KR101303200B1

KR101303200B1 - Power converting apparatus based on h-bridge with switch legs

Info

Publication number: KR101303200B1
Application number: KR1020120035647A
Authority: KR
Inventors: 하정익; 신종원; 서갑수; 신호준; 조보형
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2013-09-03
Anticipated expiration: 2032-04-05

Abstract

본 발명에 의한 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 전력 변환 장치가 개시된다.
본 발명에 따른 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 전력 변환 장치는 제1 전압 소스; 상기 제1 전압 소스의 양단에 연결되어 2개의 전류 경로를 형성하는 H-브리지 회로; 상기 H-브리지 회로에 연결되는 스위치 레그; 및 상기 스위치 레그에 양극 출력단이 연결되는 제2 전압 소스를 포함하고, 상기 제1 전압 소스의 음극 출력단과 상기 제2 전압 소스의 음극 출력단이 동일한 접지에 연결되는 것을 특징으로 한다.An H-bridge based power conversion apparatus having a switch leg according to the present invention is disclosed.
An H-bridge based power converter having a switch leg according to the present invention includes a first voltage source; An H-bridge circuit connected across the first voltage source to form two current paths; A switch leg connected to the H-bridge circuit; And a second voltage source having a positive output terminal connected to the switch leg, wherein the negative output terminal of the first voltage source and the negative output terminal of the second voltage source are connected to the same ground.

Description

H-bridge based power converter with switch leg TECHNICAL FIELD [POWER CONVERTING APPARATUS BASED ON H-BRIDGE WITH SWITCH LEGS}

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로, 특히, 두 개의 전력을 공급하거나 공급받는 전원 중 하나에 H-브릿지 스위치에 연결된 인덕터와 추가 스위치 레그를 이용하여 인덕터 양단과 다른 전원의 한 단자가 직접 연결되도록 하는 단방향 또는 양방향 전력 변환 장치를 구현하도록 하는 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 전력 변환 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion device, and more particularly, to directly connect one terminal of an inductor and another power supply by using an inductor connected to an H-bridge switch and an additional switch leg to one of two supplied or supplied power sources. An H-bridge based power converter having a switch leg for implementing a unidirectional or bidirectional power converter.

전력 변환 장치는 어떤 전력을 전류, 전압, 주파수 등이 다른 전력으로 변환하는 장치를 일컫는데, 그 대표적인 예로 인버터, 역률 보상회로 등이 사용되고 있다.The power converter refers to a device that converts a certain power into a different power, such as current, voltage, frequency, etc., and representative examples thereof are inverters, power factor correction circuits, and the like.

인버터는 직류를 교류로 바꾸기 위한 전기적 장치로 적절한 변환 방법이나 스위칭 소자의 제어를 통해 원하는 전압과 주파수를 얻는 전력 변환 장치이다. 용도에 따라 전동기 제어에 사용되는 전동기 제어 인버터와 고전압, 고주파수 전원을 필요로 하는데 사용되는 조명용 인버터 그리고 일반적으로 상용 계통 라인과 연결되는 전력용 인버터가 있다.An inverter is an electrical device that converts direct current into alternating current and is a power conversion device that obtains a desired voltage and frequency through an appropriate conversion method or control of a switching element. Depending on the application, there are a motor control inverter used for controlling the motor, a lighting inverter used for requiring a high voltage and high frequency power supply, and a power inverter generally connected to a commercial system line.

대표적인 인버터 회로의 경우 DC/DC 컨버터와 unfolding stage로 이루어진 2단 구조가 사용된다. 이러한 unfolding stage는 주기적으로 극성이 바뀌는 AC 출력 전압에 대응하기 위한 것으로 회로의 구조를 복잡하게 할 뿐 아니라 효율의 저하를 유발한다는 문제점이 있다. unfolding stage는 또한 경우에 따라 입력 전원 및 출력 전압의 접지 분리를 야기하여 공통 모드 노이즈를 유발한다는 문제점이 있다.The typical inverter circuit uses a two-stage structure consisting of a DC / DC converter and an unfolding stage. This unfolding stage is to cope with AC output voltage whose polarity is changed periodically, which not only complicates the circuit structure but also causes a decrease in efficiency. The unfolding stage also has the problem that in some cases it causes common mode noise by causing ground separation of the input supply and output voltages.

역률 보상회로는 사용 계통 전원의 품질을 보장하기 위해 전압의 상과 유사한 형태로 전류를 제어하는 전력 변환 장치이다. 이를 위해 하모닉 규제가 정해져 있으며 전원의 용도 및 용량에 따라 규제가 다르고 주로 능동형 스위치를 이용하여 역률 보상하는 회로가 사용된다.The power factor correction circuit is a power conversion device that controls the current in a form similar to that of a voltage to ensure the quality of the power system used. Harmonic regulation is set for this purpose. Regulation is different according to the use and capacity of the power supply, and a power factor correction circuit using an active switch is mainly used.

대표적인 역률 보상회로의 경우 비절연 부스트 컨버터를 기본 구조로 한다. AC 계통 전원에서 나온 전력은 네 개의 정류 다이오드에 의해 정류되고 다시 부스트 컨버터를 통해 DC 전압으로 변환된다. 입력 전원의 양, 음에 관계없이 항상 두 개의 다이오드는 도통 상태이다. 이는 정류 다이오드의 도통 손실이며 유니버설 입력 범위를 갖는 역률 보상 회로에서 계통 전원의 실효 전압이 낮은 경우 정류 다이오드의 도통 손실은 역률 보상 회로의 전체 전력 손실 중에서 많은 부분을 차지한다.Typical power factor correction circuits have a non-isolated boost converter as the basic structure. The power from the AC grid supply is rectified by four rectifier diodes and converted back to DC voltage via a boost converter. Regardless of whether the input supply is positive or negative, the two diodes are always conducting. This is the conduction loss of the rectifier diode and in the power factor correction circuit with the universal input range, when the effective voltage of the grid power supply is low, the conduction loss of the rectifier diode accounts for a large part of the total power loss of the power factor correction circuit.

따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 두 개의 전력을 공급하거나 공급받는 전원 중 하나에 H-브릿지 스위치에 연결된 인덕터와 추가 스위치 레그를 이용하여 인덕터 양단과 다른 전원의 한 단자가 직접 연결되도록 하는 단방향 또는 양방향 전력 변환 장치를 구현하도록 하는 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 전력 변환 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to use an inductor connected to an H-bridge switch to one of two supplied or supplied powers, and an additional switch leg. An H-bridge based power conversion device having a switch leg for implementing a unidirectional or bidirectional power conversion device having a terminal connected directly thereto is provided.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 H-브리지 기반 전력 변환 장치는 제1 전압 소스; 상기 제1 전압 소스의 양단에 연결되어 2개의 전류 경로를 형성하는 H-브리지 회로; 상기 H-브리지 회로에 연결되는 스위치 레그; 및 상기 스위치 레그에 양극 출력단이 연결되는 제2 전압 소스를 포함하고, 상기 제1 전압 소스의 음극 출력단과 상기 제2 전압 소스의 음극 출력단이 공통 접지에 연결되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, an H-bridge based power conversion apparatus according to an aspect of the present invention comprises a first voltage source; An H-bridge circuit connected across the first voltage source to form two current paths; A switch leg connected to the H-bridge circuit; And a second voltage source having a positive output terminal connected to the switch leg, wherein a negative output terminal of the first voltage source and a negative output terminal of the second voltage source are connected to a common ground.

바람직하게, 상기 전력 변환 장치는 상기 제1 전압 소스가 AC 또는 DC 전원을 사용하고 상기 제2 전압 소스가 다른 DC 또는 AC 전원을 사용하여 전력의 방향 및 전류의 형상에 따라 인버터, 컨버터, 또는 역률 보상 회로로 동작하는 것을 특징으로 한다.Advantageously, the power converter comprises an inverter, a converter, or a power factor depending on the shape of the current and the direction of power using the DC or AC power source where the first voltage source uses an AC or DC power source. It operates as a compensation circuit.

바람직하게, 상기 H-브리지 회로는 적어도 4개의 스위치로 구성되어 서로 다른 적어도 2개의 스위치가 하나의 전류 경로를 형성하는 H-브리지 타입의 스위치; 및 상기 2개의 전류 경로에 공통으로 사용되되, 각 전류 경로를 형성하는 적어도 2개의 스위치 사이에 직렬 연결되는 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the H-bridge circuit comprises a switch of the H-bridge type consisting of at least four switches so that at least two different switches form one current path; And an inductor commonly used in the two current paths and connected in series between at least two switches forming each current path.

