KR101880381B1 - 교류 출력 가능한 축전장치 - Google Patents

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코쿠리츠켄큐카이하츠호진 우츄우고우쿠우켄큐우카이하츠키코우
니혼 치쿠덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, DC-DC 컨버터나 인버터를 이용하지 않고도 저(低)손실, 저(低)노이즈의 교류 출력 가능한 축전장치를 제공한다.　본 발명은, 1 이상의 축전소자를 포함하여 이루어진 축전모듈을 2 이상 직렬 접속하여 구성되는 축전모듈군; 축전모듈군과 전기적으로 접속되며 축전모듈 각각에 인가되는 전압을 조정하도록 구성된 밸런스회로; 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제1 단자를 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 제1 스위치군; 및 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제2 단자를 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 제2 스위치군을 구비하고, 제1 스위치군 및 제2 스위치군에서의 스위치 전환에 의해 제1 단자와 제2 단자를 연결하는 경로 중에 존재하는 축전소자 구성에 따라 출력전압의 크기 및 극성을 선택하도록 구성된 축전장치를 제공한다.

Description

교류 출력 가능한 축전장치{ELECTRICITY-STORAGE DEVICE THAT CAN OUTPUT ALTERNATING CURRENT}
본 발명은, 축전장치에 관한 것이다. 더 상세하게는 본 발명은, DC-DC 컨버터나 인버터를 이용하지 않고도 저(低)손실, 저(低)노이즈로 교류 출력을 가능하게 하는 축전장치에 관한 것이다.
교류전압을 발생시키기 위한 전원의 일례로서 커패시터 등의 축전수단이 유지하는 전압을 DC-DC 컨버터 및 인버터로 변환하는 방식에 의한 것이 있다.
그러한 교류전원의 일반적인 회로 구성을 도 1에 나타낸다. 이 축전장치는 축전수단-방전회로-DC/DC 컨버터-인버터로 구성되어 있다.
일반적으로, 전력에 의해 어떠한 전자기기를 동작시킬 때에는, 그 장치의 특성에 의해 결정되는 소정의 동작전압 범위내에서 급전(給電)을 수행하는 것이 필요하다. 전자기기류는 개개의 특성에 따른 소정의 전압 범위내에서 동작하지만, 그 동작전압 범위밖에서는 동작이 불안정해지거나 또는 비동작으로 되어 버리기 때문이다. 따라서, 상기 교류전원에 있어서도 출력전압을 일정 범위내로 유지하기 위해 주로 DC-DC 컨버터에 의한 제어가 필수적이다.
특허문헌 1: 일본국공개특허공보 제2008-219964호 특허문헌 2: 일본국공개특허공보 평06-225462호 특허문헌 3: 일본국공개특허공보 소54-126931호 특허문헌 4: 미국특허 제03100851호 명세서 특허문헌 5: 일본국공개특허공보 제2007-166691호 특허문헌 6: 일본국공개특허공보 평07-115728호 특허문헌 7: 일본국공개특허공보 제2002-345157호
여기서, 특히 축전수단으로서 충방전 상태에 따라 출력특성이 크게 변하는 커패시터를 이용하는 경우에는, 그 변동하는 출력전압을 일정한 동작 범위내 전압으로 변환하기 위해 폭넓은 입력전압으로 DC-DC 컨버터를 동작시킬 필요가 있다. 이 경우, DC-DC 컨버터를 광범위한 입력전압으로 동작시킴에 따라 손실 증대라는 문제가 발생한다. 더불어, 트랜스나 코일을 사용한 일반적인 DC-DC 컨버터를 이용하는 경우에는, 코일을 포함한 회로 사이즈가 비교적 커지게 되거나, 철심 등의 구성 부재에 기인하여 변압기 전체로서의 중량이 커지는 등의 문제도 있다.
또한, 상기 축전장치에 의해 교류를 출력하려면 DC-DC 컨버터의 출력전압을 인버터로 스위칭하게 되지만, DC-DC 컨버터로부터의 출력전압이 높은 경우에는, 고전압을 스위칭함에 따라 노이즈 증대라는 문제가 발생한다.
따라서, 이들 DC-DC 컨버터나 인버터를 되도록 이용하지 않고도 교류 출력을 가능하게 하는 축전장치가 제공되면, 효율 개선이나 노이즈 저감 및 장치 전체로서의 소형화로 연결된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 1 이상의 축전소자를 포함하여 이루어진 축전모듈을 2 이상 직렬 접속하여 구성되는 축전모듈군; 축전모듈군과 전기적으로 접속되며 축전모듈 각각에 인가되는 전압을 조정하도록 구성된 밸런스회로; 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제1 접속점을 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 스위치군; 제1 접속점과 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 전기적으로 접속된 제2 접속점을 입력으로 하는 정역반전 회로로, 제1 접속점과 제2 접속점 각각을 출력단자의 어느 것과 접속하도록 구성된 정역반전 회로; 축전모듈의 전압을 검출하도록 구성된 축전모듈 전압 검출수단; 축전모듈 전압 검출수단에 의해 검출된 축전모듈의 전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기에 기초하여 스위치군에 포함되는 스위치 중 어느 하나를 ON 하도록 구성된 스위치군 제어수단; 및 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 극성에 기초하여 정역반전 회로에서 제1 접속점과 제2 접속점에 접속되는 출력단자를 선택하도록 구성된 정역반전 회로 제어수단을 구비하고, 목표하는 출력전압 파형의 크기 및 극성과 축전모듈의 전압에 따라, 스위치군에서의 스위치 전환과 정역반전 회로에서의 제1 및 제2 접속점에 접속되는 출력단자의 선택을 수행함으로써, 제1 접속점과 제2 접속점을 연결하는 경로 중에 존재하는 축전소자 구성에 따른 출력전압의 크기를 선택하고, 상기 제1 접속점과 제2 접속점 각각에 접속되는 출력단자에 따른 출력전압의 극성을 선택하여, 목표하는 출력전압 파형을 가지는 전압을 출력하도록 구성된 축전장치를 제공한다.
상기 축전장치는 스위치군의 스위치 전환에 의해 출력전압의 크기를 선택하도록 구성되어 있어, 코일이나 트랜스를 이용한 종래형의 DC-DC 컨버터를 필요로 하지 않는다. 스위치 전환에 의해 선택되는 원하는 크기를 가지게 된 축전모듈군으로부터의 전압은 정역반전 회로에 의해 필요에 따라 극성(양, 음) 변환을 받은 후, 출력단자로부터 출력된다.
또한 상기 축전장치에서는 밸런스회로에 의해 각 축전모듈의 전압이 조정되어 있으므로, 그러한 조정된 전압을 단위로 하는 출력전압 조정이 가능해진다.
여기서, 축전소자로서 커패시터 등의 전압 변동이 큰 소자를 이용하는 경우에는, 변동하는 전압을 축전모듈 전압 검출수단에 의해 감시하는 것이 바람직하다. ON 하는 스위치를 고정하고 있는 동안에도 방전에 의해 커패시터 전압은 강하하므로, 동작 범위내의 출력을 얻기 위해서는 수시로 스위치 전환이 필요하기 때문이다. 또, 축전모듈 전압 검출수단은 전압을 측정하여 측정 전압에 따른 아날로그·디지털 신호를 출력하도록 구성된 임의의 기기일 수 있다.
상기 축전소자의 전압 변동 및 목표하는 전압에 따른 스위치 전환은 스위치군 제어수단에 의해 수행하는 것이 바람직하다. 스위치로서 MOSFET 등의 반도체 스위치를 이용하는 경우, 스위치군 제어수단은 RF 발진회로 등으로 이루어진 임의의 스위치 드라이버일 수 있다.
또, 상기 스위치 드라이버의 일례로는, 축전모듈 전압 검출수단에 의해 검출된 축전모듈 전압을 목표 파형 전압과 비교할 때, 최적의 스위칭 상태를 결정한 다음 스위치군에 대해 전환신호를 발생하도록 구성된 프로그래머블 스위치 드라이버를 이용하는 것이 가능하다. 하지만, 이러한 구성을 스위치군 제어수단이 구비하는 것은 필수적인 것은 아니며, 임의의 비교연산회로에 의해 그와 같은 비교를 수행하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 상기 구성에 있어서의 축전모듈 전압 검출수단과 스위치군 제어수단은 별개의 수단으로 구성될 필요는 없으며, 그러한 기능을 포함한 단일 기기를 이용하는 것도 가능하다.
상기와 같이, 어느 시각에 있어서의 목표 전압으로 출력전압을 조정하도록 구성된 축전장치를 이용하여 소정 시간마다 출력전압 조정을 수행함으로써, 직류/교류에 상관없이 임의의 파형 패턴으로의 전압 출력이 가능해진다.
또한, 본 발명은, 1 이상의 축전소자를 포함하여 이루어진 축전모듈을 2 이상 직렬 접속하여 구성되는 축전모듈군; 축전모듈군과 전기적으로 접속되며 축전모듈 각각에 인가되는 전압을 조정하도록 구성된 밸런스회로; 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제1 접속점을 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 스위치군; 및 제1 접속점과 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 전기적으로 접속된 제2 접속점을 입력으로 하는 정역반전 회로로, 제1 접속점과 제2 접속점 각각을 출력단자의 어느 것과 접속하도록 구성된 정역반전 회로를 구비하고, 스위치군에서의 스위치 전환에 의해 제1 접속점과 제2 접속점을 연결하는 경로 중에 존재하는 축전소자 구성에 따라 출력전압의 크기를 선택하고, 정역반전 회로에 의해 제1 접속점과 제2 접속점 각각에 접속되는 출력단자에 따라 출력전압의 극성을 선택하도록 구성된 축전장치를 제공한다.
각 제어수단으로는 임의의 외부 기기를 이용하기로 하고, 사용시에 그들 외부 기기를 상기 축전장치와 적절히 접속함에 의해서도 본 발명의 목적은 달성된다.
또한, 본 발명은, 1 이상의 축전소자를 포함하여 이루어진, 각각이 정전압 직류전원에 접속된 축전모듈을 2 이상 직렬 접속하여 구성되는 축전모듈군; 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제1 접속점을 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 스위치군; 및 제1 접속점과 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 전기적으로 접속된 제2 접속점을 입력으로 하는 정역반전 회로로, 제1 접속점과 제2 접속점 각각을 출력단자의 어느 것과 접속하도록 구성된 정역반전 회로를 구비하고, 스위치군에서의 스위치 전환에 의해 제1 접속점과 제2 접속점을 연결하는 경로 중에 존재하는 축전소자 구성에 따라 출력전압의 크기를 선택하고, 정역반전 회로에 의해 제1 접속점과 제2 접속점 각각에 접속되는 출력단자에 따라 출력전압의 극성을 선택하도록 구성된 축전장치를 제공한다.
밸런스회로를 이용하는 대신에 각 축전모듈에 직류전원을 접속시키는 것으로 한 구성이다. 일례로서 정전압 직류전원에 개개의 축전모듈을 접속해 두면, 각 축전모듈의 전압 강하를 고려하지 않고도 출력전압 조정을 하는 것이 가능해진다.
본 발명의 축전장치는, 축전모듈의 전압을 검출하도록 구성된 전압 검출수단; 전압 검출수단에 의해 검출된 축전모듈의 전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기에 기초하여 스위치군에 포함되는 스위치 중 어느 하나를 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제1 수단; 및 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 극성에 기초하여 정역반전 회로에서 제1 접속점과 제2 접속점에 접속되는 출력단자를 선택하도록 구성된 정역반전 회로 제어수단을 더 구비하고, 목표하는 출력전압 파형의 크기 및 극성과 축전모듈의 전압에 따라 스위치군과 정역반전 회로를 제어함으로써, 목표하는 출력전압 파형을 가지는 전압을 출력하도록 구성할 수 있다.
