KR102476508B1 - 온도에 따라 기능이 비활성화 될 수 있는 전력 변환 모듈들을 포함하는 전력 변환 장치 - Google Patents

온도에 따라 기능이 비활성화 될 수 있는 전력 변환 모듈들을 포함하는 전력 변환 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102476508B1
KR102476508B1 KR1020200182320A KR20200182320A KR102476508B1 KR 102476508 B1 KR102476508 B1 KR 102476508B1 KR 1020200182320 A KR1020200182320 A KR 1020200182320A KR 20200182320 A KR20200182320 A KR 20200182320A KR 102476508 B1 KR102476508 B1 KR 102476508B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power conversion
power
converter
output
conversion modules
Prior art date
Application number
KR1020200182320A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220091679A (ko
Inventor
김남훈
김상현
이정수
Original Assignee
주식회사 원익피앤이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 원익피앤이 filed Critical 주식회사 원익피앤이
Priority to KR1020200182320A priority Critical patent/KR102476508B1/ko
Publication of KR20220091679A publication Critical patent/KR20220091679A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102476508B1 publication Critical patent/KR102476508B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/10—Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from AC or DC
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

전력을 변환하기 위한 전력 변환 장치가 개시된다. 전력 변환 장치는, 각각이 입력된 전력을 변환하고, 변환된 전력을 출력하도록 구성되는 전력 변환 모듈들, 전력 변환 모듈과 관련된 온도를 측정하도록 구성되는 온도 센서 및 온도 센서에 의해 측정된 전력 변환 모듈들 각각의 온도에 기초하여 전력 변환 장치의 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드에 따라 전력 변환 장치의 동작을 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하고, 컨트롤러는, 전력 변환 모듈들 각각의 온도에 기초하여, 전력 변환 모듈들 중 과열된 과열 전력 변환 모듈을 비활성화하고, 나머지 전력 변환 모듈들에 대응하는 동작 모드로 전력 변환 장치의 동작을 제어한다.

Description

온도에 따라 기능이 비활성화 될 수 있는 전력 변환 모듈들을 포함하는 전력 변환 장치{POWER CONVERSION DEVICE INCLUDING POWER CONVERSION MODULES CAPABLE OF BEING INACTIVATED ACCORDING TO TEMPERATURE}
본 발명은 전력을 변환하기 위한 전력 변환 장치에 관한 것으로, 특히, 온도에 따라 기능이 비활성화 될 수 있는 전력 변환 모듈들을 포함하는 전력 변환 장치에 관한 것이다.
전력 변환 장치는 전력을 변환할 수 있는 장치이다. 전력 변환 장치는 교류 전원(예컨대, 발전기 또는 변압기)과 에너지 저장 시스템(예컨대, 배터리) 사이에 연결되어, 교류 전원과 에너지 저장 시스템 사이에서 전력 변환을 수행할 수 있다.
이를 위해, 전력 변환 장치는 각각이 전력 변환 기능을 수행할 수 있는 복수의 전력 변환 모듈들을 포함한다. 한편, 전력 변환 모듈들 중 어느 하나에 고장이 발생할 수 있는데(예컨대, 과열 등), 이 때, 전력 변환 장치 전체의 동작을 중지시킨다면 나머지 전력 변환 모듈을 활용하지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 전력 변환 장치에 포함되는 전력 변환 모듈들 각각의 온도에 기초하여, 과열된 전력 변환 모듈을 결정하고, 과열된 전력 변환 모듈을 비활성화시킬 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명은 전력 변환 장치에 포함되는 전력 변환 모듈들 중 과열된 전력 변환 모듈을 비활성화시키고, 과열되지 않은 나머지 전력 변환 모듈들에 대응하는 작동 모드로 작동할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치는, 각각이 입력된 전력을 변환하고, 변환된 전력을 출력하도록 구성되는 전력 변환 모듈들, 전력 변환 모듈과 관련된 온도를 측정하도록 구성되는 온도 센서 및 온도 센서에 의해 측정된 전력 변환 모듈들 각각의 온도에 기초하여 전력 변환 장치의 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드에 따라 전력 변환 장치의 동작을 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하고, 컨트롤러는, 전력 변환 모듈들 각각의 온도에 기초하여, 전력 변환 모듈들 중 과열된 과열 전력 변환 모듈을 비활성화하고, 나머지 전력 변환 모듈들에 대응하는 동작 모드로 전력 변환 장치의 동작을 제어한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치는 전력 변환 모듈들 각각의 온도를 측정하고, 측정된 온도에 따라 전력 변환 모듈들 중 과열된 전력 변환 모듈을 비활성화시킬 수 있다. 이에 따라, 전력 변환 장치의 동작 안정성이 증대되고, 안전 사고가 방지될 수 있는 효과가 있다.
나아가, 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치는 과열되어 비활성화된 전력 변환 모듈을 제외한, 나머지 전력 변환 모듈들로 작동하기 위한 제어 모드를 결정하고, 결정된 제어 모드에 따라 작동할 수 있다. 이에 따라, 전력 변환 모듈들 중 일부가 비활성되더라도, 나머지 전력 변환 모듈을 이용하여 작동을 계속 할 수 있으므로 작동 효율이 증대될 수 있을 뿐만 아니라, 고장에 의한 공백기가 줄어들 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 모듈의 제어 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 제1동작 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 제2동작 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 제3동작 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 제4동작 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 모듈과 버스바 사이의 연결 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 시스템(1000) 교류 전원(100), 전력 변환 장치(200), 신재생에너지 발전기(300) 및 배터리(400)를 포함할 수 있다.
교류 전원(100)은 교류 전압을 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 교류 전원은 진폭이 시간에 따라 변화하는 교류 전압을 출력할 수 있다.
실시 예들에 따라, 교류 전원(100)은 3상 변압기일 수 있고, 교류 전원(100)은 각각이 위상차를 가지는 3상의 전압을 출력할 수 있다. 예컨대, 교류 전원(100)은 이웃하는 두 상의 위상차가 π/3 (π는 원주율)인 3 상의 교류 전압을 출력할 수 있다. 예컨대, 교류 전원(100)은 R상, S상 및 T상의 교류 전압을 출력하는 3상 3선식 변압기일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
전력 변환 장치(200)는 교류 전원(100), 신재생에너지 발전기(300) 및 배터리(400)와 전기적으로 연결되고, 교류 전원(100), 신재생에너지 발전기(300) 및 배터리(400)와 전력(전류 또는 전압)을 주고받을 수 있다.
전력 변환 장치(200)는 전력 변환 장치(200)로 입력되는 전력을 변환할 수 있다.
실시 예들에 따라, 교류 전원(100)는 전력 변환 장치(200)로 AC 전력을 공급할 수 있고, 전력 변환 장치(200)는 공급된 AC 전력을 DC 전력으로 변환할 수 있다. 이 때, 전력 변환 장치(200)는 변환된 DC 전력을 배터리(400)로 전달함으로써 배터리(400)를 충전할 수 있다.
실시 예들에 따라, 전력 변환 장치(200)는 신재생에너지 발전기(300)로부터 AC 전력(또는 DC 전력)을 공급받을 수 있고, 공급된 AC 전력(또는 DC 전력)을 DC 전력으로 변환하여 배터리(400)에 저장할 수 있다. 또는, 전력 변환 장치(200)는 공급된 AC 전력(또는 DC 전력)을 AC 전력으로 변환하여 교류 전원(100)으로 공급할 수 있다.
또한, 실시 예들에 따라, 전력 변환 장치(200)는 배터리(400)로부터 DC 전력을 전달받을 수 있고, 전달된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하고, 변환된 AC 전력을 교류 전원(100)으로 공급할 수 있다.
실시 예들에 따라, 전력 변환 장치(200)는 교류 전원(100), 신재생에너지 발전기(300) 및 배터리(400) 각각과 연결된 전력 변환 모듈들을 포함할 수 있다. 예컨대, 전력 변환 장치(200)는 교류 전원(100)의 각 상과 연결된 3개의 전력 변환 모듈, 신재생에너지 발전기(300)와 연결된 하나의 전력 변환 모듈 및 배터리(400)와 연결된 하나의 전력 변환 모듈을 포함할 수 있다.
전력 변환 장치(200)에 포함된 전력 변환 모듈들은 서로 분리된 물리적 구성으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 따르면, 전력 변환 장치(200)는 서로 분리되어 구현되는 전력 변환 모듈들을 포함하므로, 교류 전원(100), 신재생에너지 발전기(300) 및 배터리(400)와 연결된 전력 변환 모듈 중 일부의 전력 변환 모듈에 고장이 발생하더라도, 전체 전력 변환 장치(200)에 대한 교체 없이 고장이 발생한 전력 변환 모듈만을 분리하여 정비할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 전력 변환 장치(200)는 전력 변환 모듈 각각의 온도에 기초하여, 고장난 또는 고장이 예상되는 전력 변환 모듈의 기능을 비활성화하고, 비활성화된 전력 변환 모듈을 제외한 나머지 전력 변환 모듈을 이용하여 동작할 수 있다.
신재생에너지 발전기(300)는 수소, 풍력, 태양열, 지열, 조력 또는 파열과 같은 기존의 화석에너지가 아닌 다른 신재생 에너지원을 이용하여 전기를 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, 신재생에너지 발전기(300)는 신재생 에너지원을 이용하여 전기를 생산하고, DC 또는 AC 전력을 전력 변환 장치(200)로 전달할 수 있다. 예컨대, 신재생에너지 발전기(300)는 DC 전력을 생성하는 태양 전지일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 설명의 편의상 신재생에너지 발전기(300)가 DC 전력을 생성하는 것을 가정한다.
배터리(400)는 전력을 충전 및 방전할 수 있다. 실시 예들에 따라, 배터리(400)는 전력 변환 장치(200)로부터 DC 전력을 전달받아 전력을 충전할 수 있고, 반대로, 전력을 방전함으로써 전력 변환 장치(200)로 DC 전력을 전달할 수 있다.
실시 예들에 따라, 배터리(400)는 충방전이 가능한 2차 전지일 수 있고, 예컨대, 리튬-이온 배터리, 납축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리퓸-폴리머 전지 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 장치를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 전력 변환 장치(200)는 전력 변환 모듈들(210), 온도 센서(220), 신호 발생부(230) 및 컨트롤러(240)를 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전력 변환 장치(200)는 근접 센서(250)를 더 포함할 수 있다.
전력 변환 모듈들(210)은 입력되는 전력을 처리하여 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전력 변환 모듈들(210) 입력되는 전력의 상을 변환하거나(예컨대, 교류로부터 직류로, 또는 직류로부터 교류로) 또는 입력되는 전원의 크기를 변화(예컨대, 감소 또는 증가)시킬 수 있다. 예컨대, 전력 변환 모듈들(210) 각각은 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하기 위한 구동 회로를 포함할 수 있고, 스위칭 소자의 동작에 따라 입력되는 전력을 처리할 수 있다.
실시 예들에 따라, 전력 변환 모듈들(210)은 제1 내지 제3인버터들(210a, 210b 및 210c) 및 제1 내지 제2컨버터들(210d 및 210e)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3인버터들(210a, 210b 및 210c)은 교류 전원(100) 및 컨버터들(210d 및 210e)와 연결될 수 있다. 제1 내지 제3인버터들(210a, 210b 및 210c)은 교류 전원(100)으로부터 전달된 AC 전력을 DC 전력으로 변환하고, DC 전력을 컨버터들(210d 및 210e)로 전달할 수 있다. 또한, 제1 내지 제3인버터들(210a, 210b 및 210c)은 컨버터들(210d 및 210e)로부터 전달된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하고, AC 전력을 교류 전원(100)으로 전달할 수 있다.
실시 예들에 따라, 제1 내지 제3인버터들(210a, 210b 및 210c)은 교류 전원(100)과 AC 전력을 주고받을 수 있다. 예컨대, 제1인버터(210a)는 교류 전원(100)의 R상과 AC 전력을 주고받을 수 있고, 제2인버터(210b)는 교류 전원(100)의 S상과 AC 전력을 주고받을 수 있고, 제3인버터(210c)는 교류 전원(100)의 T상과 AC 전력을 주고받을 수 있다.
또한, 실시 예들에 따라, 제1 내지 제3인버터들(210a, 210b 및 210c)은 컨버터들(210d 및 210e)과 DC 전력을 주고받을 수 있다.
제1컨버터(210d)는 신재생에너지 발전기(300)와 연결될 수 있다. 제1컨버터(210d)는 신재생에너지 발전기(300)로부터 생성된 AC 전력 또는 DC 전력을 DC 전력으로 변환하고, DC 전력을 인버터들(210a, 210b 및 210c) 또는 제2컨버터(210e)로 공급할 수 있다. 이 때, 제1컨버터(210d)가 DC 전력을 DC 전력으로 변환한다 함은, 입력된 DC 전력의 크기를 변화시키는 것을 의미할 수 있다.
제2컨버터(210e)는 배터리(400)와 연결될 수 있다. 제2컨버터(210e)는 배터리(400)로부터 DC 전력을 공급받고, DC 전력을 처리하여 인버터들(210a, 210b 및 210c)로 공급할 수 있다. 또한, 인버터들(210a, 210b 및 210c)로 공급된 DC 전력을 처리하여 배터리(400)로 공급할 수 있다. 이 때, 제2컨버터(210e)가 DC 전력을 처리한다 함은, 입력된 DC 전력의 크기를 변화시키는 것을 의미할 수 있다.
실시 예들에 따라, 전력 변환 장치(200)는 버스 바(bus bar)를 더 포함할 수 있고, 전력 변환 모듈들(210) 각각은 상기 버스 바에 탈착될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 전력 변환 모듈들(210) 각각의 커넥터가 상기 버스 바에 삽입되면, 전력 변환 모듈들(210) 사이의 전력의 전달이 버스 바를 통해 이루어질 수 있다. 예컨대, 전력 변환 모듈들(210) 각각의 커넥터는 전력 변환 모듈들(210) 각각의 외관을 구성하는 하우징에 형성될 수 있다.
실시 예들에 따라, 전력 변환 모듈들(210a, 210b, 210c, 210d 및 210e)은 모두 동일하게 구성될 수 있다. 예컨대, 전력 변환 모듈들(210a, 210b, 210c, 210d 및 210e) 각각을 구성하는 회로 및 소자는 서로 동일할 수 있다. 이에 따라, 전력 변환 모듈들(210a, 210b, 210c, 210d 및 210e) 중 어느 하나가 고장나더라도, 나머지 전력 변환 모듈을 고장난 전력 변환 모듈의 자리에 장착시키면 그 기능을 대신할 수 있다.
온도 센서(220)는 전력 변환 장치(200)의 온도를 측정하고, 측정 결과에 따라 온도 데이터를 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, 온도 센서(220)는 전력 변환 모듈들(210a, 210b, 210c, 210d 및 210e) 각각의 온도를 측정할 수 있다. 예컨대, 온도 센서(220)는 전력 변환 모듈들(210a, 210b, 210c, 210d 및 210e) 각각에 포함된 스위칭 소자와 온도를 측정할 수 있다.
비록 도 2에는 온도 센서(220)가 전력 변환 모듈들(210)의 외부에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예들에 따라 온도 센서(220)는 전력 변환 모듈들(210) 내부에 배치될 수도 있다. 예컨대, 온도 센서(220)는 전력 변환 모듈들(210) 각각에 포함된 스위칭 소자와 인접한 위치(예컨대, 같은 보드)에 배치될 수도 있다.
신호 발생부(230)는 전력 변환 모듈들(210)을 작동과 관련된 구동 신호를 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 신호 발생부(230)는 컨트롤러(240)의 제어에 따라, 전력 변환 모듈들(210)의 스위칭과 관련된 구동 신호를 전력 변환 모듈들(210) 각각으로 출력할 수 있다.
예컨대, 신호 발생부(230)는 전력 변환 모듈들(210) 각각으로, 전력 변환 모듈(210)의 스위칭을 제어하기 위한 PWM(pulse width modulation) 신호 또는 작동 전력을 출력할 수 있다. 예컨대, 신호 발생부(230)로부터 출력되는 구동 신호에 따라 전력 변환 모듈들(210)의 작동이 제어될 수 있다.
컨트롤러(240)는 전력 변환 장치(200)의 전반적인 작동을 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 컨트롤러(240)는 신호 발생부(230)에서 출력되는 구동 신호의 크기, 주기 또는 타이밍 등을 제어함으로써, 전력 변환 장치(200)의 전반적인 작동을 제어할 수 있다.
컨트롤러(240)는 온도 센서(220)로부터 출력된 온도 데이터를 이용하여 전력 변환 장치(200)의 전반적인 작동을 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 컨트롤러(240)는 온도 센서(220)로부터 출력된 온도 데이터를 이용하여, 전력 변환 모듈들(210) 각각의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(240)는 전력 변환 모듈들(210) 각각에 대한 온도 데이터에 기초하여, 전력 변환 모듈들(210) 중 과열된 전력 변환 모듈의 동작을 중지(즉, 비활성화)할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(240)는 전력 변환 모듈들(210) 각각에 대한 온도 데이터와 기준 온도를 나타내는 기준 온도 데이터를 이용하여, 기준 온도를 초과한 전력 변환 모듈의 작동이 비활성화되도록 신호 발생부(230)를 제어할 수 있다. 이 때, 신호 발생부(230)는 기준 온도를 초과한 전력 변환 모듈의 동작 속도를 감소시키거나, 또는 동작을 완전히 중지시킬 수 있다.
또한, 컨트롤러(240)는 전력 변환 모듈들(210)의 동작 상태에 기초하여, 전력 변환 장치(200)의 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드에 따라 전력 변환 장치(200)가 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(240)는 전력 변환 모듈들(210) 중에서 비활성화된(예컨대, 과열로 인해) 전력 변환 모듈이 존재하는 경우, 해당 전력 변환 모듈을 제외한 나머지 전력 변환 모듈들로 동작 가능하도록 신호 발생부(230)를 제어할 수 있다.
컨트롤러(240)는 연산 처리 기능을 가지는 프로세서를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서는 CPU(central processing unit), MPU(micro processing unit), MCU(micro controller unit), FPGA(field-programmable gate array), GPU(graphic processing unit), ASIC(application specific integrated chip) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
근접 센서(250)는 전력 변환 모듈(210)과 버스 바 사이의 연결 상태를 감지하고, 감지 데이터를 생성할 수 있다. 예컨대, 근접 센서(250)는 근접센서, 적외선 센서, 비전 센서, 초음파 센서, 자력 센서 및 리미트센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전력 변환 장치(200)가 근접 센서(250)를 포함하는 경우, 컨트롤러(240)는 전력 변환 모듈들(210) 각각과 버스 바 사이의 연결 상태에 기초하여, 전력 변환 장치(200)의 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드에 따라 전력 변환 장치(200)가 동작하도록 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 컨트롤러(240)는 전력 변환 모듈들(210) 중에서 버스 바로부터 분리된 전력 변환 모듈을 비활성화하도록 전력 변환 장치(200)를 제어할 수 있고, 나아가, 해당 전력 변환 모듈을 제외한 나머지 전력 변환 모듈들로 동작 가능하도록 전력 변환 장치(200)를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 모듈의 제어 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 전력 변환 모듈(210)은 신호 발생부(230) 및 컨트롤러(240)에 의해 제어될 수 있다. 도 3에 도시된 전력 변환 모듈(210)은 도 2에 도시된 전력 변환 모듈들(210a, 210b, 210c, 210d 및 210e) 중 어느 하나일 수 있다.
전력 변환 모듈(210)은 전력 변환 회로(211), 게이트 드라이버(213) 및 커넥터(215)를 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전력 변환 모듈(210)은 릴레이 회로(217)를 더 포함할 수 있다.
전력 변환 회로(211)는 전력 변환 모듈(210)로 입력되는 제1전력(V1)을 변환하고, 변환 결과에 따라 제2전력(V2)을 출력할 수 있다. 또한, 전력 변환 모듈(210)로 입력되는 제2전력(V2)을 변환하고, 변환 결과에 따라 제1전력(V1)을 출력할 수 있다.
제1전력(V1)은 전력 변환 장치(100)의 외부로부터 입력되는 또는 외부로 출력되는 전력으로서, 예컨대, 교류 전원(100), 신재생에너지 발전기(300) 또는 배터리(400)로부터 입력되거나 또는 교류 전원(100), 신재생에너지 발전기(300) 또는 배터리(400)로 출력되는 전력일 수 있다. 예컨대, 제1전력(V1)은 교류 전력 또는 직류 전력일 수 있다.
제2전력(V2)는 전력 변환 장치(200)의 내부로부터 입력되는 또는 내부로 출력되는 전력으로서, 예컨대, 전력 변환 모듈들(210)로부터 입력되거나 또는 전력 변환 모듈들(210)로 출력되는 전력일 수 있다. 예컨대, 제2전력(V2)는 DC 전력일 수 있다.
