KR101383556B1 - Method And Apparatus for Controlling Rectification And Regulation - Google Patents

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Abstract

정류 및 전압 제어 방법 및 장치를 개시한다.
유도 기전력을 형성하는 자기 발생 소자와 상기 자기 발생 소자와 공진(Resonance)하는 공진소자를 포함하는 집전 권선부; 구비된 복수의 스위칭 소자를 선택적으로 턴 온(Turn-On) 또는 턴 오프(Turn-Off)시키면서 상기 유도 기전력을 직류 전류로 변환하여 출력되도록 하는 정류 및 스위칭부; 및 상기 스위칭 소자를 제어하도록 하는 스위칭 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 장치를 제공한다.
본 실시예에 의하면, 별도의 정류부와 전압 조절부를 사용하지 않고 일체형으로 구현된 제어 장치를 통해 누설 인덕턴스가 큰 경우에도, 출력의 크기를 제어하여 안정적으로 직류를 얻을 수 있는 효과가 있다.Disclosed are a rectification and voltage control method and apparatus.
A current collecting winding part including a magnetic generating element forming an induced electromotive force and a resonance element resonating with the magnetic generating element; A rectifying and switching unit for converting the induced electromotive force into a DC current and outputting the plurality of switching elements, wherein the induced electromotive force is selectively turned on or turned off; And a control unit for outputting a switching signal for controlling the switching device.
According to the present embodiment, even when the leakage inductance is large through an integrated control device without using a separate rectifying unit and a voltage adjusting unit, there is an effect of stably obtaining a direct current by controlling the size of the output.

Description

정류 및 전압 제어 방법 및 장치{Method And Apparatus for Controlling Rectification And Regulation}Rectification and Voltage Control Method and Apparatus {Method And Apparatus for Controlling Rectification And Regulation}

본 실시예는 정류 및 전압 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 별도의 정류부와 전압 조절부를 사용하지 않고, 일체형으로 구현된 제어 장치를 통해 누설 인덕턴스(Leakage Inductance)가 큰 경우에도, 출력의 크기를 제어하여 안정적으로 직류를 얻을 수 있도록 하는 정류 및 전압 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.This embodiment relates to a method and apparatus for rectifying and voltage control. In more detail, the rectifier does not use a separate rectifier and a voltage regulator, but controls the magnitude of the output to stably obtain a direct current even when the leakage inductance is large through an integrated control device. And a voltage control method and apparatus.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute the prior art.

일반적으로 직류 전력을 얻기 위해서, 큰 인덕턴스(High Inductance)를 정류 소자로 단순 정류한 후 부하(Load)에 맞게 전압 조절부(Regulator)로 전압 또는 전류를 조절하였다. 하지만, 이러한 종래 방식의 경우, 정류와 제어(전압 또는 전류)가 별도로 이루어지므로, 제어기 설계가 쉬운 반면, 장치의 사이즈(Size)가 커지고, 제작 비용이 증가되는 문제가 있다.In general, in order to obtain a DC power, a large inductance (High Inductance) is simply rectified by the rectifier element, and then the voltage or current is regulated by a voltage regulator (Regulator) according to the load (Load). However, in the conventional method, since the rectification and the control (voltage or current) are made separately, the controller design is easy, while the size of the device is increased and the manufacturing cost is increased.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 실시예는, 일체형으로 구현된 제어 장치를 통해 누설 인덕턴스가 큰 경우에도, 출력의 크기를 제어하여 안정적으로 직류를 얻을 수 있도록 하는 정류 및 전압 제어 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present embodiment provides a rectification and voltage control method and apparatus for stably obtaining a direct current by controlling the size of the output even when the leakage inductance is large through an integrated control device. The main purpose is to.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 실시예의 일 측면에 의하면, 유도 기전력을 형성하는 자기 발생 소자와 상기 자기 발생 소자와 공진(Resonance)하는 공진소자를 포함하는 집전 권선부; 구비된 복수의 스위칭 소자를 선택적으로 턴 온(Turn-On) 또는 턴 오프(Turn-Off)시키면서 상기 유도 기전력을 직류 전류로 변환하여 출력되도록 하는 정류 및 스위칭부; 및 상기 스위칭 소자를 제어하도록 하는 스위칭 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 장치를 제공한다.According to an aspect of the present embodiment to achieve the above object, a current collector winding portion including a magnetic generating element for forming an induced electromotive force and a resonating element resonating with the magnetic generating element; A rectifying and switching unit for converting the induced electromotive force into a DC current and outputting the plurality of switching elements, wherein the induced electromotive force is selectively turned on or turned off; And a control unit for outputting a switching signal for controlling the switching device.

또한, 본 실시에의 다른 측면에 의하면, 정류 및 스위칭부에서 집전 권선부를 통해 유도 기전력을 인가받는 인가 과정; 제어부에서 상기 집전 권선부와 병렬 접속된 정류 및 스위칭부의 일측인 A 단과, 타측인 B 단 간의 전압을 확인하는 확인 과정; 및 상기 제어부에서 상기 A 단과 상기 B 단의 전압에 근거하여 상기 정류 및 스위칭부에 구비된 복수의 스위칭 소자 중 일부를 선택적으로 턴 온 또는 턴 오프시켜, 상기 유도 기전력을 직류 전류로 변환하는 변환 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 방법을 제공한다.In addition, according to another aspect of the present invention, the rectifying and switching unit for applying an induced electromotive force through the current collector winding; Confirming, by a controller, a voltage between the A stage, which is one side of the rectifying and switching unit, connected in parallel with the current collecting winding unit, and the B stage, which is the other side; And converting the induced electromotive force into direct current by selectively turning on or off some of the plurality of switching elements provided in the rectifying and switching units based on the voltages of the A stage and the B stage in the control unit. It provides a rectification and voltage control method comprising a.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 별도의 정류부와 전압 조절부를 사용하지 않고 일체형으로 구현된 제어 장치를 통해 누설 인덕턴스가 큰 경우에도, 출력의 크기를 제어하여 안정적으로 직류를 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, even when the leakage inductance is large through an integrated control device without using a separate rectifying unit and a voltage adjusting unit, the output size can be controlled to stably obtain a direct current. There is.

또한, 본 실시예가 적용될 요구가 많다고 여겨지는 온라인 전기 자동차와 같이 큰 공극을 갖고, 그 공극이 변화하는 곳에 설치되는 픽업(Pickup)부에서 직류 전력을 만들 때, 일체형으로 구현된 정류 및 전압 제어 장치를 통해 안정적으로 직류를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the rectification and voltage control device which is integrally implemented when making direct current power in a pick-up unit which has a large gap, such as an on-line electric vehicle, which is considered to have a high demand for the present embodiment to be applied. Through the effect that can be obtained stably DC.

도 1은 본 실시예에 따른 정류 및 전압 제어 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 2는 본 실시예에 따른 A 단과 B 단의 전압에 따른 스위칭 소자 동작의 예시도,
도 3은 본 실시예에 따른 A 단과 B 단에서의 고조파 전류를 설명하기 위한 예시도,
도 4는 본 실시예에 따른 A 단과 B 단에서의 제어부의 동작을 설명하기 위한 예시도,
도 5는 본 실시예에 따른 정류 및 전압 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a block diagram schematically showing a rectification and voltage control device according to the present embodiment;
2 is an exemplary view illustrating the operation of switching elements according to voltages of stages A and B according to the present embodiment;
3 is an exemplary diagram for explaining harmonic currents in stages A and B according to the present embodiment;
4 is an exemplary diagram for describing an operation of a controller in stages A and B according to the present embodiment;
5 is a flowchart illustrating a rectification and voltage control method according to the present embodiment.

