KR102594689B1 - 전력용 반도체 변압기 모듈 및 이를 이용한 변압기 - Google Patents

전력용 반도체 변압기 모듈 및 이를 이용한 변압기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력용 반도체 변압기 모듈 및 이를 이용한 변압기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 반도체 변압기 모듈은, 입력되는 저주파 고압의 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 AFE(AC-DC Active Front End) 정류기와, AFE 정류기에 연결되어 DC-DC 변환을 수행하는 DAB(Dual Active Bridge) 컨버터를 포함한다. 상기 AFE 정류기는, 상기 AFE 정류기에서 변환된 DC를 고주파의 AC로 변환하는 3레벨의 하프 브리지(half bridge); 상기 변환된 고주파의 AC를 1차측에서 입력 받아 저압의 AC로 2차측에서 변압하는 변압부; 및 상기 저압의 AC를 DC로 변환하는 2레벨의 풀 브리지;를 포함한다.

Description

전력용 반도체 변압기 모듈 및 이를 이용한 변압기{SOLID-STATE TRANSFORMER MODULE AND SOLID-STATE TRANSFORMER USING SAME}
본 발명은 전력용 반도체 변압기 기술에 관한 것이다.
전력용 변압기는 계통에서 송전, 배전, 분전 등의 분기점에서 전압 가변의 기능을 통해 구분해주는 역할을 한다. 하지만, 기존 전력용 변압기는 저주파 교류의 전압을 바로 가변하는 방식이므로 소자가 커 부피 및 질량이 클 뿐 아니라, 입출력 제어가 불가능하다.
이러한 기존 전력용 변압기의 문제점을 해결하기 위해, 반도체 변압기(solid-state transformer, SST)가 제안되었다. 즉, 반도체 변압기는 기존 전력용 변압기에 비해 전력변환장치의 구성이 보다 효율적인 방식으로 변경된 방식이다. 이러한 반도체 변압기는 직류링크를 통해 신재생에너지, 직류 배전, 전기자동차 충전 등과 같은 다양한 기술에 적용 가능하다.
특히, 반도체 변압기는 전압 가변과 더불어 교류/직류의 전력변환, 역률 및 고조파 제어 등 다양한 기능을 구현할 수 있고, 고주파 변압기를 채용함에 따라, 기존 전력용 변압기에 비해 부피 및 무게를 크게 줄일 수 있다. 또한, 단위 SST는 반도체 스위치 용량 한계로 인해 고전압 입력이 불가하나, 단위 SST를 직렬로 연결한 모듈형 SST는 고전압 입력이 가능하다.
하지만, 종래의 반도체 변압기는 다수의 변환을 담당하는 각 모듈이 상당히 많은 개수의 스위치 소자를 포함하는 토폴로지로 구현되므로, 그 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.
다만, 상술한 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 기 공개된 기술에 해당하는 것은 아니다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 스위치 소자 개수를 최소화하여 그 제조 비용의 감소시킬 수 있는 토폴로지로 구현된 전력용 반도체 변압기 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 DAB(dual active bridge)를 구비한 새로운 방식의 토폴로지로 구현된 전력용 반도체 변압기 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 반도체 변압기 모듈은 입력되는 저주파 고압의 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 AFE(AC-DC Active Front End) 정류기와, AFE 정류기에 연결되어 DC-DC 변환을 수행하는 DAB(Dual Active Bridge) 컨버터를 포함한다.
상기 AFE 정류기는, 상기 AFE 정류기에서 변환된 DC를 고주파의 AC로 변환하는 3레벨의 하프 브리지(half bridge); 상기 변환된 고주파의 AC를 1차측에서 입력 받아 저압의 AC로 2차측에서 변압하는 변압부; 및 상기 저압의 AC를 DC로 변환하는 2레벨의 풀 브리지;를 포함할 수 있다.
상기 DAB 컨버터는, 상기 AFE 정류기에서 변환된 DC를 고주파의 AC로 변환하는 3레벨의 하프 브리지(half bridge); 상기 변환된 고주파의 AC를 1차측에서 입력 받아 저압의 AC로 2차측에서 변압하는 변압부; 및 상기 저압의 AC를 DC로 변환하는 2레벨의 풀 브리지;를 포함할 수 있다.
상기 하프 브리지는 직렬로 연결되는 4개의 스위치 소자(S31, S32, S33, S34)와, 직렬로 연결되는 2개의 다이오드(D31, D32)를 각각 포함할 수 있다.
S31의 일단과 S32의 일단이 연결되고, S32의 타단과 S33의 일단이 연결되어 상기 하프 브리지의 제1 출력단으로 작용하며, S33의 타단과 S34의 일단이 연결되고, S31의 타단은 상기 AFE 정류기의 제1 출력단에 연결되고, S34의 타단은 상기 AFE 정류기의 제2 출력단에 연결될 수 있다.
D31의 타단과 D32의 일단이 연결되어 상기 하프 브리지의 제2 출력단으로 작용하고, D31의 일단이 S31의 일단에 연결되며, D32의 타단이 S33의 타단에 연결될 수 있다.
상기 하프 브리지는 S31 및 S32가 on 되고 S33 및 S34가 off 되는 제1 레벨 상태와, S32 및 S33이 on 되고 S31 및 S34가 off 되는 제2 레벨 상태와, S31 및 S32가 off 되고 S33 및 S34가 on 되는 제3 레벨 상태를 각각 포함할 수 있다.
상기 하프 브리지의 제1 및 제2 출력단 사이의 전압은 제1 레벨 상태에서 VDC/2(단, VDC는 상기 AFE 정류기의 제1 및 제2 출력단 사이의 전압), 제2 레벨 상태에서 0, 제3 레벨에서 -VDC/2이 각각 인가될 수 있다.