전력 변환 회로(211)는 스위칭 소자(212)를 포함할 수 있다. 스위칭 소자(212)는 게이트 드라이버(213)로부터 전송되는 게이트 신호에 턴-온되거나 턴-오프될 수 있다. 스위칭 소자(212)의 턴-온 또는 턴-오프에 따라, 전력 변환 회로(211)는 전력 변환 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 스위칭 소자(212)의 턴-온 및 턴-오프에 따라 제1전력(V1)이 제2전력(V2)로 변환되거나, 또는 제2전력(V2)이 제1전력(V1)으로 변환될 수 있다
예컨대, 스위칭 소자(212)는 트랜지스터 또는 다이오드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 스위칭 소자(212)는 BJT(bipolar junction transistor), SCR(silicon controlled rectifier), TRIAC, UJT(unijunction transistor), PUT(programmable unijunction transistor), FET(filed effect transistor), MOSFET(metal oxide semiconductor FET), IGBT(insulated gate bipolar transistor), GTO(gate turn off thyristor), MCT(MOS controlled thyristor), IEGT(injection enhanced gate transistor) 또는 IGCT(integrated gate commutated thyristor) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
게이트 드라이버(213)는 전력 변환 회로(211)를 제어하기 위한 게이트 신호(GS)를 생성할 수 있다. 게이트 신호(GS)는 전력 변환 회로(211)에 포함된 스위칭 소자(212)의 턴-온 및 턴-오프를 제어하기 위한 신호일 수 있다. 예컨대, 게이트 신호(GS)는 단일 레벨을 갖는 펄스 형태의 신호일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예들에 따라, 게이트 드라이버(213)는 신호 발생부(230)로부터 생성된 PWM 신호(PS)에 기초하여 게이트 신호(GS)를 생성할 수 있다. 예컨대, 게이트 드라이버(213)는 게이트 신호(GS)의 특성(예컨대, 폭, 주기, 크기 등)을 신호 발생부(230)로부터 생성된 PWM 신호에 기초하여 조절할 수 있다.
즉, 신호 발생부(230)의 제어에 따라 게이트 드라이버(213)의 동작이 제어될 수 있고, 결과적으로, 전력 변환 회로(211)의 동작이 제어될 수 있다. 예컨대, 신호 발생부(230)의 제어에 따라, 전력 변환 회로(211)에 의해 변환되어 출력되는 전력들(V1 및 V2)의 크기 또는 전력 변환 회로(211)의 동작 주파수 등의 동작 특성이 조절될 수 있다.
컨트롤러(240)는 신호 발생부(230)를 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 컨트롤러(240)는 신호 발생부(230)를 제어하기 위한 제어 신호(CS)를 출력할 수 있고, 신호 발생부(230)는 제어 신호(CS)에 응답하여 PWM 신호(PS)의 출력을 조절할 수 있다.
커넥터(215)는 제2전력(V2)을 수신 또는 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 커넥터(215)는 전력 변환 모듈(210)의 외관을 구성하는 하우징에 형성될 수 있고, 전력 변환 모듈들(210)이 공통으로 연결된 버스 바와 연결될 수 있고, 버스 바로 제2전력(V2)을 출력하거나, 또는 버스 바로부터 제2전력(V2)을 공급받을 수 있다.
릴레이 회로(217)는 제2전력(V2)의 전달을 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 릴레이 회로(217)는 컨트롤러(240)로부터 전달되는 스위칭 신호(SS)에 기초하여, 릴레이 회로(217)를 통해 입출력되는 제2전력(V2)의 흐름을 제어할 수 있다. 예컨대, 릴레이 회로(217)는 스위치 회로를 포함할 수 있고, 스위치 회로는 스위칭 신호(SS)에 기초하여, 전력 변환 회로(211)와 커넥터(215) 사이의 전력 전달 경로를 개폐할 수 있다.
즉, 컨트롤러(240)는 신호 발생부(230)를 제어함으로써 전력 변환 모듈(210)의 동작을 제어할 수 있고, 또한, 스위칭 신호(SS)를 통해 전력 변환 모듈(210)로부터 출력되거나 전력 변환 모듈(210)로 전달되는 제2전력(V2)의 출력을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 제1동작 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 제1동작 모드에서는 전력 변환 모듈들(210) 모두가 정상적으로 작동한다.
컨트롤러(240)는 온도 센서(220)로부터 전달된 온도 데이터를 이용하여, 각 전력 변환 모듈들(210)의 온도가 기준 온도 범위 내에 있음을 판단할 수 있다. 판단의 결과에 따라, 컨트롤러(240)는 전력 변환 장치(200)의 동작 모드를 제1동작 모드로서 결정할 수 있고, 제1동작 모드에 대응하는 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송할 수 있다. 신호 발생부(230)는 제1동작 모드에 대응하는 PWM 신호(PS)를 각 전력 변환 모듈들(210)로 출력할 수 있고, 전력 변환 모듈들(210)은 PWM 신호(PS)에 응답하여 제1동작 모드로 작동할 수 있다.
제1동작 모드에서, 인버터들(210a, 210b 및 210c)은 제1동작 모드에 대응하는 PWM 신호(PS)에 응답하여, 교류 전원(100)으로부터 전달된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하거나, 또는, 컨버터들(210c 및 210d)로부터 전달된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력할 수 있다.
제1동작 모드에서, 제1컨버터(210d)는 제1동작 모드에 대응하는 PWM 신호(PS)에 응답하여, 신재생에너지 발전기(300)로부터 전달된 직류 전력을 처리하여 인버터들(210a, 210b 및 210c) 또는 제2컨버터(210e)로 출력할 수 있다.
제1동작 모드에서, 제2컨버터(210e)는 제1동작 모드에 대응하는 PWM 신호(PS)에 응답하여, 배터리(400)로부터 전달된 직류 전력을 처리하여 인버터들(210a, 210b 및 210c) 또는 제1컨버터(210d)로 출력하거나, 또는, 인버터들(210a, 210b 및 210c) 또는 제1컨버터(210d)로부터 전달된 직류 전력을 처리하여 배터리(400)로 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 제2동작 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제2동작 모드에서는 전력 변환 모듈들(210) 중 제2컨버터(210e)가 과열 상태이다. 예컨대, 제2컨버터(210e)(또는 제2컨버터(210e) 내의 스위칭 소자)의 온도는 기준 온도보다 높을 수 있다.
컨트롤러(240)는 온도 센서(220)로부터 전달된 온도 데이터를 이용하여, 전력 변환 모듈들(210) 중에서 제2컨버터(210e)의 온도가 기준 온도를 초과한 것을 판단할 수 있다. 판단의 결과에 따라, 컨트롤러(240)는 전력 변환 장치(200)의 동작 모드를 제2동작 모드로서 결정할 수 있고, 제2동작 모드에 대응하는 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송할 수 있다. 신호 발생부(230)는 제어 신호에 응답하여, 인버터들(210a, 210b 및 210c) 및 제1컨버터(210d)로 PWM 신호(PS)를 출력할 수 있고, 제2컨버터(210e)로는 PWM 신호(PS)를 출력하지 않을 수 있다.
실시 예들에 따라, 컨트롤러(240)는, 제2동작 모드에서, 제2컨버터(210e)를 비활성화시키기 위한 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송하고, 신호 발생부(230)는 제2컨버터(210e)로 PWM 신호(PS)를 출력하지 않을 수 있다. 나머지 전력 변환 모듈들(210a, 210b, 210c 및 210d)는 정상적으로 작동한다.
한편, 본 명세서에서는, 제2컨버터(210e)를 비활성화시키기 위해 PWM 신호(PS)를 제2컨버터(210e)로 출력하지 않는 것으로 설명하였으나, 실시 예들에 따라, 신호 발생부(230)는 제2컨버터(210e)를 비활성화하기 위한 PWM 신호(예컨대, 정상 상태에서의 PWM 신호와 구별되는)를 제2컨버터(210e)로 출력할 수 있다.
또한, 컨트롤러(240)는 제2컨버터(210e)에 포함된 릴레이 회로를 턴-오프시킴으로써, 제2컨버터(210e)로 나머지 전력 변환 모듈들(210a, 210b, 210c 및 210d)로부터 출력된 직류 전력이 유입되지 않도록 할 수 있다.
제2동작 모드에서, 인버터들(210a, 210b 및 210c)은 PWM 신호(PS)에 응답하여, 교류 전원(100)으로부터 전달된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하거나, 또는, 유입된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력할 수 있다. 이 때, 제2컨버터(210e)가 비활성화되어 있으므로, 인버터들(210a, 210b 및 210c)과 제2컨버터(210e) 사이의 직류 전력의 유출입은 이루어지지 않는다(즉, 차단된다).
제2동작 모드에서, 제1컨버터(210d)는 PWM 신호(PS)에 응답하여, 신재생에너지 발전기(300)로부터 전달된 직류 전력을 처리하여 인버터들(210a, 210b 및 210c)로 출력할 수 있다. 이 때, 제2컨버터(210e)가 비활성화되어 있으므로, 제1컨버터(210d)와 제2컨버터(210e) 사이의 직류 전력의 유출입은 이루어지지 않는다(즉, 차단된다).
제2동작 모드에서, 제2컨버터(210e)는 비활성화될 수 있다. 예컨대, 제2컨버터(210e)에 포함된 스위칭 소자들은 스위칭 동작을 수행하지 않을 수 있다.
컨트롤러(240)는 온도 센서(220)로부터 전달된 온도 데이터를 이용하여, 제2컨버터(210e)의 온도가 다시 기준 온도 범위 내에 있는 경우, 컨트롤러(240)는 전력 변환 장치(200)의 동작 모드를 제2동작 모드로부터 제1동작 모드로 결정할 수 있고, 제1동작 모드에 대응하는 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송할 수 있다. 이에 따라, 제2컨버터(210e)는 정상적으로 작동할 수 있다.
또한, 컨트롤러(240)는 제2컨버터(210e)의 온도가 다시 기준 온도 범위 내에 있는 경우, 제2컨버터(210e)에 포함된 릴레이 회로를 턴-온시킴으로써, 제2컨버터(210e)와 나머지 변환 모듈들(210a, 210b, 210c 및 210d) 사이의 전력 유출입이 이루어지도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 제3동작 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 제3동작 모드에서는 전력 변환 모듈들(210) 중 제1컨버터(210d)가 과열 상태이다. 예컨대, 제1컨버터(210d)(또는 제1컨버터(210d) 내의 스위칭 소자)의 온도는 기준 온도보다 높을 수 있다.
컨트롤러(240)는 온도 센서(220)로부터 전달된 온도 데이터를 이용하여, 전력 변환 모듈들(210) 중에서 제1컨버터(210d)의 온도가 기준 온도를 초과한 것을 판단할 수 있다. 판단의 결과에 따라, 컨트롤러(240)는 전력 변환 장치(200)의 동작 모드를 제3동작 모드로서 결정할 수 있고, 제3동작 모드에 대응하는 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송할 수 있다. 신호 발생부(230)는 제어 신호에 응답하여, 인버터들(210a, 210b, 210c) 및 제2컨버터(210e)로 PWM 신호(PS)를 출력할 수 있고, 제1컨버터(210d)로 PWM 신호(PS)를 출력하지 않을 수 있다.
실시 예들에 따라, 컨트롤러(240)는, 제3동작 모드에서, 제1컨버터(210d)를 비활성화시키기 위한 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송하고, 신호 발생부(230)는 제1컨버터(210d)로 PWM 신호(PS)를 출력하지 않을 수 있다. 나머지 전력 변환 모듈들(210a, 210b, 210c 및 210e)는 정상적으로 작동한다.
한편, 본 명세서에서는, 제1컨버터(210d)를 비활성화시키기 위해 PWM 신호(PS)를 제1컨버터(210d)로 출력하지 않는 것으로 설명하였으나, 실시 예들에 따라, 신호 발생부(230)는 제1컨버터(210d)를 비활성화하기 위한 PWM 신호(예컨대, 정상 상태에서의 PWM 신호와 구별되는)를 제1컨버터(210d)로 출력할 수 있다.
또한, 컨트롤러(240)는 제1컨버터(210d)에 포함된 릴레이 회로를 턴-오프시킴으로써, 제1컨버터(210d)로 나머지 전력 변환 모듈들(210a, 210b, 210c 및 210e)로부터 출력된 직류 전력이 유입되지 않도록 할 수 있다.
제3동작 모드에서, 인버터들(210a, 210b 및 210c)은 PWM 신호(PS)에 응답하여, 교류 전원(100)으로부터 전달된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하거나, 또는, 유입된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력할 수 있다. 이 때, 제1컨버터(210d)가 비활성화되어 있으므로, 인버터들(210a, 210b 및 210c)과 제1컨버터(210d) 사이의 직류 전력의 유출입은 이루어지지 않는다(즉, 차단된다).
제3동작 모드에서, 제2컨버터(210e)는 PWM 신호(PS)에 응답하여, 배터리(400)로부터 전달된 직류 전력을 처리하여 인버터들(210a, 210b 및 210c)로 출력하거나, 또는, 인버터들(210a, 210b 및 210c)로 출력된 직류 전력을 배터리(400)로 전달할 수 있다. 이 때, 제1컨버터(210d)가 비활성화되어 있으므로, 제1컨버터(210d)와 제2컨버터(210e) 사이의 직류 전력의 유출입은 이루어지지 않는다(즉, 차단된다).
제3동작 모드에서, 제1컨버터(210d)는 비활성화될 수 있다. 예컨대, 제1컨버터(210d)에 포함된 스위칭 소자들은 스위칭 동작을 수행하지 않을 수 있다.
컨트롤러(240)는 온도 센서(220)로부터 전달된 온도 데이터를 이용하여, 제1컨버터(210d)의 온도가 다시 기준 온도 범위 내에 있는 경우, 컨트롤러(240)는 전력 변환 장치(200)의 동작 모드를 제3동작 모드로부터 제1동작 모드로 결정할 수 있고, 제1동작 모드에 대응하는 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송할 수 있다. 이에 따라, 제1컨버터(210d)는 정상적으로 작동할 수 있다.
또한, 컨트롤러(240)는 제1컨버터(210d)의 온도가 다시 기준 온도 범위 내에 있는 경우, 제1컨버터(210d)에 포함된 릴레이 회로를 턴-온시킴으로써, 제1컨버터(210d)와 나머지 변환 모듈들(210a, 210b, 210c 및 210e) 사이의 전력 유출입이 이루어지도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 제4동작 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 제4동작 모드에서는 전력 변환 모듈들(210) 중 제3인버터(210c)가 과열 상태이다. 예컨대, 제3인버터(210c)(또는 제3인버터(210c) 내의 스위칭 소자)의 온도는 기준 온도보다 높을 수 있다.
컨트롤러(240)는 온도 센서(220)로부터 전달된 온도 데이터를 이용하여, 전력 변환 모듈들(210) 중에서 제3인버터(210c)의 온도가 기준 온도를 초과한 것을 판단할 수 있다. 판단의 결과에 따라, 컨트롤러(240)는 전력 변환 장치(200)의 동작 모드를 제4동작 모드로서 결정할 수 있고, 제4동작 모드에 대응하는 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송할 수 있다. 신호 발생부(230)는 제어 신호에 응답하여, 컨버터들(210d 및 210e)로 PWM 신호(PS)를 출력할 수 있고, 인버터들(210a, 210b 및 210c)로는 PWM 신호(PS)를 출력하지 않을 수 있다.
즉, 인버터들(210a, 210b 및 210c) 중 어느 하나의 인버터의 온도가 과열되는 경우, 인버터들(210a, 210b 및 210c) 전부가 비활성화될 수 있다.
실시 예들에 따라, 컨트롤러(240)는, 제3동작 모드에서, 인버터들(210a, 210b 및 210c)들을 비활성화시키기 위한 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송하고, 신호 발생부(230)는 제어 신호에 응답하여, 인버터들(210a, 210b 및 210c)로 PWM 신호(PS)를 출력하지 않을 수 있다. 컨버터들(210d 및 210e)은 정상적으로 작동한다.
한편, 본 명세서에서는, 인버터들(210a, 210b 및 210c)을 비활성화시키기 위해 PWM 신호(PS)를 인버터들(210a, 210b 및 210c)로 출력하지 않는 것으로 설명하였으나, 실시 예들에 따라, 신호 발생부(230)는 인버터들(210a, 210b 및 210c)을 비활성화하기 위한 PWM 신호(예컨대, 정상 상태에서의 PWM 신호와 구별되는)를 인버터들(210a, 210b 및 210c) 각각으로 출력할 수 있다.
또한, 컨트롤러(240)는 인버터들(210a, 210b 및 210c) 각각에 포함된 릴레이 회로를 턴-오프시킴으로써, 인버터들(210a, 210b 및 210c)로 컨버터들(210d 및 210e)로부터 출력된 직류 전력이 유입되지 않도록 할 수 있다.
제4동작 모드에서, 제1컨버터(210d)는 PWM 신호(PS)에 응답하여, 신재생에너지 발전기(300)로부터 전달된 직류 전력을 처리하여 제2컨버터(210e)로 출력할 수 있다. 이 때, 인버터들(210a, 210b 및 210c)이 비활성화되어 있으므로, 인버터들(210a, 210b 및 210c)과 제1컨버터(210d) 사이의 직류 전력의 유출입은 이루어지지 않는다(즉, 차단된다).
제4동작 모드에서, 제2컨버터(210e)는 PWM 신호(PS)에 응답하여, 배터리(400)로부터 전달된 직류 전력을 처리하여 제1컨버터(210d)로 출력하거나, 또는, 제1컨버터(210d)로부터 출력된 직류 전력을 처리하여 배터리(400)로 전달할 수 있다.
제4동작 모드에서, 인버터들(210a, 210b 및 210c)은 비활성화될 수 있다. 예컨대, 인버터들(210a, 210b 및 210c)에 포함된 스위칭 소자들은 스위칭 동작을 수행하지 않을 수 있다.
컨트롤러(240)는 온도 센서(220)로부터 전달된 온도 데이터를 이용하여, 제3인버터(210c)의 온도가 다시 기준 온도 범위 내에 있는 경우, 컨트롤러(240)는 전력 변환 장치(200)의 동작 모드를 제3동작 모드로부터 제1동작 모드로 결정할 수 있고, 제1동작 모드에 대응하는 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송할 수 있다. 이에 따라, 인버터들(210a, 210b 및 210c)은 정상적으로 작동할 수 있다.
또한, 컨트롤러(240)는 제3인버터(210c)의 온도가 다시 기준 온도 범위 내에 있는 경우, 인버터들(210a, 210b 및 210c)에 포함된 릴레이 회로를 턴-온시킴으로써, 인버터들(210a, 210b 및 210c)과 컨버터들(210d 및 210e) 사이의 전력 유출입이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 전력 변환 장치(200)는 전력 변환 모듈들(210) 각각의 온도를 측정하고, 측정된 온도에 따라 전력 변환 모듈들(210) 중 과열된 전력 변환 모듈을 비활성화시킬 수 있다. 이에 따라, 전력 변환 장치(200)의 동작 안정성이 증대되고, 안전 사고가 방지될 수 있는 효과가 있다.
나아가, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 전력 변환 장치(200)는 과열되어 비활성화된 전력 변환 모듈을 제외한, 나머지 전력 변환 모듈들로 작동하기 위한 제어 모드를 결정하고, 결정된 제어 모드에 따라 작동할 수 있다. 이에 따라, 전력 변환 모듈들 중 일부가 비활성되더라도, 나머지 전력 변환 모듈을 이용하여 작동을 계속 할 수 있으므로 작동 효율이 증대될 수 있을 뿐만 아니라, 고장에 의한 공백기가 줄어들 수 있는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 변환 모듈과 버스바 사이의 연결 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 전력 변환 장치(200)는 전력 변환 모듈들(210)을 연결하기 위한 버스 바(270)를 더 포함할 수 있다. 버스 바(270)는 전력 변환 모듈들(210)에 공통적으로 연결되어, 전력 변환 모듈들(210) 사이의 전력 경로를 제공할 수 있다. 예컨대, 제1인버터(210a)로부터 출력된 직류 전력은 버스 바(270)를 통해 제1컨버터(210d)로 전달될 수 있고, 또한, 제2컨버터(210e)로부터 출력된 직류 전력은 버스 바(270)를 통해 제2인버터(210b)로 전달될 수 있다. 실시 예들에 따라, 버스 바(270) 상에는 전력들이 통과할 수 있는 회로 패턴들이 형성될 수 있다.
버스 바(270)는 전력 변환 장치(200)의 외관을 이루는 하우징에 부착되거나, 또는 연결될 수 있다.
전력 변환 모듈(210)은 버스 바(270)에 연결될 수 있다. 실시 예들에 따라, 전력 변환 모듈(210)의 커넥터(215)는 돌출된 단자 형태로 구현될 수 있고, 커넥터(215)가 버스 바(270)에 형성된 포트(271)와에 삽입됨으로써 전력 변환 모듈(210)과 버스 바(270)가 서로 연결될 수 있다. 또한, 전력 변환 모듈(210)의 커넥터(215)는 단자가 삽입 가능한 포트 형태로 구현될 수 있고, 버스 바(270)에 형성된 단자(271)가 커넥터(215)로 삽입됨으로써 전력 변환 모듈(210)과 버스 바(270)가 서로 연결될 수 있다.
전력 변환 모듈(210)은 분리 장치(219)를 더 포함할 수 있다. 분리 장치(219)는 컨트롤러(240)의 제어에 따라 전력 변환 모듈(210)을 버스 바(270)로부터 분리시킬 수 있다. 실시 예들에 따라, 분리 장치(219)는 분리 바(219a)를 이용하여 전력 변환 모듈(210)을 버스 바(270)로부터 분리시킬 수 있다. 예컨대, 분리 장치(219)는 분리 바(219a)와 연동된 서보 모터를 포함할 수 있고, 서보 모터는 분리 바(219a)와 연결되어, 분리 바(219a)를 돌출시킴으로써 분리 바(219a)로 버스 바(270)에 압력을 가함으로써 전력 변환 모듈(210)을 버스 바(270)로부터 분리시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 실시 예들이 분리 장치(219)의 구체적인 구성에 한정되는 것은 아니다.
도 8의 (A)를 참조하면, 전력 변환 모듈(210)은 버스 바(270)에 장착될 수 있고, 이 때, 분리 장치(219)의 분리 바(219a)는 제1길이만큼 연장된다. 분리 바(219a)가 제1길이만큼 연장되는 경우, 분리 바(219a)에 의해 버스 바(270)에 압력이 가해지지 않을 수 있다. 예컨대, 제1길이는 분리 바(219a)는 버스 바(270) 사이의 거리보다 작을 수 있다.
도 8의 (B)를 참조하면, 컨트롤러(240)는 전력 변환 모듈(210)의 온도가 기준 범위를 초과하는 경우, 전력 변환 모듈(210)을 비활성하기 위한 제어 신호를 신호 출력부(230)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 전력 변환 모듈(210)은 비활성화될 수 있다.
또한, 컨트롤러(240)는 전력 변환 모듈(210)의 온도가 기준 범위를 초과하는 경우, 분리 장치(219)를 제어하기 위한 분리 신호를 분리 장치(219)로 출력할 수 있다. 분리 장치(219)는 분리 신호에 응답하여, 전력 변환 모듈(210)를 버스 바(270)로부터 분리시킬 수 있다.
예컨대, 분리 장치(219)는 분리 신호에 응답하여 분리 바(219a)를 제1길이보다 더 긴 제2길이로 연장시킬 수 있다. 이에 따라, 제2길이만큼 연장된 분리 바(219a)는 버스 바(270)에 압력을 가하게 되고, 버스 바(270)가 고정되어 있으므로 반작용으로 인해 전력 변환 모듈(210)이 분리 바(219a)의 연장 방향과 반대 방향으로 이동한다. 이에 따라, 전력 변환 모듈(210)이 버스 바(270)로부터 분리될 수 있다.
실시 예들에 따라, 전력 변환 모듈(210)이 버스 바(270)로부터 분리된 이후, 분리 바(219a)는 다시 제1길이로 복귀할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(240)의 제어에 따라, 분리 장치(219)는 분리 바(219a)를 제1길이보다 더 긴 제2길이로 연장시킨 후, 소정의 시간 이후에, 분리 바(219a)를 제1길이로 복귀시킬 수 있다.
이에 따라, 전력 변환 모듈(210)이 과열되어 비활성화된 경우, 전력 변환 장치(200)는 비활성화된 전력 변환 모듈(210)을 버스 바(270)로부터 분리시킬 수 있으므로, 비활성화된 전력 변환 모듈(210)로 전력이 유입되거나, 혹은 비활성화된 전력 변환 모듈(210)로부터 발생할 수 있는 전력이 다른 전력 변환 모듈들로 전달되지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.
한편, 컨트롤러(240)는 전력 변환 모듈들(210) 각각과 버스 바 사이의 연결 상태에 기초하여, 전력 변환 장치(200)의 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드에 따라 전력 변환 장치(200)가 동작하도록 제어할 수 있다.
실시 예들에 따라, 전력 변환 장치(200)는 버스 바(270)와 전력 변환 모듈(210)의 연결 상태를 감지하도록 구성되는 근접 센서(250)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 근접 센서(250)는 전력 변환 모듈(210) 또는 버스 바(270)와 인접한 곳에 배치되어, 전력 변환 모듈(210)과 버스 바(270)사이의 거리를 측정할 수 있다.
컨트롤러(240)는 근접 센서(250)에 의해 측정된 측정 데이터에 기초하여, 전력 변환 모듈(210)이 버스 바(270)로부터 분리된 경우, (분리된) 전력 변환 모듈(210)을 비활성화하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(240)는 전력 변환 모듈(210)와 버스 바(270) 사이의 이격 거리가 기준 거리를 초과하는 경우, 전력 변환 모듈(210)을 비활성화하기 위한 제어 신호를 신호 발생부(230)로 전송할 수 있고, 신호 발생부(230)는 제어 신호에 응답하여 전력 변환 모듈(210)로 PWM 신호를 출력하지 않을 수 있다. 이에 따라, 전력 변환 모듈(210)이 버스 바(270)로부터 분리되면, 전력 변환 모듈(210)과 나머지 전력 변환 모듈 사이의 전력 흐름이 차단될 수 있어, 전력 변환 장치(200)의 안정성이 증대될 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 교류 전원 200: 전력 변환 장치
300: 신재생에너지 발전기 400: 배터리
210: 모듈 220: 센서
230: 컨트롤러 240: 신호 발생기

Claims (10)

  1. 전력을 변환하기 위한 전력 변환 장치에 있어서,
    각각이 입력된 전력을 변환하고, 변환된 전력을 출력하도록 구성되는 전력 변환 모듈들;
    상기 전력 변환 모듈들 각각과 관련된 온도를 측정하도록 구성되는 온도 센서;
    상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 전력 변환 모듈들 각각의 온도에 기초하여 상기 전력 변환 장치의 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드에 따라 상기 전력 변환 장치의 동작을 제어하도록 구성되는 컨트롤러;
    상기 전력 변환 모듈들 사이의 전력 경로를 제공하도록 구성되는 버스 바(bus bar); 및
    상기 버스 바와 상기 전력 변환 모듈들 각각 간의 거리를 측정하도록 구성되는 근접 센서를 포함하고,
    상기 전력 변환 모듈들 각각은 상기 버스 바에 체결되는 커넥터, 및 해당 전력 변환 모듈과 상기 버스 바를 분리 바를 통해 분리시키도록 구성되는 분리 장치를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 전력 변환 모듈들 각각의 온도에 기초하여, 상기 전력 변환 모듈들 중 과열된 과열 전력 변환 모듈을 비활성화시킴으로써 상기 과열 전력 변환 모듈과 나머지 전력 변환 모듈 사이의 전력 흐름을 차단하고, 상기 과열 전력 변환 모듈의 분리 장치에게로 분리 신호를 출력하고,
    상기 과열 전력 변환 모듈의 분리 장치는,
    상기 분리 신호에 응답하여, 상기 과열 전력 변환 모듈과 상기 버스 바 사이의 이격 거리가 기준 거리를 초과하도록 상기 분리 바를 연장하여 상기 커넥터와 상기 버스 바 간의 체결을 해제시키고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 근접 센서로부터의 거리 측정 데이터에 근거하여 상기 과열 전력 변환 모듈이 상기 버스 바로부터 분리됨이 확인됨에 따라 상기 과열 전력 변환 모듈을 비활성화하는,
    전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 변환 모듈들 각각은 스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭 소자를 이용하여 입력된 전력을 처리하고,
    상기 전력 변환 장치는,
    상기 결정된 동작 모드에 따라, 상기 전력 변환 모듈들에 포함된 스위칭 소자를 제어하기 위한 PWM 신호를 전송하도록 구성되는 신호 발생부를 더 포함하는,
    전력 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전력 변환 모듈들 각각은,
    상기 PWM 신호에 기초하여, 상기 스위칭 소자를 제어하기 위한 게이트 신호를 생성하도록 구성되는 게이트 드라이버를 더 포함하는,
