KR101916155B1 - 벅 부스트 컨버터의 제어 장치 - Google Patents

벅 부스트 컨버터의 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 기술은 벅 부스트 컨버터의 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 구체적인 예에 따르면, 2상 인터리빙 부스트 컨버터부와 단상 벅 컨버터부를 연결하는 구조로 마련된 벅 부스트 컨버터의 제어 장치에 있어서, 상기 제어 장치는 부하의 전압과 기준 전압과의 오차에 보상하는 전압 보상 장치와 각 코일에 흐르는 전류를 보상하는 하나 이상의 전류 보상 장치를 포함하고, 상기 전류 보상 장치는, 배터리의 지령 전류를 기 정해진 게인으로 증폭하는 증폭부; 상기 증폭된 지령 전류와 각 입력단 코일에 흐르는 실측 전류의 오차를 토대로 상기 부스트 컨버터부의 스위칭 단속을 수행하는 게이트 신호를 생성 및 전달하는 부스트 스위칭 단속부; 및 상기 지령 전류, 부스트 게인, 벅 게인을 토대로 출력단 코일에 흐르는 전류를 예측하고 상기 예측 전류와 실측 전류와의 오차를 토대로 상기 벅 컨버터부의 스위칭 단속을 수행하는 게이트 신호를 생성 및 전달하는 벅 스위칭 단속부를 포함하여 2상 인터리빙 부스트 컨버터와 단상 벅 컨버터를 연결하는 구조로 마련된 벅 부스트 컨버터에 있어, 무부하 상태에서 풀 부하 상태로 전환 시 스위칭 제어의 응답 속도를 향상시킬 수 있게 된다.

Description

벅 부스트 컨버터의 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING BUCK BOOST CONVERTER}
본 발명은 벅 부스트 컨버터의 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2상 인터리빙 부스트 컨버터와 단상 벅 컨버터를 연결하는 구조로 마련된 벅 부스트 컨버터의 스위칭 제어의 응답 속도를 향상시킬 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
DC-DC 컨버터는 직류 전압을 입력 받아 다른 크기의 직류 전압으로 변환하여 출력하는 장치로써 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 이러한 DC-DC 컨버터의 종류로는 전압원 방식으로 동작하며 출력 전압이 입력 전압보다 항상 낮은 벅 컨버터(Buck converter), 전류원 방식으로 동작하며 출력 전압이 입력 전압보다 항상 높은 부스트 컨버터(Boost converter), 및 벅 컨버터와 부스트 컨버터의 일체형으로써 입력된 직류 전압에 대한 승압과 강압을 모두 수행할 수 있는 벅-부스트 컨버터(Buck-boost converter) 등이 있다. 이 중 벅 부스트 컨버터의 경우 입력된 직류 전압에 대한 승압과 강압을 모두 수행할 수 있으므로 입력 전압 범위가 넓고 입력 전압의 전 범위에서 고효율을 달성할 수 있다는 장점이 있어 다양한 분야에서 활용되고 있다.
이러한 벅 부스트 컨버터는 마이크로 그리드 보다 낮은 정격 파워로 1MW이하의 소규모 전력망에서 직류 나노 그리드의 스위치 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply: SMPS)의 응용에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
즉, 이러한 기존의 직류 나노 그리드 시스템의 경우 에너지 저장 장치의 양방향 컨버터는 배터리의 충방전 양을 조절하며 정전 또는 계통 사고 시 직류 버스 전압을 제어할 수 있다.
그러나, 절연형 벅 부스트 컨버터인 경우, 입력과 출력 사이를 절연시킬 수 있어서 유용하나, 스위치가 온일 경우 또는 오프일 경우에만 변압기의 1차측 에너지가 2차측 출력으로 전달되므로 변압기의 이용이 제한될 수 밖에 없다. 그리고, 비절연형의 경우, 입력 리플 전류가 크기 때문에 컨버터의 입력에 필터 회로가 필요하다. 또한, 입력 리플 전류가 작은 회로 구성도 필요하고 기본 회로 구성에 비해 부품이 추가로 필요하여 그 구조가 매우 복잡하다.
이에 본 출원인은 2상 인터리빙 부스트 컨버터와 단상 벅 컨버터를 연결하는 구조로 마련된 벅 부스트 컨버터를 개발하여 입력 전압에 대해 승강압이 가능하고, 스위칭 소자의 감소를 통해 스위칭 손실을 최소화하여 도통 손실을 감소함에 따라 전원 전체 효율을 향상시키며, 하나의 제어 장치를 이용하여 승강압 제어를 수행하였다.
