KR20220093758A - 역률 보상 회로 제어 장치 - Google Patents

Abstract

스위칭 소자의 스위칭을 통해 입력 교류 전압의 역률을 보상하는 역률 보상 회로의 제어 장치가 개시된다. 상기 역률 보상 회로의 제어 장치는, 상기 입력 교류 전압의 위상각 정보를 검출하는 위상각 검출부 및 사전 설정된 주파수 변동값에 상기 위상각 정보를 적용하여 상기 주파수 변동값이 변동하는 주기를 상기 입력 교류 전압의 주기와 동기화 하고, 동기화된 주파수 변동값을 사전 설정된 기본 주파수값에 적용한 값을 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수로 결정하는 주파수 결정부를 포함한다.

Description

역률 보상 회로 제어 장치{APPARATUS OF CONTROLLING POWER FACTOR CORRECTION CIRCUIT}

본 발명은 역률 보상 회로 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 역률 보상 회로 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 일정 범위 내에서 주기적으로 변동시키되 변동되는 스위칭 주파수의 주기를 입력되는 교류 전압의 주파수와 동기화 시킴으로써 입력 교류 전류의 맥동 발생을 억제할 수 있는 역률 보상 회로 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 배터리를 충전하기 위한 충전기에는 역률 개선을 위한 역률 보상 회로가 구비된다. 통상 역률 보상 회로는 인덕터와 다이오드 및 스위칭 소자로 구현되는 부스트 컨버터의 토폴로지를 갖는다.

역률 보상 회로 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수가 고정되는 경우 협대역 피크 성분에 의한 전자파 노이즈가 크게 발생하는 문제가 있으며, 이를 해소하기 위해 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 일정 범위 내에서 일정 주기로 변동함으로써 피크 성분의 노이즈를 일정 대역으로 분산 시켜 전자파 성능을 향상시키고자 하는 연구가 이루어졌다.

그러나, 스위칭 주파수의 변동 주기가 일정하게 결정되는 경우 입력되는 교류 전압 주파수와 간섭을 일으켜 입력 교류 전류의 맥동이 발생하는 문제가 발생한다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2016-0057524 A KR 10-2018-0078779 A

이에 본 발명은, 역률 보상 회로 내 스위칭 소자의 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 일정 범위 일정 주기로 변동시키는 경우 스위칭 주파수가 변동되는 주기와 입력되는 교류 전압의 주기를 적절하게 결정하여 입력 교류 전류에 발생하는 맥동을 억제할 수 있는 역률 보상 회로 제어 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,

스위칭 소자의 스위칭을 통해 입력 교류 전압의 역률을 보상하는 역률 보상 회로의 제어 장치에 있어서,

상기 입력 교류 전압의 위상각 정보를 검출하는 위상각 검출부; 및

사전 설정된 주파수 변동값에 상기 위상각 정보를 적용하여 상기 주파수 변동값이 변동하는 주기를 상기 입력 교류 전압의 주기와 동기화 하고, 동기화된 주파수 변동값을 사전 설정된 기본 주파수값에 적용한 값을 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수로 결정하는 주파수 결정부;

를 포함하는 역률 보상 회로 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 위상각 검출부는, dq 위상 고정 루프 구조를 이용하여 상기 입력 교류 전압의 위상각 정보를 검출할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 위상각 검출부는, 상기 입력 교류 전압을 dq 전압으로 변환하는 dq 변환부; 상기 dq 변환부에서 변환된 dq 전압의 q축 전압을 0으로 수렴시키기 위한 각속도 값을 출력하는 비례 적분 제어기; 및 상기 비례 적분 제어기의 출력을 적분하여 상기 위상각 정보를 도출하는 적분기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 dq 변환부는 상기 입력 교류 전압과 상기 입력 교류 전압과 90 도 위상차를 갖는 직교 성분 전압을 상기 dq 전압으로 변환할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 q축 전압은 상기 입력 교류 전압의 위상각과 상기 위상각 검출부에서 검출된 위상각 정보의 오차를 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 주파수 결정부는, 상기 위상각 정보의 코사인 값을 연산하는 코사인 연산부; 상기 코사인 연산부에서 연산한 코사인 값을 상기 주파수 변동값에 승산하는 승산기; 및 상기 기본 주파수 값에 상기 승산기의 승산 결과를 합산하여 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 도출하는 합산기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 주파수 결정부는, 상기 합산기에서 도출된 스위칭 주파수와 상기 기본 주파수 값 중 하나를 외부 제어 신호에 기반하여 선택하는 먹스를 더 포함할 수 있다.

