KR101738796B1 - 전압-적응형 전자식 모듈의 제어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제 1 시스템의 제 1 신호를 제 2 시스템의 제 2 신호로 적응시키기 위한 전기식 모듈에 관한 것으로서, 제 1 신호 (SI) 를 공급하는 파워 서플라이 소스 (101); 제 1 신호를 중간 신호 (Sint) 로 컨버팅하도록 배열된 컨버터 모듈 (102); 컨버터 모듈을 제어하고 레귤레이팅하기 위한 마이크로제어기 (111); 제 2 시스템의 제 2 신호 (Sout) 와 호환가능한 신호를 출력하도록 배열된 인버터 모듈 (104) 을 포함한다.

Description

전압-적응형 전자식 모듈의 제어{CONTROLLING A VOLTAGE-ADAPTING ELECTRONIC MODULE}
본 발명은 제 1 시스템의 제 1 신호를 제 2 시스템의 제 2 신호로 적응 (adapt) 시키기 위한 전기식 모듈에 관한 것으로서:
- 파워 서플라이 소스가 연결될 수 있도록 배열된 입력으로서, 상기 파워 서플라이 소스는 제 1 신호를 전달하고, 상기 제 1 신호는 리플들을 갖는 연속적 신호인, 그 입력;
- 공급 전압을, 연속적 컴포넌트 및 정류된 사인곡선적 (sinusoidal) 컴포넌트로 형성된 중간 신호로 컨버팅하도록 배열된 컨버터 모듈;
- 제 2 시스템의 제 2 신호와 호환가능한 신호를 출력하도록 배열된 인버터 모듈
을 포함한다.
전기식 전력 그리드와 호환가능한 신호를 렌더링하는 것을 목적으로 하는 전기식 시스템들이 알려져 있다. 이들 전기식 시스템들의 하나의 예는 연속적 신호를 전달하는 솔라 패널과 같은 전기식 파워 서플라이 소스를 포함하고, 상기 파워 서플라이의 출력은 연속적 컴포넌트와 사인곡선적 컴포넌트를 포함하는 신호를 전달하는 컨버터 모듈에 연결된다. 이 신호는 인버터 모듈에 전송되어, 이 인버터 모듈이 신호를 전력 그리드 호환가능 신호, 이 경우에는 사인곡선적 신호로 컨버팅할 것이다.
현재 시스템들에서, 디커플링 디바이스는 전기식 파워 서플라이와 컨버터 모듈 사이에 인스톨된다. 이 디커플링 수단은 하이 밸류 (high value) 커패시터일 수도 있다. 이 디커플링 수단은 컨버터 모듈로부터의 또는 인버터 모듈로부터의 간섭 신호들이 전력 공급시 전파하는 것을 방지한다. 실제로, 커패시턴스 커패시터의 임피던스 모듈은 형상
Figure 112015042304711-pct00001
로 된다 (여기서
Figure 112015042304711-pct00002
). 따라서, 주파수가 높을 수록, 임피던스 (역함수) 가 낮아져서, 특히 간섭의 주파수가 높은 경우 간섭의 진폭을 제한할 수 있게 한다. 전기 에너지를 공급하기 위한 솔라 패널을 사용하는 전기식 시스템은 출력 신호가 50Hz 임을 고려하면 낮은 주파수에서 동작한다. 그 결과, 하이 밸류 커패시터가 사용되어야 한다.
그러나, 이들 하이 밸류 커패시터들은 대형이고 고비용인 결점을 갖는다. 실제로, 커패시터들의 가격 및 사이즈는 사용되는 기술 및 값에 따라 달라진다. 디커플링 커패시터들의 경우, 대략 50000㎌ 의 값은 통상적인 값이다; 이 값은 또한 그것이 발견되는 시스템에 의존한다. 이 값은 특정 커패시터 기술 및 커패시터 사이즈를 수반하고, 상기 사이즈는 상기 커패시터의 값에 연결된다. 디커플링 커패시터들의 경우, 전해 커패시터들이 사용될 것이다.
본 발명의 목적은, 제 1 시스템의 제 1 신호를, 가능한 가장 경쟁력 있는 성능/비용 비율을 갖는, 즉, 제조 비용들을 제한하면서 순조롭게 수행되는 제 2 시스템의 제 2 신호로 적응시키기 위한 전자식 시스템을 제공하는 것을 제안함으로써 종래기술의 결점들을 극복하기 위한 것이다.
