KR100325351B1 - 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로 및 그방법 - Google Patents

병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로 및 그방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대전류 전원공급장치에서 사용되는 전력소자의 병렬운전방식에서 두 개의 전력소자를 구동하는 경우에 하나의 제어부만을 사용하고, 리액터없이 각 전력소자의 출력전류에 대한 평형을 수행할 수 있도록하는 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로에 관한 것이다.
본 발명에 의해면, 전력소자후단에 리액터를 구성할 필요가 없으며, 또한 하나의 제어기로 상기 두 개의 전력소자를 제어하도록하여, 보다 간단하면서고 저렴하게 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로를 구현시킴으로서, 리액터에 의한 응답특성저하를 방지할 수 있어 적용 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로 및 그 방법
본 발명은 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로에 관한 것으로, 특히 대전류 전원공급장치에서 사용되는 전력소자의 병렬운전방식에서 두 개의 전력소자를 구동하는 경우에 하나의 제어부만을 사용하고, 리액터없이 각 전력소자의 출력전류에 대한 평형을 수행할 수 있도록하는 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로에 관한 것이다.
도 1은 종래 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로도로서, 도 1을 참조하면, 종래 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로는 전원공급부(11)에서 병렬접속된 두 개의 전력소자(12a,12b)에 전원을 공급하고, 상기 전력소자(12a,12b)의 각 출력라인상의 전류를 각 전류센서(14a,14b)가 감지하고 이 각각의 전류센서(14a,14b)를 통해 감지된 전류를 각 전류검출부(15a,15b)에서 검출한후 각각의 제1,2제어부(16a,16b)로 제공하면, 해당 제어부에서 검출된 전류값에 따라 상기 각 전력소자를 개별적으로 제어함으로서, 상기 전력소자로부터 출력되는 전류에 대한 평형을 수행한다.
종래 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로는 상기한 바와같이, 두 개의 전력소자를 동시에 구동하여 한 개의 부하(17)에 전류를 공급함에 있어, 전력소자의 특성이 동일하지 않는 관계로, 각각의 소자에 흐르는 전류가 동일하지 않게 되는데, 이를 개선시키기 위해서 각각의 전력소자 또는 시스템의 후단에 리액터(13a,13b)를 이용하고 있으며, 또한 각 전력소자마다 해당 제어기를 이용하여 전류의 불평형을 제어하도록 되어 있다.
그러나, 이와같은 종래 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로는 각 전력소자후단에 리액터를 사용하고 있는 관계로, 해당제품의 가격상승은 물론, 시스템의 응답특성을 떨어뜨리는 문제점이 있으며, 또한 각 전력소자마다 해당 제어기가 각각 있으야 하므로, 이 또한 해당제품의 가격상승을 일으키는 문제점이 있었던 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 대전류 전원공급장치에서 사용되는 전력소자의 병렬운전방식에서 두 개의 전력소자를 구동하는 경우에 하나의 제어부만을 사용하고, 리액터없이 각 전력소자의 출력전류에 대한 평형을 수행할 수 있도록하는 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로도이다.
도 3은 도 2의 전류평형제어부의 입출력신호에 대한 타임차트이다.
도 4는 본 발명에 따른 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형방법을 보이는 플로우챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 전원공급부 12a,12b : 제1,2전력소자
14a,14b : 제1,2전류센서 15a,15b : 제1,2전류검출부
17 : 부하 18 : 전류평형제어부
20 : 주제어부 I1,I2 : 제1,2전류검출신호
CP : 제어펄스 CS1,CS2 : 제1,2제어신호
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 회로는 대전류 전원공급부와, 상기 전원공급부에 의해 병렬로 구동되는 제1,2전력소자와, 상기 제1,2전력소자의 출력전류를 각각 감지하는 제1,2전류센서와, 상기 제1,2전류센서 각각으로부터의 전류를 검출하는 제1,2전류검출부를 포함하는 병렬 전력소자 구동장치에 대해서, 상기 병렬로 구동되는 전력소자의 출력전류에 대한 평형을 수행하는 전류평형회로에 있어서, 사전에 설정된 소정폭을 갖는 제어펄스를 전류평형제어부로 출력하는 주제어부; 상기 제1,2전류검출부로부터의 제1전류검출신호에서 제2전류검출신호를 뺀 차전류에 기초해서 전류평형제어를 위한 보정량을 산출한후, 이 보정량에 A/D변환하여 상기 제어펄스의 하강시점에서 지연시간으로 설정하고, 상기 주제어부로부터의 제어펄스를 제1제어신호로 하여 상기 제1전력소자로 제공하며, 상기 제어펄스에 대한 상승시간을 상기 지연시간만큼 지연시킨후 제2제어신호를 상기 제2전력소자로 제공하는 전류평형제어부; 를 구비함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 기술적인 수단으로써, 본 발명의 방법은 대전류 전원공급부와, 상기 전원공급부에 의해 병렬구동되는 제1,2전력소자와, 상기 제1,2전력소자의 출력전류를 각각 감지하는 제1,2전류센서와, 상기 제1,2전류센서로부터의 전류를 각각 검출하는 제1,2전류검출부를 포함하는 병렬전력소자 구동장치에 대해서, 상기 제1,2전력소자의 출력전류의 평형을 수행하는 전류평형방법에 있어서, 상기 제1,2전류검출부로부터의 제1전류검출신호에서 제2전류검출신호를 빼어 차전류를 산출하는 제1단계; 상기 제1단계의 차전류에 기초해서 보정량을 산출하는 제2단계; 상기 제2단계의 보정량이 '0'보다 클 경우 상기 보정량을 디지탈의 보정데이타로 변환하는 제3단계; 주제어부로부터 제어펄스를 입력받아 하강에지인지를 판단하다가 하강에지로 판단되면 상기 제3단계의 보정데이타에 따라 지연시간을 설정하는 제4단계; 상기 제어펄스에서 상승에지시점을 판단하여 상승에지시점으로 판별되면 상기 제4단계에서 설정된 지연시간을 다운카운팅동작을 시작하여 지연시간이 경과할 때 까지 상승에지를 지연시키는 제5단계; 상기 제5단계에서 지연시간이 경과하면 상기 제어펄스의 상승에지가 지연시간만큼 지연된 제2제어신호를 제2전력소자로 출력하는 제6단계; 로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 병렬 전력소자 구동장치는 대전류 전원공급부(11)와, 상기 전원공급부(11)에 의해 병렬로 구동되는 제1,2전력소자(12a,12b)와, 상기 제1,2전력소자(12a,12b)의 출력전류를 각각 감지하는 제1,2전류센서(14a,14b)와, 상기 제1,2전류센서(14a,14b) 각각으로부터의 전류를 검출하는 제1,2전류검출부(14a,14b)를 포함한다.
상기 병렬 전력소자 구동장치에 부가되는 본 발명에 따른 전류평형회로는 사전에 설정된 소정폭을 갖는 제어펄스(CP)를 전류평형제어부로 출력하는 주제어부(20)와, 상기 제1,2전류검출부(14a,14b)로부터의 제1전류검출신호(I1)에서 제2전류검출신호(I2)를 뺀 차전류(EI)에 기초해서 전류평형제어를 위한 보정량을 산출한후, 이 보정량에 A/D변환하여 상기 제어펄스(CP)의 하강시점에서 지연시간(DT)으로 설정하고, 상기 주제어부(20)로부터의 제어펄스(CP)를 제1제어신호로 하여 상기 제1전력소자(12a)로 제공하며, 상기 제어펄스(CP)에 대한 상승시간을 상기 지연시간만큼 지연시킨후 제2제어신호를 상기 제2전력소자(12b)로 제공하는 전류평형제어부(18)로 구성하고, 상기 전류평형제어부(18)는 차전류(EI)에 기초한 보정량에 대한 산출을 PID제어방식을 적용하여 수행도록 구성한다.
도 3은 도 2의 전류평형제어부의 입출력신호에 대한 타임차트이고, 도 4는 본 발명에 따른 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형방법을 보이는 플로우챠트이다.
여기서, 도면중 미설명부호인 17은 부하이고, RE는 상승에지, FE는 하강에지이다.
이와같이 구성된 본 발명에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명을 설명하면, 먼저, 병렬 전력소자 구동장치에 있어서, 도 2의 전원공급부(11)에서 전원이 제1,2전력소자(12a,12b)로 공급되는데, 상기 제1전력소자(12a)와 제2전력소자(12b)는 전류평형제어부(18)에 의한 제1제어신호(CS1)와 제2제어신호(CS2)에 따라 제어되면서 해당동작을 수행하는데, 이때 상기 제1,2전력소자(12a,12b) 각각으로부터 출력되는 전류가 하나의 부하(17)로 출력된다.
상기 제1전력소자(12a)의 출력전류는 제1전류센서(14a)와 제1전류검출부(15a)에 의해 검출되며, 이 제1전류검출신호(I1)는 전류평형제어부(18)로 제공됨과 동시에, 상기 제2전력소자(12b)의 출력전류는 제2전류센서(14b)와 제2전류검출부(15b)에 의해 검출되며, 이 제2전류검출신호(I2)는 전류평형제어부(18)로 제공된다.
한편, 주제어부(20)는 상기 제1,2전력소자(12a,12b)의 특성에 따라 사전에 설정된 소정폭을 갖는 제어펄스(CP)를 상기 전류평형제어부(18)로 제공하는데, 이때 상기 전류평형제어부(18)에 대한 구체적인 동작은 하기와 같다.
먼저, 상기 제1단계(41)에서는 상기 제1,2전류검출부(14a,14b) 각각으로부터의 제1,2전류검출신호(I1,I2)를 입력받은후 상기 제1전류검출신호(I1)에서 제2전류검출신호(I2)를 빼어 차전류(EI)를 산출한다.
제2단계(42)에서는 상기 제1단계(41)의 차전류(EI)에 기초해서 PID제어방식을 적용하여 보정량을 산출하는데, 이는 상기 차전류(EI)에 PID제어방식에 적용하여 보정량을 산출하는 이유로는 상기 차전류에 포함되는 노이즈성분을 배제시키고 순수전류성분만을 가지고 정확한 보정량을 구하기 위해서이다.
제3단계(43,44)에서는 상기 제2단계(42)의 보정량이 '0'보다 큰지를 판단하는데, 상기 보정량이 '0'보다 크면 상기 보정량을 디지탈값인 보정데이타로 변환한다. 상기 보정량을 디지탈값으로 변환시키는 이유는 이후과정에 포함되는 지연시간의 설정과 카운팅동작을 위해서이다.
제4단계(45,46)에서는 상기 주제어부(20)로부터 제어펄스(CP)를 입력받아 하강에지인지(FE)를 판단하다가 하강에지로 판단되면 상기 제3단계(44)의 보정데이타에 따라 지연시간(DT)을 설정하는데, 이는 상기 제어펄스(CP)가 하이레벨을 유지하고 있는 동안에는 별도의 다른 카운팅동작을 하고 있는지를 모르기 때문에 카운팅동작을 수행하고 있지 않는 기간, 즉 상기 제어펄스(CP)가 로우레벨로 유지되는 동안에 지연시간을 설정하는 것이다.
제5단계(47,48)에서는 상기 제어펄스(CP)에서 상승에지시점을 판단하여 상승에지시점으로 판별되면 상기 제4단계(46)에서 설정된 지연시간(DT)을 다운카운팅동작을 시작하여 상기 지연시간이 '0'이 될 때 까지, 즉 지연시간(DT)이 경과할 때 까지 상기 제어펄스(CP)의 상승에지를 지연시킨다. 상기 카운팅동작은 수 MHz단위로 이루어지는 고속카은팅동작으로 이후 전류평형제어가 온타임(0n-time)으로 이루어질 수 있도록한다.
제6단계(49)에서는 상기 제5단계(48)에서 지연시간이 경과하면 상기 제어펄스(CP)의 상승에지가 도 3에 도시한 바와같이 지연시간만큼 지연된 제2제어신호(CS2)를 제2전력소자(12b)로 출력한다. 그리고, 제1전력소자(12a)로는 도 3에 도시한 바와같이, 제어펄스(CP)를 그대로 제1제어신호(CS1)로 하여 제공한다.
상기 제1,2전력소자는 상기 전류평형제어부로부터 공급되는 제1,2제어신호가 갖는 펄스폭에 따라 출력되는 전류값이 결정되는 것으로, 상기한 바와같이, 제2전력소자로부터 출력되는 전류가 상대적으로 클 때 제어신호의 폭을 좁게 하여 전류평형을 수행하는 것이다.
상기한 본 발명에 의해면, 전력소자후단에 리액터를 구성할 필요가 없으며, 또한 하나의 제어기로 상기 두 개의 전력소자를 제어하도록하여, 보다 간단하면서고 저렴하게 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로를 구현시킴으로서, 리액터에 의한 응답특성저하를 방지할 수 있어 적용 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 대전류 전원공급장치에서 사용되는 전력소자의 병렬운전방식에서 두 개의 전력소자를 구동하는 경우에 하나의 제어부만을 사용하고, 리액터없이 각 전력소자의 출력전류에 대한 평형을 수행할 수 있는 효과가 있는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능한다.

Claims (5)

  1. 대전류 전원공급부(11)와, 상기 전원공급부(11)에 의해 병렬로 구동되는 제1,2전력소자(12a,12b)와, 상기 제1,2전력소자(12a,12b)의 출력전류를 각각 감지하는 제1,2전류센서(14a,14b)와, 상기 제1,2전류센서(14a,14b) 각각으로부터의 전류를 검출하는 제1,2전류검출부(14a,14b)를 포함하는 병렬 전력소자 구동장치에 대해서, 상기 병렬로 구동되는 전력소자(12a,12b)의 출력전류에 대한 평형을 수행하는 전류평형회로에 있어서,
    사전에 설정된 소정폭을 갖는 제어펄스(CP)를 전류평형제어부로 출력하는 주제어부(20);
    상기 제1,2전류검출부(14a,14b)로부터의 제1전류검출신호(I1)에서 제2전류검출신호(I2)를 뺀 차전류(EI)에 기초해서 전류평형제어를 위한 보정량을 산출한후, 이 보정량에 A/D변환하여 상기 제어펄스(CP)의 하강시점에서 지연시간(DT)으로 설정하고, 상기 주제어부(20)로부터의 제어펄스(CP)를 제1제어신호로 하여 상기 제1전력소자(12a)로 제공하며, 상기 제어펄스(CP)에 대한 상승시간을 상기 지연시간만큼 지연시킨후 제2제어신호를 상기 제2전력소자(12b)로 제공하는 전류평형제어부(18); 를 구비함을 특징으로 하는 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류평형제어부(18)는 차전류(EI)에 기초한 보정량에 대한 산출을 PID제어방식을 적용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형회로.
  3. 대전류 전원공급부(11)와, 상기 전원공급부(11)에 의해 병렬구동되는 제1,2전력소자(12a,12b)와, 상기 제1,2전력소자(12a,12b)의 출력전류를 각각 감지하는 제1,2전류센서(14a,14b)와, 상기 제1,2전류센서(14a,14b)로부터의 전류를 각각 검출하는 제1,2전류검출부(14a,14b)를 포함하는 병렬전력소자 구동장치에 대해서, 상기 제1,2전력소자(12a,12b)의 출력전류의 평형을 수행하는 전류평형방법에 있어서,
    상기 제1,2전류검출부(14a,14b)로부터의 제1전류검출신호(I1)에서 제2전류검출신호(I2)를 빼어 차전류(EI)를 산출하는 제1단계(41);
    상기 제1단계(41)의 차전류(EI)에 기초해서 보정량을 산출하는 제2단계(42);
    상기 제2단계(42)의 보정량이 '0'보다 클 경우 상기 보정량을 디지탈의 보정데이타로 변환하는 제3단계(43,44);
    주제어부(20)로부터 제어펄스(CP)를 입력받아 하강에지인지를 판단하다가 하강에지로 판단되면 상기 제3단계(44)의 보정데이타에 따라 지연시간(DT)을 설정하는 제4단계(45,46);
    상기 제어펄스(CP)에서 상승에지시점을 판단하여 상승에지시점으로 판별되면 상기 제4단계(46)에서 설정된 지연시간(DT)을 다운카운팅동작을 시작하여 지연시간이 경과할 때 까지 상승에지를 지연시키는 제5단계(47,48)
    상기 제5단계(48)에서 지연시간이 경과하면 상기 제어펄스(CP)의 상승에지가 지연시간만큼 지연된 제2제어신호(CS2)를 제2전력소자(12b)로 출력하는 제6단계(49); 로 이루어짐을 특징으로 하는 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제3단계(42)는 보정량을 PID제어방식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형방법.
  5. 제3항에 있어서, 제5단계(48)에서의 카운팅동작은 수 MHz단위의 고속으로 수행되어 전류평형제어가 온-타임으로 수행되도록함을 특징으로 하는 병렬 전력소자 구동장치의 전류평형방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040040150A (ko) * 2002-11-06 2004-05-12 주식회사 포스코 병렬 연결된 전력소자의 전류평형 제어장치

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