KR101213446B1 - Power supplier for on-line electric vehicle and driving method thereof, control circuit for power supplier - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 온라인 전기자동차용 급전장치 및 그 장치의 구동 방법, 온라인 전기자동차용 급전장치의 제어회로에 관한 것이다. 더 상세하게는 온라인 전기자동차와 같이 급전선에 고주파 전기를 공급하는 시스템에서 고효율로 정전류를 발생시켜 급전선에 공급할 수 있는 온라인 전기자동차용 급전장치 및 그 장치의 구동 방법, 온라인 전기자동차용 급전장치의 제어회로에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a power feeding device for an on-line electric vehicle, a driving method thereof, and a control circuit for a power feeding device for an on-line electric vehicle. More specifically, in the system for supplying high frequency electricity to feeder lines, such as on-line electric vehicles, the feeder for on-line electric vehicles and the driving method thereof, which can generate a constant current with high efficiency and feed the feeder, and control the feeder for on-line electric vehicles It is about a circuit.
이하의 부분에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시예와 관련되는 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아님을 밝혀둔다.The contents described in the following sections provide background information related to the embodiments of the present invention, but it does not constitute a prior art.
세계 각국은 환경규제 강화와 석유자원 고갈, 석유의 가격인상 등으로 인해 친환경 자동차 개발에 대한 적극적 지원정책을 구사하고 있으며, 이런 정책적 방향에 부합하여 자동차 업체들은 친환경 자동차 개발에 경쟁적으로 투자를 하고 있다. 이러한 상황에서 전기에너지를 사용하는 전기자동차 개발이 대표적인 차세대 자동차 기술 중 하나로 부상하고 있다.Countries around the world are actively supporting the development of eco-friendly vehicles due to tightening environmental regulations, depletion of petroleum resources, and oil price hikes. . Under these circumstances, the development of electric vehicles using electric energy has emerged as one of the representative next generation automobile technologies.
도 1은 종래기술에 따른 온라인 전기자동차용 급전장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 종래기술에 따른 온라인 전기자동차용 급전선의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the structure of a feeder for an online electric vehicle according to the prior art, Figure 2 is a view showing the structure of a feeder for an online electric vehicle according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 온라인 전기자동차용 급전장치는 사이리스터 정류회로(100) 및 인버터(110)를 포함하며, 부하(120)를 더 포함한다.As shown in FIG. 1, a power supply device for an online electric vehicle according to the related art includes a
여기서, 사이리스터 정류회로(100)는 3상의 AC 전원을 DC로 변환하여 인버터(110)로 출력하고, 인버터(110)는 일정한 주파수로 동작하여 정류회로(100)로부터 제공된 DC 전압을 부하(120)로 출력한다.Here, the
사이리스터 정류회로(100)는 저렴하고 견고하며 효율이 높은 특성이 있으나 응답이 늦어 전원 주파수의 6배인 360 ㎐의 리플을 만들기도 한다.
만약 급전선이 큰 인덕턴스를 갖는 경우 종래의 급전장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 커패시터를 통해 보상하고, 급전선에 흐르는 전류는 도 1의 사이리스터 정류회로(100)에서 인버터(110)에 가하는 DC 전압으로 제어한다.If the feed line has a large inductance, the conventional feeder compensates through a capacitor, as shown in FIG. To control.
도 2에서 볼 때, 급전선의 선로 저항을 무시한 복소 임피던스는 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 2, the complex impedance ignoring the line resistance of the feeder may be represented by Equation 1.
여기서 f는 인버터(110)의 동작 주파수이다.Where f is the operating frequency of the
<수학식 1>을 다시 임피던스의 크기로 나타내면 <수학식 2>와 같다.If Equation 1 is expressed as the magnitude of impedance again, Equation 2 is obtained.
