KR100202120B1 - 전력변환장치 및 이를 이용한 공기조화장치 - Google Patents

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니시무로 타이죠
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Abstract

본 발명은 고역률 정류 회로를 이용한 전력 변환 장치 및 이를 이용한 공기 조화 장치에 관한 것으로서, 브리지 결선된 정류기와 이 정류기의 입력 전원 라인에 각각 직렬로 접속된 리액터와 정류기의 직류 단자사이에 접속되며, 2개의 스위칭 소자를 직렬 접속로 하여 이루어진 정류기의 직류 단자 사이에 접속된 초퍼 회로와, 각 한 단부가 리액터의 전원측에 접속되고, 다른 단부가 공통으로 접속된 초퍼 회로의 2개의 스위칭 소자의 상호 접속점에 접속된 별 형상 결선 콘덴서와, 정류기의 출력 전압을 평활하는 평활 콘덴서, 교류 전원, 리액터 사이에서 전원 라인 사이에 접속된 고리 형상 결선 콘덴서를 구비한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.

Description

전력변환장치 및 이를 이용한 공기조화장치
제1도는 종래의 전력변환장치의 회로도.
제2도(a)(d)는 제1도에 도시한 전력변환장치의 동작을 설명하기위한 주요부의 파형도.
제3도는 종래의 또 하나의 다른 전력변환장치의 회로도.
제4도는 종래의 전력변환장치의 중부하시의 동작을 설명하기 위한 파형도.
제5도는 본 발명의 제1실시예에 의한 전력변환장치의 회로도.
제6도는 제5도에 나타낸 전력변환장치의 동작을 설명하기 위한 입력전류 및 상전압의 파형도.
제7도는 본 발명의 제2실시예에 의한 전력변환장치의 회로도.
제8도는 본 발명의 제3실시예에 의한 전력변환장치의 회로도.
제9도는 본 발명의 제4실시예에 으한 전력변환장치의 회로도.
제10도는 제9도에 도시한 전력변환장치의 동작을 설명하기 위한 플로우챠트.
제11도(a) 및 제11도(b)는 제9도에 도신한 전력변환장치의 동작을 설명하기 위한 주요 구성요소의 전류파형도.
제12도는 본 발명의 제5실시예에 의한 전력변환장치의 회로도.
제13도는 제12도에 나타낸 전력변환장치의 동작을 설명하기 위하여 입력전류와 직류전류의 관계를 나타낸 선도(線圖).
제14도는 제12도에 나타낸 전력변환장치의 동작을 설명하기 위한 플로우차트.
제15도는 본 발명의 제6실시예에 의한 전력변환장치의 회로도.
제16도는 제15도에 나타낸 전력변환장치의 동작을 설명하기 위한 플로우차트.
제17도는 본 발명의 제7실시예에 의한 전력변환장치의 회로도.
제18도는 제17도에 나타낸 전력변환장치의 동작을 설명하기 위한 플로우차트.
제19도는 제17도에 나타낸 전력변환장치의 동작을 설명하기 위하여 직류전압과 모터전압과의 관계를 나타낸 선도(線圖).
제20도는 본 발명의 제1실시예에 의한 공기조화장치의 회로도.
제21도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 공기조화장치의 회로도.
제22도는 제21도에 나타낸 공기조화장치의 동작을 설명하기 위한 플로우차트.
제23도는 제21도에 나타낸 공기조화장치의 동작을 설명하기 위하여 주요부의 전류와 시간과의 관계를 나타낸 선도(線圖).
제24(a)도 및 제24도(b)는 제21도에 나타낸 공기조화장치의 동작을 설명하기 위하여 주요부의 전압과 전류와의 관계 및 주파수와 전류와의 각각 나타낸 선도(線圖).
제25도는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 공기조화장치의 회로도.
제26도(a)제26도(d)는 제25도에 나타낸 공기조화장치에 있어서 주요 요소의 스위칭 주파수를 설명하기 위한 설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
9 : 정류기 10 : 초퍼회로
11, 11(A) : 인버터 12, 39, 40 : 모터
21, 21(A), 21(B), 21(C), 21(D), 21(E), 21(F), 21(G), 23 : 보호회로
22 : 초퍼제어 회로 24 : 인버터 제어회로
25 : 전류검출기 31 : 압축기
33 : 4방향밸브 34 : 실내열교환기
35 : 팽창밸브 36 : 실외열교환기
37 : 실내송풍기 38 : 실외송풍기
39,40 : 모터 41 : 스위치
본 발명은 고역률 정류회로를 사용한 전력변환장치 및 이것을 이용한 공기조화장치에 관한 것이다.
고역률 정류회로가 1994년 일본전기학회 산업응용부문 전국대회강연논문집에3상고역률 컨버터로 기재되어 공지되고, 제1도는 그 고역률정류회로를 나타낸 것이다. 제1도에서 브리지 연결된 6개의 다이오드 D1 D6에 의해 2상 정류기(9)가 구성되어 있다. 이 정류기(9)의 교류입력단자가 직렬 리액터 L1, L2, L3를 사이에 두고 3상교류전원 PS에 접속되어 있다. 전원 PS에 접속되어 있다. 전원 PS의 각 출력라인에는 Y결선의 콘덴서 C1, C2, C3의 각 한 단부가 접속되어 있다. 정류기(9)의 직류출력단자간에는 초퍼회로(10), 평활콘덴서 CDC및 부하저항 R1이 병렬로 접속되어 있다. 초퍼회로(10)는 각각 역전압 보호용 다이오드 D7, D8을 병렬로 접속한 절연게이트양극트랜지스터(IGBT) TX1, TX2의 직류회로로 이루어지고 이들의 트랜지스터 TX1, TX2의 공통접속점이 콘덴서 C1, C2, C3의 공통접속점 즉 중성점에 접속되어 있다. 또한 전원PS와 리액터 L1, L2, L3를 사이에 있는 라인임피던스 Z1, Z2, Z3를 후술한 설명을 위해 나타냈다.
이 고역률정류회로의 동작원리는 공지되었음을 그 상세한 설명을 생략하지만 이 정류회로에 의하면 초퍼회로(10)의 트랜지스터 TX1, TX2의 g1, g2에, 전원 주파수(전원PS의 주파수, 예를들면 50Hz)보다도 훨씬 높은 주파수, 예를 들면 10kHz의 스위칭 주파수의 온/오프 신호를 첨가하여 트랜지스터 TX1, TX2를 서로 온오프시키는 것에 의해 제2도(a)제2도(d)에 나타낸 바와 같이 리액터(L1, L2, L3)의 전원측에 입력전압(제2도(a) 및 라인전류(제2도(b)제2도(d))를 왜곡이 적은 정현파로 근접하게 할 수 있다.
그리고 이 고역률 정류회로는 콘덴서 입력형 정류회로에 약간의 소자를 첨가하는 것만으로 끝내고 그 제어도 전류값 등의 검출이나 PWM제어(펄스폭변조조정)와 같은 복잡한 제어를 필요로 하지 않기 때문에 간단한 구성으로 라인전류의 파형 및 역률을 개선할 수 있는 특징을 갖고 있다.