또는 본 발명의 축전장치는, 출력단자에 접속된 부하의 전압을 검출하도록 구성된 전압 검출수단; 전압 검출수단에 의해 검출된 부하전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기에 기초하여 스위치군에 포함되는 스위치 중 어느 하나를 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제1 수단; 및 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 극성에 기초하여 정역반전 회로에서 제1 접속점과 제2 접속점에 접속되는 출력단자를 선택하도록 구성된 정역반전 회로 제어수단을 더 구비하고, 목표하는 출력전압 파형의 크기 및 극성과 부하전압에 따라 스위치군과 정역반전 회로를 제어함으로써, 목표하는 출력전압 파형을 가지는 전압을 출력하도록 구성할 수 있다.
축전모듈의 전압이 아니라 부하전압을 직접 검출하고, 상기 검출된 부하전압에 기초하여 출력전압을 조정하도록 구성하는 것이 가능하다. 축전모듈의 전압과 부하전압 사이에는 ON 하는 스위치의 선택에 따라 특정한 수학적 관계가 성립하므로, 출력전압을 조정하기 위해서는 그들 중 어느 것을 검출하면 충분하기 때문이다.
본 발명의 축전장치는, 출력단자에 접속된 부하의 전압을 검출하도록 구성된 부하전압 검출수단; 및 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압과 어느 시각에 있어서의 부하전압 검출수단에 의해 검출된 부하전압에 기초하여 스위치군에 포함되는 스위치 중 어느 하나를 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제2 수단을 더 구비하고, 부하와 스위치군 제어 제2 수단에 의해 ON이 된 스위치를 통해 부하와 접속된 축전모듈 사이에서의 충방전에 의해 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압으로 부하전압을 조정하도록 구성할 수 있다.
본 발명의 축전장치를 이용하여, 예를 들면 코일이나 커패시터와 같은 리액턴스 소자를 포함한 부하로 교류전압을 출력하는 경우에는(또는 부하가 어떠한 리액턴스 성분을 무시할 수 없을 정도로 가지는 경우에는), 유도기전력의 발생 등에 의해 부하전압과 목표하는 전압의 값이 일치하지 않는 경우가 생길 수 있다. 특히 시간적 변동이 큰 고주파 전압을 출력할 때에는 그러한 영향이 커진다. 또는 부하 변동, 잔류전위 등의 영향에 의해서도 부하전압이 출력전압 목표값에서 어긋날 경우가 있다.
상기 구성에 의하면, 그러한 목표값과 다른 실제의 부하전압을 부하전압 검출수단에 의해 검출하고, 상기 부하를 임의의 축전모듈과 접속시켜 충방전시킴으로써, 부하전압을 직접 조정하는 것이 가능해진다. 또한 부하의 잉여 에너지가 축전모듈로 회생됨으로써, 축전모듈의 전압 강하를 어느 정도 보상하는 것도 가능해지고, 이것은 동작의 안정화로 연결된다.
또한, 본 발명은, 상기 축전장치를 이용하여 전압을 출력하는 방법으로서, 기준파형 출력수단으로부터 기준파형신호를 입력하는 단계; 기준파형신호에 기초하여 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기 및 극성을 결정하는 단계; 축전모듈의 전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기에 기초하여 스위치군에 포함되는 스위치 중 어느 하나를 ON 하는 단계; 및 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 극성에 기초하여 정역반전 회로에서 제1 접속점과 제2 접속점 각각을 출력단자의 어느 것과 접속하는 단계를 포함하고, 소정의 시간 간격이 경과할 때마다 출력전압의 크기 및 극성을 선택함으로써, 목표하는 출력전압 파형으로 출력전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명의 축전장치를 이용하여 원하는 파형 패턴 전압을 출력하기 위한 구체적인 순서를 부여하는 실시형태이다.
상기 방법은, 스위치군에서 모든 스위치가 OFF가 된 상태와 어느 하나의 스위치가 ON이 된 모든 상태로부터 선택되는 2 이상의 상태 사이에서의 전환을 소정의 시간 간격내에서 1회 이상 수행함으로써, 소정의 시간 간격내에서의 출력전압 시간 평균을 조정하는 단계를 포함하는 방법으로 할 수 있다.
상기 구성에 의하면, 시간 변동하는 전압을 소정의 시간 간격마다의 스위치 전환 등에 의해 출력할 때, 상기 소정의 시간 간격 중에 출력전압이 다른 여러 상태 사이에서의 스위치 전환을 수행함으로써, 상기 소정의 시간 간격내에서의 실질적인(시간 평균) 전압을 더 미세하게 조정하는 것이 가능해진다. 일례로는, 모든 스위치가 OFF가 된 상태와 정수개의 직렬 접속 축전모듈이 출력에 기여하는 상태를 소정 시간내에 고속으로 전환시킴으로써, 반정수개의 축전모듈 전압에 대응하는 출력전압을 얻는 것이 가능해진다. 축전장치에 포함되는 축전모듈의 수가 적은 경우라도, 펄스폭 변조(PWM) 제어에 의해 출력전압의 다단계 조정을 가능하게 하는 구성이다.
또한, 본 발명은, 1 이상의 축전소자를 포함하여 이루어진 축전모듈을 2 이상 직렬 접속하여 구성되는 축전모듈군; 축전모듈군과 전기적으로 접속되며 축전모듈 각각에 인가되는 전압을 조정하도록 구성된 밸런스회로; 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제1 단자를 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 제1 스위치군; 및 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제2 단자를 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 제2 스위치군을 구비하고, 제1 스위치군 및 제2 스위치군에서의 스위치 전환에 의해 제1 단자와 제2 단자를 연결하는 경로 중에 존재하는 축전소자 구성에 따라 출력전압의 크기 및 극성을 선택하도록 구성된 축전장치를 제공한다.
정역반전 회로를 이용하지 않고도 제1 스위치군과 제2 스위치군에서의 스위치 전환에 의해 출력전압의 크기 및 극성의 선택을 가능하게 하는 구성이다. 전형적으로는, 제1 스위치군과 제2 스위치군 중 어느 것으로부터 고전위측 스위치를 선택하고, 어느 것으로부터 저전위측 스위치를 선택할지를 적절히 전환시킴으로써 극성 선택이 가능해진다.
또한, 본 발명은, 1 이상의 축전소자를 포함하여 이루어진, 각각이 정전압 직류전원에 접속된 축전모듈을 2 이상 직렬 접속하여 구성되는 축전모듈군; 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제1 단자를 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 제1 스위치군; 및 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제2 단자를 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 제2 스위치군을 구비하고, 제1 스위치군 및 제2 스위치군에서의 스위치 전환에 의해 제1 단자와 제2 단자를 연결하는 경로 중에 존재하는 축전소자 구성에 따라 출력전압의 크기 및 극성을 선택하도록 구성된 축전장치를 제공한다.
밸런스회로를 이용하는 대신에 각 축전모듈에 정전압 직류전원을 접속시키는 구성이다.
본 발명의 축전장치는, 축전모듈의 전압을 검출하도록 구성된 전압 검출수단; 및 전압 검출수단에 의해 검출된 축전모듈의 전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압에 기초하여 제1 스위치군과 제2 스위치군에 포함되는 스위치 중 각각 어느 하나씩을 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제1 수단을 더 구비하고, 목표하는 출력전압 파형의 크기 및 극성과 축전모듈의 전압에 따라 제1 스위치군 및 제2 스위치군을 제어함으로써, 목표하는 출력전압 파형을 가지는 전압을 출력하도록 구성할 수 있다.
또는 본 발명의 축전장치는, 상기 축전장치에 접속된 부하의 전압을 검출하도록 구성된 전압 검출수단; 및 전압 검출수단에 의해 검출된 부하전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압에 기초하여 제1 스위치군과 제2 스위치군에 포함되는 스위치 중 각각 어느 하나씩을 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제1 수단을 더 구비하고, 목표하는 출력전압 파형의 크기 및 극성과 부하전압에 따라 제1 스위치군 및 제2 스위치군을 제어함으로써, 목표하는 출력전압 파형을 가지는 전압을 출력하도록 구성할 수 있다.
축전모듈의 전압이 아니라 부하전압을 직접 검출하고, 상기 검출된 부하전압에 기초하여 출력전압을 조정하도록 구성하는 것이 가능하다.
본 발명의 축전장치는, 상기 축전장치에 접속된 부하의 전압을 검출하도록 구성된 부하전압 검출수단; 및 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압과 어느 시각에 있어서의 부하전압 검출수단에 의해 검출된 부하전압에 따라, 제1 스위치군과 제2 스위치군에 포함되는 스위치 중 각각 어느 하나를 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제2 수단을 더 구비하고, 부하와 스위치군 제어 제2 수단에 의해 ON이 된 스위치를 통해 부하와 접속된 축전모듈 사이에서의 충방전에 의해 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압으로 부하전압을 조정하도록 구성할 수 있다.
부하의 리액턴스 성분 등에 기인한 부하전압의 어긋남 보정 및 잉여 에너지를 축전모듈로 회생시킴에 따른 축전모듈 전압 강하의 보상을 가능하게 하는 구성이다.
또한, 본 발명은, 상기 축전장치를 이용하여 전압을 출력하는 방법으로서, 기준파형 출력수단으로부터 기준파형신호를 입력하는 단계; 기준파형신호에 기초하여 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기 및 극성을 결정하는 단계; 및 축전모듈의 전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기와 극성에 기초하여 제1 스위치군과 제2 스위치군에 포함되는 스위치 중 각각 어느 하나씩을 ON 하는 단계를 포함하고, 소정의 시간 간격이 경과할 때마다 출력전압의 크기 및 극성을 선택함으로써, 목표하는 출력전압 파형으로 출력전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명의 축전장치를 이용하여 원하는 파형 패턴 전압을 출력하기 위한 구체적인 순서를 부여하는 실시형태이다.
상기 방법은, 제1 또는 제2 스위치군에서 모든 스위치가 OFF가 된 상태와 제1 및 제2 스위치군에서 각각 어느 하나의 스위치가 ON이 된 모든 상태로부터 선택되는 2 이상의 상태 사이에서의 전환을 소정의 시간 간격내에서 1회 이상 수행함으로써, 소정의 시간 간격내에서의 출력전압 시간 평균을 조정하는 단계를 포함하는 방법으로 할 수 있다.
펄스폭 변조 제어에 의해 출력전압의 다단계 조정을 가능하게 하는 구성이다.
또, 축전소자로는 전형적으로 커패시터 또는 2차전지가 이용되지만, 이것들에 한정하지 않고 임의의 소자, 모듈 및 장치 등을 이용하여 본 발명의 축전장치를 구성할 수 있다.
본 발명의 축전장치를 이용하면, DC-DC 컨버터와 같은 모듈을 이용하지 않고도 목표하는 파형의 직류/교류전압을 출력하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 축전장치의 일실시형태에서는 인버터도 불필요하다.
이에 따라, 광범위한 출력강도 범위에 걸쳐 저손실, 저노이즈로 직류/교류전압 출력을 가능하게 하는 축전장치가 실현된다.
또한, 부하 변동, 잔류전위, 전자유도 등에 수반하는 부하로부터의 에너지의 역류를 축전모듈로 회생시킴으로써, 한층더 엄밀한 부하전압 제어 및 에너지 소비의 고(高)효율화가 달성된다.
도 1은 축전수단을 이용한 종래의 교류 축전장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 교류 출력 가능한 축전장치의 회로도이다.
도 3은 밸런스회로의 일례로 이용할 수 있는 스위치드 커패시터를 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 2의 축전장치에서 접속점(A, B)을 통해 정역반전 회로로 입력되는 전압 파형의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 5는 축전모듈에 있어서의 전압 강하의 영향을 보상하기 위해 수행되는 스위치 전환을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 축전장치에 의해 부하에 인가되는 전압 파형의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 교류 출력 가능한 축전장치의 회로도이다.
