WO2023249224A1 - 복수 입력 전압에 능동적으로 동작하는 전기 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

복수 입력 전압에 능동적으로 동작하는 전기 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치는, 역률 보상 회로의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지에 따라 역률 보상 회로의 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨, 입력 전류 제한 레벨을 설정하여 역률 보상 회로의 동작을 제어하여 전기 장치에 포함된 구성 요소의 파손을 방지하고, 부하의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

복수 입력 전압에 능동적으로 동작하는 전기 장치 및 그 제어 방법
본 개시의 일 실시예는 역률 보상(power factor correction, PFC) 회로를 이용하여 복수 입력 전압(a plurality of input voltages)에 능동적으로 동작하는 전기 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
전기 장치는 전원(power source)이 인가됨에 따라 동작한다. 전기 장치의 전원은 국가별 및 지역별로 다른 입력 전압(input voltage)을 사용하고 있다. 예를 들어, 한국, 베트남, 유럽의 경우에, 전기 장치의 전원은 고전압(high voltage)을 사용하고 있다. 예를 들어, 고전압은 220Vac±10%일 수 있다. 일본, 미국, 캐나다, 대만의 경우에, 전기 장치의 전원은 저전압(low voltage)을 사용하고 있다. 예를 들어, 저전압은 110Vac±10%일 수 있다. 브라질의 경우에, 전기 장치의 전원은 고전압과 저전압을 혼용하고 있다.
따라서, 전기 장치는 사용될 지역의 입력 전압을 고려하여 제작되어야 하고, 사용자는 필요에 따라 변압기를 사용하여야 한다.
이를 개선하기 위하여, 고전압과 저전압의 입력 전압을 모두 사용할 수 있는 배전압 회로(voltage multiplier) 또는 역률 보상(power factor correction) 회로를 사용하는 전기 장치가 제안되었다,
하지만, 배전압 회로를 사용하는 전기 장치는 역률(power factor)이 개선되지 않고, 추가적인 회로 설계가 필요하여 전기 장치의 가격을 상승시킨다. 역률 보상 회로를 사용하는 전기 장치의 경우에, 역률을 개선할 수 있고, 저전압 및 고전압의 교류 입력 전원을 모두 사용할 수 있지만, 입력 전원의 변동폭이 단일 입력 전원의 변동폭보다 매우 크기 때문에 전기 장치에 사용하는 소자(element)의 마진을 충분히 큰 값으로 선택해야 한다. 이로 인하여, 전기 장치의 사이즈가 커지고 가격이 상승된다.
또한, 역률 보상 회로는 내부 소자를 보호하기 위한 하나의 전압 및 전류 보호 레벨만 설정할 수 있기 때문에, 전원 열악 지역에서, 전기 장치의 동작 중에 인러쉬(inrush) 전류가 발생될 경우에, 전기 장치에 포함된 퓨즈(fuse), 릴레이, 또는/및 브릿지 다이오드(bridge diode) 등과 같은 소자가 파손된다.
또한, 저전압의 입력 전압에서 고전압 입력 전압에서와 동일한 전력을 사용하기 위하여, 입력 전류의 크기가 커지게 되는 데, 이는 전기 장치의 도통 손실을 증가시켜 전기 장치의 동작 효율을 상대적으로 낮춘다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치는, 전기 장치의 역률을 보상하는 역률 보상 회로를 포함할 수 있다. 전기 장치는 역률 보상 회로의 입력 전압 정보를 검출하는 제 1 전압 센서를 포함할 수 있다. 전기 장치는 역률 보상 회로의 DC 링크 전압 정보를 검출하는 제 2 전압 센서를 포함할 수 있다. 전기 장치는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서는, 제 1 전압 센서에 의해 검출된 입력 전압 정보와 제 2 전압 센서에 의해 검출된 DC 링크 전압 정보에 기초하여 전기 장치의 입력 전압 정보를 획득할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 획득된 입력 전압 정보와 사전에 설정된 기준 전압 정보를 비교하여 전기 장치의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 결정된 입력 전압에 따라 역률 보상 회로의 보호 레벨을 설정할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 설정된 보호 레벨에 기초하여 역률 보상 회로에 포함된 스위치의 동작 주기를 제어하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로를 포함하는 전기 장치를 제어하는 방법은, 전기 장치의 적어도 하나의 프로세서에 의해 역률 보상 회로의 입력 전압 정보를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로를 포함하는 전기 장치를 제어하는 방법은, 적어도 하나의 프로세서에 의해, 역률 보상 회로의 DC 링크 전압 정보를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로를 포함하는 전기 장치를 제어하는 방법은, 적어도 하나의 프로세서에 의해, 입력 전압 정보와 검출된 DC 링크 전압 정보에 기초하여 전기 장치의 입력 전압 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로를 포함하는 전기 장치를 제어하는 방법은, 적어도 하나의 프로세서에 의해, 획득된 입력 전압 정보와 사전에 설정된 기준 전압 정보를 비교하여 전기 장치의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로를 포함하는 전기 장치를 제어하는 방법은, 적어도 하나의 프로세서에 의해, 결정된 입력 전압에 따라 역률 보상 회로의 보호 레벨을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로를 포함하는 전기 장치를 제어하는 방법은, 적어도 하나의 프로세서에 의해, 설정된 보호 레벨에 기초하여 역률 보상 회로에 포함된 스위치의 동작 주기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 역률 보상 회로를 포함한 전기 장치의 회로도이다.
도 2는 전기 장치를 동작 중 입력 전원으로 인가되는 입력 교류 전압이 증가할 때, PFC 회로의 출력 전압과 인러쉬 전류 간에 관계 예시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치의 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 입력 전원로부터 제공되는 입력 전원이 저전압인 110Vac일 때, PFC 회로의 과전압 보호 레벨과 승압되는 DC 링크 전압 레벨의 변경 예시도이다.
도 5는 본 개시의 일실시예에 따른 입력 전압이 저전압이고, 저부하 상황에서 효율을 개선하기 위한 DC 링크 전압 승압 예시도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서의 기능 블록도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서에 의해 입력 전압에 따라 PFC 회로의 보호 레벨을 설정하는 동작에 대한 동작 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 입력 전압이 저전압으로 결정되고 DC 링크 전압이 과충전 상태일 때, 프로세서에 의한 동작 흐름도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치의 구성 블럭도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 PFC 회로의 DC 링크 전압의 상승 기울기와 인러쉬 전류 간에 관계 예시도이다.
도 11은 도 9에 도시된 프로세서의 구성 블록도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치의 구성 블록도이다.
도 13은 도 12에 도시된 프로세서의 구성 블록도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치의 구성 블록도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치의 동작 흐름도이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치의 동작 흐름도이다.
도 17는 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치의 동작 흐름도이다.
본 개시에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시의 일 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 개시 전체에 걸쳐, "a, b, 또는 c 중 적어도 하나" 표현은 a만, b만, c만, a와 b 모두, a와 c 모두, b와 c 모두, a, b, 및 c 모두, 또는 그들의 변형을 나타낸다
본 개시에서 사용되는 용어는 본 개시의 일 실시예에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 본 개시의 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 개시에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시의 일 실시예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시의 일 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 본 개시 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시의 일 실시예에 따라, 입력 전압을 기반으로 능동적으로 역률 보상(power factor correction, PFC) 회로의 보호 레벨을 변경하여 소자를 보호할 수 있는 전기 장치 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라, 입력 전압을 기반으로 능동적으로 역률 보상(power factor correction, PFC) 회로의 DC(Direct Current) 링크 전압(link voltage)을 변경하여 저전압의 입력 전압에서 도통 손실(conduction losses)로 인한 효율 저하를 개선할 수 있는 전기 장치 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 역률 보상(power factor correction, 이하 PFC라고 약함) 회로를 포함한 전기 장치(100)의 회로도이다.
도 1에 도시된 전기 장치(100)는 입력 전원(101), 퓨즈(102), 브릿지 다이오드(103), PFC 회로(104), 및 부하(105)를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 예를 들어, 전기 장치(100)는 후술할 적어도 하나의 프로세서(303, 902. 1201, 1420)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(303, 902. 1201, 1420)는 전기 장치(100)의 기능을 제어하기 위한 구성 요소이고, 마이컴(micom)으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전기 장치(100)는 퓨즈(102)와 브릿지 다이오드(103) 사이에 후술할 릴레이(relay)(901) 및 EMI(Electro-Magnetic Interference) 필터(1411)를 더 포함할 수 있다. 후술할 도 9의 릴레이(901)는 퓨즈(102)와 별개로 적어도 하나의 프로세서(902)에 의해 제어되어 입력 전원 또는 인러쉬 전류로부터 회로 소자를 보호하기 위한 구성 요소이다. 후술할 도 14의 EMI 필터(1411)는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 고주파 노이즈를 제거하는 구성 요소이다.
도 1에 도시된 입력 전원(101)은 저전압, 고전압, 또는 유니버설(universal) 규격에 따른 전압을 갖는 교류(AC, Alternating Current) 전원일 수 있다. 예를 들어, 저전압은 110Vac±10%, 또는 127Vac를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 이하 언급되는 110Vac는, 본 개시의 일 실시예에서 언급되는 저전압의 일 예로서, 다른 값의 저전압으로 대체될 수 있다. 고전압은 220Vac±10%, 또는 230Vac를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 이하 언급되는 220Vac는 본 개시의 일 실시예에서 언급되는 고전압의 일 예로서, 다른 값의 고전압으로 대체될 수 있다. 유니버설 규격에 따른 전압은 85Vac~265Vac일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
입력 전원(101)은 아웃렛(power outlet)에 연결되는 전원선을 통한 교류 전원일 수 있다. 입력 전원(101)은 무선 전력 전송에 따라 스테이션(도시되지 않음)으로부터 무선으로 교류 전원을 수신하는 수신 장치일 수 있다.
도 1에 도시된, 퓨즈(102)는 입력 전원(101)으로부터 제공되는 입력 전류의 크기가 한계치 이상이 되면, 끊어져 뒷단의 회로를 보호하는 안전 장치이다. 브릿지 다이오드(103)는 입력되는 교류 전압을 정류하는 구성 요소로, 퓨즈(102)를 통해 입력된 교류 전압을 직류(DC, Direct Current) 전압으로 변환하는 역할을 수행한다. 따라서 브릿지 다이오드(103)는 정류기로도 언급될 수 있다.
도 1에 도시된 PFC 회로(104)는 브릿지 다이오드(103)로부터 전송되는 직류 전압(V1)을 승압한(boost) 출력 전압(Vdc)을 생성하므로, 부스트 컨버터(boost converter)로도 표현할 수 있다. 출력 전압(Vdc)은 커패시터(13)의 양단에 걸리는 전압으로, DC 링크 전압(link voltage)으로도 표현할 수 있다. PFC 회로(104)는 입력 전원(101)의 전압이 110Vac일 때 최대 DC 링크 전압(link voltage) 레벨과 입력 전원(101)의 전압이 220Vac일 때 최대 DC 링크 전압(link voltage) 레벨을 동일하게 설정함에 따라, 입력 전원(101)으로부터 저전압이 인가되는 경우에도 부하(105)의 운전 성능을 확보할 수 있다. 예를 들어, 부하(105)가 에어컨 실외기의 압축기 모터인 경우에, 부하(105)의 운전 성능을 확보하는 것은 저전압이 인가되는 경우에도 압축기 모터의 성능이 확보되는 것을 나타낼 수 있다. 모터의 성능이 확보되는 것은 모터의 동작에 기초한 모터의 요구 전압과 부하(105)로 제공되는 DC 링크 전압이 대응되는 것을 나타낼 수 있다.
도 2는 전기 장치(100)를 동작 중 입력 전원으로 인가되는 입력 교류 전압이 증가할 때, PFC 회로(104)의 출력 전압(Vdc)과 인러쉬(inrush) 전류 간에 관계 예시도이다. 인러쉬 전류는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 교류 전압이 급격하게 변동될 때 입력 교류 전류에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 전기 장치(100)를 운전 중에 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 교류 전압이 낮은 전압에서 갑자기 높은 전압으로 변경될 때, PFC 회로(104)에 포함된 커패시터(13)를 충전하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같은 시점에서 인러쉬 전류가 발생할 수 있다.
PFC 회로(104)의 보호 레벨을 기반으로, PFC 회로(104)에 포함된 스위치(11)의 턴 온 또는 턴 오프 주기를 제어하여, 도 2에 도시된 바와 같이 발생된 인러쉬 전류에 대해 PFC 회로(104)에 포함된 스위치(11)와 커패시터(13)의 파손을 보호할 수 있고, 전기 장치(100)는 PFC 회로(104) 주변의 구성 요소인 퓨즈(102)나 브릿지 다이오드(103), 후술할 도 9에 도시된 릴레이(901), 또는 후술할 도 14에 도시된 EMI 필터(1411) 등의 파손을 방지할 수 있다. 스위치(11)의 턴 온 또는 턴 오프 주기를 제어하는 것은 스위치(11)의 턴 온 또는 턴 오프 주기를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
전기 장치(100)에 포함되는 구성 요소는 소자(element)로 표현할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 퓨즈(102) 및 브릿지 다이오드(103)는 소자로 표현할 수 있다. PFC 회로(104)에 포함된 인덕터(10), 스위치(11), 다이오드(12), 및 커패시터(13)는 소자로 표현할 수 있다.
도 1에 도시된 PFC 회로(104)를 기준으로 입력 전압(V1)은 1차 직류 전압으로 표현하고, 출력 전압(Vdc)은 2차 직류 전압으로 표현할 수 있다. PFC 회로(104)는 1차 직류 전압(V1)의 위상을 감지하여 전압과 전류의 위상차를 0으로 제어하여 전기 장치(100)의 역률(power factor)을 개선할 수 있다. 역률은 입력 전원(101)으로부터 전달되는 전력(피상전력) 중에서 부하(105)에 유효하게 작용하는 전력(유효 전력)의 비율을 나타낸다. 따라서 역률이 낮으면, 전기 장치(100)의 에너지 효율이 낮은 것이고, 역률이 높으면, 전기 장치(100)의 에너지 효율이 높은 것을 의미한다.
도 1에 도시된 PFC 회로(104)는 인덕터(inductor, 또는 리액터(reactor))(10), 스위치(11), 다이오드(12), 커패시터(13), 및 스위치 제어기(14)를 포함하지만, PFC 회로(104)는 이에 한정되지 않는다. 인덕터(10)의 일단은 브릿지 다이오드(103)의 출력단에 연결되고, 인덕터(10)의 다른 일단은 다이오드(12)의 애노드와 연결된다. 다이오드(12)의 캐소드는 커패시터(13)의 일단에 연결되며, 커패시터(13)의 타단은 접지에 연결된다. 스위치(11)의 드레인 단자는 인덕터(10)와 다이오드(D) 사이의 접점에 연결되고, 스위치(11)의 소스 단자는 접지에 연결되고, 스위치(11)의 게이트 단자는 스위치 제어기(14)의 출력단자에 연결된다. 도 1에서 스위치(11)는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 구성되지만, 이에 한정되는 것은 아니며 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT) 등 다른 스위칭 소자를 사용할 수 있다.
도 1에 도시된 PFC 회로(104)는 스위치 제어기(14)로부터 전송되는 제어 신호에 의해 스위치(11)의 턴 온 또는 턴 오프 주기를 제어하여 커패시터(13)에 입력되는 전압(V2)에 대해 승압된 출력 전압(Vdc)을 생성하면서, 과전압(overvoltage) 인가에 따른 스위치(11) 및 커패시터(13)의 파손을 방지할 수 있다. 출력 전압(Vdc)은 최대 360Vdc~400Vdc가 될 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 PFC 회로(104)는 스위치(11)가 턴 온되면, 인덕터(10)로 인가되는 전압(V1)과 인덕터(10)의 출력 전압(V2)이 동일하게 되고, 다이오드(12)로 전류가 흐르지 않는다. 이에 따라 인덕터(10)에 에너지가 축적된다. PFC 회로(104)는 스위치(11)가 턴 오프되면, 인덕터(10)의 전류가 다이오드(12)를 통해 커패시터(13)로 흐르고, 부하(105)에 승압된 출력 전압(Vdc)이 제공된다. 이 때, 인덕터(10)의 전압은 V1-Vdc가 되어 마이너스 전압이 걸리게 된다. PFC 회로(104)는 스위치(11)가 턴 온되고 턴 오프되는 한 주기동안에 인덕터(10)에 걸리는 전압 평균이 0이 되도록 스위치(11)의 턴 온 및 턴 오프 동작을 제어하여 역률을 개선할 수 있다. 스위치(11)의 턴 온 및 턴 오프 동작을 제어하는 것은 스위치(11)의 턴 온 및 턴 오프 주기를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 설정되는 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 기반으로, PFC 회로(104)에 포함된 스위치 제어기(14)에 의해 스위치(11)의 턴 온 또는 턴 오프 주기가 제어될 수 있다. PFC 회로(104)의 보호 레벨은 과전압 보호 레벨(overvoltage protection level), 저전압 보호 레벨(undervoltage protection level), 또는 입력 전류 제한 레벨(input current limit level) 중 적어도 하나를 포함하거나 모두를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, PFC 회로(104)의 보호 레벨은 과전압 보호 레벨을 포함할 수 있다. 예를 들어, PFC회로(104)의 보호 레벨은 저전압 보호 레벨을 포함할 수 있다. 예를 들어, PFC 회로(104)의 보호 레벨은 입력 전류 제한 레벨을 포함할 수 있다. 예를 들어, PFC 회로(104)의 보호 레벨은 과전압 보호 레벨과 저전압 보호 레벨을 포함할 수 있다. 예를 들어, PFC 회로(104)의 보호 레벨은 과전압 보호 레벨과 입력 전류 제한 레벨을 포함할 수 있다. 예를 들어, PFC 회로(104)의 보호 레벨은 저전압 보호 레벨과 입력 전류 제한 레벨을 포함할 수 있다. 예를 들어, PFC 회로(104)의 보호 레벨은 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 및 입력 전류 제한 레벨을 포함할 수 있다. PFC 회로(104)의 보호 레벨은 열악한 전원 환경에서 발생 가능한 인러쉬 전류로부터 전기 장치(100)에 포함되는 구성 요소의 파손을 방지하기 위한 것이다. PFC 회로(104)의 보호 레벨은 열악한 전원 환경에서 발생 가능한 과전압로부터 전기 장치(100)에 포함되는 구성 요소의 파손을 방지하기 위한 것이다. PFC 회로(104)의 보호 레벨은 열악한 전원 환경에서 발생 가능한 인러쉬 전류 및 과전압로부터 전기 장치(100)에 포함되는 구성 요소의 파손을 방지하기 위한 것이다.
과전압 보호 레벨은 전기 장치(100)에 포함되는 구성 요소가 버틸 수 있는 최대 전압을 기준으로 설정할 수 있다. 특히, 입력 전원(101)이 저전압인 경우에, 과전압 보호 레벨은 부하(105)의 동작에 따르는 DC 링크 승압 지령 전압(link boost command voltage)을 기반으로 변경할 수 있다. 도 1의 스위치 제어기(14)는 PFC 회로(104)의 입력 전류에 기초하여 스위치(11)의 동작을 제어하도록 구성되어 있지만, 다른 일측을 통해 DC 링크 승압 지령 전압을 수신하도록 구성할 수 있다. 스위치 제어기(14)는 PFC 회로(104)의 입력 전압을 수신하도록 구성할 수 있다. DC 링크 승압 지령 전압은 부하(105)에 포함된 모터(미 도시됨)의 동작 속도에 따른 모터 요구 전압에 기초한다. 저전압 보호 레벨은 인러쉬 전류로부터 전기 장치(100)에 포함된 구성 요소의 파손을 방지할 수 있도록 설정할 수 있다. 입력 전류 제한 레벨은 소자의 허용 전류 범위 내에서 PFC 회로(104)의 출력 전압(Vdc)을 최대로 유지할 수 있도록 설정할 수 있다.
과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는/및 입력 전류 제한 레벨은 입력 전원(101)에 인가되는 전원이 저전압인지 고전압인지에 따라 다르게 설정할 수 있다. 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는/및 입력 전류 제한 레벨은 전기 장치(100)를 동작 중 급격한 전압 변동이 발생할 수 있는 전원 열악 지역에서, 시간당 전압 변동 폭을 고려하여 설정할 수 있다.
도 1에 도시된 부하(105)는 PFC 회로(104)의 승압된 출력 전압(Vdc)에 의해 입력 전원(101)이 저전압인 경우에도, 운전 성능을 확보할 수 있다. 부하(105)는 에어컨 실외기에 포함된 압축기 모터 또는 팬 모터 등이 될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 부하(105)는 전기 자동차의 배터리 충전을 위한 배터리 충전기 또는 완속 충전기(standard charging), 냉장고의 팬모터 또는 압축기 모터, 세탁기의 모터, 또는 청소기의 모터를 포함할 수 있다. 운전 성능을 확보할 수 있는 것은 부하(105)의 운전에 필요한 전압을 제공하는 것을 나타낼 수 있다.
도 1에 도시된 부하(105)는 입력 전원(101)이 110Vac와 220Vac 모두 인가 가능함에 따른 변동폭을 고려하여 충분히 큰 마진을 갖는 구성 요소를 사용하여야 하지만, 입력 전원(101)을 통해 인가되는 전원의 전압에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 변경하여, 입력 전원(101)의 변동폭을 고려한 큰 마진을 갖는 구성 요소를 사용할 필요가 없다. 따라서, 부하(105)로 인하여 전기 장치(100)의 사이즈가 커지거나 전기 장치(100)의 제조 단가가 상승되는 것을 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 전기 장치(100)는 에어컨의 실외기, 전기 자동차, 냉장고, 가전 기기, 전력 제어 장치, 또는 AC-DC(Alternating Current-Direct Current) 전원 공급 장치 등 PFC 회로(104)를 포함하는 전자 제품일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전기 장치(100)는 공기 조화기, 세탁기, 건조기, 전등, TV, 가열 장치, 청소기, 또는 스타일러(styler) 등을 포함할 수 있다. 가열 장치는 스마트 주전자(smart kettle), 인덕션 장치, 에어프라이어, 또는 밥솥 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치(300)의 블록도이다.
도 3에 도시된 전기 장치(300)는 입력 전원(101), 퓨즈(102), 브릿지 다이오드(103), PFC 회로(104), 부하(105), 제 1 전압 센서(301), 제 2 전압 센서(302), 프로세서(303), 및 전압 지령 생성부(304)를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 3에 도시된 전기 장치(300)는 후술할 릴레이(901) 및 후술할 도 14에서 언급되는 EMI 필터(1411)를 더 포함할 수 있다.
입력 전원(101)은 저전압, 고전압, 또는 유니버설(universal) 규격에 따른 전압을 갖는 교류(AC, Alternating Current) 전원일 수 있다. 예를 들어, 저전압은 110Vac±10%, 또는 127Vac를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하 언급되는 110Vac는, 본 실시예에서 언급되는 저전압의 일 예로서, 다른 값의 저전압으로 대체될 수 있다. 고전압은 220Vac±10%, 또는 230Vac를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하 언급되는 220Vac는 본 실시예에서 언급되는 고전압의 일 예로서, 다른 값의 고전압으로 대체될 수 있다. 유니버설 규격에 따른 전압은 85Vac~265Vac일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
입력 전원(101)은 아웃렛(power outlet)에 연결되는 전원선을 통한 교류 전원일 수 있다. 입력 전원(101)은 무선 전력 전송에 따라 스테이션(도시되지 않음)으로부터 무선으로 교류 전원을 수신하는 수신 장치일 수 있다.
도 3에 도시된, 퓨즈(102)는 입력 전원(101)으로부터 제공되는 입력 전류의 크기가 한계치 이상이 되면, 스스로 끊어져 퓨즈(102) 뒷단의 회로를 보호하는 안전 장치이다. 브릿지 다이오드(103)는 퓨즈(102)를 통해 입력되는 교류 전압을 직류(DC, Direct Current) 전압으로 변환하는 정류기 역할을 수행하는 구성 요소이다. 따라서 브릿지 다이오드(103)는 정류기로도 언급될 수 있다.
도 3에 도시된 PFC 회로(104)는 브릿지 다이오드(103)로부터 전송되는 직류 전압(V1)을 승압한(boost) 출력 전압(Vdc)을 생성하므로, 부스트 컨버터(boost converter)로도 표현할 수 있다. 출력 전압(Vdc)은 커패시터(13)의 양단에 걸리는 전압으로, DC 링크 전압(link voltage)으로 표현할 수도 있다. PFC 회로(104)는 입력 전원(101)의 전압이 110Vac일 때 최대 DC 링크 전압(link voltage) 정보와 입력 전원(101)의 전압이 220Vac일 때 최대 DC 링크 전압(link voltage) 정보를 동일하게 설정함에 따라, 전원 열악 지역에서, 입력 전원(101)으로부터 저전압이 인가되는 경우에도 부하(105)의 운전 성능을 확보할 수 있다. 최대 DC 링크 전압 정보는 최대 DC 링크 전압 레벨 또는 최대 DC 링크 전압 값으로 언급될 수도 있다. 예를 들어, 부하(105)가 에어컨 실외기의 압축기 모터인 경우에, 부하(105)의 운전 성능을 확보하는 것은 저전압이 인가되는 경우에도 압축기 모터의 성능이 확보되는 것을 나타낸다. 모터의 성능이 확보되는 것은 모터의 동작에 기초한 모터의 요구 전압이 부하(105)로 제공되는 DC 링크 전압에 대응되는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 부하(105)가 전기 자동차의 배터리 충전을 위한 배터리 충전기 또는 완속 충전기(standard charging)인 경우에, 부하(105)의 운전 성능을 확보하는 것은 저전압이 인가되는 경우에도, 배터리 충전기 또는 완속 충전기의 동작을 기반으로 요구되는 동작 전압이 부하(105)로 제공되는 DC 링크 전압에 대응되는 것을 나타낼 수도 있다.
제 1 전압 센서(301)는 PFC 회로(104)의 입력 전압(V1)을 센싱한다. PFC 회로(104)의 입력 전압(V1)을 센싱하는 것은 PFC 회로(104)의 입력 전압 정보 또는 입력 전압 값을 센싱하는 것으로 표현할 수도 있다. 제 1 전압 센서(301)는 저항 또는 커패시터로 구성할 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
제 2 전압 센서(302)는 PFC 회로(104)의 출력 전압(Vdc)을 센싱한다. PFC 회로(104)의 출력 전압(Vdc)을 센싱하는 것은 PFC 회로(104)의 출력 전압 정보, 출력 전압 값, DC 링크 전압 정보, 또는 DC 링크 전압 값을 센싱하는 것으로 표현할 수도 있다. 제 2 전압 센서(302)는 저항 또는 커패시터로 구성할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(303)는 제 1 전압 센서(301)와 제 2 전압 센서(302)에 의해 각각 센싱된 전압 정보를 읽어온다. 프로세서(303)는 제 1 전압 센서(301)와 제 2 전압 센서(302)로부터 각각 센싱된 전압 정보를 수신할 수 있다. 제 1 전압 센서(301)로부터 읽어온 전압 정보는 제 1 전압 정보로도 표현할 수 있다. 제 1 전압 정보는 입력 전압 정보, 입력 전압 값 또는 입력 전압으로 표현할 수 있다. 제 2 전압 센서(302)로부터 읽어온 전압 정보는 제 2 전압 정보로도 표현할 수 있다. 제 2 전압 정보는 출력 전압, 출력 전압 정보, DC 링크 전압, 또는 DC 링크 전압 정보로 표현할 수 있다.
프로세서(303)는 제 1 전압 정보와 제 2 전압 정보를 기반으로 입력 전압 정보를 획득한다. 프로세서(303)는 제 1 전압 정보와 제 2 전압 정보를 비교하여 제 1 전압 정보와 제 2 전압 정보가 동일하면, 동일한 정보를 입력 전압 정보로서 획득한다. 프로세서(303)는 제 1 전압 정보와 제 2 전압 정보를 비교하여 서로 다르면, 제 1 전압 정보를 입력 전압 정보로서 획득한다.
예를 들어, 제 1 전압 정보가 110Vac(또는 127Vac)이고, 제 2 전압 정보가 110Vac(또는 127Vac)이면, 프로세서(303)는 110Vac(또는 127Vac)를 입력 전압 정보로서 획득할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 정보가 110Vac(또는 127Vac)이고, 제 2 전압 정보가 130Vac(또는 147Vac)이면, 프로세서(303)는 110Vac(또는 127Vac)를 입력 전압 정보로서 획득할 수 있다. 제 2 전압 정보가 130Vac(또는 147Vac)인 것은 PFC 회로(104)의 승압에 의한 것이다. 제 1 전압 정보가 220Vac(또는 230Vac)이고, 제 2 전압 정보가 220Vac(또는 230Vac)이면, 프로세서(303)는 220Vac(또는 230Vac)를 입력 전압 정보로서 획득할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 정보가 220Vac(또는 230Vac)이고, 제 2 전압 정보가 235Vac(또는 245Vac)이면, 프로세서(303)는 220Vac(또는 230Vac)를 입력 전압 정보로서 획득할 수 있다. 제 2 전압 정보가 235Vac(또는 245Vac)인 것은 PFC 회로(104)의 승압에 의한 것이다.
입력 전압 정보를 획득하면, 프로세서(303)는 획득된 입력 전압 정보와 사전에 설정된 기준 전압 정보를 비교하여 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정할 수 있다. 사전에 설정된 기준 전압 정보는 입력 전압의 변동폭을 기반으로 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정할 수 있는 기준 정보로 표현할 수도 있다. 사전에 설정된 기준 전압 정보는 프로세서(303)에 저장할 수 있지만, 후술할 도 14의 메모리(1470)에 저장할 수도 있다. 메모리(1470)는 전기 장치(300)에 포함될 수도 있다. 메모리(1470)에 기준 전압 정보가 저장된 경우에 프로세서(303)는 메모리(1470)로부터 기준 전압 정보를 읽어 사용할 수도 있다. 예를 들어, 사전에 설정된 기준 전압 정보는 165Vac로 설정할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(303)는 획득된 입력 전압 정보가 165Vac이하이면, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압을 저전압으로 결정할 수 있다. 프로세서(303)는 획득된 입력 전압 정보가 165Vac보다 크면, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압을 고전압으로 결정할 수 있다. 이와 같이 입력 전압에 대해 저전압과 고전압을 결정한 후, 프로세서(303)는 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 재 결정할 수 있다.
입력 전압 정보를 재 결정할 때, 지속적으로 입력 전압 정보를 모니터링하는 상황이 발생되지 않도록, 프로세서(303)는 히스테리시스(hysteresis)를 적용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(303)는 이전에 결정된 전압을 기반으로 약 30Vac 정도의 히스테리시스를 통해 전압의 흔들림으로 인한 재결정을 방지할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(303)는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압을 저전압인 110Vac로 결정한 뒤, 획득된 입력 전압 정보가 180Vac이상이면, 입력 전원(101)으로 인가되는 입력 전압을 고전압인 220Vac로 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(303)는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압을 고전압인 220Vac로 결정한 뒤, 획득된 입력 전압 정보가 150Vac보다 낮으면, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압을 저전압인 110Vac로 결정할 수 있다.
프로세서(303)는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 저전압인지 고전압인지가 결정되면, 결정된 입력 전압을 기반으로 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 설정할 수 있다. 보호 레벨은 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는 입력 전류 제한 레벨 중 적어도 하나를 포함하거나 모두 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨을 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 저전압 보호 레벨을 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨을 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨과 저전압 보호 레벨을 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨과 입력 전류 제한 레벨을 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 저전압 보호 레벨과 입력 전류 제한 레벨을 설정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(303)는 결정된 입력 전압이 저전압인 경우에 과전압 보호 레벨과 저전압 보호 레벨을 입력 전압이 고전압인 경우의 과전압 보호 레벨과 저전압 보호 레벨보다 낮게 설정할 수 있다. 과전압 보호 레벨은 과전압 레벨, 과전압 보호 값, 또는 과전압 값으로 표현할 수도 있다. 저전압 보호 레벨은 저전압 레벨, 저전압 보호 값, 또는 저전압 값으로 표현할 수도 있다 또한, 프로세서(303)는 입력 전압이 저전압인 경우에 입력 전류 제한 레벨을 입력 전압이 고전압인 경우에 입력 전류 제한 레벨보다 높게 설정할 수도 있다. 입력 전류 제한 레벨은 입력 전류 제한 값, 또는 입력 전류 레벨로 표현할 수도 있다.
예를 들어, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 저전압인 110Vac인 경우에, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 저전압 보호 레벨을 65Vac로 설정하고, PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨을 210Vac로 설정하고, PFC 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨을 30A로 설정할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 고전압인 220Vac인 경우에, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 저전압 보호 레벨을 140Vac로 설정하고, PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨을 270Vac로 설정하고, PFC 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨을 25A로 설정할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 프로세서(303)에 의해 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압에 따라 상술한 바와 같이 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨, 또는 입력 전류 제한 레벨 중 적어도 하나를 설정함으로써, PFC 회로(104) 및 전기 장치(300)에 포함된 구성 요소의 파손을 방지할 수도 있다.
또한, 프로세서(303)는, 부하(105)의 성능을 확보하기 위하여, PFC 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨을 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 저전압인 110Vac인 경우에도, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 220Vac일 때, DC 링크 최대 승압 레벨과 동일하도록 PFC 회로(104)의 승압 동작을 제어한다. 부하(105)의 성능을 확보한다는 것은 부하(105)가 원하는 속도로 원하는 동작을 수행할 수 있도록 전력이 공급되는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 부하(105)의 성능을 확보하는 것은, 부하(105)가 에어컨의 압축기 모터인 경우에, 에어컨에서 요구되는 압축기 모터의 성능을 제공할 수 있도록 전력을 공급하는 것으로 표현할 수 있다. 압축기 모터의 요구 성능을 제공할 수 있도록 전력을 공급하는 것은 압축기 모터의 요구 성능을 제공할 수 있도록 DC 링크 전압을 공급하는 것을 나타낼 수 있다. 압축기 모터의 요구 성능은 압축기 모터의 동작에 기초하여 요구되는 전압으로 표현할 수 있다.
프로세서(303)는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 저전압일 때 PFC 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨을 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 고전압일 때 PFC 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨과 동일하게 제어함에 따라, PFC 회로(104)의 DC 링크 전압이 저전압인 110Vac의 기준 과전압 보호 레벨보다 높아져 과전압 에러가 발생될 수 있다. 이러한 과전압 에러가 발생되는 것을 방지하기 위하여, 프로세서(303)는 도 4에 도시된 바와 같이 전압 지령 생성부(304)로부터 제공되는 전압 지령에 따라 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압이 승압할 때, 110Vac의 과전압 보호 레벨도 함께 상승하도록 제어할 수 있다. 과전압 보호 레벨이 상승되는 최대값은, 도 4에 도시된 바와 같이, 커패시터(13) 또는 스위치(11)의 규격을 기반으로 설정된 고전압인 220Vac의 기준 과전압 보호 레벨로 제한할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 입력 전원(101)로부터 제공되는 입력 전원이 저전압인 110Vac일 때, PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨과 승압되는 DC 링크 전압 레벨의 변경 예시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 저전압인 110Vac의 과전압 보호 레벨이 DC 링크 전압의 승압이 시작되는 시점부터 동일한 비율로 상승하고, 저전압인 110Vac의 과전압 보호 레벨의 최대값은 고전압인 220Vac의 기준 과전압 보호 레벨에 대응한다.
예를 들어, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 고전압인 220Vac인 경우에, DC 링크 전압이 최대 360Vdc까지 승압하는 경우에, 저전압인 110Vac에서의 DC 링크 전압도 최대 360Vdc까지 승압하도록 설정한다. 이에 따라 저전압인 110Vac 의 기준 과전압 레벨이 210Vac(297Vdc)인 경우에, PFC 회로(104)의 승압을 통한 DC 링크 최대 전압 레벨인 360Vdc는 기존 과전압 보호 레벨인 297Vdc보다 높으므로 과전압 에러가 발생할 수 있다. 이러한 과전압 에러가 발생되는 것을 방지하기 위해, DC 링크 전압이 승압되면서 과전압 레벨이 함께 증가하도록 제어한다. 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 과전압 레벨을 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압과 비례하도록 증가할 수 있다. 이 고전압 220Vac의 과전압 보호 레벨은 380Vdc일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 220Vac의 과전압 보호 레벨은 400Vdc로 설정할 수 있다.
프로세서(303)는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 저전압인 110Vac에서 전류가 커져 입력 전압이 고전압인 220Vac 대비 부하(105)의 동작 효율이 낮은 것을 보완하기 위하여, 저전압인 110Vac에서의 DC 링크 전압이 승압을 시작하는 전압 값을 고전압인 220Vac 에서의 DC 링크 전압이 승압을 시작하는 전압 값보다 더 낮게 설정할 수 있다. 이에 따라 입력 전원(101)로부터 인가되는 입력 전압이 저전압인 경우에도, 부하(105)의 동작 효율을 상승시킬 수 있다. 부하(105)의 동작 효율을 상승시키는 것은 상술한 부하(105)의 성능을 향상시키는 것을 나타낼 수 있다.
도 5는 본 개시의 일실시예에 따른 입력 전압이 저전압이고, 저부하 상황에서 효율을 개선하기 위한 DC 링크 전압 승압 예시도이다.
예를 들어, 입력 전원(101)로부터 인가되는 입력 전압이 고전압인 220Vac인 경우에 311Vdc 이상부터 승압이 시작되지만, 저전압인 110Vac의 경우에 155Vdc 이상부터 승압이 시작될 수 있다. 이에 따라 저전압인 110Vac 에서, PFC 회로(104)는 155Vdc~311Vdc 구간의 승압 전압을 사용할 수 있다. 이와 같이 부하(105)가 낮아지는 영역에서 승압 전압을 낮춤에 따라 스위칭 손실을 낮출 수 있어 부하(105)의 성능 효율을 개선할 수 있다. 부하(105)의 성능 효율을 개선하는 것은 부하(105)에 의해 필요한 전력 공급을 하는 것을 의미할 수 있다. 부하(105)의 필요 전압이 높은 고속 영역에서는 기존 220Vac 대비 효율이 떨어질 수 있지만, 부하(105)의 필요 전압이 낮은 저속 영역에서의 부하(105)의 동작 효율은 개선할 수 있다.
도 3의 전압 지령 생성부(304)는 부하(105)의 요구 전압에 따라 결정된 전압 지령을 생성하고, 생성한 전압 지령을 프로세서(303)로 전송한다. 예를 들어, 부하(105)가 모터인 경우에, 요구 전압은 모터 요구 전압으로 표현할 수 있다. 이하 모터 요구 전압은 부하(105)의 동작에 기초한 요구 전압을 의미할 수 있다. 저전압 지령 생성부(304)로부터 생성되는 전압 지령은 PFC 회로(104)의 DC 링크 지령 전압으로 표현할 수 있다. 이에 따라 입력 전원(101)으로부터 인가되는 저전압에서, 프로세서(303)는 모터 요구 전압이 상승함에 따라 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨이 상승하도록 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨을 변경할 수 있다. 모터 요구 전압은 아래 수학식 1과 같이 부하(105)에 포함된 모터의 D축 전압 지령과 Q축 전압 지령에 따라 결정할 수 있다. 모터 요구 전압은 부하(105)에 포함된 모터의 속도가 저속도이면, 낮은 전압 값을 갖고. 부하(105)에 포함된 모터의 속도가 고속도이면, 높은 전압 값을 갖는다.
[수학식 1]
Vm=(Vds 2 + Vqs 2)1/2
수학식 1에서 Vm은 모터 요구 전압이고, Vds 는 D축 전압 지령이고, Vqs 는 Q축 전압 지령이다. 본 개시의 일 실시예에 따른 모터 요구 전압은 수학식 1에 한정되지 않는다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(303)의 기능 블록도이다.
도 6을 참조하면, 프로세서(303)는 제 1 전압 센서값 수신부(601), 제 2 전압 센서값 수신부(602), 전압 결정부(603), 및 보호 레벨 설정부(604)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1 전압 센서값 수신부(601)는 제 1 전압 센서(301)에 의해 센싱된 입력 전압을 읽을 수 있도록 구성할 수 있다. 제 1 전압 센서값 수신부(601)는 제 1 전압 센서(301)에 의해 센싱된 입력 전압을 수신하도록 구성할 수 있다. 제 1 전압 센서값 수신부(601)의 구성은 제 1 전압 센서(301)의 구성에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 센서(301)가 저항으로 구성되었는지 커패시터로 구성되었는지에 따라 제 1 전압 센서값 수신부(601)는 제 1 전압 센서(301)와의 연결 지점을 결정할 수 있다.
제 2 전압 센서값 수신부(602)는 제 2 전압 센서(302)에 의해 센싱된 입력 전압을 읽을 수 있도록 구성할 수 있다. 제 2 전압 센서값 수신부(602)는 제 2 전압 센서(302)에 의해 센싱된 입력 전압을 수신하도록 구성할 수 있다. 제 2 전압 센서값 수신부(602)의 구성은 제 2 전압 센서(302)의 구성에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전압 센서(302)가 저항으로 구성되었는지 커패시터로 구성되었는지에 따라 제 2 전압 센서값 수신부(602)는 제 2 전압 센서(302)와의 연결 지점을 결정할 수 있다.
전압 결정부(603)는 제 1 전압 센서값 수신부(601)에 의해 수신된 PFC 회로(104)의 입력 전압 정보와 제 2 전압 센서값 수신부(602)에 의해 수신된 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 기반으로 전기 장치(300)의 입력 전압을 획득한다. 전기 장치(300)의 입력 전압이 획득되면, 전압 결정부(603)는 사전에 설정된 기준 전압 정보와 획득된 입력 전압을 비교하여 전기 장치(300)의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정한다. 사전에 설정된 기준 전압은 도 3에서 언급된 바와 같다. 예를 들어, 사전에 설정된 기준 전압은 165Vac 일 수 있다. 전압 결정부(603)는 전압 판단부(voltage judgment unit) 또는 전압 체크부(voltage check unit)로 표현할 수도 있다. 부(unit)는 하나의 프로세서(processor)로 표현할 수도 있다.
보호 레벨 설정부(604)는 전압 결정부(603)에 의해 결정된 전압에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 설정한다. PFC 회로(104)의 보호 레벨은 과전압 보호 레벨(overvoltage protection level), 저전압 보호 레벨(undervoltage protection level), 또는 입력 전류 제한 레벨(input current limit level) 중 적어도 하나를 포함하거나 모두를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. PFC 회로(104)의 보호 레벨은 열악한 전원 환경에서 발생 가능한 인러쉬 전류로부터 전기 장치(300)에 포함되는 구성 요소의 파손을 방지하기 위한 것이다.
과전압 보호 레벨은 전기 장치(300)에 포함되는 구성 요소가 버틸 수 있는 최대 전압을 기준으로 설정할 수 있다. 특히, 입력 전원(101)이 저전압인 경우에, 과전압 보호 레벨은 부하(105)의 동작에 따르는 DC 링크 승압 지령 전압(link boost command voltage)을 기반으로 변경할 수 있다. 따라서, 도 1의 스위치 제어기(14)는 PFC 회로(104)의 입력 전압에 기초하여 스위치(11)의 동작을 제어하도록 구성되어 있지만, 다른 일측을 통해 DC 링크 승압 지령 전압을 수신하도록 구성할 수도 있다. 스위치(11)의 동작을 제어하는 것은 스위치(11)의 동작 주기를 제어하는 것을 나타낼 수 있다. 스위치(11)의 동작 주기를 제어하는 것은 스위치(11)의 동작 주기를 변경하는 것을 포함할 수도 있다.
DC 링크 승압 지령 전압은 부하(105)에 포함된 모터의 동작 속도에 따른 모터 요구 전압에 기초한다. 저전압 보호 레벨은 인러쉬 전류로부터 전기 장치(300)에 포함된 구성 요소의 파손을 방지할 수 있도록 설정할 수 있다. 입력 전류 제한 레벨은 PFC 회로(104)의 출력 전압(Vdc)을 최대로 유지할 수 있도록 설정할 수 있다.
과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는/및 입력 전류 제한 레벨은 입력 전원(101)에 인가되는 전원이 저전압인지 고전압인지에 따라 다르게 설정할 수 있다. 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는 입력 전류 제한 레벨은 입력 전원(101)에 인가되는 전원이 저전압인지 고전압인지에 따라 다르게 설정할 수도 있다. 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨은 입력 전원(101)에 인가되는 전원이 저전압인지 고전압인지에 따라 다르게 설정할 수도 있다. 입력 전류 제한 레벨은 입력 전원(101)에 인가되는 전원이 저전압인지 고전압인지에 따라 다르게 설정할 수도 있다. 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨, 또는/및 입력 전류 제한 레벨은 전기 장치(300)를 동작중 급격한 전압 변동이 발생할 수 있는 전원 열악 지역에서, 시간당 전압 변동 폭을 고려하여 설정할 수도 있다.
보호 레벨 설정부(604)는 부하(105)로부터 전송되는 모터 요구 전압에 따라 생성된 전압 지령에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 도 3에서 설명한 바와 같이 설정할 수도 있다. 전압 지령은 DC 링크 전압 지령으로 표현할 수도 있다.
보호 레벨 설정부(604)는 입력 전원(101)로부터 인가되는 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 능동적으로 변경하므로, 보호 레벨 변경부로 표현할 수도 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(303)에 의해 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 동작에 대한 동작 흐름도이다.
단계 S701에서, 전기 장치(300)의 전원이 온되면, 단계 S702에서 프로세서(303)는 전압을 센싱한다. 단계 S702에서의 전압 센싱은 프로세서(303)에 의해 PFC 회로(104)의 입력 전압과 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압을 각각 센싱하는 것을 나타낼 수도 있다. 단계 S702에서의 전압 센싱은 프로세서(303)에 의해 제 1 전압 센서(301)로부터 PFC 회로(104)의 입력 전압을 읽거나 수신하고, 제 2 전압 센서(302)로부터 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압을 읽거나 수신하는 것을 나타낼 수도 있다.
단계 S703에서, 프로세서(303)는 입력 전압과 DC 링크 전압이 저전압인 110Vac 또는 127Vac인지를 판단한다. 판단 결과, 입력 전압과 DC 링크 전압이 모두 저전압인 110Vac 또는 127Vac이면, 단계 S704에서, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는/및 입력 전류 제한 레벨을 저전압인 110Vac 또는 127Vac에 따른 레벨로 설정한다. 단계 S704에서의 보호 레벨 설정은 보호 레벨 변경으로 표현할 수도 있다. 이는 단계 S704에서, 프로세서(303)가 PFC 회로(104)의 고전압 보호 레벨을 저전압 보호 레벨로 변경할 수 있기 때문이다. 단계 S704에서, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨을 저전압인 110Vac 또는 127Vac에 따른 레벨로 설정할 수도 있다. 단계 S704에서, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨을 저전압인 110Vac 또는 127Vac에 따른 레벨로 설정할 수도 있다. 단계 S704에서, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨을 저전압인 110Vac 또는 127Vac에 따른 레벨로 설정할 수도 있다. 단계 S704에서, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 저전압 보호 레벨을 저전압인 110Vac 또는 127Vac에 따른 레벨로 설정할 수도 있다.
단계 S705에서, 프로세서(303)는 설정된 보호 레벨을 기반으로 전기 장치(300)의 동작을 수행한다. 전기 장치(300)의 동작 수행은 부하(105)의 동작 수행을 나타낼 수도 있다. 부하(105)의 동작 수행은 부하(104)가 에어컨 실외기의 압축기 모터인 경우에, 압축기 모터의 동작 수행을 의미할 수도 있다.
단계 S703에서, 입력 전압 및 DC 링크 전압이 저전압인 110Vac 또는 127Vac이 아닌 것으로 판단되면, 단계 S706으로 진행되어, 프로세서(303)는 입력 전압 및 DC 링크 전압이 고전압인 220Vac 또는 230Vac인지를 판단한다. 단계 S706에서, 입력 전압 및 DC 링크 전압이 고전압인 220Vac 또는 230Vac로 판단되면, 프로세서(303)는 단계 S707에서, PFC 회로(104)의 보호 레벨을 고전압인 220Vac 또는 230Vac의 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨, 또는/및 입력 전류 제한 레벨로 설정하고, 단계 S705로 진행할 수 있다. 단계 S707에서, PFC 회로(104)의 보호 레벨을 고전압인 220Vac 또는 230Vac의 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨로 설정할 수도 있다. 단계 S707에서, PFC 회로(104)의 보호 레벨을 고전압인 220Vac 또는 230Vac의 입력 전류 제한 레벨로 설정할 수도 있다. 단계 S707에서, PFC 회로(104)의 보호 레벨을 고전압인 220Vac 또는 230Vac의 과전압 보호 레벨로 설정할 수도 있다. 단계 S707에서, PFC 회로(104)의 보호 레벨을 고전압인 220Vac 또는 230Vac의 저전압 보호 레벨로 설정할 수도 있다. 단계 S707에서, PFC 회로(104)의 보호 레벨을 고전압인 220Vac 또는 230Vac의 과전압 보호 레벨 및 입력 전류 제한 레벨로 설정할 수도 있다. 단계 S707에서, PFC 회로(104)의 보호 레벨을 고전압인 220Vac 또는 230Vac의 저전압 보호 레벨 및 입력 전류 제한 레벨로 설정할 수도 있다.
단계 S706에서, 입력 전압 및 DC 링크 전압이 고전압인 220Vac 또는 230Vac이 아닌 것으로 판단되면, 단계 S708에서, 프로세서(303)는 입력 전압이 고전압인 220Vac 또는 230Vac 인지를 판단한다. 단계 S708에서, 입력 전압이 고전압인 220Vac 또는 230Vac 으로 판단되면, 프로세서(303)는 단계 S707로 진행되어 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 고전압인 220Vac 또는 230Vac의 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨, 또는/및 입력 전류 제한 레벨로 설정한다.
단계 S708에서, 입력 전압이 고전압인 220Vac 또는 230Vac 이 아닌 것으로 판단되면, 프로세서(303)는, 단계 S704로 진행되어, PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는/및 입력 전류 제한 레벨을 저전압인 110Vac 또는 127Vac에 따른 레벨로 설정한다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 입력 전압이 저전압으로 결정되고 DC 링크 전압이 과충전 상태일 때, 프로세서(303)에 의한 동작 흐름도이다.
단계 S801에서, PFC 회로(104)의 입력 전압이 저전압인 110Vac이고, DC 링크 전압이 과충전 상태라고 판단되면, 프로세서(303)는 단계 S802에서, PFC 회로(104)의 저전압 보호 레벨과 입력 전류 제한 레벨을 저전압인 110Vac 기준으로 설정한다.
단계 S803에서, 프로세서(303)는 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압과 설정된 과전압 보호 레벨을 비교하여 DC 링크 전압이 110Vac 과전압 레벨보다 작은 것으로 판단되면, 프로세서(303)는 단계 S804에서 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨을 110Vac 기준으로 설정하고, 단계 S805에서 프로세서(303)는 보호 레벨 설정 작업이 완료된 것으로 처리한다.
도 8에 도시된 실시예는 획득된 DC 링크 전압 정보와 사전에 설정된 과전압 보호 레벨을 비교하여 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨을 입력 전원(101)의 입력 전압을 기준으로 재조정하는 것으로 표현할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치(900)의 구성 블럭도이다. 도 9에 도시된 전기 장치(900)는 도 3의 전기 장치(300)에 전압 상승 기울기를 이용하여 릴레이를 온 또는 오프하는 구성을 더 추가한 예이다. 도 9에 도시된 전기 장치(900)는 추가된 DC 링크 전압의 상승 기울기를 이용하여 릴레이를 온 또는 오프하는 구성으로 인하여 전원 열악 환경에서 입력 전원(101)의 입력 전류를 통해 인가될 수 있는 인러쉬 전류로부터 전기 장치(900)에 포함된 소자들을 보다 더 안전하게 보호할 수 있다.
도 9에 도시된 전기 장치(900)는 입력 전원(101), 퓨즈(102), 릴레이(901), 브릿지 다이오드(103), PFC 회로(104), 부하(105), 제 1 전압 센서(301), 제 2 전압 센서(302), 전압 지령 생성부(304), 및 프로세서(902)를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 9에 도시된 전기 장치(900)는 후술할 도 14에서 언급되는 EMI 필터(1411)를 더 포함할 수 있다.
입력 전원(101)은 저전압, 고전압, 또는 유니버설(universal) 규격에 따른 전압을 갖는 교류(AC, Alternating Current) 전원일 수 있다. 예를 들어, 저전압은 110Vac±10%, 또는 127Vac를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하 언급되는 110Vac는, 본 실시예에서 언급되는 저전압의 일 예로서, 다른 값의 저전압으로 대체될 수 있다. 고전압은 220Vac±10%, 또는 230Vac를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하 언급되는 220Vac는 본 실시예에서 언급되는 고전압의 일 예로서, 다른 값의 고전압으로 대체될 수 있다. 유니버설 규격에 따른 전압은 85Vac~265Vac일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
입력 전원(101)은 아웃렛(power outlet)에 연결되는 전원선을 통한 교류 전원일 수도 있다. 입력 전원(101)은 무선 전력 전송에 따라 스테이션(도시되지 않음)으로부터 무선으로 교류 전원을 수신하는 수신 장치일 수도 있다.
도 9에 도시된, 퓨즈(102)는 입력 전원(101)으로부터 제공되는 입력 전류의 크기가 한계치 이상이 되면, 스스로 끊어져 퓨즈(102) 뒷단의 회로를 보호하는 안전 장치이다. 브릿지 다이오드(103)는 퓨즈(102)를 통해 입력되는 교류 전압을 직류(DC, Direct Current) 전압으로 변환하는 정류기 역할을 수행하는 구성 요소이다. 따라서 브릿지 다이오드(103)는 정류기로 언급될 수도 있다.
도 9에 도시된 PFC 회로(104)는 브릿지 다이오드(103)로부터 전송되는 직류 전압(V1)을 승압한(boost) 출력 전압(Vdc)을 생성하므로, 부스트 컨버터(boost converter)로 표현할 수 있다. 출력 전압(Vdc)은 커패시터(13) 양단에 걸리는 전압으로, DC 링크 전압(link voltage)으로 표현할 수도 있다. PFC 회로(104)는 입력 전원(101)의 전압이 110Vac일 때 최대 DC 링크 전압(link voltage) 정보와 입력 전원(101)의 전압이 220Vac일 때 최대 DC 링크 전압(link voltage) 정보를 동일하게 설정함에 따라, 전원 열악 지역에서, 전기 장치(300)에 포함된 구성 요소의 파손을 방지하면서, 입력 전원(101)으로부터 저전압이 인가되는 경우에도 부하(105)의 운전 성능을 확보할 수도 있다. 부하(105)의 운전 성능을 확보할 수 있다는 것은 부하(105)의 동작에 필요한 전력을 공급하는 것을 의미할 수도 있다. 예를 들어, 부하(105)의 운전 성능을 확보하는 것은, 부하(105)가 에어컨 실외기의 압축기 모터일 경우에, 압축기 모터를 구동하는데 필요한 전력을 공급하는 것을 나타낼 수도 있다. 최대 DC 링크 전압 정보는 최대 DC 링크 전압 레벨 또는 최대 DC 링크 전압 값으로 언급될 수도 있다.
제 1 전압 센서(301)는 PFC 회로(104)의 입력 전압(V1)을 센싱하다. PFC 회로(104)의 입력 전압(V1)을 센싱하는 것은 PFC 회로(104)의 입력 전압 정보 또는 입력 전압 값을 센싱하는 것으로 표현할 수도 있다. 제 1 전압 센서(301)는 저항 또는 커패시터로 구성할 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
제 2 전압 센서(302)는 PFC 회로(104)의 출력 전압(Vdc)을 센싱한다. PFC 회로(104)의 출력 전압(Vdc)을 센싱하는 것은 PFC 회로(104)의 출력 전압 정보, 출력 전압 값, DC 링크 전압 정보, 또는 DC 링크 전압 값을 센싱하는 것으로 표현할 수도 있다. 제 2 전압 센서(302)는 저항 또는 커패시터로 구성할 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(902)는 제 1 전압 센서(301)와 제 2 전압 센서(302)에 의해 각각 센싱된 전압 정보를 읽어온다. 프로세서(902)는 제 1 전압 센서(301)와 제 2 전압 센서(302)로부터 각각 센싱된 전압 정보를 수신할 수 있다. 제 1 전압 센서(301)로부터 읽어온 전압 정보는 제 1 전압 정보로 표현할 수도 있다. 제 1 전압 정보는 입력 전압 정보, 입력 전압 값 또는 입력 전압으로 표현할 수도 있다. 제 2 전압 센서(302)로부터 읽어온 전압 정보는 제 2 전압 정보로 표현할 수도 있다. 제 2 전압 정보는 출력 전압, 출력 전압 정보, DC 링크 전압, 또는 DC 링크 전압 정보로 표현할 수도 있다.
프로세서(902)는 제 1 전압 정보와 제 2 전압 정보를 기반으로 입력 전압 정보를 획득한다. 프로세서(902)는 제 1 전압 정보와 제 2 전압 정보를 비교하여 제 1 전압 정보와 제 2 전압 정보가 동일하면, 동일한 정보를 입력 전압 정보로서 획득한다. 프로세서(902)는 제 1 전압 정보와 제 2 전압 정보를 비교하여 서로 다르면, 제 1 전압 정보를 입력 전압 정보로서 획득한다.
예를 들어, 제 1 전압 정보가 110Vac(또는 127Vac)이고, 제 2 전압 정보가 110Vac(또는 127Vac)이면, 프로세서(902)는 110Vac(또는 127Vac)를 입력 전압 정보로서 획득할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 정보가 110Vac(또는 127Vac)이고, 제 2 전압 정보가 130Vac(또는 147Vac)이면, 프로세서(902)는 110Vac(또는 127Vac)를 입력 전압 정보로서 획득할 수 있다. 제 2 전압 정보가 130Vac(또는 147Vac)인 것은 PFC 회로(104)의 승압에 의한 것이다. 제 1 전압 정보가 220Vac(또는 230Vac)이고, 제 2 전압 정보가 220Vac(또는 230Vac)이면, 프로세서(902)는 220Vac(또는 230Vac)를 입력 전압 정보로서 획득한다. 예를 들어, 제 1 전압 정보가 220Vac(또는 230Vac)이고, 제 2 전압 정보가 235Vac(또는 245Vac)이면, 프로세서(902)는 220Vac(또는 230Vac)를 입력 전압 정보로서 획득할 수 있다. 제 2 전압 정보가 235Vac(또는 245Vac)인 것은 PFC 회로(104)의 승압에 의한 것이다.
입력 전압 정보를 획득하면, 프로세서(902)는 획득된 입력 전압 정보와 사전에 설정된 기준 전압 정보를 비교하여 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정한다. 사전에 설정된 기준 전압 정보는 입력 전압의 변동폭을 기반으로 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정할 수 있는 기준 정보로 표현할 수도 있다. 사전에 설정된 기준 전압 정보는 프로세서(902)에 저장할 수 있지만, 후술할 도 14의 메모리(1470)에 저장할 수도 있다. 메모리(1470)는 전기 장치(900)에 포함될 수도 있다. 메모리(1470)에 기준 전압 정보가 저장된 경우에, 프로세서(902)는 메모리(1470)로부터 기준 전압 정보를 읽어 사용할 수도 있다. 예를 들어, 사전에 설정된 기준 전압 정보는 165Vac로 설정할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(902)는 획득된 입력 전압 정보가 165Vac이하이면, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압을 저전압으로 결정한다. 프로세서(902)는 획득된 입력 전압 정보가 165Vac보다 크면, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압을 고전압으로 결정한다. 이와 같이 입력 전압에 대해 저전압과 고전압을 결정한 후, 프로세서(902)는 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 재결정할 수도 있다.
입력 전압 정보를 재 결정할 때, 지속적으로 입력 전압 정보를 모니터링하는 상황이 발생되지 않도록, 프로세서(902)는 히스테리시스(hysteresis)를 적용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(902)는 이전에 결정된 전압을 기반으로 약 30Vac 정도의 히스테리시스를 통해 전압의 흔들림으로 인한 재결정을 방지할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(902)는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압을 저전압인 110Vac로 결정한 뒤, 획득된 입력 전압 정보가 180Vac이상이면, 입력 전원(101)으로 인가되는 입력 전압을 고전압인 220Vac로 결정할 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(902)는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압을 고전압인 220Vac로 결정한 뒤, 획득된 입력 전압 정보가 150Vac보다 낮으면, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압을 저전압인 110Vac로 결정할 수도 있다.
프로세서(902)는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 저전압인지 고전압인지가 결정되면, 결정된 입력 전압을 기반으로 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 설정한다. 보호 레벨은 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는 입력 전류 제한 레벨 중 적어도 하나를 포함하거나 모두 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 프로세서(902)는 결정된 입력 전압이 저전압인 경우에 과전압 보호 레벨과 저전압 보호 레벨을 입력 전압이 고전압인 경우의 과전압 보호 레벨과 저전압 보호 레벨보다 낮게 설정할 수 있다. 과전압 보호 레벨은 과전압 레벨, 과전압 보호 값, 또는 과전압 값으로 표현할 수도 있다. 저전압 보호 레벨은 저전압 레벨, 저전압 보호 값, 또는 저전압 값으로 표현할 수도 있다 또한, 프로세서(303)는 입력 전압이 저전압인 경우에 입력 전류 제한 레벨을 입력 전압이 고전압인 경우에 입력 전류 제한 레벨보다 높게 설정할 수 있다. 입력 전류 제한 레벨은 입력 전류 제한 값, 또는 입력 전류 레벨로 표현할 수도 있다.
예를 들어, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 저전압인 110Vac인 경우에, 프로세서(902)는 PFC 회로(104)의 저전압 보호 레벨을 65Vac로 설정하고, PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨을 210Vac로 설정하고, PFC 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨을 30A로 설정할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 고전압인 220Vac인 경우에, 프로세서(902)는 PFC 회로(104)의 저전압 보호 레벨을 140Vac로 설정하고, PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨을 270Vac로 설정하고, PFC 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨을 25A로 설정할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 프로세서(902)에 의해 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압에 따라 상술한 바와 같이 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는/및 입력 전류 제한 레벨을 설정함으로써, PFC 회로(104) 및 전기 장치(900)에 포함된 구성 요소의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 프로세서(902)는, 부하(105)의 성능을 확보하기 위하여, PFC 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨을 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 저전압인 110Vac인 경우에도, 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 220Vac일 때, DC 링크 최대 승압 레벨과 동일하도록 PFC 회로(104)의 승압 동작을 제어한다. 부하(105)의 성능을 확보하는 것은 부하(105)에서 필요한 전력을 공급하는 것을 의미할 수도 있다.
프로세서(902)는 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 저전압일 때 PFC 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨을 입력 전원(101)으로부터 인가되는 입력 전압이 고전압일 때 PFC 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨과 동일하게 제어함에 따라, PFC 회로(104)의 DC 링크 전압이 저전압인 110Vac의 기준 과전압 보호 레벨보다 높아져 과전압 에러가 발생될 수도 있다. 이러한 과전압 에러가 발생되는 것을 방지하기 위하여, 프로세서(902)는 도 4에 도시된 바와 같이 전압 지령 생성부(304)로부터 제공되는 전압 지령에 따라 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압이 승압할 때, 110Vac의 과전압 보호 레벨도 함께 상승하도록 PFC 회로(104)의 스위치 제어기(14)의 동작을 제어할 수도 있다. 과전압 보호 레벨이 상승되는 최대값은, 도 4에 도시된 바와 같이, 커패시터(13) 또는 스위치(11)의 규격을 기반으로 설정된 고전압인 220Vac의 기준 과전압 보호 레벨로 제한할 수도 있다.
또한, 프로세서(902)는 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압의 상승 기울기를 연산하고, 연산된 DC 링크 전압의 상승 기울기가 사전에 설정된 값(또는 레벨)보다 크면, 릴레이(901)가 오프되도록 릴레이(901)의 동작을 제어하여 브릿지 다이오드(103)로 인가되는 인러쉬 전류의 레벨을 제한할 수도 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압의 상승 기울기와 인러쉬 전류 간에 관계 예시도이다. PFC 회로(104)의 커패시터(13)가 충전되지 않는 상태에서 DC 링크 전압의 상승 기울기가 도 10의 1001에 도시된 바와 같이 급격하게 상승하는 기울기(n1(=dV1/dt1))를 가지면, 인러쉬 전류는 도 10의 1002에 도시된 바와 같이 큰 값으로 인가한다. 반면에 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압의 상승 기울기가 도 10의 1003에 도시된 바와 같이 가파르게 증가하지 않는 기울기(n2(=dV2/dt2))를 가지면, 인러쉬 전류는 도 10의 1004에 도시된 바와 같이 크게 상승하지 않고 일정 전류 이하의 값을 갖는다.
프로세서(902)는 도 10에 도시된 1004에서와 같이 인러쉬 전류 레벨이 제한되도록 릴레이(901)의 오프 동작을 제어할 수도 있다.
도 11은 도 9에 도시된 프로세서(902)의 구성 블록도이다. 도 11을 참조하면, 프로세서(902)는 제 1 전압 센서값 수신부(601), 제 2 전압 센서값 수신부(602), 전압 결정부(603), 보호 레벨 설정부(604), 전압 상승 기울기 검출부(1101), 및 릴레이 제어부(1102)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1 전압 센서값 수신부(601)는 제 1 전압 센서(301)에 의해 센싱된 입력 전압을 읽을 수 있도록 구성할 수도 있다. 제 1 전압 센서값 수신부(601)는 제 1 전압 센서(301)에 의해 센싱된 입력 전압을 수신하도록 구성할 수도 있다. 제 1 전압 센서값 수신부(601)의 구성은 제 1 전압 센서(301)의 구성에 따라 결정될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 전압 센서(301)가 저항으로 구성되었는지 커패시터로 구성되었는지에 따라 제 1 전압 센서값 수신부(601)는 제 1 전압 센서(301)와의 연결 지점을 결정할 수도 있다.
제 2 전압 센서값 수신부(602)는 제 2 전압 센서(302)에 의해 센싱된 입력 전압을 읽을 수 있도록 구성할 수도 있다. 제 2 전압 센서값 수신부(602)는 제 2 전압 센서(302)에 의해 센싱된 입력 전압을 수신하도록 구성할 수도 있다. 제 2 전압 센서값 수신부(602)의 구성은 제 2 전압 센서(302)의 구성에 따라 결정될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 전압 센서(302)가 저항으로 구성되었는지 커패시터로 구성되었는지에 따라 제 2 전압 센서값 수신부(602)는 제 2 전압 센서(302)와의 연결 지점을 결정할 수도 있다.
전압 결정부(603)는 제 1 전압 센서값 수신부(601)에 의해 수신된 PFC 회로(104)의 입력 전압 정보와 제 2 전압 센서값 수신부(602)에 의해 수신된 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 기반으로 전기 장치(300)의 입력 전압을 획득한다. 전기 장치(300)의 입력 전압이 획득되면, 전압 결정부(603)는 사전에 설정된 기준 전압 정보와 획득된 입력 전압을 비교하여 전기 장치(300)의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정한다. 사전에 설정된 기준 전압은 도 3에서 언급된 바와 같다. 예를 들어, 사전에 설정된 기준 전압은 165Vac 일 수도 있다. 전압 결정부(603)는 전압 판단부(voltage judgment unit) 또는 전압 체크부(voltage check unit)로 표현할 수도 있다. 부(unit)는 하나의 프로세서(processor)로 표현할 수도 있다.
보호 레벨 설정부(604)는 전압 결정부(603)에 의해 결정된 전압에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 설정한다. PFC 회로(104)의 보호 레벨은 과전압 보호 레벨(overvoltage protection level), 저전압 보호 레벨(undervoltage protection level), 또는 입력 전류 제한 레벨(input current limit level) 중 적어도 하나를 포함하거나 모두를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. PFC 회로(104)의 보호 레벨은 열악한 전원 환경에서 발생 가능한 인러쉬 전류로부터 전기 장치(300)에 포함되는 구성 요소의 파손을 방지하기 위한 것이다.
과전압 보호 레벨은 전기 장치(300)에 포함되는 구성 요소가 버틸 수 있는 최대 전압을 기준으로 설정할 수도 있다. 특히, 입력 전원(101)이 저전압인 경우에, 과전압 보호 레벨은 부하(105)의 동작에 따르는 DC 링크 승압 지령 전압(link boost command voltage)을 기반으로 변경할 수도 있다. 따라서, 도 1의 스위치 제어기(14)는 PFC 회로(104)의 입력 전압에 기초하여 스위치(11)의 동작을 제어하도록 구성되어 있지만, 다른 일측을 통해 DC 링크 승압 지령 전압을 수신하도록 구성할 수도 있다. DC 링크 승압 지령 전압은 부하(105)에 포함된 모터의 동작 속도에 따른 모터 요구 전압에 기초한다. 저전압 보호 레벨은 인러쉬 전류로부터 전기 장치(300)에 포함된 구성 요소의 파손을 방지할 수 있도록 설정할 수도 있다. 입력 전류 제한 레벨은 PFC 회로(104)의 출력 전압(Vdc)을 최대로 유지할 수 있도록 설정할 수도 있다.
과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는/및 입력 전류 제한 레벨은 입력 전원(101)에 인가되는 전원이 저전압인지 고전압인지에 따라 다르게 설정할 수도 있다. 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는/및 입력 전류 제한 레벨은 전기 장치(300)를 동작중 급격한 전압 변동이 발생할 수 있는 전원 열악 지역에서, 시간당 전압 변동 폭을 고려하여 설정할 수도 있다.
보호 레벨 설정부(604)는 부하(105)로부터 전송되는 모터 요구 전압에 따라 생성된 전압 지령에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 도 3에서 설명한 바와 같이 설정할 수 있다. 전압 지령은 DC 링크 전압 지령으로 표현할 수도 있다.
