KR20190010989A - Power transforming apparatus and air conditioner including the same - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a power conversion apparatus and an air conditioner including the same to have an inrush current prevention function for preventing component damage by overcurrent. The power conversion apparatus comprises: a first rectifying unit rectifying current inputted from an alternating current power source; a first DC-link capacitor stored with DC voltage rectified by the rectifying unit; an inrush current prevention unit including a power relay which is connected between the alternating current power source and the first rectifying unit and maintains a switching state without additional power supply, a charging resistor which is connected in series with the power relay, and a charging relay which is connected in parallel with the charging resistor; a current detecting unit connected between the inrush current prevention unit and the first rectifying unit and detecting whether the alternating current power source is supplied to the first rectifying unit; and a control unit controlling the charging relay for the current to flow through the charging resistance until the first DC-link capacitor is charged with a predetermined amount of voltage and turning the power relay off when detecting power cutoff by the current detecting unit.

Description

전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기{Power transforming apparatus and air conditioner including the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion apparatus and an air conditioner including the same,

본 발명은 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것으로 특히, 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion apparatus and an air conditioner including the same, and more particularly, to a power conversion apparatus having an inrush current prevention function and an air conditioner including the same.

일반적으로, 공기 조화기의 압축기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다.Generally, a compressor of an air conditioner uses a motor as a driving source. These motors are supplied with AC power from a power conversion device.

이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터를 포함하는 것으로 일반적으로 알려져 있다. Such a power conversion apparatus is generally known to include a rectifying section, a power factor control section, and an inverter.

우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터에 공급된다. 이때, 인버터에서는 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다.First, the commercial voltage of the AC output from the commercial power source is rectified by the rectifying part. The rectified voltage at this rectifying part is supplied to the inverter. At this time, the inverter generates AC power for driving the motor by using the voltage outputted from the rectifying section.

경우에 따라, 정류부와 인버터 사이에는 역률 개선을 위한 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)가 구비될 수 있다.In some cases, a DC-DC converter for improving the power factor may be provided between the rectification part and the inverter.

이때, 정류부에서 출력된 전압 또는 컨버터에서 출력된 전압은 DC-링크 커패시터에 충전되고, 이렇게 충전된 전압을 이용하여 인버터에서 모터 구동 신호를 생성할 수 있다.At this time, the voltage output from the rectifying unit or the voltage output from the converter is charged in the DC-link capacitor, and the motor drive signal can be generated in the inverter using the charged voltage.

그런데 이러한 전력 변환 장치의 구동 초기에는 돌입전류가 발생할 수 있으며, 이러한 돌입전류가 전력 변환 장치에 그대로 인가되지 않도록 별도의 큰 용량의 충전 저항을 통하여 통과하도록 구성된다.However, an inrush current may be generated at the beginning of the operation of the power converter, and the inrush current may be passed through a charging resistor of a large capacity so as not to be directly applied to the power converter.

이때, 돌입전류를 방지하기 위하여 큰 용량의 충전 저항 및 다수의 릴레이가 이용되어 공간 부족 및 제어 요소가 증가하며, 이에 따라 추가 비용 발생을 야기하는 문제점이 발생할 수 있다.At this time, a large capacity charging resistor and a large number of relays are used to prevent the inrush current, thereby increasing the space shortage and the control factor, thereby causing a problem of generating additional cost.

한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0018703호에는 인버터의 돌입전류 방지회로 및 방지방법이 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2006-0018703 discloses an inverter inrush current prevention circuit and a method for preventing the inverter.

3상 교류전원을 사용하는 인버터의 경우 고압 전원이 인가되고 높은 용량의 커패시터를 사용함에 따라 초기 충전시 돌입 전류가 발생할 수 있다. 개시된 인버터의 돌입전류 방지회로는, 3상 교류전원의 중성선과 직렬로 연결되어 중성선의 연결을 개폐하는 제1 릴레이와, 인버터의 정류부의 마이너스 단자에 직렬로 연결되어 정류부와 DC링크단의 마이너스 단자의 연결을 개폐하는 제2 릴레이를 포함하여 구성된다.In the case of an inverter using a three-phase AC power source, an inrush current may be generated at the time of the initial charge because a high-voltage power source is applied and a capacitor having a high capacity is used. The inrush current prevention circuit of the disclosed inverter includes a first relay connected in series with a neutral line of a three-phase AC power source to open and close a connection of a neutral line, and a second relay connected in series to a minus terminal of the inverter rectifier, And a second relay for opening and closing the connection of the second relay.

하지만, 파워 릴레이로 사용되는 제2 릴레이를 온 상태로 유지하기 위해서는 릴레이 코일에 지속적으로 전류를 흘려주어야 하기 때문에 이로 인한 전력 손실이 발생하는 문제점이 있다.However, in order to keep the second relay used as the power relay in the ON state, current must be continuously supplied to the relay coil, which causes power loss.

본 발명은 큰 용량의 충전 저항 및 다수의 릴레이가 이용되어 공간 부족 및 제어 요소 증가의 문제를 해결하고, 공기 조화기의 구동 초기에 돌입전류가 인가되는 것을 방지하며, 파워 릴레이의 스위칭 상태를 유지하기 위해 전원을 공급할 필요가 없고, 전원 공급 중단시 이를 감지하여 파워 릴레이를 오프함으로써 과전류로 인한 부품 소손을 방지할 수 있는 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention solves the problem of insufficient space and increase in control elements by using a large capacity charging resistor and a plurality of relays, prevents an inrush current from being applied at the beginning of driving of the air conditioner, A power conversion device having an inrush current prevention function capable of preventing part burnout due to an overcurrent by turning off a power relay by detecting a power supply interruption when the power supply is interrupted and an air conditioner including the same The purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전력 변환 장치는, 교류 전원으로부터 입력되는 교류를 정류하는 제1 정류부; 상기 정류부에서 정류된 DC 전압이 충전되는 제1 DC-링크 커패시터; 상기 교류 전원과 상기 제1 정류부 사이에 연결되고 추가 전원 공급 없이 스위칭 상태를 유지하는 파워 릴레이, 상기 파워 릴레이와 병렬 연결되는 충전 저항, 및 상기 충전 저항에 직렬 연결되는 충전 릴레이를 포함하는 돌입전류 방지부; 상기 돌입전류 방지부와 상기 제1 정류부 사이에 연결되어 상기 교류 전원이 제1 정류부로 공급되는지 여부를 감지하는 전류 감지부; 및 상기 제1 DC-링크 커패시터에 소정 용량의 전압이 충전될 때까지 충전 저항을 통해서 전류가 흐르도록 상기 충전 릴레이를 제어하고, 상기 전류 감지부에 의해 전원 공급 차단을 감지하면 상기 파워 릴레이를 오프(Off)하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power conversion apparatus comprising: a first rectifying unit for rectifying an AC input from an AC power source; A first DC-link capacitor charged with a DC voltage rectified by the rectifying unit; A power relay connected between the AC power source and the first rectifying part and maintaining a switching state without additional power supply, a charging resistor connected in parallel with the power relay, and a charging relay connected in series with the charging resistor, part; A current sensing unit connected between the inrush current preventing unit and the first rectifying unit to sense whether the AC power is supplied to the first rectifying unit; And controlling the charge relay so that a current flows through a charging resistor until a voltage of a predetermined capacity is charged in the first DC-link capacitor, and when the current sensing unit senses that the power supply is interrupted, (Off).

