KR102002118B1 - Apparatus for converting power and air conditioner having the same - Google Patents

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Abstract

전력변환장치 및 이를 포함한 공기조화기가 개시된다. 본 발명의 실시 예들은 역률 개선 컨버터 제어를 통하여 리액터의 인덕턴스를 줄임과 동시에 부하 대응 용량을 확장시키고, 하모닉 규제를 만족하게 하며 역류를 개선할 수 있다. 본 발명의 실시 예들은 입력전원의 전원주파수의 2배수 만큼 제로 크로싱 지점을 기준으로 일 회 또는 복수 회 동안 컨버터의 스위치를 스위칭하거나, 또는 이와 함께 입력전압의 피크값 이후에 일 회 또는 복수 회 동안 더 스위칭함으로써 역률을 개선하고 하모닉 규제를 만족하게 할 수 있다.A power conversion device and an air conditioner including the same are disclosed. Embodiments of the present invention can reduce the inductance of the reactor, expand the load capacity, satisfy the harmonic regulation, and improve the reverse flow through the power factor improving converter control. Embodiments of the present invention provide a method of switching a switch of a converter one or a plurality of times based on a zero crossing point by twice the power frequency of the input power source, or alternatively, one or more times after the peak value of the input voltage Further switching can improve the power factor and satisfy the harmonic regulation.

Description

전력변환장치 및 이를 포함한 공기조화기{APPARATUS FOR CONVERTING POWER AND AIR CONDITIONER HAVING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power conversion apparatus,

본 발명은 전력변환장치 및 이를 포함하는 공기조화기에 관한 것으로, 특히 공기조화기의 압축기 구동을 위한 전력변환장치 및 이를 포함하는 공기조화기에 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 for driving a compressor of an air conditioner and an air conditioner including the same.

최근 공기 조화기는 압축기의 구동 모터로서 주로 3상 모터를 사용한다. 상기 3상 모터의 전력변환장치는 상용 전원인 교류를 직류로 변환한 후, 상기 변환된 직류를 인버터를 이용하여 상기 3상 모터에 인가함으로써 상기 3상 모터를 구동시킨다.Background Art [0002] In recent years, an air conditioner mainly uses a three-phase motor as a driving motor for a compressor. The power conversion apparatus of the three-phase motor converts an alternating current, which is a commercial power source, into a direct current, and then drives the three-phase motor by applying the converted direct current to the three-phase motor using an inverter.

상기 전력변환장치는 입력전원으로부터 제공된 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 변환된 직류전압을 펄스-폭 변조된(PWM:Pulse Width Modulation) 전압으로 다시 변환하여 부하에 공급한다. 도 1은, 이와 같은 일반적인 전력변환장치의 회로 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 전력변환장치는 입력전원의 교류전압을 정류하는 정류부 및 스위칭 소자의 동작을 통해 입력전류의 환류경로를 형성하는 역률개선부를 포함한다. 이때 정류부의 출력단 일측과 역률개선부의 DC 터미널은 서로 연결되어 있다. 입력전원으로부터 충전된 에너지는 커패시터로 구성된 직류링크부에 방전되며, 직류링크부는 정류부가 정류한 직류전압을 평활하여 연결된 인버터에 공급한다. 인버터는 상기 직류전압을 다시 교류전압으로 변환하여서 연결된 3상 모터(미도시)에 제공함으로써 공기조화기의 압축기를 구동한다. 이와 같은 전력변환장치는 부하의 크기에 따라 입력전원의 전류량을 제어하기 위해 입력전원의 환류 경로를 생성한다. 구체적으로, 역률개선부에 구비된 스위가 온(on) 상태가 되면, 입력전원의 전류가 커패시터에 충전/방전되지 않고 환류 경로가 형성된다.The power conversion apparatus converts an AC voltage supplied from an input power source into a DC voltage, converts the DC voltage into a PWM (Pulse Width Modulation) voltage, and supplies the DC voltage to the load. Fig. 1 shows a circuit configuration of such a general power conversion apparatus. As shown in the figure, the power conversion apparatus includes a rectifier for rectifying the AC voltage of the input power source and a power factor improving unit for forming a return path of the input current through the operation of the switching element. At this time, the output terminal of the rectifying part and the DC terminal of the power factor improving part are connected to each other. The energy charged from the input power source is discharged to the DC link part composed of the capacitor, and the DC link part smoothens the DC voltage rectified by the rectifying part and supplies it to the connected inverter. The inverter converts the DC voltage into an AC voltage and supplies the AC voltage to a connected three-phase motor (not shown) to drive the compressor of the air conditioner. Such a power conversion apparatus generates a reflux path of the input power source in order to control the amount of the input power according to the magnitude of the load. Specifically, when the switch is provided in the power factor improving section, the current of the input power source is not charged / discharged to the capacitor, and a reflux path is formed.

도 2를 참조하면, 일반적인 전력변환장치에서 입력전원의 전류량의 제어신호에 따라 형성된 환류 경로가 도시된다. 도시된 바와 같이, 입력전원의 전류는 직렬 연결된 리액터를 지나 정류 다이오드의 상단을 경유한다. 그런 다음 커패시터를 지나 회로 하단에 구비된 정류 다이오드를 지난다. 이때 환류 경로는 도시된 바와 같이 두 방향으로 나뉘게 된다. 즉, 정류부의 정류 다이오드 하단을 지나는 경로와 역률개선부의 정류 다이오드 하단을 경유하는 경로로 분기된다. 이에, 이와 같은 종래 전력변환장치는 입력전원의 환류 경로가 한 방향으로 통일되지 못하고, 동일한 특성을 갖는 다이오드들이 여러 개 구비됨으로써 장치의 부피를 많이 차지하는 문제가 있다.Referring to FIG. 2, a reflux path formed according to a control signal of the amount of current of the input power source in a general power conversion apparatus is shown. As shown, the current of the input power source passes through the top of the rectifier diode through a series-connected reactor. It then passes through a capacitor and a rectifier diode located at the bottom of the circuit. At this time, the reflux path is divided into two directions as shown in the figure. That is, it is branched into a path passing through the lower end of the rectifying diode of the rectifying section and a path passing through the lower end of the rectifying diode of the power factor improving section. In such a conventional power conversion apparatus, the reflux path of the input power source can not be unified in one direction, and a plurality of diodes having the same characteristics are provided, thereby increasing the volume of the device.