상기 역률 보상 회로 제어 장치에 따르면, 역률 보상 회로 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수 변동 주기가 항시 입력 교류 전압의 주기를 추종하도록 결정되므로, 입력 교류 전압의 주기 변동에 상관없이 입력 전류의 맥동을 억제할 수 있고 그에 따라 역률 보상 회로의 효율이나 역률 보상 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치가 적용되는 역률 보상 회로의 예들을 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 위상각 검출부를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 위상각 검출부의 위상각 검출 결과를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 주파수 결정부를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 주파수 변동 제어를 실시하지 않은 경우와 실시한 경우의 입력 전압과 스위칭 주파수 변동의 주기를 비교 도시한 그래프이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 주파수 변동 제어를 실시하지 않은 경우와 실시한 경우의 입력 전류 품질 차이를 비교 도시한 도면이다.

이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치를 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치가 적용되는 역률 보상 회로의 예를 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치가 적용되는 역률 보상 회로의 예들을 도시한 회로도이다. 특히, 도 1에 도시된 실시형태는 삼상 교류 전력이 입력되는 역률 보상 회로의 예이고 도 2에 도시된 실시형태는 단상 교류 전력이 입력되는 역률 보상 회로의 예이다. 도 1 및 도 2에 도시된 역률 보상 회로는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예일 뿐 본 발명이 도 1 및 도 2에 도시된 역률 보상 회로의 회로 구조에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치가 적용될 수 있는 역률 보상 회로는, 상호 직렬 연결된 두 개의 스위칭 소자(S1-S2 직렬 연결, S3-S4 직렬 연결, S5-S6 직렬 연결)를 각각 포함하며 상호 병렬 관계로 연결된 복수의 레그(A1, A2, A3) 및 복수의 레그(A1, A2, A3)에 포함된 두 스위칭 소자가 상호 연결된 노드에 각각 일단이 연결된 복수의 인덕터(L1, L2, L3)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 제어 장치는(100) 스위칭 소자의 온-오프 상태를 조정할 수 있다.

복수의 인덕터(L1, L2, L3) 타단은 역률 보상 회로의 입력단(10a, 10b, 10c)이 되고, 복수의 레그(A1, A2, A3) 상호 병렬 연결된 노드는 역률 보상 회로의 출력단(11a, 11b)이 될 수 있다.

도 1에 도시된 실시형태에서, 입력단(10a, 10b, 10c) 각각에 삼상 교류 전압의 한 상에 해당하는 교류 전압(V_ac1, V_ac2, V_ac3)이 인가될 수 있으며, 출력단(11a, 11b) 사이에 직류 전압(V_dc)이 출력될 수 있다.

도시하지는 않았지만, 출력단(11a, 11b) 사이에는 직류 전압(V_dc)을 형성하기 위한 커패시터가 연결될 수 있으며 출력단(11a, 11b)의 후단에는 출력단(11a, 11b)의 직류 전압(V_dc)을 원하는 크기의 전압으로 변환하는 직류/직류 컨버터가 구비될 수 있다. 차량에 구비되는 충전기의 경우 직류/직류 컨버터는 배터리와 연결되고 직류 전압(V_dc)의 크기를 배터리 충전 전압에 해당하는 크기로 변환할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치가 적용될 수 있는 역률 보상 회로는, 상호 직렬 연결된 두 개의 스위칭 소자(S1-S2 직렬 연결, S3-S4)를 각각 포함하며 상호 병렬 관계로 연결된 복수의 레그(A1, A2) 및 복수의 레그(A1, A2)에 포함된 두 스위칭 소자가 상호 연결된 노드에 각각 일단이 연결된 복수의 인덕터(L1, L2)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 제어 장치는(100) 스위칭 소자의 온-오프 상태를 조정할 수 있다.

