KR101645398B1 - 전력변환장치의 성능시험장치 - Google Patents

전력변환장치의 성능시험장치 Download PDF

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Abstract

하나의 장치로 서로 다른 토폴로지를 변화시키면서 검사가 가능한 전력변환장치의 성능검사장치가 제공된다. 성능검사장치는 복수 개의 제1스위칭소자를 포함하고 전원에 연결되는 제1컨버터부, 복수 개의 제2스위칭소자를 포함하는 제2컨버터부, 제1컨버터부와 제2컨버터부의 사이에 연결되는 부하부, 및 제1컨버터부와 제2컨버터부를 제어하여 부하부에 인가되는 전압 및 부하부에 흐르는 전류를 조절하는 제어부를 포함하되, 제어부는 제2컨버터부로부터 부하부에 인가되는 전압과, 부하부에 흐르는 전류 사이의 위상차 값을 변화시켜, 제1스위칭소자 및 제2스위칭소자에 흐르는 전류를 조절한다.

Description

전력변환장치의 성능시험장치{Apparatus for testing power conversion device}
본 발명은 전력변환장치의 성능을 시험하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 하나의 장치로 양방향 또는 단방향으로 전력전송이 가능하도록 토폴로지를 변화시켜가면서 전력변환장치의 성능을 시험할 수 있는 전력변환장치의 성능시험장치에 관한 것이다.
컨버터, 인버터, 정류기 등은 교류와 직류를 상호 변환하거나, 출력의 크기를 조절하거나, 교류출력의 위상이나 주파수 등을 알맞게 조절하여 부하에 제공하는 전력변환장치이다. 발전기에서 생산된 전력은 일차적으로 변압기를 거쳐 안정화되고 이러한 전력변환장치를 통해 적절히 변환된 후 부하에 제공된다.
전력변환장치는 다수의 스위칭소자를 포함하여 각 스위칭소자의 스위칭에 의해 전력을 변환하도록 구성될 수 있다. 컨버터, 인버터 등에 포함되는 각각의 스위칭소자는 IGBT와 같은 반도체스위치를 포함하며, 반도체스위치와 다이오드가 역병렬로 연결되는 등의 방식으로 형성될 수 있다. 전력변환장치는 이러한 스위칭 소자를 이용하여 양방향 전력 전송이 가능하도록 구성될 수 있다.
한편, 전력변환장치는 필요한 경우에는 다이오드 등을 이용하여 단방향으로만 전력변환이 가능하도록 형성될 수도 있다. 즉, 부하의 종류나 그에 따른 보다 효과적인 제어 방식을 적용하기 위해 전력변환장치의 토폴로지를 양방향 전력전송이 가능한 AFE(Active front end) 또는 단방향 전력전송이 가능한 DFE(Diode front end) 등으로 선택하여 구성할 수 있다.
그러나, 종래 이와 같이 서로 다른 토폴로지의 성능을 비교하거나 평가하는 기술이 마련되지 않아 전력변환장치의 성능을 원활하게 시험하기 어려웠다. 즉, 적용대상 등에 따라 그에 알맞은 전력변환장치를 선정하거나 제작하기 위해 각각 서로 다른 토폴로지로 시험 모델을 제작하고, 이를 서로 다른 별도의 장치를 이용하여 운전하여 시험할 수 밖에 없는 문제가 있었다.
대한민국등록특허 제10-1332901호, (2013.12.02)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 장치로 양방향 또는 단방향으로 전력전송이 가능하도록 토폴로지를 변화시켜가면서 전력변환장치의 성능을 시험할 수 있는 전력변환장치의 성능시험장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 전력변환장치의 성능시험장치는, 복수 개의 제1스위칭소자를 포함하고 전원에 연결되는 제1컨버터부; 복수 개의 제2스위칭소자를 포함하는 제2컨버터부; 상기 제1컨버터부와 상기 제2컨버터부의 사이에 연결되는 부하부; 및 상기 제1컨버터부와 상기 제2컨버터부를 제어하여 상기 부하부에 인가되는 전압 및 상기 부하부에 흐르는 전류를 조절하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 제2컨버터부로부터 상기 부하부에 인가되는 전압과, 상기 부하부에 흐르는 전류 사이의 위상차 값을 변화시켜, 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자에 흐르는 전류를 조절한다.