그러나, 이러한 벅 부스트 컨버터의 제어 장치는 무 부하에서 풀 부하 구동 시 스위칭 제어의 응답 속도를 향상시키기 위해 게인을 기 정해진 판단 기준치 이상으로 높게 설정하는 경우 과도 상태가 크게 존재하고 이를 방지하기 위해 게인을 작게 설정하면 스위칭 제어의 응답 속도가 느려지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 2상 인터리빙 부스트 컨버터와 단상 벅 컨버터를 연결하는 구조로 마련된 벅 부스트 컨버터에 있어, 무부하 상태에서 풀 부하 상태로 전환 시 스위칭 제어의 응답 속도를 향상시킬 수 있는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치를 제공하고자 하는 것을 일 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 과제는,
2상 인터리빙 부스트 컨버터부와 단상 벅 컨버터부를 연결하는 구조로 마련된 벅 부스트 컨버터의 제어 장치에 있어서, 상기 제어 장치는 부하의 전압과 기준 전압과의 오차를 보상하는 전압 보상 장치와 각 코일에 흐르는 전류를 보상하는 하나 이상의 전류 보상 장치를 포함하고, 상기 전류 보상 장치는, 배터리의 지령 전류를 기 정해진 게인으로 증폭하는 증폭부; 상기 증폭된 지령 전류와 각 입력단 코일에 흐르는 실측 전류의 오차를 토대로 상기 부스트 컨버터부의 스위칭 단속을 수행하는 게이트 신호를 생성 및 전달하는 부스트 스위칭 단속부; 및 상기 지령 전류, 부스트 게인, 벅 게인을 토대로 출력단 코일에 흐르는 전류를 예측하고 상기 예측 전류와 실측 전류와의 오차를 토대로 상기 벅 컨버터부의 스위칭 단속을 수행하는 게이트 신호를 생성 및 전달하는 벅 스위칭 단속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 부스트 스위칭 단속부는, 인가된 배터리의 직류 전압을 승압하는 제1 입력단 코일에 흐르는 실측 전류와 상기 증폭된 지령 전류의 오차를 도출한 후 정형하여 상기 부스트 컨버터부의 스위칭을 제어하기 위한 제1 게이트 신호를 출력하는 제1 게이트신호 생성 모듈; 및 상기 제1 입력단 코일과 병렬로 연결되어 인가된 배터리의 직류 전압을 승압하는 제2 입력단 코일에 흐르는 실측 전류와 상기 증폭된 지령 전류의 오차를 정형하여 부스트 컨버터부의 스위칭을 제어하기 위한 제2 게이트 신호를 출력하는 제2 게이트신호 생성 모듈을 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제1 게이트신호 생성 모듈은, 상기 제1 입력단 코일의 실측 전류와 상기 증폭된 지령 전류의 오차를 연산하는 제1 감산기; 상기 제1 감산기의 오차를 비례 적분 제어하는 제1 제어기; 상기 배터리의 입력측 전압과 출력단의 부하측 전압으로부터 연산된 부스트 게인과 제1 제어기의 출력 신호를 가산하는 제1 가산기; 및 상기 제1 가산기의 출력 신호를 정형하여 제1 게이트 신호를 생성하여 상기 부스트 컨버터부의 하단 스위칭부의 스위칭 소자로 전달하는 제1 리미터를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제1 게이트신호 생성 모듈은 상기 제1 리미터의 출력 신호에 대한 반전 신호를 상기 부스트 컨버터부의 상단 스위칭부의 스위칭 소자로 전달하는 낸드게이트를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 부스트 게인(dboost)은 배터리의 입력측 전압(VB )과 출력단의 부하측 전압(VL )의 비와 1의 차로 도출되며 다음 식 1을 만족한다. 부스트 게인(dboost)=1-VB/VL .. 식 1 여기서, 0<VB/VL<1 이다.
바람직하게 상기 제2 게이트신호 생성 모듈은, 상기 제2 입력단 코일에 흐르는 실측 전류와 지령 전류의 차를 연산하는 제2 감산기; 생성된 제2 감산기의 오차를 비례 적분 제어하는 제2 제어기; 상기 부스트 게인과 제2 제어기의 출력 신호를 가산하는 제2 가산기; 및 상기 제2 가산기의 출력 신호를 정형하여 제2 게이트 신호를 생성하고, 생성된 제2 게이트신호를 상기 부스트 컨버터부의 하단 스위칭부의 스위칭 소자로 전달하는 제2 리미터를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제2 게이트신호 생성 모듈은 상기 제2 리미터의 출력 신호에 대한 반전 신호를 상기 부스트 컨버터부의 상단 스위칭부의 스위칭 소자로 전달하는 낸드게이트를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 벅 스위칭 단속부는, 상기 지령 전류, 상기 부스트 게인, 및 배터리의 입력측 전압과 출력단의 부하측 전압으로부터 연산된 벅 게인을 토대로 출력단 코일에 흐르는 전류를 예측하는 벅 연산 모듈; 및 상기 벅 연산 모듈의 출력 전류를 토대로 벅 모드 시 벅 컨버터부의 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자의 스위칭을 단속하기 위한 제3 게이트 신호를 생성하는 벅 제어 모듈을 포함하고, 상기 벅 제어 모듈은, 상기 벅 연산 모듈의 예측 전류와 출력단 코일에 흐르는 실측 전류의 오차를 연산하는 제1 벅 감산기; 상기 제1 벅 감산기의 오차 전류를 비례 적분 제어하는 제1 벅 제어기; 상기 벅 게인과 제1 벅 제어기의 출력 신호를 가산하는 제1 벅 가산기; 및 상기 제1 벅 가산기의 출력 신호를 정형하여 제3 게이트 신호를 생성하고 생성된 제3 게이트 신호를 상기 벅 컨버터부의 상단 스위칭 소자에 전달하는 제1 벅 리미터를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 벅 게인(dbuck)은, 배터리의 직류 전압(VB )과 부하측 출력 전압(VL )의 비로 도출되며 다음 식 2를 만족한다. 벅 게인(dbuck)= VL/VB … 식 2
여기서, 0<VL/VB<1 이다.