상기 파워 릴레이는 래치 릴레이(Latch Relay)인 것이 바람직하다.The power relay is preferably a latch relay.

상기 래치 릴레이는, 상기 파워 릴레이를 온(On)하는 Set 신호가 인가되는 Set 코일과, 상기 파워 릴레이를 오프(Off)하는 Reset 신호가 인가되는 Reset 코일을 포함하는 것이 바람직하다.The latch relay may include a set coil to which a set signal for turning on the power relay is applied, and a reset coil to which a reset signal for turning off the power relay is applied.

상기 돌입전류 방지부는, 상기 제어부와 상기 Set 코일 사이에 연결되는 제1 트랜지스터와, 상기 제어부와 상기 Reset 코일 사이에 연결되는 제2 트랜지스터를 더 포함하는 것이 바람직하다.The inrush current prevention unit may further include a first transistor connected between the control unit and the set coil, and a second transistor connected between the control unit and the reset coil.

상기 교류 전원으로부터 입력되는 교류를 정류하는 제2 정류부; 상기 제2 정류부에서 정류된 DC 전압이 충전되는 제2 DC-링크 커패시터; 및 상기 제2 DC-링크 커패시터와 연결되는 SMPS를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 SMPS로부터 직류 전원을 공급받는 것이 바람직하다.A second rectifying unit for rectifying an AC input from the AC power source; A second DC-link capacitor charged with a DC voltage rectified by the second rectification part; And an SMPS connected to the second DC-link capacitor, wherein the controller receives DC power from the SMPS.

상기 제1 DC-링크 커패시터와 상기 제2 DC-링크 커패시터는 바이패스 다이오드에 의해 연결되는 것이 바람직하다.The first DC-link capacitor and the second DC-link capacitor are preferably connected by a bypass diode.

상기 제어부는 초기 전원 입력시 상기 충전 릴레이를 온(On)하여 충전하고, 소정 시간 이내에 상기 제1 DC-링크 커패시터의 충전 전압이 목표치에 도달하면 상기 래치 릴레이에 Set 신호를 전송하여 래치 릴레이를 온(On)한 다음, 상기 충전 릴레이를 오프(Off)하는 것이 바람직하다.When the charging voltage of the first DC-link capacitor reaches a target value within a predetermined time, the controller transmits a set signal to the latch relay to turn on the latch relay, (On), and then the charging relay is turned off.

상기 제어부는 상기 전류 감지부에 의해 전원 공급 차단을 감지하면 상기 래치 릴레이에 Reset 신호를 전송하여 래치 릴레이를 오프(Off)하는 것이 바람직하다.The controller may transmit a reset signal to the latch relay to turn off the latch relay when the current sensing unit detects that the power supply is interrupted.

본 발명의 공기 조화기는 상기한 바와 같은 전력 변환 장치를 포함한다.The air conditioner of the present invention includes the power conversion device as described above.

상기한 본 발명의 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 의하면, 공기 조화기의 운전 시작 초기에 돌입전류 없이 안정적으로 DC-링크 전압이 충전되어 전력 변환 장치가 동작할 수 있다.According to the power conversion apparatus of the present invention and the air conditioner including the same, the DC-link voltage can be stably charged without an inrush current at the start of operation of the air conditioner, so that the power conversion apparatus can operate.

또한, 파워 릴레이로 래치 릴레이를 사용함으로써 릴레이의 온/오프 이후에 릴레이 코일에 전류를 도통시키지 않아도 그 스위칭 상태를 유지할 수 있으므로, 전력 소모를 저감할 수 있다.Further, by using the latch relay with the power relay, the switching state can be maintained even when the relay coil is not energized after the relay is turned on / off, so that the power consumption can be reduced.

그리고, 래치 릴레이가 온 상태에서 정전 등 갑작스런 전원 공급 중단시 이를 감지하고 래치 릴레이 오프 신호를 인가하여 과전류로 인한 부품 소손을 방지할 수 있다.When the latch relay is turned on, it is detected when the power supply is suddenly stopped, such as a power failure, and a latch relay off signal is applied to prevent component burnout due to overcurrent.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치의 돌입전류 방지부의 세부를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치의 작동을 나타내는 순서도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치의 작동을 나타내는 회로도이다.
1 is a block diagram showing a power conversion apparatus having an inrush current prevention function according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus having an inrush current prevention function according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram showing details of an inrush current prevention unit of a power conversion apparatus having an inrush current prevention function according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing the operation of a power conversion apparatus having an inrush current prevention function according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 are circuit diagrams showing the operation of a power conversion apparatus having an inrush current prevention function according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a power conversion apparatus having an inrush current prevention function according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus having an inrush current prevention function according to an embodiment of the present invention .

도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 변환 장치(100)는 교류 전원(10)을 정류하는 정류부(110), 정류부(110)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터(120), 컨버터(120)를 제어하는 컨버터 제어부(130), 3상 교류 전류를 출력하는 인버터(140), 인버터(140)를 제어하는 인버터 제어부(150)와, 그리고 컨버터(120)와 인버터(140) 사이의 DC-링크(DC-link) 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the power inverter 100 includes a rectifier 110 for rectifying an AC power source 10, a converter 120 for controlling the power factor of the DC voltage rectified by the rectifier 110, A converter control unit 130 for controlling the converter 120, an inverter 140 for outputting a three-phase alternating current, an inverter control unit 150 for controlling the inverter 140, and a converter 120 and an inverter 140 (DC-link) capacitor C1 between the input terminal and the output terminal.

