KR102819847B1 - Apparatus and method for controlling multi-phase interleaved voltage balancer - Google Patents
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Abstract
본 개시는 직류 양극 단자와 직류 음극 단자 사이 중성단에서 서로 직렬로 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터로 이루어지고 전원을 입력 받는 입력단, 입력단으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위하여 각각의 입력이 병렬로 연결되고 각각의 출력도 병렬로 연결되는 n개의 각 상별 서브 회로들 및 제1 커패시터의 제1 전압 및 제2 커패시터의 제2 전압의 평형을 유지하는 전압 밸런서를 포함하고, 전압 밸런서는, 제1 커패시터의 제1 전압 또는 제2 커패시터의 제2 전압을 측정하는 전압 센서, 제1 목표 지령 전압을 입력 받고 제1 목표 지령 전압과 제1 전압 또는 제2 전압을 기초로 목표 지령 전류를 출력하는 전압 제어기, n 개의 각 상별 서브회로들 각각으로 입력되는 전류 값을 측정하는 n 개의 전류 센서, 목표 지령 전류 및 n개의 전류 센서 각각에서 측정된 전류 값 각각에 기초하여 제2 목표 지령 전압을 출력하는 n개의 전류 제어기, n 개의 전류 제어기 각각부터 출력된 각각의 제2 목표 지령 전압 각각에 대하여 전향 보상된 듀티비 신호를 출력하는 n 개의 전향 보상기 및 n 개의 전향 보상기로부터 출력된 각각의 듀티비 신호에 대하여 각각의 캐리어 파형과 비교하여 전압 제어 신호를 출력하는 n개의 비교기를 포함하는 전력 변환 장치를 제공한다.The present disclosure comprises an input terminal configured with a first capacitor and a second capacitor connected in series to each other at a neutral terminal between a DC positive terminal and a DC negative terminal, and receiving a power supply; n sub-circuits for each phase, each input of which is connected in parallel and each output of which is also connected in parallel to convert a DC input voltage received from the input terminal into a DC output voltage of a different level; and a voltage balancer for maintaining balance between a first voltage of the first capacitor and a second voltage of the second capacitor, wherein the voltage balancer comprises: a voltage sensor for measuring a first voltage of the first capacitor or a second voltage of the second capacitor; a voltage controller for receiving a first target command voltage and outputting a target command current based on the first target command voltage and the first voltage or the second voltage; n current sensors for measuring current values input to each of the n sub-circuits for each of the n phases; n current controllers for outputting a second target command voltage based on each of the target command current and the current values measured by each of the n current sensors; and for each of the second target command voltages output from each of the n current controllers. A power conversion device is provided, which includes n forward compensators that output forward-compensated duty ratio signals, and n comparators that compare each duty ratio signal output from the n forward compensators with each carrier waveform and output a voltage control signal.
Description
본 개시는 다상 인터리브 DC 전압 밸런서를 포함하는 전력 변환 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DC 중성단 전류 리플감소 목적으로 제어할 수 있는 다상 인터리브 방식의 전압 밸런서 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to a power conversion device including a multi-phase interleaved DC voltage balancer and a control method thereof, and more particularly, to a multi-phase interleaved type voltage balancer that can be controlled for the purpose of reducing DC neutral point current ripple and a control method thereof.
직류(Direct Current, DC) 부하의 불평형 등 다양한 이유로 직류(DC) 전압의 불평형이 발생하게 된다. Imbalance in direct current (DC) voltage occurs for various reasons, such as imbalance in the direct current (DC) load.
예를 들어, 3레벨 인버터 또는 컨버터의 직류(DC) 링크를 기준으로 직류 양극 단자 P, 중성단 O, 직류 음극 단자 N에서의 전압이 불평형이 발생할 수 있다. 예를 들어, Vpo(P와 O단의 전압)와 Von(O와 N단의 전압)이 동일한 전압을 갖지 못하고 불평형이 이뤄질 수 있다. 따라서, 직류링크의 양단 전압의 불평형으로 인하여 계통에서 전압 제어시 문제가 발생할 수 있다.For example, in the DC link of a three-level inverter or converter, voltage imbalances may occur at the DC positive terminal P, the neutral terminal O, and the DC negative terminal N. For example, Vpo (voltage at terminals P and O) and Von (voltage at terminals O and N) may not have the same voltage, resulting in imbalance. Therefore, problems in voltage control in the system may occur due to imbalances in the voltages at both ends of the DC link.
종래에는 직류(DC) 전압의 불평형의 문제를 해결하기 위해서는 전압밸런서를 사용하였다. 그러나, 직류 링크의 중성단에서 발생하는 전류 리플의 영향으로 양단 전압(예를 들어, Vpo 및 Von)에 전압 리플이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.In the past, voltage balancers were used to solve the problem of DC voltage imbalance. However, the problem of voltage ripples occurring at both ends (e.g., Vpo and Von) may occur due to the influence of current ripples occurring at the neutral end of the DC link.
따라서, DC 중성단의 전류 리플을 감소시킬 수 있는 전압밸런서가 필요하다.Therefore, a voltage balancer that can reduce the current ripple in the DC neutral is required.
본 개시는 직류 링크의 제1 커패시터 전압과 제2 커패시터 전압의 균형을 유지할 수 있는 전압 밸런서 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present disclosure aims to provide a voltage balancer capable of maintaining a balance between a first capacitor voltage and a second capacitor voltage of a DC link and a control method thereof.
본 개시는 전원 입력단의 중성단의 전류 리플을 감소시켜 전압 균형 유지를 정확하게 할 수 있는 전압 밸런서를 포함하는 전력 변환 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present disclosure aims to provide a power conversion device including a voltage balancer capable of accurately maintaining voltage balance by reducing current ripple at a neutral terminal of a power input terminal, and a control method thereof.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 직류 양극 단자와 직류 음극 단자 사이 중성단에서 서로 직렬로 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터로 이루어지고 전원을 입력 받는 입력단, 입력단으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위하여 각각의 입력이 병렬로 연결되고 각각의 출력도 병렬로 연결되는 n개의 각 상별 서브 회로들 및 제1 커패시터의 제1 전압 및 제2 커패시터의 제2 전압의 평형을 유지하는 전압 밸런서를 포함하고, 전압 밸런서는, 제1 커패시터의 제1 전압 또는 제2 커패시터의 제2 전압을 측정하는 전압 센서, 제1 목표 지령 전압을 입력 받고 제1 목표 지령 전압과 제1 전압 또는 제2 전압을 기초로 목표 지령 전류를 출력하는 전압 제어기, n 개의 각 상별 서브회로들 각각으로 입력되는 전류 값을 측정하는 n 개의 전류 센서, 목표 지령 전류 및 n개의 전류 센서 각각에서 측정된 전류 값 각각에 기초하여 제2 목표 지령 전압을 출력하는 n개의 전류 제어기, n 개의 전류 제어기 각각부터 출력된 각각의 제2 목표 지령 전압 각각에 대하여 전향 보상된 듀티비 신호를 출력하는 n 개의 전향 보상기 및 n 개의 전향 보상기로부터 출력된 각각의 듀티비 신호에 대하여 각각의 캐리어 파형과 비교하여 전압 제어 신호를 출력하는 n개의 비교기를 포함한다. A power conversion device according to an embodiment of the present disclosure comprises a first capacitor and a second capacitor connected in series with each other at a neutral terminal between a DC positive terminal and a DC negative terminal, an input terminal for receiving power, n sub-circuits for each phase, each input of which is connected in parallel and each output of which is also connected in parallel to convert a DC input voltage received from the input terminal into a DC output voltage of a different level, and a voltage balancer for maintaining balance between a first voltage of the first capacitor and a second voltage of the second capacitor, wherein the voltage balancer comprises: a voltage sensor for measuring a first voltage of the first capacitor or a second voltage of the second capacitor, a voltage controller for receiving a first target command voltage and outputting a target command current based on the first target command voltage and the first voltage or the second voltage, n current sensors for measuring current values input to each of the n sub-circuits for each phase, n current controllers for outputting a second target command voltage based on each of the target command current and the current values measured by each of the n current sensors, and each of the second target command outputted from each of the n current controllers. It includes n forward compensators that output forward-compensated duty ratio signals for each voltage, and n comparators that compare each duty ratio signal output from the n forward compensators with each carrier waveform to output a voltage control signal.
본 개시는 전압 밸런서에 있어서 직류 링크의 제1 커패시터 전압과 제2 커패시터 전압의 균형을 유지할 수 있다. The present disclosure can maintain the balance between the first capacitor voltage and the second capacitor voltage of the DC link in a voltage balancer.
본 개시는 전압 밸런서에 있어서 중성단의 전류 리플을 감소시켜 DC 전압 리플을 감소시킴으로써 전압 균형 유지를 정확하게 할 수 있다. The present disclosure can accurately maintain voltage balance by reducing the current ripple of the neutral end in a voltage balancer and thereby reducing the DC voltage ripple.
도 1은 단일 암으로 구성된 전압 밸런서를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 단일 암으로 구성된 전압 밸런서의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 다상 인터리브 DC 전압 밸런서를 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 본 개시의 일 실시예에 따른 다상 인터리브 DC 전압 밸런서의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 본 개시의 일 실시예에 따른 고정 시비율로 동작하는 다상 인터리브 DC 전압 밸런서의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a drawing for explaining a voltage balancer consisting of a single arm.
Figure 2 is a drawing for explaining a control method of a voltage balancer composed of a single arm.
FIG. 3 is a diagram illustrating a multi-phase interleaved DC voltage balancer according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 4 is a diagram for explaining a control method of a multi-phase interleaved DC voltage balancer according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 5 is a diagram for explaining a control method of a multi-phase interleaved DC voltage balancer operating at a fixed ratio according to one embodiment of the present disclosure.
이하, 본 개시와 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments related to the present disclosure will be described in more detail with reference to the drawings. The suffixes “module” and “part” used for components in the following description are given or used interchangeably only for the convenience of writing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves.
도 1은 단일 암으로 구성된 전압 밸런서를 설명하기 위한 도면이다. Figure 1 is a drawing for explaining a voltage balancer consisting of a single arm.
도 1을 참고하면 3레벨 토폴로지로 구성된 전력 변환 장치(10)를 개시한다. 전력 변환 장치(10)는 교류 입력 전압 도는 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하는 장치를 의미할 수 있다.Referring to Fig. 1, a power conversion device (10) configured with a three-level topology is disclosed. The power conversion device (10) may mean a device that converts an AC input voltage or a DC input voltage into a DC output voltage of a different level.
또한, 전력 변환 장치(10)는 제1 커패시터(11), 제2 커패시터(12)와 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N을 포함하는 입력단(17)을 포함할 수 있다. 입력단(17)은 소정의 전원을 입력할 수 있다. 제1 커패시터(11) 및 제2 커패시터(12)는 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 따라서, 직류 링크가 두 개의 커패시터로 직렬 연결될 수 있다.In addition, the power conversion device (10) may include a first capacitor (11), a second capacitor (12), and an input terminal (17) including a DC positive (+) terminal P and a DC negative (-) terminal N. The input terminal (17) may input a predetermined power source. The first capacitor (11) and the second capacitor (12) may be connected in series with each other at the DC positive (+) terminal P and the DC negative (-) terminal N. Accordingly, a DC link may be connected in series with two capacitors.
또한, 전력 변환 장치(10)는 입력단(17)으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위한 서브회로(18)를 포함할 수 있다. Additionally, the power conversion device (10) may include a sub-circuit (18) for converting a DC input voltage received from an input terminal (17) into a DC output voltage of a different level.
서브 회로(18)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제1 소자(14) 및 제2 소자(15)를 포함할 수 있다. 한편, 서브 회로(18)는 제1 커패시터(11)와 제2 커패시터(12)의 연결점에서 제1 소자(14) 및 제2 소자(15)의 연결점으로 연결되는 인덕터(13)를 포함할 수 있다. 한편, 전력 변환 장치(10)는 제3 커패시터(16)를 포함할 수 있다. 한편, 제1 소자(14) 및 제2 소자(15)는 트랜지스터 또는 다이오드를 포함하고 있는 스위칭 소자일 수 있다.The sub-circuit (18) may include a first element (14) and a second element (15) that are connected in series from a positive (+) terminal to a negative (-) terminal of a direct current power source. Meanwhile, the sub-circuit (18) may include an inductor (13) that is connected from a connection point of the first capacitor (11) and the second capacitor (12) to a connection point of the first element (14) and the second element (15). Meanwhile, the power conversion device (10) may include a third capacitor (16). Meanwhile, the first element (14) and the second element (15) may be switching elements that include a transistor or a diode.
전압 밸런서는 3레벨 토폴로지로 구성된 전력 변환 장치(10)에서 P 단과 O 단의 전압(), O 단과 N단의 전압() 불균형이 발생할 수 있는 상황에서 P 단과 O단의 전압()과 O 단과 N 단의 전압()을 일치하도록 제어를 할 수 있다. The voltage balancer is configured in a three-level topology to balance the voltage of the P and O stages in the power conversion device (10). ), voltage of O and N terminals ( ) In situations where imbalance may occur, the voltage of P terminal and O terminal ( ) and voltage of O and N terminals ( ) can be controlled to match.
예를 들어, P 단과 O 단의 전압()과 O 단과 N단의 전압()의 균형을 유지하지 못하여 불균형이 발생하는 경우 계통에서 인버터를 제어하는 경우 전압이 불평형으로 입력됨에 따라 고주파가 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전압 밸런서는 전압 불균형이 일어나지 않도록 제어할 수 있는 장치일 수 있다. For example, the voltage of P terminal and O terminal ( ) and voltage of O and N terminals ( ) cannot maintain the balance, causing an imbalance, and when controlling the inverter in the system, a problem of high frequency generation may occur as the voltage is input unbalanced. Therefore, a voltage balancer may be a device that can control so that voltage imbalance does not occur.
도 2는 단일 암으로 구성된 전압 밸런서의 제어 방법을 설명하기 위한 블록도이다. Figure 2 is a block diagram illustrating a control method of a voltage balancer composed of a single arm.
도 2를 참고하면, 전압 밸런서(100)에서 제어해야 할 목표 지령 전압은 DC 링크 전압의 절반 값()일 수 있다. Referring to Fig. 2, the target command voltage to be controlled by the voltage balancer (100) is half the value of the DC link voltage ( ) may be.
전압 밸런서(100)는 직류 양극 단자 P와 중성단 O의 전압()을 측정하는 제1 전압 센서(110) 및 중성단 O와 직류 음극 단자 N의 전압()을 측정하는 제2 전압 센서(120)를 포함할 수 있다. 제1 전압 센서(110)는 제1 커패시터(11)의 전압을 측정할 수 있으며, 제2 전압 센서(120)는 제2 커패시터(12)의 전압을 측정할 수 있다.The voltage balancer (100) is a voltage balancer that measures the voltage of the DC positive terminal P and the neutral terminal O. ) and the first voltage sensor (110) measuring the voltage of the neutral terminal O and the DC negative terminal N ( ) may include a second voltage sensor (120) that measures the voltage of the first capacitor (11). The first voltage sensor (110) may measure the voltage of the first capacitor (11), and the second voltage sensor (120) may measure the voltage of the second capacitor (12).
전압 밸런서(100)는 전압 제어기(130)을 포함할 수 있다. 전압 제어기(130)는 비례 적분 제어기(Proportional-Integral controller)일 수 있다. 전압 제어기(130)는 제1 전압 센서로(110) 또는 제2 전압 센서(120)로부터 측정된 제1 전압 값() 또는 제2 전압 값()을 획득할 수 있다. The voltage balancer (100) may include a voltage controller (130). The voltage controller (130) may be a proportional-integral controller. The voltage controller (130) may measure a first voltage value (110) or a second voltage sensor (120). ) or the second voltage value ( ) can be obtained.
또한, 전압 제어기(130)는 제1 목표 지령 전압을 입력받을 수 있다. 제1 목표 지령 전압은 입력되는 입력 전압()의 절반 값()이 될 수 있다. In addition, the voltage controller (130) can receive a first target command voltage. The first target command voltage is an input voltage ( ) is half the value of ) can be.
또한, 전압 제어기(130)는 목표 지령 전압과 제1 전압 센서(110)에서 측정된 제1 전압 값을 기초로 목표 지령 전류(I_ref)를 출력할 수 있다. 또한, 전압 제어기(130)는 전압 지령 값과 제2 전압 센서(120)에서 측정된 제2 전압 값을 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. In addition, the voltage controller (130) can output a target command current (I_ref) based on the target command voltage and the first voltage value measured by the first voltage sensor (110). In addition, the voltage controller (130) can output a target command current based on the voltage command value and the second voltage value measured by the second voltage sensor (120).
예를 들어, 전압 제어기(130)는 목표 지령 전압과 제1 전압 센서(110)에서 측정된 제1 전압 값의 차이를 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 전압 제어기(130)는 목표 지령 전압과 제2 전압 센서(120)에서 측정된 제2 전압 값의 차이를 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다.For example, the voltage controller (130) can output the target command current based on the difference between the target command voltage and the first voltage value measured by the first voltage sensor (110). Also, for example, the voltage controller (130) can output the target command current based on the difference between the target command voltage and the second voltage value measured by the second voltage sensor (120).
한편, 전압 밸런서(100)는 DC 직류 링크 전력 변환 장치(10)의 인덕터(L) 전류를 측정하는 전류 센서(140)를 포함할 수 있다. 전류 센서(140)는 인덕터의 전류 값()을 측정할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer (100) may include a current sensor (140) that measures the inductor (L) current of the DC direct current link power conversion device (10). The current sensor (140) measures the current value of the inductor ( ) can be measured.
한편, 전압 밸런서(100)는 전류 제어기(150)을 포함할 수 있다. 전류 제어기(150)는 비례 적분 제어기(Proportional-Integral controller)일 수 있다. 전류 제어기(150)는 전류 센서(140)로부터 측정된 전류 값()을 획득할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer (100) may include a current controller (150). The current controller (150) may be a proportional-integral controller. The current controller (150) measures the current value ( ) can be obtained.
한편, 전류 제어기(150)는 전압 제어기(130)로부터 출력된 목표 지령 전류 및 전류 센서(140)로부터 출력된 전류 값()을 기초로 보정된 제2 목표 지령 전압(V_ref)을 출력할 수 있다. Meanwhile, the current controller (150) outputs the target command current from the voltage controller (130) and the current value output from the current sensor (140). ) can output a second target command voltage (V_ref) that is corrected based on the reference voltage.
한편, 전압 밸런서(100)가 전압 제어기(130)와 전류 제어기(150)를 통해 목표 지령 전압을 보정함으로써 정밀한 전압 제어가 가능할 수 있다. Meanwhile, precise voltage control can be achieved by the voltage balancer (100) correcting the target command voltage through the voltage controller (130) and the current controller (150).
또한, 전압 밸런서(100)는 전향 보상기(Feed-forward compensator, 160)를 포함할 수 있다. 전향 보상기(160)는 보정된 제2 목표 지령 전압을 입력받고, 전압 방정식을 이용하여 전향 보상된 듀티비(, Duty Ratio) 신호를 출력할 수 있다. Additionally, the voltage balancer (100) may include a feed-forward compensator (160). The feed-forward compensator (160) receives a compensated second target command voltage and uses a voltage equation to calculate a feed-forward compensated duty ratio ( , Duty Ratio) signals can be output.
한편, 전압 밸런서(100)는 비교기(170)를 포함할 수 있다. 비교기(170)는 전향 보상기(160)로부터 출력된 듀티비 신호() 및 캐리어(carrier) 파형(180)(예를 들어, 삼각파)을 비교하여 전압 제어 신호를 출력할 수 있다. 또한, 비교기(170)는 전압 제어 신호를 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 회로(190)로 출력할 수 있다. 따라서, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 회로(190)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. 한편, 단일 암으로 구성된 전압 밸런서(100)의 경우에는 직류링크의 중성단(O 단)에서 발생하는 전류 리플의 영향으로 양단 전압(예를 들어, P 단과 O 단의 전압(), O 단과 N단의 전압())에 전압 리플이 발생하게 된다. 된다. 따라서, 직류 링크의 전류 리플을 감소시킬 수 있는 전압밸런서가 필요하다.Meanwhile, the voltage balancer (100) may include a comparator (170). The comparator (170) outputs a duty ratio signal ( ) and a carrier waveform (180) (e.g., a triangle wave) can be compared to output a voltage control signal. In addition, the comparator (170) can output the voltage control signal to the pulse width modulation (PWM) circuit (190). Therefore, the pulse width modulation (PWM) circuit (190) can perform control to achieve the target command voltage. Meanwhile, in the case of a voltage balancer (100) composed of a single arm, the voltage at both ends (e.g., the voltage of the P and O terminals ( ), voltage of O and N terminals ( )) voltage ripple occurs. Therefore, a voltage balancer that can reduce the current ripple of the DC link is required.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 다상 인터리브 DC 전압 밸런서를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a multi-phase interleaved DC voltage balancer according to one embodiment of the present disclosure.
도 3의 예에서는 3개의 상이 사용되는 전력 변환 장치(20)를 개시하고 있다.The example of Fig. 3 discloses a power conversion device (20) in which three phases are used.
전력 변환 장치(20)는 교류 입력 전압 또는 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하는 장치를 의미할 수 있다. 전력 변환 장치(20)는 N개의 상으로 이루어진 다상 인터리브 컨버터 또는 인버터일 수 있다. 한편, , , 는 각 상의 상전류를 나타낸다. 각 상의 상 전류는 서로 120도만큼 천이된 위상을 가질 수 있다. 예를 들어, 각 상의 , , 의 전류는 120도씩 지연될 수 있다. The power conversion device (20) may mean a device that converts an AC input voltage or a DC input voltage into a DC output voltage of a different level. The power conversion device (20) may be a multi-phase interleaved converter or inverter consisting of N phases. Meanwhile, , , represents the phase current of each phase. The phase current of each phase can have a phase shift of 120 degrees from each other. For example, , , The current can be delayed by 120 degrees.
또한, 전력 변환 장치(20)는 제1 커패시터(21), 제2 커패시터(22)와 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N을 포함하는 입력단(33)을 포함할 수 있다. 입력단(33)은 소정의 전원을 입력할 수 있다. 제1 커패시터(21) 및 제2 커패시터(22)는 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N 사이에서 중성단(O)에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 따라서, 직류 링크가 두 개의 커패시터로 직렬 연결될 수 있다. In addition, the power conversion device (20) may include a first capacitor (21), a second capacitor (22), and an input terminal (33) including a DC positive (+) terminal P and a DC negative (-) terminal N. The input terminal (33) may input a predetermined power source. The first capacitor (21) and the second capacitor (22) may be connected in series with each other at a neutral terminal (O) between the DC positive (+) terminal P and the DC negative (-) terminal N. Accordingly, a DC link may be connected in series with two capacitors.
전력 변환 장치(20)는 입력단(33)으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위하여 각각의 입력이 병렬로 연결되고 각각의 출력도 병렬로 연결되는 n개의 각 상별 서브 회로들을 포함할 수 있다.The power conversion device (20) may include n sub-circuits for each phase, each input connected in parallel and each output connected in parallel, to convert the DC input voltage received from the input terminal (33) into a DC output voltage of a different level.
예를 들어, 전력 변환 장치(20)는 입력단(33)으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위한 3개의 서브회로들(34, 35, 36)를 포함할 수 있다. For example, the power conversion device (20) may include three sub-circuits (34, 35, 36) for converting a DC input voltage received from an input terminal (33) into a DC output voltage of a different level.
제1 서브 회로(34)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제1 소자(26) 및 제2 소자(27)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 서브 회로(34)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제1 소자(26) 및 제2 소자(27)의 연결점으로 연결되는 제1 인덕터(23)를 포함할 수 있다.The first sub-circuit (34) may include a first element (26) and a second element (27) that are connected in series from a positive (+) terminal to a negative (-) terminal of a direct current power source. In addition, the first sub-circuit (34) may include a first inductor (23) that is connected from a connection point of the first capacitor (21) and the second capacitor (22) to a connection point of the first element (26) and the second element (27).
제2 서브 회로(35)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제3 소자(28) 및 제4 소자(29)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 서브 회로(35)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제3 소자(28) 및 제4 소자(29)의 연결점으로 연결되는 제2 인덕터(24)를 포함할 수 있다.The second sub-circuit (35) may include a third element (28) and a fourth element (29) that are connected in series from a positive (+) terminal to a negative (-) terminal of a direct current power source. In addition, the second sub-circuit (35) may include a second inductor (24) that is connected from a connection point of the first capacitor (21) and the second capacitor (22) to a connection point of the third element (28) and the fourth element (29).
제3 서브 회로(36)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)를 포함할 수 있다. 또한, 제3 서브 회로(36)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)의 연결점으로 연결되는 제3 인덕터(25)를 포함할 수 있다.The third sub-circuit (36) may include a fifth element (30) and a sixth element (31) that are connected in series from a positive (+) terminal to a negative (-) terminal of a direct current power source. In addition, the third sub-circuit (36) may include a third inductor (25) that is connected from a connection point of the first capacitor (21) and the second capacitor (22) to a connection point of the fifth element (30) and the sixth element (31).
또한, 전력변환장치(20)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제1 소자(26) 및 제2 소자(27)를 포함할 수 있다. 또한, 전력변환장치(20)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제3 소자(28) 및 제4 소자(29)를 포함할 수 있다. 또한, 전력변환장치(20)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)를 포함할 수 있다. 한편, 서로 직렬로 연결된 제1 소자(26) 및 제2 소자(27), 서로 직렬로 연결된 제3 소자(28) 및 제4 소자(29), 서로 직렬로 연결된 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)는 병렬로 연결될 수 있다. 한편, 제1 인덕터(23)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제1 소자(26) 및 제2 소자(27)의 연결점으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 인덕터(24)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제3 소자(28) 및 제4 소자(29)의 연결점으로 연결될 수 있다. 또한, 제3 인덕터(25)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)의 연결점으로 연결될 수 있다. 한편, 전력변환장치(20)는 제3 커패시터(32)를 포함할 수 있다. 한편, 제1 소자(26), 제2 소자(27), 제3 소자(28), 제4 소자(29), 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)는 트랜지스터 또는 다이오드를 포함하고 있는 스위칭 소자일 수 있다.In addition, the power conversion device (20) may include a first element (26) and a second element (27) that are connected in series from a positive (+) terminal to a negative (-) terminal of the DC power source. In addition, the power conversion device (20) may include a third element (28) and a fourth element (29) that are connected in series from a positive (+) terminal to a negative (-) terminal of the DC power source. In addition, the power conversion device (20) may include a fifth element (30) and a sixth element (31) that are connected in series from a positive (+) terminal to a negative (-) terminal of the DC power source. Meanwhile, the first element (26) and the second element (27) that are connected in series, the third element (28) and the fourth element (29) that are connected in series, and the fifth element (30) and the sixth element (31) that are connected in series may be connected in parallel. Meanwhile, the first inductor (23) may be connected from the connection point of the first capacitor (21) and the second capacitor (22) to the connection point of the first element (26) and the second element (27). In addition, the second inductor (24) may be connected from the connection point of the first capacitor (21) and the second capacitor (22) to the connection point of the third element (28) and the fourth element (29). In addition, the third inductor (25) may be connected from the connection point of the first capacitor (21) and the second capacitor (22) to the connection point of the fifth element (30) and the sixth element (31). Meanwhile, the power conversion device (20) may include the third capacitor (32). Meanwhile, the first element (26), the second element (27), the third element (28), the fourth element (29), the fifth element (30), and the sixth element (31) may be switching elements including transistors or diodes.
한편, 전력변환장치(20)는 제1 커패시터(21)의 제1 전압 및 상기 제2 커패시터(22)의 제2 전압의 평형을 유지하는 전압밸런서를 포함할 수 있다. Meanwhile, the power conversion device (20) may include a voltage balancer that maintains balance between the first voltage of the first capacitor (21) and the second voltage of the second capacitor (22).
전압 밸런서(200)는 직류 양극 단자(P 단)와 중성단 (O 단)의 전압()을 측정하는 제1 전압 센서(201) 및 중성단(O 단)과 직류 음극 단자(N 단)의 전압()을 측정하는 제2 전압 센서(202)를 포함할 수 있다. 전압 밸런서(200)는 전압 제어기(203)을 포함할 수 있다. 전압 제어기(203)는 비례 적분 제어기(Proportional-Integral controller), 적분 비례 제어기(Integral-Proportional controller), 비례 제어기(Proportional controller) 및 비례 적분 미분 제어기((Proportional-Integral-Differential controller) 중 하나일 수 있다. 전압 제어기(203)는 제1 전압 센서(201) 또는 제2 전압 센서(202)로부터 측정된 제1 전압 값() 또는 제2 전압 값()을 획득할 수 있다. The voltage balancer (200) is a voltage balancer between the DC positive terminal (P terminal) and the neutral terminal (O terminal). ) and the voltage of the neutral terminal (O terminal) and the DC negative terminal (N terminal) ( ) may include a second voltage sensor (202) measuring a first voltage value ( ). The voltage balancer (200) may include a voltage controller (203). The voltage controller (203) may be one of a proportional-integral controller, an integral-proportional controller, a proportional controller, and a proportional-integral-differential controller. The voltage controller (203) may measure a first voltage value ( ) or the second voltage value ( ) can be obtained.
또한, 전압 제어기(203)는 제1 목표 지령 전압을 입력받을 수 있다. 제1 목표 지령 전압은 입력되는 직류 전압(()의 절반 값()이 될 수 있다. In addition, the voltage controller (203) can receive a first target command voltage. The first target command voltage is an input DC voltage (( ) is half the value of ) can be.
또한, 전압 제어기(203)는 목표 지령 전압과 제1 전압 센서(201)에서 측정된 제1 전압 값을 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. 또한, 전압 제어기(203)는 전압 지령 값과 제2 전압 센서(202)에서 측정된 제2 전압 값을 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. Additionally, the voltage controller (203) can output a target command current based on the target command voltage and the first voltage value measured by the first voltage sensor (201). Additionally, the voltage controller (203) can output a target command current based on the voltage command value and the second voltage value measured by the second voltage sensor (202).
예를 들어, 전압 제어기(203)는 전압 지령 값과 제1 전압 센서(201)에서 측정된 제1 전압 값의 차이를 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 전압 제어기(203)는 전압 지령 값과 제2 전압 센서(202)에서 측정된 제2 전압 값의 차이를 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. 한편, n개의 상이 사용되는 DC 직류 링크 전력변환장치(20)의 경우 목표 지령 전류는 n으로 나누어진 값일 수 있다.For example, the voltage controller (203) can output the target command current based on the difference between the voltage command value and the first voltage value measured by the first voltage sensor (201). Also, for example, the voltage controller (203) can output the target command current based on the difference between the voltage command value and the second voltage value measured by the second voltage sensor (202). Meanwhile, in the case of a DC direct current link power converter (20) in which n phases are used, the target command current can be a value divided by n.
한편, 전압 밸런서(200)는 n 개의 각 상별 서브회로들 각각으로 입력되는 전류 값을 측정하는 n 개의 전류 센서를 포함할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer (200) may include n current sensors that measure current values input to each of n sub-circuits for each phase.
예를 들어, 전압 밸런서(200)는 3개의 상이 사용되는 DC 직류 링크 전력변환장치(20)의 각각의 인덕터 전류를 측정하는 제1 전류 센서(204), 제2 전류 센서(205) 및 제3 전류 센서(206)를 포함할 수 있다. 제1 전류 센서(204)는 제1 전류 값()을 측정하고, 제2 전류 센서(205)는 제2 전류 값()을 측정하고, 제3 전류 센서(206)는 제3 전류 값()을 측정할 수 있다. For example, a voltage balancer (200) may include a first current sensor (204), a second current sensor (205), and a third current sensor (206) that measure the inductor current of each of a DC-DC link power converter (20) that uses three phases. The first current sensor (204) measures a first current value ( ) is measured, and the second current sensor (205) measures the second current value ( ) is measured, and the third current sensor (206) measures the third current value ( ) can be measured.
한편, 전압 밸런서(200)는 목표 지령 전류 및 n개의 전류 센서 각각에서 측정된 전류 값 각각에 기초하여 제2 목표 지령 전압을 출력하는 n개의 전류 제어기를 포함할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer (200) may include n current controllers that output a second target command voltage based on each of the target command current and the current values measured from each of the n current sensors.
예를 들어, 전압 밸런서(200)는 제1 전류 제어기(207), 제2 전류 제어기(208) 및 제3 전류 제어기(209)를 포함할 수 있다. 제1 전류 제어기(207), 제2 전류 제어기(208) 및 제3 전류 제어기(209)는 비례 적분 제어기(Proportional-Integral controller), 적분 비례 제어기(Integral-Proportional controller), 비례 제어기(Proportional controller) 및 비례 적분 미분 제어기((Proportional-Integral-Differential controller) 중 하나일 수 있다. For example, the voltage balancer (200) may include a first current controller (207), a second current controller (208), and a third current controller (209). The first current controller (207), the second current controller (208), and the third current controller (209) may be one of a proportional-integral controller, an integral-proportional controller, a proportional controller, and a proportional-integral-differential controller.
한편, 제1 전류 제어기(207)는 제1 전류 값()을 획득할 수 있다. 제1 전류 제어기(207)은 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류 및 제1 전류 센서(204)로부터 출력된 제1 전류 값()을 기초로 보정된 제2 목표 지령 전압을 출력할 수 있다. 또한, 전류 제어기(207)는 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류에서 3으로 나눈 값 및 제1 전류 센서(204)로부터 출력된 제1 전류 값()을 기초로 보정된 제2 목표 지령 전압을 출력할 수도 있다.Meanwhile, the first current controller (207) controls the first current value ( ) can be obtained. The first current controller (207) outputs the target command current output from the voltage controller (203) and the first current value ( output from the first current sensor (204). ) can output a second target command voltage that is corrected based on the voltage controller (203). In addition, the current controller (207) can output a value of the target command current output from the voltage controller (203) divided by 3 and a first current value ( output from the first current sensor (204). ) can also output a second target command voltage that is corrected based on the voltage.
한편, 제2 전류 제어기(208)는 제2 전류 값()을 획득할 수 있다. 제2 전류 제어기(208)은 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류 및 제2 전류 센서(205)로부터 출력된 제2 전류 값()을 기초로 보정된 제3 목표 지령 전압을 출력할 수 있다. 또한, 제2 전류 제어기(208)는 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류에서 3으로 나눈 값 및 제2 전류 센서(205)로부터 출력된 제2 전류 값()을 기초로 보정된 제3 목표 지령 전압을 출력할 수도 있다.Meanwhile, the second current controller (208) controls the second current value ( ) can be obtained. The second current controller (208) outputs the target command current output from the voltage controller (203) and the second current value ( output from the second current sensor (205). ) can output a third target command voltage corrected based on the voltage controller (203). In addition, the second current controller (208) can output a value of the target command current output from the voltage controller (203) divided by 3 and a second current value ( output from the second current sensor (205) ) can also output a third target command voltage that is corrected based on the voltage.
한편, 제3 전류 제어기(209)는 제3 전류 값()을 획득할 수 있다. 제3 전류 제어기(209)은 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류 및 제3 전류 센서(206)로부터 출력된 제3 전류 값()을 기초로 보정된 제4 목표 지령 전압을 출력할 수 있다. 또한, 제3 전류 제어기(209)는 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류에서 3으로 나눈 값 및 제3 전류 센서(206)로부터 출력된 제3 전류 값()을 기초로 보정된 제4 목표 지령 전압을 출력할 수도 있다. 따라서, 전압 밸런서(200)는 전압 제어기(203)와 복수의 전류 제어기(207, 208, 209)를 통해 목표 지령 전압을 보정함으로써 정밀한 전압 제어가 가능할 수 있다. Meanwhile, the third current controller (209) controls the third current value ( ) can be obtained. The third current controller (209) can obtain the target command current output from the voltage controller (203) and the third current value ( output from the third current sensor (206). ) can output a fourth target command voltage corrected based on the voltage controller (203). In addition, the third current controller (209) can output a third current value ( ) can also output a fourth target command voltage corrected based on the voltage controller (203). Accordingly, the voltage balancer (200) can perform precise voltage control by correcting the target command voltage through the voltage controller (203) and multiple current controllers (207, 208, 209).
한편, 전압 밸런서(200)는 n 개의 전류 제어기 각각부터 출력된 각각의 제2 목표 지령 전압 각각에 대하여 전향 보상된 듀티비 신호를 출력하는 n 개의 전향 보상기를 포함할 수 있다.Meanwhile, the voltage balancer (200) may include n forward compensators that output forward-compensated duty ratio signals for each of the second target command voltages output from each of the n current controllers.
예를 들어, 전압 밸런서(200)는 제1 전향 보상기(Feed-forward compensator, 210) 제2 전향 보상기(211) 및 제3 전향 보상기(212)를 포함할 수 있다. For example, the voltage balancer (200) may include a first feed-forward compensator (210), a second feed-forward compensator (211), and a third feed-forward compensator (212).
제1 전향 보상기(210)는 보정된 제2 목표 지령 전압을 입력 받고, 전압 방정식을 이용하여 전향 보상된 제1 듀티비 신호()를 출력할 수 있다. 제2 전향 보상기(211)는 보정된 제3 목표 지령 전압을 입력 받고, 전압 방정식을 이용하여 전향 보상된 제2 듀티비 신호()를 출력할 수 있다. 제3 전향 보상기(212)는 보정된 제4 목표 지령 전압을 입력 받고, 전압 방정식을 이용하여 전향 보상된 제3 듀티비 신호()을 출력할 수 있다.The first forward compensator (210) receives the compensated second target command voltage and uses the voltage equation to generate a forward-compensated first duty ratio signal ( ) can be output. The second forward compensator (211) receives the corrected third target command voltage and outputs a forward-compensated second duty ratio signal ( ) can be output. The third forward compensator (212) receives the corrected fourth target command voltage and outputs a forward-compensated third duty ratio signal ( ) can be printed.
한편, 전압 밸런서(200)는 n 개의 전향 보상기로부터 출력된 각각의 듀티비 신호에 대하여 각각의 캐리어 파형과 비교하여 전압 제어 신호를 출력하는 n개의 비교기를 포함할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer (200) may include n comparators that compare each duty ratio signal output from n forward compensators with each carrier waveform and output a voltage control signal.
예를 들어, 전압 밸런서(200)는 제1 비교기(213)를 포함할 수 있다. 제1 비교기(213)는 제1 전향 보상기(210)로부터 출력된 제1 듀티비 신호() 및 제1 캐리어(carrier) 파형(214)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제1 소자(24) 및 제2 소자(25)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(219)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(219)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. For example, the voltage balancer (200) may include a first comparator (213). The first comparator (213) may output a first duty ratio signal ( ) and the first carrier waveform (214) can be compared to output a control signal for controlling the first element (24) and the second element (25) of the power conversion device (20) circuit to the PWM circuit (219). Accordingly, the PWM circuit (219) can perform control to achieve the target command voltage.
한편, 전압 밸런서(100)는 제2 비교기(215)를 포함할 수 있다. 제2 비교기(215)는 제2 전향 보상기(211)로부터 출력된 제2 듀티비 신호() 및 제2 캐리어(carrier) 파형(216)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제3 소자(26) 및 제4 소자(27)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(219)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(219)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer (100) may include a second comparator (215). The second comparator (215) outputs a second duty ratio signal ( ) and the second carrier waveform (216) can be compared to output a control signal for controlling the third element (26) and the fourth element (27) of the power conversion device (20) circuit to the PWM circuit (219). Accordingly, the PWM circuit (219) can perform control to achieve the target command voltage.
한편, 전압 밸런서(100)는 제3 비교기(217)를 포함할 수 있다. 제3 비교기(217)는 제3 전향 보상기(212)로부터 출력된 제3 듀티비 신호() 및 제3 캐리어(carrier) 파형(218)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제5 소자(28) 및 제6 소자(29)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(219)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(219)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer (100) may include a third comparator (217). The third comparator (217) outputs a third duty ratio signal ( ) and the third carrier waveform (218) can be compared to output a control signal for controlling the fifth element (28) and the sixth element (29) of the power conversion device (20) circuit to the PWM circuit (219). Accordingly, the PWM circuit (219) can perform control to achieve the target command voltage.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 고정 시비율로 동작하는 전압 밸런서의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for explaining a control method of a voltage balancer operating at a fixed ratio according to one embodiment of the present disclosure.
고정 시비율로 동작하는 전압 밸런서(300)는 고정 시비율(301)을 입력하고, 고정 시비율에 따라 제1 듀티비 신호(), 제2 듀티비 신호() 및 제3 듀티비 신호()가 결정될 수 있다. A voltage balancer (300) operating at a fixed duty ratio inputs a fixed duty ratio (301) and, according to the fixed duty ratio, a first duty ratio signal ( ), second duty cycle signal ( ) and the third duty ratio signal ( ) can be determined.
또한, 고정 시비율로 동작하는 전압 밸런서(300)는 제1 비교기(302)를 포함할 수 있다. 제1 비교기(302)는 제1 듀티비 신호() 및 제1 캐리어(carrier) 파형(303)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제1 소자(24) 및 제2 소자(25)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(308)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(308)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. Additionally, the voltage balancer (300) operating at a fixed duty ratio may include a first comparator (302). The first comparator (302) may output a first duty ratio signal ( ) and the first carrier waveform (303) can be compared to output a control signal for controlling the first element (24) and the second element (25) of the power conversion device (20) circuit to the PWM circuit (308). Accordingly, the PWM circuit (308) can perform control to achieve the target command voltage.
한편, 전압 밸런서(300)는 제2 비교기(304)를 포함할 수 있다. 제2 비교기(304)는 제2 듀티비 신호() 및 제2 캐리어(carrier) 파형(305)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제3 소자(26) 및 제4 소자(27)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(308)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(308)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer (300) may include a second comparator (304). The second comparator (304) may include a second duty ratio signal ( ) and the second carrier waveform (305) can be compared to output a control signal for controlling the third element (26) and the fourth element (27) of the power conversion device (20) circuit to the PWM circuit (308). Accordingly, the PWM circuit (308) can perform control to achieve the target command voltage.
한편, 전압 밸런서(300)는 제3 비교기(306)를 포함할 수 있다. 제3 비교기(306)는 제3 듀티비 신호() 및 제3 캐리어(carrier) 파형(307)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제5 소자(28) 및 제6 소자(29)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(308)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(308)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다.Meanwhile, the voltage balancer (300) may include a third comparator (306). The third comparator (306) may include a third duty ratio signal ( ) and the third carrier waveform (307) can be compared to output a control signal for controlling the fifth element (28) and the sixth element (29) of the power conversion device (20) circuit to the PWM circuit (308). Accordingly, the PWM circuit (308) can perform control to achieve the target command voltage.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations may be made without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to explain it, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
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 scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within a scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the rights of the present invention.
Claims (9)
상기 입력단으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위하여 각각의 입력이 병렬로 연결되고 각각의 출력도 병렬로 연결되는 복수 개의 각 상별 서브 회로들; 및
상기 제1 커패시터의 제1 전압 및 상기 제2 커패시터의 제2 전압의 평형을 유지하는 전압 밸런서를 포함하고,
상기 전압 밸런서는,
상기 제1 커패시터의 제1 전압 또는 상기 제2 커패시터의 제2 전압을 측정하는 전압 센서, 제1 목표 지령 전압을 입력 받고 상기 제1 목표 지령 전압과 상기 제1 전압 또는 상기 제2 전압을 기초로 목표 지령 전류를 출력하는 전압 제어기;
상기 복수 개의 각 상별 서브회로들 각각으로 입력되는 전류 값을 측정하는 복수 개의 전류 센서;
상기 목표 지령 전류 및 상기 복수 개의 전류 센서 각각에서 측정된 전류 값 각각에 기초하여 제2 목표 지령 전압을 출력하는 복수 개의 전류 제어기;
상기 복수 개의 전류 제어기 각각부터 출력된 각각의 제2 목표 지령 전압 각각에 대하여 전향 보상된 듀티비 신호를 출력하는 복수 개의 전향 보상기; 및
상기 복수 개의 전향 보상기로부터 출력된 각각의 듀티비 신호에 대하여 각각의 캐리어 파형과 비교하여 전압 제어 신호를 출력하는 복수 개의 비교기를 포함하는,
전력 변환 장치.An input terminal configured to receive power and comprising a first capacitor and a second capacitor connected in series with each other at a neutral terminal between a DC positive terminal and a DC negative terminal;
A plurality of sub-circuits for each phase, each input connected in parallel and each output connected in parallel, to convert the DC input voltage received from the above input terminal into a DC output voltage of a different level; and
A voltage balancer is included to maintain balance between the first voltage of the first capacitor and the second voltage of the second capacitor.
The above voltage balancer,
A voltage sensor for measuring a first voltage of the first capacitor or a second voltage of the second capacitor, a voltage controller for receiving a first target command voltage and outputting a target command current based on the first target command voltage and the first voltage or the second voltage;
A plurality of current sensors each measuring a current value input to each of the plurality of sub-circuits for each phase;
A plurality of current controllers outputting a second target command voltage based on the target command current and each of the current values measured by each of the plurality of current sensors;
A plurality of forward compensators outputting forward-compensated duty ratio signals for each of the second target command voltages output from each of the plurality of current controllers; and
Comprising a plurality of comparators that output voltage control signals by comparing each duty ratio signal output from each of the plurality of forward compensators with each carrier waveform,
Power conversion device.
상기 전압 밸런서는,
상기 복수 개의 비교기 각각으로부터 입력되는 각각의 전압 제어 신호를 기초로 상기 각 상별 서브 회로들을 제어하는 펄스 폭 변조(PWM) 회로를 더 포함하는,
전력 변환 장치.In the first paragraph,
The above voltage balancer,
Further comprising a pulse width modulation (PWM) circuit that controls each of the phase sub-circuits based on each voltage control signal input from each of the plurality of comparators.
Power conversion device.
상기 제1 목표 지령 전압은 상기 입력단으로부터 입력되는 전체 입력 전압의 절반인,
전력 변환 장치.In the first paragraph,
The above first target command voltage is half of the total input voltage input from the input terminal.
Power conversion device.
상기 전압 제어기 또는 상기 전류 제어기는 비례 적분 제어기(Proportional-Integral controller)인,
전력 변환 장치.In the first paragraph,
The above voltage controller or the above current controller is a proportional-integral controller.
Power conversion device.
상기 복수 개의 전류 제어기는,
상기 목표 지령 전류를 상기 전류 제어기의 개수로 나눈 값 및 상기 복수 개의 전류 센서 각각에서 측정된 각각의 전류 값과의 차이를 기초로 상기 제2 목표 지령 전압을 출력하는,
전력 변환 장치.In the first paragraph,
The above multiple current controllers,
The second target command voltage is output based on the difference between the value obtained by dividing the target command current by the number of the current controllers and each current value measured by each of the plurality of current sensors.
Power conversion device.
상기 각 상별 서브 회로들 각각은, 상기 직류 양극 단자에서 직류 음극 단자로 서로 직렬로 연결되는 제1 소자 및 제2 소자를 포함하며,
상기 전압 밸런서는 제1 비교기를 포함하며, 상기 제1 비교기는 제1 전향 보상기로부터 출력된 제1 듀티비 신호 및 제1 캐리어 파형을 비교하여 상기 제1 소자 및 상기 제2 소자를 제어하기 위한 제어 신호를 상기 PWM 회로로 출력하고, 상기 PWM 회로는 상기 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 하는,
전력 변환 장치.In the second paragraph,
Each of the above sub-circuits for each phase includes a first element and a second element connected in series from the DC positive terminal to the DC negative terminal,
The voltage balancer includes a first comparator, and the first comparator compares a first duty ratio signal output from a first forward compensator and a first carrier waveform to output a control signal for controlling the first element and the second element to the PWM circuit, and the PWM circuit performs control to achieve the target command voltage.
Power conversion device.
상기 각 상별 서브 회로들 각각은,
상기 직류 양극 단자에서 직류 음극 단자로 서로 직렬로 연결되는 제1 소자 및 제2 소자; 및
상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터의 연결점에서 상기 제1 소자 및 상기 제2 소자의 연결점으로 연결되는 인덕터를 포함하는,
전력 변환 장치.In the first paragraph,
Each of the above sub-circuits is,
First and second elements connected in series from the DC positive terminal to the DC negative terminal; and
Including an inductor connected from the connection point of the first capacitor and the second capacitor to the connection point of the first element and the second element,
Power conversion device.
전력 변환 장치.In the first paragraph, the voltage balancer operates by inputting a fixed duty ratio, and each duty signal is determined according to the fixed duty ratio.
Power conversion device.
상기 복수 개의 각 상별 서브 회로들 및 상기 복수 개의 전류 센서는 동일한 개수인,
전력 변환 장치.
In the first paragraph,
The above plurality of sub-circuits for each phase and the above plurality of current sensors are the same in number,
Power conversion device.
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