KR101691015B1 - Power stack - Google Patents
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Abstract
전력소자간의 연결상태를 선택적으로 변경하여 사용할 수 있는 파워스택이 제공된다. 파워스택은, 복수 개의 전력소자가 배열된 기판부, 기판부와 접촉되거나 분리되며 전력소자의 사이를 연결하는 제1접속회로가 형성된 제1버스바판, 기판부와 접촉되거나 분리되며 전력소자의 사이를 제1접속회로와 다른 경로로 연결하는 제2접속회로가 형성된 제2버스바판 및 , 제1버스바판, 제2버스바판, 및 기판부 중 적어도 하나를 이동시켜 기판부를 제1버스바판 또는 제2버스바판에 선택적으로 접속시키는 구동부를 포함한다.A power stack is provided which can be used by selectively changing the connection state between power users. The power stack includes a substrate portion having a plurality of power elements arranged thereon, a first bus bar plate having a first connection circuit formed in contact with or separated from the substrate portion and connecting between the power elements, A first bus bar, a second bus bar, and a base, and a second bus bar having a second bus bar connected to the first bus bar, And a driving unit for selectively connecting to the bus bar plate.
Description
본 발명은 전력소자들이 설치되는 파워스택에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전력소자간의 연결상태를 선택적으로 변경하여 사용할 수 있는 파워스택에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
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.A converter, an inverter, and a rectifier are power conversion devices that convert AC and DC to each other, adjust the size of the output, and adjust the phase and frequency of the AC output to the load. The power produced by the generator is first stabilized via a transformer and is properly converted through these power converters before being provided to the load.
전력변환장치는 다수의 전력소자를 포함하고 있으며, 각 전력소자들의 전기적인 동작에 의해 전력을 변환하도록 구성된다. 전력변환장치의 용량이 증가할수록 더 많은 전력소자들이 사용될 수 있으므로 전력소자들을 안정적으로 설치하기 위하여 이를 복수 개의 기판에 분산 배치하고 스택(stack) 형태로 구성할 수 있다.The power conversion device includes a plurality of power devices, and is configured to convert power by an electrical operation of each power device. Since more power devices can be used as the capacity of the power conversion device increases, the power devices can be distributed on a plurality of boards and stacked in order to stably install the power devices.
이러한 전력소자들을 배치하는 데는 하나 이상의 토폴로지를 이용할 수 있다. 즉, 회로 구성상의 편리성이나, 전력변환의 효율성, 또는 장치가 적용되는 적용대상의 특수성 등을 감안하여 전력소자들의 배치상태를 그에 적합한 특정 방식으로 결정할 수 있다. 그러나, 이와 같이 한번 결정된 전력소자들의 배치상태는 다시 변경되기 매우 어렵다. One or more topologies may be used to place these power devices. That is, the arrangement state of the power devices can be determined in a specific manner in consideration of the convenience in circuit configuration, the efficiency of power conversion, or the specificity of the application subject to which the device is applied. However, the arrangement state of the power devices determined once is very difficult to change again.
즉, 전력소자가 납땜 등의 방식으로 기판상에 고정되고 이러한 기판들이 스택 형태로 배열되어 밀집되어 있으므로, 토폴로지에 따라 특정 소자가 더 많이 동작한다거나, 또는 더 적게 동작하는 경우에도 이를 교체하거나 전환하여 사용하기 어려운 문제가 있다. 이로 인해, 전력소자들의 수명을 균일하게 유지하기 어려웠으며 특정 소자의 과열에 의해 장치의 수명이 불필요하게 줄어드는 경우에도 이를 해결하기 매우 곤란한 문제가 있었다.That is, since the electric power source is fixed on the substrate by soldering or the like, and these substrates are arranged in a stacked form and are densely packed, it is possible to replace or switch the specific devices even if they operate more or less depending on the topology There is a difficult problem. This makes it difficult to uniformly maintain the lifetime of power devices, and even when the lifetime of the device is unnecessarily reduced due to overheating of a specific device, there is a problem that is very difficult to solve.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 전력소자간의 연결상태를 선택적으로 변경하여 사용할 수 있는 파워스택을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a power stack capable of selectively changing a connection state between power users.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other technical problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명에 의한 파워스택은, 복수 개의 전력소자가 배열된 기판부; 상기 기판부와 접촉되거나 분리되며, 상기 전력소자의 사이를 연결하는 제1접속회로가 형성된 제1버스바판; 상기 기판부와 접촉되거나 분리되며, 상기 전력소자의 사이를 상기 제1접속회로와 다른 경로로 연결하는 제2접속회로가 형성된 제2버스바판; 및 상기 제1버스바판, 상기 제2버스바판 및 상기 기판부 중 적어도 하나를 이동시켜, 상기 기판부를 상기 제1버스바판 또는 상기 제2버스바판에 선택적으로 접속시키는 구동부를 포함한다. A power stack according to the present invention includes: a substrate portion in which a plurality of power elements are arranged; A first bus bar plate that is brought into contact with or separated from the substrate portion and has a first connection circuit connecting between the power devices; A second bus bar plate which is brought into contact with or separated from the substrate part and in which a second connection circuit connecting the power devices with the first connection circuit is formed; And a driving unit for moving at least one of the first bus bar plate, the second bus bar plate and the board unit to selectively connect the board unit to the first bus bar board or the second bus bar board.