이러한 인버터(140)는 3상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(200)에 공급된다. 여기서, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(100)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.This inverter 140 outputs a three-phase alternating current, and this output current is supplied to the motor 200. Here, the motor 200 may be a compressor motor for driving the air conditioner. Hereinafter, the motor 200 is a compressor motor that drives the air conditioner, and the power inverter 100 is a motor driving device that drives such a compressor motor.

그러나 모터(200)는 압축기 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.However, the motor 200 is not limited to a compressor motor and can be used in various applications using frequency-varying alternating voltages, for example, AC motors such as refrigerators, washing machines, electric trains, automobiles, and vacuum cleaners.

한편, 모터 구동장치(100)는, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다. The motor driving apparatus 100 may further include a DC voltage detection unit B, an input voltage detection unit A, an input current detection unit D, and an output current detection unit E.

모터 구동장치(100)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(200)에 변환된 전력을 공급한다.The motor drive apparatus 100 receives the AC power from the system, converts the power, and supplies the converted power to the motor 200.

컨버터(120)는, 입력되는 교류 전원(10)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터(120)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 경우에 따라, 컨버터(120)는 정류부(110)를 포함하는 개념일 수 있다. 이하, 컨버터(120)는 승압 컨버터를 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.The converter 120 converts the input AC power supply 10 into a DC power supply. The converter 120 may use a DC-DC converter operating as a power factor control (PFC) unit. In addition, such a DC-DC converter can use a boost converter. Optionally, the converter 120 may be a concept that includes the rectifier 110. Hereinafter, the converter 120 will be described using a boost converter as an example.

정류부(110)는, 교류 전원(10)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전력을 컨버터(120) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(110)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.The rectifying unit 110 receives and rectifies the AC power source 10 and outputs the rectified power to the converter 120 side. For this purpose, the rectifying part 110 can use a full-wave rectifying circuit using a bridge diode.

이와 같이, 컨버터(120)는 정류부(110)에서 정류된 전압 신호를 승압 및 평활화하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.As described above, the converter 120 can perform the power factor improving operation in the process of stepping up and smoothing the voltage signal rectified by the rectifying unit 110. [

이러한 컨버터(120)는, 정류부(110)에 연결되는 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 및 스위칭 소자(Q1)와 DC-링크 커패시터(C1) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.The converter 120 includes an inductor L1 connected to the rectifying section 110, a switching element Q1 connected to the inductor L1, and a switching element Q1 connected between the switching element Q1 and the DC-link capacitor C1. And a diode D1.

승압 컨버터(120)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, DC-링크 커패시터(C1)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.The step-up converter 120 is a converter that can obtain an output voltage higher than the input voltage. When the switching element Q1 is turned on, the diode D1 is cut off and energy is stored in the inductor L1. ) Discharges and generates an output voltage at the output terminal.

또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.Further, when the switching element Q1 is interrupted, the energy stored in the inductor L1 at the time of the switching element Q1 is added and is transferred to the output terminal.

여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 컨버터 제어부(130)에서 전달되는 PWM 신호가 스위칭 소자(Q1)의 게이트(gate; 또는 베이스) 단에 연결되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다.Here, the switching device Q1 may perform a switching operation by a separate pulse width modulation (PWM) signal. That is, the PWM signal transmitted from the converter control unit 130 is connected to the gate (or base) terminal of the switching element Q1, and the switching operation can be performed by the PWM signal.

컨버터 제어부(130)는 스위칭 소자(Q1)의 게이트 단에 PWM 신호를 전달하는 게이트 구동부(gate driver; 131)와, 이러한 게이트 구동부(131)에 제어 신호를 전달하는 제어부(152)를 포함한 구성일 수 있다.The converter control unit 130 includes a gate driver 131 for transmitting a PWM signal to the gate terminal of the switching element Q1 and a control unit 152 for transmitting a control signal to the gate driver 131 .

이러한 스위칭 소자(Q1)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.The switching element Q1 may use a power transistor, for example, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT).

IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.The IGBT is a switching device having a structure of a metal oxide semi-conductor field effect transistor (MOSFET) and a bipolar transistor. The IGBT has a small driving power and is capable of high-speed switching, high-voltage conversion, and high current density.

이와 같이, 컨버터 제어부(130)는 컨버터(120) 내의 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호(Sc)를 출력할 수 있다.In this manner, the converter control unit 130 can control the turn-on timing of the switching element Q1 in the converter 120. [ Thus, the converter control signal Sc for the turn-on timing of the switching element Q1 can be output.

이를 위해, 컨버터 제어부(130)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(D)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.The converter controller 130 may receive the input voltage Vs and the input current Is from the input voltage detector A and the input current detector D, respectively.

경우에 따라, 이러한 컨버터(120) 및 컨버터 제어부(130)는 생략될 수 있다. 즉, 정류부(110)를 거친 출력 전압이 컨버터(120)를 거치지 않고 DC-링크 커패시터(C1)에 충전되거나 인버터(140)를 구동할 수 있다.Optionally, such converter 120 and converter control 130 may be omitted. That is, the output voltage through the rectifying unit 110 can be charged to the DC-link capacitor C1 without passing through the converter 120, or the inverter 140 can be driven.

입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(110) 전단에 위치할 수 있다.The input voltage detecting section A can detect the input voltage Vs from the input AC power supply 10. [ For example, at the front end of the rectifying part 110. [

입력 전압 검출부(A)는 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(130)에 인가될 수 있다.The input voltage detecting section A may include a resistance element, an OP AMP, or the like for voltage detection. The detected input voltage Vs can be applied to the converter control unit 130 to generate a converter control signal Sc as a discrete signal in the form of a pulse.

다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(110) 전단에 위치할 수 있다.Next, the input current detection unit D can detect the input current Is from the input AC power supply 10. [ Specifically, it may be located at the front end of the rectifying section 110. [

입력 전류 검출부(D)는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전류(Is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해 컨버터 제어부(130)에 인가될 수 있다.The input current detection unit D may include a current sensor, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like, for current detection. The detected input current Is can be applied to the converter control unit 130 for generation of the converter control signal Sc as a discrete signal in the form of a pulse.

DC 전압 검출부(B)는 DC-링크 커패시터(C1)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC-링크 커패시터(C1)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(150)에 인가될 수 있으며, DC-링크 커패시터(C1)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다.The DC voltage detecting section B detects the pulsating voltage Vdc of the DC-link capacitor C1. For such power detection, a resistance element, OP AMP, or the like can be used. The detected voltage Vdc of the DC-link capacitor C1 may be applied to the inverter control unit 150 as a discrete signal in the form of a pulse, and the DC voltage Vdc of the DC-link capacitor C1 The inverter control signal Si can be generated.

한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(130)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다.On the other hand, unlike the drawing, the detected DC voltage is applied to the converter control unit 130 and may be used for generating the converter control signal Sc.

인버터(140)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 컨버터(120)의 스위칭 소자(Q1)의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 3상 교류 전원으로 변환하여, 3상 모터(200)에 출력할 수 있다.The inverter 140 includes a plurality of inverter switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb', and Qc ', and is turned on and off by the switching element Q1 of the converter 120 It is possible to convert the DC power supply Vdc into a three-phase AC power supply of a predetermined frequency, and output it to the three-phase motor 200.

구체적으로, 인버터(140)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하측 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.Specifically, the inverter 140 is a pair of the upper switching elements Qa, Qb, and Qc and the lower switching elements Qa ', Qb', and Qc 'that are serially connected to each other, and a total of three pairs of upper and lower switching The devices can be connected in parallel with each other.

컨버터(120)와 마찬가지로, 인버터(140)의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다. The switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb', and Qc 'of the inverter 140 may be power transistors, for example, an insulated gate bipolar transistor bipolar mode transistor (IGBT)).

인버터 제어부(150)는, 인버터(140)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터(140)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(200)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC-링크 커패시터(C1) 양단인 DC-링크 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC-링크 전압(Vdc)은 DC-링크 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.The inverter control unit 150 can output the inverter control signal Si to the inverter 140 in order to control the switching operation of the inverter 140. [ The inverter control signal Si is a switching control signal of the pulse width modulation method PWM and is based on the output current io flowing to the motor 200 and the DC- link voltage Vdc across the DC- Can be generated and output. The output current io at this time can be detected from the output current detecting portion E and the DC-link voltage Vdc can be detected from the DC-link voltage detecting portion B.

인버터 제어부(150)는 인버터(140)에 포함되는 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')의 게이트 단에 PWM 신호를 전달하는 게이트 구동부(gate driver; 151)와, 이러한 게이트 구동부(151)에 제어 신호를 전달하는 제어부(152)를 포함하는 구성일 수 있다.The inverter controller 150 includes a gate driver 151 for transmitting a PWM signal to the gate of the switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb' and Qc 'included in the inverter 140, And a control unit 152 for transmitting a control signal to the gate driving unit 151.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 컨버터(120)의 게이트 구동부(131)에 제어 신호를 제어하는 제어부(152)와 인버터(140)의 게이트 구동부(151)에 제어 신호를 제어하는 제어부(152)는 동일할 수 있다. 즉, 하나의 제어부(152)가 컨버터(120)에 포함되는 스위칭 소자를 구동하는 게이트 구동부(131) 및 인버터(140)에 포함되는 스위칭 소자를 구동하는 게이트 구동부(151)를 제어할 수 있다.2, a control unit 152 for controlling the control signal to the gate driving unit 131 of the converter 120 and a control unit 152 for controlling the control signal to the gate driving unit 151 of the inverter 140 ) May be the same. That is, one control unit 152 can control the gate driving unit 131 driving the switching elements included in the converter 120 and the gate driving unit 151 driving the switching elements included in the inverter 140.

출력전류 검출부(E)는, 인버터(140)와 모터(200) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(200)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia, ib, ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 3상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.The output current detection section E can detect the output current io flowing between the inverter 140 and the motor 200. [ That is, the current flowing in the motor 200 is detected. The output current detection unit E can detect all of the output currents ia, ib, ic of each phase or can detect the output currents of two phases using the three-phase balance.

출력전류 검출부(E)는 인버터(140)와 모터(200) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.The output current detection unit E may be located between the inverter 140 and the motor 200. For current detection, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like may be used.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 교류 전원(Vs)과 컨버터(120) 또는 정류부(110) 사이에는 전력 변환 장치(100)의 최초 구동 시 DC-링크 커패시터 또는 전력 변환 장치(100)를 돌입전류로부터 보호하는 돌입전류 방지부(160)가 구비될 수 있다.2, a DC-link capacitor or the power inverter 100 is connected between the AC power supply Vs and the converter 120 or the rectifier 110 during the initial operation of the power inverter 100. [ An inrush current prevention unit 160 that protects the current from current can be provided.

이러한 돌입전류 방지부(160)에는 용량이 큰 충전 저항(R1; 도 3 참조)이 구비되어, 전력 변환 장치에 최초 전원 인가 시 유입되는 돌입 전류로부터 전력 변환 장치를 보호할 수 있다.The inrush current prevention part 160 is provided with a charging resistor R1 having a large capacity (see FIG. 3), so that the power conversion device can be protected from the inrush current flowing when the power is first applied to the power conversion device.

즉, 돌입전류 방지부(160)는 DC-링크 커패시터(C1)에 충전되는 DC-링크 전압이 목표치에 도달할 때까지 충전 저항(R1)을 통하여 전류가 흐르도록 전류의 흐름을 제어하여, 동작 초기에 돌입전류가 전력 변환 장치로 직접 인가되지 않도록 할 수 있다.That is, the inrush current prevention unit 160 controls the current flow so that current flows through the charging resistor R1 until the DC-link voltage charged in the DC-link capacitor C1 reaches the target value, It is possible to prevent the inrush current from being directly applied to the power converter at the initial stage.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치의 돌입전류 방지부의 세부를 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing details of an inrush current prevention unit of a power conversion apparatus having an inrush current prevention function according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전력변환장치 중에서 교류 전원(10)을 정류하는 정류부(110), 교류 전류를 출력하는 인버터(140), 및 정류부(110)와 인버터(140) 사이의 DC-링크(DC-link) 커패시터(C1)가 구비된다.3, a rectifier 110 for rectifying an AC power source 10 among the power converters, an inverter 140 for outputting an AC current, and a DC-link DC / DC converter 130 for connecting between the rectifier 110 and the inverter 140. [ -link capacitor C1.

인버터(140)는 정류된 전원을 3상 또는 단상 교류 전류로 출력할 수 있다.The inverter 140 can output the rectified power as a three-phase or single-phase alternating current.

도 3에는 도 1 및 도 2에 도시된 컨버터(120)가 도시되지 않았는데, 이렇게 컨버터(120)는 도 3에서 생략된 것으로 볼 수도 있고 아예 구비되지 않을 수도 있다.Although the converter 120 shown in FIGS. 1 and 2 is not shown in FIG. 3, the converter 120 may be omitted from FIG. 3 or may not be provided at all.

그리고, 교류 전원(10)과 정류부(110) 사이에는 돌입전류 방지부(160)가 연결된다. 이 돌입전류 방지부(160)는 제어부(152)에 의해 릴레이의 스위칭 동작이 제어된다.An inrush current prevention unit 160 is connected between the AC power source 10 and the rectification unit 110. In the inrush current prevention unit 160, the control unit 152 controls the switching operation of the relay.

돌입전류 방지부(160)는 교류 전원(10)과 정류부(110) 사이에 연결되는 파워 릴레이(165), 이 파워 릴레이(165)와 병렬 연결되는 충전 저항(R1), 및 충전 저항(R1)에 직렬 연결되어 DC-링크 커패시터(C1)에 소정 용량의 전압이 충전될 때까지 충전 저항(R1)을 통해서 전류가 흐르도록 제어되는 충전 릴레이(162)를 포함할 수 있다.The inrush current prevention unit 160 includes a power relay 165 connected between the AC power source 10 and the rectifying unit 110, a charging resistor R1 connected in parallel to the power relay 165, And a charge relay 162 controlled to flow a current through the charge resistor R1 until a predetermined amount of voltage is charged in the DC-link capacitor C1.

여기서, 파워 릴레이(165)는 추가 전원 공급 없이 스위칭 상태를 유지하는 래치 릴레이(Latch Relay)인 것이 바람직하다. 일반적인 릴레이는 스위칭 동작 후에 그 온/오프 상태를 유지하기 위해서는 전원이 계속 공급되어야 하지만, 래치 릴레이는 스위칭 동작 후에 전원이 공급되지 않아도 그 온/오프 상태가 유지될 수 있다.Here, the power relay 165 is preferably a latch relay that maintains the switching state without supplying additional power. In order to maintain the on / off state of the general relay after the switching operation, the power supply must be continuously supplied, but the on / off state of the latch relay can be maintained even when power is not supplied after the switching operation.

즉, 래치 릴레이는 보자력이 큰 철심을 사용하여 접점의 동작이 여자 전류를 끊은 후에도 자력이 유지되도록 한 릴레이로서 역방향 여자 전류로 접점이 복귀하며 펄스로 제어하기에 적합한 릴레이이다.In other words, the latch relay is a relay that uses the iron core having a large coercive force to keep the magnetic force even after the operation of the contact breaks the exciting current, and the contact is returned by the reverse excitation current.

래치 릴레이(165)는 하나의 릴레이에 2개의 코일(Set 코일과 Reset 코일)을 구비하며, 보통 Set 코일(L1)이 Reset 코일(L2)보다 저항이 작아서 큰 전류가 흐르므로 Set 코일(L1)과 Reset 코일(L2)에 동시에 전류를 흘리는 경우 Set 코일(L1)에 더 큰 전류가 흘러서 자기력이 강하므로 릴레이는 Set 상태(온 상태)가 될 수 있다.The latch relay 165 has two coils (a set coil and a reset coil) in one relay. Since the set coil L1 has a resistance smaller than that of the reset coil L2, a large current flows, And the reset coil (L2), a larger current flows through the set coil (L1) and the magnetic force is strong, so that the relay can be set to the set state (ON state).

제어부(Micom; 152)는 돌입전류 방지부(160)를 제어하여 충전 저항(R1)을 통하여 전류가 흐르는 제1경로와, 파워 릴레이(162)를 통하여 전류가 흐르는 제2경로 사이에서 전류의 흐름을 전환할 수 있다.The control unit (Micom) 152 controls the inrush current prevention unit 160 so that the current flows between the first path through which the current flows through the charging resistor R1 and the second path through which the current flows through the power relay 162 Can be switched.

이때, 제어부(152)는 마이컴(MICOM)과 같은 집적 회로를 이용하여 제작될 수 있다. 제어부(152)에는 직류 전원이 공급되는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.At this time, the control unit 152 may be manufactured using an integrated circuit such as a microcomputer (MICOM). DC power is supplied to the control unit 152, which will be described later.

초기에 전원이 투입되면 제어부(152)는 충전 릴레이(162)를 온하여 충전 저항(R1)을 통해 전류가 흐르도록 제어한다. 그러면, 공급되는 전원은 정류부(110)를 거쳐 DC-링크 커패시터(C)에 충전된다.When the power is initially turned on, the controller 152 turns on the charging relay 162 to control the current to flow through the charging resistor R1. Then, the supplied power is charged to the DC-link capacitor C via the rectifying part 110. [

이어서, DC-링크 커패시터(C)에 충전되는 전압이 목표치에 도달하면, 제어부(152)는 충전 릴레이(162)를 오프(Off)하고 래치 릴레이(165)를 온(On)한다.Then, when the voltage charged in the DC-link capacitor C reaches the target value, the control unit 152 turns off the charge relay 162 and turns on the latch relay 165. [

이후에, 전원 공급이 차단되면 제어부(152)는 래치 릴레이(165)를 오프(Off)함으로써, 래치 릴레이(165)의 온(On) 상태에서 전원 재 인가시에 과전류가 흘러서 부품이 소손되는 것을 방지할 필요가 있다.Thereafter, when the power supply is interrupted, the control unit 152 turns off the latch relay 165 so that the overcurrent flows when the power supply is re-applied in the ON state of the latch relay 165, It is necessary to prevent it.

이렇게 전원 공급 차단을 감지하기 위해서, 돌입전류 방지부(160)와 정류부(110) 사이에 연결되어 교류 전원(10)이 정류부(110)로 공급되는지 여부를 감지하는 전류 감지부(170)를 더 포함할 수 있다.The current sensing unit 170 is connected between the inrush current prevention unit 160 and the rectification unit 110 to detect whether the AC power supply 10 is supplied to the rectification unit 110 .

전류 감지부(170)는 정류부(110)로 공급되는 전류를 감지하고, 전류 감지부(170)의 감지 신호는 제어부(152)에 송신되며, 제어부(152)는 전류 감지부(170)로부터 전원 공급 차단 신호를 수신하면 래치 릴레이(165)의 Reset 코일(L2)에 Reset 신호를 인가하여 래치 릴레이(165)를 오프(OFF)한다.The current sensing unit 170 senses the current supplied to the rectifying unit 110 and the sensing signal of the current sensing unit 170 is transmitted to the control unit 152. The control unit 152 receives the current from the current sensing unit 170, When the supply cutoff signal is received, a reset signal is applied to the reset coil L2 of the latch relay 165 so that the latch relay 165 is turned off.

그리고, 돌입전류 방지부(160)는 제어부(152)와 상기 Set 코일(L1) 사이에 연결되는 제1 트랜지스터(T1)와, 상기 제어부(152)와 상기 Reset 코일(L2) 사이에 연결되는 제2 트랜지스터(T2)를 더 포함하는 것이 바람직하다.The inrush current prevention unit 160 includes a first transistor T1 connected between the control unit 152 and the set coil L1 and a second transistor T1 connected between the control unit 152 and the reset coil L2. 2 < / RTI > transistor T2.

제1 트랜지스터(T1)와 제2 트랜지스터(T2)는 각각 버퍼 IC와 함께 제어부(152)로부터 각 코일로 전류 크기를 증폭하여 인가하는 스위치 역할을 한다.The first transistor T1 and the second transistor T2 serve as switches for amplifying the magnitude of the current from the controller 152 to each coil together with the buffer IC.

한편, 상기한 정류부(110), 컨버터(120), DC-링크 커패시터(C1) 및 인버터(140)는 결국 교류 전원을 생성하는 것인데, 이들과 별도로 교류 전원(10)으로부터 제2 정류부(180), 제2 DC-링크 커패시터(C2) 및 SMPS(Switched Mode Power Supply; 190)가 병렬로 연결될 수 있다.The rectifier 110, the converter 120, the DC-link capacitor C1 and the inverter 140 generate an AC power source. The AC power source 10, the second rectifier 180, A second DC-link capacitor C2, and a switched mode power supply (SMPS) 190 may be connected in parallel.

그래서, 상기한 정류부(110) 및 DC-링크 커패시터(C1)는 제1 정류부(110) 및 제1 DC-링크 커패시터(C1)라 하여 제2 정류부(180) 및 제2 DC-링크 커패시터(C2)와 구별할 수 있다.The rectifying unit 110 and the DC-link capacitor C1 may be referred to as a first rectifying unit 110 and a first DC-linking capacitor C1, and the second rectifying unit 180 and the second DC-linking capacitor C2 ).

제1 DC-링크 커패시터(C1)의 충전 용량은 제2 DC-링크 커패시터(C2)에 비해 훨씬 커서 제1 DC-링크 커패시터(C1) 양단에 걸리는 제1 DC-링크 전압은 제2 DC-링크 커패시터(C2) 양단에 걸리는 제2 DC-링크 전압보다 방전시 훨씬 오랫동안 방전될 수 있다.The charging capacity of the first DC-link capacitor C1 is much greater than that of the second DC-link capacitor C2, so that the first DC-link voltage across the first DC- Can be discharged much longer during discharging than the second DC-link voltage across the capacitor C2.

이에 따라, 상기 인버터(140)에서 출력되는 교류 전압은 100~400V 정도임에 반해, 상기 SMPS(190)에서 출력되는 직류 전압은 5~10V 정도이다.Accordingly, the AC voltage output from the inverter 140 is about 100 to 400 V, whereas the DC voltage output from the SMPS 190 is about 5 to 10 V.

SMPS(190)에서 출력되는 직류 전압은 저압 전력에 의해 구동되는 제어부의 회로기판이나 LED 표시부 등에 공급될 수 있다.The DC voltage output from the SMPS 190 may be supplied to the circuit board or the LED display unit of the control unit driven by the low voltage power.

상기한 제어부(152)도 SMPS(190)에서 출력되는 직류 전압을 공급받는데, 보통 5V의 직류 전원이 제어부(152)에 공급될 수 있다.The control unit 152 receives the DC voltage output from the SMPS 190, and a DC power of 5 V is normally supplied to the control unit 152.

그런데, 상기한 바와 같이 래치 릴레이(165)가 온(On) 상태에서 정전 등의 원인으로 교류 전원(10)의 공급이 차단되면, SMPS(190)의 전원도 결국 교류 전원(10)으로부터 오는 것이므로 제어부(152)가 래치 릴레이(165)를 오프(Off)하기 위한 Reset 신호를 인가하기 위한 전원이 제어부(152)에 공급되지 않을 수 있다.However, when the supply of the AC power source 10 is cut off due to a power failure or the like while the latch relay 165 is on, the power source of the SMPS 190 eventually comes from the AC power source 10 The control unit 152 may not be supplied with the power for applying the reset signal for turning off the latch relay 165 to the control unit 152. [

이를 방지하기 위해, 제1 DC-링크 커패시터(C1)와 제2 DC-링크 커패시터(C2)는 바이패스 다이오드(185)에 의해 연결되는 것이 바람직하다.In order to prevent this, the first DC-link capacitor C1 and the second DC-link capacitor C2 are preferably connected by a bypass diode 185. [

바이패스 다이오드(185)는 정류 회로 등에서 전원의 극성이 변화하여 부하 회로의 인덕턴스 등에 축적된 에너지를 방출하려고 할 때 이것을 원활하게 전원으로 되돌리기 위한 바이패스를 주는 다이오드이다.The bypass diode 185 is a diode for giving a bypass to return the stored energy to the power source when the polarity of the power source changes in the rectifying circuit or the like and the energy stored in the inductance of the load circuit is to be emitted.

바이패스 다이오드(185)는 역방향으로 전류가 흐르는 것을 방지하고, 그 양단의 전위차가 없을 경우에는 전류가 흐르지 않고 양단 사이에 전위차가 생길 경우에만 전류가 흐르도록 하는 특성을 나타낸다.The bypass diode 185 prevents the current from flowing in the reverse direction, and when the potential difference between the both ends does not flow, the current flows only when a potential difference is generated between the both ends.

제1 DC-링크 커패시터(C1)와 제2 DC-링크 커패시터(C2)에 각각 충전되는 DC-링크 전압은 교류 전원(10)이 동일하기 때문에 서로 동일하지만, 교류 전원(10) 공급이 차단되면 제2 DC-링크 커패시터(C2)의 용량이 더 작기 때문에 제2 DC-링크 전압이 제1 DC-링크 전압보다 훨씬 빨리 떨어지게 된다.The DC-link voltages charged in the first DC-link capacitor C1 and the second DC-link capacitor C2 are equal to each other because the AC power supply 10 is the same, but when the supply of the AC power supply 10 is interrupted Since the capacity of the second DC-link capacitor C2 is smaller, the second DC-link voltage drops much faster than the first DC-link voltage.

