KR101895486B1 - Motor driving device 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, 정류부로부터의 전원을 직류 전원으로 변환하는 스위칭부를 구비하는 컨버터와, 정류부와 스위칭부 사이에 배치되어, 입력 교류 전원을 분배하는 전압 분배부와, 전압 분배부로부터의 분배 전압을 검출하는 분배 전압 검출부와, 분배 전압 검출부에서 검출된 분배 전압이 허용 레벨 이상인 경우, 스위칭부의 동작을 정지시키도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 서지(surge) 전압 입력시 내부 회로를 안정적으로 보호할 수 있게 된다.The present invention relates to a power conversion apparatus and an air conditioner having the power conversion apparatus. A power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention includes a converter including a rectification section for rectifying an input AC power source and a switching section for converting power from the rectification section to a DC power source; And a control unit for controlling the switching unit to stop the operation of the switching unit when the distribution voltage detected by the distribution voltage detection unit is equal to or higher than the allowable level . Accordingly, it is possible to stably protect the internal circuit when a surge voltage is input.

Description

전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기{Motor driving device and air conditioner including the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power conversion apparatus and an air conditioner having the same,

본 발명은 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 서지(surge) 전압 입력시 내부 회로를 안정적으로 보호할 수 있는 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion apparatus and an air conditioner having the same, and more particularly, to a power conversion apparatus capable of stably protecting an internal circuit when a surge voltage is input and an air conditioner having the power conversion apparatus.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. The air conditioner is installed to provide a comfortable indoor environment for humans by discharging cold air to the room to adjust the room temperature and purify the room air to create a pleasant indoor environment. Generally, the air conditioner includes an indoor unit which is constituted by a heat exchanger and installed in a room, and an outdoor unit which is constituted by a compressor, a heat exchanger and the like and supplies the refrigerant to the indoor unit.

본 발명의 목적은, 서지(surge) 전압 입력시 내부 회로를 안정적으로 보호할 수 있는 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a power conversion device capable of stably protecting an internal circuit when a surge voltage is input and an air conditioner having the power conversion device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부로부터의 전원을 직류 전원으로 변환하는 스위칭부를 구비하는 컨버터와, 정류부와 스위칭부 사이에 배치되어, 입력 교류 전원을 분배하는 전압 분배부와, 전압 분배부로부터의 분배 전압을 검출하는 분배 전압 검출부와, 분배 전압 검출부에서 검출된 분배 전압이 허용 레벨 이상인 경우, 스위칭부의 동작을 정지시키도록 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power conversion apparatus including: a rectifier for rectifying an input AC power; a converter having a switching unit for converting power from the rectification unit to DC power; A distribution voltage detection section for detecting a distribution voltage from the voltage distribution section; and a control section for stopping the operation of the switching section when the distribution voltage detected by the distribution voltage detection section is equal to or higher than the allowable level And a control unit for controlling the control unit.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 냉매를 이용하여 열교환을 수행하는 열교환기와, 압축기 내의 모터를 구동하기 위한 전력변환장치를 포함하고, 전력변환장치는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부로부터의 전원을 직류 전원으로 변환하는 스위칭부를 구비하는 컨버터와, 정류부와 스위칭부 사이에 배치되어, 입력 교류 전원을 분배하는 전압 분배부와, 전압 분배부로부터의 분배 전압을 검출하는 분배 전압 검출부와, 분배 전압 검출부에서 검출된 분배 전압이 허용 레According to another aspect of the present invention, there is provided an air conditioner including a compressor for compressing refrigerant, a heat exchanger for performing heat exchange using compressed refrigerant, and a power conversion device for driving a motor in the compressor Wherein the power conversion device includes a converter having a rectification section for rectifying the input AC power source and a switching section for converting the power from the rectification section to DC power, and a rectifier section disposed between the rectification section and the switching section, A distribution voltage detection section for detecting a distribution voltage from the voltage distribution section; and a distribution voltage detection section for detecting a distribution voltage detected by the distribution voltage detection section,

본 발명의 일실시예에 따르면, 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기는, 입력 교류 전원을 정류하는 정류부와, 정류부로부터의 전원을 직류 전원으로 변환하는 스위칭부를 구비하는 컨버터와, 정류부와 스위칭부 사이에 배치되어, 입력 교류 전원을 분배하는 전압 분배부와, 전압 분배부로부터의 분배 전압을 검출하는 분배 전압 검출부와, 분배 전압 검출부에서 검출된 분배 전압이 허용 레벨 이상인 경우, 스위칭부의 동작을 정지시키도록 제어하는 제어부를 포함함으로써, 서지(surge) 전압 입력시 내부 회로를 안정적으로 보호할 수 있게 된다. According to an embodiment of the present invention, a power conversion apparatus and an air conditioner having the power conversion apparatus include a converter including a rectification unit for rectifying input AC power, a switching unit for converting power from the rectification unit to DC power, A distribution voltage detection section for detecting a distribution voltage from the voltage distribution section; and a control section for stopping the operation of the switching section when the distribution voltage detected by the distribution voltage detection section is equal to or higher than the allowable level, The internal circuit can be stably protected when the surge voltage is input.

특히, 정류부와 스위칭부 사이에 배치되는 전압 분배부에서 검출되는 분배 전압을 이용하여, 서지 전압에 대한 과전압 여부를 판단함으로써, 신속하게, 스위칭부의 스위칭 동작을 정지시킬 수 있게 되어, 특히, 스위칭부 내의 스위칭 소자가 소손되지 않도록 보호할 수 있게 된다.Particularly, the switching operation of the switching unit can be quickly stopped by determining whether the surge voltage is overvoltage by using the distribution voltage detected at the voltage distributing unit disposed between the rectifying unit and the switching unit. In particular, It is possible to protect the switching element in the power supply circuit 10 from being damaged.

한편, 스위칭부가, 인터리빙 PFC 회로부를 구비하는 경우, 전압 분배부에서 검출되는 분배 전압을 이용하여, 서지 전압에 대한 과전압 여부를 판단함으로써, 신속하게, 스위칭부의 스위칭 동작을 정지시킬 수 있게 되어, 특히, 인터리빙 PFC 회로부 내의 복수의 스위칭 소자가 소손되지 않도록 보호할 수 있게 된다. On the other hand, when the switching section is provided with the interleaving PFC circuit section, the switching operation of the switching section can be quickly stopped by judging whether or not the surge voltage is overvoltage by using the distribution voltage detected by the voltage distributing section, , It is possible to protect the plurality of switching elements in the interleaved PFC circuit unit from being burned out.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 도 1의 실외기 내의 전력변환장치의 블록도이다.
도 4는 도 3의 전력변환장치의 회로도의 일예이다.
도 5a 내지 도 5b는 도 4의 전력변환장치의 설명에 참조되는 도면이다.
도 6은 도 4의 전력변환장치와의 비교 설명에 참조되는 도면이다.
도 7은 도 3의 전력변환장치의 회로도의 다른 예이다.
도 8은 도 4의 컨버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of FIG.
3 is a block diagram of the power conversion device in the outdoor unit of Fig.
4 is an example of a circuit diagram of the power conversion apparatus of Fig.
5A and 5B are diagrams referred to the description of the power conversion apparatus of FIG.
6 is a diagram referred to in a comparative explanation with the power converter of FIG.
7 is another example of a circuit diagram of the power conversion apparatus of Fig.
FIG. 8 is an example of an internal block diagram of the converter control unit of FIG. 4. FIG.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