도 8a는 도 7의 축전장치에서 제2 스위치군내의 SW1b를 ON 하고, 제1 스위치군내에서 ON 하는 스위치를 SW1a~SWn +1a 중에서 전환시킨 경우의 출력전압 파형의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 8b는 도 7의 축전장치에서 제1 스위치군내의 SW1a를 ON 하고, 제2 스위치군내에서 ON 하는 스위치를 SW1b~SWn +1b 중에서 전환시킨 경우의 출력전압 파형의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 7의 축전장치에 의해 부하에 인가되는 전압 파형의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 10은 출력전압이 시간 변동하는 경우에 발생하는 부하전압의 어긋남을 설명하기 위한 회로도이다.
도 11은 출력전압이 시간 변동하는 경우에 발생하는 부하전압의 어긋남을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 회생 기능을 구비한 축전장치의 회로도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 회생 기능을 구비한 축전장치의 회로도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 전압 출력방법을 설명하기 위한 어느 축전장치를 나타낸 회로도이다.
도 15는 도 14의 축전장치에 의해 작성되는 반파파형 전압의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 16은 도 14의 축전장치와 비교할 때 스위치 수를 절반으로 하고, 각 스위치 간격을 축전소자 단위로 2배로 넓힌 축전장치를 나타내는 회로도이다.
도 17은 도 16의 축전장치에 의해 작성되는 반파파형 전압의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 18은 도 16의 축전장치를 PWM 제어함으로써 작성되는 반파파형 전압의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 19는 적은 스위치 수로 미세한 출력전압 조정을 가능하게 하는, 본 발명의 방법을 실시하기 위해 이용되는 축전장치를 나타낸 회로도이다.
도 20은 밸런스회로 대신에 각 축전모듈에 정전압 직류전원을 접속시킨, 본 발명의 제6 실시형태에 따른 축전장치를 나타낸 회로도이다.
도 21은 밸런스회로 대신에 각 축전모듈에 정전압 직류전원을 접속시킨, 본 발명의 제6 실시형태에 따른 축전장치를 나타낸 회로도이다.
도 22는 밸런스회로의 일례로 이용할 수 있는 셀 전압 균등화회로의 실시형태를 나타내는 회로도이다.
도 23은 도 22의 회로에서 Sa 계통의 스위치가 ON, Sb 계통의 스위치가 OFF인 상태의 회로도이다.
도 24는 도 22의 회로에서 Sa 계통의 스위치가 OFF, Sb 계통의 스위치가 ON인 상태의 회로도이다.
이제 도면을 이용하여 본 발명에 따른 축전장치 및 전압 출력방법을 설명한다. 단, 본 발명에 따른 축전장치의 구성은 각 도면에서 나타나는 특정한 구체적인 구성에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위내에서 적절히 변경 가능하다. 예를 들면, 이하에서 각 축전소자는 주로 커패시터로서 설명하지만, 이것은 2차전지 등 충방전 가능한 임의의 소자 또는 복수의 소자로 이루어진 모듈일 수 있다. 각 축전소자의 용량도 각각 다를 수 있다. 각 스위치에 대해서도, 이하에서는 MOSFET 등의 반도체 스위치로서 설명하지만, 임의의 전자 스위치 또는 기계식 스위치를 이용하는 것도 가능하다.
실시예 1
축전장치(1)의 구성
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 교류 출력 가능한 축전장치(1)의 회로도이다. 축전장치(1)는, 밸런스회로(2), n개의 축전모듈(이하 커패시터)(C1~Cn)을 직렬 접속하여 이루어진 축전모듈군(3), n개의 스위치(SW1~SWn)로 이루어진 스위치군(4), 및 스위치(ISa1, ISa2, ISb1, ISb2)를 포함한 정역반전 회로(5)로 이루어지고, 부하(6)에 대해 원하는 크기·극성으로 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 또, 부하(6)는 저항기에 한정되는 것은 아니며, 전력에 의해 동작하는 임의의 소자, 모듈, 장치와 같은 임의의 부하를 이용하는 것이 가능하다. 또한 도면 중의 A와 B는 정역반전 회로(5)의 입력부에 대응하는 접속점이다.
밸런스회로(2)는 예를 들면 특허문헌 1에서 개시된 축전 셀 모듈에 의해 구성되는 회로일 수 있으며, 또는 도 3에 나타난 바와 같은, 커패시터(Cs1~Csn -1) 및 스위치(Q1~Q2n)로 이루어진 스위치드 커패시터 시스템으로 구성된 회로일 수도 있다.
밸런스회로(2)로서 도 3의 스위치드 커패시터 시스템을 이용하는 경우에는, 스위치(Q1~Q2n)의 고속 스위칭에 의해 커패시터(Cs1~Csn -1과 C1~Cn)가 상호 충방전함으로써 각 커패시터의 분담하는 전압이 균일해진다.
구체적으로는, 홀수 번호의 스위치(Q1, Q3, …Q2n -1)가 ON일 때에는, 커패시터 C1과 CS1이, C2와 CS2가, … 및 Cn -1과 CSn -1이 각각 병렬 접속되게 되므로, 병렬 접속된 커패시터 사이에 전압 편차가 발생하고 있는 경우에는 상호 충방전이 수행되어 전압 편차가 해소되는 방향으로 향한다. 또한 한편으로, 짝수 번호의 스위치(Q2, Q4, …Q2n)가 ON일 때에는, 커패시터 C2와 CS1이, C3과 CS2가, … 및 Cn과 CSn -1이 각각 병렬 접속되게 되므로, 병렬 접속된 커패시터 사이에 전압 편차가 발생하고 있는 경우에는 상호 충방전이 수행되어 전압 편차가 해소되는 방향으로 향한다.
따라서, 홀수 번호의 스위치를 모두 ON 하는 상태와 짝수 번호의 스위치를 모두 ON 하는 상태 사이에서 스위칭을 반복함으로써, 각각의 커패시터는 다른 모든 커패시터와 직접적 또는 간접적으로(다른 커패시터를 통해) 상호 충방전을 수행하는 것이며, 따라서 커패시터(Cs1~Csn -1 및 C1~Cn)의 전압이 균일해진다.
또, 밸런스회로(2)에 의해 커패시터(C1~Cn)의 전압을 균등하게 하는 것은 본 발명의 축전장치(1)에 있어서 필수적인 것은 아니다.
즉, 후술하는 바와 같이, 축전장치(1)에 의한 출력전압의 크기는 각 커패시터(C1~Cn)의 전압을 단위로 하여 조정 가능하지만, 이러한 조정 단위로서의 상기 개개의 축전소자 전압이 모두 동일하다는 것은 필수적인 것은 아니며, 예를 들면 2 종류의 단계를 가지고 출력전압을 조정 가능하게 하기 위해, 2 종류의 크기의 전압을 각각의 커패시터에 인가하도록 밸런스회로(2)를 구성하는 것이 가능하다. 또는 모든 커패시터 전압을 모두 다른 값으로 조정해도 된다.
축전모듈군(3)을 구성하는 각 축전모듈(C1~Cn)로는 각각 단독 커패시터를 이용하는 대신에 2 이상의 커패시터 또는 2차전지(또는 다른 임의의 축전소자)로 이루어진 축전모듈을 이용하는 것도 가능하다. 2 이상의 커패시터 또는 2차전지가 직렬·병렬로 접속되어 있는 경우라도, 합성 용량을 적절히 계산함으로써 커패시터와 동일하게 취급하는 것이 가능하다.
스위치군(4)에 포함되는 각각의 스위치(SW1~SWn)는 커패시터(C1~Cn)의 어느 단자와 축전장치(1)내의 접속점(A)을 연결하는 경로 중에 배치되어 있다. 스위치(SW1~SWn) 중 어느 하나를 ON 함으로써, 그들 단자의 어느 것과 접속점(A)이 전기적으로 접속되게 되고, 따라서 접속점(A)과 접속점(B) 사이에는 선택된 스위치에 대응하여 커패시터(C1~Cn)의 어느 하나 이상의 전압을 합계한 전압이 인가된다.
정역반전 회로(5)는 스위치(ISa1, ISa2, ISb1, ISb2)를 전환시킴으로써, 접속점(A 및 B)에 접속되는 축전장치(1)의 출력단자를 선택하도록 구성된다. 즉, 스위치 ISa1, ISa2를 ON 할지 또는 ISb1, ISb2를 ON 할지에 따라 부하(6)에 인가되는 전압의 극성을 선택하는 것이 가능해진다. 또, 이와 같은 4개의 스위치를 이용한 구성은 정역반전 회로(5)의 단순한 일례로서, 본 발명의 축전장치(1)를 실시하기 위해 출력전압의 극성을 선택할 수 있는 임의의 회로를 이용할 수 있다.
또한, 도 2의 축전장치(1)에는, 기준파형 발진회로(7), 전압 검출회로(8), 비교연산회로(9), 스위치 제어회로(10) 및 정역반전 제어회로(11)가 구비되어 있다.
기준파형 발진회로(7)는 축전장치(1)가 출력할 전압의 목표인 출력전압 파형을 나타내는 기준파형신호를 출력한다. 전형적으로는, 기준파형 발진회로(7)로부터 출력되는 기준파형신호에 있어서의 순간 전압의 일정 배율의 전압을 출력하도록 축전장치(1)가 동작한다.
전압 검출회로(8)는 각 커패시터(C1~Cn)의 어느 하나 이상 또는 모든 전압을 검출하도록 구성된다. 전형적으로는, 전압 검출회로(8)를 커패시터(C1~Cn)와 접속시킴으로써 직접 커패시터(C1~Cn)의 전압을 검출하여, 비교연산회로(9)로 출력하도록 구성된다. 하지만, 예를 들면 밸런스회로내의 임의의 소자에 전압 검출회로(8)를 접속시켜 상기 소자의 전압을 검출한 다음 그 값에 기초하여 각 커패시터의 전압을 산출하는 등의 구성도 가능하다.
또, 이미 언급한 바와 같이, 전압 검출회로(8)는 커패시터의 전압이 아니라 부하(6)의 전압을 직접 검출할 수도 있다. 축전모듈의 전압과 부하전압 사이에는 ON 하는 스위치의 선택에 따라 특정한 수학적 관계가 성립하므로, 출력전압을 조정하기 위해서는 그것들 중 어느 것을 검출하면 충분하기 때문이다. 도시하지 않았지만, 그러한 경우, 전압 검출회로(8)는 축전모듈군(3)이 아니라 부하(6)에 접속된다.
비교연산회로(9)는 기준파형 발진회로(7)로부터 출력된 기준파형신호의 전압에 기초하여 결정되는(전형적으로는, 기준파형신호의 전압에 일정 배율을 곱한 크기 및 극성의 전압으로서 결정되는) 목표 전압과 전압 검출회로(8)로부터 출력된 커패시터 전압을 비교하여, 스위치 제어회로(10)로 신호를 출력하도록 구성된다.
신호는 예를 들면 목표 전압과 커패시터 전압의 단순한 비율일 수 있으며, 또는 스위치 제어회로(10)로부터 현재의 스위치 전환 상태에 관한 정보를 수신한 다음, 상기 전환 상태와 전압 검출회로(8)로부터 수신한 커패시터 전압값으로부터 현재 축전장치(1)가 출력하고 있는 전압의 크기를 산출한 다음, 목표 전압과 출력전압의 어긋남을 통보하는 신호일 수도 있다. 또는 그러한 정보에 기초하여 선택할 스위치 전환 상태를 결정하고, 스위치 제어수단(10)으로 전환명령신호를 출력하도록 비교연산회로(9)를 구성하는 것도 가능하다.
스위치 제어회로(10)는 비교연산회로(9)로부터 수신한 신호에 기초하여 스위치군(4)으로 스위치 전환신호를 출력하도록 구성된다.
스위치(SW1~SWn)로서 MOSFET 등의 반도체 스위치를 이용하는 경우, 스위치 전환신호는 예를 들면 스위치 제어회로(10)내의 RF 발진회로 등에서 생성되는 RF 신호이다. 또는 스위치(SW1~SWn)로서 기계식 스위치를 이용하는 경우 등 스위치의 구체적인 동작 원리에 따라 적절한 제어신호를 보내도록 스위치 제어회로(10)를 적절히 구성할 수 있다.
