KR102299110B1 - 전력 변환 회로 - Google Patents

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Abstract

유도성 부하(62)에 전력을 공급하기 위한 전력 변환 회로로서, 인덕턴스(L1), 스위칭 회로(30) 및 에너지 절감 회로(50)를 포함한다. 인덕턴스(L1)는 스위칭 회로(30)가 도통 상태인 경우 충전되고, 스위칭 회로(30)가 비도통 상태인 경우 에너지를 에너지 절감 회로(50) 및 유도성 부하(62)로 방전한다. 에너지 절감 회로(50)는 스위칭 회로(30)가 도통 상태인 경우 에너지를 유도성 부하(62)로 방전한다.

Description

전력 변환 회로{POWER CONVERTING CIRCUIT}
본 발명은 유도성 부하를 위한 전력 변환 회로에 관한 것으로, 특히 BLDC 모터에 적합한 전력 변환 회로에 관한 것이다.
브러시리스 직류(BLDC) 모터는 자석 회전자 및 적어도 하나의 권선이 감겨진 고정자를 갖는다. AC 전원에 의해 전력 변환 회로를 통해 모터에 전원이 공급될 수 있다. 도 1은 종래 기술의 전력 변환 회로를 기초로 하는 AC 전원의 전압, 전류 및 전력의 신호를 도시한다. 예를 들면, 모터는 AC 전원과 연결되고, 전류는 BLDC 모터의 고정자의 권선을 통과하고, 에너지는 권선에 의해 생성된 자계내에 저장된다. 권선이 유도성 요소이므로, 전류 신호의 위상은 전압 신호의 위상과 비교하여 지연된다. 예를 들면, 모터는 전원과 연결되고, 모터의 회전자는 고정되고, 권선에 의해 역기전력(EMF)이 생성되지 않는다. 전압의 증가로, 전계 권선은 생성된 자계의 강도를 증가시키며, 이는 회전자의 자계와 상호 작용하여 회전자를 구동하고, 따라서 권선은 역 EMF VB를 생성한다. 종래 기술의 전력 변환 회로에 따르면, AC 전압이 역 EMF VB 보다 크고 권선에 의해 저장된 에너지가 상대적으로 높은 전체 기간 동안 권선이 충전된다. AC 전압이 역 EMF VB 보다 작은 값으로 감소된 이후에, AC 전원으로부터 공급되는 전력은 중지되고 권선은 에너지를 방전하기 시작하여, 도 1에서 음영 부분으로 표시된 것처럼 AC 전압이 0을 통과한 이후 순간까지 유지하고, 따라서 네가티브 전력이 생성된다. 네가티브 전력은 전력의 일부가 전력 네트워크로 역으로 흐르도록 하고, 전기 에너지를 소비하여, AC 전원의 유효 전력을 감소시키게 된다.
그러므로, 네가티브 전력을 감소시키는 전력 변환 회로에 대한 필요성이 있다.