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 suffix "module" and " part "for components used in the following description are given merely for convenience of description, and do not give special significance or role in themselves. Accordingly, the terms "module" and "part" may be used interchangeably.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 공기조화기(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 실내기(31), 실내기(31)에 연결되는 실외기(21)를 포함할 수 있다. The air conditioner 100 according to the present invention may include an indoor unit 31 and an outdoor unit 21 connected to the indoor unit 31 as shown in FIG.

공기조화기의 실내기(31)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 도면에서는, 스탠드형 실내기(31)를 예시한다.The indoor unit 31 of the air conditioner is applicable to any of the stand-type air conditioner, the wall-mounted air conditioner, and the ceiling type air conditioner, but the stand type indoor unit 31 is exemplified in the figure.

한편, 공기조화기(100)는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다. Meanwhile, the air conditioner 100 may further include at least one of a ventilator, an air purifier, a humidifier, and a heater, and may operate in conjunction with the operation of the indoor unit and the outdoor unit.

실외기(21)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(미도시)와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기(미도시)와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(미도시)와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브(미도시)를 포함한다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함하나, 그 구성에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다. The outdoor unit 21 includes a compressor (not shown) that receives refrigerant and compresses the refrigerant, an outdoor heat exchanger (not shown) that exchanges heat between the refrigerant and outdoor air, an accumulator that extracts the gas refrigerant from the supplied refrigerant, And a four-way valve (not shown) for selecting the flow path of the refrigerant according to the heating operation. In addition, a number of sensors, valves, oil recovery devices, and the like are further included, but a description thereof will be omitted below.

실외기(21)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31)로 냉매를 공급한다. 실외기(21)는 원격제어기(미도시) 또는 실내기(31)의 요구(demand)에 의해 구동될 수 있다. 이때, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변되는 것도 가능하다. The outdoor unit (21) operates the compressor and the outdoor heat exchanger to compress or heat-exchange the refrigerant according to the setting to supply the refrigerant to the indoor unit (31). The outdoor unit 21 can be driven by a demand of a remote controller (not shown) or the indoor unit 31. At this time, as the cooling / heating capacity is changed corresponding to the indoor unit to be driven, the number of operation of the outdoor unit and the number of operation of the compressor installed in the outdoor unit can be varied.

이때, 실외기(21)는, 연결된 실내기(310)로 압축된 냉매를 공급한다. At this time, the outdoor unit 21 supplies the compressed refrigerant to the indoor unit 310 connected thereto.

실내기(31)는, 실외기(21)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(31)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.The indoor unit (31) receives the refrigerant from the outdoor unit (21) and discharges the cold air to the room. The indoor unit 31 includes an indoor heat exchanger (not shown), an indoor unit fan (not shown), an expansion valve (not shown) to which refrigerant supplied is expanded, and a plurality of sensors (not shown).

이때, 실외기(21) 및 실내기(31)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하며, 실외기 및 실내기는 원격제어기(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되어 원격제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다. At this time, the outdoor unit 21 and the indoor unit 31 are connected to each other via a communication line to transmit and receive data. The outdoor unit and the indoor unit are connected to a remote controller (not shown) by wire or wireless, can do.

리모컨(미도시)은 실내기(31)에 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. A remote controller (not shown) is connected to the indoor unit 31, and inputs a control command of the user to the indoor unit, and receives and displays the status information of the indoor unit. At this time, the remote controller can communicate by wire or wireless according to the connection form with the indoor unit.

도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.2 is a schematic view of the outdoor unit and the indoor unit of FIG.

도면을 참조하여 설명하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(31)와 실외기(21)로 구분된다. Referring to the drawings, an air conditioner 100 is roughly divided into an indoor unit 31 and an outdoor unit 21.

실외기(21)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 전동기(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 전동기(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다. The outdoor unit 21 includes a compressor 102 for compressing the refrigerant, a compressor 102b for driving the compressor, an outdoor heat exchanger 104 serving to dissipate the compressed refrigerant, An outdoor fan 105 which is disposed at one side of the heat exchanger 104 and includes an outdoor fan 105a for accelerating the heat radiation of the refrigerant and an electric motor 105b for rotating the outdoor fan 105a and an outdoor fan 105 for expanding the condensed refrigerant An accumulator 103 for temporarily storing the gasified refrigerant to remove moisture and foreign substances, and then supplying a refrigerant with a predetermined pressure to the compressor, a compressor 106 for compressing the refrigerant, a cooling / heating switching valve 110 for changing the flow path of the compressed refrigerant, And the like.

실내기(31)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(109)와, 실내측 열교환기(109)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다. The indoor unit 31 includes an indoor heat exchanger 109 disposed inside the room and performing a cooling / heating function, an indoor fan 109a disposed at one side of the indoor heat exchanger 109 for promoting heat radiation of the refrigerant, And an indoor air blower 109 composed of an electric motor 109b for rotating the fan 109a.

실내측 열교환기(109)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.At least one indoor heat exchanger 109 may be installed. At least one of an inverter compressor and a constant speed compressor may be used as the compressor 102. [

또한, 공기조화기(100)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.Further, the air conditioner 100 may be constituted by a cooling unit that cools the room, or a heat pump that cools or heats the room.

도 1의 실외기(21) 내의 압축기(102)는, 압축기 모터(250)를 구동하는 전력변환장치(도 3의 200)에 의해 구동될 수 있다. The compressor 102 in the outdoor unit 21 in Fig. 1 can be driven by a power conversion device (200 in Fig. 3) that drives the compressor motor 250. Fig.

도 3은 도 1의 실외기 내의 전력변환장치의 블록도이고, 도 4는 도 3의 전력변환장치의 회로도의 일예이다.Fig. 3 is a block diagram of the power conversion device in the outdoor unit of Fig. 1, and Fig. 4 is an example of a circuit diagram of the power conversion device of Fig.

