[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102129928B1 - 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기 - Google Patents

진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기 Download PDF

Info

Publication number
KR102129928B1
KR102129928B1 KR1020180133554A KR20180133554A KR102129928B1 KR 102129928 B1 KR102129928 B1 KR 102129928B1 KR 1020180133554 A KR1020180133554 A KR 1020180133554A KR 20180133554 A KR20180133554 A KR 20180133554A KR 102129928 B1 KR102129928 B1 KR 102129928B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
unit
power factor
true
switching element
Prior art date
Application number
KR1020180133554A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200050660A (ko
Inventor
임찬규
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020180133554A priority Critical patent/KR102129928B1/ko
Publication of KR20200050660A publication Critical patent/KR20200050660A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102129928B1 publication Critical patent/KR102129928B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4266—Arrangements for improving power factor of AC input using passive elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/88—Electrical aspects, e.g. circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y02B70/123—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치 및 공기조화기는, 입력 전원과 실외기 사이에 배치되어 전류를 감지하는 전류 센싱부; 스위칭 소자, 상기 입력 전원에 연결되어 입력되는 교류 전원을 정류하는 정류부, 상기 스위칭 소자와 상기 정류부 사이에 연결되는 리액터를 포함하는 지상 전류 회로부; 및, 상기 전류 센싱부에서 감지되는 전류에 기초하여 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 진상 역률을 효과적으로 보상할 수 있다.

Description

진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기{Leading power factor compensation apparatus and Air conditioner comprising the same}
본 발명은 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진상 역률을 효과적으로 보상하는 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기에 관한 것이다.
공기조화기는, 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 더욱 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.
이러한 공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 압축기 또는 열교환기로 공급되는 전원을 제어함으로서 동작된다. 또한, 공기조화기는 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있으며, 요청되는 운전 상태에 따라, 실내기로 냉매를 공급하여, 냉방 또는 난방모드로 운전된다.
공기조화기는 냉매의 흐름에 따라 냉방운전되거나 난방운전되는데, 냉방운전시, 실외기의 압축기에서 실외기의 열교환기를 거쳐 고온고압의 액체냉매가 실내기로 공급되면 실내기의 열교환기에서 냉매가 팽창되어 기화되면서 주변공기의 온도가 내려가 실내기 팬이 회전동작함에 따라 실내로 냉기가 토출되고, 난방운전 시 실외기의 압축기에서 고온고압의 기체냉매가 실내기로 공급되면, 실내기의 열교환기에서 고온고압의 기체냉매가 액화되어 방출된 에너지에 의해 따뜻해진 공기가 실내기팬의 동작에 따라 실내로 토출된다.
공기조화기는 교류 전원을 변환한 후에 모터 등 부하에 공급하여 사용하는 경우가 많다. 이를 위해, 공기조화기는 컨버터, 인버터 등을 포함할 수 있다. 컨버터, 인버터는 스위칭 소자를 포함하고, 이러한 스위칭 소자의 스위칭 동작 등에 의해 고조파(Harmonics) 노이즈가 발생할 수 있다.
공기조화기의 고조파(Harmonics) 개선을 위한 방법 중 하나로 액티브 파워 필터(Active Power Filter: APF)를 이용하는 방법이 있다.
도 7과 도 8은 종래 액티브 파워 필터 사용에 따른 진상 역률 문제에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 7과 도 8을 참조하면, 교류 전원(201)은 전원 스위치(71), 운전 스위치(72)의 온/오프에 따라 모터 등 부하(80)로 공급될 수 있다. 본 명세서에서는 전원 공급 및 부하 운전을 위한 스위칭 소자 등 제어 회로 구성을 전원 스위치(71), 운전 스위치(72)로 간략화하여 도시하였다.
한편, 고조파(Harmonics) 개선을 위해 액티브 파워 필터(60)가 교류 전원(201)과 부하(80) 사이에 추가될 수 있다.