종래의 온라인 전기자동차에서는 f = 20 kHz에 대하여 임피던스가 1 ~ 1.2 Ω 정도 되도록 설계하고 있다. 만일 선로 인덕턴스가 작아서, 즉 선로 길이가 짧은 경우 급전선 임피던스가 1 Ω 이하라면 전혀 보상하지 않아도 된다. 임피던스가 1 Ω인 경우 360 ㎐에 대한 임피던스의 크기는 <계산식 1>에서와 같이 매우 작다.Conventional online electric vehicles are designed to have an impedance of about 1 to 1.2 Hz for f = 20 kHz. If the line inductance is small, i.e. if the line length is short, the feed line impedance is less than 1 kW, no compensation is required. If the impedance is 1 Ω, the magnitude of the impedance for 360 ㎐ is very small as in <Equation 1>.
<계산식 1><Calculation Formula 1>
그런데, 도 1에서와 같은 사이리스터 정류회로(100)는 360 Hz 리플이 존재하고 더 높은 주파수 응답을 가질 수 없다. 그러므로 선로가 360 Hz에 대하여 임피던스가 매우 낮으면 출력 측에 비교적 큰 360 Hz 리플이 나타날 수 있다. 즉, 20 kHz 전류가 360 ㎐로 변조된 파형이 나타나게 되는 것이다.However, the
만일 임피던스가 1.2 Ω 이상으로서 아주 적게 보상할 필요가 있을 경우, 즉 1.21 Ω을 보상하여 1 Ω으로 만들면 360 ㎐의 20 ~ 30차 고조파에 대한 임피던스가 매우 낮아 이들 주파수 리플이 나타날 수 있다.If the impedance needs to be compensated with very little as 1.2 Ω or more, that is, to compensate for 1.21 kHz to 1 kHz, the impedance for 20 to 30th harmonics of 360 kHz may be very low, resulting in these frequency ripples.
예컨대, 25차 고조파에 대한 임피던스는 <계산식 2>와 같이 나타낼 수 있다.For example, the impedance for the 25th harmonic can be expressed as <Equation 2>.
<계산식 2><Calculation Formula 2>
이와 같이 종래의 급전장치는 급전선의 길이에 따른 인덕턴스의 크기에 의해 그 성능이 달라지고 어느 범위에서는 그 성능 저하의 정도가 매우 심하게 발생한다. 특히 선로의 임피던스가 작은 경우 사이리스터 정류회로(100)가 만드는 360 ㎐전류 리플이 크게 나타나 급전장치의 성능이 저하되는 문제점이 있다.As described above, in the conventional power feeding device, its performance varies depending on the size of the inductance according to the length of the feeding line, and in some ranges, the degree of performance degradation occurs very severely. In particular, when the impedance of the line is small, the 360 mA current ripple made by the
본 발명의 실시예는 급전선의 길이에 영향을 받지 않고 고효율로 정전류를 발생시켜 급전선에 공급할 수 있는 온라인 전기자동차용 급전장치 및 그 장치의 구동 방법, 온라인 전기자동차용 급전장치의 제어회로를 제공함에 그 목적이 있다.An embodiment of the present invention provides an on-line electric vehicle power feeding device and a driving method thereof, and a control circuit of the on-line electric vehicle power feeding device capable of generating a constant current with high efficiency and supplying the power supply line without being affected by the length of the power feeding line. The purpose is.
본 발명의 실시예에 따른 온라인 전기자동차용 급전장치는 교류 전원을 제공받아 직류 전압으로 변환하여 출력하며, 외부의 제1 제어신호에 의해 동작하여 상기 직류 전압의 레벨을 변환시켜 출력하는 전압 변환부; 상기 전압 변환부의 출력단 일측과 타측 사이에서 복수의 스위칭소자가 브리지 형태로 연결되어 상보적으로 동작하며, 상기 복수의 스위칭소자는 외부의 제2 제어신호에 의해 PWM(Pulse Width Modulation) 제어되어 상기 직류 전압을 출력하는 인버터; 및 상기 인버터에서 출력되는 전류 신호를 피드백 제공받아 상기 전류 신호의 주파수 대역을 구분하고, 구분한 상기 주파수 대역에 근거하는 상기 제1 제어신호 및 상기 제2 제어신호를 생성하여 상기 전압 변환부 및 상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The electric power feeding device for an online electric vehicle according to an embodiment of the present invention receives an AC power and converts the DC voltage into a DC voltage, and outputs the voltage by converting the level of the DC voltage by operating by an external first control signal. ; A plurality of switching elements are connected to each other in the form of a bridge between the output side and the other end of the voltage conversion unit, and the plurality of switching elements are controlled by PWM (Pulse Width Modulation) by an external second control signal. An inverter for outputting a voltage; And receiving a feedback of the current signal output from the inverter, classifying a frequency band of the current signal, generating the first control signal and the second control signal based on the divided frequency band, and converting the voltage conversion unit and the It characterized in that it comprises a control unit for controlling the inverter.
