출력할 수 있다.Accordingly, the first comparison unit 161 may output a power error by comparing the power command value received from the main control unit 170 with the power average value calculated by the power average calculation unit 164.

제1PI제어부(162)는 비례적분제어를 수행하여 전력지령치와 전력평균치 간의 전력오차가 감소하도록, 바람직하게는 전력오차가 0(zero)에 수렴하도록 하기 위해 필요한 보상전력지령치를 스위칭제어부(163)로 출력할 수 있다.The first PI control unit 162 performs a proportional integral control to reduce the power error between the power command value and the power average value, and preferably, the switching control unit 163 to a compensation power command value necessary for the power error to converge to zero. Can be printed as

보상전력지령치는 상기 전력오차가 0에 수렴하도록 메인제어부(170)로부터 전달된 전력지령치를 보상하기 위하여, 상기 전력오차에 대응하여 해당 전력지령치의 전력을 보상하기 위한 것이다.The compensation power command value is for compensating the power of the corresponding power command value in response to the power error in order to compensate the power command value transmitted from the main control unit 170 so that the power error converges to zero.

상세하게는, 가열모듈(120)에서 워킹코일(130)로 출력되는 전력에 대한 설정시간 동안의 전력평균치가 전력지령치에 가까워지도록 하기 위해 전력량을 보상하기 위한 것이다.In detail, it is to compensate the amount of power so that the average power value during the set time for the power output from the heating module 120 to the working coil 130 approaches the power command value.

스위칭제어부(163)는 이러한 보상전력지령치에 대응하기 위한 스위칭신호를 생성하여 가열모듈(120)로 출력할 수 있다. The switching control unit 163 may generate a switching signal corresponding to the compensation power command value and output it to the heating module 120.

이러한 스위칭신호는 가열모듈(120)에서 워킹코일(130)로 출력되는 전력량에 대하여 설정시간 동안의 전력평균치가 전력지령치에 가까워지도록 보상된 전력량을 출력하기 위해 가열모듈(120)의 스위칭소자의 스위칭신호가 되는 것이다.This switching signal is the switching of the switching element of the heating module 120 in order to output the compensated power amount so that the power average value during the set time becomes close to the power command value with respect to the amount of power output from the heating module 120 to the working coil 130. It becomes a signal.

이에 따라서, 가열모듈(120)은 상기 스위칭신호에 대응하여 내부의 스위칭소자들을 스위칭함으로써 보상된 전력량에 대응하는 전력을 워킹코일(130)로 공급할 수 있다.Accordingly, the heating module 120 may supply power corresponding to the compensated amount of power to the working coil 130 by switching internal switching elements in response to the switching signal.

한편, 현재 온도센서(150)에서 측정된 물의 측정온도와 사용자가 요구한 물의 목표온도 간의 온도차이에 따라 가열모듈(120)에서 워킹코일(130)로 출력되는 전력의 범위가 클 수 있다. Meanwhile, the range of power output from the heating module 120 to the working coil 130 may be large according to a temperature difference between the measured temperature of water measured by the current temperature sensor 150 and the target temperature of water requested by the user.

따라서, 스위칭제어부(163)는 워킹코일(130)로 출력되는 전력의 범위에 따라 전력지령치와 전력평균치 간 전력오차의 범위가 클 수 있다. 이에 따라 전력오차가 0에 수렴하도록 스위칭신호를 생성하기 위해서는 가열모듈(120) 내 복수의 스위칭소자들의 턴 온/오프의 듀티를 조절할 수 있다.Accordingly, the switching control unit 163 may have a large power error range between the power command value and the power average value according to the range of the power output to the working coil 130. Accordingly, in order to generate the switching signal so that the power error converges to zero, the duty of turning on/off of the plurality of switching elements in the heating module 120 may be adjusted.

이와 같이 스위칭소자들의 턴 온/오프 듀티비를 조절함으로써 가열모듈(120)에서 워킹코일(130)로 출력되는 전력을 넓은 범위에서 제어가 가능할 수 있다.By adjusting the turn-on/off duty ratio of the switching elements in this way, it is possible to control the power output from the heating module 120 to the working coil 130 in a wide range.