보호 레벨 설정부(604)는 입력 전원(101)로부터 인가되는 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 능동적으로 변경하므로, 보호 레벨 변경부로 표현할 수도 있다.
전압 상승 기울기 검출부(1101)는 제 2 전압 센서값 수신부(602)로부터 수신되는 DC 링크 전압에 대해 시간당 변화량을 검출하여 DC 링크 전압의 상승 기울기 값을 획득한다. 획득된 DC 링크 전압의 상승 기울기 값을 릴레이 제어부(1102)로 전송한다. 릴레이 제어부(1102)는 사전에 설정된 기준 레벨과 수신된 DC 링크 전압의 상승 기울기 값을 비교하여 수신된 DC 링크 전압의 상승 기울기 값이 기준 레벨 이상으로 판단되면, 릴레이(901)를 오프시키는 제어 신호를 릴레이(901)로 출력한다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치(1200)의 구성 블록도이다. 도 12는 도 9에 추가된 DC 링크 전압의 기울기를 기반으로 인러쉬 전류로부터 소자의 파손을 방지할 수 있는 전기 장치(1200)의 예이다.
도 12에 도시된 전기 장치(1200)는 입력 전원(101), 퓨즈(102), 릴레이(901), 브릿지 다이오드(103), PFC 회로(104), 부하(105), 제 2 전압 센서(302), 및 프로세서(1201)를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 12에 도시된 전기 장치(1200)는 후술할 도 14에서 언급되는 EMI 필터(1411)를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.
입력 전원(101)은 저전압, 고전압, 또는 유니버설(universal) 규격에 따른 전압을 갖는 교류(AC, Alternating Current) 전원일 수 있다. 예를 들어, 저전압은 110Vac±10%, 또는 127Vac를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하 언급되는 110Vac는, 본 실시예에서 언급되는 저전압의 일 예로서, 다른 값의 저전압으로 대체될 수도 있다. 고전압은 220Vac±10%, 또는 230Vac를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하 언급되는 220Vac는 본 실시예에서 언급되는 고전압의 일 예로서, 다른 값의 고전압으로 대체될 수도 있다. 유니버설 규격에 따른 전압은 85Vac~265Vac일 수도 있지만, 이에 한정되지 않는다.
입력 전원(101)은 아웃렛(power outlet)에 연결되는 전원선을 통한 교류 전원일 수 있다. 입력 전원(101)은 무선 전력 전송에 따라 스테이션(도시되지 않음)으로부터 무선으로 교류 전원을 수신하는 수신 장치일 수도 있다.
도 12에 도시된, 퓨즈(102)는 입력 전원(101)으로부터 제공되는 입력 전류의 크기가 한계치 이상이 되면, 스스로 끊어져 퓨즈(102) 뒷단의 회로를 보호하는 안전 장치이다. 브릿지 다이오드(103)는 퓨즈(102)를 통해 입력되는 교류 전압을 직류(DC, Direct Current) 전압으로 변환하는 정류기 역할을 수행하는 구성 요소이다. 따라서 브릿지 다이오드(103)는 정류기로 언급될 수도 있다.
도 12에 도시된 PFC 회로(104)는 브릿지 다이오드(103)로부터 전송되는 직류 전압(V1)을 승압한(boost) 출력 전압(Vdc)을 생성하므로, 부스트 컨버터(boost converter)로 표현할 수도 있다. 출력 전압(Vdc)은 커패시터(13) 양단에 걸리는 전압으로, DC 링크 전압(link voltage)으로 표현할 수도 있다. PFC 회로(104)는 입력 전원(101)의 전압이 110Vac일 때 최대 DC 링크 전압(link voltage) 정보와 입력 전원(101)의 전압이 220Vac일 때 최대 DC 링크 전압(link voltage) 정보를 동일하게 설정함에 따라, 전원 열악 지역에서, 전기 장치(300)에 포함된 구성 요소의 파손을 방지하면서, 입력 전원(101)으로부터 저전압이 인가되는 경우에도 부하(105)의 운전 성능을 확보할 수 있다. 최대 DC 링크 전압 정보는 최대 DC 링크 전압 레벨 또는 최대 DC 링크 전압 값으로 언급될 수 있다.
제 2 전압 센서(302)는 PFC 회로(104)의 출력 전압(Vdc)을 센싱한다. PFC 회로(104)의 출력 전압(Vdc)을 센싱하는 것은 PFC 회로(104)의 출력 전압 정보, 출력 전압 값, DC 링크 전압 정보, 또는 DC 링크 전압 값을 센싱하는 것으로 표현할 수도 있다. 제 2 전압 센서(302)는 저항 또는 커패시터로 구성할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(1201)는 제 2 전압 센서(302)에 의해 센싱된 전압 정보를 읽어온다. 프로세서(1201)는 제 2 전압 센서(302)로부터 센싱된 전압 정보를 수신할 수 있다. 제 2 전압 센서(302)로부터 읽어온 전압 정보는 제 2 전압 정보로 표현할 수도 있다. 제 2 전압 정보는 출력 전압, 출력 전압 정보, DC 링크 전압, 또는 DC 링크 전압 정보로 표현할 수도 있다.
프로세서(1201)는 제 2 전압 센서(302)로부터 읽은 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압의 상승 기울기를 연산하고, 연산된 DC 링크 전압의 상승 기울기가 사전에 설정된 값(또는 레벨)보다 크면, 릴레이(901)가 오프되도록 릴레이(901)의 동작을 제어하여 브릿지 다이오드(103)로 인가되는 인러쉬 전류의 레벨을 제한할 수도 있다. 인러쉬 전류의 레벨 제한은 도 11에 도시된 전압 상승 기울기 검출부(1101)와 릴레이 제어부(1102)에서 설명한 바와 같다.
도 12에 도시된 전기 장치(1200)는, 릴레이(901), 릴레이(901)에 연결된 전기 장치(1200)의 역률을 보상하는 역률 보상 회로(104), 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 검출하는 제 2 전압 센서(303), 및 적어도 하나의 프로세서(1201)를 포함한다. 적어도 하나의 프로세서(1201)는, 제 2 전압 센서에 의해 검출된 DC 링크 전압 정보에 기초하여 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압의 상승 기울기를 연산한다. 적어도 하나의 프로세서(1201)는 연산된 DC 링크 전압의 상승 기울기가 사전에 설정된 값(또는 레벨)보다 크면, 릴레이(901)가 오프되도록 릴레이(901)의 동작을 제어하도록 구성된다.
도 13은 도 12에 도시된 프로세서(1201)의 구성 블록도이다. 도 13을 참조하면, 프로세서(1201)는 제 2 전압 센서값 수신부(602), 전압 상승 기울기 검출부(1101) 및 릴레이 제어부(1102)를 포함한다.
제 2 전압 센서값 수신부(602)는 제 2 전압 센서(302)에 의해 센싱된 입력 전압을 읽을 수 있도록 구성할 수 있다. 제 2 전압 센서값 수신부(602)는 제 2 전압 센서(302)에 의해 센싱된 입력 전압을 수신하도록 구성할 수도 있다. 제 2 전압 센서값 수신부(602)의 구성은 제 2 전압 센서(302)의 구성에 따라 결정될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 전압 센서(302)가 저항으로 구성되었는지 커패시터로 구성되었는지에 따라 제 2 전압 센서값 수신부(602)는 제 2 전압 센서(302)와의 연결 지점을 결정할 수도 있다.
전압 상승 기울기 검출부(1101)는 제 2 전압 센서값 수신부(602)로부터 수신되는 DC 링크 전압에 대해 시간당 변화량을 검출하여 DC 링크 전압의 상승 기울기 값을 획득한다. 획득된 DC 링크 전압의 상승 기울기 값을 릴레이 제어부(1102)로 전송한다. 릴레이 제어부(1102)는 사전에 설정된 기준 레벨과 수신된 DC 링크 전압의 상승 기울기 값을 비교하여 수신된 DC 링크 전압의 상승 기울기 값이 기준 레벨 이상으로 판단되면, 릴레이(901)를 오프시키는 제어 신호를 릴레이(901)로 출력한다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치(1400)의 구성 블록도이다.
도 14에 도시된 전기 장치(1400)는 도 3, 도 9, 또는 도 12에 도시된 전기 장치(300, 900, 1200)와 같이 입력 전압에 따라 능동적으로 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 설정하고, 부하(105)의 성능을 확보할 수 있도록 구성된다. 부하(105)의 성능을 확보할 수 있다는 것은 부하(105)에서 필요한 전력을 공급하는 것을 의미할 수도 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치(1400)는, 구동부(1410), 프로세서(1420), 통신 인터페이스(1430), 센서부(1440), 출력 인터페이스(1450), 사용자 입력 인터페이스(1460), 메모리(1470), 및 부하(105)를 포함할 수 있다. 전기 장치(1400)의 각 구성요소들은 모두 필수적인 것은 아니며, 제조사의 설계 사상에 따라 각 구성요소들은 가감될 수 있다.
도 14에 도시된 구동부(1410)는 입력 전원(101) 또는 외부 전원(ES: External Source)으로부터 전력을 공급받고, 프로세서(1420)의 구동 제어 신호에 따라 부하(105)에 전류를 공급할 수 있다. 구동부(1410)는 EMI(Electro Magnetic Interference) 필터(1411), 정류 회로(1412), 인버터 회로(1413), PFC 회로(104), 및 릴레이(901)를 포함할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
EMI 필터(1411)는 입력 전원(101) 또는 외부 전원(ES: External Source)으로부터 공급되는 교류 전력에 포함된 고주파 잡음을 차단하고, 미리 정해진 주파수(예를 들어, 50Hz 또는 60Hz)의 교류 전압과 교류 전류를 통과시킬 수 있다. EMI 필터(1411)와 외부 전원(ES) 사이에는 과전류를 차단하기 위한 퓨즈(Fuse)(102)와 릴레이(Relay)(901)가 마련될 수도 있다. EMI 필터(1411)에 의하여 고주파 잡음이 차단된 교류 전력은 정류 회로(1412)에 공급된다.
정류 회로(1412)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(1412)는 시간에 따라 크기와 극성(양의 전압 또는 음의 전압)이 변화하는 교류 전압을 크기와 극성이 일정한 직류 전압으로 변환하고, 시간에 따라 크기와 방향(양의 전류 또는 음의 전류)이 변화하는 교류 전류를 크기가 일정한 직류 전류로 변환할 수 있다. 정류 회로(1412)는 브릿지 다이오드(103)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(1412)는 4개의 다이오드를 포함할 수 있다. 브릿지 다이오드(103)는 시간에 따라 극성이 변화하는 교류 전압을 극성이 일정한 양의 전압으로 변환하고, 시간에 따라 방향이 변화하는 교류 전류를 방향이 일정한 양의 전류로 변환할 수도 있다.
인버터 회로(1413)는 부하(105)에 전류를 공급하거나 차단하는 스위칭 회로를 포함할 수도 있다. 스위칭 회로는 제 1 스위치와 제 2 스위치를 포함할 수도 있다. 제 1 스위치와 제 2 스위치는 정류 회로(1412)로부터 출력되는 플러스 라인과 마이너스 라인 사이에서 직렬로 연결될 수도 있다. 제 1 스위치와 제 2 스위치는 프로세서(1420)의 구동 제어 신호에 따라 턴 온되거나 턴 오프될 수도 있다.
인버터 회로(1413)는 부하(105)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 예를 들어, 인버터 회로(1413)에 포함된 제 1 스위치와 제 2 스위치의 턴 온/턴 오프에 따라 부하(105)에 흐르는 전류의 크기 및 방향이 변화할 수도 있다. 이 경우, 부하(105)에는 교류 전류가 공급될 수도 있다. 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 스위칭 동작에 따라 부하(105)에 사인파 형태의 교류 전류가 공급된다. 또한, 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 스위칭 주기가 길수록(예컨대, 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 스위칭 주파수가 작을수록) 부하(105)에 공급되는 전류가 커질 수도 있으며, 부하(105)에 출력하는 자기장의 세기가 커질 수도 있다. 도 14에서 인버터 회로(1413)는 부하(105)에 교류를 공급할 때 필요할 수 있으므로 부하(105)에 직류를 공급하는 전기 장치(300, 900, 1200)에서는 인버터 회로(1413)가 필요하지 않을 수도 있다. 또한, 일 실시예에 따라 전기 장치(1400)의 인버터 회로(1413)는 전기 장치(300, 900, 1200)에 포함된 PFC 회로(104)로 대체되어 사용될 수도 있다.
릴레이(901)는 도 9에 설명한 바와 같이 DC 링크 전압의 상승 기울기를 검출한 결과를 기반으로 프로세서(1420)에 의해 오프 동작이 제어될 수도 있다.
프로세서(1420)는, 전기 장치(1400)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(1420)는 메모리(1470)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 통신 인터페이스(1430), 센서부(1440), 출력 인터페이스(1450), 사용자 입력 인터페이스(1460), 메모리(1470), 및 부하(105)를 제어할 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 전기 장치(1400)는, 인공 지능(AI) 프로세서를 탑재할 수도 있다. 인공 지능(AI) 프로세서는, 인공 지능(AI)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 기존의 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor) 또는 그래픽 전용 프로세서(예: GPU)의 일부로 제작되어 전기 장치(1400)에 탑재될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 프로세서(1420)는 PFC 회로(104)의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지에 따라 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨, 또는/및 입력 전류 제한 레벨을 설정할 수 있고, DC 링크 전압의 최대값을 제어할 수 있고, DC 링크 전압의 기울기를 기반으로 릴레이(901)의 오프 동작을 제어할 수 있다.
프로세서(1420)는 PFC 회로(104)의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정하기 위해 사용되는 기준 전압 값 및 DC 링크 전압의 기울기가 일정 레벨 이상인지를 판단하기 위한 기준 값을 메모리(2700)에 저장하고, 메모리(2700)에 저장된 기준 전압 값 또는 기준 값을 읽어 사용할 수도 있다.
프로세서(1420)는 필요에 따라 IoT(Internet of Things) 네트워크 상에서 동작하거나 홈 네트워크에서 동작하도록 통신 인터페이스(1430)를 포함할 수도 있다.