한편 이 고역률 정류회로를 적용하여 부하에 교류전력을 공급하는 전력변환장치로서 제3도에 나타낸 것도 알려지고 있다. 이것은 제1도 중 부하저항 RL대신에 양극트랜지스터로 이루어진 인버터(11)와 그 부하로서 교류모터(12)를 접속한 것이다. 이 경우 정류기(9)와 초퍼회로(10) 사이에 흐르는 직류전류를 홀소자를 사용한 전류검출기(HCT)로 검출하고 그 검출전류가 소정값을 초과하지 않도록 보호회로(21)가 전류값을 제한하는 신호를 초퍼제어회로(22)에 더하고 또한 초퍼회로(10)와 인버터(11) 사이에 흐르는 직류전류를 낮은 저항 RS에 의해 검출하고 그 검출값에 기초하여 보호회로(23)가 전류값을 소정값으로 제한하기 위한 신호를 인버터 제어회로(24)에 첨가한다.
제3도 회로에 의해 입력전류의 파형 및 역률을 양호하게 간직하면서 장치전체의 보호를 도모하고 모터(12)를 가변속 제어할 수 있다.
상술한 종래의 고역률 정류회로는 입력전류가 12[A]정도의 비교적 작은 범위에서 입력전류의 파형 및 역률을 양호하게 간직할 수 있다. 그러나 입력전류 보다 크게 되면 전압파형이 왜곡된다.
또한 제1도 회로에서 전원전압을 100[V], 주파수를 50[Hz], 초퍼회로(10)의 스위칭주파수를 10[kHz], Y 결선콘덴서 C1, C2, C3의 커패시턴스를 3300[F], 부하저항 RL을 187.5[], 리액터 L1, L2, L3의 인덕턴스를 1.5[mH]로 하고 입력전류가 10[A]를 초과하면 입력전류 및 상전압은 제4도에 나타낸 바와 같이 된다. 이것은 전원라인으로부터 Y결선 콘덴서 C1, C2, C3를 사이에 두고 부하에 전류가 흐르고 이것에 의해서 전압파형이 왜곡됨과 동시에 이 전압의 왜곡에 의해서 전류도 왜곡되는 발진현상을 일으킨 것으로 생각된다. 이 경우 라인임피던스 Z1, Z2, Z3가 발진의 원인이 되고 있다.
한편 제3도에 나타낸 전력변환장치는 2개의 보호회로 즉, 초퍼회로(10)의 트랜지스터 TX1, TX2를 보호하기 위한 보호회로(22)와 인버터(11)를 구성하는 스위칭 소자를 보호하기 위한 보호회로(23)가 필요하게 되어 그 만큼 구성회로가 복잡하게 된다.
또한 종래의 장치는 부하가 가벼운 경우에 직류전압이 상승하고 과전압에 의해서 부품파괴에 이를 경우가 있어 개선이 요망되고 있다.
본 발명의 제1목적은 부하가 무겁게 되는데 따라서 입력전류가 증대한 경우에서도 입력전류 및 입력전압파형을 양호하게 간직할 수 있는 전력변환장치 및 이것을 이용한 공기조화장치를 제공하는 것에 있다.
또한 본 발명의 제2목적은 인버터를 갖춘 경우에도 스위칭소자를 보호하는 보호회로를 공용하여 간단한 전력변환장치 및 이것을 이용한 공기조화장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수의 다이오드가 브리지 결선되고, 그 교류 입력 단자가 교류 전원에 접속된 정류기와, 상기 정류기와 상기 교류 전원을 접속하는 전원 라인에 각각 직렬로 접속된 리액터와, 각각의 한 단부가 상기 교류 전원과 상기 리액터 사이에서 상기 전원 라인의 각각에 접속되고, 각각의 다른 단부가 공통 접속된 Y 결선 콘덴서와, 상기 정류기의 직류 출력 단자 사이에 직렬로 접속된 2개의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 2개의 스위칭 소자가 상기 교류 전원의 주파수 보다도 매우 높은 주파수가 교대로 ONOFF 제어되는 초퍼 회로와, 상기 정율기의 직류 출력 단자사이에 접속된 평활 콘덴서를 구비한 전력변환장치에 있어서, 상기 교류 전원과 상기 리액터 사이에서 상기 전원 라인 사이에 각각 접속된결선 콘덴서를 두고, 상기결선 콘덴서의 캐패시턴스가 상기 Y 결선 콘덴서의 캐패시턴스보다 큰 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.
이 전력변환장치에서 정류기의 전원측에 설치된 리액터와 전원사이의 전원라인간에 각각 접속된결선 콘덴서를 갖추고 있으므로 입력전류가 증대한 경우에서도 라인 임피던스의 영향을 받기 어렵게 되고, 이것에 의해서 입력전류 및 입력전압파형을 양호하게 간직할 수 있다.
결선된 콘덴서의 커패시턴스는 Y 결선 콘덴서의 커패시턴스보다 크게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하여 시스템의 발진을 확실하게 억제할 수 있다.
초퍼회로의 스위칭소자의 전류정격과 동일한 전류정격의 스위칭소자로 이루어지고 평활콘덴서로 평활된 직류를 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터와, 정류기의 출력전류를 검출하는 전류검출수단과, 이 전류검출수단으로 검출된 전류값이 미리 설정한 기준값을 초과할 대 초퍼회로 및 인버터의 양쪽으로 보호신호를 첨가하는 보호회로를 갖춘 것이 바람직하다. 초퍼회로를 구성하는 스위칭소자의 전류정격과 인버터를 구성하는 스위칭소자의 전류정격을 동등하게 하는 것에 의해 1개의 보호회로 및 인버터의 양쪽을 보호할 수 있다.
평활콘덴서에 흐르는 전류의 변화분을 검출하는 전류검출수단을 갖춘 것에 의해 홀소자를 사용하지 않은 범용 분류기를 사용하는 것이 가능하게 되어 장치가격을 줄일 수 있다.
정류기의 교류입력전류 혹은 직류출력전류를 검출하는 전류검출수단과 이 전류검출수단에서 검출된 전류값이 미리 설정된 기준값을 초과할 때까지 초퍼회로의 스위칭 동작을 억제하는 보호회로를 갖출 수 있다. 이것에 의해 저부하시의 전압상승을 억제할 수 있다.
인버터가 동작을 개시하고부터 소정 시간을 경과하기까지 혹은 출력주파수가 소정값을 초과하기까지, 초퍼회로의 스위칭동작을 억제하는 보호회로를 갖춘 것이 바람직하다. 이와같이 하는 것에 의해 운전초기의 전압승승을 억제할 수 있다.
부하에 흐르는 전류를 최소로 하도록 초퍼회로의 스위칭소자의 듀티 비를 변경하는 보호회로를 부가하는 거에 의해 초퍼회로 및 인버터 보호를 도모하는 것과 동시에 전원효율을 최대로 할 수 있다.
초퍼회로에 사용된 스위칭소자의 전류정격보다도 작은 전류정격의 스위칭 소자로 이루어진 스위칭소자를 구비한 것에 의해서 각각의 단축전류에 대응시켜 초퍼 및 인버터의 양쪽으로 보호신호를 첨가하는 보호회로를 갖춘 것이 바람직하다. 초퍼회로를 구성하는 스위칭소자의 전류정격과 인버터를 구성하는 스위칭소자의 전류정격을 동등하게 하는 것에 의해 1개의 보호회로 및 인버터의 양쪽을 보호할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해서는 본 발명은 복수의 다이오드가 브리지 결선되고 그 교류입력단자가 교류전원에 접속된 정류기와, 정류기와 교류전원을 접속하는 전원라인에 각각 직렬로 접속된 리액터과, 한 단부가 교류전원과 리액터 사이에서 전원라인의 각각에 접속되고 다른 단부가 공통접속된 Y 결선 콘덴서와, 정류기의 직류출력단자간에 직렬로 접속된 2개의 스위칭소자를 포함하고, 2개의 스위칭소자의 상호접속점이 Y 결선 콘덴서의 공통접속점에 접속되며 2개의 스위칭소자가 교류전원의 주파수보다 특별히 높은 주파수로 서로 온오프제어되는 초퍼회로와, 정류기의 직류출력단자간에 접속된 평활콘덴서와, 교류전원과 리액터 사이에서 전원라인간에 각각 접속된결선 콘덴서와, 평화론덴서로 평활된 직류를 교류로 변환하는 인버터와, 상기 인버터에 의해서 구동되는 압축기 모터와 이 압축기 모터에 의해서 구동되는 압축기를 포함한 냉동사이클을 갖춘 공기조화장치를 제공하는 것이다.
이 공기조화장치에서는 냉동사이클에 포함된 압축기를 구동하는 압축기모터를 입력 전압 파형의 비뚫어짐을 낮게 억제할 수 있는 전력변환장치를 사용하고 있기 때문에 압축기 구동모터의 이상음은 원래부터 냉동사이클에 부속하는 실외송풍기 및 실내숭풍기의 각 구동모터로부터의 이상음의 발생을 억제할 수 있다.
인버터의 출력주파수가 공조부하의 변화에 따라서 변화하는 것과 동시에 주파수와 전압과의 관계를 나타낸 V/F패턴에 의해서 출력전압이 변화하는 것이고 초퍼회로를 구성하는 2개의 스위칭소자가 이상하게 될 때 이들의 스위칭소자를 OFF 상태로 하여 인버터를 운전하고 또한 압축기구동 모터의 자속을 유지하여 얻는 별도의 V/F패턴에 따라서 주파수 변경을 할 수 있다. 인버터를 구성하는 스위칭 소자가 이상하게 될 때 긴급하게 운전하는 경우에도 이들의 스위칭 초자를 OFF 상태로 하여 인버터를 운전하고 또는 압축기구동모터의 자속을 유지하여 얻는 별도의 V/F패턴에 따라서 주파수를 변경하는 것에 의해 효율좋은 긴급한 운전을 할 수 있다. 초퍼회로를 구성하는 스위칭소자로 인버터를 구성하는 스위칭소자의 전류정격보다도 큰 전류정격을 사용하여 초퍼회로 및 인버터의 각 스위칭소자를 보호하는지 안하는지를 판정하기 위한 전류의 기준값을 공통으로 설정하여 초퍼회로와 인버터로 전류정격이 다른 스위칭소자를 사용한 것으로도, 공통의 보호레벨을 설정한 단일 보호회로에 의해 초퍼회로 및 인버터의 양쪽을 보호할 수 있다.
상기 어떤 공기조화장치의 정류기의 입력전류가 감소(또는 증대)한 때 초퍼회로를 구성하는 스위칭소자의 스위칭주파수 및 듀티비의 적어도 한쪽을 감소(또는 증대)시켜 인버터의 입력전류를 거의 일정하게 부하가 변화한 경우에도 정밀도가 높은 능력제어를 할 수 있다.
초퍼회로의 양끝에서 본 직렬 RLC 등가회로의 인덕턴스를 L, 커패시턴스를 C로 한 때 초퍼회로의 스위칭주파수 f를 다음식의 범위로 간직하는 것이 좋다.
이와 같이 하여 전력변환장치 내지 공기조화장치를 안정하게 제어할 수 있다.
정류기를 저속용 다이오드로 구성하고 초퍼회로와 평활 콘덴서를 접속하는 양 및 음의 각 접속라인에 각각 고속용 다이오드를 직렬로 접속하여 스위칭 주파수가 높은 영역에서도 필요한 전압을 확보할 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명한다.
제5도는 본 발명의 제1도 실시예에 의한 전력변환장치의 회로도를 나타낸 것이고, 도면중 미리 서술한 제1도의 전력변환장치의 요소와 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 여기에서는 리액터 L1, L2, L3의 전원측에서 전원라인의 상호간에 콘덴서, CX1, CX2, CX3를 접속하고 있다. 이들의 콘덴서는결선 콘덴서으로 접속하고 있기 때문에결선 콘덴서로 칭하고 그것에 의해서 Y 결선 콘덴서 C1, C2, C3로 구별한다.결선 콘덴서 CX1, CX2, CX3는 부하전류가 증대한 경우에 발진원인이 되는 라인임피던스 Z1, Z2, Z3의 영향을 실질적으로 없애려고 하는 것으로 그 정전용량을 크게 하는 만큼 전압은 안정화된다. 실험에 의하면 콘덴서 CX1, CX2, CX3의 캐피던스를 콘덴서 C1, C2, C3의 그것보다 크게하여 전압, 전류파형의 대폭적인 개선을 도모할 수 있다. 제6도는 제5도의 전력변환장치에서 입력전류 및 상전압의 파형도이고 제4도에 나타낸 종래 장치의 입력전류 및 상전압의 파형과 비교하여 발진현상이 억제되는 것과 동시에 왜곡률이 왜곡률이 특히 작게 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
제7도는 제2실시예에 의한 전력변환장치의 회로도이다. 여기에서 인버터(11A)를 구성하는 트랜지스터(TY)로 IGBT를 사용하는 것과 동시에 트랜지스터(TY)로서 초퍼회로(10)를 구성하는 트랜지스터(TX1, TX2)와 동일정격인 것을 사용한다. 주지한 바와 같이 인버터(11A)는 각 상마다 트랜지스터의 직렬회로를 포함하고 있고 이 트랜지스터로 초퍼회로(10)를 구성하는 트랜지스터(TX1, TX2)와 동일정격의 IGBT를 사용하면 허용최대전류를 판정하는 한계값을 똑같이 설정할 수 있다. 그래서 초퍼회로(10)의 입력측 라인전류 즉 초퍼회로에 흐르는 전류 및 인버터(11A)에 흐르는 전류의 합계전류를 홀소자를 사용한 전류검출기 HCT에 의해 검출하고 보호회로(21A)는 전류검출값이 미리 설정한 값을 초과할 때 전류값을 억제하는 신호를 초퍼 제어회로(22) 및 인버터 제어회로(24)의 양쪽에 첨가된다. 이것에 의해 예를들면 제3도에 나타낸 전류검출용 저항 Rs 및 보호회로(23)가 불필요하게 되어 자레가 한층 간단하게 된다.
제8도에 나타낸 회로에서 평활콘덴서 CDC에 흐르는 전류의 변화분을 변류기 CT로 검출하여 보호회로(21B)에 입력된다. 일반적으로 초퍼회로(10)를 구성하는 트랜지스터 TX1, TX2혹은 인버터(11A)를 구성하는 트랜지스터가 단락상태로 되어 큰 전류가 흐를 때 임피턴스가 큰 리액터 L1, L2, L3및 정류기(9)를 통하여 흐르기 전에 평활콘덴서 CDC에 축전된 전하가 방전된다. 변류기 CT는 그 과도전류 즉 전류의 변화분을 검출하여 보호회로(21B)에 첨가한다. 그래서 보호회로는 검출된 전류의 변화분이 미리 설정한 값을 초과한 때 초퍼제어회로(22) 및 인버터 제어회로(24)의 양반향으로 전류값을 억제하는 신호가 주어진다.
이 구성에 의하면 제7도에 나타낸 홀소자를 사용한 전류검출기 HCT 대신에 변용 변류기(CT)를 사용할 수 있고 장치가격을 한층 줄일 수가 있다.
제9도의 전력변환장치에 있어서는 제8도 중의 변류기(CT)를 제거하고, 그 대신에 정류기(9)의 출력측에 직류전압을 검출하는 전압검출기(25)를 설치하며, 이 전압검출기(25)의 전압검출신호를 보호회로(21C)에 입력한다. 그래서, 보호회로(21C)는 전압검출값이 미리 설정된 기준값을 초과하지 않도록 초퍼회로(10)의 듀티비 또는 주파수의 변경지령을 주도록 구성되어 있다.
제10도는 제9도에 나타낸 장치의 보호회로(21C)의 처리 수순을 나타낸느 플로우챠트이다. 즉 스텝101에서 검출된 전압값을 출력하고, 스텝102에서 이 전압값이 기준값을 초과하는지 안 하는지의 여부를 판정하고, 만일 초과하고 있지 않으면 스텝103에서 제11a도에 나타내는 바와 같이 듀티 비를 50%로 유지하고, 듀티비를 초과하고 있는 경우에는 스텝104에서 제11b도에 나타내는 바와 같이 듀티비를 예를 들면 30%이하로 내리는 처리를 한다. 이것에 의해 입력전류가 증대한 경우에도 입력전류 및 입력전압파형을 양호하게 유지하며, 또한 직류전압을 기준값이하로 유지하기 때문에 초퍼회로(10)뿐만 아니라 인버터(11A)를 구성하는 스위칭 소자도 공통의 보호회로(21C)에서 동시에 보호할 수 있다.
또한, 본 실시예에는 초퍼회로(10)의 듀티비를 변경했지만, 이 대신에 온.오프 주파수를 변경하여 초퍼회로(10) 및 인버터(11A)를 전압상승에서 보호할 수도 있다.
제12도에 있어서는 정류기(9)의 입력전류를 변류기(CT)로 검출하고, 검출신호를 보호회로(21D)에 준다. 보호회로(21D)는 검출전류가 미리 설정한 값을 초과하기 까지 스위칭 동작을 하지 않도록 하는 보호신호를 초퍼 제어회로(22)에 준다.
제12도에 나타낸 전력변환장치의 부하를 변화시켰을 때, 정류기(9)의 입력전류와 직류전압(콘덴서(CDC)의 전압)과의 사이에는 제13도에 실선(P)으로 나타내는 바와 같이 감소함수의 관계에 있다. 즉, 입력전류가 작아지는 만큼 직류전압은 상승한다. 제12도에 나타낸 실시예는 이 전압상승에 대해서 초퍼(10) 및 인버터(11A)를 구성하는 각 스위칭 소자를 보호하기 때문에 정류기(9)의 입력전류가 일정값(ICON)보다 작은 범위에서는 초퍼회로(10)에 대한 스위칭 동작을 정지한다. 또한 일정값(ICON)은 직류전압이 정격부하시의 전압보다 약간 높아지는 전압값으로 설정한다.
제14도는 제12도의 보호회로(21D)의 처리수순을 나타내는 플로우챠트이다. 즉 스텝201에서 전류값(IO)을 출력하고, 스텝202에서 이 전류값(IO)이 일정값(ICON)을 초과하는지 안 하는지의 여부를 판정하고, 만일 초과하고 있지 않으면 스텝203에서 트랜지스터(TX1, TX2)의 스위칭을 억지하고, 일정값(ICON)을 초과하고 있는 경우에는 스텝204에서 트랜지스터(TX1, TX2)에 스위칭 동작을 실시하게 한다.
이 결과, 전류전압과 입력전류와는 제13도의 쇄선(Q)에 나타내는 관계로 이루어지고, 경부하시의 전압승승으로부터 초퍼회로(10) 및 인버터(11A)를 양호하게 보호할 수 있다.
또한, 이 실시예에서는 정류기(9)의 입력교류전류를 검출하고 있기 때문에 변류기(CT)를 사용했지만, 정류기(9)의 출력직류전류를 검출하고, 그 검출값을 보호회로(21D)에 가하도록 해도 상기한 것과 동일한 보호를 실시할 수 있다. 그 경우에는 홀소자를 사용한 전류검출기를 사용하면 좋다.
제15도에 나타내는 실시예에 있어서는 인버터 제어회로(24)가 인버터(11A)의 제어동작을 개시하고 모터(12)를 구동하고 있는 신호를 보호회로(21E)에 가한다. 보호회로(21E)는 모터(12)의 기동에서부터 일정시간을 초과하기 까지 스위칭동작을 하지 않도록 하는 보호신호를 초퍼 제어회로(22)에 준다. 이 경우 일정시간으로 하여 상기한 전류값(ICON)에 대응하는 값을 설정한다.
제16도는 제15도에 나타내는 보호회로(21E)의 처리수순을 나타내는 플로우챠트이다. 즉, 스텝301에서 모터의 기동에서부터 일정시간을 초과했는지 안 했는지를 판정하고, 만일 초과하고 있지 않으면 스텝302에서 초퍼회로(10)의 스위칭을 억지하며, 일정값 시간을 초과하고 있는 경우에는 스텝303에서 초퍼회로(10)의 스위칭 동작을 실시하게 한다.
이것에 의해 시동시의 전압상승에서 초퍼회로(10) 및 인버터(11A)를 보호할 수 있다.
또한, 이 실시예에서는 인버터의 기동신호를 입력하고, 일정시간을 경과하기까지 초퍼회로(10)의 스위칭 동작을 억제했지만, 인버터(11A)의 기동시에는 출력주파수를 시간에 거의 비례하여 상승시키기 때문에 경과시간을 판정하는 대신에 출력주파수가 일정값을 초과했는지 안 했는지의 여부를 판정하고, 주파수가 일정값에 도달하기까지 초퍼회로(10)의 스위칭을 억제해도 동일한 효과가 얻어진다.
제17도에 나타내는 실시예는 모터(12)에 흐르는 전류를 변류기(CT)로 검출하고, 그 검출신호를 보호회로(21F)에 가한다. 보호회로(21F)는 검출전류가 최소가 되도록 초퍼회로(10)의 통전비를 바꾸는 신호를 보호회로(22)에 가한다.
제18도는 제17도의 보호회로(21F)의 처리 수순을 나타내는 플로우차트이다. 즉 스텝401에서 모터의 전류값(IM0)을 검출하여 기억하고, 다음의 스텝402에서 직류전압을 약간 상승시키는 신호, 즉 듀티비를 약간 크게 하는 신호를 출력하고, 계속해서 스텝403에서 그 때의 모터의 전류값(IM1)을 검출하고 기억한다. 다음에 스텝404에서 전류값 IM0와 IM1을 비교하여 IM1 IM0이면 상기 스텝401404의 처리를 반복하고, IM1 IM0이면 스텝405이하의 처리를 실행한다.
스텝405에서는 직류전압을 약간 하강시키는 신호, 즉 듀티비를 작게 하는 신호를 출력하고, 계속해서 스텝406에서는 그 때의 모터의 전류값(IM2)을 검출하고 기억한다. 그리고 스텝407에서 전류값 IM0와 IM1을 비교하여 IM1 IM0이면 상기 스텝401404의 처리를 반복하고,IM1 IM0이면 스텝405이하의 처리를 실행한다.
스텝405에서는 직류전압을 약간 하강시키는 신호, 즉 듀티비를 작게 하는 신호를 출력하고, 계속해서 스텝406에서는 그 때의 모터의 전류값(IM2)을 검출하고 기억한다. 그리고 스텝407에서 전류값 IM1과 IM2를 비교하여 IM2 IM1이면 상기 스텝405407의 처리를 반복하고,IM2 IM1이면 일련의 플로우를 일단 종료하고, 다시 스텝401이하의 처리를 실행한다.
