KR20160049852A

KR20160049852A - 전력 변환 장치 및 공기 조화기

Info

Publication number: KR20160049852A
Application number: KR1020140147574A
Authority: KR
Inventors: 서보환; 김기홍
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2016-05-10
Also published as: KR101624048B1

Abstract

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것이다.
일 측면에 따른 전력 변환 장치는, 다수의 스위칭 소자를 구비하며, 3상 입력전원으로부터 입력된 3상 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터; 상기 컨버터와 연결되어, 상기 직류 전압을 평활하는 직류 링크부; 상기 직류 링크부와 연결되며, 상기 직류 전압을 모터로 공급하는 인버터; 및 상기 컨버터 및 상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 모터의 이상 상태 감지 시 상기 모터에 의해서 발생된 회생 전력이 상기 입력전원 측으로 인가될 수 있도록, 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어한다.

Description

전력 변환 장치 및 공기 조화기{Power converting apparatus and air conditioner}

본 명세서는 전력 변환 장치 및 공기 조화기에 관한 것이다.

최근 공기 조화기는 압축기의 구동 모터로서 3상 모터를 사용한다. 3상 모터의 전력 변환 장치는 사용 전원인 교류를 직류로 변환한 후, 변환된 직류를 인버터를 이용하여 3상 모터에 인가함으로써, 3상 모터를 구동시킨다.

공기 조화기는 압축기, 팬 등에 전동기를 사용하며, 이를 구동하기 위한 전력변환장치를 사용하고 있다. 전력 변환 장치는 입력전원으로부터 제공된 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 변환된 직류전압을 펄스폭 변조된(PWM:Pulse Width Modulation) 전압으로 다시 변환하여 부하에 공급한다.

한편, 공기 조화기가 고성능, 고효율을 요구함에 따라 고조파 전류, 입력 역률, EMC 등의 문제가 발생한다. 예를 들어, 입력 전원 측으로의 고조파 전류 유입 및 입력 역률 특성이 안 좋아지는 경우, 전력 계통에 접속된 다른 전기기기가 오동작을 일으킬 수 있고, 수명에 악영향을 주게 된다. 이러한 이유로, 각국에서는 전력품질 향상을 위해 역률, 고조파 등에 대한 규제를 강화하고 있다.

일반적으로 전력 변환 장치는 입력 교류 전원과 부하, 예를 들어 모터의 사이에 컨버터와 인버터가 병렬 연결된다. 이때, 컨버터와 인버터의 사이에는 직류 링크 커패시터가 개재된다.

종래의 전력 변환 장치의 경우, 과전류 등으로 인한 모터의 급정 시에 모터에서 발생된 회생 전력은 평활 커패시터로 축적될 수 있다.

그런데, 평활 커패시터가 용량이 큰 전해 커패시터인 경우에는 커패시터가 전압 상승 속도가 느려 회생 전력의 축적이 가능하나, 부피가 크고 가격이 비싼 문제가 있다.

한편, 선행문헌으로서, 한국공개특허공보 10-2012-0090406호에는, 모터 제어 장치가 개시된다.

본 발명의 목적은, 소용량의 커패시터를 사용하면서도 회생 전력에 의한 소손이 방지될 수 있는 전력 변환 장치 및 공기 조화기를 제공하는 것에 있다.

일 측면에 따른 전력 변환 장치는, 다수의 스위칭 소자를 구비하며, 3상 입력전원으로부터 입력된 3상 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터; 상기 컨버터와 연결되어, 상기 직류 전압을 평활하는 직류 링크부; 상기 직류 링크부와 연결되며, 상기 직류 전압을 모터로 공급하는 인버터; 및 상기 컨버터 및 상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 모터의 이상 상태 감지 시 상기 모터에 의해서 발생된 회생 전력이 상기 입력전원 측으로 인가될 수 있도록, 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어한다.