본 발명의 실시예에 따른 온라인 전기자동차용 급전장치의 제어회로는 브리지 형태를 갖는 스위칭소자들의 온/오프 동작에 의해 인버터에서 출력되는 전류 신호를 피드백 제공받아 상기 전류 신호를 제1 주파수 대역 신호 및 제2 주파수 대역 신호로 구분하여 출력하는 신호 구분부; 및 상기 제1 주파수 대역 신호에 근거하는 제1 제어신호 및 상기 제2 주파수 대역 신호에 근거하는 제2 제어신호를 생성하며, 교류 전원을 직류 전압으로 변환하여 상기 인버터에 제공하는 정류회로로 상기 제1 제어신호를 제공하고, 상기 제2 제어신호는 상기 인버터에 제공하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The control circuit of the on-line electric vehicle power feeding device according to the embodiment of the present invention receives the current signal output from the inverter by the on / off operation of the switching elements having a bridge form to receive the current signal to the first frequency band signal and A signal separator for dividing and outputting the second frequency band signal; And a rectifying circuit generating a first control signal based on the first frequency band signal and a second control signal based on the second frequency band signal, converting an AC power source into a DC voltage and providing the inverter to the inverter. And a controller for providing a first control signal and the second control signal to the inverter.
본 발명의 실시예에 따른 온라인 전기자동차용 급전장치의 구동 방법은 브리지 형태를 갖는 스위칭소자들의 온/오프 동작에 의해 인버터에서 출력되는 전류 신호를 피드백 제공받아 상기 전류 신호를 제1 주파수 대역 신호 및 제2 주파수 대역 신호로 구분하여 출력하는 동작; 및 상기 제1 주파수 대역 신호에 근거하는 제1 제어신호 및 상기 제2 주파수 대역 신호에 근거하는 제2 제어신호를 생성하며, 교류 전원을 직류 전압으로 변환하여 상기 인버터에 제공하는 정류회로로 상기 제1 제어신호를 제공하고, 상기 제2 제어신호는 상기 인버터에 제공하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a method for driving an electric power feeding device for an online electric vehicle is provided with feedback of a current signal output from an inverter by an on / off operation of a switching device having a bridge shape, and receives the current signal as a first frequency band signal. Dividing and outputting the signal into a second frequency band signal; And a rectifying circuit generating a first control signal based on the first frequency band signal and a second control signal based on the second frequency band signal, converting an AC power source into a DC voltage and providing the inverter to the inverter. And providing a first control signal and providing the second control signal to the inverter.
본 발명의 실시예에 따르면, 급전선의 길이에 관계없이 주파수 리플을 줄여 고효율로 정전류를 발생시켜 급전선에 공급함으로써 온라인 전기자동차용 급전장치의 성능을 개선할 수 있을 것이다.According to an embodiment of the present invention, regardless of the length of the feeder line, the frequency ripple can be reduced to generate a constant current with high efficiency and supply it to the feeder line to improve the performance of the on-line electric vehicle feeder.