그에 따라, 본 발명은 제 1 시스템의 제 1 신호를 제 2 시스템의 제 2 신호로 적응시키기 위한 전기식 모듈에 관한 것으로서:
- 제 1 신호를 공급하는 파워 서플라이 소스;
- 제 1 신호를 중간 신호로 컨버팅하도록 배열된 컨버터 모듈;
- 컨버터 모듈을 제어하고 레귤레이팅 (regulating) 하기 위한 마이크로제어기;
- 제 2 시스템의 제 2 신호와 호환가능한 신호를 출력하도록 배열된 인버터 모듈
을 포함하고,
이 전기식 모듈은, 제 1 신호가 연속적 컴포넌트 및 사인곡선적 컴포넌트를 포함하도록 하는 값을 갖는 적어도 하나의 디커플링 커패시터를 포함하고, 마이크로제어기는, 컨버터 모듈의 레귤레이션 (regulation) 이 제 1 신호의 제 1 리플 동안 행해진 측정들과 관련하여 제 1 신호의 제 2 리플에 대한 원하는 레귤레이션 값을 결정할 수 있도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
제 1 의 유리한 실시형태에서, 상기 인버터 모듈은 H 브리지를 포함한다.
제 2 의 유리한 실시형태에서, 이 전기식 모듈은 상기 인버터 모듈을 제어하기 위한 마이크로제어기를 더 포함한다.
제 3 의 유리한 실시형태에서, 컨버터 모듈은, 스위칭 수단과 직렬로 연결된 트랜스포머를 포함하는 적어도 하나의 레귤레이팅 유닛을 포함하고, 상기 스위칭 수단은 상기 마이크로제어기에 의해 제어된다.
제 1 의 유리한 실시형태에서, 상기 컨버터 모듈은 병렬로 연결된 적어도 2개의 레귤레이팅 유닛들을 포함하고, 레귤레이팅 유닛들은 펄스 폭 변조에 의해 제어된다.
본 발명은 또한 제 1 시스템의 제 1 신호를 제 2 시스템의 제 2 신호로 적응시키기 위한 전기식 모듈을 동작시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 전기식 모듈은:
- 제 1 신호를 공급하는 파워 서플라이 소스;
- 상기 제 1 신호를 중간 신호로 컨버팅하도록 배열된 컨버터 모듈;
- 컨버터 모듈을 제어하고 레귤레이팅하기 위한 마이크로제어기;
- 제 2 시스템의 제 2 신호와 호환가능한 신호를 출력하도록 배열된 인버터 모듈
을 포함하고,
이 전기식 모듈은, 제 1 신호가 연속적 컴포넌트 및 사인곡선적 컴포넌트를 포함하도록 하는 적어도 하나의 디커플링 커패시터를 포함하고, 이 방법은, 제 1 신호를 통해 파워 서플라이에 의해 전달된 전력을 레귤레이팅하려고 의도된 레귤레이팅 단계를 포함하고, 상기 레귤레이팅 단계는, 제 1 신호의 제 1 리플 동안, 제 1 신호의 제 2 리플에 대한 원하는 레귤레이션 값을 결정하도록 전력 측정들을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제 1 의 유리한 실시형태에서, 레귤레이팅 단계는:
a) 제 1 신호의 리플 동안 일정한 간격으로 전력 측정들을 행하는 단계;
b) 전력을 평균화하여 이 값을 제 1 메모리 영역에 저장하는 단계;
c) 이 평균을, 선행하는 리플에서 행해지고 제 2 메모리 영역에 저장된 전력 측정들의 평균과 비교하는 단계:
- 제 1 메모리 영역의 값이 제 2 메모리 영역의 값보다 더 큰 경우, 전력을 증가시키도록 제 1 신호의 원하는 전압 또는 전류 값을 증가시키라는 커맨드를 전송하는 단계;
- 제 1 메모리 영역의 값이 제 2 메모리 영역의 값보다 더 작은 경우, 전력을 증가시키도록 제 1 신호의 원하는 전압 또는 전류 값을 감소시키라는 커맨드를 전송하는 단계;
- 그렇지 않으면, 상기 제 1 신호의 원하는 전압 또는 전류 값을 변화시켜 단계 a) 에서 다시 시작하는 단계
d) 단계 a) 에서 다시 시작하는 단계
로 이루어진다.
제 2 의 유리한 실시형태에서, 레귤레이팅 단계는:
A) 제 1 신호의 리플 동안 일정한 간격으로 순간 전력 측정들을 행하는 단계;
B) 이들 순간 전력 측정들을 분석하는 단계,
- 순간 전력이 최대치를 통과하는 경우, 제 1 메모리 영역에 저장하고 개선 단계를 수행하는 단계.
- 그렇지 않으면, 원하는 전압 또는 전류 값을 증가시킴으로써 제 1 신호를 통해 파워 서플라이에 의해 전달된 전력을 증가시키는 단계.
C) 단계 A) 에서 다시 시작하는 단계
로 이루어진다.
제 3 의 유리한 실시형태에서, 개선 단계는, 리플의 중간에 또는 평균 최대 전력을 제공하는 순간에 최대 전력에 도달되도록 원하는 전압 또는 전류 값을 변경하는 단계로 이루어진다.
다른 유리한 실시형태에서, 레귤레이팅 단계는:
A') 제 1 신호의 리플 동안 일정한 간격으로 순간 전력 및 전압 측정들을 행하는 단계;
B') 상기 리플의 최대 순간 전력을 결정하는 단계;
C') 이 최대 순간 전력으로부터, 상기 최대 순간 전력을 제공하는 제 1 신호의 전압을 결정하는 단계;
D') 상기 최대 순간 전력을 제공하는 제 1 신호의 전압이 다음 리플에 대한 원하는 값이 되도록 레귤레이션을 조정하는 단계
로 이루어진다.
본 발명에 따른 전자식 모듈 및 방법의 목적들, 이점들 및 특징들은, 제한이 아닌 예에 의해서만 주어지고 부속 도면들에 의해 예시되는, 본 발명의 적어도 하나의 실시형태의 다음의 상세한 설명에서 더욱 명확해질 것이다.
- 도 1 및 도 6 은 본 발명에 따른 전자식 모듈의 개략도들이다;
- 도 2 및 도 5 각각은 본 발명의 변형예의 개략도들이다; 그리고
- 도 3 및 도 4 는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태들의 전자식 모듈의 전압 다이어그램들의 개략도들이다.
- 도 7 은 제 2 실시형태의 변형예의 다이어그램들을 도시한 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 전자식 시스템을 도시한 것이다. 전자식 시스템은 제 1 시스템의 제 1 신호 (SI) 를 제 2 시스템의 제 2 신호 (Sout) 로 적응 (adapt) 시키기 위한 전기식 모듈 (100) 이며, 이 제 1 시스템은 SI 이라고 불리는 전력 신호를 공급하는 전기식 파워 서플라이 또는 에너지 소스 또는 파워 서플라이 소스 (101) 일 수도 있다. 예를 들어, 이 전기식 파워 서플라이는 하나 이상의 솔라 패널들 또는 하나 이상의 와인드 터빈들 (wind turbines) 또는 하나 이상의 배터리들 또는 다른 엘리먼트들일 수도 있다. 제 2 시스템은, 예를 들어, 도메스틱 (domestic) 전기식 전력 그리드, 즉, 사인곡선적 (sinusoidal) 전압이다.
파워 서플라이 출력에서의 전력 신호 (SI) 는 컨버터 모듈 (102) 에 들어간다. 컨버터 모듈 (102) 은 적어도 하나의 레귤레이팅 유닛 (regulating unit; 105) 을 포함한다. 도 2 에 도시된 변형예에서는, 컨버터 모듈 (102) 은 병렬로 장착된 몇몇 레귤레이팅 유닛들 (106, 107 및 108) 을 포함하는 것이 제공될 수도 있다.
레귤레이팅 유닛은 스위칭 수단 (C1) 과 직렬로 트랜스포머 (T1) 를 포함한다. 레귤레이팅 유닛 (105) 은 스위칭 수단 (C1) 에 직렬 연결된 전류 측정 수단 (I1) 을 더 포함한다. 트랜스포머 (T1), 스위칭 수단 (C1) 및 전류 측정 수단 (I1) 은 전기식 파워 서플라이 (101) 와 병렬로 연결된다. 레귤레이팅 유닛 (105) 은 또한 중간 신호 (Sint) 를 전달하기 위해 트랜스포머 (T1) 의 출력에 연결된 정류기 (R1) 를 포함한다. 이에 따라 레귤레이팅 유닛 (105) 은 그 자신의 정류기를 포함함이 명백하다. 컨버터 모듈 (102) 은 마이크로제어기 (111) 를 더 포함한다. 이 마이크로제어기 (111) 는 레귤레이팅 유닛 (105) 를 제어하기 위해 그리고 상기 유닛을 레귤레이팅하기 위해 사용된다.
도 5 의 경우, 컨버터 모듈 (102) 이 몇몇 레귤레이팅 유닛들 (105, 106, 107 및 108) 을 병렬로 또는 직렬로 또는 병렬과 직렬 연결들의 조합으로 포함하는 경우, 마이크로제어기 (111) 는 펄스-폭 변조를 사용하여 각각의 레귤레이팅 유닛 (105, 106, 107 및 108) 을 제어한다. 이 경우, 마이크로제어기 (111) 는 레귤레이팅 유닛들 모두를 제어한다. 몇몇 전기식 파워 서플라이들 (101) 이 병렬로 또는 직렬로 존재하는 경우, 레귤레이팅 유닛들의 제어는 레귤레이팅 유닛들의 세트 또는 각각의 유닛에 대해 개별적일 수도 있다.
중간 신호 (Sint) 는 인버터 모듈 (103) 에 전송된다. 이 중간 신호 (Sint) 는 절반 사인 또는 정류된 사인 신호의 형태를 취한다, 즉, 사인곡선적 부분들이 모두 포지티브이다.
