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KR101958787B1 - 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 - Google Patents

전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 Download PDF

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KR101958787B1
KR101958787B1 KR1020160136496A KR20160136496A KR101958787B1 KR 101958787 B1 KR101958787 B1 KR 101958787B1 KR 1020160136496 A KR1020160136496 A KR 1020160136496A KR 20160136496 A KR20160136496 A KR 20160136496A KR 101958787 B1 KR101958787 B1 KR 101958787B1
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inverter
switching element
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overcurrent protection
unit
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정용찬
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 인버터를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 스위칭 소자를 포함하는 삼상 교류 신호를 발생하는 인버터; 상기 인버터의 스위칭 소자를 구동하며 과전류 보호 기능을 포함하는 구동부; 및 상기 삼상을 이루는 스위칭 소자의 각 상에 연결되어 상기 스위칭 소자에 흐르는 음의 전류를 반전하여 상기 구동부에 전달함으로써 상기 과전류 보호 기능이 작동하도록 하는 소자 보호부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 {Power transforming apparatus and air conditioner including the same}
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로 특히, 인버터를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.
일반적으로, 공기 조화기의 압축기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다.
이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터 방식의 전력 변환부를 구성하는 것이 일반적으로 알려져 있다.
우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터와 같은 전력 변환부에 공급된다. 이때, 전력 변환부는, 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다.
이러한 교류 전력은 정류된 전력을 이용하여 다수의 스위칭 소자를 이용하는 인버터에 의하여 발생할 수 있다.
이와 같은 다수의 스위칭 소자를 구동하기 위한 구동부(일례로, 드라이버 IC)는 스위칭 소자의 소손을 방지하기 위해 과전류 보호 회로를 포함할 수 있다.
이러한 과전류 보호 회로는 스위칭 소자에 흐르는 전류를 감지하여 스위칭 소자에 일정 전압 이상이 걸리는 것으로 감지되면 스위칭 소자의 구동을 차단하는 방식을 이용한다.
그러나 과전류를 감지할 때 전류가 음의 방향으로 흐르는 경우에는 하드웨어적으로 감지가 되지 않아 스위칭 소자에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 따라서, 인버터를 이루는 스위칭 소자에 음의 전류가 흐르는 경우에도 과전류를 감지하여 스위칭 소자를 보호할 수 있는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 스위칭 소자를 포함하는 삼상 교류 신호를 발생하는 인버터; 상기 인버터의 스위칭 소자를 구동하며 과전류 보호 기능을 포함하는 구동부; 및 상기 삼상을 이루는 스위칭 소자의 각 상에 연결되어 상기 스위칭 소자에 흐르는 음의 전류를 반전하여 상기 구동부에 전달함으로써 상기 과전류 보호 기능이 작동하도록 하는 소자 보호부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 소자 보호부는, 상기 각 상의 전류를 감지하는 전류 감지부; 및 상기 전류 감지부에서 감지된 전압 신호를 반전시키는 반전 증폭기를 포함할 수 있다.
이때, 상기 소자 보호부는, 상기 전류 감지부와 상기 과전류 보호 기능의 입력 핀 사이에 순방향으로 연결되는 제1다이오드; 및 상기 반전 증폭기의 출력단에서 상기 과전류 보호 기능의 입력 핀 사이에 순방향으로 연결되는 제2다이오드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위칭 소자에 양의 전류가 흐를 경우, 상기 과전류 보호 기능의 입력 핀의 전위는 상기 반전 증폭기의 출력 전위보다 높을 수 있다.
한편, 상기 스위칭 소자에 음의 전류가 흐를 경우, 상기 과전류 보호 기능의 입력 핀의 전위는 상기 스위칭 소자의 콜렉터 단의 전위보다 높을 수 있다.
이때, 상기 제1다이오드는 상기 과전류 보호 기능의 입력 핀의 전위와 상기 스위칭 소자의 콜렉터 단의 전위가 동 전위가 되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 전류 감지부는, 상기 각 상과 공통으로 연결된 션트 저항일 수 있다.
여기서, 상기 반전 증폭기는, 상기 구동부를 제어하는 제어부와 연결될 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 위에서 설명한 전력 변환 장치를 포함하는 공기 조화기를 제공할 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.
먼저, 음의 방향으로 과전류가 발생한 경우에도 구동부의 과전류 보호 기능이 작동하여 스위칭 소자의 구동 동작을 정지하게 된다. 따라서 음의 과전류로부터 스위칭 소자를 보호할 수 있다.
즉, 종래의 경우에는 음의 전류에 의해서는 과전류 감지 기능이 동작하지 않았으며, 따라서 음의 방향으로 과전류가 흐르는 경우에는 스위칭 소자에 소손이 발생하는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에서 나타내는 바와 같은 소자 보호부의 작동에 의하여 음의 과전류로부터 스위칭 소자를 보호할 수 있는 것이다.
