KR101899963B1 - Power converting apparatus performing function of inverter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치에 관한 것으로서, 병렬 접속된 복수(N)의 컨버터 유닛을 포함하는 N-페이즈 컨버터로서, 상기 각 컨버터 유닛은 차량에 공급되는 고전압 전원 및 저전압 전원 간의 양방향 전력 변환을 위해 상보적으로 동작하는 벅 스위치와 부스트 스위치, 인덕터 및 로우 페이즈 스위치를 포함하고 상기 벅 스위치, 상기 부스트 스위치 및 상기 인덕터는 하나의 노드에서 공통 접속되는, N-페이즈 컨버터; 및 상기 각 컨버터 유닛에 포함된 벅 스위치 및 부스트 스위치가 상보적으로 동작하도록 제어하되, 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류를 차단하여 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛은 상기 각 노드에서 3상 모터를 구동시키기 위한 구동 전류를 출력하고, 제4 내지 제N 컨버터 유닛에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류 변화에 의해 상기 제4 내지 제N 컨버터 유닛은 정상적인 전력 변환을 수행하도록, 상기 각 컨버터 유닛에 포함된 벅 스위치, 부스트 스위치 및 로우 페이즈 스위치를 각각 제어하는 제어부;를 포함하는 구성을 마련한다.The present invention relates to a power conversion apparatus having an inverter function, and an N-phase converter including a plurality of (N) converter units connected in parallel, wherein each of the converter units includes bidirectional power An N-phase converter including a buck switch, a boost switch, an inductor, and a low-phase switch complementarily operated for conversion, the buck switch, the boost switch, and the inductor being commonly connected at one node; And the buck switch and the boost switch included in each of the converter units are operated so as to complementarily operate so that the currents flowing through the inductors included in the first to third converter units are cut off, And the fourth to Nth converter units are configured to output the driving currents for driving the three-phase motors at the respective nodes, and perform the normal power conversion by changing the currents flowing in the inductors included in the fourth to Nth converter units, And a control unit for controlling the buck switch, the boost switch, and the low-phase switch included in each of the converter units.
Description
본 발명은 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양방향 DC-DC 컨버터를 이용하여 직류 전력을 양방향 변환하는 컨버터 기능 및 3상 모터를 구동하는 인버터 기능을 동시에 수행하는 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion apparatus having an inverter function, and more particularly, to an inverter function that performs a bidirectional conversion of a DC power using a bi-directional DC-DC converter and an inverter function for driving a three- And more particularly to a power conversion apparatus having the same.
차량의 전력시스템은 차량 내의 전자 부품, 안전 부품 또는 각종 액세서리를 가동하기 위한 전력을 공급하는 시스템으로서, 일반적으로 직류전압을 공급하여 차량 내의 전자 부품들을 가동한다. 종래에는 차량의 전력시스템으로 12V 전력시스템이 사용되었으나, 최근에는 에너지 용량을 증가시키고, 고출력의 전자 부품을 사용하여 전력 효율성을 향상시키기 위해 48V 전력시스템이 보급되고 있다.A power system of a vehicle is a system for supplying electric power for operating an electronic part, a safety part or various accessories in a vehicle, and generally supplies a direct current voltage to operate electronic parts in the vehicle. Conventionally, a 12V power system has been used as a power system of a vehicle, but in recent years, a 48V power system has been popularized to increase energy capacity and improve power efficiency by using high-output electronic components.
다만, 48V 전력시스템을 적용하는 경우, 종래의 12V 전압으로 가동되던 차량의 모든 전자 부품을 48V 용으로 교체해야 하는 문제점이 존재하여, 12V 및 48V의 전압을 함께 공급할 수 있는 12V-48V 전력 변환 시스템이 개발되었으며, 이에 따라 소모전력이 적은 부품은 기존과 같이 12V 전압으로 가동시키고, 전동식 조향장치 또는 공조시스템과 같이 소모전력이 큰 부품은 48V 전압으로 가동시킴에 따라 전력을 효율적으로 활용할 수 있게 되었다. 12V-48V 전력 변환 시스템은 통상적으로 양방향 DC-DC 컨버터가 사용되며, 양방향 DC-DC 컨버터는 고용량을 수용하고 전력 변환의 빠른 응답성을 확보하며 전류를 분담하여 효율성을 향상시키기 위해 멀티페이즈 구조로 사용되고 있다.However, when the 48V power system is applied, there is a problem that all the electronic parts of the vehicle, which was operated by the conventional 12V voltage, have to be replaced for 48V, and a 12V-48V power conversion system And the parts with low power consumption are operated with 12V voltage as usual and the parts with high power consumption such as electric steering or air conditioning system are operated with 48V voltage so that power can be utilized efficiently . A 12V-48V power conversion system typically uses a bidirectional DC-DC converter, a bi-directional DC-DC converter accepts a high capacity, has a fast response to power conversion, and has a multiphase structure .
한편, 전력 변환 시스템은 BSG(Belt-driven Starter Generator)를 구동시키기 위한 48V 전압을 공급할 수 있다. BSG는 인버터 및 벨트구동 시동모터로 구성된 엔진출력 보조시스템을 의미한다. BSG는, 전력 변환 시스템으로부터 48V 전압을 공급받은 인버터가 3상 교류 전력을 출력하여 벨트구동 시동모터를 회전시키고, 벨트구동 시동모터의 회전으로 벨트가 구동되어 엔진에 구동력을 제공함으로써 엔진출력을 보조한다.Meanwhile, the power conversion system can supply a 48V voltage for driving the BSG (Belt-driven Starter Generator). BSG means an engine output auxiliary system consisting of an inverter and a belt-driven starter motor. BSG is a system in which the inverter that receives the 48V voltage from the power conversion system outputs 3-phase AC power to rotate the belt drive start motor, and the belt is driven by the rotation of the belt drive start motor to provide the drive power to the engine, do.