예컨대, 전력지령치가 1000W이고 설정시간 동안 전력평균치가 800W이면 설정시간 동안 전력오차가 200W가 되고, 이를 보상하기 위해 스위칭제어부(162)는 스위칭소자의 턴 온/오프 듀티를 조정할 수 있다. 이 경우 듀티를 증가시킬 수 있다.For example, if the power command value is 1000W and the power average value during the set time is 800W, the power error is 200W during the set time, and to compensate for this, the switching control unit 162 may adjust the turn-on/off duty of the switching device. In this case, the duty can be increased.

반대로, 전력지령치가 1000W이고 설정시간 동안 전력평균치가 1200W이면 설정시간 동안 전력오차가 -200W가 되고, 이를 보상하기 위해 스위칭제어부(162)는 스위칭소자의 턴 온/오프 듀티를 조정할 수 있다. 이 경유 듀티를 감소시킬 수 있다.Conversely, if the power command value is 1000W and the power average value during the set time is 1200W, the power error during the set time is -200W, and to compensate for this, the switching control unit 162 may adjust the turn on/off duty of the switching device. This can reduce the diesel duty.

한편, 종래기술에서 전력지령치에 대응하는 전압을 워킹코일에 공급하면서, 온도센서로부터 피드백되는 물의 측정온도에 따라 워킹코일에 대한 전력지령치를 보상하도록 하지만, 본 발명의 실시예에서는 측정온도와 목표온도 간의 오차에 대응하는 전력지령치에 따라 전력을 워킹코일로 공급하면서, 출력전력의 평균치를 반영하여 전력지령치를 보상하므로 종래의 측정온도 기반의 전력지령치 보상보다 보상 속도가 빨라 물의 온도 제어가 빠르다는 장점이 있는 것이다.Meanwhile, in the prior art, while supplying a voltage corresponding to the power command value to the working coil, the power command value for the working coil is compensated according to the measured temperature of water fed back from the temperature sensor, but in the embodiment of the present invention, the measured temperature and the target temperature Since power is supplied to the working coil according to the power command value corresponding to the error between the two and the power command value is compensated by reflecting the average value of the output power, the compensation speed is faster than the conventional power command value compensation based on the measured temperature, so the temperature control of water is fast. There is this.

본 실시예에서 전력평균연산부(164)은 예컨대 80~100ms의 설정시간 동안 가열모듈(120)에서 워킹코일(130)로 공급되는 전력량의 평균치를 계산할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기 예시적인 설정시간에 한정되지 않으며, 설정시간은 정수기의 조건에 따라 변경될 수 있다.In this embodiment, the power average calculation unit 164 may calculate an average value of the amount of power supplied from the heating module 120 to the working coil 130 for a set time of 80 to 100 ms, for example. However, the present invention is not limited to the exemplary setting time, and the setting time may be changed according to the condition of the water purifier.

본 실시예에서는 유도가열 방식의 정수기에서 도 3과 같이 가열모듈(120)이 정류부(121), 평활화부(122) 및 인버터부(123)를 포함하여 구성될 때, 하나의 인버터부(123)에서 스위칭소자의 턴 온/오프 스위칭동작을 통해 전압 및 전류를 출력하는 경우에는 바람직하게는 90ms 동안 출력전력의 평균치를 구할 수 있다.In this embodiment, when the heating module 120 includes a rectifying unit 121, a smoothing unit 122 and an inverter unit 123 as shown in FIG. 3 in an induction heating type water purifier, one inverter unit 123 In the case of outputting the voltage and current through the turn-on/off switching operation of the switching device, the average value of the output power can be obtained for preferably 90 ms.

특히, 본 실시예에서는 스위칭소자의 턴 온/오프 듀티의 조정을 통해 특정 전압구간에서만 사용이 가능하도록 튜닝이 완료된 공진형 컨버터에서 출력의 전 범위에서 전압제어가 가능하도록 할 수 있다.Particularly, in the present embodiment, voltage control over the entire range of the output can be performed in the resonant converter whose tuning has been completed so that it can be used only in a specific voltage section through adjustment of the turn-on/off duty of the switching device.