통상적으로 액티브 파워 필터(60)는 내부에 커패시터(Capacitor) 성분을 가지게 된다. 액티브 파워 필터(60)의 내부 커패시터(Capacitor) 성분으로 인해 진상 전류가 발생되어 공기조화기의 진상 역률이 저하된다.
진상 역률은 공기조화기가 실제 사용하지 않는 전력이기 때문에 불필요한 전력 소모, 전기 요금의 상승을 야기한다. 따라서, 원치 않게 발생되는 진상 전류를 최소화할 수 있는 방안이 요구된다.
도 8과 같이, 커패시터 성분에 의해 발생되는 진상 전류와 동일한 크기의 지상전류를 발생시키는 리액터를 추가하여 진상 전류를 최소화할 수 있다. 하지만, 커패시터 성분의 용량에 따라 리액터도 달라져야 하므로, 공기조화기 모델별로 리액터를 다르게 구성해야 하는 문제가 있었다. 또한, 다양한 모델에 대응하기 어렵고 제조 비용이 상승할 수 있다.
본 발명의 목적은, 진상 전류를 최소화하여 진상 역률을 효과적으로 개선할 수 있는 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 모델에 상관없이 공용화된 회로로 진상 역률을 개선할 수 있는 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 무효 전력을 감소시켜 전기 요금을 절약할 수 있는 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치 및 공기조화기는, 입력 전원과 실외기 사이에 배치되어 전류를 감지하는 전류 센싱부; 스위칭 소자, 상기 입력 전원에 연결되어 입력되는 교류 전원을 정류하는 정류부, 상기 스위칭 소자와 상기 정류부 사이에 연결되는 리액터를 포함하는 지상 전류 회로부; 및, 상기 전류 센싱부에서 감지되는 전류에 기초하여 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 진상 역률을 효과적으로 보상할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 진상 전류를 최소화하여 진상 역률을 효과적으로 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 모델에 상관없이 공용화된 회로로 진상 역률을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 무효 전력을 감소시켜 전기 요금을 절약할 수 있다.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치를 포함하는 공기조화기의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다.
도 7과 도 8은 종래 액티브 파워 필터 사용에 따른 진상 역률 문제에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
한편, 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.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기(50)는, 복수의 유닛들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기(50)는, 실내기들(31 내지 35), 실내기들(31 내지 35)에 연결되는 실외기들(21, 22), 실내기들(31 내지 35) 각각과 연결되는 리모컨(41 내지 45)을 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기(50)는, 복수의 실내기(31 내지 35) 및 실외기들(21, 22)을 제어하는 중앙제어기(10)를 더 포함할 수 있다.
중앙제어기(10)는 복수의 실내기(31 내지 36) 및 복수의 실외기(21, 22)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어할 수 있다. 이때, 중앙제어기(10)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전 설정, 잠금 설정, 스케줄제어, 그룹제어 등을 수행할 수 있다.
공기조화기는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 천장형 공기조화기를 예로 설명한다. 또한, 공기조화기는 환기장치, 공기청정장치, 가습장치 및 히터 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 실내기 및 실외기의 동작에 연동하여 동작할 수 있다.
실외기(21, 22)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 포함할 수 있다.
실외기(21, 22)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(31 내지 35)로 냉매를 공급한다.
실외기(21, 22)는 중앙제어기(10) 또는 실내기(31 내지 35)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기의 작동 개수 및 실외기에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다.
이때, 실외기(21, 22)는 복수의 실외기가, 각각 연결된 실내기로 각각 냉매를 공급하는 것을 기본으로 하여 설명하나, 실외기 및 실내기의 연결구조에 따라 복수의 실외기가 상호 연결되어 복수의 실내기로 냉매를 공급할 수도 있다.
실내기(31 내지 35)는 복수의 실외기(21, 22) 중 어느 하나에 연결되어, 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출한다. 실내기(31 내지 35)는 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창 밸브(미도시), 다수의 센서(미도시)를 포함한다.