이러한 BSG는, 벨트구동 시동모터의 구동 드라이버 역할을 하는 인버터가 필수적인 구성요소로서 역할한다. 다만, BSG를 구성하는 인버터는 그 부피가 크기 때문에 차량의 공간확보의 어려움이 존재하였고, 전력 변환 시스템의 전체적인 구조가 복잡해지며, 제작, 조립 및 설치상의 어려움이 있는 문제가 존재하였다.Such a BSG serves as an essential component of an inverter serving as a drive driver of a belt drive start motor. However, since the inverter constituting the BSG has a large volume, there is a difficulty in securing the space of the vehicle, the overall structure of the power conversion system becomes complicated, and there is a problem that it is difficult to manufacture, assemble and install.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 BSG를 구성하는 인버터를 제거하여, 전력 변환 시스템의 전체적인 구조를 단순화하고 양방향 DC-DC 컨버터와 호환되는 인버터 개발을 위한 시간적·경제적인 소비를 제거하기 하기 위한 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of one aspect of the present invention to eliminate an inverter constituting a BSG to simplify the overall structure of a power conversion system, And to provide a power conversion device having an inverter function for eliminating time-consuming and economical consumption for development.
본 발명의 일 측면에 따른 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치는, 병렬 접속된 복수(N)의 컨버터 유닛을 포함하는 N-페이즈 컨버터로서, 상기 각 컨버터 유닛은 차량에 공급되는 고전압 전원 및 저전압 전원 간의 양방향 전력 변환을 위해 상보적으로 동작하는 벅 스위치와 부스트 스위치, 인덕터 및 로우 페이즈 스위치를 포함하고 상기 벅 스위치, 상기 부스트 스위치 및 상기 인덕터는 하나의 노드에서 공통 접속되는, N-페이즈 컨버터; 및 상기 각 컨버터 유닛에 포함된 벅 스위치 및 부스트 스위치가 상보적으로 동작하도록 제어하되, 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류를 차단하여 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛은 상기 각 노드에서 3상 모터를 구동시키기 위한 구동 전류를 출력하고, 제4 내지 제N 컨버터 유닛에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류 변화에 의해 상기 제4 내지 제N 컨버터 유닛은 정상적인 전력 변환을 수행하도록, 상기 각 컨버터 유닛에 포함된 벅 스위치, 부스트 스위치 및 로우 페이즈 스위치를 각각 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A power conversion apparatus having an inverter function according to an aspect of the present invention is an N-phase converter including a plurality (N) of converter units connected in parallel, wherein each of the converter units is connected between a high voltage power supply and a low voltage power supply An N-phase converter including a complementary buck switch and a boost switch, an inductor, and a low-phase switch for bidirectional power conversion, the buck switch, the boost switch, and the inductor being commonly connected at one node; And the buck switch and the boost switch included in each of the converter units are operated so as to complementarily operate so that the currents flowing through the inductors included in the first to third converter units are cut off, And the fourth to Nth converter units are configured to output the driving currents for driving the three-phase motors at the respective nodes, and perform the normal power conversion by changing the currents flowing in the inductors included in the fourth to Nth converter units, And a controller for controlling each of the buck switch, the boost switch, and the low-phase switch included in each of the converter units.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 3상 모터의 홀 센서에서 출력되는 회전위치신호를 입력받아, 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 벅 스위치 및 부스트 스위치 중 하나의 벅 스위치 및 하나의 부스트 스위치만 동시에 턴 온시키는 것을 특징으로 한다.The controller receives the rotational position signal output from the hall sensor of the three-phase motor, and detects a buck switch and a buck switch included in each of the first to third converter units, And only the boost switch is turned on at the same time.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 로우 페이즈 스위치를 턴 오프시켜 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류를 차단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the controller turns off the low-phase switches included in the first to third converter units to cut off the current flowing in the inductors included in the first to third converter units .
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 BSG를 구성하는 인버터를 제거함으로써, 차량의 공간을 확보하는 동시에 차량의 경량화 및 이에 따른 연비 향상의 효과를 달성할 수 있고, 전력 변환 시스템의 전체적인 구조를 단순화 시킴으로써 시스템의 유지 및 보수의 효율성도 증가시킬 수 있으며, 인버터 개발을 위한 시간적·경제적인 소비를 제거할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the inverter constituting the BSG is removed, the space of the vehicle can be ensured, the weight of the vehicle can be reduced, and the fuel efficiency can be improved. By simplifying the system, it is possible to increase the maintenance and repair efficiency of the system, and it is possible to eliminate the time and economic consumption for the inverter development.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치에서 3상 모터 및 제어부의 입출력관계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치에서 N-페이즈 컨버터의 입출력관계를 설명하기 위한 예시도이다.1 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus having an inverter function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating input / output relationships of a three-phase motor and a control unit in a power conversion apparatus having an inverter function according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram illustrating input / output relationships of an N-phase converter in a power conversion apparatus having an inverter function according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of a power conversion apparatus having an inverter function according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치에서 3상 모터 및 제어부의 입출력관계를 설명하기 위한 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치에서 N-페이즈 컨버터의 입출력관계를 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus having an inverter function according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a power conversion apparatus having an inverter function according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating an input / output relationship of an N-phase converter in a power conversion apparatus having an inverter function according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치는 고전압 전원(HV), 저전압 전원(LV), N-페이즈 컨버터(NPC), 3상 모터(MT), 및 제어부(ECU)를 포함할 수 있고, N-페이즈 컨버터(NPC)는 복수(N) 의 컨버터 유닛(CU<1:N>)을 포함할 수 있다.1 to 3, a power conversion device having an inverter function according to an embodiment of the present invention includes a high voltage power source HV, a low voltage power source LV, an N-phase converter NPC, a three- ), And a control unit (ECU), and the N-phase converter NPC may include a plurality of (N) converter units CU < 1: N >.