이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 실시예에 따른 정류 및 전압 제어 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing the rectification and voltage control device according to the present embodiment.

본 실시예에 따른 정류 및 전압 제어 장치(100)는 집전 권선부(110), 정류 및 스위칭부(120) 및 제어부(130)를 포함한다. 본 실시예에서는 정류 및 전압 제어 장치(100)가 집전 권선부(110), 정류 및 스위칭부(120) 및 제어부(130)만을 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 정류 및 전압 제어 장치(100)에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.The rectification and voltage control device 100 according to the present embodiment includes a current collector winding unit 110, a rectification and switching unit 120, and a controller 130. In the present embodiment, the rectification and voltage control device 100 is described as including only the current collector winding 110, the rectification and switching unit 120 and the control unit 130, which is a technical idea of an embodiment of the present invention As merely described by way of example, those of ordinary skill in the art to which one embodiment of the present invention belongs will be included in the rectification and voltage control device 100 within a range without departing from the essential characteristics of one embodiment of the present invention Various modifications and variations to the elements will be applicable.

집전 권선부(110)는 유도 기전력(Induced Electromotive Force)을 형성하는 자기 발생 소자와 자기 발생 소자와 공진(Resonance)하는 공진소자를 포함한다. 여기서, 자기 발생 소자는 인덕터(Inductor)인 것이 바람직하며, 공진소자는 공진 캐패시터(Capacitor)인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 소자로 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다. 즉, 집전 권선부(110)는 유도 기전력(Vs)을 형성하는 자기 발생 소자(L)인 인덕터와, 이러한 인덕터와 공진하는 공진소자(C)인 공진 캐패시터를 포함할 수 있다. The current collector winding unit 110 may include a magnetic generating element forming an induced electromotive force and a resonance element resonating with the magnetic generating element. Here, the magnetic generating device is preferably an inductor, and the resonating device is preferably a resonance capacitor, but is not necessarily limited thereto. Those skilled in the art to which the present embodiment pertains may implement the present invention. Modifications and variations may be made in various devices without departing from the essential features of the examples. That is, the current collector winding 110 may include an inductor, which is a magnetic generating element L, which forms the induced electromotive force Vs, and a resonance capacitor, which is a resonance element C, which resonates with the inductor.

한편, 집전 권선부(110)를 적용할 요구가 많다고 여겨지는 분야로는, 온라인 전기 자동차의 픽업(Pickup)부(측)가 될 수 있다. 여기서, 픽업부란 주행 중인 전기 자동차에 전원을 공급하는 급전장치의 일부를 말한다. 이러한, 온라인 전기 자동차에서의 픽업부에 대해 간략히 설명하자면, 전기 자동차가 주행하는 중에 차로(바닥)측에 설치된 전기 공급로부터 전원을 공급받는다. 이러한 전기 공급로는 전기 자동차의 진행방향으로 일정한 간격을 두고 연속하여 설치되는 다수의 전선과, 서로 이웃하는 전선 사이의 간격에 배치되며 자성을 갖고 서로 이웃하는 전선을 전기적으로 절연시키는 절연 자성체를 구비한다. 이때, 집전 권선부(110)는 전기 공급로에 의한 유도 기전력을 형성하여 전기 자동차로 전원을 공급하는 장치의 일부를 일컬어 픽업부라 칭할 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 집전 권선부(110)를 포함하는 정류 및 전압 제어 장치(100) 역시 온라인 전기 자동차 분야에 적용될 요구가 많다. On the other hand, a field considered to have a high demand for applying the current collector winding unit 110 may be a pick-up unit (side) of an online electric vehicle. Here, the pick-up unit refers to a part of a power feeding device for supplying power to a running electric vehicle. To briefly describe such a pickup section in an on-line electric vehicle, electric power is supplied from an electric supply provided on the side of a road (floor) while the electric vehicle is traveling. Such an electric supply path includes a plurality of electric wires which are continuously installed at regular intervals in a traveling direction of an electric vehicle, and an insulated magnetic body which is arranged in a gap between adjacent electric wires and electrically insulates electric wires adjacent to each other with magnetic properties. do. At this time, the current collector winding 110 may form a part of the device for supplying power to the electric vehicle by forming an induced electromotive force by the electric supply path may be referred to as a pickup unit. On the other hand, the rectification and voltage control device 100 including the current collector winding 110 according to the present embodiment is also required to be applied to the field of on-line electric vehicles.

즉, 도 1에 도시된 픽업부는 큰 인덕턴스를 갖으며, 픽업부의 외부에는 픽업부로부터 전력을 공급받아 안정된 직류를 만드는 장치를 부착하는데 이러한, 장치는 공진 캐패시터(C)와 스위칭부로 구성된 브릿지회로가 직결되는 것이 바람직하다. 이를 실시예에 적용하여 설명하자면, 인턱터에 연결되는 공진 캐피시터, 정류 및 스위칭부(120)와 제어부(130)가 될 수 있다. 이때, 공진 캐패시터는 동작 주파수에서 픽업부의 인덕턴스를 상쇄시키는 역할을 한다. 또한, 이러한 픽업부는 공진 캐패시터로 보상되어 있고 큰 Q(약 50정도)값을 가지고 있다. 이때, 출력전압은 입력에 비해서 높으며, 별도의 필터 인덕터(Filter Inductor)를 필요로 하지는 않는다.That is, the pickup shown in FIG. 1 has a large inductance, and a device for making a stable direct current by receiving power from the pickup is attached to the outside of the pickup. The device includes a bridge circuit composed of a resonant capacitor C and a switching part. It is preferable to connect directly. In this case, the resonant capacitor, the rectifying and switching unit 120, and the controller 130 may be connected to the inductor. In this case, the resonant capacitor serves to cancel the inductance of the pickup unit at the operating frequency. In addition, this pickup is compensated by a resonant capacitor and has a large Q (about 50) value. At this time, the output voltage is higher than the input, and does not require a separate filter inductor.

본 실시예에 따른 정류 및 스위칭부(120)는 구비된 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)를 선택적으로 턴 온(Turn-On) 또는 턴 오프(Turn-Off)시키면서 집전 권선부(110)를 통해 인가된 유도 기전력을 직류 전류로 변환하여 출력되도록 한다.The rectifying and switching unit 120 according to the present embodiment may turn the current collector winding unit 110 while selectively turning on or turning off the plurality of switching elements 122 to 128 provided. Induced electromotive force applied through the DC current to be converted to output.