    전력 변환 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 과열 전력 변환 모듈로 PWM 신호가 출력되지 않아 상기 과열 전력 변환 모듈이 비활성화되도록, 상기 신호 발생부를 제어하는,
    전력 변환 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전력 변환 모듈들 각각은,
    상기 전력 변환 모듈들로부터 출력되는 전력의 흐름을 개폐하도록 구성되는 릴레이 회로를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 과열 전력 변환 모듈에 포함된 릴레이 회로를 턴-오프시킴으로써, 상기 과열 전력 변환 모듈과 나머지 전력 변환 모듈들 사이의 전력 흐름을 차단시키는,
    전력 변환 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전력 변환 모듈들은,
    교류 전원과 연결되어, 입력된 교류 전력을 변환하여 직류 전력을 출력하고, 입력된 직류 전력을 변환하여 교류 전력을 출력하도록 구성되는 3상 인버터들;
    신재생에너지 발전기와 연결되어, 입력된 직류 전력을 변환하여 직류 전력을 출력하도록 구성되는 제1컨버터; 및
    배터리와 연결되어, 직류 전력을 입출력하도록 구성되는 제2컨버터를 포함하는,
    전력 변환 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 제2컨버터가 과열된 경우,
    상기 제2컨버터가 비활성화되고, 상기 제1컨버터로부터 출력된 직류 전력이 상기 3상 인버터로 전달되도록, 상기 전력 변환 장치를 제어하는,
    전력 변환 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 제1컨버터가 과열된 경우,
    상기 제1컨버터가 비활성화되고, 상기 제2컨버터로부터 출력된 직류 전력이 상기 3상 인버터로 전달되고, 상기 3상 인버터로부터 출력된 직류 전력이 상기 제2컨버터로 전달되도록, 상기 전력 변환 장치를 제어하는,
    전력 변환 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 3상 인버터들 중 적어도 하나가 과열된 경우,
    상기 3상 인버터들 모두가 비활성화되고, 상기 제1컨버터로부터 출력된 직류 전력이 상기 제2컨버터로 전달되도록, 상기 전력 변환 장치를 제어하는,
    전력 변환 장치.
  10. 삭제
KR1020200182320A 2020-12-23 2020-12-23 온도에 따라 기능이 비활성화 될 수 있는 전력 변환 모듈들을 포함하는 전력 변환 장치 KR102476508B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200182320A KR102476508B1 (ko) 2020-12-23 2020-12-23 온도에 따라 기능이 비활성화 될 수 있는 전력 변환 모듈들을 포함하는 전력 변환 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200182320A KR102476508B1 (ko) 2020-12-23 2020-12-23 온도에 따라 기능이 비활성화 될 수 있는 전력 변환 모듈들을 포함하는 전력 변환 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220091679A KR20220091679A (ko) 2022-07-01
KR102476508B1 true KR102476508B1 (ko) 2022-12-13

Family

ID=82397124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200182320A KR102476508B1 (ko) 2020-12-23 2020-12-23 온도에 따라 기능이 비활성화 될 수 있는 전력 변환 모듈들을 포함하는 전력 변환 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102476508B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000134826A (ja) * 1998-10-27 2000-05-12 Ntt Power & Building Facilities Inc 交流無停電電源装置
KR101283401B1 (ko) * 2013-04-18 2013-07-08 (주)스페이스원 태양광 발전용 모듈형 인버터시스템
JP2019129606A (ja) * 2018-01-24 2019-08-01 トヨタ自動車株式会社 多相コンバータ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101113508B1 (ko) * 2010-05-06 2012-02-29 성균관대학교산학협력단 태양광 ｐｃｓ 일체형 양방향 배터리 충방전 시스템 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000134826A (ja) * 1998-10-27 2000-05-12 Ntt Power & Building Facilities Inc 交流無停電電源装置
KR101283401B1 (ko) * 2013-04-18 2013-07-08 (주)스페이스원 태양광 발전용 모듈형 인버터시스템
JP2019129606A (ja) * 2018-01-24 2019-08-01 トヨタ自動車株式会社 多相コンバータ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220091679A (ko) 2022-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8848408B2 (en) Discharge control device of electric power conversion system
EP2916443B1 (en) Inverter controller, power and converter, and car
US8970155B2 (en) Power inverter
US10250124B2 (en) Power converter for controlling switching elements during regenerative control of an inverter
US8760218B2 (en) System and method for operating an electric power converter
EP3002865B1 (en) Inverter control apparatus, power conversion apparatus, and electric vehicle
JP6398949B2 (ja) 半導体素子の駆動装置
EP3479454B1 (en) Multiple power topologies from single power generator
WO2014073290A1 (ja) 電力変換装置の制御装置
CN108377667B (zh) 用于互连并联的igbt模块的方法和系统
US20160118922A1 (en) Drive battery for in-phase operation of an electric motor, drive system and a method for operating the drive system
CN113824348A (zh) 半导体电路
US9843075B2 (en) Internal energy supply of energy storage modules for an energy storage device, and energy storage device with such an internal energy supply
KR102476508B1 (ko) 온도에 따라 기능이 비활성화 될 수 있는 전력 변환 모듈들을 포함하는 전력 변환 장치
JP2006238546A (ja) インバータ温度検出装置
JP6136720B2 (ja) スイッチング制御装置
WO2022044123A1 (ja) 電力用半導体素子の駆動制御回路、電力用半導体モジュール、および電力変換装置
JP5621314B2 (ja) 電力変換システムの放電制御装置
JP7531716B2 (ja) 電力変換装置、航空機及び電力変換方法
CN212627706U (zh) 功率单元和电机驱动系统
JP6509681B2 (ja) 電力変換装置および車両
JP6828662B2 (ja) 電力変換装置
JP7092059B2 (ja) コントローラ
KR101834487B1 (ko) 전력제어장치
CN117897908A (zh) 模拟输出电路及具有其的逆变器

Legal Events

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