바람직하게 상기 제1 벅 연산기는, 입력 전류(IB)상기 벅 게인(dbuck)과 부스트 게인(dboost)을 토대로 출력단 코일의 예측 전류(IL3 *)를 생성하며 상기 예측 전류(IL3 *)는 다음 식 3을 만족한다. IL3 * = IB *(1-dboost) / dbuck … 식 3
바람직하게 상기 벅 스위칭 단속부는, 상기 제3 벅 리미터의 출력 신호에 대한 반전 신호를 상기 벅 스위칭부의 하단 스위칭부의 스위칭 소자로 공급하는 벅 낸드 게이트를 더 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 벅 부스트 컨버터의 제어 장치는, 상기 부스트 스위칭 단속부의 전단에 설치되어 상기 지령 전류와 상기 벅 게인을 토대로 상기 지령 전류를 보상하는 부스트 보상부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 부스트 보상부는, 상기 지령 전류와 연산된 벅 게인과의 곱으로 예측 전류를 도출하는 곱셈기; 상기 곱셈기의 예측 전류와 상기 지령 전류간의 오차 전류를 도출하는 제3 감산기; 상기 제1 감산기의 오차 전류에 대한 절대치를 도출하는 절대값 연산기; 상기 절대값 연산기의 절대치와 입력 전류의 차를 상기 증폭부로 전달하는 제4 감산기를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 벅 스위칭 단속부는 상기 벅 제어 모듈의 전단에 설치되고, 부하단의 출력 전압과 배터리의 직류 전압 및 상기 지령 전류를 토대로 벅 모드 시 상기 벅 스위칭 단속부의 예측 전류를 보상하는 벅 보상부를 더 포함할 수 있고, 바람직하게 상기 벅 보상부는, 부하단의 출력 전압과 배터리의 직류 전압의 차를 토대로 전압 보상을 위한 전압 보상치를 도출하는 전압 보상 모듈; 배터리의 입력 전류와 상기 지령 전류를 기반으로 전류 보상을 위한 전류 보상치를 도출하는 전류 보상 모듈; 및 상기 전압 보상치, 전류 보상치, 및 예측 전류를 가산하여 상기 예측 전류를 보상하는 예측 전류 보상 모듈을 더 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 전압 보상 모듈은, 상기 부하단의 출력 전압과 배터리의 직류 전압과의 오차를 도출하는 제2 벅 감산기; 상기 제2 벅 감산기의 오차에 대해 적분 제어하는 벅 비례제어기; 상기 벅 비례제어기의 출력 신호를 정형하여 전압 보상치를 생성하는 제2 벅 리미터;를 포함할 수 있고, 상기 전류 보상 모듈은, 상기 지령 전류와 배터리의 입력 전류 간의 오차를 도출하는 제3 벅 감산기; 및 상기 제3 벅 감산기의 오차에 대해 적분 비례 제어를 수행하여 전류 보상치를 생성하는 제2 벅 제어기를 더 포함할 수 있으며, 상기 예측 전류 보상 모듈은, 상기 예측 전류와 전압 보상치 및 전류 보상치를 가산하여 상기 제1 벅 감산기로 전달하는 제2 벅 가산기로 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면 2상 인터리빙 부스트 컨버터부와 단상 벅 컨버터부를 연결하는 구조로 마련하여 부스트 벅 컨버터에서 벅 모드 시 입력되는 지령 전류에 의해 벅 컨버터부의 상단 스위칭 소자의 게이트 신호를 생성함에 따라, 벅 모드 시 상단 스위칭 소자의 포화 속도가 향상되고 이에 따라 스위치 제어의 응답 속도를 향상시킬 수 있는 잇점을 가진다.
본 발명에 따르면, 2상 인터리빙 부스트 컨버터부와 단상 벅 컨버터부를 연결하는 구조로 마련하여 부스트 벅 컨버터에서 벅 모드 시 부스트 컨버터부의 게이트 신호를 0V 레벨로 포화되도록 보상하는 부스트 보상부와 부스트 모드 시 벅 컨버터부의 게이트 신호를 소정 전위 레벨로 포화되도록 보상하는 벅 보상부를 추가함에 따라, 부스트 컨버터부의 각 하단 스위칭 소자 및 벅 컨버터부의 상단 스위칭 소자의 포화 속도를 향상시켜 스위칭 제어의 응답 속도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 전류 제어 장치의 구성을 보인 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 전류 제어 장치의 상세 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 부스트 모드 시 전류 제어 장치의 각 부의 출력 파형도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 벅 모드 시 전류 제어 장치의 모드 전환 설명을 위한 각 부의 출력 파형도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판 가공 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 제어 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 벅 부스트 컨버터를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 부스트 컨버터부(20)의 하단 스위칭 소자(213)(215)의 게이트 신호(S2)(S4)와 벅 컨버터(40)의 상단 스위칭 소자(401)의 게이트 신호(S5)를 생성하는 전류 제어 장치의 구성을 보인 블럭도이고, 도 3은 도 2의 전류 제어 장치의 세부적인 구성을 보인 회로도이며, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 각 부 의 출력 파형을 보인 도들이다. 도 1 내지 도 5에 도시된 벅 부스트 컨버터 및 부스트 컨버터부(20)의 하단 스위칭 소자(213, 215)의 제1 게이트 신호(S2) 및 제2 게이트 신호(S4)를 생성하고 벅 모드 시 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭 소자(401)의 제3 게이트 신호(S5)를 생성하는 전류 제어 장치는 무정전시 안정적으로 부하에 배터리의 직류 전원을 유지하기 위한 실시예로 본 실시 예와 관련된 구성요소들 만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 5에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터는, 배터리(10), 2상 인터리빙 구조로 마련되어 배터리(10)로부터 공급되는 직류 전압을 승압하는 부스트 컨버터부(20)와, 상기 부스트 컨버터부(20)의 출력이 링크되는 링크부(30)와, 링크부(30)의 DC 링크 전압을 정류하여 부하로 전달하는 정류부(50)를 포함할 수 있다. 또한 벅 부스트 컨버터는 단상으로 마련되어 DC 링크 전압을 강압하여 정류부(50)를 통해 부하로 전달하는 벅 컨버터부(40)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 벅 부스트 컨버터(S)는 부스트 컨버터부(20) 및 벅 컨버터부(40)를 제어하는 제어 장치(60)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 부스트 컨버터부(20)는 캐패시터(201), 제1 입력단 코일(203), 제2 입력단 코일 (205), 상단 스위칭 소자(209, 211), 및 하단 스위칭 소자(213, 215)로 마련되고, 벅 컨버터부(40)는 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭 소자(403)로 구비되며, 정형부(50)는 출력단 코일(501), 캐패시터(503)로 구비된다.
이에 부스트 컨버터부(20)는 부스트 모드 시 캐패시터(201)를 경유한 배터리의 직류 전압(VB)을 제1 입력단 및 제2 입력단 코일(203)(205)에 의거 승압한 후 상단 스위칭 소자(209)(211) 및 하단 스위칭 소자(213)(215)를 경유하여 링크부(30)로 인가되도록 할 수 있다.
여기서, 부스트 모드란 부스트 컨버터부(20)가 배터리(10)로부터 인가된 배터리의 직류 전압(VB)을 승압한 후 링크부(30)를 경유하여 부하로 전달하는 상태로 링크부(30)의 DC 링크 전압(Vdc)와 부하측 전압(VL)이 같고, 벅 모드란 기 정해진 기준 전압 보다 큰 경우 벅 컨버터부(40)에 의거 링크부(30)의 DC 링크 전압이 강압되어 링크부(30)의 DC 링크 전압이 배터리의 직류 전압(VB)인 상태를 의미한다.
이에 벅 컨버터부(40)는 링크부(30)에 접속되는 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭 소자(403)로 구비되며, 벅 모드에서 링크부(30)의 DC 링크 전압을 강압하도록 구비될 수 있다.
이에 부스트 모드에서는 링크부(30)의 DC 링크 전압이 상단 스위칭 소자(401)를 경유하여 정류부(50)로 인가될 수 있고, 벅 모드에서는 링크부(30)의 DC 링크 전압이 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭 소자(403)에 의거 강압될 수 있다.
한편 정류부(50)는 벅 컨버터부(30)의 상단 스위칭 소자(401)의 타단 및 하단 스위칭 소자(403)의 일단에 접속되어 링크부(30)의 DC 링크 전압이 벅 컨버터부(40)를 경유하여 인가된다.
본 발명의 실시 예가 적용되는 벅 부스트 컨버터의 구성 및 동작 과정은 일반적인 벅 부스트 컨버터의 구성 및 동작 과정과 동일 또는 유사하므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 제어 장치(60)는 게이트 드라이버 또는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)으로 마련되어 부하의 전압과 기준 전압과의 오차에 보상하는 전압 제어 장치와 각 코일에 흐르는 전류를 보상하는 하나 이상의 전류 제어 장치를 포함할 수 있으며, 도 2 및 도 3은 본 발명의 전류 제어 장치에 대한 구성을 보인 블록도 및 상세 회로도로서, 부스트 컨버터부의 하단 스위칭 소자와 벅 컨버터부의 상단 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하기 위한 실시예로 본 실시 예와 관련된 구성요소들 만이 도시되어 있다. 따라서, 도 2 및 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
전류 제어 장치는 부하에 인가되는 출력 전압, 제1 입력단 코일(203) 및 제2 입력단 코일(205)에 흐르는 전류, 및 기 정해진 승압 및 강압 듀티에 따라 설정된 제어 값 기 정해진 게인 제어값을 기초하여 설정된 지령 전압(VB *)과 지령 전류(IB *)를 토대로 부스트 컨버터부(20)의 상단 스위칭소자(209, 211)과 하단 스위칭 소자(213, 215)와 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭 소자(403)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 게이트 신호(S1 ~ S6)를 생성한다.
이에 부스트 모드 시 게이트 신호(S2)에 의거 하단 스위칭 소자(213)가 스위칭 동작되고, 게이트 신호(S4)에 의거 하단 스위칭 소자(215)가 스위칭 동작되며, 상단 스위칭 소자(209, 211)는 각각 하단 스위칭 소자(213, 215)의 스위치 동작에 상보적으로 스위칭 동작된다.
그리고, 벅 모드 시, 상기 게이트 신호(S5)에 의거 상기 상단 스위칭 소자(401)가 스위칭 동작되고, 이때 상기 하단 스위칭 소자(403)는 상기 스위칭 소자(401)의 스위치 동작과 상보적으로 스위칭 동작한다.
이에 제어 장치(60)는, 각 제1 입력단 코일(203), 제2 입력단 코일(205) 및 출력단 코일(501)에 흐르는 전류를 보상하는 전류 제어 장치를 포함한다.
여기서, 전류 제어 장치는 부스트 보상부(610), 증폭부(620), 부스트 스위칭 단속부(630), 벅 보상부(650), 및 벅 스위칭 단속부(660)를 포함한다.
부스트 보상부(610)는 지령 전류(IB *) 및 벅 게인(dBUCK)을 제공받아 연산하는 곱셈기(611)의 출력측에 연결된 감산기(612), 감산기(612)의 출력측에 연결된 절대값 연산기(613), 절대값 연산기(613)의 출력측에 연결된 감산기(614)의 구성을 갖춘다.
이에 곱셈기(611)는 부스트 모드 시 지령 전류(IB *) 및 벅 게인(dBUCK)을 제공받아 상기 지령 전류(IB *)를 보상하기 위해, 지령 전류(IB *)과 벅 게인(dBUCK)을 곱한 후 감산기(612)로 전달하고, 감산기(612)는 곱셈기(611)의 출력 전류와 지령 전류(IB *)의 오차를 연산하고, 감산기(612)의 오차는 절대값 연산기(613)을 경유하여 감산기(614)로 전달된다. 즉, 부스트 보상부(610)는 벅 게인(dBUCK)을 곱하여진 지령 전류(IB *)와 지령 전류(IB *)의 오차의 절대값과 지령 전류(IB *)의 오차 전류를 출력한다.
여기서, 벅 게인(dBUCK)은 배터리 직류 전원(VB) 및 부하측 출력 전원(VL)의 비로 연산된 값으로 다음 식 1을 만족한다.
벅 게인(dbuck)= VL/VB ... 식 1, 0<VL/VB<1
이러한 부스트 보상부(610)의 오차 전류는 증폭부(620)로 전달된다. 이에 증폭부(620)는 기 정해진 증폭 게인으로 부스트 보상부(610)의 오차 전류를 증폭시킨다.