또한, 상기 직류 링크부는, 필름 커패시터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 컨버터의 다수의 스위칭 소자의 스위칭 동작 제어 시 상기 인버터를 턴 오프시킬 수 있다.

또한, 상기 3상 입력전원으로부터 입력된 3상 교류전원의 고조파를 저감시키는 리액터; 및 상기 리액터로 인가되는 3상의 입력전압을 감지하는 입력전압 감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 입력전압 감지부에서 감지되는 각 상의 입력전압에 기초하여 상기 컨버터의 다수의 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.

또한, 상기 다수의 스위칭 소자는 상측 소자 들과, 하측 소자 들을 포함하고, 상기 제어부는, 특정 시점에서 상기 입력전압 감지부에 감지된 각 상의 입력전압을 기초로, 최소 전압을 가지는 상에 대응하는 상측 소자를 온시키고, 최대 전압을 가지는 상에 대응하는 하측 소자를 온시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 일정 듀티를 기초로, 최소 전압을 가지는 상에 대응하는 상측 소자의 온 및 오프를 반복하고, 최대 전압을 가지는 상에 대응하는 하측 소자의 온 및 오프를 반복할 수 있다.

또한, 상기 컨버터의 스위칭 동작의 제어 과정에서, 상기 제어부는, 온되는 상측 소자 또는 온되는 하측 소자를 변경시킬 수 있다.

또한, 상기 입력전압 감지부에 감지된 각 상의 입력전압은 가변되고, 상기 제어부는, 가변되는 각 상의 입력전압에 기초하여, 온될 상측 소자 및 온될 하측 소자를 결정할 수 있다.

또한, 상기 컨버터의 스위칭 동작의 제어 과정에서, 상기 제어부는 상기 컨버터의 스위칭 동작 제어의 종료 시점을 판단하고, 종료 시점에 도달하면, 상기 제어부는, 상기 컨버터의 스위칭 동작 제어를 종료시킬 수 있다.

다른 측면에 따른 공기 조화기는, 실내기; 및 상기 실내기와 냉매 배관에 의해서 연결되며, 압축기와, 상기 압축기의 모터를 제어하는 전력변환장치를 구비하는 실외기를 포함하고, 상기 전력 변환 장치는, 다수의 스위칭 소자를 구비하며, 3상 입력전원으로부터 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키는 컨버터; 상기 컨버터와 연결되어, 상기 직류 전압을 평활하는 직류 링크부; 상기 직류 링크부와 연결되며, 상기 직류 전압을 모터로 공급하는 인버터; 및 상기 컨버터 및 상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 모터 측으로부터 회생 전력이 발생하는 경우, 상기 회생 전력이 상기 입력전원 측으로 인가될 수 있도록, 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.

또한, 상기 입력전원으로부터 입력되는 3상의 입력전압을 감지하는 입력전압 감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 입력전압 감지부에서 감지되는 각 상의 입력전압에 기초하여 다수의 스위칭 소자 중에서 온될 소자를 결정하고, 결정된 스위칭 소자를 온시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 온되는 것으로 결정된 스위칭 소자 들의 온 및 오프를 반복할 수 있다.

제안되는 실시 예에 의하면, 직류 링크부를 소용량의 필름 캐패시터로 사용할 수 있으므로, 전력 변환 장치의 크기나 부피를 줄일 수 있고, 제조 비용이 줄어드는 장점이 있다.

또한, 직류 링크부를 소용량의 필름 캐패시터로 사용하더라도 모터의 회생 전력이 입력전원으로 보내질 수 있으므로, 전력 변환 장치를 구성하는 소자의 소손이 방지될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 작동 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 입력전압 감지부에서 감지되는 입력 전압의 파형을 보여주는 도면.
도 5 내지 도 7은 컨버터의 스위칭 작동을 보여주는 도면.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기는, 하나 이상의 실외기(10)와, 상기 실외기(10)와 냉매 배관에 의해서 연결되는 하나 이상의 실내기(20)를 포함할 수 있다.

