KR101998350B1 - 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 dc 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법 - Google Patents

마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 dc 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101998350B1
KR101998350B1 KR1020120142006A KR20120142006A KR101998350B1 KR 101998350 B1 KR101998350 B1 KR 101998350B1 KR 1020120142006 A KR1020120142006 A KR 1020120142006A KR 20120142006 A KR20120142006 A KR 20120142006A KR 101998350 B1 KR101998350 B1 KR 101998350B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
inverter
voltage
ripple
link
Prior art date
Application number
KR1020120142006A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140073950A (ko
Inventor
김상민
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020120142006A priority Critical patent/KR101998350B1/ko
Publication of KR20140073950A publication Critical patent/KR20140073950A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101998350B1 publication Critical patent/KR101998350B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치는 마이크로 하이브리드용 전력시스템의 링크 캡을 소형화하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 인버터의 전압 리플을 제한 값 이내로 유지하면서 DC 링크 커패시터의 크기를 줄일 수 있고, 특히 DC 링크 커패시터의 크기를 줄일 수 있어서 인버터 사이즈(하우징)를 줄일 수 있는 이점이 있으며, 또한 인버터의 중량을 절감할 수 있고, DC 링크 커패시터의 소요용량이 저감되므로, 인버터 가격을 절감시킬 수 있다.

Description

마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법 {Apparatus and Method Reducing DC Link Capacitance of Inverter in Micro Hybrid System}
본 발명은 인버터의 DC 링크(DC link) 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 마이크로 하이브리드 시스템에서 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 마이크로 하이브리드 시스템은 시스템 전압이 60V 이하급(저전압)이면서, 엔진 시동 모드에서 큰 토크를 필요로 하기 때문에 대전류를 필요로 한다.
한편, 모터와 인버터는 파워트레인(Powertrain)의 구조 변경을 최소화하기 위해 제한된 엔진룸에 장착되어야 하기 때문에 사이즈에 제약이 크므로, 인버터 사이즈를 결정하는 DC 커패시터의 용량을 줄일 수 있는 설계가 필요하다.
그렇지만, 저전압 소용량의 커패시터를 적용할 경우 스위칭 주파수의 2배에 해당하는 전압 리플이 허용값 보다 커지게 되며, 전압 리플(ΔVc_rms)은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019016436464-pat00001
여기서, m은 변조지수, Ts는 스위칭 주기, Ip는 모터 상전류의 피크값, C는 DC 링크 커패시터의 용량, φ는 위상각이다.
수학식 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 전압 리플은 상전류 크기에 비례하고, 커패시터 용량에 반비례한다.
따라서, 전압 리플이 커지면 모터 전류제어 오차가 발생하고, 이에 따라 토크제어 정밀도가 저하되므로(토크 리플도 증가함), 링크캡 용량을 줄이면서 전압리플을 줄일 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 창출한 것으로서, 마이크로 하이브리드용 전력시스템의 링크 캡을 소형화하기 위한 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따른 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치는 상기 인버터의 DC 링크 전압 측정값(Vdc)으로부터 리플전압 성분값(ΔVdc)을 추출하고, 추출된 리플전압 성분값(ΔVdc)을 토대로 리플전압 보상값을 계산하며, 계산된 리플전압 보상값을 배터리의 충방전을 위한 전류지령에 반영하여 상기 인버터의 DC 링크 전압 리플을 보상하는 DC-DC 컨버터를 포함하고, 상기 DC-DC 컨버터는, 필터의 중심 주파수가 상기 인버터의 스위칭 주파수의 2배로 설정된 대역통과 필터로서, 측정된 상기 인버터의 DC 링크 전압값(Vdc)에서 리플전압 성분을 추출하는 대역통과필터(BPF); 및 상기 인버터의 DC 링크 전압값(Vdc)에서 리플 성분을 줄이기 위해 필요한 보상값을 계산하는 비례-적분기(PI)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 방법은 동작 모드(OP_mode)가 Idle state인 경우, 모터의 상전류값(Ip, 상전류 피크값)이, 전압 리플값을 기설정된 제한값보다 커지게 하는 모터의 상전류값(Ip_th) 보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 판단결과, Ip가 Ip_th보다 클 경우, 동작 모드를 상기 Idle state에서 Compensation state로 전환하는 단계; 상기 인버터의 DC 링크 전압을 측정한 전압 측정값(Vdc)으로부터 상기 인버터의 스위칭에 의해 발생하는 전압리플 성분을 추출하는 단계; 추출된 전압리플 성분값(ΔVdc)과 비례-적분 제어함수를 토대로 전압리플 보상값(ΔIdc_dc*)을 계산하는 단계; 및 계산된 전압리플 보상값(ΔIdc_dc*)과 1차 전류지령(전류값, Idc_dc1*)을 토대로 최종 전류지령(전류값, Idc_dc*)을 (Idc_dc1*+ΔIdc_dc*)로 수정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 인버터의 전압 리플을 제한 값 이내로 유지하면서 DC 링크 커패시터의 크기를 줄일 수 있다.
특히 DC 링크 커패시터의 크기를 줄일 수 있어서 인버터 사이즈(하우징)를 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 인버터의 중량을 절감할 수 있고, DC 링크 커패시터의 소요용량이 저감되므로, 인버터 가격을 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 DC-DC 컨버터의 스위칭 리플 성분을 설명하기 위한 도면.
도 3은 DC-DC 컨버터의 동작 상태를 설명하기 위한 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 방법을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 DC-DC 컨버터의 스위칭 리플 성분을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 DC-DC 컨버터의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치는 DC-DC 컨버터(110), 인버터(120), 수퍼캡(130), 링크캡(140), PWM 제어기(150), 모터(160) 및 배터리(170)를 포함한다.
DC-DC 컨버터(110)는 100kHz ~ 200kHz 정도의 빠른 주파수로 스위칭을 할 수 있고, 인버터(120)의 DC 링크 전압 리플을 보상할 수 있다.
예컨대, DC-DC 컨버터(110)는 인버터(120)의 DC 링크 전압 측정값(Vdc)으로부터 리플전압 성분값(ΔVdc)을 추출하고, 추출된 리플전압 성분값(ΔVdc)을 토대로 리플전압 보상값을 계산하며, 계산된 리플전압 보상값을 배터리(170)의 충방전을 위한 전류지령에 반영하여 인버터(120)의 DC 링크 전압 리플을 보상한다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 DC-DC 컨버터(110)는 대역통과필터(이하, "BPF"(Band Pass Filter)라 함)(111)와 비례-적분기(이하, "PI"(Proportional-Integrator)라 함)(112)를 포함한다.
BPF(111)는 필터의 중심 주파수가 인버터(120)의 스위칭 주파수의 2배로 설정된 대역통과필터로서, 측정된 인버터(120)의 DC 링크 전압값(Vdc)에서 리플전압 성분만을 추출하는 역할을 수행한다.
예컨대, BPF(111)는 측정된 인버터(120)의 DC 링크 전압값(Vdc)을 입력받고, 입력된 인버터(120)의 DC 링크 전압 측정값(Vdc)에서 전압 리플 성분값(ΔVdc)을 추출하며, 추출된 전압리플 성분값(ΔVdc)을 출력한다.
PI(112)는 인버터(120)의 DC 링크 전압에서 리플 성분을 줄이기 위해 필요한 보상값을 계산한다.
예컨대, PI(112)는 BPF(111)에 의해 추출된 전압리플 성분값(ΔVdc)을 입력받고, 입력된 전압리플 성분 추출값(ΔVdc)을 토대로 인버터(120)의 DC 링크 전압에 대한 전압리플 보상을 위한 전류지령 변경값(ΔIdc_dc*)을 계산하여 출력한다.
DC-DC 컨버터(110)는 PI(112)로부터 출력된 전류지령 변경값(ΔIdc_dc*)과 1차 전류지령인 배터리 충방전을 위한 전류지령(전류값, ΔIdc _ dc1*)을 가산연산하여 전압 리플 보상값인 전류지령 변경값(ΔIdc_dc*)이 반영된 최종 전류지령(전류값, Idc _ dc*)을 출력한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 DC-DC 컨버터의 동작 모드(Op_mode)를 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨버터(110)의 동작 모드(Op_mode)는 두 가지인데, S1은 DC 링크의 전압리플을 보상하지 않고 배터리 충방전만 수행하는 노말 상태(Normal State, 전압리플 보상 오프(OFF))이고, S2는 상기 노말 상태에 있다가, 모터(160)의 상전류값(Ip)이, 전압 리플값을 기설정된 제한값보다 커지게 하는 모터(160)의 상전류값(Ip_th)보다 클 경우에 전환되는 보상 상태(Compensation State, 전압리플 보상 온(ON))이다. 상기 '노말 상태'란 용어는 이후의 도 4 및 도 5의 설명시에는 DC-DC 컨버터(110)의 초기 상태로서 '아이들 상태(Idle State)'라는 용어로도 사용되고 있음을 밝혀둔다.
DC-DC 컨버터(110)는 동작 모드가 보상 상태에 있을 경우, 인버터(120)의 DC 링크 전압 측정값을 대역통과 필터링하고 비례-적분하여 인버터(120)의 스위칭에 의해 발생하는 전압리플을 보상한다.
전압리플은 하기의 수학식 2와 같이, 모터(160)의 상전류값에 비례한다.
Figure 112019016436464-pat00002
여기서, ΔVcrmslim는 전압리플 제한값, m은 변조지수, Ts는 스위칭 주기, Ip는 모터(160)의 상전류 피크값, C는 DC 링크 커패시터의 용량, Φ는 위상각을 의미한다.
한편, 인버터(120)는 8kHz 정도의 느린 주파수로 스위칭한다.
수퍼캡(130)은 DC-DC 컨버터(110)와 인버터(120) 사이에 배치되고, 엔진 시동시 필요한 에너지를 공급하며, 회생제동 및 엔진 운전시에 발전에너지를 충전한다.
링크캡(140)은 인버터(120)의 입력전압 평활용 소자이다.
PWM 제어기(150)는 DC-DC 컨버터(110)의 스위칭을 디지털 PWM 제어(S/W 알고리즘), 또는 아날로그 PWM 제어(H/W회로) 방식으로 제어한다.
예컨대, PWM 제어기(150)는 PWM 스위칭 신호를 출력하여 DC-DC 컨버터(110)가 100kHz~200kHz 정도의 높은 주파수로 스위칭할 수 있도록 한다.
배터리(170)는 DC 링크 전압리플을 줄이기 위해 필요한 에너지(양방향)를 충전 및 방전한다.
이상, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치를 설명하였고, 이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 방법을 설명한다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
DC-DC 컨버터(100)는 초기 동작 모드(OP_mode)를 아이들 상태(Idle state)로 설정한다.
도 4에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨버터(100)는 모터(160)의 상전류값(Ip)이, 전압 리플값을 기설정된 제한값보다 커지게 하는 모터(160)의 상전류값(Ip_th) 보다 작은지 여부를 판단하고(S400), 판단결과, Ip가 Ip_th보다 작을 경우, 최종 전류지령(전류값)을, 인버터(120)의 DC 링크 전압리플에 대한 보상 없이 배터리(170)의 충전상태(SOC: State of Charge) 제어를 위한 충방전 전류지령인 1차 전류지령(전류값)으로 설정한다(S401).
즉, DC-DC 컨버터(100)는 모터(160)의 상전류값(Ip)이, 전압 리플값을 기설정된 제한값 보다 커지게 하는 모터(160)의 상전류값(Ip_th)보다 작을 경우에는 DC 링크의 전압리플 보상을 수행하지 않고, 배터리 충반전 기능만을 수행한다.
그러나, 판단결과, Ip가 Ip_th보다 작지 않을 경우, DC-DC 컨버터(100)는 Ip가 Ip_th보다 큰지 여부를 판단하고(S402), 판단결과, Ip가 Ip_th보다 클 경우, 동작 모드(OP_mode)를 아이들 상태에서 보상 상태로 전환한다(S403).
도 5에 도시된 바와 같이, 동작 모드(OP_mode)가 보상 상태에서, DC-DC 컨버터(100)는 모터 상전류값(Ip)이, 전압 리플값을 기설정된 제한값보다 커지게 하는 모터 상전류값(Ip_th)보다 큰지 여부를 판단하고(S500), 판단결과 Ip가 Ip_th보다 클 경우, 인버터(120)의 DC 링크 전압리플을 보상하기 위해 전류지령(전류값)과 보상값을 가산연산한다.
예컨대, DC-DC 컨버터(100)는 인버터(120)의 DC 링크 전압을 측정한 전압 측정값(Vdc)으로부터 인버터(120)의 스위칭에 의해 발생하는 전압리플 성분을 추출(ΔVdc= BPF(Vdc))하고(S501), 추출된 전압리플 성분값(ΔVdc)과 비례-적분 제어함수를 토대로 전압리플 보상값을 계산(ΔIdc_dc*=PI(ΔVdc))하며(S502), 계산된 전압리플 보상값과 1차 전류지령(전류값)을 토대로 최종 전류지령(전류값)을 수정(Idc_dc*=Idc_dc1*+ΔIdc_dc*)한다(S503).
이렇게 함으로써, 인버터의 전압 리플을 제한 값 이내로 유지하면서 DC 링크 커패시터의 크기를 줄일 수 있고, 특히 DC 링크 커패시터의 크기를 줄일 수 있어서 인버터 사이즈(하우징)를 줄일 수 있으며, 인버터의 중량을 절감할 수 있고, DC 링크 커패시터의 소요용량이 저감되므로, 인버터 가격을 절감시킬 수 있다.
그러나, 단계 S500에서의 판단결과, Ip가 Ip_th보다 크지 않을 경우, DC-DC 컨버터(100)는 모터(160)의 상전류값(Ip)이, 전압 리플값을 기설정된 제한값보다 커지게 하는 모터(160)의 상전류값(Ip_th)에서 히스테리시스(Hysteresis) 구간 값(Iband)을 감산한 결과값보다 작은지 여부를 판단하고(S504), 판단결과 Ip가 Ip_th - Iband 보다 작을 경우, 동작 모드(OP_mode)를 보상 상태에서 아이들 상태로 전환한다(S505).
한편, 동작 모드 결정시 채터링 현상을 방지하기 위해 히스테리시스 영역을 지정하고, 인버터(120)의 DC 링크 전압 측정값에서 인버터(120)의 스위칭에 의해 발생하는 전압리플 성분을 추출하기 위해서 BPF(111)를 적용하며, 필터의 중심주파수는 스위칭 주파수의 2배로 설정한다.
전압리플 보상기능을 포함하는 DC-DC 컨버터(100)의 전류지령(Idc_dc*)은 하기 수학식 3과 같이 구할 수 있다. 수학식 3은 비례-적분 제어기에서의 전류지령값을 주파수 영역의 전달함수(transfer function)로 표현한 것이다.
Figure 112019016436464-pat00010
여기서, Idc_dc1*: 배터리 충방전을 위한 DC-DC컨버터의 전류지령, Vdc: DC 링크의 전압 측정값, B: 대역통과필터의 통과대역 주파수 범위, Kp: 비례 제어기 이득(proportional gain), Ki: 적분 제어기 이득(integral gain), k: 이득 상수, s: 미분연산자, ω: 대역통과필터의 중심 주파수이다.
참고로, 도 4와 도 5에 사용된 약어는 다음과 같다.