도 1 및 도 2에 도시한 일반적인 전력변환장치는, 역률 개선 및 직류 링크 전압의 승압을 위해서 컨버터를 구동하는 회로를 사용하게 되는데, 하모닉 규제를 만족시키고 전압을 상승시키며 부하 증가에 대응하기 위해서는 리액터의 인덕턴스 값을 높여야 하는 문제점이 있다. 또, 리액터의 인덕턴스 값이 상승하게 되면 권선 저항이 커져 손실이 증가하고 무게가 커지며 발열이 크게 된다.1 and 2, a circuit for driving a converter is used to improve the power factor and increase the DC link voltage. In order to satisfy the harmonic regulation and increase the voltage and to cope with the increase in load, There is a problem in that the inductance value of the capacitor must be increased. When the inductance of the reactor increases, the winding resistance increases, the loss increases, the weight increases, and the heat generation increases.

본 발명의 실시 예들은 컨버터에 구비되는 리액터의 인덕턴스를 줄이면서 ㅂ부하 대응 용량을 확장하고, 하모닉 규제 및 역률을 개선할 수 있는 전력변환장치 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공하는 데에 일 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a power conversion device capable of reducing the inductance of a reactor and improving the harmonic regulation and power factor while reducing the inductance of the reactor provided in the converter and an air conditioner including the power conversion device. have.

본 발명의 실시 예들은 입력전원의 전원주파수의 2배수 만큼 제로 크로싱 지점을 기준으로 일 회 또는 복수 회 동안 컨버터의 스위치를 스위칭함으로써 역률을 개선하고 하모닉 규제를 만족하는 전력변환장치 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.Embodiments of the present invention provide a power conversion device that improves the power factor by switching the switch of the converter once or plural times based on the zero crossing point by twice the power source frequency of the input power source and satisfies the harmonic regulation, The purpose is to provide a harmonizer.

일 실시 예에 따른 전력변환장치는, 하나 이상의 스위치를 구비하고, 제어신호에 따라 상기 스위치를 동작하여 입력전원의 입력전류를 환류시켜서 역률을 개선하는 역률개선부와, 상기 입력전원과 상기 역률개선부의 사이에 직렬 연결되는 하나 이상의 리액터와, 상기 역률개선부의 후단에 연결되는 직류링크부와, 상기 스위치에 상기 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 입력전원의 전원주파수의 2배수 만큼 제로 크로싱 지점을 기준으로 일 회 또는 복수 회 동안 상기 스위치를 스위칭하는 상기 제어신호를 발생하여 상기 입력전류의 파형을 결정한다.The power conversion apparatus includes at least one switch and a power factor improving unit for improving the power factor by operating the switch according to a control signal to return an input current of the input power source, And a control unit for generating the control signal to the switch, wherein the control unit is configured to control the power supply frequency of the power supply to a value that is twice as high as the power supply frequency of the input power supply, And the control signal for switching the switch once or plural times based on the zero crossing point as much as possible to determine the waveform of the input current.

상기 제어부는 상기 입력전류의 파형이, 상기 전원주파수 및 상기 입력전류의 피크값에 의해 결정되는 전류기울기를 추종하도록 상기 스위치를 스위칭한다. 상기 입력전류의 파형은, 입력전압의 제로 크로싱 지점으로부터 일정시간의 지연시간, 상기 전류기울기, 상기 스위칭에 따른 전류리플, 스위칭 횟수, 및 직류링크전압 중 하나 이상의 인자에 의해 결정된다.The control unit switches the switch such that the waveform of the input current follows a current slope determined by the power supply frequency and the peak value of the input current. The waveform of the input current is determined by at least one of a delay time of a predetermined time from the zero crossing point of the input voltage, the current slope, a current ripple caused by the switching, a switching frequency, and a DC link voltage.

상기 제어부는 부하의 소비전력에 따라 상기 전류기울기 또는 상기 스위칭 시간을 연산하고, 이에 따라 상기 제어신호를 발생하여 상기 직류링크전압이 일정범위 내로 유지되도록 한다.The control unit calculates the current slope or the switching time according to the power consumption of the load, and generates the control signal to maintain the DC link voltage within a predetermined range.

또, 상기 제어부는 상기 입력전압의 피크값 이후에 일 회 또는 복수 회 동안 상기 스위치를 더 스위칭하는 상기 제어신호를 발생할 수 있다.The control unit may generate the control signal for further switching the switch once or plural times after the peak value of the input voltage.

일 실시 예에 따른 공기조화기는, 전력변환장치와, 상기 전력변환장치의 출력전압을 구동전압으로 변환하는 인버터와, 상기 구동전압에 따라 구동되는 구동 모터를 구비하는 압축기를 포함하여 구성된다.An air conditioner according to an embodiment includes a power conversion device, an inverter for converting an output voltage of the power conversion device into a driving voltage, and a compressor having a driving motor driven according to the driving voltage.

본 발명의 실시 예들은 역률 개선 컨버터 제어를 통하여 리액터의 인덕턴스를 줄임과 동시에 부하 대응 용량을 확장시키고, 하모닉 규제를 만족하게 하며 역류를 개선할 수 있다.Embodiments of the present invention can reduce the inductance of the reactor, expand the load capacity, satisfy the harmonic regulation, and improve the reverse flow through the power factor improving converter control.

본 발명의 실시 예들은 동일 소비전력으로 운전하는 중에 리액터의 권선 손실을 저감하고, 리액터의 인덕턴스 용량을 50%이상 감소시킬 수 있으며, 비용 및 중량을 줄일 수 있다.Embodiments of the present invention can reduce the winding loss of the reactor while operating at the same power consumption, reduce the inductance capacity of the reactor by 50% or more, and reduce cost and weight.

본 발명의 실시 예들은 입력전원의 전원주파수의 2배수 만큼 제로 크로싱 지점을 기준으로 일 회 또는 복수 회 동안 컨버터의 스위치를 스위칭하거나, 또는 이와 함께 입력전압의 피크값 이후에 일 회 또는 복수 회 동안 더 스위칭함으로써 역률을 개선하고 하모닉 규제를 만족하게 할 수 있다.Embodiments of the present invention provide a method of switching a switch of a converter one or a plurality of times based on a zero crossing point by twice the power frequency of the input power source, or alternatively, one or more times after the peak value of the input voltage Further switching can improve the power factor and satisfy the harmonic regulation.