상기 실외기(10)는, 냉매를 압축하기 위한 하나 이상의 압축기(11)와, 상기 압축기(11)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(12)와, 상기 응축기(12)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기(13)를 포함할 수 있다.

상기 실내기(20)는 상기 팽창기(13)에서 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기(21)를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 상기 공기 조화기는, 냉방을 수행하거나 난방을 수행하거나, 냉난방을 동시에 수행하거나 환기를 수행하는 등 다양한 기능을 수행할 수 있으며, 본 명세서에서 공기 조화기의 종류는 제한이 없음을 밝혀둔다.

상기 압축기(11)는, 모터(100)와, 상기 모터(100)를 제어하는 제어장치를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제어장치는, 전력 변환 장치(200)를 포함할 수 있다.

상기 전력 변환 장치(200)는, 리액터(220)와, 컨버터(230)와, 직류 링크부(240)와, 인버터(250)와, 제어부(300)를 포함할 수 있다.

상기 리액터(220)는 3개의 인덕터로 구성되어 입력전원(210)의 고조파를 저감시킬 수 있다. 상기 리액터(220)는 3상 입력전원의 전력 변동에 따라 공진주파수를 조정하도록 상기 리액터(220)의 리액턴스 값(reactance value)을 가변할 수 있으나 부하의 요구 전력에 따라서는 미리 사용자에 의해 고정적인 값을 갖는 소자로 결정될 수 있다.

이 때, 상기 입력전원(210)은 R, S, T 상의 3상 전원으로 구성될 수 있다.

상기 컨버터(230)는 상기 리액터(220)와 연결되며, 상기 제어부(300)의 컨버터 제어신호에 따라서 3상 교류 전압을 직류 전압으로 변환할 수 있다.

상기 컨버터(230)는 역률개선회로(Power Factor Correction)가 될 수 있고, 역률을 높일 수 있다. 그리고 상기 컨버터(230)는 적어도 하나 이상의 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 상기 스위칭 소자의 턴-온 비율을 결정하는 가변 듀티비를 가진 게이팅 신호에 의해 상기 컨버터(230)가 제어되어 출력되는 직류 전압의 레벨을 조절할 수 있다.

일 예로 상기 컨버터(230)는 6개의 스위칭 소자를 구비한 3상 PWM(Pulse Width Modulation) 컨버터가 될 수 있고, 입력 전압을 승압하여 직류 전압으로 출력할 수 있고, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 입력 전류의 리플(Ripple) 성분을 감소시킬 수 있다.

상기 6개의 스위칭 소자는 3-레그 각각에 두 개씩 연결될 수 있다. 상기 각 레그의 두 개의 스위칭 소자가 만나는 노드(node) 상에 상기 입력전원(210)의 R, S, T 상 각각이 연결될 수 있다.

상기 리액터(220)는 고조파 특성을 개선하기 위하여 상기 입력전원(210)과 상기 컨버터(230) 사이의 R, S, T 상 각각에 연결될 수 있다.

도 2에서 6개의 스위칭 소자 중에서 상측에 배치되는 3개의 소자를 상측 소자라 하고, 하측에 배치되는 3개의 소자를 하측 소자라 한다.

상기 직류 링크부(240)는 입력되는 전원을 일정하게 유지할 수 있도록 적어도 하나의 링크 커패시터(Clink)를 포함할 수 있다. 상기 직류 링크부(240)가 포함하는 링크 커패시터(Clink)는 100uF 이하의 커패시턴스를 가진 소용량의 필름 커패시터(film capacitor)일 수 있다.

상기 인버터(250)는 복수의 인터버용 스위칭 소자를 구비하고, 상기 제어부(300)로부터 발생된 인버터 제어신호에 따라 모터 구동 전압 및 모터 구동 전류를 상기 압축기의 모터(100)에 인가한다.