도 1은 전력 변환 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 2는 전력 변환 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치의 동작 상태를 나타내는 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1은 전력 변환 장치의 일례를 나타내는 블록도이고, 도 2는 전력 변환 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 변환 장치(100)는 교류 전원(10)을 정류하는 정류부(110), 정류부(110)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터(120), 컨버터(120)를 제어하는 컨버터 제어부(130), 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터(140), 인버터(140)를 제어하는 인버터 제어부(150)와, 그리고 컨버터(120)와 인버터(140) 사이의 DC단 캐패시터(C)를 포함할 수 있다.
이러한 인버터(140)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(200)에 공급된다. 여기서, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(200)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(100)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.
그러나 모터(200)는 압축기 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.
한편, 모터 구동장치(100)는, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다.
모터 구동장치(100)는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(200)에 변환된 전력을 공급한다.
컨버터(120)는, 입력 교류 전원(10)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터(120)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 경우에 따라, 컨버터(120)는 정류부(110)를 포함하는 개념일 수 있다. 이하, 컨버터(120)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.
정류부(110)는, 단상 교류 전원(10)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전원을 컨버터(120) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(110)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.
이와 같이, 컨버터(120)는 정류부(110)에서 정류된 전압을 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.
이러한 컨버터(120)는, 정류부(110)에 연결되는 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 이러한 스위칭 소자(Q1)와 병렬로 연결되는 캐패시터(C), 및 스위칭 소자(Q1)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.
승압 컨버터(120)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.
또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.
여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 컨버터 제어부(130)에서 전달되는 PWM 신호가 스위칭 소자(Q1)의 베이스(base; 또는 게이트) 단에 연결되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다.
이러한 스위칭 소자(Q1)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.
IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transitor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.
이와 같이, 컨버터 제어부(130)는 컨버터(120) 내의 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호(Sc)를 출력할 수 있다.
이를 위해, 컨버터 제어부(130)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(B)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.
경우에 따라, 이러한 컨버터(120) 및 컨버터 제어부(130)는 생략될 수 있다. 즉, 정류부(110)를 거친 출력 전압이 DC단 캐패시터(C)에 충전되거나 인버터(140)를 구동할 수 있다.
입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(110) 전단에 위치할 수 있다.
입력 전압 검출부(A)는 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(130)에 인가될 수 있다.
다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(10)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(110) 전단에 위치할 수 있다.
입력 전류 검출부(D)는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해 컨버터 제어부(130)에 인가될 수 있다.
DC 전압 검출부(B)는 DC단 캐패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC단 캐패시터(C)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(150)에 인가될 수 있으며, DC단 캐패시터(C)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다.
한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(130)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다.
인버터(140)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(200)에 출력할 수 있다.
구체적으로, 인버터(140)는 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하암 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.
컨버터(120)와 마찬가지로, 인버터의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다.
인버터 제어부(150)는, 인버터(140)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터(140)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(200)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC단 캐패시터(C) 양단인 DC단 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC단 전압(Vdc)은 DC단 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.
출력전류 검출부(E)는, 인버터(140)와 모터(200) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(200)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.
출력전류 검출부(E)는 인버터(140)와 모터(200) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치는 스위칭 소자를 포함하는 삼상 교류 신호를 발생하는 인버터(141), 이 인버터(141)의 스위칭 소자를 구동하며 과전류 보호 기능을 포함하는 구동부(151) 및 삼상 교류 전원을 이루는 스위칭 소자의 각 상에 연결되어 스위칭 소자에 흐르는 음의 전류를 반전하여 구동부(151)에 전달함으로써 과전류 보호 기능이 작동하도록 하는 소자 보호부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 인버터(141)는 도 1 및 도 2를 참조하여 위에서 설명한 인버터 제어부(150)의 적어도 일부를 구현하는 구동부(151)와 삼상 전류를 발생시키기 위한 6 개의 스위칭 소자들이 일체로 구비된 인버터 모듈일 수 있다.
이러한 인버터(141)의 각 스위칭 소자들은 전원부(110)로부터 직류 전원을 공급받을 수 있다. 여기서 전원부(110)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 교류 전원(10)을 정류하는 정류부(110)와 동일할 수 있으나, 이러한 정류부(110)에 컨버터(120) 및 DC단 캐패시터(C)를 포함한 구성일 수 있다.
이하, 전원부(110)는 이러한 정류부(110)에 컨버터(120) 및 DC단 캐패시터(C)를 포함한 구성인 것을 예로 설명한다. 그러나 이에 제한되지 않는다.
인버터(141)를 구동하는 구동부(151)는 6 개의 스위칭 소자와 각각 연결되어 스위칭 소자를 온(ON)/오프(OFF) 동작시킬 수 있는 구동 신호를 발생시킬 수 있다.