도 1은 일반적인 전력변환장치의 회로 구성도;
도 2는 도 1에 있어서의 입력전원의 환류 경로를 도시한 도;
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 전력변환장치의 회로 구성도;
도 4는 도 3에 있어서의 입력전원의 환류 경로를 도;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터의 스위치를 스위칭하는 동작을 설명하기 위한 그래프들;
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터의 스위칭 동작을 설명하기 위한 그래프들;
도 9는 운전 주파수에 따라 직류링크전압을 가변하는 동작을 설명하기 위한 그래프;
도 10은 직류링크전압을 일정하게 유지하여 부하 대응 운전을 수행하는 동작을 설명하기 위한 블록도;
도 11은 다른 실시 예에 따른 전력변환장치의 회로 구성도;
도 12 내지 도 13은 다른 실시 예들에 따른 컨버터의 스위칭 동작을 설명하기 위한 그래프들; 및
도 14는 본 발명의 실시 예들에 따른 전력변환장치를 포함하는 공기 조화기의 일 예를 보인 도이다.1 is a circuit configuration diagram of a general power conversion apparatus;
Fig. 2 is a view showing a reflux path of the input power source in Fig. 1; Fig.
3 is a circuit configuration diagram of a power conversion apparatus according to embodiments of the present invention;
Fig. 4 is a reflux path of the input power source in Fig. 3; Fig.
FIGS. 5A and 5B are graphs for explaining an operation of switching the switch of the converter according to the embodiments of the present invention; FIG.
6 to 8 are graphs for explaining the switching operation of the converter according to the embodiments of the present invention;
9 is a graph for explaining the operation of varying the DC link voltage according to the operation frequency;
10 is a block diagram for explaining an operation of performing a load corresponding operation while keeping a DC link voltage constant;
11 is a circuit configuration diagram of a power conversion apparatus according to another embodiment;
12 to 13 are graphs for explaining the switching operation of the converter according to other embodiments; And
14 is a view illustrating an example of an air conditioner including a power conversion apparatus according to embodiments of the present invention.

도 14를 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 전력변환장치를 포함하는 공기 조화기는, 공기 조화를 수행하는 하나 이상의 실내기와, 냉매를 고온, 고압으로 압축하는 압축기, 상기 압축기를 운전하는 모터, 및 상기 모터의 구동을 제어하는 제어 장치를 구비한다. 또, 상기 공기조화기는 하나 이상의 실내기와 배관을 통해 연결되어 상기 실내기를 구동하는 실외기를 포함한다. 상기 제어장치는 본 발명에 따른 전력변환장치를 포함하며, 상기 전력변환장치는 하나 이상의 전력변환장치용 스위칭 소자를 구비하고, 제어신호에 따라 상기 스위칭 소자를 구동하여 환류 경로를 생성함으로써 전력 효율을 보상한다. 또한 상기 전력변환장치는 상용 교류 전원의 교류 전압을 정류하여 정류 전압으로 변환하는 정류부를 포함하여 이루어진다.14, an air conditioner including a power conversion apparatus according to embodiments of the present invention includes at least one indoor unit that performs air conditioning, a compressor that compresses refrigerant at a high temperature and a high pressure, a motor that operates the compressor, And a control device for controlling the driving of the motor. In addition, the air conditioner includes an outdoor unit connected to at least one indoor unit through a pipe to drive the indoor unit. The control device includes a power conversion device according to the present invention, wherein the power conversion device includes at least one switching device for a power conversion device, and drives the switching device in accordance with a control signal to generate a return path, Compensate. Further, the power conversion apparatus includes a rectifying unit for rectifying the AC voltage of the commercial AC power source and converting the rectified AC voltage into a rectified voltage.

실외기(10)는, 압축기에서 압축된 냉매를 공기와 열 교환하여 방열하는 증발기(13)와, 증발기에서 방열된 상기 냉매를 저온, 저압으로 팽창하는 팽창 밸브(14)와, 저온, 저압의 냉매를 물과 열 교환하는 응축기(15)와, 압축기(12)의 출구에 구비되어 압축기에서 압축된 냉매를 증발기(13) 또는 응축기(15)로 안내하는 냉매전환밸브(17)를 더 포함하여 구성된다.The outdoor unit 10 includes an evaporator 13 for heat-exchanging refrigerant compressed in the compressor with air, an expansion valve 14 for expanding the refrigerant discharged from the evaporator to low temperature and low pressure, And a refrigerant switching valve (17) provided at an outlet of the compressor (12) for guiding the refrigerant compressed in the compressor to the evaporator (13) or the condenser (15) do.

도 14를 참조하면, 실외기(10)는, 케이스(11)의 내부에 압축기(12)와 증발기(13) 그리고 팽창 밸브(14)와 응축기(15)로 된 냉동사이클이 설치되고, 케이스(11)의 상면 또는 측면에는 외부의 공기를 흡입하여 증발기(13)와 열교환되도록 하기 위한 복수 개의 흡기팬(16)이 설치되며, 응축기(15)에는 실내기(20)들로 냉수 또는 온수를 공급하기 위한 매질순환관(30)이 연결된다. 그리고 압축기(12)의 출구에는 그 압축기(12)에서 압축되는 냉매를 운전조건에 따라 증발기 방향 또는 응축기 방향으로 전환하기 위한 냉매전환밸브(17)가 설치된다.14, the outdoor unit 10 is provided with a refrigeration cycle including a compressor 12, an evaporator 13, an expansion valve 14 and a condenser 15 in a casing 11, A plurality of suction fans 16 for sucking outside air and exchanging heat with the evaporator 13 are installed on the upper surface or the side surface of the condenser 15 and a medium for supplying cold water or hot water to the indoor units 20 The circulation pipe 30 is connected. A refrigerant switching valve 17 is provided at the outlet of the compressor 12 for switching the refrigerant compressed by the compressor 12 to the direction of the evaporator or the direction of the condenser according to operating conditions.