상기 제어부(300)는 상기 모터(100)의 상태를 검출하여 상기 모터의 운전 상태를 근거로 인버터 제어신호를 상기 인버터(250)에 공급하여 상기 인버터(250)를 통해 직류 전원을 모터 구동 전압 및 전류로 변환하도록 하는 인버터 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 인버터 제어신호는 일반적으로 상기 인버터(250)의 PWM 전압 듀티를 제어하는 PWM 신호일 수 있다.

또한, 상기 제어부(300)는 상기 직류 링크부(240)에 걸리는 직류 링크 전압, 직류 링크 전류나 리액터(220)에 인가되는 입력 전압, 입력 전류를 이용하여 컨버터 제어신호를 생성하는 컨버터 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 변환 장치(200)는, 3상의 입력전원(210)으로부터 입력되는 입력 전압을 감지하는 입력전압 감지부(310)를 더 포함할 수 있다. 일 예로 상기 입력전압 감지부(310)는, 상기 리액터(220)로 인가되는 입력 전압을 감지할 수 있다.

상기 제어부(300)는 상기 입력전압 감지부(310)에서 감지된 3상의 입력 전압에 기초하여 상기 컨버터(230)를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부(300)는 상기 모터(100)로 인가되는 전류에 기초하여, 상기 모터(100)의 이상 상태 여부를 확인할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 작동 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 입력전압 감지부에서 감지되는 입력 전압의 파형을 보여주는 도면이고, 도 5 내지 도 7은 컨버터의 스위칭 작동을 보여주는 도면이다.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 공기 조화기의 작동을 위하여 압축기의 모터(100)가 작동한다(S1).

상기 모터(100)는 상술한 바와 같이 상기 제어부(300)에 의한 인버터 제어신호에 기초하여 상기 인버터(250)로부터 모터 구동 전압 및 모터 구동 전류를 인가받을 수 있다.

상기 제어부(300)는 상기 모터(100)가 정상적으로 동작하는 중에 상기 모터(100)의 이상 상태가 감지되었는지 여부를 판할 수 있다(S2).

본 실시 예에서, 상기 모터의 이상 상태는, 모터로 과전류가 인가되는 경우일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 제어부(300)는 일 예로 상기 모터(100)로 인가되는 입력 전류가 기준전류를 초과하는 경우 상기 모터의 이상 상태가 감지된 것으로 판단할 수 있으나, 본 명세서에서 모터의 이상 상태를 감지하는 방법에는 제한이 없음을 밝혀둔다.

만약, 상기 모터(100)의 이상 상태가 감지되면, 상기 제어부(300)는 상기 모터(100)로 인가되는 모터 구동 전압을 차단할 수 있다. 즉, 상기 인버터(250)는 턴 오프될 수 있다.

이와 같이 상기 인버터(250)가 턴-오프되는 경우, 상기 인버터(250)는 불활성화되어 상기 모터(100)에 인가되는 모터 구동 전압이 차단될 수 있다. 이 경우, 상기 모터(100)에 의해 발생되는 회생 전력이 상기 인버터(250)를 지나 상기 직류 링크부(240)에 전달될 수 있다.

구체적으로, 상기 인버터(250)가 턴-오프되는 경우, 상기 모터(100)에 역기전력 발생하고, 상기 역기전력에 의한 회생 전류가 상기 직류 링크부(240)로 인가될 수 있다. 이 경우, 상기 회생 전류에 의해서 상기 직류 링크부(240)의 직류 링크 전압이 상승하게 된다.

본 실시 예와 같이 상기 직류 링크부(240)가 소용량의 필름 커패시터(film capacitor)인 경우, 상기 직류 링크부(240)의 직류 링크 전압이 급격하게 상승하게 되어 주변의 소자의 소손이 발생할 수 있다.

그러나, 본 발명의 경우 상기 제어부(300)는 모터의 이상 상태 감지 시 소자의 소손을 방지하기 위한 제어를 추가적으로 수행한다.