이러한 구동 신호는 제어부(마이컴; 152)로부터 전달받을 수 있다. 즉, 도 1을 참조하여 설명한 인버터 제어부(150)는 이러한 구동부(151) 및 제어부(152)를 포함할 수 있다.
구동부(151)는 과전류 보호 기능(Over Current Protection; OCP)을 가질 수 있다. 이러한 구동부(151)의 과전류 보호 기능(OCP)은 모듈을 이루는 인버터(141)의 입력 핀(Cin 단자)과 연결될 수 있다. 즉, 인버터(141) 모듈의 입력 핀(Cin 단자)을 통하여 일정 크기의 전압이 입력되는 경우에 이러한 과전류 보호 기능이 동작할 수 있다.
구체적으로, 인버터(141) 모듈의 입력 핀(Cin 단자)을 통하여 일정 크기의 전압, 예를 들어 DC 9 V의 전압이 입력되는 경우, 구동부(151)의 과전류 보호 기능이 동작하여 6 개의 스위칭 소자를 구동하는 구동 신호의 전달을 멈출 수 있다.
이러한 구동부(151)에는 별도의 구동부 전원(111)이 연결되어, 이 구동부 전원(111)으로부터 전력을 공급받을 수 있다.
인버터(141)에 포함되는 6 개의 스위칭 소자는 두 개씩 쌍을 이루어 모터(200)에 전달되는 삼상 전류를 출력한다.
소자 보호부(160)는 이러한 삼상 전류 중 각 상의 전류를 감지하는 전류 감지부(Rs) 및 이 전류 감지부(Rs)에서 감지된 전압 신호를 반전시키는 반전 증폭기(161)를 포함할 수 있다.
여기서, 전류 감지부(Rs)는, 삼상의 각 상과 공통으로 연결된 션트 저항(Rs)일 수 있다. 즉, U상, V상 및 W상 전류를 발생시키는 각각의 스위칭 소자 쌍과 공통으로 연결될 수 있다.
한편, 반전 증폭기(161)는 이러한 션트 저항(Rs)의 양단에 걸리는 전압을 반전하여 증폭시킨다. 이와 같은 반전 증폭기(161)의 출력단은 인버터(141) 모듈의 입력 핀(Cin 단자) 및 제어부(마이컴: 152)와 동시에 연결된다.
또한, 반전 증폭기(161)의 출력단과 인버터(141) 모듈의 입력 핀(Cin 단자) 사이에는 반전 증폭기(161)의 출력에서 인버터(141) 모듈의 입력 핀(Cin 단자) 방향으로 순방향 연결되는 다이오드(D3)가 연결될 수 있다.
이러한 다이오드(D3)의 음극(캐소드) 측은 인버터(141)와 션트 저항(Rs) 사이 단과 연결된다.
이와 같이, 소자 보호부(160)는, 전류 감지부(Rs)와 구동부(151)의 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자) 사이에 순방향으로 연결되는 제1다이오드(D2) 및 반전 증폭기(161)의 출력단에서 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자) 사이에 순방향으로 연결되는 제2다이오드(D3)를 더 포함할 수 있다.
즉, 제1다이오드(D2)의 양극(애노드)은 인버터(141)와 전류 감지부(Rs) 사이에 연결되고, 제1다이오드(D2)의 음극(캐소드)은 제2다이오드(D3) 및 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자)과 동시에 연결된다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 변환 장치의 동작 상태를 나타내는 회로도이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 동작 상태를 설명한다.
먼저, 도 4를 참조하여 스위칭 소자에 양의 전류가 흐를 때의 회로의 동작을 설명한다.
위에서 설명한 바와 같은 회로 구성에서, 전류가 화살표 a로 표현한 방향으로 흐를 때, 제1다이오드(D2)를 통해 션트 저항(Rs)에 걸린 전압이 화살표 b로 표시된 방향으로 구동부(151)의 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자)에 전달된다.
또한, 반전 증폭기(161)의 출력 전압, 즉, 션트 저항에 걸린 전압의 반전된 전압은 화살표 c로 표시된 방향으로 제어부(152)로 전달된다.
이때, 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자)의 전위는 반전 증폭기(161)의 출력 전위보다 높으며, 제2다이오드(D3)는 이 두 전위, 즉, 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자)의 전위 및 반전 증폭기(161)의 출력 전위가 동 전위가 되지 않도록 방지할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 인버터(141)의 스위칭 소자에 양의 전류가 흐를 때, 이 전류는 션트 저항(Rs)에 걸리는 양단의 전압 신호로서 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자)으로 전달된다.