상기 제1버스바판 및 상기 제2버스바판은 상기 기판부를 사이에 두고 상기 기판부와 평행하게 배치될 수 있다.The first bus bar plate and the second bus bar plate may be disposed parallel to the substrate portion with the substrate portion interposed therebetween.
상기 파워스택은, 상기 기판부와 상기 제1버스바판, 또는 상기 기판부와 상기 제2버스바판이 서로 접촉하는 접촉면 중 어느 하나에 형성되는 복수 개의 접점부, 및 상기 접촉면 중 다른 하나에 형성되어 상기 접점부에 접속하는 복수 개의 접속돌기를 더 포함할 수 있다.Wherein the power stack comprises a plurality of contact portions formed on one of the substrate portion and the first bus bar plate or a contact surface where the substrate portion and the second bus bar plate contact each other, And a plurality of connection protrusions connected to the contact portion.
상기 제1접속회로 및 상기 제2접속회로는 상기 제1버스바판 및 상기 제2버스바판에 형성되는 복수 개의 상기 접점부 사이, 또는 복수 개의 상기 접속돌기 사이를 각각 서로 다른 경로로 연결할 수 있다.The first connection circuit and the second connection circuit may connect between the plurality of contact portions formed on the first bus bar plate and the second bus bar plate or between the plurality of connection protrusions by different paths.
상기 구동부는 상기 기판부와 연결되어 상기 제1버스바판 및 상기 제2버스바판의 사이에서 상기 기판부를 평행 이동시키는 슬라이딩 바, 및 상기 슬라이딩 바에 구동력을 제공하는 구동모터를 포함할 수 있다.The driving unit may include a sliding bar connected to the base unit to move the base unit in parallel between the first bus bar plate and the second bus bar plate, and a driving motor for providing a driving force to the sliding bar.
본 발명에 의하면, 복수 개의 전력소자가 배열된 파워스택의 서로 다른 전력소자 간의 연결상태를 필요에 따라 변경시켜 사용할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 특정 소자가 과열되는 등의 문제가 발생하는 경우에도 동작회수가 적은 소자가 이를 대체하도록 전력소자간의 연결상태를 변화시킬 수 있으며, 이를 통해 소자를 기판에서 직접 분리하거나 교체하지 않고도 전력소자의 과열문제를 손쉽게 해결할 수 있다. According to the present invention, a connection state between different power devices of a power stack in which a plurality of power devices are arranged can be changed as needed. Therefore, for example, even when a problem such as overheating of a specific device occurs, the connection state between the power devices can be changed so that the device with a small number of operations can replace the device, The overheating problem of the power device can be solved easily.
또한, 이러한 방식으로 서로 다른 소자의 동작회수를 균등하게 조절하여 장치가 과열되는 것을 막고, 소자의 수명 또한 균일하게 증가시켜 장치의 수명을 늘리고 보다 효율적인 사용이 가능하게 하는 매우 유용한 효과를 얻을 수 있다.In this way, it is possible to obtain an extremely useful effect of increasing the life span of the device and enabling more efficient use, by uniformly controlling the number of times of operation of different devices by preventing the devices from being overheated, .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스택의 사시도이다.
도 2는 도 1의 파워스택의 측면도이다.
