KR102087242B1 - 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템에 관한 것으로, 벅 컨버터의 듀티 사이클 제어시스템에 있어서, 벅 컨버터의 입력전압으로부터 리플성분을 증폭시키는 리플성분 증폭부; 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값과, 리플성분 증폭부가 증폭시킨 리플성분으로부터, 비교전압을 획득하는 비교전압 획득부; 및 비교전압 획득부가 획득한 비교전압을 기준전압과 비교하고, 그 비교결과에 따라 설정 듀티 사이클을 만족하도록 비교전압을 조정하여 벅 컨버터의 듀티 사이클을 제어하는 듀티 사이클 제어부;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상용 교류전원을 직류전원으로 정류하는 과정에서 발생하는 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플을 간단한 신호처리방식을 통해 효과적으로 감소시킬 수 있다.

Description

벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템 및 그 제어방법{DUTY CYCLE CONTROL SYSTEM BY REDUCING OUTPUT CURRENT RIPPLE OF BUCK CONVERTER HAVING LOW FREQUENCY AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 상용 교류전원을 직류전원으로 정류하는 과정에서 발생하는 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플을 감소시켜 듀티 사이클을 제어하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
사회가 발전하고 컴퓨터 시스템이 더욱 확대되어 보급됨에 따라, 이에 사용되는 전원장치는 더욱 소형화와 정밀화를 요구하게 되었고, 이를 위해 전원장치의 스위칭 주파수를 더욱 고 주파수로 하여 사용되는 소자의 정격을 낮추면서, 고주파 스위칭에 따른 출력의 리플 주파수를 더욱 정밀하게 조정하는 방법이 사용되고 있다. 그러면, 아래의 도 1을 통해 종래의 벅 컨버터 듀티 사이클 제어시스템에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
도 1은 종래의 벅 컨버터의 듀티 사이클 제어시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 벅 컨버터의 듀티 사이클 제어과정을 잘 나타내고 있다.
먼저, 벅 컨버터의 출력전류 실효치(Iout(rms))와 기준전류(Iref)와의 오차 (Error)를 비례적분제어한(Proportional Integral Control, PI 제어) 값을 산출하고, 산출된 값을 입력전압으로 나눈다.
그 이후, 비례적분제어한 값을 입력전압으로 나눈 값(비교전압)은 비교기에서 삼각파 형태(또는 톱니파 형태)의 기준전압과 비교되고, 그 비교결과에 따라 설정 듀티 사이클을 만족하도록 비교전압을 조정하여 벅 컨버터의 듀티 사이클을 제어한다. 상세하게는, 비교전압이 기준전압보다 높으면 하이(H) 신호가 발생하고, 비교전압이 기준전압보다 낮으면 로우(L) 신호가 발생하는데, 비교전압을 조정하면, 듀티 사이클을 제어할 수 있다. 즉, 비교전압을 상승시켜 듀티 사이클을 높일 수 있고, 비교전압을 강하시켜 듀티 사이클을 낮출 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 듀티 사이클 제어시스템에서는, 비례적분제어한 값을 입력전압으로 나누는 과정에서 입력전압의 순시치를 사용한다. 이 경우, 입력전압의 실효치가 입력전압의 리플성분에 비하여 상대적으로 크기 때문에 듀티 사이클의 가변 펄스폭도 줄어들게 되고, 출력전류 리플이 증가하게 되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하는 특허문헌 중, 아래의 특허문헌은 출력 평활용 필터를 포함하는 DC/DC 컨버터의 2차측 회로에서, 제1 및 제2 권선으로 구성되고, 제2 권선은 2차측 정류 출력단과 출력 평활용 필터 사이에 삽입 연결되는 변압기와, 제1 권선과 2차측 접지단 사이에 연결된 용량성 소자를 포함하여 구성되되, 제1 권선과 제2 권선은 2차측 정류 출력단에서 상호 결선된 구성을 포함한다.