정류 및 스위칭부(120)는 집전 권선부(110)의 전원단 사이에, 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)들 두 개가 직렬 접속되어 쌍을 이룬다. 예컨대, 스위칭 소자(122 내지 128)들은 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로서 전원단에 스위칭 소자(122, 124)들의 콜렉터(Collector)가 접속되고, 스위칭 소자(122, 124)들의 에미터(Emitter)가 스위칭 소자(126, 128)들의 콜렉터에 각각 접속되어 스위칭 소자(126, 128)들의 에미터가 전원단에 접속된다. 그리고 스위칭 소자(122, 124)들의 에미터와 스위칭 소자(126, 128)들의 콜렉터의 접속점들이 부하에 접속된다.The rectifying and switching unit 120 is paired by connecting two of the plurality of switching elements 122 to 128 in series between power supply terminals of the current collector winding unit 110. For example, the switching elements 122 to 128 are insulated gate bipolar transistors (IGBTs), and a collector of the switching elements 122 and 124 is connected to a power supply terminal, and an emitter of the switching elements 122 and 124 is connected. Are connected to the collectors of the switching elements 126 and 128, respectively, and the emitters of the switching elements 126 and 128 are connected to the power supply terminal. And the connection points of the emitter of the switching elements 122 and 124 and the collector of the switching elements 126 and 128 are connected to the load.

정류 및 스위칭부(120)에 포함되는 스위칭 소자(122 내지 128)에 대해 설명하자면, 정류 및 스위칭부(120)에 포함되는 스위칭 소자(122 내지 128)는 바람직하게는 IGBT일 수 있으나 반드시 이에 한정되지는 않는다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 스위칭 소자로 IGBT를 이용하지 않고 다양한 소자로 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다. 여기서, IGBT는 입력 임피던스가 높아 구동이 쉽고 간단하며, 소수 캐리어 축척이 없기 때문에 고속으로 동작이 가능한 MOSFET(Metal Oxide Film Field Effect Transistor)의 장점과, 고압, 대전류라도 쉽고 저렴하게 제조할 수 있는 트랜지스터의 장점을 결합한 스위칭 소자를 말한다.Referring to the switching elements 122 to 128 included in the rectifying and switching unit 120, the switching elements 122 to 128 included in the rectifying and switching unit 120 may preferably be IGBTs, but are not limited thereto. It doesn't work. That is, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may be applied by modifying and modifying various devices without using IGBT as a switching device without departing from the essential characteristics of the present invention. Here, IGBT is easy and simple to drive due to high input impedance, and has advantages of MOSFET (Metal Oxide Film Field Effect Transistor) which can operate at high speed because there is no minority carrier accumulation, and transistor can be manufactured easily and cheaply even at high voltage and high current. The switching element combines the advantages of.

한편, 정류 및 스위칭부(120)에 포함된 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)들 각각의 게이트(Gate) 및 에미터에는 스위칭 신호의 발생 및 스위칭 전달을 담당하는 구동회로인 제어부(130)와 연결되어, 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)들 각각 턴 온(Turn-On) 및 턴 오프(Turn-Off)시킨다. 여기서, 제어부(130)는 스위칭 신호의 발생 및 전달을 위해 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)를 각각의 게이트 및 에미터마다 연결되는 각각의 구동회로 형태로 구현될 수 있으나, 본 발명에서는 설명의 편의상 별도의 제어부(130)인 하나의 모듈로 구현된 것으로 설명하도록 한다. 한편, 정류 및 스위칭부(120)는 두 개의 스위칭 소자가 쌍을 이루어 직렬 접속되고, 직렬 접속된 복수의 스위칭 소자가 플러스 전원단자 및 마이너스 전원단자 사이에 병렬 접속된다.The gates and emitters of the plurality of switching elements 122 to 128 included in the rectifying and switching unit 120 may include a control unit 130 which is a driving circuit that is responsible for generating and transferring switching signals. The plurality of switching elements 122 to 128 are turned on and turned off, respectively. Here, the controller 130 may be implemented in the form of a respective driving circuit for connecting the plurality of switching elements (122 to 128) for each gate and emitter for the generation and transfer of the switching signal, in the present invention For convenience, it will be described as being implemented as one module which is a separate control unit 130. In the rectifying and switching unit 120, two switching elements are connected in series and a plurality of switching elements connected in series are connected in parallel between a positive power supply terminal and a negative power supply terminal.

제어부(130)는 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)들의 게이트 및 에미터에 인가하기 위한 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호를 발생한다. 한편, 본 발명에서는 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호를 포함하는 신호를 스위칭 신호로 정의하여 설명하도록 한다. 제어부(130)는 복수의 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호들을 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)들의 게이트 및 에미터로 전달한다. The controller 130 generates a gate switching signal and an emitter switching signal for applying to the gates and the emitters of the plurality of switching elements 122 to 128. Meanwhile, in the present invention, a signal including the gate switching signal and the emitter switching signal is defined as a switching signal to be described. The controller 130 transmits the plurality of gate switching signals and the emitter switching signals to the gates and the emitters of the plurality of switching elements 122 to 128.

한편, 이러한 제어부(130)를 포함하는 정류 및 전압 제어 장치(100)의 동작 방식에 대해 설명하자면, 정류 및 전압 제어 장치(100)는 집전 권선부(110)에 유도 기전력이 인가된 상태에서 제어부(130)가 정류 및 스위칭부(120)를 구성하는 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)를 스위칭시킬 스위칭 신호 즉, 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)들의 게이트 및 에미터에 각각 인가할 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호를 발생한다. 제어부(130)에서 발생한 게이트 스위칭 신호 및 에미터 스위칭 신호는 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)들의 게이트 및 에미터에 인가되어 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)들이 스위칭된다. 여기서, 제어부(130)들이 발생하는 스위칭 신호는 직렬 연결된 스위칭 소자(122, 126)들과, 스위칭 소자(124, 128)들이 상호간에 180°의 위상 차로 턴 온 및 턴 오프되고, 스위칭 소자(122, 124)가 상호간에 120°의 위상차로 턴 온 및 턴 오프됨과 아울러 스위칭 소자(126, 128)들이 상호간에 120°의 위상차로 턴 온 및 턴 오프되도록 발생한다. 그러면, 스위칭 소자(122 내지 128)들은 스위칭 신호에 따라 선택적으로 턴 온 및 턴 오프로 스위칭되면서 집전 권선부(110)에 공급되어 있는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 그 변환한 직류전력이 부하에 공급되어 부하가 구동된다. On the other hand, to describe the operation method of the rectification and voltage control device 100 including the control unit 130, the rectification and voltage control device 100 is a control unit in the induced electromotive force is applied to the current collector winding unit 110 A switching signal for switching the plurality of switching elements 122 to 128 constituting the rectification and switching unit 120, that is, gate switching to be applied to the gates and emitters of the plurality of switching elements 122 to 128, respectively. Signal and emitter switching signals. The gate switching signal and the emitter switching signal generated by the controller 130 are applied to the gates and the emitters of the plurality of switching elements 122 to 128 to switch the plurality of switching elements 122 to 128. Here, the switching signal generated by the controller 130 is the switching elements 122 and 126 connected in series and the switching elements 124 and 128 are turned on and off with a phase difference of 180 ° between each other, and the switching element 122 , 124 is turned on and off with a phase difference of 120 ° while the switching elements 126 and 128 are turned on and off with a phase difference of 120 ° between each other. Then, the switching elements 122 to 128 are selectively switched on and off according to the switching signal, and converts the AC power supplied to the current collector winding unit 110 into DC power, and the converted DC power is loaded. Is supplied to drive the load.