OP_mode: 동작모드(1: 아이들 상태, 2: 보상 상태), Vdc: DC 링크 전압 측정값, ΔVdc: 전압리플 성분 추출값, BPF(x): 필터의 중심 주파수가 인버터 스위칭 주파수의 2배로 설정된 대역통과필터, Idc_dc*: DC-DC 컨버터의 최종 전류지령, Idc_dc1*: DC-DC컨버터의 1차 전류지령(배터리 SOC(State of Charge) 제어를 위한 충방전 전류지령), ΔIdc_dc*: 전압리플 보상을 위한 DC-DC 컨버터의 전류지령 변경값, PI(x): 비례-적분 제어함수
이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : DC-DC 컨버터 120 : 인버터
130 :수퍼캡 140 : 링크캡
150 : PWM 제어기 160 : 모터
170 : 배터리

Claims (6)

  1. 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치에 있어서,
    상기 인버터의 DC 링크 전압 측정값(Vdc)으로부터 리플전압 성분값(ΔVdc)을 추출하고, 추출된 리플전압 성분값(ΔVdc)을 토대로 리플전압 보상값을 계산하며, 계산된 리플전압 보상값을 배터리의 충방전을 위한 전류지령에 반영하여 상기 인버터의 DC 링크 전압 리플을 보상하는 DC-DC 컨버터를 포함하되,
    상기 DC-DC 컨버터는,
    필터의 중심 주파수가 상기 인버터의 스위칭 주파수의 2배로 설정된 대역통과 필터로서, 측정된 상기 인버터의 DC 링크 전압값(Vdc)에서 리플전압 성분을 추출하는 대역통과필터(BPF); 및
    상기 인버터의 DC 링크 전압값(Vdc)에서 리플 성분을 줄이기 위해 필요한 보상값을 계산하는 비례-적분기(PI)를 포함하는, 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대역통과필터(BPF)는 측정된 상기 인버터의 DC 링크 전압값(Vdc)을 입력받고, 입력된 상기 인버터의 DC 링크 전압 측정값(Vdc)에서 전압 리플 성분값(ΔVdc)을 추출하며, 추출된 전압리플 성분값(ΔVdc)을 출력하고,
    상기 비례-적분기(PI)는 상기 대역통과필터(BPF)에 의해 추출된 전압리플 성분값(ΔVdc)을 입력받고, 입력된 전압리플 성분 추출값(ΔVdc)을 토대로 상기 인버터의 DC 링크 전압에 대한 전압리플 보상을 위한 전류지령 변경값인 보상값(ΔIdc_dc*)을 계산하여 출력하며,
    상기 DC-DC 컨버터는 상기 비례-적분기(PI)에 의해 계산된 전류지령 변경값(ΔIdc_dc*)과 1차 전류지령인 배터리 충방전을 위한 전류지령(전류값, ΔIdc_dc1*)을 가산연산하여 최종 전류지령(전류값, Idc_dc*)을 출력하는 것을 특징으로 하는, 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는
    동작 상태가 상기 인버터의 DC 링크 전압리플을 보상하지 않고 배터리 충방전만 수행하는 노말 상태(Normal State)와, 모터의 상전류값(Ip, 상전류 피크값)이, 전압 리플값을 기설정된 제한값보다 커지게 하는 모터의 상전류값(Ip_th)보다 클 경우에 전환되는 보상 상태(Compensation State)를 포함하는 동작 모드를 가지며,
    상기 동작 모드가 보상 상태일 때에, 상기 인버터의 DC 링크 전압 측정값(Vdc)으로부터 리플전압 성분값(ΔVdc)을 추출하여 이를 토대로 상기 인버터의 DC 링크 전압 리플을 보상하는 것을 특징으로 하는, 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치.
  4. 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 방법에 있어서,
    1) 모터의 상전류값(Ip, 상전류 피크값)이, 전압 리플값을 기설정된 제한값보다 커지게 하는 모터의 상전류값(Ip_th)보다 큰지 여부를 판단하는 단계;
    2) 상기 1) 단계에서의 판단결과, Ip가 Ip_th보다 클 경우, 상기 인버터의 DC 링크 전압을 측정한 전압 측정값(Vdc)으로부터 상기 인버터의 스위칭에 의해 발생하는 전압리플 성분을 추출하는 단계;
    3) 추출된 전압리플 성분값(ΔVdc)과 비례-적분 제어함수를 토대로 상기 인버터의 전압리플 보상값(ΔIdc_dc*)을 계산하는 단계; 및
    4) 계산된 상기 전압리플 보상값(ΔIdc_dc*)과 DC-DC 컨버터의 배터리 충전상태(SOC) 제어를 위한 충방전 전류지령인 1차 전류지령(전류값, Idc_dc1*)을 토대로 최종 전류지령(전류값, Idc_dc*)을 Idc_dc1*+ΔIdc_dc*로 수정하여, 이 최종 전류지령으로 DC-DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함하는, 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    5) 상기 1) 단계에서의 판단결과, Ip가 Ip_th보다 크지 않을 경우, 모터의 상전류값(Ip)이, 전압 리플값을 기설정된 제한값보다 커지게 하는 모터의 상전류값(Ip_th)에서 히스테리시스(Hysteresis) 구간 값(Iband)을 감산한 결과값보다 작은지 여부를 판단하는 단계; 및
    6) 상기 5) 단계에서의 판단결과, Ip가 Ip_th - Iband보다 작을 경우, 상기 1) 단계로 돌아가는 단계를 추가로 포함하는, 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 최종 전류지령(전류값)(Idc_dc*)은
    비례-적분 제어기에서의 전류지령값을 주파수 영역의 전달함수(transfer function)로 표현하는 수학식
    Figure 112019016436464-pat00011

    (여기서, Idc_dc1*: 배터리 충방전을 위한 DC-DC컨버터의 전류지령, Vdc: DC 링크의 전압 측정값, B: 대역통과필터(BPF)의 통과대역 주파수 범위, Kp: 비례 제어기 이득(proportional gain), Ki: 적분 제어기 이득(integral gain), k: 이득 상수, s: 미분연산자, ω: 대역통과필터(BPF)의 중심 주파수)을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는, 인버터의 DC 링크 커패시터 용량을 줄이는 방법.
KR1020120142006A 2012-12-07 2012-12-07 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 dc 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법 KR101998350B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120142006A KR101998350B1 (ko) 2012-12-07 2012-12-07 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 dc 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120142006A KR101998350B1 (ko) 2012-12-07 2012-12-07 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 dc 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140073950A KR20140073950A (ko) 2014-06-17
KR101998350B1 true KR101998350B1 (ko) 2019-07-09

Family

ID=51127279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120142006A KR101998350B1 (ko) 2012-12-07 2012-12-07 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 dc 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101998350B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102441017B1 (ko) * 2016-04-19 2022-09-06 엘에스일렉트릭(주) 커패시터 고장 검출장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240450A (ja) 2006-03-10 2007-09-20 Fujitsu General Ltd 平滑コンデンサの劣化検出回路及びこれを備えた電子機器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3516119B2 (ja) * 1997-04-25 2004-04-05 オムロン株式会社 インバータ
WO2009133700A1 (ja) * 2008-04-28 2009-11-05 ダイキン工業株式会社 インバータ制御装置および電力変換装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240450A (ja) 2006-03-10 2007-09-20 Fujitsu General Ltd 平滑コンデンサの劣化検出回路及びこれを備えた電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140073950A (ko) 2014-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6380715B1 (en) Electric power system
US9255957B2 (en) Earth fault detection circuit and power source device
US11241971B2 (en) On-board charger, vehicle including the same, and method of operating the on-board charger
CN103476628B (zh) 用于机动车高压电池的充电装置、充电系统和充电系统的运行方法
EP2976233A2 (en) Electrical storage system, and full charge capacity estimation method for electrical storage device
JP5539591B2 (ja) 直流電圧中間回路の電圧を調整する方法
CN110927457B (zh) 逆变器及绝缘检测电路
JP6031222B2 (ja) 充電システム
KR101025089B1 (ko) 전류 제어형 컨버터
KR101998350B1 (ko) 마이크로 하이브리드 시스템에서 인버터의 dc 링크 커패시터 용량을 줄이는 장치 및 방법
KR102155117B1 (ko) 전기차용 능동형 전력 디커플링 기능을 갖는 일체형 멀티 충전시스템
JP2011147211A (ja) 電力制御装置
US20180292462A1 (en) State of charge calculation apparatus for secondary battery and storage battery system
JP2012042429A (ja) 蓄電装置の開路電圧検出装置および残容量検出装置
KR20080054860A (ko) 컨버터의 커패시턴스 추정 방법
JP2004112954A (ja) 蓄電装置
JP2012249440A (ja) 電源システム状態判定装置
JP2016025668A (ja) 車載充電器及び車載充電器の制御方法
US8704496B2 (en) Charge control system
EP2891578A2 (en) Method and circuit for changing capacitance value of output capacitor of power factor corrector
US8598738B2 (en) Power assist device
JP4186721B2 (ja) モータ駆動システム
US11289934B2 (en) Charger and method for controlling charger
CN108263240B (zh) 电动汽车车载充电装置及其充电方法
KR102660347B1 (ko) 누설전류를 감소시킬 수 있는 충전 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant