KR102058042B1 - Power converter and air conditioner including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류된 전원을 직류 전원으로 변환하여, 변환된 직류 전원을 출력하는 복수의 컨버터를 구비하는 인터리브 컨버터와, 인터리브 컨버터를 제어하는 컨버터 제어부를 포함하며, 인터리브 컨버터 중 제1 컨버터는, 제1 타입의 제1 스위칭 소자를 구비하며, 인터리브 컨버터 중 제2 컨버터는, 제1 타입 보다 정격 전압이 높은 제2 타입의 제2 스위칭 소자를 구비한다. 이에 따라, 다양한 부하에서 효율적으로 구동 가능하게 된다.The present invention relates to a power converter and an air conditioner having the same. The power conversion apparatus according to the embodiment of the present invention, an interleaved converter having a rectifying unit for rectifying the input AC power, a plurality of converters for converting the rectified power to a DC power, and outputs the converted DC power, and an interleaved converter And a converter control unit configured to control the control unit, wherein the first converter of the interleaved converter includes a first switching element of the first type, and the second converter of the interleaved converter includes a second type of higher rated voltage than the first type. 2 switching elements. This makes it possible to drive efficiently under various loads.
Description
본 발명은 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다양한 부하에서 효율적으로 구동 가능한 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.The present invention relates to a power converter, and an air conditioner having the same, and more particularly, to a power converter that can be efficiently driven at various loads, and an air conditioner having the same.
공기조화기는 방, 거실, 사무실 또는 영업 점포 등의 공간에 배치되어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 하는 장치이다.An air conditioner is a device that is disposed in a room, a living room, an office, or a business store to adjust a temperature, humidity, cleanliness, and airflow of an air to maintain a comfortable indoor environment.
공기조화기는 일반적으로 일체형과 분리형으로 나뉜다. 일체형과 분리형은 기능적으로는 같지만, 일체형은 냉각과 방열의 기능을 일체화하여 가옥의 벽에 구멍을 뚫거나 창에 장치를 걸어서 설치한 것이고, 분리형은 실내측에는 냉/난방을 수행하는 실내기를 설치하고 실외측에는 방열과 압축 기능을 수행하는 실외기를 설치한 후 서로 분리된 두 기기를 냉매 배관으로 연결시킨 것이다. Air conditioners are generally divided into one-piece and separate types. The integrated type and the separated type are functionally the same, but the integrated type integrates the functions of cooling and heat dissipation to install a hole in the wall of the house or hang the device on the window, and the separate type installs an indoor unit that performs cooling / heating on the indoor side and outdoor. On the side, an outdoor unit that performs heat dissipation and compression functions was installed, and two separate devices were connected by refrigerant pipes.
한편, 공기조화기의 고성능과 고효율에 요구사항이 커짐에 따라, 다양한 노력이 시도되고 있다. On the other hand, as the requirements for high performance and high efficiency of air conditioners increase, various efforts have been made.
본 발명의 목적은, 다양한 부하에서 효율적으로 구동 가능한 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a power converter that can be efficiently driven at various loads, and an air conditioner having the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류된 전원을 직류 전원으로 변환하여, 변환된 직류 전원을 출력하는 복수의 컨버터를 구비하는 인터리브 컨버터와, 인터리브 컨버터를 제어하는 컨버터 제어부를 포함하며, 인터리브 컨버터 중 제1 컨버터는, 제1 타입의 제1 스위칭 소자를 구비하며, 인터리브 컨버터 중 제2 컨버터는, 제1 타입 보다 정격 전압이 높은 제2 타입의 제2 스위칭 소자를 구비한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a power converter including a rectifying unit for rectifying an input AC power source, and a plurality of converters for converting the rectified power source to a DC power source and outputting the converted DC power source. And an interleaved converter and a converter controller for controlling the interleaved converter, wherein the first converter of the interleaved converter includes a first switching element of the first type, and the second converter of the interleaved converter has a rated voltage higher than that of the first type. A second switching element of the second type is provided.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 압축기와, 압축기 내의 모터에 구동 전원을 공급하는 전력변환부를 구비하며, 전력변환부는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부, 정류된 전원을 직류 전원으로 변환하여, 변환된 직류 전원을 출력하는 복수의 컨버터를 구비하는 인터리브 컨버터, 및 인터리브 컨버터를 제어하는 컨버터 제어부를 포함하며, 인터리브 컨버터 중 제1 컨버터는, 제1 타입의 제1 스위칭 소자를 구비하며, 인터리브 컨버터 중 제2 컨버터는, 제1 타입 보다 정격 전압이 높은 제2 타입의 제2 스위칭 소자를 구비한다. In addition, the air conditioner according to an embodiment of the present invention for achieving the above object comprises a compressor and a power conversion unit for supplying driving power to the motor in the compressor, the power conversion unit, rectification unit for rectifying the input AC power, rectification An interleaved converter having a plurality of converters for converting the supplied power to a DC power and outputting the converted DC power, and a converter control unit for controlling the interleaved converter, wherein the first converter of the interleaved converter is a first type of first type. One switching element is provided, and the second converter among the interleaved converters includes a second switching element of a second type having a higher rated voltage than the first type.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기는, 인터리브 컨버터를 구비하며, 인터리브 컨버터 중 제1 컨버터는, 제1 타입의 제1 스위칭 소자를 구비하며, 인터리브 컨버터 중 제2 컨버터는, 제1 타입 보다 정격 전압이 높은 제2 타입의 제2 스위칭 소자를 구비함으로써, 다양한 부하에 대응하여, 각 스위칭 소자를 동작시킬 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, a power converter and an air conditioner having the same include an interleaved converter, and a first converter among the interleaved converters includes a first switching element of a first type, The second converter includes a second switching element of the second type having a higher rated voltage than the first type, so that each switching element can be operated in response to various loads.
저부하시, 정격 전압이 낮은 제1 스위칭 소자를 동작시킴으로써, 동작 효율을 개선할 수 있으며, 고부하시, 정격 전압이 높은 제2 스위칭 소자를 동작시킴으로써, 고부하시에도 안정적으로 동작시킬 수 있게 된다.The operation efficiency can be improved by operating the first switching element with low load and low rated voltage, and by operating the second switching element with high load and high rated voltage, it is possible to operate stably even under high load.
또한, 중간 부하시, 제1 컨버터와 제2 컨버터를 인터리브 동작시킴으로써, 입력 전류 리플 및 노이즈를 저감시킬 수 있게 된다.In addition, by interleaving the first converter and the second converter during an intermediate load, input current ripple and noise can be reduced.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
도 2는 도 1의 공기조화기의 개략도를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 실외기의 전력변환장치의 내부 블록도이다.
