KR20030087985A - 전원장치 및 그 설계방법, 그리고 발전장치 - Google Patents

전원장치 및 그 설계방법, 그리고 발전장치 Download PDF

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KR20030087985A
KR20030087985A KR10-2003-0029586A KR20030029586A KR20030087985A KR 20030087985 A KR20030087985 A KR 20030087985A KR 20030029586 A KR20030029586 A KR 20030029586A KR 20030087985 A KR20030087985 A KR 20030087985A
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KR10-2003-0029586A
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다케하라노부요시
도요무라후미다카
스즈이마사키
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

전원장치의 소형화에는 스위칭주파수의 고주파화가 유효하지만, 스위칭주파수를 고주파화하면, 스위칭소자의 스위칭손실이 증가한다. 승압비가 극히 높은 트랜스 및 트랜스의 일차측에 교류전력을 공급하는 복수의 스위칭소자를 가진 전원장치에 있어서, 그 교류전력의 주파수를 트랜스의 자기공진주파수의 0.25~2배로 설정한다.

Description

전원장치 및 그 설계방법, 그리고 발전장치{POWER SUPPLYING APPARATUS, DESIGN METHOD OF THE SAME, AND POWER GENERATION APPARATUS}
본 발명은 전원장치 및 그 설계방법, 그리고 발전장치에 관한 것으로써, 특히, 태양전지로부터 공급되는 직류전력을 변환하는 전원장치에 관한 것이다.
태양광발전시스템의 실용화가 급속히 진행되어, 다수의 태양광발전시스템이 시장에서 운전되게 되었다. 이들은, 태양전지 및 스위칭소자를 사용하는 고효율의 전력변환장치를 구비한 전원장치이다.
도 1은 태양전지전원의 회로구성을 도시하는 회로도이다. 태양전지 어레이 (91)의 출력전압은, 승압컨버터(92)에 의해 높여지고, 인버터(93)에 의해 교류전력으로 변환되어, 상용전력계통(이하 "계통" 이라고 칭한다)(9)에 공급된다.
상기한 인버터나 컨버터를 소형화하려면, 스위칭주파수의 고주파화가 유효하다. 따라서, 태양전지전원에 있어서도, 트랜스, 인덕터, 평활 캐패시터등을 소형화하기 위하여, 스위칭주파수의 고주파화가 시도되고 있다. 그러나, 스위칭주파수를 고주파화하면 스위칭소자의 스위칭손실이 증대한다.
이 스위칭 손실의 증가에 대처하기 위하여, 공진형의 스위칭방식을 채용하는 것도 생각할 수 있지만, 부하가 변동하기 쉬운 태양전지전원의 경우는, 전류 또는 전압의 제로점으로 스위칭 타이밍을 제어하는 것은 매우 어렵다. 그 때문에, 현재, 공진형의 스위칭방식을 채용한 태양전지전원의 시판품은 없다.
본 발명은, 상술한 문제를 개개로 또는 일괄해서 해결하기 위한 것으로서 전원장치의 변환효율의 향상을 목적으로 한다.
도 1은 태양전지전원의 회로구성을 나타내는 회로도
도 2는 일실시예에 따른 태양전지전원의 회로구성을 나타내는 회로도
도 3은 게이트구동회로의 구성을 나타내는 블록도
도 4는 트랜스의 자기공진주파수측정시의 결선도
도 5는 스위칭주파수에 대한 변환효율의 측정결과를 나타내는 그래프
도 6은 제 2실시예에 따른 태양전지전원의 회로구성을 나타내는 회로도
도 7은 제 2실시예에 있어서의 스위칭주파수에 대한 변환효율의 측정결과를 나타내는 그래프
도 8은 제 3실시예에 따른 태양전지전원의 회로구성을 나타내는 회로도
도 9는 제 3실시예에 있어서의 스위칭주파수에 대한 변화효율의 측정결과를 나타내는 그래프
도 10은 제 1실시예에 따른 트랜스의 사양을 나타내는 표
도 11은 제 2실시예에 따른 트랜스의 사양을 나타내는 표
도 12는 제 3실시예에 따른 트랜스의 사양을 나타내는 표
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 태양전지2 : 입력캐패시터
3a, 3b : 스위칭소자4 : 트랜스
5a~5d : 정류다이오드6 : 인덕터
7 : 출력캐패시터8 : 부하
9 : 계통 11 : 게이트구동
13 : 인버터 31 : 측정기
41 : 신호원 42a, 42b : 인버터
91 : 태양전지어레이 92 : 승압컨버터
93 : 인버터 701 : 태양전지전원
702 : 전원장치
상기의 목적을 달성하는기 위해 본 발명의 일양상에 의하면, 승압비가 극히 높은 트랜스와, 상기 트랜스의 일차측에 교류전력을 공급하는 복수의 스위칭소자로 이루어지고, 상기 교류전력의 주파수는, 상기 트랜스의 자기공진 주파수의 0.25~2배인 것을 특징으로 하는 전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 변환효율이 양호한 전원장치의 설계를 용이하게하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일양상에 의하면, 승압비가극히 높은 트랜스 및 상기 트랜스의 일차측에 교류전력을 공급하는 복수의 스위칭소자를 가지는 전원장치의 설계방법으로서, 상기 교류전력의 주파수를 상기 트랜스의 자기공진 주파수의 0.25배~2배로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 설계방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 유첨도면과 함께 설명하는 다음의 설명으로부터 명백해질 것이며, 여기에서 동일한 참조부호는 도면전체에 걸쳐서 동일 또는 유사부품을 나타내는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지발전장치를 유첨도면을 참조해서 이하 설명한다.
[개요]
본 발명자등은, 비공진형의 스위칭전원방식에 있어서 소형, 고효율화의 가능성을 추구했다. 그 결과, 인버터에의 입력전압을 내리고, 트랜스의 자기공진주파수를 올리며, 트랜스에 접속되어 있는 스위칭소자를, 후술하는 스위칭주파수로 구동함으로써, 전원장치의 소형화 및 고효율화를 달성할 수 있다고 하는 것을 발견했다. 종래, 트랜스의 구조에 의존하는 전기특성과, 스위칭주파수사이의 관계에 대해서는, 확고한 식견이 없고, 따라서 반경험적으로 스위칭주파수가 정해져 있었다. 그러나, 본 발명자등의 광범위한 연구에 의해, 고변환효율을 얻기 위한 간단한 설계법이 발견되었다.
이하에서는, 트랜스를 사용하는 비공진형의 스위칭방식을 채용하는 전력변환장치에 있어서, 높은 변환효율을 얻을 수 있는 스위칭주파수의 결정방법을 명확히설명하고, 변환효율이 높으며, 소형이고, 간소하며, 염가의 태양전지전원을 개시한다.
제 1실시예
도 2는 본 실시예에 따른 태양전지전원의 회로구성을 도시하는 도면이다.
[태양전지]
태양전지 1로써는, 아몰퍼스층과 미(薇)결정층이 적층된 박막 태양전지를 사용했다. 태양전지(1)의 전기출력은, 강한 일사(日射)(스펙트럼AM 1.5, 100mW/cm2, 셀 온도=55℃)아래에서는, 1.0V와 10.0A이다. 이러한 적층 태양전지의 구조나 제법, 집전단자의 장착방법 등은 본 발명의 본질과는 관계가 없기 때문에, 상세한 설명은 생략 하지만, 예를들면, 일본국 특개평11-243219호공보와 특개평8-139439호공보 등에 개시되어 있다. 또한, 태양전지의 종류에는 특별히 제한은 없고, 따라서 결정 실리콘 태양전지도 사용할 수 있다. 즉, 부하에 공급해야 할 전력에 따라서 필요한 출력을 얻을 수 있는 태양전지를 선택하면 된다. 또한, 최근 진보가 현저한 연료 전지는, 태양전지와 유사한 출력전압(0.5~1.5V 정도) 및 전류(면적의존)를 가지며, 따라서 본 실시예의 구성요소로서 채용가능하다.
[전력변환회로]
전력변환회로의 일차측의 방식으로서, 본 실시예에서는, 비공진형의 푸쉬-풀(push-pull)스위칭방식을 채용한다. 태양전지(1)의 전압은 1.0V로 낮기 때문에, 스위칭소자(3a) 및 (3b)로써는 MOSFET(International Rectifier 사제, 형명IRFP3703)를 사용한다. 저전압영역에서 손실을 낮게 유지하려면, 저저항의 스위칭 소자가 필요하고, 사실상, 유니폴라 소자인 MOSFET밖에 선택의 여지가 없다. 태양전지(1)의 전압이 더욱 높으면, IGBT와 같은 바이폴러소자도 사용가능하게 된다. MOSFET나 IGBT는 게이트의 입력 임피던스가 극히 높고, 구동회로의 간단화에도 적합하다.
전력변환회로의 입력전원을 전압원으로 간주하기 위해서는, 입력 캐패시터(2)로써는, 산요전기사제의 6.3V, 1000μF(상품명 OS-CON)를 사용한다. OS-CON은 등가직렬저항(ESR)가 낮고, 고주파특성도 우수하기 때문에, 본 실시예에 적합하다. 이 외, 적층세라믹캐패시터나 탄탈 전해캐패시터와 같은, ESR이 작은 캐퍼시터도 사용가능하다. 입력캐패시터(2)에 의해, 전력변환 회로의 입력전원을 전압원으로써 간주할 수 있고, 따라서, 전력변환회로는, 소위 전압원(Voltage Source)컨버터로써 기능한다.
도 3은 게이트 구동회로(11)의 구성을 나타내는 블록도이다. 신호원(41)은, 간단화를 위해서 50% 고정의 온 듀티를 가지는 구형파(矩形波)를 발진하는 회로(리니어·테크놀로지사제의 LTC1799)이다. 신호원(41)으로부터 출력되는 구형파는, 버퍼로서 기능하는 인버터(CMOS논리IC, 형명 74AC04)(42a) 및 (42b)를 개재하여, 인버터(CMOS논리IC, 형명 74AC04)6개를 병렬접속해서 구성한 전류증폭기로 증폭되고, 스위칭소자(3a) 및 (3b)를 구동하는, 역위상을 가진 2개의 게이트 신호로서 출력된다. 또한, 이러한 구성대신에, 시판의 연산증폭기를 사용하는 등, 다수의 공지공용의 회로를 게이트 구동회로(11)로서 사용가능하다.
[정류회로]
정류 다이오드(5a)~(5d)로는, 내압 20OV, 최대전류 0.6A의 표면 실장타입의 칩형고속 정류다이오드(General Semiconductor 사제, 형식 ES1D)를 사용하고, 이에의해 풀 브릿지(full bridge)회로를 구성한다. 풀 브릿지 회로를 사용함으로써, 트랜스(4)의 2차측에 센터 탭이 불필요하게 되어, 트랜스(4)를 효과적으로 소형화한다. 본 실시예에서는, 트랜스(4)의 승압비가 높기 때문에, 2차측의 전류는 비교적 작다. 이 조건하에서는, 트랜스(4)에 비해 다이오드(5a)~(5d)는 매우 작고, 따라서 트랜스(4)를 소형화하는 것은 전력변환장치 전체의 소형화에 크게 기여한다.
인덕터(6)로써는, 시판의 표면실장인덕터(Coil Craft 사제, 2.2μH)을 사용한다. 출력캐패시터(7)로는, 시판의 전해콘덴서(40OV, 220μF)를 사용한다. 이들 부품의 선택에는 특별한 제한이 없고, 출력전압, 출력전류, 스위칭주파수에 따라서, 소위 설계적인 배려를 해서 적절한 시판품을 선택할 수 있다.
[트랜스]
트랜스(4)는, 본 발명자등의 예의 연구결과로부터 자기공진주파수가 높은 것이 바람직한 것을 알았다. 이러한 트랜스를 구성하려면, 표류용량(stray capacity)을 저감하는 것, 구체적으로는 권선의 턴(turn)수를 줄이는 것이 바람직하다. 그러나, 턴수를 줄이면 자기코어의 자속밀도가 증가해서, 철심손(core loss)이 증가한다. 자기코어를 크게하지 않으면 트랜스로서의 효율이 저하하고, 따라서, 소형이고 고효율의 전력변환장치를 얻을 수 없다고 하는, 새로운 문제가 발생한다. 그래서, 본 발명자등은, 트랜스(4)의 일차측의 전압을 저전압(구체적으로는 2.0V이하)으로억제하는 것에 의해, 자기코어를 그다지 크게 하지 않고 턴수를 줄일 수 있다고 하는 사실에 주목했다.
즉, 트랜스(4)의 일차권선에 인가하는 전압을 2.0V이하로 하는 것에 의해 이 1차권선의 턴수를 1~5 정도로 줄이고, 효율이 높은 트랜스로 할 수 있다. 그리고, 이와같이 일차권선의 턴수를 줄이면, 2차권선의 턴수도 감소하게 되어, 트랜스(4)에 기생하는 표류 용량을 억제할 수가 있다.
또, 저전압의 입력으로 계통에 연계하는 태양전지전원은, 일차권선 및 2차 권선의 턴수비(변압비)가 크게되어, 2차권선의 턴수를 일차권선의 턴수의 100배 이상으로 할 필요가 있다. 이 때문에, 권선 자체의 인덕턴스도 높아지는 경향이 있지만, 일차권선의 턴수를 줄이는 것에의해, 2차권선의 턴수가 줄어들고, 따라서 권선 자체의 인덕턴스도 줄일 수가 있다.
트랜스(4)의 자기공진주파수는 10kHz~400kHz가 바람직하지만, 더욱 바람직하게는 20kHz~200kHz이다. 이러한 자기공진주파수를 가지는 트랜스(4)를 사용해서, 후술하는 스위칭주파수에서 스위칭소자를 구동하면, 비공진형의 전원장치로서 바람직한 20kHz~200kHz의 스위칭이 가능하다. 이 주파수로 스위칭소자를 구동하면, 소음이 없고, 스위칭소자의 스위칭손실도 낮아서 바람직하다.
트랜스(4)의 사양은 도 10에 도시한 바와 같다.
[트랜스의 자기공진주파수의 측정]
트랜스(4)의 자기공진주파수의 측정에는, 시판의 주파수응답 분석기(NF Corporation 사제, 형식 FRA5095)를 사용한다. 도 4는 트랜스의 자기공진주파수를측정할 때의 결선을 도시하는 도면이다. 트랜스(4)의 2차측을 개방한 상태에서, 일차측에 측정기(31)을 접속하고, 트랜스(4)에 공급하는 신호의 주파수를 바꾸면서 트랜스(4)의 임피던스를 측정하였다. 임피던스가 극대가 되는 주파수가 자기공진주파수이다. 이 방법으로 측정을 행하면, 복수의 공진점이 나타난다, 본 실시예에서는, 가장 낮은 주파수의 공진점이 중요하고, 이 공진점이 트랜스(4)에 고유한 특성을 가장 잘 나타낸다. 상기의 사양으로 구성한 트랜스(4)의 자기공진주파수는 88kHz였다.
또, 자기공진주파수의 측정은, 시판의 임피던스미터를 사용하는 등, 다른 방법으로 측정해도 된다.
[부하]
부하(8)로써는, 정전압 운전이 가능한 전자부하장치를 사용한다. 이것은 배터리의 대체품으로써 실제 운전에 있어서는 배터리나 저항부하등을 사용한다. 또한, 본 실시예의 전력변환장치를, 도 1에 나타내는 승압컨버터(step-up converber)(92)대신에 사용하면, 계통(9)에 연계하는 인버터(93)는 부하이다.
[전원장치의 동작확인]
스위칭주파수를 바꾸면서, 강한일사(1.0 kW/m2, 셀 온도=55℃) 아래에서, 본 실시예의 태양전지전원을 동작시켰는데, 도 5에 표시한 바와 같이, 자기공진주파수(88kHz)보다 약간 낮은 스위칭주파수에서 변환 효율이 최고에 달했다. 스위칭 주파수가 22Hz보다 낮은 경우나 196kHz를 넘는 경우는 변환효율이 급감했다. 이 결과로부터, 본 발명자등이 발견한 주파수영역, 즉 자기공진주파수의 0.25배~2배의 주파수 영역에 있어서는 변환효율의 변화가 작고, 높은 변환주파수가 유지되는 것을 알 수 있다. 특히, 자기공진주파수의 0.5배~1배의 주파수 영역에 있어서는, 매우 높은 변환효율을 얻을 수 있었다.
변환효율이 좋은 주파수 영역의 존재는, 학술적으로는, 하한역은 자기코어의 비선형성(포화)에 관련하고, 상한역은 트랜스에 가해지는 구형파가 많은 고조파성분을 포함하는 것에 의한 무효전류의 증가, 철심손의 증가, 권선의 교류저항의 상승 및 스위칭소자의 손실상승 등에 기인하는 것으로 추측된다. 그러나, 변환효율이 높은 주파수영역을 간단하게 특정할 수 있는 파라미터가 무엇인가는 종래는 명확하지 않았다. 본 발명자등은, 예의 연구의 결과, 트랜스의 자기공진주파수를 파라미터로 하는 것으로서 극히 간단하게 변환효율이 높은 주파수영역을 특정할 수 있는 것을 발견하였다.
트랜스의 일차측의 전압이 낮고, 전류가 큰(본 실시예에서는 1V 및 1OA) 경우, 또한, 승압비가 1:100을 넘는 조건에 있어서는, 일차 권선의 병렬화 및 2차 권선의 고턴수화에 의해, 트랜스에 사용되는 권선의 양이 많아지고, 이것은 트랜스에 기생하는 표류용량을 증가시켜서 자기공진주파수를 저하시키는 한 요인이 된다. 또한, 변환효율을 향상시키기 위하여는, 고투자율의 자성재를 자기코어로 사용해서, 누설자속을 줄이고,이에의해 1차와 2차측 사이의 결합을 높힌다, 이것은 일차 측의 인덕턴스를 증가하는 것이 되어, 자기공진주파수는 더욱 감소한다. 이 사실은, 본 발명자등의 연구에 의해 알려진 것으로서 승압비가 높은 트랜스는 승압비가 낮은트랜스에 비해, 높은 변환효율을 얻을 수 있는 주파수 영역이 현저하게 좁아지는 것으로 생각된다. 따라서, 트랜스의 자기공진주파수로부터 스위칭주파수를 간단하게 결정할 수 있는 점은 극히 유효하다.
제 2실시예
이하, 본 발명에 관한 제 2실시예를 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서, 제 1실시예와 대략 같은 구성요소에 대해서는, 동일 부호를 부여하고, 그 상세 한 설명은 생략한다.
제 2실시예에서는, 트랜스(4)의 구성 및 2차측의 회로구성을 바꾸어도, 제 1실시예와 같은 효과를 얻을 수 있는 것을 나타낸다.
도 6은 제 2실시예의 태양전지전원의 회로구성을 도시하는 회로도이다.
[트랜스]
도 11은 제 2실시예의 트랜스(4)의 사양을 나타낸다.
제 1실시예와 같은 방법으로 측정한 바, 제 2실시예의 트랜스(4)의 자기공진주파수는, 제 1실시예의 트랜스(4)보다도 휠씬 낮은 37kHz였다. 이것은, 제 1실시예의 트랜스(4)보다도 자기코어가 대형화하고, 이에의해 일차코일의 인덕턴스가 증가했기 때문이라고 추측된다.
[부하]
제 2실시예에서는 교류부하를 사용했다. 구체적으로는, 저항체로써 면형상 히터(저항값 1kΩ~1OkΩ)를 사용했다.
[동작 확인]
제 1실시예와 같은 조건하에서, 스위칭주파수를 변화시켜서, 전력변환효율을 측정한 바, 도 7에 표시한 바와같이, 자기공진주파수(38kHz) 보다 약간 낮은 스위칭주파수에서 변환효율이 최고에 달했다. 그리고, 제 1실시예와 마찬가지로, 본 발명자등이 발견한 주파수 영역에서 양호한 변환효율을 얻을 수 있었다. 이 결과로부터, 부하의 종류나 트랜스의 구성이 바뀌어도, 본 발명자등이 발견한 주파수 영역에서 스위칭주파수를 유지하면, 높은 변환효율의 유지가 가능하다는 것을 나타낸다.
제 3실시예
이하, 본 발명에 관한 제 3실시예를 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서, 제 1실시예와 대략 같은 구성요소에 대해서는, 동일 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
제 3실시예에서는, 현재의 태양전지발전시스템의 주류인 계통연계형의 발전 시스템에 본 발명을 적용하는 예를 설명한다.
도 8은 제 3실시예의 태양전지전원의 회로구성을 도시하는 회로도이다.
제 3실시예에서는, 승압컨버터로서 기능하는 태양전지전원(701) 20대를, 병렬로 접속하고, 그 직류출력전력을 계통연계형의 인버터(13)에 공급하고, 계통(9)에는 교류전력을 공급한다. 또한, 태양전지전원(701)은 각각 트랜스(4)이외는 제 1실시예와 같은 구성이며, 그 출력은 9~10W이다. 태양전지전원(701)을 병렬운전해서, 적어도 100W정도의 입력을 필요로하고, 출력이 수kW인 시판의 인버터(13)을 구동한다. 태양전지전원(701)의 출력(10W정도)과 매칭되는 인버터가 있으면, 태양전지전원(701)을 병렬운전할 필요는 없다.
[트랜스]
제 3실시예의 트랜스(4)의 사양을 나타낸다.
제 3실시예의 트랜스(4)의 자기공진주파수는, 제 2실시예의 트랜스(4)보다도 자기코어가 큼에도 불구하고, 제 2실시예의 트랜스(4)보다도 높은 46kHz였다. 이것은, 예를들면 리쯔선(litz witr)을 사용하는 것이나 감는 방법의 개선(제 3실시예에서는 분할감기를 채용함)에 의해 트랜스(4)에 기생하는 표류용량이 작아진것 등이 이유인 것으로 추측된다.
자기공진주파수는, 감는 방법의 개선이나, 자기코어에 공극이나 공동을 삽입하는 것에 의해 변화시키는 것이 가능하다. 따라서, 스위칭주파수를 고정하고, 자기공진주파수를 제어하는 것에의해 변환효율이 양호한 태양전지전원을 얻을 수 있다. 그러나, 이런 방법은 권선구조 등과 같은 많은 요인에 의해 영향을 받기 때문에, 스위칭주파수를 변경하는 것과 같이 용이하지 않다.
[태양전지전원]
저전압 출력(1.0V)의 태양전지(1)으로부터 출력되는 10A의 전류를 트랜스(4)에 저손실로 공급하기 위하여, 태양전지(1)가 가지는 집전단자와 트랜스(4)를 근접해서 형성한다. 구체적으로는, 집전단자와 트랜스(4)의 일차권선을 전기적으로 접속하는 거리를 1Ocm이하로 하면, 접속이 용이하고, 손실도 작게 억제할 수가 있다. 본질적으로는, 접속을 위한 배선의 저항값을 삭감하는 것이 중요하고, 이들 부품을 충분히 굵고 짧은 배선으로 접속한다. 또한, 태양전지(1)대신에 연료전지를 접속하는 것이 용이하고, 따라서 이 전원을 연료전지전원으로서 응용가능한 것은 말할 필요도 없다.
[인버터]
인버터(13)로써는 공지공용의 것을 다수 사용할 수 있지만, 제 3실시예에서는, 풀 브릿지 방식의 주회로 및 최대 전력제어회로를 구비한 시판의 계통연계형의 인버터(캐논제 SI-04, 정격출력=4.5kW)를 사용했다. 본 발명의 본질과는 밀접한 관련이 없기 때문에, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다. 또한, 계통(9)는 일반적인 60Hz, 200V 단상3선식이다. 주파수나 전압은 변경이 용이하고, 따라서 예를들면 50Hz, 100V등 필요에 따라서 선택할 수 있다.
[동작확인]
다른 실시예와 같은 방법으로 동작확인을 행하고, 스위칭주파수에 대한 변환 효율을 측정한 결과를 도 9에 나타낸다. 다른 실시예에서와 같이, 자기공진주파수(46kHz)보다 약간 낮은 스위칭주파수에서 변환효율이 최고에 달했다. 그리고, 다른 실시예에서와 같이, 본 발명자등이 발견한 주파수영역에서 양호한 변환효율을 얻을 수 있었다.
이 결과로부터, 계통연계형의 인버터(13)을 부하로써 사용해도, 본 발명자등이 발견한 주파수 영역에서 스위칭 주파수를 유지하면, 높은 변환효율의 유지가 가능하다는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 각 실시예에 의하면, 높은 변환효율의 전원장치를 신속히 제작할 수 있고, 변환효율이 향상한 만큼, 태양전지전원의 출력을 증가 시키고, 이에의해 발전 코스트를 저렴하게 할 수가 있다. 또, 스위칭소자를 고정의 온 듀티로 제어하면 극히 간소한 전력변환 회로가 되므로, 전원장치의 코스트를 낮출 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 정신과 범위내에서 여러가지 변경과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위를 공지시키기 위하여 다음의 청구범위가 작성되었다.

Claims (13)

  1. 승압비가 극히 높은 트랜스와,
    상기 트랜스의 일차측에 교류전력을 공급하는 복수의 스위칭소자로 이루어지고,
    상기 교류전력의 주파수는 상기 트랜스의 자기공진주파수의 0.25배~2배인 것을 특징으로 하는 전원장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 교류전력의 주파수는 상기 트랜스의 자기공진주파수의 0.5배~1배인 것을 특징으로 하는 전원장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭소자는 고정의 온 듀티로 구동되는 것을 특징으로 하는 전원장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 트랜스의 2차측에 접속되는 복수의 정류소자를 또 가지고, 상기 장치에의 입력직류전원으로부터 발생한 교류전력을 소정전압의 직류전력으로 변환하는 것을 특징으로 하는 전원장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 입력직류전력은 태양전지 또는 연료전지로부터 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 전원장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 트랜스는, 그 일차측에 센터 탭을 가지고, 상기 트랜스 및 상기 복수의 스위칭소자는 푸쉬 풀 스위칭 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 전원장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 트랜스의 승압비는 1:1OO이상인 것을 특징으로 하는전원장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 전원장치는 자기공진모드전원이 아닌 것을 특징으로하는 전원장치.
  9. 승압비가 극히 높은 트랜스 및 상기 트랜스의 일차측에 교류전력을 공급하는 복수의 스위칭소자로 이루어진 전원장치의 설계방법으로서,
    상기 교류전력의 주파수를 상기 트랜스의 자기공진주파수의 0.25배~2배로 설정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 설계방법.
  10. 상기 교류전력의 주파수를 상기 트랜스의 자기공진주파수의 0.5배~1배로 설정하는 것을 특징으로 하는 설계방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 전력공급장치는 자기공진모드전원이 아닌 것을 특징으로 하는 설계방법.
  12. 청구항 1에 기재된 전원장치와,
    상기 전원장치에 직류전력을 직접 공급하는 태양전지 또는 연료전지로 이루어진 것을 특징으로 하는 발전장치.
  13. 제 12항에 있어서, 또 상기 전원장치로부터 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하고, 이 교류전력은 AC전력계통에 공급하는 것을 특징으로 하는 발전장치.
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