상기 하프 브리지는 상기 제1 레벨 상태에서 상기 제3 레벨 상태로 순차적으로 변경되는 제1 과정과, 이후 상기 제3 레벨 상태에서 상기 제1 레벨 상태로 순차적으로 변경되는 제2 과정이 반복 진행될 수 있다.
상기 풀 브리지는 4개의 스위치 소자(S41, S42, S43, S44)를 포함할 수 있다.
S41의 일단과 S42의 일단이 연결되어 상기 변압부의 제1 출력단에 연결되고, S43의 일단과 S44의 일단이 연결되어 상기 변압부의 제2 출력단에 연결될 수 있다.
S41의 타단과 S43의 타단이 제1 직류 링크 커패시터의 일단에 연결되어 상기 DAB 컨버터의 제1 출력단으로 작용하고, S42의 타단과 S44의 타단이 제1 직류 링크 커패시터의 타단에 연결되어 상기 DAB 컨버터의 제2 출력단으로 작용할 수 있다.
상기 풀 브리지는 S41 및 S44가 on 되고 S42 및 S43이 off 되는 제1 레벨 상태와, S41 및 S44가 off 되고 S42 및 S43이 on 되는 제2 레벨 상태를 각각 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 반도체 변압기는 교류 전원에 대해 서로 직렬로 연결된 다수의 반도체 변압기 모듈을 포함하는 전력용 반도체 변압기로서, 각 반도체 변압기 모듈은 입력되는 저주파 고압의 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 AFE(AC-DC Active Front End) 정류기와, AFE 정류기에 연결되어 DC-DC 변환을 수행하는 DAB(Dual Active Bridge) 컨버터를 포함하며, 상기 AFE 정류기는, 상기 AFE 정류기에서 변환된 DC를 고주파의 AC로 변환하는 3레벨의 하프 브리지(half bridge); 상기 변환된 고주파의 AC를 1차측에서 입력 받아 저압의 AC로 2차측에서 변압하는 변압부; 및 상기 저압의 AC를 DC로 변환하는 2레벨의 풀 브리지;를 포함한다.
상기 DAB 컨버터는, 상기 AFE 정류기에서 변환된 DC를 고주파의 AC로 변환하는 3레벨의 하프 브리지(half bridge); 상기 변환된 고주파의 AC를 1차측에서 입력 받아 저압의 AC로 2차측에서 변압하는 변압부; 및 상기 저압의 AC를 DC로 변환하는 2레벨의 풀 브리지;를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 전력용 반도체 변압기에서 스위치 소자 개수를 최소화할 수 있어 그 제조 비용의 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
특히, 본 발명은 AFE 정류기에 모두 동일한 정격의 스위치 소자를 사용할 수 있어, 제조 비용을 낮출 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 전력용 반도체 변압기 모듈에서 DAB(dual active bridge)를 구비한 새로운 방식의 토폴로지를 제공할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 변압기 모듈(10)의 개략 구성도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기(1)의 개략 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 변압기 모듈(10)의 상세한 회로(즉, 토폴로지)를 나타낸다.
본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", “구비하다”, “마련하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “A 또는 B”, “A 및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.
본 명세서에서, “예를 들어” 등에 따르는 설명은 인용된 특성, 변수, 또는 값과 같이 제시한 정보들이 정확하게 일치하지 않을 수 있고, 허용 오차, 측정 오차, 측정 정확도의 한계와 통상적으로 알려진 기타 요인을 비롯한 변형과 같은 효과로 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발명의 실시 형태를 한정하지 않아야 할 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어’ 있다거나 '접속되어' 있다고 기재된 경우, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '상에' 있다거나 '접하여' 있다고 기재된 경우, 다른 구성요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '바로 위에' 있다거나 '직접 접하여' 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다. 구성요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, '～사이에'와 '직접 ～사이에' 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 변압기 모듈(10)의 개략 구성도를 나타내며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기(1)의 개략 구성도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 변압기 모듈(10)은 AFE(AC-DC Active Front End) 정류기(100)와 DAB(Dual Active Bridge) 컨버터(200)가 결합된 반도체 변압기 회로를 포함한다. 이러한 반도체 변압기 모듈(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 변압기(1)에 포함된 복수의 모듈(10_1, 10_2, … 10_n) 중에 하나일 수 있다. 이때, 변압기(1)는 전력용으로 사용되는 반도체 변압기(solid state transformer, SST)이다. 일례로, 전력용으로 사용되는 반도체 변압기(1)는 계통에서 송전, 배전, 분전 등의 분기점에서 전압 가변의 기능을 통해 구분해주는 역할을 할 수 있다. 다만, 반도체 변압기(1)는 무겁고 부피가 큰 기존 전력용 변압기 대비 크기감소와 고효율을 달성할 수 있다.
이때, 반도체 변압기(1)에서, 저주파의 고전압 정현파는 고주파의 고전압 구형파로 변환된 후, 저전압으로 변환된다. 이후, 저전압으로 변환된 전원은 최종적으로 다시 저주파로 변환되어 출력될 수 있다. 이때, 고주파는 상용 주파수(60Hz)보다 높은 주파수이다. 일례로, 저주파는 60Hz 등이고, 고주파는 10 kHz 등일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 반도체 변압기(1)는 직렬 시스템(series system)으로 구현될 수 있으며, 전원부(20)에 대해 서로 직렬로 연결된 다수의 서브 시스템(sub-system)인 반도체 변압기 모듈(10_1, 10_2, … 10_n)을 포함한다(단, n는 2이상의 자연수).