그리고, 증폭된 부스트 보상부(610)의 오차 전류는 부스트 스위칭 단속부(630)로 전달된다.
부스트 스위칭 단속부(630)는, 제1 게이트신호 생성 모듈과 제2 게이트 신호 생성 모듈을 포함하며, 제1 게이트신호 생성 모듈은 감산기(631), 제어기(632), 가산기(633) 및 리미터(634)로 구비하고, 제2 게이트신호 생성 모듈은 감산기(635), 제어기(636), 가산기(637) 및 리미터(638)를 포함한다.
즉, 제1 게이트신호 생성 모듈의 감산기(631)는 증폭된 부스트 보상부(610)의 오차 전류와 제1 입력단 코일(203)에 흐르는 전류(iL1)의 차를 연산하고, 연산된 감산기(631)의 오차 전류는 제어기(632)로 전달된다.
이러한 제어기(632)는 감산기(631)의 오차 전류에 대해 비례 적분 제어를 수행하여 정형하고, 정형된 제어기(632)의 출력 신호는 가산기(633)로 전달되며, 가산기(633)는 제어기(622)의 출력 신호와 부스트 게인(dBOOST)을 가산하고 가산기(633)의 출력 신호는 리미터(634)로 전달된다.
리미터(634)는 가산기(633)의 출력 신호와 기 정해진 기준 신호와 차를 토대로 정해진 레벨의 제1 게이트 신호(S2)를 출력한다. 예를 들어 부스트 모드 시 제1 게이트 신호(S2)는 로우 레벨로 출력되며, 이에 하단 스위칭 소자(213)는 턴오프 상태로 스위칭된다.
한편, 제2 게이트신호 생성 모듈의 감산기(635)는 증폭된 부스트 보상부(610)의 오차 전류와 제1 입력단 코일(203)에 흐르는 전류(iL1)의 차를 연산하고, 연산된 감산기(635)의 오차 전류는 제어기(636)로 전달된다.
이러한 제어기(636)는 감산기(635)의 오차 전류에 대해 비례 적분 제어를 수행하여 정형하고, 정형된 제어기(636)의 출력 신호는 가산기(637)로 전달되며, 가산기(637)는 제어기(635)의 출력 신호와 부스터 게인(dBOOST)을 더하고 가산기(637)의 출력 신호는 리미터(638)로 전달된다.
리미터(638)는 가산기(637)의 출력 신호와 기 정해진 기준 신호와 차를 토대로 정해진 레벨의 제1 게이트신호(S4)를 출력한다. 예를 들어 부스트 모드 시 제1 게이트신호(S4)는 로우 레벨로 출력되며, 이에 하단 스위칭 소자(215)는 턴오프 상태로 스위칭된다.
여기서, 부스트 게인(dBOOST)은 배터리의 입력측 전압(VB)과 출력단의 부하측 전압(VL)의 비와 1의 차로 연산되고, 이에 부스트 게인(dBOOST)은 다음 식 2를 만족한다.
부스트 게인(dboost)=1-VB/VL … 식 2, 0<VB/VL<1 를 만족한다.
이에 따라, 배터리의 입력측 전압(VB)은 제1 입력단 코일(203) 및 제2 입력단 코일(205)에 의거 승압된 후 상기 제1 게이트신호(S2) 및 제2 게이트신호(S4)에 각각 상보적으로 동작하는 게이트 신호에 따라 턴온 상태로 스위칭되는 상단 스위칭 소자(209)(211)를 경유하여 링크부(30)로 전달되고, 링크부(30)의 DC 링크 전원은 정류부(50)를 통해 부하로 전달된다. 즉, 각 리미터(634)(638)의 출력 신호의 반전 신호를 부스트 컨버터부(20)의 상단 스위칭 소자(209)(211)의 게이트 신호로 출력하는 낸드게이트가 더 마련된다.
한편, 전류 제어 장치는 벅 컨버터부(40)의 상단 및 하단 스위칭 소자(401, 402)가 소정(0을 제외한 정수) 전위 레벨로 포화되도록 보상하기 위한 벅 보상부(650)를 더 포함할 수 있다.
벅 보상부(650)는 전압 보상 모듈, 전류 보상 모듈, 및 예측 전류 보상 모듈을 포함하고, 전압 보상 모듈은, 출력단의 부하측 전압(Vdc)과 배터리의 입력측 직류 전압(VB)의 차를 토대로 전압 보상을 위한 전압 보상치(e1)를 도출한다.
또한, 전류 보상 모듈은 배터리의 입력측 직류 전류(iB)와 상기 지령 전류(iB *)를 기반으로 전류 보상을 위한 전류 보상치(e2)를 도출하며, 예측 전류 보상 모듈은 상기 전압 보상치(e1), 전류 보상치(e2), 및 벅 연산 모듈의 예측 전류(IL3 *)를 가산하여 상기 예측 전류를 보상한다.
여기서 전압 보상 모듈은, 벅 가산기(651), 벅 비례제어기(652), 벅 리미터(653)을 포함할 수 있고, 벅 가산기(651)는 출력단의 부하측 전압(Vdc)과 배터리의 입력측 직류 전압(VB)의 차를 연산하고, 벅 가산기(651)의 출력 전압은 벅 비례제어기(652)로 전달되며, 벅 비례제어기(652)는 벅 가산기(651)의 출력 신호에 대해 적분 제어하며 적분 제어된 벅 비례제어기(652)의 출력 신호는 벅 리미터(653)로 전달된다.
벅 리미터(653)는 벅 비례제어기(652)의 출력 신호와 기 정해진 기준 신호와의 비교 결과를 기반으로 전압 보상치(e1)을 도출하며, 도출된 전압 보상치(e1)는 예측 전류 보상 모듈로 전달된다.
