KR20210052428A - 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 - Google Patents

전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전력 변환 장치는, 공기 조화기에 구비된 압축기의 구동을 제어하는 전력 변환 장치에 있어서, 압축기를 구성하는 모터에 구동 전압을 인가하는 인버터; 상기 인버터의 구동과 관련된 캐리어 주파수를 설정하는 인버터 제어부; 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 감지하는 제1 온도 감지부; 및 상기 압축기가 설치된 장소의 온도를 감지하는 제2 온도 감지부;를 포함하고, 상기 인버터 제어부는, 상기 제1 온도 감지부 및 상기 제2 온도 감지부 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 압축기의 예열 동작 여부를 결정하고, 상기 압축기의 예열 동작이 개시되면, 상기 인버터의 캐리어 주파수가 미리 설정된 캐리어 주파수 범위에 포함되도록, 상기 인버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기{POWER TRANSFORMING APPARATUS AND AIR CONDITIONER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.
일반적으로, 공기 조화기의 압축기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다.
이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터 방식의 전력 변환부를 구성하는 것이 일반적으로 알려져 있다.
우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터와 같은 전력 변환부에 공급된다. 이때, 전력 변환부는, 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다. 경우에 따라, 정류부와 인버터 사이에는 역률 개선을 위한 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)가 구비될 수 있다.
특히, 전력 변환 장치는 초기 구동 시 압축기의 축계를 정렬시키기 위하여, 압축기에 소정의 동작 신호를 출력하는 압축기 얼라인(Align) 동작을 수행한다. 또한, 압축기 얼라인 동작은, 압축기의 예열이 필요한 경우에도 수행될 수 있다.
한편, 일반적으로 전력 변환 장치가 압축기 얼라인 동작을 수행하는 과정에서, 압축기에서 소음이 발생되는 문제점이 발생한다.
특히, 공기 조화기의 경우, 저온 환경에 노출되므로 압축기를 예열시키기 위한 압축기 얼라인 동작은 필수적인데, 압축기 얼라인 동작이 수행될 때마다 전류에 의한 소음이 발생하여, 공기 조화기의 사용자가 불편함을 느낄 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 압축기의 축계를 정렬하거나 압축기의 예열을 수행하는 압축기 얼라인 동작을 수행하는 과정에서, 압축기에서 발생되는 소음을 최소화할 수 있는 전력 변환 장치 및 그를 포함하는 공기 조화기를 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 의한 공기 조화기에 구비된 압축기의 구동을 제어하는 전력 변환 장치는, 압축기를 구성하는 모터에 구동 전압을 인가하는 인버터, 상기 인버터의 구동과 관련된 캐리어 주파수를 설정하는 인버터 제어부, 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 감지하는 제1 온도 감지부 및 상기 압축기가 설치된 장소의 온도를 감지하는 제2 온도 감지부를 포함한다.
또한, 상기 압축기 제어부는, 상기 제1 온도 감지부 및 상기 제2 온도 감지부 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 압축기의 예열 동작 여부를 결정하고, 상기 압축기의 예열 동작이 개시되면, 상기 인버터의 캐리어 주파수가 미리 설정된 캐리어 주파수 범위에 포함되도록, 상기 인버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 압축기에서 발생되는 소음을 감지하는 소음 감지부;를 더 포함하고, 상기 압축기 제어부는, 상기 인버터의 캐리어 주파수를 증가시키면서, 상기 소음 감지부의 출력을 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여, 상기 캐리어 주파수 범위를 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 압축기 제어부는, 상기 인버터의 캐리어 주파수를 소정의 주파수 값만큼 증가시키는 단계를 적어도 한번 이상 수행하고, 상기 캐리어 주파수가 증가할 때마다, 상기 소음 감지부를 이용하여 상기 압축기에서 소음이 발생되는지 여부를 판단함으로써, 상기 캐리어 주파수 범위를 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 압축기 제어부는, 상기 압축기가 시운전 모드로 동작할 때, 상기 캐리어 주파수 범위를 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 압축기 제어부는, 상기 캐리어 주파수를 증가시키는 중에, 상기 소음 감지부를 이용하여, 상기 압축기에서 소음이 발생되지 않는 주파수 대역을 검출하고, 검출된 주파수 대역에 근거하여, 상기 캐리어 주파수 범위의 상한치 및 하한치를 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 압축기 제어부는, 상기 압축기의 예열 동작이 개시되면, 상기 인버터의 캐리어 주파수를, 상기 설정된 캐리어 주파수 범위에 포함되는 소정의 값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 압축기 제어부는, 상기 압축기의 예열 동작이 개시되면, 상기 인버터의 캐리어 주파수를, 상기 하한치로 설정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 압축기 제어부는, 상기 인버터의 캐리어 주파수가 상기 하한치로 설정된 후, 미리 설정된 주기마다 상기 소음 감지부를 이용하여 상기 압축기에서 소음이 발생하는지 여부를 판단하고, 판단결과에 근거하여, 상기 주기마다 상기 인버터에 적용되는 캐리어 주파수를 소정의 값만큼 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 압축기 얼라인 동작 시 소음이 발생되지 않으므로, 전력 변환 장치 및 그를 포함하는 공기 조화기의 신뢰성이 향상되는 장점이 있다.
