KR102181321B1 - Power conversion apparatus - Google Patents

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KR102181321B1
KR102181321B1 KR1020190154004A KR20190154004A KR102181321B1 KR 102181321 B1 KR102181321 B1 KR 102181321B1 KR 1020190154004 A KR1020190154004 A KR 1020190154004A KR 20190154004 A KR20190154004 A KR 20190154004A KR 102181321 B1 KR102181321 B1 KR 102181321B1
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KR1020190154004A
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김호성
백주원
김명호
류명효
박시호
정동근
윤혁진
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한국전기연구원
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Abstract

The present application relates to a power conversion device capable of balancing a primary-side voltage imbalance of a direct current (DC)-DC converter. According to an embodiment of the present invention, the power conversion device comprises: a plurality of rectifiers which are serially connected to alternating current (AC) input power and rectify each distribution voltage distributed from the input power into DC link voltage; a DC-DC converter which is serially connected to the plurality of rectifiers, transforms the DC link voltage into DC-DC, and includes a first output terminal connected to a load and a second output terminal connected to an energy storage system (ESS); and a control unit which controls the plurality of rectifiers and the DC-DC converter to independently maintain output voltage of the first output terminal and to balance output current of the DC link voltage and the second output terminal. Each of the second output terminals included in the DC-DC converter can be connected in parallel with each other.

Description

전력변환장치 {Power conversion apparatus}Power conversion apparatus

본 출원은 전력변환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원에 직렬연결된 정류기 및 DC-DC 컨버터에 대한 출력제어 및 밸런싱 제어를 수행할 수 있는 전력변환장치에 관한 것이다. The present application relates to a power conversion device, and more particularly, to a power conversion device capable of performing output control and balancing control for a rectifier and a DC-DC converter connected in series to a power source.

입력 직류 전압을 다른 레벨을 갖는 출력 직류 전압으로 변환하는 직류 컨버터가 산업상에 다양하게 이용되고 있는데, 일반적으로 직류 컨버터는 직류 전압을 교류 전압으로 변환한 뒤 변압기로 승압 또는 강압하고 다시 직류 전압으로 정류함으로써 전압을 변압하게 된다. DC converters that convert input DC voltage to output DC voltage with different levels are widely used in the industry. In general, DC converters convert DC voltage to AC voltage and then boost or step down with a transformer and then back to DC voltage. By rectifying, the voltage is transformed.

기존에는 직류 컨버터들의 일차측을 병렬로 구성하고 이차측을 개별 제어하는 방식을 주로 사용하여, 출력의 독립제어를 구현하였다. 다만, 이러한 직류 컨버터의 경우, 전체 입력전압을 고압화할 수 없으므로 저압 응용분야에 적용하였다. In the past, independent control of the output was implemented by mainly configuring the primary side of DC converters in parallel and controlling the secondary side individually. However, in the case of such a DC converter, since the entire input voltage cannot be increased, it is applied to low voltage applications.

고압 입력전압에 대응 가능한 직렬 형태의 컨버터 회로에서, 직류 컨버터들의 출력전압을 개별 제어하기 위한 회로 구조는 현재까지 제시되지 않았다. 고압 입력전압에 직렬연결된 직류 컨버터의 출력을 개별 제어하기 위해서는 출력을 병렬로 연결할 수가 없으므로, 각 직류 컨버터의 일차 측과 이차 측 전압이 달라지는 문제가 발생한다. 따라서, 다수의 개별 제어되는 직류 컨버터 출력을 얻기 위해서는, 출력을 병렬로 연결하고 다시 개별 직류 컨버터를 추가할 수 밖에 없다. 이러한 구조는 시스템의 모듈 수가 많아지므로 복잡하고 경제성이 나빠지는 단점이 있다.In a converter circuit of a series type capable of responding to a high-voltage input voltage, a circuit structure for individually controlling the output voltages of DC converters has not been presented so far. In order to individually control the outputs of the DC converters connected in series to the high voltage input voltage, the outputs cannot be connected in parallel, resulting in a problem in that the primary and secondary voltages of each DC converter are different. Therefore, in order to obtain a plurality of individually controlled DC converter outputs, the outputs must be connected in parallel and an individual DC converter must be added again. This structure has a disadvantage that the number of modules in the system is increased, so that it is complicated and economical is poor.

본 출원은, 전원에 직렬연결된 DC-DC 컨버터의 다수 출력 중 하나를 병렬로 연결하고 나머지 출력들은 개별제어하도록 하여, DC-DC 컨버터의 일차측 전압 불평형을 밸런싱할 수 있는 전력변환장치를 제공하고자 한다. The present application is to provide a power conversion device capable of balancing the primary side voltage imbalance of the DC-DC converter by connecting one of the multiple outputs of the DC-DC converter serially connected to the power source in parallel and controlling the remaining outputs individually. do.

본 출원은, 제어를 위해 필요한 물리적인 전류 측정기 및 전압 측정기의 개수를 줄이고, 제어에 필요한 연산량을 줄일 수 있는 전력변환장치를 제공하고자 한다. The present application is intended to provide a power conversion device capable of reducing the number of physical current and voltage measuring devices required for control and reducing the amount of computation required for control.

본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치는, 교류의 입력전원에 직렬로 연결되며, 상기 입력전원으로부터 분배된 각각의 분배전압을 직류 링크 전압(DC link voltage)으로 정류하는 복수의 정류기; 상기 복수의 정류기에 각각 직렬 연결되어, 상기 직류 링크 전압을 직류-직류 변압하며, 부하(load)에 연결되는 제1 출력단자와, 전력저장장치(ESS: Energy Storage System)에 연결되는 제2 출력단자를 포함하는 DC-DC 컨버터; 및 상기 복수의 정류기 및 DC-DC 컨버터를 제어하여, 상기 제1 출력단자들의 출력전압을 각각 독립적으로 유지하고, 상기 직류 링크 전압 및 상기 제2 출력단자의 출력 전류에 대한 밸런싱(balancing)을 수행하는 제어부를 포함하는 것으로, 상기 DC-DC 컨버터들에 포함되는 각각의 제2 출력단자들은 서로 병렬연결될 수 있다. A power conversion device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of rectifiers connected in series to an AC input power source and rectifying each of the divided voltages distributed from the input power to a DC link voltage; A first output terminal connected to each of the plurality of rectifiers in series, converting the DC link voltage to DC-DC, and connected to a load, and a second output connected to an ESS (Energy Storage System) A DC-DC converter including a terminal; And controlling the plurality of rectifiers and DC-DC converters to independently maintain the output voltages of the first output terminals, and perform balancing for the DC link voltage and the output currents of the second output terminals. And a control unit, wherein each of the second output terminals included in the DC-DC converters may be connected in parallel with each other.