상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자는 반도체스위치 및 다이오드가 역병렬로 연결되어 형성되고, 상기 위상차 값의 크기에 따라 단위시간 동안 상기 반도체스위치 또는 다이오드 중 어느 하나로 흐르는 전류의 비율이 변경될 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2컨버터부를 제어하여 상기 부하부에 인가되는 전압을 합성한 후, 상기 제1컨버터부를 제어하여 상기 부하부에 흐르는 전류를 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 위상차 값을 변화시켜 상기 제1스위칭소자로부터 상기 제2스위칭소자를 향하는 제1방향, 상기 제2스위칭소자로부터 상기 제1스위칭소자를 향하는 제2방향, 및 상기 제1방향과 상기 제2방향이 교번되는 방향으로 전류의 방향을 변화시킬 수 있다.
상기 위상차 값의 크기가 180도인 경우, 전류가 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자를 통과하여 상기 제2방향으로 흐르고, 상기 위상차 값의 크기가 90도인 경우, 전류가 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자를 통과하여 상기 제1방향과 상기 제2방향이 교번되는 방향으로 흐르며, 상기 위상차 값의 크기가 0도인 경우, 전류가 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자를 통과하여 상기 제1방향으로 흐를 수 있다.
상기 제1컨버터부 및 상기 제2컨버터부는 각각 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자가 연속적으로 연결된 레그를 적어도 하나 포함하고, 상기 레그 사이에 상기 부하부가 연결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 하나의 장치 내에서 전력이 전송되는 방향을 변화시켜가면서 전력변환장치의 서로 다른 토폴로지를 용이하게 시험할 수 있는 장점이 있다. 또한, 간편한 제어를 통해 이러한 토폴로지를 용이하게 전환시키고 전력변환장치의 성능을 검사할 수 있는 매우 유용한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치의 성능시험장치의 회로도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 성능시험장치의 작동과정을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 도 2 내지 도 4의 작동과정에 따른 스위칭소자의 전류변화를 도시한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치의 성능시험장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치의 성능시험장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에의한 전력변환장치의 성능시험장치(1)는, 복수 개의 제1스위칭소자(110)를 포함하는 제1컨버터부(10), 복수 개의 제2스위칭소자(210)를 포함하는 제2컨버터부(20), 제1컨버터부(10)와 제2컨버터부(20)의 사이에 연결되는 부하부(30), 및 제1컨버터부(10)와 제2컨버터부(20)를 제어하여 부하부(30)에 인가되는 전압 및 부하부(30)에 흐르는 전류를 조절하는 제어부(40)를 포함한다. 제어부(40)는 특히, 제2컨버터부(20)를 제어하여 부하부(30)에 인가되는 전압을 합성한 후 제1컨버터부(10)를 제어하여 부하부(30)에 흐르는 전류를 조절할 수 있고, 이를 통해 제2컨버터부(20)로부터 부하부(30)에 인가되는 전압과, 부하부(30)에 흐르는 전류 사이의 위상차 값을 변화시키는 제어를 할 수 있다.
즉, 제어부(40)는 제2컨버터부(20)에서 부하부(30)에 인가하는 교류전압의 위상과, 제1컨버터부(10)를 제어하여 부하부(30)에 흐르는 교류전류의 위상을 각각 변수로 취하여 제어함으로써 부하부(30)에 제공되는 전력의 전송방향을 변화시킬 수 있다. 따라서, 이에 대응하여 각각의 스위칭소자(제1스위칭소자 및 제2스위칭소자)에 흐르는 전류가 조절되고, 제1컨버터부(10) 및 제2컨버터부(20) 전체를 통해 양방향 전력전송이 가능한 AFE 타입의 토폴로지 또는 단방향 전력전송이 가능한 DFE 타입의 토폴로지로 전환되는 것이 가능하다. 이를 통해 하나의 장치에서 서로 다른 토폴로지로 변화시켜 가면서 전력변환장치의 성능 및 특성 등을 매우 용이하게 시험할 수 있다. 이하, 이러한 특징을 갖는 전력변환장치의 성능시험장치(1)에 대해 각 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명한다.
제1컨버터부(10)는 복수 개의 제1스위칭소자(110)를 포함한다. 제1스위칭소자(110)는 예를 들어, IGBT와 같은 반도체스위치와 다이오드가 역병렬로 연결되어 형성된 것일 수 있다. 제1스위칭소자(110)는 제1컨버터부(10) 내부에 서로 통전이 가능한 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 제1컨버터부(10) 내부에 복수 개의 제1레그(100a, 100b, 100c)를 형성하고, 각각의 제1레그(100a, 100b, 100c)에 제1스위칭소자(110)들을 순차적으로 배열할 수 있다.
각각의 제1레그(100a, 100b, 100c)에 순차적으로 배열된 제1스위칭소자(110)들은 어느 하나와 다른 하나가 상보적으로 동작하도록 구성된다. 예를 들어, 제1컨버터부(10)의 첫번째 제1레그(100a)에 형성된 첫번째 제1스위칭소자(111)와 세번째 제1스위칭소자(113)가 서로 상보적으로 동작하고, 두번째 제1스위칭소자(112)와 네번째 제1스위칭소자(114)가 서로 상보적으로 동작할 수 있다. 따라서, 상보적으로 동작하는 스위칭소자 중 어느 하나를 조사하여 나머지 하나의 동작에 대해서도 파악할 수 있다. 제1스위칭소자(110) 사이에는 적어도 하나의 다이오드가 병렬 연결될 수 있다.
그러나, 이는 제1스위칭소자(110) 배치상태의 하나의 예일 뿐 이로써 한정될 필요는 없다. 다른 실시예에서 제1스위칭소자(110)는 이와 다른 방식으로도 배열될 수 있다.
제2컨버터부(20)는 복수 개의 제2스위칭소자(210)를 포함한다. 제2스위칭소자(210) 역시 IGBT와 같은 반도체스위치와 다이오드가 역병렬로 연결되어 형성될 수 있으며 제2컨버터부(20) 내부에 서로 통전이 가능한 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 제2컨버터부(20) 내부에 복수 개의 제2레그(200a, 200b, 200c)를 형성하고, 각각의 제2레그(200a, 200b, 200c)에 제2스위칭소자(210)들을 순차적으로 배열할 수 있다.
각각의 제2레그(200a, 200b, 200c)에 순차적으로 배열된 제2스위칭소자(210)들 또한 어느 하나와 다른 하나가 상보적으로 동작하도록 구성된다. 예를 들어, 제2컨버터부(20)의 세번째 제1레그(200c)에 형성된 첫번째 제2스위칭소자(211)와 세번째 제2스위칭소자(213)가 서로 상보적으로 동작하고, 두번째 제2스위칭소자(212)와 네번째 제2스위칭소자(214)가 서로 상보적으로 동작할 수 있다. 제2레그(200a, 200b, 200c) 역시 제2스위칭소자(210) 사이에 적어도 하나의 다이오드가 병렬 연결될 수 있다.
그러나 이 또한 제2스위칭소자(210) 배치상태의 하나의 예일 뿐이며 다른 실시예에서 제2스위칭소자(210)들도 이와 다른 방식으로 배열되는 것이 가능하다.
제1컨버터부(10)와 제2컨버터부(20)는 스위칭 동작을 통해 직류를 교류로 변환하는 컨버터장치로 DC 링크를 사이에 두고 서로 연결하면 양방향 전력전송이 가능한 전력변환장치가 될 수 있다. 본 발명에 의한 전력변환장치의 성능시험장치(1)는 전력변환장치를 구성하는 주요한 요소인 제1컨버터부(10)와 제2컨버터부(20)를 부하부(30)를 사이에 두고 연결하여, 부하부(30)를 통해 전달되는 전력의 전송방향을 전술한 전압과 전류 사이의 위상차 값을 변화시키는 방식으로 변경한다. 이를 통해 하나의 장치 내에서 토폴로지를 전환시키면서 전력변환장치의 성능을 용이하게 모의 및 시험할 수 있다.
부하부(30)는 제1컨버터부(10) 및 제2컨버터부(20)의 사이에 연결된다. 부하부(30)는 적어도 하나의 리액터 부하로 형성될 수 있으며, 제1컨버터부(10)에 형성된 제1레그(100a, 100b, 100c)와 제2컨버터부(20)에 형성된 제2레그(200a, 200b, 200c)의 사이에 연결될 수 있다. 즉, 제1컨버터부(10) 및 제2컨버터부(20)에 각각 제1스위칭소자(110) 및 제2스위칭소자(210)가 연속적으로 연결된 레그가 적어도 하나 포함되도록 형성하고, 이러한 레그 사이에 부하부(30)가 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 복수 개의 제1레그(100a, 100b, 100c) 및 복수 개의 제2레그(200a, 200b, 200c) 사이에 복수 개의 부하를 포함하는 부하부(30)가 연결되었으나, 이로써 한정될 필요 없이 각각의 레그 특성이 동일한 경우 제1레그(예를 들어 100a) 및 제2레그(예를 들어 200c)를 각각 하나만 형성하고 둘 사이에 부하부(30)를 연결하는 방식으로 매우 간단하게 장치를 구성하여 성능을 시험하는 것도 얼마든지 가능하다.
전원부(11)는 제1컨버터부(10)와 연결된다. 전원부(11)는 전력공급장치와 전력공급장치의 양 단에 연결되는 하나 이상의 커패시터를 포함하여 형성될 수 있다. 이를 통해 커패시터에 충전되었던 직류전력이 제1컨버터부(10)에 공급되면 제1컨버터부(10) 및 제2컨버터부(20)를 상호 제어하는 제어부(40)의 제어를 통해 부하에는 교류전력이 제공된다. 제어부(40)는 제1컨버터부(10) 및 제2컨버터부(20)를 제어하는 상위 제어기로 형성될 수 있으며, 제1컨버터부(10) 및 제2컨버터부(20)에 적절한 제어신호를 인가하여 제1컨버터부(10) 및 제2컨버터부(20)가 원하는 전압을 합성하도록 제어할 수 있다.
제어부(40)는 특히, 전술한 바와 같이 제2컨버터부(20)로부터 부하부(30)에 인가되는 전압과, 제1컨버터부(10)를 제어하여 부하부(30)에 흐르는 전류의 위상차 값을 변화시켜 각각의 제1스위칭소자(110) 및 제2스위칭소자(210)에 흐르는 전류를 조절할 수 있다. 이를 통해 제1스위칭소자(110) 및 제2스위칭소자(210) 각각의 반도체스위치 및 다이오드 중 어느 하나로 흐르는 전류의 비율이 변경되도록 하고, 전류가 제1스위칭소자(110)로부터 제2스위칭소자(210)를 향하는 제1방향, 제2스위칭소자(210)로부터 제1스위칭소자(110)를 향하는 제2방향, 및 제1방향과 제2방향이 교번되는 방향 중 어느 하나의 방향으로 흐르도록 전류의 방향을 변화시킬 수 있다. 이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 이에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 성능시험장치의 작동과정을 도시한 도면이고, 도 5 내지 도 7은 도 2 내지 도 4의 작동과정에 따른 스위칭소자의 전류변화를 도시한 그래프이다. 도 5 내지 도 7의 전류변화는 부하부를 경유하여 서로 연결되어 있는 제1컨버터부의 첫번째 제1레그(100a)와 제2컨버터부의 세번째 제2레그(200c) 각각의 첫번째 제1스위칭소자(111), 및 첫번째 제2스위칭소자(211)에 대해 예시적으로 도시되었다.
도 2를 참조하면, 제어부(40)는 전술한 바와 같이 먼저 제2컨버터부(20)를 제어하여 부하부(30)에 인가되는 전압(V2)을 합성한다. 제어부(40)는 전압정보를 포함하는 제어신호를 제2컨버터부(20)에 제공하여 원하는 전압이 부하부(30)에 인가되도록 제어할 수 있다. 제2컨버터부(20)로부터 부하부(30)에 인가되는 전압은 예를 들어, 시간(t)에 따라 주파수 ω로 진동하는 사인파 형태의 교류전압이 될 수 있다. 도시되지 않았지만, 제2컨버터부(20)에는 제2컨버터부(20)를 동작시키기 위한 별도의 전원이 연결될 수 있다. 경우에 따라서는 제2컨버터부(20)가 전원부(11)의 전원을 공유하도록 연결하는 것도 가능할 수 있다.
제2컨버터부(20)를 제어하여 일차적으로 부하부(30)에 전압(V2)을 인가한 후, 다시 제1컨버터부(10)를 제어하여 부하부(30)에 전류(I)가 흐르도록 제어한다. 제어부(40)는 전류센서(미도시) 등을 부하부(30)에 연결하여 전류값을 모니터 하면서 원하는 값이 되도록 부하부(30)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 이 때, 제1컨버터부(10)가 임의의 전압(V1)을 합성할 수 있으며 제2컨버터부(20)로부터 부하부(30)에 인가된 전압과 제1컨버터부(10)가 합성한 전압에 의해 부하부(30)에 원하는 전류(I)가 흐르도록 제어할 수 있다.
