KR20230008362A

KR20230008362A - Power converting apparatus and home appliance including the same

Info

Publication number: KR20230008362A
Application number: KR1020210088921A
Authority: KR
Inventors: 홍영호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2023-01-16

Abstract

An embodiment of the present invention relates to a power converting device and a home appliance including the same, the power converting device comprising: an input part including an AC connection part for receiving alternating current power from the outside and a DC connection part for receiving direct current power; a bridge diode part composed of a plurality of diodes and connected to the input part; a capacitor connected to a dc terminal, which is an output terminal of the bridge diode part; a load driven based on the voltage of the dc terminal; an AC relay arranged between the load and the capacitor; and an electromagnet, which is turned on before the AC relay is turned on or off. Therefore, provided is a home appliance for both AC and DC.

Description

Power converting apparatus and home appliance having the same {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.The present invention relates to a power conversion device and a home appliance including the same, and more particularly, to a power conversion device for both AC/DC power and a home appliance including the same.

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.The power converter is a device that converts input power and supplies the converted power. This power conversion device is placed in a home appliance and converts input power into power for driving the home appliance.

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.For example, a power conversion device using AC power converts received AC power into DC power for driving home appliances, and a power conversion device using DC power converts received DC power into various voltage levels for driving home appliances. It can be converted into drive power.

도 1은 교류 기반의 전력 공급 시스템 구성도의 일 예를 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing an example of a configuration diagram of an AC-based power supply system.

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.Referring to FIG. 1 , an AC-based power supply system 1 includes a home appliance 30 that receives AC power from the outside and operates based on the AC power, and based on the AC power received from the outside. It may include an energy storage device 20 for storing DC power generated or generated based on renewable energy.

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.The power supply system 1 may include a renewable energy-based power generation device, such as a photovoltaic module 40 having solar cells and generating and outputting DC power based on the solar cells.

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.The energy storage device 20 may include at least one battery 21 , and may store power in the battery 21 through a charger 22 .

또한, 에너지 저장장치(20)는, 배터리(21)를 충전하기 위한 전압 레벨로 변환되도록 DC/DC 컨버터(23)를 구비할 수 있다.In addition, the energy storage device 20 may include a DC/DC converter 23 to be converted into a voltage level for charging the battery 21 .

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.Meanwhile, the energy storage device 20 may supply power generated by the solar module 40 or stored in the battery 21 to the outside. To this end, the energy storage device 20 may include a DC/AC inverter 24 .

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.Meanwhile, the battery 21 may be stored based on AC power received from the outside. In this case, the energy storage device 20 may include a bidirectional converter (not shown) instead of the DC/AC inverter 24 .

상용 발전소(11)로부터 가정용 에너지 저장 장치(20), 홈 어플라이언스(30) 등으로 교류 전원이 공급될 수 있다.AC power may be supplied from the commercial power plant 11 to the household energy storage device 20 and the home appliance 30 .

홈 어플라이언스(30)는, 직류 전원을 사용하도록 제작된 인버터 등 DC용 부품(32) 사용을 위해 AC/DC 컨버터(31)가 필요하다. The home appliance 30 requires an AC/DC converter 31 to use a DC component 32 such as an inverter designed to use DC power.

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.For example, AC power received from the home appliance 30 is converted into DC power in the AC/DC converter 31 and drives the motor 33 and the like through the inverter 32 .

경우에 따라서, 교류 전원을 사용하도록 제작된 히터, 밸브, 도어 스위치 등 AC 용 부품(34)은 AC 전원을 이용하여 동작할 수 있다.In some cases, AC components 34 such as heaters, valves, and door switches manufactured to use AC power may operate using AC power.

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.Recently, problems such as reduced efficiency due to AC/DC conversion, increased parts and manufacturing costs for power conversion, high-frequency noise caused by AC power, and the increase in DC-based distributed generation such as solar power generation have led to the need for DC-based power supply. Research is on the rise.

도 2는 직류 기반의 전력 공급 시스템 구성도의 일 예를 도시한 도면이다. 2 is a diagram showing an example of a configuration diagram of a DC-based power supply system.

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.Referring to FIG. 2 , a DC-based power supply system 2 includes a home appliance 60 that receives DC power from the outside and operates based on the DC power, and based on the DC power received from the outside. It may include an energy storage device 50 for storing DC power generated or generated based on renewable energy.

에너지 저장장치(50)는 적어도 하나의 배터리(51)를 구비할 수 있으며, 충방전 차저(52)를 통하여 배터리(51)에 전력을 저장할 수 있다.The energy storage device 50 may include at least one battery 51 and may store power in the battery 51 through the charge/discharge charger 52 .

또한, 에너지 저장장치(50)는, 배터리(51)를 충전하기 위한 전압 레벨로 변환되도록 DC/DC 컨버터(53)를 구비할 수 있다.In addition, the energy storage device 50 may include a DC/DC converter 53 to be converted into a voltage level for charging the battery 51 .

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. Meanwhile, the energy storage device 50 may externally supply power generated by the solar module 40 or stored in the battery 51 without the DC/AC inverter 24 or bi-directional converter.

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.When DC power is supplied from the commercial power plant 12 , the home appliance 60 receives DC power instead of AC power, and directly drives internal components. As a result, high-frequency noise and the like caused by the AC power supply are not generated, and furthermore, since the converter 31 and the like are not required to be provided, the manufacturing cost is reduced. In addition, it is possible to configure only the DC parts 61 and 62.

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.On the other hand, as the supply of new and renewable energy including photovoltaic power generation is activated and efforts for energy saving and energy efficiency improvement increase, the demand for DC home appliances linked to DC power distribution is increasing.

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.For example, Prior Art 1 (Korean Patent Publication No. 10-2011-0097254 (published on Aug. 31, 2011) discloses a power supply network using a direct current supply source and an electric product based thereon.

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.In prior art 1, a large-capacity AC/DC converter is installed at the entrance of a building, and DC power is input to home appliances to reduce energy consumption by reducing losses due to inverters and the like.

하지만, 선행기술 1은, DC 전용의 가전제품에 관한 것으로, 기존 AC 배전 환경에서 사용되기 어렵다.However, prior art 1 relates to DC-only home appliances, and is difficult to use in an existing AC distribution environment.

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.The inability of DC-only appliances to be used in an AC distribution environment further increases conversion costs and discourages governments from moving quickly to DC distribution, which has many advantages.

또한, 개별 사용자들도 AC 배전 환경에서 사용되지 못하는 DC 전용의 가전제품의 구매를 망설이게 된다.In addition, individual users also hesitate to purchase DC-only home appliances that cannot be used in an AC distribution environment.

또한, 직류 기반 전력 공급 환경이 아닌 경우에, 가전제품 외부에 별도의 컨버터를 구비해야 하는 문제점이 있었다. 별도의 컨버터를 구비하는 것은 제조비, 서비스 비용을 증가시킨다.In addition, in the case of a non-DC-based power supply environment, there is a problem in that a separate converter must be provided outside the home appliance. Having a separate converter increases manufacturing and service costs.

또한, 비숙련 사용자가 전기제품을 설치, 이용하는데에 어려움을 줄 수 있고, 안전사고 발생의 위험성이 있다.In addition, unskilled users may have difficulties in installing and using electrical products, and there is a risk of safety accidents.

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.Accordingly, AC/DC combined home appliances are in demand. An AC/DC combined home appliance has the advantage of being freely usable in an AC distribution environment and a DC distribution environment.

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.In addition, AC/DC home appliances can be purchased without worrying about whether to use more AC appliances or replace them with DC appliances during the transition period when switching to DC power distribution, which has the effect of accelerating the transition to DC power distribution.

또한, AC/DC 겸용 홈 어플라이언스를 구현하기 위해서, 히터 등 내부 부품도 전원에 관계없이 공용화될 필요성이 있다.In addition, in order to implement an AC/DC combined home appliance, internal components such as heaters need to be shared regardless of power.

또한, 저비용으로 구현하면서도, DC 전원 이용시 발생할 수 있는 아크를 방지함으로써 안정성을 향상할 수 있는 AC/DC 겸용 홈 어플라이언스가 요구된다.In addition, an AC/DC combined home appliance capable of improving stability by preventing arcs that may occur when DC power is used while implementing at low cost is required.

또한, 비숙련 사용자도 설치 및 사용에 어려움이 없는 AC/DC 겸용 홈 어플라이언스가 요구된다.In addition, there is a need for an AC/DC combined home appliance that is easy to install and use even for unskilled users.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 저가의 AC 릴레이로 부하에 전원을 공급하고 차단함으로써, 저비용으로 홈 어플라이언스 및 홈 어플라이언스 내 부품들을 직류, 교류 전원 겸용으로 공용화할 수 있다.A power conversion device and a home appliance having the same according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a low-cost AC relay that supplies and cuts off power to a load so that the home appliance and its components can be replaced with direct current at low cost. , AC power supply can be used in common.

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, 복수의 다이오드로 구성되고, 상기 입력부에 연결되는 브리지 다이오드부, 상기 브리지 다이오드부의 출력단인 dc단에 연결되는 커패시터, 상기 dc단의 전압에 기초하여 구동되는 부하, 상기 부하와 상기 커패시터 사이에 배치되는 AC 릴레이, 및, 상기 AC 릴레이가 온(on)되거나 오프(off)되기 전에 온(on)되는 전자석을 포함할 수 있다.A power conversion device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object and a home appliance having the same include an input unit including an AC connection unit receiving AC power from the outside and a DC connection unit receiving DC power, and a plurality of diodes. It consists of a bridge diode unit connected to the input unit, a capacitor connected to the dc terminal, which is the output terminal of the bridge diode unit, a load driven based on the voltage of the dc terminal, an AC relay disposed between the load and the capacitor, And, it may include an electromagnet that is turned on before the AC relay is turned on or turned off.

상기 전자석은, 상기 AC 릴레이가 상기 온(on)되거나 오프(off) 된 후에 오프(off)될 수 있다.The electromagnet may be turned off after the AC relay is turned on or off.

상기 부하는, 제1 전압으로 구동되는 제1 부하와 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 구동되는 제2 부하를 포함하고, 상기 전자석은, 상기 제2 부하와 상기 커패시터 사이에 배치되는 AC 릴레이에 대응하여 배치될 수 있다.The load includes a first load driven by a first voltage and a second load driven by a second voltage higher than the first voltage, and the electromagnet is an AC relay disposed between the second load and the capacitor. It can be arranged correspondingly.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 상기 제1 부하와 상기 커패시터 사이에 배치되는 전압 변환부를 더 포함할 수 있다.A power conversion device and a home appliance including the same according to an embodiment of the present invention for achieving the above object may further include a voltage converter disposed between the first load and the capacitor.

상기 전자석과 상기 AC 릴레이는 소정 간격으로 이격배치될 수 있다.The electromagnet and the AC relay may be spaced apart at predetermined intervals.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 상기 전자석과 상기 AC 릴레이의 온(on), 오프(off)를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.A power conversion device and a home appliance having the same according to an embodiment of the present invention for achieving the above object may further include a control unit for controlling on and off of the electromagnet and the AC relay. there is.

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, 복수의 다이오드로 구성되고, 상기 입력부에 연결되는 브리지 다이오드부, 상기 브리지 다이오드부의 출력단인 dc단에 연결되는 커패시터, 상기 dc단의 전압에 기초하여 구동되는 부하, 상기 부하와 상기 커패시터 사이에 배치되는 AC 릴레이, 및, 상기 AC 릴레이에 병렬로 연결되고, 상기 AC 릴레이가 온(on)되거나 오프(off)되기 전에 온(on)되는 스위치를 포함할 수 있다.A power conversion device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object and a home appliance having the same include an input unit including an AC connection unit receiving AC power from the outside and a DC connection unit receiving DC power, and a plurality of diodes. It consists of a bridge diode unit connected to the input unit, a capacitor connected to the dc terminal, which is the output terminal of the bridge diode unit, a load driven based on the voltage of the dc terminal, an AC relay disposed between the load and the capacitor, And, it may include a switch connected in parallel to the AC relay and turned on before the AC relay is turned on or off.

상기 스위치는, 상기 AC 릴레이가 상기 온(on)되거나 오프(off) 된 후에 오프(off)될 수 있다.The switch may be turned off after the AC relay is turned on or off.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 상기 스위치와 상기 커패시터 사이에 배치되는 전류제한 저항을 더 포함할 수 있다.A power conversion device and a home appliance including the same according to an embodiment of the present invention for achieving the above object may further include a current limiting resistor disposed between the switch and the capacitor.

상기 부하는, 제1 전압으로 구동되는 제1 부하와 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 구동되는 제2 부하를 포함하고, 상기 스위치는, 상기 제2 부하와 상기 커패시터 사이에 배치되는 AC 릴레이에 대응하여 배치될 수 있다.The load includes a first load driven by a first voltage and a second load driven by a second voltage higher than the first voltage, and the switch is an AC relay disposed between the second load and the capacitor. It can be arranged correspondingly.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스는, 상기 스위치와 상기 AC 릴레이의 온(on), 오프(off)를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.A power conversion device and a home appliance having the same according to an embodiment of the present invention for achieving the above object may further include a control unit for controlling on and off of the switch and the AC relay. there is.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, AC/DC 겸용 홈 어플라이언스를 제공할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to provide an AC/DC combined home appliance.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 저비용 AC 릴레이를 히터 등 고전압 부하에도 공용으로 사용함으로써 제조 비용을 감소시킬 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, manufacturing cost can be reduced by commonly using a low-cost AC relay for a high voltage load such as a heater.

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.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since a home appliance can be used with a simple action of connecting any one power plug and plugging it into an outlet, convenience of use can be improved.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, DC 전원 극성 연결에 따른 안전사고를 방지할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to prevent safety accidents caused by DC power supply polarity connection.

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.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, it can be used as an AC home appliance in a region where DC power distribution is not popular, and even if DC power distribution is spread later, it can be used as a DC home appliance without the need to replace the product.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, other various effects will be disclosed directly or implicitly in detailed descriptions according to embodiments of the present invention to be described later.

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 아크 소호 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 간략한 내부 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 아크 소호 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 간략한 내부 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법의 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법의 순서도이다.1 is an example of a configuration diagram of an AC-based power supply system.
2 is an example of a configuration diagram of a DC-based power supply system.
3 is a simplified internal block diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an arc extinguishing configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
5 is a simplified internal block diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a method of operating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a method of operating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating an arc extinguishing configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
9 is a simplified internal block diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart of a method of operating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart of a method of operating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments and can be modified in various forms.

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.The suffixes "module" and "unit" for the components used in the following description are simply given in consideration of ease of writing this specification, and do not themselves give a particularly important meaning or role. Accordingly, the “module” and “unit” may be used interchangeably.

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.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

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. Also, in this specification, terms such as first and second may be used to describe various elements, but these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 간략한 내부 블록도이다.3 is a simplified internal block diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

한편, 본 명세서에서 기술되는 전력 변환 장치(220)는, 홈 어플라이언스 내에 구비되는 전력 변환 장치일 수 있다. 홈 어플라이언스는, 예를 들면, 냉장고, 세탁기, 건조기, 에어컨, 제습기, 조리기기, 청소기, 조명장치, 전기 차량, 드론, TV, 모니터, 이동 단말기, 웨어러블 기기, 서버 등을 포함하는 개념일 수 있다.Meanwhile, the power conversion device 220 described in this specification may be a power conversion device included in a home appliance. Home appliances may include, for example, refrigerators, washing machines, dryers, air conditioners, dehumidifiers, cooking appliances, vacuum cleaners, lighting devices, electric vehicles, drones, TVs, monitors, mobile terminals, wearable devices, servers, and the like. .

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치(220)는, 전원 입력부(310), 노이즈 필터(320), 브리지 다이오드부(330), dc단 커패시터(C), 스위칭부(340), 히터(heater, 350) 등 고전압부하 및/또는 제어부(360)를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 DC 부하의 일 예인 히터를 예시로 하여 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 3 , the power conversion device 220 according to an embodiment of the present invention includes a power input unit 310, a noise filter 320, a bridge diode unit 330, a dc stage capacitor C, and a switching unit. 340, a high voltage load such as a heater 350 and/or a control unit 360 may be included. In the present invention, a heater, which is an example of a DC load, is described as an example, but the present invention is not limited thereto.

전원 입력부(310)는, 예를 들면, 외부로부터 직류 전원과 교류 전원 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 들어, 여기서, 외부는, 예를 들면, 전원 공급이 가능한 발전소, 태양광 모듈, 에너지 저장장치 등을 포함하는 개념일 수 있다.The power input unit 310 may receive at least one of DC power and AC power from the outside, for example. For example, the outside may be a concept including, for example, a power plant capable of supplying power, a photovoltaic module, an energy storage device, and the like.

전원 입력부(310)는, 예를 들면, 외부 교류 전원에 접속되는 AC 접속부(311)와, 외부 직류 전원에 접속되는 DC 접속부(312)를 구비할 수 있다. 예를 들면, AC 접속부(311)는, AC 플러그와 연결될 수 있고, DC 접속부(312)는, DC 플러그와 연결될 수 있다. 사용자는 AC 플러그 및/또는 DC 플러그를 전원 입력부(310)에 연결하여 콘센트에 꽂는 간단한 동작으로 홈 어플라이언스를 설치, 구동할 수 있다.The power input unit 310 may include, for example, an AC connection unit 311 connected to an external AC power supply and a DC connection unit 312 connected to an external DC power supply. For example, the AC connector 311 may be connected to an AC plug, and the DC connector 312 may be connected to a DC plug. A user can install and operate the home appliance by simply connecting an AC plug and/or a DC plug to the power input unit 310 and plugging it into an outlet.

실시 예에 따라서는, 제조사에 의해, AC 접속부(311)와 DC 접속부(312)에 각각 AC 플러그, DC 플러그가 미리 연결될 수 있다. 바람직하게는 AC 플러그 또는 DC 플러그 중 하나가 AC 접속부(311) 또는 DC 접속부(312) 중 대응하는 접속부에 연결되어 출시될 수 있다.Depending on the embodiment, an AC plug and a DC plug may be pre-connected to the AC connector 311 and the DC connector 312 by the manufacturer. Preferably, one of the AC plug or the DC plug may be shipped connected to a corresponding connection part of the AC connection part 311 or the DC connection part 312 .

이 경우에, 사용자는 AC 플러그 및/또는 DC 플러그를 콘센트에 꽂는 간단한 동작으로 홈 어플라이언스를 설치, 구동할 수 있다.In this case, the user can install and operate the home appliance by simply inserting an AC plug and/or a DC plug into an outlet.

하지만, 직류는 교류와 달리 전류가 일정하게 흘러 전류의 영점이 존재하지 않고, 자연 소호가 불가능하므로, 전기 접점에서 아크(arc)가 발생될 수 있다.However, direct current, unlike alternating current, flows constantly and does not have a zero point of current, and since natural extinguishing is impossible, an arc may be generated at the electrical contact point.