본 실시예에 따른 정류 및 스위칭부(120)는 제 1 스위칭 소자(122), 제 2 스위칭 소자(124), 제 3 스위칭 소자(126) 및 제 4 스위칭 소자(128)를 포함하되, 제 1 스위칭 소자(122) 내지 제 4 스위칭 소자(128)는 H 브리지 형으로 형성되며, 집전 권선부(110)와 병렬 연결된다. 이때, 제 1 스위칭 소자(122)와 제 3 스위칭 소자(126)가 직렬 접속되되, 제 1 스위칭 소자(122)와 제 3 스위칭 소자(126) 간의 일측인 A 단이 집전 권선부(110)에 병렬 접속된다. 또한, 제 2 스위칭 소자(124)와 제 4 스위칭 소자(128)가 직렬 접속되되, 제 2 스위칭 소자(124)와 제 4 스위칭 소자(128) 간의 타측인 B 단이 집전 권선부(110)에 병렬 접속된다. 또한, 제 1 스위칭 소자(122) 내지 제 4 스위칭 소자(128)는 각각 정류 소자를 포함한다. 여기서, 정류 소자는 다이오드(Diode)인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The rectifying and switching unit 120 according to the present exemplary embodiment includes a first switching element 122, a second switching element 124, a third switching element 126, and a fourth switching element 128. The switching elements 122 to the fourth switching element 128 are formed in an H bridge type, and are connected in parallel with the current collector winding 110. At this time, the first switching element 122 and the third switching element 126 is connected in series, the A stage, which is one side between the first switching element 122 and the third switching element 126 is connected to the current collector winding 110 Are connected in parallel. In addition, although the second switching element 124 and the fourth switching element 128 are connected in series, the B stage, which is the other side between the second switching element 124 and the fourth switching element 128, is connected to the current collecting winding 110. Are connected in parallel. In addition, each of the first switching element 122 to the fourth switching element 128 includes a rectifying element. Here, the rectifying element is preferably a diode (Diode), but is not necessarily limited thereto.

본 실시예에 따른 제어부(130)는 정류 및 스위칭부(120)에 포함된 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)를 제어하도록 하는 스위칭 신호를 출력한다. 즉, 제어부(130)는 정류 및 스위칭부(120)를 제어하는 과정에서, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록 복수의 스위칭 소자(122 내지 128) 중 일부가 턴 온 되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. The controller 130 according to the present exemplary embodiment outputs a switching signal for controlling the plurality of switching elements 122 to 128 included in the rectifying and switching unit 120. That is, in the process of controlling the rectifying and switching unit 120, the controller 130 may provide a switching signal that operates some of the plurality of switching elements 122 to 128 to turn on such that the voltage between the A and B stages becomes zero. Output

이하, 제어부(130)가 A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록 동작하는 과정에 대해 설명하자면, 제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성이 플러스(+)인 경우, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 제 2 스위칭 소자(124) 또는 제 3 스위칭 소자(126)가 턴 온되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 또한, 제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성이 마이너스(-)인 경우, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 제 1 스위칭 소자(122) 또는 제 4 스위칭 소자(128)가 턴 온되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 한편, 제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성과 무관하게 A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 제 1 스위칭 소자(122) 및 제 2 스위칭 소자(124)가 동시에 턴 온되도록 동작시키거나 제 1 스위칭 소자(122) 및 제 4 스위칭 소자(128)가 동시에 턴 온되도록 동작 시키는 스위칭 신호를 출력한다.Hereinafter, a process in which the controller 130 operates so that the voltage between the A terminal and the B terminal becomes 0, the controller 130 is a current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding 110 is positive (+) In this case, the second switching device 124 or the third switching device 126 is turned on so that the voltage between the A terminal and the B terminal becomes 0, thereby outputting a switching signal. In addition, when the current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding unit 110 is negative (−), the controller 130 may adjust the voltage between the A and B stages to be 0, so that the first switching element 122 or the fourth The switching element 128 outputs a switching signal that operates to turn on. On the other hand, the control unit 130 is the first switching element 122 and the second switching element 124 so that the voltage between the A and B terminals is 0 regardless of the current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding unit 110 Outputs a switching signal that operates to turn on at the same time or to operate the first switching element 122 and the fourth switching element 128 to turn on at the same time.

이러한, 제어부(130)의 동작에 대해 제한 전류값을 통해 설명하자면, 제어부(130)는 A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록 제어하기 위해, 제한 전류값(I+lim, I-lim)을 유도 기전력의 전류와 비교한 후 그 교점에서 복수의 스위칭 소자 중 일부가 턴 온 되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 즉, 제어부(130)는 출력의 크기를 늘리고자 할 때, 제한 전류값(I+lim, I-lim)을 증가시키고, 출력의 크기를 줄이고자 할 때, 제한 전류값(I+lim, I-lim)을 감소시킨다.To describe the operation of the controller 130 through the limit current value, the controller 130 controls the limit current value (I + lim , I -lim ) to control the voltage between the A and B stages to be zero. Compared to the current of the induced electromotive force and outputs a switching signal that operates to turn on some of the plurality of switching elements at the intersection. That is, the controller 130 increases the limit current value (I + lim , I -lim ) when increasing the size of the output, and decreases the size of the output when the size of the output is reduced, (I + lim , I). -lim )

한편, 제어부(130)는 A 단과 B 단 간의 전압이 0이 아닌 영역에서 스위칭 소자가 턴 오프 되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 이때, 제어부(130)는 스위칭 소자가 턴 오프로 동작하는 상태에서, 복수의 스위칭 소자에 결합된 정류 소자를 통해 유도 기전력의 전류가 흐르도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다.On the other hand, the controller 130 outputs a switching signal that operates to turn off the switching element in the region where the voltage between the A and B stages is not zero. At this time, the control unit 130 outputs a switching signal that operates so that the current of the induced electromotive force flows through the rectifying element coupled to the plurality of switching elements in a state in which the switching element is turned off.

도 2는 본 실시예에 따른 A 단과 B 단 간의 전압에 따른 스위칭 소자 동작의 예시도이다.2 is a diagram illustrating an operation of a switching element according to a voltage between the A stage and the B stage according to the present embodiment.

도 1과 연계하여 도 2를 설명하자면 정류 및 스위칭부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 스위칭 소자(122), 제 2 스위칭 소자(124), 제 3 스위칭 소자(126) 및 제 4 스위칭 소자(128)를 포함하되, 제 1 스위칭 소자(122) 내지 제 4 스위칭 소자(128)는 H 브리지 형으로 형성되며, 집전 권선부(110)와 병렬 연결된다. 이때, 제 1 스위칭 소자(122)와 제 3 스위칭 소자(126)가 직렬 접속되되, 제 1 스위칭 소자(122)와 제 3 스위칭 소자(126) 간의 일측인 A 단이 집전 권선부(110)에 병렬 접속된다. 또한, 제 2 스위칭 소자(124)와 제 4 스위칭 소자(128)가 직렬 접속되되, 제 2 스위칭 소자(124)와 제 4 스위칭 소자(128) 간의 타측인 B 단이 집전 권선부(110)에 병렬 접속된다. 또한, 제 1 스위칭 소자(122) 내지 제 4 스위칭 소자(128)는 각각 정류 소자를 포함한다. Referring to FIG. 2 in connection with FIG. 1, the rectifying and switching unit 120 may include a first switching element 122, a second switching element 124, a third switching element 126, and Including a fourth switching element 128, the first switching element 122 to the fourth switching element 128 is formed in the H-bridge type, is connected in parallel with the current collector winding 110. At this time, the first switching element 122 and the third switching element 126 is connected in series, the A stage, which is one side between the first switching element 122 and the third switching element 126 is connected to the current collector winding 110 Are connected in parallel. In addition, although the second switching element 124 and the fourth switching element 128 are connected in series, the B stage, which is the other side between the second switching element 124 and the fourth switching element 128, is connected to the current collecting winding 110. Are connected in parallel. In addition, each of the first switching element 122 to the fourth switching element 128 includes a rectifying element.

