KR102477260B1 - 에너지-민감 분야의 열전 냉각기 구동용 고효율 전력 변환 구조 - Google Patents

에너지-민감 분야의 열전 냉각기 구동용 고효율 전력 변환 구조 Download PDF

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Abstract

하나 이상의 열전 냉각기(TEC)에 전력을 공급하기 위한 교류 전류-직류 전류(AC-DC) 전력 변환 시스템에 관한 시스템 및 방법이 여기서 개시된다. 일부 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 TEC와, 고효율 작동 모드 및 고-열펌핑 작동 모드용으로 하나 이상의 TEC에 전력을 공급하도록 구성되는 AC-DC 전력 변환 시스템을 포함한다. 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은, 상기 하나 이상의 TEC의 고효율 작동 모드를 위해 제 1 출력 전력 레벨에서 AC 입력을 DC 출력으로 변환하도록 구성되는 제 1 AC-DC 전력 컨버터를 포함한다. 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은, 상기 하나 이상의 TEC의 고-열펌핑 작동 모드를 위해 제 2 출력 전력 레벨에서 AC 입력을 DC 출력으로 변환하도록 구성되는 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 더 포함한다.

Description

에너지-민감 분야의 열전 냉각기 구동용 고효율 전력 변환 구조 {HIGH-EFFICIENCY POWER CONVERSION ARCHITECTURE FOR DRIVING A THERMOELECTRIC COOLER IN ENERGY CONSCIOUS APPLICATIONS}
관련 출원
본 출원은 2014년 6월 6일 출원된 미국특허가출원 제62/008,803호의 우선권을 주장하며, 그 개시 내용 전체는 본 발명에 포함된다.　
기술 분야
본 개시는 열전 냉각기를 구동하기 위한 고효율 전력 변환 구조에 관한 것이다.　
열전 냉각기(TEC)는 디바이스의 일 측으로부터 다른 일 측으로 열 전달을 위해 펠티에르 효과를 이용하는 고상 반도체 디바이스로서, 디바이스의 냉각측 상에서 냉각 효과를 생성할 수 있다. 열전 냉각 디바이스의 한 예가 도 1에 도시된다. 특히, 여기서 사용되듯이, 열전 냉각 디바이스는 단일 N-형 레그 및 단일 P-형 레그(즉, 투-레그 디바이스)로 구성되며, 반면 열전 냉각 모듈은 직렬로 연결된 많은 열전 냉각 디바이스들을 포함한다. 이와 같이, 일반 용어 "열전 냉각기" 또는 TEC는 열전 냉각 디바이스 또는 열전 냉각 모듈로 지칭하는 것으로 여기서 사용된다.　
도 1에 도시되는 바와 같이, 열전 냉각 디바이스(10)는 N-형 레그(12), P-형 레그(14), 상부 전도 금속층(16), 및 하부 전도 금속층(18)을 포함한다. N-형 레그(12) 및 P-형 레그(14)가 열전 물질(즉, 우수한 열전 성질을 가진 반도체 물질)로 형성된다. 열전 냉각 수행을 위해, 전류가 도시되는 바의 열전 냉각 디바이스(10)에 인가된다. N-형 레그(12) 및 P-형 레그(14) 내 전류 전달 방향은 열전 냉각 디바이스(10) 내 열전달 방향에 평행하다. 그 결과, 냉각은 열전 냉각 디바이스(10)의 상부 표면에서 열을 흡수함으로써 그리고 열전 냉각 디바이스(10)의 하부 표면에서 열을 방출함으로써 상부 전도 금속층(16)에서 이루어진다. 열전 모듈(20)의 한 예가 도 2에 도시된다. 도시되는 바와 같이, 열전 모듈(20)은 직렬로 연결된 복수의 열전 냉각 디바이스(10)들을 포함한다. 이러한 복수의 열전 냉각 디바이스(10)들은 단일 열전 모듈(20) 내에 패키징된다.　
열전 냉각 디바이스(10) 및 열전 냉각 모듈(20)이 통상적으로 다양한 냉각 응용예에 사용되고 있으나, 다른 것들 중에서도, 증기-압축기의 경우에 비해 저조한 효율로 인해, 냉장/냉동(refrigeration)에 사용되지 못하고 있다. 최근에, 열전 냉각 디바이스 및 모듈에 기초한 열전 물질 및 열전달 시스템에 많은 개선이 있어왔다. 기존 기상-압축 냉장에 비해 열전 냉장의 많은 이점들과 함께 이러한 진전의 결과로, 열전 냉각이 주거용 및 상업용 응용예에서 모두 기상-압축 냉장에 도전할 준비가 되어 있다.　
그러나, 열전 냉각 디바이스 및 모듈의 효율을 추가로 개선시켜야할 필요성이 여전하다.　
전체 AC 전력 드로오(power draw)를 최소화 또는 감소시키는 방식으로 하나 이상의 열전 냉각기(TEC)에 전력을 공급하기 위한 교류 전류-직류 전류(AC-DC) 전력 변환 시스템에 관한 시스템 및 방법이 여기서 개시된다. 일부 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 TEC와, 고효율 작동 모드 및 고-열펌핑 작동 모드용으로 하나 이상의 TEC에 전력을 공급하도록 구성되는 AC-DC 전력 변환 시스템을 포함한다. 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은, 상기 하나 이상의 TEC의 고효율 작동 모드를 위해 제 1 출력 전력 레벨에서 AC 입력을 DC 출력으로 변환하도록 구성되는 제 1 AC-DC 전력 컨버터를 포함한다. 제 1 출력 전력 레벨은 하나 이상의 TEC의 고-성능 계수(COP) 작동점에 대응한다. 제 1 AC-DC 전력 컨버터는, 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 최대 효율과 대략 동일한 효율을, 제 1 출력 전력 레벨에서, 가진다. 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은, 상기 하나 이상의 TEC의 고-열펌핑 작동 모드를 위해 제 2 출력 전력 레벨에서 AC 입력을 DC 출력으로 변환하도록 구성되는 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 더 포함한다. 제 2 출력 전력 레벨은 하나 이상의 TEC의 고-열펌핑 작동점에 대응한다. 제 2 AC-DC 전력 컨버터는, 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 최대 효율과 대략 동일한 효율을, 제 2 출력 전력 레벨에서, 가진다. 이러한 방식으로, 시스템의 총 AC 드로오는, 특히, 고효율 작동 모드로 하나 이상의 TEC를 작동시킬 때, 종래의 AC-DC 전력 컨버터를 이용하는 경우에 비해 감소한다.　
일부 실시예에서, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 1 입력과, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 2 입력과, 상기 하나 이상의 TEC에 연결된 출력을 포함하는 스위칭 패브릭(switching fabric)을 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 입력과, 상기 스위칭 패브릭의 제 2 입력에 연결된 출력을 가진 DC-DC 컨버터를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 시스템은, 기결정된 고-전력 레벨 범위 내에서 상기 하나 이상의 TEC에 제공되는 전력 레벨을 적응성으로 조정하도록 고-열펌핑 작동 모드로 상기 하나 이상의 TEC를 작동시킬 때 상기 DC-DC 컨버터를 적응성으로 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 기결정된 고-전력 레벨 범위는 상기 하나 이상의 TEC의 최대 열펌핑(Qmax)의 30% 내지 100% 내의, 또는 이를 포함하는, 열펌핑 에너지의 범위에 대응하는 전력 레벨 범위다.　
일부 실시예에서, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 입력과, 상기 스위칭 패브릭의 제 1 입력에 연결된 출력을 가진 DC-DC 컨버터를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 시스템은, 기결정된 저-전력 레벨 범위 내에서 상기 하나 이상의 TEC에 제공되는 전력 레벨을 적응성으로 조정하도록 고효율 작동 모드로 상기 하나 이상의 TEC를 작동시킬 때 상기 DC-DC 컨버터를 적응성으로 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 기결정된 저-전력 레벨 범위는 상기 하나 이상의 TEC에 대한 최대 COP(COPmax)의 80% 내지 100% 내의, 또는 이를 포함하는, COP 값들의 범위에 대응하는 전력 레벨 범위다.　
일부 실시예에서, 상기 시스템은, 상기 하나 이상의 TEC가 고효율 작동 모드의 경우 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결되고 고-열펌핑 작동 모드의 경우 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결되도록, 상기 스위칭 패브릭을 선택적으로 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 TEC의 고효율 작동 모드의 경우 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터를 가동(enable)시키도록, 그리고, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 가동정지(disable)시키도록 상기 컨트롤러가 또한 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 TEC의 고-열펌핑 작동 모드의 경우 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터를 가동정지시키도록, 그리고, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 가동시키도록 상기 컨트롤러가 또한 구성된다.　
일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 TEC는 제 1 TEC 세트 및 제 2 TEC 세트를 포함하고, 제 1 TEC 세트 및 제 2 TEC 세트 각각은 하나 이상의 TEC를 포함한다. 더욱이, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 1 입력과, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 2 입력과, 상기 제 1 TEC 세트에 연결된 제 1 출력과, 상기 제 2 TEC 세트에 연결된 제 2 출력을 포함하는 스위칭 패브릭을 더 포함한다. 상기 스위칭 패브릭은, 상기 제 1 TEC 세트 및 제 2 TEC 세트가 고효율 작동 모드 또는 고-열펌핑 작동 모드로 독립적으로 작동하도록 상기 제 1 및 제 2 AC-DC 전력 컨버터에 상기 제 1 TEC 세트 및 제 2 TEC 세트를 독립적으로 연결하도록 구성된다.　
일부 실시예에서, 고-COP 작동점은 최대 COP 작동점이고, 고-열펌핑 작동점은 최대 열펌핑 작동점이다.　
일부 실시예에서, 고효율 작동 모드 및 고-열펌핑 작동 모드용으로 하나 이상의 TEC에 전력을 제공하도록 구성되는 AC-DC 전력 변환 시스템을 제어하는 방법이 제공된다. AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 하나 이상의 TEC의 고효율 작동 모드를 위해 제 1 출력 전력 레벨에서 AC 입력을 DC 출력으로 변환하도록 구성되는 제 1 AC-DC 전력 컨버터와, 상기 하나 이상의 TEC의 고-열펌핑 작동 모드를 위해 제 2 출력 전력 레벨에서 AC 입력을 DC 출력으로 변환하도록 구성되는 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 포함하며, 상기 방법은, 상기 하나 이상의 TEC를 고효율 작동 모드 또는 고-열펌핑 작동 모드로 작동시킬지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 하나 이상의 TEC를 고효율 작동 모드로 작동시키기로 결정하면, 상기 하나 이상의 TEC에 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력을 연결하도록 상기 AC-DC 전력 변환 시스템을 구성하는 단계 - 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 DC 출력의 제 1 출력 전력 레벨은 상기 하나 이상의 TEC의 고-COP 작동점에 대응하고, 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터는 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 최대 효율과 대략 동일한 효율을, 제 1 출력 전력 레벨에서, 가짐 - 를 더 포함한다. 상기 방법은, 상기 하나 이상의 TEC를 고-열펌핑 작동 모드로 작동시키기로 결정하면, 상기 하나 이상의 TEC에 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력을 연결하도록 상기 AC-DC 전력 변환 시스템을 구성하는 단계 - 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 DC 출력의 제 2 출력 전력 레벨은 상기 하나 이상의 TEC의 높은 열펌핑 작동점에 대응하고, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터는 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 최대 효율과 대략 동일한 효율을, 제 2 출력 전력 레벨에서, 가짐 - 를 더 포함한다.　
당 업자는 첨부 도면과 연계하여 선호 실시예의 다음 상세한 설명을 읽고난 후 본 발명의 범위를 이해하고 추가적인 형태를 실현할 수 있을 것이다.　
본 명세서의 일부분을 형성하고 일부분에 포함되는 첨부 도면은 본 개시의 여러 형태들을 도시하며, 설명과 함께, 본 개시의 원리를 설명하는 역할을 한다.　
도 1은 열전 냉각 디바이스를 도시하고,　
도 2는 복수의 열전 냉각 디바이스들을 포함하는 열전 냉각 모듈을 도시하며,
도 3은 열전 냉각기(TEC)에 대한 성능 계수(COP) 곡선과, 기존 교류-직류(AC-DC) 전력 컨버터에 대한 효율 곡선을 나타내는 그래프이고,
도 4는 AC-DC 전력 변환 시스템 및 하나 이상의 TEC를 포함하는 시스템의 블록도로서, AC-DC 전력 변환 시스템은 본 개시의 일부 실시예에 따라, 고-열펌핑 작동 모드 중 TEC에 전력을 공급하기 위한 고전력 AC-DC 컨버터와, 고효율 작동 모드 중 TEC에 전력을 공급하기 위한 저전력 AC-DC 컨버터를 포함하며,
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른 도 4의 AC-DC 전력 변환 시스템의 고전력 및 저전력 AC-DC 컨버터에 대한 효율 곡선 및 도 4의 TEC의 COP 곡선을 도시하는 그래프이고,　
도 6은 본 개시의 일부 실시예에 따른 도 4의 AC-DC 전력 변환 시스템의 유효 효율 곡선과, 도 4의 TEC의 COP 곡선을 도시하는 그래프이며,
도 7은 본 개시의 일부 실시예에 따른 도 4의 시스템의 블록도이고,　
도 8은 본 개시의 일부 실시예에 따른 도 7의 제어 시스템의 작동을 나타내는 순서도이며,
도 9는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 도 4의 시스템의 블록도이고,　
도 10은 본 개시의 일부 실시예에 따른 제어 시스템의 블록도다.　
아래 제시되는 실시예는 당 업자가 실시예를 실시할 수 있도록 필요 정보를 나타내며, 실시예의 최적 실시 모드를 도시한다. 첨부 도면에 비추어 다음의 설명을 읽고나면, 당 업자는 본 개시의 개념을 이해할 것이고, 여기서 특별히 다루지 않는 이러한 개념들의 응용예를 인지할 것이다. 이러한 개념 및 애플리케이션들은 본 개시 및 첨부 청구범위의 범위 내에 있음을 이해하여야 한다.　
제 1, 제 2, 등의 용어가 여기서 다양한 요소들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안됨을 이해하여야 한다. 이러한 용어들은 일 요소를 타 요소들로부터 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 제 1 요소는 제 2 요소로 불릴 수 있고, 마찬가지로, 제 2 요소는 제 1 요소로 불릴 수 있다. 여기서 사용되듯이, 용어 "및/또는"은 관련된 나열 품목들 중 하나 이상의 모든 임의의 조합을 포함한다.
일 요소가 다른 요소에 "연결된다" 또는 "결합된다"고 지칭될 때, 다른 요소에 직접 연결 또는 결합될 수도 있고, 사이에 개입 요소가 존재할 수도 있음을 또한 이해하여야 한다. 이에 반해, 일 요소가 다른 요소에 "직접 연결된다" 또는 "직접 결합된다"고 지칭되면, 중간에 개입 요소가 존재하지 않는다.　
여기서 사용되는 용어는 특정 실시예를 설명하는 용도에 지나지 않으며, 본 개시를 제한하고자 하는 것이 아니다. 여기서 사용되듯이, 단수 형태 "일", "하나의", "상기"는 달리 명확히 언급하지 않을 경우 복수 형태도 포함함을 의도한다. 여기서 사용될 때 용어 "포함한다", "포함하는", "구비하는" 및/또는 "가진"은 거명되는 특징부, 정수, 단계, 작동, 요소, 및/또는 구성요소들의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징부, 정수, 단계, 작동, 요소, 구성요소, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
달리 규정하지 않을 경우, 여기서 사용되는 모든 용어(기술적 용어 및 과학 용어 포함)는 본 개시가 속한 당 업자들 중 하나에 의해 쉽게 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 여기서 사용되는 용어는 본 명세서 및 관련 분야의 범주에서 그 의미와 일관된 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 여기서 명확하게 규정하지 않을 경우 이상적이거나 너무 형식적인 측면으로 해석되지 않을 것이다.　
전체 AC 전력 드로오(power draw)를 최소화 또는 감소시키는 방식으로 하나 이상의 열전 냉각기(TEC)에 전력을 공급하기 위한 교류 전류-직류 전류(AC-DC) 전력 변환 시스템에 관한 시스템 및 방법이 여기서 개시된다. 그러나, 이러한 시스템 및 방법들을 설명하기 전에, TEC의 성능 계수(COP) 및 종래의 AC-DC 전력 컨버터의 효율이 유익하다. TEC의 COP는 TEC의 효율의 척도이고, 다음과 같이 규정된다:
COP = Q/Pin
여기서 Q는 TEC에 의해 펌핑되는 열이고, Pin은 TEC의 초기 입력이다. TEC의 COP는 펌핑되는 열, 따라서, 입력 전력이 높을 때 대체로 낮고, 펌핑되는 열, 따라서 입력 전력이 낮을 때 대체로 높다.　
이에 반해, 종래의 AC-DC 전력 컨버터의 효율은 AC-DC 전력 컨버터의 출력 전력이 높을 때 대체로 높고, AC-DC 전력 컨버터의 출력 전력이 낮을 때 낮다. 이와 같이, 종래의 AC-DC 전력 컨버터가 낮은 COP(높은 열펌핑 에너지)로 작동하는 TEC에 전력을 제공하는데 사용될 때, AC-DC 전력 컨버터는 고효율로 작동한다. 역으로, AC-DC 전력 컨버터가 높은 COP(낮은 열펌핑 에너지)로 작동하는 TEC에 전력을 제공하는데 사용될 때, AC-DC 전력 컨버터는 저효율로 작동한다. 이는 전체 AC 전력 드로오가 낮은 것이 요망되는 응용예에서 기본적인 난관을 나타내며, 이는 만족스런 성능을 실현하기 위해, 상이한 조건 하에 높은 COP 및 낮은 COP(즉, 높은 열펌핑 에너지)에서 TEC가 작동하도록 TEC의 작동이 제어되는 것이 요망되기 때문이다. 예를 들어, TEC 기반 냉장 시스템은 대부분의 시간을(가령, 정상 상태 조건 하에) 높은 COP에서 TEC를 작동시키고자 할 수 있고, 낮은 COP에서(즉, 높은 열펌핑 에너지)(가령, 풀-다운 또는 회복 조건 하에서) TEC를 간헐적으로 작동시키는 것을 바랄 수 있다. 도 3에 도시되는 바와 같이, TEC가 높은 COP에서 작동할 때, AC-DC 전력 컨버터는 저효율로 작동하고, 이와 같이, 전체 AC 전력 드로오가 이상치 미만이다. 도 3에 또한 도시되는 바와 같이, TEC가 낮은 COP(즉, 높은 열펌핑 에너지)에서 작동할 때, AC-DC 전력 컨버터는 고효율로 작동하지만, 전체 AC 전력 드로오는 TEC 의 낮은 COP 로 인해 역시 이상치 미만이다.　
이 문제를 취급하기 위해, 높은 COP에서 TEC를 작동시킬 때와 낮은 COP(즉, 높은 열펌핑 에너지)에서 TEC를 작동시킬 때 모두 높은 효율을 제공하도록, 하나 이상의 TEC에 전력을 공급하기 위한 AC-DC 전력 변환 시스템이 여기서 개시된다. 특히, AC-DC 전력 변환 시스템은 2개의 AC-DC 전력 변환 서브시스템 - 즉, 높은 전력 기능을 가진 것과, 낮은 전력 기능을 가진 것 - 을 포함한다. 스위치 네트워크, 또는 스위칭 패브릭이 2개의 별도의 AC-DC 전력 변환 서브시스템을 TEC에 연결한다. 일부 실시예에서, 마이크로컨트롤러는 AC-DC 전력 변환 서브시스템 및 스위치 네트워크를 지능적으로 제어한다. 저전력 AC-DC 전력 변환 서브시스템은, TEC가 (낮은 열펌핑 크기를 갖는) 높은 COP 점에서 작동할 때 그 전력 변환 효율이 최대화되도록 설계된다. 고전력 AC-DC 전력 변환 서브시스템은, TEC가 (높은 열펌핑 크기를 갖는) 낮은 COP 점에서 작동할 때 그 전력 변환 효율이 최대화되도록 설계된다.　
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따라 하나 이상의 TEC(26)에 전력을 공급하는 AC-DC 전력 변환 시스템(24)을 포함하는 시스템(22)을 도시한다. AC-DC 전력 변환 시스템(24)은 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)와, 제 1 전력 변환 서브시스템을 형성하는 선택적인 DC-DC 컨버터(30)와, 제 2 전력 변환 서브시스템을 형성하는 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)를 포함한다. AC 스위칭 네트워크(34)는 AC 소스(도시되지 않음)(가령, 케이블(36)을 통한 AC 콘센트)에 연결되는 입력과, 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)의 입력에 연결되는 제 1 출력과, 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)의 입력에 연결되는 제 2 출력을 가진다. 스위칭 패브릭(38) 또는 스위치 네트워크는, (선택적으로 DC-DC 컨버터(30)를 통해) 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)의 출력에 연결된 제 1 입력과, 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)의 출력에 연결된 제 2 입력과, TEC(26)의 입력에 연결된 출력을 가진다.　
고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)는 고전력 또는 고와트(W) 작동을 위해 설계되고, 반면 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)는 저전력 또는 저와트(W) 작동을 위해 설계된다. 구체적으로, 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)는 TEC(26)가 낮은 COP 작동점(가령, 최대 열펌핑(Qmax) 작동점)에서 작동할 때 최대 효율로 작동한다. 역으로, 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)는 TEC(26)가 높은 COP 작동점(가령, 최대 COP 작동점)에서 작동할 때 최대 효율로 작동한다. 이는 도 5에 도시된다. 도5 의 예에 도시되는 바와 같이, 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)는 TEC(26)의 최대 열펌핑(Qmax) 작동점에 대응하는 출력 전력 레벨에서 DC 출력을 제공할 때 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)의 최대 효율과 대략 동일한 효율로 작동한다. 역으로, 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)는 TEC(26)의 최대 COP(COPmax) 작동점에 대응하는 출력 전력 레벨에서 DC 출력을 제공할 때 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)의 최대 효율과 대략 동일한 효율로 작동한다. 여기서 사용되듯이, 최대 효율과 "대략 동일한" 효율은 일부 실시예에서 최대 효율의 적어도 60%인 효율이며, 일부 다른 실시예에서 최대 효율의 적어도 80%인 효율이다.　
작동시, TEC(26)는 고효율 작동 모드로 또는 고-열펌핑 작동 모드로 작동한다. 고-열펌핑 작동 모드에서, 스위칭 패브릭(38)은 TEC(26)의 입력에 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)의 출력을 연결하도록 제어된다. 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)의 DC 출력은, TEC(26)의 고-열펌핑 작동 모드를 위한 출력 전력 레벨에서 제공된다. 이러한 출력 전력 레벨은 TEC(26)의 고-열펌핑 작동점(가령, 최대 열펌핑(Qmax) 작동점)에 대응한다. 여기서 사용되듯이, 높은 열펌핑 작동점은 COPmax에서 작동할 때 Q가 TEC(26)의 열펌핑 에너지보다 큰(즉, QCOPmax 보다 큰), TEC(26)의 작동점으로서, TEC(26)의 COP가 COPmax의 80% 미만이고, 또는 더 바람직한 경우, COPmax의 70% 미만이며, 또는 더욱 바람직한 경우 COPmax의 50% 미만이고, 또는 더더욱 바람직한 경우 COPmax의 25% 미만이다. 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)는, 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)의 최대 효율과 대략 동일한 효율을, 고-열펌핑 작동 모드를 위한 출력 전력 레벨에서, 가진다. 특히, 고-열펌핑 작동 모드로 작동할 때, DC-DC 컨버터(30)는 TEC(26)에 제공되는 전력 레벨을, 따라서, TEC(26)의 열펌핑 에너지를, 조정하도록 제어될 수 있다.　
고효율 작동 모드에서, 스위칭 패브릭(38)은 TEC(26)의 입력에 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)의 출력을 연결하도록 제어된다. 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)의 DC 출력은, TEC(26)의 고효율 작동 모드를 위한 출력 전력 레벨에서 제공된다. 이러한 출력 전력 레벨은 TEC(26)의 고 COP 작동점(가령, 최대 COP 작동점)에 대응한다. 여기서 사용되듯이, 높은 COP 작동점은 TEC(26)의 COP가 COPmax와 대략 동일한 TEC(26)의 작동점이다. 여기서, COPmax와 대략 동일한 COP는 COPmax의 적어도 80%이고, 또는 더 바람직한 경우 COPmax의 적어도 90%이며, 또는 더욱 바람직한 경우 COPmax의 적어도 95%다. 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)는, 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)의 최대 효율과 대략 동일한 효율을, 고효율 작동 모드를 위한 출력 전력 레벨에서, 가진다.　
도 6은 본 개시의 일부 실시예에 따른 도 4의 AC-DC 전력 변환 시스템(24)의 총 또는 유효 효율 곡선과, TEC(26)의 COP 곡선의 한 예를 도시한다. 종래의 전력 컨버터(도 3 참조)와 달리, AC-DC 전력 변환 시스템(24)은 높은 COP 작동점에서 그리고 고-열펌핑 작동점에서 TEC(26)를 작동시킬 때 모두 높은 효율을 제공한다. 이러한 방식으로, AC-DC 전력 변환 시스템(24) 및 TEC(26)의 전체 AC 드로오 또는 전력 소모는, 특히, 기존 AC-DC 전력 컨버터를 이용할 때 실현되는 값에 비해 높은 COP 작동점에서 TEC(26)를 작동시킬 때, 실질적으로 감소한다.　
도 7은 본 개시의 일부 실시예에 따른 도 4의 시스템(22)을 도시하며, 시스템(22)은 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)의 출력에 연결되는 선택적인 DC-DC 컨버터(40)와, (가령, 온도 센서로부터의, 등) 하나 이상의 입력에 기초한 고-열펌핑 작동 모드 또는 고효율 작동 모드로 TEC(26)를 작동시키도록 AC-DC 전력 변환 시스템(24)을 제어하도록 작동하는 제어 시스템(42)을 더 포함한다. 도시되는 바와 같이, 본 예에서, 고효율 작동 모드로 작동할 때, 선택적인, DC-DC 컨버터(40)는 TEC(26)에 제공되는 출력 전력 레벨을 조정하는데 사용될 수 있다. 제어 시스템(42)은 예를 들어, 하나 이상의 프로세서, 또는 프로세싱 회로, 가령, 하나 이상의 마이크로프로세서, 하나 이상의 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 하나 이상의 애플리케이션 전용 집적 회로(ASIC), 등을 포함할 수 있다.　
도 8은 본 개시의 일부 실시예에 따른 도 7의 제어 시스템(42)의 작동을 나타내는 순서도다. 이 프로세스는 도 7과 관련하여 설명된다. 도시되는 바와 같이, 제어 시스템(42)은 TEC(26)가 작동될 작동 모드를 결정한다(단계(100)). 이 결정은, 가령, 온도 센서로부터의 온도 입력과 같은, 하나 이상의 입력에 기초하여 이루어질 수 있다. TEC(26)에 대해 결정된 작동 모드가 고-열펌핑 작동 모드일 경우(단계(102); 아니오), 제어 시스템(42)은 고-열펌핑 작동 모드를 위해 AC-DC 전력 변환 시스템(24)을 구성한다(단계(104)). 특히, 제어 시스템(42)은 높은 W 컨버터 가동 신호를 통해 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)를 가동시키고, 낮은 W 컨버터 가동 신호를 통해 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)를 가동정지시킨다. 추가적으로, 제어 시스템(42)은 DC 스위치 제어 신호를 통해 TEC(26)의 입력에 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)의 출력을 연결하도록 스위칭 패브릭(38)을 제어하고, 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)의 입력에 AC 소스를 연결하도록 AC 스위칭 네트워크(34)를 제어한다. 선택적으로, 제어 시스템(42)은 고-열펌핑 작동 모드 중 TEC(26)에 제공되는 출력 전력을 적응식으로 조정하도록 DC-DC 컨버터(30)를 적응식으로 제어한다(단계(106)). DC-DC 컨버터(30)는 기결정된 고전력 레벨 범위 내에서 출력 전력 레벨을 조정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 고전력 레벨 범위는 TEC(26)의 최대 열펌핑 에너지(Qmax)의 30% 내지 100% 내의, 또는 이를 포함하는, 열펌핑 에너지 범위에 대응하는 전력 레벨의 범위다(가령, Qmax의 30% 내지 100%, Qmax의 50% 내지 100%, Qmax의 75% 내지 100%, Qmax의 40% 내지 90%, 등). 다른 실시예에서, 고전력 레벨 범위는, 가령, 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)가 대략 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)의 최대 효율에서 작동할 때의 전력 레벨 범위다.　
특히, 고-열펌핑 작동 모드에서 작동할 때, 일부 실시예에서, 일 전력 레벨에서 TEC(26)의 일부가 작동하고 다른 전력 레벨에서 TEC(26)의 다른 일부가 작동하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, AC-DC 전력 변환 시스템(24)은 이러한 2개의 전력 레벨 중 높은 값이 스위칭 패브릭(38)에 입력되도록 작동한다. 스위칭 패브릭(38)은 이와 같이 보다 더 높은 전력 레벨을 적절한 TEC(26)에 제공하도록 지능적으로 제어된다. 보다 낮은 전력 레벨이 요망되는 나머지 TEC(26)의 경우에, 스위칭 패브릭(38)은 높은 전력 레벨을 낮은 전력 레벨로 변환하도록 펄스 폭 변조(PWM) 또는 주기적 온/오프 스위칭을 이용하도록 지능적으로 제어되며, 변환된 저전력 레벨은 그 후 적절한 TEC(26)에 제공된다. 이러한 방식으로, 스위칭 패브릭(38)은 하나 이상의 TEC(26)가 서로 독립적으로 상이한 전력 레벨을 요구하지만 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)에만 연결되는 상황을 해결하기 위해 PWM 또는 주기적 온/오프 스위칭의 이용을 통해 지능적으로 제어된다.　
고-열펌핑 작동 모드로 작동할 때, 제어 시스템(42)은 모드 변화를 모니터링한다(즉, 가령, 기결정된 모드 제어 과정에 따라, 고효율 작동 모드로의 스위치를 트리거링하는 하나 이상의 조건들을 모니터링한다)(단계(108)). 모드 변화가 검출되지 않으면, 제어 시스템(42)은 단계(106)으로 되돌아가서 계속된다. 모드 변화가 있을 경우, 제어 시스템(42)은 단계(102)로 되돌아가서 계속된다.　
단계(102)로 되돌아가서, 결정된 작동 모드가 고효율 작동 모드일 경우(단계(102); 예), 제어 시스템(42)은 고효율 작동 모드를 위해 AC-DC 전력 변환 시스템(24)을 구성한다(단계(110)). 특히, 일부 실시예에서, 제어 시스템(42)은 낮은 W 컨버터 가동 신호를 통해 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)를 가동시키고, 높은 W 컨버터 가동 신호를 통해 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)를 가동정지시킨다. 특히, 다른 실시예에서, 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)는 항상 가동되고, 저전력 AC-DC 전력 컨버터(28)는 작동 모드에 따라 가동/가동정지된다. 추가적으로, 고효율 작동 모드의 경우에, 제어 시스템(42)은 DC 스위치 제어 신호를 통해 TEC(26)의 입력에 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)의 출력을 연결하도록 스위칭 패브릭(38)을 제어하고, 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)의 입력에 AC 소스를 연결하도록 AC 스위칭 네트워크(34)를 제어한다. 선택적으로, 제어 시스템(42)은 고효율 작동 모드 중 TEC(26)에 제공되는 출력 전력을 적응식으로 조정하도록 DC-DC 컨버터(40)를 적응식으로 제어한다(단계(112)). DC-DC 컨버터(40)는 기결정된 저전력 레벨 범위 내에서 출력 전력 레벨을 조정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 저전력 레벨 범위는 가령, TEC(26)가 대략 TEC(26)의 최대 COP에서 작동하는 출력 전력 레벨의 범위다(가령, 출력 전력 레벨의 범위는, 예를 들어, COPmax의 80% 내지 100%, COPmax의 90% 내지 100%, COPmax의 82% 내지 98%, 등과 같이, COPmax의 80% 내지 100% 내의, 또는 이를 포함하는, COP 값들의 범위에 대응함).　
특히, 고효율 작동 모드에서 작동할 때, 일부 실시예에서, 일 전력 레벨에서 TEC(26)의 일부가 작동하고 다른 전력 레벨에서 TEC(26)의 다른 일부가 작동하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, AC-DC 전력 변환 시스템(24)은 이러한 2개의 전력 레벨 중 높은 값이 스위칭 패브릭(38)에 입력되도록 작동한다. 스위칭 패브릭(38)은 보다 더 높은 전력 레벨을 적절한 TEC(26)에 제공하도록 지능적으로 제어된다. 보다 낮은 전력 레벨이 요망되는 나머지 TEC(26)의 경우에, 스위칭 패브릭(38)은 높은 전력 레벨을 낮은 전력 레벨로 변환하도록 펄스 폭 변조(PWM) 또는 주기적 온/오프 스위칭을 이용하도록 지능적으로 제어되며, 변환된 저전력 레벨은 그 후 적절한 TEC(26)에 제공된다. 이러한 방식으로, 스위칭 패브릭(38)은 하나 이상의 TEC(26)가 서로 독립적으로 상이한 전력 레벨을 요구하지만 고전력 AC-DC 전력 컨버터(32)에만 연결되는 상황을 해결하기 위해 PWM 또는 주기적 온/오프 스위칭의 이용을 통해 지능적으로 제어된다.　
고효율 작동 모드로 작동할 때, 제어 시스템(42)은 모드 변경을 모니터링한다(즉, 가령, 기결정된 모드 제어 과정에 따라, 고-열펌핑 작동 모드로 스위치를 트리거링하는 하나 이상의 조건을 모니터링함)(단계(114)). 어떤 모드 변화가 검출되지 않으면, 제어 시스템(42)은 단계(112)로 되돌아가서 계속된다. 모드 변화가 있을 경우, 제어 시스템(42)은 단계(102)로 되돌아가서 계속된다.　
도 9는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 시스템(22)을 도시한다. 여기서, 하나 이상의 TEC(26)는 TEC(26-1) 내지 TEC(26-N)으로 이루어지는 N개의 세트를 포함하며, 각 세트는 하나 이상의 TEC를 포함한다. 더욱이, 스위칭 패브릭(38)은 TEC(26-1) 내지 TEC(26-N)의 각각의 세트에 대해 분리된 출력을 가져서, TEC(26-1) 내지 TEC(26-N)의 세트가 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28) 또는 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)에 독립적으로 연결될 수 있게 한다. 다시 말해서, TEC(26-1) 내지 TEC(26-N)의 세트는 고-열펌핑 작동 모드로 또는 고효율 작동 모드로 작동하도록 독립적으로 제어된다.　
한 예로서, TEC(26-1)의 세트는 고-열펌핑 작동 모드로 작동할 수 있고, TEC(26-N)의 세트는 고효율 작동 모드로 작동할 수 있다. 이를 위해, 제어 시스템(42)은 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28) 및 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)를 모두 가동시키고, 고전력 AC-DC 전력 컨버터(28)를 TEC(26-1)의 세트의 입력에 연결하도록, 그리고, 저전력 AC-DC 전력 컨버터(32)의 출력을, TEC(26-N)의 세트의 입력에 연결하도록, 스위칭 패브릭(38)을 제어한다.　
도 10은 본 개시의 일부 실시예에 따른 제어 시스템(42)의 블록도다. 도시되는 바와 같이, 제어 시스템(42)은, 하나 이상의 프로세서(44)(가령, 하나 이상의 마이크로프로세서, 하나 이상의 FPGA, 하나 이상의 ASIC, 등), 메모리(46), 및 하나 이상의 입/출력(I/O) 구성요소(48)(가령, 온도 센서로부터 판독되는 온도를 수신하기 위한 인터페이스)를 포함한다. 일부 실시예에서, 여기서 설명되는 제어 시스템(42)의 기능은, 소프트웨어적으로 구현되고 하나 이상의 프로세서(44)에 의한 실행을 위해 메모리(46)에 저장된다.　