통신 인터페이스(1430)는, 근거리 통신 인터페이스(1431), 원거리통신 인터페이스(1432)를 포함할 수 있다. 근거리 통신 인터페이스(1431, short-range wireless communication interface)는, 블루투스 통신 인터페이스, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 인터페이스, 근거리 무선 통신 인터페이스(Near Field Communication interface), WLAN(와이파이) 통신 인터페이스, 지그비(Zigbee) 통신 인터페이스, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신 인터페이스, WFD(Wi-Fi Direct) 통신 인터페이스, UWB(Ultra Wideband) 통신 인터페이스, Ant+ 통신 인터페이스 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 원거리통신 인터페이스(1432)는, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다. 원거리통신 인터페이스(1432)는, 3G 모듈, 4G 모듈, 5G 모듈, LTE 모듈, NB-IoT 모듈, LTE-M 모듈 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 원거리통신 인터페이스(1432)를 통해 전기 장치(1400)는 외부의 서버나 다른 전기 장치와 통신을 하고 데이터를 송수신할 수 있다.
센서부(1440)는 입력 전압 센서(1441), 및 DC 링크 전압 센서(1442)를 포함할 수 있지만, 이로 한정되지 아니한다. 예를 들어 센서부(1440)는 전류 센서를 더 포함할 수 있다. 전류 센서는 전기 장치(1400)의 입력 전류를 센싱할 수 있다. 전류 센서는 전기 장치(1400) 회로의 다양한 위치에 배치되어, 전류(주로 교류 전류) 정보를 획득할 수도 있다. 입력 전압 센서(1441)는 전기 장치(1400)의 입력 전원(101) 전압 정보를 센싱하는데 사용된다. 입력 전압 센서(1441)는 제 1 전압 센서(301)에 대응된다. DC 링크 전압 센서(1442)는 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압을 센싱하는데 사용된다. DC 링크 전압 센서(1442)는 제 2 전압 센서(302)에 대응된다.
출력 인터페이스(1450)는, 오디오 신호 또는 비디오 신호의 출력을 위한 것으로, 디스플레이부(1451)와 음향 출력부(1452) 등이 포함될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 전기 장치(1400)는 디스플레이부(1451)를 통해서 전기 장치(1400)와 관련된 정보를 표시해 줄 수도 있다. 예를 들어, 전기 장치(1400)는, 전기 장치(1400)의 역률 정보, 현재 입력 전압, PFC 회로(104)의 보호 레벨 설정 여부에 관한 정보를 디스플레이부(1451)에 표시할 수도 있다.
디스플레이부(1451)와 터치패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(1451)는 출력 장치 이외에 입력 장치로 사용될 수도 있다. 디스플레이부(1451)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 발광 다이오드(LED, light-emitting diode), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 전기 장치(1400)의 구현 형태에 따라 전기 장치(1400)는 디스플레이부(1451)를 2개 이상 포함할 수도 있다.
음향 출력부(1452)는 통신 인터페이스(1430)로부터 수신되거나 메모리(1470)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수도 있다. 또한, 음향 출력부(1452)는 전기 장치(1400)에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력할 수도 있다. 음향 출력부(1452)는 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등을 포함할 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 출력 인터페이스(1450)는 역률 정보, 입력 전압 정보, PFC 회로(104)에 대한 보호 레벨 설정 여부에 관한 정보, 보호 레벨 변경 중을 나타내는 정보 중 적어도 하나를 디스플레이부(1451)를 통해 출력할 수도 있다.
사용자 입력 인터페이스(1460)는, 사용자로부터의 입력을 수신하기 위한 것이다. 사용자 입력 인터페이스(1460)는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠, 조그 스위치 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
사용자 입력 인터페이스(1460)는 음성 인식 모듈을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 전기 장치(1400)는 마이크로폰을 통해 아날로그 신호인 음성 신호를 수신하고, ASR(Automatic Speech Recognition) 모델을 이용하여 음성 부분을 컴퓨터로 판독 가능한 텍스트로 변환할 수 있다. 전기 장치(1400)는 자연어 이해(Natural Language Understanding, NLU) 모델을 이용하여 변환된 텍스트를 해석하여, 사용자의 발화 의도를 획득할 수 있다. 여기서 ASR 모델 또는 NLU 모델은 인공지능 모델일 수 있다. 인공지능 모델은 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조로 설계된 인공지능 전용 프로세서에 의해 처리될 수도 있다. 인공지능 모델은 학습을 통해 만들어 질 수 있다. 여기서, 학습을 통해 만들어진다는 것은, 기본 인공지능 모델이 학습 알고리즘에 의하여 다수의 학습 데이터들을 이용하여 학습됨으로써, 원하는 특성(또는, 목적)을 수행하도록 설정된 기 정의된 동작 규칙 또는 인공지능 모델이 만들어짐을 의미한다. 인공지능 모델은, 복수의 신경망 레이어들로 구성될 수도 있다. 복수의 신경망 레이어들 각각은 복수의 가중치들(weight values)을 갖고 있으며, 이전(previous) 레이어의 연산 결과와 복수의 가중치들 간에 연산을 통해 신경망 연산을 수행한다.
언어적 이해는 인간의 언어/문자를 인식하고 응용/처리하는 기술로서, 자연어 처리(Natural Language Processing), 기계 번역(Machine Translation), 대화 시스템(Dialog System), 질의 응답(Question Answering), 음성 인식/합성(Speech Recognition/Synthesis) 등을 포함한다.
메모리(1470)는, 프로세서(1420)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예컨대, 전기 장치(1400)의 역률 정보, 입력 전압 정보, 보호 레벨 설정에 관련된 정보 등)을 저장할 수도 있다. 메모리(1470)는 인공지능 모델을 저장할 수도 있다.
메모리(1470)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수도 있다. 또한, 제어장치(1400)는 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치의 동작 흐름도이다. 도 15는 PFC 회로(104)의 입력 전압과 DC 링크 전압을 기반으로 입력 전원(101)로부터 인가되는 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정하고, 결정된 전압에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 설정하여 PFC 회로(104)의 동작을 제어하는 예로서, 도 3의 전기 장치(300), 도 9의 전기 장치(900), 및 도 14의 전기 장치(1400)에 의해 수행될 수도 있다. 이하 설명의 편의를 위하여, 도 3의 전기 장치(300)에 의해 수행되는 것으로 설명하지만, 도 9 및 도 14에 도시된 전기 장치(1400) 역시 동일하게 수행하는 것으로 해석하여야 한다.
단계 S1510에서, 전기 장치(300)의 프로세서(303)는 제 1 전압 센서(301)로부터 PFC 회로(104)의 입력 전압 정보를 검출하고, 제 2 전압 센서(302)로부터 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 검출한다. 제 1 전압 센서(301)로부터 입력 전압 정보를 검출하는 것은 프로세서(303)에 의해 제 1 전압 센서(301)로부터 입력 전압을 읽어오거나 수신하는 것으로 표현할 수도 있다. 제 2 전압 센서(302)로부터 DC 링크 전압 정보를 검출하는 것은 프로세서(303)에 의해 제 2 전압 센서(302)로부터 DC 링크 전압을 읽어오거나 수신하는 것으로 표현할 수도 있다.
단계 S1520에서, 프로세서(303)는 전기 장치(300)의 입력 전압을 획득한다. 프로세서(303)는 검출된 입력 전압 정보와 DC 링크 전압 정보에 기초하여 입력 전압을 획득한다. 검출된 입력 전압 정보와 DC 링크 전압 정보가 상이할 경우에, 검출된 입력 전압 정보를 입력 전압 정보로서 획득한다. 검출된 입력 전압 정보와 DC 링크 전압 정보가 동일하면, 동일한 전압 정보를 입력 전압 정보로서 획득한다.
단계 S1530에서, 프로세서(303)는 전기 장치(300)의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정한다. 프로세서(303)는 사전에 설정된 기준 전압(예를 들어, 165Vac)을 이용하여 저전압인지 고전압인지를 결정한다. 예를 들어, 프로세서(303)는 검출된 입력 전압 정보가 사전에 설정된 기준 전압 이하이면, 저전압으로 결정하고, 검출된 입력 전압 정보가 사전에 설정된 기준 전압보다 크면 고전압으로 결정할 수도 있다. 또한, 프로세서(303)는 도 3에서 설명한 바와 같이 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 히스테리시스를 적용하여 재결정할 수도 있다.
단계 S1540에서, 프로세서(303)는 결정된 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 설정한다. 보호 레벨은 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는/및 입력 전류 제한 레벨을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. 설정되는 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨, 또는/및 입력 전류 제한 레벨 등은 도 3에서 설명한 바와 같이 입력 전압에 따라 능동적으로 설정될 수도 있다. 또한, 프로세서(330)는 결정된 입력 전압이 저전압일 때, PFC 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨을 입력 전압이 고전압일 때, DC 링크 최대 승압 레벨과 동일하도록 PFC 회로(104)의 동작을 제어할 수도 있다. 또한, 프로세서(330)는 결정된 전압이 저전압이면, 전기 장치(900)에 포함된 부하(105)의 동작에 기초한 전압 지령을 기반으로 과전압 보호 레벨을 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압과 함께 상승하도록 제어할 수도 있다. 단계 S1540에서, 프로세서(303)는 결정된 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨을 도 3에서 설명한 바와 같이 설정할 수도 있다. 단계 S1540에서, 프로세서(303)는 결정된 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨을 도 3에서 설명한 바와 같이 설정할 수도 있다. 단계 S1540에서, 프로세서(303)는 결정된 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨 및 입력 전류 제한 레벨을 도 3에서 설명한 바와 같이 설정할 수도 있다. 단계 S1540에서, 프로세서(303)는 결정된 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 저전압 보호 레벨 및 입력 전류 제한 레벨을 도 3에서 설명한 바와 같이 설정할 수도 있다.
단계 S1550에서, 프로세서(303)는 설정된 보호 레벨을 기반으로 PFC 회로(104)의 스위치(11)의 턴 온 또는 턴 오프 주기를 제어하는 등 PFC 회로(104)의 동작을 제어할 수 있다. 스위치(11)의 턴 온 또는 턴 오프 주기를 제어하는 것은 스위치(11)의 주기를 변경하는 것을 포함할 수도 있다. 또한, 프로세서(303)는 결정된 입력 전압이 저전압일 때, 입력 전압이 고전압일 때보다 낮은 전압에서 DC 링크 전압의 승압을 시작하도록 PFC 회로(104)의 동작을 제어할 수도 있다.
도 16은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전기 장치의 동작 흐름도이다. 도 16은 도 15의 동작 흐름도에 도 9에서 언급된 DC 링크 전압의 기울기를 기반으로 릴레이 오프 동작을 제어하는 동작을 추가한 예이다. 따라서 이하 설명은 도 9에 도시된 전기 장치(900)를 기반으로 설명하지만, 하기 동작은 도 14의 전기 장치(1400)에 의해 수행될 수도 있다.
단계 S1610에서, 전기 장치(900)의 프로세서(902)는 제 1 전압 센서(301)로부터 PFC 회로(104)의 입력 전압 정보를 검출하고, 제 2 전압 센서(302)로부터 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 검출한다. 제 1 전압 센서(301)로부터 입력 전압 정보를 검출하는 것은 프로세서(303)에 의해 제 1 전압 센서(301)로부터 입력 전압을 읽어오거나 수신하는 것으로 표현할 수도 있다. 제 2 전압 센서(302)로부터 DC 링크 전압 정보를 검출하는 것은 프로세서(902)에 의해 제 2 전압 센서(302)로부터 DC 링크 전압을 읽어오거나 수신하는 것으로 표현할 수도 있다.
단계 S1620에서, 프로세서(902)는 전기 장치(900)의 입력 전압을 획득한다. 프로세서(902)는 검출된 입력 전압 정보와 DC 링크 전압 정보에 기초하여 입력 전압을 획득한다. 검출된 입력 전압 정보와 DC 링크 전압 정보가 상이할 경우에, 프로세서(902)는 검출된 입력 전압 정보를 입력 전압 정보로서 획득할 수 있다. 검출된 입력 전압 정보와 DC 링크 전압 정보가 동일하면, 프로세서(902)는 동일한 전압 정보를 입력 전압 정보로서 획득할 수 있다.
단계 S1630에서, 프로세서(902)는 전기 장치(900)의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정한다. 프로세서(902)는 사전에 설정된 기준 전압(예를 들어, 165Vac)을 이용하여 저전압인지 고전압인지를 결정한다. 예를 들어, 프로세서(902)는 검출된 입력 전압 정보가 사전에 설정된 기준 전압 이하이면, 저전압으로 결정하고, 검출된 입력 전압 정보가 사전에 설정된 기준 전압보다 크면 고전압으로 결정할 수도 있다. 또한, 프로세서(902)는 도 3에서 설명한 바와 같이 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 히스테리시스를 적용하여 재결정할 수도 있다.
단계 S1640에서, 프로세서(902)는 결정된 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 설정한다. 보호 레벨은 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨 또는/및 입력 전류 제한 레벨을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. 설정되는 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨, 또는/및 입력 전류 제한 레벨 등은 도 3에서 설명한 바와 같이 입력 전압에 따라 능동적으로 설정될 수 있다. 또한, 프로세서(330)는 결정된 입력 전압이 저전압일 때 PFC 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨을 입력 전압이 고전압일 때 DC 링크 최대 승압 레벨과 동일하도록 PFC 회로(104)의 동작을 제어할 수도 있다. 또한, 프로세서(902)는 결정된 전압이 저전압이면, 전기 장치(900)에 포함된 부하(105)의 동작에 기초한 전압 지령을 기반으로 과전압 보호 레벨을 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압과 함께 상승하도록 제어할 수도 있다. 단계 S1640에서, 프로세서(902)는 결정된 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨을 도 3에서 설명한 바와 같이 설정할 수도 있다. 단계 S1640에서, 프로세서(902)는 결정된 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨을 도 3에서 설명한 바와 같이 설정할 수도 있다. 단계 S1640에서, 프로세서(902)는 결정된 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 과전압 보호 레벨 및 입력 전류 제한 레벨을 도 3에서 설명한 바와 같이 설정할 수도 있다. 단계 S1640에서, 프로세서(902)는 결정된 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 저전압 보호 레벨 및 입력 전류 제한 레벨을 도 3에서 설명한 바와 같이 설정할 수도 있다.