또한 전류 보상 모듈은 벅 감산기(654) 및 벅 제어기(655)의 구성을 갖추며, 벅 감산기(654)는 상기 지령 전류(iB *)와 배터리의 입력 전류(iB)의 오차를 도출하며, 도출된 벅 감산기(654)의 출력 전류는 벅 제어기(655)로 전달되고, 벅 제어기(655)는 벅 감산기(654)의 출력 전류에 대한 비례 적분 제어를 수행하여 전류 보상치(e2)를 생성하며, 생성된 전류 보상치(e2)는 예측 전류 보상 모듈로 전달된다.
이에 예측 전류 보상 모듈은 전압 보상치(e1), 전류 보상치(e2), 및 예측 전류(iL3 *)를 가산한 후 예측 전류 보상 모듈의 출력 전류를 벅 가산기(642)로 전달한다. 여기서, 예측 전류(iL3 *)는 후술될 벅 스위칭 단속부(660)의 벅 연산 모듈로부터 도출된다.
즉, 벅 스위칭 단속부(660)는 벅 연산 모듈 및 벅 제어 모듈로 구비되고, 벅 연산 모듈은 예측 전류 연산기(661)를 포함하며 벅 제어 모듈은 벅 감산기(662), 벅 제어기(663), 벅 가산기(664), 및 벅 리미터(665)를 포함할 수 있다.
예측 전류 연산기(661)는 상기 지령 전류(iB *) 및 상기 부스트 게인(dBOOST), 및 벅 게인(dBUCK)으로부터 출력단 코일(501)에 흐르는 예측 전류(iL3 *)를 연산하고, 예측 전류(iL3 *)는 벅 감산기(662)로 전달된다.
벅 감산기(662)는 예측 전류 연산기(661)의 예측 전류(iL3 *)와 출력단 코일(501)에 흐르는 실측 전류(iL3)와의 오차 전류를 생성하고, 생성된 벅 감산기(662)의 오차 전류는 벅 제어기(663)로 전달된다.
벅 제어기(663)는 벅 감산기(662)의 오차 전류에 대해 비례 적분 제어를 수행하여 벅 감산기(662)의 오차 전류를 정형하고 벅 제어기(663)의 출력 신호는 벅 가산기(664)로 전달된다.
벅 가산기(664)는 벅 제어기(663)의 출력 신호와 벅 게인(dBUCK)를 가산하고 벅 가산기(664)의 출력 신호는 벅 리미터(665)에 제공되며, 벅 리미터(665)는 수신된 벅 가산기(664)와 기 정해진 기준 신호와 비교하여 비교 결과에 따라 소정 레벨의 제3 게이트 신호(S5)를 생성하여 상기 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭 소자(401)로 전달된다. 또한, 벅 리미터(665)의 출력 신호의 반전 신호를 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭 소자(401)의 게이트 신호로 출력하는 낸드게이트가 더 마련된다.
이에 벅 모드 시 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭 소자(402)는 스위칭되고 이에 따라 기 정해진 기준 전압 이상의 과전압의 링크부(30)의 DC 링크 전압은 강압된다.
이에 따라 전류 제어 장치는 벅 모드 시 부스트 보상부(610)에 의거 제1 게이트 신호(S2)와 제2 게이트 신호(S4)는 0V 레벨로 포화되도록 보상하고, 부스트 모드 시 제3 게이트 신호(S5)는 소정 전위 레벨(통상의 5V 이상의 전위)로 포화되도록 보상한다.
도 4는 배터리의 직류 전압(VB)가 200V이고, 부하측 전압((VL)이 400V인 경우 부스트 모드 시 전류 제어 장치의 각 부의 출력 파형을 보인 도로서, 도 4를 참조하면, 무부하에서 풀 부하로 부스트 모드 동작 시 부스트 게인(Dboost)=1-VB/VL = 0.5이고 벅 게인(Dbuck)=VL/VB=1을 만족하며, 이에 입력측 전류(iB)는 0A에서 10A로 증가된다.
또한 소정 전위 레벨의 제1 게이트신호(S2) 및 제2 게이트신호(S4)에 의거 부스트 컨버터부(20)의 하단 스위칭 소자(213, 215)가 스위칭된다. 이때 소정 전위 레벨의 제3 게이트신호(S5)에 의거 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭 소자(401)가 턴온 상태로 유지된다. 이러한 하단 스위칭 소자(213, 215)과 상보적으로 동작하는 상단 스위칭 소자(209,211)는 게이트 신호(S1, S3)에 의거 스위칭되며, 벅 컨버부(40)의 상단 스위칭 소자(401)과 상보적으로 동작하는 하단 스위칭 소자(403)는 0V의 게이트 신호에 의거 턴 오프 상태로 유지된다.
이에 입력된 배터리 직류는 부스트 컨버터부(20)의 상단 스위칭 소자(209)(211)(213)(215)의 스위칭 동작에 따라 코일(203)(205)에 의거 승압된 후 링크부(30)에 전달되고, 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭 소자(401)은 턴온 상태로 스위칭되므로, 링크부(30)에 의해 링크된 DC 링크 전압은 상단 스위칭 소자(401)를 경유하여 정류부(50)로 전달될 수 있다. 정류부(50)는 DC 링크 전압을 정류한 후 부하로 전달할 수 있다. 이때 링크부(30)의 DC 링크 전압은 부하측 전압과 동일하다.
이에 따라 본 발명의 의하면, 하단 스위칭 소자(213, 215) 및 상단 스위칭 소자(401)의 스위칭 속도에 따라 무부하에서 풀 부하로 부스트 모드 시 응답 속도가 향상된다.
