KR101884094B1 - Apparatus and method for controlling voltage of a multilevel converter - Google Patents

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Abstract

일실시예에서, 1차 측 회로는 NPC 토폴로지를 포함하고 2차 측 회로는 풀 브릿지를 포함하는 멀티 레벨 컨버터의 전압을 제어하는 방법은, 1차 측 전압의 상승 구간에서 상기 1차 측 전압을 멀티 레벨로 제어하기 위한 복수의 스위치를 제1 스위칭 패턴에 따라 제어하는 단계, 및 1차 측 전압의 하강 구간에서 상기 복수의 스위치를 제2 스위칭 패턴에 따라 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제1 스위칭 패턴 및 상기 제2 스위칭 패턴은 상기 상승 구간의 전압 파형과 상기 하강 구간의 전압 파형이 서로 대칭성을 가지지 않도록 설정된다.In one embodiment, a method for controlling the voltage of a multi-level converter comprising a NPC topology and a secondary circuit including a full bridge, in one embodiment, includes the steps of: Controlling a plurality of switches for controlling at a multilevel according to a first switching pattern and controlling the plurality of switches in accordance with a second switching pattern in a falling period of the primary side voltage, The switching pattern and the second switching pattern are set such that the voltage waveform of the rising section and the voltage waveform of the falling section do not have symmetry with each other.

Figure R1020160178042
Figure R1020160178042

Description

멀티레벨 컨버터의 전압을 제어하는 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING VOLTAGE OF A MULTILEVEL CONVERTER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and an apparatus for controlling a voltage of a multilevel converter,

멀티레벨 컨버터의 전압을 제어하는 방법 및 장치에 연관되며, 보다 구체적으로는 전력전자(Power Electronics) 기술을 기반으로 하는 멀티레벨 DC-DC 컨버터에서 에너지 전달을 위하여 전압을 제어하는 방법 및 장치에 연관된다.To a method and apparatus for controlling the voltage of a multi-level converter, and more particularly to a method and apparatus for controlling voltage for energy transfer in a multi-level DC-DC converter based on Power Electronics technology do.

최근 산업에서 고전압을 사용하는 사례가 많아지면서 정격 전압을 높이는 대신에 컨버터에 멀티레벨 전압을 적용하는 방식이 많이 이용되고 있다. 멀티레벨 전압을 적용하는 방식 중 3-레벨 NPC(Neutral Point Clamped) DAB(Dual Active Bridge) 컨버터는 단일레벨 DAB 컨버터에 비해서 스위치 2개를 직렬로 연결하고 다이오드를 추가한 구조를 가지며, 단일레벨 DAB 컨버터와 동일하게 인덕터의 양단 1차측 전압과 2차측 전압 간의 위상차를 이용하여 에너지를 전달한다. In recent years, there have been many cases where high voltage is used in the industry, and instead of increasing the rated voltage, a method of applying multi-level voltage to the converter is widely used. Among the methods of applying multi-level voltage, a three-level Neutral Point Clamped DAB (Dual Active Bridge) converter has a structure in which two switches are connected in series and a diode is added as compared with a single level DAB converter, and a single level DAB Like the converter, the energy is transferred using the phase difference between the primary side voltage and the secondary side voltage of the inductor.

NPC DAB 컨버터에서는 전류가 다이오드를 통해 흐르면서 전압에 레벨이 생기게 되고, 따라서 인덕터에 걸리는 전압의 파형을 제어할 수 있다. 이러한 전압의 파형을 조절하여 전류의 파형이 정현파 형태에 가깝도록 만들 수 있다. 다만, 전압 제어를 위한 스위칭 패턴에 따라 전류의 첨두치와 실효값(Root mean square)를 감소시켜 전력 변환 효율을 높일 수 있는 여지가 있다.In the NPC DAB converter, current flows through the diode, causing the voltage to level, and thus the waveform of the voltage across the inductor. By adjusting the waveform of this voltage, the waveform of the current can be made close to the sinusoidal form. However, there is room for increasing the power conversion efficiency by reducing the peak value and the root mean square of the current according to the switching pattern for voltage control.

일측에 따르면, 1차 측 회로는 NPC 토폴로지를 포함하고 2차 측 회로는 풀 브릿지를 포함하는 멀티 레벨 컨버터의 전압을 제어하는 방법은, 1차 측 전압의 상승 구간에서 상기 1차 측 전압을 멀티 레벨로 제어하기 위한 복수의 스위치를 제1 스위칭 패턴에 따라 제어하는 단계, 및 1차 측 전압의 하강 구간에서 상기 복수의 스위치를 제2 스위칭 패턴에 따라 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제1 스위칭 패턴 및 상기 제2 스위칭 패턴은 상기 상승 구간의 전압 파형과 상기 하강 구간의 전압 파형이 서로 대칭성을 가지지 않도록 설정된다.According to one aspect, a method for controlling a voltage of a multi-level converter including a NPC topology and a secondary circuit including a full bridge includes controlling the voltage of the primary side in a rising period of the primary side voltage, Level in accordance with a first switching pattern, and controlling the plurality of switches in accordance with a second switching pattern in a falling period of a primary side voltage, wherein the first switching Pattern and the second switching pattern are set such that the voltage waveform of the rising section and the voltage waveform of the falling section do not have symmetry with each other.

일실시예에서, 상기 제1 스위칭 패턴은 상기 상승 구간의 전압이 양전압으로 전이되는 지점에서 최대 전압을 가지도록 상기 복수의 스위치를 제어하도록 설정된다.In one embodiment, the first switching pattern is set to control the plurality of switches to have a maximum voltage at a point where the voltage of the rising section transitions to a positive voltage.