도한, 본 발명에 따르면 압축기를 예열시키거나, 압축기의 축계를 정렬하는 경우에도, 압축기에서 소음이 발생되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 도출된다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 1을 참조하면, 전력 변환 장치(1000)는 교류 전원(100)을 정류하는 정류부(1100), 정류부(1100)에서 정류된 DC 전압을 승압/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터부(1200), 컨버터부(1200)를 제어하는 컨버터 제어부(1300)를 포함한다. 또한, 전력 변환 장치(1000)는 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터부(1400)와 인버터부(1400)를 제어하는 인버터 제어부(1500)를 더 포함할 수 있다.
이러한 인버터부(1400)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(2000)에 공급된다. 한편, 전력 변환 장치(1000)는 인버터부(1400)를 제어하는 인버터 제어부(1500)와, 그리고 컨버터부(1200)와 인버터부(1400) 사이의 DC단 캐패시터(C)를 포함할 수 있다.
여기서, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(1000)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치일 수 있다.
이러한 인버터부(1400)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(2000)에 공급된다. 여기서, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(1000)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.
그러나 모터(2900)는 압축기 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.
한편, 전력 변환 장치(1000)는, 압축기 모터를 구동하기 위하여, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다.
전력 변환 장치(1000)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(2000)에 변환된 전력을 공급한다.
컨버터부(1200)는, 입력 교류 전원(100)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터부(1200)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 경우에 따라, 컨버터(120)는 정류부(110)를 포함하는 개념일 수 있다. 이하, 컨버터부(1200)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.
정류부(1100)는, 단상 교류 전원(100)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전원을 컨버터부(1200) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(1100)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.
이와 같이, 컨버터부(1200)는 정류부(1100)에서 정류된 전압을 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.
이러한 컨버터부(1200)는, 정류부(1100)에 연결되는 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 이러한 스위칭 소자(Q1)와 병렬로 연결되는 캐패시터(C), 및 스위칭 소자(Q1)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.
컨버터부(1200)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 승압 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.
또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.
여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다.
즉, 컨버터 제어부(130)에서 전달되는 PWM 신호가 컨버터 구동부(1600)에 전달되고, 컨버터 구동부(1600)는, 스위칭 소자(Q1)의 베이스(base; 또는 게이트) 단에 연결되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 동작을 구동시킬 수 있다.
일 예로, 컨버터부(1200)의 스위칭 소자(Q1)는, 게이트단이 컨버터 구동부(1600)에 연결되고, 에미터단이 컨버터 구동부(1600)와 소자 보호부(1800) 사이의 노드에 연결될 수 있다.
이러한 스위칭 소자(Q1)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.
IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transitor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.
이와 같이, 컨버터 제어부(1300)는 컨버터부(1200) 내의 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호(Sc)를 출력할 수 있다.
이를 위해, 컨버터 제어부(1300)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(B)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.
그리고, 정류부(1100)를 거친 출력 전압은, DC단 캐패시터(C)에 충전되거나 인버터부(1400)를 구동할 수 있다.
입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(1100) 전단에 위치할 수 있다.
입력 전압 검출부(A)는 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(1300)에 인가될 수 있다.
다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(1100) 전단에 위치할 수 있다.
입력 전류 검출부(D)는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해 컨버터 제어부(1300)에 인가될 수 있다.
DC 전압 검출부(B)는 DC단 캐패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC단 캐패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(1500)에 인가될 수 있으며, DC단 캐패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다.
한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(1300)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 PWM 제어에 의한 출력 신호의 제로 벡터 비율을 조정하여, 전기 소음을 저감할 수 있다. 이와 관련하여, 인버터부(1400)를 통해 모터(2000)를 운전하기 위해 본 발명에서는 Space Vector PWM 변조 방식을 사용한다. 한편, Space Vector PWM 변조 방식은 스위칭(switching) 주파수에 따라 해당 주파수와 2배의 주파수에 전기 소음이 발생한다. 이때, 4 내지 7kHz의 주파수로 스위치 온/오프에 의해 해당 소음이 가청 주파수 이내에서 발생할 수 있고, 이에 따라 주변 소음이 작은 경우에 소비자에게 불쾌감을 유발할 수도 있다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 소음을 감소시키기 위해 SV-PMW 방식에서 전류가 흐르지 않는 제로 벡터 구간의 비율을 지속적으로 변화시켜 소음 피크(peak) 성분을 감소시키는 방법을 제시한다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 인버터부(1400)는 복수 개의 인버터 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 직류 전원을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환한다.