제19도는 이 처리에 대한 모터 전류와 직류전압과의 관계를 나타내고 있다. 즉, 스텝401404의 처리를 반복한 경우에는 특성곡선(R)의 왼쪽에서 오른쪽으로 모터전류를 최소로 하는 처리가 실시되고, 반대로 스텝405407의 처리를 반복한 경우에는 특성곡선(R)의 오른쪽에서 왼쪽으로 모터 전류를 최소로 하는 처리가 실시된다.
이 결과, 하나의 보호회로(21F)에 의해 초퍼회로(10) 및 인버터회로(11A)에 흐르는 전류를 최소로 하여 그 보호를 도모함과 동시에 전원효율을 최대로 할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예는 3상교류전원에 적용하는 전력변환장치에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 단상교류전원 또는 6상 이상의 다상교류전원에도 적용가능하다.
그런데, 상기한 전력변환장치가 갖는 이점, 즉 입력전류가 증대한 경우에도 라인 임피던스의 영향을 받기 어렵고, 입력전류 및 압력전압파형을 양호하게 유지할 수 있으며, 또한 발진을 확실하게 억제할 수 있는 점은 이것을 이용하여 능력제어하는 공기조화장치를 적용한 경우, 전압파형이 안정하기 때문에 실외송풍기 및 실내 송풍기를 각각 구동하는 모터로부터 발생하는 이상소음을 억제할 수 있다. 이하, 상기한 전력변환장치를 이용한 공기조화장치의 실시예에 대해서 설명한다.
제10도는 제9도에 나타낸 전력변환장치를 이용하여 냉동 사이클에 포함되는 압축기를 구동하는 구성으로 이루어져 있다. 여기서는 인버터(11A)의 출력에 의해 압축기(31)를 구동하는 모터(32)에 공급한다. 여기서 압축기(31)는 4방향 밸브(33), 실내열교환기(34), 팽창밸브(34)의 열교환을 촉진하기 위해서 실내송풍기(37)가, 실외열교환기(36)의 열교환을 촉진하기 위해서 실외송풍기(38)가 각각 설치되어 있다. 실내송풍기(37)는 모터(39)에 의해 구동되고, 실외송풍기(38)는 모터(40)에 의해 구동된다. 또한 모터(39,40)는 각각 스위치(41, 42)를 통하여 전원(PS)에 접속되고, 도시하지 않은 제어장치에 의해 스위치(41, 42)가 온제어되므로써, 모터(39,40)는 전원(PS)로부터의 전압에 의해 구동된다. 여기서는 화살표(A) 방향으로 냉매를 순환시켜 난방 모드운전을 하는 경우를 예시하고 있으며, 냉방모드운전을 하는 경웅에는 4방향 밸브(33)를 전환하여 화살표(A)와는 반대방향으로 냉매를 순환시키게 된다. 또한 인버터(11A)는 공기부하에 따라서 출력주파수를 바꿈과 동시에 미리 정해진 전압과 주파수와의 관계를 나타내는, 이른바 V/F패턴에 따라 전압이 제어된다. 이 공조부하에 대응한 압축기(31)의 능력제어운전 및 V/F패턴에 대해서는 공지이기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다. 이 V/F패턴은 통상 비례 관계로 설정된다.
제20도의 시스템에 의하면 전력변환장치의 입력전류가 증대했다고 해도 전원측 전압파형의 비틀림이 낮게 억제되기 때문에 전압파형 비틀림에 기인하는 모터의 이상소음이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 특히 공기조화장치의 실내 유닛에 있어서는 전압파형의 비틀림에 의해 발생하는 실내송풍기(37)용 모터(39)의 이상소음이 실내로 새어 들어와 쾌적성을 손상하는 일이 있었지만, 이 소음을 억제하므로써 공기조화의 쾌적성을 유지할 수 있다. 또한 실외송풍기(38)용 모터(40)의 이상소음의 발생도 억제된다. 또한 입력전류의 파형 비틀림도 적어지기 때문에 외부로부터의 노이즈의 영향도 받기 어렵고, 오동작의 비율을 적게 할 수 있으며, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 공기조화장치에 상기한 전력변환장치를 적용한 경우에는 고역율운전이 가능하게 되는 효과도 있다. 즉, 다이오드를 브리지 결선하여 일워지는 정류기(9)의 력율은 능력가변운전을 한 경우에 비해서, 평균하여 9294%였다. 제20도에 나타낸 공기조화장치에 있어서는 정류기(9)의 9899%로 높아지고, 6%정도 향상시킬 수 있다. 특히, 종래는 저능력시는 역율이 낮아서 충분한 능력을 발휘할 수 없었지만, 이 실시예에 의하면 저능력에서 고능력까지 고역율에서의 운전이 가능하게 되었다.
제21도에 나타내는 공기조화장치는 제8도에 나타내는 전력변환장치를 이용하여 냉동 사이클을 포함하는 압축기(31)가 구동된다. 그리고, 제8도중의 보호회로(21B)를 대신하여 그 기능이 다른 보호회로(21G)를 구비하고 있다. 또한 인버터(11A)의 교류출력단에는 상기한 냉동 사이클에 포함되는 압축기(31)를 구동하는 모터(32)가 접속되어 있다. 이 경우 초퍼회로(10)는 확실히 입력전류가 증대한 경우에도 그 전압파형 및 전류파형의 비틀림을 저감하는 것인데, 초퍼회로(10)를 온.오프 동작시켰을 때에 과전류가 흐르는 경우가 있다. 이와 같은 상태에서 이것을 보호하면 즉, 초퍼회로(10)를 오프상태로 유지하면 인버터(11A)로의 직류 입력전압이 저하하는 것이 실험에 의해 분명하게 되어 있다. 이와 같이 초퍼회로(10)를 보호한 상태에도 인버터(11A)가 정상인 것을 조건으로 하여 응급 운전할 수 있으면 바람직하다. 이 운전을 백업 운전이라고 부르기도 한다. 제21도에 나타낸 보호회로(21G)는 그와 같은 백업 운전을 지령하는 기능도 겸비하는 것이다. 상기한 바와 같이 인버터(11A)는 지령된 주파수에 대해서 전압과 주파수와의 비를 일정하게 하는, 즉 V/F패턴에 따라서 출력주파수 및 출력전압을 제어하고 있다. 그 때문에 만일 인버터(11A)의 입력전압이 저하한 경우에도 압축기(31)에 동일한 능력을 가지도록 하기 위해서는 V/F패턴을 바꾸지 않으면 안된다.
보호회로(21G)는 평활콘덴서(CDC)에 흐르는 돌발적인 전류를 검출했을 때, 초퍼회로(10)가 고장난 것인지, 또는 인버터(11A)가 고장난 것인지를 판단하여, 만일 초퍼회로(10)가 이상이고, 인버터(11A)가 정상이라고 판단된 경우에는 초퍼회로(10)를 보호하는 지령을 초퍼제어회로(22)에 주어 V/F패턴을 변경하여 인버터를 운전하는 지령을 인버터제어회로(24)에 준다. 또한 여기서 V/F패턴의 변경이라는 것은 그 이전의 이차자속을 확보하는 데 필요로 하는 V/F비를 주는 것이다.