따라서, 일 측면에서, 본 발명은 유도성 부하로 전력을 공급하기 위한 전력 변환 회로를 제공하고, AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위하여 AC 전원에 연결되도록 된 제1 및 제2 입력 단자 및 DC 전압을 출력하기 위한 제1 및 제2 DC 단자를 포함하는 변환기; 및 제1 및 제2 연결 단자를 포함하는 제1 인덕턴스 - 상기 제1 연결 단자는 상기 제1 DC 단자에 연결됨 - ; 제1 및 제2 피제어 단자 및 상기 제1 피제어 단자와 상기 제2 피제어 단자 사이의 연결을 제어하기 위한 제어 단자를 포함하는 스위칭 회로; 상기 제1 피제어 단자와 상기 제2 피제어 단자 사이의 연결을 제어하도록 상기 제어 단자에 제어 신호를 공급하는 제어 회로; 및 상기 제2 연결 단자 및 상기 제2 DC 단자에 연결되며, 상기 유도성 부하에 전력을 공급하기 위한 제1 및 제2 출력 단자를 포함하는 에너지 절감 회로를 포함하며, 상기 제1 인덕턴스는 상기 제1 및 제2 피제어 단자가 서로 연결되는 경우 에너지를 저장하도록 하고 상기 제1 및 제2 피제어 단자가 서로 단절될 때 에너지를 상기 에너지 절감 회로 및 상기 유도성 부하로 방전하도록 하고, 상기 에너지 절감 회로는 상기 제1 및 제2 피제어 단자가 서로 연결되는 경우에 상기 유도성 부하로 에너지를 방전하도록 된다. 본발명은, 유도성 부하(62)로 전력을 공급하기 위한 전력 변환 회로로서, AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위하여 AC 전원(61)에 연결되도록 된 제1 및 제2 입력 단자(21, 22) 및 DC 전압을 출력하기 위한 제1 및 제2 DC 단자(23, 24)를 포함하는 변환기(20); 및 제1 및 제2 연결 단자(25, 26)를 포함하는 제1 인덕턴스(L1) - 상기 제1 연결 단자는 상기 제1 DC 단자(23)에 연결됨 - 를 포함하되, 제1 및 제2 피제어 단자(31, 32) 및 상기 제1 피제어 단자와 상기 제2 피제어 단자 사이의 연결을 제어하기 위한 제어 단자(33)를 포함하는 스위칭 회로(30); 상기 제1 피제어 단자와 상기 제2 피제어 단자(31, 32) 사이의 연결을 제어하도록 상기 제어 단자(33)에 제어 신호를 공급하는 제어 회로(40) ― 상기 제어 회로(40)는 상기 스위칭 회로(30)의 도통 시간이 상기 스위칭 회로(30)의 비도통 시간보다 길어지도록 제어함 ― ; 및 상기 제2 연결 단자(26) 및 상기 제2 DC 단자(24)에 연결되며, 상기 유도성 부하(62)에 전력을 공급하기 위한 제1 및 제2 출력 단자(51, 52)를 포함하는 에너지 절감 회로(50, 50b)를 포함하며, 상기 제1 인덕턴스(L1)는 상기 제1 및 제2 피제어 단자(31, 32)가 서로 연결되는 경우 에너지를 저장하도록 하고 상기 제1 및 제2 피제어 단자(31, 32)가 서로 단절될 때 에너지를 상기 에너지 절감 회로(50, 50b) 및 상기 유도성 부하(62)로 방전하도록 하며, 상기 AC 전압이 상기 유도성 부하(62)의 역기전력 이하인 값으로 감소하는 경우 상기 유도성 부하(62)에 저장된 에너지가 상기 AC 전원(61)으로 역으로 흐르는 것을 특징으로 하는, 전력 변환 회로를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제어 회로는 PWM 신호 생성기를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1 DC 단자와 상기 제2 DC 단자 사이에 연결된 필터링 회로를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 필터링 회로는 상기 제1 DC 단자와 상기 제2 DC 단자 사이에 연결된 제1 커패시터를 포함한다.
바람직하게는, 상기 에너지 절감 회로는 상기 제1 출력 단자와 상기 제2 출력 단자 사이에 연결된 제2 커패시터를 포함한다.
바람직하게는, 상기 에너지 절감 회로는 다이오드를 더 포함하며, 제1 및 제2 출력 단자 중 하나는 상기 다이오드를 통해 상기 제2 연결 단자와 상기 제2 DC 단자 중 하나에 연결되며, 상기 제1 및 제2 출력 단자 중 다른 하나는 상기 제2 연결 단자와 상기 제2 DC 단자 중 다른 하나에 연결된다.