일실시예에서, 상기 제2 스위칭 패턴은 상기 하강 구간의 전압이 음전압으로 전이되는 지점에서 최저 전압을 가지도록 상기 복수의 스위치를 제어하도록 설정된다.In one embodiment, the second switching pattern is set to control the plurality of switches to have a lowest voltage at a point where the voltage of the falling period transitions to a negative voltage.

일실시예에서, 상기 1차 측 회로는 제1 레그(leg) 및 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그는 제1 스위치(Sa1), 제2 스위치(Sa2), 제3 스위치(Sb1) 및 제4 스위치(Sb2)를 포함하고, 상기 제2 레그는 제5 스위치(Sa3), 제6 스위치(Sa4), 제7 스위치(Sb3) 및 제8 스위치(Sb4)를 포함한다.In one embodiment, the primary side circuit includes a first leg and a second leg, wherein the first leg includes a first switch Sa1, a second switch Sa2, a third switch Sb1, And a fourth switch Sb2, and the second leg includes a fifth switch Sa3, a sixth switch Sa4, a seventh switch Sb3, and an eighth switch Sb4.

일실시예에서, 상기 제1 스위치(Sa1)와 상기 제5 스위치(Sa3), 상기 제2 스위치(Sa2)와 상기 제6 스위치(Sa4), 상기 제3 스위치(Sb1)와 제7 스위치(Sb3), 및 상기 제4 스위치(Sb2)와 상기 제8 스위치(Sb4)는 각각 서로 상보적으로 스위칭 된다.In one embodiment, the first switch Sa1, the fifth switch Sa3, the second switch Sa2, the sixth switch Sa4, the third switch Sb1, and the seventh switch Sb3 ), And the fourth switch (Sb2) and the eighth switch (Sb4) are complementarily switched with each other.

일실시예에서, 멀티 레벨 컨버터의 전압 제어 방법은 상기 2차 측 전압이 상기 1차 측 전압과 위상 차를 가지도록 상기 2차 측 전압을 제어하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment, the voltage control method of the multi-level converter further comprises the step of controlling the secondary side voltage such that the secondary side voltage has a phase difference with the primary side voltage.

일실시예에서, 상기 2차 측 회로는 상기 2차 측 전압을 제어하기 위한 제9 스위치(S1), 제10 스위치(S2), 제11 스위치(S3) 및 제12 스위치(S4)를 포함한다.In one embodiment, the secondary side circuit includes a ninth switch S1, a tenth switch S2, an eleventh switch S3 and a twelfth switch S4 for controlling the secondary side voltage .

일실시예에서, 상기 제9 스위치(S1)와 상기 제10 스위치(S2), 및 상기 제11 스위치(S3)와 상기 제12 스위치(S4)는 각각 서로 상보적으로 스위칭 된다.In an embodiment, the ninth switch S1 and the tenth switch S2, and the eleventh switch S3 and the twelfth switch S4 are complementarily switched with each other.

일실시예에서, 상기 제1 스위칭 패턴 및 상기 제2 스위칭 패턴은 전력 전달 공식In one embodiment, the first switching pattern and the second switching pattern have a power transfer formula

Figure 112016126829874-pat00001
에 기초하여 결정되고, 여기서, Vp 는 1차 측 전압, Vs 는 2차 측 전압, Φ는 1차 측 전압 및 2차 측 전압 간의 위상 차, α는 제1 위상 지연, β는 제2 위상 지연을 나타낸다.
Figure 112016126829874-pat00001
Where V p is the primary side voltage, V s is the secondary side voltage,? Is the phase difference between the primary side voltage and the secondary side voltage,? Is the first phase delay,? Is the second phase delay, Phase delay.

다른 일측에 따르면, 멀티 레벨 컨버터는, 1차 측 전압을 멀티 레벨로 제어하기 위한 복수의 스위치를 구비한 NPC 토폴로지를 포함하는 1차 측 회로, 풀 브릿지를 포함하는 2차 측 회로, 및 1차 측 전압의 상승 구간에서 상기 복수의 스위치를 제1 스위칭 패턴에 따라 제어하고, 1차 측 전압의 하강 구간에서 상기 복수의 스위치를 제2 스위칭 패턴에 따라 제어하는 제어 수단을 포함하고, 상기 제1 스위칭 패턴 및 상기 제2 스위칭 패턴은 상기 상승 구간의 전압 파형과 상기 하강 구간의 전압 파형이 서로 대칭성을 가지지 않도록 설정된다.According to another aspect, a multi-level converter includes a primary circuit including an NPC topology with a plurality of switches for multi-level control of the primary side voltage, a secondary circuit including a full bridge, And control means for controlling said plurality of switches in accordance with a first switching pattern in a rising period of the side voltage and controlling said plurality of switches in accordance with a second switching pattern in a falling period of the primary side voltage, The switching pattern and the second switching pattern are set such that the voltage waveform of the rising section and the voltage waveform of the falling section do not have symmetry with each other.

일실시예에서, 상기 제1 스위칭 패턴은 상기 상승 구간의 전압이 양전압으로 전이되는 지점에서 최대 전압을 가지도록 상기 복수의 스위치를 제어하도록 설정된다.In one embodiment, the first switching pattern is set to control the plurality of switches to have a maximum voltage at a point where the voltage of the rising section transitions to a positive voltage.