이때, 실외기(21, 22) 및 실내기(31 내지 35)는 통신선으로 연결되어 상호 데이터를 송수신하고, 실외기 및 실내기는 중앙제어기(10)와 별도의 통신선으로 연결되어 중앙제어기(10)의 제어에 따라 동작한다.
리모컨(41 내지 45)은 실내기에 각각 연결되어, 실내기로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 리모컨은 실내기와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신하며, 경우에 따라 복수의 실내기에 하나의 리모컨이 연결되어 하나의 리모컨 입력을 통해 복수의 실내기의 설정이 변경될 수 있다.
한편, 실시예에 따라서, 리모컨(41 내지 45)은 내부에 온도감지센서 등 각종 센서를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 공기조화기(50)는, 크게 실내기(31)와 실외기(21)로 구분된다.
실내기(31)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 전동기(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다.
실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다. 압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방 시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방 시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.
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 촉진 시키는 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.
한편, 도 2에서는 실내기(31)와 실외기(21)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실내기와 복수개의 실외기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치를 포함하는 공기조화기의 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치는 입력 전원(201)과 실외기(31) 사이에 배치되어 전류를 감지하는 전류 센싱부(140), 진상 역률을 개선하기 위한 지상 전류를 생성하고 공급하는 지상 전류 회로부(120), 및 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류에 기초하여 지상 전류 회로부(120)를 제어하는 제어부(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 입력 전원(201)는 교류 전원일 수 있다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치는 진상 전류를 감지할 수 있다(S410).
제어부(130)는 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류에 기초하여 진상 전류를 판별할 수 있다. 상기 전류 센싱부(140)가 진상 전류를 감지할 수 있도록 구성되는 실시예에서, 제어부(130)는 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류로 진상 전류를 감지할 수 있다. 또는, 전압 센싱부(미도시)를 더 포함하는 실시예에서는 전류 센싱부(140)와 전압 센싱부(미도시)에서 감지된 데이터를 비교하여 진상 전류 발생 여부 및 그 크기를 감지할 수 있다.
한편, 전류 센싱부(140)는 전류 센서, CT(current trnasformer) 센서, 션트 저항 등 공지된 다양한 전류 감지 수단을 이용할 수 있다.
한편, 진상 전류가 발생하면 지상 전류 회로부(120)가 동작하여 지상 전류를 생성할 수 있다(S420).
지상 전류 회로부(120)는 스위칭 소자(도 5, 도 6의 530 참조), 상기 입력 전원(201)에 연결되어 입력되는 교류 전원을 정류하는 정류부(도 5, 도 6의 510 참조), 상기 스위칭 소자(530)와 상기 정류부(510) 사이에 연결되는 리액터(도 5, 도 6의 520 참조)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라서, 지상 전류 회로부(120)는 리액터(520)에 병렬로 연결되는 저항(도 6의 610 참조)과 다이오드(도 6의 620 참조)를 더 포함할 수 있다.
제어부(130)는 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류에 기초하여 상기 스위칭 소자(530)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 스위칭 소자(530)의 스위칭 주파수를 가변하여, 하나의 리액터(520)로 다양한 리액턴스 성분을 사용하는 것과 동등한 효과를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 스위칭 소자(530)의 스위칭 주파수를 증가시켜, 리액터(520)가 더 동작하도록 하여 상대적으로 더 큰 용량의 리액터를 사용하는 효과를 발생시킬 수 있다. 반대로, 제어부(130)는 스위칭 소자(530)의 스위칭 주파수를 감소시켜, 리액터(520)가 덜 동작하도록 하여 상대적으로 더 작은 용량의 리액터를 사용하는 효과를 발생시킬 수 있다.
또한, 스위칭 주파수 조정으로 다양한 리액턴스 성분을 사용하는 것과 동등한 효과를 발생시킬 수 있으므로, 리액터(520)의 용량 자체는 작은 것을 사용할 수 있는 효과도 있다.
진상 전류가 발생하면 제어부(130)는 상기 스위칭 소자(530)를 스위칭시켜 지상 전류를 생성할 수 있다.
실시예에 따라서, 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류가 소정 기준치 이상인 경우에, 제어부(130)는 상기 스위칭 소자(530)를 스위칭시켜 지상 전류를 생성할 수 있다.
제어부(130)의 제어에 따라, 지상 전류 회로부(120)는 지상 전류를 발생시켜 무효 전력을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 진상 전류를 감지하여 그와 반대되는 지상 전류를 발생시켜 무효 전력을 최소화시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 무효 전력이 0이 될 때까지(S430) 지상 전류 회로부(120)를 동작시켜 지상 전류를 공급할 수 있다.
만약, 무효 전력이 0이 되면(S430), 제어부(130)는 지상 전류 회로부(120)의 동작을 정지시킬 수 있다(S440).
본 발명에 따른 공기조화기는, 제품의 고조파(Harmonics) 개선을 위해 액티브 파워 필터(60)를 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 액티브 파워 필터(60) 내부의 DC 커패시터로 인해 전원 인가 후 대기 상태에서 진상 전류가 흐르게 되고, 이로 인해 전기료가 증가하는 문제가 있다.
따라서, 입력 전원(201)과 실외기(31) 사이, 입력 전원(201)과 액티브 파워 필터(60) 사이에 배치되는 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류는 진상 전류일 수 있다.
본 발명은 진상 전류가 감지되면, 진상 전류를 상쇄시키기 위한 지상 전류를 최소한의 리액터로 구현함으로써 저비용으로 진상 역률을 높일 수 있다. 또한, 불필요한 진상전류를 줄여 사용자의 전기 요금을 저감시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 전력량 사용 저감으로 전기설비 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 장치는 실외기(31)에 탈부착될 수 있다. 더욱 바람직하게는 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 장치 중 지상 전류 회로부(120)가 액티브 파워 필터(60)와 동일 노드에 연결되어 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치는 전원 인가 시 전류를 측정할 수 있는 전류 센싱부(140)와 지상 전류를 흐르게 하는 지상전류 회로부(120)를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치 및 공기조화기는, 입력 전원(201)과 실외기 사이에 배치되어 전류를 감지하는 전류 센싱부(140), 스위칭 소자(530), 상기 입력 전원(201)에 연결되어 입력되는 교류 전원을 정류하는 정류부(510), 상기 스위칭 소자(530)와 상기 정류부(510) 사이에 연결되는 리액터(520)를 포함하는 지상 전류 회로부(120), 및, 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류에 기초하여 상기 스위칭 소자(530)의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.
입력 전원(201)은 전원 스위치(71), 운전 스위치(72) 등의 동작에 따라 실외기(31) 측 부하(80)로 공급될 수 있다.
초기 전원 스위치(71)가 온(On) 되면, 전류가 흐를 수 있다. 예를 들어, 액티브 필터(60)의 커패시터로 전류가 흐를 수 있다. 이 경우에, 액티브 필터(60)의 커패시터로 인하여 진상 전류가 발생할 수 있다. 전류 센싱부(140)는 전원 인가시 발생하는 진상 전류를 감지할 수 있다.
상기 정류부(510)는 한 방향 소자인 스위칭 소자(530)를 위해 입력 교류 전원을 정류하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 정류부(510)는 4개의 다이오드가 연결된 브리지 회로를 포함할 수 있다.
진상 전류가 발생하면, 제어부(130)의 제어에 따라, 지상 전류 회로부(120)가 동작하여 지상 전류를 생성할 수 있다.
또한, 상기 지상 전류 회로부(120)는 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류가 기준치 이상이면 동작할 수 있다. 이를 위해, 상기 제어부(130)는 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류가 기준치 이상이면, 상기 스위칭 소자(530)의 스위칭 동작을 시작할 수 있다.
상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류가 일정 크기 이상으로 센싱이 되면 지상 전류 회로부(120)가 동작할 수 있다. 즉, 상기 스위칭 소자(530)가 스위칭 동작을 하면서 전류를 흘릴 수 있다.