이때, 정류 및 스위칭부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, A-B 양단에 준 구형파를 발생시킨다. 준 구형파가 0인 영역에서만 정류 및 스위칭부(120)가 동작하고 그 외 영역 즉, A-B 양단 전압이 플러스(+) 이거나 마이너스(-)인 경우에는 정류 및 스위칭부(120)는 동작하지 않는다.At this time, the rectifying and switching unit 120, as shown in Figure 2, generates a square wave across the A-B. The rectification and switching unit 120 operates only in a region where the quasi-square wave is zero, and the rectification and switching unit 120 does not operate when the other region, that is, the voltage across A-B is positive (+) or negative (-).

이때, 집전 권선부(110)로부터 인가된 전류는 정류 및 스위칭부(120)의 내부에서 병렬로 접속되어 있는 정류 소자를 통하여 흐르게 된다. 준 구형파가 0인 영역에서는 전류의 극성이 플러스(+)인 경우, 제 2 스위칭 소자(124) 또는 제 3 스위칭 소자(126)가 턴 온되고, 전류의 극성이 마이너스(-)인 경우, 제 1 스위칭 소자(122) 또는 제 4 스위칭 소자(128)가 턴 온 된다. 이러한, 신호를 간소화하기 위하여 제어부(130)는 제 1 스위칭 소자(122)와 제 2 스위칭 소자(124)를 동시에 턴 온 시키거나 제 1 스위칭 소자(122)와 제 4 스위칭 소자(128)를 동시에 턴 온 시킬 수 있다. At this time, the current applied from the current collecting winding unit 110 flows through the rectifying element connected in parallel in the rectifying and switching unit 120. In the region where the quasi-square wave is zero, when the polarity of the current is positive, the second switching element 124 or the third switching element 126 is turned on, and when the polarity of the current is negative, The first switching element 122 or the fourth switching element 128 is turned on. In order to simplify the signal, the controller 130 simultaneously turns on the first switching element 122 and the second switching element 124 or simultaneously turns the first switching element 122 and the fourth switching element 128 on. You can turn it on.

또한, 제어부(130)는 준 구형파가 0인 범위를 제어하여 전류의 크기를 제어할 수 있는데 출력 제어를 위하여 제한 전류값(I+lim, I-lim)을 집전 권선부(110)를 통해 인가된 유도 기전력의 전류와 비교하여 그 교점에서 정류 및 스위칭부(120)의 스위칭을 제어하고 전류를 늘리고자 할 때에는 제한전류값 (I+ lim, I- lim)을 늘리고 전류를 줄이고자 할 때에는 제한전류값 (I+ lim, I- lim)을 줄일 수 있다.In addition, the controller 130 may control the magnitude of the current by controlling a range in which the quasi-square wave is zero. For limiting the output, the limiting current value (I + lim , I -lim ) is applied through the current collector winding unit 110. Compared with the current of induced electromotive force, the control point switching of the rectification and switching unit 120 at the intersection and the limit current value (I + lim , I - lim ) to increase the current and limit to decrease the current The current value (I + lim , I - lim ) can be reduced.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, A 단과 B 단 간의 전압이 0일 때만 정류 및 스위칭부(120)를 동작시키며, 0 이외의 구간에서는 전력이 픽업부에서 부하로 흐르도록 정류 및 스위칭부(120)를 동작하지 않는다.That is, as shown in FIG. 2, the rectification and switching unit 120 operates only when the voltage between the A stage and the B stage is 0, and in the section other than 0, the rectification and switching unit (eg, the power flows from the pickup unit to the load). 120) does not work.

한편, 도 2와 연계하여, 도 3에 도시된 VAB에 대한 급수를 전개하면 [수학식 1]과 같다. 즉, 도 3은 본 실시예에 따른 A 단과 B 단에서의 고조파 전류를 설명하기 위한 예시도이다.On the other hand, in conjunction with Figure 2, when developing the water supply for V AB shown in Figure 3 is as shown in [Equation 1]. That is, FIG. 3 is an exemplary view for explaining harmonic currents in stages A and B according to the present embodiment.

Figure 112011063916113-pat00001
Figure 112011063916113-pat00001

또한, [수학식 1]에서의 Vn은 [수학식 2]와 같다.In addition, Vn in [Equation 1] is the same as [Equation 2].

Figure 112011063916113-pat00002
Figure 112011063916113-pat00002

또한, 도 3과 연계하여, n차 고조파(Harmonic)에 대한 픽업부의 내부 (복소)임피던스는 [수학식 3]과 같다.3, the internal (complex) impedance of the pickup part with respect to the nth harmonic (Harmonic) is expressed by [Equation 3].

Figure 112011063916113-pat00003
Figure 112011063916113-pat00003

이러한, (복소)임피던스의 크기는 [수학식 4]와 같다.The magnitude of the (complex) impedance is as shown in [Equation 4].

Figure 112011063916113-pat00004
Figure 112011063916113-pat00004

또한, 3차 고조파에 대한 임피던스의 크기는 [수학식 5]와 같다.In addition, the magnitude of the impedance for the third harmonic is as shown in [Equation 5].

즉, 3차 고조파에 대한 임피던스는 기본파에 비해 큰 것을 알 수 있다. 예컨대 Q가 50이면 100배 이상임을 알 수 있다.That is, it can be seen that the impedance for the third harmonic is larger than the fundamental wave. For example, if Q is 50, it can be seen that 100 times or more.

도 4는 본 실시예에 따른 A 단과 B 단에서의 제어부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.4 is an exemplary view for explaining the operation of the controller in stages A and B according to the present embodiment.

도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(130)는 정류 및 스위칭부(120)에 포함된 복수의 스위칭 소자(122 내지 128)를 제어하도록 하는 스위칭 신호를 출력하는데, 정류 및 스위칭부(120)를 제어하는 과정에서, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록 복수의 스위칭 소자(122 내지 128) 중 일부가 턴 온 되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. As shown in FIG. 4, the controller 130 outputs a switching signal for controlling the plurality of switching elements 122 to 128 included in the rectifying and switching unit 120. In the controlling process, a switching signal which operates so that some of the plurality of switching elements 122 to 128 is turned on so that the voltage between the A stage and the B stage becomes zero.

도 4를 통해 제어부(130)가 A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록 동작하는 과정에 대해 설명하자면, 제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성이 플러스(+)인 경우, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 아닌 영역에서 스위칭 소자가 턴 오프 되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자가 턴 오프로 동작하는 상태에서, 복수의 스위칭 소자에 결합된 정류 소자(D1, D4)를 통해 전류가 흐른다.Referring to FIG. 4, a process in which the controller 130 operates so that the voltage between the A stage and the B stage becomes 0, the controller 130 has a positive current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding 110. ) Outputs a switching signal that operates to turn off the switching element in a region where the voltage between the A and B stages is not zero. In this case, as shown in FIG. 4, in the state in which the switching element is turned off, current flows through the rectifying elements D 1 and D 4 coupled to the plurality of switching elements.

이후, 제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성이 플러스(+)이므로, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 제 2 스위칭 소자(124)가 턴 온되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자에 결합된 정류 소자(D1)와 제 2 스위칭 소자(S2)를 통해 전류가 흐르며, 부하를 거치지 않게 된다. 이후, 제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성이 마이너스(-)이므로, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 제 1 스위칭 소자(122)가 턴 온되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자에 결합된 정류 소자(D2)와 제 1 스위칭 소자(S1)를 통해 전류가 흐르며, 부하를 거치지 않게 된다.After that, since the current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding 110 is positive (+), the controller 130 is turned on so that the voltage between the A stage and the B stage becomes zero. Outputs a switching signal that operates. Accordingly, as shown in FIG. 4, current flows through the rectifying element D 1 and the second switching element S 2 coupled to the switching element, and does not undergo a load. After that, since the current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding unit 110 is negative (−), the controller 130 is turned on so that the voltage between the A and B terminals becomes zero. Outputs a switching signal that operates. Accordingly, as shown in FIG. 4, current flows through the rectifying element D 2 and the first switching element S 1 coupled to the switching element, and does not undergo a load.

제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성이 마이너스(-)인 경우, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 아닌 영역에서 스위칭 소자가 턴 오프 되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자가 턴 오프로 동작하는 상태에서, 복수의 스위칭 소자에 결합된 정류 소자(D2, D3)를 통해 전류가 흐른다.When the current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding unit 110 is negative (−), the controller 130 may provide a switching signal that operates to turn off the switching element in a region where the voltage between the A and B terminals is not zero. Output In this case, as shown in FIG. 4, in the state in which the switching element is turned off, current flows through the rectifying elements D 2 and D 3 coupled to the plurality of switching elements.

이후, 제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성이 마이너스(-)이므로, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 제 4 스위칭 소자(128)가 턴 온되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자에 결합된 제 4 스위칭 소자(S4)와 정류 소자(D4)를 통해 전류가 흐르며, 부하를 거치지 않게 된다. 이후, 제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성이 플러스(+)이므로, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 제 3 스위칭 소자(126)가 턴 온되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자에 결합된 제 3 스위칭 소자(S3)와 정류 소자(D4)를 통해 전류가 흐르며, 부하를 거치지 않게 된다.Thereafter, since the current polarity of the induced electromotive force applied from the current collecting winding unit 110 is negative (−), the controller 130 is turned on so that the voltage between the A and B terminals becomes zero. Outputs a switching signal that operates. Accordingly, as shown in FIG. 4, current flows through the fourth switching element S 4 and the rectifying element D 4 coupled to the switching element, and does not undergo a load. After that, since the current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding 110 is positive (+), the controller 130 is turned on so that the voltage between the A and B terminals becomes zero. Outputs a switching signal that operates. Accordingly, as shown in FIG. 4, current flows through the third switching element S 3 and the rectifying element D 4 coupled to the switching element, and does not undergo a load.

즉, 이를 통해 제어부(130)는 A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록 제어하기 위해, 제한 전류값(I+lim, I-lim)을 유도 기전력의 전류와 비교한 후 그 교점에서 복수의 스위칭 소자 중 일부가 턴 온 되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 즉, 제어부(130)는 출력의 크기를 늘리고자 할 때, 제한 전류값(I+lim, I-lim)을 증가시키고, 출력의 크기를 줄이고자 할 때, 제한 전류값(I+lim, I-lim)을 감소시킴을 알 수 있다.That is, the controller 130 compares the limit current value (I + lim , I -lim ) with the current of the induced electromotive force in order to control the voltage between the A stage and the B stage to be 0, and then switches the plurality of switches at the intersections. Outputs a switching signal that operates to turn on some of the devices. That is, the controller 130 increases the limit current value (I + lim , I -lim ) when increasing the size of the output, and decreases the size of the output when the size of the output is reduced, (I + lim , I). -lim ).

한편, 일반적으로 스위칭과 전원 전압이 동기가 되지않는 경우, 전류는 위상이 달라지게 되는데, 전술한 방식으로 스위칭하는 경우 스위칭과 전원 전압이 동기된다. 즉, 현재의 스위칭에 대한 위상이 늦는다고 가정하는 경우, 전류는 차츰 진상(進相)으로 변하고 스위칭은 앞으로 당겨지게 되는 것이다. 또한, 현재의 스위칭에 대한 위상이 앞선다고 가정하는 경우, 전류는 차츰 지상(遲相)으로 변하고 스위칭은 뒤로 늦추어지는 것이다.On the other hand, in general, when the switching and the power supply voltage is not synchronized, the current is different in phase, when switching in the above-described manner, the switching and the power supply voltage is synchronized. In other words, assuming that the phase for the current switching is late, the current gradually changes and the switching is pulled forward. In addition, assuming that the phase for the current switching is advanced, the current gradually changes to the ground and the switching is delayed backwards.

도 5는 본 실시예에 따른 정류 및 전압 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a rectification and voltage control method according to the present embodiment.

정류 및 전압 제어 장치(100)는 집전 권선부(110)를 통해 유도 기전력을 인가받는다(S510). 여기서, 집전 권선부(110)는 유도 기전력을 형성하는 자기 발생 소자와 자기 발생 소자와 공진하는 공진소자를 포함한다. The rectification and voltage control device 100 receives the induced electromotive force through the current collector winding 110 (S510). Here, the current collector winding 110 includes a magnetic generating element that forms an induced electromotive force and a resonance element that resonates with the magnetic generating element.