고전압 전원(HV) 및 저전압 전원(LV)은 차량 내의 각 전자 부품에 각각 고전압 및 저전압을 공급할 수 있으며, 상호 간의 전력 변환을 위해 후술할 N-페이즈 컨버터(NPC)에 전기적으로 연결될 수 있다. 고전압 전원(HV) 및 저전압 전원(LV)은 통상적인 전력 변환 시스템에 따라 각각 48V 전원 및 12V 전원으로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 고전압 전원(HV) 및 저전압 전원(LV)은 리튬 배터리, 납축전지, 슈퍼 캐패시터 또는 울트라 캐패시터가 단독 또는 조합되어 구성될 수 있으나 상기한 대상에 한정되지 않고 차량의 전자 부품에 전원을 공급할 수 있는 모든 구성을 포함할 수 있다.The high voltage power supply (HV) and the low voltage power supply (LV) can supply high voltage and low voltage to each electronic component in the vehicle, respectively, and can be electrically connected to an NPC (NPC) to be described later for power conversion. The high voltage power supply (HV) and the low voltage power supply (LV) may be configured with a 48V power supply and a 12V power supply according to a conventional power conversion system, but are not limited thereto. Also, the high voltage power source (HV) and the low voltage power source (LV) may be constituted by a lithium battery, a lead acid battery, a super capacitor or an ultracapacitor, either alone or in combination. However, All configurations can be included.
3상 모터(MT)는 그 회전에 의해 벨트가 구동되어 엔진에 구동력을 제공함으로써 엔진출력을 보조할 수 있다. 통상의 3상 모터는 인버터로부터 출력되는 3상 교류 전류를 입력받아 구동되지만, 본 발명에 따른 실시예에서는 인버터를 제거하고 후술할 N-페이즈 컨버터(NPC)로부터 출력되는 구동 전류, 즉 3상 교류 전류(IU, IV, IW)를 통해 3상 모터(MT)를 구동시킬 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.The three-phase motor MT is capable of assisting the engine output by driving the belt by its rotation to provide a driving force to the engine. The conventional three-phase motor is driven by receiving the three-phase alternating current output from the inverter. However, in the embodiment of the present invention, the inverter is removed and the driving current output from the N-phase converter (NPC) Phase motor (MT) through currents (I U , I V , I W ). A detailed description thereof will be described later.
N-페이즈 컨버터(NPC)는, 도 1에 도시된 것과 같이 일단이 고전압 전원(HV)에, 타단이 저전압 전원(LV)에 전기적으로 연결되어 고전압 전원(HV)과 저전압 전원(LV) 간의 양방향 전력 변환을 수행할 수 있다. N-페이즈 컨버터(NPC)는 복수(N, 여기서 N은 4 이상인 자연수)의 컨버터 유닛(CU<1:N>)을 포함할 수 있으며 각 컨버터 유닛(CU<1:N>)은 N-페이즈 컨버터(NPC)에서 순차적으로 전력 변환을 수행하는 하나의 페이즈를 구성한다. 컨버터 유닛(CU<1:N>)은 고전압 전원(HV)과 저전압 전원(LV) 간의 양방향 전력 변환을 위해 상보적으로 동작하는 벅 스위치와 부스트 스위치, 인덕터 및 로우 페이즈 스위치를 포함할 수 있다. 컨버터 유닛(CU<1:N>)에서 인덕터에 에너지가 저장되는 모드에서는 벅 스위치는 턴 온, 부스트 스위치는 턴 오프되도록 제어부(ECU)에 의해 제어되며, 인덕터에서 에너지가 방전되는 모드에서는 벅 스위치는 턴 오프, 부스트 스위치는 턴 온되도록 제어부(ECU)에 의해 제어된다. 컨버터 유닛(CU<1:N>)은 제어부(ECU)에 의해 벅 스위치 및 부스트 스위치가 상보적으로 동작되어 인덕터에 에너지가 저장되고 방전되는 과정을 반복 수행함으로써 고전압 전원(HV)과 저전압 전원(LV) 간의 전력 변환을 수행한다. 한편, 로우 페이즈 스위치는 통상의 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 컨버터 유닛(CU<1:N>)에 구비되어 전력 변환 모드에 있는 해당 컨버터 유닛과 저전압 전원(LV)을 전기적으로 연결하는 역할을 수행할 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.1, the N-phase converter NPC is electrically connected to the high voltage power supply HV at one end and to the low voltage power supply LV at the other end so as to be bidirectional between the high voltage power supply HV and the low voltage power supply LV Power conversion can be performed. The N-phase converter NPC may include a plurality (N, where N is a natural number equal to or greater than 4) of converter units CU < 1: N >, and each converter unit CU & The converter (NPC) configures one phase to sequentially perform the power conversion. The converter unit (CU < 1: N >) may include a complementary buck switch, a boost switch, an inductor and a low-phase switch for bidirectional power conversion between a high voltage supply (HV) and a low voltage supply (LV). In the mode in which energy is stored in the inductor in the converter unit (CU <1: N>), the buck switch is turned on and the boost switch is turned off. In a mode in which energy is discharged from the inductor, And the boost switch is turned on by the control unit (ECU). Converter unit (CU <1: N>) is operated by complementary operation of the buck switch and the boost switch by the control unit (ECU) to store and discharge energy in the inductor, LV). On the other hand, the low phase switch is provided in each converter unit (CU <1: N>) included in the conventional multi-phase converter and electrically connects the corresponding converter unit in the power conversion mode to the low voltage power source (LV) A detailed description thereof will be given later.
컨버터 유닛(CU<1:N>)에 포함된 벅 스위치, 부스트 스위치 및 인덕터는 하나의 노드에서 공통 접속되는 구조로 구성될 수 있다. 후술할 것과 같이, 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)에 포함된 상기 각 노드에서는 3상 모터(MT)를 구동시키기 위한 구동 전류가 출력될 수 있다. 이하에서는 편의상 벅 스위치, 부스트 스위치 및 인덕터가 공통 접속되는 상기 노드를 드라이빙 노드로 정의하기로 한다. The buck switch, the boost switch, and the inductor included in the converter unit (CU < 1: N >) may be configured to be connected in common at one node. As will be described later, at each of the nodes included in the first to third converter units CU <1: 3>, a drive current for driving the three-phase motor MT can be output. Hereinafter, the node to which the buck switch, the boost switch, and the inductor are connected in common will be defined as a driving node.