정역반전 제어회로(11)는 필요에 따라 출력전압의 극성을 변경하기 위해 정역반전 회로(5)로 제어신호를 보내도록 구성된다. 정역반전 회로(5)로서 도 2에 나타나는 스위치로 이루어진 구성을 채용하는 경우, 정역반전 제어회로(11)는 스위치 제어회로와 동일하게 임의의 스위치 드라이버로 할 수 있다. 단 이러한 구성에 한정될 필요는 없으며, 구체적인 정역반전 회로(5)의 구성에 따라 그 동작을 제어할 수 있는 임의의 회로를 이용할 수 있다. 또, 출력할 전압의 극성을 통보하는 신호는 비교연산회로(9)로부터 스위치 제어회로(10)를 경유하여 정역반전 제어회로(11)로 입력될 수도 있으며, 또는 비교연산회로(9)로부터 정역반전 제어회로(11)로 직접 입력될 수도 있다.
본 발명의 축전장치를 동작시킬 때에는, 상기 회로군(7~11)을 이용함으로써 동작 중의 제어를 자동화하면 적합하다. 하지만, 이러한 회로군은 필수적인 것은 아니며, 임의의 외부 기기와의 접속 또는 임의의 외부 시스템에 의한 제어하에서 본 발명의 축전장치(1)를 동작시키는 것이 가능하다.
또, 도 2에서는 기준파형 발진회로(7), 전압 검출회로(8), 비교연산회로(9), 스위치 제어회로(10) 및 정역반전 제어회로(11)가 각각 별개의 회로로서 나타나 있지만, 이들 모든 기능을 포함시킨 단일 회로로 이것들을 바꿔놓는 것도 가능하며, 또는 이들 기능을 2 이상의 임의의 수의 회로에 분담시키는 것도 가능하다.
축전장치(1)의 동작
다음으로 축전장치(1)의 동작을 설명한다. 먼저 초기 상태에서 커패시터(C1~Cn)는 각각 소정의 전압에 의해 충전되어 있다. 상술한 바와 같이, 이들의 전압은 서로 다를 수 있지만, 일례로서 이하에서는 모든 커패시터에 동일한 전압이 인가되어 있는 것으로 한다. 또한, 스위치(SW1~SWn)는 모두 OFF로 되어 있고, 정역반전 회로(5)에서는 임의의 전환 상태가 선택되어 있는 것으로 한다.
비교연산회로(9)는 기준파형회로(7)와 전압 검출회로(8)로부터의 신호를 입력받을 수 있는 상태로 대기하고 있다. 일례로서, 비교연산회로(9)는 상기 회로를 구성하는 연산장치(미도시)의 클럭 주파수 등에 의해 결정되는 소정의 시간 간격마다 기준파형회로(7)와 전압 검출회로(8)로부터의 신호를 확인하고, 양 신호가 존재하는 경우에는 비교연산을 실행한다.
비교연산회로(9)에 기준파형회로(7)와 전압 검출회로(8)로부터의 신호가 입력되면, 비교연산회로(9)는 기준파형 발진회로(7)로부터 입력된 기준파형신호 전압의 순간값과 전압 검출회로(8)로부터 입력된 커패시터 전압을 비교한다.
예를 들면, 기준파형신호 전압의 순간값이 +50mV이고, 커패시터(C1~Cn)의 전압이 각각 1V였다고 하자. 축전장치(1)의 설정 배율값으로서 기준파형의 100배로 출력을 수행하는 설정으로 되어 있는 경우(전형적으로는, 기준파형 발진회로(7)로부터 또는 임의의 외부 인터페이스를 통해 비교연산회로(9)로 입력되는 설정 신호에 의한다.), 비교연산회로(9)는 기준파형신호 전압 순간값의 100배인 5V와 커패시터 전압의 1V를 비교한 다음, 그 비율을 나타내는 “5”와 기준파형신호 전압의 극성을 나타내는 “+”를 나타내는 신호를 스위치 제어회로(10)로 출력한다(또는 목표 출력전압으로서의 “+5V”를 나타내는 신호를 직접 출력해도 된다).
스위치 제어회로(10)는 입력된 신호에 따라 선택할 스위치군(4)의 전환 상태를 선택한다. 비율로서 “5”를 나타내는 신호가 입력된 경우에는, 목표하는 출력전압의 크기로서 커패시터 5개분의 전압을 선택할 필요가 있으므로, 스위치군(4)에 대해 스위치(SW5)를 ON 하기 위한 스위치 전환신호를 출력한다(또는 비교연산회로(9)로부터 수신한 목표 출력전압으로서의 “+5V”를 나타내는 신호와 전압 검출회로(8)로부터 수신한 커패시터 전압에 기초하여 스위치(SW5)를 ON 해야 한다는 판단을 스위치 제어회로(10)에서 수행하고, 계속해서 스위치 전환신호를 출력하는 구성으로 해도 된다.).
상기 스위치 전환신호에 의해 스위치(SW5)가 ON이 되어 접속점(A, B) 사이에는 커패시터(C1~C5)의 합계 전압인 5V의 전압이 인가된다.
비교연산회로(9)로부터 출력된 기준파형신호 순간 전압의 극성, 즉 목표 전압의 극성 “+”를 나타내는 신호는 스위치 제어회로(10)를 통해(또는 직접) 정역반전 제어회로(11)로 입력된다. 정역반전 제어회로(11)에서는, “+” 신호에 대해서는 스위치 ISa1과 ISa2를, “-” 신호에 대해서는 스위치 ISb1과 ISb2를 대응시키는 설정이(또는 반대의 대응 관계를 정하는 설정이) 미리 되어 있다. 따라서 “+” 신호를 수신한 정역반전 제어회로(11)는 정역반전 회로(5)에 대해 스위치(ISa1과 ISa2)를 ON 하기 위한 제어신호를 출력한다.
상기 제어신호에 의해 정역반전 회로(5)에서 스위치(ISa1과 ISa2)가 ON이 되어 부하(6)에 대해 목표 출력전압인 “+5V”의 전압이 인가된다.
기준파형신호 전압의 어느 시각에 있어서의 순간값에 대응한 출력전압 조정 동작은 이상과 같이 수행된다. 주로 비교연산회로(9)에서 규정된 클럭 주파수에 따라, 소정의 시간 간격이 경과할 때마다 시시각각 변하는 목표 출력전압의 순간값에 따라 상기 조정 동작에 의해 출력전압이 조정된다. 축전장치(1)를 이용하면, 기준파형신호에 따라 직류·교류 어느 전압을 출력하는 것도 가능하다.
또, 목표 출력전압의 순간값뿐 아니라 커패시터(C1~C5)의 방전에 의해 커패시터 전압이 강하한 경우에도, 상기 동작에 의해 적절한 스위치 전환이 수행된다.
예를 들면, 어느 시각에 있어서 기준파형 발진회로(7)로부터 비교연산회로(9)로 입력된 신호가, 기준파형신호 전압의 순간값으로서 이전과 동일한 +50mV를 나타냈다고 하자. 한편, 전압 검출회로(8)로부터 입력된 신호에 의하면, 커패시터(C1~Cn)의 전압은 각각 0.5V였다고 하자(부하(6)로 전압을 계속 인가함으로써 커패시터(C1~C6)에서 방전에 의한 전압 강하가 일어났을 경우에 대응한다. 또, 부하(6)와 직접 접속되는 커패시터가 C1~C5뿐이었다고 해도, 밸런스회로(2)의 동작에 의해 커패시터(C1~Cn)에서 동일하게 전압 강하가 일어나고 있다.).
비교연산회로(9)는 기준파형신호 전압 순간값의 100배인 5V와 커패시터 전압의 0.5V를 비교한 다음, 그 비율을 나타내는 “10”과 목표 전압의 극성을 나타내는 “+”를 나타내는 신호를 스위치 제어회로(10)로 출력한다.
스위치 제어회로(10)는 입력된 신호에 따라 선택할 스위치군(4)의 전환 상태를 선택한다. 비율로서 “10”을 나타내는 신호가 입력된 경우에는, 출력전압의 크기로서 커패시터 10개분의 전압을 선택할 필요가 있으므로, 스위치군(4)에 대해 스위치(SW10)(미도시)를 ON 하기 위한 스위치 전환신호를 출력한다.
상기 스위치 전환신호에 의해 스위치(SW10)가 ON이 되어 접속점(A, B) 사이에는 커패시터(C1~C10)(미도시)의 합계 전압인 5V의 전압이 인가된다.
비교연산회로(9)로부터 출력된 목표 전압의 극성 “+”를 나타내는 신호는 스위치 제어회로(10)를 통해(또는 직접) 정역반전 제어회로(11)로 입력된다. “+” 신호를 수신한 정역반전 제어회로(11)는 정역반전 회로(5)에 대해 스위치(ISa1과 ISa2)를 ON 하기 위한 제어신호를 출력한다.
상기 제어신호에 의해 정역반전 회로(5)에서 스위치(ISa1과 ISa2)가 ON이 되어(이미 그와 같은 상태가 선택되어 있는 경우, 전환은 불필요하다.) 부하(6)에 대해 “+5V”의 출력전압이 인가된다.
이와 같이, 전압 검출회로(8)에 의해 커패시터 전압을 계속 감시함으로써, 커패시터의 전압 강하에 의한 출력전압의 흐트러짐을 방지하는 것이 가능해진다.
도 4는 목표 출력전압으로서 정현파가 입력되었을 때에 접속점(A, B) 사이로 출력되는 전압을 1주기에 걸쳐 나타낸 그래프이다. 실제의 정현파는 1주기 동안에 양과 음 사이에서 극성이 바뀌지만, 스위치군(4)의 전환은 극성 변화에 대응하지 않으므로, A, B 사이에는 항상 동일한 극성의 전압이 출력된다. 이 전압이 정역반전 회로로 입력되어, 각 시각에 있어서 목표 출력전압의 극성에 대응한 변환을 받는다.
또, 도 4의 그래프에서, A, B로의 출력전압은 연속적인 변화를 하지 않고 일정 시간 간격마다 계단 모양의 변화를 하고 있다. 이것은 이미 언급한 바와 같이, 축전장치(1)에 의한 출력전압의 조정이 소정의 시간 간격마다 수행되기 때문이다.
도 4의 예에서는, 기준파형신호에 있어서의 1주기 동안에 16회 출력전압 조정이 이루어지고 있다. 하지만, 상기 소정의 시간 간격을 더 짧게 설정함으로써, 보다 매끄러운 출력전압 파형을 얻는 것이 가능하다.
도 5는 커패시터에 있어서의 전압 강하의 영향을 보상하기 위해 수행되는 스위치 전환을 나타낸 도면이다. 이미 언급한 바와 같이, 부하(6)에 전압을 계속 인가함으로써 각 커패시터(C1~Cn)는 방전하여 각각의 전압이 강하한다. 따라서, 기준파형신호로서 진폭이 일정한 정현파가 입력되는 경우라도, 상기 일정한 진폭에 대응하는 크기의 전압을 출력하기 위해 필요한 커패시터의 개수는 시간의 경과와 함께 증가한다.
도 5 중의 실선으로 나타나는 그래프는 어느 반주기에 걸쳐 기준파형신호에 대응하는 정현파를 출력하기 위해 선택된 스위치의 시간 변화를 나타낸다. 한편, 도 5 중의 파선은 상기 어느 반주기보다도 시간적으로 나중의, 다른 반주기에 걸쳐 기준파형신호에 대응하는 정현파를 출력하기 위해 선택된 스위치의 시간 변화를 나타낸다. 동일 진폭의 정현파의 동일 위상에 있어서의 전압값을 출력하기 위해서는, 시간 경과에 따라 보다 많은 커패시터를 출력에 기여하게 해야 함을 알 수 있다(또 여기서는, 커패시터의 방전 시간에 비해 정현파의 주기가 충분히 짧다고 가정했다. 그러한 조건이 성립되지 않는 경우, 도 5의 그래프는 동일 반주기내에서도 시간 경과에 따라 “우상향으로” 상승하는 방향으로 수정된다.).
또, 밸런스회로(2)에 어떠한 충전수단을 포함시킨 경우나, 또는 후술하는 실시예 6에서 설명되는 바와 같이 커패시터(C1~Cn)에 대해 정전압 직류전원을 접속시킨 경우에는, 커패시터(C1~C5)의 전압이 일정하게 유지되므로, 전압 강하에 따른 상기 스위치 전환은 불필요하다.
도 6은 기준파형신호로서 정현파가 입력되었을 때의, 축전장치(1)로부터의 출력전압을 나타내는 그래프이다. 이 전압이 축전장치(1)의 출력으로서 부하(6)에 인가된다. 이러한 파형은 도 4에서 나타나는 전압이 정역반전 회로(5)에서 적절한 극성 변환을 받음으로써 실현되는 교류전압에 대응한다.
실시예 2
축전장치(1)의 구성
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 교류 출력 가능한 축전장치(1)의 회로도이다. 도 1의 축전장치와 달리, 정역반전 회로(5) 및 정역반전 제어회로(11)가 포함되어 있지 않고, 한편으로 스위치군(4)은 SW1a~SWn +1a로 이루어진 제1 스위치군(12) 및 SW1b~SWn +1b로 이루어진 제2 스위치군(13)으로 구성되어 있다.
제1 스위치군(12)에서의 각각의 스위치(SW1a~SWn +1a)는 커패시터(C1~Cn)의 어느 단자와 축전장치(1)내의 접속점(A)을 연결하는 경로 중에 배치되어 있다. 제2 스위치군(13)에서의 각각의 스위치(SW1b~SWn +1b)는 커패시터(C1~Cn)의 어느 단자와 축전장치(1)내의 접속점(B)을 연결하는 경로 중에 배치되어 있다. 또, 도 7의 축전장치(1)는 정역반전 회로(5)를 포함하지 않므로, 접속점(A, B)에서 부하(6)가 접속된다. 따라서 이하에서는 A, B를 출력단자(A, B)라고 부른다.
도 7의 구성에 의하면, 정역반전 회로를 이용하지 않고도 출력전압의 극성을 변경하는 것이 가능하다. 일례로서, 제1 스위치군(12) 중의 스위치(SW5a)와 제2 스위치군(13) 중의 스위치(SW2b)가 ON이 되어 있는 상태에서는, 커패시터(C2, C3, C4)의 전압 합계값에 상당하는 출력전압이 부하(6)에 인가되지만, 이 출력전압의 극성을 변경하기 위해서는, 제1 스위치군(12) 중의 스위치(SW2a)와 제2 스위치군(13) 중의 스위치(SW5b)가 ON이 되도록 각각의 스위치군에서 전환을 수행하면 된다.
또, 그 밖의 요소에 대해서는 도 2의 축전장치와 동일하며, 각각의 요소, 회로, 소자 및 모듈은 도시된 구체적인 구성에 한정하지 않고 본 발명의 범위내에서 적절히 변경 가능하다.
축전장치(1)의 동작
다음으로 도 7의 구성을 취하는 축전장치(1)의 동작을 설명한다. 먼저 초기 상태에서 커패시터(C1~Cn)는 각각 소정의 전압에 의해 충전되어 있다. 상술한 바와 같이, 이들의 전압은 서로 다를 수 있지만, 일례로서 이하에서는 모든 커패시터에 동일한 전압이 인가되어 있는 것으로 한다. 또한, 스위치(SW1a~SWn +1a) 및 스위치(SW1b~SWn +1b) 중 적어도 한쪽은 모두 OFF로 되어 있어 축전장치(1)로부터 부하(6)로는 전압이 인가되지 않는다.
비교연산회로(9)는 기준파형회로(7)와 전압 검출회로(8)로부터의 신호를 입력받을 수 있는 상태로 대기하고 있다. 일례로서 비교연산회로(9)는 상기 회로를 구성하는 연산장치(미도시)의 클럭 주파수 등에 의해 결정되는 소정의 시간 간격마다 기준파형회로(7)와 전압 검출회로(8)로부터의 신호를 확인하고, 양 신호가 존재하는 경우에는 비교연산을 실행한다.
비교연산회로(9)에 기준파형회로(7)와 전압 검출회로(8)로부터의 신호가 입력되면, 비교연산회로(9)는 기준파형 발진회로(7)로부터 입력된 기준파형신호 전압의 순간값과 전압 검출회로(8)로부터 입력된 커패시터 전압을 비교한다.
예를 들면, 기준파형신호 전압의 순간값이 +50mV이고, 커패시터(C1~Cn)의 전압이 각각 1V였다고 하자. 축전장치(1)의 설정 배율값으로서 기준파형의 100배로 출력을 수행하는 설정이(전형적으로는 임의의 인터페이스를 통한 비교연산회로(9)로의 입력에 의해) 되어 있었을 경우, 비교연산회로(9)는 기준파형신호 전압 순간값의 100배인 5V와 커패시터 전압의 1V를 비교한 다음, 그 비율을 나타내는 “5”와 기준파형신호 전압의 극성을 나타내는 “+”를 나타내는 신호를 스위치 제어회로(10)로 출력한다.
스위치 제어회로(10)는 입력된 신호에 따라 선택할 제1 스위치군(12) 및 제2 스위치군(13)의 전환 상태를 선택한다. 비율로서 “5”를 나타내는 신호가 입력된 경우에는, 출력전압의 크기로서 커패시터 5개분의 전압을 선택할 필요가 있으므로, 예를 들면 제1 스위치군(12)에 대해서는 스위치(SW6a)를 ON 하기 위한 신호를 출력하고, 제2 스위치군(13)에 대해서는 스위치(SW1b)를 ON 하기 위한 신호를 출력하거나, 또는 제1 스위치군(12)에 대해서는 스위치(SW1a)를 ON 하기 위한 신호를 출력하고, 제2 스위치군(13)에 대해서는 스위치(SW6b)를 ON 하기 위한 신호를 출력한다.
어느 전환 상태를 선택할지는 비교연산회로(9)로부터의 신호에 의해 지시되는 기준파형신호 순간 전압의 극성, 즉 목표 전압의 극성에 따라 정해진다. 일례로서 극성이 “+”인 경우에는, 제1 스위치군(12)으로부터 선택하는 스위치의 지표 수가 제2 스위치군(13)으로부터 선택하는 스위치의 지표 수 이상이 되도록 스위치 선택을 하는 설정이(전형적으로는 임의의 인터페이스를 통한 스위치 제어회로(10)로의 입력에 의해) 되어 있었을 경우, 스위치(SW6a와 SW1b)를 ON 하기 위한 스위치 전환신호가 제1 스위치군(12)과 제2 스위치군(13)에 대해 출력된다.
또는 극성이 “+”인 경우에는 제2 스위치군 중의 SW1b를 ON 하고, “-”인 경우에는 제1 스위치군 중의 SW1a를 ON 하도록 미리 정해 두는 것도 가능하다. 즉 극성에 따라 전압의 기준점을 고정해 두면, “+”인 경우에는 제1 스위치군으로부터, “-”인 경우에는 제2 스위치군으로부터 적절한 스위치를 선택함으로써, 목표 출력전압의 크기에 대응한 출력전압의 조정이 가능해진다. 이러한 구성을 취하면, 목표 출력전압의 극성이 바뀌는 타이밍 이외에서는 제1 스위치군 또는 제2 스위치군 중 어느 한쪽만을 전환시킴으로써 목표 출력전압 변동에 대응할 수 있으므로, 스위치 전환에 의한 노이즈를 더 저감시키는 것이 가능해진다.
상기와 같이, 제1 스위치군(12)과 제2 스위치군(13)의 적절한 전환에 의해 부하(6)에 대해 목표 출력전압인 “+5V”의 전압이 인가된다.
기준파형신호 전압의 어느 시각에 있어서의 순간값에 대응한 출력전압 조정 동작은 이상과 같이 수행된다. 주로 비교연산회로(9)에서 규정된 클럭 주파수에 따라, 소정의 시간 간격이 경과할 때마다 시시각각 변하는 목표 출력전압의 순간값에 따라 상기 조정 동작에 의해 출력전압이 조정된다. 축전장치(1)를 이용하면, 기준파형신호에 따라 직류·교류 어느 전압을 출력하는 것도 가능하다.
또, 목표 출력전압의 순간값뿐 아니라 커패시터(C1~C5)의 방전에 의해 커패시터 전압이 강하한 경우에도, 도 2에 나타나는 축전장치와 동일하게, 상기 동작에 의해 적절한 스위치 전환이 수행된다.
이미 언급한 바와 같이, 전압 검출회로(8)에 의해 커패시터 전압을 계속 감시함으로써, 커패시터의 전압 강하에 의한 출력전압의 흐트러짐을 방지하는 것이 가능해진다.
도 8a, 도 8b는 기준파형신호로서 정현파가 입력되었을 때에 출력단자(A, B)로부터 출력되는 전압을 각각 반주기에 걸쳐 나타낸 그래프이다. 처음 반주기를 도 8a에서, 다음 반주기를 도 8b에서 나타내고 있다. 구체적으로는, 처음 반주기에서는, 제2 스위치군(13) 중의 스위치(SW1b)를 ON 하고, 제1 스위치군(12)으로부터는 정현파형에 맞추어 적절히 선택하는 스위치를 변경하고, 그리고 다음 반주기에 있어서는, 제1 스위치군(12) 중의 스위치(SW1a)를 ON 하고, 제2 스위치군(13)으로부터는 정현파형에 맞추어 적절히 선택하는 스위치를 변경함으로써 출력되는 전압을 도시하고 있다. 제1 스위치군(12)과 제2 스위치군(13)의 적절한 전환에 의해 극성 변화에 대응하는 것이 가능하므로, 극성 변화를 수반하는 임의의 파형의 전압을 정역반전 회로를 이용하지 않고도 출력할 수 있다. 또, 도 9는 이와 같은 극성 변화를 수반하는 교류전압을, 도 7의 축전장치(1)에 의해 1주기에 걸쳐 출력한 경우의 출력전압을 나타내고 있다.
또, 제1 실시형태와 동일하게, 출력단자(A, B)로부터의 출력전압은 연속적인 변화를 하지 않고 일정 시간 간격마다 계단 모양의 변화를 하고 있다. 이것은 이미 언급한 바와 같이, 축전장치(1)에 의한 출력전압의 조정이 소정의 시간 간격마다 수행되기 때문이다. 소정의 시간 간격을 더 짧게 설정함으로써, 보다 매끄러운 출력전압 파형을 얻는 것이 가능하다.
또한, 도 7의 축전장치(1)에 있어서도, 부하(6)에 전압을 계속 인가함으로써 각 커패시터(C1~Cn)는 방전하여 각각의 전압이 강하한다. 따라서, 기준파형신호로서 진폭이 일정한 정현파가 입력되는 경우라도, 상기 일정한 진폭에 대응하는 크기의 전압을 출력하기 위해 필요한 커패시터의 개수는 시간의 경과와 함께 증가한다. 따라서, 제1 실시형태와 동일한, 도 5에서 나타난 바와 같은 스위치 전환을 수행하는 것이 바람직하다.
단, 밸런스회로(2)에 어떠한 충전수단을 포함시킨 경우나, 또는 후술하는 실시예 6에서 설명되는 바와 같이 커패시터(C1~Cn)에 대해 정전압 직류전원을 접속시킨 경우에는, 커패시터(C1~C5)의 전압이 일정하게 유지되므로, 전압 강하에 따른 상기 스위치 전환은 불필요하다.
실시예 3
축전장치(1)의 구성
도 12는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 회생 기능을 구비한 축전장치(1)의 회로도이다. 도 2의 축전장치와 비교할 때 부하전압 검출회로(14), 비교귀환회로(15) 및 회생스위치 제어회로(16)가 추가된 구성으로 되어 있다.
도 12의 축전장치(1)를 이용하면, 기준파형신호 전압에 설정 배율값을 곱한 전압으로서의 목표 전압값으로부터 부하전압이 어긋난 경우라도, 그 어긋남을 수정하는 것이 가능해지고, 또 그와 같은 어긋난 전압에 대응하는 부하(6)의 잉여 에너지를 커패시터로 회생시킴으로써, 커패시터의 전압 강하를 어느 정도 보상하는 것이 가능해진다.
축전장치(1)의 동작
도 12의 축전장치(1)에 의해 실현되는 회생 기능을 설명하기 전에, 도 10과 도 11을 이용하여 회생 기능이 필요한 원인인 부하전압의 어긋남에 대해 설명한다.
도 10은 부하전압의 어긋남에 대해 설명하기 위해 적합한 축전장치의 일례를 나타내고 있다. 축전장치(17)는, 밸런스회로(18), 커패시터(C1~C8)로 이루어진 커패시터군(19), 및 스위치(SW1~SW8)로 이루어진 스위치군(20)으로 구성되고, ON 하는 스위치를 적절히 전환시킴으로써, 부하(21)로 시간에 의존하는 전압을 출력하도록 구성되어 있다.
도 11은 이러한 축전장치(17)에 의해 시간 변동하는 전압을 출력한 경우에 발생하는 부하전압에 있어서의 이상값으로부터의 어긋남을 나타낸 그래프이다.
축전장치(17)에서 ON 하는 스위치를 SW1, SW2…SW8로 소정 시간마다 전환시켜 감으로써, 각 커패시터로부터 부하(21)로 전류가 흘러 부하전압은 계단 모양으로 상승한다. 각 단의 폭은 개개의 커패시터(C1~C8)의 전압에 대응한다.
여기서, SW8을 ON 하여 부하(21)에 최대 전압을 인가한 후, 이후의 전환에 있어서는 ON 하는 스위치를 SW7, SW6,…SW1로 전환시킴으로써, 부하전압을 상승시와 대칭적인 패턴으로 강하시키는 것을 고려한다.
이 경우, 부하(21)가 이상적인 충분히 무거운 저항기라면, 도 11의 파선으로 나타나는 상승시와 대칭적인 계단 패턴으로 부하전압이 강하한다. 하지만 부하(21)가 코일이나 커패시터와 같은 리액턴스 소자를 포함한 구성으로 되어 있는 경우, 또는 부하(21)가 가벼운 경우, 또는 부하(21)가 그 형상 등에 기인하여 어떠한 리액턴스 성분을 가지고 있고, 그 리액턴스 성분이 저항 성분과 비교할 때 무시할 수 없을 정도의 크기인 경우 등에는, 실선으로 나타난 바와 같이 부하전압의 강하 패턴이 이상적인 패턴에서 어긋난다. 일례로서는 부하(21)내에서 유도기전력이 발생함으로써 이와 같은 어긋남이 발생한다.
도 12의 축전장치(1)를 이용하면, 이러한 전압 변동의 이상적인 패턴으로부터의 어긋남을 수정하는 것이 가능해진다. 이 점에 착안하여 이하에 축전장치(1)의 동작을 설명한다.
부하전압 변동의 어긋남의 수정에 따른 동작을 제외하면, 도 12의 축전장치(1)는 도 2에 나타나는 축전장치(1)와 동일하게 동작한다. 즉, 비교연산회로(9)에서 기준파형 발진회로(7)로부터 입력된 기준파형신호 전압의 순간값과 전압 검출회로(8)로부터 입력된 커패시터 전압의 비교를 수행하여, 설정 배율값에 따라 부하로의 전압 출력에 기여할 커패시터의 수를 결정하고, 대응하는 스위치 전환신호를 스위치군(4)으로 출력함으로써 출력전압의 크기를 선택하고, 또한 기준파형회로(7)로부터 입력된 상기 기준파형신호 전압의 순간값의 극성(양, 음)에 따라 정역반전 회로(5)로 제어신호를 출력하여 부하에 인가하는 전압의 극성을 선택한다.
여기서, 도 12의 축전장치(1)가 수행하는 새로운 동작으로서 부하전압 검출회로(14)가 부하(6)의 전압을 감시하고, 검출된 전압을 나타내는 신호를 비교귀환회로(15)로 출력한다. 또한 비교귀환회로(15)에 대해서는, 기준파형 발진회로(7)로부터 목표 출력전압을 나타내는 신호가 입력된다. 이들 신호 입출력 타이밍은 어떠한 외부 기기에 의해 동기되어 있을 수도 있고, 또는 부하전압 검출회로(14)와 기준파형 발진회로(7)가, 각각에 설정된 클럭 주파수 등에 의해 결정되는 소정의 시간 간격마다 비교귀환회로(15)로 각각 신호를 출력하도록 구성하는 것도 가능하다. 또는 비교귀환회로(15)에 대해, 기준파형신호 전압 순간값 및 상기 설정 배율값의 각각을 나타내는 신호가, 기준파형 발진회로(7)로부터 또는 축전장치(1)를 구성하는 다른 임의의 모듈로부터 입력될 수도 있다. 또는, 그러한 설정 배율값을, 임의의 외부 인터페이스를 통해 미리 비교귀환회로(15)로 직접 입력해 두도록 축전장치(1)를 구성할 수도 있다.
비교귀환회로(15)는 부하전압 검출회로(14)로부터의 신호에 의해 통보되는 부하전압과 기준파형 발진회로(7)로부터의 신호에 의해 통보되는 목표 출력전압을 이용하여, 부하전압에 있어서의 목표 출력전압으로부터의 어긋남을 산출한다. 그 후, 일례로서는 부하전압과 상기 목표 전압의 차이를 나타내는 신호를 생성하여 회생스위치 제어회로(16)로 출력한다. 또는 상기 목표값과의 차이가 소정의 허용 한계값을 넘었을 경우에만 회생스위치 제어회로(16)로의 신호 출력을 하도록 구성할 수도 있다.
회생스위치 제어회로(16)는 상기 비교귀환회로(15)로부터의 신호에 응답하여 스위치군(4)으로 스위치 전환신호를 출력한다(부하전압과 상기 목표값의 차이를 나타내는 신호가 비교귀환회로(15)로부터 입력되는 경우에는, 그 값이 소정의 허용 한계값을 넘는 것을 조건으로 하여 상기 스위치 전환신호를 출력한다.). 전환신호를 수신한 스위치군(4)에서는 부하로의 출력전압 인가를 위해 ON이 되어 있던 스위치가 일단 개방되고, 계속해서 스위치군(4)으로부터 새로 선택된 어느 스위치가 ON이 된다.
전형적으로는, 상기 동작에서 스위치(SW1)가 ON이 된다. 이에 따라 부하(6)에는 커패시터(C1)만이 접속되고, 양자의 전위차에 기인하여 부하(6)로부터 커패시터(1)로 잉여 에너지가 회생된다. 또, 회생을 수행하기 위해 SW1을 선택하는 것은 필수적인 것은 아니지만, 부하(6)와의 전위차를 크게 함으로써 회생 속도를 상승시키는 점에서는, 스위치(SW1)를 선택함으로써 부하(6)에 접속되는 커패시터 수를 최소로 하는 것이 바람직하다.
잉여 에너지의 회생은 부하(6)로부터, 이 예에서는 커패시터(C1)로의 방전을 의미하는 것이고, 부하(6)의 전압이 강하하여 목표값과 가까워지는 한편, 커패시터(C1)의 전압은 상승한다.
또, 커패시터(C1~Cn)의 전압은 밸런스회로(2)에 의해 항상 조정되어 있으므로, 밸런스회로(2)가 전압 균등화를 수행하는 구성을 채용하는 일례에 있어서, 커패시터(C1)에 충전된 에너지는 밸런스회로(2)에 의해 커패시터(C2~Cn)에 분배되고, 따라서 각 커패시터의 전압이 상승한다. 이에 따라 축전장치(1)의 동작 가능 시간이 연장된다.
스위치(SW1)를 ON 한 상태에서 소정 시간이 경과한 후, 스위치(SW1)를 OFF 하는 동시에, 회생을 수행하기 직전의 전환 상태로 스위치군(4)을 다시 전환시키기 위한 스위치 전환신호가, 스위치 제어회로(10)로부터 스위치군(4)으로 출력된다. 상기 소정 시간 경과의 통보는 축전장치 전체의 동작 타이밍을 제어하는 어떠한 외부 기기가 수행할 수도 있으며, 또는 회생스위치 제어회로(16)로부터 스위치 제어회로(10)로 소정 시간이 경과한 것을 나타내는 신호를 출력하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
또는 소정 시간 경과를 스위치 전환의 조건으로 하는 것이 아니라 상기 회생 동작 중에도 부하전압 검출회로(4)에 의한 부하전압의 검출 및 비교귀환회로(15)에 의한 부하전압과 목표값의 비교를 수시로 수행하고, 부하전압과 목표값의 차이가 소정의 허용 한계값을 하회한 시점에서 비교귀환회로(15)로부터 스위치 제어회로(10)로 제어신호가 출력되어, 회생 동작 전의 전환 상태로 되돌리도록 구성할 수도 있다.
이후의 동작은 도 2의 축전장치에 있어서의 것과 동일하다. 기준파형 발진회로(7)와 전압 검출회로(8)로부터의 시시각각의 입력에 따라 출력전압의 크기와 극성이 조정된다.
여기서, 상기 회생 동작을 수행하는 타이밍은 임의로 설정 가능하다. 예를 들면, 상기 기준파형 발진회로(7)와 전압 검출회로(8)로부터의 입력에 따른 출력전압 조정을 수행하는 상기 소정의 시간 간격과 동일한 시간 간격을 가지고, 즉 매회의 출력전압 조정에 따라 회생 동작을 수행하도록 구성하는 것도 가능하며, 또는 그와 다른 시간 간격을 가지고 비교귀환회로(15)에서의 비교 동작을 수행하도록 구성하는 것도 가능하다.
실시예 4
또, 상기 회생 동작에 따른 구성은 도 7의 축전장치에 실장하는 것도 가능하다. 이 경우의 축전장치의 구성을 도 13에 나타낸다.
도 12의 축전장치와 동일하게, 부하전압 검출회로(14)에 의해 부하(6)의 전압이 감시되고, 비교귀환회로(15)에서 부하전압과 목표값이 비교되어, 비교 결과에 따라 회생 동작을 수행하기 위한 스위치 전환 상태로 스위치군(4)이 일시적으로 전환된다.
또, 도 13의 축전장치에서 스위치군(4)은 제1 스위치군(12)과 제2 스위치군(13)으로 구성되어 있으므로, 회생 동작을 수행할 때에는 제1 스위치군(12)과 제2 스위치군(13) 각각으로부터 ON 해야 할 스위치를 선택한다.
회생 속도의 상승이라는 관점에서는, 부하전압과 극성이 반대이고, 또 큰 전압을 부하(6)에 인가하기 위해 각각의 스위치를 선택하는 것이 바람직하다. 하지만, 대전류가 커패시터로 유입함에 따른 커패시터 손상 위험성이나, 수정해야 할 범위를 넘어 부하(6)의 에너지가 소실되는 문제도 있으므로, 회생 동작에서 채택해야 할 스위치 전환 상태는 각 소자의 특성이나 목표 출력전압의 시간 변동의 크기 등 여러 조건에 따라 수시로 설정해야 한다. 당업자라면 본 발명의 교시에 따라 그와 같은 설정을 적절히 수행하는 것이 가능하고, 또한 본 발명의 범위에는 그와 같은 바리에이션 전체가 포함된다.
실시예 5
다음으로 본 발명의 제5 실시형태에 따른 전압 출력방법을 설명한다. 이 방법은 도 2, 도 7, 도 12 및 도 13의 어느 축전장치를 이용해도 실시 가능하며, 시간 평균값이라는 의미에서의 실질적 출력전압을 적은 소자 수로 미세하게 조정하기 위한 방법이다.
도 14와 도 16은 출력전압 조정에 있어서의 조정 단계폭의 문제를 설명하기 위해 적합한 축전장치(22)의 일례를 나타내고 있다. 각각의 축전장치(22)는, 밸런스회로(23), 동일 수의 커패시터(C1~C8)로 이루어진 커패시터군(24), 및 스위치군(25 또는 26)으로 구성되고, ON 하는 스위치를 적절히 전환시킴으로써, 부하(27)로 시간에 의존하는 전압을 출력하도록 구성되어 있다. 단, 스위치군(25)은 8개의 스위치(SW1~SW8)로 구성되는데 비해, 스위치군(26)은 4개의 스위치(SW1~SW4)로 구성되어 있는 점이 다르다.
도 14의 축전장치(22)에서는, SW1~SW8의 어느 것을 ON 함으로써 출력전압에 기여하는 커패시터의 개수를 1개 단위로 선택하는 것이 가능하다. 한편, 도 15의 축전장치에서는, SW1~SW4의 어느 것을 ON 함에 따른, 출력전압에 기여하는 커패시터의 개수 선택을 2개 단위로만 할 수 있다.
밸런스회로(23)가 각 커패시터 전압을 균일하게 하도록 구성되어 있는 경우에 있어서, 도 14의 축전장치(22) 중의 스위치를 순차적으로 전환시킨 경우의 출력전압을 도 15에 나타낸다. 각 커패시터의 전압을 V로 하면, 스위치를(모두 OFF) SW1, SW2, …SW8로 전환시킴으로써 출력전압은 (0), V, 2V, …8V로 조정되고, 또한 SW8, SW7, …SW1(모두 OFF)로 전환시킴으로써 출력전압은 8V, 7V, …V, (0)으로 조정된다. 즉, 조정 단계폭(V)을 가진 출력전압 조정이 이루어지고 있다.
한편, 밸런스회로(23)가 동일한 것이라고 할 때, 도 16의 축전장치(22) 중의 스위치를 순차적으로 전환시킨 경우의 출력전압을 도 17에 나타낸다. 각 커패시터의 전압을 V로 하면, 스위치를(모두 OFF) SW1, SW2, …SW4로 전환시킴으로써 출력전압은 (0), 2V, 4V, …8V로 조정되고, 또한 SW4, SW3, …SW1(모두 OFF)로 전환시킴으로써 출력전압은 8V, 6V, …2V, (0)으로 조정된다. 즉, 조정 단계폭(2V)을 가진 출력전압 조정이 이루어지고 있다. 스위치의 수가 적으므로, 각 커패시터 1개의 전압을 단위로 하는 미세한 출력전압 조정을 할 수 없는 문제가 발생하고 있다.
본 발명은 펄스폭 변조 제어(PWM 제어)에 의해 이 문제를 해결한다. 즉 본 발명은 도 2, 도 7, 도 12 및 도 13의 어느 축전장치에서 도 16의 축전장치와 동일하게 스위치가 직렬 접속 커패시터 2개마다 구비되어 있는 구성이라도, 시간 평균값이라는 의미에서의 실질적 출력전압을 커패시터 1개의 전압에 대응하는 단계폭으로 조정하는 것을 가능하게 한다. 도 2의 축전장치에서 스위치 수가 절반이 된 구성, 즉 도 19에서 나타나는 축전장치(1)를 이용하는 경우를 예로서 이하에 그 방법을 설명한다(도 7, 도 12, 도 13의 축전장치를 이용하는 경우에도 동일한 원리에 따라 이 방법을 실시할 수 있다.).
이 방법에 있어서는, 상술한 실시예 1 등에서 설명된 동작의 일부인, 스위치군(4)에서의 스위치 전환과 정역반전 회로(5)에서의 출력단자의 선택에 의한 출력전압 조정을 수행한 후, 다음번 출력전압 조정을 수행할 때까지의 소정 시간의 전반 시간에 있어서 스위치군(4)의 고속 전환을 수행한다.
전형적으로는, 모든 스위치를 OFF 하는 동작과 출력전압 조정에 의해 ON이 되어 있던 스위치를 다시 ON 하는 동작을 소정의 시간 간격비로 여러 번 반복한다.
구체적으로는, 도 19의 축전장치(1) 중의 스위치군(4)에서 ON 하는 스위치를(모두 OFF) SW1, SW2, …SW4, SW3, SW1(모두 OFF)로 전환시켜 도 17과 동일한 파형 전압을 출력하는 경우, SW1을 ON 하고나서 SW2를 ON 할 때까지의 시간(소정 시간)의 전반 시간에 있어서 스위치가 모두 OFF인 상태와 SW1을 ON 한 상태 사이에서의 고속 전환을 수행한다. 각각의 전환을 같은 시간 간격으로 수행하면, 상기 소정 시간의 전반에 있어서의 시간 평균 전압은 V가 되고, 한편으로 고속 전환이 수행되지 않는, 상기 소정 시간의 후반에 있어서의 시간 평균 전압은 2V가 된다. 즉, 고속 전환을 수행하지 않는 경우에 비해, 시간 평균이라는 의미에서의 실질적 전압의 단계폭이 1/2이 된다.
마찬가지로, SW2를 ON 하고나서 SW3을 ON 할 때까지의 시간(소정 시간)의 전반 시간에 있어서 스위치가 모두 OFF인 상태와 SW2를 ON 한 상태 사이에서의 고속 전환을 수행한다. 각각의 전환을 1:3의 시간 간격비로 수행하면, 상기 소정 시간의 전반에 있어서의 시간 평균 전압은 3V가 되고, 한편으로 고속 전환이 수행되지 않는, 상기 소정 시간의 후반에 있어서의 시간 평균 전압은 4V가 된다. 즉, 고속 전환을 수반하지 않는 경우에 비해, 시간 평균이라는 의미에서의 실질적 전압의 단계폭이 1/2이 된다.
이후의 스위치 전환시에도 동일한 고속 전환을 수행함으로써, 실질적으로는 전압의 단계폭을 1/2로 하는 미세한 조정이 가능해진다. 이러한 방법을 이용한 경우의 전압의 시간 변화는 도 18과 같다.
또, 상기 고속 전환에 있어서, 각각의 전환 동작의 시간 간격비는 임의로 설정 가능하다. 임의의 비율에 의해 시간 간격을 조정하면, 실질적인 단계폭을 1/2 이외의 임의의 비율로 조정할 수 있다.
또한, 고속 전환을, 상기와 같이 출력전압 조정에 의해 선택된 스위치를 ON 하는 상태와 모든 스위치를 OFF 한 상태 사이에서 수행하는 것도 필수적인 조건은 아니다. 임의의 전환 상태를 2개에 한정하지 않고 임의의 수만큼 선택하고, 또 전환의 시간 간격을 각각 임의로 설정함으로써, 고속 전환을 수행하고 있는 동안의 전압 시간 평균값을 원하는 값으로 제어할 수 있기 때문이다. 마찬가지로, 고속 전환을 수행하는 시간을 소정 시간의 전반으로 하는 것도 필수적인 조건은 아니다.
실시예 6
실시예 1 내지 실시예 5에서 사용한 축전장치는 모두 밸런스회로를 이용하여 각 커패시터의 전압을 조정하는, 즉 출력전압의 조정 단계폭을 조정하는 구성이었다.
하지만, 개개의 커패시터에 정전압 직류전원을 접속시키면, 밸런스회로를 이용하지 않고도 각 커패시터의 전압을 조정하는 것이 가능해진다.
도 20 및 도 21은 각각 도 2와 도 7에 나타나는 본 발명에 따른 축전장치(1)에서 밸런스회로(2)를 이용하는 대신에 각 커패시터에 정전압 직류전원(28)을 접속시킨 구성으로 되어 있다.
이러한 축전장치(1)에 의해서도 실시예 1 및 2와 동일한 원리에 의해 임의의 직류/교류전압을 출력하는 것이 가능하며, 또한 실시예 3 및 4와 동일한 원리에 의해 잉여 에너지를 회생시키기 위한 수단을 더 구비하는 것도, 또는 상기 축전장치(1)를, 실시예 5에서의 출력전압의 미세한 조정을 위해 이용하는 것도 가능하다.
또, 정전압 직류전원을 각 커패시터에 접속시키고 있는 경우에는, 각 커패시터의 방전에 의한 전압 강하를 고려할 필요가 없으므로, 실시예 1 및 2에 비해 축전장치(1)의 제어는 단순해진다.
산업상 이용가능성
본 발명에 따른 축전장치는 DC-DC 컨버터, 인버터 등을 이용하지 않으므로 저손실, 저노이즈이며, 또한 직류·교류에 상관없이 임의의 파형 패턴을 가지는 전압을 출력할 수 있다. 따라서 전기로 동작하는 모든 기기를 위한 고효율 전원으로서 이용할 수 있다. 또한, 고효율인 것에 더하여, 사용해야 할 주된 소자는 단순한 기구(機構)의 커패시터로 유지보수 비용이 저렴하다는 점을 감안하면 태양전지 시장에서 사용하기 위해 적합하다.
(부기)
상술한 실시형태에서 이미 언급한 바와 같이, 본 발명의 축전장치(1)에 이용하는 밸런스회로(2)로는, 일본국특허출원, 특원 제2007-49692호(특허 제4352183호)의 공개특허공보인 일본국공개특허공보 제2008-219964호에서 개시된 축전 셀 모듈에 의해 구성되는 회로를 이용할 수 있다. 이하, 그러한 회로의 일례로서 일본국공개특허공보 제2008-219964호의 도 7에서 개시되는 회로를 설명한다.
도 22는 일본국공개특허공보 제2008-219964호의 도 7에서 개시되는 셀 전압 균등화회로의 실시형태를 나타내는 회로도이다. 이것은 축전 셀로서의 2차전지 셀을 이용하여 3개의 직렬 회로를 병렬로 접속한 2 병렬-3 병렬-2 병렬의 병렬단으로 구성되는 3 직렬 구성이다. B1A~B2A, B1B~B3B, B2C~B3C는 셀이며, B1B와 B3B는 용량이 2x인 셀이며, 다른 셀의 용량은 x이다. Sa1~Sa6, Sb1~Sb6은 반도체 스위치를 나타낸다. Sa 계통과 Sb 계통으로 나타나는 2 계통의 반도체 스위치를 드라이버를 이용하여 교대로 ON/OFF 함으로써 모듈내에서 병렬 접속되는 셀의 조합은 전환되고, 모듈내의 각 셀은 각각의 셀 사이에서 상호 충방전을 수행하여 셀 전압을 균등하게 하는 것이 가능하다. 또, 드라이버를 이용한 ON/OFF 동작은 일정 주기로 ON과 OFF를 전환시키도록 동작시킬 수 있는 것 이외에도, 경시 변화나 부하 변동 등에 따라 이 주기를 바꾸도록 할 수도 있다.
도 23에 Sa 계통의 스위치가 ON, Sb 계통의 스위치가 OFF인 상태의 회로도를 나타낸다. 이 상태에서는 B1A와 B2B와 B3C, B2A와 B3B, B1B와 B2C가 각각 병렬로 접속되어 있어, 2 병렬-3 병렬-2 병렬의 병렬단으로 구성되는 3 직렬 구성의 모듈을 구성하고 있다. 이 접속 상태에서는 어느 병렬단의 합성 용량도 3x로 동일하다. 병렬 접속되어 있는 셀 사이에서 전압 편차가 발생하고 있는 경우에는 셀 사이에서 상호 충방전이 수행되어 전압 편차는 해소되는 방향으로 향한다.
도 24에 Sa 계통의 스위치가 OFF, Sb 계통의 스위치가 ON인 상태의 회로도를 나타낸다. 이 상태에서는 B1A와 B1B, B2A와 B2B와 B2C, B3B와 B3C가 각각 병렬로 접속되어 있어, 2 병렬-3 병렬-2 병렬의 병렬단으로 구성되는 3 직렬 구성의 모듈을 구성하고 있다. 이 접속 상태에서는 어느 병렬단의 합성 용량도 3x로 동일하다. 병렬 접속되어 있는 셀 사이에서 전압 편차가 발생하고 있는 경우에는 셀 사이에서 상호 충방전이 수행되어 전압 편차는 해소되는 방향으로 향한다.
상술한 스위치의 ON/OFF 동작의 반복에 의해 항상 2 병렬-3 병렬-2 병렬의 병렬단으로 구성되는 3 직렬 구성을 유지하면서, 또 어느 병렬단의 합성 용량도 동일한(3x) 상태에서 직렬 및 병렬 접속의 조합은 전환되어, 모듈내의 각 셀은 어느 셀을 통해 모든 셀에 병렬 접속되게 되고, 병렬 접속되는 셀 사이에서 상호 충방전이 수행되어 각 셀의 전압은 균등해진다.
또, 도 22의 셀 전압 균등화회로는 단순한 일례로서, 4 직렬 구성 이상으로 동일한 밸런스회로를 구성하여 본 발명의 축전장치(1)에 이용하는 것도 가능하다.
1: 축전장치
2: 밸런스회로
3: 축전모듈군
4: 스위치군
5: 정역반전 회로
6: 부하
7: 기준파형 발진회로
8: 전압 검출회로
9: 비교연산회로
10: 스위치 제어회로
11: 정역반전 제어회로
12: 제1 스위치군
13: 제2 스위치군
14: 부하전압 검출회로
15: 비교귀환회로
16: 회생스위치 제어회로
17: 축전장치
18: 밸런스회로
19: 커패시터군
20: 스위치군
21: 부하
22: 축전장치
23: 밸런스회로
24: 커패시터군
25, 26: 스위치군
27: 부하
28: 정전압 직류전원

Claims (15)

1 이상의 축전소자를 포함하여 이루어진, 각각이 직류전원에 접속된 축전모듈을 2 이상 직렬 접속하여 구성되는 축전모듈군;
상기 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제1 접속점을 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 스위치군; 및
상기 제1 접속점과 상기 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 전기적으로 접속된 제2 접속점을 입력으로 하는 정역반전 회로로, 상기 제1 접속점과 제2 접속점 각각을 출력단자의 어느 것과 접속하도록 구성된 정역반전 회로를 구비하고,
상기 스위치군은 각각의 스위치를 선택적으로 전환하여 상기 제1 접속점과 제2 접속점을 연결하는 경로 중에 존재하는 축전소자 구성을 달리하여 출력전압의 크기를 선택하고, 상기 정역반전 회로는 스위치를 선택적으로 전환하여 상기 제1 접속점과 제2 접속점 각각에 접속되는 출력단자에 따라 출력전압의 극성을 선택하도록 구성되고,
상기 축전모듈의 전압을 검출하도록 구성된 전압 검출수단;
상기 전압 검출수단에 의해 검출된 상기 축전모듈의 전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기에 기초하여 상기 스위치군에 포함되는 스위치 중 어느 하나를 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제1 수단; 및
상기 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 극성에 기초하여 상기 정역반전 회로에서 상기 제1 접속점과 제2 접속점에 접속되는 출력단자를 선택하도록 구성된 정역반전 회로 제어수단을 더 구비하고,
상기 목표하는 출력전압 파형의 크기 및 극성과 상기 축전모듈의 전압에 따라 상기 스위치군과 상기 정역반전 회로를 제어함으로써, 상기 목표하는 출력전압 파형을 가지는 전압을 출력하도록 구성된
축전장치.
1 이상의 축전소자를 포함하여 이루어진, 각각이 직류전원에 접속된 축전모듈을 2 이상 직렬 접속하여 구성되는 축전모듈군;
상기 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제1 접속점을 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 스위치군; 및
상기 제1 접속점과 상기 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 전기적으로 접속된 제2 접속점을 입력으로 하는 정역반전 회로로, 상기 제1 접속점과 제2 접속점 각각을 출력단자의 어느 것과 접속하도록 구성된 정역반전 회로를 구비하고,
상기 스위치군은 각각의 스위치를 선택적으로 전환하여 상기 제1 접속점과 제2 접속점을 연결하는 경로 중에 존재하는 축전소자 구성을 달리하여 출력전압의 크기를 선택하고, 상기 정역반전 회로는 스위치를 선택적으로 전환하여 상기 제1 접속점과 제2 접속점 각각에 접속되는 출력단자에 따라 출력전압의 극성을 선택하도록 구성되고,
상기 출력단자에 접속된 부하의 전압을 검출하도록 구성된 부하전압 검출수단;
상기 부하전압 검출수단에 의해 검출된 상기 부하전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기에 기초하여 상기 스위치군에 포함되는 스위치 중 어느 하나를 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제1 수단; 및
상기 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 극성에 기초하여 상기 정역반전 회로에서 상기 제1 접속점과 제2 접속점에 접속되는 출력단자를 선택하도록 구성된 정역반전 회로 제어수단을 더 구비하고,
상기 목표하는 출력전압 파형의 크기 및 극성과 상기 부하전압에 따라 상기 스위치군과 상기 정역반전 회로를 제어함으로써, 상기 목표하는 출력전압 파형을 가지는 전압을 출력하도록 구성된
축전장치.
제2항에 있어서,
목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압과 상기 어느 시각에 있어서의 상기 부하전압 검출수단에 의해 검출된 부하전압에 기초하여 상기 스위치군에 포함되는 스위치 중 어느 하나를 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제2 수단을 더 구비하고,
상기 부하와 상기 스위치군 제어 제2 수단에 의해 ON이 된 스위치를 통해 상기 부하와 접속된 상기 축전모듈 사이에서의 충방전에 의해 상기 목표하는 출력전압 파형의 상기 어느 시각에 있어서의 전압으로 상기 부하전압을 조정하도록 구성된 축전장치.
제1항에 따른 축전장치를 이용하여 전압을 출력하는 방법으로서,
기준파형 출력수단으로부터 기준파형신호를 입력하는 단계;
상기 기준파형신호에 기초하여 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기 및 극성을 결정하는 단계;
상기 축전모듈의 전압과 상기 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기에 기초하여 상기 스위치군에 포함되는 스위치 중 어느 하나를 ON 하는 단계; 및
상기 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 극성에 기초하여 상기 정역반전 회로에서 상기 제1 접속점과 제2 접속점 각각을 상기 출력단자의 어느 것과 접속하는 단계를 포함하고,
소정의 시간 간격이 경과할 때마다 상기 출력전압의 크기 및 극성을 선택함으로써, 상기 목표하는 출력전압 파형으로 출력전압을 조정하는
방법.
제4항에 있어서,
상기 스위치군에서 모든 스위치가 OFF가 된 상태와 어느 하나의 스위치가 ON이 된 모든 상태로부터 선택되는 2 이상의 상태 사이에서의 전환을 상기 소정의 시간 간격내에서 1회 이상 수행함으로써, 상기 소정의 시간 간격내에서의 출력전압 시간 평균을 조정하는 단계를 포함하는
방법.
1 이상의 축전소자를 포함하여 이루어진, 각각이 직류전원에 접속된 축전모듈을 2 이상 직렬 접속하여 구성되는 축전모듈군;
상기 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제1 단자를 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 제1 스위치군; 및
상기 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제2 단자를 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 제2 스위치군을 구비하고,
상기 제1 스위치군 및 제2 스위치군은 각각의 스위치를 전환하여 상기 제1 단자와 제2 단자를 연결하는 경로 중에 존재하는 축전소자 구성을 달리하여 출력전압의 크기 및 극성을 선택하도록 구성되고,
상기 축전모듈의 전압을 검출하도록 구성된 전압 검출수단; 및
상기 전압 검출수단에 의해 검출된 상기 축전모듈의 전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압에 기초하여 상기 제1 스위치군과 제2 스위치군에 포함되는 스위치 중 각각 어느 하나씩을 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제1 수단을 더 구비하고,
상기 목표하는 출력전압 파형의 크기 및 극성과 상기 축전모듈의 전압에 따라 상기 제1 스위치군 및 제2 스위치군을 제어함으로써, 상기 목표하는 출력전압 파형을 가지는 전압을 출력하도록 구성된
축전장치.
1 이상의 축전소자를 포함하여 이루어진, 각각이 직류전원에 접속된 축전모듈을 2 이상 직렬 접속하여 구성되는 축전모듈군;
상기 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제1 단자를 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 제1 스위치군; 및
상기 직렬 접속된 축전모듈의 어느 단자와 제2 단자를 연결하는 경로 중에 설치된 스위치를 2 이상 포함하여 이루어진 제2 스위치군을 구비하고,
상기 제1 스위치군 및 제2 스위치군은 각각의 스위치를 전환하여 상기 제1 단자와 제2 단자를 연결하는 경로 중에 존재하는 축전소자 구성을 달리하여 출력전압의 크기 및 극성을 선택하도록 구성된
축전장치로서,
상기 축전장치에 접속된 부하의 전압을 검출하도록 구성된 부하전압 검출수단; 및
상기 부하전압 검출수단에 의해 검출된 상기 부하전압과 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압에 기초하여 상기 제1 스위치군과 제2 스위치군에 포함되는 스위치 중 각각 어느 하나씩을 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제1 수단을 더 구비하고,
상기 목표하는 출력전압 파형의 크기 및 극성과 상기 부하전압에 따라 상기 제1 스위치군 및 제2 스위치군을 제어함으로써, 상기 목표하는 출력전압 파형을 가지는 전압을 출력하도록 구성된
축전장치.
제7항에 따른 축전장치로서,
목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압과 상기 어느 시각에 있어서의 상기 부하전압 검출수단에 의해 검출된 부하전압에 따라, 상기 제1 스위치군과 제2 스위치군에 포함되는 스위치 중 각각 어느 하나를 ON 하도록 구성된 스위치군 제어 제2 수단을 더 구비하고,
상기 부하와 상기 스위치군 제어 제2 수단에 의해 ON이 된 스위치를 통해 상기 부하와 접속된 상기 축전모듈 사이에서의 충방전에 의해 상기 목표하는 출력전압 파형의 상기 어느 시각에 있어서의 전압으로 상기 부하전압을 조정하도록 구성된 축전장치.
제6항에 따른 축전장치를 이용하여 전압을 출력하는 방법으로서,
기준파형 출력수단으로부터 기준파형신호를 입력하는 단계;
상기 기준파형신호에 기초하여 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기 및 극성을 결정하는 단계; 및
상기 축전모듈의 전압과 상기 목표하는 출력전압 파형의 어느 시각에 있어서의 전압의 크기와 극성에 기초하여 상기 제1 스위치군과 제2 스위치군에 포함되는 스위치 중 각각 어느 하나씩을 ON 하는 단계를 포함하고,
소정의 시간 간격이 경과할 때마다 상기 출력전압의 크기 및 극성을 선택함으로써, 상기 목표하는 출력전압 파형으로 출력전압을 조정하는
방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 또는 제2 스위치군에서 모든 스위치가 OFF가 된 상태와 상기 제1 및 제2 스위치군에서 각각 어느 하나의 스위치가 ON이 된 모든 상태로부터 선택되는 2 이상의 상태 사이에서의 전환을 상기 소정의 시간 간격내에서 1회 이상 수행함으로써, 상기 소정의 시간 간격내에서의 출력전압 시간 평균을 조정하는 단계를 포함하는
방법.
제1항 또는 제2항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1 이상의 축전소자 중 적어도 하나는,
커패시터 또는 2차전지인
축전장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
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