상기 제어부(300)는 상기 모터의 이상 상태 감지 시에, 상기 컨버터(230)를 제어하여 상기 회생 전력이 상기 입력전원(210)(계통이라고 할 수 있음)으로 인가되도록 할 수 있다.

구체적으로, 상기 입력전압 감지부(310)에서는 3상의 입력전압을 감지하고, 상기 제어부(300)는 감지된 3상의 입력전압을 기초로 최대 전압을 가지는 상과 최소 전압을 가지는 상을 판단한다(S3). 그리고, 상기 제어부(300)는 최소 전압을 가지는 상의 상측 소자와, 최대 전압을 가지는 상의 하측 소자의 스위칭 동작시킨다.

즉, 상측 소자 중 최소 전압을 가지는 상의 상측 소자를 온시키고, 상측 소자 중 나머지 소자를 오프시킨다. 또한, 상기 하측 소자 중 최대 전압을 가지는 상의 하측 소자를 온시키고, 나머지 소자를 오프시킨다.

최대 전압의 상과 최소 전압의 상을 판단하는 방법은 다음과 같으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 제어부(300)는 먼저, R상 전압과 S상 전압을 비교한다(첫 번째 비교단계). 그리고, 두 상의 전압 중 큰 전압을 최대 전압인 것으로 임시적으로 설정하고, 작은 전압을 최소 전압인 것으로 임시적으로 설정한다.

예를 들어, R상의 전압이 S상의 전압 보다 큰 경우, R상의 전압을 최대 전압으로, S상의 전압을 최소 전압인 것으로 임시 설정한다. 그 다음, 임시적으로 설정된 최대 전압과 T상의 전압을 비교한다(두 번째 비교단계).

만약, 두 번째 비교단계에서, 임시 설정된 최대 전압이 T상의 전압 보다 작은 경우에는, T상 전압을 최대 전압으로 확정하고, 임시 설정된 최소 전압을 최소 전압(S상의 전압임)으로 확정한다.

반면, 두 번째 비교단계에서, 임시 설정된 최대 전압이 T상의 전압 보다 큰 경우에는 임시 설정된 최소 전압과 T상 전압을 비교한다(세 번째 비교단계).

만약, 세 번째 비교단계에서, 임시 설정된 최소 전압 보다 T상 전압이 작은 경우에는 임시 설정된 최대 전압을 최대 전압(R상 전압)으로 확정하고, T상 전압을 최소 전압으로 확정한다. 반면, 세 번째 비교단계에서, 임시 설정된 최소 전압 보다 T상 전압이 큰 경우에는 임시 설정된 최대 전압을 최대 전압(R상 전압)으로 확정하고, 임시 설정된 최소 전압을 최소 전압(S상 전압)으로 확정한다.

한편, 첫 번째 비교단계에서, S상의 전압이 T상의 전압 보다 큰 경우, S상의 전압을 최대 전압으로, T상의 전압을 최소 전압인 것으로 임시 설정한다. 그리고, 위에서 설명한 바와 같이 두 번째 및 세 번째 비교단계를 수행하여, 상기 제어부(300)는 특정 시점에서, 최대 전압의 상과 최소 전압의 상을 판단할 수 있다.

한편, 상기 입력전압 감지부(310)에서 감지되는 각 상의 입력전압은 도 3과 같이 가변될 수 있으며, 이에 따라서, 상기 제어부(300)에서 판단되는 최대 전압의 상과 최소 전압의 상은 시간에 따라 달라질 수 있다.

도 3에서 a시점이 모터의 이상 상태가 감지된 시점인 것으로 가정한다.

상기 제어부(300)는 a시점에서는 R상의 전압이 최대인 것으로 판단하고, T상의 전압이 최소인 것으로 판단하게 될 것이다.

그러면, 상기 제어부(300)는 상기 컨버터(230)의 스위칭 소자 중에서 상측 소자의 T상에 대응하는 스위칭 소자를 온 시키고, 다른 소자 들을 오프시킨다. 또한, 상기 하측 소자의 R상에 해당하는 스위칭 소자를 온 시키고, 다른 소자 들을 오프시킨다. 그러면, 도 5에 도시된 바와 같이 회생 전류는 온된 스위칭 소자 들에 의해서 입력전원(210) 측으로 전달될 수 있다.

이 때, 상기 제어부(300)는 R상에 대응하는 스위칭 소자와 T상에 대응하는 스위치 소자를 반복적으로 온/오프시키며, 온되는 스위칭 소자의 듀티(Duty)는 상기 리액터(220)를 구성하는 인덕터의 용량에 따라 미리 결정되어 저장될 수 있다.

본 명세서에서 상측 소자 중 R, S, T 각 상에 대응하는 소자를 상측 R상 소자, 상측 S상 소자, 상측 T상 소자라 하고, 하측 소자 중 R, S, T 각 상에 대응하는 소자를 하측 R상 소자, 하측 S상 소자, 하측 T상 소자라 이름하기로 한다.

상기 제어부(300)가 상측 T상 소자와, 하측 R상 소자를 스위칭 제어하는 동안, 3상의 입력전압은 가변될 수 있으며, 이에 따라, 상기 제어부(300)는 온되는 소자와 오프되는 소자를 변경할 수 있다.

예를 들어, b시점에서 S상의 전압이 최대 전압이고, T상의 전압이 최소 전압이므로, b시점에서는 도 6과 같이 상측 T상 소자와 하측 S상 소자가 스위칭 동작될 것이다.

또한, c시점에서 S상의 전압이 최대 전압이고, R상의 전압이 최소 전압이므로, c시점에서는 도 7과 같이 상측 R상 소자와 하측 S상 소자가 스위칭 동작될 것이다.

도면에는 도시되지 않았으나, d시점에서는 상측 R상 소자와 하측 T상 소자가 스위칭 동작될 것이고, e시점에서는 상측 S상 소자와 하측 T상 소자가 스위칭 동작될 것이며, f시점에서는 상측 S상 소자와 하측 R상 소자가 스위칭 동작될 것이다.

다시 도 3을 참조하면, 상기 제어부(300)의 컨버터 제어 신호에 의해서 상기 컨버터(230)의 스위칭 소자의 스위칭 동작 중에 상기 제어부(300)는 스위칭 동작 제어 종료 시점에 도달하였는지 여부를 판단한다(S5).

그리고, 스위칭 동작 제어 종료 시점에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제어부(300)는 상기 컨버터(230)의 스위칭 소자의 스위칭 동작 제어를 중단한다(S6). 그러면, 상기 컨버터(230)는 턴 오프된다.

이 때, 모터의 이상 상태 감지시점(일 예로 도 3의 a시점)으로부터 일정 시간이 경과된 경우, 상기 제어부가 스위칭 동작 제어 종료 시점에 도달한 것으로 판단하거나, 상기 컨버터(230)의 스위칭 소자 들에서 온되는 소자의 스위칭 변경 횟수가 기준 횟수에 도달하면, 스위칭 동작 제어 종료 시점에 도달한 것으로 판단할 수 있으나, 본 발명에서 스위칭 동작 제어 종료 시점에 도달 여부를 판단하는 방법에는 제한이 없음을 밝혀둔다.

이 때, 온되는 소자의 스위칭 변경 횟수와 관련하여, 특정 시점에서 온되는 소자가 다음 시점에서 변경되는 경우, 이를 1번으로 카운트할 수 있다. 도 3에서 a시점에서 f시점으로 시간이 경과한 경우, 변경 횟수는 5회로 카운트될 수 있다.