도 4는 도 3의 전력변환장치 내의 컨버터의 회로도를 예시한다.
도 5는 도 4의 각 컨버터 제어부의 내부 블록도를 예시한다.
도 6은 전력변환장치의 부하 영역을 예시하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 4의 전력변환장치의 동작을 예시하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8b는 도 4의 제1 컨버터의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 9는 도 3의 전력변환장치 내의 인버터의 회로도를 예시한다.
도 10은 도 9의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.1 is a block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic view of the air conditioner of FIG. 1.
3 is an internal block diagram of a power converter of the outdoor unit of FIG. 1.
4 illustrates a circuit diagram of a converter in the power converter of FIG. 3.
FIG. 5 illustrates an internal block diagram of each converter controller of FIG. 4.
6 is a diagram illustrating a load region of a power converter.
7A to 7C are diagrams illustrating an operation of the power converter of FIG. 4.
8A to 8B are views referred to for describing the operation of the first converter of FIG. 4.
FIG. 9 illustrates a circuit diagram of an inverter in the power converter of FIG. 3.
FIG. 10 is an internal block diagram of the inverter controller of FIG. 9.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.
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 components used in the following description are merely given in consideration of ease of preparation of the present specification, and do not impart any particular meaning or role by themselves. Therefore, the "module" and "unit" may be used interchangeably.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성도이고, 도 2는 도 1의 공기조화기의 개략도를 나타내는 도면이다 1 is a block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a schematic diagram of the air conditioner of Figure 1
도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(100)는, 실외기(150), 및 실내기(170)를 포함한다.Referring to the drawings, the
실외기(150)는, 연결된 실내기(170)의 요구 또는 외부의 제어명령에 대응하여, 냉방모드 또는 난방모드로 동작되며, 실내기(170)로 냉매를 공급한다. The
이를 위해, 실외기(150)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(152)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(152b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(154)와, 실외 열교환기(154)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(155a)과 실외팬(155a)을 회전시키는 전동기(5b)로 이루어진 실외 송풍기(155)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(156)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(160)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(153) 등을 포함한다. 압축기(152)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.To this end, the
또한, 실외기(150)는, 냉매의 압력을 측정하는 적어도 하나의 압력센서(미도시), 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도센서(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. In addition, the
실내기(170)는, 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(208)와, 실내측 열교환기(208)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(209a)과 실내팬(209a)을 회전시키는 전동기(209b)로 이루어진 실내 송풍기(209) 등을 포함한다. 실내측 열교환기(208)는 적어도 하나가 설치될 수 있다.The
또한, 실내기(170)는, 열교환된 공기를 토출하는 토출구(미도시), 토출구(미도시)를 여닫고 토출되는 공기의 방향을 제어하는 풍향조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 공기 흡입구(미도시)와 공기 토출구(미도시) 중 적어도 하나를 여닫음과 아울러 공기를 안내하는 베인이 설치될 수 있으며, 베인은 공기 흡입구와 공기 토출구를 여닫을 뿐 아니라, 흡입 공기와 토출 공기의 방향을 안내할 수도 있다. In addition, the
한편, 실내기(170)는, 실내팬(209a)의 회전속도에 따라 흡입되는 공기 및 토출되는 공기를 제어함으로써, 풍량을 조절할 수 있다. On the other hand, the
또한, 실내기(170)는, 실내기(170)의 운전상태 및 설정정보가 표시되는 표시부(미도시), 설정 데이터 입력을 위한 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 실내 온도를 감지하는 실내 온도 감지부(미도시), 실내 공간에 존재하는 인체를 감지하는 인체감지부(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. In addition, the
한편, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.On the other hand, the
한편, 도면에서는 실내기(170)로 스탠드형인 것을 예로 하여 설명하나, 천장형 또는 벽걸이형에도 가능하며, 실외기와 실내기의 구분이 없는 일체형 등 다양한 형태가 가능하다. In the drawings, the
한편, 실내기(170)와 실외기(150) 사이는, 냉매배관으로 연결되며, 냉매의 순환에 따라 실내기(170)로부터 냉온의 공기가 실내로 토출된다. 이때, 하나의 실외기(150)에 복수의 실내기(170)가 연결될 수 있으며, 또한, 복수의 실외기에 각각 적어도 하나의 실내기가 연결되는 것도 가능하다. On the other hand, between the
또한, 실내기(170)와 실외기(150) 사이는, 통신선으로 연결되어 소정의 통신방식에 따라 제어명령을 송수신할 수 있다. In addition, the
한편, 압축기(152)는, 이하의 전력변환장치(200)를 통해, 공급되는 구동 전원에 의해, 구동될 수 있다. 구체적으로 압축기(152) 내의 모터에. 전력변환장치(200)로부터의 구동 전원이 공급될 수 있다. Meanwhile, the
도 3은 도 1의 실외기의 전력변환장치의 내부 블록도이고, 도 4는 도 3의 전력변환장치 내의 컨버터의 회로도를 예시한다.3 is an internal block diagram of the power converter of the outdoor unit of FIG. 1, and FIG. 4 illustrates a circuit diagram of the converter in the power converter of FIG.
본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(200)는, 필터부(403), 정류부(405), 컨버터(410), 컨버터 제어부(415), 커패시터(C), 인버터(420), 및 인버터 제어부(430)를 포함할 수 있다.
필터부(403)는, 입력 교류 전원(201)과 정류부(405) 사이에 배치될 수 있으며, 입력 교류 전원(201) 또는 전력변환장치(200)에서 발생하는 고조파 전류 등을 필터링할 수 있다. 이를 위해, 필터부(403)는, 유도성 소자인 인덕터, 용량성 소자인 커패시터 등을 구비할 수 있다. 예를 들어, 필터부(403)는, 인덕터, 커패시터, 인덕터가 배치되는 LCL 필터를 구비할 수 있다.The
정류부(405)는, 필터부(403)를 통과한 입력 교류 전원(201)을 입력받아, 정류한다. 도 4는, 단상 교류 전원에 대한 정류부(405)로서, 4개의 다이오드(Da,Db,Dc,Dd)가 브릿지 형태로 사용되는 것을 예시하나, 다양한 예가 가능하다.The
컨버터(410)는, 정류부(405)로부터의 정류된 전원을 직류 전원으로 변환하여, 출력한다. 특히, 컨버터(410)의 출력단에 배치되는 커패시터(C)에 출력한다. The
본 발명의 실시예에서는, 컨버터(410)로, 복수개의 컨버터(410a,410b,...)를 구비하는 인터리브 컨버터(cascade converter)를 사용하는 것으로 한다. 인터리브 컨버터로, 인터리브 부스트 컨버터, 인터리브 벅 부스트 컨버터, 인터리브 벅 컨버터 등이 가능하나, 이하에서는 인터리브 부스트 컨버터를 중심으로 기술한다.In the embodiment of the present invention, as the
인터리브 부스트 컨버터(410) 내의 복수개의 부스트 컨버터(410a,410b,...)는, 서로 병렬 접속되어, 인터리빙(Interleaving) 동작을 수행한다. 복수개의 부스트 컨버터가 서로 병렬 접속되어, 인터리빙(Interleaving)에 의한 전압 제어를 수행함으로써, 전류 분배에 의한 전압 제어가 가능해진다. 이에 따라, 인터리브 부스트 컨버터(410) 내의 회로 소자 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 입력 전류의 리플을 저감할 수 있게 된다.The plurality of
한편, 인터리브 부스트 컨버터에서, 사용되는 스위칭 소자로, 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect transistor;MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor;IGBT) 등이 사용될 수 있다.Meanwhile, as the switching element used in the interleaved boost converter, a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT), or the like may be used.
본 발명의 실시예에서는, 저부하 영역에서, 높은 효율의 전력 변환을 수행하고, 고부하 영역에서, 안정적인 구동이 가능하도록 하기 위해, 제1 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자로, MOSFET을 사용하고, 제2 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자로, IGBT를 사용하는 것으로 한다. 이러한 구성의 인터리브 컨버터는, 도 4와 같이 예시된다. In an embodiment of the present invention, a MOSFET is used as a switching element in the first boost converter to perform high efficiency power conversion in a low load region and to enable stable driving in a high load region, and a second boost. It is assumed that IGBT is used as the switching element in the converter. An interleaved converter having such a configuration is illustrated as shown in FIG. 4.
도 4는, 복수개의 부스트 컨버터(410) 중 제1 부스트 컨버터(410a)와 제2 부스트 컨버터(410b)를 예시한다. 이하에서는, 복수개의 부스트 컨버터(410) 중, 제1 부스트 컨버터(410a)와 제2 부스트 컨버터(410b)를 중심으로 기술한다.4 illustrates a
제1 부스트 컨버터(410a)는, 커패시터(C)에 일단이 접속되는 제1 다이오드(D1), 제1 다이오드(D1)와 정류부(405) 사이에 접속되는 제1 인덕터(L1), 제1 인덕터(L1)와 제1 다이오드(D1)에 병렬 접속되는 제1 부스트 스위칭 소자(S1)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 부스트 스위칭 소자(S1)는, MOSFET 스위칭 소자일 수 있다.The
한편, 제2 부스트 컨버터(410b)는, 커패시터(C)에 일단이 접속되는 제2 다이오드(D2), 제2 다이오드(D2)와 정류부(405) 사이에 접속되는 제2 인덕터(L2), 제2 인덕터(L2)와 제2 다이오드(D2)에 병렬 접속되는 제2 부스트 스위칭 소자(S2)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 부스트 스위칭 소자(S2)는, IGBT 스위칭 소자일 수 있다.On the other hand, the
MOSFET 스위칭 소자는, 동작 속도가 빠르며, 전력 변환시의 효율이 좋다는 장점이 있으나, 정격 전압이 IGBT 스위칭 소자에 비해 낮아, 고부하 영역에서는 그 사용이 제한적인 단점이 있다.The MOSFET switching element has the advantage of high operating speed and good efficiency in power conversion, but has a disadvantage in that its rated voltage is lower than that of the IGBT switching element, and its use is limited in the high load region.
한편, IGBT 스위칭 소자는, 정격 전압이 높아 MOSFET 스위칭 소자 보다 고부하 영역에서 안정적으로 동작가능하나, 동작 속도가 MOSFET 스위칭 소자 보다 늦어, 전력 변환시의 효율이 상대적으로 낮다는 단점이 있다.On the other hand, the IGBT switching element has a high rated voltage and can be stably operated in a high load region than the MOSFET switching element, but has a disadvantage in that the efficiency at the time of power conversion is relatively low because the operation speed is slower than that of the MOSFET switching element.
전력변환장치가, 부하 변동이 큰, 공기조화기의 압축기 등에 사용되는 경우, 어느 한 스위칭 소자만을 선택하여 사용하는 경우, 저부하 영역이나 고부하 영역을 모두 충족시키는 동작을 수행하기가 힘들 수 있다.When the power converter is used in a compressor of an air conditioner having a large load variation, when only one switching element is selected and used, it may be difficult to perform an operation that satisfies both the low load region and the high load region.
본 발명에서는, 이러한 점을 개선하기 위해, MOSFET 스위칭 소자와 IGBT 스위칭 소자를 모두 사용하는 것으로 한다. 이를 위해, 인터리브 컨버터를 사용하며, 부하에 따라, 각각의 스위칭 소자를 동작시키도록 한다.In the present invention, in order to improve this point, it is assumed that both the MOSFET switching element and the IGBT switching element are used. For this purpose, an interleaved converter is used, and each switching element is operated according to the load.