도 1은 종래기술에 따른 온라인 전기자동차용 급전장치의 구조를 나타내는 도면,
도 2는 종래기술에 따른 온라인 전기자동차용 급전선 구조를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온라인 전기자동차용 급전장치의 구조를 나타내는 도면,
도 4는 도 3의 제어부의 세부 구조를 나타내는 도면,
도 5는 도 3에 나타낸 인버터의 PWM 제어 파형의 예시도이다.1 is a view showing the structure of a power feeding device for an online electric vehicle according to the prior art,
2 is a view showing a structure of a feeder for an online electric vehicle according to the prior art;
3 is a view showing the structure of a power feeding device for an online electric vehicle according to an embodiment of the present invention;
4 is a diagram illustrating a detailed structure of a controller of FIG. 3;
5 is an exemplary diagram of PWM control waveforms of the inverter shown in FIG. 3.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, 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.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It is to be understood that the elements may be "connected", "coupled" or "connected".
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온라인 전기자동차용 급전장치의 구조를 나타내는 도면이다.3 is a view showing the structure of a power feeding device for an online electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 온라인 전기자동차용 급전장치는 전압 변환부(200), 인버터(210) 및 제어부(220)를 포함하며, 변압기의 1차 코일과 같은 부하(230)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, a power feeding device for an on-line electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes a
여기서 전압 변환부(200)는 가령 3상의 교류 전원을 인가받아 직류 전압으로 변환하여 출력한다. 본 발명의 실시예에 따른 전압 변환부(200)는 도 3에서와 같이 사이리스터 컨버터로 이루어지는 것이 바람직하며, 사이리스터 컨버터는 정류회로 및 평활회로를 포함할 수 있다. 정류회로는 사이리스터 소자를 폴(Pole) 또는 브리지(Bridge) 형태로 연결하여 구성한 반파 또는 전파 정류회로가 바람직하다. 정류회로의 출력 전압에는 맥동 전압(Ripple)이 포함되어 있으므로, 평활회로는 리플을 감소시키거나 제거하는 역할을 한다.Here, the
도면에 별도로 나타내지는 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 전압 변환부(200)는 도 3의 사이리스터 컨버터에 연동하는 DC/DC 컨버터 등을 더 포함할 수 있다. 여기서 DC/DC 컨버터는 사이리스터 컨버터, 더 정확하게는 평활회로를 통해 제공되는 직류 전압의 레벨을 변환하여 출력하는데, 예컨대 버크(Buck) 타입의 DC/DC 컨버터는 평활회로의 출력 전압의 레벨을 다운시키는 역할을 수행한다.Although not separately shown in the drawings, the
또한 전압 변환부(200)는 제어부(220)에 의해 제어된다. 더 정확히 말해 전압 변환부(200)를 구성하는 정류회로의 사이리스터 소자들은 제어부(220)의 제어에 따라 점호각을 전 범위로 제어하게 된다. 여기서 점호각이란 사이리스터 소자가 도통할 때 양극의 전기 각도로서, 사이리스터 소자를 점호(Turn on)시켜주는 게이트 신호의 지연시간을 의미한다. 예를 들어, 정류회로의 사이리스터 소자들은 부하(230)로부터 피드백되는 전류 궤환 신호를 통해 제어부(220)가 저주파 대역 신호를 검출하게 될 때, 저주파 대역 신호에 근거하여 제어부(220)로부터 지연시간이 조절된 게이트 신호를 제공받아 점호각을 전 범위로 제어함으로써 DC 전압의 레벨을 조절하여 인버터(210)에 제공하게 된다.In addition, the
인버터(210)는 가령 공진형 인버터로서 전압 변환부(200)의 출력 전압에 대한 스위칭 전압을 생성하기 위하여 IGBT(Insulated gate bipolar transistor)와 같은 복수의 스위칭소자(S1 ~ S4)를 포함한다. 제1 및 제3 스위칭소자(S1, S3), 제2 및 제4 스위칭소자(S2, S4)는 전압 변환부(200)의 출력 양단 사이에서 일대 일로 각각 대응 및 전기적으로 연결되어 제1 레그(Leg) 및 제2 레그를 이룬다.The
인버터(210)의 구성을 IGBT를 예로 들어 좀더 구체적으로 살펴보면, 제1 및 제2 레그의 일부인 제1 및 제2 스위칭소자(S1, S2)의 컬렉터 단자는 전압 변환부(200)의 양전압(+Vcc) 단자에 접속하고, 제1 및 제2 레그의 일부인 제3 및 제4 스위칭소자(S3, S4)의 이미터 단자는 전압 변환부(200)의 음전압(-Vcc) 단자에 접속한다. 또한 제1 및 제2 스위칭소자(S1, S2)의 이미터 단자는 제3 및 제4 스위칭소자(S3, S4)의 컬렉터 단자에 각각 접속하고 이 연결점은 제1 및 제2 노드라 지칭한다. 그리고 제1 및 제2 레그를 이루는 제1 내지 제4 스위칭소자(S1 ~ S4)의 게이트 단자는 제어부(220)에 연결된다.Looking at the configuration of the
이와 같은 구성에 따라 인버터(210)의 제1 및 제4 스위칭소자(S1, S4)와 제2 및 제3 스위칭소자(S2, S3)는 서로 상보적으로 동작한다. 다시 말해, 제1 및 제4 스위칭소자(S1, S4)가 턴-온될 때 제2 및 제3 스위칭소자(S2, S3)는 턴-오프되고, 턴-오프된 제2 및 제3 스위칭소자(S2, S3)가 턴-온될 때 턴-온되어 있던 제1 및 제4 스위칭소자(S1, S4)가 동시에 턴-오프되는 방식으로 동작하게 된다. 이때 제1 및 제4 스위칭소자(S1, S4)와 제2 및 제3 스위칭소자(S2, S3)는 정상적인 경우라면 50 %의 듀티비(Duty Rate)를 갖는 것이 바람직하다. 그러나 제어부(220)의 판단 결과 전류 궤환 신호로부터 고주파 대역 신호가 검출될 때, 인버터(210)의 제1 및 제4 스위칭소자(S1, S4)와 제2 및 제3 스위칭소자(S2, S3)는 각각 제어부(220)의 제어에 따라 듀티비가 조절된 전류를 출력하게 된다.According to this configuration, the first and fourth switching elements S 1 and S 4 and the second and third switching elements S 2 and S 3 of the
제어부(220)는 부하(230)로부터 피드백되는 전류 궤환 신호를 저주파 및 고주파 대역 신호로 구분하며, 가령 저주파 대역 신호가 검출될 때에는 전압 변환부(200)의 정류회로를 제어하고, 고주파 대역 신호가 검출될 때에는 인버터(210)를 제어한다. 예를 들어 제어부(220)는 검출된 저주파 대역 신호에 근거하여 정류회로의 사이리스터 소자들에 대한 점호각을 전 범위로 제어하고, 검출된 고주파 대역 신호에 근거하여 인버터(210)의 제1 내지 제4 스위칭소자(S1 ~ S4)들은 반주기(T/2)의 10 ~ 20 % 정도 범위에서 미세하게 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하거나, 검출 결과에 따라 정류회로 및 인버터를 동시에 제어한다.The
도 4는 도 3의 제어부의 세부 구조를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 3에 나타낸 인버터의 PWM 제어 파형의 예시도이다.4 is a diagram illustrating a detailed structure of the controller of FIG. 3, and FIG. 5 is an exemplary diagram of a PWM control waveform of the inverter illustrated in FIG. 3.
도 4를 도 3과 함께 참조하면, 제어부(220)는 제어기(400) 및 신호 구분부(410)를 포함하며, 펄스 발생기 및 삼각파 발생기 등을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 along with FIG. 3, the
여기서 제어기(400)는 신호 구분부(410)로부터 제공되는 신호 성분이 저주파 대역 신호인지 또 고주파 대역 신호인지에 따라 제어신호를 생성하여 전압 변환부(200)의 정류회로 및 인버터(210)로 각각 제공한다. 예를 들어, 제어기(400)는 정류회로를 제어하기 위해 펄스 발생기에서 발생되는 펄스신호를 제어신호로서 이용할 수 있고, 인버터(210)를 PWM 제어하기 위해 삼각파 발생기의 삼각파 신호를 제어신호의 생성에 이용할 수 있다.Herein, the
신호 구분부(410)는 저역통과필터(LPF)(411) 및 대역통과필터(BPF)(413)를 포함한다. LPF(411)는 부하(230)로부터 피드백되는 전류 궤환 신호 중 저대역 신호를 통과시키며, BPF(413)는 특정 대역의 신호를 통과시킨다. 본 발명의 실시예에 따라 LPF(411)는 360 ㎐ 미만의 저주파 대역 신호를 통과시키고, BPF(413)는 360 ㎐의 주파수를 포함하는 대역 신호를 통과시키는 것이 바람직하다.The
그 구동 과정을 간략하게 살펴보면, 제어부(220)는 부하(230)로부터 전류 궤환 신호를 수신하며, LPF(411) 및 BPF(413)을 포함하는 신호 구분부(410)를 통해 저주파 및 고주파 대역 신호를 구분한다.Looking briefly at the driving process, the
그리고 제어부(220)는 예컨대 저주파 대역 신호에 근거하는 펄스신호를 생성하여 전압 변환부(200)로 제공하고, 고주파 대역 신호에 근거하는 PWM 신호를 생성하여 인버터(210)로 제공한다.For example, the
여기서 전압 변환부(200)를 구성하는 정류회로의 사이리스터 소자는 제어부(220)의 펄스신호를 게이트 신호로서 제공받아 점호각을 전 범위로 제어함으로써 DC 전압의 레벨을 조절하여 인버터(210)로 제공하게 되는데, 이의 결과로 제어 목표 DC 값에서 크게 벗어나지 않도록 순간순간 제어함으로 인해서 제어 목표 DC 전압에 대비한 실제 DC 전압과의 차이가 줄어든다. 따라서 전압 변환부(200)에서 인버터(210)로 제공되는 DC 전압의 리플이 그만큼 줄게 된다.Here, the thyristor element of the rectifier circuit constituting the
또한 제어부(220)는 인버터(210)를 구성하는 제1 및 제4 스위칭소자(S1, S4)와 제2 및 제3 스위칭소자(S2, S3)의 상보적 동작시, 도 5의 (b)에서와 같은 전류 궤환 신호에 대해 도 5의 (a)에서와 같은 준구형파 형태를 갖는 PWM 제어신호를 생성하여 제공함으로써 (+)에서 (-) 또는 (-)에서 (+)로 전환되는 중에 0 레벨을 갖도록 제어한다. 이와 같이 전압 파형이 구형파에 비해 사인파에 근사하게 형성됨으로써 고조파 성분이 줄게 된다. 이의 과정에서 제어부(220)는 β를 부하역률각 α보다 크지 않은 범위에서 설정하여야 제로전압 스위칭(ZVS)이 보장된다.In addition, the
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. 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 foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications 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.
가령, 본 발명의 실시예에서 스위칭소자들은 IGBT에 한정되는 것이 아니라, 접합형 FET, BJT(Bipolar Junction Transistor), MOS FET, JFET(Junction gate FET), 다이오드 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 그러므로, FET 계열 소자의 게이트 또는 BJT, IGBT 계열 소자의 베이스 및 게이트는 스위칭소자의 구동단으로 통칭하여 사용될 수 있다. 또한, FET 계열 소자의 드레인 또는 BJT, IGBT 계열 소자의 컬렉터는 스위칭소자의 전류 인입단이라 지칭될 수 있으며, FET 계열 소자의 소스 및 BJT, IGBT 계열 소자의 이미터는 전류 인출단이라 지칭될 수 있다.For example, in the exemplary embodiment of the present invention, the switching elements are not limited to the IGBT but may include at least one of a junction type FET, a bipolar junction transistor (BJT), a MOS FET, a junction gate FET (JFET), and a diode. Therefore, the gate of the FET series element or the base and gate of the BJT and IGBT series element may be collectively used as the driving stage of the switching element. In addition, the drain of the FET series device or the collector of the BJT, IGBT series device may be referred to as the current inlet of the switching element, the source of the FET series device and the emitter of the BJT, IGBT series device may be referred to as the current outlet. .
그리고, 명세서상에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described in the specification mean that a corresponding component may be included unless otherwise stated, and thus, other components are excluded. It should be construed that it may further include other components. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.
본 발명의 실시예는 온라인 전기자동차용 급전장치 및 그 장치의 구동 방법, 온라인 전기자동차용 급전장치의 제어회로에 적용 가능한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 급전선의 길이에 관계없이 주파수 리플을 줄여 고효율로 정전류를 발생시켜 급전선에 공급함으로써 예컨대 온라인 전기자동차용 급전장치의 성능을 개선할 수 있을 것이다.An embodiment of the present invention is applicable to an electric power feeding device for an on-line electric vehicle, a method of driving the device, and a control circuit of an electric power feeding device for an online electric vehicle. In other words, by generating a constant current with high efficiency and supplying it to a feeder line, it is possible to improve the performance of, for example, an on-line electric vehicle feeder.
100: 사이리스터 정류회로 110, 210: 인버터
120, 230: 부하 200: 전압 변환부
220: 제어부 400: 제어기
410: 신호 구분부 411: 저역통과필터
413: 대역통과필터100:
120, 230: load 200: voltage converter
220: control unit 400: controller
410: signal separator 411: low pass filter
413: bandpass filter
Claims (9)
상기 전압 변환부의 출력단 일측과 타측 사이에서 복수의 스위칭소자가 브리지 형태로 연결되어 상보적으로 동작하며, 상기 복수의 스위칭소자는 외부의 제2 제어신호에 의해 PWM(Pulse Width Modulation) 제어되어 상기 직류 전압을 출력하는 인버터; 및
상기 인버터에서 출력되는 전류 신호를 피드백 제공받아 상기 전류 신호의 주파수 대역을 구분하고, 구분한 상기 주파수 대역에 근거하는 상기 제1 제어신호 및 상기 제2 제어신호를 생성하여 상기 전압 변환부 및 상기 인버터를 제어하는 제어부를
포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 급전장치.A voltage converter configured to receive an AC power, convert the DC voltage into an output DC voltage, and output the converted DC voltage by operating an external first control signal;
A plurality of switching elements are connected to each other in the form of a bridge between the output side and the other end of the voltage conversion unit, and the plurality of switching elements are controlled by PWM (Pulse Width Modulation) by an external second control signal. An inverter for outputting a voltage; And
The voltage converter and the inverter are generated by receiving the feedback of the current signal output from the inverter and classifying a frequency band of the current signal, and generating the first control signal and the second control signal based on the divided frequency band. Control unit to control
Power feeding device for an online electric vehicle, characterized in that it comprises a.
게이트 신호로서 입력되는 상기 제1 제어신호에 의해 점호각을 제어하는 복수의 사이리스터(Thyristor) 소자를 포함하며, 상기 교류 전원을 제공받아 정류 전압으로 변환하여 출력하는 사이리스터 정류회로; 및
상기 사이리스터 정류회로의 정류 전압을 제공받아 평활하는 평활회로를
포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 급전장치.The method of claim 1, wherein the voltage converter,
A thyristor rectifier circuit including a plurality of thyristor elements for controlling a firing angle by the first control signal input as a gate signal, the thyristor rectifier circuit receiving the AC power and converting the rectified voltage into a rectified voltage; And
A smoothing circuit smoothed by receiving the rectified voltage of the thyristor rectifier circuit
Power feeding device for an online electric vehicle, characterized in that it comprises a.
상기 복수의 스위칭소자는 상기 제2 제어신호에 의해 동작하여 음전압에서 양전압 또는 양전압에서 음전압으로 변환시 0 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 급전장치.The method of claim 1,
The plurality of switching elements are driven by the second control signal on-line electric vehicle power supply device characterized in that it has a zero level when converting from negative voltage to positive voltage or positive voltage to negative voltage.