제어부(130)는, 상기 전류 센싱부(140)에 흐르는 전류를 확인함으로써 스위칭 소자(530)의 스위칭 주파수를 변동시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는, 궁극적으로 지상 전류와 진상 전류의 합이 “0” 이 되게끔 스위칭 주파수를 변동시킬 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류의 양에 따라 상기 스위칭 소자(530)의 스위칭 주파수를 변동시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류의 양이 클수록 스위칭 소자(530)의 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 리액터(520)가 더 동작하여 상대적으로 더 큰 용량의 리액턴스를 구현할 수 있다.
반대로, 제어부(130)는 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류의 양이 작을수록 스위칭 소자(530)의 스위칭 주파수를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 리액터(520)가 덜 동작하여 상대적으로 더 작은 용량의 리액턴스를 구현할 수 있다.
실시예에 따라서는, 제어부(130)는 상기 전류 센싱부(140)에서 감지되는 전류의 양에 따라 상기 스위칭 소자(530)가 켜지는 온(on) 구간의 길이를 가변할 수도 있다.
실시예에 따라서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치 및 공기조화기는, 상기 입력 전원(201)과 상기 실외기(31) 사이에 배치되어 전압을 감지하는 전압 센싱부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부(130)는 전류 센싱부(140)와 전압 센싱부에서 감지되는 데이터에 기초하여 진상 역률 보상 장치를 더 정밀하게 제어할 수 있다.
지상 전류를 흘려 진상 전류를 감쇄시키는 진상 역률 보상 장치는 실외기(31)의 회로에 연결되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는 실외기(31)의 전원 입력단 측에 진상 역률 보상 장치를 포함할 수 있다. 또한, 공기조화기는 진상 역률 보상 장치의 지상 전류 회로부(120)와 동일 노드에 연결되는 액티브 파워 필터(60)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 고조파를 개선하면서도 진상 역률 문제도 해결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치는. 스위칭 소자(530)를 이용한 소규모 리액터(520)를 사용하여, 지상 전류를 생성함으로써, 저비용으로 진상 전류를 감쇄시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고정된 수동 소자가 아닌 능동 회로를 사용함으로써 모델별 별도로 구성하지 않고 공용화된 1개의 회로로 여러 모델에 적용시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치의 회로 구성을 도시한 도면으로, 도 5를 참조하여 설명한 실시예에서 저항(610)과 다이오드(620)가 추가된 것만 차이가 있다. 따라서, 상기 차이점을 제외하고는 도 5와 도 6의 실시예는 동일한 원리로 동작할 수 있다. 이하에서는 상기 차이점을 중심으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 지상 전류 회로부(120)는, 상기 리액터(520)에 병렬로 연결되는 저항(610)과 다이오드(620)를 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 다이오드(620)는 애노드(anode)가 상기 저항(610)에 연결되고, 캐소드(cathode)가 상기 리액터(520)에 연결될 수 있다.
스위칭 소자(530)가 온(on)되면, 상기 리액터(520)로 인해 지상 전류를 발생된다. 스위칭 소자(530)가 오프(off)되면, 상기 리액터(520)는 상기 저항(610) 및 다이오드(620)와 폐루프를 형성하게 된다. 따라서, 리액터(520)의 에너지는 상기 저항(610)에서 소모될 수 있다. 이에 따라, 리액터(520)에 충전된 에너지로 인한 영향을 최소화하여 더 정밀하게 동작할 수 있다.
본 발명에 따른 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 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.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기의 동작 방법은, 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.
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 이해되어서는 안될 것이다.
31: 실외기
120: 지상 전류 회로부
130: 제어부
140: 전류 센싱부

Claims (10)

  1. 입력 전원과 실외기 사이에 배치되어 전류를 감지하는 전류 센싱부;
    스위칭 소자, 상기 입력 전원에 연결되어 입력되는 교류 전원을 정류하는 정류부, 상기 스위칭 소자와 상기 정류부 사이에 연결되는 리액터, 상기 리액터에 병렬로 연결되는 저항과 다이오드를 포함하는 지상 전류 회로부; 및,
    상기 전류 센싱부에서 감지되는 전류에 기초하여 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 진상 역률 보상 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다이오드는 애노드(anode)가 상기 저항에 연결되고, 캐소드(cathode)가 상기 리액터에 연결되는 것을 특징으로 하는 진상 역률 보상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지상 전류 회로부는 상기 전류 센싱부에서 감지되는 전류가 기준치 이상이면 동작하는 것을 특징으로 하는 진상 역률 보상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전류 센싱부에서 감지되는 전류가 기준치 이상이면, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 시작하는 것을 특징으로 하는 진상 역률 보상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전류 센싱부에서 감지되는 전류의 양에 따라 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 변동시키는 것을 특징으로 하는 진상 역률 보상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정류부는 4개의 다이오드가 연결된 브리지 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 진상 역률 보상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 교류 전원과 상기 실외기 사이에 배치되어 전압을 감지하는 전압 센싱부;를 더 포함하는 진상 역률 보상 장치.
  9. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항의 진상 역률 보상 장치를 포함하는 공기조화기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지상 전류 회로부와 동일 노드에 연결되는 액티브 파워 필터(Active Power Filter);를 더 포함하는 공기조화기.
KR1020180133554A 2018-11-02 2018-11-02 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기 KR102129928B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180133554A KR102129928B1 (ko) 2018-11-02 2018-11-02 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180133554A KR102129928B1 (ko) 2018-11-02 2018-11-02 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200050660A KR20200050660A (ko) 2020-05-12
KR102129928B1 true KR102129928B1 (ko) 2020-07-03

Family

ID=70679587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180133554A KR102129928B1 (ko) 2018-11-02 2018-11-02 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102129928B1 (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040004849A (ko) * 2002-07-05 2004-01-16 주식회사 포스코 무효전력 보상기능을 가진 용접기
KR101160353B1 (ko) * 2004-05-03 2012-06-26 엘지전자 주식회사 공기조화기의 인버터 제어회로
KR101629647B1 (ko) * 2014-08-12 2016-06-13 엘지전자 주식회사 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
N. Sato et al., A novel control of a current source active filter for AC power system harmonic compensation, Conf. Rec. IEEE-IAS Annu. Meeting, pp. 837-842 (1998년)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200050660A (ko) 2020-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9941807B2 (en) Power conversion apparatus and air conditioner including the same
US9625190B2 (en) Motor driving device and air conditioner including the same
KR102314037B1 (ko) 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기
EP2309213B1 (en) Air conditioning system and method for controlling operation thereof
KR102135086B1 (ko) 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기
US10267526B2 (en) Power conversion apparatus and air conditioner including the same
CN105318494A (zh) 空气调节器及其控制方法
KR101571721B1 (ko) 공기조화기 및 그 제어방법
US20180367024A1 (en) Power conversion device and air conditioner comprising same
US10516331B2 (en) Power conversion device and air conditioner comprising same
KR102129928B1 (ko) 진상 역률 보상 장치 및 이를 포함하는 공기조화기
KR102158184B1 (ko) 공기조화기의 제어 방법
JPH05133590A (ja) 空気調和機の消費電力制御装置
KR102199378B1 (ko) 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR102000255B1 (ko) 전원 유지 회로
KR101578355B1 (ko) 공기조화기 및 그 제어방법
KR102101730B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스
KR102046889B1 (ko) 전력 스위칭 소자의 동작 차단 회로
KR102080516B1 (ko) 모터 구동장치 및 이를 구비하는 공기조화기
KR101990143B1 (ko) 압축기 제어 장치
JP2013194969A (ja) 空気調和装置
KR20210092541A (ko) 전동기 제어 장치 및 제어 방법, 이를 이용한 공기조화기
KR102198486B1 (ko) 노이즈 필터링 장치 및 이를 구비하는 홈 어플라이언스
KR102167329B1 (ko) 공기조화기 및 그 제어방법
JP2013051785A (ja) 電力消費施設の管理システム

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant