KR102361273B1 - Generation active power decoupling circuit using electric vehicle driving system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기자동차 모터의 고정자 인덕턴스와 인버터의 전력 스위치를 사용하는 병렬형 능동 전력 디커플링 시스템을 적용하여, 능동 전력 디커플링 회로를 위한 추가적인 부품을 최소화할 수 있으므로 비용을 저감하며, 부피가 줄어들어 전력밀도를 향상 시킬 수 있고, 3상 인터리브 PWM 방식을 사용하여 인덕터 전류의 리플 전류를 감소하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 이루기 위해 본 발명에 따른 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로는, 전기차 충전을 위해, AC 전원과 연결되고 고주파 성분을 포함하여 DC 전원을 공급하는 전원 공급부와 부하 사이에 구비된 전기차 구동시스템을 이용한 능동 디커플링 회로에 있어서, 중간 노드를 통해 직렬로 연결된 복수개의 커패시터를 포함하고, 양단이 상기 전원 공급부 및 상기 부하와 병렬로 연결되는 DC-링크 커패시터 모듈, 인버터의 반도체 스위치를 포함하며, 상기 DC-링크 커패시터 모듈과 DC단이 연결되는 인버터, 상기 인버터 및 상기 중간 노드와 각각 연결되는 복수개의 고정자 코일을 포함하는 모터 및 상기 인버터의 반도체 스위치를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 전원 공급부의 출력 전력의 고주파 성분의 양에 비해서 상기 부하에 공급되는 전력의 고주파 성분의 양이 감소되도록, 상기 인버터의 반도체 스위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.The present invention applies a parallel type active power decoupling system using a stator inductance of an electric vehicle motor and a power switch of an inverter, so that additional components for an active power decoupling circuit can be minimized, thereby reducing costs and reducing power density The purpose of the present invention is to provide a parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle drive system that can improve reliability and improve reliability by reducing the ripple current of the inductor current by using the three-phase interleaved PWM method.
In order to achieve the above object, a parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle driving system according to the present invention is provided between a load and a power supply that is connected to an AC power source and supplies DC power including a high frequency component for charging an electric vehicle An active decoupling circuit using an electric vehicle driving system comprising: a DC-link capacitor module including a plurality of capacitors connected in series through an intermediate node, both ends of which are connected in parallel with the power supply unit and the load; a semiconductor switch of an inverter; comprising an inverter connected to the DC-link capacitor module and a DC terminal, a motor including a plurality of stator coils respectively connected to the inverter and the intermediate node, and a controller for controlling a semiconductor switch of the inverter, The controller may control the semiconductor switch of the inverter such that the amount of the high frequency component of the power supplied to the load is reduced compared to the amount of the high frequency component of the output power of the power supply unit.
Description
본 발명은 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로에 관한 것으로, 특히 전기 자동차에 있어서 추가적인 부품을 최소화하고, 전력밀도를 향상시킬 수 있는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle drive system, and more particularly, to a parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle drive system capable of minimizing additional components and improving power density in an electric vehicle .
최근 전기자동차 시장의 성장과 함께 고효율, 고전력 밀도, 높은 신뢰성 및 저가의 온-보드 충전기에 대한 많은 연구가 진행 되고 있다. With the recent growth of the electric vehicle market, many studies are being conducted on on-board chargers with high efficiency, high power density, high reliability, and low cost.
일반적으로, 전기자동차는 날로 심각해져 가는 환경오염을 방지하기 위한 대비책과 한정된 유체 에너지를 새로운 에너지원으로 대체하고자 하는 목적에서 개발된 것으로, 배터리의 전원으로 모터를 구동시켜 일정 차속 이상의 주행성을 확보하여 준다.In general, electric vehicles have been developed for the purpose of replacing limited fluid energy with new energy sources and as a measure to prevent environmental pollution, which is getting serious day by day. .
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0034042호를 참조하면, 종래의 전기자동차의 배터리 충전 시스템은 도 1에 도시된 것과 같이, 전기모터(10)와, 상기 전기모터(10)에 구동 전원을 공급하기 위한 대용량 배터리(20)와, 상기 전기모터(10)에서Referring to Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2018-0034042, a conventional battery charging system for an electric vehicle supplies an
발생되는 동력의 토크를 조절하기 위해 상기 대용량 배터리(20)에서 공급되는 구동전원을 PWM방식에 의해 상기 전기모터(20)에 공급하는 인버터(30), 및 인렛(Inlet; 120)을 통해 외부로부터 유입되는 교류전압을 이용하여 상기 대용량 배터리(20)를 충전하는 가상 대용량 온보드 충전수단이 형성된다.In order to control the torque of the generated power, the drive power supplied from the large-
종래에 전기자동차에 탑재 된 온-보드 충전기는 배터리 충전 또는 방전을 위해 단상 ac전원을 일정한 dc전원으로 변환하기 때문에 2차 리플 전력문제가 있었고, 이러한 문제를 해결하기 위해서 2차 리플 전력을 제거하기 위하여 커패시턴스가 큰 전해 커패시터를 사용하는 수동 디커플링 방식이 많이 사용되었다.Conventionally, an on-board charger mounted on an electric vehicle has a secondary ripple power problem because it converts single-phase ac power to a constant dc power for charging or discharging the battery. For this purpose, a passive decoupling method using an electrolytic capacitor having a large capacitance has been widely used.
도 2는 EV 시스템의 배터리 충전기와 트랙션 드라이브를 포함하는 기존의 전력 변환 시스템으로써, 그리드로 연결된 단상 컨버터는 본질적으로 단위 역률 보정 모드에서 작동 할 때 라인 주파수의 두 배로 맥동하는 리플 전력이 발생한다. Figure 2 is a conventional power conversion system including a battery charger and traction drive in an EV system, in which a grid-connected single-phase converter essentially generates ripple power pulsating twice the line frequency when operating in unit power factor correction mode.
그러나, 전해커패시터의 사용은 시스템 수명을 단축시키고 부피를 증가시켜 전력밀도를 낮추는 문제점이 있다. However, the use of the electrolytic capacitor has a problem in that the power density is lowered by shortening the system lifespan and increasing the volume.
이러한 문제를 해결하기 위해, 도 3과 같이 능동 전력 디커플링 회로를 OBC에 적용할 수 있었다.To solve this problem, an active power decoupling circuit could be applied to the OBC as shown in FIG. 3 .
그러나, 단상 전력 변환 시스템에서 능동 전력 디커플링 회로를 구축하려면 고유한 2차 리플 전력을 처리하기 위해 더 많은 전원 스위치와 에너지 저장 장치를 추가해야하며, 이러한 구성 요소 요구 사항으로 인해 시스템 볼륨과 비용이 증가 할 수 있다.However, building active power decoupling circuits in single-phase power conversion systems requires adding more power switches and energy storage to handle the inherent secondary ripple power, which increases system volume and cost due to these component requirements. can do.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전기자동차 모터의 고정자 인덕턴스와 인버터의 전력 스위치를 사용하는 병렬형 능동 전력 디커플링 시스템을 적용하여, 능동 전력 디커플링 회로를 위한 추가적인 부품을 최소화할 수 있으므로 비용을 저감하며, 부피가 줄어들어 전력밀도를 향상 시킬 수 있고, 3상 인터리브 PWM 방식을 사용하여 인덕터 전류의 리플 전류를 감소하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by applying a parallel type active power decoupling system using a stator inductance of an electric vehicle motor and a power switch of an inverter, additional components for an active power decoupling circuit can be minimized. Parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle drive system that can reduce cost, improve power density by reducing volume, and improve reliability by reducing the ripple current of the inductor current using the 3-phase interleaved PWM method Its purpose is to provide
본 발명에 따른 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로는 전기차 충전을 위해, AC 전원과 연결되고 고주파 성분을 포함하여 DC 전원을 공급하는 전원 공급부와 부하 사이에 구비된 전기차 구동시스템을 이용한 능동 디커플링 회로에 있어서, 중간 노드를 통해 직렬로 연결된 복수개의 커패시터를 포함하고, 양단이 상기 전원 공급부 및 상기 부하와 병렬로 연결되는 DC-링크 커패시터 모듈, 인버터의 반도체 스위치를 포함하며, 상기 DC-링크 커패시터 모듈과 DC단이 연결되는 인버터, 상기 인버터 및 상기 중간 노드와 각각 연결되는 복수개의 고정자 코일을 포함하는 모터 및 상기 인버터의 반도체 스위치를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 전원 공급부의 출력 전력의 고주파 성분의 양에 비해서 상기 부하에 공급되는 전력의 고주파 성분의 양이 감소되도록, 상기 인버터의 반도체 스위치를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.A parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle driving system according to the present invention is an active electric vehicle driving system provided between a load and a power supply that is connected to an AC power source and supplies DC power including a high frequency component for charging an electric vehicle. A decoupling circuit comprising: a DC-link capacitor module including a plurality of capacitors connected in series through an intermediate node, both ends of which are connected in parallel with the power supply unit and the load; and a semiconductor switch of an inverter, the DC-link an inverter to which a capacitor module and a DC terminal are connected, a motor including a plurality of stator coils respectively connected to the inverter and the intermediate node, and a controller for controlling a semiconductor switch of the inverter, wherein the controller is the output of the power supply It may be characterized in that the semiconductor switch of the inverter is controlled so that the amount of the high frequency component of the power supplied to the load is reduced compared to the amount of the high frequency component of the power.
더 나아가, 상기 복수개의 고정자 코일은 상기 인버터의 AC단과 각각의 일단이 연결되고, 상기 중간 노드와 공통적으로 타단이 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.Furthermore, the plurality of stator coils may have one end connected to the AC terminal of the inverter, and the other end connected in common to the intermediate node.
더 나아가, 본 발명에 따른 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로는 상기 모터와 상기 DC-링크 커패시터 모듈 사이에 구비된 모드 전환 스위치를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.Furthermore, the parallel type active power decoupling circuit using the electric vehicle driving system according to the present invention may further include a mode changeover switch provided between the motor and the DC-link capacitor module.
이때, 상기 제어기는 상기 전기차가 충전 모드 또는 구동 모드인지 인식하고, 상기 전기차의 모드에 따라서 상기 모드 전환 스위치를 on 또는 off하여 상기 모터와 상기 중간 노드를 전기적으로 연결 또는 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the controller recognizes whether the electric vehicle is in a charging mode or a driving mode, and turns on or off the mode changeover switch according to the mode of the electric vehicle to electrically connect or cut off the motor and the intermediate node. have.
또한, 상기 제어기는 상기 전기차가 충전 모드인 경우, 상기 모드 전환 스위치를 on하여 상기 모터와 상기 중간 노드를 전기적으로 연결하고, 상기 인버터의 반도체 스위치를 제어하여, 상기 전원 공급부의 출력 전력의 고주파 성분에 비해서 상기 부하에 공급되는 전력의 고주파 성분을 줄이는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, when the electric vehicle is in the charging mode, the controller turns on the mode change switch to electrically connect the motor and the intermediate node, and controls the semiconductor switch of the inverter to control a high-frequency component of the output power of the power supply unit Compared to , it may be characterized in that a high frequency component of the power supplied to the load is reduced.