상기 제1 주파수 대역 신호에 근거하는 제1 제어신호 및 상기 제2 주파수 대역 신호에 근거하는 제2 제어신호를 생성하며, 교류 전원을 직류 전압으로 변환하여 상기 인버터에 제공하는 정류회로로 상기 제1 제어신호를 제공하고, 상기 제2 제어신호는 상기 인버터에 제공하는 제어기를
포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 급전장치의 제어회로.A signal divider configured to receive a feedback of a current signal output from an inverter by an on / off operation of switching devices having a bridge shape and to divide the current signal into a first frequency band signal and a second frequency band signal and output the divided signal; And
A first control signal based on the first frequency band signal and a second control signal based on the second frequency band signal, and converting an AC power source into a DC voltage and providing the inverter to the inverter; A controller providing a control signal, wherein the second control signal is provided to the inverter.
Control circuit of a power feeding device for an online electric vehicle comprising a.
상기 정류회로는 복수의 사이리스터 소자를 포함하며,
상기 제어기는 상기 제1 제어신호를 상기 사이리스터 소자의 게이트 신호로 인가하여 상기 사이리스터 소자의 점호각을 제어하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 급전장치의 제어회로.5. The method of claim 4,
The rectifier circuit includes a plurality of thyristor elements,
And the controller controls the firing angle of the thyristor element by applying the first control signal as a gate signal of the thyristor element.
상기 제어기는 상기 스위칭소자들이 온/오프 동작하여 음전압에서 양전압 또는 양전압에서 음전압으로 변환시 0 레벨을 갖도록 상기 제2 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 급전장치의 제어회로.5. The method of claim 4,
The controller generates the second control signal so that the switching elements are turned on / off to have a zero level when converting from negative voltage to positive voltage or positive voltage to negative voltage. .
상기 제어기는 제로전압스위칭(ZVS)을 위하여 상기 0 레벨을 갖는 구간을 반주기(T/2)의 10 ~ 20 %의 범위에서 설정하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 급전장치의 제어회로.The method according to claim 6,
And the controller sets the section having the zero level in the range of 10 to 20% of the half period (T / 2) for zero voltage switching (ZVS).
상기 교류 전원은 60 ㎐ 3상 교류 전원이며, 상기 제1 주파수 대역 신호는 상기 교류 전원의 주파수의 6배인 360 ㎐보다 작고, 상기 제2 주파수 대역 신호는 상기 360 ㎐보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 급전장치의 제어회로.5. The method of claim 4,
The AC power source is a 60 kHz three-phase AC power source, wherein the first frequency band signal is less than 360 Hz, which is six times the frequency of the AC power source, and the second frequency band signal is greater than or equal to 360 Hz. Control circuit for on-line electric vehicle feeder.
상기 제1 주파수 대역 신호에 근거하는 제1 제어신호 및 상기 제2 주파수 대역 신호에 근거하는 제2 제어신호를 생성하며, 교류 전원을 직류 전압으로 변환하여 상기 인버터에 제공하는 정류회로로 상기 제1 제어신호를 제공하고, 상기 제2 제어신호는 상기 인버터에 제공하는 동작을
포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차용 급전장치의 구동 방법.Receiving a current signal output from the inverter by an on / off operation of the switching elements having a bridge shape and dividing the current signal into a first frequency band signal and a second frequency band signal to output the divided signal; And
A first control signal based on the first frequency band signal and a second control signal based on the second frequency band signal, and converting an AC power source into a DC voltage and providing the inverter to the inverter; Providing a control signal, wherein the second control signal is provided to the inverter.
Method for driving a power feeding device for an online electric vehicle, characterized in that it comprises a.
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KR100216868B1 (en) | 1996-10-23 | 1999-09-01 | 공용조 | Switching circuit and the controlling method of voltage-type inverter |
KR100295804B1 (en) | 1999-05-27 | 2001-07-12 | 윤문수 | Zero Voltage Zero Current Switching Full Bridge DC/DC Converter |
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- 2011-06-10 KR KR1020110056300A patent/KR101213446B1/en active IP Right Grant
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