다수의 반도체 변압기 모듈(10_1, 10_2, … 10_n)가 구비된 경우, 전원부(20)의 제1 입력 단자와 제1 반도체 변압기 모듈(10_1)의 제1 입력 단자 사이에 제1 전원 선로(L1)가, 제1 반도체 변압기 모듈(10_1)의 제2 입력 단자와 제2 반도체 변압기 모듈(10_2)의 제1 입력 단자 사이에 제2 전원 선로(L2)가, 제n-1 반도체 변압기 모듈(10_n-1)의 제2 입력 단자와 제n 반도체 변압기 모듈(10_n)의 제1 입력 단자 사이에 제n 전원 선로(Ln)가, 제n 반도체 변압기 모듈(10_n)의 제2 입력 단자와 전원부(20)의 제2 입력 단자 사이에 제n+1 전원 선로(Ln+1)가 각각 구비된다. 이에 따라, 전원부(20)의 전원이 L1, L2, …Ln, Ln+1를 통해 전달되면서 각 반도체 변압기 모듈(10_1, 10_2, … 10_n)에 차례로 공급된다. 다만, 도 1 등에는, L1, L2, …Ln, Ln+1의 선로에 인덕터가 연결된 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, L1, L2, …Ln, Ln+1의 선로에 능동 소자(인덕터 등) 또는 수동 소자(저항 등)가 추가로 연결될 수도 있다.
또한, 각 반도체 변압기 모듈(10_1, 10_2, … 10_n)의 제1 출력 단자들은 부하(RL)의 제1 단자에 연결되며, 각 반도체 변압기 모듈(10_1, 10_2, … 10_n)의 제2 출력 단자들은 부하(RL)의 제2 단자에 연결된다.
즉, 각 반도체 변압기 모듈(10_1, 10_2, … 10_n)은 자신의 부하에 따라 전원부(20)의 전원에 대해 직렬 분배를 받으며, 직렬 분배된 전원에 대한 변압 기능을 수행하며, 변압된 전원이 부하(RL)로 전달된다. 이때, 각 반도체 변압기 모듈(10_1, 10_2, … 10_n)은 변압 기능을 위한 변압기 회로인 AFE 정류기(100) 및 DAB 컨버터(200)를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 변압 기능을 제어하기 위한 제어부(미도시)가 변압기(1)에 포함될 수도 있다.
물론, 반도체 변압기(1)는 하나의 반도체 변압기 모듈(10)만을 포함할 수도 있다. 이 경우, 반도체 변압기 모듈(10)의 제1 입력 단자와 전원부(20)의 제2 입력 단자 사이에 L2이 연결될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 부하(RL)는 배전 선로 등의 선로이거나, DC-AC 컨버터이거나, 변압된 DC 전원을 이용하여 특정 기능을 수행하는 다양한 시스템 등일 수 있다. 일례로, 부하(RL)는 전동기 구동을 제어하는 인버터 또는 PLC를 포함하는 시스템일 수 있으며, 그 외에 측정, 통신, 입력, 출력, 연산 등에 관련된 다양한 기능을 위한 시스템일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
일례로, SST는 배전시스템에 적용될 수 있다. 이러한 SST는 비모듈형(Non-Modular), 준모듈형(Semi-Modular) 및 모듈형(Modular)으로 각각 구분될 수 있다. 본 발명에 따른 반도체 변압기(1)는 반도체 변압기 모듈(10_1, 10_2, … 10_n)이 직렬 연결된 모듈형 SST일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 변압기 모듈(10)의 상세한 회로(즉, 토폴로지)를 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 각 반도체 변압기 모듈(10_1, 10_2, … 10_n)에서, AFE 정류기(100)와 DAB 컨버터(200)는 직렬로 연결되며, 이들 사이에 직류 링크 커패시터(C1, C2)가 직렬로 연결될 수 있다.
즉, AFE 정류기(100)의 제1 출력단이 제1 직류 링크 커패시터(C1)의 일단 및 DAB 컨버터(200)의 제1 입력단에 연결되며, AFE 정류기(100)의 제2 출력단이 제2 직류 링크 커패시터(C2)의 타단 및 DAB 컨버터(200)의 제2 입력단에 연결된다. 이때, 제1 직류 링크 커패시터(C1)의 타단과 제2 직류 링크 커패시터(C2)의 일단이 연결되며, 이들 사이에 마디 N2가 형성된다.
또한, 전원의 어느 한 선로가 연결되는 AFE 정류기(100)의 제1 입력단은 노드 N1에 연결되며, 전원의 다른 한 선로가 연결되는 AFE 정류기(100)의 제2 입력단은 노드 N2에 연결된다. 즉, 이러한 N1은 L1, L2, …Ln, Ln+1의 선로 중에 하나와 연결되며, N2는 L1, L2, …Ln, Ln+1의 선로 중에 다른 하나와 연결될 수 있다. 일례로, 반도체 변압기 모듈(10)이 반도체 변압기(1)에서 첫번째 모듈인 경우, N1은 L1에 연결되며, N2는 L2에 연결된다.
또한, DAB 컨버터(200)의 제1 및 제2 출력단에는 직류 링크 커패시터(C3)의 일단 및 타단이 각각 연결된다. 다만, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 달리, C1 및 C2는 AFE 정류기(100)에 포함되는 구성으로 볼 수도 있으며, C3는 DAB 컨버터(200)에 포함되는 구성으로 볼 수도 있다.
이하, 반도체 변압기 모듈(10)을 구현하는 토폴로지의 각 구성에 대한 상세한 연결 및 동작에 대해서 설명하도록 한다.
AFE 정류기(100)는 on/off 제어가 가능한 스위치 소자를 이용하여, 전원부(20)에서 출력되는 저주파의 AC 전원을 능동적으로 제어하여 DC로 변환한다. 이러한 AFE 정류기(100)는 직류 링크 커패시터(C1, C2)의 전압(이하, “링크 전압”이라 지칭함)의 제어, DC 링크 전압의 일정한 유지, 입력의 역률 제어, 입력 전류에 포함된 고조파 제거 등의 이점을 가진다.
즉, AFE 정류기(100)는 기존 다이오드 소자가 IGBT/MOSFET 등의 스위치 소자로 변경된 제어 가능한 정류기로서, AC와 DC 사이에 양방향 전원 교환을 제공하고 주전원에 재사용 가능한 전원을 재생하여 전력 비용을 줄일 수 있으며, PWM 변조를 이용하여 전류의 distinctive peak를 크게 줄일 수 있다.
AFE 정류기(100)는 각각 3레벨을 가지는 2개의 풀 브리지 레그(full bridge leg)(110, 120)를 포함하며, 제1 및 제2 풀 브리지 레그(110, 120)는 하나의 풀 브리지(full bridge)를 형성한다. 이때, 제1 풀 브리지 레그(110)는 4개의 스위치 소자(S11, S12, S13, S14)와, 2개의 다이오드(D11, D12)를 포함한다. 마찬가지로, 제2 풀 브리지(120)는 4개의 스위치 소자(S21, S22, S23, S24)와, 2개의 다이오드(D21, D22)를 포함한다.
이러한 구성의 토폴로지에 따라, AFE 정류기(100)는 다양한 정격 전압(가령, 13.2kV 직렬)에서 스위치 소자 등의 부품수를 최소화할 수 있는 이점이 있다. 특히, AFE 정류기에 2레벨 풀 브리지(full bridge)를 적용할 경우, 스위치 소자의 정격이 변경되기 때문에 다른 정격의 스위치 소자 및 수동소자를 사용해야 하므로, 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다. 반면, 본 발명은 AFE 정류기(100)에 3레벨의 풀 브리지 레그를 적용함으로써, 모두 동일한 정격의 스위치 소자를 사용할 수 있어, 제조 비용을 낮출 수 있다.
제1 및 제2 풀 브리지 레그(110, 120)의 스위치 소자(S11, S12, S13, S14, S21, S22, S23, S24)는 제어부(미도시)의 제어 신호에 따라 그 on/off 여부가 결정된다. 예를 들어, 스위치 소자(S11, S12, S13, S14, S21, S22, S23, S24)는 IGBT, MOSFET, 또는 GTO 등의 전력용 스위치 소자일 수 있다.
각 스위치 소자(S11, S12, S13, S14, S21, S22, S23, S24)는 3개의 전극을 포함한다. 이때, 3개 전극 중에 하나가 게이트(G)이고, 다른 하나(즉, 일단)가 제1 전극이며, 또 다른 하나(즉, 타단)가 제2 전극이다. 일례로, 스위치 소자(S11, S12, S13, S14, S21, S22, S23, S24)가 MOSFET인 경우, 제1 전극 및 제2 전극 중에 하나가 소스(S)일 수 있으며, 다른 하나가 드레인(D)일 수 있다. 각 스위치 소자(S11, S12, S13, S14, S21, S22, S23, S24)에서, 게이트(G)에는 제어부(미도시)의 제어 신호 선로가 연결되고, 제1 전극과 제2 전극 사이에는 추가적인 다이오드가 연결될 수 있다.
제1 풀 브리지 레그(110)에서, 각 스위치 소자(S11, S12, S13, S14)는 직렬로 연결된다. 즉, S11의 타단과 S12의 일단이 연결되어 노드 N3가 형성되고, S12의 타단과 S13의 일단이 연결되어 노드 N1이 형성되며, S13의 타단과 S14의 일단이 연결되어 노드 N4가 형성된다. 이때, S11의 일단은 C1의 일단에 연결되어 AFE 정류기(100)의 제1 출력단으로 작용할 수 있으며, S14의 타단은 C2의 타단에 연결되어 AFE 정류기(100)의 제2 출력단으로 작용할 수 있다.
또한, 제1 풀 브리지 레그(110)에서, 각 다이오드(D11, D12)도 직렬로 연결된다. 즉, D11의 타단과 D12의 일단이 연결되어 노드 N5가 형성된다. 이때, D11의 일단은 N3에 연결되며, D12의 타단은 N4에 연결된다.
마찬가지로, 제2 풀 브리지(120)에서, 각 스위치 소자(S21, S22, S23, S24)는 직렬로 연결된다. 즉, S21의 타단과 S22의 일단이 연결되어 노드 N6이 형성되고, S22의 타단과 S23의 일단이 연결되어 노드 N2가 형성되며, S23의 타단과 S24의 일단이 연결되어 노드 N7이 형성된다. 이때, S21의 일단은 C1의 일단에 연결되어 AFE 정류기(100)의 제1 출력단으로 작용할 수 있으며, S24의 타단은 C4의 일단에 연결되어 AFE 정류기(100)의 제2 출력단으로 작용할 수 있다.
또한, 제2 풀 브리지(120)에서, 각 다이오드(D21, D22)도 직렬로 연결된다. 즉, D21의 타단과 D22의 일단이 서로 연결되되 N5에 연결된다. 이때, D21의 일단은 N6에 연결되며, D22의 타단은 N7에 연결된다.
제1 및 제2 풀 브리지 레그(110, 120)는 각각 3레벨을 가진다. 즉, 제1 풀 브리지 레그(110)에서, 제1 레벨은 S11 및 S12가 on 되고 S13 및 S14가 off 되는 상태이고, 제2 레벨은 S11 및 S12가 off 되고 S13 및 S14가 on 되는 상태이며, 제3 레벨은 S11 및 S14가 on 되는 상태이다. 마찬가지로, 제2 풀 브리지(120)에서, 제1 레벨은 S21 및 S22가 on 되고 S23 및 S24가 off 되는 상태이고, 제2 레벨은 S21 및 S22가 off 되고 S23 및 S24가 on 되는 상태이며, 제3 레벨은 S21 및 S24가 on 되는 상태이다. 이에 따라, 제1 및 제2 풀 브리지 레그(110, 120)에 의해 총 5레벨이 출력될 수 있다. 즉, AFE 정류기(100)의 제1 및 제2 출력단 사이의 전압(즉, C1의 일단 및 C2의 타단 사이의 전압)을 VDC라고 할 경우, 각각 3레벨을 가지는 제1 및 제2 풀 브리지 레그(110, 120)들의 복합적인 동작에 따라, N1과 N2 사이의 전압은 VDC, VDC/2, 0, -VDC/2 및 -VDC의 총 5레벨을 나타날 수 있다.
DAB 컨버터(200)는 DC-DC 컨버터로 동작하는데, AFE 정류기(100)에서 변환된 DC를 고주파의 AC로 변환하는 제1 동작과, 변환된 고주파의 AC를 고주파의 저압 AC로 변압하는 제2 동작과, 변환된 고주파의 저압 AC를 저압 DC로 변환하는 제3 동작을 수행할 수 있다. 이러한 DAB 컨버터(200)는 절연형 양방향 DC-DC 컨버터 중 하나로서, CLLC 컨버터와 같은 양방향 공진형 컨버터와는 달리 부하 전류의 방향 전환이 매끄럽고, 위상 천이에 의한 전력 방향 제어가 용이하다는 이점이 있다.
DAB 컨버터(200)는 제1 동작을 수행하는 3레벨의 하프 브리지(half bridge)(210)와, 제2 동작을 수행하는 변압부(220)와, 제3 동작을 수행하는 2레벨의 제3 풀 브리지(full bridge)(230)를 포함한다. 이때, 하프 브리지(210)는 4개의 스위치 소자(S31, S32, S33, S34)와, 2개의 다이오드(D31, D32)를 포함한다. 변압부(220)는 1차측과 및 2차측을 포함한다. 풀 브리지(230)는 4개의 스위치 소자(S41, S42, S43, S44)를 포함한다.
각 스위치 소자(S31, S32, S33, S34, S41, S42, S43, S44)는 3개의 전극을 포함한다. 이때, 3개 전극 중에 하나가 게이트(G)이고, 다른 하나(즉, 일단)가 제1 전극이며, 또 다른 하나(즉, 타단)가 제2 전극이다. 일례로, 스위치 소자(S31, S32, S33, S34, S41, S42, S43, S44)가 MOSFET인 경우, 제1 전극 및 제2 전극 중에 하나가 소스(S)일 수 있으며, 다른 하나가 드레인(D)일 수 있다. 각 스위치 소자(S31, S32, S33, S34, S41, S42, S43, S44)에서, 게이트(G)에는 제어부(미도시)의 제어 신호 선로가 연결되고, 제1 전극과 제2 전극 사이에는 추가적인 다이오드가 연결될 수 있다.
하프 브리지(210)에서, 각 스위치 소자(S31, S32, S33, S34)는 직렬로 연결된다. 즉, S31의 타단과 S32의 일단이 연결되어 노드 N9가 형성되고, S32의 타단과 S33의 일단이 연결되어 노드 N10이 형성되며, S33의 타단과 S34의 일단이 연결되어 노드 N11이 형성된다. 이때, S31의 일단은 C1의 일단에 연결되어 DAB 컨버터(200)의 제1 입력단으로 작용할 수 있으며, S34의 타단은 C2의 타단에 연결되어 AFE 정류기(100)의 제2 입력단으로 작용할 수 있다.
또한, 하프 브리지(210)에서, 각 다이오드(D31, D32)도 직렬로 연결된다. 즉, D31의 타단과 D32의 일단이 서로 연결되되 N5에 연결된다. 이때, D31의 일단은 N9에 연결되며, D32의 타단은 N11에 연결된다.
변압부(220)의 제1 입력단에 연결되는 하프 브리지(210)의 제1 출력단은 N10이며, 변압부(220)의 제2 입력단에 연결되는 하프 브리지(210)의 제2 출력단은 N5이다.
하프 브리지(210)는 3레벨을 가진다. 즉, 하프 브리지(210)에서, 제1 레벨은 S31 및 S32가 on 되고 S33 및 S34가 off 되는 상태이고, 제2 레벨은 S32 및 S33이 on 되고 S31 및 S34가 off 되는 상태이며, 제3 레벨은 S31 및 S32가 off 되고 S33 및 S34가 on 되는 상태이다. 이때, 하프 브리지(210)에서, 제1 및 제2 출력단(N10, N5) 사이의 전압은 제1 레벨에서 VDC/2, 제2 레벨에서 0, 제3 레벨에서 -VDC/2이 각각 인가될 수 있다. 일례로, 제어부의 제어 신호에 따라, 제1 레벨에서 제3 레벨로 순차적으로 변경되는 제1 과정과, 이후 제3 레벨에서 제1 레벨로 순차적으로 변경되는 제2 과정이 반복 진행됨으로써, AFE 정류기(100)에서 변환된 DC를 고주파의 AC로 변환하는 제1 동작이 수행될 수 있다.
변압부(220)는 1차측과 및 2차측는 각각 다양한 권선을 가진 코일을 포함할 수 있다. 이때, 1차측의 코일 권선 수는 2차측의 코일 권선 수보다 많은 것이 바람직할 수 있다. 즉, 1차측으로 입력되는 변환된 고주파의 AC는 1차측 및 2차측 간의 권선 수 관계에 따라, 고주파의 저압 AC로 변압되어 2차측으로 출력된다.
이때, 1차측의 제1 입력단은 변압부(220)의 제1 입력단으로 작용하며, 하프 브리지(210)의 제1 출력단인 N10에 연결된다. 1차측의 제2 입력단은 변압부(220)의 제2 입력단으로 작용하며, 하프 브리지(210)의 제2 출력단인 N5에 연결된다. 또한, 1차측에는 능동 소자(인덕터 등) 또는 수동 소자(저항 등)가 추가로 연결될 수도 있다.
2차측의 제1 출력단은 변압부(220)의 제1 출력단으로 작용하며, 제3 풀 브리지(230)의 제1 입력단인 N12에 연결된다. 2차측의 제2 출력단은 변압부(220)의 제2 출력단으로 작용하며, 제3 풀 브리지(230)의 제2 입력단인 N13에 연결된다. 또한, 1차측에는 능동 소자(인덕터 등) 또는 수동 소자(저항 등)가 추가로 연결될 수도 있다. 특히, 2차측의 제1 또는 제2 출력단에는 DC 블로킹 기능(즉, 변압된 저압 AC에서 DC 성분을 제거하는 기능)을 위한 커패시터(C4)가 추가로 연결될 수도 있다.
제3 풀 브리지(230)는 4개의 스위치 소자(S41, S42, S43, S44)를 포함한다. 제3 풀 브리지(230)의 스위치 소자(S41, S42, S43, S44)는 제어부(미도시)의 제어 신호에 따라 그 on/off 여부가 결정된다. 예를 들어, 스위치 소자(S41, S42, S43, S44)는 IGBT, MOSFET, 또는 GTO 등의 전력용 스위치 소자일 수 있다.
각 스위치 소자(S41, S42, S43, S44)는 3개의 전극을 포함한다. 이때, 3개 전극 중에 하나가 게이트(G)이고, 다른 하나(즉, 일단)가 제1 전극이며, 또 다른 하나(즉, 타단)가 제2 전극이다. 일례로, 스위치 소자(S41, S42, S43, S44)가 MOSFET인 경우, 제1 전극 및 제2 전극 중에 하나가 소스(S)일 수 있으며, 다른 하나가 드레인(D)일 수 있다. 각 스위치 소자(S41, S42, S43, S44)에서, 게이트(G)에는 제어부(미도시)의 제어 신호 선로가 연결되고, 제1 전극과 제2 전극 사이에는 추가적인 다이오드가 연결될 수 있다.
서로 직렬로 연결되는 S41과 S42가 하나의 풀 브리지 레그를 형성하고, 서로 직렬로 연결되는 S43 및 S44가 다른 하나의 풀 브리지 레그를 형성한다. 즉, S41의 타단과 S42의 일단이 연결되어 노드 N12가 형성되고, S43의 타단과 S44의 일단이 연결되어 노드 N13이 형성된다. 이때, S41의 일단과 S43의 일단은 C3의 일단에 연결되어 DAB 컨버터(200)의 제1 출력단으로 작용할 수 있으며, S42의 타단과 S44의 타단은 C3의 타단에 연결되어 DAB 컨버터(200)의 제2 출력단으로 작용할 수 있다. 또한, C3의 일단은 반도체 변압기 모듈(10)의 제1 출력단으로 작용하여 부하(RL)의 제1 단자에 연결될 수 있으며, C3의 타단은 반도체 변압기 모듈(10)의 제2 출력단으로 작용하여 부하(RL)의 제2 단자에 연결될 수 있다.
제3 풀 브리지(230)는 2레벨을 가진다. 즉, 제3 풀 브리지(230)에서, 제1 레벨은 S41 및 S44가 on 되고 S42 및 S43이 off 되는 상태이고, 제2 레벨은 S41 및 S44가 off 되고 S42 및 S43이 on 되는 상태이다. 이러한 제1 레벨 및 제2 레벨의 과정이 반복적으로 진행됨으로써, 변압부(220)에서 변환된 고주파의 저압 AC를 DC로 변환하는 제3 동작이 수행될 수 있으며, 제3 동작에 따라 C3에 인가된 DC는 부하(RL)로 전달될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명은 전력용 반도체 변압기에서 스위치 소자 개수를 줄여 그 제조 비용의 감소시킬 수 있는 이점이 있다. 특히, 본 발명은 AFE 정류기에 모두 동일한 정격의 스위치 소자를 사용할 수 있어, 제조 비용을 낮출 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 전력용 반도체 변압기 모듈에서 DAB(dual active bridge) 방식을 적용한 새로운 방식의 토폴로지를 제시할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 반도체 변압기 모듈 20: 전원부
100: AFE 정류기 110, 120: 풀 브리지 레그
200: DAB 컨버터 210: 하프 브리지
220: 변압부 230: 풀 브리지

Claims (9)

  1. 전력 계통에서 송전, 배전 또는 분전 시에 전원부의 교류 전원에 대한 전압 가변을 위해 서로 직렬로 연결된 n개(단, n은 2이상의 자연수)의 반도체 변압기 모듈을 포함하되, 상기 전원부의 제1 입력 단자와 제1 반도체 변압기 모듈의 제1 입력 단자의 사이가 연결되고, 제k 반도체 변압기 모듈(단, k는 1 이상이고 n보다 작은 자연수)의 제2 입력 단자와 제k+1 반도체 변압기 모듈의 제1 입력 단자의 사이가 연결되며, 제n 반도체 변압기 모듈의 제2 입력 단자와 상기 전원부의 제2 입력 단자의 사이가 연결되고, 각 반도체 변압기 모듈의 제1 출력 단자가 부하의 제1 단자에 연결되고, 각 반도체 변압기 모듈의 제2 출력 단자가 부하의 제2 단자에 연결되는 반도체 변압기(solid state transformer)에서, 상기 n개의 반도체 변압기 모듈 중 어느 하나의 반도체 변압기 모듈로서,
    상기 전원부로부터 입력되는 저주파 고압의 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 AFE(AC-DC Active Front End) 정류기; 및
    상기 AFE 정류기에 연결되어 DC-DC 변환을 수행하는 DAB(Dual Active Bridge) 컨버터;를 포함하며,
    상기 AFE 정류기는 하나의 풀 브리지를 구성하도록 각각 3레벨을 가지는 제1 및 제2 풀 브리지 레그를 포함하되 상기 제1 및 제2 풀 브리지 레그에 의해 총 5레벨의 전압을 출력하고,
    상기 DAB 컨버터는,
    상기 AFE 정류기에서 변환된 DC를 고주파의 AC로 변환하는 3레벨의 하프 브리지(half bridge);
    상기 변환된 고주파의 AC를 1차측에서 입력 받아 저압의 AC로 2차측에서 변압하는 변압부; 및
    상기 저압의 AC를 DC로 변환하는 2레벨의 풀 브리지;를 포함하며,
    상기 제1 풀 브리지 레그는 직렬로 연결되는 4개의 스위치 소자(S11, S12, S13, S14)와, 직렬로 연결되는 2개의 다이오드(D11, D12)를 각각 포함하고,
    상기 제2 풀 브리지 레그는 직렬로 연결되는 4개의 스위치 소자(S21, S22, S23, S24)와, 직렬로 연결되는 2개의 다이오드(D21, D22)를 각각 포함하며,
    S11의 타단과 S12의 일단이 연결되고, S12의 타단과 S13의 일단이 연결되며, S13의 타단과 S14의 일단이 연결되고,
    S21의 타단과 S22의 일단이 연결되고, S22의 타단과 S23의 일단이 연결되며, S23의 타단과 S24의 일단이 연결되고,
    S12의 타단이 상기 AFE 정류기의 제1 입력단으로 작용하고, S22의 타단이 상기 AFE 정류기의 제2 입력단으로 작용하며,
    S11의 타단에 D11의 일단이 연결되고, D11의 타단이 D12의 일단에 연결되어 노드(N5)를 형성하며, S13의 타단에 D12의 타단이 연결되며,
    S21의 타단에 D21의 일단이 연결되고, D21의 타단과 D22의 일단이 N5에 연결되며, S23의 타단에 D22의 타단이 연결되고,
    S11 및 S21의 일단이 제1 직류 링크 커패시터의 일단에 연결되어 상기 AFE 정류기의 제1 출력단으로 작용하고,
    S14 및 S24의 타단이 상기 제1 직류 링크 커패시터에 직렬로 연결된 제2 직류 링크 커패시터의 타단에 연결되어 상기 AFE 정류기의 제2 출력단으로 작용하며,
    상기 제1 직류 링크 커패시터의 타단과 상기 제2 직류 링크 커패시터의 일단이 N5에 연결되고,
    상기 제1 풀 브리지 레그는 S11 및 S12가 on 되고 S13 및 S14가 off 되는 제1 레벨 상태와, S11 및 S12가 off 되고 S13 및 S14가 on 되는 제2 레벨 상태와, S11 및 S14가 on 되는 제3 레벨 상태를 각각 포함하며,
    상기 제2 풀 브리지 레그는 S21 및 S22가 on 되고 S23 및 S24가 off 되는 제1 레벨 상태와, S21 및 S22가 off 되고 S23 및 S24가 on 되는 제2 레벨 상태와, S21 및 S24가 on 되는 제3 레벨 상태를 각각 포함하는 전력용 반도체 변압기 모듈.
  2. 삭제
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하프 브리지는 직렬로 연결되는 4개의 스위치 소자(S31, S32, S33, S34)와, 직렬로 연결되는 2개의 다이오드(D31, D32)를 각각 포함하며,
    S31의 일단과 S32의 일단이 연결되고, S32의 타단과 S33의 일단이 연결되어 상기 하프 브리지의 제1 출력단으로 작용하며, S33의 타단과 S34의 일단이 연결되고, S31의 타단이 상기 AFE 정류기의 제1 출력단에 연결되고, S34의 타단이 상기 AFE 정류기의 제2 출력단에 연결되며,
    D31의 타단과 D32의 일단이 N5에 연결되어 상기 하프 브리지의 제2 출력단으로 작용하고, D31의 일단이 S31의 일단에 연결되며, D32의 타단이 S33의 타단에 연결되는 전력용 반도체 변압기 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하프 브리지는 S31 및 S32가 on 되고 S33 및 S34가 off 되는 제1 레벨 상태와, S32 및 S33이 on 되고 S31 및 S34가 off 되는 제2 레벨 상태와, S31 및 S32가 off 되고 S33 및 S34가 on 되는 제3 레벨 상태를 각각 포함하며,
    상기 하프 브리지의 제1 및 제2 출력단 사이의 전압은 제1 레벨 상태에서 VDC/2(단, VDC는 상기 AFE 정류기의 제1 및 제2 출력단 사이의 전압), 제2 레벨 상태에서 0, 제3 레벨에서 -VDC/2이 각각 인가되는 전력용 반도체 변압기 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하프 브리지는 상기 제1 레벨 상태에서 상기 제3 레벨 상태로 순차적으로 변경되는 제1 과정과, 이후 상기 제3 레벨 상태에서 상기 제1 레벨 상태로 순차적으로 변경되는 제2 과정이 반복 진행되는 전력용 반도체 변압기 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 풀 브리지는 4개의 스위치 소자(S41, S42, S43, S44)를 포함하며,
    S41의 일단과 S42의 일단이 연결되어 상기 변압부의 제1 출력단에 연결되고, S43의 일단과 S44의 일단이 연결되어 상기 변압부의 제2 출력단에 연결되며,
    S41의 타단과 S43의 타단이 제3 직류 링크 커패시터의 일단에 연결되어 상기 DAB 컨버터의 제1 출력단으로 작용하고, S42의 타단과 S44의 타단이 제3 직류 링크 커패시터의 타단에 연결되어 상기 DAB 컨버터의 제2 출력단으로 작용하는 전력용 반도체 변압기 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 풀 브리지는 S41 및 S44가 on 되고 S42 및 S43이 off 되는 제1 레벨 상태와, S41 및 S44가 off 되고 S42 및 S43이 on 되는 제2 레벨 상태를 각각 가지는 전력용 반도체 변압기 모듈.
  8. 전력 계통에서 송전, 배전 또는 분전 시에 전원부의 교류 전원에 대해 서로 직렬로 연결된 n개(단, n은 2이상의 자연수)의 반도체 변압기 모듈을 포함하는 전력용 반도체 변압기(solid state transformer)로서,
    상기 전원부의 제1 입력 단자와 제1 반도체 변압기 모듈의 제1 입력 단자의 사이가 연결되고, 제k 반도체 변압기 모듈(단, k는 1 이상이고 n보다 작은 자연수)의 제2 입력 단자와 제k+1 반도체 변압기 모듈의 제1 입력 단자의 사이가 연결되며, 제n 반도체 변압기 모듈의 제2 입력 단자와 상기 전원부의 제2 입력 단자의 사이가 연결되고, 각 반도체 변압기 모듈의 제1 출력 단자가 부하의 제1 단자에 연결되고, 각 반도체 변압기 모듈의 제2 출력 단자가 부하의 제2 단자에 연결되며,
    각 반도체 변압기 모듈은 상기 전원부로부터 입력되는 저주파 고압의 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 AFE(AC-DC Active Front End) 정류기와, AFE 정류기에 연결되어 DC-DC 변환을 수행하는 DAB(Dual Active Bridge) 컨버터를 포함하며,
    상기 AFE 정류기는 하나의 풀 브리지를 구성하도록 각각 3레벨을 가지는 제1 및 제2 풀 브리지 레그를 포함하되 상기 제1 및 제2 풀 브리지 레그에 의해 총 5레벨의 전압을 출력하고,
    상기 DAB 컨버터는,
    상기 AFE 정류기에서 변환된 DC를 고주파의 AC로 변환하는 3레벨의 하프 브리지(half bridge);
    상기 변환된 고주파의 AC를 1차측에서 입력 받아 저압의 AC로 2차측에서 변압하는 변압부; 및
    상기 저압의 AC를 DC로 변환하는 2레벨의 풀 브리지;를 포함하며,
    상기 제1 풀 브리지 레그는 직렬로 연결되는 4개의 스위치 소자(S11, S12, S13, S14)와, 직렬로 연결되는 2개의 다이오드(D11, D12)를 각각 포함하고,
    상기 제2 풀 브리지 레그는 직렬로 연결되는 4개의 스위치 소자(S21, S22, S23, S24)와, 직렬로 연결되는 2개의 다이오드(D21, D22)를 각각 포함하며,
    S11의 타단과 S12의 일단이 연결되고, S12의 타단과 S13의 일단이 연결되며, S13의 타단과 S14의 일단이 연결되고,
    S21의 타단과 S22의 일단이 연결되고, S22의 타단과 S23의 일단이 연결되며, S23의 타단과 S24의 일단이 연결되고,
    S12의 타단이 상기 AFE 정류기의 제1 입력단으로 작용하고, S22의 타단이 상기 AFE 정류기의 제2 입력단으로 작용하며,
    S11의 타단에 D11의 일단이 연결되고, D11의 타단이 D12의 일단에 연결되어 노드(N5)를 형성하며, S13의 타단에 D12의 타단이 연결되며,
    S21의 타단에 D21의 일단이 연결되고, D21의 타단과 D22의 일단이 N5에 연결되며, S23의 타단에 D22의 타단이 연결되고,
    S11 및 S21의 일단이 제1 직류 링크 커패시터의 일단에 연결되어 상기 AFE 정류기의 제1 출력단으로 작용하고,
    S14 및 S24의 타단이 상기 제1 직류 링크 커패시터에 직렬로 연결된 제2 직류 링크 커패시터의 타단에 연결되어 상기 AFE 정류기의 제2 출력단으로 작용하며,
    상기 제1 직류 링크 커패시터의 타단과 상기 제2 직류 링크 커패시터의 일단이 N5에 연결되고,
    상기 제1 풀 브리지 레그는 S11 및 S12가 on 되고 S13 및 S14가 off 되는 제1 레벨 상태와, S11 및 S12가 off 되고 S13 및 S14가 on 되는 제2 레벨 상태와, S11 및 S14가 on 되는 제3 레벨 상태를 각각 포함하며,
    상기 제2 풀 브리지 레그는 S21 및 S22가 on 되고 S23 및 S24가 off 되는 제1 레벨 상태와, S21 및 S22가 off 되고 S23 및 S24가 on 되는 제2 레벨 상태와, S21 및 S24가 on 되는 제3 레벨 상태를 각각 포함하는 전력용 반도체 변압기.
  9. 삭제
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