도 3은 도 1의 파워스택의 기판부의 정면도이다.
도 4는 도 1의 파워스택의 제1버스바판의 정면도 및 배면도이다.
도 5는 도 1의 파워스택의 제2버스바판의 정면도 및 배면도이다.
도 6은 기판부가 제1버스바판과 접속되는 과정을 도시한 작동도이다.
도 7은 기판부와 제1버스바판의 접속상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 기판부가 제2버스바판과 접속되는 과정을 도시한 작동도이다.
도 9는 기판부와 제2버스바판의 접속상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1의 파워스택의 작동 시퀀스를 도시한 순서도이다.1 is a perspective view of a power stack according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side view of the power stack of Figure 1;
3 is a front view of the substrate portion of the power stack of FIG.
4 is a front view and a rear view of a first bus bar of the power stack of FIG.
5 is a front view and a rear view of a second bus bar of the power stack of FIG.
6 is an operation diagram showing a process of connecting the substrate portion to the first bus bar plate.
7 is a view for explaining the connection state between the board portion and the first bus bar plate.
8 is an operation diagram showing a process in which the substrate portion is connected to the second bus bar plate.
9 is a view for explaining the connection state of the board portion and the second bus bar plate.
10 is a flowchart showing an operation sequence of the power stack of FIG.
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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스택에 관해 상세히 설명한다.Hereinafter, a power stack according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10. FIG.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스택의 사시도이고, 도 2는 도 1의 파워스택의 측면도이다. 1 is a perspective view of a power stack according to one embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a side view of the power stack of Fig.
도 1 내지도 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스택(1)은 복수 개의 전력소자(110)가 배열된 기판부(100)와, 기판부(100)와 분리되거나 접촉되는 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)을 포함하고, 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)에는 서로 다른 경로로 상기 전력소자(110)의 사이를 연결하는 제1접속회로(도 4의 210참조) 및 제2접속회로(310)가 각각 형성된다. 또한, 파워스택(1)은 제1버스바판(200), 제2버스바판(300), 및 기판부(100) 중 적어도 하나를 이동시켜 기판부(100)를 제1버스바판(200) 또는 제2버스바판(300)에 선택적으로 접속시키는 구동부(400)를 포함한다. 따라서, 제1버스바판(200), 제2버스바판(300), 및 기판부(100) 중 적어도 하나가 움직여 제1버스바판(200)과 기판부(100), 또는 제2버스바판(300)과 기판부(100)가 선택적으로 접속하여 회로를 구성할 수 있다.1 and 2, a
즉, 기판부(100)에 복수 개의 전력소자(110)를 배열하되, 이를 제1접속회로(210)가 형성된 제1버스바판(200), 또는 제1접속회로(210)와 다른 경로로 이루어진 제2접속회로(310)가 형성된 제2버스바판(300)과 선택적으로 접촉시켜 기판부(100)에 배열된 전력소자(110) 상호간의 연결상태를 선택적으로 변경할 수 있다. 이를 통해, 예를 들어 동일 역할을 수행하는 전력소자(110) 중 동작회수가 상대적으로 많은 소자와 동작회수가 상대적으로 적은 소자의 회로 내 위치가 서로 교환되도록 하여 전력소자(110)의 발열량을 줄이고 복수 개의 전력소자(110)가 균등하게 사용되도록 할 수 있다. 이하, 이러한 특징을 갖는 파워스택(1)에 대해 각각의 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명한다.That is, a plurality of
기판부(100)에는 복수 개의 전력소자(110)가 배열된다. 전력소자(110)는 IGBT와 같은 반도체스위치를 포함하는 스위칭소자나, 정류작용을 하는 다이오드 소자 등 전력 변환과정에 사용될 수 있는 다양한 종류의 소자들을 포함할 수 있다. 전력소자(110)는 기판부(100) 상에 일정한 간격을 두고 규칙적으로 배열될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 기판부(100), 제1버스바판(200), 및 제2버스바판(300)이 하나의 세트로 구성될 수 있으며, 이러한 세트가 복수 개로 형성되어 스택 형태로 나란히 배열될 수 있다. 각각의 기판부(100)에는 전력소자(110)가 동일하게 배열되어 있을 수 있으며, 필요에 따라 적어도 하나는 배열상태가 다르게 형성될 수도 있다. A plurality of
제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 기판부(100)를 사이에 두고 기판부(100)와 평행하게 배치된다. 따라서, 기판부(100)가 제1버스바판(200)과 제2버스바판(300) 사이에서 움직여 어느 하나와 선택적으로 접촉할 수 있다. 그러나 이와 같은 배치는 하나의 예일 뿐 반드시 이와 같이 한정될 필요는 없다. 제1버스바판(200), 제2버스바판(300), 및 기판부(100)의 배치는 기판부(100)와 용이하게 접촉되거나 분리될 수 있는 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1버스바판(200)과 제2버스바판(300)이 기판부(100) 정면에서 이동하여 선택적으로 접촉하도록 구성하거나, 기판부(100)가 축을 중심으로 회전하여 제1버스바판(200) 또는 제2버스바판(300)과 접촉하도록 구성하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다.1 and 2, the first
즉, 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)은 기판부(100)와 선택적으로 접속될 수 있는 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 본 명세서 상에서는 기판부(100)가 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)의 사이에 위치하여 움직이면서 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)과 선택적으로 접촉하는 구성을 기준으로 설명을 진행한다. 이러한 경우, 기판부(100)가 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300) 사이의 공간에서 평행 이동하는 것만으로 용이하게 접속 및 분리되므로 공간활용도가 크게 증가하는 효과를 얻을 수 있다.That is, the
제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)에는 복수 개의 전력소자(110)의 사이를 서로 다른 경로로 연결하는 제1접속회로(도 4의 210참조) 및 제2접속회로(310)가 각각 형성된다. 따라서, 기판부(100)가 제1버스바판(200) 또는 제2버스바판(300)과 선택적으로 접속하여 전력소자(110) 상호간의 연결관계를 선택적으로 변화시킬 수 있다. 제1접속회로(210) 및 제2접속회로(310)는 버스바와 같은 판상의 도체나 전력선 등이 서로 다른 경로로 연결되는 방식으로 형성될 수 있다. The
기판부(100)와 제1버스바판(200), 또는 기판부(100)와 제2버스바판(300)이 서로 접촉하는 접촉면(기판부와 제1버스바판의 서로 마주보는 면, 기판부와 제2버스바판의 서로 마주보는 면일 수 있다) 중 어느 하나에는 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 접점부(111)가 형성되고, 상기 접촉면 중 다른 하나에는 접점부(111)에 접속하는 복수 개의 접속돌기(211, 311)가 형성될 수 있다. 즉, 통전 가능한 재질로 형성되는 접점부(111)와 접속돌기(211, 311)의 쌍을 이용하여 제1버스바판(200)과 기판부(100), 또는 제2버스바판(300)과 기판부(100)가 서로 용이하게 접속되는 것이 가능하다.The contact portion between the
파워스택(1)은 제1버스바판(200), 제2버스바판(300), 및 기판부(100) 중 적어도 하나를 이동시켜 상기 기판부(100)를 제1버스바판(200)과 제2버스바판(300) 중 어느 하나에 선택적으로 접속시키는 구동부(400)를 포함한다. 구동부(400)는 예를 들어, 기판부(100)와 연결되어 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)의 사이에서 기판부(100)를 평행이동 시키는 슬라이딩 바(410)와, 슬라이딩 바(410)에 구동력을 제공하는 구동모터(420)를 포함하여 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 바(410)는 서로 다른 버스바판들의 사이를 통과하여 복수 개의 기판부(100)와 연결될 수 있다. 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)은 파워스택(1)이 형성된 장치 등에 이와 독립하여 고정될 수 있다.The
구동모터(420)는 일정간격으로 정 역회전이 가능한 스텝모터로 형성될 수 있으며, 슬라이딩 바(410)는 구동모터(420)의 회전축에 형성된 기어에 치합되는 랙기어 등을 포함하여 형성될 수 있다. 그러나, 구동부(400)의 형성방식 역시 이러한 방식으로 한정될 필요는 없으며 기판부(100)를 용이하게 이동시킬 수 있는 다양한 방식으로 구동부(400)가 변형될 수 있다. The sliding
구동부(400)는 제어부(미도시)의 제어에 의해 서로 다른 기판부(100)를 동시에 이동시키도록 형성될 수 있으며, 이를 통해 각각의 기판부(100)가 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)의 사이에 선택적으로 접속되도록 할 수 있다. 이를 통해 복수 개의 전력소자(110) 사이의 연결상태가 용이하게 변경될 수 있다. 그러나 필요한 경우, 서로 다른 기판부(100)에 각각 구동부(400)를 연결하여 각각이 독립적으로 움직이도록 구성하는 것도 얼마든지 가능하다.The driving
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 제1버스바판, 제2버스바판, 및 기판부의 구조에 대해 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of the first bus bar plate, the second bus bar plate, and the substrate portion will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.
도 3은 도 1의 파워스택의 기판부의 정면도이고, 도 4는 도 1의 파워스택의 제1버스바판의 정면도 및 배면도이며, 도 5는 도 1의 파워스택의 제2버스바판의 정면도 및 배면도이다. 각각의 도면에서 정면은 도 1의 사시도에서 구동모터를 향하는 방향으로, 배면은 그 반대편을 향하는 방향으로 정의할 수 있다. FIG. 3 is a front view of the substrate portion of the power stack of FIG. 1, FIG. 4 is a front view and a rear view of the first bus bar plate of the power stack of FIG. 1, Fig. In the drawings, the front surface can be defined as a direction toward the drive motor in the perspective view of Fig. 1, and the back surface can be defined as a direction toward the opposite side.
도 3을 참조하면, 기판부(100)에 배열되는 전력소자(110)는 서로 직렬 연결되는 제1다이오드(110e)와 제2다이오드(110f), 제1다이오드(110e)와 제2다이오드(110f) 주위의 기판부(100)에 분산 배치되는 제1스위칭소자(110a), 제2스위칭소자(110b), 제3스위칭소자(110c), 및 제4스위칭소자(110d)를 포함할 수 있다. 각각의 전력소자(110)는 양 단이 전술한 접점부(111)와 연결되어 통전이 가능하게 형성될 수 있으며, 제1다이오드(110e)와 제2다이오드(110f)를 중심으로 제1스위칭소자(110a)와 제4스위칭소자(110d), 제2스위칭소자(110b)와 제3스위칭소자(110c)가 서로 대칭적으로 배열될 수 있다. 기판부(100) 일 측에는 전술한 슬라이딩 바(410)가 연결되어 기판부(100)를 움직일 수 있도록 구성될 수 있다.3, the
도 4를 참조하면, 제1버스바판(200)에는 제1접속회로(210)가 형성된다. 제1버스바판(200)의 정면에서 볼 때, 제1접속회로(210)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 형태로 형성될 수 있으며, 제1버스바판(200)의 배면에서 볼 때, 제1접속회로(210)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같은 형태로 형성될 수 있다. 제1접속회로(210)는 제1버스바판(200)으로부터 돌출된 접속돌기(211) 중 어느 하나와 다른 하나의 사이를 연속적 또는 단속적으로 연결하는 방식으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, a
도 5를 참조하면, 제2버스바판(300)에는 제2접속회로(310)가 형성된다. 제2버스바판(300)의 정면에서 볼 때, 제2접속회로(310)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같은 형태로 형성될 수 있으며, 제1버스바판(200)의 배면에서 볼 때, 제2접속회로(310)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같은 형태로 형성될 수 있다. 제2접속회로(310) 역시 제2버스바판(300)으로부터 돌출된 접속돌기(311) 중 어느 하나와 다른 하나의 사이를 연속적 또는 단속적으로 연결하는 방식으로 형성될 수 있다. 제1접속회로(210)와 제2접속회로(310)는 서로 대칭적인 형태로 형성될 수 있으며 그 배열 방향은 서로 반전될 수 있다. Referring to FIG. 5, a
즉, 제1접속회로(210)와 제2접속회로(310)는 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)에 형성되는 복수 개의 접속돌기(211, 311) 사이를 각각 서로 다른 경로로 연결하여 형성될 수 있다. 그러나 이로써 한정될 것은 아니며, 기판부(100)에 접속돌기가 형성되고, 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300)에 접점부가 형성되는 경우에는 복수 개의 접점부 사이를 각각 서로 다른 경로로 연결하는 방식으로도 제1접속회로(210)와 제2접속회로(310)를 형성할 수 있다. 이와 같이 서로 다른 경로로 연장되는 제1접속회로(210) 및 제2접속회로(310)에 의해, 기판부(100)에 배열된 전력소자(110)들은 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300) 중 어느 하나가 기판부(100)에 접속되었을 때 각각 다른 경로를 통해 상호간의 연결상태가 선택적으로 변화하게 된다.That is, the
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 기판부가 제1버스바판 또는 제2버스바판과 선택적으로 접속하는 과정에 대해 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 9, a process of selectively connecting the substrate portion to the first bus barb board or the second bus barbanner will be described in more detail.