따라서, 인버터(141)의 스위칭 소자에 양의 전류가 흐를 때 과전류가 발생하면, 즉, 양의 방향으로(즉, 접지를 향하는 방향으로) 과전류가 발생한 경우에는 션트 저항(Rs)의 양단에 걸린 전압이 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자)으로 전달되어 스위칭 소자의 구동 동작을 정지하게 된다. 따라서 양의 과전류로부터 스위칭 소자를 보호할 수 있다.
다음, 도 5를 참조하여 스위칭 소자에 음의 전류가 흐를 때의 회로의 동작을 설명한다.
위에서 설명한 바와 같은 회로 구성에서, 전류가 화살표 d로 표현한 방향으로 흐를 때, 즉, 인버터(141)의 스위칭 소자에 음의 방향으로 전류가 흐르는 경우, 션트 저항(Rs)에 걸린 전압은 반전 증폭기(161)를 통해 반전되어 출력된다.
이와 같이 반전 증폭기(161)를 통해 반전되어 출력된 전압은 화살표 e로 표시된 방향으로 제어부(152)로 입력되고, 제2다이오드(D2)를 통하여 화살표 f로 표시된 방향으로 구동부(151)의 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자)으로 전달된다.
따라서, 인버터(141)의 스위칭 소자에 음의 전류가 흐를 때 과전류가 발생하면, 즉, 음의 방향으로(즉, 접지에서 인버터(141)를 향하는 방향으로) 과전류가 발생한 경우에는 션트 저항(Rs)에서 감지된 전압이 반전 증폭기(161)에서 반전되어 증폭되어 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자)으로 전달된다.
이때의 과전류 보호 기능의 입력 핀(Cin 단자)의 전위는 스위칭 소자의 콜렉터 단의 전위보다 높을 수 있다.
이와 같이, 션트 저항(Rs)에 의하여 음의 방향으로 과전류가 발생한 경우에도 구동부(151)의 과전류 보호 기능이 작동하여 스위칭 소자의 구동 동작을 정지하게 된다. 따라서 음의 과전류로부터 스위칭 소자를 보호할 수 있다.
즉, 종래의 경우에는 음의 전류에 의해서는 하드웨어적으로 감지가 되지 않아 과전류 감지 기능이 동작하지 않았으며, 따라서 음의 방향으로 과전류가 흐르는 경우에는 스위칭 소자에 소손이 발생하는 문제점이 있었다.
그러나, 이상에서 설명하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 나타내는 바와 같은 소자 보호부(160)의 작동에 의하여 음의 과전류로부터 스위칭 소자를 보호할 수 있는 것이다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 전력 변환 장치 110: 정류부, 전원부
111: 구동부 전원 120: 컨버터
130: 컨버터 제어부 140, 141: 인버터
150: 인버터 제어부 151: 구동부
152: 제어부 160: 소자 보호부
161: 반전 증폭기 200: 모터

Claims (9)

  1. 스위칭 소자를 포함하는 삼상 교류 신호를 발생하는 인버터;
    상기 인버터의 스위칭 소자를 구동하며 과전류 보호 기능을 포함하는 구동부;
    상기 구동부에 상기 스위칭 소자의 구동 신호를 전달하는 제어부; 및
    상기 삼상을 이루는 스위칭 소자의 각 상에 연결되어 상기 스위칭 소자에 흐르는 음의 전류를 반전하여 상기 구동부의 과전류 보호 기능의 입력 핀에 전달함으로써 상기 과전류 보호 기능이 작동하도록 하는 것으로서, 상기 각 상과 공통으로 연결된 션트 저항을 포함하여 상기 각 상의 전류를 감지하는 전류 감지부, 상기 전류 감지부에서 감지된 전압 신호를 반전시키는 반전 증폭기, 상기 전류 감지부와 상기 과전류 보호 기능의 입력 핀 사이에 순방향으로 연결되는 제1다이오드 및 상기 반전 증폭기의 출력단에서 상기 과전류 보호 기능의 입력 핀 사이에 순방향으로 연결되고 상기 과전류 보호 기능의 입력 핀의 전위 및 상기 반전 증폭기의 출력 전위가 동 전위가 되지 않도록 방지하는 제2다이오드를 포함하는 소자 보호부를 포함하여 구성되고,
    상기 반전 증폭기의 출력단은 상기 구동부 및 상기 제어부와 동시에 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인버터는 상기 스위칭 소자가 상기 구동부와 일체화된 인버터 모듈인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자에 양의 전류가 흐를 경우, 상기 과전류 보호 기능의 입력 핀의 전위는 상기 반전 증폭기의 출력 전위보다 높은 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자에 음의 전류가 흐를 경우, 상기 과전류 보호 기능의 입력 핀의 전위는 상기 스위칭 소자의 콜렉터 단의 전위보다 높은 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 내지 제2항, 제4항 내지 제5항 중 어느 한 항의 전력 변환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
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