일실시예에서, 상기 제2 스위칭 패턴은 상기 하강 구간의 전압이 음전압으로 전이되는 지점에서 최저 전압을 가지도록 상기 복수의 스위치를 제어하도록 설정된다.In one embodiment, the second switching pattern is set to control the plurality of switches to have a lowest voltage at a point where the voltage of the falling period transitions to a negative voltage.

일실시예에서, 상기 1차 측 회로는 제1 레그(leg) 및 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그는 제1 스위치(Sa1), 제2 스위치(Sa2), 제3 스위치(Sb1) 및 제4 스위치(Sb2)를 포함하고, 상기 제2 레그는 제5 스위치(Sa3), 제6 스위치(Sa4), 제7 스위치(Sb3) 및 제8 스위치(Sb4)를 포함한다.In one embodiment, the primary side circuit includes a first leg and a second leg, wherein the first leg includes a first switch Sa1, a second switch Sa2, a third switch Sb1, And a fourth switch Sb2, and the second leg includes a fifth switch Sa3, a sixth switch Sa4, a seventh switch Sb3, and an eighth switch Sb4.

일실시예에서, 상기 제1 스위치(Sa1)와 상기 제5 스위치(Sa3), 상기 제2 스위치(Sa2)와 상기 제6 스위치(Sa4), 상기 제3 스위치(Sb1)와 제7 스위치(Sb3), 및 상기 제4 스위치(Sb2)와 상기 제8 스위치(Sb4)는 각각 서로 상보적으로 스위칭 된다.In one embodiment, the first switch Sa1, the fifth switch Sa3, the second switch Sa2, the sixth switch Sa4, the third switch Sb1, and the seventh switch Sb3 ), And the fourth switch (Sb2) and the eighth switch (Sb4) are complementarily switched with each other.

일실시예에서, 상기 제어 수단은 2차 측 전압이 상기 1차 측 전압과 위상 차를 가지도록 상기 2차 측 전압을 제어한다.In one embodiment, the control means controls the secondary side voltage such that the secondary side voltage has a phase difference from the primary side voltage.

일실시예에서, 상기 2차 측 회로는 상기 2차 측 전압을 제어하기 위한 제9 스위치(S1), 제10 스위치(S2), 제11 스위치(S3) 및 제12 스위치(S4)를 포함한다.In one embodiment, the secondary side circuit includes a ninth switch S1, a tenth switch S2, an eleventh switch S3 and a twelfth switch S4 for controlling the secondary side voltage .

일실시예에서, 상기 제9 스위치(S1)와 상기 제10 스위치(S2), 및 상기 제11 스위치(S3)와 상기 제12 스위치(S4)는 각각 서로 상보적으로 스위칭 된다.In an embodiment, the ninth switch S1 and the tenth switch S2, and the eleventh switch S3 and the twelfth switch S4 are complementarily switched with each other.

일실시예에서, 상기 제1 스위칭 패턴 및 상기 제2 스위칭 패턴은 전력 전달 공식In one embodiment, the first switching pattern and the second switching pattern have a power transfer formula

Figure 112016126829874-pat00002
에 기초하여 결정되고, 여기서, Vp 는 1차 측 전압, Vs 는 2차 측 전압, Φ는 1차 측 전압 및 2차 측 전압 간의 위상 차, α는 제1 위상 지연, β는 제2 위상 지연을 나타낸다.
Figure 112016126829874-pat00002
Where V p is the primary side voltage, V s is the secondary side voltage,? Is the phase difference between the primary side voltage and the secondary side voltage,? Is the first phase delay,? Is the second phase delay, Phase delay.

도 1은 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 일부를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 전압 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 전압 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 전압 제어 방법에 의하여 형성되는 전압의 파형을 보여주는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 전압 제어 방법에 의하여 형성되는 전류의 파형을 보여주는 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 전압 제어 방법에 의하여 형성되는 전압의 파형을 보여주는 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 전압 제어 방법에 의하여 형성되는 전류의 파형을 보여주는 도면이다.
1 is an exemplary illustration of a portion of a multilevel converter in accordance with one embodiment.
2 is a diagram for explaining a voltage control method of a multi-level converter according to an embodiment.
3 is a view for explaining a voltage control method of a multi-level converter according to an embodiment.
FIG. 4 is a view showing a voltage waveform formed by a voltage control method of a multi-level converter according to an embodiment.
FIG. 5 is a view showing a waveform of a current formed by a voltage control method of a multi-level converter according to an embodiment.
FIG. 6 is a view showing a voltage waveform formed by the voltage control method of the multi-level converter according to the embodiment.
FIG. 7 is a view showing a waveform of a current formed by a voltage control method of a multi-level converter according to an embodiment.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of embodiments are set forth for illustration purposes only and may be embodied with various changes and modifications. Accordingly, the embodiments are not intended to be limited to the specific forms disclosed, and the scope of the disclosure includes changes, equivalents, or alternatives included in the technical idea.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first or second, etc. may be used to describe various elements, but such terms should be interpreted solely for the purpose of distinguishing one element from another. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, although other elements may be present in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are used to specify one or more of the described features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the rights is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 일부를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터는 1차 측에는 NPC 토폴로지, 2차 측에는 풀 브릿지를 각각 포함하고 있다. 1 is an exemplary illustration of a portion of a multilevel converter in accordance with one embodiment. As shown in FIG. 1, the multi-level converter according to an embodiment includes an NPC topology on the primary side and a full bridge on the secondary side, respectively.