이로써, 정수기가 사용되는 지역의 상용전원이 달라져서 정수기로 입력되는 전압의 변동이 발생하더라도, 전압 변동에 따라 스위칭소자들의 턴 온/오프 듀티의 조정을 통해 원하는 전압을 공급할 수 있도록 할 수 있다.Accordingly, even if a voltage input to the water purifier varies due to a change in the commercial power supply in a region where the water purifier is used, a desired voltage can be supplied by adjusting the turn-on/off duty of the switching elements according to the voltage change.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정수기에서 보상전력지령치에 따른 스위칭소자의 턴 온/오프 듀티 제어의 예시도이다.4 is an exemplary diagram of turn-on/off duty control of a switching device according to a compensation power command value in a water purifier according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정수기에서는 서브제어부(160)의 스위칭제어부(163)가 전력지령치와 전력평균치 간의 전력오차에 따른 보상전력지령치에 대응하는 스위칭신호를 생성하여 가열모듈(120)로 출력할 수 있다. 이때, 스위칭신호는 복수의 스위칭소자들의 턴 온/오프 듀티 제어신호가 포함될 수 있다.4, in the water purifier according to the embodiment of the present invention, the switching control unit 163 of the sub-control unit 160 generates a switching signal corresponding to the compensation power command value according to the power error between the power command value and the power average value, and the heating module It can be printed as (120). In this case, the switching signal may include a turn-on/off duty control signal of a plurality of switching devices.

도면의 일례에서는 90ms 동안 스위칭소자의 스위칭동작에 따른 스위칭소자의 턴 온/오프 듀티를 나타낸다.In one example of the drawing, the turn-on/off duty of the switching device according to the switching operation of the switching device for 90 ms is shown.

(a)는 보상전력지령치가 2000W인 경우에 90ms 동안 스위칭소자를 계속 턴 온시키도록 하는 예를 도시한다. (b)는 상기 (a)의 예시에서 보상전력지령치가 1600W가 되면 90ms 동안 스위칭소자의 턴 온/오프 듀티를 조정하여 일정한 턴 오프 구간이 존재하게 된다. 이때, 1600W의 전력량을 생성하기 위해서는 턴 온을 80%로 하고 턴 오프를 20%로 하여 듀티를 0.8로 할 수 있다. (a) shows an example in which the switching device is continuously turned on for 90 ms when the compensation power command value is 2000W. In (b), when the compensation power command value becomes 1600W in the example of (a), a constant turn-off period exists by adjusting the turn-on/off duty of the switching device for 90 ms. At this time, in order to generate the power amount of 1600W, the duty may be 0.8 by turning on 80% and turning off 20%.

(c)는 전력지령치가 1000W인 경우에는 90ms 동안 2000W의 절반이므로 듀티가 0.5가 되도록 할 수 있다. 따라서, 턴 온 구간과 턴 오프 구간이 절반씩 될 수 있다. 같은 원리로 (d)는 전력지령치가 600W이면 90ms 동안 턴 온/오프 듀티를 0.3으로 조정하여 턴 온/오프 스위칭할 수 있도록 한다. (c) is half of 2000W for 90ms when the power command value is 1000W, so the duty can be set to 0.5. Accordingly, the turn-on period and the turn-off period may be halved. In the same principle, (d) allows the turn-on/off switching by adjusting the turn-on/off duty to 0.3 for 90ms when the power command value is 600W.

상기와 같이 스위칭소자의 턴 온/오프 듀티를 조정함으로써 보상전력지령치에 맞는 전력량이 워킹코일(130)로 출력될 수 있도록 한다.By adjusting the turn-on/off duty of the switching device as described above, the amount of power corresponding to the compensation power command value can be output to the working coil 130.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various different forms, and those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It will be understood that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects.

110 : 전원부 120 : 가열모듈
130 : 워킹코일 140 : 온수탱크
150 : 온도센서 160 : 서브제어부
161 : 제1비교부 162 : 제2 PI제어부
163 : 스위칭제어부 164 : 전력평균연산부
170 : 메인제어부 171 : 제2비교부
172 : 제2 PI제어부
110: power supply 120: heating module
130: working coil 140: hot water tank
150: temperature sensor 160: sub-control unit
161: first comparison unit 162: second PI control unit
163: switching control unit 164: power average calculation unit
170: main control unit 171: second comparison unit
172: 2nd PI control unit

Claims (6)