일부 실시예에서, 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 여기서 설명되는 실시예들 중 임의의 실시예에 따라 제어 시스템(42)의 기능을 적어도 하나의 프로세서로 하여금 수행하게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다. 일부 실시예에서, 기언급한 컴퓨터 프로그램 프로덕트를 지닌 캐리어가 제공된다. 캐리어는 전자 신호, 광학 신호, 라디오 신호, 또는 컴퓨터 판독가능 저장 매체(가령, 메모리(38)와 같은 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체) 중 하나다.　
당 업자는 본 개시의 선호 실시예에 대한 개선예 및 변형예를 인지할 것이다. 이러한 모든 개선예 및 변형예는 여기서 개시되는 개념과, 다음에 이어지는 청구항의 범위 내에서 고려된다.　

Claims (25)

  1. 하나 이상의 열전 냉각기(TEC)와,　
    고효율 작동 모드 및 고-열펌핑 작동 모드용으로 하나 이상의 TEC에 전력을 공급하도록 구성되는 교류 전류-직류 전류(AC-DC) 전력 변환 시스템을 포함하며, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은,　
    상기 하나 이상의 TEC의 고효율 작동 모드를 위해 제 1 출력 전력 레벨에서 AC 입력을 DC 출력으로 변환하도록 구성되는 제 1 AC-DC 전력 컨버터 - 상기 제 1 출력 전력 레벨은 상기 하나 이상의 TEC의 고-COP(Coefficient of Performance) 작동점에 대응하고, 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터는, 제 1 출력 전력 레벨에서, 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 최대 효율의 적어도 60%인 효율을 가짐 - 와,　
    상기 하나 이상의 TEC의 고-열펌핑 작동 모드를 위해 제 2 출력 전력 레벨에서 AC 입력을 DC 출력으로 변환하도록 구성되는 제 2 AC-DC 전력 컨버터 - 상기 제 2 출력 전력 레벨은 상기 하나 이상의 TEC의 고-열펌핑 작동점에 대응하고, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터는, 제 2 출력 전력 레벨에서, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 최대 효율의 적어도 60%인 효율을 가짐 - 를 포함하고,
    상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 1 입력과, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 2 입력과, 상기 하나 이상의 TEC에 연결된 출력을 포함하는 스위치 네트워크를 더 포함하고,
    상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 입력과, 상기 스위치 네트워크의 제 2 입력에 연결된 출력을 가진 DC-DC 컨버터를 더 포함하고,
    상기 시스템은 기결정된 고-전력 레벨 범위 내에서 상기 하나 이상의 TEC에 제공되는 전력 레벨을 적응성으로 조정하도록 고-열펌핑 작동 모드로 상기 하나 이상의 TEC를 작동시킬 때 상기 DC-DC 컨버터를 적응성으로 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는,　
    고-열펌핑 작동 모드로 작동할 때 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터를 가동정지시키도록, 그리고,　
    고효율 작동 모드로 작동할 때 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 가동정지시키도록, 또한 구성되는, 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기결정된 고-전력 레벨 범위는 상기 하나 이상의 TEC의 최대 열펌핑(Qmax)의 30%에서 100% 사이, 또는 30% 이상 100% 이하인, 열펌핑 에너지의 범위에 대응하는 전력 레벨 범위인, 시스템.　
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 입력과, 상기 스위치 네트워크의 제 1 입력에 연결된 출력을 가진 DC-DC 컨버터를 더 포함하는, 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 기결정된 저-전력 레벨 범위 내에서 상기 하나 이상의 TEC에 제공되는 전력 레벨을 적응성으로 조정하도록 고효율 작동 모드로 상기 하나 이상의 TEC를 작동시킬 때 상기 DC-DC 컨버터를 적응성으로 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함하는, 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 기결정된 저-전력 레벨 범위는 상기 하나 이상의 TEC에 대한 최대 COP(COPmax)의 80%에서 100% 사이, 또는 80% 이상 100% 이하인, COP 값들의 범위에 대응하는 전력 레벨 범위인, 시스템.　
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 TEC가 고효율 작동 모드의 경우 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결되고 고-열펌핑 작동 모드의 경우 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결되도록, 상기 스위치 네트워크를 선택적으로 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함하는, 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 하나 이상의 TEC의 고효율 작동 모드의 경우 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터를 가동시키도록, 그리고, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 가동정지시키도록 상기 컨트롤러가 또한 구성되는, 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하나 이상의 TEC의 고-열펌핑 작동 모드의 경우 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 가동시키도록 상기 컨트롤러가 또한 구성되는, 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,　
    상기 하나 이상의 TEC는 제 1 TEC 세트 및 제 2 TEC 세트를 포함하고, 제 1 TEC 세트 및 제 2 TEC 세트 각각은 하나 이상의 TEC를 포함하며,
    상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 1 입력과, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 2 입력과, 상기 제 1 TEC 세트에 연결된 제 1 출력과, 상기 제 2 TEC 세트에 연결된 제 2 출력을 포함하는 스위치 네트워크를 더 포함하며,　
    상기 스위치 네트워크는, 상기 제 1 TEC 세트 및 제 2 TEC 세트가 고효율 작동 모드 또는 고-열펌핑 작동 모드로 독립적으로 작동하도록 상기 제 1 및 제 2 AC-DC 전력 컨버터에 상기 제 1 TEC 세트 및 제 2 TEC 세트를 독립적으로 연결하도록 구성되는, 시스템.　
  13. 제 1 항에 있어서, 고-COP 작동점은 최대 COP 작동점이고, 고-열펌핑 작동점은 최대 열펌핑 작동점인, 시스템.
  14. 고효율 작동 모드 및 고-열펌핑 작동 모드에 대해 하나 이상의 열전 냉각기(TEC)에 전력을 제공하기 위해 교류 전류-직류 전류(AC-DC) 전력 변환 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 하나 이상의 TEC의 고효율 작동 모드를 위해 제 1 출력 전력 레벨에서 AC 입력을 DC 출력으로 변환하도록 구성되는 제 1 AC-DC 전력 컨버터와, 상기 하나 이상의 TEC의 고-열펌핑 작동 모드를 위해 제 2 출력 전력 레벨에서 AC 입력을 DC 출력으로 변환하도록 구성되는 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 포함하며, 상기 방법은,　
    상기 하나 이상의 TEC를 고효율 작동 모드로 또는 고-열펌핑 작동 모드로 작동시킬지 여부를 결정하는 단계와,　
    상기 하나 이상의 TEC를 고효율 작동 모드로 작동시키기로 결정하면, 상기 하나 이상의 TEC에 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력을 연결하도록 상기 AC-DC 전력 변환 시스템을 구성하는 단계 - 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 DC 출력의 제 1 출력 전력 레벨은 상기 하나 이상의 TEC의 고-COP(Coefficient of Performance) 작동점에 대응하고, 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터는, 제 1 출력 전력 레벨에서, 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 최대 효율의 적어도 60%인 효율을 가짐 - 와,　
    상기 하나 이상의 TEC를 고-열펌핑 작동 모드로 작동시키기로 결정하면, 상기 하나 이상의 TEC에 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력을 연결하도록 상기 AC-DC 전력 변환 시스템을 구성하는 단계 - 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 DC 출력의 제 2 출력 전력 레벨은 상기 하나 이상의 TEC의 고-열펌핑 작동점에 대응하고, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터는, 제 2 출력 전력 레벨에서, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 최대 효율의 적어도 60%인 효율을 가짐 - 를 포함하는, 방법.　
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 1 입력과, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 2 입력과, 상기 하나 이상의 TEC에 연결된 출력을 포함하는 스위치 네트워크를 더 포함하며,　
    상기 하나 이상의 TEC에 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력을 연결하도록 상기 AC-DC 전력 변환 시스템을 구성하는 단계는, 스위치 네트워크의 제 1 입력을 스위치 네트워크의 출력에 연결하도록 스위치 네트워크를 구성하는 단계를 포함하고,　
    상기 하나 이상의 TEC에 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력을 연결하도록 상기 AC-DC 전력 변환 시스템을 구성하는 단계는, 스위치 네트워크의 제 2 입력을 스위치 네트워크의 출력에 연결하도록 스위치 네트워크를 구성하는 단계를 포함하는, 방법.　
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 1 입력과, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 2 입력과, 상기 하나 이상의 TEC의 제 1 서브세트에 연결된 제 1 출력과, 상기 하나 이상의 TEC의 제 2 서브세트에 연결된 제 2 출력을 포함하는 스위치 네트워크를 더 포함하고,　
    상기 하나 이상의 TEC에 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력을 연결하도록 상기 AC-DC 전력 변환 시스템을 구성하는 단계는,　
    스위치 네트워크의 제 1 입력을 스위치 네트워크의 제 1 출력 및 스위치 네트워크의 제 2 출력에 연결하도록 스위치 네트워크를 구성하는 단계와,　
    펄스 폭 변조 또는 온/오프 스위칭을 이용하여, 스위치 네트워크의 제 1 출력에서의 출력 전력 레벨 미만인 스위치 네트워크의 제 2 출력에서의 출력 전력 레벨을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.　
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 1 입력과, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결된 제 2 입력과, 상기 하나 이상의 TEC의 제 1 서브세트에 연결된 제 1 출력과, 상기 하나 이상의 TEC의 제 2 서브세트에 연결된 제 2 출력을 포함하는 스위치 네트워크를 더 포함하고,　
    상기 하나 이상의 TEC에 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력을 연결하도록 상기 AC-DC 전력 변환 시스템을 구성하는 단계는,　
    스위치 네트워크의 제 2 입력을 스위치 네트워크의 제 1 출력 및 스위치 네트워크의 제 2 출력에 연결하도록 스위치 네트워크를 구성하는 단계와,　
    펄스 폭 변조 또는 온/오프 스위칭을 이용하여, 스위치 네트워크의 제 1 출력에서의 출력 전력 레벨 미만인 스위치 네트워크의 제 2 출력에서의 출력 전력 레벨을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.　
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결되는 입력과, 상기 스위치 네트워크의 제 2 입력에 연결되는 출력을 가진 DC-DC 컨버터를 더 포함하고, 상기 방법은, 고-열펌핑 작동 모드로 상기 하나 이상의 TEC를 작동시키기로 결정하면, 기결정된 고-전력 레벨 범위 내에서 상기 하나 이상의 TEC에 제공되는 전력 레벨을 적응성으로 조정하도록 고-열펌핑 작동 모드로 상기 하나 이상의 TEC를 작동시킬 때 상기 DC-DC 컨버터를 적응성으로 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.　
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 기결정된 고-전력 레벨 범위는 상기 하나 이상의 TEC의 최대 열펌핑(Qmax)의 30%에서 100% 사이, 또는 30% 이상 100% 이하인, 열펌핑 에너지의 범위에 대응하는 전력 레벨 범위인, 방법.　
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 AC-DC 전력 변환 시스템은 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터의 출력에 연결되는 입력과, 상기 스위치 네트워크의 제 1 입력에 연결되는 출력을 가진 DC-DC 컨버터를 더 포함하고, 상기 방법은, 고효율 작동 모드로 상기 하나 이상의 TEC를 작동시키기로 결정하면, 기결정된 저-전력 레벨 범위 내에서 상기 하나 이상의 TEC에 제공되는 전력 레벨을 적응성으로 조정하도록 고효율 작동 모드로 상기 하나 이상의 TEC를 작동시킬 때 상기 DC-DC 컨버터를 적응성으로 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.　
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 기결정된 저-전력 레벨 범위는 +/- 10% 내에서, 상기 하나 이상의 TEC에 대한 최대 COP(COPmax)의 80%에서 100% 사이, 또는 80% 이상 100% 이하인, COP 값들의 범위에 대응하는 전력 레벨 범위인, 방법.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 하나 이상의 TEC를 고효율 작동 모드로 작동시키기로 결정하면, 상기 제 1 AC-DC 전력 컨버터를 가동시키고 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 가동정지시키는 단계를 더 포함하는, 방법.　
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 하나 이상의 TEC를 고-열펌핑 작동 모드로 작동시키기로 결정하면, 상기 제 2 AC-DC 전력 컨버터를 가동시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제 14 항에 있어서, 고-COP 작동점은 최대 COP 작동점이고, 고-열펌핑 작동점은 최대 열펌핑 작동점인, 방법.
  25. 삭제
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