KR20120000525A - 축전기 수단의 충전을 위한 스위칭 암의 스위치 제어 방법 및 대응 충전 장치 - Google Patents

축전기 수단의 충전을 위한 스위칭 암의 스위치 제어 방법 및 대응 충전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120000525A
KR20120000525A KR1020110061351A KR20110061351A KR20120000525A KR 20120000525 A KR20120000525 A KR 20120000525A KR 1020110061351 A KR1020110061351 A KR 1020110061351A KR 20110061351 A KR20110061351 A KR 20110061351A KR 20120000525 A KR20120000525 A KR 20120000525A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
power grid
switch
arm
switching
Prior art date
Application number
KR1020110061351A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101827573B1 (ko
Inventor
소우사 루이스 드
보리스 부셰
Original Assignee
발레오 시스템므 드 꽁트롤르 모뙤르
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 발레오 시스템므 드 꽁트롤르 모뙤르 filed Critical 발레오 시스템므 드 꽁트롤르 모뙤르
Publication of KR20120000525A publication Critical patent/KR20120000525A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101827573B1 publication Critical patent/KR101827573B1/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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/525—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
    • H02M7/527—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J5/00—Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • 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
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 두 개의 스위치(12)를 각각 포함하는 적어도 제 1 및 제 2 스위칭 암(A, B)을 사용하여 외부 전력망을 통해 축전기 수단을 충전하기 위한 방법에 관한 것으로, 이러한 방법은,
펄스 폭 변조 제어 신호의 전송을 통해 상기 스위칭 암(A, B)의 스위치(12)를 제어하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 스위칭 암(B)의 스위치(12)는 한편으로는 제 2 암(B)에 연결되고 다른 한편으로는 상기 전력망의 중성선(N)에 연결되어 있는 보상 인덕턴스(7')의 단자에서의 전압과 정반대의 동 위상의 교류 전압(VX)을 발생시키도록 제어 신호의 펄스 폭을 조절하는 방식으로 제어됨으로써, 상기 전력망의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압(VN)이 직류 전압이 되도록 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한, 이러한 충전 방법을 실시하기 위한 충전 장치에 관한 것이다.

Description

축전기 수단의 충전을 위한 스위칭 암의 스위치 제어 방법 및 대응 충전 장치{CONTROLLING METHOD OF SWITCHES OF SWITCHING ARMS, NOTABLY FOR CHARGING ACCUMULATION MEANS, AND CORRESPONDING CHARGING DEVICE}
본 발명은 스위치를 포함하는 시스템의 스위치 제어 방법에 관한 것이다. 이러한 시스템은 충전지를 동력원으로 하는 엔진 또는 교류 발전기 분야에서 충전 방법을 실시하도록 사용될 수도 있다. 본 발명은 인버터를 사용하여 충전지가 엔진에 동력을 공급할 수 있으며 자동차의 정지 상태에서 충전지의 재충전이 가능한 전기 자동차 분야에 유리하게 적용 가능하다.
전술한 바와 같은 용례에 특히 적합하도록 설계된 경우에도, 관련 장치 및 방법이 다른 분야에 사용될 수도 있으며, 특히 풍력 터빈 또는 유압식 에너지 발생 장치에 사용될 수도 있다.
통상적으로, 전기 자동차에는 고전압 충전지가 장착되어 있으며, 이러한 고전압 충전지로부터 인버터로 직류 전류가 공급되어 인버터에서 상기 직류 전류가 교류 전류로 변환됨으로써 전기 엔진의 동력으로 사용될 수 있으며, 이러한 동력을 사용하여 자동차의 이동이 이루어지게 된다.
전술한 고전압 충전지의 재충전을 위해, 알려진 바와 같이 전기 자동차에는 충전 장치가 합체되어 있으며, 이러한 충전 장치는 일명 "브리지리스(bridgelss) PFC 컨버터"라고도 불리우는 다이오드 브리지(diode bridge)를 구비하지 않은 동력 제어 컨버터를 포함하고 있다.
컨버터의 스위칭(switching) 작용에 의해 발생되는 공통 모드(common-mode) 전류는 순환 과정에서 차체와 전자 장치 사이에서 나타나는, 차체와 엔진 사이에서 나타나는, 또는 심지어 차체와 충전지 사이에서 나타나는 기생 용량(spurious capacitance)을 초래한다. 이러한 전류는 접지선이 전력망에 마련된 중선선(neutral line)에 연결되어 있는 차체를 통과하면서 역 순환될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같은 충전 장치의 경우 전력망 교란을 야기할 수도 있다. 차체에서의 전류 순환으로 인해 사람이 감전되거나 전기 쇼크사하는 것을 방지하기 위하여, 표준 규격은 이러한 전력망에서의 고주파 교란 발생을 제한하는 방향으로 결정되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전압 변화에 의해 부유 용량이 야기되는 것을 방지함으로써 전술한 바와 같은 저주파 교란 발생을 억제하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예는, 외부 전력망에 연결되어 있으며 두 개의 스위치를 각각 포함하는 적어도 제 1 및 제 2 스위칭 암을 포함하는 시스템의 상기 스위치를 제어하기 위한 방법으로서, 펄스 폭 변조 제어 신호의 전송을 통해 상기 스위칭 암의 스위치를 제어하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 스위칭 암의 스위치는 한편으로는 제 2 암에 연결되고 다른 한편으로는 상기 전력망의 중성선에 연결되어 있는 보상 인덕턴스의 단자에서의 전압과 정반대의 동 위상의 교류 전압을 발생시키도록 제어 신호의 펄스 폭을 조절하는 방식으로 제어됨으로써, 상기 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압이 직류 전압이 되도록 하는 스위치 제어 방법을 제공한다.
상기 시스템은 스위칭 암으로 구성될 수도 있다.
상기 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압이 직류 전압인 경우, 따라서, 전압 변화에 의해 부유 용량이 발생할 위험이 더 이상 없으며 이에 따라, 저주파 교란 발생도 억제된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는, 각각 두 개의 스위치를 포함하는 적어도 제 1 및 제 2 스위칭 암을 사용하여 외부 전력망을 통해 축전기 수단을 충전하기 위한 방법으로서, 전술한 제어 방법의 펄스 폭 변조 제어 신호의 전송을 통해 상기 스위칭 암의 스위치를 제어하기 위한 적어도 하나의 단계를 포함하는 축전기 수단 충전 방법을 제공한다.
상기 단계에 따르면, 상기 제 2 스위칭 암의 스위치는 한편으로는 제 2 암에 연결되고 다른 한편으로는 상기 전력망의 중성선에 연결되어 있는 보상 인덕턴스의 단자에서의 전압과 정반대의 동 위상의 교류 전압을 발생시켜 상기 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압이 직류 전압이 되도록 제어 신호의 펄스 폭을 조절하는 방식으로 제어된다.
상기 제어 또는 충전 방법은 또한, 이하의 하나 이상의 특징을 단독으로 또는 조합 형태로 포함할 수도 있다:
- 상기 제 2 스위칭 암은 개방루프(open loop) 모드로 제어되며, 상기 펄스 폭은 평균 값이 상기 보상 인덕턴스의 교류 전압과 정반대의 값과 실질적으로 동일하며,
- 상기 제 2 스위칭 암은 상기 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압이 설정값에 종속되도록 상기 펄스 폭을 변화시키는 방식으로 폐루프(closed loop) 모드로 제어되고,
- 상기 방법은,
● 상기 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압을 측정하는 단계와,
● 상기 측정 전압을 상기 설정값과 비교하는 단계, 그리고
● 상기 측정 전압이 설정값과 상이한 경우, 상기 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압이 설정값과 실질적으로 동일하도록 펄스 폭을 보정하는 단계를 추가로 포함하며,
- 상기 제 1 암은 사인파 전류를 흡수하도록 제어된다.
폐루프 모드에서, 상기 제 2 스위칭 암의 스위치는 상기 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압이 특히 제 2 암에 의해 발생되는 직류 전압인 설정값에 종속되도록 펄스 폭이 동적인 방식으로 조절되어 있는 제어 신호에 의해 제어될 수도 있다. 상기 펄스 폭은 설정값에 종속되지 않는다.