여기서 상기 DC-DC 컨버터는, 상기 직류 링크 전압을 제1 교류 전압으로 변환하는 일차측 모듈; 설정권선비에 따라 상기 제1 교류전압을 제2 교류전압으로 변압하고, 상기 제2 교류전압을 복수의 변압단자로 출력하는 변압모듈; 상기 변압단자 중 어느 하나에 연결되며, 상기 제2 교류 전압을 정류하여 상기 제1 출력단자로 출력전압을 제공하는 이차측 모듈; 및 상기 변압단자 중 다른 하나에 연결되며, 상기 변압모듈로부터 제공받은 밸런싱 전력을 상기 병렬연결된 다른 DC-DC 컨버터로 공급하거나, 상기 다른 DC-DC 컨버터로부터 전달받은 밸런싱 전력을 상기 이차측 모듈로 회생시키는 밸런싱 모듈을 포함할 수 있다. Here, the DC-DC converter includes: a primary side module for converting the DC link voltage into a first AC voltage; A transformer module configured to transform the first AC voltage into a second AC voltage according to a set winding ratio and output the second AC voltage to a plurality of transformer terminals; A secondary module connected to any one of the transformer terminals and configured to rectify the second AC voltage and provide an output voltage to the first output terminal; And it is connected to the other one of the transformer terminals, supplying the balancing power provided from the transformer module to the other DC-DC converter connected in parallel, or regenerating the balancing power delivered from the other DC-DC converter to the secondary module. It may include a balancing module to allow.

여기서 상기 제어부는, 상기 제2 출력단자의 출력전류들의 합인 ESS 전류의 크기가 기준 ESS 전류값을 가지도록, 상기 정류기의 스위칭 동작을 제어하는 정류기 제어모듈; 및 상기 각각의 DC-DC 컨버터에 인가되는 개별 직류 링크 전압의 크기가 일치하고, 상기 제1 출력단자에 각각의 부하에 대응하는 출력전압이 출력되도록, 상기 이차측 모듈 및 밸런싱 모듈의 스위칭 동작을 제어하는 DC-DC 컨버터 제어모듈을 포함할 수 있다. Here, the control unit includes: a rectifier control module for controlling the switching operation of the rectifier so that the magnitude of the ESS current, which is the sum of the output currents of the second output terminal, has a reference ESS current value; And a switching operation of the secondary module and the balancing module so that the magnitudes of the individual DC link voltages applied to each of the DC-DC converters match, and an output voltage corresponding to each load is output to the first output terminal. It may include a DC-DC converter control module to control.

여기서 상기 정류기 제어모듈은, 상기 전력저장장치와 상기 제2 출력단자 사이에 위치하는 ESS 전류 측정기로부터 상기 ESS 전류의 크기를 입력받을 수 있다. Here, the rectifier control module may receive the magnitude of the ESS current from an ESS current meter positioned between the power storage device and the second output terminal.

여기서 상기 DC-DC 컨버터 제어모듈은, 상기 정류기와 DC-DC 컨버터 사이에 위치하는 각각의 직류 링크 전압 측정기로부터 상기 직류 링크 전압을 입력받고, 상기 제1 출력단자에 위치하는 출력전압측정기로부터, 상기 출력전압을 입력받을 수 있다. Here, the DC-DC converter control module receives the DC link voltage from each DC link voltage meter positioned between the rectifier and the DC-DC converter, and from an output voltage meter positioned at the first output terminal, the Output voltage can be input.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the solution to the above-described problem does not enumerate all the features of the present invention. Various features of the present invention and advantages and effects thereof may be understood in more detail with reference to the following specific embodiments.

본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치에 의하면, DC-DC 컨버터들의 출력을 개별제어하여, 부가적인 컨버터의 추가없이 독립제어가 가능한 다수의 출력을 제공하는 것이 가능하다. 따라서, 개별제어가 필요한 직류부하, ESS(Energy Storage System), 전기차 충전 인프라, 신재생 에너지원 등 다양한 부하와 에너지원들에 대한 동시 접속을 제공할 수 있다.According to the power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention, it is possible to individually control the outputs of DC-DC converters to provide a plurality of outputs capable of independent control without the addition of an additional converter. Accordingly, it is possible to provide simultaneous access to various loads and energy sources, such as a DC load requiring individual control, an energy storage system (ESS), an electric vehicle charging infrastructure, and a renewable energy source.

본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치에 의하면, 직렬연결된 DC-DC 컨버터의 다수 출력 중 하나를 병렬로 연결하므로, 각각의 정류기 및 DC-DC 컨버터들의 출력을 독립적으로 유지하는 동시에, 전력평형을 구현할 수 있다. According to the power conversion device according to an embodiment of the present invention, since one of a plurality of outputs of a series-connected DC-DC converter is connected in parallel, the outputs of each rectifier and DC-DC converters are independently maintained and power balance. Can be implemented.

본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치에 의하면, 정류기가 전력저장장치로 공급되는 ESS 전류를 제어하고, DC-DC 컨버터가 출력전압과 직류 링크 전압을 제어하므로, 제어를 위해 필요한 물리적인 전류 측정기 및 전압 측정기의 개수와, 제어부에서의 연산량을 줄일 수 있다. 즉, 설치 비용 측면에서 경제적이고 효율적으로 구현할 수 있으며, 제어의 복잡도를 줄여 최적화된 제어를 구현하는 것이 가능하다. According to the power conversion device according to an embodiment of the present invention, since the rectifier controls the ESS current supplied to the power storage device, and the DC-DC converter controls the output voltage and the DC link voltage, the physical current required for control It is possible to reduce the number of measuring devices and voltage measuring devices and the amount of computation in the control unit. That is, it can be economically and efficiently implemented in terms of installation cost, and it is possible to implement optimized control by reducing the complexity of control.

도1 및 도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치를 나타내는 회로도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 정류기 제어모듈의 동작을 나타내는 블록도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 DC-DC 컨버터 제어모듈의 동작을 나타내는 블록도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력변환장치를 나타내는 블록도이다.
도7 및 도8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 제어부의 동작을 나타내는 블록도이다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치의 변형예를 나타내는 개략도이다.
1 and 2 are circuit diagrams showing a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a control unit of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing the operation of the rectifier control module according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing the operation of the DC-DC converter control module according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a power conversion device according to another embodiment of the present invention.
7 and 8 are block diagrams showing the operation of a control unit according to another embodiment of the present invention.
9 is a schematic diagram showing a modified example of the power conversion device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, in describing a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. In addition, throughout the specification, when a part is said to be'connected' to another part, it is not only'directly connected', but also'indirectly connected' with another element in the middle. Include. In addition, "including" a certain component means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "~ unit" and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software.