정류 및 전압 제어 장치(100)는 집전 권선부(110)와 병렬 접속된 정류 및 스위칭부(120)의 일측인 A 단과, 타측인 B 단 간의 전압을 확인한다(S520). 여기서, 정류 및 스위칭부(120)는 제 1 스위칭 소자(122), 제 2 스위칭 소자(124), 제 3 스위칭 소자(126) 및 제 4 스위칭 소자(128)를 포함하되, 제 1 스위칭 소자(122) 내지 제 4 스위칭 소자(128)는 H 브리지 형으로 형성되며, 집전 권선부(110)와 병렬 연결된다. 이때, 제 1 스위칭 소자(122)와 제 3 스위칭 소자(126)가 직렬 접속되되, 제 1 스위칭 소자(122)와 제 3 스위칭 소자(126) 간의 일측인 A 단이 집전 권선부(110)에 병렬 접속된다. 또한, 제 2 스위칭 소자(124)와 제 4 스위칭 소자(128)가 직렬 접속되되, 제 2 스위칭 소자(124)와 제 4 스위칭 소자(128) 간의 타측인 B 단이 집전 권선부(110)에 병렬 접속된다. 또한, 제 1 스위칭 소자(122) 내지 제 4 스위칭 소자(128)는 각각 정류 소자를 포함한다.The rectification and voltage control apparatus 100 checks the voltage between the A stage, which is one side of the rectifying and switching unit 120, which is connected in parallel with the current collector winding unit 110, and the B stage, which is the other side (S520). Here, the rectifying and switching unit 120 may include a first switching element 122, a second switching element 124, a third switching element 126, and a fourth switching element 128. 122 to 4th switching element 128 is formed in the H-bridge type, is connected in parallel with the current collector winding 110. At this time, the first switching element 122 and the third switching element 126 is connected in series, the A stage, which is one side between the first switching element 122 and the third switching element 126 is connected to the current collector winding 110 Are connected in parallel. In addition, although the second switching element 124 and the fourth switching element 128 are connected in series, the B stage, which is the other side between the second switching element 124 and the fourth switching element 128, is connected to the current collecting winding 110. Are connected in parallel. In addition, each of the first switching element 122 to the fourth switching element 128 includes a rectifying element.

정류 및 전압 제어 장치(100)는 A 단과 B 단 간의 전압에 근거하여 정류 및 스위칭부(120)에 구비된 복수의 스위칭 소자(122 내지 128) 중 일부를 선택적으로 턴 온 또는 턴 오프시켜, 유도 기전력을 직류 전류로 변환한다(S530). 단계 S530에서 는 정류 및 스위칭부(120)를 제어하는 과정에서, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록 복수의 스위칭 소자(122 내지 128) 중 일부가 턴 온 되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 즉, 정류 및 전압 제어 장치(100)가 A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록 동작하는 과정에 대해 설명하자면, 제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성이 플러스(+)인 경우, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 제 2 스위칭 소자(124) 또는 제 3 스위칭 소자(126)가 턴 온되도록 동작되도록 한다. 또한, 제어부(130)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성이 마이너스(-)인 경우, A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 제 1 스위칭 소자(122) 또는 제 4 스위칭 소자(128)가 턴 온되도록 동작하도록 할 수 있다.The rectification and voltage control device 100 selectively turns on or off some of the plurality of switching elements 122 to 128 provided in the rectifying and switching unit 120 based on the voltage between the A and B stages. The electromotive force is converted into a direct current (S530). In step S530, in the process of controlling the rectifying and switching unit 120, a switching signal that operates to turn on some of the plurality of switching elements 122 to 128 so that the voltage between the A stage and the B stage becomes 0 is output. That is, when the rectification and voltage control device 100 operates so that the voltage between the A stage and the B stage becomes zero, the controller 130 has a positive current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding 110. If it is positive, the second switching element 124 or the third switching element 126 is operated to be turned on so that the voltage between the A and B ends is zero. In addition, when the current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding unit 110 is negative (−), the controller 130 may adjust the voltage between the A and B stages to be 0, so that the first switching element 122 or the fourth The switching element 128 may be operated to turn on.

한편, 정류 및 전압 제어 장치(100)는 집전 권선부(110)로부터 인가된 유도 기전력의 전류 극성과 무관하게 A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 제 1 스위칭 소자(122) 및 제 2 스위칭 소자(124)가 동시에 턴 온되도록 동작시키거나 제 1 스위칭 소자(122) 및 제 4 스위칭 소자(128)가 동시에 턴 온되도록 동작하도록 할 수 있다. 이러한, 정류 및 전압 제어 장치(100)의 동작에 대해 제한 전류값을 통해 설명하자면, 정류 및 전압 제어 장치(100)는 A 단과 B 단 간의 전압이 0이 되도록 제어하기 위해, 제한 전류값(I+lim, I-lim)을 유도 기전력의 전류와 비교한 후 그 교점에서 복수의 스위칭 소자 중 일부가 턴 온 되도록 동작하도록 할 수 있다. 즉, 정류 및 전압 제어 장치(100)는 출력의 크기를 늘리고자 할 때, 제한 전류값(I+lim, I-lim)을 증가시키고, 출력의 크기를 줄이고자 할 때, 제한 전류값(I+lim, I-lim)을 감소시킨다. 한편, 정류 및 전압 제어 장치(100)는 A 단과 B 단 간의 전압이 0이 아닌 영역에서 스위칭 소자가 턴 오프 되도록 동작하는 스위칭 신호를 출력한다. 이때, 제어부(130)는 스위칭 소자가 턴 오프로 동작하는 상태에서, 복수의 스위칭 소자에 결합된 정류 소자를 통해 유도 기전력의 전류가 흐르도록 동작할 수 있다.On the other hand, the rectifier and voltage control device 100 is the first switching element 122 and the second switching so that the voltage between the A and B terminals is 0 regardless of the current polarity of the induced electromotive force applied from the current collector winding 110 The device 124 may be operated to be turned on at the same time, or the first switching device 122 and the fourth switching device 128 may be operated to be turned on at the same time. Referring to the operation of the rectification and voltage control device 100 through the limit current value, the rectification and voltage control device 100 controls the limit current value I to control the voltage between the A and B stages to be zero. + lim , I -lim ) may be compared with the current of the induced electromotive force and then operated to turn on some of the plurality of switching elements at the intersection. That is, the rectifier and voltage control device 100 increases the limit current value (I + lim , I -lim ) when the size of the output is to be increased, and decreases the size of the output when the size of the output is to be reduced. + lim , I -lim ). On the other hand, the rectification and voltage control device 100 outputs a switching signal that operates so that the switching element is turned off in a region where the voltage between the A and B stages is not zero. At this time, the control unit 130 may operate so that the current of the induced electromotive force flows through the rectifying element coupled to the plurality of switching elements in a state in which the switching element is turned off.

도 5에서는 단계 S510 내지 단계 S570을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S510 내지 단계 S570 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIG. 5, steps S510 to S570 are described as being sequentially executed. However, these are merely illustrative examples of the technical idea of the present embodiment. 5 may be modified and modified by changing the order described in FIG. 5 or executing one or more steps of steps S510 to S570 in parallel without departing from the essential characteristics, and thus, FIG. It is not limited.

전술한 바와 같이 도 5에 기재된 본 실시예에 따른 정류 및 전압 제어 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 정류 및 전압 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.As described above, the rectification and voltage control method according to the present embodiment described in FIG. 5 may be implemented in a program and recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the rectification and voltage control method according to the present embodiment includes all kinds of recording devices storing data that can be read by a computer system. Examples of such computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, etc., and also implemented in the form of a carrier wave (e.g., transmission over the Internet) . The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code is stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present embodiment belongs.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

110: 집전 권선부 120: 정류 및 스위칭부
130: 제어부 122: 제 1 스위칭 소자
124: 제 2 스위칭 소자 126: 제 3 스위칭 소자
128: 제 4 스위칭 소자110: current collector winding 120: rectification and switching unit
130: control unit 122: first switching element
124: second switching element 126: third switching element
128: fourth switching element

Claims (14)

유도 기전력을 형성하는 자기 발생 소자와 상기 자기 발생 소자와 공진(Resonance)하는 공진소자를 포함하는 집전 권선부;
제 1 스위칭 소자, 제 2 스위칭 소자, 제 3 스위칭 소자 및 제 4 스위칭 소자를 포함하며, 상기 제 1 스위칭 소자 내지 상기 제 4 스위칭 소자는 H 브리지 형으로 형성되며, 상기 제 1 스위칭 소자와 상기 제 3 스위칭 소자의 접점인 A 단과 상기 제 2 스위칭 소자와 제 4 스위칭 소자의 접점인 B 단이 상기 집전 권선부에 병렬 접속되어, 상기 유도 기전력을 직류 전류로 변환하여 출력하는 정류 및 스위칭부;
상기 A 단과 상기 B 단 간의 전압이 0이 되도록 제어하기 위해, 제한 전류값을 상기 유도 기전력의 전류와 비교한 후 그 교점에서 상기 복수의 스위칭 소자 중 일부가 턴 온 되도록 동작하는 상기 스위칭 신호를 출력하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 장치.A current collecting winding part including a magnetic generating element forming an induced electromotive force and a resonance element resonating with the magnetic generating element;
And a first switching element, a second switching element, a third switching element, and a fourth switching element, wherein the first to fourth switching elements are formed in an H bridge type, and the first switching element and the first switching element are formed. A rectifying and switching unit for connecting A stage, which is a contact point of three switching elements, and B stage, which is a contact point of the second switching element and a fourth switching element, to the current collecting winding part in parallel to convert the induced electromotive force into a direct current;
In order to control the voltage between the A stage and the B stage to be zero, the limiting current value is compared with the current of the induced electromotive force and then the switching signal is operated to turn on some of the plurality of switching elements at the intersection thereof. Control unit
Rectification and voltage control device comprising a. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 A 단과 상기 B 단 간의 전압이 0이 아닌 영역에서 상기 스위칭 소자가 턴 오프 되도록 동작하는 상기 스위칭 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
And a switching signal for outputting the switching signal to operate the switching element in a region where the voltage between the A stage and the B stage is not zero. 제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 스위칭 소자가 턴 오프로 동작하는 상태에서, 상기 복수의 스위칭 소자에 결합된 정류 소자를 통해 상기 유도 기전력의 전류가 흐르도록 동작하는 상기 스위칭 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 장치.The method according to claim 6,
Wherein,
And outputting the switching signal for operating the current of the induced electromotive force through a rectifying element coupled to the plurality of switching elements while the switching element is turned off. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 유도 기전력의 전류 극성이 플러스(+)인 경우, 상기 A 단과 상기 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 상기 제 2 스위칭 소자 또는 상기 제 3 스위칭 소자가 턴 온되도록 동작하는 상기 스위칭 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
When the current polarity of the induced electromotive force is positive (+), outputting the switching signal is operated so that the second switching device or the third switching device is turned on so that the voltage between the A terminal and the B terminal is 0 Rectification and voltage control device, characterized in that. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 유도 기전력의 전류 극성이 마이너스(-)인 경우, 상기 A 단과 상기 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 상기 제 1 스위칭 소자 또는 상기 제 4 스위칭 소자가 턴 온되도록 동작하는 상기 스위칭 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
When the current polarity of the induced electromotive force is negative (-), the switching signal for operating the first switching element or the fourth switching element is turned on so that the voltage between the A terminal and the B terminal is 0 Rectification and voltage control device, characterized in that. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 유도 기전력의 전류 극성과 무관하게 상기 A 단과 상기 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 2 스위칭 소자가 동시에 턴 온되도록 동작시키거나 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 4 스위칭 소자가 동시에 턴 온되도록 동작 시키는 상기 스위칭 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
The first switching device and the second switching device are simultaneously turned on or the first switching device and the fourth switching device are turned on simultaneously so that the voltage between the A terminal and the B terminal becomes 0 regardless of the current polarity of the induced electromotive force. Outputting the switching signal for operating the switching elements to be turned on at the same time. 삭제delete 정류 및 스위칭부에서 집전 권선부를 통해 유도 기전력을 인가받는 인가 과정; - 상기 정류 및 스위칭부는 제 1 스위칭 소자, 제 2 스위칭 소자, 제 3 스위칭 소자 및 제 4 스위칭 소자를 포함하며, 상기 제 1 스위칭 소자 내지 상기 제 4 스위칭 소자는 H 브리지 형으로 형성되며, 상기 제 1 스위칭 소자와 상기 제 3 스위칭 소자의 접점인 A 단과 상기 제 2 스위칭 소자와 제 4 스위칭 소자의 접점인 B 단이 상기 집전 권선부에 병렬 접속되어, 상기 유도 기전력을 직류 전류로 변환하여 출력함
제어부에서 상기 정류 및 스위칭부의 상기 A 단과, 상기 B 단 간의 전압을 확인하는 확인 과정; 및
상기 제어부에서 상기 A 단과 상기 B 단 간의 전압이 0이 되도록 제한 전류값을 상기 유도 기전력의 전류와 비교한 후 그 교점에서 상기 복수의 스위칭 소자 중 일부가 턴 온 되도록 동작하는 제어 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 방법.An application process in which induced electromotive force is applied through the current collecting winding unit in the rectifying and switching unit; The rectifying and switching unit comprises a first switching element, a second switching element, a third switching element and a fourth switching element, wherein the first to fourth switching elements are formed in an H bridge type, A stage, which is a contact point of the first switching element and the third switching element, and B stage, which is a contact point of the second switching element and the fourth switching element, are connected in parallel to the current collecting winding part, and converts the induced electromotive force into a DC current and outputs it.
Confirming a voltage between the A stage and the B stage of the rectifying and switching unit in a control unit; And
A control process in which the control unit compares the limit current value with the current of the induced electromotive force such that the voltage between the A stage and the B stage becomes 0, and operates so that some of the plurality of switching elements are turned on at the intersection thereof.
Rectification and voltage control method comprising a. 제 12 항에 있어서,
상기 제어 과정은,
상기 제어부에서 상기 유도 기전력의 전류 극성이 플러스(+)인 경우, 상기 A 단과 상기 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 복수의 스위칭 소자 중 상기 B 단과 연결된 제 2 스위칭 소자 또는 상기 A 단과 연결된 상기 제 3 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 방법.13. The method of claim 12,
The control process includes:
When the current polarity of the induced electromotive force in the control unit is positive (+), the second switching element connected to the B stage or the second connected to the A stage of the plurality of switching elements such that the voltage between the A stage and the B stage becomes zero. 3. The rectification and voltage control method of controlling the switching element to be turned on. 제 12 항에 있어서,
상기 제어 과정은,
상기 제어부에서 상기 유도 기전력의 전류 극성이 마이너스(-)인 경우, 상기 A 단과 상기 B 단 간의 전압이 0이 되도록, 상기 A 단과 연결된 제 1 스위칭 소자 또는 상기 B 단과 연결된 제 4 스위칭 소자가 턴 온되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 정류 및 전압 제어 방법.13. The method of claim 12,
The control process includes:
When the current polarity of the induced electromotive force is negative in the control unit, the first switching device connected to the A terminal or the fourth switching device connected to the B terminal is turned on so that the voltage between the A terminal and the B terminal becomes 0. Rectification and voltage control method characterized in that the control.
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