개방루프 모드에서, 상기 펄스 폭은 설정값에 종속되지 않을 수도 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 전술한 바와 같은 충전 방법을 실시하기 위한 대응 충전 장치를 제공한다. 상기 충전 장치는 외부 전력망을 통해, 엔진에 교류 전류를 공급하도록 구성되는 축전기 수단을 충전하기 위한 전기 충전 장치로서,
- 상기 엔진과 상기 축전기 수단의 사이에 연결되며, 각각 두 개의 스위치를 포함하고 상기 엔진의 위상에 중간점(mid point)이 연결되는 적어도 제 1 및 제 2 스위칭 암을 포함하는 인버터, 그리고
- 펄스 폭 변조 제어 신호의 전송을 통해 상기 스위치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함하며,
상기 전력망의 중성선과 제 2 스위칭 암에 연결되는 보상 인덕턴스를 추가로 포함하며,
상기 제어 회로는 제 2 암의 스위치를 펄스 폭이 조절된 제어 신호의 전송을 통해 제어함으로써 제 2 암이 보상 인덕턴스의 단자에서의 전압과 정반대의 동 위상의 교류 전압을 발생시키도록 하여, 상기 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압이 직류 전압이 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 장치는 또한, 이하의 하나 이상의 특징을 단독으로 또는 조합 형태로 포함할 수도 있다:
- 상기 장치는 단상(single-phase) 장치이며,
- 상기 장치는 상기 제 2 스위칭 암을 개방루프 모드로 제어하도록 구성되고,
- 상기 장치는 상기 제 2 암을 중성선의 전압이 설정값에 종속되도록 하는 방식으로 폐루프 모드로 제어하도록 구성되며, 상기 장치는,
● 상기 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압을 측정하며,
● 상기 측정 전압을 상기 설정값과 비교하고,
● 상기 측정 전압이 설정값과 상이한 경우, 상기 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압이 설정값과 실질적으로 동일하도록 펄스 폭의 값을 보정하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 포함하고,
- 상기 장치는 저역 통과 필터를 형성하도록 상기 보상 인덕턴스와 직렬로 장착되는 커패시터와 저항기를 추가로 포함하며,
- 상기 인버터는 두 개의 스위칭 암에 의해 각각 생성되는 두 개의 H-형상 브리지 구조를 포함하고,
- 상기 제어 회로는 상기 엔진에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 모드로부터 상기 축전기 수단을 충전하기 위한 충전 모드로 전환하며 또한 충전 모드를 전력 공급 모드로 전환하도록 상기 스위치를 제어하도록 구성된다.
전술한 방법 또는 장치에 있어서, 상기 제 1 스위칭 암의 중간점이 엔진의 상의 제 1 단자에 연결될 수도 있으며, 상기 제 2 스위칭 암의 중간점이 상기 보상 인덕턴스의 제 1 단자에 연결될 수도 있고, 상기 보상 인덕턴스의 제 2 단자는 전력망의 중성선에 연결되는 반면, 엔진의 상의 제 2 단자는 전력망의 위상에 연결되어 있다. 엔진의 위상, 전력망 및 보상 인덕턴스는 따라서 직렬로 장착될 수도 있다. 전력망의 중성선은 접지부에 연결될 수도 있다.
상기 축전기 수단은 직류 전압을 발생시키는 충전지를 형성할 수도 있다.
본 발명에 따른 전기 자동차의 축전기 수단의 충전 방법에 의하면, 전압 변화에 의한 부유 용량 발생을 방지함으로써 저주파 교란 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 기타 다른 특징 및 장점이 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 주어진 아래의 설명을 읽음으로써 분명해질 것이다.
도 1a는 제 1 실시예에 따른 충전 장치를 개략적으로 간단한 형태로 나타낸 도면이다.