도면을 참조하면, 전력변환장치(200)는, 압축기 모터(250)에 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(220)와, 인버터(220)를 제어하는 인버터 제어부(230)와, 인버터(220)에 직류 전원을 공급하는 컨버터(210), 컨버터(210)를 제어하는 컨버터 제어부(215), 컨버터(210)와 인버터(220) 사이의 dc단 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 한편, 전력변환장치(200)는, dc단 전압 검출부(B), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다. Referring to the drawing, the power conversion apparatus 200 includes an inverter 220 for outputting a three-phase AC current to the compressor motor 250, an inverter control unit 230 for controlling the inverter 220, A converter 210 for supplying DC power, a converter controller 215 for controlling the converter 210, and a dc capacitor C between the converter 210 and the inverter 220. Meanwhile, the power conversion apparatus 200 may further include a dc voltage detection unit B and an output current detection unit E.

전력변환장치(200)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(250)에 변환된 전력을 공급한다. 이에 따라, 전력변환장치(200)는, 모터 구동 장치라고도 할 수 있다.The power conversion apparatus 200 receives the AC power from the system, converts the power, and supplies the converted power to the motor 250. Accordingly, the power conversion apparatus 200 may be referred to as a motor drive apparatus.

컨버터(210)는, 입력 교류 전원(210)(Vs)을 직류 전원으로 변환한다. 컨버터(210)는, 정류부(410)와 스위칭부(420)를 포함하는 개념일 수 있다.The converter 210 converts the input AC power source 210 (Vs) into DC power. The converter 210 may be a concept including the rectifying part 410 and the switching part 420.

정류부(410)는, 단상 교류 전원(201)을 입력받아 정류하여 정류된 전원을 출력한다. The rectifying unit 410 receives the single-phase AC power source 201 and rectifies it to output rectified power.

이를 위해, 정류부(410)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자(Da,Db) 및 하암 다이오드 소자(D'a,D'b)가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상,하암 다이오드 소자가 서로 병렬(Da&D'a,Db&D'b)로 연결되는 것을 예시한다. 즉, 브릿지 형태로 서로 접속될 수 있다.To this end, the rectifying part 410 is formed by pairing the upper and lower laminated diode elements Da and Db and the lower arm diode elements D'a and D'b, which are connected in series to each other, and two pairs of upper and lower arm diode elements Are connected to each other in parallel (Da & D & a, Db & D'b). That is, they can be connected to each other in the form of a bridge.

스위칭부(420)는, 정류부(410)와 인버터(220) 사이에, 서로 직렬 접속되는 인덕터(L1)와 다이오드(D1), 인덕터(L1)와 다이오드(D1) 사이에 접속되는 스위칭 소자(S1)를 구비할 수 있다.The switching unit 420 includes an inductor L1 and a diode D1 connected in series to each other and a switching element S1 connected between the inductor L1 and the diode D1 between the rectifying unit 410 and the inverter 220. [ ).

예를 들어, 스위칭 소자(S1)의 턴 온에 의해, 인덕터(L1)에 에너지가 저장되다가, 스위칭 소자(S1)의 오프에 의해, 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 다이오드(D1)를 거쳐, 출력될 수 있다. 이러한 동작시, 스위칭부(420)는, 부스트 컨버터로 동작할 수 있다.For example, when energy is stored in the inductor L1 due to the turn-on of the switching element S1, and the switching element S1 is turned off, the energy stored in the inductor L1 passes through the diode D1, Can be output. In this operation, the switching unit 420 can operate as a boost converter.

다른 예로, 스위칭 소자(S1)의 턴 온에 의해, 직류 전원 변환시의 역률이 개선될 수 있다. 이러한 동작시, 스위칭부(420)는, 역률 개선 회로부, 즉 PFC(power pactor correction) 회로부로 동작할 수 있다. 특히, 스위칭 소자(S1)의 턴 온 시간 또는 턴 온 듀티 가변에 의해, 직류 전원 변환시의 역률이 개선될 수 있다. As another example, by turning on the switching element S1, the power factor at the time of DC power conversion can be improved. In this operation, the switching unit 420 may operate as a power factor correction circuit unit, that is, a PFC (power factor correction) circuit unit. Particularly, the power factor at the time of DC power conversion can be improved by the turn-on time or the turn-on duty of the switching element S1.

컨버터 제어부(215)는, 컨버터(210), 특히, 스위칭부(420) 내의 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이를 위해, 컨버터 제어부(215)는, 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있다.The converter control unit 215 can control the turn-on timing of the converter 210, particularly, the switching element S1 in the switching unit 420. [ To this end, the converter control unit 215 may output a converter switching control signal Scc for the turn-on timing of the switching element S1.

한편, 낙뢰 등에 의해, 입력 교류 전원(Vs)에 서지(surge) 전압이 발생하는 경우, 또는 공급되는 입력 교류 전원이 불안정하여, 서지 전압이 발생하는 경우, 컨버터(210), 특히, 스위칭부(420) 내의 스위칭 소자(S1)의 소손 가능성이 상당히 높게 된다.On the other hand, when a surge voltage is generated in the input AC power supply Vs due to a lightning stroke or the like, or when a supplied surge voltage is unstable and a surge voltage is generated, the converter 210, The possibility of burnout of the switching element S1 in the switching elements S1 to S4 becomes extremely high.

본 발명에서는, 입력 교류 전원(Vs)에 서지(surge) 전압이 발생하는 경우라도, 스위칭부(420) 내의 스위칭 소자(S1)가 소손되지 않도록 하는 방안을 제시한다.In the present invention, a method for preventing the switching element S1 in the switching unit 420 from being burned out even when a surge voltage is generated in the input AC power supply Vs is presented.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(200)는, 정류부(410)와 스위칭부(420) 사이에 배치되며, 입력 교류 전원(Vs)을 분배하는 전압 분배부(415)와, 전압 분배부(415)로부터의 분배 전압을 검출하는 분배 전압 검출부(G)와, 분배 전압 검출부(G)에서 검출된 분배 전압이 허용 레벨 이상인 경우, 스위칭부(420)의 동작을 정지시키도록 제어하는 컨버터 제어부(215)를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의해, 서지(surge) 전압 입력시 내부 회로를 안정적으로 보호할 수 있게 된다.Specifically, the power conversion apparatus 200 according to the embodiment of the present invention includes a voltage distribution unit 415 disposed between the rectification unit 410 and the switching unit 420, for distributing the input AC power Vs, A distribution voltage detection unit G for detecting a distribution voltage from the voltage distribution unit 415 and a control unit for controlling the switching unit 420 to stop the operation of the switching unit 420 when the distribution voltage detected by the distribution voltage detection unit G is equal to or higher than the allowable level And a converter control unit 215 for controlling the converter. Thus, it is possible to stably protect the internal circuit when a surge voltage is input.

도면에서는, 정류부(410)와 스위칭부(420) 사이인 p-n 단자 사이에, 전압 분배부(415)가 배치되는 것을 예시한다.In the figure, it is exemplified that a voltage distribution portion 415 is disposed between p-n terminals between the rectification portion 410 and the switching portion 420.

특히, 정류부(410)와 스위칭부(420) 사이에 배치되는 전압 분배부(415)에서 검출되는 분배 전압(Vdv)을 이용하여, 서지 전압에 대한 과전압 여부를 판단함으로써, 신속하게, 스위칭부(420)의 스위칭 동작을 정지시킬 수 있게 되어, 특히, 스위칭부(420) 내의 스위칭 소자가 소손되지 않도록 보호할 수 있게 된다.Particularly, by determining whether or not the surge voltage is overvoltage by using the distribution voltage Vdv detected by the voltage distributor 415 disposed between the rectification part 410 and the switching part 420, 420 can be stopped, and in particular, the switching elements in the switching unit 420 can be protected from being damaged.

전압 분배부(415)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 정류부(410)와 스위칭부(420) 사이에, 직렬 접속되는 제1 저항 소자(R1) 및 제2 저항 소자(R2)를 포함할 수 있다.4, the voltage distributor 415 includes a first resistor element R1 and a second resistor element R2 which are connected in series between the rectifier part 410 and the switching part 420 .

그리고, 분배 전압 검출부(G)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 저항 소자(R1) 및 제2 저항 소자(R2) 사이의 노드(Q)의 전압을 검출할 수 있다.The distribution voltage detecting section G can detect the voltage of the node Q between the first resistive element R1 and the second resistive element R2 as shown in Fig.

검출되는 노드(Q)의 전압은, 분배 전압(Vdv)으로서, 컨버터 제어부(215)로 입력될 수 있다.The voltage of the detected node Q may be input to the converter control unit 215 as the divided voltage Vdv.

전압 분배부(415)는, 그 외, OP AMP 등의 비교기를 더 구비할 수 있으며, 이에 의해, 분배 전압(Vdv)을, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로 변환할 수 있다.The voltage divider 415 may further include a comparator such as OP AMP to thereby convert the divided voltage Vdv into a discrete signal in the form of a pulse.

그리고, 분배 전압(Vdv)으로서, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)는, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(215)에 인가될 수 있다. Then, as the distribution voltage Vdv, a discrete signal in the form of a pulse can be applied to the converter control section 215 for generation of the converter switching control signal Scc.

한편, 분배 전압 검출부(G)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 검출되는 분배 전압(Vdv)을 일방향 도통시키는 다이오드 소자(Dv)를 구비할 수 있다. 이러한, 다이오드 소자(Dv)에 의해, 서지 전압에 대응하는 분배 전압(Vdv)에도 불구하고, 컨버터 제어부(215)를 안정적으로 보호할 수 있게 된다.On the other hand, the distribution voltage detector G may include a diode element Dv for conducting the detected distribution voltage Vdv in one direction, as shown in Fig. With this diode element Dv, the converter control unit 215 can be stably protected in spite of the distribution voltage Vdv corresponding to the surge voltage.

한편, 컨버터 제어부(215)는, 분배 전압 검출부(G)에서 검출된 분배 전압(Vdv)이 허용 레벨 이상인지 여부를 판단하는 과전압 판단부(도 8의 720)와, 과전압 판단부(720)로부터의 신호 기초하여, 스위칭부(420)로 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 선택적으로 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(도 8의 730)를 포함할 수 있다.On the other hand, the converter control unit 215 includes an overvoltage determination unit 720 (FIG. 8) for determining whether the distribution voltage Vdv detected by the distribution voltage detection unit G is equal to or higher than the allowable level, and an overvoltage determination unit 720 And a switching control signal output unit 730 (FIG. 8) for selectively outputting the converter switching control signal Scc to the switching unit 420 based on the signal of the switching control signal Scc.

예를 들어, 검출된 분배 전압(Vdv)이, 발생된 서지 전압에 대응하는 경우, 과전압 판단부(도 8의 720)는, 입력되는 분배 전압(Vdv)의 레벨이 허용 레벨 이상으로 판단하여, 과전압 발생 신호를, 스위칭 제어 신호 출력부(도 8의 730)로 출력할 수 있다. For example, when the detected distribution voltage Vdv corresponds to the generated surge voltage, the overvoltage determination unit 720 of FIG. 8 determines that the level of the input distribution voltage Vdv is equal to or higher than the allowable level, It is possible to output the overvoltage generation signal to the switching control signal output section (730 in Fig. 8).

이에 따라, 스위칭 제어 신호 출력부(도 8의 730)는, 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하지 않거나, 턴 오프를 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 결국, 스위칭 소자(S1)가 도통되지 않으므로, 과전압 발생에도 불구하고, 신속하게, 스위칭 소자(S1)의 소손을 방지할 수 있게 된다.Accordingly, the switching control signal output unit (730 of FIG. 8) does not output the converter switching control signal or can output the converter switching control signal for turning off. As a result, since the switching element S1 is not turned on, it is possible to quickly prevent the burnout of the switching element S1 despite the occurrence of the overvoltage.

한편, 분배 전압(Vdv)이, 발생된 서지 전압이 아닌 경우, 과전압 판단부(도 8의 720)는, 입력되는 분배 전압(Vdv)의 레벨이 허용 레벨 미만으로 판단하여, 과전압 미발생 신호를, 스위칭 제어 신호 출력부(도 8의 730)로 출력할 수 있다. On the other hand, when the distribution voltage Vdv is not the generated surge voltage, the overvoltage determination unit 720 of FIG. 8 determines that the level of the input distribution voltage Vdv is less than the allowable level, , And outputs it to the switching control signal output unit (730 in Fig. 8).

이에 따라, 스위칭 제어 신호 출력부(도 8의 730)는, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있으며, 스위칭부(420) 내의 스위칭 소자(S1)는, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)에 기초하여, 스위칭을 수행할 수 있게 된다. Accordingly, the switching control signal output unit 730 of FIG. 8 can output the converter switching control signal Scc, and the switching element S1 in the switching unit 420 can output the converter switching control signal Scc , It is possible to perform switching.

특히, 정류부(410)와 스위칭부(420) 사이에 배치되는 전압 분배부(415)에서 검출되는 분배 전압(Vdv)을 이용하여, 서지 전압에 대한 과전압 여부를 판단함으로써, 신속하게, 스위칭부(420)의 스위칭 동작을 정지시킬 수 있게 되어, 특히, 스위칭부(420) 내의 스위칭 소자가 소손되지 않도록 보호할 수 있게 된다.Particularly, by determining whether or not the surge voltage is overvoltage by using the distribution voltage Vdv detected by the voltage distributor 415 disposed between the rectification part 410 and the switching part 420, 420 can be stopped, and in particular, the switching elements in the switching unit 420 can be protected from being damaged.

다음, 컨버터(210)의 출력단인 a-b 단자 사이인, dc단 또는 dc 링크단에, dc 커패시터(C)가 배치될 수 있다.Next, the dc capacitor C may be disposed at the dc terminal or the dc link terminal, which is between the a-b terminals which are the output terminals of the converter 210. [

dc 전압 검출부(B)는 dc 단 커패시터(C)의 전압(Vdc)을 검출한다. 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 dc 단 커패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(230)에 인가될 수 있으며, dc 단 커패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성될 수 있다. The dc voltage detecting section B detects the voltage Vdc of the dc short-circuit capacitor C. For power detection, a resistance element, OP AMP, or the like can be used. The detected voltage Vdc of the dc short-circuit capacitor C may be applied to the inverter control unit 230 as a discrete signal in the form of a pulse and may be supplied to the DC voltage Vdc of the dc- The inverter switching control signal Sic can be generated.

한편, 도면과 달리, 검출되는 dc 전압은, 컨버터 제어부(215)에 인가되어, 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)가 생성에 사용될 수도 있다. On the other hand, unlike the drawing, the detected dc voltage is applied to the converter control unit 215 so that the converter switching control signal Scc may be used to generate it.

인버터(220)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(250)에 출력할 수 있다. The inverter 220 includes a plurality of inverter switching elements and converts the smoothed direct current power supply Vdc into a three-phase alternating current power having a predetermined frequency by the on / off operation of the switching element, .

구체적으로, 인버터(220)는, 복수의 스위칭 소자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 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 연결될 수 있다. 그리고, 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결될 수 있다. More specifically, the inverter 220 may include a plurality of switching elements. For example, the upper arm switching elements Sa, Sb, Sc and the lower arm switching elements S'a, S'b, S'c are connected in series to each other and a total of three pairs of upper and lower arm switching elements Can be connected to each other in parallel (Sa & S'a, Sb & S'b, Sc & S'c). Diodes may be connected in anti-parallel to each switching element Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, S'c.

인버터 제어부(230)는, 인버터(220)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(220)에 출력할 수 있다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(250)에 흐르는 출력 전류(io) 및 dc단 커패시터 양단인 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여, 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, dc 단 전압(Vdc)은 dc 단 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.The inverter control unit 230 can output the inverter switching control signal Sic to the inverter 220 in order to control the switching operation of the inverter 220. [ The inverter switching control signal (Sic) is based on a switching control signal of a pulse width modulation (PWM), the motor output current flowing through the (250) (i o) and a dc terminal capacitor ends the dc terminal voltage (Vdc), generated And output. The output current i o at this time can be detected from the output current detection section E and the dc short voltage Vdc can be detected from the dc short voltage detection section B. [

출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 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.An output current detector (E) may detect an output current (i o) flowing between the inverter 420 and the motor 250. That is, the current flowing in the motor 250 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(220)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 inverter 220 and the motor 250. For current detection, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like may be used.

인버터 제어부(230)는, 축변환부(미도시), 속도 연산부(미도시), 전류 지령 생성부(미도시), 전압 지령 생성부(미도시), 축변환부(미도시), 및 스위칭 제어신호 출력부(미도시)를 포함할 수 있다.The inverter control unit 230 includes an inverter control unit (not shown), a speed calculation unit (not shown), a current command generation unit (not shown), a voltage command generation unit (not shown), an axis conversion unit And a control signal output unit (not shown).

축변환부(미도시)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.(Not shown) receives the three-phase output currents (ia, ib, ic) detected by the output current detecting unit E and converts the three-phase output currents ia, ib and ic into two phase currents iα and iβ in the stationary coordinate system.

한편, 축변환부(미도시)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. On the other hand, the axial conversion unit (not shown) can convert the two-phase current i ?, i? Of the still coordinate system into the two-phase current id, iq of the rotational coordinate system.

속도 연산부(미도시)는, 위치 감지부(미도시)로부터 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여, 속도(

Figure 112016066422708-pat00001
)를 연산할 수 있다. 즉, 위치 신호에 기반하여, 시간에 대해, 나누면, 속도를 연산할 수 있게 된다.Based on the position signal H of the rotor input from the position sensing unit (not shown), the speed calculating unit (not shown)
Figure 112016066422708-pat00001
) Can be calculated. That is, based on the position signal, it is possible to calculate the speed by dividing it with respect to time.

한편, 위치 감지부(미도시)는, 모터(250)의 회전자 위치를 감지할 수 있다. 이를 위해, 위치 감지부(미도시)는 홀 센서를 포함할 수 있다. Meanwhile, the position sensing unit (not shown) may sense the rotor position of the motor 250. To this end, the position sensing unit (not shown) may include a Hall sensor.

한편, 속도 연산부(미도시)는, 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여 연산된 위치(

Figure 112016066422708-pat00002
)와 연산된 속도(
Figure 112016066422708-pat00003
)를 출력할 수 있다.On the other hand, the speed calculating section (not shown) calculates the position (H) calculated based on the position signal H of the input rotor
Figure 112016066422708-pat00002
) And the calculated speed (
Figure 112016066422708-pat00003
Can be output.

한편, 전류 지령 생성부(미도시)는, 연산 속도(

Figure 112016066422708-pat00004
)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(미도시)는, 연산 속도(
Figure 112016066422708-pat00005
)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 command generator (not shown)
Figure 112016066422708-pat00004
) Based on the speed command value ω * r and the target speed ω and generates the current command value i * q based on the speed command value ω * r . For example, the current command generator (not shown)
Figure 112016066422708-pat00005
The PI controller 535 performs the PI control based on the speed command value? * R that is the difference between the target speed? And the target speed?, And generates the current command value i * q . In the figure, the q-axis current command value (i * q ) is exemplified by the current command value, but it is also possible to generate the d-axis current command value (i * d ) unlike the figure. On the other hand, the value of the d-axis current command value i * d may be set to zero.

한편, 전류 지령 생성부(미도시)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 command generator (not shown) may further include a limiter (not shown) for limiting the current command value i * q so that the current command value i * q does not exceed the allowable range.

다음, 전압 지령 생성부(미도시)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(미도시) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(미도시)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(미도시)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 command generator (not shown) generates a voltage command generator (not shown) based on the d-axis and q-axis currents (i d , i q ) The d-axis and q-axis voltage instruction values (v * d , v * q ) are generated based on the instruction values (i * d and i * q ). For example, the voltage command generator (not shown) performs PI control in the PI controller 544 based on the difference between the q-axis current i q and the q-axis current command value i * q , the q-axis voltage command value (v * q ) can be generated. The PI controller 548 performs PI control based on the difference between the d-axis current i d and the d-axis current command value i * d , It is possible to generate the voltage command value v * d . On the other hand, the value of the d-axis voltage command value v * d may be set to zero corresponding to the case where the value of the d-axis current command value i * d is set to zero.

한편, 전압 지령 생성부(미도시)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 command generating unit (not shown), d-axis, q-axis voltage command value (v * d, v * q) might further include a limiter (not shown) to limit the level does not exceed the permissible range have.

한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(미도시)에 입력된다.On the other hand, the generated d-axis and q-axis voltage command values (v * d , v * q ) are input to an axial conversion unit (not shown).

축변환부(미도시)는, 속도 연산부(미도시)에서 연산된 위치(

Figure 112016066422708-pat00006
)와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The axis converting unit (not shown) is connected to a position calculating unit (not shown)
Figure 112016066422708-pat00006
) And the d-axis and q-axis voltage command values (v * d , v * q ).

먼저, 축변환부(미도시)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(미도시)에서 연산된 위치(

Figure 112016066422708-pat00007
)가 사용될 수 있다.First, the axis converting unit (not shown) performs conversion from the two-phase rotating coordinate system to the two-phase stationary coordinate system. At this time, the position calculated in the speed calculation unit (not shown)
Figure 112016066422708-pat00007
) Can be used.

그리고, 축변환부(미도시)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.Then, the axial conversion unit (not shown) performs conversion from the two-phase stationary coordinate system to the three-phase stationary coordinate system. Through this conversion, the axial conversion unit 1050 outputs the three-phase output voltage instruction values v * a, v * b, v * c.

스위칭 제어 신호 출력부(미도시)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 signal output unit (not shown) outputs the inverter switching control signal Sic according to the pulse width modulation (PWM) method based on the three-phase output voltage set values v * a, v * b and v * And outputs it.

출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(220) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(220) 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 in a gate driver (not shown) and input to the gate of each switching element in the inverter 220. [ As a result, the switching elements Sa, S'a, Sb, S'b, Sc, and S'c in the inverter 220 perform the switching operation.

도 5a 내지 도 5b는 도 4의 전력변환장치의 설명에 참조되는 도면이다.5A and 5B are diagrams referred to the description of the power conversion apparatus of FIG.

먼저, 도 5a는, 입력 교류 전원(Vs1)에 서지 전압이 발생하지 않는 경우를 예시한다.First, FIG. 5A illustrates a case where no surge voltage is generated in the input AC power supply Vs1.

다음, 도 5b는 입력 교류 전원(Vs2)에 서지 전압이 발생하지 않는 경우를 예시한다.Next, FIG. 5B illustrates a case where no surge voltage is generated in the input AC power supply Vs2.

특히, 도 5b의 Tx 시점에, 순간적인 서지 전압이 발생하는 것을 예시한다.In particular, instantaneous surge voltage is generated at the time point Tx in FIG. 5B.

이러한 경우, 분배 전압 검출부(G)는, 제1 저항 소자(R1) 및 제2 저항 소자(R2) 사이의 노드(Q)의 전압인 분배 전압을 검출하고, 검출되는 분배 전압은, 컨버터 제어부(215)로 입력된다.In this case, the distributed voltage detecting section G detects the distributed voltage which is the voltage of the node Q between the first resistive element R1 and the second resistive element R2, and the detected distributed voltage is detected by the converter control section 215).

컨버터 제어부(215)는, 분배 전압 검출부(G)에서 검출된 분배 전압(Vdv)이 허용 레벨 이상인 경우, 스위칭부(420)의 동작을 정지시키도록 제어할 수 있다.The converter control unit 215 can control to stop the operation of the switching unit 420 when the distribution voltage Vdv detected by the distribution voltage detection unit G is equal to or higher than the allowable level.

이에 따라, Tx 시점 이후, 직류 전원 변환이 중단되게 된다. 따라서, 스위칭부(420)의 소손을 신속하게 방지할 수 있게 된다.As a result, after the Tx time point, the DC power conversion is stopped. Therefore, it is possible to quickly prevent the switching unit 420 from being burned down.

한편, 분배 전압 검출부(G)의 검출 전압이 보다 낮아지도록 하기 위해, 전압 분배부(415) 내의 제1 저항 소자(R1) 및 제2 저항 소자(R2) 중 제1 저항 소자(R1)의 저항값이 더 큰 것이 바람직하다.On the other hand, in order to make the detection voltage of the distribution voltage detector G lower, the resistance of the first resistor element R1 among the first resistor element R1 and the second resistor element R2 in the voltage distributor 415, It is preferable that the value is larger.

제1 저항 소자(R1) 및 제2 저항 소자(R2)의 저항값은 설계 사양에 따라, 다양한 변형이 가능하다.The resistance values of the first resistive element R1 and the second resistive element R2 can be variously modified according to design specifications.

예를 들어, 제1 저항 소자(R1) 및 제2 저항 소자(R2)의 저항값을 조정하여, 허용 레벨이, 0.5V가 되도록 할 수 있다.For example, the resistance value of the first resistance element Rl and the resistance value of the second resistance element R2 may be adjusted so that the allowable level becomes 0.5V.

이에 의하면, 컨버터 제어부(215)는, 분배 전압 검출부(G)에서 검출된 분배 전압(Vdv)이 0.5V 이상인 경우, 스위칭부(420)의 동작을 정지시키도록 제어할 수 있다.According to this, the converter control unit 215 can control to stop the operation of the switching unit 420 when the distribution voltage Vdv detected by the distribution voltage detection unit G is 0.5 V or more.

도 6은 도 4의 전력변환장치와의 비교 설명에 참조되는 도면이다.6 is a diagram referred to in a comparative explanation with the power converter of FIG.

도면을 참조하면, 도 6의 전력변환장치(600)는, 서지 전압 감지를 위해, 정류부(410)와 스위칭부(620) 사이가 아닌, 스위칭부(620) 내에 전압 검출부(Ga)를 구비하는 것으로, 도 4의 전력변환장치(200)와 차이가 있다.6, the power converter 600 includes a voltage detector Ga in the switching unit 620, not between the rectifier unit 410 and the switching unit 620, for detecting the surge voltage. And is different from the power converter 200 of FIG.

구체적으로, 전압 검출부(Ga)는, 스위칭 소자(S1)과 저항 소자(Ra) 사이의 노드인 Qa 노드의 전압을 검출하며, 검출되는 전압이, 컨버터 제어부(615)로 입력된다.Specifically, the voltage detecting section Ga detects the voltage of the node Qa, which is a node between the switching element S1 and the resistance element Ra, and the detected voltage is input to the converter control section 615. [

이에 의하면, 서지 전압 발생시, 이미 스위칭 소자(S1)은 턴 온된 상태이므로, 도통에 의한 소손 가능성이 상당히 높아지게 된다. 따라서, 안정적으로 회로 소자들을 보호할 수 없게 된다.According to this, when the surge voltage is generated, since the switching element S1 has already been turned on, the possibility of burning due to conduction is considerably increased. Therefore, the circuit elements can not be stably protected.

한편, 도 6과 달리, 정류부(410)의 입력단 또는 정류부(410)의 출력단에, 퓨즈를 배치하는 경우, 서지 전압 발생에 의해, 퓨즈가 끊어지므로, 회로 소자들을 안정적으로 보호할 수 있는 장점이 있으나, 퓨즈를 교체하여야, 회로가 동작하는 번거로움이 발생한다.6, when the fuse is arranged at the input terminal of the rectifying part 410 or the output terminal of the rectifying part 410, the fuse is cut off by the generation of the surge voltage. Thus, the advantage of stably protecting the circuit elements However, if the fuse is replaced, the troublesome operation of the circuit occurs.

이러한 점에 비해, 본 발명의 방식에 따르면, 서지 전압 발생시, 신속하게 스위칭 소자(S1)를 오프시킴으로써, 회로 소자를 안정적으로 보호할 수 있으며, 그 이후 서지 전압이 발생하지 않고 정상적인 입력 교류 전원이 입력되는 경우, 대응하여, 스위칭 소자(S1)를 스위칭시킬 수 있게 된다.According to the method of the present invention, when the surge voltage is generated, the switching element S1 is quickly turned off, so that the circuit element can be stably protected. Thereafter, the surge voltage is not generated and the normal input AC power When input, correspondingly, it becomes possible to switch the switching element S1.

도 7은 도 3의 전력변환장치의 회로도의 다른 예이다.7 is another example of a circuit diagram of the power conversion apparatus of Fig.

도 7의 전력변환장치(200b)는, 도 4의 전력변환장치(200)과 유사하나, 스위칭부(420)가 인터리빙 PFC(power factor correction) 회로부(420a,420b)를 구비하는 것에 그 차이가 있다.The power conversion apparatus 200b of FIG. 7 is similar to the power conversion apparatus 200 of FIG. 4 except that the switching unit 420 includes interleaving power factor correction (PFC) circuit units 420a and 420b have.

즉, p-n 단자에, 서로 병렬 접속되는, 인터리빙 PFC(power factor correction) 회로부(420a,420b)가 배치될 수 있다.That is, interleaving power factor correction (PFC) circuit portions 420a and 420b, which are connected in parallel with each other, may be disposed at the p-n terminal.

제1 PFC 회로부(420a)는, 도면과 같이, 정류부(410)와 인버터(220) 사이인, p-n 단자 사이에, 서로 직렬 접속되는 인덕터(L1)와 다이오드(D1), 인덕터(L1)와 다이오드(D1) 사이에 접속되는 스위칭 소자(S1)를 구비할 수 있다.The first PFC circuit part 420a includes an inductor L1 and a diode D1 connected in series between the pn terminals between the rectifying part 410 and the inverter 220 and an inductor L1 and a diode And a switching element S1 connected between the first node D1 and the second node D1.

제2 PFC 회로부(420b)는, 도면과 같이, 정류부(410)와 인버터(220) 사이인 p-n 단자 사이에, 서로 직렬 접속되는 인덕터(L2)와 다이오드(D2), 인덕터(L2)와 다이오드(D2) 사이에 접속되는 스위칭 소자(S2)를 구비할 수 있다.The second PFC circuit portion 420b includes an inductor L2 and a diode D2 connected in series with each other and a diode D2 between the inductor L2 and the diode 220 between the rectifying portion 410 and the inverter 220, And a switching element S2 connected between the switching elements S2 and D2.

도 7의 컨버터 제어부(215)는, 분배 전압 검출부(G)로부터 검출되는 분배 전압에 기초하여, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc1,Scc2)를 각각 제1 PFC 회로부(420a)와, 제2 PFC 회로부(420b)에 출력할 수 있다.The converter control unit 215 of Fig. 7 converts the converter switching control signals Scc1 and Scc2 into the first PFC circuit unit 420a and the second PFC circuit unit (not shown) based on the distribution voltage detected from the distribution voltage detection unit G, 420b.

특히, 컨버터 제어부(215)는, 분배 전압 검출부(G)에서 검출된 분배 전압이 허용 레벨 이상인 경우, 제1 PFC 회로부(420a)와, 제2 PFC 회로부(420b)의 동작을 정지시키도록 제어할 수 있다.In particular, the converter controller 215 controls the first PFC circuit unit 420a and the second PFC circuit unit 420b to stop the operation when the distribution voltage detected by the distribution voltage detector G is equal to or higher than the allowable level .

이와 같이, 한편, 스위칭부(420)가, 인터리빙 PFC 회로부를 구비하는 경우, 전압 분배부(415)에서 검출되는 분배 전압(Vdv)을 이용하여, 서지 전압에 대한 과전압 여부를 판단함으로써, 신속하게, 스위칭부(420)의 스위칭 동작을 정지시킬 수 있게 되어, 특히, 인터리빙 PFC 회로부 내의 복수의 스위칭 소자(S1,S2)가 소손되지 않도록 보호할 수 있게 된다. In this way, when the switching unit 420 includes the interleaving PFC circuit unit, it is determined whether or not an overvoltage is applied to the surge voltage by using the distribution voltage Vdv detected by the voltage distribution unit 415, , The switching operation of the switching unit 420 can be stopped, and in particular, the plurality of switching elements S1 and S2 in the interleaved PFC circuit unit can be protected from being damaged.

도 8은 도 4의 컨버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.FIG. 8 is an example of an internal block diagram of the converter control unit of FIG. 4. FIG.

도면을 참조하면, 컨버터 제어부(215)는, 분배 전압 검출부(G)에서 검출된 분배 전압(Vdv)이 허용 레벨 이상인지 여부를 판단하는 과전압 판단부(720)와, 과전압 판단부(720)로부터의 신호 기초하여, 스위칭부(420)로 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 선택적으로 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(730)를 구비할 수 있다.The converter control unit 215 includes an overvoltage determination unit 720 for determining whether the distribution voltage Vdv detected by the distribution voltage detection unit G is equal to or higher than the allowable level, And a switching control signal output unit 730 for selectively outputting the converter switching control signal Scc to the switching unit 420 based on a signal of the switching control signal Scc.

예를 들어, 검출된 분배 전압(Vdv)이, 발생된 서지 전압에 대응하는 경우, 과전압 판단부(720)는, 입력되는 분배 전압(Vdv)의 레벨이 허용 레벨 이상으로 판단하여, 과전압 발생 신호를, 스위칭 제어 신호 출력부(730)로 출력할 수 있다. For example, when the detected distribution voltage Vdv corresponds to the generated surge voltage, the overvoltage determination unit 720 determines that the level of the input distribution voltage Vdv is equal to or higher than the allowable level, To the switching control signal output unit 730. [

이에 따라, 스위칭 제어 신호 출력부(730)는, 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하지 않거나, 턴 오프를 위한 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 결국, 스위칭 소자(S1)가 도통되지 않으므로, 과전압 발생에도 불구하고, 신속하게, 스위칭 소자(S1)의 소손을 방지할 수 있게 된다.Accordingly, the switching control signal output section 730 does not output the converter switching control signal, or can output the converter switching control signal for turning off. As a result, since the switching element S1 is not turned on, it is possible to quickly prevent the burnout of the switching element S1 despite the occurrence of the overvoltage.

한편, 분배 전압(Vdv)이, 발생된 서지 전압이 아닌 경우, 과전압 판단부(720)는, 입력되는 분배 전압(Vdv)의 레벨이 허용 레벨 미만으로 판단하여, 과전압 미발생 신호를, 스위칭 제어 신호 출력부(730)로 출력할 수 있다. On the other hand, when the distribution voltage Vdv is not the generated surge voltage, the overvoltage determination unit 720 determines that the level of the input distribution voltage Vdv is less than the allowable level, And output it to the signal output unit 730.

이에 따라, 스위칭 제어 신호 출력부(730)는, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)를 출력할 수 있으며, 스위칭부(420) 내의 스위칭 소자(S1)는, 컨버터 스위칭 제어 신호(Scc)에 기초하여, 스위칭을 수행할 수 있게 된다. Accordingly, the switching control signal output unit 730 can output the converter switching control signal Scc, and the switching element S1 in the switching unit 420 can output the converter switching control signal Scc based on the converter switching control signal Scc, So that switching can be performed.

본 발명에 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 conversion apparatus and the air conditioner having the power conversion apparatus according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, Or some of them may be selectively combined.

한편, 본 발명의 전력변환장치 또는 공기조화기의 동작방법은, 전력변환장치 또는 공기조화기에 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. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the operation method of the power conversion apparatus or the air conditioner of the present invention can be implemented as a code that can be read by a processor on a processor-readable recording medium provided in a power conversion apparatus or an air conditioner. The processor-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by the processor is stored. Examples of the recording medium that can be read by the processor include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave such as transmission over the Internet . In addition, the processor-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that code readable by the processor in a distributed fashion can be stored and executed.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (9)

입력 교류 전원을 정류하는 정류부;
상기 정류부로부터의 전원을 직류 전원으로 변환하는 스위칭부;
상기 스위칭부로부터의 직류 전원을 저장하는 dc단 커패시터;
복수의 스위칭 소자를 구비하며, 상기 dc단 커패시터로부터의 직류 전원을 변환하여 변환된 교류 전원을 모터로 출력하는 인버터;
상기 정류부와 상기 스위칭부 사이에 배치되어, 상기 입력 교류 전원을 분배하는 전압 분배부;
상기 전압 분배부로부터의 분배 전압을 검출하는 분배 전압 검출부;
상기 분배 전압 검출부에서 검출된 상기 분배 전압이 허용 레벨 이상인 경우, 상기 스위칭부의 동작을 정지시키도록 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 스위칭부는,
상기 정류부와 상기 인버터 사이에, 서로 직렬 접속되는 제1 인덕터와 제1 다이오드, 상기 제1 인덕터와 상기 제1 다이오드 사이에 접속되는 제1 스위칭 소자를 구비하는 제1 PFC 회로부; 및
상기 정류부와 상기 인버터 사이에, 서로 직렬 접속되는 제2 인덕터와 제2 다이오드, 상기 제2 인덕터와 상기 제1 다이오드 사이에 접속되는 제2 스위칭 소자를 구비하는 제2 PFC 회로부;를 구비하고,
상기 제1 PFC 회로부와, 상기 제2 PFC 회로부는 병렬 접속되어, 인터리빙 구동되며,
상기 제어부는,
상기 분배 전압 검출부에서 검출된 상기 분배 전압에 기초하여, 상기 제1 PFC 회로부와, 상기 제2 PFC 회로부에 각각 컨버터 스위칭 제어 신호를 출력하며,
상기 전압 분배부는,
상기 정류부와 상기 스위칭부 사이에, 직렬 접속되는 제1 저항 소자 및 제2 저항 소자;
상기 제1 저항 소자 및 상기 제2 저항 소자 사이의 노드에 접속되어, 상기 제1 저항 소자 및 상기 제2 저항 소자 사이의 노드의 전압을 일방향 도통시키는 다이오드 소자;를 포함하며 ,
상기 분배 전압 검출부는, 상기 제1 저항 소자 및 상기 제2 저항 소자 사이의 노드의 전압을 검출하고,
상기 제1 저항 소자 및 제2 저항 소자 중 상기 제1 저항 소자의 저항값이 더 큰 것을 특징으로 하는 전력변환장치.A rectifying unit for rectifying the input AC power;
A switching unit for converting power from the rectifying unit into direct current power;
A dc capacitor that stores a DC power from the switching unit;
An inverter having a plurality of switching elements, for converting a DC power from the dc-stage capacitor and outputting the converted AC power to the motor;
A voltage distributing unit disposed between the rectifying unit and the switching unit for distributing the input AC power;
A distribution voltage detection unit for detecting a distribution voltage from the voltage distribution unit;
And a control unit for controlling the switching unit to stop the operation when the distribution voltage detected by the distribution voltage detection unit is equal to or higher than the allowable level,
The switching unit includes:
A first PFC circuit part including a first inductor and a first diode connected in series between the rectifying part and the inverter, and a first switching device connected between the first inductor and the first diode; And
And a second PFC circuit part including a second inductor and a second diode connected in series to each other between the rectifying part and the inverter and a second switching device connected between the second inductor and the first diode,
The first PFC circuit part and the second PFC circuit part are connected in parallel and interleaved,
Wherein,
And outputs a converter switching control signal to the first PFC circuit unit and the second PFC circuit unit, respectively, based on the distribution voltage detected by the distribution voltage detection unit,
Wherein the voltage distributor comprises:
A first resistor element and a second resistor element connected in series between the rectifying part and the switching part;
And a diode element connected to a node between the first resistive element and the second resistive element and for conducting a voltage of a node between the first resistive element and the second resistive element in one direction,
Wherein the distribution voltage detecting unit detects a voltage of a node between the first resistive element and the second resistive element,
Wherein a resistance value of the first resistive element among the first resistive element and the second resistive element is larger. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 분배 전압 검출부에서 검출된 상기 분배 전압이 허용 레벨 이상인지 여부를 판단하는 과전압 판단부;
상기 과전압 판단부로부터의 신호 기초하여, 상기 스위칭부로 컨버터 스위칭 제어 신호를 선택적으로 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method according to claim 1,
Wherein,
An overvoltage determination unit for determining whether the distribution voltage detected by the distribution voltage detection unit is equal to or higher than an allowable level;
And a switching control signal output unit for selectively outputting a converter switching control signal to the switching unit based on a signal from the overvoltage determination unit. 제1항에 있어서,
상기 인버터와 상기 모터 사이에 흐르는 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
상기 출력 전류 검출부로부터의 출력전류에 기초하여 상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method according to claim 1,
An output current detector for detecting a current flowing between the inverter and the motor;
And an inverter control unit for controlling the inverter based on an output current from the output current detection unit. 상기 제1항, 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항의 전력변환장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.The air conditioner according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
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