냉매전환밸브(17)는 통상 4방밸브로 이루어진다. 상기와 같은 실외기(10)는 하절기에는 냉방기로 운전을 하는 반면 동절기에 난방기로 전환하여 운전을 하게 된다. 예를 들어, 하절기에는 압축기(12)에서 고온,고압으로 압축된 냉매를 냉매전환밸브가 증발기(13)로 안내하여 그 증발기(13)에서 공기와 열교환되어 방열하고 팽창 밸브(14)에서 저온, 저압으로 만든 후 응축기(15)에서 물과 열교환되어 그 열교환된 물을 냉방 열원으로 사용하는 실내기(20)들에 공급한다. 한편, 동절기에는 냉매전환밸브(17)가 냉매를 응축기 방향으로 안내하여 고온, 고압의 냉매가 응축기(15)에서 물과 열교환되어 그 열교환된 물을 난방 열원으로 사용하는 실내기(20)들에 공급한다.The refrigerant switching valve 17 is normally a four-way valve. The outdoor unit 10 operates as a cooler during the summer season, while it operates as a heater during the winter season. For example, during the summer, the refrigerant compressed by the compressor 12 at high temperature and high pressure is guided to the evaporator 13 by the refrigerant switching valve, heat-exchanged with the air in the evaporator 13 to be radiated, And then the refrigerant is heat-exchanged with water in the condenser 15 to supply the heat-exchanged water to the indoor units 20 which use the refrigerant as a cooling heat source. Meanwhile, during the winter season, the refrigerant switching valve 17 guides the refrigerant in the direction of the condenser, and the high-temperature and high-pressure refrigerant is heat-exchanged with water in the condenser 15 and supplied to the indoor units 20 using the heat- do.

이와 같이 본 발명의 실시 예들에 따른 공기조화기는, 입력전원의 환류 경로를 단방향으로 통일시키고 동일한 특성을 갖는 부품의 적용을 생략함으로써 크기는 줄이고 비용을 절감시킨 전력변환장치를 사용하여 구현된다.As described above, the air conditioner according to the embodiments of the present invention is realized by unifying the return path of the input power in one direction and omitting the application of the components having the same characteristics, thereby reducing the size and reducing the cost.

도 3은 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 회로 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 전력변환장치는, 입력전원의 교류전압을 정류하는 정류부(210) 및 입력전원의 역률을 개선하는 역률개선부(220)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 전력변환장치는, 입력전원(100), 리액터(150), 제어부, 직류링크부(270), 인버터(300), 및 압축기모터(500)를 더 포함하여 이루어진다.3 shows a circuit configuration of a power conversion apparatus according to an embodiment. As shown in the figure, the power conversion apparatus includes a rectifying unit 210 for rectifying an AC voltage of an input power source and a power factor improving unit 220 for improving a power factor of the input power source. The power conversion apparatus further includes an input power source 100, a reactor 150, a control unit, a DC link unit 270, an inverter 300, and a compressor motor 500.

정류부(210)는 입력전원(100)의 교류전압을 정류한다. 또한, 정류부(210)는 다이오드 브리지 회로를 구비하며, 상기 회로는 두 개의 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 도 3을 참조하면, 정류부(210)에 포함된 두 개(2단)의 다이오드가 병렬 접속되어 있음을 알 수 있다.The rectifier 210 rectifies the AC voltage of the input power source 100. Further, the rectifying part 210 includes a diode bridge circuit, and the circuit is formed of two diodes. Referring to FIG. 3, it can be seen that the two (two-stage) diodes included in the rectifier 210 are connected in parallel.

정류부(210)의 다이오드 브리지 회로의 하단의 두 개의 다이오드와 역률개선부(220)의 다이오드 브리지 회로의 하단의 두 개의 다이오드는 서로 공유할 수 있다. 입력전원이 공급하는 교류전압을 전파정류하기 위해서는 일반적으로 네 개의 다이오드로 구성된 다이오드 브리지 회로가 필요하다. 따라서, 정류부(210)에 포함된 두 개(2단)의 다이오드와 역률개선부(220)에 포함된 하단의 두 개(2단)의 다이오드를 사용하여 입력전원의 교류전압을 정류한다. 즉, 정류부(210)의 제1다이오드와 역률개선부(220)의 하단의 제1다이오드를 연결하고, 정류부(210)의 제2다이오드와 역률개선부(220)의 하단의 제2다이오드를 연결하고, 이들은 서로 병렬 접속된다. 이와 같은 회로 구성에 의해, 정류부(210)는 네 개의 다이오드로 구성된 다이오드 브리지 회로와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 이와 같이, 역률개선부(220)의 하단에 구비된 두 개의 다이오드는 정류부(210) 및 역률개선부(220)에서 서로 공유되어, 정류부(210)의 정류 다이오드와 역률개선부(220)의 정류 다이오드로서 사용된다.Two diodes at the lower end of the diode bridge circuit of the rectifying unit 210 and two diodes at the lower end of the diode bridge circuit of the power factor improving unit 220 can be mutually shared. In order to fully rectify the AC voltage supplied by the input power source, a diode bridge circuit composed of four diodes is generally required. Therefore, the AC voltage of the input power source is rectified by using the two (two-stage) diodes included in the rectifying unit 210 and the two (two-stage) diodes at the bottom included in the power factor improving unit 220. That is, the first diode of the rectifying unit 210 is connected to the first diode of the lower stage of the power factor improving unit 220, and the second diode of the rectifying unit 210 and the second diode of the lower stage of the power factor improving unit 220 are connected And they are connected in parallel with each other. With such a circuit configuration, the rectifying part 210 can perform the same function as the diode bridge circuit composed of four diodes. As described above, the two diodes provided at the lower end of the power factor improving unit 220 are shared by the rectifying unit 210 and the power factor improving unit 220, and the rectifying diode of the rectifying unit 210 and the rectifying diode of the power factor improving unit 220 And is used as a diode.

다른 실시 예에 따른 전력변환장치는 도 11의 형태를 가질 수 있다. 즉, 네 개의 다이오드들이 브리지 회로를 구성하고, 하단의 두 개의 다이오드들에는 각각 스위치가 연결될 수 있다. 다이오드 브리지 회로의 입력단에는 하나 이상의 리액터(150a, 150b)가 연결될 수 있다. 그리고 다이오드 브리지 회로의 출력단에는 직류링크부(270)가 구비될 수 있다.The power conversion apparatus according to another embodiment may have the form of FIG. That is, the four diodes constitute the bridge circuit, and the lower two diodes can be connected to the respective switches. One or more reactors 150a and 150b may be connected to the input terminal of the diode bridge circuit. And a DC link unit 270 may be provided at an output terminal of the diode bridge circuit.