컨버터 유닛(CU<1:N>)은 도 3에 도시된 것과 같이 동기형 벅 컨버터로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 양방향 벅-부스트 컨버터, 양방향 플라이백 컨버터, 또는 양방향 세픽 컨버터 등으로 구성될 수도 있다. 이에 따라 후술할 제어부(ECU)는 N-페이즈 컨버터(NPC)를 구성하는 각 페이즈의 컨버터 유닛(CU<1:N>)을 순차적으로 구동시킴으로써 전력 변환을 수행할 수 있다. 컨버터 유닛 및 멀티페이즈 컨버터의 동작은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자에게 주지된 것이므로 구체적인 동작 설명은 생략하기로 한다.The converter unit (CU < 1: N >) may be composed of a synchronous buck converter as shown in FIG. 3, but is not limited thereto and may be configured as a bidirectional buck-boost converter, bidirectional flyback converter, . Accordingly, the control unit ECU, which will be described later, can perform the power conversion by sequentially driving the converter units (CU <1: N>) of the respective phases constituting the N-phase converter (NPC). The operation of the converter unit and the multi-phase converter is well known to those skilled in the art, so a detailed description of the operation will be omitted.
본 발명에 따른 실시예에서 N-페이즈 컨버터(NPC)는, 전술한 것과 같이 통상의 전력 변환 기능을 수행할 수 있는 동시에, 제어부(ECU)의 제어에 따라 3상 모터(MT)를 구동시키기 위한 인버터의 기능을 수행할 수 있다. 통상의 전력 변환 시스템에서 모터를 구동하기 위한 인버터는 3상 브릿지 회로로 구성되며, 구체적으로 High 신호가 입력되는 P-Channel 트랜지스터 및 이와 직렬로 연결되어 Low 신호가 입력되는 N-Channel 트랜지스터가 3쌍으로 구성된다. ECU와 같은 제어장치는 각각의 트랜지스터에 High 신호와 Low 신호를 조합 입력하여 3상 교류 전류가 출력되도록 제어함으로써 모터를 구동시킨다. 본 발명에 따른 실시예에서는 벅 스위치 및 부스트 스위치를 포함하는 컨버터 유닛 3개를 이용하여 상기 3상 브릿지 회로로 구성된 인버터와 같은 기능을 구현하는 것에 그 특징이 있다.In the embodiment according to the present invention, the N-phase converter (NPC) can perform the normal power conversion function as described above, and at the same time, It can perform the function of the inverter. In a conventional power conversion system, an inverter for driving a motor is composed of a three-phase bridge circuit. Specifically, a P-channel transistor to which a High signal is input and an N-channel transistor to which a Low signal is input in series are connected to three pairs . A control device such as an ECU drives a motor by controlling the output of a three-phase alternating current by inputting a high signal and a low signal to each transistor. The embodiment according to the present invention is characterized in that the same function as the inverter configured by the three-phase bridge circuit is implemented by using three converter units including a buck switch and a boost switch.
도 1에는 N-페이즈 컨버터(NPC)에 포함되는 세 개의 컨버터 유닛으로부터 모터 구동 전류, 즉 3상 교류 전류(IU, IV, IW)가 3상 모터(MT)로 입력되는 구성이 도시되어 있으며, 도 2 및 도 3에는 보다 구체적으로, 세 개의 컨버터 유닛의 드라이빙 노드로부터 3상 교류 전류(IU, IV, IW)가 3상 모터(MT)의 고정자 권선으로 입력되는 구성이 도시되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 실시예에서는 N-페이즈 컨버터(NPC)에 포함된 N개의 컨버터 유닛(CU<1:N>) 중 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)을 3상 모터(MT)를 구동시키기 위한 인버터로 사용할 수 있으며, 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)의 각 드라이빙 노드에서는 120°의 위상 차이가 존재하는 3상 교류 전류(IU, IV, IW)가 출력됨으로써 3상 모터(MT)가 구동될 수 있다.1 shows a configuration in which motor drive currents, that is, three-phase alternating currents IU , I V and I W from three converter units included in the N-phase converter NPC are input to the three-phase motor MT, 2 and 3 show a configuration in which the three-phase alternating currents IU , I V and I W are input from the driving nodes of the three converter units to the stator windings of the three-phase motor MT Respectively. That is, in the embodiment of the present invention, the first to third converter units (CU <1: 3>) among the N converter units (CU <1: N>) included in the N-phase converter can be used as the inverter for driving the motor (MT), the first to third converter unit (CU <1: 3>) 3 -phase alternating current to the phase difference of 120 ° exists in each of the driving node of the (I U, I V , and I W are output, whereby the three-phase motor MT can be driven.
이에 따라, 제어부(ECU)는 N-페이즈 컨버터(NPC)를 통해 컨버터 기능 및 인버터 기능을 동시에 수행하기 위해, 각 컨버터 유닛(CU<1:N>)에 포함된 벅 스위치 및 부스트 스위치가 상보적으로 동작하도록 제어하되, 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류를 차단하여 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)은 상기 각 드라이빙 노드에서 3상 모터(MT)를 구동시키기 위한 구동 전류를 출력하고, 제4 내지 제N 컨버터 유닛(CU<4:N>)에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류 변화에 의해 상기 제4 내지 제N 컨버터 유닛(CU<4:N>)은 정상적인 전력 변환을 수행하도록, 상기 각 컨버터 유닛(CU<1:N>)에 포함된 벅 스위치, 부스트 스위치 및 로우 페이즈 스위치를 각각 제어할 수 있다.Accordingly, in order to simultaneously perform the converter function and the inverter function through the N-phase converter (NPC), the control unit ECU controls the buck switch and the boost switch included in each converter unit (CU < 1: , The first to third converter units (CU <1: 3>) cut off the currents flowing in the inductors included in the first to third converter units (CU <1: 3> The driving current for driving the three-phase motor MT is outputted from the driving node, and the fourth to the N-th converter units CU < 4: N > N converter units (CU < 4: N >) can control the buck switch, the boost switch and the low phase switch included in each of the converter units (CU < 1: N >) to perform normal power conversion.