도 6은 기판부가 제1버스바판과 접속되는 과정을 도시한 작동도이고, 도 7은 기판부와 제1버스바판의 접속상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 기판부가 제2버스바판과 접속되는 과정을 도시한 작동도이고, 도 9는 기판부와 제2버스바판의 접속상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (a)는 도 6의 파워스택의 A-A' 단면을 도시한 것이고, 도 9의 (a)는 도 8의 파워스택의 B-B' 단면을 도시한 것이다.7 is a view for explaining a connection state between the substrate portion and the first bus bar plate, and FIG. 8 is a sectional view of the substrate portion between the second bus bar plate and the second bus bar plate. And FIG. 9 is a view for explaining the connection state of the board portion and the second bus bar plate. FIG. 7 (a) shows a cross section taken along the line A-A 'of FIG. 6, and FIG. 9 (a) shows a cross section taken along the line B-B' of the power stack of FIG.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 구동부(400)가 작동하여 슬라이딩 바(410)가 일 측으로 이동한다. 기판부(100)는 슬라이딩 바(410)에 연결되어 슬라이딩 바(410)가 이동하는 방향으로 함께 이동할 수 있으며 이를 통해 제1버스바판(200)과 완전이 밀착될 수 있다. 특히, 전술한 접속돌기(211)와 접점부(111)가 서로 밀착되면 제1접속회로(도 7의 210참조)를 따라 전력소자(110)들이 도 7과 같이 서로 연결된다.First, as shown in FIG. 6, the driving
제1접속회로(210)와 전력소자(110)의 연결관계는 도 7의 (a)와 같이 도시될 수 있으며, 이를 기판부(100) 상의 전력소자(110)들을 서로 연결한 회로도로 표현하면 도 7의 (b)와 같이 도시될 수 있다. 즉, 제1버스바판(200)과 기판부(100)가 접속되면, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 제1스위칭소자(110a) 및 제2스위칭소자(110b)의 일 단은 제1다이오드(110e)의 출력단에 연결되고, 제3스위칭소자(110c) 및 제4스위칭소자(110d)의 일 단은 제2다이오드(110f)의 입력단에 연결되되, 제2스위칭소자(110b)와 제3스위칭소자(110c)의 타단이 서로 직렬 연결된다. 이 때, 제1스위칭소자(110a)와 제4스위칭소자(110d)의 타단은 서로 분리될 수 있다. The connection relationship between the
이러한 경우, 제1다이오드(110e)와 제2다이오드(110f) 사이에 중성선이 연결되고 제1스위칭소자(110a) 및 제4스위칭소자(110d)의 분리된 타단에 각각 직류단이 연결되어 전원이 인가될 수 있다. 전원이 인가되면, 제1스위칭소자(110a)와 제3스위칭소자(110c)가 상보적으로 작동하고, 제2스위칭소자(110b)와 제4스위칭소자(110d)가 상보적으로 작동하여 인가된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력할 수 있다. 기판부(100)가 제1버스바판(200)과 접속하여 이와 같이 동작할 수 있다.In this case, a neutral line is connected between the
반면, 도 8에 도시된 바와 같이 구동부(400)가 작동하여 슬라이딩 바(410)가 반대편 타 측으로 이동하면, 기판부(100)가 제1버스바판(200)에서 분리되어 제2버스바판(300)에 밀착된다. 이 때 전술한 접속돌기(311)와 접점부(111)가 서로 밀착되고 제2접속회로(도 9의 310참조)를 따라 전력소자(110)들은 도 9와 같이 다른 경로로 연결된 경로가 변경된다.8, when the sliding
제2접속회로(310)와 전력소자(110)의 연결관계는 도 9의 (a)와 같이 도시될 수 있으며, 이를 기판부(100) 상의 전력소자(110)들을 서로 연결한 회로도로 표현하면 도 9의 (b)와 같이 도시될 수 있다. 즉, 제2버스바판(300)과 기판부(100)가 접속되면, 도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 제1스위칭소자(110a) 및 제2스위칭소자(110b)의 일 단은 제1다이오드(110e)의 출력단에 연결되고, 제3스위칭소자(110c) 및 제4스위칭소자(110d)의 일 단은 제2다이오드(110f)의 입력단에 연결되되, 제1스위칭소자(110a)와 제4스위칭소자(110d)의 타단이 서로 직렬 연결되고, 제2스위칭소자(110b)와 제3스위칭소자(110c)의 타단은 서로 분리될 수 있다. The connection relationship between the