그러면, 바이패스 다이오드(185) 양단에 전위차가 발생하게 되어 용량이 큰 제1 DC-링크 커패시터(C1)에 충전된 전압이 천천히 방전되고 바이패스 다이오드(185)를 통해 SMPS(190)에서 제어부(152)로 직류 전원이 오랫동안 공급될 수 있다.Then, a potential difference is generated across the bypass diode 185, so that the voltage charged in the first DC-link capacitor C1 having a large capacitance is slowly discharged and the SMPS 190 supplies the control voltage to the control unit 152), DC power can be supplied for a long time.

따라서, 정전 등 교류 전원 공급이 차단되는 상황에서, 제어부(152)는 바이패스 다이오드(185)를 통해 직류 전원을 공급받아 래치 릴레이(165)를 오프(Off)하는 Reset 신호를 인가할 수 있다.Therefore, in a situation where the supply of AC power or the like is interrupted, the control unit 152 may apply a reset signal to the DC power supply via the bypass diode 185 and to turn off the latch relay 165.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치의 작동을 나타내는 순서도이다. 또한, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치의 작동을 나타내는 회로도이다.4 is a flowchart showing the operation of a power conversion apparatus having an inrush current prevention function according to an embodiment of the present invention. 5 to 7 are circuit diagrams showing the operation of a power conversion apparatus having an inrush current prevention function according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 돌입전류 방지기능을 가지는 전력 변환 장치의 작동을 설명한다.Hereinafter, the operation of the power conversion apparatus having the inrush current prevention function according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 to FIG.

먼저, 전력 변환 장치가 동작하지 않을 때, 즉, 이 전력 변환 장치가 포함되는 공기 조화기가 동작하지 않을 때(이하, 제1모드이라 한다.)는 돌입전류 방지부(160)는 도 3과 동일한 상태이다.First, when the power conversion apparatus does not operate, that is, when the air conditioner including the power conversion apparatus is not operating (hereinafter, referred to as a first mode), the inrush current prevention unit 160 State.

즉, 충전 릴레이(162)는 열린 상태(오프 상태)이고, 래치 릴레이(165)도 열린 상태(오프 상태)이다. 이때, 제1 정류부(110) 및 제2 정류부(180)는 교류 전원(10)과 연결되지 않은 상태이므로, 제1 정류부(110) 및 제2 정류부(180)는 동작하지 않는다.That is, the charge relay 162 is in an open state (off state) and the latch relay 165 is also in an open state (off state). At this time, since the first rectifying part 110 and the second rectifying part 180 are not connected to the AC power source 10, the first rectifying part 110 and the second rectifying part 180 do not operate.

이후, 사용자가 공기 조화기의 플러그를 전원 콘센트에 꽂아서 입력 전원을 온(On)하고(S10), 리모컨을 온(On)하면(S20), 도 5와 같은 상태가 된다.Then, when the user plugs the plug of the air conditioner into the power outlet to turn on the input power (S10) and turns on the remote controller (S20), the state shown in Fig. 5 is obtained.

즉, 충전 릴레이(162)는 온 상태로 전환되어 교류 전원(10)이 충전 저항(R1)을 통하여 제1 정류부(110)로 전달된다. 이에 따라, 충전 저항(R1)에 의하여 감압되고 전류가 제한된 상태에서 전력이 제1 정류부(110)를 통하여 제1 DC-링크 커패시터(C1)에 서서히 충전될 수 있다.That is, the charging relay 162 is turned on, and the AC power source 10 is transmitted to the first rectifying part 110 through the charging resistor R1. Accordingly, power can be gradually charged to the first DC-link capacitor C1 through the first rectifying part 110 in a state where the voltage is reduced by the charging resistor R1 and the current is limited.

이때, 래치 릴레이(165)는 열린 상태를 유지한다.At this time, the latch relay 165 remains open.

다음으로, 제어부(152)는 제1 DC-링크 커패시터(C1)에 충전되는 DC-링크 전압이 목표치에 도달했는지를 판단한다(S40).Next, the control unit 152 determines whether the DC-link voltage charged in the first DC-link capacitor C1 has reached the target value (S40).

소정 시간이 지났는데도 DC-링크 전압이 목표치에 도달하지 못한다면, 제어부(152)는 공기 조화기의 디스플레이에 Error 표시를 할 수 있다(S50).If the DC link voltage does not reach the target value even after a predetermined time has elapsed, the controller 152 may display an error on the display of the air conditioner (S50).

만약, 소정 시간 이내에 DC-링크 전압이 목표치에 도달한 경우, 도 6과 같은 상태가 된다.If the DC-link voltage reaches the target value within the predetermined time, the state shown in FIG. 6 is obtained.

즉, 제어부(152)는 충전 릴레이(162)를 오프(Off)하고 래치 릴레이(165)를 온(On)한다(S60).That is, the control unit 152 turns off the charge relay 162 and turns on the latch relay 165 (S60).

그러면, 래치 릴레이(165)를 통해 전력이 제1 정류부(110)를 통하여 제1 DC-링크 커패시터(C1)에 전달된다.Then, power is transmitted to the first DC-link capacitor C1 through the first rectifying part 110 via the latch relay 165. [

이후에, 제어부(152)는 전류 감지부(170)를 통해 입력 전원 공급이 차단되는지 여부를 판단한다(S70).Thereafter, the control unit 152 determines whether the input power supply is blocked through the current sensing unit 170 (S70).

전원 공급이 차단되지 않으면, 계속해서 공기 조화기 제품을 정상적으로 운전한다(S80).If the power supply is not interrupted, the air conditioner is normally operated normally (S80).

만약, 정전 등으로 입력 전원 공급이 차단되었음을 감지하면, 제어부(152)는 래치 릴레이(165)의 Reset 코일(162)에 Reset 신호를 인가하여 파워 릴레이(165)를 오프(Off)한다(S90). 그러면, 도 7과 같은 상태가 된다.The controller 152 applies a reset signal to the reset coil 162 of the latch relay 165 to turn off the power relay 165 in step S90, . Then, the state shown in FIG. 7 is obtained.

즉, 래치 릴레이(165)가 오프(Off)되고 충전 릴레이(162)도 오프(Off)되어 도 3과 동일하게 초기 전원 투입 전의 상태로 돌아간다.That is, the latch relay 165 is turned off and the charging relay 162 is also turned off, and the state before the initial power-on is returned as in Fig.