바람직하게는, 상기 에너지 절감 회로는 상기 제2 연결 단자와 상기 제1 출력 단자 사이에 연결된 제3 커패시터 및 상기 제2 DC 단자와 상기 출력 단자에 인접한 제3 커패시터의 일 단부 사이에 연결된 제2 인덕턴스를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 에너지 절감 회로는 다이오드를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 출력 단자 중 하나는 상기 제2 DC 단자 및 상기 다이오드를 통해 상기 제1 출력 단자에 인접한 상기 제3 커패시터의 일 단부 중 하나에 연결되며, 상기 제1 및 제2 출력 단자 중 다른 하나는 상기 제2 DC 단자 및 상기 제1 출력 단자에 인접한 상기 제3 커패시터의 일 단부 중 다른 하나에 연결된다.
제2 측면에 따르면, 본 발명은 유도성 부하에 전력을 공급하기 위한 전력 변환 회로를 제공하며, 인덕턴스, 스위칭 회로 및 에너지 절감 회로를 포함한다. 상기 인덕턴스는 상기 스위칭 회로가 도통 상태인 경우 충전되고, 상기 스위칭 회로가 비도통 상태인 경우 상기 에너지 절감 회로 및 상기 유도성 부하에 에너지를 방전하며, 상기 에너지 절감 회로는 상기 스위칭 회로가 도통 상태인 경우 에너지를 상기 유도성 부하로 방전한다.
바람직하게는, 상기 스위칭 회로는 상기 에너지 절감 회로와 병렬로 연결된다.
바람직하게는, 상기 유도성 부하는 전기 모터를 포함한다.
바람직하게는, 상기 전기 모터는 BLDC 모터이며, 상기 전력 변환 회로는 상기 에너지 절감 회로와 BLDC 모터 사이에 연결된 인버터를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 인버터는 H-브리지 구동 회로이다.
바람직하게는, 상기 인덕턴스는 DC 전압과 상기 스위칭 회로 사이에 연결된다.
바람직하게는, 상기 에너지 절감 회로는 상기 스위칭 회로와 상기 유도성 부하 사이에 연결된다.
본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조로 단지 예로써 설명될 것이다. 도면에서, 하나 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조, 소자 또는 부분은 이들이 나타나는 도면에서 동일한 참조 번호로 표기된다. 도면에 도시된 구성 요소의 체적 및 특징은 일반적으로 편의상 표시의 명확성을 위하여 선택되고 반드시 스케일에 맞게 도시될 필요는 없다. 도면은 이하와 같다.
도 1은 종래 기술의 전력 변환 회로를 기초로 하는 AC 전원의 전압, 전류 및 전력의 신호를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 회로를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 변환 회로를 도시한다.
도 4는 도 3의 전력 변환 회로를 기초로 하는 AC 전원의 전압 및 전류의 신호를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 변환 회로를 도시한다.
도 6은 도 5의 전력 변환 회로를 기초로 하는 AC 전원의 전압 및 전류의 신호를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 회로(10)를 도시한다. 전력 변환 회로(10)는 유도성 부하(62)에 전력을 공급하도록 된다. 이 실시예에서, 유도성 부하(62)는 바람직하게는 H-브리지 구동 회로인 인버터에 의해 구동되는 BLDC 모터이다. 전력 변환 회로(10)는 AC-DC 변환기(20), 제1 인덕턴스(L1), 스위칭 회로(30), 제어 회로(40) 및 에너지 절감 회로(50)를 포함한다.
AC-DC 변환기(20)는 AC 전원(61)으로부터의 AC 전압을 DC 전압으로 변환하도록 하고, 제1 입력 단자(21), 제2 입력 단자(22), 제1 DC 단자(23) 및 제2 DC 단자(24)를 포함한다. 제1 및 제2 입력 단자(21, 22)는 AC 전원(61)에 연결되도록 된다. 제1 및 제2 DC 단자(23 및 24)는 DC 전압을 출력하도록 된다.
스위칭 회로(30)는 인덕턴스(L1)를 충전하기 위하여 인덕턴스(L1)와 제2 DC 단자(24) 사이에 피제어 단락 회로를 적용하도록 배치된다. 스위칭 회로(30)는 제1 피제어 단자(31), 제2 피제어 단자(32), 및 제1 및 제2 피제어 단자(31 및 32) 사이에 연결 또는 단선을 제어하는 제어 단자(33)를 포함한다. 제어 회로(40)는 제1 및 제2 피제어 단자(31 및 32)를 선택적으로 연결 및 단선하기 위하여 제어 단자(33)에 제어 신호를 제공한다. 제1 인덕턴스(L1)는 각각이 AC-DC 변환기(20) 및 스위칭 회로(30)에 연결되는 제1 연결 단자(25) 및 제2 연결 단자(26)를 갖는다. 이 실시예에서, 제1 연결 단자(25)는 AC-DC 변환기(20)의 제1 DC 단자(23)에 연결되고, 제2 연결 단자(26)는 스위칭 회로(30)의 제1 피제어 단자(31)에 직접 연결되며, 스위칭 회로(30)의 제2 피제어 단자(32)는 AC-DC 변환기(20)의 제2 DC 단자(24)에 직접 연결된다.
에너지 절감 회로(50)는 제2 연결 단자(26) 및 제2 DC 단자(24)에 연결되고, 유도성 부하(62)에 연결되는 제1 출력 단자(51) 및 제2 출력 단자(52)를 포함한다. 인덕턴스(L1)는 제1 및 제2 피제어 단자(31 및 32)가 연결되는 경우 에너지를 저장하고, 제1 및 제2 피제어 단자(31 및 32)가 단선되는 경우 유도성 부하(62) 및 에너지 절감 회로(50)에 에너지를 방전한다. 에너지 절감 회로(50)는 제1 및 제2 피제어 단자(31 및 32)가 연결되는 경우에 에너지를 유도성 부하(62)로 방전하도록 하여, 유도성 부하(62)의 동작을 유지한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, AC-DC 변환기(20)는 바람직하게는 하프 브리지 다이오드 정류기이다. 스위칭 회로(30)는 바람직하게는 BJT 또는 MOSFET를 포함한다. BJT의 콜렉터 및 에미터 또는 MOSFET의 드레인 및 소스는 제1 및 제2 피제어 단자(31 및 32)이고, BJT의 베이스 또는 MOSFET의 게이트는 제어 단자(33)이다. 제1 피제어 단자(31)는 제1 인덕턴스(L1)를 통해 제1 DC 단자(23)에 연결된다. 제2 피제어 단자(32)는 제2 DC 단자(24)에 연결된다. 제어 회로(40)는 바람직하게는 PWM 신호 발생기 또는 단일 칩 마이크로컴퓨터와 같은 다른 유형의 신호 발생기이다.
에너지 절감 회로(50)는 제2 커패시터(C2) 및 다이오드(D)를 포함한다. 제2 커패시터(C2)는 제1 및 제2 출력 단자(51 및 52) 사이에 연결된다. 다이오드(D)의 아노드는 제2 연결 단자(26)에 연결되고, 다이오드(D)의 캐소드는 제1 출력 단자(51)에 연결된다. 제2 출력 단자(52)는 제2 DC 단자(24)에 연결된다. 다르게는, 도 3에서 점선으로 도시된 것처럼, 다이오드(D)는 제2 DC 단자(24)와 제2 출력 단자(52) 사이에 연결되고, 다이오드(D)의 아노드는 제2 출력 단자(52)에 연결되고, 다이오드(D)의 캐소드는 제2 DC 단자(24)에 연결되며, 제1 출력 단자(51)는 제2 연결 단자(26)에 연결된다. 다시 말하면, 제1 및 제2 출력 단자(51 및 52) 중 하나는 다이오드(D)를 통해 제2 연결 단자(26) 및 제2 DC 단자(24) 중 하나에 연결되고, 제1 및 제2 출력 단자(51 및 52) 중 다른 하나는 제2 연결 단자(26) 및 제2 DC 단자(24) 중 다른 하나에 직접 연결된다.
H-브리지 구동 회로(63)는 모터를 일반적으로 동작시키기 위하여 제어기에 의해 제어될 수 있는 4개의 스위치(S)를 포함한다. 제어기는 바람직하게는 제어 회로(40)내에 포함된다.
도 4를 참조로, 동작 동안, 변환기(20)는 AC 전압을 DC 단자(23 및 24)에 의해 출력되는 DC 전압으로 변환한다. DC 전압은 제1 인덕턴스(L1) 및 에너지 절감 회로(50)를 통해 H-브리지 구동 회로(63)로 공급되어, BLDC 모터(62)를 구동한다. BLDC 모터가 회전하는 경우, 모터의 권선에 의해 역 EMF VB이 생성된다. AC 전압이 역 EMF VB 보다 큰 값으로 증가한 이후에(도면에서 A 지점), 전류가 AC 전원(61)에 의해 제공된다. 지점 A 이전에는 AC 전원(61)으로부터 전류가 통과하지 않는다.
AC 전원(61)의 전압이 역 EMF VB 보다 크므로, AC 전원(61)은 지점 A와 지점 B 사이에서 전력을 공급한다. 스위칭 회로(30)는 제어 회로(40)의 제어 하에 도통 상태 또는 비도통 상태이다. 스위칭 회로(30)가 도통 상태인 경우, AC 전원(61)은 AC-DC 변환기(20), 제1 인덕턴스(L1) 및 스위칭 회로(30)와 함께 회로를 형성하여, 제1 인덕턴스(L1)를 충전한다. 이 기간 동안, 제1 인덕턴스(L1)는 AC-DC 변환기(20)에 의해 출력된 DC 전압 출력과 동일한 극성을 갖는다. 스위칭 회로(30)가 비도통 상태인 경우, 제1 인덕턴스(L1) 상의 전압은 DC 전압에 중첩된다. 제1 회로가 AC 전원(61), AC-DC 변환기(20), 제1 인덕턴스(L1) 및 에너지 절감 회로(50)의 다이오드(D) 및 제2 커패시터(C2)에 의해 형성되어, 제2 커패시터(C2)를 충전한다. 한편, 제2 회로가 AC 전원, AC-DC 변환기(20), 제1 인덕턴스(L1), 다이오드(D), H-브리지 구동 회로(63) 및 모터(62)에 의해 형성되어, 모터를 구동한다. 스위칭 회로(30)가 다시 도통 상태이면, 제1 인덕턴스(L1)가 다시 충전되고, 제2 커패시터(C2)는 H-브리지 구동 회로(63)를 통해 모터(62)에 에너지를 방전하여, 모터의 동작을 유지한다. 스위칭 회로(30)가 비도통 상태인 경우, 제2 커패시터(C2)가 다시 충전된다.
AC 전압이 역 EMF VB와 동일한 값으로 감소하는 경우(도면에서 지점 B), 또한 0으로까지 감소하는 경우, 모터의 권선내에 저장된 에너지가 있는 경우, 즉 유도성 부하(62)에 전압이 존재하는 경우, 모터내에 저장된 에너지는 스위칭 회로(30)가 비도통 상태인 경우 H-브리지 구동 회로(63)를 통해 AC 전원(61)으로 역으로 흐른다. 방전 주기는 스위칭 주파수 및 제어 회로(40)의 제어 신호의 듀티 사이클에 대응하는 스위칭 회로(30)의 도통 시간에 대응한다.
스위칭 회로(30)가 교호로 도통 상태 및 비도통 상태이므로, 에너지 절감 회로(50) 및 유도성 부하(62)를 충전하는 기간은 매우 짧게 제어될 수 있고, 따라서 유도성 부하(62) 내에 저장된 에너지는 감소될 수 있으며, 방전은 신속하게 마감될 수 있다. 그러므로, 네가티브 전력은 감소되고, 이는 BLDC 모터의 유효 출력을 개선하며, 전력 네트워크의 소비를 감소시키고, 따라서 전기적 효율이 증가된다.
더욱이, 제1 인덕턴스(L1) 상의 전압이 제1 인덕턴스(L1)의 방전 동안 AC-DC 변환기(20)에 의해 DC 전압 출력에 중첩되므로, 모터에 인가된 전압은 AC 전원(61)의 전압 보다 높고, 이는 고전압을 필요로 하는 모터를 구동하는데 이용될 수 있다.
바람직하게는, 필터링 회로가 제1 및 제2 DC 단자(23 및 24)로부터의 DC 전압 출력을 필터링하기 위하여 제1 및 제2 DC 단자(23 및 24) 사이에 연결된다. 이 실시예에서, 필터링 회로는 제1 커패시터(C1)를 포함한다. 필터링 회로는 다르게는 LC 회로 - 여기서 LC 회로내의 인덕턴스는 AC-DC 변환기(20)와 제1 커패시터(C1) 사이에 연결됨 - 를 포함하거나 또는 인덕턴스만을 포함할 수 있다.
지점 A와 지점 B 사이의 기간 동안, 모터의 회전 속도는 스위칭 회로(30)의 도통 시간을 조정함에 의해 제어될 수 있으며, 이는 제어 회로(40)의 제어 신호의 듀티 사이클에 대응한다. 듀티 사이클이 높을수록 - 이는 스위칭 회로가 긴 도통 시간을 갖는다는 것을 의미함 - , 더 적은 에너지가 모터의 권선내에 저장되고 지점 B 이후에 방전되며, 따라서 네가티브 전력이 감소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 변환 회로(10b)를 도시한다. 전력 변환 회로(10b)는 전력 변환 회로(10)와 유사하다. 이들 사이의 차이는 전력 변환 회로(10b)의 에너지 절감 회로(50b)가 다이오드(D) 및 제2 커패시터(C2) 외에도 제3 커패시터(C3) 및 제2 인덕턴스(L2)를 더 포함한다는 점이다. 제3 커패시터(C3)는 제2 연결 단자(26)와 다이오드(D)의 아노드 사이에 연결된다. 제2 인덕턴스(L2)는 제2 DC 단자(24)와 다이오드(D)의 아노드 사이에 연결된다.
도 6을 참조로, 동작 동안, BLDC 모터(62)에 전압이 인가되고, 모터는 회전하며, 역 EMF VB가 권선에 의해 생성된다. AC 전압이 역 EMF VB 보다 큰 값으로 점차 증가하는 경우(도면에서 지점 A), 전류는 AC 전원(61)에 의해 제공된다. AC 전원(61)의 전압이 역 EMF VB 보다 더 큰 지점 A와 지점 B 사이의 기간 동안, 스위칭 회로(30)가 비도통 상태인 경우, 제1 회로가 AC 전원(61), AC-DC 변환기(20), 제1 인덕턴스(L1), 제3 커패시터(C3), 및 제2 인덕턴스(L2)에 의해 형성되며, 제2 회로는 AC 전원(61), AC-DC 변환기(20), 제1 인덕턴스(L1), 제3 커패시터(C3), 다이오드(D), 및 제2 커패시터(C2)에 의해 형성되며, 제3 회로가 AC 전원(61), AC-DC 변환기(20), 제1 인덕턴스(L1), 제3 커패시터(C3), 다이오드(D), H-브리지 구동 회로(63) 및 BLDC 모터(62)에 의해 형성된다. 이 주기 동안, 제2 커패시터(C2) 및 제3 커패시터(C3)가 충전된다. 3개의 회로는 제3 커패시터(C3)가 충분히 충전된 이후에 단선된다. 스위칭 회로(30)가 도통 상태인 경우, AC 전원(61), AC-DC 변환기(20), 제1 인덕턴스(L1) 및 스위칭 회로(30)에 의해 회로가 형성되어 제1 인덕턴스(L1)를 충전하고, 제3 커패시터(C3)가 스위칭 회로(30)를 통해 제2 인덕턴스(L2)로 방전되어, 에너지는 제2 인덕턴스(L2)내에 저장된다. 한편, 제2 커패시터(C2)는 BLDC 모터에 전력을 공급한다. 스위칭 회로(30)가 비도통 상태인 경우, 제1 및 제2 인덕턴스(L1, L2) 및 제3 커패시터(C3)의 극성은 도 5에 도시된 것과 같다.
스위칭 회로(30)가 교대로 도통 상태 및 비도통 상태이므로, 에너지 절감 회로(50b) 및 모터(62)의 권선을 충전하는 기간은 매우 짧게 제어될 수 있으며, 따라서 유도성 부하내에 저장되는 에너지는 감소될 수 있으며, 방전은 신속하게 마감될 수 있다. 그러므로, 네가티브 전력은 감소되고, 이는 BLDC 모터의 유효 출력을 개선하고, 저력 네트워크의 소비를 감소시키고, 따라서 전기적 효율은 증가된다.
더욱이, 이 실시예에서, 제어 회로(40)에 의해 생성된 제어 신호의 듀티 사이클이 상대적으로 높은 경우, 즉 스위칭 회로(30)의 도통 시간이 스위칭 회로(30)의 비도통 상태 시간 보다 긴 경우, 제3 커패시터(C3)의 전압은 스위칭 회로(30)의 도통 동안 신속하게 감소하고, 제1 및 제2 인덕턴스(L1 및 L2)의 전압은 긴 충전 시간으로 인하여 상대적으로 높다. 그러므로, 스위칭 회로(30)의 비도통 동안, 제3 커패시터(C3)의 전압이 상대적으로 작으므로, 모터(62)에 인가되는 전압은 이전 실시예에 비교하여 더 높다. 반대로, 제어 회로(40)에 의해 생성되는 제어 신호의 듀티 사이클이 상대적으로 작은 경우, 즉, 스위칭 회로(30)의 도통 시간이 스위칭 회로(30)의 비도통 시간 보다 짧은 경우, 제3 커패시터(C3)의 전압의 상승은 제1 인덕턴스(L1) 및 제2 인덕턴스(L2)의 전압의 상승 보다 더 빠르다. 다시 말하면, 제3 커패시터(C3)의 전압은 제1 인덕턴스(L1)의 전압과 제2 인덕턴스(L2)의 전압의 합 보다 더 클 수 있다. 그러므로, 스위칭 회로(30)의 도통 동안, 도통 시간이 상대적으로 짧으므로, 제3 커패시터(C3)의 전압에 있어서의 감소는 상대적으로 작고, 이는 모터(62)에 인가되는 전압이 제1 커패시터(C1)의 전압보다 더욱 작도록 한다. 그러므로, 이 실시예에서의 전력 변환 회로(10b)는 상이한 유형의 모터를 구동하도록 제어 신호의 듀티 사이클을 제어함에 의해 각종 전압을 생성할 수 있다.
본 출원의 상세한 설명 및 청구 범위에서, 동사인 "포함하다(comprise)", "포함하다(include)", "함유", 및 "가지다"와 그 변형은 포괄적 개념으로 이용되어, 상술한 항목들의 존재를 규명하는 것이나, 추가 항목 또는 특징들의 존재를 배제하려는 의도는 아니다.
분명하게 별개 실시예의 문장으로 설명된 본 발명의 특정 특징은 단일 실시예의 조합으로 제공될 수 있다. 역으로, 단일 실시예의 문장으로 설명된 본 발명의 각종 특징은 별개로 또는 임의의 적절한 서브 조합으로 제공될 수도 있다.
본 발명이 하나 이상의 양호한 실시예를 참조로 설명되었지만, 당업자라면 첨부된 청구 범위에서 한정된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 개조가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 이하의 청구범위를 참조로 결정된다.

Claims (15)

  1. 유도성 부하(62)로 전력을 공급하기 위한 전력 변환 회로로서,
    AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위하여 AC 전원(61)에 연결되도록 된 제1 및 제2 입력 단자(21, 22) 및 DC 전압을 출력하기 위한 제1 및 제2 DC 단자(23, 24)를 포함하는 변환기(20); 및
    제1 및 제2 연결 단자(25, 26)를 포함하는 제1 인덕턴스(L1) - 상기 제1 연결 단자는 상기 제1 DC 단자(23)에 연결됨 - 를 포함하되,
    제1 및 제2 피제어 단자(31, 32) 및 상기 제1 피제어 단자와 상기 제2 피제어 단자 사이의 연결을 제어하기 위한 제어 단자(33)를 포함하는 스위칭 회로(30);
    상기 제1 피제어 단자와 상기 제2 피제어 단자(31, 32) 사이의 연결을 제어하도록 상기 제어 단자(33)에 제어 신호를 공급하는 제어 회로(40) ― 상기 제어 회로(40)는 상기 스위칭 회로(30)의 도통 시간이 상기 스위칭 회로(30)의 비도통 시간보다 길어지도록 제어함 ― ; 및
    상기 제2 연결 단자(26) 및 상기 제2 DC 단자(24)에 연결되며, 상기 유도성 부하(62)에 전력을 공급하기 위한 제1 및 제2 출력 단자(51, 52)를 포함하는 에너지 절감 회로(50, 50b)를 포함하며,
    상기 제1 인덕턴스(L1)는 상기 제1 및 제2 피제어 단자(31, 32)가 서로 연결되는 경우 에너지를 저장하도록 하고 상기 제1 및 제2 피제어 단자(31, 32)가 서로 단절될 때 에너지를 상기 에너지 절감 회로(50, 50b) 및 상기 유도성 부하(62)로 방전하도록 하며, 상기 AC 전압이 상기 유도성 부하(62)의 역기전력 이하인 값으로 감소하는 경우 상기 유도성 부하(62)에 저장된 에너지가 상기 AC 전원(61)으로 역으로 흐르는 것을 특징으로 하는, 전력 변환 회로.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 회로(40)는 PWM 신호 생성기를 포함하는, 전력 변환 회로.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 DC 단자(23)와 상기 제2 DC 단자(24) 사이에 연결된 필터링 회로를 더 포함하는, 전력 변환 회로.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 필터링 회로는 상기 제1 DC 단자(23)와 상기 제2 DC 단자(24) 사이에 연결된 제1 커패시터(C1)를 포함하는, 전력 변환 회로.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 절감 회로(50, 50b)는 상기 제1 출력 단자(51)와 상기 제2 출력 단자(52) 사이에 연결된 제2 커패시터(C2)를 포함하는, 전력 변환 회로.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 에너지 절감 회로(50)는 다이오드(D)를 더 포함하며, 제1 및 제2 출력 단자(51, 52) 중 하나는 상기 다이오드(D)를 통해 상기 제2 연결 단자(26)와 상기 제2 DC 단자(24) 중 하나에 연결되며, 상기 제1 및 제2 출력 단자(51, 52) 중 다른 하나는 상기 제2 연결 단자(26)와 상기 제2 DC 단자(24) 중 다른 하나에 연결되는, 전력 변환 회로.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 에너지 절감 회로(50b)는 상기 제2 연결 단자(26)와 상기 제1 출력 단자(51) 사이에 연결된 제3 커패시터(C3) 및 상기 제2 DC 단자(24)와 상기 제1 출력 단자(51)에 인접한 제3 커패시터(C3)의 일 단부 사이에 연결된 제2 인덕턴스(L2)를 더 포함하는, 전력 변환 회로.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 에너지 절감 회로(50b)는 다이오드(D)를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 출력 단자(51, 52) 중 하나는 상기 제2 DC 단자(24) 및 상기 다이오드(D)를 통해 상기 제1 출력 단자(51)에 인접한 상기 제3 커패시터(C3)의 일 단부 중 하나에 연결되며, 상기 제1 및 제2 출력 단자(51, 52) 중 다른 하나는 상기 제2 DC 단자(24) 및 상기 제1 출력 단자(51)에 인접한 상기 제3 커패시터(C3)의 일 단부 중 다른 하나에 연결되는, 전력 변환 회로.
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