더 바람직하게는, 상기 제어기는, 상기 전기차의 모드가 충전 모드일 때 상기 인버터를 제어하는 충전 모드 제어 모듈과 상기 전기차의 모드가 구동 모드일 때 상기 인버터를 제어하는 구동 모드 제어부를 포함하고, 상기 충전 모드 제어 모듈은, 상기 인버터의 DC-링크 전압에 기초해서 상기 모터에 인가되는 상 전류 지령을 생성하는 상 전류 지령 생성부, 상기 전원 공급부의 AC 전원의 위상을 검출하는 위상 검출부, 상기 모터의 인가되는 상 전류를 측정하는 전류 센싱부, 상기 상 전류 지령, 상기 전류 센싱부가 측정한 상기 상 전류 및 상기 위상 검출부가 검출한 상기 AC 전원의 위상을 기초로 상기 DC-링크의 전압의 고주파 성분을 저감하도록 상기 모터에 인가되는 상기 인버터의 전압 지령을 산출하는 전류 제어부 및 상기 인버터의 전압 지령에 기초하여 상기 인버터의 반도체 스위치의 제어 신호를 생성하는 PWM 발생부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.More preferably, the controller includes a charging mode control module for controlling the inverter when the mode of the electric vehicle is a charging mode, and a driving mode controller for controlling the inverter when the mode of the electric vehicle is a driving mode, The charging mode control module includes a phase current command generation unit for generating a phase current command applied to the motor based on the DC-link voltage of the inverter, a phase detection unit for detecting the phase of AC power of the power supply unit, the motor A high-frequency component of the voltage of the DC-link based on a current sensing unit measuring the applied phase current, the phase current command, the phase current measured by the current sensing unit, and the phase of the AC power detected by the phase detection unit It may include a current control unit for calculating the voltage command of the inverter applied to the motor to reduce the voltage, and a PWM generation unit for generating a control signal of the semiconductor switch of the inverter based on the voltage command of the inverter.
이때, 상기 상 전류 지령 생성부는, 상기 인버터의 DC단 전압의 소정의 주파수 대역 성분을 추출하는 대역 통과 필터부, 상기 대역 통과 필터부의 출력의 절대값을 산출하는 절대값 산출부, 상기 절대값 산출부의 출력과 적분기 출력의 차이를 적분한 값을 출력하는 적분부 및 상기 적분부의 출력값이 0에 가까워지도록 상기 상 전류 지령을 생성하는 전류 제어모듈부를 포함하고, 상기 대역 통과 필터부의 소정의 주파수 대역 성분은 상기 AC 전원의 주파수에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the phase current command generation unit includes a band-pass filter unit for extracting a predetermined frequency band component of the DC terminal voltage of the inverter, an absolute value calculation unit for calculating an absolute value of an output of the band-pass filter unit, and the absolute value calculation a predetermined frequency band component of the band-pass filter unit, comprising: an integrator outputting a value obtained by integrating a difference between a negative output and an integrator output; and a current control module unit generating the phase current command so that an output value of the
또한, 상기 전류 제어부는 상기 전류 센싱부가 측정한 상기 상 전류를 입력받고, 상기 전류 센싱부에서 측정한 상기 상 전류 그대로의 위상을 갖는 제1 상 전류 및 상기 제1 상 전류의 위상을 변경시킨 제2 상 전류를 출력하는 올 패스 필터부, 상기 상 전류 및 상기 제2 상 전류를 입력받고, 상기 AC 전원의 위상에 소정의 위상 값을 더한 동기 좌표계 위상에 기초하여 동기 좌표계상 상 전류 성분을 산출하는 제1 좌표 변환부, 상기 동기 좌표계상 상 전류 성분 중 어느 제1 동기 좌표 성분과 상기 상 전류 지령 간의 차이가 0이 되도록 제1 전압 지령을 생성하는 제1 전압 지령 제어부와 상기 동기 좌표계상 상 전류 성분 중 다른 한 성분인 제2 동기 좌표 성분이 0이 되도록 제2 전압 지령을 생성하는 제2 전압 지령 제어부를 포함하는 전압 제어모듈부 및 상기 제1 전압 지령 및 상기 제2 전압 지령을 입력 받고, 상기 동기 좌표계 위상에 기초하여 정지 좌표계상 전압 지령을 생성하는 제2 좌표 변환부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the current control unit receives the phase current measured by the current sensing unit, and a first phase current having the same phase as the phase current measured by the current sensing unit, and a first phase current that changes the phase of the first phase current An all-pass filter unit that outputs two-phase current, receives the phase current and the second phase current, and calculates a phase current component in the synchronous coordinate system based on the synchronous coordinate system phase by adding a predetermined phase value to the phase of the AC power a first coordinate transformation unit that generates a first voltage command such that a difference between any first synchronous coordinate component of the phase current component on the synchronous coordinate system and the phase current command becomes 0, and a phase on the synchronous coordinate system A voltage control module unit including a second voltage command control unit that generates a second voltage command so that the second synchronization coordinate component, which is another component of the current component, becomes 0, and receives the first voltage command and the second voltage command , It may include a second coordinate transformation unit for generating a voltage command in the stationary coordinate system based on the phase of the synchronous coordinate system.
이때, 상기 PWM 발생부는 상기 제2 좌표 변환부의 전압 지령에 기초하여 Interleaved PWM 방식으로 상기 인버터의 반도체 스위치의 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the PWM generator may generate a control signal of the semiconductor switch of the inverter in an interleaved PWM method based on the voltage command of the second coordinate converter.
본 발명에 따른 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로는 전기차에 각각 구비된 모터의 고정자 코일과 인버터의 반도체 스위치를 이용하여, 병렬형 능동 전력 디커플링 회로를 구성함으로써, 추가적인 부품을 최소화하여 제작비용을 감소시키고, 전체 체적을 감소시켜 전력 밀도를 향상시킬 수 있으며, 전류의 리플 전류를 감소시켜 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The parallel type active power decoupling circuit using the electric vehicle driving system according to the present invention is manufactured by minimizing additional components by configuring the parallel type active power decoupling circuit using the stator coil of the motor and the semiconductor switch of the inverter respectively provided in the electric vehicle. It has the effect of reducing the cost, reducing the overall volume, improving the power density, and reducing the ripple current of the current to improve the operational reliability.
도 1은 종래의 전기차 충전 장치+OBC 구성 예시도
도 2는 종래의 전기차 구동 시스템 및 충전장치 회로
도 3은 종래의 능동 전력 디커플링 회로를 채용한 전기차 구동 시스템 및 충전장치 회로
도 4는 본 발명에 따른 시스템 구성 회로
도 5는 본 발명에 따른 트랙션 시스템을 사용하는 3개의 병렬 커패시터 분할형 능동 전력 디커플링 회로
도 6은 본 발명에 따른 전압 제어의 블록 다이어그램
도 7은 본 발명에 따른 가상 d-q 전류 컨트롤러의 블록 다이어그램
도 8은 본 발명에 따른 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 제어 블록도1 is an exemplary view of a conventional electric vehicle charging device + OBC configuration
2 is a conventional electric vehicle driving system and charging device circuit;
3 is an electric vehicle driving system and charging device circuit employing a conventional active power decoupling circuit;
4 is a system configuration circuit according to the present invention;
5 is a three parallel capacitor division type active power decoupling circuit using a traction system according to the present invention;
6 is a block diagram of voltage control according to the present invention;
7 is a block diagram of a virtual dq current controller according to the present invention;
8 is a block diagram of a parallel type active power decoupling control using an electric vehicle driving system according to the present invention;
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be variations.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Since the accompanying drawings are merely examples shown in order to explain the technical idea of the present invention in more detail, the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.
도 4 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로(10)는 전기차 충전을 위해, AC 전원(110)과 연결되고 고주파 성분을 포함하여 DC 전원을 공급하는 전원 공급부(100)와 부하(200) 사이에 구비된 전기차 구동시스템을 이용한 능동 디커플링 회로에 있어서, 중간 노드(320)를 통해 직렬로 연결된 복수개의 커패시터(310)를 포함하고, 양단이 상기 전원 공급부(100) 및 상기 부하(200)와 병렬로 연결되는 DC-링크 커패시터 모듈(300), 인버터(400)의 반도체 스위치(410)를 포함하며, 상기 DC-링크 커패시터 모듈(300)과 DC단이 연결되는 인버터(400), 상기 인버터(400) 및 상기 중간 노드(320)와 각각 연결되는 복수개의 고정자 코일(510)을 포함하는 모터(500) 및 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410)를 제어하는 제어기(600)를 포함하고, 상기 제어기(600)는 상기 전원 공급부(100)의 출력 전력의 고주파 성분의 양에 비해서 상기 부하(200)에 공급되는 전력의 고주파 성분의 양이 감소되도록, 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410)를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.4 to 5 , the parallel type active
상기 전원 공급부(100)는 AC 전원(110)과 AC/DC 컨버터(120)로 이루어지고, 외부로부터 전원이 인가되는 구성이며, 상기 부하(200)는 전기차에 형성되는 배터리(210)와 DC/DC 컨버터(220)로 이루어지며, 상기 전원 공급부(100)의 전원을 전달받아 충전되는 구성이다.The
상기 DC-링크 커패시터 모듈(300)은 복수개의 커패시터(310)로 이루어지며, 일단은 상기 전원 공급부(100)와 연결되고, 타단은 상기 부하(200)와 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.The DC-
상기 모터(500)는 일단이 상기 인버터(400)와 연결되고, 타단이 상기 중간 노드(320)와 각각 연결되는 복수개의 고정자 코일(510)을 포함하여 이루어지며, 상기 인버터(400)와 상기 모터(500)는 상기 전기차에 구비된다.The
상기 제어기(600)는 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410)를 제어하는 구성으로, 상기 전원 공급부(100)는 AC/DC 컨버터(120)를 지나도 완전히 변환되지 않은 고주파 성분의 전력이 감소될 수 있도록 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410)를 제어하는 것을 특징으로 한다.The
즉, 본 발명에 따른 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로(10)는 상기 전기차에 각각 구비된 상기 모터(500)의 고정자 코일(510)과 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410)를 이용하여, 병렬형 능동 전력 디커플링 회로를 구성함으로써, 추가적인 부품을 최소화하여 제작 비용을 감소시키고, 전체 체적을 감소시켜 전력 밀도를 향상시킬 수 있으며, 전류의 리플 전류를 감소시켜 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.That is, the parallel type active
도 4를 참조하면, 상기 복수개의 고정자 코일(510)은 상기 인버터(400)의 AC단과 각각의 일단이 연결되고, 상기 중간 노드(320)와 공통적으로 타단이 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the plurality of
즉, 상기 모터(500)의 상기 복수개의 고정자 코일(510)의 일단은 각각이 제1 AC단, 제2 AC단, 제3 AC단에 연결되어 상기 인버터(400)와 연결되고, 타단이 상기 중간 노드(320)와 공통적으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.That is, one end of the plurality of
또한, 본 발명에 따른 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로(10)는 상기 모터(500)와 상기 DC-링크 커패시터 모듈(300) 사이에 구비된 모드 전환 스위치(520)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the parallel type active
상기 모드 전환 스위치(520)는 상기 모터(500)와 상기 DC-링크 커패시터 모듈(300) 사이에 형성되어, 상기 모터(500)와 상기 DC-링크 커패시터 모듈(300)의 전기적 연결을 제어할 수 있다.The