이때, 제어부(152)는 제1 DC-링크 커패시터(C1)에 충전된 전압이 바이패스 다이오드(185)를 통해 SMPS(190)를 거쳐 공급되는 직류 전압에 의해 작동될 수 있다.At this time, the control unit 152 can operate the DC voltage charged in the first DC-link capacitor C1 via the bypass diode 185 via the SMPS 190.

본 발명에 의하면, 돌입전류 방지부의 파워 릴레이로 래치 릴레이를 사용하여 스위칭 상태를 유지하기 위해 전원을 공급할 필요가 없어 전력 소모를 줄일 수 있다.According to the present invention, it is not necessary to supply power to maintain the switching state by using the latch relay with the power relay of the inrush current prevention portion, thereby reducing power consumption.

또한, 래치 릴레이 온 상태에서 정전 등으로 전원 공급이 차단되는 상황에서 바이패스 다이오드를 통해 제1 DC-링크 전압이 제2 DC-링크로 공급되도록 연결함으로써 SMPS(190)에서 제어부(152)로 릴레이를 스위칭할 수 있는 직류 전류를 공급할 수 있다. Further, in a situation where the power supply is cut off due to a power failure or the like in the latch relay on state, the SMPS 190 to the control unit 152 can be connected to the relay 152 via the bypass diode to connect the first DC- Can supply a direct current capable of switching.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Changes will be possible.

100: 전력 변환 장치 110: 제1 정류부
120: 컨버터 130: 컨버터 제어부
140: 인버터 150: 인버터 제어부
131, 151: 게이트 구동부 152: 제어부
160: 돌입전류 방지부 162: 충전 릴레이
165: 파워 릴레이 170: 전류 감지부
180: 제2 정류부 190: SMPS
200: 모터
100: power conversion device 110: first rectification part
120: converter 130: converter control unit
140: inverter 150: inverter controller
131, 151: Gate driver 152:
160: Inrush current prevention part 162: Charge relay
165: Power relay 170: Current sensing unit
180: second rectifier 190: SMPS
200: motor

Claims (9)

교류 전원으로부터 입력되는 교류를 정류하는 제1 정류부;
상기 정류부에서 정류된 DC 전압이 충전되는 제1 DC-링크 커패시터;
상기 교류 전원과 상기 제1 정류부 사이에 연결되고 추가 전원 공급 없이 스위칭 상태를 유지하는 파워 릴레이, 상기 파워 릴레이와 병렬 연결되는 충전 저항, 및 상기 충전 저항에 직렬 연결되는 충전 릴레이를 포함하는 돌입전류 방지부;
상기 돌입전류 방지부와 상기 제1 정류부 사이에 연결되어 상기 교류 전원이 제1 정류부로 공급되는지 여부를 감지하는 전류 감지부; 및
상기 제1 DC-링크 커패시터에 소정 용량의 전압이 충전될 때까지 충전 저항을 통해서 전류가 흐르도록 상기 충전 릴레이를 제어하고, 상기 전류 감지부에 의해 전원 공급 차단을 감지하면 상기 파워 릴레이를 오프(Off)하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
A first rectifying section for rectifying an AC input from an AC power source;
A first DC-link capacitor charged with a DC voltage rectified by the rectifying unit;
A power relay connected between the AC power source and the first rectifying part and maintaining a switching state without additional power supply, a charging resistor connected in parallel with the power relay, and a charging relay connected in series with the charging resistor, part;
A current sensing unit connected between the inrush current preventing unit and the first rectifying unit to sense whether the AC power is supplied to the first rectifying unit; And
Controls the charging relay so that a current flows through the charging resistor until a predetermined amount of voltage is charged in the first DC-link capacitor, and when the power supply interruption is detected by the current sensing unit, the power relay is turned off Off) of the power supply voltage.
제1항에 있어서,
상기 파워 릴레이는 래치 릴레이(Latch Relay)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the power relay is a latch relay.
제2항에 있어서,
상기 래치 릴레이는,
상기 파워 릴레이를 온(On)하는 Set 신호가 인가되는 Set 코일과,
상기 파워 릴레이를 오프(Off)하는 Reset 신호가 인가되는 Reset 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
3. The method of claim 2,
The latch relay includes:
A set coil to which a set signal for turning on the power relay is applied,
And a reset coil to which a reset signal for turning off the power relay is applied.
제3항에 있어서,
상기 돌입전류 방지부는,
상기 제어부와 상기 Set 코일 사이에 연결되는 제1 트랜지스터와,
상기 제어부와 상기 Reset 코일 사이에 연결되는 제2 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method of claim 3,
The inrush current prevention part includes:
A first transistor connected between the control unit and the set coil,
And a second transistor connected between the control unit and the reset coil.
제4항에 있어서,
상기 교류 전원으로부터 입력되는 교류를 정류하는 제2 정류부;
상기 제2 정류부에서 정류된 DC 전압이 충전되는 제2 DC-링크 커패시터; 및
상기 제2 DC-링크 커패시터와 연결되는 SMPS를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 SMPS로부터 직류 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
5. The method of claim 4,
A second rectifying unit for rectifying an AC input from the AC power source;
A second DC-link capacitor charged with a DC voltage rectified by the second rectification part; And
And an SMPS coupled to the second DC-link capacitor,
Wherein the controller receives DC power from the SMPS.
제5항에 있어서,
상기 제1 DC-링크 커패시터와 상기 제2 DC-링크 커패시터는 바이패스 다이오드에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
6. The method of claim 5,
And the first DC-link capacitor and the second DC-link capacitor are connected by a bypass diode.
제6항에 있어서,
상기 제어부는 초기 전원 입력시 상기 충전 릴레이를 온(On)하여 충전하고, 소정 시간 이내에 상기 제1 DC-링크 커패시터의 충전 전압이 목표치에 도달하면 상기 래치 릴레이에 Set 신호를 전송하여 래치 릴레이를 온(On)한 다음, 상기 충전 릴레이를 오프(Off)하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method according to claim 6,
When the charging voltage of the first DC-link capacitor reaches a target value within a predetermined time, the control unit transmits a Set signal to the latch relay to turn on the latch relay, (On), and then turns off the charging relay.
제7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 전류 감지부에 의해 전원 공급 차단을 감지하면 상기 래치 릴레이에 Reset 신호를 전송하여 래치 릴레이를 오프(Off)하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the controller transmits a reset signal to the latch relay to turn off the latch relay when the current sensing unit detects that the power supply is interrupted.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 전력 변환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.An air conditioner comprising the power conversion device according to any one of claims 1 to 8.
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