이와 같이 제어하여 부하부(30)에 흐르는 전류(I)를 주파수 ω로 진동하는 사인파의 형태의 교류전류가 되도록 하되 제2컨버터부(20)로부터 인가된 전압(V2)과 위상차 값의 크기가 180도(+180도 또는 -180도)가 되도록 제어할 수 있다. 즉, 제2컨버터부(20)로부터 부하부(30)에 인가되는 전압을 결정한 후, 제1컨버터부(10)를 제어하여 부하부(30)에 흐르는 전류가 원하는 형태가 되도록 제어할 수 있다.
이러한 경우 단위 시간당 제1스위칭소자(111) 및 제2스위칭소자(211)에 흐르는 전류의 비율이 각각 도 5의 (a) 및 (b)와 같이 형성된다. 즉 단위 시간 동안 제2스위칭소자(211)에 흐르는 전류(I211)가 양의 방향으로 반복적으로 형성되고, 이와 동일한 주기로 제1스위칭소자(111)에 흐르는 전류(I111)가 음의 방향으로 반복적으로 형성된다. 각 스위칭소자의 반도체스위치와 다이오드는 서로 역방향으로 연결되어 있으므로, 예를 들어 전류가 음의 방향으로 형성되는 경우는 다이오드를 통해 전류가 흐르고, 전류가 양의 방향으로 형성되는 경우는 반도체다이오드를 통해 전류가 흘러 각 스위칭소자는 반도체스위치와 다이오드를 통해 서로 역방향으로 전류를 통과시키게 된다.
따라서, 도 5와 같은 경우 제2스위칭소자(211)의 반도체스위치 및 제1스위칭소자(111)의 다이오드를 통해서 전류가 흐르게 되며, 제1컨버터부(100) 및 제2컨버터부(200) 전체를 통해서는 도 2에 도시된 바와 같이 제2스위칭소자(210)로부터 부하부(30)를 거쳐 제1스위칭소자(110)를 향하는 방향(전술한 제2방향)으로 전류 및 전력이 전달되게 된다.
도 3을 참조하면, 제어부(40)는 제2컨버터부(20)로부터 부하부(30)에 인가되는 전압의 파형을 그대로 유지하면서, 전술한 바와 같은 방식으로 제어하여 부하부(30)에 흐르는 전류를 주파수 ω로 진동하는 사인파의 형태의 교류전류가 되도록 하되, 제2컨버터부(20)로부터 인가된 전압(V2)과 위상차 값의 크기가 90도(+90도 또는 -90도)가 되도록 변화시킬 수 있다. 이러한 경우 단위 시간당 제1스위칭소자(111) 및 제2스위칭소자(211)에 흐르는 전류의 비율은 도 6의 (a) 및 (b)와 같이 변화한다(도면상으로는 위상차 값의 크기가 +90도인 경우가 예시되었으며, -90도인 경우에는 음과 양의 교환순서가 반대로 바뀔 수 있다).
즉, 위상차 값의 변화에 따라 단위 시간 동안 제2스위칭소자(211)에 흐르는 전류(I211)가 음의 방향 및 양의 방향으로 반복적으로 바뀌고, 이에 대응하여 제1스위칭소자(111)에 흐르는 전류(I111)가 양의 방향 및 음의 방향으로 역으로 형성되도록 할 수 있다. 이러한 경우, 제2스위칭소자(211)의 다이오드를 통해서 제1스위칭소자(111)의 반도체스위치로 전류가 흐르거나, 제1스위칭소자(111)의 반도체다이오드를 통해서 제2스위칭소자(211)의 다이오드로 전류가 흐르게 된다. 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 전체적으로 제2스위칭소자(210)로부터 제1스위칭소자(110)를 향하는 방향 및 제2스위칭소자(210)로부터 제1스위칭소자(110)를 향하는 양방향(전술한 제1방향 및 제2방향이 교번되는 방향)으로 전류 및 전력이 전달되게 된다.
또한, 도 4를 참조하면, 제어부(40)는 제2컨버터부(20)로부터 부하부(30)에 인가되는 전압의 파형을 그대로 유지하면서, 부하부(30)에 흐르는 전류를 주파수 ω로 진동하는 사인파의 형태의 교류전류가 되도록 하되, 이번에는 제2컨버터부(20)로부터 인가된 전압(V2)과 위상차 값의 크기가 0도가 되도록 변화시킬 수 있다. 이러한 경우 단위 시간당 제1스위칭소자(111) 및 제2스위칭소자(211)에 흐르는 전류의 비율은 도 7의 (a) 및 (b)와 같이 변화한다.
즉, 단위 시간 동안 제2스위칭소자(211)에 흐르는 전류(I211)가 음의 방향으로 반복적으로 형성되고, 이와 동일한 주기로 제1스위칭소자(111)에 흐르는 전류(I111)가 양의 방향으로 반복적으로 형성된다. 이러한 경우 제1스위칭소자(111)의 반도체스위치 및 제2스위칭소자(211)의 다이오드를 통해서 전류가 흐르게 되며, 따라서 도 4에 도시된 바와 같이 전체적으로 제1스위칭소자(110)로부터 부하부(30)를 거쳐 제2스위칭소자(210)를 향하는 방향(전술한 제1방향)으로 전류 및 전력이 전달되게 된다.
각각의 경우에 있어서, 제1방향 및 제2방향으로만 전력이 전달되는 경우는 DEF 타입의 토폴로지를 가지는 전력변환장치를 모의한 것으로 해석할 수 있으며, 제1방향 및 제2방향의 양방향으로 전력이 전달되는 경우는 AFE 타입의 토폴로지를 가지는 전력변환장치를 모의한 것으로 해석할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치의 성능시험장치(1)를 이용하여, 제2컨버터부(20)로부터 부하부(30)에 인가되는 전압과, 제1컨버터부(10)를 조절하여 부하부(30)에 흐르는 전류 사이의 위상차 값을 변화시키는 간편한 방식으로 제어하고, 제1스위칭소자(110) 및 제2스위칭소자(210)에 흐르는 전류를 유기적으로 조절하여, 서로 다른 토폴로지로 변화시켜 가면서 전력변환장치의 성능을 매우 용이하게 시험할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 전력변환장치의 성능시험장치 10: 제1컨버터부
11: 전원부 20: 제2컨버터부
30: 부하부 40: 제어부
100a, 100b, 100c: 제1레그
110, 111, 112, 113, 114: 제1스위칭소자
200a, 200b, 200c: 제2레
210, 211, 212, 213, 214: 제2스위칭소자

Claims (6)

  1. 복수 개의 제1스위칭소자를 포함하고 전원에 연결되는 제1컨버터부;
    복수 개의 제2스위칭소자를 포함하는 제2컨버터부;
    상기 제1컨버터부와 상기 제2컨버터부의 사이에 연결되는 부하부; 및
    상기 제1컨버터부와 상기 제2컨버터부를 제어하여 상기 부하부에 인가되는 전압 및 상기 부하부에 흐르는 전류를 조절하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 제2컨버터부로부터 상기 부하부에 인가되는 교류전압의 위상과, 상기 부하부에 흐르는 교류전류의 위상을 각각 변수로 취하여 위상차 값을 변화시키는 제어를 함으로써, 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자에 흐르는 전류를 조절하고 상기 부하부에 제공되는 전력의 전송방향을 변화시키는 전력변환장치의 성능시험장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자는 반도체스위치 및 다이오드가 역병렬로 연결되어 형성되고, 상기 위상차 값의 크기에 따라 단위시간 동안 상기 반도체스위치 또는 다이오드 중 어느 하나로 흐르는 전류의 비율이 변경되는 전력변환장치의 성능시험장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제2컨버터부를 제어하여 상기 부하부에 인가되는 전압을 합성한 후, 상기 제1컨버터부를 제어하여 상기 부하부에 흐르는 전류를 조절하는 전력변환장치의 성능시험장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 위상차 값을 변화시켜 상기 제1스위칭소자로부터 상기 제2스위칭소자를 향하는 제1방향, 상기 제2스위칭소자로부터 상기 제1스위칭소자를 향하는 제2방향, 및 상기 제1방향과 상기 제2방향이 교번되는 방향으로 전류의 방향을 변화시키는 전력변환장치의 성능시험장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 위상차 값의 크기가 180도인 경우, 전류가 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자를 통과하여 상기 제2방향으로 흐르고,
    상기 위상차 값의 크기가 90도인 경우, 전류가 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자를 통과하여 상기 제1방향과 상기 제2방향이 교번되는 방향으로 흐르며,
    상기 위상차 값의 크기가 0도인 경우, 전류가 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자를 통과하여 상기 제1방향으로 흐르는 전력변환장치의 성능시험장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1컨버터부 및 상기 제2컨버터부는 각각 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자가 연속적으로 연결된 레그를 적어도 하나 포함하고, 상기 레그 사이에 상기 부하부가 연결되는 전력변환장치의 성능시험장치.
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