도1 및 도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치를 나타내는 회로도이다. 1 and 2 are circuit diagrams showing a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도1 및 도2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치(100)는, 정류기(110), DC-DC 컨버터(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 편의상 단상 회로 구조로 표시하였으나, 실시예에 따라서는, 3상 회로에서 동작하는 전력변환장치를 구현하는 것도 가능하다. 1 and 2, the power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention may include a rectifier 110, a DC-DC converter 120, and a control unit 130. Here, for convenience, a single-phase circuit structure is used, but according to embodiments, a power conversion device operating in a three-phase circuit may be implemented.

이하 도1 및 도2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치(100)를 설명한다. Hereinafter, a power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

정류기(110)는 교류의 입력전원에 직렬로 연결될 수 있으며, 입력전원이 공급하는 입력전압(Vac)은 각각의 정류기(110)들에게 분배될 수 있다. 즉, 입력전원이 분배된 각각의 분배전압(Vac1, Vac2, Vac3)이 정류기(110)에 인가될 수 있다. 이후, 정류기(110)는 인가된 분배전압을 직류로 정류하여, 직류 링크 전압(DC link voltage)을 생성할 수 있다. 도1에서는 3개의 정류기(110)가 도시되어 있으나, 실시예에 따라서는 정류기(110)의 개수는 다양하게 변경가능하다.The rectifier 110 may be connected in series to an AC input power source, and an input voltage Vac supplied by the input power may be distributed to each of the rectifiers 110. That is, each of the divided voltages Vac1, Vac2, and Vac3 to which the input power is distributed may be applied to the rectifier 110. Thereafter, the rectifier 110 may generate a DC link voltage by rectifying the applied divided voltage to DC. In FIG. 1, three rectifiers 110 are shown, but the number of rectifiers 110 may be variously changed according to embodiments.

여기서, 도9(a)에 도시한 바와 같이, 정류기(110)는 복수의 스위치(S11, S12, S13, S14)를 포함할 수 있으며, 스위치(S11, S12, S13, S14)들의 스위칭 동작에 의하여 분배전압(Vac1, Vac2, Vac3)을 직류 링크 전압(V_dc_pri1, V_dc_pri2, V_dc_pri3)으로 변환할 수 있다. 각각의 스위치들은 제어부(130)에 의하여 동작이 제어될 수 있으며, 이후 직류 링크 전압(V_dc_pri1, V_dc_pri2, V_dc_pri3)은 DC-DC 컨버터(120)로 인가될 수 있다. Here, as shown in Figure 9 (a), the rectifier 110 may include a plurality of switches (S11, S12, S13, S14), the switching operation of the switches (S11, S12, S13, S14) Accordingly, the divided voltages Vac1, Vac2, and Vac3 can be converted into DC link voltages V_dc_pri1, V_dc_pri2, and V_dc_pri3. The operation of each of the switches may be controlled by the controller 130, and then the DC link voltages V_dc_pri1, V_dc_pri2, and V_dc_pri3 may be applied to the DC-DC converter 120.

DC-DC 컨버터(120)는, 복수의 정류기(110)에 각각 직렬 연결될 수 있으며, 수신한 직류 링크 전압(V_dc_pri1, V_dc_pri2, V_dc_pri3)을 직류-직류 변압할 수 있다. 여기서, DC-DC 컨버터(120)는 출력단자를 복수개 포함할 수 있으며, 제1 출력단자(a-a’)는 부하(load)와 연결되고, 제2 출력단자(b-b’)는 다른 DC-DC 컨버터(120)들의 제2 출력단자(b-b’)들과 병렬연결될 수 있다. 구체적으로, DC-DC 컨버터(120)는 도1에 도시한 바와 같이, 일차측 모듈(121), 변압모듈(122), 이차측 모듈(123) 및 밸런싱모듈(124)를 포함할 수 있다. The DC-DC converter 120 may be connected in series to the plurality of rectifiers 110, respectively, and may convert the received DC link voltages V_dc_pri1, V_dc_pri2, and V_dc_pri3 to DC-DC. Here, the DC-DC converter 120 may include a plurality of output terminals, the first output terminal (a-a') is connected to a load, and the second output terminal (b-b') is different It may be connected in parallel with the second output terminals b-b' of the DC-DC converters 120. Specifically, the DC-DC converter 120 may include a primary module 121, a transformer module 122, a secondary module 123, and a balancing module 124, as shown in FIG. 1.

일차측 모듈(121)은 직류 링크 전압(V_dc_prik)을 제1 교류 전압으로 변환할 수 있다. 입력받은 직류 링크 전압(V_dc_prik)을 부하에 대응하는 출력전압(Vo1)으로 변환하기 위하여, 일차측모듈(111)은 먼저 직류 링크 전압 직류 링크 전압(V_dc_prik)을 교류의 제1 교류 전압으로 변환할 수 있다. 여기서, 일차측모듈(111)은, 도9(a)에 도시한 바와 같이, 복수의 스위치(S21, S22, S23, S24)를 포함할 수 있으며, 스위치(S21, S22, S23, S24)들의 스위칭 동작에 의하여 직류 링크 전압(직류 링크 전압(V_dc_prik)을 제1 교류전압으로 변환할 수 있다. 각각의 스위치들은 제어부(130)에 의하여 동작이 제어될 수 있으며, 변환된 제1 교류 전압은 이후 변압모듈(122)로 인가될 수 있다. 일차측모듈(121)은 도2에 도시한 바와 같이 풀-브릿지 컨버터의 구조를 가질 수 있으며, 이외에 하프-브리지 컨버터, NPC 타입 컨버터 등 다양한 종류의 컨버터 구조로 구현될 수 있다. The primary-side module 121 may convert the DC link voltage V_dc_prik into a first AC voltage. In order to convert the received DC link voltage (V_dc_prik) into an output voltage (Vo1) corresponding to the load, the primary side module 111 first converts the DC link voltage DC link voltage (V_dc_prik) to the first AC voltage of AC. I can. Here, the primary side module 111 may include a plurality of switches (S21, S22, S23, S24), as shown in Figure 9 (a), the switches (S21, S22, S23, S24) The DC link voltage (DC link voltage V_dc_prik) may be converted to the first AC voltage by the switching operation. The operation of each of the switches may be controlled by the control unit 130, and the converted first AC voltage is then converted. It can be applied to the transformer module 122. The primary side module 121 can have a structure of a full-bridge converter as shown in Fig. 2, and in addition, various types of converters such as half-bridge converters and NPC type converters. It can be implemented as a structure.