이때, 제어부(ECU)는 3상 모터(MT)의 홀 센서에서 출력되는 회전위치신호(H1, H2, H3)를 입력받아, 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)에 각각 포함된 벅 스위치 및 부스트 스위치 중 하나의 벅 스위치 및 하나의 부스트 스위치만 동시에 턴 온시킬 수 있다. 또한 제어부(ECU)는 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)에 각각 포함된 로우 페이즈 스위치를 턴 오프시켜 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류를 차단할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.At this time, the control unit ECU receives the rotation position signals H1, H2, and H3 output from the hall sensors of the three-phase motor MT and outputs the rotation position signals H1, H2, and H3 to the first to third converter units CU < Only one of the included buck switches and one of the boost switches and one boost switch can be turned on at the same time. Also, the control unit ECU turns off the low phase switches included in the first to third converter units CU < 1: 3 > to include them in the first to third converter units CU < 1: 3 & The current flowing in the inductor can be cut off. A detailed description thereof will be described later.
제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)은 N-페이즈 컨버터(NPC)를 구성하는 N 개의 컨버터 유닛(CU<1:N>) 중 임의의 세 개의 컨버터 유닛을 의미하고 반드시 병렬로 접속된 순서에 한정되지 않으며, 제4 내지 제N 컨버터 유닛(CU<4:N>) 또한 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)을 제외한 N-3개의 컨버터 유닛을 의미한다. 즉, 제어부(ECU)의 제어에 따라 3개의 컨버터 유닛이 인버터 기능을 수행하고 N-3개의 컨버터 유닛이 정상적인 컨버터 기능을 수행하는 범위에서, 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)과 그에 따른 제4 내지 제N 컨버터 유닛(CU<4:N>)은 접속 순서에 상관없이 구성될 수 있다.The first to third converter units CU <1: 3> refer to any three converter units out of the N converter units CU <1: N> constituting the N-phase converter NPC, And the fourth to N-th converter units CU <4: N> denote N-3 converter units excluding the first to third converter units CU <1: 3> do. That is, under the control of the control unit ECU, the first to third converter units CU <1: 3> and CU <1: 3> are provided in the range where the three converter units perform the inverter function and the N-3 converter units perform the normal converter functions, ) And the corresponding fourth to Nth converter units CU < 4: N > may be configured regardless of the connection order.
도 2 및 도 3을 참조하여, N-페이즈 컨버터(NPC), 3상 모터(MT) 및 제어부(ECU)의 입출력관계를 고려하여 컨버터 기능과 인버터 기능이 수행되는 과정을 구체적으로 설명한다.The process of performing the converter function and the inverter function in consideration of the input / output relationship of the N-phase converter (NPC), the three-phase motor (MT), and the control unit (ECU) will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.
먼저 용어의 구분을 위해, 제1 내지 제N 벅 스위치(BKSW<1:N>)는 제1 내지 제N 컨버터 유닛(CU<1:N>)에 각각 포함된 벅 스위치로 정의하고, 제1 내지 제N 부스트 스위치(BTSW<1:N>)는 제1 내지 제N 컨버터 유닛(CU<1:N>)에 각각 포함된 부스트 스위치로 정의한다. 또한, 제1 내지 제N 벅 스위치 신호(BK<1:N>)는 각각 제1 내지 제N 벅 스위치(BKSW<1:N>)의 동작을 제어하는 신호로 정의하고, 제1 내지 제N 부스트 스위치 신호(BT<1:N>)는 각각 제1 내지 제N 부스트 스위치(BTSW<1:N>)의 동작을 제어하는 신호로 정의한다.First, first to Nth buck switches BKSW < 1: N > are defined as buck switches included respectively in first to Nth converter units CU < 1: N & Nth boost unit BTSW < 1: N >) are defined as boost switches included in the first to Nth converter units CU < 1: N >, respectively. The first to Nth buck switch signals BK <1: N> are defined as signals for controlling the operation of the first to Nth buck switches BKSW <1: N>, respectively. The boost switch signals BT <1: N> are defined as signals for controlling the operation of the first to Nth boost switches BTSW <1: N>, respectively.
제어부(ECU)는 제1 내지 제3 벅 스위치 신호(BK<1:3>)를 통해 제1 내지 제3 벅 스위치(BKSW<1:3>)의 동작을 각각 제어할 수 있다. 또한 제어부(ECU)는 제1 내지 제3 부스트 스위치 신호(BT<1:3>)를 통해 제1 내지 제3 부스트 스위치(BTSW<1:3>)의 동작을 각각 제어할 수 있다. 이에 따라 제어부(ECU)는, 제1 내지 제3 벅 스위치 신호(BK<1:3>) 및 제1 내지 제3 부스트 스위치 신호(BT<1:3>)를 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)에 조합 입력함으로써 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)이 인버터로 동작하도록 제어할 수 있으며, 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)의 드라이빙 노드에서는 3상 교류 전류(IU, IV, IW)가 출력되어 3상 모터(MT)에 인가됨으로써 3상 모터(MT)가 구동될 수 있다.The control unit ECU can control the operation of the first through third buck switches BKSW <1: 3> through the first through third buck switch signals BK <1: 3>, respectively. Also, the control unit ECU can respectively control the operations of the first to third boost switches BTSW <1: 3> through the first to third boost switch signals BT <1: 3>. Accordingly, the control unit ECU outputs the first to third buck switch signals BK <1: 3> and the first to third boost switch signals BT <1: 3> to the first to third converter units The first to third converter units CU < 1: 3 > may control the first to third converter units CU < 1: 3 & The three-phase motor MT can be driven by outputting the three-phase alternating currents IU , I V and I W to the three-phase motor MT.
구동되는 3상 모터(MT)의 홀 센서는 3상 교류 전류(IU, IV, IW)의 정류를 위한 회전위치신호(H1, H2, H3)를 제어부(ECU)로 출력할 수 있으며, 제어부(ECU)는 회전위치신호(H1, H2, H3)를 입력받아 3상 교류 전류(IU, IV, IW)의 정류를 위해 제1 내지 제3 벅 스위치 신호(BK<1:3>) 및 제1 내지 제3 부스트 스위치 신호(BT<1:3>)를 조합하여 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)으로 전달할 수 있다.Hall sensor of the three-phase motor (MT) to be driven is capable of outputting a rotational position signal (H1, H2, H3) for rectifying the three-phase alternating currents (I U, I V, I W) to the control unit (ECU), and , the control unit (ECU) is a rotational position signal (H1, H2, H3) for receiving three-phase alternating current input first to for rectification of (I U, I V, I W) a third buck switch signal (BK <1: 3>) and the first to third boost switch signals BT <1: 3> to the first to third converter units CU <1: 3>.
이때, 제어부(ECU)는 제1 내지 제3 벅 스위치 신호(BK<1:3>) 및 제1 내지 제3 부스트 스위치 신호(BT<1:3>)를 통해, 제1 내지 제3 벅 스위치(BKSW<1:3>) 및 제1 내지 제3 부스트 스위치(BTSW<1:3>) 중 하나의 벅 스위치 및 하나의 부스트 스위치만 동시에 턴 온시킬 수 있다. 즉, 3상 모터(MT)를 구동하기 위해서는 각각 양의 전류, 음의 전류 및 0(Not Connect)의 값을 갖는 3상 교류 전류(IU, IV, IW)가 3상 모터(MT)에 인가되어야 하므로, 하나의 벅 스위치만 턴 온시켜 양의 전류를 3상 모터(MT)로 인가하고, 하나의 부스트 스위치만 턴 온시켜 음의 전류를 3상 모터(MT)로 인가(전류가 3상 모터(MT)에서 해당 부스트 스위치 방향으로 흐르게)하며, 그 외 벅 스위치 및 부스트 스위치는 턴 오프시켜 전류가 흐르지 않도록 함으로써 3상 모터(MT)를 구동시킬 수 있는 것이다.At this time, the control unit ECU controls the first through third buck switch signals BK <1: 3> through the first through third buck switch signals BK <1: 3> and the first through third boost switch signals BT < Only one of the first to third boost switches BKSW <1: 3> and the first to third boost switches BTSW <1: 3> and the one boost switch can be turned on at the same time. That is, in order to drive the three-phase motor MT, three-phase alternating currents I U , I V and I W having positive current, negative current and 0 (Not Connect) , So that only one buck switch is turned on to apply a positive current to the three-phase motor (MT), and only one boost switch is turned on to apply a negative current to the three-phase motor (MT) Phase motor (MT) in the direction of the corresponding boost switch), and the other buck switch and the boost switch are turned off to prevent current from flowing, thereby driving the three-phase motor (MT).
이러한 과정의 반복을 통해, 인버터 없이 제어부(ECU) 및 N-페이즈 컨버터(NPC)에 포함된 3개의 컨버터 유닛만으로 3상 모터(MT)를 구동시킬 수 있게 된다. 하기 표 1은 3상 2극 BLDC 모터의 회전자가 시계방향으로 회전할 때의 홀 센서 출력인 회전위치신호(H1, H2, H3), 제1 내지 제3 벅 스위치 신호(BK<1:3>)와 제1 내지 제3 부스트 스위치 신호(BT<1:3>), 및 3상 교류 전류(IU, IV, IW)의 부호를 나타낸 진리표의 일 예시이다.Through the repetition of this process, it becomes possible to drive the three-phase motor (MT) by only three converter units included in the control unit (ECU) and the N-phase converter (NPC) without the inverter. Table 1 below shows rotation position signals (H1, H2, H3), first to third buck switch signals (BK < 1: 3 > And the three-phase alternating currents I U , I V , and I W , which are the first to third boost switch signals BT <1: 3>, and the three-phase alternating currents I U , I V , and I W.
표 1은 본 발명에 따른 실시예의 이해를 돕기 위해 3상 2극 BLDC 모터를 예로 든 것이므로, 모터의 극 수 또는 회전자의 회전 방향에 따라 표 1의 값들은 달라질 수 있다.Table 1 illustrates the three-phase, two-pole BLDC motor as an example to facilitate understanding of the embodiment of the present invention. Therefore, the values shown in Table 1 may vary depending on the number of poles of the motor or the direction of rotation of the rotor.
정리하면, 제어부(ECU)는 제1 내지 제3 벅 스위치 신호(BK<1:3>) 및 제1 내지 제3 부스트 스위치 신호(BT<1:3>)를 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)에 조합 입력함으로써 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)의 드라이빙 노드에서 3상 교류 전류(IU, IV, IW)가 출력되도록 제어할 수 있고, 상기 3상 교류 전류(IU, IV, IW)에 따라 구동되는 3상 모터(MT)의 홀 센서에서 출력되는 회전위치신호(H1, H2, H3)를 입력받아 3상 교류 전류(IU, IV, IW)의 정류를 위해 제1 내지 제3 벅 스위치 신호(BK<1:3>) 및 제1 내지 제3 부스트 스위치 신호(BT<1:3>)를 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)에 조합 입력하게 된다. 상기 과정이 반복됨으로써 3상 모터(MT)가 구동될 수 있다.In summary, the control unit ECU outputs the first to third buck switch signals BK <1: 3> and the first to third boost switch signals BT <1: 3> to the first to third converter units Phase AC currents IU , I V and I W are outputted from the driving nodes of the first to third converter units CU <1: 3> and, the three-phase alternating currents (I U, I V, I W) a three-phase receiving the rotational position signal (H1, H2, H3) which is output from the Hall sensor of the motor (MT) three-phase alternating current to be driven in accordance with the the first to third buck switch signal (BK <1: 3>) for the rectification of (I U, I V, I W) , and the first to third boost switch signal (BT <1: 3>) of the first To the third converter unit (CU < 1: 3 >). The above process is repeated so that the three-phase motor MT can be driven.