도 3을 다시 참조하면, 역률개선부(220)는 제어신호에 따라, 구비된 스위치(SW)를 동작하여 입력전원(100)의 역률을 개선한다. 구체적으로, 스위치(SW)를 온(on) 상태로 하여 입력전원의 전류를 환류하고 환류된 전류를 연결된 리액터(150)에 저장함으로써 입력전류의 역률을 개선할 수 있다. 여기서, 스위치(SW)는 예를 들어, 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 'IGBT'), MOSFET 등일 수 있다.Referring back to FIG. 3, the power factor improving unit 220 operates the switch SW to improve the power factor of the input power source 100 according to a control signal. Specifically, the power factor of the input current can be improved by turning on the switch SW, refluxing the current of the input power source, and storing the refluxed current in the reactor 150 connected. Here, the switch SW may be, for example, an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), a MOSFET, or the like.

또한, 스위치(SW)는 제어신호에 따라 입력전원(100)의 환류 경로를 단속한다. 즉, 제어신호에 따라 스위치(SW)의 스위칭 동작이 이루어져서 입력전원이 환류된다. 도시된 바와 같이, 역률개선부(220)의 AC 터미널은 리액터(150)의 부하터미널에 접속되고, 역률개선부(220)의 DC 터미널은 구비된 스위치(SW)에 접속된다. 그리고 DC 터미널쪽에 직렬 연결된 다이오드의 애노드 및 캐소드 사이에는 입력전원(100)의 타단이 연결된다.Further, the switch SW interrupts the return path of the input power supply 100 according to the control signal. That is, the switching operation of the switch SW is performed in accordance with the control signal, and the input power is returned. The AC terminal of the power factor improving unit 220 is connected to the load terminal of the reactor 150 and the DC terminal of the power factor improving unit 220 is connected to the switch SW provided. The other end of the input power source 100 is connected between the anode and the cathode of the diode connected in series to the DC terminal.

역률개선부(220)는 다이오드 브리지 회로를 구비하며 상기 회로는 네 개의 다이오드로 이루어진다. 역률개선부(220)는 제어부(250)의 제어신호에 따라 스위치(SW)가 도통되면, 입력전원(100)의 환류 경로를 형성한다. 형성된 입력전원(100)의 환류 경로는 도 3에 도시된 바와 같이 분기없이 일방향으로 형성된다. 한편, 상기 제어신호에 따라 스위치(SW)가 단락되면, 상기 역률개선부(220)는 입력전원(100)의 환류 경로를 단속한다. 또한, 상기 스위치(SW) 및 다이오드 브리지 회로의 DC 터미널 사이에는 돌입전류를 방지하기 위한 하나 이상의 저항을 구비할 수 있다.The power factor improving unit 220 includes a diode bridge circuit and the circuit is composed of four diodes. The power factor improving unit 220 forms a return path of the input power source 100 when the switch SW is turned on in accordance with the control signal of the controller 250. The reflux path of the formed input power source 100 is formed in one direction without branching as shown in Fig. Meanwhile, when the switch SW is short-circuited according to the control signal, the power factor improving unit 220 interrupts the return path of the input power source 100. In addition, at least one resistor may be provided between the switch SW and the DC terminals of the diode bridge circuit to prevent an inrush current.

정류부(210)와 역률개선부(220)에 구비된 다이오드 브리지 회로는 상기 입력전원(100)의 환류 경로가 상기 정류부(210)의 다이오드 상단을 지나 상기 역률개선부(220)의 다이오드 하단을 경유하도록 형성된다. 그에 따라, 입력전원의 환류 경로 방향이 일방향으로 통일될 수 있다.The diode bridge circuit provided in the rectifying unit 210 and the power factor improving unit 220 is configured such that the reflux path of the input power source 100 passes through the upper end of the diode of the rectifying unit 210 and passes through the lower end of the diode of the power factor improving unit 220 . Thereby, the reflux path direction of the input power source can be unified in one direction.

제어부(250)는 역률개선부(220)에 구비된 스위치를 통해 상기 입력전원(100)의 경로와 단락전도시간을 제어한다. 여기서, 상기 단락전도시간은 전류의 파형을 정류하기 위해 부하에 따라 또는 입력전원의 전력값에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 또한, 제어부(250)는 입력전원의 일단과 연결되면 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)을 검출할 수 있다. 제어부(250)는 역률개선부(220)의 스위치(SW)를 도통하는 제어신호를 발생하여 입력전원(100)의 환류 경로를 생성하게끔 한다. 또, 제어부는 검출된 부하의 크기에 따라 상기 입력전원(100)의 단락전도시간을 제어하여 역률을 개선한다.The control unit 250 controls the path of the input power source 100 and the short-circuit conduction time through a switch provided in the power factor improving unit 220. Here, the short-circuit conduction time may be appropriately selected according to the load or the power value of the input power source in order to rectify the waveform of the current. In addition, the controller 250 can detect a zero crossing point when connected to one end of the input power source. The control unit 250 generates a control signal for turning on the switch SW of the power factor improving unit 220 to generate a return path of the input power source 100. [ Further, the control unit controls the short-circuit conduction time of the input power source 100 according to the magnitude of the detected load to improve the power factor.

리액터(150)는 역률개선부(220) 및 입력전원(100) 사이에 직렬로 연결된다. 구체적으로, 리액터(150)의 일단은 입력전원(100)의 일단에 접속되고, 리액터(150)의 타단은 역률개선부(220)의 AC 터미널 사이에 접속된다. 리액터(150)는 고조파 성분을 제거하고 입력전원(100)의 전력 효율을 보상한다. 리액터(150)는 역률개선부(220)의 스위치가 도통되면, 입력전원(100)의 에너지를 저장하고 입력전원(100)을 단락시킨다. 즉, 제어부의 제어신호에 따라 역률개선부(250)의 스위치(SW)가 켜지면 환류 경로가 형성되며, 이에 리액터(150)는 입력전원(100)의 전력을 저장하고 상기 입력전원(100)을 강제로 단락시킨다. 리액터(150)의 인덕턱스 값은 4~8mH일 수 있고, 바람직하게는 6mH값을 갖는다.The reactor 150 is connected in series between the power factor improving unit 220 and the input power source 100. Specifically, one end of the reactor 150 is connected to one end of the input power source 100, and the other end of the reactor 150 is connected between the AC terminals of the power factor improving unit 220. The reactor 150 removes the harmonic components and compensates for the power efficiency of the input power supply 100. The reactor 150 stores the energy of the input power source 100 and short-circuits the input power source 100 when the power factor improving unit 220 is turned on. That is, when the switch SW of the power factor improving unit 250 is turned on according to the control signal of the control unit, a return path is formed, and the reactor 150 stores the power of the input power source 100, Forcibly. The inductance value of the reactor 150 may be 4 to 8 mH, preferably 6 mH.

직류링크부(270)는 정류부(210)를 의해 정류된 직류전압을 평활한다. 상기 직류링크부(270)는 평활한 직류전압을 인버터(300)에 공급한다. 직류링크부(270)는 하나의 커패시터(DC Link Capacitor) 또는 이를 포함한 간단한 회로로 구성될 수 있다.The DC link unit 270 smoothes the DC voltage rectified by the rectifying unit 210. The DC link unit 270 supplies a smooth DC voltage to the inverter 300. The DC link unit 270 may be composed of one capacitor (DC Link Capacitor) or a simple circuit including the same.

인버터(300)는 직류링크부(270)로부터 인가받은 직류전압을 교류전압(모터구동전압)으로 변환한다. 또한, 인버터(300)는 변환된 교류전압을 부하, 예를 들어 압축기 모터(500)에 공급한다. 또한, 인버터(300)는 변환된 교류전압을 압축기 구동용 3상 모터(500)에 인가한다. 이를 위해 인버터(300)는 복수의 인버터용 스위칭 소자를 구비할 수 있다.The inverter 300 converts the DC voltage applied from the DC link unit 270 into an AC voltage (motor drive voltage). Further, the inverter 300 supplies the converted AC voltage to the load, for example, the compressor motor 500. Further, the inverter 300 applies the converted AC voltage to the three-phase motor 500 for driving the compressor. To this end, the inverter 300 may include a plurality of inverter switching elements.

도 4는 도 3의 전력변환장치의 입력전원의 환류 경로를 도시한다. 도시된 바와 같이, 전력변환장치는 두 개의 다이오드로 구성된 정류부(210)와 네 개의 다이오드로 구성된 역률개선부(220)를 포함하여 회로 구성된다. 먼저, 제어부로부터 입력전원의 전류량에 따른 경로 제어신호가 있으면, 구비된 스위치를 동작하여 입력전류의 환류 경로를 형성한다. 구체적으로, 입력전류의 환류 경로는 정류부(210)의 다이오드 상단을 지나 역률개선부(220)의 다이오드 하단을 경유하고, 역률개선부(220)의 DC 터미널측 다이오드의 애노드 및 캐소드 사이에 연결된 입력전원(100)의 타단으로 회기하는 것으로 형성된다.Fig. 4 shows the return path of the input power of the power conversion apparatus of Fig. 3; As shown in the figure, the power conversion apparatus includes a rectifying unit 210 including two diodes and a power factor improving unit 220 including four diodes. First, if there is a path control signal corresponding to the amount of current of the input power source from the control unit, the switch is operated to form a return path of the input current. Specifically, the reflux path of the input current passes through the upper end of the diode of the rectifying unit 210, passes through the lower end of the diode of the power factor improving unit 220, and is connected to the anode of the DC terminal side diode of the power factor improving unit 220 And is circulated to the other end of the power source 100. [

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제어부는, 입력전원(100)의 전원주파수의 2배수 만큼 제로 크로싱 지점을 기준으로 일 회 또는 복수 회 동안 스위치(SW)를 스위칭하는 제어신호를 발생하여 입력전류의 파형을 결정한다.5A and 5B, the control unit generates a control signal for switching the switch SW once or plural times based on the zero crossing point by twice the power source frequency of the input power source 100, .

상기 전력변환장치는, 부하의 소비전력, 입력전압, 직류링크전압에 대한 데이터를 이용하여 역률 및 하모닉 규제(Harmonics)를 만족하는 전류의 형태를 결정한다.The power conversion apparatus determines the type of current satisfying the power factor and harmonic regulation by using data on the power consumption, input voltage, and DC link voltage of the load.

도 6을 참조하면, 입력전류의 파형은, 전원주파수 및 입력전류의 피크값에 의해 결정되는 전류기울기를 추종한다. 제어부는, 입력전류의 파형이, 전원주파수 및 입력전류의 피크값에 의해 결정되는 전류기울기를 추종하도록 스위치(SW)를 스위칭한다. 입력전류의 파형은, 입력전압의 제로 크로싱 지점으로부터 일정시간의 지연시간, 전류기울기, 스위칭에 따른 전류리플, 스위칭 횟수, 및 직류링크전압 중 하나 이상의 인자에 의해 결정된다. 즉, 입력전류의 파형은 하기 수학식 1과 같이 주어질 수 있다.Referring to FIG. 6, the waveform of the input current follows a current slope determined by the power frequency and the peak value of the input current. The control unit switches the switch SW such that the waveform of the input current follows the current slope determined by the power frequency and the peak value of the input current. The waveform of the input current is determined by at least one of a delay time of a certain time from the zero crossing point of the input voltage, a current slope, a current ripple due to switching, a switching frequency, and a DC link voltage. That is, the waveform of the input current can be given by Equation 1 below.

Figure 112013003735062-pat00001
Figure 112013003735062-pat00001

도 6 및 도 7에서, Iripple은 전류 리플(ripple), f는 전원 주파수, Iref는 전류 기울기, L은 리액터 용량, Vdc는 직류링크전압(DC-Link 전압), Vs는 입력전압, tdelay는 지연(delay) 시간, Nsw는 스위칭 횟수를 나타낸다. 또, Iin은 입력전류, Ipeak는 입력전류의 피크값을 나타낸다. 여기서, 스위칭 횟수(Nsw)는 일 회 뿐만 아니라 복수의 회수, 예를 들어 3회에서 12회까지 스위칭을 변화시킴으로써 부하에 대응하고, 리액터의 용량을 감소시킬 수 있다.In Figures 6 and 7, I ripple is current ripple (ripple), f is the power frequency, I ref is the current gradient, L is the reactor capacity, V dc is the DC link voltage (DC-Link voltage), V s is the input voltage , t delay is the delay time, and N sw is the switching frequency. I in is the input current, and I peak is the peak value of the input current. Here, the number of switching times N sw corresponds to the load by changing the switching not only once but also a plurality of times, for example, three times to twelve times, and the capacity of the reactor can be reduced.

도 7에서, 각 성분들의 값은 하기 수학식들 2 내지 4와 같이 나타낼 수 있다.7, the values of the respective components can be expressed by the following equations (2) to (4).

Figure 112013003735062-pat00002
Figure 112013003735062-pat00002

Figure 112013003735062-pat00003
Figure 112013003735062-pat00003

Figure 112013003735062-pat00004
Figure 112013003735062-pat00004

여기서, 도 8에 도시한 전류 기울기 Iref는 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.Here, the current slope I ref shown in FIG. 8 can be expressed by the following equation (5).

Figure 112013003735062-pat00005
Figure 112013003735062-pat00005

도 9를 참조하면, 제어부는, 부하의 운전주파수에 따라 직류링크전압을 증감할 수 있다. 여기서, 직류링크전압의 증감은, 전류기울기 또는 스위칭 횟수의 조절에 의해 수행될 수 있다.Referring to FIG. 9, the control unit may increase or decrease the DC link voltage according to the operation frequency of the load. Here, the DC link voltage can be increased or decreased by adjusting the current slope or the number of switching times.

예를 들어, 운전 주파수에 따라 직류링크전압을 280V에서 330V로 가변적으로 제어하여 역률을 개선하고, 고속 운전 영역을 확대할 수 있다. 즉, 압축기의 운전 주파수에 따라 낮은 직류링크전압(280V), 높은 직류링크전압(330V)을 결정한다. 직류링크전압은 압축기의 특성을 고려하여 결정된다. 일정 제1 주파수 이상이 되면 직류링크전압을 증가시키고(천천히 증가시킬 수도 있다), 일정 제2 주파수 이하가 되면 직류링크전압을 감소시킨다. 상기 제1 주파수와 제2 주파수는 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 직류링크전압 고정 방식에 비해 낮은 소비전력에서는 역률 향상을, 높은 소비전력에서는 고속 운전 대응이 가능할 수 있다.For example, it is possible to variably control the DC link voltage from 280 V to 330 V according to the operating frequency, thereby improving the power factor and expanding the high-speed operation region. That is, a low DC link voltage (280 V) and a high DC link voltage (330 V) are determined according to the operating frequency of the compressor. The DC link voltage is determined considering the characteristics of the compressor. The DC link voltage is increased (may be slowly increased) when the frequency becomes equal to or higher than the predetermined first frequency, and the DC link voltage is decreased when the frequency is lower than a predetermined second frequency. The first frequency and the second frequency may be the same or different. Compared with the DC link voltage fixing method, the power factor can be improved at low power consumption and high speed operation at high power consumption.

상기 전력변환장치는 전류 기울기 Iref를 제어를 통해 직류링크전압을 제어할 수 있다. 즉, 운전 주파수에 따라 전류 기울기 및 스위칭 횟수를 조절함으로써 직류링크전압을 상승시키거나 하강시킬 수 있다. 이때, 수학식 5에서의 입력전류의 피크값은 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.The power converter can control the DC link voltage through control of the current slope I ref . That is, the DC link voltage can be raised or lowered by adjusting the current slope and the switching frequency according to the operation frequency. At this time, the peak value of the input current in Equation (5) can be expressed by Equation (6).

Figure 112013003735062-pat00006
Figure 112013003735062-pat00006

여기서, Ipeak는 입력전류의 피크값, Pinput은 입력전력, Vrms는 입력전압의 rms 값, Kp는 비례상수, Vdc _ ref는 기준 직류링크전압, Vdc _ real은 실제 직류링크전압을 나타낸다.Here, I peak is of the input current peak value, P input is power input, V rms is the rms value of the input voltage, K p is the proportional constant, V dc _ ref is the reference DC link voltage, V dc _ real actual DC link Voltage.

제어부는, 부하의 소비전력에 따라 전류기울기 또는 스위칭 시간을 연산하고, 이에 따라 제어신호를 발생하여 직류링크전압이 일정범위 내로 유지되도록 한다.The control unit calculates a current slope or a switching time according to the power consumption of the load, and generates a control signal accordingly so that the DC link voltage is maintained within a certain range.

도 10을 참조하면, 초기 동작 시 돌입 소비전력을 계산하여 전류 기울기 Iref의 초기 입력전류 피크값 Ipeak를 결정한다. 결정된 입력전류의 피크값 Ipeak를 기준으로 기준 직류링크전압과 실제 직류링크전압 사이의 오차를 P(비례) 제어를 통해 입력전류의 피크 값에 보상한다. 입력전류의 피크 값에 따라 스위칭 연산이 변화하고, 직류링크전압의 충전량이 증감하며, 충전량의 증감에 따라 기준 직류링크전압과의 오차를 줄인다.Referring to FIG. 10, the initial input current peak value I peak of the current slope I ref is determined by calculating the inrush power consumption in the initial operation. The error between the reference DC link voltage and the actual DC link voltage is compensated to the peak value of the input current through P (proportional) control based on the peak value I peak of the determined input current. The switching operation is changed in accordance with the peak value of the input current, the charging amount of the DC link voltage is increased or decreased, and the error with the reference DC link voltage is decreased as the charging amount is increased or decreased.

도 12 및 도 13을 함께 참조하면, 상기 전력변환장치는 입력전압의 피크값 이후에 일 회 또는 복수 회 동안 스위치를 더 스위칭할 수 있다. 제어부는, 입력전압의 피크값 이후에 일 회 또는 복수 회 동안 상기 스위치를 더 스위칭하는 제어신호를 발생할 수 있다. 도 12에서, tdelay는 지연시간(delay time), ton _1은 1차 스위치 온, ton _2는 2차 스위치 온을 나타낸다.12 and 13, the power conversion device may switch the switch once or more times after the peak value of the input voltage. The control unit may generate a control signal for further switching the switch once or plural times after the peak value of the input voltage. In Figure 12, delay is t, t _2 on the delay time (delay time), t _1 is on the primary switch-on represents the second switch is turned on.