일실시예에서, 1차 측 회로는 2개의 레그(leg)를 포함한다. 각각의 레그에서 3레벨의 전압을 형성할 수 있으며, 2개의 레그를 조합하여 5레벨의 전압을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 레그는 제1 스위치(Sa1), 제2 스위치(Sa2), 제3 스위치(Sb1) 및 제4 스위치(Sb2)를 포함할 수 있고, 제2 레그는 제5 스위치(Sa3), 제6 스위치(Sa4), 제7 스위치(Sb3) 및 제8 스위치(Sb4)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the primary side circuit includes two legs. A voltage of three levels can be formed in each leg, and a voltage of five levels can be formed by combining two legs. For example, the first leg may include a first switch Sa1, a second switch Sa2, a third switch Sb1, and a fourth switch Sb2, and the second leg may include a fifth switch Sa3 , A sixth switch Sa4, a seventh switch Sb3, and an eighth switch Sb4.

일실시예에서, 2차 측 회로는 풀 브릿지 형태를 가질 수 있다. 트랜스포머 양단의 전압을 2레벨로 제어할 수 있으며, 위상 차이를 이용하여 1차 측과 2차 측 간 에너지를 전달할 수 있다. 예를 들어, 2차 측 회로는 제9 스위치(S1), 제10 스위치(S2), 제11 스위치(S3) 및 제12 스위치(S4)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the secondary circuit may have a full bridge configuration. The voltage across the transformer can be controlled at two levels and the energy between the primary and secondary sides can be transferred using the phase difference. For example, the secondary side circuit may include a ninth switch S1, a tenth switch S2, an eleventh switch S3, and a twelfth switch S4.

기존의 대칭적인 스위칭 방식을 이용하는 경우, 인덕터 전류의 파형을 고려할 때 전달될 수 있지만 실제로는 전달되지 못하는 많은 양의 에너지가 잔류하게 될 수 있다. 이와 관련하여, 멀티레벨 컨버터의 스위칭 패턴에 따른 인덕터 전류와의 관계 분석을 통해 에너지 손실 해석과 수학적 분석으로 최적화된 동작 방법을 제시할 필요가 있다.When using a conventional symmetrical switching scheme, a large amount of energy that can be delivered when considering the waveform of the inductor current but can not actually be delivered may remain. In this regard, it is necessary to propose an optimized operation method by analysis of energy loss and mathematical analysis through analysis of relation with inductor current according to switching pattern of multilevel converter.

구체적으로, 일실시예에 따르면 1차 측 전압 파형을 비대칭화 시키는 새로운 패턴의 전압 제어 방법을 통해 인덕터 전류의 첨두치 및 실효값을 감소시킬 수 있으며, 상대적으로 더 많은 양의 에너지가 전달되도록 할 수 있다.In particular, according to one embodiment, the peak value and the effective value of the inductor current can be reduced through a new pattern voltage control method of asymmetrically transforming the primary voltage waveform, and a relatively larger amount of energy can be transmitted .

도 2는 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 전압 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 예를 들어 도 1에 도시된 멀티레벨 컨버터를 동작시키는 전압 제어 방법일 수 있다.2 is a diagram for explaining a voltage control method of a multi-level converter according to an embodiment. 2 may be, for example, a voltage control method for operating the multilevel converter shown in FIG.

도시된 예에서, 1차 측 전압(Vp) 및 2차 측 전압(Vs)은 에너지 전달을 위해 Φ만큼의 위상 차를 가지도록 제어된다. 또한, 개별 스위치 사이의 지연에 해당하는 α 및 β 를 조정하여 2레벨 또는 3레벨의 전압을 도 2의 Vp에서 확인할 수 있는 바와 같이 5레벨로 만들 수 있다.In the example shown, the primary side voltage V p and the secondary side voltage V s are controlled to have a phase difference by? For energy transfer. Further, by adjusting? And? Corresponding to the delays between the individual switches, the voltage of the second level or the third level can be made into five levels as can be seen from V p in FIG.

도 2의 제어 방식에서는 1차 측 전압(Vp)이 전압 상승 구간 및 전압 하강 구간에서 대칭적인 파형을 가질 수 있으며, 기준 시점을 중심으로 인덕터 전류(I)가 α 및 β 에 따라 앞뒤로 꺾이게 된다.In the control system of FIG. 2, the primary voltage V p may have a symmetrical waveform in the voltage rising period and the voltage falling period, and the inductor current I around the reference time point is folded back and forth depending on? And? .

이와 같은 대칭적 스위칭 패턴에 따른 전류의 첨두치를 공식화하면 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.If the peak value of the current according to the symmetrical switching pattern is formulated, it can be expressed by the following Equation 1.

Figure 112016126829874-pat00003
Figure 112016126829874-pat00003

여기서, Φ는 Vp 및 Vs 간의 위상 차를 나타낸다. 또한, 이와 같은 대칭적 스위칭 패턴에 따른 전력 전달 공식은 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Here,? Represents the phase difference between V p and V s . The power transfer formula according to the symmetric switching pattern can be expressed by Equation (2) below.

Figure 112016126829874-pat00004
Figure 112016126829874-pat00004

여기서, α는 제1 위상 지연을 나타내고, β는 제2 위상 지연을 나타낸다. 상기 수학식 2에 따라 출력 전력 Po 에 α 및 β 의 영향이 반영되면 Po 값이 작아져서 인덕턴스 L이 감소하게 된다. 대칭적인 스위칭 패턴에서는 작아진 인덕턴스로 인해 수학식 1에서 확인할 수 있듯이 전류의 첨두치가 커지게 된다.Where alpha represents a first phase delay and beta represents a second phase delay. When the influence of? And? On the output power P o is reflected according to Equation (2), the value of P o becomes smaller and the inductance L decreases. In the symmetrical switching pattern, the peak value of the current becomes larger as shown in Equation (1) due to the reduced inductance.