제22도는 보호회로(21G)의 기능을 마이크로 컴퓨터에 의해 달성하는 경우의 처리수순을 나타내는 플로우챠트이다. 즉, 스텝501에서 통상의 운전지령이 출력되며, 스텝502에서 보호레벨을 초과한 전류가 검출되면, 스텝503에서 초퍼회로(10)의 트랜지스터(TX1, TX2) 및 인버터(11A)의 트랜지스터(TY)의 양자를 오프상태로 한다. 다음에 스텝505에서 트랜지스터(TX1, TX2)만을 동작시키고, 스텝505에서 보호회로(21G)가 동작하는지 안 하는지의 여부를 판정한다. 보호회로(21G)가 동작하면 트랜지스터(TX1, TX2)는 이상이고, 트랜지스터(TY)는 정상이기 때문에 스텝 506에서 백업모드운전을 지령한다. 여기서 백업모드운전이란, 트랜지스터(TX1, TX2)오프, 인버터(11A)운전(트랜지스터(TY)온), 이상표시를 의미하는 것이다. 한편, 초퍼회로(10)의 트랜지스터(TX1, TX2)만을 동작시켜도 보호회로(21G)가 동작하지 않는 경우에는 스텝507에서 인버터(11A)의 트랜지스터(TY)만을 동작시켜 스텝508에서 보호회로(21G)가 동작하는지 안 하는지의 여부를 판정한다. 보호회로(21G)가 동작하면 트랜지스터(TY)가 이상이기 때문에 인버터(11A)의 정지지령을 출력하고, 반대로 보호회로(21G)가 동작하지 않을 때에는 스텝501로 되돌아가 통상의 운전지령을 출력한다.
이상과 같이 하여 이 실시예에 의하면 하나의 보호회로(21G)에 의해 초퍼회로(10) 및 인버터(11A) 양쪽의 보호가 가능하고 게다가 초퍼회로(10)만 고장난 경우에는 응급적인 백업운전으로 소요되는 공조능력 이 얻어진다.
상기 제8도의 실시예는 초퍼회로(10)의 트랜지스터(TX1,TX2)와, 인버터(11A)의 트랜지스터(TY)를 동일 정격으로 함으로써 보호 레벨이 공통인 하나의 보호 회로 값을 고려한 경우에는 오히려 트랜지스터(TX1, TX2)로서, 트랜지스터(TY)보다도 전류 용량이 큰 것을 이용하는 것이 내구성면에서 유리하다. 즉, 트랜지스터(TX1, TX2)는 부하 전류를 서로 반씩 분담하고 있지만 인버터(11A)의 트랜지스터(TY)는 부하 전류를 3개의 트랜지스터에서 1/3씩 분담하게 된다.
덧붙여서, 이들 트랜지스터의 단락 전류파형은 제23도에 도시한 바와 같이 트랜지스터(TX)로서, 트랜지스터(TY)보다도 전류 용량이 큰 것을 이용하고, 트랜지스터(TY)의 단락 전류보다도 낮고 통상적인 운전 레벨(RL)보다도 높은 공통 보호 레벨(GL)을 설정한다. 이와같이 구성함으로써 내구성이 높은 공기 조화 장치로 할 수 있다.
한편, 제20도 또는 제21도의 공기 조화 장치를 구성하는 전력 변환 장치중, 교류 입력 전류와 평활콘덴서(CDC)의 양 단의 직류 전압은 제24a도의 특성 곡선(VD)에 나타내는 바와 같이, 스위칭 주파수를 일정하게 유지한 상태에서는 전류값이 늘어나는(또는 감소하는)만큼 전압이 낮아지는(또는 높아지는)특성을 가지고 있다. 이 대책으로서 제24b도에 도시한 바와 같이, 전류값의 감소에 따라서 초퍼회로(10)의 스위칭 주파수(f)를 변화시키는 방법이 있다.
제25도는 이 방법에 의해서 직류 전압을 일정하게 유지하는 실시예를 나타내는 것이다.
이 실시예에서는 제9도에 도시한 전력 변환 장치를 이용하여 사이클에 포함되는 압축기(31)를 구동하는 구성으로 되어 있다. 여기서는 초퍼회로(22A)가 전압 검출기(25) 및 보호 회로(21C)를 통하여 평활 콘덴서(CDC)의 양 단 전압을 거둬들여 이 전압이 일정하게 되도록 스위칭 주파수(f)를 제어하는 기능을 구비하고 있다. 또한, 이 실시예에서는 스위칭 주파수(f)의 증대에 처리해야만 하고, 평활콘덴서(CDC)와 초퍼회로(10)의 사이에서 양음 직류전류 회로에 각각 큰 전압변화율에 응답하는 고속 다이오드(HD)가 접속되어 있다. 즉, 정류기(9)를 구성하는 다이오드(D1 D6)는 일반적으로 지속용이며, 그 때문에 다이오드(D1 D6)은 트랜지스터 (TX1, TX2)의 스위칭 주파수의 상승에 응답할 수 없다. 만약 정류기(9)를 구성하는 (D1 D6)가 고속용이면 고속 다이오드(HD)는 불필요하다.
이 경우, 초퍼회로(10)의 스위칭 주파수의범위는 다음과 같이 결정한다.
제26a도에 도시한 바와 같이, 트랜지스터 (TX1, TX2)를 스위치(S)로 표현하고, 이것보다도 전원측에 설치된 Y 결선 콘덴서 (C1, C2, C3)결선 콘덴서(CX1, CX2, CX3) 및 리액터(L1, L2, L3)등의 회로 요소를 각각 저항(R), 자기유도(inductance)(L) 및 정전용량(capacitance)(C)로 대표되는 것으로 하면, 초퍼(chopper)회로(10)로 본 등가회로는 스위치(S)를 포함하는 RLC의 직렬 접속 회로에 직류 전원(E)을 접속한 간이 등가 회로로 표시할 수 있다. 여기서, R은 거의 0이기 때문에 다음 식의 진동 조건을 만족한다고 생각할 수 있다.
따라서,,를 다음과 같이 정의한다.
이,를 이용하는 것에 의해서 스위치 투입후에 흐르는 전류(i)는 다음식에 의해서 표시된다.
여기서, 저항값(R)은 거의 0이기 때문에 다음식이 성립한다.
따라서, 전류(i)의 변화를 나타내면 제26도 b와 같이 된다. 또한 R=0으로 하면 (3)식은 다음과 같이 바꿔쓸 수 있다.
상기 (5)식에 나타낸 전류(i)가 흐르기 시작하고 나서 0으로 되돌아가는 시간은 제26도 c에 도시한 바와 같이이다. 이 시각()이 되기 이전에 콘덴서(C)를 충전하지 않으면 안된다고 하면 다음식이 성립한다.
또한, (6)식을 변형하면 다음 식이 얻어진다.
(7)식을 만족하도록, L, C에 대응하는 주파수(f)를 설정하면 좋다. 즉, 제26도 d의 사선의 범위를 초과하지 않도록 한다.
예를 들면, L=0.5mH, C=5F이면 스위칭 주파수(f)는 6.3kHz 이상으로 할 필요가 있으며, L=0.2mH, C=3F이면 스위칭 주파수(f)는 13kHZ 이상으로 할 필요가 있다. 제25도에 도시한 초퍼 제어 회로(22A)는 이것들을 고려하여 스위칭 주파수(f)를 결정한다.
이것에 의해서, 전압을 안정적으로 제어할 수 있다.
또한 스위칭 주파수를 높게(또는 낮게)하는 대신에 각 스위칭 소자의 듀티비를 크게(또는 작게)하도록 해도 좋다. 또는 스위칭 소자의 주파수를 크게 변하게 하기 어려운 경우에는 스위칭 주파수와 듀티 비 양쪽을 변하도록 해도 좋다.