이때, 상기 제어기(600)는 상기 전기차가 충전 모드 또는 구동 모드인지 인식하고, 상기 전기차의 모드에 따라서 상기 모드 전환 스위치(520)를 on 또는 off하여 상기 모터(500)와 상기 중간 노드(320)를 전기적으로 연결 또는 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the
즉, 상기 전기차 자체에서는 차량의 상태를 충전 모드 또는 구동 모드로 전환할 수 있는데, 상기 제어기(600)는 상기 전기차의 모드를 인식하여, 상기 전기차의 모드에 따라서 상기 모드 전환 스위치(520)를 제어함으로써 상기 모터(500)와 상기 DC-링크 커패시터 모듈(300)의 전기적 연결을 제어할 수 있다.That is, in the electric vehicle itself, the state of the vehicle can be switched to a charging mode or a driving mode. The
이때, 상기 제어기(600)는 상기 전기차가 충전 모드인 경우, 상기 모드 전환 스위치(520)를 on하여 상기 모터(500)와 상기 중간 노드(320)를 전기적으로 연결하고, 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410)를 제어하여, 상기 전원 공급부(100)의 출력 전력의 고주파 성분에 비해서 상기 부하(200)에 공급되는 전력의 고주파 성분을 줄이는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, when the electric vehicle is in the charging mode, the
또한, 상기 제어기(600)는 상기 전기차가 구동 모드인 경우, 상기 모드 전환 스위치(520)를 off하여 상기 모터(500)와 상기 중간 노드(320)와의 전기적 연결이 차단할 수 있다. 이때, 상기 제어기(600)는 상기 전기차의 전달 신호에 기초하여 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410)를 제어할 수도 있다.Also, when the electric vehicle is in the driving mode, the
즉, 상기 전기차의 충전 모드 중에는 상기 모터(500) 및 상기 인버터(400)가 동작하지 않기 때문에, 상기 전기차의 충전 모드 시에는 상기 전기차에 기본적으로 구비된 상기 인버터(400)와 상기 모터(500)를 능동 전력 디커플링 회로로 이용할 수 있다.That is, since the
도 6 내지 8을 참조하면, 상기 제어기(600)는 상기 전기차의 모드가 충전 모드일 때 상기 인버터(400)를 제어하는 충전 모드 제어 모듈과 상기 전기차의 모드가 구동 모드일 때 상기 인버터(400)를 제어하는 구동 모드 제어부를 포함하고, 상기 충전 모드 제어 모듈은, 상기 인버터(400)의 DC-링크 전압에 기초해서 상기 모터(500)에 인가되는 상 전류 지령(Ira*, Irb*, Irc*)을 생성하는 상 전류 지령 생성부(610), 상기 전원 공급부(100)의 AC 전원(110)의 위상을 검출하는 위상 검출부(620), 상기 모터(500)의 인가되는 상 전류(Ira, Irb, Irc)를 측정하는 전류 센싱부(630), 상기 상 전류 지령(Ira*, Irb*, Irc*), 상기 전류 센싱부(630)가 측정한 상기 상 전류(Ira, Irb, Irc) 및 상기 위상 검출부(620)가 검출한 상기 AC 전원(110)의 위상을 기초로 상기 DC-링크의 전압의 고주파 성분을 저감하도록 상기 모터(500)에 인가되는 인버터(400)의 전압 지령(Va*, Vb*, Vc*)을 산출하는 전류 제어부(640) 및 상기 인버터(400)의 전압 지령(Va*, Vb*, Vc*)에 기초하여 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410)의 제어 신호를 생성하는 PWM 발생부(650)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.6 to 8 , the controller 600 includes a charging mode control module for controlling the inverter 400 when the mode of the electric vehicle is in the charging mode, and the inverter 400 when the mode of the electric vehicle is in the driving mode. and a driving mode controller for controlling the charging mode control module, the phase current commands Ira*, Irb*, Irc* ), a phase current command generation unit 610 for generating, a phase detection unit 620 for detecting the phase of the AC power 110 of the power supply unit 100, the phase currents Ira, Irb applied to the motor 500 , Irc), the phase current command (Ira*, Irb*, Irc*), the phase current measured by the current sensing unit 630 (Ira, Irb, Irc) and the A voltage command Va* of the inverter 400 applied to the motor 500 to reduce the high-frequency component of the DC-link voltage based on the phase of the AC power source 110 detected by the phase detection unit 620; A control signal of the semiconductor switch 410 of the inverter 400 based on the current controller 640 that calculates Vb*, Vc* and the voltage commands Va*, Vb*, Vc* of the inverter 400 It may be characterized in that it includes a PWM generator 650 for generating.
즉, 상기 전기차의 모드가 충전 모드인 경우, 상기 제어기(600)는 상기 충전 모드 제어 모듈을 이용하여 상기 부하(200)에 전달되는 전력의 고주파 성분을 줄일 수 있고, 상기 전기차의 모드가 구동 모드인 경우, 상기 제어기(600)는 상기 전기차에서 전달되는 신호를 따라 상기 구동 모드 제어부를 이용하여 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410)를 제어할 수 있다.That is, when the mode of the electric vehicle is the charging mode, the
상기 충전 제어 모듈은 상기 상 전류 지령 생성부(610), 상기 위상 검출부(620), 상기 전류 센싱부(630), 상기 전류 제어부(640) 및 상기 PWM 발생부(650)로 이루어질 수 있다.The charge control module may include the phase current
상기 상 전류 지령 생성부(610)는 상기 인버터(400)의 DC-링크 전압에 따라 상기 모터(500)에 인가되는 상기 상 전류 지령을 생성하는 구성이고, 상기 위상 검출부(620)는 상기 전원 공급부(100)의 AC 전원(110)의 위상을 검출하는 구성이며, 상기 전류 센싱부(630)는 상기 모터(500)에 인가되는 상기 상 전류(Ira, Irb, Irc)를 측정하는 구성이고, 상기 전류 제어부(640)는 상기 상 전류 지령(Ira*, Irb*, Irc*), 상기 전류 세싱부가 측정한 상기 상 전류(Ira, Irb, Irc) 및 상기 위상 검출부(620)가 검출한 상기 AC 전원(110)의 위상을 입력받아, 입력된 상기 상 전류 지령(Ira*, Irb*, Irc*), 상기 상 전류(Ira, Irb, Irc, 상기 AC 전원(110)의 위상을 기초로하여 상기 DC-링크 전압의 고주파 성분을 저감할 수 있도록 상기 모터(500)에 인가되는 상기 인버터(400)의 전압 지령(Va*, Vb*, Vc*)을 산출한다.The phase current
상기 PWM 발생부(650)는 상기 전압 지령(Va*, Vb*, Vc*)을 전달받아, 상기 전압 지령(Va*, Vb*, Vc*)을 기초로 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410) 제어 신호를 생성한다.The
상기 모터(500)는 3상의 모터(500)이므로, 상기 상 전류 지령, 상기 상 전류, 상기 전압 지령은 각각이 3개의 값을 갖는 것이 바람직하다.Since the
도 6 및 도 8을 참조하면, 상기 상 전류 지령 생성부(610)는 상기 인버터(400)의 DC단 전압의 소정의 주파수 대역 성분을 추출하는 대역 통과 필터부(610), 상기 대역 통과 필터부(610)의 출력의 절대값을 산출하는 절대값 산출부(612), 상기 절대값 산출부(612)의 출력과 적분기 출력의 차이를 적분한 값을 출력하는 적분부(613) 및 상기 적분부(613)의 출력값이 0에 가까워지도록 상기 상 전류 지령을 생성하는 전류 제어모듈부(614)를 포함하고, 상기 대역 통과 필터부(610)의 소정의 주파수 대역 성분은 상기 AC 전원(110)의 주파수에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.6 and 8 , the phase current
이때, 통과 주파수 대역은 AC 전원(110)의 2차 고조파 성분만 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the pass frequency band preferably includes only the second harmonic component of the
상기 대역 통과 필터부(610)(BPF)는 상기 인버터(400)의 DC단 전압에서 특정 주파수 사이의 신호만 통과시키는 구성이며, 상기 절대값 산출부(612)는 상기 대역 통과 필터부(610)를 통과한 신호의 절대값을 산출하는 구성이다.The band pass filter unit 610 (BPF) is configured to pass only a signal between a specific frequency in the DC terminal voltage of the
상기 적분부(613)는 입력 값을 적분하는 상기 적분기를 포함하며, 자기출력을 하는 구성으로, 상기 절대값 산출부(612)의 출력과 기 설정된 초기값의 차이부터 적분을 시작하고, 적분한 값을 출력하고, 상기 전류 제어모듈부(614)는 상기 적분부(613)의 출력값이 0 또는 0에 가까워지도록 상기 모터(500)에 인가되는 상 전류 지령을 생성한다.The
도 7 내지 8을 참조하면, 상기 전류 제어부(640)는 상기 전류 센싱부(630)가 측정한 상기 상 전류(Ira)를 입력받고, 상기 상 전류(Ira) 그대로의 위상을 갖는 제1 상 전류Iα) 및 상기 제1 상 전류(Iα)의 위상을 변경시킨 제2 상 전류(Iβ)를 출력하는 올 패스 필터부(641), 상기 제1 상 전류(Iα) 및 상기 제2 상 전류(Iβ)를 입력받고, 상기 AC 전원(110)의 위상(ωt)에 소정의 위상 값()을 더한 동기 좌표계 위상(ωt + )에 기초하여 동기 좌표계상 상 전류 성분(Id, Iq)을 산출하는 제1 좌표 변환부(642), 상기 동기 좌표계상 상 전류 성분(Id, Iq) 중 제1 동기 좌표 성분(Id)과 상기 상 전류 지령(Ira*) 간의 차이가 0이 되도록 제1 전압 지령(Vd*)을 생성하는 제1 전압 지령 제어부와 상기 동기 좌표계상 상 전류 성분(Id, Iq) 중 다른 한 성분인 제2 동기 좌표 성분(Iq)이 0이 되도록 제2 전압 지령(Vq*)을 생성하는 제2 전압 지령 제어부를 포함하는 전압 제어모듈부(643) 및 상기 제1 전압 지령(Vd*) 및 상기 제2 전압 지령(Vq*)을 입력 받고, 상기 동기 좌표계 위상에 기초하여 정지 좌표계상 전압 지령(Va*)을 생성하는 제2 좌표 변환부(644)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.7 to 8 , the
상기 올 패스 필터부(641)(APF)는 모든 주파수를 동일한 게인으로 전달하는 신호 처리 필터로서, 상기 전류 센싱부(630)가 측정한 상기 상 전류(Ira)를 인가받되, 상기 상 전류(Ira)는 상기 전류 센싱부(630)에서 인가된 그대로의 위상을 갖는 제1 상 전류(Iα) 및 상기 제1 상 전류의 위상을 90도 변경시킨 제2 상 전류(Iβ)를 출력하는 구성으로, 상기 올 패스 필터부(641)를 통과한 상기 상 전류(Ira)는 상기 제1 상 전류(Iα) 상기 제2 상전류(Iβ)로 이루어진 상태로 상기 제1 좌표 변환부(642)로 인가된다.The all-pass filter unit 641 (APF) is a signal processing filter that transmits all frequencies with the same gain, and receives the phase current Ira measured by the
상기 제1 좌표 변환부(642)는 상기 위상 검출부(620)에서 입력된 AC 전원(110)의 위상에 소정의 위상 값을 더한 동기 좌표계 위상에 기초하여 상기 올 패스 필터부(641)로부터 전달된 상기 제1 상 전류(Iα) 및 상기 제2 상 전류(Iβ)를 변환하여 상기 동기 좌표계상 상 전류 성분(Id, Iq)을 산출한다.The first coordinate
즉, 상기 제2 좌표 변환부(644)를 통해서, 상기 제1 상 전류(Iα)는 상기 동기 좌표계상 상 전류 성분 중 상기 제1 동기 좌표 성분(Id)이고, 상기 제2 상 전류(Iβ)는 제2 동기 좌표 성분(Iq)이 되며, 상기 전압 제어모듈부(643)는 상기 제1 전압 지령(Vd*)을 생성하여, 상기 제1 동기 좌표 성분(Id)과 상기 상 전류 지령(Ira*) 간의 차이가 0이 되도록 하는 상기 제1 전압 지령 제어부 및 상기 제2 전압 지령(Vq*)을 생성하여, 상기 제2 동기 좌표 성분(Iq)이 0이 되도록 하는 제2 전압 지령 제어부를 포함하여 이루어진다.That is, through the second coordinate
상기 PWM 발생부(650)는 상기 제1 전압 지령(Vd*) 및 상기 제2 전압 지령(Vq*)을 입력받아, 상기 동기 좌표계 위상(ωt + )에 기초하여, 상기 제1 전압 지령(Vd*) 및 상기 제2 전압 지령(Vq*)을 상기 정지 좌표계상 전압 지령(Va*)으로 변환한다.The
상기 정지 좌표계상 전압 지령은 상기 모터(500) 3상에 각각 대응되는 지령으로 출력되어 Va*, Vb*, Vc*로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the voltage command in the stationary coordinate system is outputted as a command corresponding to each of the three phases of the
이때, 상기 PWM 발생부(650)는 상기 제2 좌표 변환부(644)의 전압 지령(Va*, Vb*, Vc*)에 기초하여 Interleaved PWM 방식으로 상기 인버터(400)의 반도체 스위치(410)의 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.
10 : 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로
100 : 전원 공급부 110 : AC 전원
120 : AC/DC 컨버터
200 : 부하 210 : 배터리
220 : DC/DC 컨버터
300 : DC-링크 커패시터 모듈 310 : 커패시터
320 : 중간 노드
400 : 인버터 410 : 반도체 스위치
500 : 모터 510 : 고정자 코일
520 : 모드 전환 스위치
600 : 제어기 610 : 상 전류 지령 생성부
611 : 대역 통과 필터부 612 : 절대값 산출부
613 : 적분부 614 : 전류 제어모듈부
620 : 위상 검출부 630 : 전류 센싱부
640 : 전류 제어부 641 : 올 패스 필터부
642 : 제1 좌표 변환부 643 : 전압 제어모듈부
644 : 제2 좌표 변환부
650 : PWM 발생부
a : 제1 AC단 b : 제2 AC단
c : 제3 AC단10: Parallel type active power decoupling circuit using electric vehicle drive system
100: power supply 110: AC power
120: AC/DC converter
200: load 210: battery
220: DC/DC converter
300: DC-link capacitor module 310: capacitor
320: middle node
400: inverter 410: semiconductor switch
500: motor 510: stator coil
520: mode changeover switch
600: controller 610: phase current command generation unit
611: band-pass filter unit 612: absolute value calculation unit
613: integrating unit 614: current control module unit
620: phase detection unit 630: current sensing unit
640: current control unit 641: all-pass filter unit
642: first coordinate conversion unit 643: voltage control module unit
644: second coordinate conversion unit
650: PWM generator
a: first AC terminal b: second AC terminal
c: third AC stage
Claims (9)
중간 노드를 통해 직렬로 연결된 복수개의 커패시터를 포함하고, 양단이 상기 전원 공급부 및 상기 부하와 병렬로 연결되는 DC-링크 커패시터 모듈;
인버터의 반도체 스위치를 포함하며, 상기 DC-링크 커패시터 모듈과 DC단이 연결되는 인버터;
상기 인버터 및 상기 중간 노드와 각각 연결되는 복수개의 고정자 코일을 포함하는 모터; 및
상기 인버터의 반도체 스위치를 제어하는 제어기;를 포함하고,
상기 제어기는,
상기 전원 공급부의 출력 전력의 고주파 성분의 양에 비해서 상기 부하에 공급되는 전력의 고주파 성분의 양이 감소되도록, 상기 인버터의 반도체 스위치를 제어하며,
상기 모터와 상기 DC-링크 커패시터 모듈 사이에 구비된 모드 전환 스위치;
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로.
An active decoupling circuit using an electric vehicle driving system provided between a load and a power supply that is connected to an AC power source and supplies DC power including a high frequency component for charging an electric vehicle,
a DC-link capacitor module including a plurality of capacitors connected in series through an intermediate node, both ends of which are connected in parallel with the power supply unit and the load;
an inverter including a semiconductor switch of an inverter, wherein the DC-link capacitor module and a DC terminal are connected;
a motor including a plurality of stator coils respectively connected to the inverter and the intermediate node; and
Including; a controller for controlling the semiconductor switch of the inverter;
The controller is
controlling the semiconductor switch of the inverter so that the amount of the high frequency component of the power supplied to the load is reduced compared to the amount of the high frequency component of the output power of the power supply unit,
a mode changeover switch provided between the motor and the DC-link capacitor module;
A parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle driving system, characterized in that it further comprises a.
상기 인버터의 AC단과 각각의 일단이 연결되고, 상기 중간 노드와 공통적으로 타단이 연결되는 것을 특징으로 하는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로.According to claim 1, wherein the plurality of stator coils,
A parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle driving system, characterized in that the AC terminal and each end of the inverter are connected, and the other end is commonly connected to the intermediate node.
상기 전기차가 충전 모드 또는 구동 모드인지 인식하고, 상기 전기차의 모드에 따라서 상기 모드 전환 스위치를 on 또는 off하여 상기 모터와 상기 중간 노드를 전기적으로 연결 또는 차단하는 것을 특징으로 하는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로.According to claim 1, wherein the controller,
Parallel using an electric vehicle driving system, characterized in that it recognizes whether the electric vehicle is in a charging mode or a driving mode, and electrically connects or blocks the motor and the intermediate node by turning on or off the mode changeover switch according to the mode of the electric vehicle type active power decoupling circuit.
상기 전기차가 충전 모드인 경우, 상기 모드 전환 스위치를 on하여 상기 모터와 상기 중간 노드를 전기적으로 연결하고, 상기 인버터의 반도체 스위치를 제어하여, 상기 전원 공급부의 출력 전력의 고주파 성분에 비해서 상기 부하에 공급되는 전력의 고주파 성분을 줄이는 것을 특징으로 하는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로.5. The method of claim 4, wherein the controller,
When the electric vehicle is in the charging mode, the mode changeover switch is turned on to electrically connect the motor and the intermediate node, and by controlling the semiconductor switch of the inverter, A parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle driving system, characterized in that it reduces the high frequency component of the supplied power.
상기 전기차의 모드가 충전 모드일 때 상기 인버터를 제어하는 충전 모드 제어 모듈과 상기 전기차의 모드가 구동 모드일 때 상기 인버터를 제어하는 구동 모드 제어부를 포함하고,
상기 충전 모드 제어 모듈은,
상기 인버터의 DC-링크 전압에 기초해서 상기 모터에 인가되는 상 전류 지령을 생성하는 상 전류 지령 생성부;
상기 전원 공급부의 AC 전원의 위상을 검출하는 위상 검출부;
상기 모터의 인가되는 상 전류를 측정하는 전류 센싱부;
상기 상 전류 지령, 상기 전류 센싱부가 측정한 상기 상 전류 및 상기 위상 검출부가 검출한 상기 AC 전원의 위상을 기초로 상기 DC-링크의 전압의 고주파 성분을 저감하도록 상기 모터에 인가되는 상기 인버터의 전압 지령을 산출하는 전류 제어부; 및
상기 인버터의 전압 지령에 기초하여 상기 인버터의 반도체 스위치의 제어 신호를 생성하는 PWM 발생부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로.The method of claim 5, wherein the controller,
a charging mode control module for controlling the inverter when the mode of the electric vehicle is in the charging mode, and a driving mode controller for controlling the inverter when the mode of the electric vehicle is in the driving mode,
The charging mode control module,
a phase current command generator configured to generate a phase current command applied to the motor based on the DC-link voltage of the inverter;
a phase detection unit detecting a phase of the AC power of the power supply unit;
a current sensing unit for measuring a phase current applied to the motor;
Voltage of the inverter applied to the motor to reduce the high frequency component of the DC-link voltage based on the phase current command, the phase current measured by the current sensing unit, and the phase of the AC power detected by the phase detection unit a current control unit for calculating a command; and
a PWM generator for generating a control signal of the semiconductor switch of the inverter based on the voltage command of the inverter;
A parallel-type active power decoupling circuit using an electric vehicle driving system, comprising:
상기 인버터의 DC단 전압의 소정의 주파수 대역 성분을 추출하는 대역 통과 필터부;
상기 대역 통과 필터부의 출력의 절대값을 산출하는 절대값 산출부;
상기 절대값 산출부의 출력과 적분기 출력의 차이를 적분한 값을 출력하는 적분부; 및
상기 적분부의 출력값이 0에 가까워지도록 상기 상 전류 지령을 생성하는 전류 제어모듈부;
를 포함하고,
상기 대역 통과 필터부의 소정의 주파수 대역 성분은 상기 AC 전원의 주파수에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로.The method of claim 6, wherein the phase current command generation unit,
a band-pass filter unit for extracting a predetermined frequency band component of the DC terminal voltage of the inverter;
an absolute value calculating unit for calculating an absolute value of an output of the band pass filter unit;
an integrator for outputting a value obtained by integrating the difference between the output of the absolute value calculator and the output of the integrator; and
a current control module unit generating the phase current command so that the output value of the integrator approaches zero;
including,
A parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle driving system, characterized in that the predetermined frequency band component of the band pass filter unit is set based on the frequency of the AC power.
상기 전류 센싱부가 측정한 상기 상 전류를 입력받고, 상기 전류 센싱부에서 측정한 상기 상 전류 그대로의 위상을 갖는 제1 상 전류 및 상기 제1 상 전류의 위상을 변경시킨 제2 상 전류를 출력하는 올 패스 필터부;
상기 상 전류 및 상기 제2 상 전류를 입력받고, 상기 AC 전원의 위상에 소정의 위상 값을 더한 동기 좌표계 위상에 기초하여 동기 좌표계상 상 전류 성분을 산출하는 제1 좌표 변환부;
상기 동기 좌표계상 상 전류 성분 중 어느 제1 동기 좌표 성분과 상기 상 전류 지령 간의 차이가 0이 되도록 제1 전압 지령을 생성하는 제1 전압 지령 제어부와 상기 동기 좌표계상 상 전류 성분 중 다른 한 성분인 제2 동기 좌표 성분이 0이 되도록 제2 전압 지령을 생성하는 제2 전압 지령 제어부를 포함하는 전압 제어모듈부; 및
상기 제1 전압 지령 및 상기 제2 전압 지령을 입력 받고, 상기 동기 좌표계 위상에 기초하여 정지 좌표계상 전압 지령을 생성하는 제2 좌표 변환부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로.The method of claim 6, wherein the current control unit,
receiving the phase current measured by the current sensing unit, and outputting a first phase current having the same phase as the phase current measured by the current sensing unit and a second phase current obtained by changing the phase of the first phase current All-pass filter unit;
a first coordinate transformation unit receiving the phase current and the second phase current and calculating a phase current component in a synchronous coordinate system based on a synchronous coordinate system phase obtained by adding a predetermined phase value to a phase of the AC power;
A first voltage command control unit that generates a first voltage command so that the difference between any first synchronous coordinate component of the phase current component on the synchronous coordinate system and the phase current command becomes 0, and the other component of the phase current component on the synchronous coordinate system a voltage control module unit including a second voltage command control unit configured to generate a second voltage command such that the second synchronization coordinate component becomes 0; and
a second coordinate conversion unit receiving the first voltage command and the second voltage command, and generating a voltage command in a stationary coordinate system based on the phase of the synchronous coordinate system;
A parallel-type active power decoupling circuit using an electric vehicle driving system, comprising:
상기 PWM 발생부는,
상기 제2 좌표 변환부의 전압 지령에 기초하여 Interleaved PWM 방식으로 상기 인버터의 반도체 스위치의 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전기차 구동시스템을 이용한 병렬형 능동 전력 디커플링 회로.9. The method of claim 8,
The PWM generator,
A parallel type active power decoupling circuit using an electric vehicle driving system, characterized in that the control signal of the semiconductor switch of the inverter is generated in an interleaved PWM method based on the voltage command of the second coordinate conversion unit.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101714593B1 (en) | 2015-09-21 | 2017-03-10 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | Bi-directional ev chartger for v2g and v2h application |
Family Cites Families (3)
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---|---|---|---|---|
KR20150071508A (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-26 | 포스코에너지 주식회사 | Method of compensating Inverter DC ripple current and apparatus thereof |
KR20180034042A (en) | 2016-09-27 | 2018-04-04 | 주식회사 아이티엔지니어링 | Electric Vehicle Charging Device And Method thereof Using Domestic Power Line |
KR102528230B1 (en) * | 2018-07-18 | 2023-05-03 | 현대자동차주식회사 | Battery charger for electric vehicle |
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Patent Citations (1)
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---|---|---|---|---|
KR101714593B1 (en) | 2015-09-21 | 2017-03-10 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | Bi-directional ev chartger for v2g and v2h application |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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Shuqi Shi et al., Reduced-switch induction motor drive system with active power decoupling, IET Electric Power Applications, vo.13, iss.7 (2019.07.)* |
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