인버터 모듈 (103) 은 H 브리지 회로 (104) 를 포함한다. 이러한 회로의 타입은 H 형상으로 배열된 복수의 스위치들의 형태를 취한다. 이에 따라 상기 H 브리지는 각각이 2개의 직렬-연결된 스위치들로 형성된 2개의 병렬 브랜치들을 포함함이 명백하다. H 브리지 (104) 는 2개의 병렬 브랜치들을 연결하는 중앙 브랜치가 된 로드 (load) 에 전력공급한다; 이 중앙 브랜치는 2개의 스위치들 사이의 연결 포인트에서 각각의 브랜치에 연결된다.
브리지는 로드 전압의 극성을 순환적으로 변화시켜 그것이 인터버로 되도록 제어될 수 있다; 마이크로제어기 (111) 는 제어 신호들을 H 브리지의 스위치들에 전송하고 인버터 기능을 얻도록 배열된다. 이에 따라 이 목적은 전력 그리드와 호환가능한 신호, 즉, 50Hz 주파수의 사인곡선적 신호인 신호 (Sout) 를 출력하기 위한 것이다.
이에 따라, 도 1 에 도시된 이상적인 버전에서, 파워 서플라이 및 컨버터 모듈은 서로 직접 연결되고, 파워 서플라이 소스 (101) 를 향한 인버터 모듈에 의해 생성된 신호들의 전파를 방지하도록 배열된 어떠한 디바이스도 존재하지 않는다.
유리하게 본 발명에 따르면, 성능/비용 비율이 최적화된다. 이것을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전자식 시스템 (100) 은 도 6 에 도시된 적어도 하나의 디커플링 커패시터 (109) 를 포함한다. 이 디커플링 커패시터 (109) 는 제 1 신호 또는 전력 신호 (SI) 가 연속적 컴포넌트 및 사인곡선적 컴포넌트를 포함하도록 하는 값을 갖는다. 디커플링 커패시터 (109) 는 가능한 가장 작은 값이지만 전력 신호 (SI) 가 연속적 컴포넌트 및 사인곡선적 컴포넌트를 포함하기에 충분한 값을 가질 것이다.
디커플링 커패시터 (109) 의 존재는 리플 신호 (SI) 를 가질 수 있게 하고 접지에 대한 높은 주파수 고조파들을 제거하여 이 디커플링 커패시터가 배열되는 회로의 전자기 내성을 증가시킬 수 있게 하지만, 비용들은 여전히 제한된다. 이 커패시터 (109) 의 단순한 존재는 고조파 필터링 액션을 가지지만, 그의 작은 커패시턴스 값은 단순하고 저렴한 기술을 활용할 수 있게 한다.
예를 들어, 100W 의 전력을 갖는 본 발명에 따른 전자식 시스템의 경우, 12V 의 전압을 이용하면, 10000㎌ 디커플링 커패시터가 사용될 것이다.
전력 신호 (SI) 는 제 2 시스템의 것보다 2배인 주파수를 갖는 것이 관측될 것이다. 예를 들어, 제 2 시스템이 50Hz 에서 동작하는 전력 그리드인 경우, 전력 신호 (SI) 는 100Hz 의 주파수를 가질 것이다. 실제로, 제 2 시스템의 신호 (Sout) 는 사인곡선적이고, 이것은 이 신호 (Sout) 가 하나의 주기에 대해 포지티브 리플과 네거티브 리플을 갖는다는 것을 의미한다. 중간 신호 (Sint) 가 정류된 파형을 갖기 때문에, 그것은 단지 포지티브 리플들을 갖는다. 그 결과, 주파수가 증대된다.
이러한 전자식 시스템의 구성은 마이크로-인버터의 동작을 관리하기 위한 특정 방법을 사용할 수 있다. 이 방법은 그 후에, 최대 전력 포인트의 레귤레이션 (regulation) 및 그 최대 전력 포인트에 대한 탐색이 전자 신호 (100) 의 출력 신호 (Sout) 와 동기되도록 구성된다.
도 3 에 도시된 제 1 실시형태에 따르면, 최대 전력 포인트 (Pma) 에 대한 탐색은 전력 신호 (SI) 의 것에 대해 모델링된 주파수를 갖도록 구성된다. 이것을 달성하기 위해, 컨버터 모듈 (102) 및 마이크로제어기 (111) 는, 1/2-파에 걸쳐, 전력 신호 (SI) 의 일련의 전압 및 전류 측정들을 행하도록 배열된다. 이들 전압 및 전류 신호들은 이에 따라 전력의 계산을 허용하고 그것은 그 후에 평균 전력 (Pmoy) 을 계산하는 것이 가능하다. 이 평균 전력 값 (Pmoy) 은 제 1 버퍼 메모리에 저장된다.
가장 첫 번째의 리플 후에, 전력 편차가 마이크로제어기 (111) 에 의해 전송된다. 전력 편차에 대한 이 원하는 값 또는 커맨드가 레귤레이션을 시작한다. 바람직하게는, 증가된 전력을 요구하는 원하는 값이 전송된다. 이러한 전력 증가는 파워 서플라이의 전류 또는 출력 전압을 변화시킴으로써 발생될 수도 있다. 설명된 전자식 시스템 (100) 의 경우, 전력 편차는 전류 변경에 의해 발생된다. 이것을 달성하기 위해, 마이크로제어기 (111) 는 펄스 폭 변조 파라미터들에 작용한다. 실제로, 펄스 폭 변조는 더 많거나 더 적은 전류가 레귤레이팅 유닛 (105) 에 흐르게 한다.
전력을 증가시키기 위해, 마이크로제어기 (111) 는 이에 따라 그것을 증가시킴으로써 순환 비율을 조정한다. 순환 비율이 더 높기 때문에, 더 많은 전류가 레귤레이팅 유닛 (105) 을 통과한다. 순환 비율의 증가는 미리 정의될 수도 있고 또는 사용자에 의해 정의될 수도 있다.
그 후에, 다음 절반-파에 대해, 동일한 액션들이 수행되고, 다시 말해, 전력 신호 (SI) 의 전압 및 전류 측정들이 행해지고, 평균 전력 (Pmoy) 이 계산되어 제 2 버퍼 메모리에 배치된다. 이러한 평균 전력 (Pmoy) 이 계산되었다면, 측정된 값과 제 1 절반-파의 값이 비교된다.
제 1 절반-파의 평균이 제 2 절반-파의 평균보다 더 작은 경우, 마이크로제어기 (111) 는 최대 전력이 달성되지 않았다고 이해한다. 그 결과, 마이크로제어기 (111) 는 파워 서플라이 (101) 에 의해 전달된 전류를 통해 증가된 전력에 대한 커맨드 또는 원하는 값을 전송할 것이다. 제 1 버퍼 메모리의 값이 삭제될 것이고, 제 2 버퍼 메모리 값이 제 1 버퍼 메모리에 전송될 것이다.
다음 절반-파 동안, 평균 전력 값 (Pmoy) 을 계산하기 위해, 전력 신호 (SI) 의 전압 및 전류 그리고 그에 따라 전력의 측정들이 또한 행해질 것이다. 이 평균 값은 제 2 버퍼 메모리에 저장될 것이고 비교 단계가 발생될 것이다.
제 1 절반-파의 평균이 제 2 절반-파의 평균보다 더 높은 경우, 마이크로제어기 (111) 는 전력 신호 (SI) 에 의해 전달된 전류가 너무 높아서 최대 전력 포인트가 초과되었다고 이해한다. 마이크로제어기 (111) 는 그 후에 파워 서플라이 (101) 의 출력 전류를 감소시킬 목적으로 원하는 값을 전송할 것이다. 다음 절반-파 동안 새로운 일련의 측정들이 수행되어 평균의 계산을 유발한다. 이 평균 전력 (Pmoy) 은 선행하는 절반-파 등의 것과 비교될 것이다. 물론, 전압 편차에 의해 원하는 전력 편차 값을 달성한다고 예상하는 것이 가능하다.
요약하면, 레귤레이팅 단계는:
a) 제 1 신호의 리플 동안 일정한 간격으로 전력 측정들을 행하는 단계;
b) 전력을 평균화하여 이 값을 제 1 메모리 영역에 저장하는 단계;
c) 이 평균을, 선행하는 리플에서 행해지고 제 2 메모리 영역에 저장된 전력 측정들의 평균과 비교하는 단계:
- 제 1 메모리 영역의 값이 제 2 메모리 영역의 값보다 더 큰 경우, 전력을 증가시키도록 제 1 신호의 전압 또는 전류의 원하는 값을 증가시키라는 커맨드를 전송하는 단계;
- 제 1 메모리 영역의 값이 제 2 메모리 영역의 값보다 더 작은 경우, 전력을 증가시키도록 제 1 신호의 전압 또는 전류의 원하는 값을 감소시키라는 커맨드를 전송하는 단계;
- 그렇지 않으면, 제 1 신호의 전압 또는 전류의 원하는 값을 변화시켜 단계 a) 에서 다시 시작하는 단계;
d) 단계 a) 에서 다시 시작하는 단계
로 이루어진다.
도 4 에 도시된 제 2 실시형태에서, 컨버터 모듈의 레귤레이션은 원하는 값에 있어서의 편차가 하나의 리플 또는 주기를 통해 계산되도록 구성된다. 그 결과, 그것은 시스템의 동작에 따라 변경된다.
실제로, 시스템의 시작에 있어서, 즉, 도 4 의 영역들 2 에서, 전력이 제로인 반면, 시스템이 정상 상태에 있다면, 전달된 전력이 이론상 일정하다. 그럼에도 불구하고, 레귤레이션이 동일한 방식으로 발생된다.