변압모듈(122)은 일차측모듈(121)로부터 제1 교류전압을 입력받을 수 있으며, 설정권선비에 따라 제1 교류전압을 제2 교류전압으로 변압할 수 있다. 변압모듈(122)은 복수의 변압단자들을 포함할 수 있으며, 각각의 변압단자를 통하여 변압된 제2 교류 전압을 공급할 수 있다. 도2에서는 2개의 변압단자를 포함하여, 각각 이차측모듈(123)과 밸런싱모듈(124)에 연결하는 것을 예시하고 있으나, 실시예에 따라서는 2개 이상의 변압단자를 포함하는 것도 가능하다. 이 경우, 변압모듈(122)에 연결되는 이차측모듈(123)이 2개 이상 존재할 수 있으며, 각각의 이차측모듈(123)들은 독립된 출력전압을 출력할 수 있다. The transformation module 122 may receive a first AC voltage from the primary side module 121 and may transform the first AC voltage into a second AC voltage according to a set winding ratio. The transforming module 122 may include a plurality of transforming terminals, and may supply the transformed second AC voltage through each of the transforming terminals. In FIG. 2, including two transformer terminals, each of which is connected to the secondary side module 123 and the balancing module 124 is illustrated, but it is also possible to include two or more transformer terminals according to embodiments. In this case, there may be two or more secondary-side modules 123 connected to the transformer module 122, and each secondary-side module 123 may output an independent output voltage.

이차측 모듈(123)은 변압단자 중 어느 하나에 연결될 수 있으며, 변압모듈(122)로부터 수신한 제2 교류 전압을 정류하여, 제1 출력단자(a-a’)로 출력전압(Vo1)을 제공할 수 있다. 도9(a)에 도시한 바와 같이, 이차측 모듈(123)은 복수의 스위치(S31, S32, S33, S34)를 포함할 수 있으며, 스위치(S31, S32, S33, S34)들의 스위칭 동작에 의하여 제2 교류 전압을 직류의 출력전압(Vo1)으로 변환할 수 있다. 여기서, 각각의 스위치들은 제어부(130)에 의하여 동작이 제어될 수 있으며, 이차측 모듈(123)은 연결된 부하에 대응하는 출력전력을 독립적으로 출력할 수 있다. 즉, 이차측모듈(123)은 전력변환장치(100)에 연결된 다른 부하들에 영향을 받지않고, 일정하게 출력전력을 제공할 수 있다. 이차측모듈(123)은 풀-브릿지 컨버터, 하프-브리지 컨버터, NPC 타입 컨버터 등 다양한 종류의 컨버터 구조로 구현될 수 있다.The secondary module 123 may be connected to any one of the transforming terminals, and rectifies the second AC voltage received from the transforming module 122, and converts the output voltage Vo1 to the first output terminals (a-a'). Can provide. As shown in Fig. 9(a), the secondary side module 123 may include a plurality of switches S31, S32, S33, S34, and the switching operation of the switches S31, S32, S33, S34 Accordingly, the second AC voltage can be converted into a DC output voltage Vo1. Here, the operation of each of the switches may be controlled by the control unit 130, and the secondary module 123 may independently output output power corresponding to the connected load. That is, the secondary side module 123 is not affected by other loads connected to the power conversion device 100 and may provide output power constantly. The secondary module 123 may be implemented in various types of converter structures such as a full-bridge converter, a half-bridge converter, and an NPC type converter.

밸런싱 모듈(124)은 변압단자 중 다른 하나에 연결될 수 있으며, 제어부(130)에 의한 제어동작에 따라, 정류기(110) 또는 DC-DC 컨버터(120)에 대한 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 밸런싱 모듈(124)의 제2 출력단자(b-b’)는 복수의 DC-DC 컨버터(120)들에 포함된 각각의 밸런싱 모듈(124)들의 제2 출력단자(b-b’)들과 병렬연결될 수 있으며, 이를 통하여 밸런싱 모듈(124)들 사이에서 밸런싱 전력이 전달될 수 있다. The balancing module 124 may be connected to the other one of the transformer terminals, and may perform a balancing operation for the rectifier 110 or the DC-DC converter 120 according to a control operation by the controller 130. Here, the second output terminal (b-b') of the balancing module 124 is the second output terminal (b-b') of each of the balancing modules 124 included in the plurality of DC-DC converters 120 They may be connected in parallel, through which balancing power may be transmitted between the balancing modules 124.

구체적으로, 밸런싱모듈(124)은 변압모듈(122)로부터 제공받는 밸런싱 전력을 전력변환장치(100) 내에 포함된 다른 DC-DC 컨버터(120)들에게 공급하거나, 다른 DC-DC 컨버터(120)들로부터 전달받은 밸런싱 전력을 변압모듈(122)을 통해 연결된 이차측모듈(123)로 회생시킬 수 있다. Specifically, the balancing module 124 supplies the balancing power provided from the transformer module 122 to the other DC-DC converters 120 included in the power conversion device 100, or the other DC-DC converter 120 Balancing power received from them may be regenerated to the secondary module 123 connected through the transformer module 122.

또한, 경우에 따라서는 제2 출력단자(b-b')에 연결된 전력저장장치(1)로 밸런싱 전력을 충전 또는 방전하는 것도 가능하다. 여기서, 전력저장장치(1)는 복수의 배터리(battery)들을 포함하여 전력을 저장할 수 있으며, 제어부(130)에 의해 전력을 충전 또는 방전하는 등 버퍼(buffer)의 기능을 수행할 수 있다. 도1에 도시한 바와 같이, 전력저장장치(130)는 병렬연결된 제2 출력단자(b-b')에 연결될 수 있으며, 실시예에 따라서는 전력저장장치(1)를 제외하고 구성하는 것도 가능하다. In addition, in some cases, it is also possible to charge or discharge the balancing power with the power storage device 1 connected to the second output terminal b-b'. Here, the power storage device 1 may store power including a plurality of batteries, and may perform a function of a buffer, such as charging or discharging power by the control unit 130. As shown in Fig. 1, the power storage device 130 may be connected to a second output terminal (b-b') connected in parallel, and may be configured except for the power storage device 1 according to embodiments. Do.

한편, 밸런싱모듈(124)이 다른 DC-DC 컨버터(120)들에게 밸런싱 전력을 공급하는 공급동작이나, 수신한 밸런싱 전력을 이차측모듈(123)로 회생시키는 회생동작은, 제어부(130)가 전송하는 제어신호에 의하여 구현될 수 있다. Meanwhile, the supply operation of the balancing module 124 supplying the balancing power to other DC-DC converters 120 or the regenerative operation of regenerating the received balancing power to the secondary module 123 are performed by the controller 130 It can be implemented by transmitting control signals.

밸런싱모듈(124)에는, 도9(a)에 도시한 바와 같이, 복수의 스위치(S41, S42, S43, S44)가 포함될 수 있으며, 각각의 스위치(S41, S42, S43, S44)들의 스위칭 동작방식에 따라, 밸런싱 전력의 공급동작과 회생동작이 각각 수행될 수 있다.The balancing module 124 may include a plurality of switches S41, S42, S43, S44, as shown in Fig. 9(a), and the switching operation of each of the switches S41, S42, S43, S44 Depending on the method, the balancing power supply operation and the regenerative operation may be performed respectively.

밸런싱모듈(124)들의 병렬연결된 제2 출력단자(b-b')는 전력저장장치(1)와 연결될 수 있으며, 밸런싱에 따라 전력저장장치(1)에 대한 충전 또는 방전을 수행할 수 있다. The second output terminals b-b' connected in parallel of the balancing modules 124 may be connected to the power storage device 1, and may charge or discharge the power storage device 1 according to the balancing.

제어부(130)는, 정류기(110) 및 DC-DC 컨버터(120)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제1 출력단자들의 출력전압을 각각 독립적으로 유지하는 동시에, 직류 링크 전압(V_dc_prik) 및 제2 출력단자(b-b')의 출력전류에 대한 밸런싱(balancing)을 수행하도록 제어할 수 있다. 구체적으로, 도3에 도시한 바와 같이, 제어부(130)는 정류기 제어모듈(131) 및 DC-DC 컨버터 제어모듈(132)를 포함할 수 있다.The controller 130 may control the operation of the rectifier 110 and the DC-DC converter 120. That is, the controller 130 independently maintains the output voltages of the first output terminals, and at the same time performs balancing for the DC link voltage (V_dc_prik) and the output current of the second output terminals (b-b'). Can be controlled to do. Specifically, as illustrated in FIG. 3, the control unit 130 may include a rectifier control module 131 and a DC-DC converter control module 132.

정류기 제어모듈(131)은 ESS 전류의 크기가 기준 ESS 전류값을 가지도록, 정류기(110)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 즉, 도4에 도시한 바와 같이, 정류기 제어모듈(131)은 전력저장장치(1)를 충전 또는 방전하는 전체 전류인 ESS 전류의 크기를 정류기(110)의 동작을 통해 제어하도록 할 수 있다. 여기서, ESS 전류의 크기가 정해지면, 정류기(110)를 통해 전력저장장치(1)로 공급하여야 하는 전체 충방전 전력의 크기가 결정되므로, 이를 통하여 정류기(110)의 입력측 전류(Ii)의 크기를 제어할 수 있다. 여기서, ESS 전류 측정기는, 도1에 도시한 바와 같이, 전력저장장치(1)와 제2 출력단자(b-b') 사이에 위치할 수 있으며, 정류기 제어모듈(131)은 ESS 전류 측정기로부터 ESS 전류의 크기를 입력받을 수 있다. The rectifier control module 131 may control the switching operation of the rectifier 110 so that the magnitude of the ESS current has a reference ESS current value. That is, as shown in FIG. 4, the rectifier control module 131 may control the magnitude of the ESS current, which is the total current for charging or discharging the power storage device 1, through the operation of the rectifier 110. Here, when the size of the ESS current is determined, the size of the total charge/discharge power to be supplied to the power storage device 1 through the rectifier 110 is determined, so the size of the input side current Ii of the rectifier 110 through this Can be controlled. Here, the ESS current meter may be located between the power storage device 1 and the second output terminal (b-b'), as shown in FIG. 1, and the rectifier control module 131 is from the ESS current meter. The size of ESS current can be input.

종래에는 도7에 도시한 바와 같이, 복수의 정류기(110)들의 각각의 직류 링크 전압의 합이 기준값과 일치하도록 정류기(110)의 스위칭 동작을 제어하였으며, 3상 전력 불평형에 따른 상간 전압 밸런싱을 위하여 영상분 전압 제어(Vom)를 추가적으로 수행하였다. Conventionally, as shown in FIG. 7, the switching operation of the rectifier 110 was controlled so that the sum of the DC link voltages of each of the plurality of rectifiers 110 coincides with the reference value, and the phase-to-phase voltage balancing according to the three-phase power unbalance is performed. For this purpose, the video division voltage control (Vom) was additionally performed.

이에 반하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 정류기 제어모듈(131)은 ESS 전류(IESS)의 크기만을 이용하여 정류기(110)의 동작을 제어할 수 있으며, 상간 전압 밸런싱을 위한 영상분 전압 제어 등을 생략할 수 있으므로, 정류기(110)에 대한 제어를 간소화시키는 것이 가능하다. 또한, 정류기 제어모듈(131)은 전력저장장치(1)와 제2 출력단자(b-b') 사이에 위치하는 ESS 전류 측정기를 이용하여, 하나의 ESS 전류만을 측정하여 활용하므로, 추가적인 전류측정기 등이 불필요하며, 복수의 전류측정기를 포함하는 경우 필요한 추가적인 통신 등을 생략하는 것이 가능하다. On the contrary, the rectifier control module 131 according to an embodiment of the present invention can control the operation of the rectifier 110 using only the size of the ESS current (I ESS ), and control the voltage of the rectifier for phase-to-phase voltage balancing. Since the etc. can be omitted, it is possible to simplify the control of the rectifier 110. In addition, since the rectifier control module 131 measures and utilizes only one ESS current using an ESS current meter located between the power storage device 1 and the second output terminal (b-b'), an additional current meter It is not necessary, and when a plurality of current measuring devices are included, it is possible to omit necessary additional communication and the like.

DC-DC 컨버터 제어모듈(132)은 각각의 DC-DC 컨버터(120)에 인가되는 개별 직류 링크 전압(V_dc_prik)의 크기가 일치하고, 제1 출력단자(a-a')에 각각의 부하에 대응하는 출력전압(V_dc_port 1, V_dc_port2, V_dc_port3)이 독립적으로 출력되도록, 이차측 모듈(123) 및 밸런싱 모듈(124)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 즉, 도5에 도시한 바와 같이, DC-DC 컨버터 제어모듈(132)은 각각의 직류 링크 전압(V_dc_prik)의 크기가, 각각의 직류 링크 전압(V_dc_prik)의 크기의 평균값(V_dc_pri_ref)을 가지도록 제어하고, 각각의 제1 출력단자(a-a')가 각각의 제1 출력단자(a-a')에 설정된 출력전압(V_dc_Port_ref)을 가지도록 출력전압(V_dc_Portj)의 크기를 제어할 수 있다. 여기서, DC-DC 컨버터 제어모듈(132)은 정류기(110)와 DC-DC 컨버터(120) 사이에 위치하는 각각의 직류 링크 전압 측정기로부터 직류 링크 전압(V_dc_pri1, V_dc_pri2, V_dc_pri3)을 입력받을 수 있다. 또한, 제1 출력단자(a-a')에 위치하는 출력전압측정기로부터, 출력전압(V_dc_port 1, V_dc_port2, V_dc_port3)을 입력받을 수 있다. The DC-DC converter control module 132 has the same magnitude of the individual DC link voltage V_dc_prik applied to each DC-DC converter 120, and the first output terminal (a-a') is applied to each load. The switching operation of the secondary side module 123 and the balancing module 124 may be controlled so that corresponding output voltages V_dc_port 1, V_dc_port2, and V_dc_port3 are independently output. That is, as shown in Fig. 5, the DC-DC converter control module 132 has the size of each DC link voltage (V_dc_prik) to have an average value (V_dc_pri_ref) of the size of each DC link voltage (V_dc_prik). Control, and the level of the output voltage V_dc_Portj so that each first output terminal a-a' has an output voltage V_dc_Port_ref set to each first output terminal a-a'. . Here, the DC-DC converter control module 132 may receive a DC link voltage (V_dc_pri1, V_dc_pri2, V_dc_pri3) from each DC link voltage measuring device positioned between the rectifier 110 and the DC-DC converter 120. . In addition, the output voltages V_dc_port 1, V_dc_port2, and V_dc_port3 may be input from an output voltage meter located at the first output terminal a-a'.