여기서, 전력변환장치는, 입력전압을 검출하는 전압검출부와, 타이머를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제어부는, 입력전압의 피크값 이후 타이머를 동작시켜 일정시간이 경과하면 스위치(SW)를 스위칭할 수 있다. 즉, 전류가 도통되는 구간을 증가시켜 역률을 더 향상시킬 수 있다. 도 12 또는 도 13에는 입력전압의 피크 값 이후에 일 회만 스위칭하는 경우만 도시하였으나, 복수 횟수로 스위칭할 수 있다.Here, the power conversion apparatus may further include a voltage detecting section for detecting an input voltage and a timer. Here, the control unit may switch the switch SW after a predetermined time elapses after operating the timer after the peak value of the input voltage. That is, it is possible to further improve the power factor by increasing the duration of the current conduction. In FIG. 12 or FIG. 13, only the case of switching only one time after the peak value of the input voltage is shown, but the switching can be performed a plurality of times.

본 발명의 실시 예들에 따른 전력변환장치 및 이를 포함한 공기조화기는, 역률 개선 컨버터 제어를 통하여 리액터의 인덕턴스를 줄임과 동시에 부하 대응 용량을 확장시키고, 하모닉 규제를 만족하게 하며 역류를 개선할 수 있다. 본 발명의 실시 예들은 입력전원의 전원주파수의 2배수 만큼 제로 크로싱 지점을 기준으로 일 회 또는 복수 회 동안 컨버터의 스위치를 스위칭하거나, 또는 이와 함께 입력전압의 피크값 이후에 일 회 또는 복수 회 동안 더 스위칭함으로써 역률을 개선하고 하모닉 규제를 만족하게 할 수 있다.The power conversion apparatus and the air conditioner including the power conversion apparatus according to the embodiments of the present invention can reduce the inductance of the reactor and increase the load capacity, satisfy the harmonic regulation, and improve the reverse flow through the power factor improving converter control. Embodiments of the present invention provide a method of switching a switch of a converter one or a plurality of times based on a zero crossing point by twice the power frequency of the input power source, or alternatively, one or more times after the peak value of the input voltage Further switching can improve the power factor and satisfy the harmonic regulation.

100: 입력전원 200: 컨버터
210: 정류부 220: 역률개선부
150: 리액터 250: 제어부
270: 직류링크부 300: 인버터100: Input power 200: Converter
210: rectifying part 220: power factor improving part
150: reactor 250:
270: DC link unit 300: Inverter

Claims (10)

하나 이상의 스위치를 구비하고, 제어신호에 따라 상기 스위치를 동작하여 입력전원의 입력전류를 환류시켜서 역률을 개선하는 역률개선부;
상기 입력전원과 상기 역률개선부의 사이에 직렬 연결되는 하나 이상의 리액터;
상기 역률개선부의 후단에 연결되는 직류링크부; 및
상기 스위치에 상기 제어신호를 발생하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 입력전원의 전원주파수의 2배수 만큼 제로 크로싱 지점을 기준으로 일 회 또는 복수 회 동안 상기 스위치를 스위칭하는 상기 제어신호를 발생하여 상기 입력전류의 파형을 결정하되,
상기 입력전류의 파형이, 상기 전원주파수 및 상기 입력전류의 피크값에 의해 결정되는 전류기울기를 추종하도록 상기 스위치를 스위칭하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.A power factor improving unit having at least one switch and operating the switch in accordance with a control signal to improve the power factor by returning an input current of the input power source;
At least one reactor connected in series between the input power source and the power factor improving unit;
A DC link portion connected to a rear end of the power factor improving portion; And
And a control unit for generating the control signal to the switch,
Wherein,
Generating a control signal for switching the switch once or plural times based on a zero crossing point by twice the power source frequency of the input power source to determine a waveform of the input current,
And switches the switch such that the waveform of the input current follows a current slope determined by the power supply frequency and the peak value of the input current. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 입력전류의 파형은, 입력전압의 제로 크로싱 지점으로부터 일정시간의 지연시간, 상기 전류기울기, 상기 스위칭에 따른 전류리플, 스위칭 횟수, 및 직류링크전압 중 하나 이상의 인자에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method according to claim 1,
Wherein the waveform of the input current is determined by at least one of a delay time of a predetermined time from the zero crossing point of the input voltage, the current slope, a current ripple due to the switching, a switching frequency, and a DC link voltage. Power conversion device. 제3 항에 있어서,
상기 제어부는,
부하의 운전주파수에 따라 상기 직류링크전압을 증감하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 3,
Wherein,
And the DC link voltage is increased or decreased in accordance with an operation frequency of the load. 제4 항에 있어서,
상기 직류링크전압의 증감은, 상기 전류기울기 또는 상기 스위칭 횟수의 조절에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.5. The method of claim 4,
Wherein the increase or decrease in the DC link voltage is performed by adjusting the current slope or the number of switching times. 제3 항에 있어서,
상기 제어부는,
부하의 소비전력에 따라 상기 전류기울기 또는 상기 스위치의 스위칭 시간을 연산하고, 이에 따라 상기 제어신호를 발생하여 상기 직류링크전압이 일정범위 내로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 3,
Wherein,
Wherein the control unit calculates the current slope or the switching time of the switch according to the power consumption of the load, and generates the control signal to maintain the DC link voltage within a predetermined range. 제3 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 입력전압의 피크값 이후에 일 회 또는 복수 회 동안 상기 스위치를 더 스위칭하는 상기 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 3,
Wherein,
And generates the control signal for further switching the switch once or plural times after the peak value of the input voltage. 제7 항에 있어서,
상기 입력전압을 검출하는 전압검출부; 및
타이머;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 입력전압의 피크값 이후 일정시간이 경과하면 상기 스위치를 스위칭하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.8. The method of claim 7,
A voltage detector for detecting the input voltage; And
Further comprising a timer,
Wherein,
And switches the switch when a predetermined time elapses after a peak value of the input voltage. 제1 항에 있어서,
상기 역률 개선부와 직렬 또는 병렬 연결되고, 상기 입력전원의 교류전압을 정류하는 정류부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method according to claim 1,
Further comprising a rectifying unit connected in series or parallel to the power factor improving unit and rectifying an alternating voltage of the input power source. 제1 항, 제3 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서의 전력변환장치;
상기 전력변환장치의 출력전압을 구동전압으로 변환하는 인버터; 및
상기 구동전압에 따라 구동되는 구동 모터를 구비하는 압축기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.10. A power conversion apparatus according to any one of claims 1 to 9,
An inverter for converting an output voltage of the power conversion device into a driving voltage; And
And a compressor including a driving motor driven according to the driving voltage.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006174689A (en) * 2004-11-18 2006-06-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Dc power supply device
JP2009159796A (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Toshiba Carrier Corp Dc power supply device

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