이것은 파워 서플라이의 출력 신호 또는 전력 신호 (SI) 가 사인곡선적 또는 리플 컴포넌트를 갖는다는 사실을 사용함으로써 달성된다. 이러한 전압 또는 리플에 있어서의 편차는 순간 전력에 있어서의 편차를 수반하고, 이것은, 각각의 리플과 함께, 순간 전력이 평균 전력인 중심 포인트 주위에서 변화되고 이 순간 전력이 측정될 수 있다는 것을 의미한다.
시작 페이즈 (phase) 동안, 원하는 전력 값은 파워 서플라이에 의해 전달된 전력의 증가를 요구한다. 각각의 리플과 함께, 순간 전력은 일정한 간격으로 측정된다. 전력이 단지 증가함이 측정되는 경우, 마이크로제어기는 최대 전력 포인트에 도달되지 않아서 가장 높은 측정된 전력 포인트를 저장한다고 결론짓는다. 전압을 변경함으로써 전력의 증가를 요구하는 원하는 값은 그에 따라 유지되고 가장 높은 이전에 측정된 전력 포인트로부터 적용된다.
리플 동안, 순간 전력이 증가한 후에 감소함, 즉, 영역 1 이 측정되는 경우, 이것은 최대 전력 포인트에 도달되어 그 경우 마이크로제어기가 모니터링 페이즈로 이동된다는 것을 의미한다. 이 페이즈에서, 각각의 리플의 순간 전력이 측정된다. 이 측정치들은 그 후에 선행하는 리플의 측정치들과 비교되어 전력 편차들이 작은 경우에는 어떠한 전력 증가 또는 감소 커맨드도 전송되지 않는다.
파워 서플라이 출력 신호를 개선시키려고 의도된 단계를 예상하는 것이 가능하다. 실제로, 최대 전력 포인트에 도달하였다는 사실은 파워 서플라이 출력 신호 (SI) 가 완벽하다는 것을 의미하지 않는다. 신호가 언밸런싱되는 것이 가능하다. 실제로, 파워 서플라이 출력 신호 (SI) 의 제어는 최대 전력 포인트에 2번 도달하도록 달성된다. 리플의 시작과 끝에서 또는 리플의 중간에서 이러한 최대 전력 포인트에 도달될 수 있다. 전력 포인트는 그 후에 최대화되어 리플 동안의 평균 전력이 가능한 높게 되어야 한다. 개선 단계는 이에 따라 평균 최대 전력을 제공하는 순간에 최대 전력 (Pma) 에 도달되도록 정의된 전압 또는 전류 값을 변경하는 단계로 이루어진다.
추가로, 전력 측정들을 수행하는 것으로 이루어지는 단계는 전력 분포 그리고 이에 따라 최대 전력 포인트들이 존재하는 장소를 알게 한다. 이러한 지식으로, 최대 전력 포인트들이 이상적으로 배치되는 파워 서플라이 출력 신호 (SI) 를 획득하도록 파워 서플라이 출력 신호 (SI) 의 제어를 변경하는 것이 보다 쉬워진다.
요약하면, 이 제 2 실시형태에서, 레귤레이팅 단계는:
A) 제 1 신호의 리플 동안 일정한 간격으로 순간 전력 측정들을 행하는 단계;
B) 이들 순간 전력 측정들을 분석하는 단계,
- 순간 전력이 최대치를 통과하는 경우, 제 1 메모리 영역에 저장하고 개선 단계를 수행하는 단계.
- 그렇지 않으면, 원하는 전압 또는 전류 값을 증가시킴으로써 제 1 신호를 통해 파워 서플라이에 의해 전달된 전력을 증가시키는 단계.
C) 단계 A) 에서 다시 시작하는 단계
로 이루어진다.
도 7 에 도시된 이 제 2 실시형태의 변형예에서, 마이크로제어기 (111) 는 각각의 리플 또는 주기에서, 제 1 신호 (SI) 의 전압 및 순간 전력 (Pinst) 이 일정한 간격으로 측정되도록 구성된다. 예를 들어, 100Hz 그리고 이에 따라 0.01초의 주기에서의 전력 신호 (SI) 의 경우, 주기 당 100개의 순간 전력 측정들을, 즉, 0.0001초의 간격으로 수행하는 마이크로제어기 (111) 를 갖는 것이 가능하다.
제 1 주기 (T1) 동안, 원하는 공급 전압 값은 V0 이고 마이크로제어기 (111) 는 제 1 신호 (SI) 의 공급 전압 및 순간 전력 (Pinst) 을 측정한다. 신호 (SI) 의 공급 전압 및 순간 전력 (Pinst) 의 각각의 측정치가 저장된다. 마이크로제어기 (111) 는 최대 순간 전력 (Pinst1) 을 검출한다. 이 최대 순간 전력 (Pinst1) 은 메모리의 버퍼 영역에 저장된다.