특히, DC 아크방전 대응 장치가 없는 전원 플러그 오픈(Open)시 직류 부하에서 발생되는 역기전력이 플러그에 유도됨으로써 큰 아크가 발생할 수 있다.In particular, when a power plug without a DC arc discharge countermeasure is opened, counter electromotive force generated from a DC load is induced in the plug, so that a large arc may be generated.

따라서, 바람직하게는, DC 플러그가, 아크 소호 장치를 구비할 수 있다. 예를 들어, DC 플러그는, 아크 전압을 크게 증가시키는 역기전력을 제한하는 전기적 방식의 소호 장치, 자기력을 이용하는 자기적 소호 장치, 기계접점을 이용하는 소호 장치 중 하나 이상을 구비할 수 있다.Therefore, preferably, the DC plug can be equipped with an arc extinguishing device. For example, the DC plug may include at least one of an electrical extinguishing device that limits counter electromotive force that significantly increases arc voltage, a magnetic extinguishing device using magnetic force, and an extinguishing device using a mechanical contact.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치(220)는, DC 플러그와 AC 플러그를 선택적으로 입력 가능하도록 구성할 수 있다. 이 경우에, DC 입력 시의 전원 플러그인 DC 플러그는 최초 연결 시의 아크 발생 및 동작 중 사용자의 실수로 인한 플러그 오픈(Open)에 따른 아크 발생을 방지하기 위하여, 아크 소호 장치를 구비할 수 있다.The power converter 220 according to an embodiment of the present invention may be configured to selectively input a DC plug and an AC plug. In this case, the power plug-in DC plug at the time of DC input may be provided with an arc extinguishing device in order to prevent arc generation at the time of initial connection and arc generation due to user's mistake during operation.

한편, 전원 입력부(310)는, 예를 들면, AC 접속부(311)에 연결되는 전원 릴레이(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들면, AC 접속부(311)에 AC 플러그가 연결된 상태에서, 전원 릴레이가 턴-온 되는 경우, AC 접속부(311)를 통해 교류 전원이 입력될 수 있고, 전원 릴레이가 턴-오프 되는 경우, AC 접속부(311)를 통한 교류 전원의 입력이 차단될 수 있다.Meanwhile, the power input unit 310 may include, for example, a power relay (not shown) connected to the AC connection unit 311 . For example, when the power relay is turned on while the AC plug is connected to the AC connector 311, AC power can be input through the AC connector 311 and the power relay is turned off, Input of AC power through the AC connector 311 may be blocked.

한편, 전원 입력부(310)는, 예를 들면, DC 플러그가 연결되는 DC 접속부(312)에 접속되고, DC 접속부(312)를 통해 입력되는 직류 전원을 차단할 수 있는 DC 전원 릴레이(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the power input unit 310 is, for example, connected to the DC connector 312 to which the DC plug is connected, and a DC power relay (not shown) capable of blocking DC power input through the DC connector 312. More may be provided.

노이즈 필터(320)는, 예를 들면, 전원 입력부(310)의 출력단에 접속될 수 있고, 전원 입력부(310)로부터 출력되는 전원에 포함된 잡음(noise) 성분을 제거할 수 있다.The noise filter 320 may be connected to, for example, an output terminal of the power input unit 310 and may remove noise components included in power output from the power input unit 310 .

노이즈 필터(320)는, 예를 들면, AC 접속부(311)를 통해 공급되는 교류 전원의 노이즈 성분을 제거하는 EMI 필터(electromagnetic interference filter)일 수 있다.The noise filter 320 may be, for example, an EMI filter (electromagnetic interference filter) that removes noise components of AC power supplied through the AC connector 311.

노이즈 필터(320)는, 예를 들면, 인덕터, 커패시터, 저항 소자 등을 구비할 수 있으나, 본 발명의 노이즈 필터(320)는 상기 구성으로 제한되지 않고, 전원을 필터링할 수 있는 구성을 더 포함할 수 있다.The noise filter 320 may include, for example, an inductor, a capacitor, a resistor element, etc., but the noise filter 320 of the present invention is not limited to the above configuration and further includes a configuration capable of filtering power. can do.

브리지 다이오드부(330)는, 예를 들면, 복수의 다이오드로 구성될 수 있다. 브리지 다이오드부(330)는, 예를 들면, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 교류 전원 입력 시, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수 있다.The bridge diode unit 330 may include, for example, a plurality of diodes. The bridge diode unit 330 is made of, for example, a diode without a switching element, and can perform a rectification operation without a separate switching operation when AC power is input.

브리지 다이오드부(330)는, 예를 들면, AC 접속부(311)를 통하여 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.The bridge diode unit 330 may convert, for example, AC power input through the AC connector 311 into DC power and output the same.

브리지 다이오드부(330)는, 예를 들면, DC 접속부(312)를 통하여 직류 전류가 입력되는 경우, 직류 전원의 극성에 따른 복수의 다이오드의 동작에 따라, 항상 일정한 극성의 직류 전원을 출력할 수 있다.The bridge diode unit 330 can always output DC power with a constant polarity according to the operation of a plurality of diodes according to the polarity of the DC power when DC current is input through the DC connector 312, for example. there is.

이에 따라, 브리지 다이오드부(330)는, DC 역결선에 대한 안전장치로서 동작할 수 있어, 비숙련 사용자가 직류 전원의 극성을 어느 쪽으로 연결하더라도, 브리지 다이오드부(330)가 동일한 출력을 가짐으로써, 홈 어플라이언스의 안전성과 편의성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the bridge diode unit 330 can operate as a safety device against DC reverse connection, so that even if an unskilled user connects the polarity of the DC power to either side, the bridge diode unit 330 has the same output. , can improve the safety and convenience of home appliances.

dc단 커패시터(C)는, 예를 들면, 브리지 다이오드부(330)의 출력단인 dc단에 접속될 수 있고, 브리지 다이오드부(330)에서 출력되는 전원을 저장할 수 있다. 도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수개의 소자가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.The dc terminal capacitor C may be connected to, for example, a dc terminal, which is an output terminal of the bridge diode unit 330, and may store power output from the bridge diode unit 330. In the drawing, one element is shown as the dc stage capacitor (C), but the present invention is not limited thereto, and a plurality of elements may be provided to secure element stability.

스위칭부(340)는, 예를 들면, 브리지 다이오드부(330)의 출력단인 dc단에 접속될 수 있다. 스위칭부(340)는, 예를 들면, dc단 커패시터(C)의 양단에 저장된 전원을 히터(350) 등 고전압 부하에 전달할 수도 있고, 히터(350) 등 고전압 부하에 대한 전원 전달을 차단할 수도 있다. The switching unit 340 may be connected to, for example, a dc terminal that is an output terminal of the bridge diode unit 330 . The switching unit 340 may, for example, transmit power stored at both ends of the dc terminal capacitor C to a high voltage load such as the heater 350, or may block power transmission to the high voltage load such as the heater 350. .

스위칭부(340)는, 적어도 하나의 릴레이(341)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 스위칭부(340)는, 저가의 AC 릴레이(341)를 포함할 수 있다. The switching unit 340 may include at least one relay 341 . For example, the switching unit 340 may include a low-cost AC relay 341.

스위칭부(340)는, 예를 들면, AC 릴레이(341)를 턴-온하여, dc단 커패시터(C)의 양단에 저장된 전원을 히터(350) 등 고전압 부하에 전달할 수 있다. The switching unit 340 may, for example, turn on the AC relay 341 to transfer power stored at both ends of the dc stage capacitor C to a high voltage load such as the heater 350.

한편, 스위칭부(340)는, 예를 들면, AC 릴레이(341)를 턴-오프하여, 히터(350) 등 고전압 부하에 대한 전원 전달을 차단할 수 있다.Meanwhile, the switching unit 340 may, for example, turn off the AC relay 341 to cut off power delivery to a high voltage load such as the heater 350.

히터(350)는, 예를 들면, 스위칭부(340)에 접속될 수 있고, 스위칭부(340)를 통해 dc단 커패시터(C)에 저장된 전원을 입력 받을 수 있다.The heater 350 may be connected to, for example, the switching unit 340 and may receive power stored in the dc capacitor C through the switching unit 340 .

히터(350)는, 예를 들면, 전압이 인가됨에 따라 열을 발생시킬 수 있는 발열체를 구비할 수 있다. 이때, 히터(350)에 구비된 발열체는, 예를 들면, 저항체로 구성될 수 있다.The heater 350 may include, for example, a heating element capable of generating heat as voltage is applied. At this time, the heating element provided in the heater 350 may be composed of, for example, a resistor.

예를 들면, 히터(350)는, 세탁물 처리기기에서 세탁물의 건조, 삶기, 제습용 등으로 구비될 수 있다.For example, the heater 350 may be provided for drying, boiling, and dehumidifying laundry in a laundry treatment machine.

예를 들면, 히터(350)는, 냉장고에서, 제상 기능이나, 홈 바(Home Bar) 용으로 구비될 수 있다.For example, the heater 350 may be provided for a defrost function or a home bar in a refrigerator.

예를 들면, 히터(350)는, 공기조화기에서, 실외 열교환기의 결빙 기능을 위해 실외기에 설치되거나, 난방을 위한 공기의 가열을 위해 실내기에 설치될 수 있다.For example, the heater 350 may be installed in an outdoor unit for freezing of an outdoor heat exchanger in an air conditioner, or installed in an indoor unit to heat air for heating.

한편, 히터(350)는 인가되는 전압의 크기에 따라 단위 시간당 발생되는 열의 양이 달라질 수 있다. 히터(350)의 구성 및 특성은, 공급되는 전압에 따라 달라질 수 있다.Meanwhile, the heater 350 may vary in amount of heat generated per unit time according to the magnitude of the applied voltage. The configuration and characteristics of the heater 350 may vary depending on the supplied voltage.

한편, 본 명세서에서 교류 전압은 220V, 직류 전압은 380V가 공급되는 경우를 예로 들어 설명하나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 사용되는 전압값은 국가 또는 단체에 따라 달라질 수 있다.On the other hand, in the present specification, an example in which AC voltage is 220V and DC voltage is supplied is described as an example, but the present invention is not limited thereto. The voltage value used may vary depending on the country or organization.

제어부(360)는, 예를 들면, 전력 변환 장치(220)에 구비된 각 구성에 연결될 수 있다. 제어부(360)는, 예를 들면, 전력 변환 장치(220)에 구비된 각 구성과 상호 간에 신호를 송수신할 수 있고, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The control unit 360 may be connected to each component included in the power conversion device 220, for example. The control unit 360 may transmit/receive signals to and from each component provided in the power conversion device 220 and control overall operations of each component.

제어부(360)는, 예를 들면, 전원 입력부(310)에 구비된 전원 릴레이의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(360)는, 예를 들면, 전원 입력부(310)를 통해 입력되는 전원에 기초하여, 전원 입력부(310)에 구비된 전원 릴레이의 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환 장치(220)는, 예를 들면, 입력부(310)를 통해 입력되는 전원을 감지하는 전원 감지부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 전원 감지부는, 예를 들면, 전압 검출부를 포함할 수 있다.The controller 360 may control, for example, an operation of a power relay provided in the power input unit 310 . The control unit 360 may control the operation of the power relay included in the power input unit 310 based on power input through the power input unit 310 , for example. To this end, the power converter 220 may further include, for example, a power detector (not shown) that detects power input through the input unit 310 . In this case, the power detecting unit may include, for example, a voltage detecting unit.

예를 들면, 제어부(360)는, 전원 입력부(310)를 통해 직류 전원이 입력되는 경우, 전원 릴레이가 턴-오프 되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 전원 입력부(310)를 통해 직류 전원과 교류 전원이 모두 입력되는 경우, 제어부(360)는, 전원 릴레이가 턴-오프 되도록 제어할 수도 있다. 이를 통해, 고효율의 직류 전원을 우선적으로 사용할 수 있다. For example, the controller 360 may control the power relay to be turned off when DC power is input through the power input unit 310 . For example, when both DC power and AC power are input through the power input unit 310, the controller 360 may control the power relay to be turned off. Through this, it is possible to preferentially use a high-efficiency DC power supply.

한편, 제어부(360)는, 예를 들면, 입력되는 직류 전원에 이상이 있는 경우, 전원 릴레이가 턴-온 되도록 제어하여, 교류 전원이 입력되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, DC 배전의 계통 고장 시, 교류 전원으로 전환 가능하므로, DC 분산 전원 이상 시 교류 전원으로 전환함으로써 안정적으로 동작할 수 있다.Meanwhile, the controller 360 may, for example, control the AC power to be input by controlling the power relay to be turned on when there is an error in the input DC power. For example, since it can be switched to AC power in case of a DC distribution system failure, stable operation can be achieved by switching to AC power in the event of a DC distributed power failure.

제어부(360)는, 예를 들면, 스위칭부(340)의 동작을 제어하여, 히터(350) 등 고전압 부하의 구동을 제어할 수 있다. For example, the controller 360 may control driving of a high voltage load such as the heater 350 by controlling the operation of the switching unit 340 .

제어부(360)는, 예를 들면, dc 단 커패시터(C)의 양단에 저장된 전원이 히터(350)에 전달되도록 스위칭부(340)의 동작을 제어하여, 히터(350)를 구동할 수 있다. The controller 360 may drive the heater 350 by controlling the operation of the switching unit 340 so that, for example, power stored at both ends of the dc terminal capacitor C is transmitted to the heater 350 .

제어부(360)는, 예를 들면, 히터(350)에 대한 전원 전달이 차단되도록 스위칭부(340)의 동작을 제어하여, 히터(350)의 구동을 정지할 수도 있다.The control unit 360 may stop the driving of the heater 350 by controlling the operation of the switching unit 340 so that, for example, transmission of power to the heater 350 is blocked.

제어부(360)는, 예를 들면, 스위칭부(340)에 구비된 릴레이(341)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(360)는, 예를 들면, 스위칭부(340)에 구비된 아크 소호 장치(342, 343)의 동작을 제어할 수 있다.The control unit 360 may control the operation of the relay 341 provided in the switching unit 340, for example. Also, the control unit 360 may control the operation of the arc extinguishing devices 342 and 343 provided in the switching unit 340 , for example.

아크(Arc)는, 흐르고 있던 전류가 갑작스럽게 끊겼을 때 공기 중의 절연파괴로 인해 빛과 열이 발생하는 것으로, 인덕턴스에 기인한다. 스파크(Spark)는 전계(V/m)의 세기가 증가하여 절연체로 작용하는 공기의 절연파괴로 인해 빛과 열이 발생하는 것으로 커패시턴스에 기인한다. 지속적인 스파크와 아크는 방전단계를 거쳐 탄화 경로를 생성하고, 생성된 탄화 경로는 전기 사고로 직결되어 감전사고 및 화재사고를 유발할 수 있다.An arc is caused by inductance, which generates light and heat due to insulation breakdown in the air when the flowing current is suddenly cut off. A spark is caused by capacitance as light and heat are generated due to dielectric breakdown of air acting as an insulator due to an increase in the strength of an electric field (V/m). Continuous sparks and arcs create a carbonization path through a discharge phase, and the generated carbonization path is directly connected to an electrical accident, which can cause an electric shock accident or a fire accident.

DC 배전시 케이블 Size, 손실, 효율 등을 고려하였을 경우 고전압이 유리하지만, 역기능인 아크 방전에 대한 대비가 필요하다. 직류 차단기의 전기 접점에서 아크 전류가 발생되며, 아크 전류는, 전기 접점에서 나타나는 전위차로 인해 전기 접점이 과열되고, 전극이 기화됨으로써 금속의 증기를 발생하여 방전되는 전류를 말한다.When considering cable size, loss, efficiency, etc. during DC distribution, high voltage is advantageous, but it is necessary to prepare for arc discharge, which is a negative function. An arc current is generated at the electrical contact of the DC circuit breaker, and the arc current refers to a current that is discharged by generating metal vapor as the electrical contact is overheated due to a potential difference appearing at the electrical contact and the electrode is vaporized.

직류에서 발생하는 아크로 인해 DC전원입력시 기존에는 아크발생에 대한 대책으로 DC릴레이를 적용하였다. 하지만, 본 발명에서는 고가의 DC 릴레이 대비 저가의 AC 릴레이(341)를 적용하고, 별도의 직류 아크에 대한 대책(342, 343)을 추가함으로써, 제조 비용을 절감할 수 있다.In the past, DC relays were applied as a countermeasure against arc generation when DC power was input due to arcs generated from DC. However, in the present invention, manufacturing cost can be reduced by applying a low-cost AC relay 341 compared to an expensive DC relay and adding measures 342 and 343 for a separate DC arc.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 아크 소호 구성을 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating an arc extinguishing configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스위칭부(340)는, 아크 소호를 위해서, AC 릴레이(341)와 상기 AC 릴레이(341)가 온(on)되거나 오프(off)되기 전에 온(on)되는 전자석(342)을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the switching unit 340 is turned on before the AC relay 341 and the AC relay 341 are turned on or off for arc extinguishing. An electromagnet 342 may be included.

본 발명의 일 실시예 따른 전력 변환 장치(220)는, 외부로부터 교류 전원을 수신하는 AC 접속부(311)와 직류 전원을 수신하는 DC 접속부(312)를 포함하는 입력부(310), 복수의 다이오드로 구성되고, 상기 입력부(310)에 연결되는 브리지 다이오드부(330), 상기 브리지 다이오드부(330)의 출력단인 dc단에 연결되는 커패시터(C), 상기 dc단의 전압에 기초하여 구동되는 히터(350) 등 부하, 상기 부하와 상기 커패시터(C) 사이에 배치되는 AC 릴레이(341), 및, 상기 AC 릴레이(341)가 온(on)되거나 오프(off)되기 전에 온(on)되는 전자석(342)을 포함할 수 있다.The power converter 220 according to an embodiment of the present invention includes an input unit 310 including an AC connection unit 311 receiving AC power from the outside and a DC connection unit 312 receiving DC power, and a plurality of diodes. A bridge diode unit 330 connected to the input unit 310, a capacitor C connected to the dc terminal, which is an output terminal of the bridge diode unit 330, and a heater driven based on the voltage of the dc terminal ( 350) a load, an AC relay 341 disposed between the load and the capacitor C, and an electromagnet that is turned on before the AC relay 341 is turned on or off ( 342) may be included.

상기 전자석(342)은 상기 AC 릴레이(341) 인근에 배치된다. 상기 전자석(342)과 상기 AC 릴레이(341)는 소정 간격으로 이격배치된다. 상기 전자석(342)에 의한 자기력을 이용하여, 아크 전류에 대한 저항 값을 증가시키는 자기적 아크소호가 가능하다. 이에 따라, 고가의 DC 딜레이를 사용하지 않고 저가의 AC 릴레이(341) 적용이 가능하다. The electromagnet 342 is disposed near the AC relay 341. The electromagnet 342 and the AC relay 341 are spaced apart at predetermined intervals. Magnetic arc extinguishing is possible by using the magnetic force of the electromagnet 342 to increase the resistance to the arc current. Accordingly, the low-cost AC relay 341 can be applied without using an expensive DC delay.

상기 전자석(342)은 상기 AC 릴레이(341)의 접점에 자계를 발생시키고, 자속의 방향이 상기 AC 릴레이(341)의 접점에서 발생하는 아크 전류의 흐름 방향과 직각이 된다. 플레밍의 왼손법칙에 따라 자속과 아크 전류의 흐름에 직각으로 힘이 형성되고, 아크 전류는 형성된 힘의 방향을 따라 약화되고 배출될 수 있다. 아크 전류에 직각으로 힘이 가해지면서, 아크가 분산되며, 아크 에너지가 빠르게 소모되어 아크가 소호된다.The electromagnet 342 generates a magnetic field at the contact point of the AC relay 341, and the direction of the magnetic flux is perpendicular to the flow direction of the arc current generated at the contact point of the AC relay 341. According to Fleming's left-hand rule, a force is formed perpendicular to the flow of magnetic flux and arc current, and the arc current can be weakened and discharged along the direction of the formed force. As force is applied at right angles to the arc current, the arc is dissipated, and the arc energy is rapidly consumed to extinguish the arc.

제어부(360)는, 상기 전자석(342)과 상기 AC 릴레이(341)을 제어할 수 있다. 상기 제어부(360)는, 상기 전자석(342)과 상기 AC 릴레이(341)의 온(on), 오프(off) 시점을 제어할 수 있다.The controller 360 may control the electromagnet 342 and the AC relay 341 . The controller 360 may control on/off timings of the electromagnet 342 and the AC relay 341 .

아크 전류는 상기 AC 릴레이(341)가 턴 온되거나 턴 오프되는 스위칭 시점 초기에 아주 짧게 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(360)는, 상기 전자석(342)이 상기 AC 릴레이(341)가 온(on)되거나 오프(off)되기 전에 온되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 전자석(342)이 온되어 자력이 발생한 상태에서 상기 AC 릴레이(341)가 온(on)되거나 오프(off)된다. 상기 AC 릴레이(341)가 온(on)되거나 오프(off)될 때 발생하는 아크 전류는, 직각으로 형성된 자력에 의해 힘을 받고 약화된다.Arc current may be generated very briefly at an initial switching point when the AC relay 341 is turned on or off. Accordingly, the controller 360 may control the electromagnet 342 to be turned on before the AC relay 341 is turned on or off. Accordingly, in a state in which the electromagnet 342 is turned on and magnetic force is generated, the AC relay 341 is turned on or off. An arc current generated when the AC relay 341 is turned on or off is strengthened and weakened by a magnetic force formed at right angles.

한편, 상기 전자석(342)은, 상기 AC 릴레이(341)가 상기 온(on)되거나 오프(off) 된 후에 오프(off)될 수 있다. 아크 전류는 아주 짧은 시간 동안 발생하므로, 상기 전자석(342)은 먼저 온되었다가, 상기 AC 릴레이(341)가 온 또는 오프되는 시점에서 소정 시간 이후, 오프될 수 있다.Meanwhile, the electromagnet 342 may be turned off after the AC relay 341 is turned on or off. Since the arc current is generated for a very short time, the electromagnet 342 may be first turned on and then turned off after a predetermined time from when the AC relay 341 is turned on or off.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 아크 소호 장치인 전자석(342)은, 히터, 밸브, 온/오프 제어되는 모터 등 고전압 부하에 전원을 공급하거나 차단하는 AC 릴레이(341)와 함께 사용될 수 있다.The electromagnet 342, which is an arc extinguishing device of a power conversion device according to an embodiment of the present invention, is used together with an AC relay 341 that supplies or cuts off power to high voltage loads such as heaters, valves, and on/off controlled motors. can

커패시터(C)의 전원을 이용하는 부하는, 제1 전압으로 구동되는 제1 부하와 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 구동되는 제2 부하를 포함하고, 상기 전자석(342)은, 상기 제2 부하와 상기 커패시터(C) 사이에 배치되는 AC 릴레이(341)에 대응하여 배치될 수 있다. 즉, 고전압 부하인 제2 부하에 대응하여 배치되는 AC 릴레이(341)에만 전자석(342)을 배치할 수 있다.The load using the power of the capacitor C includes a first load driven by a first voltage and a second load driven by a second voltage higher than the first voltage, and the electromagnet 342 is It may be disposed corresponding to the AC relay 341 disposed between the load and the capacitor (C). That is, the electromagnet 342 may be disposed only in the AC relay 341 disposed in response to the second load, which is a high voltage load.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 부하와 상기 커패시터(C) 사이에는 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 직류 전원을 소정 레벨로 변환하여 출력 전압 변환부(250)가 배치될 수 있다. 전압 변환부(250)는, 상기 제1 전압까지 강압된 전압을 출력할 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, an output voltage conversion unit 250 is disposed between the first load and the capacitor C to convert the DC power stored in the DC stage capacitor C to a predetermined level. can The voltage conversion unit 250 may output a voltage that has been stepped down to the first voltage.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전압 변환부(250)는, 복수의 전압 레벨을 출력할 수 있다. 이 경우에, 상기 전압 변환부(250)는, 상기 제1 부하로 제1 전압을 출력할 수 있고, 상기 제2 부하로 제2 전압을 출력할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the voltage converter 250 may output a plurality of voltage levels. In this case, the voltage converter 250 may output a first voltage to the first load and output a second voltage to the second load.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 간략한 내부 블록도이다.5 is a simplified internal block diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원부(300)는, 외부로부터 전원을 수신하는 입력부(310), 입력부(310)에 직류 전원이 연결되면, 항상 일정한 극성의 직류 전원을 출력하고, 입력부(310)에 교류 전원이 연결되면, 입력부(310)를 통하여 수신된 교류 전원을 정류하는 브리지 다이오드부(330) 및, 상기 브리지 다이오드부(330)의 출력단에 연결되는 커패시터(C)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the power supply unit 300 according to an embodiment of the present invention always outputs DC power with a constant polarity when DC power is connected to the input unit 310 that receives power from the outside. And, when AC power is connected to the input unit 310, a bridge diode unit 330 rectifying the AC power received through the input unit 310 and a capacitor C connected to the output terminal of the bridge diode unit 330 can include

상기 브리지 다이오드부(330)는, 복수의 다이오드를 포함하고, 상기 입력부(310)를 통하여, 직류 전원이 수신되면, 직류 전원의 극성에 따라 복수의 다이오드 중 다른 다이오드가 온(on)되어, 안전장치로 동작할 수 있다.The bridge diode unit 330 includes a plurality of diodes, and when DC power is received through the input unit 310, another diode among the plurality of diodes is turned on according to the polarity of the DC power to ensure safety. can act as a device.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력부(310)와 브리지 다이오드부(330)를 공용으로 사용하여, AC/DC 겸용의 전원입력이 가능한 시스템을 구성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the input unit 310 and the bridge diode unit 330 are commonly used to configure a system capable of AC/DC combined power input.

이에 따라, DC 배전에 있는 사용자도 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 구비하는 홈 어플라이언스를 사용할 수 있고, AC 배전에 있는 사용자도 본 발명에 따른 전력 변환 장치를 구비하는 홈 어플라이언스를 사용할 수 있다. Accordingly, a user in DC power distribution can use the home appliance equipped with the power conversion device according to the present invention, and a user in AC power distribution can also use the home appliance equipped with the power conversion device according to the present invention.

또한, DC 배전이 보급되지 않는 지역에서는 AC 가전으로 사용 가능하며, 이후에 DC 배전이 보급되더라도 홈 어플라이언스 제품을 교체할 필요없이 DC 가전으로 사용 가능하다.In addition, it can be used as an AC home appliance in areas where DC power distribution is not popular, and even if DC power distribution is popularized later, it can be used as a DC home appliance without the need to replace home appliance products.

또한, 사용자는 DC 배전이 일부 보급되는 시기에도 안정적으로 DC 가전으로 사용할 수 있을 것이다.In addition, users will be able to stably use DC home appliances even when DC power distribution is partially spread.

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.Power is input to the input unit 310 . For example, at least one of AC power and DC power may be input to the input unit 310 from the outside. Here, the exterior may be a concept including a power plant capable of supplying power, a photovoltaic module, an energy storage device, and the like.

입력부(310)는, 외부로부터 교류 전원을 수신하는 AC 접속부(311)와 직류 전원을 수신하는 DC 접속부(312)를 포함할 수 있다.The input unit 310 may include an AC connection unit 311 that receives AC power from the outside and a DC connection unit 312 that receives DC power.

상기 AC 접속부(311)는, AC 플러그와 연결되고, 상기 DC 접속부(312)는, DC 플러그와 연결될 수 있다. 사용자는 AC 플러그 및/또는 DC 플러그를 입력부(310)에 연결하여 콘센트에 꽂는 간단한 동작으로 홈 어플라이언스를 설치, 구동할 수 있다.The AC connector 311 may be connected to an AC plug, and the DC connector 312 may be connected to a DC plug. A user can install and operate the home appliance by simply connecting an AC plug and/or a DC plug to the input unit 310 and plugging it into an outlet.

실시예에 따라서는, 제조사에 의해, 상기 AC 접속부(311)와 DC 접속부(312)에 각각 AC 플러그, DC 플러그가 미리 연결될 수 있다. 바람직하게는 AC 플러그 또는 DC 플러그 중 하나가 상기 AC 접속부(311) 또는 DC 접속부(312) 중 대응하는 접속부에 연결되어 출시될 수 있다.Depending on the embodiment, an AC plug and a DC plug may be pre-connected to the AC connector 311 and the DC connector 312 by the manufacturer. Preferably, one of the AC plug and the DC plug may be released connected to a corresponding connection part of the AC connection part 311 or the DC connection part 312 .

브리지 다이오드부(330)는, 복수의 다이오드로 구성될 수 있다. The bridge diode unit 330 may include a plurality of diodes.

브리지 다이오드부(330)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 교류 전원 입력시, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수 있다.The bridge diode unit 330 is made of a diode without a switching element, and can perform a rectification operation without a separate switching operation when AC power is input.

상기 브리지 다이오드부(330)는, AC 접속부(311)를 통하여 수신되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 상기 dc단에 출력할 수 있다.The bridge diode unit 330 may convert AC power received through the AC connector 311 into DC power and output the DC power.

브리지 다이오드부(330)는, 교류 전원이 입력되는 경우에는, 컨버터로 동작하여, 상기 입력부(310)에서 수신되는 교류 전원은 정류하여 정류된 전원을 출력할 수 있다. 정류된 전원은 dc단 커패시터(C)에 저장될 수 있다.When AC power is input, the bridge diode unit 330 may operate as a converter, rectify the AC power received from the input unit 310, and output the rectified power. The rectified power may be stored in the dc stage capacitor (C).

도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. In the drawing, one element is exemplified as a dc-stage capacitor (C), but a plurality of elements may be provided to secure element stability.

한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다. On the other hand, since DC power is stored at both ends of the dc terminal capacitor (C), it may be referred to as a dc terminal or a dc link terminal.

브리지 다이오드부(330)는, 직류 전원이 수신되는 경우에, 상기 입력부(310)에서 수신되는 직류 전원의 극성에 따라 상기 복수의 다이오드 중 다른 다이오드가 온(on)되어, 항상 일정한 극성의 전원을 출력할 수 있다. In the bridge diode unit 330, when DC power is received, another diode among the plurality of diodes is turned on according to the polarity of the DC power received from the input unit 310, so that power of a constant polarity is always supplied. can be printed out.

이에 따라, 브리지 다이오드부(330)는, 안전장치로 동작할 수 있고, 극성이 존재하는 DC 전원도 안전하게 사용할 수 있다. 비숙련 사용자가 DC 전원의 극성을 어느 쪽으로 연결하더라도, 브리지 다이오드부(330)가 동일한 출력을 가짐으로써, 안전성과 편의성을 모두 높일 수 있다.Accordingly, the bridge diode unit 330 can operate as a safety device, and even a DC power supply having a polarity can be safely used. Since the bridge diode unit 330 has the same output no matter which direction an inexperienced user connects the polarity of the DC power source, both safety and convenience can be enhanced.

브리지 다이오드부(330)는, 직류 전원을 사용하는 DC 가전에서는 삭제 가능하지만, DC의 +단자, -단자 극성 변경으로 인한 화재 등 안전사고를 방지하기 위하여 삭제하지 않고, AC/DC 겸용 홈 어플라이언스의 공용 전원부(300)를 구성할 수 있다.Although the bridge diode unit 330 can be deleted in DC household appliances using DC power, it is not deleted to prevent safety accidents such as fire due to polarity change of the + terminal and - terminal of DC, and the AC/DC combined home appliance The common power supply unit 300 may be configured.

브리지 다이오드부(330)는, DC 역결선에 대한 안전장치 역할을 할 수 있어, DC 극성이 변경되어도 전력 변환 장치(220)가 안정적으로 정상 동작할 수 있다.The bridge diode unit 330 can serve as a safety device against DC reverse connection, so that the power conversion device 220 can stably and normally operate even when the DC polarity is changed.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(220)는, 입력 전원에서 노이즈 성분을 제거하는 노이즈(noise) 필터(320)를 더 포함할 수 있고, 노이즈 필터(320)는 상기 입력부(310)와 상기 브리지 다이오드부(330) 사이에 배치될 수 있다.The power converter 220 according to an embodiment of the present invention may further include a noise filter 320 that removes noise components from the input power, and the noise filter 320 is the input unit 310 And it may be disposed between the bridge diode unit 330.

한편, 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.Meanwhile, the power conversion device 220 may further include an inverter unit 240 that drives the motor 230 based on the power stored in the dc stage capacitor C. For example, the inverter unit 240 may be an Intelligent Power Module (IPM) in which a switching element (IGBT) and a diode (FRD) are connected to convert DC power into three-phase AC and supply it to the motor 230 . In addition, the inverter unit 240 may include an inverter that drives the motor 230 and an inverter control unit that controls the inverter.

한편, 전력 변환 장치(220)는, dc단에 연결되어, 하나 이상의 부하(261, 262)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. Meanwhile, the power converter 220 may further include a voltage converter 250 connected to the dc terminal and supplying DC power to one or more loads 261 and 262 . The voltage conversion unit 250 may convert the DC power stored in the dc line capacitor (C) to a predetermined level and output the converted voltage.

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.The voltage conversion unit 250 may convert and output the DC power stored in the dc link capacitor (C). For example, the voltage converter 250 may include a switched mode power supply (SMPS).

인버터부(240)와 전압 변환부(250)는, dc단에 병렬로 연결될 수 있다.The inverter unit 240 and the voltage converter 250 may be connected in parallel to the dc terminal.

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, 전압 변환부(250)는 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 전압을 강압하여 저전압 부하(261)에 출력할 수 있다. 또한, 전압 변환부(250)는 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 전압을 강압하여 전자석(342)에 제3 전압을 출력할 수 있다. In some cases, the voltage conversion unit 250 may output a step-down voltage. The voltage converter 250 may output various voltage levels included in driving each unit in the home appliance. For example, the voltage converting unit 250 may step down the voltage stored in the dc stage capacitor C and output the voltage to the low voltage load 261 . In addition, the voltage conversion unit 250 may output a third voltage to the electromagnet 342 by stepping down the voltage stored in the dc capacitor (C).

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전압을 사용하는 저전압 부하(261)와 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압을 사용하는 고전압 부하(262)의 전단에는, 각각 AC 릴레이(341a, 341b)가 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, AC relays 341a and 341b are provided at the front end of the low voltage load 261 using the first voltage and the high voltage load 262 using a second voltage higher than the first voltage. ) can be placed.

저전압 부하(261)에 대응하는 AC 릴레이(341a)가 스위칭되는 경우보다 고전압 부하(262)에 대응하는 AC 릴레이(341b)가 스위칭되는 경우에 아크 발생의 확률이 높다. 따라서, 전자석(342)은, 고전압 부하(262)에 전원을 공급하거나 차단하는 AC 릴레이(341b)에 대응하여 배치될 수 있다.The probability of arc generation is higher when the AC relay 341b corresponding to the high voltage load 262 is switched than when the AC relay 341a corresponding to the low voltage load 261 is switched. Accordingly, the electromagnet 342 may be disposed to correspond to the AC relay 341b supplying or blocking power to the high voltage load 262 .

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고전압 부하(262)에는 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 직류 전원이 직접 공급될 수 있다. 이 경우에도, 고전압 부하(262)에 대응하여 AC 릴레이(341)와 전자석(342)이 배치되어, 아크 소호를 수행할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, DC power stored in the DC link capacitor (C) may be directly supplied to the high voltage load 262 . Even in this case, the AC relay 341 and the electromagnet 342 are disposed to correspond to the high voltage load 262, so arc extinguishing can be performed.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법의 순서도이다.6 is a flowchart of a method of operating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 제어부(360)는, AC 릴레이(341)를 온(on) 시켜, 상기 AC 릴레이(341)에 연결된 고전압 부하에 전원을 공급할 수 있다(S620).Referring to FIG. 6 , the controller 360 may turn on the AC relay 341 to supply power to the high voltage load connected to the AC relay 341 (S620).

이때, 상기 AC 릴레이(341)가 온될 때, DC 고전압에 의한 아크가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(360)는, AC 릴레이(341)를 온(on) 시키기 전에(S620), 전자석(342)을 온시킬 수 있다(S610). 상기 전자석(342)이 온된 상태에서, AC 릴레이(341)에 아크 전류가 발생되면, 상기 온된 전자석(342)에 의한 자속과 상기 아크 전류가 흐르는 방향은 수직으로, 플레밍 왼속 법칙에 따른 힘이 형성되고, 힘이 상기 아크 전류에 작용하여 아크 전류를 약화시키고 제거할 수 있다.At this time, when the AC relay 341 is turned on, an arc due to DC high voltage may occur. Accordingly, the control unit 360 may turn on the electromagnet 342 before turning on the AC relay 341 (S620) (S610). When an arc current is generated in the AC relay 341 while the electromagnet 342 is turned on, the magnetic flux by the turned-on electromagnet 342 and the direction in which the arc current flows are perpendicular, forming force according to Fleming's left law and a force acts on the arc current to weaken and eliminate the arc current.

한편, 상기 제어부(360)는, 소정 시간 후에 상기 전자석(342)을 오프시킬 수 있다(S630). 아크 전류는 스위칭시 ms 단위로 아주 짧은 시간에 순간적으로 발생하므로, 상기 제어부(360)는 상기 전자석(342)을 짧은 시간 동안 온시킨 후(S610), 오프시킬 수 있다(S630).Meanwhile, the controller 360 may turn off the electromagnet 342 after a predetermined time (S630). Since the arc current is instantaneously generated in a very short time in units of ms during switching, the controller 360 can turn the electromagnet 342 on for a short time (S610) and then turn it off (S630).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법의 순서도이다.7 is a flowchart of a method of operating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 제어부(360)는, AC 릴레이(341)를 오프(off) 시켜, 상기 AC 릴레이(341)에 연결된 고전압 부하에 공급되는 전원을 차단할 수 있다(S720).Referring to FIG. 7 , the control unit 360 may turn off the AC relay 341 to cut off power supplied to the high voltage load connected to the AC relay 341 (S720).

이때, 상기 AC 릴레이(341)가 오프될 때, DC 고전압에 의한 아크가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(360)는, AC 릴레이(341)를 오프 시키기 전에(S620), 전자석(342)을 온시킬 수 있다(S710). 상기 전자석(342)이 온된 상태에서, AC 릴레이(341)에 아크 전류가 발생되면, 상기 온된 전자석(342)에 의한 자속과 상기 아크 전류가 흐르는 방향은 수직으로, 플레밍 왼속 법칙에 따른 힘이 형성되고, 힘이 상기 아크 전류에 작용하여 아크 전류를 약화시키고 제거할 수 있다.At this time, when the AC relay 341 is turned off, an arc due to DC high voltage may occur. Accordingly, the control unit 360 may turn on the electromagnet 342 before turning off the AC relay 341 (S620). When an arc current is generated in the AC relay 341 while the electromagnet 342 is turned on, the magnetic flux by the turned-on electromagnet 342 and the direction in which the arc current flows are perpendicular, forming force according to Fleming's left law and a force acts on the arc current to weaken and eliminate the arc current.

한편, 상기 제어부(360)는, 소정 시간 후에 상기 전자석(342)을 오프시킬 수 있다(S730). 아크 전류는 스위칭시 ms 단위로 아주 짧은 시간에 순간적으로 발생하므로, 상기 제어부(360)는 상기 전자석(342)을 짧은 시간 동안 온시킨 후(S710), 오프시킬 수 있다(S730).Meanwhile, the controller 360 may turn off the electromagnet 342 after a predetermined time (S730). Since the arc current is instantaneously generated in a very short time in units of ms during switching, the controller 360 can turn the electromagnet 342 on for a short time (S710) and then turn it off (S730).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 아크 소호 구성을 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating an arc extinguishing configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스위칭부(340)는, 아크 소호를 위해서, AC 릴레이(341)와 상기 AC 릴레이(341)가 온(on)되거나 오프(off)되기 전에 온(on)되는 스위치(343)를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the switching unit 340 is turned on before the AC relay 341 and the AC relay 341 are turned on or off for arc extinguishing. A switch 343 may be included.

본 발명의 일 실시예 따른 전력 변환 장치(220)는, 외부로부터 교류 전원을 수신하는 AC 접속부(311)와 직류 전원을 수신하는 DC 접속부(312)를 포함하는 입력부(310), 복수의 다이오드로 구성되고, 상기 입력부(310)에 연결되는 브리지 다이오드부(330), 상기 브리지 다이오드부(330)의 출력단인 dc단에 연결되는 커패시터(C), 상기 dc단의 전압에 기초하여 구동되는 히터(350) 등 부하, 상기 부하와 상기 커패시터(C) 사이에 배치되는 AC 릴레이(341), 및, 상기 AC 릴레이(341)가 온(on)되거나 오프(off)되기 전에 온(on)되는 스위치(343)를 포함할 수 있다.The power converter 220 according to an embodiment of the present invention includes an input unit 310 including an AC connection unit 311 receiving AC power from the outside and a DC connection unit 312 receiving DC power, and a plurality of diodes. A bridge diode unit 330 connected to the input unit 310, a capacitor C connected to the dc terminal, which is an output terminal of the bridge diode unit 330, and a heater driven based on the voltage of the dc terminal ( 350) a load, an AC relay 341 disposed between the load and the capacitor C, and a switch that is turned on before the AC relay 341 is turned on or off ( 343) may be included.

상기 스위치(343)는 IGBT 등 고전압 저전류의 반도체 스위치일 수 있다.AC 릴레이(341)에 병렬로 배치된 고전압 저전류(1200V 5A) 스위치(343)로 초기 운전을 수행하여, AC 릴레이(341) ON/OFF시 아크 소호할 수 있다. 이후, 대전류(250V/25A) AC 릴레이(341)로 운전을 전환한 후 저전류 반도체 스위치(343)를 OFF함으로써, DC 릴레이를 사용하지 않고 AC 릴레이 적용이 가능하다.The switch 343 may be a high-voltage, low-current semiconductor switch such as an IGBT. An initial operation is performed with a high-voltage, low-current (1200V, 5A) switch 343 arranged in parallel with the AC relay 341, and the AC relay 341 ) Arc can be extinguished when ON/OFF. Thereafter, by switching the operation to the high current (250V/25A) AC relay 341 and then turning off the low current semiconductor switch 343, it is possible to apply the AC relay without using the DC relay.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스위치(343)와 상기 커패시터(C) 사이에 배치되는 전류제한 저항(344)을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 스위치(343)의 전단에는 전류제한 저항(344)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 스위치(343)로 더 적은 용량의 스위칭 소자를 사용할 수 있어, 제조 비용을 더욱 절감할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a current limiting resistor 344 disposed between the switch 343 and the capacitor C may be further included. That is, a current limiting resistor 344 may be disposed in front of the switch 343 . Accordingly, a switching element having a smaller capacity may be used as the switch 343, and manufacturing costs may be further reduced.

제어부(360)는, 상기 스위치(343)와 상기 AC 릴레이(341)을 제어할 수 있다. 상기 제어부(360)는, 상기 스위치(343)와 상기 AC 릴레이(341)의 온(on), 오프(off) 시점을 제어할 수 있다.The controller 360 may control the switch 343 and the AC relay 341 . The controller 360 may control on/off timings of the switch 343 and the AC relay 341 .

아크 전류는 상기 AC 릴레이(341)가 턴 온되거나 턴 오프되는 스위칭 시점 초기에 아주 짧게 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(360)는, 상기 AC 릴레이(341)가 온(on)되거나 오프(off)되기 전에 상기 스위치(343)가 온되도록 제어할 수 있다. Arc current may be generated very briefly at an initial switching point when the AC relay 341 is turned on or off. Accordingly, the controller 360 may control the switch 343 to be turned on before the AC relay 341 is turned on or off.

한편, 상기 스위치(343)는, 상기 AC 릴레이(341)가 상기 온(on)되거나 오프(off) 된 후에 오프(off)될 수 있다. 아크 전류는 아주 짧은 시간 동안 발생하므로, 상기 스위치(343)는 먼저 온되었다가, 상기 AC 릴레이(341)가 온 또는 오프되는 시점에서 소정 시간 이후, 오프될 수 있다.Meanwhile, the switch 343 may be turned off after the AC relay 341 is turned on or off. Since the arc current is generated for a very short time, the switch 343 may be first turned on and then turned off after a predetermined time from when the AC relay 341 is turned on or off.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 아크 소호 장치인 스위치(343)는, 히터, 밸브, 온/오프 제어되는 모터 등 고전압 부하에 전원을 공급하거나 차단하는 AC 릴레이(341)와 함께 사용될 수 있다.The switch 343, which is an arc extinguishing device of a power conversion device according to an embodiment of the present invention, is used together with an AC relay 341 that supplies or cuts off power to high voltage loads such as heaters, valves, and on/off controlled motors. can

커패시터(C)의 전원을 이용하는 부하는, 제1 전압으로 구동되는 제1 부하와 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 구동되는 제2 부하를 포함하고, 상기 스위치(343)는, 상기 제2 부하와 상기 커패시터(C) 사이에 배치되는 AC 릴레이(341)에 대응하여 배치될 수 있다. 즉, 고전압 부하인 제2 부하에 대응하여 배치되는 AC 릴레이(341)에만 스위치(343)를 배치할 수 있다.The load using the power of the capacitor C includes a first load driven by a first voltage and a second load driven by a second voltage higher than the first voltage, and the switch 343 is It may be disposed corresponding to the AC relay 341 disposed between the load and the capacitor (C). That is, the switch 343 may be disposed only in the AC relay 341 disposed in response to the second load, which is the high voltage load.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 간략한 내부 블록도이다. 도 9는 도 8의 스위치(343)를 이용한 아크 소호 장치를 이용하는 실시예로, 전자석(342)을 이용하는 도 5의 실시예와 공통 구성을 다수 포함하고 있다. 따라서, 이하에서는 도 5를 참조하여 설명한 실시예와 차이점을 위주로 설명하고, 공통 부분은 설명을 생략한다.9 is a simplified internal block diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is an embodiment using the arc extinguishing device using the switch 343 of FIG. 8 , and includes a number of components common to the embodiment of FIG. 5 using the electromagnet 342 . Therefore, hereinafter, the description will focus on differences from the embodiment described with reference to FIG. 5, and descriptions of common parts will be omitted.

도 9를 참조하면, 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, 전압 변환부(250)는 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 전압을 강압하여 저전압 부하(261)에 출력할 수 있다. 또한, 전압 변환부(250)는 제2 전압을 부하(262)에 출력할 수 있다. Referring to FIG. 9 , the voltage converter 250 may output a step-down voltage. The voltage converter 250 may output various voltage levels included in driving each unit in the home appliance. For example, the voltage converting unit 250 may step down the voltage stored in the dc stage capacitor C and output the voltage to the low voltage load 261 . Also, the voltage converter 250 may output the second voltage to the load 262 .

저전압 부하(261)에 대응하는 AC 릴레이(341a)가 스위칭되는 경우보다 고전압 부하(262)에 대응하는 AC 릴레이(341b)가 스위칭되는 경우에 아크 발생의 확률이 높다. 따라서, 스위치(343)는, 고전압 부하(262)에 전원을 공급하거나 차단하는 AC 릴레이(341b)에 대응하여 배치될 수 있다. 또한, 스위치(343)의 전단에는 전류제한 저항(344)가 배치될 수 있다.The probability of arc generation is higher when the AC relay 341b corresponding to the high voltage load 262 is switched than when the AC relay 341a corresponding to the low voltage load 261 is switched. Accordingly, the switch 343 may be disposed to correspond to the AC relay 341b supplying or blocking power to the high voltage load 262 . In addition, a current limiting resistor 344 may be disposed in front of the switch 343 .

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고전압 부하(262)에는 상기 dc단 커패시터(C)에 저장된 직류 전원이 직접 공급될 수 있다. 이 경우에도, 고전압 부하(262)에 대응하여 AC 릴레이(341)와 스위치(343)가 배치되어, 아크 소호를 수행할 수 있다. 또한, 스위치(343)의 전단에는 전류제한 저항(344)가 배치될 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, DC power stored in the DC link capacitor (C) may be directly supplied to the high voltage load 262 . Even in this case, the AC relay 341 and the switch 343 are arranged to correspond to the high voltage load 262, so arc extinguishing can be performed. In addition, a current limiting resistor 344 may be disposed in front of the switch 343 .

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법의 순서도이다.10 is a flowchart of a method of operating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 제어부(360)는, AC 릴레이(341)를 온(on) 시켜, 상기 AC 릴레이(341)에 연결된 고전압 부하에 전원을 공급할 수 있다(S1020).Referring to FIG. 10 , the controller 360 may turn on the AC relay 341 to supply power to the high voltage load connected to the AC relay 341 (S1020).

이때, 상기 AC 릴레이(341)가 온될 때, DC 고전압에 의한 아크가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(360)는, AC 릴레이(341)를 온 시키기 전에(S1020), 상기 AC 릴레이(341)에 병렬로 연결된 스위치(343)를 온시킬 수 있다(S1010). 상기 스위치(343)는, IGBT 등 고전압 저전류의 반도체 스위칭 소자일 수 있고, DC 고전압에도 소손되지 않는다. 상기 스위치(343)가 온된 상태에서, AC 릴레이(341)에 아크 전류가 발생되면, 아크 전류가 상기 온된 스위치(343)에서 소호될 수 있다. At this time, when the AC relay 341 is turned on, an arc due to DC high voltage may occur. Therefore, before turning on the AC relay 341 (S1020), the controller 360 may turn on the switch 343 connected in parallel to the AC relay 341 (S1010). The switch 343 may be a high-voltage, low-current semiconductor switching element such as an IGBT, and is not damaged even at high DC voltage. When arc current is generated in the AC relay 341 while the switch 343 is turned on, the arc current can be extinguished by the turned-on switch 343 .

한편, 상기 제어부(360)는, 소정 시간 후에 상기 스위치(343)를 오프시킬 수 있다(S1030). 아크 전류는 스위칭시 ms 단위로 아주 짧은 시간에 순간적으로 발생하므로, 상기 제어부(360)는, 상기 스위치(343)를 짧은 시간 동안 온시켜 초기 운전을 수행한 후(S1010), 상기 스위치(343)를 오프시킬 수 있다(S1030).Meanwhile, the controller 360 may turn off the switch 343 after a predetermined time (S1030). Since the arc current is instantaneously generated in a very short time in units of ms during switching, the controller 360 turns on the switch 343 for a short time to perform an initial operation (S1010), and then the switch 343 can be turned off (S1030).

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 동작 방법의 순서도이다.11 is a flowchart of a method of operating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 제어부(360)는, AC 릴레이(341)를 오프(off) 시켜, 상기 AC 릴레이(341)에 연결된 고전압 부하에 공급되는 전원을 차단할 수 있다(S1120).Referring to FIG. 11 , the control unit 360 may turn off the AC relay 341 to cut off power supplied to the high voltage load connected to the AC relay 341 (S1120).

이때, 상기 AC 릴레이(341)가 오프될 때, DC 고전압에 의한 아크가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(360)는, AC 릴레이(341)를 오프 시키기 전에(S1120), 상기 AC 릴레이(341)에 병렬로 연결된 스위치(343)를 온시킬 수 있다(S1110). 상기 스위치(343)는, IGBT 등 고전압 저전류의 반도체 스위칭 소자일 수 있고, DC 고전압에도 소손되지 않는다. 상기 스위치(343)가 온된 상태에서, AC 릴레이(341)에 아크 전류가 발생되면, 아크 전류가 상기 온된 스위치(343)에서 소호될 수 있다. At this time, when the AC relay 341 is turned off, an arc due to DC high voltage may occur. Therefore, before turning off the AC relay 341 (S1120), the controller 360 may turn on the switch 343 connected in parallel to the AC relay 341 (S1110). The switch 343 may be a high-voltage, low-current semiconductor switching element such as an IGBT, and is not damaged even at high DC voltage. When arc current is generated in the AC relay 341 while the switch 343 is turned on, the arc current can be extinguished by the turned-on switch 343 .

한편, 상기 제어부(360)는, 소정 시간 후에 상기 스위치(343)를 오프시킬 수 있다(S1130). 아크 전류는 스위칭시 ms 단위로 아주 짧은 시간에 순간적으로 발생하므로, 상기 제어부(360)는, 상기 스위치(343)를 온시켜 아크 소호를 수행한 후(S1110), 상기 스위치(343)를 오프시킬 수 있다(S1130).Meanwhile, the controller 360 may turn off the switch 343 after a predetermined time (S1130). Since the arc current is instantaneously generated in a very short time in units of ms during switching, the control unit 360 turns on the switch 343 to perform arc extinguishing (S1110), and then turns off the switch 343. It can (S1130).

DC 릴레이는 동일한 전류용량의 AC 릴레이에 비해 아크 발생에 대한 대책이 구비되어 가격이 수십배 높다. 본 발명의 실시예에 따르면, 가격상승을 억제하기 위해 저가의 AC 릴레이(341)를 사용하고, 별도의 직류 아크 발생에 대한 대책을 적용한다.Compared to AC relays of the same current capacity, DC relays are equipped with countermeasures against arc generation and are tens of times more expensive. According to an embodiment of the present invention, a low-cost AC relay 341 is used to suppress a price increase, and a separate countermeasure against DC arc generation is applied.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 직류아크를 소호하기 위한 전자석(342)을 AC릴레이(341)에 배치하며, 플레밍의 완손법칙에 의해 발생하는 힘에 의해 아크를 약화시키거나 소호할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, an electromagnet 342 for extinguishing a direct current arc is disposed on the AC relay 341, and the arc can be weakened or extinguished by the force generated by Fleming's law of loss.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 저전력의 반도체 스위치(343)를 AC 릴레이(341)에 병렬로 배치하여 초기에 소전력으로 운전하며, 아크를 소호시킨 후 AC 릴레이(341)로 운전을 전환하고 반도체 스위치(343)를 OFF시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the low-power semiconductor switch 343 is arranged in parallel with the AC relay 341 to initially operate with low power, and after extinguishing the arc, the operation is switched to the AC relay 341, The semiconductor switch 343 can be turned off.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 저가의 AC 릴레이(341)를 적용하면서 아크 소호도 가능하다. As such, according to an embodiment of the present invention, arc extinguishing is possible while applying the low-cost AC relay 341 .

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.The power conversion device according to the present invention and a home appliance having the same are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the above embodiments are all of the embodiments so that various modifications can be made. Alternatively, some of them may be selectively combined.

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.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

220: 전력 변환 장치
310: 전원 입력부
311: AC 접속부
312: DC 접속부
320: 노이즈 필터
330: 정류부
340: 스위칭부
350: 히터
360: 제어부
C: dc단 커패시터220: power converter
310: power input
311: AC connection
312: DC connection
320: noise filter
330: rectifier
340: switching unit
350: heater
360: control unit
C: dc stage capacitor

Claims

an input unit including an AC connection unit receiving AC power from the outside and a DC connection unit receiving DC power;
a bridge diode unit composed of a plurality of diodes and connected to the input unit;
a capacitor connected to a dc terminal, which is an output terminal of the bridge diode unit;
a load driven based on the voltage of the dc terminal;
an AC relay disposed between the load and the capacitor; and,
An electromagnet that is turned on before the AC relay is turned on or off.

According to claim 1,
The electromagnet is turned off after the AC relay is turned on or off.

According to claim 1,
The load includes a first load driven by a first voltage and a second load driven by a second voltage higher than the first voltage;
The electromagnet is disposed to correspond to an AC relay disposed between the second load and the capacitor.

According to claim 3,
The power conversion device further comprising a; voltage converter disposed between the first load and the capacitor.

According to claim 1,
The electromagnet and the AC relay are spaced apart from each other at predetermined intervals.

According to claim 1,
The power conversion device further comprising a; control unit for controlling the on (on), off (off) of the electromagnet and the AC relay.

an input unit including an AC connection unit receiving AC power from the outside and a DC connection unit receiving DC power;
a bridge diode unit composed of a plurality of diodes and connected to the input unit;
a capacitor connected to a dc terminal, which is an output terminal of the bridge diode unit;
a load driven based on the voltage of the dc terminal;
an AC relay disposed between the load and the capacitor; and,
and a switch connected in parallel to the AC relay and turned on before the AC relay is turned on or off.

According to claim 7,
The switch is turned off after the AC relay is turned on or off.

According to claim 7,
The power conversion device further comprising a; current limiting resistor disposed between the switch and the capacitor.

According to claim 7,
The load includes a first load driven by a first voltage and a second load driven by a second voltage higher than the first voltage;
The switch is disposed to correspond to an AC relay disposed between the second load and the capacitor.

According to claim 10,
The power conversion device further comprising a; voltage converter disposed between the first load and the capacitor.

According to claim 7,
The power conversion device further comprising a; control unit for controlling the on (on), off (off) of the switch and the AC relay.

A home appliance comprising a power conversion device according to any one of claims 1 to 12.