물이 저장되는 온수탱크;
상기 온수탱크의 일측에 배치되며 상기 온수탱크 내부의 물을 가열하기 위해 구성되는 워킹코일;
복수의 스위칭소자를 포함하고 스위칭신호에 따라 상기 스위칭소자의 턴 온/오프 스위칭동작을 수행하여 상기 워킹코일로 전압 및 전류를 인가하는 가열모듈;
상기 전압 및 전류를 기초로 설정시간 동안의 전력평균치를 연산하고 상기 연산된 전력평균치와 메인제어부로부터 수신된 전력지령치 간의 전력오차를 줄이기 위한 보상전력지령치를 출력하고 상기 출력된 보상전력지령치에 따라 상기 스위칭소자의 턴 온/오프 스위칭동작을 위한 스위칭신호를 생성하여 상기 가열모듈로 출력하는 서브제어부를 포함하는 정수기.
A hot water tank in which water is stored;
A working coil disposed on one side of the hot water tank and configured to heat water in the hot water tank;
A heating module that includes a plurality of switching elements and applies voltage and current to the working coil by performing a turn-on/off switching operation of the switching element according to a switching signal;
Based on the voltage and current, calculate a power average value for a set time, output a compensation power command value for reducing a power error between the calculated power average value and a power command value received from the main control unit, and output the compensation power command value according to the outputted compensation power command value. A water purifier comprising a sub-control unit that generates a switching signal for a turn-on/off switching operation of a switching device and outputs it to the heating module.
제1항에 있어서,
상기 서브제어부는,
상기 워킹코일로 인가되는 전압 및 전류를 이용하여 전력량을 산출하고 상기 전력량을 이용하여 설정시간 동안 전력평균치를 연산하는 전력평균연산부;
상기 연산된 전력평균치와 상기 메인제어부로부터 수신된 전력지령치를 비교하여 상기 전력오차를 출력하는 제1비교부;
비례적분제어를 통해 상기 제1비교부에서 출력되는 전력오차를 줄이기 위한 상기 보상전력지령치를 출력하는 제1PI제어부;
상기 출력되는 보상전력지령치에 따라 상기 스위칭소자의 턴 온/오프를 위한 스위칭신호를 생성하여 상기 가열모듈로 출력하는 스위칭제어부를 포함하는 정수기.
The method of claim 1,
The sub-control unit,
A power average calculation unit that calculates an amount of power using the voltage and current applied to the working coil and calculates a power average value for a set time using the amount of power;
A first comparison unit for comparing the calculated power average value with a power command value received from the main control unit and outputting the power error;
A first PI control unit outputting the compensation power command value for reducing a power error output from the first comparison unit through proportional integral control;
A water purifier comprising a switching control unit for generating a switching signal for turning on/off of the switching device according to the output compensation power command value and outputting it to the heating module.
제2항에 있어서,
상기 스위칭제어부는,
상기 가열모듈에서 상기 보상전력지령치에 대응하는 전력을 상기 워킹코일로 출력하기 위해 상기 스위칭신호의 턴 온/오프의 듀티를 조정하여 상기 스위칭신호를 생성하는 정수기.
The method of claim 2,
The switching control unit,
A water purifier for generating the switching signal by adjusting a duty of turning on/off of the switching signal to output power corresponding to the compensation power command value from the heating module to the working coil.
제2항에 있어서,
상기 온수탱크 내 물의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하고,
상기 메인제어부는,
상기 온도센서에서 측정된 물의 측정온도와 사용자에 의해 요구된 물의 목표온도를 비교하여 온도차를 출력하는 제2비교부;
비례적분제어를 통해 상기 제2비교부에서 출력되는 온도차를 줄이기 위한 상기 전력지령치를 상기 서브제어부로 출력하는 제2PI제어부를 포함하는 정수기.
The method of claim 2,
Further comprising a temperature sensor for measuring the temperature of the water in the hot water tank,
The main control unit,
A second comparison unit comparing the measurement temperature of water measured by the temperature sensor with a target temperature of water requested by the user and outputting a temperature difference;
A water purifier comprising a second PI control unit for outputting the power command value to the sub control unit for reducing a temperature difference output from the second comparison unit through proportional integral control.
제2항에 있어서,
상기 전력평균연산부는 80~100ms 동안 전력평균치를 연산하는 정수기.
The method of claim 2,
The power average calculation unit is a water purifier that calculates a power average value for 80 ~ 100ms.
제1항에 있어서,
상기 온수탱크는 내부에 상기 워킹코일에 의해 가열되는 피가열체를 포함하고, 상기 워킹코일에 인가된 전압에 의한 전류가 흐르면 상기 워킹코일에 생성되는 자계로 인하여 상기 피가열체에 와전류가 발생되어 상기 피가열체의 온도가 상승되는 정수기.

The method of claim 1,
The hot water tank includes a body to be heated inside which is heated by the working coil, and when a current by a voltage applied to the working coil flows, an eddy current is generated in the body to be heated due to a magnetic field generated in the working coil. A water purifier in which the temperature of the heating target is increased.

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