그러나, 이와 같은 구성은 상용 교류전원을 직류전원으로 정류하는 과정에서 발생하는 출력전류 리플을 감소시키기 위한 구성이 복잡할 뿐만 아니라, 벅 컨버터의 출력전류 리플을 간단한 신호처리방식을 통해 효과적으로 감소시킬 수 있는 방안을 제시하지 못하고 있는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제213671호
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 상용 교류전원을 직류전원으로 정류하는 과정에서 발생하는 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플을 간단한 신호처리방식을 통해 효과적으로 감소시키는 듀티 사이클 제어시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
또한, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플을 감소시켜 전력품질을 향상시키는 듀티 사이클 제어시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템은, 벅 컨버터의 듀티 사이클 제어시스템에 있어서, 상기 벅 컨버터의 입력전압으로부터 리플성분을 증폭시키는 리플성분 증폭부; 상기 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값과, 상기 리플성분 증폭부가 증폭시킨 리플성분으로부터, 비교전압을 획득하는 비교전압 획득부; 및 상기 비교전압 획득부가 획득한 비교전압을 기준전압과 비교하고, 그 비교결과에 따라 설정 듀티 사이클을 만족하도록 상기 비교전압을 조정하여 상기 벅 컨버터의 듀티 사이클을 제어하는 듀티 사이클 제어부; 를 포함하고, 상기 비교전압 획득부는, 상기 리플성분 증폭부가 증폭시킨 리플성분에 상기 벅 컨버터의 입력전압 실효치를 더하는 실효치 가산부; 및 상기 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값을, 상기 실효치 가산부에 의해, 상기 입력전압 실효치가 더하여진 리플성분으로 나눈 비교전압을 산출하는 비교전압 산출부; 를 포함한다.
여기서, 상기 리플성분 증폭부는, 상기 벅 컨버터의 입력전압에서 그 실효치를 빼서 리플성분을 추출하는 리플성분 추출부; 및 상기 리플성분 추출부가 추출한 리플성분에 설정 이득을 곱하여 상기 리플성분의 진폭을 증가시키는 리플성분 진폭 증가부;를 포함한다.
삭제
또한, 상기 듀티 사이클 제어부는, 상기 비교전압을 상승시켜 상기 듀티 사이클을 높이고 상기 비교전압을 강하시켜 상기 듀티 사이클을 낮춘다.
또한, 상기 기준전압은 삼각파 형태를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어방법은, 벅 컨버터의 듀티 사이클 제어방법에 있어서, 리플성분 증폭부에서, 상기 벅 컨버터의 입력전압으로부터 리플성분을 증폭시키는 리플성분 증폭단계; 비교전압 획득부에서, 상기 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값과, 증폭된 리플성분으로부터, 비교전압을 획득하는 비교전압 획득단계; 및 듀티 사이클 제어부에서, 획득된 비교전압을 기준전압과 비교하고, 그 비교결과에 따라 설정 듀티 사이클을 만족하도록 상기 비교전압을 조정하여 상기 벅 컨버터의 듀티 사이클을 제어하는 듀티 사이클 제어단계; 를 포함하고, 상기 비교전압 획득단계는, 실효치 가산부에서, 증폭된 리플성분에 상기 벅 컨버터의 입력전압 실효치를 더하는 단계; 및 비교전압 산출부에서, 상기 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값을, 상기 입력전압 실효치가 더하여진 리플성분으로 나눈 비교전압을 산출하는 단계; 를 포함한다.
여기서, 상기 리플성분 증폭단계는, 리플성분 추출부에서, 상기 벅 컨버터의 입력전압에서 그 실효치를 빼서 리플성분을 추출하는 단계; 및 리플성분 진폭 증가부에서, 추출된 리플성분에 설정 이득을 곱하여 상기 리플성분의 진폭을 증가시키는 단계;를 포함한다.
삭제
또한, 상기 듀티 사이클 제어단계는, 상기 비교전압을 상승시켜 상기 듀티 사이클을 높이고 상기 비교전압을 강하시켜 상기 듀티 사이클을 낮춘다.
또한, 상기 기준전압은 삼각파 형태를 갖는다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 상용 교류전원을 직류전원으로 정류하는 과정에서 발생하는 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플을 간단한 신호처리방식을 통해 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플을 감소시켜 전 고조파 왜율(Total Harmonic Distortion, THF)을 감소시키므로 전력품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 벅 컨버터의 듀티 사이클 제어시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템의 블록도이다.
도 3은 도 2의 리플성분 증폭부의 블록도이다.
도 4는 도 2의 비교전압 획득부의 블록도이다.
도 5는 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어과정을 나타낸 제어 블록도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 차량 탑재형 배터리 충전기의 벅 컨버터에 적용된 신호처리과정을 나타낸 그래프이다.
도 10은 종래의 6.6kW급 PS EV용 차량탑재형 배터리 충전기에서 측정한 출력전류를 나타낸 시뮬레이션 화면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어 알고리즘을 6.6kW급 PS EV용 차량탑재형 배터리 충전기에 적용하였을 때 측정한 출력전류를 나타낸 시뮬레이션 화면이다.
도 12는 종래의 경우 및 본 발명의 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어 알고리즘을 적용할 경우에 6.6kW급 PS EV용 차량탑재형 배터리 충전기에 적용하였을 때 측정한 출력전류를 과도상태 및 정상상태 응답으로 나타낸 시뮬레이션 화면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어방법의 흐름도이다.
도 14는 도 13의 리플성분 증폭단계의 상세 흐름도이다.
도 15는 도 13의 비교전압 획득단계의 상세 흐름도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템은, 리플성분 증폭부(100), 비교전압 획득부(200), 및 듀티 사이클 제어부(300)를 포함할 수 있다.
리플성분 증폭부(100)는 벅 컨버터의 입력전압으로부터 리플성분을 증폭시킨다. 벅 컨버터는 입력 직류전압을 감압하여 출력 직류전압으로 변환하는 역할을 하는데, 이때, 입력 직류전압은 110/220[V], 50/60[Hz]의 범위를 갖는 상용 교류전압을 다이오드 정류기(diode rectifier) 또는 역률 개선회로(power factor correction circuit)를 이용하여 정류된 직류전압이기 때문에, 입력 교류전압 주파수의 2배인 100/120[Hz]의 전압 리플성분이 발생한다. 리플성분 증폭부(100)에서는 이러한 전압 리플성분을 증폭시키는 것이다.
비교전압 획득부(200)는 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값과, 리플성분 증폭부(100)가 증폭시킨 리플성분으로부터, 비교전압을 획득한다.
듀티 사이클 제어부(300)는 비교전압 획득부(200)가 획득한 비교전압을 기준전압과 비교하고, 그 비교결과에 따라 설정 듀티 사이클을 만족하도록 비교전압을 조정하여 벅 컨버터의 듀티 사이클을 제어한다. 상세하게는, 듀티 사이클을 제어할 때, 비교전압을 상승시켜 듀티 사이클을 높이고 비교전압을 강하시켜 듀티 사이클을 낮춘다. 기준전압은 삼각파 형태(또는 톱니파 형태)를 가질 수 있다.
도 3은 도 2의 리플성분 증폭부의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 리플성분 증폭부(100)는, 리플성분 추출부(110), 및 리플성분 진폭 증가부(120)를 포함할 수 있다.
리플성분 추출부(110)는 벅 컨버터의 입력전압에서 그 실효치를 빼서 리플성분을 추출하고, 리플성분 진폭 증가부(120)는 리플성분 추출부(110)가 추출한 리플성분에 설정 이득을 곱하여 리플성분의 진폭을 증가시킨다.
도 4는 도 2의 비교전압 획득부의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 비교전압 획득부(200)는 실효치 가산부(210) 및 비교전압 산출부(220)를 포함할 수 있다.
실효치 가산부(210)는 리플성분 증폭부(100)가 증폭시킨 리플성분에 실효치를 더하고, 비교전압 산출부(220)는 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값을, 실효치 가산부(210)가 실효치를 더한 리플성분으로 나눈 비교전압을 산출한다.
도 5는 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어과정을 나타낸 제어 블록도이다. 도 5를 참조하면, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어과정을 잘 나타내고 있다.
먼저, 벅 컨버터의 출력전류 실효치(Iout(rms))와 기준전류(Iref)와의 오차 (Error)를 비례적분제어한(Proportional Integral Control, PI 제어) 값을 산출한다. 그리고, 산출된 값을 저주파 출력전류 리플이 감소된 값으로 나누는데, 그 값은 아래와 같이 구한다. 즉, 저주파 출력전류 리플이 감소된 값은, 벅 컨버터의 입력전압(Vin)에서 그 실효치(Vin(rms))를 빼서 리플성분을 추출하고, 추출한 리플성분에 설정 이득(K)을 곱하여 리플성분의 진폭을 증가시킨 후, 진폭을 증가시킨 리플성분에 실효치(Vin(rms))를 더한다.
비례적분제어한 값을 저주파 출력전류 리플이 감소된 값으로 나눈 값(비교전압)은 비교기에서 삼각파 형태(또는 톱니파 형태)의 기준전압과 비교되고, 그 비교결과에 따라 설정 듀티 사이클을 만족하도록 비교전압을 조정하여 벅 컨버터의 듀티 사이클을 제어한다. 상세하게는, 비교전압이 기준전압보다 높으면 하이(H) 신호가 발생하고, 비교전압이 기준전압보다 낮으면 로우(L) 신호가 발생하는데, 비교전압을 조정하면, 듀티 사이클을 제어할 수 있다. 즉, 비교전압을 상승시켜 듀티 사이클을 높일 수 있고, 비교전압을 강하시켜 듀티 사이클을 낮출 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 차량 탑재형 배터리 충전기의 벅 컨버터에 적용된 신호처리과정을 나타낸 그래프이다.
도 6에서는 벅 컨버터의 입력전압을 나타내는 그래프를 시간에 따른 전압의 형태로 보이고 있다. 벅 컨버터의 입력전압은 일반적인 정현파를 나타낸다.
도 7에서는 벅 컨버터의 입력전압에서 그 실효치를 빼서 리플성분을 추출한 그래프를 시간에 따른 전압의 형태로 보이고 있다. 도 7에서 시간에 따른 전압의 형태를 나타낸 그래프는 도 6의 그래프와 주기는 동일하지만 특정시간에 대한 전압이 다르다.
도 8에서는 추출된 리플성분에 설정 이득을 곱하여 리플성분의 진폭을 증가시킨 그래프를 시간에 따른 전압의 형태로 보이고 있다. 도 8에서 시간에 따른 전압의 형태를 나타낸 그래프는 도 7의 그래프와 주기는 동일하지만 진폭이 증가한 형태이다.
도 9에서는 진폭이 증가된 리플성분에 실효치를 더한 그래프를 시간에 따른 전압의 형태로 보이고 있다. 도 9에서 시간에 따른 전압의 형태를 나타낸 그래프는 도 8의 그래프와 주기는 동일하지만 특정시간에 대한 전압이 다르다.
도 10은 종래의 6.6kW급 PS EV용 차량탑재형 배터리 충전기에서 측정한 출력전류를 나타낸 시뮬레이션 화면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어 알고리즘을 6.6kW급 PS EV용 차량탑재형 배터리 충전기에 적용하였을 때 측정한 출력전류를 나타낸 시뮬레이션 화면이다.
도 1O에서는 출력전류(Output Current)의 일정한 주기마다 리플이 존재하고 있음을 알 수 있고, 도 11에서는 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어 알고리즘을 적용하였을 때의 출력전류를 나타내는 것으로 출력전류의 리플이 거의 존재하지 않고 있음을 알 수 있다.
도 12는 종래의 경우 및 본 발명의 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어 알고리즘을 적용할 경우에 6.6kW급 PS EV용 차량탑재형 배터리 충전기에 적용하였을 때 측정한 출력전류를 과도상태 및 정상상태 응답으로 나타낸 시뮬레이션 화면이다.
(i) 종래의 경우 및 (ii) 본 발명의 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어 알고리즘을 적용할 경우, 시간이 경과함에 따라 과도상태에서 정상상태(Steady State)로 변하는데, (i)의 경우보다는 (ii)의 경우에 있어서 과도상태와 정상상태에서 모두 리플이 작다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 이유는, (ii)의 경우 저주파 출력전류 리플감소 알고리즘으로 제어되었기 때문인데, 상세한 내용은 도 5에서 상술한 바와 같다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어방법의 흐름도이다. 도 2 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어방법은, 크게 S100 내지 S300을 포함할 수 있다.
먼저, 리플성분 증폭부(100)에서, 벅 컨버터의 입력전압으로부터 리플성분을 증폭시킨다(리플성분 증폭단계, S100).
S100 이후, 비교전압 획득부(200)에서, 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값과, S100에서 증폭된 리플성분으로부터, 비교전압을 획득한다(비교전압 획득단계, S200),
S200 이후, 듀티 사이클 제어부(300)에서, S200에서 획득한 비교전압을 기준전압과 비교하고, 그 비교결과에 따라 설정 듀티 사이클을 만족하도록 비교전압을 조정하여 벅 컨버터의 듀티 사이클을 제어한다(듀티 사이클 제어단계, S300). 상세하게는, 듀티 사이클을 제어할 때, S200에서 획득한 비교전압을 상승시켜 듀티 사이클을 높이고 S200에서 획득한 비교전압을 강하시켜 듀티 사이클을 낮춘다. 기준전압은 삼각파 형태(또는 톱니파 형태)를 가질 수 있다.
도 14는 도 13의 리플성분 증폭단계의 상세 흐름도이다. 도 3 및 도 14를 참조하면, 리플성분 증폭단계(S100)는 S110 및 S120을 포함할 수 있다.
먼저, 리플성분 추출부(110)에서, 벅 컨버터의 입력전압에서 그 실효치를 빼서 리플성분을 추출한다(S110).
S110 이후, 리플성분 진폭 증가부(120)에서, S110에서 추출된 리플성분에 설정 이득을 곱하여 리플성분의 진폭을 증가시킨다(S120).
도 15는 도 13의 비교전압 획득단계의 상세 흐름도이다. 도 4 및 도 15를 참조하면, 비교전압 획득단계(S200)는 S210 및 S220을 포함할 수 있다.
먼저, 실효치 가산부(210)에서, S100에서 증폭된 리플성분에 벅 컨버터의 입력전압 실효치를 더한다(S210).
S210 이후, 비교전압 산출부(220)에서, 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값을, S210에서 입력전압 실효치가 더하여진 리플성분으로 나눈 비교전압을 산출한다(S220).
상술한 바와 같은 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어방법이 적용된 벅 컨버터는, 제어방식이 간단하고 신뢰도가 놓아 범용적으로 사용되므로 그 활용도가 높다. 특히, 부하의 용량이 클 경우 벅 컨버터의 출력에서 발생하는 출력전류 리플의 크기도 증가하게 되므로, 대용량 부하에서 전체의 전력품질 향상의 증가를 위해 활용될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사항 내에서 당 분야의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 리플성분 증폭부
110 : 리플성분 추출부
120 : 리플성분 진폭 증가부
200 : 비교전압 획득부
210 : 실효치 가산부
220 : 비교전압 산출부
300 : 듀티 사이클 제어부

Claims (10)

  1. 벅 컨버터의 듀티 사이클 제어시스템에 있어서,
    상기 벅 컨버터의 입력전압으로부터 리플성분을 증폭시키는 리플성분 증폭부;
    상기 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값과, 상기 리플성분 증폭부가 증폭시킨 리플성분으로부터, 비교전압을 획득하는 비교전압 획득부; 및
    상기 비교전압 획득부가 획득한 비교전압을 기준전압과 비교하고, 그 비교결과에 따라 설정 듀티 사이클을 만족하도록 상기 비교전압을 조정하여 상기 벅 컨버터의 듀티 사이클을 제어하는 듀티 사이클 제어부; 를 포함하고,
    상기 비교전압 획득부는, 상기 리플성분 증폭부가 증폭시킨 리플성분에 상기 벅 컨버터의 입력전압 실효치를 더하는 실효치 가산부; 및 상기 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값을, 상기 실효치 가산부에 의해, 상기 입력전압 실효치가 더하여진 리플성분으로 나눈 비교전압을 산출하는 비교전압 산출부; 를 포함하는, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 리플성분 증폭부는,
    상기 벅 컨버터의 입력전압에서 그 실효치를 빼서 리플성분을 추출하는 리플성분 추출부; 및
    상기 리플성분 추출부가 추출한 리플성분에 설정 이득을 곱하여 상기 리플성분의 진폭을 증가시키는 리플성분 진폭 증가부;
    를 포함하는, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 듀티 사이클 제어부는, 상기 비교전압을 상승시켜 상기 듀티 사이클을 높이고 상기 비교전압을 강하시켜 상기 듀티 사이클을 낮추는, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준전압은 삼각파 형태를 갖는, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어시스템.