바람직하게, 상기 스위치 레그는 상기 인덕터의 일측과 상기 제2 전압 소스의 일측 사이에 직렬 연결되는 적어도 하나의 제1 스위치; 및 상기 인덕터의 타측과 상기 제2 전압 소스의 일측 사이에 직렬 연결되는 적어도 하나의 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the switch leg comprises at least one first switch connected in series between one side of the inductor and one side of the second voltage source; And at least one second switch connected in series between the other side of the inductor and the one side of the second voltage source.

바람직하게, 상기 전력 변환 장치는 상기 H-브리지 회로 내에 형성되는 다수의 스위치의 온 상태 또는 오프 상태에 따라 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 반전 벅-부스트 컨버터, 및 비반전 벅-부스트 컨버터 중 어느 하나로 동작하는 것을 특징으로 한다.Advantageously, the power conversion device operates with any one of a buck converter, a boost converter, an inverted buck-boost converter, and a non-inverting buck-boost converter depending on an on state or an off state of a plurality of switches formed in the H-bridge circuit. Characterized in that.

바람직하게, 상기 H-브리지 회로와 상기 스위치 레그에 사용되는 스위치는 양방향 스위치이고, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 다이오드, 및 이들의 조합 중 어느 하나로 구현되는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the switch used in the H-bridge circuit and the switch leg is a bidirectional switch, and implemented as any one of a metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a diode, and a combination thereof. It is characterized by.

본 발명의 다른 한 관점에 따른 H-브리지 기반 전력 변환 장치는 제1 전압 소스; 상기 제1 전압 소스의 양단에 연결되어 2개의 전류 경로를 형성하되, 서로 다른 적어도 2개의 스위치 각각이 하나의 전류 경로를 형성하는 H-브리지 타입의 스위치; 상기 H-브리지 내 2개의 전류 경로에 공통으로 사용되되 각 전류 경로를 형성하는 적어도 2개의 스위치 사이에 직렬 연결되는 인덕터; 상기 인덕터의 양단에 연결되는 스위치 레그; 및 상기 스위치 레그에 양극 출력단이 연결되는 제2 전압 소스를 포함하고, 상기 제1 전압 소스의 음극 출력단과 상기 제2 전압 소스의 음극 출력단이 공통 접지에 연결되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, an H-bridge based power converter includes a first voltage source; An H-bridge type switch connected to both ends of the first voltage source to form two current paths, each of at least two different switches forming one current path; An inductor commonly used in the two current paths in the H-bridge, the inductor being connected in series between at least two switches forming each current path; Switch legs connected to both ends of the inductor; And a second voltage source having a positive output terminal connected to the switch leg, wherein a negative output terminal of the first voltage source and a negative output terminal of the second voltage source are connected to a common ground.

바람직하게, 상기 H-브리지 타입의 스위치와 상기 스위치 레그에 사용되는 스위치는 양방향 스위치이고, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 다이오드, 및 이들의 조합 중 어느 하나로 구현되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the H-bridge type switch and the switch used in the switch leg are bidirectional switches, and any one of a metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a diode, and a combination thereof is preferable. It is characterized by being implemented as one.

이를 통해, 본 발명은 두 개의 전력을 공급하거나 공급받는 전원 중 하나에 H-브릿지 스위치에 연결된 인덕터와 추가 스위치 레그를 이용하여 인덕터 양단과 다른 전원의 한 단자가 직접 연결되도록 하는 단방향 또는 양방향 전력 변환 장치를 구현함으로써, 스위치의 온/오프나 운전 방식에 따라 다양한 타입의 전력 변환 장치를 구현할 수 있다.In this way, the present invention uses the inductor connected to the H-bridge switch to one of the two power supply or supplied power and an additional switch leg so that one end of the inductor and the other power supply are directly connected to each other. By implementing the device, it is possible to implement various types of power conversion device according to the on / off of the switch or the driving method.

본 발명은 두 개의 전력을 공급하거나 공급받는 전원 중 하나에 H-브릿지 스위치에 연결된 인덕터와 추가 스위치 레그를 이용하여 인덕터 양단과 다른 전원의 한 단자가 직접 연결되도록 하는 단방향 또는 양방향 전력 변환 장치를 구현함으로써, 회로의 구조를 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention implements a unidirectional or bidirectional power conversion device in which one terminal of the other power supply and the both ends of the inductor are directly connected by using an inductor connected to an H-bridge switch and an additional switch leg to one of two power supplies or supplied power. By doing so, there is an effect that the structure of the circuit can be simplified.

본 발명은 두 개의 전력을 공급하거나 공급받는 전원 중 하나에 H-브릿지 스위치에 연결된 인덕터와 추가 스위치 레그를 이용하여 인덕터 양단과 다른 전원의 한 단자가 직접 연결되도록 하는 단방향 또는 양방향 전력 변환 장치를 구현함으로써, 전력 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention implements a unidirectional or bidirectional power conversion device in which one terminal of the other power supply and the both ends of the inductor are directly connected by using an inductor connected to an H-bridge switch and an additional switch leg to one of two power supplies or supplied power. By doing so, there is an effect of improving the power efficiency.

본 발명은 두 개의 전력을 공급하거나 공급받는 전원 중 하나에 H-브릿지 스위치에 연결된 인덕터와 추가 스위치 레그를 이용하여 인덕터 양단과 다른 전원의 한 단자가 직접 연결되도록 하는 단방향 또는 양방향 전력 변환 장치를 구현함으로써, 입력 및 출력 전원의 접지 전위가 항상 연결되어 공통 모드 잡음을 제거할 수 있는 효과가 있다.The present invention implements a unidirectional or bidirectional power conversion device in which one terminal of the other power supply and the both ends of the inductor are directly connected by using an inductor connected to an H-bridge switch and an additional switch leg to one of two power supplies or supplied power. As a result, the ground potentials of the input and output power supplies are always connected to remove common mode noise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 전력 변환 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 컨버터 동작을 위한 스위치 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 컨버터 동작을 위한 스위치 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반전 벅-부스트 컨버터를 위한 스위치 구성을 나타내는 제1 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반전 벅-부스트 컨버터를 위한 스위치 구성을 나타내는 제2 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비반전 벅-부스트 컨버터를 위한 스위치 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 AC/DC 회로의 구성을 나타내는 제1 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 인버터의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 인버터의 운전 시 모드별 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 7에 도시된 역률 보상 회로의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 7에 도시된 역률 보상 회로의 운전 시 모드별 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 AC/DC 회로의 구성을 나타내는 제2 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 인버터의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.
도 14는 도 12에 도시된 인버터의 운전 시 모드별 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 12에 도시된 역률 보상 회로의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 12에 도시된 역률 보상 회로의 운전 시 모드별 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로의 구성을 나타내는 제1 도면이다.
도 18은 도 17에 도시된 역률 보상 회로의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로의 구성을 나타내는 제2 도면이다.
도 20은 도 19에 도시된 역률 보상 회로의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로의 구성을 나타내는 제3 도면이다.
도 22는 도 20에 도시된 역률 보상 회로의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating an H-bridge based power converter having a switch leg according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a switch configuration for a buck converter operation according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a switch configuration for boost converter operation according to an embodiment of the present invention.
4 is a first diagram illustrating a switch configuration for an inverted buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.
5 is a second diagram illustrating a switch configuration for an inverted buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates a switch configuration for a non-inverting buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.
7 is a first diagram illustrating a configuration of a bidirectional AC / DC circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the inverter shown in FIG. 7.
FIG. 9 is a diagram illustrating an equivalent circuit for each mode during operation of the inverter illustrated in FIG. 7.
FIG. 10 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the power factor correction circuit shown in FIG. 7.
FIG. 11 is a diagram illustrating an equivalent circuit for each mode during operation of the power factor correction circuit shown in FIG. 7.
12 is a second diagram illustrating a configuration of a bidirectional AC / DC circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the inverter shown in FIG. 12.
FIG. 14 is a diagram illustrating an equivalent circuit for each mode during operation of the inverter illustrated in FIG. 12.
FIG. 15 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the power factor correction circuit shown in FIG. 12.
FIG. 16 is a diagram illustrating an equivalent circuit for each mode during operation of the power factor correction circuit shown in FIG. 12.
17 is a first diagram illustrating a configuration of a power factor correction circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the power factor correction circuit shown in FIG. 17.
19 is a second diagram illustrating a configuration of a power factor correction circuit according to an embodiment of the present invention.
20 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the power factor correction circuit shown in FIG. 19.
21 is a third diagram illustrating a configuration of a power factor correction circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the power factor correction circuit shown in FIG. 20.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 전력 변환 장치를 첨부한 도 1 내지 도 22를 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 명세서 전체를 통하여 각 도면에서 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, an H-bridge based power converter having a switch leg according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 22. The present invention will be described in detail with reference to the portions necessary for understanding the operation and operation according to the present invention. Like reference numerals in the drawings denote like elements throughout the specification. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명에서는 두 개의 전력을 공급하거나 공급받는 전원 중 하나에 H-브릿지 스위치에 연결된 인덕터와 추가 스위치 레그를 이용하여 인덕터 양단과 다른 전원의 한 단자가 직접 연결되도록 하는 단방향 또는 양방향 전력 변환 장치를 제안한다.The present invention proposes a unidirectional or bidirectional power conversion device in which one terminal of the other power supply and the both ends of the inductor are directly connected by using an inductor connected to the H-bridge switch and an additional switch leg to one of two power supplies or supplied power. do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 전력 변환 장치를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating an H-bridge based power converter having a switch leg according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 전력 변환 장치는 제1 전압 소스(110), H-브리지 회로(H-bridge circuit)(120), 스위치 레그(switch legs)(130), 및 제2 전압 소스(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, an H-bridge based power converter having a switch leg according to the present invention includes a first voltage source 110, an H-bridge circuit 120, and a switch leg. legs 130, a second voltage source 140, and the like.

제1 전압 소스(110)와 제2 전압 소스(140)는 각각 AC 소스 또는 DC 소스가 될 수 있고, AC 소스 또는 DC 소스 여부에 상관없이 각각 입력 전원 또는 출력 전원이 될 수 있다.The first voltage source 110 and the second voltage source 140 may be an AC source or a DC source, respectively, and may be input power or output power regardless of whether the AC source or the DC source is used.

이때, 전력의 흐름이 제1 전압 소스(110)에서 제2 전압 소스(140)으로 이루어지거나 제2 전압 소스(140)에서 제1 전압 소스(110)으로 이루어지는 경우 전력 변환 장치는 입력 전원이 AC 전압 소스이고 출력 전원이 DC 전압 소스이면 역률 보상회로로 동작하고, 입력 전원이 DC 전압 소스이고 출력 전원이 AC 전압 소스이면 인버터로 동작하게 된다.At this time, when the flow of power is made from the first voltage source 110 to the second voltage source 140 or from the second voltage source 140 to the first voltage source 110, the power conversion device is the input power is AC If it is a voltage source and the output power is a DC voltage source, it operates as a power factor correction circuit. If the input power is a DC voltage source and the output power is an AC voltage source, it operates as an inverter.

이처럼 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 상기 제1 전압 소스가 AC 또는 DC 전원을 사용하고 상기 제2 전압 소스가 다른 DC 또는 AC 전원을 사용하여 전력의 방향 및 전류의 형상에 따라 인버터, 컨버터, 또는 역률 보상 회로로 동작하게 된다.As described above, the power converter according to the present invention uses an inverter or a converter according to the shape of the current and the direction of the power using the DC or AC power source using the first voltage source and the other DC or AC power source. It operates as a power factor correction circuit.

H-브리지 회로(120)는 4개의 H-브리지 타입의 스위치(S1, S2, S3, S4)와 인덕터 L로 구성되어 2개의 전류 경로를 형성할 수 있다. 2 개의 전류 경로는 각각 S1-L-S4, S3-L-S2이다. 인덕터 L은 H-브리지 회로 내의 2개의 전류 경로에 공통으로 사용되되, 각 전류 경로를 형성하는 적어도 2개의 스위치 사이에 직렬 연결될 수 있다.The H-bridge circuit 120 may be composed of four H-bridge type switches S1, S2, S3, and S4 and an inductor L to form two current paths. The two current paths are S1-L-S4 and S3-L-S2, respectively. The inductor L is commonly used for two current paths in the H-bridge circuit, but may be connected in series between at least two switches forming each current path.

스위치 레그(130)는 인덕터 L의 양단과 연결되어, 연결된 인덕터 L의 양단과 제2 전압 소스(140)의 한 단자가 직접 연결되도록 구성될 수 있다. 즉, 인덕터 L의 일측과 제2 전압 소스(140)의 일측 사이에 직렬 연결되는 적어도 하나의 제1 스위치, 및 인덕터 L의 타측과 제2 전압 소스(140)의 일측 사이에 직렬 연결되는 적어도 하나의 제2 스위치를 포함할 수 있다.The switch leg 130 may be connected to both ends of the inductor L, so that both ends of the connected inductor L and one terminal of the second voltage source 140 may be directly connected. That is, at least one first switch connected in series between one side of the inductor L and one side of the second voltage source 140, and at least one connected in series between the other side of the inductor L and one side of the second voltage source 140. It may include a second switch of.

이때, H-브리지 회로(120)와 스위치 레그(130)에 사용되는 스위치는 이상적인 양방향 스위치일 수 있다. 즉, 양방향 스위치는 오프 상태에서 양방향 전압 및 전류를 차단할 수 있고 온 상태에서 양방향 전류를 흐르게 할 수 있다.In this case, the switch used for the H-bridge circuit 120 and the switch leg 130 may be an ideal bidirectional switch. That is, the bidirectional switch can cut off the bidirectional voltage and current in the off state and can flow the bidirectional current in the on state.

여기서, 스위치는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Biploar Transistor), 다이오드, 및 이들의 조합 중 어느 하나로 구현될 수 있다.The switch may be implemented by any one of a metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET), an insulated gate biploar transistor (IGBT), a diode, and a combination thereof.

이렇게 구성되는 본 발명에 따른 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 전력 변환 장치는 스위치의 구성 및 운전에 상관없이 한쪽 전압 소스로 인덕터를 충전하고 인덕터에 충전된 에너지를 다른쪽 전압 소스로 전달하는 방식을 기본으로 한다.
The H-bridge based power converter having a switch leg according to the present invention configured as described above has a method of charging the inductor with one voltage source and transferring the energy charged in the inductor to the other voltage source regardless of the configuration and operation of the switch. Basically.

본 발명에 따른 전력 변환 장치는 4가지 모드 벅(buck) 컨버터, 부스트(boost) 컨버터, 반전 벅-부스트(inverting buck-boost) 컨버터, 비반전 벅-부스트(non-inverting buck-boost) 컨버터로 동작할 수 있는데, 이를 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한다.The power conversion device according to the present invention is a four-mode buck converter, boost converter, inverting buck-boost converter, non-inverting buck-boost converter It may operate, which will be described with reference to FIGS. 2 to 6.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 컨버터 동작을 위한 스위치 구성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a switch configuration for a buck converter operation according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, H-브리지 타입의 스위치 S3, S4와 스위치 레그의 S5가 오프 상태이면 제1 전압 소스(110)를 입력 전원으로 제2 전압 소스(140)를 출력 전원으로 하는 벅 컨버터를 구성할 수 있다.As shown in FIG. 2, when the switches S3 and S4 of the H-bridge type and S5 of the switch leg are turned off, the buck having the first voltage source 110 as the input power and the second voltage source 140 as the output power. The converter can be configured.

운전1: 벅 컨버터에서 스위치 S1이 온 되고 S2가 오프 되면 제1 전압 소스(110)와 제2 전압 소스(140)의 전위차에 의해 인덕터 L에 에너지가 충전될 수 있다. 그리고나서 다시 스위치 S1이 오프 되고 S2가 온 되면 인덕터 L의 에너지가 제2 전압 소스(140)로 전달될 수 있다.
Operation 1: When the switch S1 is turned on and the S2 is turned off in the buck converter, energy may be charged to the inductor L by the potential difference between the first voltage source 110 and the second voltage source 140. Then, when the switch S1 is turned off and S2 is turned on, energy of the inductor L may be transferred to the second voltage source 140.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 컨버터 동작을 위한 스위치 구성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a switch configuration for boost converter operation according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, H-브리지 타입의 스위치 S2, S3와 스위치 레그의 S5가 오프 상태이면 제1 전압 소스(110)를 입력 전원으로 제2 전압 소스(140)를 출력 전원으로 하는 부스트 컨버터를 구성할 수 있다.As shown in FIG. 3, when the switches S2 and S3 of the H-bridge type and S5 of the switch leg are turned off, the boost using the first voltage source 110 as the input power and the second voltage source 140 as the output power is shown. The converter can be configured.

운전2: 부스트 컨버터에서 스위치 S4가 온 되고 S6가 오프 되면 제1 전압 소스(110)에 의해 인덕터 L에 에너지가 충전될 수 있다. 그리고나서 다시 스위치 S4가 오프 되고 S6이 온 되면 인덕터 L의 에너지가 제2 전압 소스(140)로 전달될 수 있다.
Operation 2: When the switch S4 is turned on in the boost converter and S6 is turned off, energy may be charged to the inductor L by the first voltage source 110. Then, when the switch S4 is turned off and S6 is turned on, energy of the inductor L may be transferred to the second voltage source 140.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반전 벅-부스트 컨버터를 위한 스위치 구성을 나타내는 제1 도면이다.4 is a first diagram illustrating a switch configuration for an inverted buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, H-브리지 타입의 스위치 S2, S3와 스위치 레그의 S6가 오프 상태이면, 제1 전압 소스(110)를 입력 전원으로 제2 전압 소스(140)를 출력 전원으로 하는 반전 벅-부스트 컨버터를 구성할 수 있다.As shown in FIG. 4, when the switches S2 and S3 of the H-bridge type and S6 of the switch leg are turned off, the first voltage source 110 is used as the input power and the second voltage source 140 is used as the output power. An inverted buck-boost converter can be configured.

운전3: 반전 벅-부스트 컨버터에서 스위치 S1이 온 되고 S5가 오프 되면 제1 전압 소스(110)의 전압에 의해 인덕터 L에 에너지가 충전될 수 있다. 그리고나서 다시 스위치 S1이 오프 되고 S5가 온 되면 인덕터 L의 에너지가 제2 전압 소스(140)로 전달될 수 있다.
Operation 3: When the switch S1 is turned on and the S5 is turned off in the inverted buck-boost converter, energy may be charged to the inductor L by the voltage of the first voltage source 110. Then, when the switch S1 is turned off and S5 is turned on, energy of the inductor L may be transferred to the second voltage source 140.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반전 벅-부스트 컨버터를 위한 스위치 구성을 나타내는 제2 도면이다.5 is a second diagram illustrating a switch configuration for an inverted buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, H-브리지 타입의 스위치 S1, S4와 스위치 레그의 S5가 오프 상태이면, 제1 전압 소스(110)를 입력 전원으로 제2 전압 소스(140)를 출력 전원으로 하는 반전 벅-부스트 컨버터를 구성할 수 있다.As shown in FIG. 5, when the switches S1 and S4 of the H-bridge type and S5 of the switch leg are turned off, the first voltage source 110 is used as the input power and the second voltage source 140 is used as the output power. An inverted buck-boost converter can be configured.

운전4: 반전 벅-부스트 컨버터에서 스위치 S3가 온 되고 S6가 오프 되면 제1 전압 소스(110)의 전압에 의해 인덕터 L에 에너지가 충전될 수 있다. 그리고나서 다시 스위치 S3가 온 되고 S6가 오프 되면 인덕터 L의 에너지가 제2 전압 소스(140)로 전달될 수 있다.
Operation 4: When the switch S3 is turned on and the S6 is turned off in the inverted buck-boost converter, energy may be charged to the inductor L by the voltage of the first voltage source 110. Then, when the switch S3 is turned on again and S6 is turned off, energy of the inductor L may be transferred to the second voltage source 140.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비반전 벅-부스트 컨버터를 위한 스위치 구성을 나타내는 도면이다.6 illustrates a switch configuration for a non-inverting buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시한 바와 같이, H-브리지 타입의 스위치 S3와 스위치 레그의 S5가 오프 상태이면, 제1 전압 소스(110)를 입력 전원으로 제2 전압 소스(140)를 출력 전원으로 하는 비반전 벅-부스트 컨버터를 구성할 수 있다.As shown in FIG. 6, when the switch S3 of the H-bridge type and the switch leg S5 are in an off state, the non-inverting using the first voltage source 110 as the input power and the second voltage source 140 as the output power. A buck-boost converter can be configured.

운전5: 비반전 벅-부스트 컨버터에서 스위치 S1, S4가 온 되고 S2, S6가 오프 되면 제1 전압 소스(110)의 전압에 의해 인덕터 L에 에너지가 충전될 수 있다. 그리고나서 다시 스위치 S1, S4가 오프 되고 S2, S6가 온 되면 인덕터 L의 에너지가 제2 전압 소스(140)로 전달될 수 있다.
Operation 5: When the switches S1 and S4 are turned on and the S2 and S6 are turned off in the non-inverting buck-boost converter, energy may be charged to the inductor L by the voltage of the first voltage source 110. Then, when the switches S1 and S4 are turned off and S2 and S6 are turned on, energy of the inductor L may be transferred to the second voltage source 140.

이렇게 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 H-브리지 회로 내에 형성되는 다수의 스위치의 온 상태 또는 오프 상태에 따라 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 반전 벅-부스트 컨버터, 및 비반전 벅-부스트 컨버터 중 어느 하나로 동작할 수 있게 된다.As described above, the power converter according to the present invention operates as one of a buck converter, a boost converter, an inverted buck-boost converter, and a non-inverting buck-boost converter depending on the on state or the off state of a plurality of switches formed in the H-bridge circuit. You can do it.

특히, 운전1, 운전2, 운전5는 두 개의 전압 소스의 극성이 같은 경우 가능하며, 운전3, 운전4는 극성이 다를 경우 가능하다. 따라서 역률 보상회로나 인버터 응용과 같이 한쪽 전압 소스가 ac인 경우 즉, 한쪽 전압 소스의 극성이 양도 되고 음도 되는 경우 운전 1,2,5와 운전 3,4를 조합하여 전력을 전달할 수 있다.In particular, operation 1, operation 2, and operation 5 are possible when the polarities of the two voltage sources are the same, and operations 3 and operation 4 are possible when the polarities are different. Therefore, when one voltage source is ac, i.e., when the polarity of one voltage source is positive and negative, such as a power factor correction circuit or an inverter application, power can be delivered by combining operations 1,2,5 and 3,4.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 AC/DC 회로의 구성을 나타내는 제1 도면이다.7 is a first diagram illustrating a configuration of a bidirectional AC / DC circuit according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 운전 1과 운전 4를 조합하여 전력을 전달할 수 있도록 한 구성으로 스위치의 운전에 따라 인버터나 역률 보상 회로로 사용될 수 있다. 즉, 인버터로 사용될 경우 전력은 제1 전압 소스(110)에서 제2 전압 소스(140)으로 흐르게 되고 역률 보상 회로로 사용될 경우 전력은 제2 전압 소스(140)에서 제1 전압 소스(110)로 흐르게 된다.As shown in FIG. 7, the power converter according to the present invention may be used as an inverter or a power factor correction circuit according to the operation of a switch in a configuration such that operation 1 and operation 4 may be combined to transfer power. That is, when used as an inverter, power flows from the first voltage source 110 to the second voltage source 140, and when used as a power factor correction circuit, the power flows from the second voltage source 140 to the first voltage source 110. Will flow.

이때, 제1 전압 소스(110)의 전압은 항상 제2 전압 소스(140)의 전압의 최대값도다 크다.
At this time, the voltage of the first voltage source 110 is always greater than the maximum value of the voltage of the second voltage source 140.

도 8은 도 7에 도시된 인버터의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the inverter shown in FIG. 7.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 스위치의 운전에 따라 인버터로 사용할 수 있다. 즉, Vpv를 제1 전압 소스의 전압, Vg를 제2 전압 소스의 전압이라고 할 때, 본 발명에 따른 인버터는 Vg가 양일 때 벅 컨버터로, Vg가 음일 때 반전 벅-부스트 회로로 동작할 수 있다. Q1~Q4를 각각 스위치 S1, S2, S3, S6의 구동 신호라고 할 때, 회로는 모두 4개의 모드로 동작하게 된다.As shown in FIG. 8, the power converter according to the present invention can be used as an inverter according to the operation of a switch. That is, when Vpv is the voltage of the first voltage source and Vg is the voltage of the second voltage source, the inverter according to the present invention can operate as a buck converter when Vg is positive and as an inverted buck-boost circuit when Vg is negative. have. When Q1 to Q4 are the driving signals of the switches S1, S2, S3, and S6, respectively, the circuit operates in all four modes.

1)Vg가 양일 때에는 모드 1과 모드 2가 반복되며, Vg가 음일 때에는 모드 3과 모드 4가 반복된다. 모드 1 및 모드 2에서 스위치 S3 및 S6은 각각 계속 오프 상태와 온 상태를 유지한다. 모드 1에서 스위치 S1은 온 되고 S2는 오프 되며, 이 때 인덕터는 충전된다. 모드 2에서는 반대로 스위치 S1은 오프 되고 S2는 온 되서 인덕터의 에너지가 제2 전압 소스로 전달된다.1) Mode 1 and Mode 2 are repeated when Vg is positive, and Mode 3 and Mode 4 are repeated when Vg is negative. In modes 1 and 2, switches S3 and S6 remain off and on, respectively. In mode 1, switch S1 is on and S2 is off, at which time the inductor is charged. In mode 2, on the contrary, switch S1 is turned off and S2 is turned on so that energy of the inductor is transferred to the second voltage source.

2)Vg가 음일 때에는 모드 3, 모드 4가 반복된다. 모드 3 및 모드 4에서 스위치 S1, S2는 각각 오프 상태와 온 상태를 유지한다. 모드 3에서 스위치 S3이 온 되면서 인덕터에 에너지를 충전한다. 모드 4에서 스위치 S3이 오프 되면서 에너지가 제2 전압 소스로 전달된다.
2) When Vg is negative, Mode 3 and Mode 4 are repeated. In modes 3 and 4, switches S1 and S2 remain in the off and on states, respectively. In mode 3, switch S3 is turned on to charge the inductor with energy. In mode 4, switch S3 is turned off to transfer energy to the second voltage source.

도 9는 도 7에 도시된 인버터의 운전 시 모드별 등가 회로를 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating an equivalent circuit for each mode during operation of the inverter illustrated in FIG. 7.

도 9에 도시한 바와 같이, (a)에서 모드 1의 등가 회로, (b)에서 모드 2의 등가 회로, (c)에서 모드 3의 등가 회로, (d)에서 모드 4의 등가 회로를 보여주고 있다.
As shown in Fig. 9, an equivalent circuit of mode 1 in (a), an equivalent circuit of mode 2 in (b), an equivalent circuit of mode 3 in (c), and an equivalent circuit of mode 4 in (d) are shown. have.

도 10은 도 7에 도시된 역률 보상 회로의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the power factor correction circuit shown in FIG. 7.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 스위치의 운전에 따라 역률 보상 회로로 사용될 수 있다. 즉, Vo를 제1 전압 소스의 전압, Vg를 제2 전압 소스의 전압이라고 할 때, 본 발명에 따른 역률 보상 회로는 Vg가 양일 때 부스트 컨버터로, Vg가 음일 때 반전 벅-부스트 회로로 동작한다. Q1~Q4를 각각 스위치 S1, S2, S3, S6의 구동 신호라고 할 때, 모두 4개의 모드로 동작할 수 있다.As shown in FIG. 10, the power converter according to the present invention may be used as a power factor correction circuit according to an operation of a switch. That is, when Vo is the voltage of the first voltage source and Vg is the voltage of the second voltage source, the power factor correction circuit according to the present invention operates as a boost converter when Vg is positive and as an inverted buck-boost circuit when Vg is negative. do. When Q1 to Q4 are the driving signals of the switches S1, S2, S3, and S6, respectively, all four modes can be operated.

1)Vg가 양일 때에는 모드 1과 모드 2가 반복되며, vg가 음일 때에는 모드 3과 모드 4가 반복된다. 모드 1 및 모드 2에서 스위치 S3 및 S6은 각각 계속 오프 상태와 온 상태를 유지한다. 모드 1에서 스위치 S1은 오프 되고 스위치 S2는 온 되며, 이 때 인덕터는 충전된다. 모드 2에서는 반대로 스위치 S1은 온 되고 S2는 오프 되서 인덕터의 에너지가 제1 전압 소스로 전달된다.1) Mode 1 and Mode 2 are repeated when Vg is positive, and Mode 3 and Mode 4 are repeated when vg is negative. In modes 1 and 2, switches S3 and S6 remain off and on, respectively. In mode 1, switch S1 is off and switch S2 is on, while the inductor is charged. In mode 2, on the contrary, switch S1 is turned on and S2 is turned off so that energy of the inductor is transferred to the first voltage source.

2)Vg가 음일 때에는 모드 3, 모드 4가 반복된다. 모드 3 및 모드 4에서 스위치 S1, S2는 각각 오프 상태와 온 상태를 유지한다. 모드 3에서 스위치 S6이 온 되면서 인덕터에 에너지를 충전한다. 모드 4에서 스위치 S6이 오프 되면서 에너지가 제1 전압 소스로 전달된다.
2) When Vg is negative, Mode 3 and Mode 4 are repeated. In modes 3 and 4, switches S1 and S2 remain in the off and on states, respectively. In mode 3, switch S6 is turned on to charge the inductor. In mode 4, switch S6 is turned off to transfer energy to the first voltage source.

도 11은 도 7에 도시된 역률 보상 회로의 운전 시 모드별 등가 회로를 나타내는 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating an equivalent circuit for each mode during operation of the power factor correction circuit shown in FIG. 7.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 AC/DC 회로의 구성을 나타내는 제2 도면이다.12 is a second diagram illustrating a configuration of a bidirectional AC / DC circuit according to an embodiment of the present invention.

도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 운전 1과 운전 4를 조합한 구성으로 스위치의 운전에 따라 인버터나 역률 보상 회로로 사용될 수 있다. 즉, 인버터로 사용될 경우 전력은 제1 전압 소스(110)에서 제2 전압 소스(140)으로 흐르게 되고 역률 보상 회로로 사용될 경우 전력은 제2 전압 소스(140)에서 제1 전압 소스(110)로 흐르게 된다.As shown in FIG. 12, the power converter according to the present invention may be used as an inverter or a power factor correction circuit according to the operation of the switch in a combination of operation 1 and operation 4. That is, when used as an inverter, power flows from the first voltage source 110 to the second voltage source 140, and when used as a power factor correction circuit, the power flows from the second voltage source 140 to the first voltage source 110. Will flow.

이때, 제1 전압 소스(110)의 전압은 항상 제2 전압 소스(140)의 전압의 크기와 무관하다.In this case, the voltage of the first voltage source 110 is always independent of the magnitude of the voltage of the second voltage source 140.

앞의 도 7에서 설명한 실시예와 비교하였을 때 스위치 S4a, S4b, S6b을 더하는 대신 제1 전압 소스의 전압 크기에 관계 없이 회로를 동작시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한 도 7에서는 모드 1에서 인덕터 사이에 걸리는 전압이 (Vpv - Vg)인 반면 여기서는 Vpv이므로 모드 3에서와 동일한 전압이 인가되기 때문에 [모드1-모드2]와 [모드3-모드4]에서의 인덕터 전류 리플이 균일하게 되는 장점이 있다.
Compared to the above-described embodiment of FIG. 7, the circuit can be operated regardless of the voltage level of the first voltage source instead of adding the switches S4a, S4b, and S6b. In FIG. 7, the voltage applied between the inductors in the mode 1 is (Vpv-Vg), whereas in this case, since the same voltage as that in the mode 3 is applied since the voltage is Vpv, the mode in [mode 1 -mode 2] and [mode 3 -mode 4] The advantage is that the inductor current ripple is uniform.

도 13은 도 12에 도시된 인버터의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the inverter shown in FIG. 12.

도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 스위치의 운전에 따라 인버터로 사용할 수 있다. 즉, Vpv를 제1 전압 소스의 전압, Vg를 제2 전압 소스의 전압이라고 할 때, 본 발명에 따른 인버터는 Vg가 양일 때 벅 컨버터로, Vg가 음일 때 반전 벅-부스트 회로로 동작한다. Q1~Q7을 각각 스위치 S1, S2, S3, S4a, S4b, S6a, S6b의 구동 신호라고 할 때, 회로는 모두 4개의 모드로 동작한다.As shown in FIG. 13, the power converter according to the present invention can be used as an inverter according to the operation of a switch. That is, when Vpv is the voltage of the first voltage source and Vg is the voltage of the second voltage source, the inverter according to the present invention operates as a buck converter when Vg is positive and as an inverted buck-boost circuit when Vg is negative. When Q1 to Q7 are the drive signals of the switches S1, S2, S3, S4a, S4b, S6a and S6b, respectively, the circuit operates in all four modes.

1)Vg가 양일 때에는 모드 1과 모드 2가 반복되며, Vg가 음일 때에는 모드 3과 모드 4가 반복된다. 모드 1 및 모드 2에서 스위치 S3, S6b, S4b는 계속 오프 상태로, S6a는 온 상태로 유지한다. 모드 1에서 스위치 S1과 S4a가 온 되고 S2가 오프 되면, 인덕터에 에너지가 충전된다. 모드 2에서는 반대로 스위치 S1, S4a는 오프 되고 S2는 온 되서 인덕터의 에너지가 제2 전압 소스로 전달된다. 1) Mode 1 and Mode 2 are repeated when Vg is positive, and Mode 3 and Mode 4 are repeated when Vg is negative. In modes 1 and 2, the switches S3, S6b, S4b remain off and S6a remains on. In mode 1, when the switches S1 and S4a are on and S2 is off, the inductor is charged with energy. In mode 2, on the contrary, switches S1 and S4a are turned off and S2 is turned on so that energy of the inductor is transferred to the second voltage source.

2)Vg가 음일 때에는 모드 3, 모드 4가 반복된다. 모드 3 및 모드 4에서 스위치 S1과 S4a, S6a는 오프 상태를, S2는 온 상태를 유지한다. 모드 3에서 스위치 S3이 온 되고 S6b가 오프 되면 인덕터에 에너지를 충전한다. 모드 4에서 스위치 S3과 S4a가 오프 되고 S6b가 온 되면 에너지가 제2 전압 소스로 전달된다.
2) When Vg is negative, Mode 3 and Mode 4 are repeated. In modes 3 and 4, the switches S1, S4a and S6a remain in the off state and S2 remains in the on state. In mode 3, when switch S3 is on and S6b is off, the inductor is charged with energy. In mode 4, when switches S3 and S4a are off and S6b is on, energy is transferred to the second voltage source.

도 14는 도 12에 도시된 인버터의 운전 시 모드별 등가 회로를 나타내는 도면이다.FIG. 14 is a diagram illustrating an equivalent circuit for each mode during operation of the inverter illustrated in FIG. 12.

도 14에 도시한 바와 같이, (a)에서 모드 1의 등가 회로, (b)에서 모드 2의 등가 회로, (c)에서 모드 3의 등가 회로, (d)에서 모드 4의 등가 회로를 보여주고 있다.
As shown in Fig. 14, an equivalent circuit of mode 1 in (a), an equivalent circuit of mode 2 in (b), an equivalent circuit of mode 3 in (c), and an equivalent circuit of mode 4 in (d) are shown. have.

도 15는 도 12에 도시된 역률 보상 회로의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.FIG. 15 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the power factor correction circuit shown in FIG. 12.

도 15에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 스위치의 운전에 따라 역률 보상 회로로 사용될 수 있다. 즉, Vo를 제1 전압 소스의 전압, Vg를 제2 전압 소스의 전압이라고 할 때, 본 발명에 따른 역률 보상 회로는 Vg가 양일 때 부스트 컨버터로, Vg가 음일 때 반전 벅-부스트 회로로 동작한다. Q1~Q7을 각각 스위치 S1, S2, S3, S4a, S4b, S6a, S6b의 구동 신호라고 할 때, 회로는 모두 4개의 모드로 동작한다.As shown in FIG. 15, the power converter according to the present invention may be used as a power factor correction circuit according to the operation of a switch. That is, when Vo is the voltage of the first voltage source and Vg is the voltage of the second voltage source, the power factor correction circuit according to the present invention operates as a boost converter when Vg is positive and as an inverted buck-boost circuit when Vg is negative. do. When Q1 to Q7 are the drive signals of the switches S1, S2, S3, S4a, S4b, S6a and S6b, respectively, the circuit operates in all four modes.

1)Vg가 양일 때에는 모드 1과 모드 2가 반복되며, Vg가 음일 때에는 모드 3과 모드 4가 반복된다. 모드 1 및 모드 2에서 스위치 S3 및 S6a는 계속 오프 상태를 유지한다. 모드 1에서 스위치 S1과 S4a가 오프 되고 S2가 온 되면, 인덕터에 에너지가 충전된다. 모드 2에서는 스위치 S1과 S4b가 온 되고 S2가 오프 되면 인덕터의 에너지가 제1 전압 소스로 전달된다.1) Mode 1 and Mode 2 are repeated when Vg is positive, and Mode 3 and Mode 4 are repeated when Vg is negative. In modes 1 and 2, switches S3 and S6a remain off. In mode 1, when the switches S1 and S4a are off and S2 is on, the inductor is charged with energy. In mode 2, when switches S1 and S4b are on and S2 is off, energy from the inductor is transferred to the first voltage source.

2)Vg가 음일 때에는 모드 3, 모드 4가 반복된다. 모드 3 및 모드 4에서 스위치 S1과 S4a, S6b는 오프 상태를, S2는 온 상태를 유지한다. 모드 3에서 스위치 S6a가 온 되고 S3과 S4b가 오프 되면 인덕터에 에너지가 충전된다. 모드 4에서 스위치 S6a가 오프 되고 S3이 온 되면 인덕터의 에너지가 제1 전압 소스로 전달된다.
2) When Vg is negative, Mode 3 and Mode 4 are repeated. In modes 3 and 4, the switches S1, S4a and S6b remain in the off state and S2 remains in the on state. In mode 3, when the switch S6a is on and S3 and S4b are off, the inductor is charged with energy. In mode 4, when switch S6a is off and S3 is on, energy from the inductor is transferred to the first voltage source.

도 16은 도 12에 도시된 역률 보상 회로의 운전 시 모드별 등가 회로를 나타내는 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating an equivalent circuit for each mode during operation of the power factor correction circuit shown in FIG. 12.

도 16에 도시한 바와 같이, (a)에서 모드 1의 등가 회로, (b)에서 모드 2의 등가 회로, (c)에서 모드 3의 등가 회로, (d)에서 모드 4의 등가 회로를 보여주고 있다.
As shown in Fig. 16, an equivalent circuit of mode 1 in (a), an equivalent circuit of mode 2 in (b), an equivalent circuit of mode 3 in (c), and an equivalent circuit of mode 4 in (d) are shown. have.

이하에서는 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 구조에서 응용된 브리지리스 역률 보상 회로를 설명한다.Hereinafter, a bridgeless power factor correction circuit applied in an H-bridge based structure having a switch leg will be described.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로의 구성을 나타내는 제1 도면이고, 도 18은 도 17에 도시된 역률 보상 회로의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.17 is a first diagram illustrating a configuration of a power factor correction circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the power factor correction circuit shown in FIG. 17.

도 17 내지 도 18을 참조하면, 본 발명에 따른 역률 보상 회로는 스위치 레그를 갖는 H-브리지 기반 구조에서 응용된 브리지리스 역률 보상 회로로 구현될 수 있다.17 to 18, the power factor correction circuit according to the present invention may be implemented as a bridgeless power factor correction circuit applied in an H-bridge based structure having a switch leg.

이때, 역률 보상 회로는 제1 전압 소스(극성이 주기적으로 바뀌는 AC 전압원)로부터 전력을 이끌어 내어 DC로 바꾸어 출력하는 동시에, 입력 전류가 입력 전압을 추종하게 만들어 역률을 보상할 수 있다. 역률 보상 회로는 정류 다이오드를 전혀 포함하지 않기 때문에 회로를 간소화하고 효율을 높일 수 있으며, 제1 전압 소스 및 출력 측의 기준 전위가 스위칭 소자의 운전에 관계없이 항상 연결되어 있기 때문에 공통 모드 노이즈를 저감할 수 있다.In this case, the power factor correction circuit derives power from the first voltage source (AC voltage source whose polarity is periodically changed), converts it to DC, and outputs the same, while compensating the power factor by causing the input current to follow the input voltage. The power factor correction circuit contains no rectifier diode at all, which simplifies the circuit and increases efficiency, and reduces the common mode noise since the reference potential on the first voltage source and output side is always connected regardless of the operation of the switching element. can do.

역률 보상 회로의 운전은 모드1, 모드2, 모드3, 모드4로 나눌 수 있다. Vg가 제1 전압 소스의 전압이라고 할 때, Vg가 양일 경우 모드 1 및 모드 2가 반복되며, Vg가 음일 경우 모드 3과 모드 4가 반복된다. Q1, Q2를 각각 스위치 S1, S2의 구동 신호라고 할 때, Vg가 양일 경우 S1의 온/오프 상태는 역률 보상 회로의 운전에 영향을 미치지 않는다. 반대로 Vg가 음일 경우도 S2의 온/오프 상태는 역률 보상 회로의 운전에 영향을 미치지 않는다.The operation of the power factor correction circuit can be divided into Mode 1, Mode 2, Mode 3, and Mode 4. When Vg is the voltage of the first voltage source, mode 1 and mode 2 are repeated when Vg is positive, and mode 3 and mode 4 are repeated when Vg is negative. When Q1 and Q2 are the driving signals of the switches S1 and S2, respectively, when Vg is positive, the on / off state of S1 does not affect the operation of the power factor correction circuit. On the contrary, even when Vg is negative, the on / off state of S2 does not affect the operation of the power factor correction circuit.

1)모드 1은 Vg가 양일 경우 스위치 S2가 온 된 경우로 제1 전압 소스는 인덕터 L1을 충전하며, 다이오드 D1, D2는 오프 상태이고, 커패시터 C1에 저장된 에너지가 부하(140)에 에너지를 공급한다. 2)모드 2는 Vg가 양일 경우 스위치 S2가 오프 된 경우로 다이오드 D1은 오프 상태, D2는 온 상태이며, 인덕터 L1에 저장된 에너지가 커패시터 C1 및 부하(140)에 에너지를 공급한다. 3)모드 3은 Vg가 음일 경우 스위치 S1이 온 된 경우로 제1 전압 소스는 인덕터 L1을 충전하며, 다이오드 D1, D2는 오프 상태이고, 커패시터 C1에 저장된 에너지가 부하(140)에 에너지를 공급한다. 4)모드 4는 Vg가 음일 경우 스위치 S1이 오프 된 경우로 다이오드 D1은 온 상태, D2는 오프 상태이며, 인덕터 L1에 저장된 에너지가 커패시터 C1 및 부하(140)에 에너지를 공급한다.
1) In mode 1, when Vg is positive, the switch S2 is turned on. The first voltage source charges the inductor L1, the diodes D1 and D2 are turned off, and the energy stored in the capacitor C1 supplies energy to the load 140. do. 2) In mode 2, when Vg is positive, the switch S2 is turned off. The diode D1 is turned off and D2 is turned on. The energy stored in the inductor L1 supplies energy to the capacitor C1 and the load 140. 3) In mode 3, when Vg is negative, when the switch S1 is turned on, the first voltage source charges the inductor L1, the diodes D1 and D2 are off, and the energy stored in the capacitor C1 supplies energy to the load 140. do. 4) In mode 4, when Vg is negative, the switch S1 is turned off. The diode D1 is on and D2 is off. The energy stored in the inductor L1 supplies energy to the capacitor C1 and the load 140.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로의 구성을 나타내는 제2 도면이고, 도 20은 도 19에 도시된 역률 보상 회로의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.FIG. 19 is a second diagram illustrating a configuration of a power factor correction circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the power factor correction circuit shown in FIG. 19.

도 19 내지 도 20을 참조하면, 본 발명에 따른 역률 보상 회로는 반전 벅-부스트 컨버터의 동작과 비반전 벅-부스트 컨버터의 동작을 위해 필요한 스위치 레그를 실제적인 MOSFET과 다이오드로 구현되는데, 예컨대, MOSFET 5개(S1a, S1b, S2, S4, S5), 인덕터(L1), 다이오드 3개(D1, D2, D3), 출력 커패시터(C1)로 구성될 수 있다.19 to 20, the power factor correction circuit according to the present invention implements the switch legs necessary for the operation of the inverted buck-boost converter and the operation of the non-inverted buck-boost converter with actual MOSFETs and diodes. 5 MOSFETs (S1a, S1b, S2, S4, S5), an inductor (L1), three diodes (D1, D2, D3), and an output capacitor (C1).

역률 보상 회로의 운전은 모드1, 모드2, 모드3, 모드4로 나눌 수 있다. Vg가 제1 전압 소스의 전압이라고 할 때, Vg가 양일 경우 모드 1 및 모드 2가 반복되며, Vg가 음일 경우 모드 3과 모드4가 반복된다. Q1, Q2, Q3, Q4를 각각 스위치 S1a와 S1b, S2, S4, S5의 구동 신호라고 할 때, 1)모드1은 Vg가 양일 경우 스위치 S1a, S1b, S4가 PWM에 의해 온 상태이이다. 이때 S2가 온 상태, S5가 오프 상태로 구동된다. 이 때 제1 전압 소스는 인덕터 L1을 충전하며, 다이오드 D1, D2, D3은 오프 상태이고, 커패시터 C1에 저장된 에너지가 부하(140)에 에너지를 공급한다. 2)모드 2는 Vg가 양일 경우 스위치 S1a, S2a, S4가 오프 상태이다. 이때 다이오드 D2는 오프, D1, D3은 온 상태이며, 인덕터 L1에 저장된 에너지가 커패시터 C1 및 부하(140)에 에너지를 공급한다. 3)모드 3은 Vg가 양일 경우 스위치 S1a, S1b가 온 상태이다. 이때, S4, S5는 온 상태로 유지되며, S2는 오프 상태로 유지된다. 또한 다이오드 D1, D2, D3은 오프 상태이다. 이때, 제1 전압 소스는 인덕터 L1을 충전하며, 커패시터 C1에 저장된 에너지는 부하(140)에 에너지를 공급한다. 4)모드 4는 Vg가 음일 경우 스위치 S1a, S1b가 오프된 경우이다. 이때 다이오드 D1, D3은 오프 상태이며, D2는 온 상태가 되며, 인덕터 L1에 저장된 에너지가 커패시터 C1 및 부하(140)에 에너지를 공급한다.
The operation of the power factor correction circuit can be divided into Mode 1, Mode 2, Mode 3, and Mode 4. When Vg is the voltage of the first voltage source, mode 1 and mode 2 are repeated when Vg is positive, and mode 3 and mode 4 are repeated when Vg is negative. When Q1, Q2, Q3, and Q4 are the driving signals of the switches S1a, S1b, S2, S4, and S5, respectively, 1) In mode 1, when Vg is positive, the switches S1a, S1b, and S4 are turned on by PWM. At this time, S2 is turned on and S5 is driven off. At this time, the first voltage source charges the inductor L1, the diodes D1, D2, and D3 are off, and the energy stored in the capacitor C1 supplies energy to the load 140. 2) In mode 2, when Vg is positive, the switches S1a, S2a, and S4 are off. At this time, the diode D2 is off, D1 and D3 are on, and the energy stored in the inductor L1 supplies energy to the capacitor C1 and the load 140. 3) In mode 3, when Vg is positive, the switches S1a and S1b are on. At this time, S4 and S5 are kept in the on state, and S2 is kept in the off state. In addition, diodes D1, D2, and D3 are off. At this time, the first voltage source charges the inductor L1, and the energy stored in the capacitor C1 supplies energy to the load 140. 4) Mode 4 is when the switches S1a and S1b are off when Vg is negative. At this time, the diodes D1 and D3 are in an off state, and D2 is in an on state, and the energy stored in the inductor L1 supplies energy to the capacitor C1 and the load 140.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로의 구성을 나타내는 제3 도면이고, 도 22는 도 20에 도시된 역률 보상 회로의 스위치를 제어하는데 사용되는 신호를 나타내는 도면이다.FIG. 21 is a third diagram illustrating a configuration of a power factor correction circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 22 is a diagram illustrating a signal used to control a switch of the power factor correction circuit shown in FIG. 20.

도 21 내지 도 22를 참조하면, 본 발명에 따른 역률 보상 회로는 비반전 벅-부스트 컨버터와 반전 벅-부스트 컨버터의 동작을 위해 필요한 스위치 레그를 실제적인 MOSFET과 다이오드로 구현되는데, 예컨대, MOSFET 세 개(S1, S3, S4), 인덕터(L1), 다이오드 다섯 개(D1, D2, D3, D4, D5), 출력 커패시터(C1)로 구성될 수 있다.21 to 22, the power factor correction circuit according to the present invention implements a switch leg required for the operation of the non-inverting buck-boost converter and the inverted buck-boost converter with actual MOSFETs and diodes. (S1, S3, S4), an inductor (L1), five diodes (D1, D2, D3, D4, D5) and the output capacitor (C1).