도 5는 배터리의 직류 전압(VB)가 200V이고, 부하측 전압((VL)이 400V인 경우 벅 모드 시 전류 제어 장치의 각 부의 출력 파형을 보인 도로서, 도 4를 참조하면, 벅 모드 동작 시 부스트 게인(Dboost)=1-VB/VL = 0이고 벅 게인(Dbuck)=VL/VB=0.5을 만족하며, 이에 입력측 전류(iB)는 0A에서 10A로 증가된다.
또한 0V 레벨의 제1 게이트신호(S2) 및 제2 게이트신호(S4)에 의거 부스트 컨버터부(20)의 하단 스위칭 소자(213, 215)가 턴오프 상태로 유지되고, 이때 하단 스위칭 소자(213, 215)와 상보적으로 동작하는 상단 스위칭 소자(209, 211)는 턴온 상태로 유지된다.
이때 소정 전위 레벨의 제3 게이트신호(S5)에 의거 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭 소자(401)는 스위칭되고, 이러한 상단 스위칭 소자(401)과 상보적으로 동작하는 하단 스위칭 소자(403)는 역시 스위칭된다. 이에 벅 모드에서 링크부(30)의 DC 링크 전압은 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭 소자(403)에 의거 강압되고 강압된 DC 링크 전압은 정류부(50)를 경유하여 부하로 전달될 수 있다. 이 경우 링크부(30)의 DC 링크 전압은 배터리(10)의 직류 전압과 동일하다. 이때 상단 스위칭소자(401) 및 하단 스위칭소자(403)는 상보적으로 스위칭한다.
본 발명에 의하면, 2상 인터리빙 부스트 컨버터부와 단상 벅 컨버터부를 연결하는 구조로 마련하여 부스트 벅 컨버터의 제어 장치에서, 벅 모드 시 입력되는 지령 전류로 벅 컨버터부의 상단 스위칭 소자의 게이트 신호를 생성함에 따라, 벅 모드 시 상단 스위칭 소자의 포화 속도가 향상되고 이에 따라 스위치 제어의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.
2상 인터리빙 부스트 컨버터부와 단상 벅 컨버터부를 연결하는 구조로 마련하여 부스트 벅 컨버터에서 벅 모드 시 부스트 컨버터부(20)의 게이트 신호(S2, S4)를 0V 레벨로 포화되도록 보상하는 부스트 보상부와, 부스트 모드 시 벅 컨버터부(40)의 게이트 신호(S5)를 소정 전위 레벨로 포화되도록 보상하는 정류 보상 모듈 및 정류보상 모듈 및 벅 연산 모듈을 포함하는 벅 보상부를 추가함에 따라, 무 부하에서 풀 부하의 동작 시 부스트 컨버터부(20) 및 벅 컨버터부(40)의 스위칭 소자의 과도한 포화 상태로 인해 스위칭 제어가 안정적으로 가능하고 응답 속도를 향상된다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
2상 인터리빙 부스트 컨버터와 단상 벅 컨버터를 연결하는 구조로 마련된 벅 부스트 컨버터에 있어, 무부하 상태에서 풀 부하 상태로 전환 시 스위칭 제어의 응답 속도를 향상시킬 수 있는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 소규모 전압원의 전원공급장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (19)

  1. 2상 인터리빙 부스트 컨버터부와 단상 벅 컨버터부를 연결하는 구조로 마련된 벅 부스트 컨버터의 제어 장치에 있어서,
    상기 제어 장치는 부하의 전압과 기준 전압과의 오차를 보상하는 전압 보상 장치와 각 코일에 흐르는 전류를 보상하는 하나 이상의 전류 보상 장치를 포함하고,
    상기 전류 보상 장치는,
    배터리의 지령 전류를 기 정해진 게인으로 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭된 지령 전류와 각 입력단 코일에 흐르는 실측 전류의 오차를 토대로 상기 2상 인터리빙 부스트 컨버터부의 스위칭 단속을 수행하는 게이트 신호를 생성 및 전달하는 부스트 스위칭 단속부; 및
    상기 지령 전류, 부스트 게인, 벅 게인을 토대로 출력단 코일에 흐르는 전류를 예측하고 상기 예측 전류와 실측 전류와의 오차를 토대로 상기 단상 벅 컨버터부의 스위칭 단속을 수행하는 게이트 신호를 생성 및 전달하는 벅 스위칭 단속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부스트 스위칭 단속부는,
    인가된 배터리의 직류 전압을 승압하는 제1 입력단 코일에 흐르는 실측 전류와 상기 증폭된 지령 전류의 오차를 도출한 후 정형하여 상기 2상 인터리빙 부스트 컨버터부의 스위칭을 제어하기 위한 제1 게이트 신호를 출력하는 제1 게이트신호 생성 모듈; 및
    상기 제1 입력단 코일과 병렬로 연결되어 인가된 배터리의 직류 전압을 승압하는 제2 입력단 코일에 흐르는 실측 전류와 상기 증폭된 지령 전류의 오차를 도출한 후 정형하여 2상 인터리빙 부스트 컨버터부의 스위칭을 제어하기 위한 제2 게이트 신호를 출력하는 제2 게이트신호 생성 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 게이트신호 생성 모듈은,
    상기 제1 입력단 코일의 실측 전류와 상기 증폭된 지령 전류의 오차를 연산하는 제1 감산기;
    상기 제1 감산기의 오차를 비례 적분 제어하는 제1 제어기;
    상기 배터리의 입력측 전압과 출력단의 부하측 전압으로부터 연산된 부스트 게인과 제1 제어기의 출력 신호를 가산하는 제1 가산기; 및
    상기 제1 가산기의 출력 신호를 정형하여 제1 게이트 신호를 생성하여 상기 2상 인터리빙 부스트 컨버터부의 하단 스위칭부의 스위칭 소자로 전달하는 제1 리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 게이트신호 생성 모듈은,
    상기 제1 리미터의 출력 신호에 대한 반전 신호를 상기 2상 인터리빙 부스트 컨버터부의 상단 스위칭부의 스위칭 소자로 전달하는 낸드게이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 부스트 게인(dboost)은
    배터리의 입력측 전압(VB )과 출력단의 부하측 전압(VL )의 비와 1의 차로 도출되며 다음 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
    부스트 게인(dboost)=1-VB/VL .. 식 1, 0<VB/VL<1
  6. 제2항에 있어서, 상기 제2 게이트신호 생성 모듈은,
    상기 제2 입력단 코일에 흐르는 실측 전류와 지령 전류의 차를 연산하는 제2 감산기;
    생성된 제2 감산기의 오차를 비례 적분 제어하는 제2 제어기;
    상기 부스트 게인과 제2 제어기의 출력 신호를 가산하는 제2 가산기; 및
    상기 제2 가산기의 출력 신호를 정형하여 제2 게이트 신호를 생성하고, 생성된 제2 게이트신호를 상기 2상 인터리빙 부스트 컨버터부의 하단 스위칭부의 스위칭 소자로 전달하는 제2 리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 게이트신호 생성 모듈은
    상기 제2 리미터의 출력 신호에 대한 반전 신호를 상기 2상 인터리빙 부스트 컨버터부의 상단 스위칭부의 스위칭 소자로 전달하는 낸드게이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 벅 스위칭 단속부는,
    상기 지령 전류, 상기 부스트 게인, 및 배터리의 입력측 전압과 출력단의 부하측 전압으로부터 연산된 벅 게인을 토대로 출력단 코일에 흐르는 전류를 예측하는 벅 연산 모듈; 및
    상기 벅 연산 모듈의 출력 전류를 토대로 벅 모드 시 상기 단상 벅 컨버터부의 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자의 스위칭을 단속하기 위한 제3 게이트 신호를 생성하는 벅 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 벅 제어 모듈은,
    상기 벅 연산 모듈의 예측 전류와 출력단 코일에 흐르는 실측 전류의 오차를 연산하는 제1 벅 감산기;
    상기 제1 벅 감산기의 오차 전류를 비례 적분 제어하는 제1 벅 제어기;
    상기 벅 게인과 제1 벅 제어기의 출력 신호를 가산하는 제1 벅 가산기; 및
    상기 제1 벅 가산기의 출력 신호를 정형하여 제3 게이트 신호를 생성하고 생성된 제3 게이트 신호를 상기 단상 벅 컨버터부의 상단 스위칭 소자에 전달하는 제1 벅 리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 벅 게인(dbuck)은,
    배터리의 직류 전압(VB )과 부하측 출력 전압(VL )의 비로 도출되며 다음 식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
    벅 게인(dbuck)= VL/VB .. 식 2, 0<VL/VB<1
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 벅 연산기는,
    입력 전류(IB), 상기 벅 게인(dbuck)과 부스트 게인(dboost)을 토대로 출력단 코일의 예측 전류(IL3 *)를 생성하며 상기 예측 전류(IL3 *)는 다음 식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
    IL3 * = IB *(1-dboost) / dbuck .. 식 3
  12. 제9항에 있어서, 상기 벅 스위칭 단속부는,
    상기 제1 벅 리미터의 출력 신호에 대한 반전 신호를 상기 단상 벅 컨버터부의 하단 스위칭부의 스위칭 소자로 공급하는 벅 낸드 게이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 벅 부스트 컨버터의 제어 장치는,
    상기 부스트 스위칭 단속부의 전단에 설치되어 상기 지령 전류와 상기 벅 게인을 토대로 상기 지령 전류를 보상하는 부스트 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 부스트 보상부는,
    상기 지령 전류와 연산된 벅 게인과의 곱으로 예측 전류를 도출하는 곱셈기;
    상기 곱셈기의 예측 전류와 상기 지령 전류간의 오차 전류를 도출하는 제3 감산기;
    상기 제3 감산기의 오차 전류에 대한 절대치를 도출하는 절대값 연산기; 및
    상기 절대값 연산기의 절대치와 입력 전류의 차를 상기 증폭부로 전달하는 제4 감산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  15. 제8항에 있어서, 상기 벅 스위칭 단속부는
    상기 벅 제어 모듈의 전단에 설치되고, 부하단의 출력 전압과 배터리의 직류 전압 및 상기 지령 전류를 토대로 벅 모드 시 상기 예측 전류를 보상하는 벅 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 벅 보상부는,
    부하단의 출력 전압과 배터리의 직류 전압의 차를 토대로 전압 보상을 위한 전압 보상치를 도출하는 전압 보상 모듈;
    배터리의 입력 전류와 상기 지령 전류를 기반으로 전류 보상을 위한 전류 보상치를 도출하는 전류 보상 모듈; 및
    상기 전압 보상치, 전류 보상치, 및 예측 전류를 가산하여 상기 예측 전류를 보상하는 예측 전류 보상 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전압 보상 모듈은,
    상기 부하단의 출력 전압과 배터리의 직류 전압과의 오차를 도출하는 제2 벅 감산기;
    상기 제2 벅 감산기의 오차에 대해 적분 제어하는 벅 비례제어기; 및
    상기 벅 비례제어기의 출력 신호를 정형하여 전압 보상치를 생성하는 제2 벅 리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전류 보상 모듈은,
    상기 지령 전류와 배터리의 입력 전류 간의 오차를 도출하는 제3 벅 감산기; 및
    상기 제3 벅 감산기의 오차에 대해 적분 비례 제어를 수행하여 전류 보상치를 생성하는 제2 벅 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 예측 전류 보상 모듈은,
    상기 예측 전류와 전류 보상치 및 전압 보상치를 가산하여 상기 벅 제어 모듈로 전달하는 제2 벅 가산기로 구비되는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터의 제어 장치.
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