복수의 인덕터(L1, L2) 타단은 역률 보상 회로의 입력단(10a, 10b)이 되고, 복수의 레그(A1, A2) 상호 병렬 연결된 노드는 역률 보상 회로의 출력단(11a, 11b)이 된다.

도 2에 도시된 실시형태에서, 교류 입력단(10a, 10b) 사이에 단상 교류 전압(V_ac)이 인가될 수 있으며. 출력단(11a, 11b)에 직류 전압(V_dc)이 출력될 수 있다.

도 1에 도시된 예와 마찬가지로, 도시하지는 않았지만, 출력단(11a, 11b) 사이에는 직류 전압(V_dc)을 형성하기 위한 커패시터가 연결될 수 있으며 출력단(11a, 11b)의 후단에는 출력단(11a, 11b)의 직류 전압(V_dc)을 원하는 크기의 전압으로 변환하는 직류/직류 컨버터가 구비될 수 있다. 차량에 구비되는 충전기의 경우 직류/직류 컨버터는 배터리와 연결되고 직류 전압(V_dc)의 크기를 배터리 충전 전압에 해당하는 크기로 변환할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 블록 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치는, 입력 교류 전압(V_ac1, V_ac2, V_ac3 또는 V_ac)의 위상각 정보를 검출하는 위상각 검출부(110)와 사전 설정된 주파수 변동값에 검출된 위상각 정보를 적용하여 주파수 변동값이 변동하는 주기를 입력 교류 전압(V_ac1, V_ac2, V_ac3 또는 V_ac)의 주기와 동기화 하고, 동기화된 주파수 변동값을 사전 설정된 기본 주파수값에 적용한 값을 스위칭 소자(S1-S6 또는 S1-S4)의 스위칭 주파수로 결정하는 주파수 결정부(120) 및 결정된 스위칭 주파수에 따라 스위칭 소자(S1-S6 또는 S1-S4)의 온/오프를 결정하는 제어신호를 생성하는 스위칭 구동부(130)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 위상각 검출부를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.

위상각 검출부(110)는 기본적으로 입력 교류 전압(V_ac1, V_ac2, V_ac3 또는 V_ac)의 위상각(θ)을 검출하는 회로이다. 교류 신호의 위상각을 검출하기 위한 방법으로 전압 파형을 검출하여 교류 신호의 크기로 나누는 방법이나 교류 신호의 제로 크로싱 점을 검출하여 정현 함수를 만드는 방법 등 당 기술분야에 알려진 여러 기법이 적용될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시형태에서, 위상각 검출부(110)는 도 4에 도시된 것과 같은 dq 위상 고정 루프(Phase Loop Lock: PLL)의 구조가 적용될 수 있다.

도 4를 참조하면, dq PLL 구조가 적용된 위상각 검출부(110)는 단상 또는 다상 입력 교류 전압을 dq 전압으로 변환하는 dq 변환부(111)와, dq 변환부(111)에서 변환된 dq 전압의 q축 전압을 0으로 수렴시키기 위한 각속도 값을 출력하는 비례적분(PI) 제어기(112)와 비례적분 제어기(112)의 출력을 적분하여 위상각을 도출하는 적분기(113)을 포함하여 구성될 수 있다.

더욱 상세하게, dq 변환부(111)는 계통 전압에 해당하는 입력 교류 전압을 변환하여 dq 전압으로 변환할 수 있다. 입력 교류 전압이 단상인 경우, dq 변환부(111)는 지연기 등을 이용하여 입력 교류 전압과 90도의 위상차를 갖는 직교 성분을 생성한 후 dq 변환을 수행할 수 있다. 입력 교류 전압이 3상인 경우에는 각 상 전압의 차이를 이용하여 삼상 중 한 상의 교류 전압과 그에 90도의 위상차를 갖는 직교 성분을 생성한 후 dq 변환을 수행할 수 있다.

dq 변환부(111)는 단상 교류 전압 또는 한 상의 전압과 그에 90도의 위상차를 갖는 직교 성분의 전압을 각각 α, β 값의 전압(

,

)로 설정하고 당 기술분야에 알려진 아래의 αβ-dq 변환식을 이용하여 dq 변환을 수행할 수 있다.

[식 1]

식 1에서 θ는 위상각 검출부(110)에서 검출된 위상각을 피드백 받은 값일 수 있다. 단상 교류 전압 또는 한 상의 전압에 해당하는 α값의 전압(

)을

라하고 그에 90도 위상차를 갖는 직교 성분에 해당하는 β값의 전압(

)을

라고 할 때 q축 전압(V_q)는 다음의 식 2가 될 수 있다.

[식 2]

여기서, 식 2의 우변은 사인 코사인 공식에 의해 아래의 식 3과 같이 정리될 수 있다.

[식 3]

상기 식 3에 나타난 것과 같이, dq 변환에 의해 도출된 q축 전압은 입력 교류 전압의 위상각(

)과 위상각 검출부(110)에서 검출된 위상각(

) 사이의 오차가 되므로, 이 값이 0이 되도록 위상각(

)가 검출되는 경우 입력 교류 전압의 정확한 위상각이 검출된 것이라 할 수 있다.

따라서, 비례 적분 제어기(112)는 dq 변환부(111)에 의해 변환 되어 출력되는 q축 전압을 0으로 수렴시키기 위한 비례 적분 제어를 수행하고 비례 적분 제어 결과에 대응되는 각속도 정보를 출력할 수 있다.

적분기(113)는 비례 적분 제어기(112)에서 출력되는 각속도 정보를 적분하여 q축 전압을 0으로 수렴시킬 수 있는 위상각을 도출할 수 있다.

추가적으로, 위상각 검출부(110)는 각 구성요소에서 출력되는 값의 범위를 한정하기 위한 안티 와인드업 제어를 수행하는 구성 또는 리미터 등을 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 추가 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지된 범위 내에서 당업자에 의해 쉽게 유추될 수 있는 것으로, 발명의 주된 사상과 직접적인 관련이 없으므로 추가의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 위상각 검출부의 위상각 검출 결과를 도시한 그래프이다.

도 5에 도시한 것과 같이, 위상각 검출부(110)는 전술한 것과 같은 dq PLL 구조의 위상각 검출부(110)에 의해 입력 교류 전압의 위상 변화에 따른 위상각을 검출할 수 있다. 특히, 전술한 예는 기준이 되는 α값의 전압(

)이 코사인 함수의 형태로 결정되었으므로, 도 5에 도시된 것과 같이 입력 교류 전압이 피크값을 갖는 경우 위상각이 0 도(또는 360 도)로 결정됨이 확인될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 주파수 결정부를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.

도 6을 참조하면, 주파수 결정부(120)는 검출된 위상각의 코사인 값을 연산하는 코사인 연산부(121)와 코사인 연산부(121)에서 연산한 코사인 값을 사전 설정된 주파수 변동값(f_{SW_PFC_OnjAmp})에 승산하는 승산기(122)와, 사전 설정된 기본 주파수 값(f_{SW_PFC_Base})에 승산기(122)의 승산 결과를 합산하는 합산기(123)과, 기본 주파수 값(f_{SW_PFC_Base}) 또는 합산기(123)의 합산 결과 중 하나를 선택적으로 출력하는 먹스(124)를 포함하여 구성될 수 있다.

사전 설정된 기본 주파수 값(f_{SW_PFC_Base})은 역률 보상 회로 내 스위칭 소자의 고정된 스위칭 주파수에 해당하는 값으로 시스템 사양 등에 따라 적절하게 사전 결정될 수 있다. 주파수 확산(변동) 제어를 수행하는 경우, 기본 주파수 값(f_{SW_PFC_Base})은 주파수가 확산되는 범위의 중심 주파수가 될 수 있다.

사전 설정된 주파수 변동값(f_{SW_PFC_OnjAmp})은 기본 주파수 값(f_{SW_PFC_Base})을 확산(변동)시키기 위한 폭을 사전에 설정해둔 값으로 주파수 변동값이 기본 주파수 값(f_{SW_PFC_Base})에 가감된 범위 내에서 스위칭 소자의 스위칭 주파수가 변동될 수 있다.

예를 들어, 기본 주파수 값(f_{SW_PFC_Base})이 100 kHz이고 주파수 변동값(f_{SW_PFC_OnjAmp})이 5 kHz라고 하면, 역률 보상 회로 내 스위칭 소자의 주파수 확산(변동) 제어를 수행하는 스위칭 소자의 주파수는 95 내지 105 kHz의 범위 내에서 일정한 주기로 변동될 수 있다.

본 발명의 여러 실시형태는 스위칭 소자의 주파수가 변동되는 주기를 계통 교류 전압, 즉 입력 교류 전압과 동기화하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 예에서 본 발명의 여러 실시형태는, 스위칭 소자의 스위칭 주파수가 100 kHz에서 95 kHz로 감소하고 이어 105 kHz까지 증가하였다가 다시 100 kHz로 돌아오는 주기를 입력 교류 전압과 동기화 할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시형태의 주파수 결정부(120)는, 위상각 검출부(110)에서 검출한 입력 교류 전압의 위상각의 코사인 값을 구하고 이를 주파수 변동값(f_{SW_PFC_OnjAmp})에 승산한다. 즉, 승산기(122)의 출력은 주파수 변동값을 크기로 하는 코사인 함수가 되며 이 코사인 함수는 입력 교류 전압과 동일한 위상을 갖는 함수가 될 수 있다. 즉, 승산기(122)는 입력 교류 전압의 주기와 동기화 되게 주파수 변동값(f_{SW_PFC_OnjAmp})을 변동시킬 수 있다.

승산기(122)의 출력은 합산기(123)에 의해 사전 설정된 기본 주파수 값(f_{SW_PFC_Base})에 합산되어 스위칭 소자의 스위칭 주파수는 입력 교류 전압의 주기와 동기화된 상태로 주파수 변동값(f_{SW_PFC_OnjAmp})에 의해 결정된 범위 내에서 변화하게 될 수 있다.

먹스(124)는 주파수 변동 제어의 수행 여부를 결정하는 외부의 제어 신호(SSFM_On)에 의해 기본 주파수 값(f_{SW_PFC_Base}) 및 주파수는 입력 교류 전압의 주기와 동기화되어 변동되는 스위칭 주파수 값 중 하나를 선택하여 출력할 수 있다. 먹스(124)의 출력은 역률 보상 회로 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수(f_{SW_PFC})로 결정되어 스위칭 구동부(130)로 출력될 수 있다.

스위칭 구동부(130)는 역률 보상 회로 내 스위칭 소자(S1-S6 또는 S1-S4)의 온/오프 스위칭을 주파수 결정부(120)에서 결정된 스위칭 주파수(f_{SW_PFC})에 따라 제어하는 제어신호를 생성하는 회로이다. 예를 들어, 스위칭 구동부(130)는 스위칭 주파수(f_{SW_PFC})에 대응되는 톱니파의 캐리어 신호를 생성하고 스위칭 듀티를 결정하기 위한 직류의 기준 신호를 생성한 후 캐리어 신호와 기준 신호의 비교를 통해 온/오프 제어 신호를 생성하는 공지의 게이트 구동 회로로 구현될 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 주파수 변동 제어를 실시하지 않은 경우와 실시한 경우의 입력 전압과 스위칭 주파수 변동의 주기를 비교 도시한 그래프이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 주파수 변동 제어를 실시하지 않은 경우와 실시한 경우의 입력 전류 품질 차이를 비교 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 주파수 변동 제어가 실시되지 않는 경우 전압 변동 주파수 값의 주파수 변동 주기는 사전 설정된 값을 유지한다. 변동 주파수 값의 변동 주기가 입력 교류 전압(V_grid)과 다르게 설정된 경우 입력 교류 전압의 주기와 변동 주파수 값의 주파수 변동 주기간의 간섭에 의해 도 9에 도시된 것과 같이, 역률 보상 회로의 입력 전류에 맥동이 발생하게 된다. 특히, 변동 주파수 값의 변동 주기를 입력 교류 전압의 주기와 동일하게 설정한다고 하더라도, 차량 충전 중 입력 교류 전압의 주기가 변동되면 맥동이 발생할 수밖에 없다.

이에 반해, 도 8에 도시된 것과 같이 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로 제어 장치의 주파수 변동 제어가 실시된 경우에는 전압 변동 주파수 값의 주파수 변동 주기가 항상 입력 교류 전압의 주기를 추종하도록 결정되므로, 입력 교류 전압의 주기 변동에 상관없이 도 10에 도시된 것과 같이 상시 입력 전류의 맥동을 억제할 수 있고 그에 따라 역률 보상 회로의 효율이나 역률 보상 성능을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 역률 보상 회로 제어 장치 110: 위상각 검출부
111: dq 변환부 112: 비례 적분 제어기
113: 적분기 120: 주파수 결정부
121: 코사인 연산부 122: 승산기
123: 합산기 124: 먹스
130: 스위칭 구동부

Claims (7)

1. 스위칭 소자의 스위칭을 통해 입력 교류 전압의 역률을 보상하는 역률 보상 회로의 제어 장치에 있어서,
   상기 입력 교류 전압의 위상각 정보를 검출하는 위상각 검출부; 및
   사전 설정된 주파수 변동값에 상기 위상각 정보를 적용하여 상기 주파수 변동값이 변동하는 주기를 상기 입력 교류 전압의 주기와 동기화 하고, 동기화된 주파수 변동값을 사전 설정된 기본 주파수값에 적용한 값을 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수로 결정하는 주파수 결정부;
   를 포함하는 역률 보상 회로 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 위상각 검출부는,
   dq 위상 고정 루프 구조를 이용하여 상기 입력 교류 전압의 위상각 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로 제어 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 위상각 검출부는,
   상기 입력 교류 전압을 dq 전압으로 변환하는 dq 변환부;
   상기 dq 변환부에서 변환된 dq 전압의 q축 전압을 0으로 수렴시키기 위한 각속도 값을 출력하는 비례 적분 제어기; 및
   상기 비례 적분 제어기의 출력을 적분하여 상기 위상각 정보를 도출하는 적분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로 제어 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 dq 변환부는 상기 입력 교류 전압과 상기 입력 교류 전압과 90 도 위상차를 갖는 직교 성분 전압을 상기 dq 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로 제어 장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 q축 전압은 상기 입력 교류 전압의 위상각과 상기 위상각 검출부에서 검출된 위상각 정보의 오차를 나타내는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로 제어 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 주파수 결정부는,
   상기 위상각 정보의 코사인 값을 연산하는 코사인 연산부;
   상기 코사인 연산부에서 연산한 코사인 값을 상기 주파수 변동값에 승산하는 승산기; 및
   상기 기본 주파수 값에 상기 승산기의 승산 결과를 합산하여 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 도출하는 합산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로 제어 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 주파수 결정부는,
   상기 합산기에서 도출된 스위칭 주파수와 상기 기본 주파수 값 중 하나를 외부 제어 신호에 기반하여 선택하는 먹스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로 제어 장치.
   

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