도 3은 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 전압 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 예를 들어 도 1에 도시된 멀티레벨 컨버터를 동작시키는 전압 제어 방법일 수 있다.3 is a view for explaining a voltage control method of a multi-level converter according to an embodiment. 3 may be, for example, a voltage control method for operating the multi-level converter shown in Fig.

도시된 예에서, 도 2의 제어 방식과 달리 1차 측 전압(Vp)이 전압 상승 구간 및 전압 하강 구간에서 비대칭적인 파형을 가진다는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 1차 측 회로를 구성하는 복수의 스위치(Sa1, Sa2, Sb1, Sb2)는 상승 구간의 전압이 양전압으로 전이되는 지점에서 최대 전압을 가지도록 제어될 수 있으며, 하강 구간의 전압이 음전압으로 전이되는 지점에서 최저 전압을 가지도록 제어될 수 있다.In the illustrated example, it can be seen that, unlike the control scheme of FIG. 2, the primary voltage V p has an asymmetric waveform in the voltage rising period and the voltage falling period. Specifically, the plurality of switches Sa1, Sa2, Sb1, and Sb2 constituting the primary-side circuit can be controlled to have the maximum voltage at the point where the voltage of the rising section transitions to the positive voltage, and the voltage of the falling section It can be controlled to have the lowest voltage at the point where it transitions to the negative voltage.

도 3에 도시되지 않은 복수의 스위치(Sa3, Sa4, Sb3, Sb4)의 경우 각각 대응하는 스위치와 상보적으로 스위칭 될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(Sa1)와 상기 제5 스위치(Sa3), 상기 제2 스위치(Sa2)와 상기 제6 스위치(Sa4), 상기 제3 스위치(Sb1)와 제7 스위치(Sb3), 및 상기 제4 스위치(Sb2)와 상기 제8 스위치(Sb4)는 각각 서로 상보적으로 스위칭 될 수 있다.In the case of the plurality of switches Sa3, Sa4, Sb3 and Sb4 not shown in Fig. 3, they can be switched complementarily with corresponding switches. For example, the first switch Sa1, the fifth switch Sa3, the second switch Sa2 and the sixth switch Sa4, the third switch Sb1 and the seventh switch Sb3, And the fourth switch Sb2 and the eighth switch Sb4 may be complementarily switched with each other.

이와 같은 비대칭적인 스위칭 패턴을 이용하여 인덕터 전류의 첨두치와 실효값에 변화를 줌으로써 전달되는 에너지의 양을 최적화할 수 있다.Using this asymmetrical switching pattern, the amount of energy transferred can be optimized by varying the peak value and the effective value of the inductor current.

이러한 대칭적 스위칭 패턴에 따른 전류의 첨두치를 공식화하면 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.If the peak value of the current according to the symmetrical switching pattern is formulated, it can be expressed as Equation (3) below.

Figure 112016126829874-pat00005
Figure 112016126829874-pat00005

여기서, Φ는 Vp 및 Vs 간의 위상 차를 나타낸다. 또한, 이와 같은 비대칭적 스위칭 패턴에 따른 전력 전달 공식은 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.Here,? Represents the phase difference between V p and V s . The power transfer formula according to the asymmetric switching pattern can be expressed by Equation (4) below.

Figure 112016126829874-pat00006
Figure 112016126829874-pat00006

여기서, α는 제1 위상 지연을 나타내고, β는 제2 위상 지연을 나타낸다. 위 수학식 3 및 4에서 알 수 있듯이, 출력 전력 Po 값이 작아져 인덕턴스 L이 감소하더라도 줄어든 인덕턴스의 α 및 β 가 효과를 보상하는 형태로 전류의 첨두치 증가를 억제할 수 있게 된다.Where alpha represents a first phase delay and beta represents a second phase delay. As can be seen from the above equation 3, and 4, the output power P o value is small it is possible to suppress the peak increase in current in the form of an α and β of the inductance L is reduced, even if the reduced inductance compensation effect.

결과적으로, 이러한 비대칭 스위칭 패턴을 통해 전류의 첨두치와 실효값이 감소하게 되면 도통 손실을 최소화하여 에너지 변환 효율을 상승시킬 수 있다.As a result, if the peak value and the effective value of the current are reduced through the asymmetric switching pattern, the energy conversion efficiency can be increased by minimizing the conduction loss.

도 4 내지 도 7은 일실시예에 따른 멀티레벨 컨버터의 전압 제어 방법에 의하여 형성되는 전압 및 전류의 파형을 보여주는 도면이다. 구체적으로, 도 4 내지 도 7은 시뮬레이션을 통해 대칭적 스위칭 패턴과 비대칭적 스위칭 패턴의 성능을 비교한 결과에 해당한다. 시뮬레이션을 통한 성능 비교를 위하여, α 및 β는 각각 0.056 π(10˚) 와 0.194 π(35˚) 로 고정시키고 3.8 kW의 조건에서 1차 측 전압 1500 V 를 2차 측 전압 380 V 로 감압하는 경우를 기준으로 하였다.4 to 7 are waveforms of voltage and current formed by the voltage control method of the multi-level converter according to the embodiment. 4 to 7 correspond to the results of comparing the performance of the symmetric switching pattern and the asymmetric switching pattern through simulation. In order to compare the performance by simulations, α and β are fixed at 0.056 π (10 °) and 0.194 π (35 °), respectively. At 3.8 kW, the primary side voltage is 1500 V and the secondary side voltage is 380 V .

도 4는 대칭적 스위칭 패턴을 이용하는 경우의 1차 측 전압(410) 및 2차 측 전압(420)의 파형을 나타내며, 도 5는 대칭적 스위칭 패턴을 이용하는 경우의 인덕터 전류(510)의 파형을 나타낸다. 한편, 도 6은 비대칭적 스위칭 패턴을 이용하는 경우의 1차 측 전압(610) 및 2차 측 전압(620)의 파형을 나타내며, 도 7는 대칭적 스위칭 패턴을 이용하는 경우의 인덕터 전류(710)의 파형을 나타낸다.FIG. 4 shows waveforms of the primary side voltage 410 and the secondary side voltage 420 when the symmetrical switching pattern is used, and FIG. 5 shows waveforms of the inductor current 510 when the symmetrical switching pattern is used . 6 shows the waveforms of the primary side voltage 610 and the secondary side voltage 620 when the asymmetrical switching pattern is used, and FIG. 7 shows the waveforms of the inductor current 710 when the symmetrical switching pattern is used. Wave form.

도면 상에서 직관적으로 확인할 수 있는 바와 같이, 도 4의 1차 측 전압(410)은 주기 내의 상승 구간 및 하강 구간이 서로 대칭성을 가지지만, 도 6의 1차 측 전압(610)은 주기 내의 상승 구간 및 하강 구간이 서로 대칭성을 가지지 않는다.As can be readily seen from the figure, the primary side voltage 410 of FIG. 4 is symmetrical with the rising and falling periods in the cycle, but the primary side voltage 610 of FIG. And the falling sections do not have symmetry with each other.

비대칭적인 스위칭 패턴을 이용하는 경우 전류의 실효값이 3.51 A로 대칭적인 스위칭 패턴을 이용하는 경우의 전류의 실효값 3.93A에 비하여 약 0.4 A 정도 감소하였다. 또한, 비대칭적인 스위칭 패턴을 이용하는 경우 THD는 14%로 대칭적인 스위칭 패턴을 이용하는 경우의 11.7%보다 약 2% 정도 증가하는 것을 확인할 수 있었다.When the asymmetrical switching pattern is used, the effective value of the current is reduced by about 0.4 A compared with the current value of 3.93 A in the case of using the symmetrical switching pattern of 3.51 A. Also, it can be seen that the THD is 14% when the asymmetric switching pattern is used, which is about 2% higher than 11.7% when the symmetrical switching pattern is used.

이와 같이, 비대칭적 스위칭 패턴을 통해 인덕터 전류의 실효값을 감소시킬 수 있으므로, 도통 손실을 최소화하여 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, since the effective value of the inductor current can be reduced through the asymmetrical switching pattern, the conduction loss can be minimized and the energy conversion efficiency can be improved.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented in hardware components, software components, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, such as an array, a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be embodyed temporarily. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (19)

1차 측 회로는 NPC 토폴로지를 포함하고 2차 측 회로는 풀 브릿지를 포함하는 멀티 레벨 컨버터의 전압을 제어하는 방법에 있어서,
1차 측 전압의 상승 구간에서 상기 1차 측 전압을 멀티 레벨로 제어하기 위한 복수의 스위치를 제1 스위칭 패턴에 따라 제어하는 단계; 및
1차 측 전압의 하강 구간에서 상기 복수의 스위치를 제2 스위칭 패턴에 따라 제어하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 스위칭 패턴 및 상기 제2 스위칭 패턴은 상기 상승 구간의 전압 파형과 상기 하강 구간의 전압 파형이 서로 대칭성을 가지지 않도록 설정되는,
멀티 레벨 컨버터의 전압 제어 방법.
A method of controlling a voltage of a multi-level converter including a NPC topology in a primary side circuit and a full bridge in a secondary side circuit,
Controlling a plurality of switches for controlling the primary side voltage to a multilevel in a rising section of the primary side voltage according to a first switching pattern; And
Controlling the plurality of switches according to a second switching pattern in a falling period of the primary side voltage
Lt; / RTI >
Wherein the first switching pattern and the second switching pattern are set such that a voltage waveform of the rising section and a voltage waveform of the falling section do not have symmetry with each other,
A method for controlling the voltage of a multilevel converter.
제1항에 있어서,
상기 제1 스위칭 패턴은 상기 상승 구간의 전압이 양전압으로 전이되는 지점에서 출력 전압이 최대 전압을 가지도록 상기 복수의 스위치를 제어하도록 설정되는,
멀티 레벨 컨버터의 전압 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first switching pattern is set to control the plurality of switches such that an output voltage has a maximum voltage at a point where the voltage of the rising section transitions to a positive voltage,
A method for controlling the voltage of a multilevel converter.
제1항에 있어서,
상기 제2 스위칭 패턴은 상기 하강 구간의 전압이 음전압으로 전이되는 지점에서 출력 전압이 최저 전압을 가지도록 상기 복수의 스위치를 제어하도록 설정되는,
멀티 레벨 컨버터의 전압 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second switching pattern is set to control the plurality of switches such that an output voltage has a lowest voltage at a point where the voltage of the falling period transitions to a negative voltage,
A method for controlling the voltage of a multilevel converter.
제1항에 있어서,
상기 1차 측 회로는 제1 레그(leg) 및 제2 레그를 포함하고,
상기 제1 레그는 제1 스위치(Sa1), 제2 스위치(Sa2), 제3 스위치(Sb1) 및 제4 스위치(Sb2)를 포함하고,
상기 제2 레그는 제5 스위치(Sa3), 제6 스위치(Sa4), 제7 스위치(Sb3) 및 제8 스위치(Sb4)를 포함하는,
멀티 레벨 컨버터의 전압 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the primary side circuit includes a first leg and a second leg,
The first leg includes a first switch Sa1, a second switch Sa2, a third switch Sb1, and a fourth switch Sb2,
The second leg includes a fifth switch Sa3, a sixth switch Sa4, a seventh switch Sb3, and an eighth switch Sb4.
A method for controlling the voltage of a multilevel converter.
제4항에 있어서,
상기 제1 스위치(Sa1)와 상기 제5 스위치(Sa3), 상기 제2 스위치(Sa2)와 상기 제6 스위치(Sa4), 상기 제3 스위치(Sb1)와 제7 스위치(Sb3), 및 상기 제4 스위치(Sb2)와 상기 제8 스위치(Sb4)는 각각 서로 상보적으로 스위칭 되는,
멀티 레벨 컨버터의 전압 제어 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the first switch Sa1 and the fifth switch Sa3, the second switch Sa2 and the sixth switch Sa4, the third switch Sb1 and the seventh switch Sb3, 4 switch Sb2 and the eighth switch Sb4 are complementarily switched with each other,
A method for controlling the voltage of a multilevel converter.
제1항에 있어서,
2차 측 전압이 상기 1차 측 전압과 위상 차를 가지도록 상기 2차 측 전압을 제어하는 단계
를 더 포함하는,
멀티 레벨 컨버터의 전압 제어 방법.
The method according to claim 1,
Controlling the secondary side voltage so that the secondary side voltage has a phase difference from the primary side voltage
≪ / RTI >
A method for controlling the voltage of a multilevel converter.
제6항에 있어서,
상기 2차 측 회로는 상기 2차 측 전압을 제어하기 위한 제9 스위치(S1), 제10 스위치(S2), 제11 스위치(S3) 및 제12 스위치(S4)를 포함하는,
멀티 레벨 컨버터의 전압 제어 방법.
The method according to claim 6,
The secondary side circuit includes a ninth switch S1, a tenth switch S2, an eleventh switch S3 and a twelfth switch S4 for controlling the secondary side voltage.
A method for controlling the voltage of a multilevel converter.
제7항에 있어서,
상기 제9 스위치(S1)와 상기 제10 스위치(S2), 및 상기 제11 스위치(S3)와 상기 제12 스위치(S4)는 각각 서로 상보적으로 스위칭 되는,
멀티 레벨 컨버터의 전압 제어 방법.
8. The method of claim 7,
The ninth switch S1 and the tenth switch S2 and the eleventh switch S3 and the twelfth switch S4 are complementarily switched to each other,
A method for controlling the voltage of a multilevel converter.
제1항에 있어서,
상기 제1 스위칭 패턴 및 상기 제2 스위칭 패턴은 전력 전달 공식
Figure 112016126829874-pat00007
에 기초하여 결정되고,
여기서, Vp 는 1차 측 전압, Vs 는 2차 측 전압, Φ는 1차 측 전압 및 2차 측 전압 간의 위상 차, α는 제1 위상 지연, β는 제2 위상 지연을 나타내는,
멀티 레벨 컨버터의 전압 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first switching pattern and the second switching pattern have a power transfer formula
Figure 112016126829874-pat00007
Lt; / RTI >
Where V p is the primary side voltage, V s is the secondary side voltage,? Is the phase difference between the primary side voltage and the secondary side voltage,? Is the first phase delay,? Is the second phase delay,
A method for controlling the voltage of a multilevel converter.
1차 측 회로는 NPC 토폴로지를 포함하고 2차 측 회로는 풀 브릿지를 포함하는 멀티 레벨 컨버터의 전압을 제어하는 방법을 실행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서, 상기 프로그램은:
1차 측 전압의 상승 구간에서 상기 1차 측 전압을 멀티 레벨로 제어하기 위한 복수의 스위치를 제1 스위칭 패턴에 따라 제어하는 단계; 및
1차 측 전압의 하강 구간에서 상기 복수의 스위치를 제2 스위칭 패턴에 따라 제어하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 스위칭 패턴 및 상기 제2 스위칭 패턴은 상기 상승 구간의 전압 파형과 상기 하강 구간의 전압 파형이 서로 대칭성을 가지지 않도록 설정되는,
컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable medium having embodied thereon a program for executing a method of controlling a voltage of a multi-level converter including a NPC topology and a secondary circuit including a full bridge, the program comprising:
Controlling a plurality of switches for controlling the primary side voltage to a multilevel in a rising section of the primary side voltage according to a first switching pattern; And
Controlling the plurality of switches according to a second switching pattern in a falling period of the primary side voltage
Lt; / RTI >
Wherein the first switching pattern and the second switching pattern are set such that a voltage waveform of the rising section and a voltage waveform of the falling section do not have symmetry with each other,
A computer readable recording medium.
멀티 레벨 컨버터에 있어서,
1차 측 전압을 멀티 레벨로 제어하기 위한 복수의 스위치를 구비한 NPC 토폴로지를 포함하는 1차 측 회로;
풀 브릿지를 포함하는 2차 측 회로; 및
1차 측 전압의 상승 구간에서 상기 복수의 스위치를 제1 스위칭 패턴에 따라 제어하고, 1차 측 전압의 하강 구간에서 상기 복수의 스위치를 제2 스위칭 패턴에 따라 제어하는 제어 수단
을 포함하고,
상기 제1 스위칭 패턴 및 상기 제2 스위칭 패턴은 상기 상승 구간의 전압 파형과 상기 하강 구간의 전압 파형이 서로 대칭성을 가지지 않도록 설정되는,
멀티 레벨 컨버터.
In a multilevel converter,
A primary side circuit comprising an NPC topology with a plurality of switches for controlling the primary side voltage to a multilevel;
A secondary side circuit including a full bridge; And
A control means for controlling said plurality of switches in accordance with a first switching pattern in a rising section of a primary side voltage and controlling said plurality of switches in accordance with a second switching pattern in a falling period of a primary side voltage,
/ RTI >
Wherein the first switching pattern and the second switching pattern are set such that a voltage waveform of the rising section and a voltage waveform of the falling section do not have symmetry with each other,
Multilevel converters.
제11항에 있어서,
상기 제1 스위칭 패턴은 상기 상승 구간의 전압이 양전압으로 전이되는 지점에서 출력 전압이 최대 전압을 가지도록 상기 복수의 스위치를 제어하도록 설정되는,
멀티 레벨 컨버터.
12. The method of claim 11,
Wherein the first switching pattern is set to control the plurality of switches such that an output voltage has a maximum voltage at a point where the voltage of the rising section transitions to a positive voltage,
Multilevel converters.
제11항에 있어서,
상기 제2 스위칭 패턴은 상기 하강 구간의 전압이 음전압으로 전이되는 지점에서 출력 전압이 최저 전압을 가지도록 상기 복수의 스위치를 제어하도록 설정되는,
멀티 레벨 컨버터.
12. The method of claim 11,
Wherein the second switching pattern is set to control the plurality of switches such that an output voltage has a lowest voltage at a point where the voltage of the falling period transitions to a negative voltage,
Multilevel converters.
제11항에 있어서,
상기 1차 측 회로는 제1 레그(leg) 및 제2 레그를 포함하고,
상기 제1 레그는 제1 스위치(Sa1), 제2 스위치(Sa2), 제3 스위치(Sb1) 및 제4 스위치(Sb2)를 포함하고,
상기 제2 레그는 제5 스위치(Sa3), 제6 스위치(Sa4), 제7 스위치(Sb3) 및 제8 스위치(Sb4)를 포함하는,
멀티 레벨 컨버터.
12. The method of claim 11,
Wherein the primary side circuit includes a first leg and a second leg,
The first leg includes a first switch Sa1, a second switch Sa2, a third switch Sb1, and a fourth switch Sb2,
The second leg includes a fifth switch Sa3, a sixth switch Sa4, a seventh switch Sb3, and an eighth switch Sb4.
Multilevel converters.
제14항에 있어서,
상기 제1 스위치(Sa1)와 상기 제5 스위치(Sa3), 상기 제2 스위치(Sa2)와 상기 제6 스위치(Sa4), 상기 제3 스위치(Sb1)와 제7 스위치(Sb3), 및 상기 제4 스위치(Sb2)와 상기 제8 스위치(Sb4)는 각각 서로 상보적으로 스위칭 되는,
멀티 레벨 컨버터.
15. The method of claim 14,
Wherein the first switch Sa1 and the fifth switch Sa3, the second switch Sa2 and the sixth switch Sa4, the third switch Sb1 and the seventh switch Sb3, 4 switch Sb2 and the eighth switch Sb4 are complementarily switched with each other,
Multilevel converters.
제11항에 있어서,
상기 제어 수단은 2차 측 전압이 상기 1차 측 전압과 위상 차를 가지도록 상기 2차 측 전압을 제어하는,
멀티 레벨 컨버터.
12. The method of claim 11,
Wherein the control means controls the secondary side voltage so that the secondary side voltage has a phase difference from the primary side voltage,
Multilevel converters.
제16항에 있어서,
상기 2차 측 회로는 상기 2차 측 전압을 제어하기 위한 제9 스위치(S1), 제10 스위치(S2), 제11 스위치(S3) 및 제12 스위치(S4)를 포함하는,
멀티 레벨 컨버터.
17. The method of claim 16,
The secondary side circuit includes a ninth switch S1, a tenth switch S2, an eleventh switch S3 and a twelfth switch S4 for controlling the secondary side voltage.
Multilevel converters.
제17항에 있어서,
상기 제9 스위치(S1)와 상기 제10 스위치(S2), 및 상기 제11 스위치(S3)와 상기 제12 스위치(S4)는 각각 서로 상보적으로 스위칭 되는,
멀티 레벨 컨버터.
18. The method of claim 17,
The ninth switch S1 and the tenth switch S2 and the eleventh switch S3 and the twelfth switch S4 are complementarily switched to each other,
Multilevel converters.
제11항에 있어서,
상기 제1 스위칭 패턴 및 상기 제2 스위칭 패턴은 전력 전달 공식
Figure 112016126829874-pat00008
에 기초하여 결정되고,
여기서, Vp 는 1차 측 전압, Vs 는 2차 측 전압, Φ는 1차 측 전압 및 2차 측 전압 간의 위상 차, α는 제1 위상 지연, β는 제2 위상 지연을 나타내는,
멀티 레벨 컨버터.
12. The method of claim 11,
Wherein the first switching pattern and the second switching pattern have a power transfer formula
Figure 112016126829874-pat00008
Lt; / RTI >
Where V p is the primary side voltage, V s is the secondary side voltage,? Is the phase difference between the primary side voltage and the secondary side voltage,? Is the first phase delay,? Is the second phase delay,
Multilevel converters.
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