종래에도 제1 출력단자(a-a')에 각각의 부하에 대응하는 출력전압(V_dc_port 1, V_dc_port2, V_dc_port3)이 독립적으로 출력되도록 DC-DC 컨버터(120)를 제어하는 것은 동일하다. 다만, 도8에 도시한 바와 같이, 각각의 DC-DC 컨버터(120)에 인가되는 개별 직류 링크 전압(V_dc_prik)의 크기를 일치시키는 동시에, 각각의 제2 출력단자(b-b')에서 출력되는 출력전류의 크기가 일정하게 유지되도록, DC-DC 컨버터(120)의 동작을 제어하였다. 즉, 직류 링크 전압의 편차와 제2 출력단자(b-b')의 출력전류의 밸런싱을 위하여, DC-DC 컨버터(120)의 자유도 하나를 이용하여 두 개의 제어 기능을 수행하였으므로, 제어성능이 떨어지는 문제점이 존재하였다. 또한, 출력전류에 대한 밸런싱을 위하여, 각각의 제2 출력단자(b-b') 마다 정밀한 전류측정기가 필요하며, 측정한 출력전류의 크기를 공유하기 위해 추가적인 통신 기능 등이 요구된다. 즉, 전류 측정 및 이들의 공유를 위한 통신이 필요하므로, 제어시스템 구축의 난이도와 제어의 복잡도도 높아지므로, 실제 구현에 어려움이 존재하였다. Conventionally, it is the same to control the DC-DC converter 120 so that the output voltages V_dc_port 1, V_dc_port2, and V_dc_port3 corresponding to each load are independently output to the first output terminal a-a'. However, as shown in Fig. 8, while matching the magnitude of the individual DC link voltage (V_dc_prik) applied to each DC-DC converter 120, output from each of the second output terminals (b-b') The operation of the DC-DC converter 120 was controlled so that the magnitude of the output current being constant is maintained. That is, in order to balance the deviation of the DC link voltage and the output current of the second output terminal (b-b'), two control functions were performed using one degree of freedom of the DC-DC converter 120, so the control performance There was this falling problem. In addition, in order to balance the output current, a precise current measuring device is required for each second output terminal (b-b'), and an additional communication function is required to share the size of the measured output current. That is, since communication for current measurement and sharing thereof is required, the difficulty of building a control system and the complexity of control are also increased, and thus, there is a difficulty in actual implementation.

이에 반하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 DC-DC 컨버터 제어모듈(132)은, 각각의 DC-DC 컨버터(120)에 인가되는 개별 직류 링크 전압(V_dc_prik)의 크기가 일치하도록 제어하는 것이므로, 하나의 자유도로 하나의 제어기능만을 수행하는 것에 해당한다. 즉, 종래에 비하여 DC-DC컨버터(120)의 제어성능을 높이는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 DC-DC 컨버터 제어모듈(132)은, DC-DC 컨버터(120)를 이용하여 1차측 직류 링크 전압(V_dc_prik)을 개별적으로 제어하여 밸런싱을 수행할 수 있으므로, 3상 회로에서의 각각의 전체 직류 링크 전압(Vdc_Rav, Vdc_Sav, Vdc_Tav)의 밸런싱을 위한 추가적인 제어가 불필요하다. 즉, 정류기(110)에서의 영상분 전압 제어 등이 불필요하게 되므로, 제어부(130)의 연산량을 줄이는 것이 가능하다. On the contrary, since the DC-DC converter control module 132 according to an embodiment of the present invention controls the magnitude of the individual DC link voltage V_dc_prik applied to each DC-DC converter 120 to match, It corresponds to performing only one control function with one degree of freedom. That is, it is possible to increase the control performance of the DC-DC converter 120 compared to the conventional one. In addition, the DC-DC converter control module 132 according to an embodiment of the present invention can perform balancing by individually controlling the primary DC link voltage (V_dc_prik) using the DC-DC converter 120 , Additional control for balancing the total DC link voltages (Vdc_Rav, Vdc_Sav, Vdc_Tav) in the three-phase circuit is unnecessary. That is, since the rectifier 110 does not need to control the video voltage, it is possible to reduce the amount of computation of the controller 130.

도9는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력변환장치의 변형예를 나타내는 개략도이다. 도9(a)에 도시한 바와 같이, 3권선 변압모듈(122)을 이용하는 경우에는, 일차측에 하나의 일차측 모듈(121)을 연결하고, 이차측에 각각 이차측 모듈(123)과 밸런싱 모듈(124)이 연결한 단위구조를 형성할 수 있다. 즉, 도9(a)의 단위구조들을 복수개 결합하면, 도2와 같은 형태의 전력변환장치를 구현할 수 있다.9 is a schematic diagram showing a modified example of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 9(a), in the case of using the 3-wind transformer module 122, one primary module 121 is connected to the primary side, and the secondary module 123 and the secondary module 123 are respectively balanced on the secondary side. The module 124 may form a connected unit structure. That is, when a plurality of unit structures of FIG. 9(a) are combined, a power conversion device of the type shown in FIG. 2 can be implemented.

실시예에 따라서는, 도9(b)에 도시한 바와 같이 단위구조를 형성하는 것도 가능하다. 즉, 4권선 변압모듈(122)을 사용하는 경우에는, 일차측에 2개의 일차측 모듈(121)을 연결하고, 이차측에 각각 이차측 모듈(123)과 밸런싱 모듈(124)을 연결할 수 있으며, 이때 각각의 일차측 모듈(121)에는 대응하는 정류기(110)들을 연결하는 방식으로 단위구조를 구현할 수 있다. 이후, 도9(b)의 단위구조들을 복수개 결합하는 방식으로, 전력변환장치를 구현할 수 있다. 나아가, 변압모듈(122)을 N 권선으로 확장하는 경우에도, 동일한 방식으로 전력변환장치를 구현할 수 있다. Depending on the embodiment, it is possible to form a unit structure as shown in Fig. 9(b). That is, in the case of using the four winding transformer module 122, two primary-side modules 121 are connected to the primary side, and the secondary-side module 123 and the balancing module 124 can be connected to the secondary side, respectively. In this case, a unit structure may be implemented by connecting the corresponding rectifiers 110 to each of the primary-side modules 121. Thereafter, a power conversion device may be implemented by combining a plurality of unit structures of FIG. 9(b). Further, even when the transformer module 122 is extended to the N winding, the power conversion device can be implemented in the same manner.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, that components according to the present invention can be substituted, modified, and changed within the scope of the technical spirit of the present invention.

100: 전력변환장치 110: 정류기
120: DC-DC 컨버터 130: 제어부
131: 정류기 제어모듈 132: DC-DC 컨버터 제어모듈
100: power converter 110: rectifier
120: DC-DC converter 130: control unit
131: rectifier control module 132: DC-DC converter control module

Claims (17)

삭제delete 삭제delete 교류의 입력전원에 직렬로 연결되며, 상기 입력전원으로부터 분배된 각각의 분배전압을 직류 링크 전압(DC link voltage)으로 정류하는 복수의 정류기;
상기 복수의 정류기에 각각 직렬 연결되어, 상기 직류 링크 전압을 직류-직류 변압하며, 부하(load)에 연결되는 제1 출력단자와, 전력저장장치(ESS: Energy Storage System)에 연결되는 제2 출력단자를 포함하는 DC-DC 컨버터; 및
상기 복수의 정류기 및 DC-DC 컨버터를 제어하여, 상기 제1 출력단자들의 출력전압을 각각 독립적으로 유지하고, 상기 직류 링크 전압 및 상기 제2 출력단자의 출력 전류에 대한 밸런싱(balancing)을 수행하는 제어부를 포함하는 것으로,
상기 DC-DC 컨버터들에 포함되는 각각의 제2 출력단자들은 서로 병렬연결되는 것으로,
상기 DC-DC 컨버터는
상기 직류 링크 전압을 제1 교류 전압으로 변환하는 일차측 모듈;
설정권선비에 따라 상기 제1 교류전압을 제2 교류전압으로 변압하고, 상기 제2 교류전압을 복수의 변압단자로 출력하는 변압모듈;
상기 변압단자 중 어느 하나에 연결되며, 상기 제2 교류 전압을 정류하여 상기 제1 출력단자로 출력전압을 제공하는 이차측 모듈; 및
상기 변압단자 중 다른 하나에 연결되며, 상기 변압모듈로부터 제공받은 밸런싱 전력을 상기 병렬연결된 다른 DC-DC 컨버터로 공급하거나, 상기 다른 DC-DC 컨버터로부터 전달받은 밸런싱 전력을 상기 이차측 모듈로 회생시키는 밸런싱 모듈을 포함하며,
상기 제어부는
상기 제2 출력단자의 출력전류들의 합인 ESS 전류의 크기가 기준 ESS 전류값을 가지도록, 상기 정류기의 스위칭 동작을 제어하는 정류기 제어모듈; 및
상기 각각의 DC-DC 컨버터에 인가되는 개별 직류 링크 전압의 크기가 일치하고, 상기 제1 출력단자에 각각의 부하에 대응하는 출력전압이 출력되도록, 상기 이차측 모듈 및 밸런싱 모듈의 스위칭 동작을 제어하는 DC-DC 컨버터 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
A plurality of rectifiers connected in series to an AC input power source and rectifying each of the divided voltages distributed from the input power to a DC link voltage;
A first output terminal connected to each of the plurality of rectifiers in series, converting the DC link voltage to DC-DC, and connected to a load, and a second output connected to an ESS (Energy Storage System) A DC-DC converter including a terminal; And
Controlling the plurality of rectifiers and DC-DC converters to independently maintain the output voltages of the first output terminals, and to perform balancing for the DC link voltage and the output currents of the second output terminals. Including a control unit,
Each of the second output terminals included in the DC-DC converters are connected in parallel with each other,
The DC-DC converter is
A primary-side module converting the DC link voltage into a first AC voltage;
A transformer module configured to transform the first AC voltage into a second AC voltage according to a set winding ratio and output the second AC voltage to a plurality of transformer terminals;
A secondary module connected to any one of the transformer terminals and configured to rectify the second AC voltage and provide an output voltage to the first output terminal; And
It is connected to the other one of the transformer terminals and supplies the balancing power provided from the transformer module to the other DC-DC converter connected in parallel, or regenerates the balancing power delivered from the other DC-DC converter to the secondary module. It includes a balancing module,
The control unit
A rectifier control module for controlling a switching operation of the rectifier so that the magnitude of the ESS current, which is the sum of the output currents of the second output terminal, has a reference ESS current value; And
Controls the switching operation of the secondary module and the balancing module so that the magnitudes of the individual DC link voltages applied to each of the DC-DC converters match and output voltages corresponding to each load are output to the first output terminal. A power conversion device comprising a DC-DC converter control module.
제3항에 있어서, 상기 정류기 제어모듈은
상기 전력저장장치와 상기 제2 출력단자 사이에 위치하는 ESS 전류 측정기로부터 상기 ESS 전류의 크기를 입력받는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
The method of claim 3, wherein the rectifier control module
The power conversion device, characterized in that receiving the magnitude of the ESS current from the ESS current meter located between the power storage device and the second output terminal.
제3항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터 제어모듈은
상기 정류기와 DC-DC 컨버터 사이에 위치하는 각각의 직류 링크 전압 측정기로부터 상기 직류 링크 전압을 입력받고, 상기 제1 출력단자에 위치하는 출력전압측정기로부터, 상기 출력전압을 입력받는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
The method of claim 3, wherein the DC-DC converter control module
Power characterized in that receiving the DC link voltage from each DC link voltage measuring device located between the rectifier and the DC-DC converter, and receiving the output voltage from an output voltage measuring device located at the first output terminal Inverter.
제3항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는 상기 이차측 모듈을 복수개 포함하고,
상기 이차측 모듈들은 상기 변압단자들에 개별적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
The method of claim 3,
The DC-DC converter includes a plurality of the secondary side modules,
Wherein the secondary modules are individually connected to the transformer terminals.
제3항에 있어서, 상기 밸런싱모듈은
복수의 스위치를 포함하고, 각각의 스위치들의 스위칭 동작방식에 따라, 상기 밸런싱 전력의 공급동작 또는 회생동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
The method of claim 3, wherein the balancing module
A power conversion device comprising a plurality of switches, and performing a supply operation or a regenerative operation of the balancing power according to a switching operation method of each of the switches.
제3항에 있어서, 상기 밸런싱모듈은
상기 제어부의 제어에 따라, 상기 밸런싱 전력을 상기 제2 출력단자에 연결된 상기 전력저장장치로 충전 또는 방전시키는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
The method of claim 3, wherein the balancing module
And charging or discharging the balancing power to the power storage device connected to the second output terminal under the control of the controller.
제8항에 있어서, 상기 전력저장장치는
복수의 배터리(battery)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
The method of claim 8, wherein the power storage device
Power conversion device comprising a plurality of batteries (battery).
제3항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터 제어모듈은
상기 제2 출력단자에서 출력되는 출력전류의 크기와 무관하게, 상기 직류 링크 전압(V_dc_prik)의 크기가 각각의 직류 링크 전압(V_dc_prik)의 크기의 평균값(V_dc_pri_ref)을 가지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
The method of claim 3, wherein the DC-DC converter control module
Regardless of the magnitude of the output current output from the second output terminal, the DC link voltage (V_dc_prik) is controlled to have an average value (V_dc_pri_ref) of the magnitude of each DC link voltage (V_dc_prik). Power converter.
제3항에 있어서, 상기 입력전원은
3상 회로인 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
The method of claim 3, wherein the input power is
Power conversion device, characterized in that the three-phase circuit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 교류의 입력전원에 연결되어 복수의 출력전압을 제공하는 전력변환장치에 있어서,
상기 전력변환장치는 상기 입력전원에 직렬연결되는 복수의 단위구조를 포함하고,
상기 단위구조는
상기 입력전원으로부터 분배된 분배전압을 직류 링크 전압(DC link voltage)으로 정류하는 정류기; 및
상기 정류기에 직렬 연결되어, 상기 직류 링크 전압을 직류-직류 변압하며, 부하(load)에 연결되는 제1 출력단자와, 전력저장장치(ESS: Energy Storage System)에 연결되는 제2 출력단자를 포함하는 DC-DC 컨버터를 포함하고,
상기 DC-DC 컨버터는
상기 직류 링크 전압을 제1 교류 전압으로 변환하는 일차측 모듈;
설정권선비에 따라 상기 제1 교류전압을 제2 교류전압으로 변압하고, 상기 제2 교류전압을 제1 변압단자 및 제2 변압단자로 출력하는 3권선 변압모듈;
상기 제1 변압단자에 연결되며, 상기 제2 교류 전압을 정류하여 상기 제1 출력단자로 출력전압을 제공하는 이차측 모듈; 및
상기 제2 변압단자에 연결되며, 상기 변압모듈로부터 제공받은 밸런싱 전력을 상기 제2 출력단자를 통해 상기 단위구조의 외부로 공급하거나, 상기 제2 출력단자를 통해 전달받은 밸런싱 전력을 상기 이차측 모듈로 회생시키는 밸런싱 모듈을 포함하는 것으로,
상기 복수의 단위구조에 포함된 각각의 제2 출력단자들은 서로 병렬연결되고,
상기 단위구조의 정류기 및 DC-DC 컨버터를 제어하여, 상기 제1 출력단자들의 출력전압을 각각 독립적으로 유지하고, 상기 직류 링크 전압 및 상기 제2 출력단자의 출력 전류에 대한 밸런싱(balancing)을 수행하는 제어부를 더 포함하며,
상기 제어부는
상기 제2 출력단자의 출력전류들의 합인 ESS 전류의 크기가 기준 ESS 전류값을 가지도록, 상기 정류기의 스위칭 동작을 제어하는 정류기 제어모듈; 및
상기 각각의 DC-DC 컨버터에 인가되는 개별 직류 링크 전압의 크기가 일치하고, 상기 제1 출력단자에 각각의 부하에 대응하는 출력전압이 출력되도록, 상기 이차측 모듈 및 밸런싱 모듈의 스위칭 동작을 제어하는 DC-DC 컨버터 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
In the power conversion device connected to an AC input power source to provide a plurality of output voltages,
The power conversion device includes a plurality of unit structures connected in series to the input power source,
The unit structure is
A rectifier for rectifying the divided voltage distributed from the input power to a DC link voltage; And
It is connected in series to the rectifier, converts the DC link voltage to DC-DC, and includes a first output terminal connected to a load, and a second output terminal connected to an ESS (Energy Storage System). Including a DC-DC converter,
The DC-DC converter is
A primary-side module converting the DC link voltage into a first AC voltage;
A three-winding transforming module converting the first AC voltage into a second AC voltage according to a set winding ratio and outputting the second AC voltage to a first transforming terminal and a second transforming terminal;
A secondary module connected to the first transforming terminal and rectifying the second AC voltage to provide an output voltage to the first output terminal; And
The secondary module is connected to the second transformer terminal and supplies the balancing power provided from the transformer module to the outside of the unit structure through the second output terminal or the balancing power delivered through the second output terminal. It includes a balancing module to regenerate into,
Each of the second output terminals included in the plurality of unit structures are connected in parallel with each other,
By controlling the rectifier and DC-DC converter of the unit structure, the output voltages of the first output terminals are independently maintained, and the DC link voltage and the output current of the second output terminals are balanced. Further comprising a control unit,
The control unit
A rectifier control module for controlling a switching operation of the rectifier so that the magnitude of the ESS current, which is the sum of the output currents of the second output terminal, has a reference ESS current value; And
Controls the switching operation of the secondary module and the balancing module so that the magnitudes of the individual DC link voltages applied to each of the DC-DC converters match and output voltages corresponding to each load are output to the first output terminal. A power conversion device comprising a DC-DC converter control module.
제15항에 있어서, 상기 정류기 제어모듈은
상기 전력저장장치와 상기 제2 출력단자 사이에 위치하는 ESS 전류 측정기로부터 상기 ESS 전류의 크기를 입력받는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
The method of claim 15, wherein the rectifier control module
The power conversion device, characterized in that receiving the magnitude of the ESS current from the ESS current meter located between the power storage device and the second output terminal.
제15항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터 제어모듈은
상기 단위구조의 정류기와 DC-DC 컨버터 사이에 위치하는 각각의 직류 링크 전압 측정기로부터 상기 직류 링크 전압을 입력받고, 상기 제1 출력단자에 위치하는 출력전압측정기로부터 상기 출력전압을 입력받는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
The method of claim 15, wherein the DC-DC converter control module
The DC link voltage is inputted from each DC link voltage measuring device positioned between the rectifier of the unit structure and the DC-DC converter, and the output voltage is received from an output voltage measuring device positioned at the first output terminal. Power converter.
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