또한, 제어부(ECU)는 제4 내지 제N 벅 스위치 신호(BK<4:N>)를 통해 제4 내지 제N 벅 스위치(BKSW<4:N>)의 동작을 각각 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(ECU)는 제4 내지 제N 부스트 스위치 신호(BT<4:N>)를 통해 제4 내지 제N 부스트 스위치(BTSW<4:N>)의 동작을 각각 제어할 수 있다. 이에 따라 제어부(ECU)는, 제4 내지 제N 벅 스위치 신호(BK<4:N>) 및 제4 내지 제N 부스트 스위치 신호(BT<4:N>)를 제4 내지 제N 컨버터 유닛(CU<4:N>)에 조합 입력함으로써 제4 내지 제N 컨버터 유닛(CU<4:N>)이 컨버터로 동작하도록 제어할 수 있다.Also, the control unit ECU can respectively control the operation of the fourth to Nth buck switches BKSW < 4: N > through the fourth to Nth buck switch signals BK <4: N>. Then, the control unit ECU can control the operation of the fourth to Nth boost switches BTSW <4: N> through the fourth to Nth boost switch signals BT <4: N>, respectively. Accordingly, the control unit ECU outputs the fourth to Nth buck switch signals BK <4: N> and the fourth to Nth boost switch signals BT <4: N> CU < 4: N >), the fourth to N < th > converter units CU < 4: N >
한편, 전력 변환 시스템을 구성하는 양방향 멀티페이즈 컨버터는 각 페이즈를 구성하는 컨버터 유닛을 순차적으로 구동시키고 전력 소모를 저감시키기 위해, 고전압 전원(HV)에 연결되는 하이 페이즈 스위치 및 저전압 전원(LV)에 연결되는 로우 페이즈 스위치를 포함할 수 있다. 또한 각 컨버터 유닛 및 멀티페이즈 컨버터의 회로 구성에 따라 하이 페이즈 스위치 및 로우 페이즈 스위치는 각 컨버터 유닛에 포함되어 구성될 수도 있다. 하이 페이즈 스위치 및 로우 페이즈 스위치는 각 페이즈 별로 하나씩 구비될 수도 있고(즉, 컨버터 유닛 각각이 하이 페이즈 스위치 및 로우 페이즈 스위치를 포함할 수도 있고) 두 개의 페이즈 당 하나씩 구비될 수도 있으며, 하이 페이즈 스위치 및 로우 페이즈 스위치의 개수를 달리하여 구비될 수도 있다. 도 3은 두 개의 페이즈 당 하나씩 구비된 제1 내지 제N/2 하이 페이즈 스위치(PHSW<1:N/2>), 및 각 페이즈 별로 구비된 제1 내지 제N 로우 페이즈 스위치(PLSW<1:N>)를 포함하는 N-페이즈 컨버터(NPC)를 예시로서 도시한 것이다.On the other hand, the bi-directional multi-phase converter constituting the power conversion system includes a high-phase switch connected to the high-voltage power supply (HV) and a low-voltage power supply (LV) for sequentially driving the converter units constituting each phase and reducing power consumption And may include a low phase switch connected thereto. Also, depending on the circuit configuration of each converter unit and the multi-phase converter, a high-phase switch and a low-phase switch may be included in each converter unit. The high-phase switch and the low-phase switch may be provided one for each phase (i.e., each of the converter units may include a high-phase switch and a low-phase switch) and one for each of the two phases, The number of the low-phase switches may be different. FIG. 3 is a circuit diagram of a PLL circuit according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, first to N / 2 high phase switches PHSW <1: N / 2> N > (N > N)) as an example.
도 3에 도시된 것과 같이 벅 스위치에 연결될 수 있는 하이 페이즈 스위치와 관련하여, 본 실시예에서 제어부(ECU)는 제1 내지 제3 벅 스위치 신호(BK<1:3>) 및 제1 내지 제3 부스트 스위치 신호(BT<1:3>)를 통해 인버터 기능을 제어하고, 제4 내지 제N 벅 스위치 신호(BK<4:N>) 및 제4 내지 제N 부스트 스위치 신호(BT<4:N>)를 통해 컨버터 기능을 제어할 수 있으므로, 상기 인버터 기능 및 컨버터 기능을 수행하는 한도에서 제1 내지 제N/2 하이 페이즈 스위치(PHSW<1:N/2>)는 제어부(ECU)의 제1 내지 제N/2 하이 페이즈 스위치 신호(PH<1:N/2>)에 의해 선택적으로 턴 온/오프되도록 제어될 수 있다.3, the control unit ECU controls the first to third buck switch signals BK < 1: 3 > and the first to third buck switch signals BK < 4: N >) and fourth to Nth boost switch signals BT < 4: N >, respectively, The first through the N / 2 high-phase switches PHSW <1: N / 2> are controlled by the control unit (ECU) in such a manner that the inverter function and the converter function are performed. Can be selectively turned on / off by the first to N / 2 high-phase switch signals (PH <1: N / 2>).
다만, 도 3에 도시된 것과 같이 인덕터 및 저전압 전원(LV)에 연결될 수 있는 로우 페이즈 스위치와 관련하여, 제1 내지 제3 컨버터 유닛의 각 드라이빙 노드에서는 3상 모터(MT)를 구동시키기 위한 정상적인 교류 전류가 출력되어야 하므로 인덕터에 흐르는 전류를 차단할 필요가 있다. 따라서 제어부(ECU)는 제1 내지 제3 로우 페이즈 스위치 신호(PL<1:3>)를 통해 제1 내지 제3 컨버터 유닛(CU<1:3>)에 포함된 제1 내지 제3 로우 페이즈 스위치(PLSW<1:N>)를 턴 오프시킴으로써 드라이빙 노드에서 인덕터 방향으로 흐르는 전류를 차단할 수 있다.3, in each of the driving nodes of the first to third converter units, with respect to the inductor and the low-phase switch that can be connected to the low-voltage power supply (LV), a normal It is necessary to cut off the current flowing in the inductor since an alternating current should be outputted. Therefore, the control unit ECU outputs the first to third low phase signals CU <1: 3> included in the first to third converter units CU <1: 3> through the first to third row phase switch signals PL < By turning off the switches PLSW < 1: N >, the current flowing from the driving node to the inductor can be cut off.
이와 같이 본 발명은 3상 모터를 구동하기 위한 인버터를 제거함으로써, 차량의 공간을 확보하는 동시에 차량의 경량화 및 이에 따른 연비 향상의 효과를 달성할 수 있고, 전력 변환 시스템의 전체적인 구조를 단순화 시킴으로써 시스템의 유지 및 보수의 효율성도 증가시킬 수 있으며, 인버터 개발을 위한 시간적·경제적인 소비를 제거할 수 있다.Thus, by eliminating the inverter for driving the three-phase motor, it is possible to secure the space of the vehicle and achieve the effect of reducing the weight of the vehicle and improving the fuel economy thereby simplifying the entire structure of the power conversion system, The maintenance and repair efficiency of the inverter can be increased, and time and economic consumption for the inverter development can be eliminated.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
HV: 고전압 전원
LV: 저전압 전원
MT: 3상 모터
NPC: N-페이즈 컨버터
CU<1:N>: 제1 내지 제N 컨버터 유닛
BKSW<1:N>: 제1 내지 제N 벅 스위치
BTSW<1:N>: 제1 내지 제N 부스트 스위치
L<1:N>: 제1 내지 제N 인덕터
PHSW<1:N/2>: 제1 내지 제N/2 하이 페이즈 스위치
PLSW<1:N>: 제1 내지 제N 로우 페이즈 스위치
ECU: 제어부
IU, IV, IW: 3상 교류 전류
H1, H2, H3: 회전위치신호
BK<1:N>: 제1 내지 제N 벅 스위치 신호
BT<1:N>: 제1 내지 제N 부스트 스위치 신호
PH<1:N/2>: 제1 내지 제N/2 하이 페이즈 스위치 신호
PL<1:N>: 제1 내지 제N 로우 페이즈 스위치 신호HV: High voltage power source
LV: Low Voltage Power Supply
MT: Three-phase motor
NPC: N-Phase Converter
CU < 1: N >: First to Nth converter units
BKSW < 1: N >: First to Nth Buck Switches
BTSW < 1: N >: First to Nth boost switches
L < 1: N >: First to Nth inductors
PHSW < 1: N / 2 >: First to N / 2 high-phase switches
PLSW < 1: N >: First to Nth Low Phase Switches
ECU:
I U, I V, I W : 3 -phase alternating current
H1, H2, H3: rotation position signal
BK < 1: N >: first to Nth buck switch signals
BT < 1: N >: First to Nth boost switch signals
PH <1: N / 2>: first to N / 2 high-phase switch signals
PL < 1: N >: First to Nth Low Phase Switch Signals
Claims (1)
상기 각 컨버터 유닛에 포함된 벅 스위치 및 부스트 스위치가 상보적으로 동작하도록 제어하되, 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류를 차단하여 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛은 상기 각 노드에서 3상 모터를 구동시키기 위한 구동 전류를 출력하고, 제4 내지 제N 컨버터 유닛에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류 변화에 의해 상기 제4 내지 제N 컨버터 유닛은 정상적인 DC-DC 전력 변환을 수행하도록, 상기 각 컨버터 유닛에 포함된 벅 스위치, 부스트 스위치 및 로우 페이즈 스위치를 각각 제어하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 3상 모터의 홀 센서에서 출력되는 회전위치신호를 입력받아, 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 벅 스위치 및 부스트 스위치 중 하나의 벅 스위치 및 하나의 부스트 스위치만 동시에 턴 온시키고,
상기 3상 모터는 3상 2극 BLDC 모터이고, 상기 구동 전류는 3상 교류 전류(IU, IV, IW)이며,
상기 제어부는, 상기 홀 센서에서 출력되는 회전위치신호(H1, H2, H3), 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 제1 내지 제3 벅 스위치의 동작을 각각 제어하는 신호인 제1 내지 제3 벅 스위치 신호(BK<1:3>), 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 제1 내지 제3 부스트 스위치의 동작을 각각 제어하는 신호인 제1 내지 제3 부스트 스위치 신호(BT<1:3>), 및 상기 3상 교류 전류(IU, IV, IW)의 부호를 나타낸 진리표에 따라 상기 3상 교류 전류가 출력되도록 제어하되,
상기 진리표는,
(여기서, NC는 0의 값을 갖는 전류이다)
이고,
상기 제어부는, 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 로우 페이즈 스위치를 턴 오프시켜 상기 제1 내지 제3 컨버터 유닛에 각각 포함된 인덕터에 흐르는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치.An N-phase converter comprising a plurality (N, where N is a natural number greater than or equal to 4) of converter units connected in parallel, wherein each converter unit performs bidirectional power conversion between a high voltage DC power supply and a low voltage DC power supply An N-phase converter including a buck switch and a boost switch, an inductor, and a low-phase switch operative complementarily for the buck switch, the boost switch, and the inductor in common at one node; And
The first to third converter units are controlled so that the buck switches and the boost switches included in the respective converter units operate complementarily so that the currents flowing through the inductors included in the first to third converter units are cut off, And the fourth to Nth converter units perform normal DC-DC power conversion by changing the current flowing in the inductors included in the fourth to Nth converter units A boost switch, a boost switch, and a low-phase switch included in each of the converter units;
Lt; / RTI >
Wherein the control unit receives a rotational position signal output from the hall sensor of the three-phase motor, and receives only one of a buck switch and a boost switch included in the first to third converter units, Turn on,
Wherein the three-phase motor is a three-phase two-pole BLDC motor, the driving current is a three-phase alternating current (I U , I V , I W )
Wherein the control unit is configured to control the rotation position signals (H1, H2, H3) output from the hall sensor and the first to third buck switches included in the first to third converter units, respectively, The first to third boost switch signals BK <1: 3>, the first to third boost switch signals BK <1: 3>, and the third to the third boost switch signals BK < Phase alternating current is outputted according to a truth table showing the sign of the three-phase alternating current (BT <1: 3>) and the three-phase alternating current (I U , I V , I W )
The truth table,
(Where NC is a current having a value of zero)
ego,
Wherein the control unit turns off the low phase switches included in the first to third converter units to cut off the current flowing in the inductors included in the first to third converter units, Power conversion device.
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