단계 S1650에서, 프로세서(902)는 설정된 보호 레벨을 기반으로 PFC 회로(104)의 스위치(11)의 턴 온 또는 턴 오프 주기를 제어하는 등 PFC 회로(104)의 동작을 제어할 수도 있다. 또한, 프로세서(902)는 결정된 입력 전압이 저전압일 때, 입력 전압이 고전압일 때보다 낮은 전압에서 DC 링크 전압의 승압을 시작하도록 PFC 회로(104)의 동작을 제어할 수도 있다. 스위치(11)의 턴 온 또는 턴 오프 주기를 제어하는 것은 스위치(11)의 동작 주기를 제어하는 것을 나타낼 수도 있다. 스위치(11)의 동작 주기를 제어하는 것은 스위치(11)의 동작 주기를 변경하는 것을 포함할 수도 있다.
단계 S1660에서, 프로세서(902)는 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압 상승 기울기를 검출하고, 검출된 DC 링크 전압 상승 기울기가 사전에 설정된 값보다 크면, 릴레이(901)가 오프되도록 릴레이(901)의 동작을 제어한다. 사전에 설정된 값은 메모리(1470)로부터 읽어서 사용하거나 프로세서(902)에 저장된 값을 사용할 수도 있다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치의 동작 흐름도이다. 도 17은 도 12에서와 같이 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압의 기울기를 기반으로 릴레이 동작을 제어하여 인러쉬 전류로부터 전기 장치(1200)의 구성 요소의 파손을 방지하기 위한 예이다.
단계 S1710에서, 전기 장치(1200)의 프로세서(1201)는 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압의 상승 기울기를 도 10에 도시된 바와 같이 검출한다. 단계 S1720에서, 전기 장치(1200)의 프로세서(1201)는 검출된 DC 링크 전압의 상승 기울기와 사전에 설정된 기준 레벨을 비교한다. 단계 S1730에서, 프로세서(1201)는 단계 S1720에서 비교한 걸과를 기반으로 릴레이(901)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 단계 S1720에서 검출된 DC 링크 전압의 상승 기울기가 사전에 설정된 기준 레벨 이상이면, 단계 S1730에서 프로세서(1201)는 릴레이가 오프되도록 제어할 수 있다. 단계 S1720에서 검출된 DC 링크 전압의 상승 기울기가 사전에 설정된 기준 레벨보다 작으면, 단계 S1730에서 프로세서(1201)는 릴레이가 온 상태를 유지하도록 제어할 수 있다.
도 17에 도시된 흐름도에 기초한 역률 보상 회로(104)를 포함하는 전기 장치(1200)를 제어하는 방법은, 적어도 하나의 프로세서(1201)에 의해 역률 보상 회로(104)의 입력 전압 정보를 검출하는 단계를 포함할 수도 있다. 도 17에 도시된 흐름도에 기초한 역률 보상 회로(104)를 포함하는 전기 장치(1200)를 제어하는 방법은, 적어도 하나의 프로세서(1201)에 의해, 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 검출하는 단계를 포함할 수도 있다. 프로세서(1201)는 제 2 전압 센서(302)로부터 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 검출할 수도 있다. 도 17에 도시된 흐름도에 기초한 역률 보상 회로(104)를 포함하는 전기 장치(1200)를 제어하는 방법은, 적어도 하나의 프로세서(1201)에 의해, 검출된 DC 링크 전압 정보에 기초하여 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압의 상승 기울기를 연산하는 단계를 포함할 수도 있다. 도 17에 도시된 흐름도에 기초한 역률 보상 회로(104)를 포함하는 전기 장치(1200)를 제어하는 방법은, 적어도 하나의 프로세서(1201)에 의해 연산된 DC 링크 전압의 상승 기울기가 사전에 설정된 값(또는 레벨)보다 크면, 릴레이(901)가 오프되도록 릴레이(901)의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수도 있다.
상술한 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)는 본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치로 표현할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 입력 전원(101)로부터 인가되는 입력 전압에 따라 PFC 회로(104)의 보호 레벨을 설정하고, 부하(105)에 의한 모터 요구 전압에 기초한 전압 지령에 따라 PFC 회로(104)의 DC 링크 전압과 과전압 보호 레벨의 상승을 제어함으로써, 입력 전압을 변경하는 변압기와 같은 구성 요소 없이, 복수의 전압을 사용하는 전원이 열악한 환경에서도 안정된 전원을 공급할 수도 있고, 부하의 성능을 확보할 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)에 있어서, 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 역률을 보상하는 역률 보상 회로(104), 역률 보상 회로(104)의 입력 전압 정보를 검출하는 제 1 전압 센서(301), 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 검출하는 제 2 전압 센서(302), 및 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)를 포함하고, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 제 1 전압 센서(301)에 의해 검출된 입력 전압 정보와 제 2 전압 센서(302)에 의해 검출된 DC 링크 전압 정보에 기초하여 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압 정보를 획득하고, 획득된 입력 전압 정보와 사전에 설정된 기준 전압 정보를 비교하여 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정하고, 결정된 입력 전압에 따라 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하고, 및 설정된 보호 레벨에 기초하여 역률 보상 회로(104)에 포함된 스위치(11)의 동작 주기를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨은 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨, 또는 입력 전류 제한 레벨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정할 때, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 결정된 입력 전압이 저전압이면, 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨을 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨보다 낮게 설정하고, 입력 전류 제한 레벨을 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 입력 전류 제한 레벨보다 높게 설정하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정할 때, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 결정된 입력 전압이 저전압이면, 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨을 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨보다 낮게 설정하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정할 때, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 결정된 입력 전압이 저전압이면, 입력 전류 제한 레벨을 상기 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 입력 전류 제한 레벨보다 높게 설정하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 결정된 입력 전압이 저전압일 때, 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨을 입력 전압이 고전압일 때 DC 링크 최대 승압 레벨과 동일하도록 역률 보상 회로(104)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)는 부하(105)를 포함하고, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 결정된 입력 전압이 저전압이면, 부하(105)의 동작에 기초한 전압 지령을 기반으로 과전압 보호 레벨을 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압과 함께 상승하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 결정된 입력 전압이 저전압일 때, 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압이 고전압일 때보다 낮은 전압에서 DC 링크 전압의 승압을 시작하도록 역률 보상 회로(104)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)는, 역률 보상 회로(104)의 전단에 릴레이(901)를 포함하고, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, DC 링크 전압의 상승 기울기를 검출하고, 검출된 DC 링크 전압의 상승 기울기가 사전에 설정된 기준값 이상이면, 상기 릴레이(901)를 오프시키도록 릴레이(901)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로(104)를 포함하는 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)를 제어하는 방법에 있어서, 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해 상기 역률 보상 회로(104)의 입력 전압 정보를 검출하는 단계, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 검출하는 단계, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 입력 전압 정보와 검출된 DC 링크 전압 정보에 기초하여 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압 정보를 획득하는 단계, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 획득된 입력 전압 정보와 사전에 설정된 기준 전압 정보를 비교하여 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정하는 단계, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 결정된 입력 전압에 따라 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 단계, 및 설정된 보호 레벨에 기초하여 역률 보상 회로(104)에 포함된 스위치(11)의 동작 주기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 단계는, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 결정된 입력 전압이 저전압이면, 역률 보상 회로(104)의 과전압 보호 레벨 및 역률 보상 회로(104)의 저전압 보호 레벨을 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨보다 낮게 설정하고, 역률 보상 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨은 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 입력 전류 제한 레벨보다 높게 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 단계는, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 결정된 입력 전압이 저전압이면, 역률 보상 회로(104)의 과전압 보호 레벨 및 역률 보상 회로(104)의 저전압 보호 레벨을 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨보다 낮게 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 단계는, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 결정된 입력 전압이 저전압이면, 역률 보상 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨을 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 입력 전류 제한 레벨보다 높게 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 결정된 입력 전압이 저전압일 때, 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨을 입력 전압이 고전압일 때 DC 링크 최대 승압 레벨과 동일하도록 역률 보상 회로(104)의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 단계는, 결정된 입력 전압이 저전압이면, 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)에 포함된 부하(105)의 동작에 기초한 전압 지령을 기반으로 과전압 보호 레벨을 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압과 함께 상승하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 결정된 입력 전압이 저전압일 때, 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압이 고전압일 때보다 낮은 전압에서 DC 링크 전압의 승압을 시작하도록 역률 보상 회로(104)의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압의 상승 기울기를 검출하는 단계, 검출된 DC 링크 전압의 상승 기울기가 사전에 설정된 기준값 이상이면, 역률 보상 회로(104)의 전단에 배치된 릴레이(901)를 오프시키는 단계를 포함할 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)에 있어서,
    상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 역률을 보상하는 역률 보상 회로(104);
    상기 역률 보상 회로(104)의 입력 전압 정보를 검출하는 제 1 전압 센서(301);
    상기 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 검출하는 제 2 전압 센서(302); 및
    적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는,
    상기 제 1 전압 센서(301)에 의해 검출된 입력 전압 정보와 상기 제 2 전압 센서(302)에 의해 검출된 DC 링크 전압 정보에 기초하여 상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압 정보를 획득하고,
    상기 획득된 입력 전압 정보와 사전에 설정된 기준 전압 정보를 비교하여 상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정하고,
    상기 결정된 입력 전압에 따라 상기 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하고, 및
    상기 설정된 보호 레벨에 기초하여 상기 역률 보상 회로(104)에 포함된 스위치(11)의 동작 주기를 제어하는,
    전기 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨은 과전압 보호 레벨, 저전압 보호 레벨, 또는 입력 전류 제한 레벨 중 적어도 하나를 포함하는,
    전기 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정할 때,
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 상기 결정된 입력 전압이 저전압이면, 상기 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨을 상기 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨보다 낮게 설정하고, 상기 입력 전류 제한 레벨을 상기 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 입력 전류 제한 레벨보다 높게 설정하도록 구성되는,
    전기 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정할 때,
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 상기 결정된 입력 전압이 저전압이면, 상기 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨을 상기 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨보다 낮게 설정하도록 구성되는,
    전기 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정할 때,
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 상기 결정된 입력 전압이 저전압이면, 상기 입력 전류 제한 레벨을 상기 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 입력 전류 제한 레벨보다 높게 설정하도록 구성되는,
    전기 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 상기 결정된 입력 전압이 저전압일 때, 상기 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨을 상기 입력 전압이 고전압일 때 DC 링크 최대 승압 레벨과 동일하도록 상기 역률 보상 회로(104)의 동작을 제어하도록 구성되는,
    전기 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)는
    부하(105)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 상기 결정된 입력 전압이 저전압이면, 상기 부하(105)의 동작에 기초한 전압 지령을 기반으로 과전압 보호 레벨을 상기 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압과 함께 상승하도록 구성되는,
    전기 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, 상기 결정된 입력 전압이 저전압일 때, 상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압이 고전압일 때보다 낮은 전압에서 DC 링크 전압의 승압을 시작하도록 상기 역률 보상 회로(104)의 동작을 제어하도록 구성되는,
    전기 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)는,
    상기 역률 보상 회로(104)의 전단에 릴레이(901)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)는, DC 링크 전압의 상승 기울기를 검출하고, 상기 검출된 DC 링크 전압의 상승 기울기가 사전에 설정된 기준값 이상이면, 상기 릴레이(901)를 오프시키도록 상기 릴레이(901)의 동작을 제어하도록 구성되는,
    전기 장치.
  10. 역률 보상 회로(104)를 포함하는 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해 상기 역률 보상 회로(104)의 입력 전압 정보를 검출하는 단계;
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 상기 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압 정보를 검출하는 단계;
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 상기 입력 전압 정보와 상기 검출된 DC 링크 전압 정보에 기초하여 상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압 정보를 획득하는 단계;
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 상기 획득된 입력 전압 정보와 사전에 설정된 기준 전압 정보를 비교하여 상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압이 저전압인지 고전압인지를 결정하는 단계;
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 상기 결정된 입력 전압에 따라 상기 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 보호 레벨에 기초하여 상기 역률 보상 회로(104)에 포함된 스위치(11)의 동작 주기를 제어하는 단계를 포함하는,
    방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 상기 결정된 입력 전압이 저전압이면, 상기 역률 보상 회로(104)의 과전압 보호 레벨 및 상기 역률 보상 회로(104)의 저전압 보호 레벨을 상기 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨보다 낮게 설정하고, 상기 역률 보상 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨은 상기 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 입력 전류 제한 레벨보다 높게 설정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 상기 결정된 입력 전압이 저전압이면, 상기 역률 보상 회로(104)의 과전압 보호 레벨 및 상기 역률 보상 회로(104)의 저전압 보호 레벨을 상기 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 과전압 보호 레벨 및 저전압 보호 레벨보다 낮게 설정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 상기 결정된 입력 전압이 저전압이면, 상기 역률 보상 회로(104)의 입력 전류 제한 레벨을 상기 입력 전압이 고전압일 때 설정되는 입력 전류 제한 레벨보다 높게 설정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 적어도 하나의 프로세서(303, 902, 1201, 1420)에 의해, 상기 결정된 입력 전압이 저전압일 때, 상기 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 최대 승압 레벨을 상기 입력 전압이 고전압일 때 DC 링크 최대 승압 레벨과 동일하도록 상기 역률 보상 회로(104)의 동작을 제어하는 단계를 포함하는,
    방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 역률 보상 회로(104)의 보호 레벨을 설정하는 단계는, 상기 결정된 입력 전압이 저전압이면, 상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)에 포함된 부하(105)의 동작에 기초한 전압 지령을 기반으로 과전압 보호 레벨을 상기 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압과 함께 상승하도록 제어하는 단계를 포함하고, 상기 방법은, 상기 결정된 입력 전압이 저전압일 때, 상기 전기 장치(100, 300, 900, 1200, 1400)의 입력 전압이 고전압일 때보다 낮은 전압에서 DC 링크 전압의 승압을 시작하도록 상기 역률 보상 회로(104)의 동작을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 역률 보상 회로(104)의 DC 링크 전압의 상승 기울기를 검출하는 단계;
    상기 검출된 DC 링크 전압의 상승 기울기가 사전에 설정된 기준값 이상이면, 상기 역률 보상 회로(104)의 전단에 배치된 릴레이(901)를 오프시키는 단계를 포함하는,
    방법.
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