인버터부(1400)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(2000)에 출력할 수 있다.
구체적으로, 인버터부(1400)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하측 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.
컨버터부(1200)와 마찬가지로, 인버터부(1400)의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.
인버터 제어부(1500)는, 인버터부(1400)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터부(1400)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(2000)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC단 캐패시터(C) 양단인 DC단 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC단 전압(Vdc)은 DC단 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, 인버터부(1400)와 모터(2000) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(2000)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 인버터부(1400)와 모터부(2000) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에서는 인버터부(1400)와 모터(2000)가 연결되는 지점에서의 출력 전류(ia, ib, ic) 또는 이에 대응하는 출력 전압(Va, Vb, Vc)를 제1 및 제3 출력 신호로 지칭할 수 있다.
본 발명에 따르면, PWM 제어 신호에 의해 인버터부(1400)에서 모터(2000)로 출력되는 제1 내지 제3 출력 신호에 의해 전기 소음을 동적으로 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에서 제안하는 전력 변환 장치의 제어 방법이 설명된다.
먼저, 압축기의 시운전이 시작(S301)되면, 인버터 제어부(1500)는 소음 감지부(1700)를 이용하여, 압축기에서 소음이 발생하는지 여부를 판단할 수 있다(S302).
구체적으로, 압축기의 시운전 모드가 개시되면, 인버터 제어부(1500)는 인버터부(1400)를 소정의 캐리어 주파수로 동작시킬 수 있다.
여기에서 캐리어 주파수란, 인버터부(1400)에 적용되는 듀티비가 업데이트되는 주기를 의미한다. 즉, 인버터부(1400)에 포함된 스위치는, 인버터 제어부에 의해 설정된 캐리어 주파수에 근거하여 가변적인 듀티비로 동작하게 된다.
일 실시예에서, 압축기의 시운전 모드가 개시되면, 인버터 제어부(1500)는 캐리어 주파수를 증가(S303)시키면서, 소음 감지부의 출력을 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여, 캐리어 주파수 범위를 설정할 수 있다(S304).
구체적으로, 인버터 제어부(1500)는 시운전 모드에서 최초에 설정된 캐리어 주파수를 일정 주기마다 소정의 값만큼 증가(S303)시킬 수 있으며, 캐리어 주파수가 증가될 때마다 소음 감지부(1700)의 출력을 확인(S302)할 수 있다.
즉, 인버터 제어부(1500)는, 인버터의 캐리어 주파수를 소정의 주파수 값만큼 증가시키는 단계를 적어도 한번 이상 수행하고, 캐리어 주파수가 증가할 때마다, 소음 감지부를 이용하여 압축기에서 소음이 발생되는지 여부를 판단함으로써, 캐리어 주파수 범위를 설정할 수 있다.
상술한 과정을 통하여, 인버터 제어부(1500)는 소음이 발생되지 않는 최소의 캐리어 주파수와, 최대의 캐리어 주파수를 메모리에 기록할 수 있다. 또한, 인버터 제어부(1500)는 기록된 최소 캐리어 주파수 및 최대 캐리어 주파수에 근거하여, 캐리어 주파수 범위를 설정할 수 있다.
즉, 인버터 제어부(1500)는, 캐리어 주파수를 증가시키는 중에, 소음 감지부를 이용하여, 압축기에서 소음이 발생되지 않는 주파수 대역을 검출할 수 있다. 아울러, 인버터 제어부(1500)는 검출된 주파수 대역에 근거하여, 캐리어 주파수 범위의 상한치인 상기 최대 캐리어 주파수와, 하한치인 상기 최소 캐리어 주파수를 설정할 수 있다.
시운전이 종료되거나(S305), 공기 조화기의 동작을 활성화시키기 위한 사용자 입력이 인가되면, 시운전을 위한 압축기 동작이 정지될 수 있다(S306).
일 예로, 인버터 제어부(1500)는 증가된 캐리어 주파수가 미리 설정된 한계 값에 도달하면, 시운전을 종료시킬 수 있다.
공기 조화기의 동작을 활성화시키기 위한 사용자 입력이 인가된 후, 인버터 제어부(1500)는 예열 조건을 판단할 수 있다(S307).
일 실시예에 있어서, 인버터 제어부(1500)는 상기 제1 온도 감지부 및 상기 제2 온도 감지부 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 압축기의 예열 동작 여부를 결정할 수 있다.
구체적으로, 제1 온도 감지부는 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 감지할 수 있다. 또한, 제2 온도 감지부는, 압축기가 설치된 장소의 온도를 감지할 수 있다.