마이크로제어기 (111) 는, 최대 전력 (Pinst1) 으로부터, 리플 동안 검출된 순간 전력 (Pinst1) 이 가장 높은 공급 전압 (V1) 을 식별하도록 구성된다. 이러한 공급 전압 (V1) 이 발견된다면, 마이크로제어기 (111) 는 그것을 다음 주기에 대한 원하는 값으로서 사용한다. 실제로, 마이크로제어기 (111) 가 전력 측정들과 병행하여 공급 전압 측정들을 행하기 때문에, 순간 전력 (Pinst1) 과 연관된 공급 전압을 쉽게 발견할 수 있다.
다음 주기 (T2) 에서, 전압 (V1) 은 전력 신호 (SI) 의 원하는 값으로서 사용된다. 순간 전력 (Pinst) 이 측정되어 순간 전력 (Pinst2) 을 발견한다. 이러한 전력 (Pinst2) 은 마이크로제어기 (111) 에 의해 사용되어 후속 주기 (T3) 에 대해 사용되는 원하는 값 (V2) 을 결정한다.
요약하면, 레귤레이팅 단계는:
A') 제 1 신호 (SI) 의 리플 동안 일정한 간격으로 순간 전력 및 전압 측정들을 행하는 단계;
B') 상기 리플의 최대 순간 전력 (Pinst) 을 결정하는 단계;
C') 이 최대 순간 전력으로부터, 상기 최대 순간 전력을 제공하는 제 1 신호 (SI) 의 전압을 결정하는 단계;
D') 상기 최대 순간 전력을 제공하는 제 1 신호의 전압이 다음 리플에 대한 원하는 값이 되도록 레귤레이션을 조정하는 단계
로 이루어진다.
다음 주기에 대해 적용되는 원하는 값을 결정하기 위한 이러한 순간 전력의 사용은 독립적인 레귤레이션을 제공한다, 즉, 미리 정의된 원하는 값을 요구하지 않는 레귤레이션을 제공한다.
부속 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 상술된 본 발명의 다양한 실시형태들에 대해 이 기술분야의 당업자들에게 명백한 다양한 대안들 및/또는 개선들 및/또는 조합들이 행해질 수도 있다는 것이 명백할 것이다.

Claims (17)

  1. 제 1 시스템의 제 1 신호 (SI) 를 제 2 시스템의 제 2 신호 (Sout) 로 적응 (adapt) 시키기 위한 전기식 모듈 (100) 로서:
    - 제 1 신호 (SI) 를 공급하는 파워 서플라이 소스 (101);
    - 상기 제 1 신호를 중간 신호 (Sint) 로 컨버팅하도록 배열된 컨버터 모듈 (102);
    - 상기 컨버터 모듈을 제어하고 레귤레이팅(regulate)하도록 구성된 마이크로제어기 (111);
    - 제 2 시스템의 제 2 신호 (Sout) 와 호환가능한 신호를 출력하도록 배열된 인버터 모듈 (104)
    을 포함하고,
    상기 전기식 모듈은, 상기 제 1 신호 (SI) 가 연속적 컴포넌트 및 사인곡선적 (sinusoidal) 컴포넌트를 포함하도록 하는 값을 갖는 적어도 하나의 디커플링 커패시터 (109) 를 포함하고,
    상기 마이크로제어기는, 상기 컨버터 모듈의 레귤레이션 (regulation) 이 상기 제 1 신호의 제 1 리플 동안 행해진 측정들과 관련하여 상기 제 1 신호의 제 2 리플에 대한 원하는 레귤레이션 값을 결정할 수 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터 모듈 (104) 은 H 브리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로제어기는 또한 상기 인버터 모듈을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기식 모듈
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로제어기는 또한 상기 인버터 모듈을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터 모듈 (102) 은, 스위칭 수단과 직렬로 연결된 트랜스포머를 포함하는 적어도 하나의 레귤레이팅 유닛 (105) 을 포함하고,
    상기 스위칭 수단은 상기 마이크로제어기에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨버터 모듈 (102) 은, 스위칭 수단과 직렬로 연결된 트랜스포머를 포함하는 적어도 하나의 레귤레이팅 유닛 (105) 을 포함하고,
    상기 스위칭 수단은 상기 마이크로제어기에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨버터 모듈 (102) 은, 스위칭 수단과 직렬로 연결된 트랜스포머를 포함하는 적어도 하나의 레귤레이팅 유닛 (105) 을 포함하고,
    상기 스위칭 수단은 상기 마이크로제어기에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 컨버터 모듈 (102) 은, 스위칭 수단과 직렬로 연결된 트랜스포머를 포함하는 적어도 하나의 레귤레이팅 유닛 (105) 을 포함하고,
    상기 스위칭 수단은 상기 마이크로제어기에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨버터 모듈 (102) 은, 병렬로 연결된 적어도 2개의 레귤레이팅 유닛들 (105, 106, 107, 108) 을 포함하고,
    상기 레귤레이팅 유닛들은 펄스 폭 변조에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 컨버터 모듈 (102) 은, 병렬로 연결된 적어도 2개의 레귤레이팅 유닛들 (105, 106, 107, 108) 을 포함하고,
    상기 레귤레이팅 유닛들은 펄스 폭 변조에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 컨버터 모듈 (102) 은, 병렬로 연결된 적어도 2개의 레귤레이팅 유닛들 (105, 106, 107, 108) 을 포함하고,
    상기 레귤레이팅 유닛들은 펄스 폭 변조에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 컨버터 모듈 (102) 은, 병렬로 연결된 적어도 2개의 레귤레이팅 유닛들 (105, 106, 107, 108) 을 포함하고,
    상기 레귤레이팅 유닛들은 펄스 폭 변조에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈.
  13. 제 1 시스템의 제 1 신호 (SI) 를 제 2 시스템의 제 2 신호 (Sout) 로 적응시키기 위한 전기식 모듈 (100) 을 동작시키는 방법으로서,
    상기 전기식 모듈은:
    - 제 1 신호를 공급하는 파워 서플라이 소스 (101);
    - 상기 제 1 신호를 중간 신호 (Sint) 로 컨버팅하도록 배열된 컨버터 모듈 (102);
    - 상기 컨버터 모듈을 제어하고 레귤레이팅하기 위한 마이크로제어기 (111);
    - 제 2 시스템의 제 2 신호와 호환가능한 신호를 출력하도록 배열된 인버터 모듈 (104)
    을 포함하고,
    상기 전기식 모듈은, 상기 제 1 신호 (SI) 가 연속적 컴포넌트 및 사인곡선적 컴포넌트를 포함하도록 하는 적어도 하나의 디커플링 커패시터 (109) 를 포함하고,
    상기 방법은, 상기 제 1 신호를 통해 상기 파워 서플라이에 의해 전달된 전력을 레귤레이팅하려고 의도된 레귤레이팅 단계를 포함하고,
    상기 레귤레이팅 단계는, 상기 제 1 신호의 제 1 리플 동안, 상기 제 1 신호의 제 2 리플에 대한 원하는 레귤레이션 값을 결정하도록 전력 측정들을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈을 동작시키는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 레귤레이팅 단계는:
    a) 상기 제 1 신호의 리플 동안 일정한 간격으로 전력 측정들을 행하는 단계;
    b) 전력 (Pmoy) 을 평균화하여 이 값을 제 1 메모리 영역에 저장하는 단계;
    c) 이 평균을, 선행하는 리플에서 행해지고 제 2 메모리 영역에 저장된 전력 측정들의 평균과 비교하는 단계:
    - 상기 제 1 메모리 영역의 값이 상기 제 2 메모리 영역의 값보다 더 큰 경우, 상기 제 1 신호의 원하는 전압 또는 전류 값을 증가시키라는 커맨드를 전송하는 단계;
    - 상기 제 1 메모리 영역의 값이 상기 제 2 메모리 영역의 값보다 더 작은 경우, 상기 제 1 신호의 원하는 전압 또는 전류 값을 감소시키라는 커맨드를 전송하는 단계;
    - 그렇지 않으면, 상기 제 1 신호의 원하는 값을 변화시켜 단계 a) 에서 다시 시작하는 단계
    d) 단계 a) 에서 다시 시작하는 단계
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈을 동작시키는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 레귤레이팅 단계는:
    A) 상기 제 1 신호 (SI) 의 리플 동안 일정한 간격으로 순간 전력 측정들을 행하는 단계;
    B) 이들 순간 전력 측정들 (Pinst) 을 분석하는 단계,
    - 순간 전력이 최대치를 통과하는 경우, 제 1 메모리 영역에 저장하고 개선 단계를 수행하는 단계
    - 그렇지 않으면, 상기 제 1 신호를 통해 상기 파워 서플라이에 의해 전달된 전력을 증가시키는 단계
    C) 단계 A) 에서 다시 시작하는 단계
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈을 동작시키는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 개선 단계는, 평균 최대 전력을 제공하는 순간에 최대 전력이 달성되도록 원하는 전압 또는 전류 값을 변경하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈을 동작시키는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 레귤레이팅 단계는:
    A') 상기 제 1 신호 (SI) 의 리플 동안 일정한 간격으로 순간 전력 및 전압 측정들을 행하는 단계;
    B') 상기 리플의 최대 순간 전력 (Pinst) 을 결정하는 단계;
    C') 상기 최대 순간 전력으로부터, 상기 최대 순간 전력을 제공하는 제 1 신호 (SI) 의 전압을 결정하는 단계;
    D') 상기 최대 순간 전력을 제공하는 제 1 신호의 전압이 다음 리플에 대한 원하는 값이 되도록 레귤레이션을 조정하는 단계
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기식 모듈을 동작시키는 방법.
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