이러한 경우에는, 제1다이오드(110e)와 제2다이오드(110f) 사이에 중성선이 연결되고 제2스위칭소자(110b) 및 제3스위칭소자(110c)의 분리된 타단에 각각 직류단이 연결되어 전원이 인가될 수 있다. 이 때에도 제1스위칭소자(110a)는 제3스위칭소자(110c) 상보적으로 작동하고, 제2스위칭소자(110b)는 제4스위칭소자(110d)와 상보적으로 작동하나, 전원 측에 제2스위칭소자(110b) 및 제3스위칭소자(110c)가 연결되도록 소자 위치가 변경된다. 기판부(100)가 제2버스바판(300)과 접속하여 이와 같이 동일한 방식으로 작동하면서도 회로상의 소자의 위치를 변경할 수 있다.In this case, a neutral line is connected between the
상기와 같이 서로 다른 4개의 스위칭소자가 연결된 토폴로지의 경우, 전원 측에 직결되는 스위칭소자의 스위칭 회수가 나머지 스위칭소자의 스위칭 회수보다 더 많을 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 기판부(100)를 제1버스바판(200)과 접속시켜 제1스위칭소자(110a)와 제4스위칭소자(110d)가 전원 측에 직결되도록 하거나, 기판부(100)를 제2버스바판(300)과 접속시켜 제2스위칭소자(110b)와 제3스위칭소자(110c)가 전원 측에 직결되도록 배치상태를 선택적으로 변경할 수 있다. 이를 통해 각각의 스위칭소자가 스위칭하는 회수를 균등하게 하고 어느 하나의 스위칭소자에만 부하가 크게 걸리지 않도록 유지할 수 있어 소자의 수명을 연장하고 발열량도 크게 줄일 수 있다.In the case of the topology in which four different switching elements are connected as described above, the number of switching operations of the switching elements directly connected to the power source side may be larger than the number of switching operations of the remaining switching elements. The first and
이하, 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스택의 작동 시퀀스에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, an operation sequence of the power stack according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
도 10은 도 1의 파워스택의 작동 시퀀스를 도시한 순서도이다.10 is a flowchart showing an operation sequence of the power stack of FIG.
도 10을 참조하면, 파워스택(도 1의 1참조)은 다음과 같은 방식으로 작동하여 각각의 소자에 걸리는 부하를 균등하게 하고 발열량을 저하시키며 장치의 수명을 증가시킬 수 있다. 우선, 최초에 파워스택(1)이 배열되어 형성된 전력변환장치 전체가 구동하고, 전력변환장치의 제어부 등을 통해서 장치의 구동상태를 모니터링 한다(S100).Referring to Fig. 10, the power stack (see 1 in Fig. 1) operates in the following manner to equalize the load applied to each element, reduce the heat generation amount, and increase the life of the device. First, the entire power conversion apparatus formed by arranging the
이를 통해, 전력변환장치가 정격출력으로 동작한 회수를 카운트하고 일정 회수 이상 정격출력으로 동작한 경우 파워스택(1)의 스위칭소자에 무리가 있을 것으로 판단한다. 예를 들어, 전력변환장치가 정격출력으로 구동된 회수가 100회 이상인지를 카운트하여 이를 판단할 수 있다(S200).As a result, it is judged that the switching element of the
구동회수가 100회 이상이 되면 전술한 바와 같은 방식으로 파워스택(1)의 기판부(도 1의 100참조)를 제1버스바판(도 1의 200참조) 및 제2버스바판(도 1의 300참조) 중 어느 하나에서 분리하고 다른 하나에 밀착시켜 접속시킨다. 이에 따라 파워스택(1)에 배열된 전력소자(도 1의 110참조)간의 연결상태가 변경되어 파워스택(1)이 절환된다(S300).1) of the
이 때, 파워스택(1)의 절환은 전력변환장치가 동작하지 않는 상태에서 DC링크의 전압이 10V 미만인 경우에 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같이 하여 안전이 확보된 상태에서 절환이 완료되면, 변경된 스위칭소자의 위치에 대응하여 스위칭소자에 인가되는 구동신호를 변경하고 동작회수를 초기화한다(S400). 이와 같이 하여 스위칭소자의 변경된 위치에 대응하여 각 소자들을 정상적으로 작동시킬 수 있다.At this time, switching of the
이러한 과정은 이후에도 반복적으로 수행될 수 있다. 즉, 전력변환장치를 계속 운전하는 경우 초기화된 동작회수를 다시 카운트하여 정격출력으로 구동된 회수를 카운트하고, 회수가 100회를 초과하는 경우 다시 파워스택(1)을 절환시킬 수 있다(S500). 전술한 바와 같이 슬라이딩 바(도 1의 410참조) 등이 복수 개의 기판부(100)에 각각 연결된 경우, 서로 다른 기판부(100)를 동시에 각각의 제1버스바판(200) 및 제2버스바판(300) 중 어느 하나와 선택적으로 접속시켜 일괄적으로 절환할 수 있다.This process can be repeatedly performed after that. That is, when the power conversion apparatus is continuously operated, the initialized number of operations is counted again, and the number of times driven by the rated output is counted. If the number of times exceeds 100, the
따라서, 이러한 방식으로 불필요하게 과도한 부하가 걸리거나 반복적으로 스위칭되는 소자 없이 균등하게 전력소자를 사용할 수 있으며, 이를 통해 소자에 걸리는 부하를 균등하게 하고 발열량을 저하시키며 장치의 수명을 효과적으로 증가시키는 것이 가능하다.Thus, in this way, power devices can be used uniformly without unnecessarily heavy loads or repeatedly switching devices, which can equalize the load on the device, reduce the heating value, and effectively increase the life of the device Do.
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.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
1: 파워스택 100: 기판부
110: 전력소자 110a: 제1스위칭소자
110b: 제2스위칭소자 110c: 제3스위칭소자
110d: 제4스위칭소자 110e: 제1다이오드
110f: 제2다이오드 111: 접점부
200: 제1버스바판 210: 제1접속회로
211, 311: 접속돌기 300: 제2버스바판
310: 제2접속회로 400: 구동부
410: 슬라이딩 바 420: 구동모터1: power stack 100: substrate portion
110:
110b: second switching
110d: fourth switching
110f: second diode 111: contact portion
200: first bus bar plate 210: first connection circuit
211, 311: connection protrusion 300: second bus barb
310: second connection circuit 400:
410: Sliding bar 420: Driving motor
Claims (5)
상기 기판부와 접촉되거나 분리되며, 상기 전력소자의 사이를 연결하는 제1접속회로가 형성된 제1버스바판;
상기 기판부와 접촉되거나 분리되며, 상기 전력소자의 사이를 상기 제1접속회로와 다른 경로로 연결하는 제2접속회로가 형성된 제2버스바판; 및
상기 제1버스바판, 상기 제2버스바판 및 상기 기판부 중 적어도 하나를 이동시켜, 상기 기판부를 상기 제1버스바판 또는 상기 제2버스바판에 선택적으로 접속시키는 구동부를 포함하는 파워스택.A substrate portion in which a plurality of power elements are arranged;
A first bus bar plate that is brought into contact with or separated from the substrate portion and has a first connection circuit connecting between the power devices;
A second bus bar plate which is brought into contact with or separated from the substrate part and in which a second connection circuit connecting the power devices with the first connection circuit is formed; And
And a driving part for moving at least one of the first bus barb, the second bus barb, and the board part to selectively connect the board part to the first bus bar board or the second bus bar board.
상기 슬라이딩 바에 구동력을 제공하는 구동모터를 포함하는 파워스택.[2] The apparatus of claim 1, wherein the driving unit comprises: a sliding bar connected to the substrate unit to move the substrate unit in parallel between the first bus bar plate and the second bus bar plate;
And a driving motor for providing a driving force to the sliding bar.
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