즉, 인버터 제어부(1500)는 실외온도가 미리 설정된 제1 기준치(A)보다 낮거나, 압축기에서 토출되는 냉매의 온도가 미리 설정된 제2 기준치(B)보다 낮으면, 압축기의 예열이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
예열이 필요하지 않은 경우에, 인버터 제어부(1500)는 공기 조화기의 동작을 활성화시키고(S308), 인버터부의 캐리어 주파수를 미리 설정된 제1 주파수 값(D)으로 설정할 수 있다(S314).
한편, 예열이 필요한 것으로 판단되면, 인버터 제어부(1500)는 인버터의 캐리어 주파수가 미리 설정된 캐리어 주파수 범위에 포함되도록, 인버터를 제어할 수 있다.
구체적으로, 인버터 제어부(1500)는 압축기의 예열 동작이 개시되면, 인버터의 캐리어 주파수를, 미리 설정된 캐리어 주파수 범위의 하한치로 설정할 수 있다(S310).
한편, 인버터 제어부는, 인버터의 캐리어 주파수가 상기 하한치로 설정된 후, 미리 설정된 주기마다 소음 감지부를 이용하여 압축기에서 소음이 발생하는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 인버터 제어부(1500)는 판단결과에 근거하여, 소정의 주기마다 인버터에 적용되는 캐리어 주파수를 소정의 값만큼 증가시킬 수 있다(S312).
일 예에서, 인버터 제어부(1500)는 인버터의 캐리어 주파수를 하한치로 설정했음에도, 소음 감지부의 출력이 소정 크기 이상인 경우에는, 캐리어 주파수를 설정된 캐리어 주파수 범위 내에서 소정의 값만큼 증가시키면서, 소음 감지부의 출력을 재확인할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 압축기 얼라인 동작 시 소음이 발생되지 않으므로, 전력 변환 장치 및 그를 포함하는 공기 조화기의 신뢰성이 향상되는 장점이 있다.
도한, 본 발명에 따르면 압축기를 예열시키거나, 압축기의 축계를 정렬하는 경우에도, 압축기에서 소음이 발생되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 도출된다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 공기 조화기에 구비된 압축기의 구동을 제어하는 전력 변환 장치에 있어서,
    압축기를 구성하는 모터에 구동 전압을 인가하는 인버터;
    상기 인버터의 구동과 관련된 캐리어 주파수를 설정하는 인버터 제어부;
    상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 감지하는 제1 온도 감지부; 및
    상기 압축기가 설치된 장소의 온도를 감지하는 제2 온도 감지부;를 포함하고,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 압축기가 시운전 모드로 동작할 때, 상기 인버터의 캐리어 주파수의 범위를 설정하고,
    상기 제1 온도 감지부 및 상기 제2 온도 감지부 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 압축기의 예열 동작 여부를 결정하고,
    상기 압축기의 예열 동작이 개시되면, 상기 캐리어 주파수가 상기 시운전 모드의 동작 시 설정된 캐리어 주파수 범위에 포함되도록, 상기 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축기에서 발생되는 소음을 감지하는 소음 감지부;를 더 포함하고,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 시운전 모드로 동작할 때, 상기 캐리어 주파수를 증가시키면서, 상기 소음 감지부의 출력을 모니터링하고,
    모니터링 결과에 근거하여, 상기 캐리어 주파수 범위를 설정하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 시운전 모드로 동작하는 동안, 상기 캐리어 주파수를 소정의 주파수 값만큼 증가시키는 단계를 적어도 한번 이상 수행하고,
    상기 캐리어 주파수가 증가할 때마다, 상기 소음 감지부를 이용하여 상기 압축기에서 소음이 발생되는지 여부를 판단함으로써, 상기 캐리어 주파수 범위를 설정하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 캐리어 주파수를 증가시키는 중에, 상기 소음 감지부를 이용하여, 상기 압축기에서 소음이 발생되지 않는 주파수 대역을 검출하고,
    검출된 주파수 대역에 근거하여, 상기 캐리어 주파수 범위의 상한치 및 하한치를 설정하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 압축기의 예열 동작이 개시되면, 상기 인버터의 캐리어 주파수를, 상기 설정된 캐리어 주파수 범위에 포함되는 소정의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 압축기의 예열 동작이 개시되면, 상기 인버터의 캐리어 주파수를, 상기 하한치로 설정하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인버터 제어부는,
    상기 인버터의 캐리어 주파수가 상기 하한치로 설정된 후, 미리 설정된 주기마다 상기 소음 감지부를 이용하여 상기 압축기에서 소음이 발생하는지 여부를 판단하고,
    판단결과에 근거하여, 상기 주기마다 상기 인버터에 적용되는 캐리어 주파수를 소정의 값만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
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