역률 보상 회로는 제1 전압 소스(극성이 주기적으로 바뀌는 AC 전압원)로부터 전력을 이끌어내어 DC로 바꾸어 출력하는 동시에, 입력 전류가 입력 전압을 추종하게 만들어 역률을 보상할 수 있다. 역률 보상 회로는 제1 전압 소스 및 출력 측의 기준 전위가 항상 스위칭 소자의 운전에 관계 없이 항상 연결되어 있기 때문에 공통 모드 노이즈를 저감할 수 있다.The power factor correction circuit draws power from the first voltage source (AC voltage source whose polarity changes periodically), converts it to DC, and outputs it to DC, while the input current follows the input voltage to compensate for the power factor. The power factor correction circuit can reduce common mode noise because the reference potential on the first voltage source and the output side is always connected regardless of the operation of the switching element.

역률 보상 회로의 운전은 모드1, 모드2, 모드3, 모드4로 나눌 수 있다. Vg가 제1 전압 소스의 전압이라고 할 때, Vg가 양일 경우 모드 1 및 모드 2가 반복되며, vg가 음일 경우 모드 3과 모드 4가 반복된다. Q1, Q2, Q3을 각각 스위치 S1, S3, S4의 구동 신호라고 할 때, Vg가 양일 경우 S1, S4의 온/오프 상태가 역률 보상 회로의 운전에 영향을 미치며 S3은 오프 상태이다. 반대로 Vg가 음일 경우 스위치 S3의 온/오프 상태는 역률 보상 회로의 운전에 영향을 미치며 S1, S4는 오프 상태이다.The operation of the power factor correction circuit can be divided into Mode 1, Mode 2, Mode 3, and Mode 4. When Vg is the voltage of the first voltage source, mode 1 and mode 2 are repeated when Vg is positive, and mode 3 and mode 4 are repeated when vg is negative. When Q1, Q2, and Q3 are the driving signals of the switches S1, S3, and S4, respectively, when Vg is positive, the on / off states of S1 and S4 affect the operation of the power factor correction circuit and S3 is off. On the contrary, when Vg is negative, the on / off state of the switch S3 affects the operation of the power factor correction circuit, and S1 and S4 are off.

1)모드 1은 Vg가 양일 경우 스위치 S1, S4가 온 상태이고 다이오드 D1, D4가 함께 온 상태가 된다. 이 때 제1 전압 소스는 인덕터 L1을 충전하며, 다이오드 D2, D3, D5는 오프 상태이고, 커패시터 C1에 저장된 에너지가 부하(140)에 에너지를 공급한다. 2)모드 2는 Vg가 양일 경우 스위치 S1, S4가 오프 상태가 되고 다이오드 D3, D5가 온 상태가 된다. 이때, 다이오드 D1, D2, D4와 스위치 S3는 오프 상태가 되어 인덕터 L1에 저장된 에너지가 커패시터 C1 및 부하(140)에 에너지를 공급한다. 3)모드 3은 Vg가 음일 경우 스위치 S3이 온 상태가 된다. 이때, 다이오드 D2, D5는 온 상태가 되어 제1 전압 소스는 인덕터 L1을 충전하며, 스위치 S1, S4와 다이오드 D1, D3, D4는 오프 상태이고, 커패시터 C1에 저장된 에너지가 부하(140)에 에너지를 공급한다. 4)모드 4는 Vg가 음일 경우 스위치 S3이 오프 상태가 된다. 이 때 스위치 S1, S3, S4와 다이오드 D1, D2, D4는 오프 상태이고 D3, D5는 온 상태이며, 인덕터 L1에 저장된 에너지가 커패시터 C1 및 부하(140)에 에너지를 공급한다.
1) In mode 1, when Vg is positive, switches S1 and S4 are on and diodes D1 and D4 are on together. At this time, the first voltage source charges the inductor L1, the diodes D2, D3, and D5 are off, and the energy stored in the capacitor C1 supplies energy to the load 140. 2) In mode 2, when Vg is positive, switches S1 and S4 are turned off and diodes D3 and D5 are turned on. At this time, the diodes D1, D2, D4 and the switch S3 are turned off so that the energy stored in the inductor L1 supplies energy to the capacitor C1 and the load 140. 3) In mode 3, when Vg is negative, switch S3 is on. At this time, the diodes D2 and D5 are turned on so that the first voltage source charges the inductor L1, the switches S1 and S4 and the diodes D1, D3 and D4 are off, and the energy stored in the capacitor C1 is stored in the load 140. To supply. 4) In mode 4, when Vg is negative, switch S3 is turned off. At this time, the switches S1, S3, S4 and diodes D1, D2, and D4 are in an off state, and D3 and D5 are in an on state, and energy stored in the inductor L1 supplies energy to the capacitor C1 and the load 140.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에 서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be realized in a general-purpose digital computer that can be created as a program that can be executed by a computer and operates the program using a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes a storage medium such as a magnetic storage medium (e.g., ROM, floppy disk, hard disk, etc.), optical reading medium (e.g., CD ROM,

이상에서 설명한 실시예들은 일 예로서, 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.The embodiments described above are just an example, and various modifications and variations may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110: 제1 전압 소스
120: H-브리지 회로
130: 스위치 레그
140: 제2 전압 소스110: first voltage source
120: H-bridge circuit
130: switch leg
140: second voltage source

Claims

A first voltage source;
An H-bridge circuit connected across the first voltage source to form two current paths;
A switch leg connected to the H-bridge circuit; And
A second voltage source having a positive output connected to said switch leg;
Wherein the negative output terminal of the first voltage source and the negative output terminal of the second voltage source are connected to a common ground.

The method according to claim 1,
The power conversion apparatus includes:
The first voltage source uses an AC or DC power source and the second voltage source uses another DC or AC power source to operate as an inverter, converter, or power factor correction circuit according to the direction of power and the shape of the current. H-bridge based power converter.

The method according to claim 1,
The H-bridge circuit,
An H-bridge type switch composed of at least four switches such that at least two different switches form one current path; And
An inductor commonly used in the two current paths, the inductor being connected in series between at least two switches forming each current path;
H-bridge based power conversion device comprising a.

The method of claim 3,
The switch leg,
At least one first switch connected in series between one side of the inductor and one side of the second voltage source; And
At least one second switch connected in series between the other side of the inductor and the one side of the second voltage source;
H-bridge based power conversion device comprising a.

The method according to claim 1,
The power conversion apparatus includes:
H-bridge, characterized in that for operating in any one of the buck converter, boost converter, inverted buck-boost converter, and non-inverted buck-boost converter depending on the on state or off state of the plurality of switches formed in the H-bridge circuit Based power converter.

The method according to claim 1,
The switch used for the H-bridge circuit and the switch leg is a bidirectional switch,
An H-bridge based power conversion device, characterized in that it is implemented by any one of a metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a diode, and a combination thereof.

A first voltage source;
An H-bridge type switch connected to both ends of the first voltage source to form two current paths, each of at least two different switches forming one current path;
An inductor commonly used in the two current paths in the H-bridge, the inductor being connected in series between at least two switches forming each current path;
Switch legs connected to both ends of the inductor; And
A second voltage source having a positive output connected to said switch leg;
Wherein the negative output terminal of the first voltage source and the negative output terminal of the second voltage source are connected to a common ground.

The method of claim 7, wherein
The power conversion apparatus includes:
The first voltage source uses an AC or DC power source and the second voltage source uses another DC or AC power source to operate as an inverter, converter, or power factor correction circuit according to the direction of power and the shape of the current. H-bridge based power converter.

The method of claim 7, wherein
The switch leg,
At least one first switch connected in series between one side of the inductor and one side of the second voltage source; And
At least one second switch connected in series between the other side of the inductor and the one side of the second voltage source;
H-bridge based power conversion device comprising a.

The method of claim 7, wherein
The power conversion apparatus includes:
H-bridge, characterized in that for operating in any one of the buck converter, boost converter, inverted buck-boost converter, and non-inverted buck-boost converter depending on the on state or off state of the plurality of switches formed in the H-bridge circuit Based power converter.

The method of claim 7, wherein
The switch used for the H-bridge type switch and the switch leg is a bidirectional switch,
An H-bridge based power conversion device, characterized in that it is implemented by any one of a metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a diode, and a combination thereof.