Claims (15)

  1. 복수의 다이오드가 브리지 결선되고, 그 교류 입력 단자가 교류 전원에 접속된 정류기와, 상기 정류기와 상기 교류 전원을 접속하는 전원 라인에 각각 직렬로 접속된 리액터와, 각각의 한 단부가 상기 교류 전원과 상기 리액터 사이에서 상기 전원 라인의 각각에 접속되고, 각각의 다른 단부가 공통 접속된 Y 결선 콘덴서와, 상기 정류기의 직류 출력 단자 사이에 직렬로 접속된 2개의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 2개의 스위칭 소자가 상기 교류 전원의 주파수 보다도 매우 높은 주파수가 교대로 ONOFF 제어되는 초퍼 회로와, 상기 정류기의 직류 출력 단자사이에 접속된 평활 콘덴서를 구비한 전력변환장치에 있어서, 상기 교류 전원과 상기 리액터 사이에서 상기 전원 라인 사이에 각각 접속된결선 콘덴서를 두고, 상기결선 콘덴서의 캐패시턴스가 상기 Y 결선 콘덴서의 캐패시턴스보다 큰 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초퍼 회로의 스위칭 소자의 전류 정격과 동일한 정류 정격의 스위칭 소자로 이루어지며, 상기 평활 콘덴서로 평활된 직류를 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터와, 상기 정류기의 출력 전류를 검출하는 전류 검출 수단 및 상기 전류 검출 수단에서 검출된 전류값이 미리 설정된 기준값을 초과할 때, 상기 초퍼 회로 및 사익 인버터 양쪽에 보호 신호를 가하는 보호 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 초퍼 회로의 스위칭 소자의 전류 정격과 동일한 정류 정격의 스위칭 소자로 이루어지며, 상기 정류기로부터 출력되는 직류를 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터와, 상기 평활 콘덴서에 흐르는 전류의 변화분을 검출하는 전류 검출 수단 및 상기 전류 검출 수단에서 검출된 전류값이 미리 설정된 기준값을 초과할 때, 상기 초퍼 회로 및 상기 인버터 양쪽에 보호 신호를 가하는 보호 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 젼력 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 평활 콘덴서의 양단에 생기는 직류 전압을 검출하는 전압 검출 수단과, 상기 전압 검출 수단에서 직류 전압이 미리 설정된 기준값을 초과하지 않도록 상기 초퍼 회로의 2개의 스위칭 소자에 대한 듀티 비 또는 스위칭 주파수를 보정하는 보호 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 정류기와 교류 입력 전류 또는 직류 출력 전류를 검출하는 전류 검출 수단과, 상기 전류 검출 수단에서 검출딘 전류값이 미리 설정된 값을 초과할 때까지 상기 초퍼 회로의 스위칭 동작을 억지하는 보호 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력 변환장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 평활 콘덴서에서 평활된 직류를 교류로 변화하여 부하에 공급하는 인버터와, 상기 인버터가 동작을 개시하고 나서 소정의 시간이 경과할 때까지 또는 출력 주파수가 소정값을 초과할 때까지 상기 초퍼 회로의 스위칭 동작을 억지하는 보호 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 평활 콘덴서에서 평활된 직류를 직류로 변화하여 부하에 공급하는 인버터와, 상기 부하에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 수단 및 상기 전류 검출 수단에서 검출된 전류값이 최소로 되도록 상기 초퍼 회로의 스위칭 소자의 듀티 비를 변경하는 보호 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 초퍼회로에 이용되는 스위칭 소자의 전류 용량보다도 작은 전류 용량의 스위칭 소자로 이루어지며, 상기 평활콘덴서에서 평활된 직류를 교루로 변환하여 부하에 고급하는 인버터와, 상기 정류의 직류 출력 전류를 검출하는 검출 수단 및 상기 전류 검출 수단에서 검출된 전류값이 미리 설정된 기준값을 초과할 때, 상기 초퍼 회로 및 상기 인버터 양쪽에 보호 신호를 가하는 보호 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 초퍼회로에 이용되는 스위칭 소자의 전류 용량보다도 작은 전류 용량의 스위칭 소자로 이루어지며, 상기 평활콘덴서에서 평활된 직류를 교류로 변환하여 부하에 고급하는 인버터와, 상기 평활 콘덴서에 흐르는 전류 변화분이 미리 설정된 기준값을 초과할 때, 상기 초퍼 회로 및 상기 인버터 양쪽에 보호 신호를 가하는 보호 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  10. 복수의 다이오드가 브리지 결선되고, 그 교류 입력 단자가 교류 전원에 접속된 정류기와, 상기 정류기와 상기 교류 전원을 접속하는 전원 라인에 각각 직렬로 접속된 리액터와, 한 단부가 상기 교류 전원과 상기 리액터 사이에서 상기 전원 라인의 각각에 접속되고, 다른 단부가 공통 접속된 Y 결선 콘덴서와, 상기 정류기의 직류 출력 단자 사이에 직렬로 접속된 2개의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 2개의 스위칭 소자가 상기 접속점이 상기 Y 결선 콘덴서의 공통 접속점에 접속되며, 상기 2개의 스위칭 소자가 상기 교류 전원의 주파수 보다도 매우 높은 주파수가 교대로 ONOFF 제어되는 초퍼 회로와, 상기 교류 전원과 상기 리액터 사이에서 상기 전원 라인 사이에 각각 접속되는결선 콘덴서 및 상기 평활 콘덴서에서 평활된 직류를 교류로 변환하여, 냉동 사이클에 포함된 압축기를 구동하는 모터에 공급하는 인버터를 구비한 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 인버터는 공기 조화부하의 변화에 따라 교류 출력 주파수를 변화시킴과 동시에 주파수와 전압의 간계를 나타내는 미리 정해진 V/F 패턴에 따라서 전압을 변화시키는 것이며, 상기 초퍼 회로를 구성하는 2개의 스위칭 소자가 이상(異常)으로 되었을 때, 이들 스위칭 소자를 OFF 상태로 하여 상기 인버터를 운전하고, 동시에 상기 압축기 구동 모터의 자속을 유지할 수 있는 다른 V/F 패턴에 따라서 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 초퍼 회로는 상기 인버터를 구성하는 스위칭 소자의 전류 용량 보다도 큰 전류 용량의 스위칭 소자로 이루어지며, 상기 초퍼 회로 및 상기 인버터의 각 스위칭 소자를 보호할지 여부를 판정하기 위한 전류의 기준값이 상기 초퍼 회로 및 상기 인버터에 대해 공통으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 정류기의 입력 전류가 감소(또는 증대)했을 때, 상기 초퍼 회로를 구성하는 스위칭 소자의 스위칭 주파수 및 듀티 비의 적어도 한쪽을 감소(또는 증대)시켜 상기 인버터의 입력 전압이 거의 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 초퍼 회로의 양 단부에서 나타난 직렬 RLC 등가 회로의 인덕턴스를 L, 커패시턴스를 C로 했을 때, 상기 초퍼 회로의 스위칭 주파수(f)가 다음식
    의 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  15. 제10항에 있어서, 기 정류기가 저속용 다이오드로 이루어지며, 상기 초퍼 회로와 평활 콘덴서를 접속하는 양 및 음의 각 접속 라인에 각각 고속용 다이오드가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100777006B1 (ko) 2006-06-01 2007-11-16 주식회사 범한 부하 적응형 고조파 제거 시스템
WO2008035950A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Lg Electronics Inc. Apparatus for controlling driving of air conditioner
CN101109554B (zh) * 2006-07-19 2010-06-02 乐金电子(天津)电器有限公司 一拖多式空调器

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3230434B2 (ja) * 1996-06-05 2001-11-19 富士電機株式会社 Ａｃ／ｄｃ変換回路
JP3588932B2 (ja) * 1996-09-10 2004-11-17 三菱電機株式会社 電力変換装置とその制御方法及びこの電力変換装置を用いた無停電電源装置
US5886891A (en) * 1998-07-17 1999-03-23 Lucent Technologies Inc. Three-phase boost converter having wye-connected input capacitors and method of operation thereof
US6043997A (en) * 1998-08-12 2000-03-28 Lucent Technologies Inc. Two stage, three-phase boost converter with reduced total harmonic distortion
US6031739A (en) * 1998-08-12 2000-02-29 Lucent Technologies Inc. Two-stage, three-phase split boost converter with reduced total harmonic distortion
JP3049427B2 (ja) * 1998-10-21 2000-06-05 株式会社ハイデン研究所 正負パルス式高周波スイッチング電源
US6122183A (en) * 1998-11-24 2000-09-19 Lucent Technologies Inc. Two-stage, three-phase boost converter with reduced total harmonic distortion
US6075716A (en) * 1999-04-06 2000-06-13 Lucent Technologies Inc. Two-stage, three phase boost converter with reduced total harmonic distortion
WO2000074225A1 (en) * 1999-05-31 2000-12-07 Aselsan Elektronik Sanayi Ve Ticaret A.S. Alternating current motor drive for electrical multiple units (emu)
DE10039957A1 (de) * 2000-08-16 2002-03-07 Siemens Ag Vorrichtung zur Grundentstörung eines Matrixumrichters
DE10059332A1 (de) * 2000-11-29 2002-06-13 Siemens Ag Bedämpfung von Resonanzüberhöhungen bei einem an einem Umrichter mit Spannungszwischenkreis betriebenen elektrischen Motor durch transformatorisch eingekoppelten Dämpfungswiderstand sowie korrespondierender elektrischer Motor
KR100420962B1 (ko) * 2001-10-20 2004-03-02 학교법인 포항공과대학교 고역률 하프 브리지형 컨버터
US6909622B2 (en) * 2002-11-05 2005-06-21 Da Feng Weng Quasi active power factor correction circuit for switching power supply
JP2004215406A (ja) * 2002-12-28 2004-07-29 Daikin Ind Ltd 空気調和装置用モータ駆動装置
JP2004274842A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Suzuki Motor Corp 交流発電機の発電制御装置
US6924993B2 (en) * 2003-09-24 2005-08-02 General Motors Corporation Method and apparatus for controlling a stand-alone 4-leg voltage source inverter
DE102005050038A1 (de) * 2005-10-14 2007-05-24 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Verfahren zum Betrieb einer Induktionsheizeinrichtung
KR20070077631A (ko) * 2006-01-24 2007-07-27 엘지전자 주식회사 역률 보상 기능이 구비된 공기조화기
US7276859B1 (en) * 2006-09-28 2007-10-02 Osram Sylvania Inc. Three-phase electronic ballast with improved three-phase EMI filter
EP2625776B1 (en) * 2010-10-06 2018-12-26 General Electric Technology GmbH Method and device to protect an esp power supply from transient over-voltages on the power grid
US9054588B2 (en) * 2010-10-13 2015-06-09 Mitsubishi Electric Corporation Three-phase AC to DC converter and air conditioning apparatus using three-phase AC to DC converter
US9948203B2 (en) * 2011-10-28 2018-04-17 Mitsubishi Electric Corporation Direct-current power supply device and electric motor driving device
US8687388B2 (en) * 2012-01-31 2014-04-01 Delta Electronics, Inc. Three-phase soft-switched PFC rectifiers
US8891261B2 (en) * 2012-01-31 2014-11-18 Delta Electronics, Inc. Three-phase three-level soft-switched PFC rectifiers
JP6032393B2 (ja) * 2012-04-06 2016-11-30 富士電機株式会社 整流回路
CN102710146A (zh) * 2012-05-12 2012-10-03 中国兵器工业集团第七0研究所 全隔离的三相变频器驱动与保护装置
KR102135086B1 (ko) * 2013-12-10 2020-07-17 엘지전자 주식회사 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기
JP6336031B2 (ja) * 2014-02-19 2018-06-06 三菱電機株式会社 直流電源装置および、それを備えた電動機駆動装置、ならびに、それを備えた冷凍サイクル適用機器
JP5927217B2 (ja) * 2014-03-03 2016-06-01 株式会社豊田中央研究所 電源システム
JP6295947B2 (ja) * 2014-12-25 2018-03-20 株式会社富士通ゼネラル 空気調和機
CN105471277B (zh) * 2014-12-26 2019-05-03 周忠民 一种交流-交流变换拓扑电路结构
SE542304C2 (en) 2016-10-24 2020-04-07 Husqvarna Ab Mitigation of touch current in handheld electrical tools
FR3087614B1 (fr) * 2018-10-19 2020-10-09 Sagemcom Energy & Telecom Sas Carte electrique comprenant un pont de redressement
US11601042B2 (en) 2020-05-14 2023-03-07 Delta Electronics, Inc. Multi-phase AC/DC converter
DE102020116889A1 (de) * 2020-06-26 2021-12-30 ACD Antriebstechnik GmbH Dreiphasen Boost-Converter mit PFC
US11211872B1 (en) * 2020-09-28 2021-12-28 Delta Electronics, Inc. Power-factor-correction rectifiers with soft switching

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0710176B2 (ja) * 1983-01-28 1995-02-01 株式会社日立製作所 パルス幅変調式コンバ−タの制御装置
JPH06101932B2 (ja) * 1986-01-11 1994-12-12 株式会社日立製作所 Ｐｗｍ形コンバ−タの制御装置
JPH088778B2 (ja) * 1987-04-22 1996-01-29 株式会社日立製作所 電流形インバ−タ装置
US5177677A (en) * 1989-03-08 1993-01-05 Hitachi, Ltd. Power conversion system
JPH03230764A (ja) * 1990-02-01 1991-10-14 Toshiba Corp Ｐｗｍ制御による電源装置
EP0489947B1 (de) * 1990-12-10 1995-03-22 Asea Brown Boveri Ag Löschkreis
US5345375A (en) * 1991-12-16 1994-09-06 Regents Of The University Of Minnesota System and method for reducing harmonic currents by current injection
US5414613A (en) * 1993-08-20 1995-05-09 Rem Technologies, Incorporated Soft switching active snubber for semiconductor circuit operated in discontinuous conduction mode

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100777006B1 (ko) 2006-06-01 2007-11-16 주식회사 범한 부하 적응형 고조파 제거 시스템
CN101109554B (zh) * 2006-07-19 2010-06-02 乐金电子(天津)电器有限公司 一拖多式空调器
WO2008035950A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Lg Electronics Inc. Apparatus for controlling driving of air conditioner

Also Published As

Publication number Publication date
CN1042482C (zh) 1999-03-10
JPH08196077A (ja) 1996-07-30
GB2296139B (en) 1997-03-12
US5654882A (en) 1997-08-05
GB9523208D0 (en) 1996-01-17
KR960019939A (ko) 1996-06-17
CN1135679A (zh) 1996-11-13
GB2296139A (en) 1996-06-19

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