  6. 벅 컨버터의 듀티 사이클 제어방법에 있어서,
    리플성분 증폭부에서, 상기 벅 컨버터의 입력전압으로부터 리플성분을 증폭시키는 리플성분 증폭단계;
    비교전압 획득부에서, 상기 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값과, 증폭된 리플성분으로부터, 비교전압을 획득하는 비교전압 획득단계; 및
    듀티 사이클 제어부에서, 획득된 비교전압을 기준전압과 비교하고, 그 비교결과에 따라 설정 듀티 사이클을 만족하도록 상기 비교전압을 조정하여 상기 벅 컨버터의 듀티 사이클을 제어하는 듀티 사이클 제어단계; 를 포함하고,
    상기 비교전압 획득단계는, 실효치 가산부에서, 증폭된 리플성분에 상기 벅 컨버터의 입력전압 실효치를 더하는 단계; 및 비교전압 산출부에서, 상기 벅 컨버터의 출력전류 실효치와 기준전류와의 오차를 비례적분제어한 값을, 상기 입력전압 실효치가 더하여진 리플성분으로 나눈 비교전압을 산출하는 단계; 를 포함하는, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 리플성분 증폭단계는,
    리플성분 추출부에서, 상기 벅 컨버터의 입력전압에서 그 실효치를 빼서 리플성분을 추출하는 단계; 및
    리플성분 진폭 증가부에서, 추출된 리플성분에 설정 이득을 곱하여 상기 리플성분의 진폭을 증가시키는 단계;
    를 포함하는, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 듀티 사이클 제어단계는, 상기 비교전압을 상승시켜 상기 듀티 사이클을 높이고 상기 비교전압을 강하시켜 상기 듀티 사이클을 낮추는, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 기준전압은 삼각파 형태를 갖는, 벅 컨버터의 저주파 출력전류 리플감소를 통한 듀티 사이클 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112953250B (zh) * 2019-11-26 2022-09-06 比亚迪股份有限公司 电源控制方法、电源模块及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008047430A1 (fr) * 2006-10-19 2008-04-24 Mitsubishi Electric Corporation Convertisseur de puissance
JP2008113514A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Hitachi Ltd 電源回路、及びこれに用いる制御回路
JP2013132118A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Mitsubishi Electric Corp スイッチング電源装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100213671B1 (ko) 1997-06-04 1999-08-02 윤문수 디씨/디씨 컨버터의 출력전류 리플 저감을 위한 회로
KR101207665B1 (ko) * 2006-12-19 2012-12-03 재단법인 포항산업과학연구원 리플전압 측정방법, 리플전압 측정회로 및 이를 구비하는측정장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008047430A1 (fr) * 2006-10-19 2008-04-24 Mitsubishi Electric Corporation Convertisseur de puissance
JP2008113514A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Hitachi Ltd 電源回路、及びこれに用いる制御回路
JP2013132118A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Mitsubishi Electric Corp スイッチング電源装置

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