이를 위해, 컨버터 제어부(415)는, 커패시터(C) 양단의 전압에 대응하는 부하에 따라, 저부하 영역(도 6의 AE1), 고부하 영역(도 6의 AE3), 중간 부하 영역(도 6의 AE2)으로 구분하고, 해당 부하 영역에 따라, 저부하 영역에서는, 제1 컨버터(410a) 내의 MOSFET 스위칭 소자(S1)만 동작하도록 제어하고, 고부하 영역에서는 제2 컨버터((410b) 내의 IGBT 스위칭 소자(S2)만 동작하도록 제어하고, 중간 부하 영역에서는 제1 컨버터(410a)와 제2 컨버터(410b)가 인터리브 동작하도록, MOSFET 스위칭 소자(S1)와 IGBT 스위칭 소자(S2)를 교호하게 제어할 수 있다.To this end, the
한편, 제1 부스트 컨버터(410a)와 제2 부스트 컨버터(410b)는, 서로 병렬 접속되며, 부스트 모드(boost mode)로 동작할 수 있다. 부스트 모드 동작에 대해서는 도 8a 내지 도 8b를 참조하여 후술한다.Meanwhile, the
또한, 전력변환장치(200)는, 정류부(405)의 출력단 전압을 검출하는 입력 전압 검출부(A), 인터리브 부스트 컨버터(410)의 출력단 전압, 즉 dc 단 커패시터(C)의 전압을 검출하는 출력 전압 검출부(B), 및 인터리브 부스트 컨버터(410) 내의 인덕터(L1,L2)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(F1,F2)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
입력 전압 검출부(A)는, 정류부(405)의 출력단 전압을 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전압 검출부(A)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 입력 전압(Vc1)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어부(415)에 입력될 수 있다.The input voltage detector A may detect the output terminal voltage of the
출력 전압 검출부(B), 즉 dc 단 전압 검출부(B)는, 인터리브 부스트 컨버터(410)의 출력단 전압을 검출할 수 있다. 특히, 커패시터(C) 양단의 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. The output voltage detector B, that is, the dc terminal voltage detector B, may detect the output terminal voltage of the interleaved
커패시터(C)는, 인버터(420)와 부하(205) 사이에 배치되며, 인터리브 컨버터터의 출력 직류 전원을 저장한다. 도면에서는, 평활 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. 한편, 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다. The capacitor C is disposed between the
인버터(420)와 모터(205)를 포함하여, 부하라 명명한다면, 전력변환장치의 커패시터(C) 양단에는 도면과 같이, 부하(205)가 접속되는 것으로 도시할 수 있다. 이에 따라, dc단 전압(Vdc)은, 부하(205) 전압에 대응할 수 있다. 검출되는 출력 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어부(415)에 입력될 수 있다.Including an
제1 전류 검출부(F1)는, 제1 부스트 컨버터(410a) 내의 제1 인덕터(L1)에 흐르는 전류(iL1)를 검출하며, 제2 전류 검출부(F2)는, 제2 부스트 컨버터(410b) 내의 제2 인덕터(L2)에 흐르는 전류(iL2)를 검출할 수 있다. 이를 위해, 제1 및 제2 전류 검출부(F1,F2)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 교류 전류(iL1,iL2)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어부(415)에 입력될 수 있다.The first current detector F1 detects the current i L1 flowing through the first inductor L1 in the
한편, 컨버터 제어부(415)는, 제1 부스트 컨버터(410a)를 제어하는 제1 컨버터 제어부(415a)와, 제2 부스트 컨버터(410b)를 제어하는 제2 컨버터 제어부(415b)를 구비할 수 있다.The
제1 컨버터 제어부(415a)는, 출력 전압 검출부(B)에서 감지된 dc 단 전압(Vdc)과, 제1 전류 검출부(F1)에서 검출되는 제1 인덕터 전류(IL1)에 기초하여, 부하량을 연산할 수 있다. 그리고, 연산된 부하량이 저부하 영역에 대응하면, 제1 부스트 컨버터(410a) 내의 MOSFET 스위칭 소자(S1)의 턴 온/턴 오프 타이밍을 제어할 수 있다.The first
한편, 제1 컨버터 제어부(415a)는, 연산된 부하량이 고부하 영역에 대응하면, 제2 컨버터 제어부(415b)로 연산된 부하량을 전달할 수 있다. 이에 따라, 제2 컨버터 제어부(415b)는, 제2 부스트 컨버터(410b) 내의 IGBT 스위칭 소자(S2)의 턴 온/턴 오프 타이밍을 제어할 수 있다.On the other hand, if the calculated load corresponds to the high load region, the
한편, 제1 컨버터 제어부(415a)는, 연산된 부하량이 중간 부하 영역에 대응하면, 제1 부스트 컨버터(410a) 내의 MOSFET 스위칭 소자(S1)의 턴 온/턴 오프 타이밍을 제어하며, 제2 컨버터 제어부(415b)로 연산된 부하량을 전달할 수 있다. 이에 따라, 제2 컨버터 제어부(415b)는, 제2 부스트 컨버터(410b) 내의 IGBT 스위칭 소자(S2)의 턴 온/턴 오프 타이밍을 제어할 수 있다.On the other hand, when the calculated load corresponds to the intermediate load region, the
한편, 상술한 바와 달리, 제2 컨버터 제어부(415b)도, 출력 전압 검출부(B)에서 감지된 dc 단 전압(Vdc)과, 제2 전류 검출부(F2)에서 검출되는 제2 인덕터 전류(IL2)에 기초하여, 부하량을 연산할 수 있다. 그리고, 연산된 부하량이 고부하 영역에 대응하면, 제2 부스트 컨버터(410b) 내의 IGBT 스위칭 소자(S2)의 턴 온/턴 오프 타이밍을 제어할 수 있다.On the other hand, unlike the above, the
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(250)에 출력할 수 있다. 이때의 모터(250)는, 압축기 내의 모터일 수 있다. The
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(도 9의 E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. The
도 5는 도 4의 각 컨버터 제어부의 내부 블록도를 예시한다.FIG. 5 illustrates an internal block diagram of each converter controller of FIG. 4.
먼저, 도 5(a)는 도 4의 제1 컨버터 제어부(415a)의 내부 블록도를 예시한다. 제1 컨버터 제어부(415a)는, 전류 지령 생성부(310), 전압 지령 생성부(320), 및 스위칭 제어신호 출력부(330)를 포함할 수 있다. First, FIG. 5A illustrates an internal block diagram of the
전류 지령 생성부(310)는, 출력 전압 검출부(B), 즉 dc 단 전압 검출부(B)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)과 dc 단 전압 지령치(V*dc)에 기초하여 PI 제어기 등을 통해 d,q축 전류 지령치(i* d1,i* q1)를 생성할 수 있다. The
전압 지령 생성부(320)는 d,q축 전류 지령치(i* d1,i* q1)와 검출되는 제1 입력전류(iL1)에 기초하여 PI 제어기 등을 통해 d,q축 전압 지령치(v* d1,v* q1)를 생성한다.The voltage
스위칭 제어신호 출력부(330)는 d,q축 전압 지령치(v* d1,v* q1)에 기초하여 제1 부스트 컨버터(410a) 내의 MOSFET 스위칭 소자(S1)를 구동하도록 제1 컨버터 스위칭 제어신호(Scc1)를 제1 부스트 컨버터(410a)로 출력한다. The switching control
결국, 제1 컨버터 제어부(415a)는, dc 단 전압 검출부(B)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)과, 제1 전류 검출부(F1)에서 검출되는 제1 입력전류(iL1)에 기초하여, 저부하 영역인 경우, 스위칭 소자(S1)를 구동하도록 제1 컨버터 스위칭 제어신호(Scc1)를 제1 부스트 컨버터(410a)로 출력한다. As a result, the
다음, 도 5(b)는 도 4의 제2 컨버터 제어부(415b)의 내부 블록도를 예시한다. 제2 컨버터 제어부(415b)는, 전류 지령 생성부(315), 전압 지령 생성부(325), 및 스위칭 제어신호 출력부(335)를 포함할 수 있다. Next, FIG. 5B illustrates an internal block diagram of the
전류 지령 생성부(315)는, 출력 전압 검출부(B), 즉 dc 단 전압 검출부(B)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)과 dc 단 전압 지령치(V*dc)에 기초하여 PI 제어기 등을 통해 d,q축 전류 지령치(i* d2,i* q2)를 생성할 수 있다. The current command generation unit 315 performs a PI controller or the like based on the dc end voltage Vdc and the dc end voltage command value V * dc detected by the output voltage detector B, that is, the dc end voltage detector B. D, q-axis current setpoint (i * d2 , i * q2 ) can be generated.
전압 지령 생성부(325)는 d,q축 전류 지령치(i* d2,i* q2)와 검출되는 제2 입력전류(iL2)에 기초하여 PI 제어기 등을 통해 d,q축 전압 지령치(v* d2,v* q2)를 생성한다.The voltage command generator 325 controls the d, q-axis voltage command value v through a PI controller or the like based on the d, q-axis current command value i * d2 , i * q2 and the detected second input current i L2 . * d2 , v * q2 )
스위칭 제어신호 출력부(335)는 d,q축 전압 지령치(v* d2,v* q2)에 기초하여 제2 부스트 컨버터(410b) 내의 IGBT 스위칭 소자(S2)를 구동하도록 제2 컨버터 스위칭 제어신호(Scc2)를 제2 부스트 컨버터(410b)로 출력한다. The switching control
결국, 제2 컨버터 제어부(415b)는, dc 단 전압 검출부(B)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)과, 제2 전류 검출부(F2)에서 검출되는 제2 입력전류(iL2)에 기초하여, 고부하 영역인 경우, IGBT 스위칭 소자(S2)를 구동하도록 제2 컨버터 스위칭 제어신호(Scc2)를 제2 부스트 컨버터(410b)로 출력한다. As a result, the
도 6은 전력변환장치의 부하 영역을 예시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating a load region of a power converter.
제1 컨버터 제어부(415a) 또는 제2 컨버터 제어부(415b)는, dc 단 전압 검출부(B)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)과, 제1 및 제2 전류 검출부(F1,F2)에서 검출되는 제1 및 제2 입력전류(iL1,iL2)에 기초하여, 커패시터 양단의 부하량을 연산할 수 있다. 이때의 부하량은 전력을 의미할 수 있다.The
제1 컨버터 제어부(415a) 또는 제2 컨버터 제어부(415b)는, 연산되는 부하량의 레벨이 제1 전력 레벨(Pa) 이하인 경우, 저부하로 판단하고, 연산되는 부하량의 레벨이 제2 전력 레벨(Pb) 이상인 경우, 고부하로 판단하며, 연산되는 부하량의 레벨이 제1 전력 레벨(Pa)과 제2 전력 레벨(Pb) 사이인 경우, 중간 부하로 판단할 수 있다.When the level of the calculated load amount is equal to or less than the first power level Pa, the first
이에 따라, 각각의 저부하 영역(Ae1), 중간 부하 영역(Ae2), 고부하 영역(Ae3)으로 구분될 수 있다. 한편, 이때의 제1 전력 레벨(Pa)과 제2 전력 레벨(Pb)은, 전력변환장치(200) 내의 메모리(미도시)에 저장가능하다.Accordingly, each of the low load region Ae1, the middle load region Ae2, and the high load region Ae3 may be divided. Meanwhile, the first power level Pa and the second power level Pb at this time may be stored in a memory (not shown) in the
한편, 제1 전력 레벨(Pa)과 제2 전력 레벨(Pb)은, 동작 조건 등에 따라, 가변 가능하다. 예를 들어, 일정 기간 동안 사용되는 최대 부하량이 소정치 이하인 경우, 제1 전력 레벨(Pa)과 제2 전력 레벨(Pb)은, 낮아질 수 있다.In addition, the 1st power level Pa and the 2nd power level Pb are variable according to an operation condition. For example, when the maximum load used for a certain period is less than or equal to a predetermined value, the first power level Pa and the second power level Pb may be lowered.
도 7a 내지 도 7c는 도 4의 전력변환장치의 동작을 예시하는 도면이다.7A to 7C are diagrams illustrating an operation of the power converter of FIG. 4.
먼저, 도 7a는 저부하 영역에서, 제1 부스트 컨버터(410a)만이 동작하는 것을 예시한다. First, FIG. 7A illustrates that only the
제1 컨버터 제어부(415a) 또는 제2 컨버터 제어부(415b)는, 연산된 부하랑이, 제1 전력 레벨(Pa) 이하인 경우, 저부하로 판단하고, 제1 부스트 컨버터(410a)만이 동작하도록 제어할 수 있다.The
제1 컨버터 제어부(415a)로부터의 제1 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc1)에 의해, 제1 부스트 컨버터(410a) 내의 MOSFET 스위칭 소자(S1)가 턴 온 하게 된다. 이에 의해, 제1 인덕터에 전류가 축적되며, MOSFET 스위칭 소자(S1)의 턴 오프시, 제1 인덕터에 축적된 에너지가, 커패시터(C)로 전달된다. The MOSFET switching element S1 in the
이와 같이, 저부하시, 정격 전압이 낮은 MOSFET 스위칭 소자(S1)를 동작시킴으로써, 동작 효율을 개선할 수 있게 된다. In this way, by operating the MOSFET switching element S1 having a low rated voltage at low load, the operation efficiency can be improved.
다음, 도 7b는 중간 부하 영역에서, 제1 부스트 컨버터(410a)와 제2 부스트 컨버터(410b)가 동작하는 것을 예시한다. Next, FIG. 7B illustrates the operation of the
제1 컨버터 제어부(415a) 또는 제2 컨버터 제어부(415b)는, 연산된 부하랑이, 제1 전력 레벨(Pa)과 제2 전력 레벨(Pb) 사이인 경우, 중간 부하로 판단하고, 제1 부스트 컨버터(410a)와 제2 부스트 컨버터(410b)가 인터리브 동작하도록 제어할 수 있다.When the calculated load range is between the first power level Pa and the second power level Pb, the first
제1 컨버터 제어부(415a)로부터의 제1 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc1)에 의해, 제1 부스트 컨버터(410a) 내의 MOSFET 스위칭 소자(S1)가 턴 온 하게 된다. 이때, 제2 부스트 컨버터(410b) 내의 IGBT 스위칭 소자(S2)는 턴 오프될 수 있다.The MOSFET switching element S1 in the
다음, MOSFET 스위칭 소자(S1)의 턴 오프시, 제2 컨버터 제어부(415b)로부터의 제2 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc2)에 의해, 제2 부스트 컨버터(410b) 내의 IGBT 스위칭 소자(S2)가 턴 온 하게 된다.Next, when the MOSFET switching element S1 is turned off, the IGBT switching element S2 in the
이와 같이, 중간 부하시, 제1 부스트 컨버터(410a)와 제2 부스트 컨버터(410b)를 인터리브 동작시킴으로써, 입력 전류 리플 및 노이즈를 저감시킬 수 있게 된다.In this way, by interleaving the
다음, 도 7c는 고부하 영역에서, 제2 부스트 컨버터(410b)만이 동작하는 것을 예시한다. Next, FIG. 7C illustrates that only the
제1 컨버터 제어부(415a) 또는 제2 컨버터 제어부(415b)는, 연산된 부하랑이, 제2 전력 레벨(Pb) 이상인 경우, 고부하로 판단하고, 제2 부스트 컨버터(410b)만이 동작하도록 제어할 수 있다.The
제2 컨버터 제어부(415b)로부터의 제1 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc2)에 의해, 제2 부스트 컨버터(410b) 내의 IGBT 스위칭 소자(S2)가 턴 온 하게 된다. 이에 의해, 제2 인덕터(L2)에 전류가 축적되며, IGBT 스위칭 소자(S2)의 턴 오프시, 제2 인덕터에 축적된 에너지가, 커패시터(C)로 전달된다. The IGBT switching element S2 in the
이와 같이, 고부하시, 정격 전압이 높은 IGBT 스위칭 소자(S2)를 동작시킴으로써, 고부하시에도 안정적으로 동작시킬 수 있게 된다.In this way, by operating the IGBT switching element S2 having a high rated voltage at high load, it is possible to operate stably even at high load.
결국, 이종 타입의 스위칭 소자를 사용하여, 부하 별로, 구동함으로써, 다양한 부하에서 전력변환장치를 효율적으로 구동 가능하게 된다. 특히, 부하 변동이 심한, 압축기 등을 효율적으로 구동할 수 있게 된다.As a result, by using a heterogeneous type of switching element and driving for each load, the power converter can be efficiently driven under various loads. In particular, it is possible to efficiently drive a compressor or the like having a large load variation.
도 8a 내지 도 8b는 도 4의 제1 컨버터의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.8A to 8B are views referred to for describing the operation of the first converter of FIG. 4.
도 8a와 도 8b는, 제1 부스트 컨버터(410a)가 부스트 모드로 동작하는 것을 예시한다. 8A and 8B illustrate that the
도 8a는, 제1 부스트 컨버터(410a) 내의 제1 부스트 스위칭 소자(S1)가 턴 온 하는 경우, 제1 인덕터(L1), 제1 부스트 스위칭 소자(S1)에 의해 폐루프가 형성되어, 전류(Ia)가 흐르는 것을 예시한다. 이에 의해, 제1 인덕터(L1)에 전류(Ia)에 기초한 에너지가 축적된다. 이때, 제1 다이오드(D1)는 도통하지 않게 된다. 8A illustrates a closed loop formed by the first inductor L1 and the first boost switching element S1 when the first boost switching element S1 in the
도 8b는, 제1 부스트 컨버터(410a) 내의 제1 부스트 스위칭 소자(S1)가 턴 오프하는 경우, 제1 다이오드(D1)가 도통하여, 제1 인덕터(L1), 및 제1 다이오드(D1)를 통해 전류(Ib)가 흐르는 것을 예시한다. 전류(Ib)는, 도 8a에서 제1 인덕터(L1)에 축적된 에너지와, 입력 교류 전원(201)에 기초한 전류가 합산된 것일 수 있다. 8B illustrates that when the first boost switching element S1 in the
즉, 제1 부스트 컨버터(410a) 내의 제1 부스트 스위칭 소자(S1)는 턴 온/오프 동작, 즉 PWM 동작한다. That is, the first boost switching element S1 in the
제2 컨버터의 동작은 도 8a 내지 도 8b와 동일하므로 그 설명을 생략한다. Since the operation of the second converter is the same as that of FIGS. 8A to 8B, description thereof will be omitted.
도 9는 도 3의 전력변환장치 내의 인버터의 회로도를 예시한다.FIG. 9 illustrates a circuit diagram of an inverter in the power converter of FIG. 3.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. The switching elements in the
인버터(420)는, 모터(250) 동작 모드에서, 커패시터(C) 양단의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(250)를 구동한다.The
인버터 제어부(430)는, 인버터(420) 내의 스위칭 소자의 동작을 제어하는 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(도 9의 E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.The
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(도 9의 E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. The
출력전류 검출부(도 9의 E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(250) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(250)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.The output current detector (E of FIG. 9) can detect the output current i o flowing between the
출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The output current detector E may be located between the
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 동기 모터(250) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.When a shunt resistor is used, three shunt resistors are located between the
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 하여 기술한다.The detected output current i o may be applied to the
도 10은 도 9의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.FIG. 10 is an internal block diagram of the inverter controller of FIG. 9.
도 10을 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(310), 속도 연산부(320), 전류 지령 생성부(330), 전압 지령 생성부(340), 축변환부(350), 및 스위칭 제어신호 출력부(360)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.The
한편, 축변환부(310)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. On the other hand, the
속도 연산부(320)는, 위치 감지부(235)로부터 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여, 속도()를 연산할 수 있다. 즉, 위치 신호에 기반하여, 시간에 대해, 나누면, 속도를 연산할 수 있게 된다.The
한편, 위치 감지부(235)는, 모터(250)의 회전자 위치를 감지할 수 있다. 이를 위해, 위치 감지부(235)는 홀 센서를 포함할 수 있다. On the other hand, the position detector 235 may detect the rotor position of the
한편, 속도 연산부(320)는, 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여 연산된 위치()와 연산된 속도()를 출력할 수 있다.On the other hand, the
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 목표 속도(ω)에 기초하여, 속도 지령치(ω* r)를 연산하며, 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(330)는, 연산 속도()와 목표 속도(ω)의 차이인 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, PI 제어기(535)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다. On the other hand, the current
한편, 전류 지령 생성부(330)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the current
다음, 전압 지령 생성부(340)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(330) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(340)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(340)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(548)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, d축 전압 지령치(v* d)의 값은, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정되는 경우에 대응하여, 0으로 설정될 수도 있다. Next, the voltage
한편, 전압 지령 생성부(340)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the voltage
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(350)에 입력된다.On the other hand, the generated d-axis and q-axis voltage command values v * d and v * q are input to the
축변환부(350)는, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치()와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The
먼저, 축변환부(350)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(320)에서 연산된 위치()가 사용될 수 있다.First, the
그리고, 축변환부(350)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.In addition, the
스위칭 제어 신호 출력부(360)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다. The switching control
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.The output inverter switching control signal Sic may be converted into a gate driving signal by a gate driver (not shown) and input to a gate of each switching element in the
본 발명의 실시에에 따른 전력변환장치, 및 이를 구비하는 공기조화기는, 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 converter according to the embodiment of the present invention, and the air conditioner having the same, is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, the embodiments so that various modifications can be made All or some of the embodiments may be selectively combined.
한편, 본 발명의 충전 장치의 동작방법은 충전 장치에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. On the other hand, the operating method of the charging device of the present invention can be implemented as a processor-readable code on a processor-readable recording medium provided in the charging device. The processor-readable recording medium includes all kinds of recording devices that store data that can be read by the processor.
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 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, while the above has been shown and described with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
Claims (16)
상기 정류된 전원을 직류 전원으로 변환하여, 변환된 직류 전원을 출력하는 복수의 컨버터를 구비하는 인터리브 컨버터; 및
상기 인터리브 컨버터를 제어하는 컨버터 제어부;
상기 인터리브 컨버터의 출력단에 접속되는 커패시터;를 포함하며,
상기 인터리브 컨버터 중 제1 컨버터는, 제1 타입의 제1 스위칭 소자를 구비하며, 상기 인터리브 컨버터 중 제2 컨버터는, 상기 제1 타입 보다 정격 전압이 높은 제2 타입의 제2 스위칭 소자를 구비하며,
상기 컨버터 제어부는,
상기 커패시터 양단에 대응하는 부하의 레벨이 제1 레벨 이하인 경우, 상기 제1 컨버터의 상기 제1 스위칭 소자의 동작을 제어하며,
상기 커패시터 양단에 대응하는 부하의 레벨이 상기 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨 이상인 경우, 상기 제2 컨버터의 상기 제2 스위칭 소자의 동작을 제어하며,
일정 기간 동안 사용되는 최대 부하량이 소정치 이하인 경우, 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨은, 낮아지는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.Rectifier for rectifying the input AC power;
An interleaved converter having a plurality of converters for converting the rectified power source into DC power and outputting the converted DC power; And
A converter controller for controlling the interleaved converter;
And a capacitor connected to an output terminal of the interleaved converter.
A first converter of the interleaved converter includes a first switching element of a first type, and a second converter of the interleaved converter includes a second switching element of a second type having a higher rated voltage than the first type. ,
The converter control unit,
When the level of the load corresponding to both ends of the capacitor is equal to or less than the first level, the operation of the first switching element of the first converter is controlled;
When the level of the load corresponding to both ends of the capacitor is greater than or equal to the second level greater than the first level, the operation of the second switching element of the second converter is controlled;
And the first level and the second level are lowered when the maximum load used for a predetermined period is less than or equal to a predetermined value.
상기 컨버터 제어부는,
상기 커패시터의 양단에 대응하는 부하에 따라, 상기 인터리브 컨버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 1,
The converter control unit,
And controlling the operation of the interleaved converter in accordance with a load corresponding to both ends of the capacitor.
상기 컨버터 제어부는,
상기 커패시터 양단에 대응하는 부하의 레벨이 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨 사이인 경우, 상기 제1 및 제2 컨버터의, 상기 제1 및 제2 스위칭 소자의 동작을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 1,
The converter control unit,
When the level of the load corresponding to both ends of the capacitor is between the first level and the second level, the operation of the first and second switching elements of the first and second converters are respectively controlled. Power inverter.
상기 컨버터 제어부는,
상기 제1 및 제2 컨버터의, 상기 제1 및 제2 스위칭 소자의 동작 제어시, 인터리브 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 4, wherein
The converter control unit,
And controlling the interleaved operation of the first and second converters during the operation control of the first and second switching elements.
상기 인터리브 컨버터 중 상기 제1 컨버터는,
상기 정류부에 접속되는 제1 인덕터;
상기 인터리브 컨버터의 출력단에 접속되는 제1 다이오드;
상기 제1 인덕터와 상기 제1 다이오드 사이에서, 병렬 접속되는 상기 제1 스위칭 소자;를 포함하고,
상기 인터리브 컨버터 중 상기 제2 컨버터는,
상기 정류부에 접속되는 제2 인덕터;
상기 인터리브 컨버터의 출력단에 접속되는 제2 다이오드;
상기 제2 인덕터와 상기 제2 다이오드 사이에서, 병렬 접속되는 상기 제2 스위칭 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 1,
The first converter of the interleaved converter,
A first inductor connected to the rectifier;
A first diode connected to an output terminal of the interleaved converter;
The first switching element connected in parallel between the first inductor and the first diode;
The second converter of the interleaved converter,
A second inductor connected to the rectifier;
A second diode connected to an output terminal of the interleaved converter;
And the second switching element connected in parallel between the second inductor and the second diode.
상기 인터리브 컨버터의 출력단에 접속되는 커패시터;
상기 커패시터와 모터 사이에 접속되며, 상기 컨버터의 출력 전원을 교류 전원을 변환하여 출력하는 인버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 1,
A capacitor connected to an output terminal of the interleaved converter;
And an inverter connected between the capacitor and the motor and converting the output power of the converter to AC power.
상기 인터리브 컨버터의 출력단에 접속되는 커패시터; 및
상기 커패시터 양단의 전압을 검출하는 전압 검출부;를 더 포함하고,
상기 컨버터 제어부는,
상기 검출되는 커패시터 양단의 전압에 기초하여, 상기 인터리브 컨버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 1,
A capacitor connected to an output terminal of the interleaved converter; And
And a voltage detector for detecting a voltage across the capacitor.
The converter control unit,
And controlling the operation of the interleaved converter based on the voltage across the detected capacitor.
상기 인터리브 컨버터의 출력단에 접속되는 커패시터; 및
상기 커패시터 양단의 전압을 검출하는 전압 검출부;를 더 포함하고,
상기 컨버터 제어부는,
상기 제1 컨버터 내의 제1 인덕터에 흐르는 전류, 및 상기 제2 컨버터 내의 제2 인덕터에 흐르는 전류 중 적어도 하나와, 상기 검출되는 커패시터 양단의 전압에 기초하여, 상기 전력변환장치에 접속되는 부하량을 연산하고, 상기 연산된 부하량에 기초하여, 상기 인터리브 컨버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 1,
A capacitor connected to an output terminal of the interleaved converter; And
And a voltage detector for detecting a voltage across the capacitor.
The converter control unit,
A load amount connected to the power converter is calculated based on at least one of a current flowing through the first inductor in the first converter and a current flowing through the second inductor in the second converter and a voltage across the detected capacitor. And controlling the operation of the interleaved converter based on the calculated load amount.
상기 컨버터 제어부는,
상기 제1 컨버터를 제어하는, 제1 컨버터 제어부와,
상기 제2 컨버터를 제어하는, 제2 컨버터 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 1,
The converter control unit,
A first converter controller for controlling the first converter,
And a second converter controller for controlling the second converter.
상기 제1 스위칭 소자는, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터를 포함하며, 상기 제2 스위칭 소자는, 절연 게이트 양극성 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 1,
And the first switching element comprises a metal oxide semiconductor field effect transistor, and the second switching element comprises an insulated gate bipolar transistor.
상기 압축기 내의 모터에 구동 전원을 공급하는 전력변환부;를 구비하며,
상기 전력변환부는,
입력 교류 전원을 정류하는 정류부;
상기 정류된 전원을 직류 전원으로 변환하여, 변환된 직류 전원을 출력하는 복수의 컨버터를 구비하는 인터리브 컨버터; 및
상기 인터리브 컨버터를 제어하는 컨버터 제어부;
상기 인터리브 컨버터의 출력단에 접속되는 커패시터;를 포함하며,
상기 인터리브 컨버터 중 제1 컨버터는, 제1 타입의 제1 스위칭 소자를 구비하며, 상기 인터리브 컨버터 중 제2 컨버터는, 상기 제1 타입 보다 정격 전압이 높은 제2 타입의 제2 스위칭 소자를 구비하며,
상기 컨버터 제어부는,
상기 커패시터 양단에 대응하는 부하의 레벨이 제1 레벨 이하인 경우, 상기 제1 컨버터의 상기 제1 스위칭 소자의 동작을 제어하며,
상기 커패시터 양단에 대응하는 부하의 레벨이 상기 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨 이상인 경우, 상기 제2 컨버터의 상기 제2 스위칭 소자의 동작을 제어하며,
일정 기간 동안 사용되는 최대 부하량이 소정치 이하인 경우, 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨은, 낮아지는 것을 특징으로 하는 공기조화기.compressor;
And a power conversion unit supplying driving power to a motor in the compressor.
The power converter,
Rectifier for rectifying the input AC power;
An interleaved converter having a plurality of converters for converting the rectified power source into DC power and outputting the converted DC power; And
A converter controller for controlling the interleaved converter;
And a capacitor connected to an output terminal of the interleaved converter.
A first converter of the interleaved converter includes a first switching element of a first type, and a second converter of the interleaved converter includes a second switching element of a second type having a higher rated voltage than the first type. ,
The converter control unit,
When the level of the load corresponding to both ends of the capacitor is equal to or less than the first level, the operation of the first switching element of the first converter is controlled;
Controlling the operation of the second switching element of the second converter when the level of the load corresponding to both ends of the capacitor is greater than or equal to the second level greater than the first level,
And the first level and the second level are lowered when the maximum load used for a predetermined period is less than or equal to a predetermined value.
상기 컨버터 제어부는,
상기 커패시터 양단에 대응하는 부하의 레벨이 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨 사이인 경우, 상기 제1 및 제2 컨버터의, 상기 제1 및 제2 스위칭 소자의 동작을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.The method of claim 12,
The converter control unit,
When the level of the load corresponding to both ends of the capacitor is between the first level and the second level, the operation of the first and second switching elements of the first and second converters are respectively controlled. Air conditioner.
상기 인터리브 컨버터 중 상기 제1 컨버터는,
상기 정류부에 접속되는 제1 인덕터;
상기 인터리브 컨버터의 출력단에 접속되는 제1 다이오드;
상기 제1 인덕터와 상기 제1 다이오드 사이에서, 병렬 접속되는 상기 제1 스위칭 소자;를 포함하고,
상기 인터리브 컨버터 중 상기 제2 컨버터는,
상기 정류부에 접속되는 제2 인덕터;
상기 인터리브 컨버터의 출력단에 접속되는 제2 다이오드;
상기 제2 인덕터와 상기 제2 다이오드 사이에서, 병렬 접속되는 상기 제2 스위칭 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.The method of claim 12,
The first converter of the interleaved converter,
A first inductor connected to the rectifier;
A first diode connected to an output terminal of the interleaved converter;
The first switching element connected in parallel between the first inductor and the first diode;
The second converter of the interleaved converter,
A second inductor connected to the rectifier;
A second diode connected to an output terminal of the interleaved converter;
And the second switching element connected in parallel between the second inductor and the second diode.
상기 전력변환부는,
상기 인터리브 컨버터의 출력단에 접속되는 커패시터; 및
상기 커패시터 양단의 전압을 검출하는 전압 검출부;를 더 포함하고,
상기 컨버터 제어부는,
상기 제1 컨버터 내의 제1 인덕터에 흐르는 전류, 및 상기 제2 컨버터 내의 제2 인덕터에 흐르는 전류 중 적어도 하나와, 상기 검출되는 커패시터 양단의 전압에 기초하여, 상기 전력변환부에 접속되는 부하량을 연산하고, 상기 연산된 부하량에 기초하여, 상기 인터리브 컨버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.The method of claim 12,
The power converter,
A capacitor connected to an output terminal of the interleaved converter; And
And a voltage detector for detecting a voltage across the capacitor.
The converter control unit,
Calculate a load amount connected to the power converter based on at least one of a current flowing through a first inductor in the first converter and a current flowing through a second inductor in the second converter and a voltage across the detected capacitor And control the operation of the interleaved converter based on the calculated load amount.
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