위의 실시 예에서는 공기 조화기의 압축기의 모터 제어에 대한 내용을 설명하였으나, 상기 전력변환장치는 냉장고 압축기의 모터 제어 등 모터를 구비하는 전자기기에도 동일하게 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 실외기 20: 실내기
100: 모터 200: 전력 변환 장치
210: 입력전원 220: 리액터
230: 컨버터 240: 직류 링크부
250: 인버터

Claims

다수의 스위칭 소자를 구비하며, 3상 입력전원으로부터 입력된 3상 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터;
상기 컨버터와 연결되어, 상기 직류 전압을 평활하는 직류 링크부;
상기 직류 링크부와 연결되며, 상기 직류 전압을 모터로 공급하는 인버터; 및
상기 컨버터 및 상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 모터의 이상 상태 감지 시 상기 모터에 의해서 발생된 회생 전력이 상기 입력전원 측으로 인가될 수 있도록, 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 전력 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 직류 링크부는, 필름 커패시터를 포함하는 전력 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 컨버터의 다수의 스위칭 소자의 스위칭 동작 제어 시 상기 인버터를 턴 오프시키는 전력 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 3상 입력전원으로부터 입력된 3상 교류전원의 고조파를 저감시키는 리액터; 및
상기 리액터로 인가되는 3상의 입력전압을 감지하는 입력전압 감지부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 입력전압 감지부에서 감지되는 각 상의 입력전압에 기초하여 상기 컨버터의 다수의 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 전력 변환 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 다수의 스위칭 소자는 상측 소자 들과, 하측 소자 들을 포함하고,
상기 제어부는, 특정 시점에서 상기 입력전압 감지부에 감지된 각 상의 입력전압을 기초로, 최소 전압을 가지는 상에 대응하는 상측 소자를 온시키고, 최대 전압을 가지는 상에 대응하는 하측 소자를 온시키는 전력 변환 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는, 일정 듀티를 기초로, 최소 전압을 가지는 상에 대응하는 상측 소자의 온 및 오프를 반복하고, 최대 전압을 가지는 상에 대응하는 하측 소자의 온 및 오프를 반복하는 전력 변환 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 컨버터의 스위칭 동작의 제어 과정에서, 상기 제어부는, 온되는 상측 소자 또는 온되는 하측 소자를 변경시키는, 전력 변환 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 입력전압 감지부에 감지된 각 상의 입력전압은 가변되고, 상기 제어부는, 가변되는 각 상의 입력전압에 기초하여, 온될 상측 소자 및 온될 하측 소자를 결정하는 전력 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 컨버터의 스위칭 동작의 제어 과정에서, 상기 제어부는 상기 컨버터의 스위칭 동작 제어의 종료 시점을 판단하고, 종료 시점에 도달하면, 상기 제어부는, 상기 컨버터의 스위칭 동작 제어를 종료시키는 전력 변환 장치.
실내기; 및
상기 실내기와 냉매 배관에 의해서 연결되며, 압축기와, 상기 압축기의 모터를 제어하는 전력변환장치를 구비하는 실외기를 포함하고,
상기 전력 변환 장치는, 다수의 스위칭 소자를 구비하며, 3상 입력전원으로부터 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키는 컨버터;
상기 컨버터와 연결되어, 상기 직류 전압을 평활하는 직류 링크부;
상기 직류 링크부와 연결되며, 상기 직류 전압을 모터로 공급하는 인버터; 및
상기 컨버터 및 상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 모터 측으로부터 회생 전력이 발생하는 경우, 상기 회생 전력이 상기 입력전원 측으로 인가될 수 있도록, 상기 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 공기 조화기.
제 10 항에 있어서,
상기 입력전원으로부터 입력되는 3상의 입력전압을 감지하는 입력전압 감지부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 입력전압 감지부에서 감지되는 각 상의 입력전압에 기초하여 다수의 스위칭 소자 중에서 온될 소자를 결정하고, 결정된 스위칭 소자를 온시키는 공기 조화기.
제 10 항에 있어서,
상기 제어부는, 온되는 것으로 결정된 스위칭 소자 들의 온 및 오프를 반복하는 공기 조화기.