도 1b는 제 2 실시예에 따른 충전 장치를 개략적으로 간단한 형태로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1a 또는 도 1b의 충전 장치의 일부를 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 3은 장치의 인버터의 제 2 스위칭 암이 평균 모형으로 나타내어져 있는 도 1a 또는 도 1b의 장치의 일부를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1a의 장치의 제 2 스위칭 암을 제어하기 위한 개방루프(open loop)의 다이아그램이다.
도 5는 도 1b의 장치의 제 2 스위칭 암을 제어하기 위한 종속형 폐루프(closed loop)의 다이아그램이다.
도 6은 두 개의 혼합형 H-형상 브리지가 마련되어 있는 도 1a 또는 도 1b의 장치의 인버터를 나타낸 도면이다.
상기 도면 및 이하의 설명 내용에서, 실질적으로 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호로 지시되어 있다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 예를 들어, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차와 같은 자동차용의 충전 장치(1)가 개략적으로 간단한 형태로 도시되어 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 충전 장치(1)는,
- 인버터(2)와, 상기 인버터(2) 내에 합체되어 있는 두 개의 스위칭 암(A, B)을 포함하는 스위칭 수단(4)과,
- 직류 전압(Ve)을 발생시키는 충전지를 형성하는 축전기 수단(5)과,
- 일부 도면에 도시된 바와 같이 인덕턴스(inductance)의 역할을 하는 권선부(7)를 구비하는 단상 교류 전류 엔진(6)과,
- 추가 보상 인덕턴스(7')와,
- 연결 수단(8)과,
- 상기 스위칭 수단(4)용의 제어 회로(9), 그리고
- 선택적 구성 요소로서, 상기 인버터(2)와 상기 축전기 수단(5) 사이에 배치되는 DC/DC 컨버터(10)를 포함한다.
전술한 바와 같은 DC/DC 컨버터(10)를 사용함으로써 전압의 적응 조절이 가능하며 결과적으로 효율 저하 없이 인버터의 치수 결정을 최적화할 수 있다. 사실, 축전기 수단(5)의 전압은 그 충전량에 따라 변하며, 그 변화 폭이 원래 값의 두 배에 이를 수도 있다. 상기 DC/DC 컨버터(10)를 사용함으로써 인버터(2)의 치수를 보다 낮은 전압용으로 조절할 수 있으며, 이러한 저전압용 인버터는 통과 전류의 양을 절반 수준으로 줄일 수 있다.
상기 연결 수단(8)은 단상 전력망(11)의 출력부로의 연결을 허용한다. 이러한 연결 수단은, 첨부 도면에는 도시되어 있지 않지만, 장치(1)에 전력이 공급되는 경우 전력망의 출력부에 접근하는 것을 방지할 수 있도록 하기 위한 잠금 수단을 포함할 수도 있다. 상기 연결 시스템(8)은 또한, 전력 공급 모드에서 사용자가 컨덕터(통전 상태)에 접근하는 것을 방지하기 위한 제 2 잠금 수단(도시하지 않음)과 연계될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(6)의 권선부(7)는 전력망(11)의 위상(P)에 연결되어 있다. 이러한 권선부(7)는 또한, 제 1 암(A)의 중간점(mid point)에 연결되어 있으며, 제 2 암(B)은 전력망(11)의 중성선(N)에 또한 연결되어 있는 제 2 보상 인덕턴스(7')에 연결되어 있다. 상기 전력망(11)의 중성선(N)은 또한 접지부에 연결되어 있다.
도시된 본 실시예에 있어서, 상기 장치(1)는 이하의 두 개의 작동 모드를 구비하도록 설계되어 있다:
- 전력 공급 모드에서, 장치는 충전지로부터 공급되는 교류 전류 전력을 엔진(6)에 공급한다.
- 충전 모드에서, 장치는 인덕턴스의 역할을 하는 엔진(6)의 권선부(7)를 채용한 결과 접지부에 연결되어 있는 전력망(11)으로부터 공급되는 전력을 사용하여 충전지(B)를 충전시킨다.
이러한 전력 공급 모드로부터 충전 모드로의 전환은 제어 회로(9)에 의해 관리될 수 있다.
상기 제어 회로(9)는 각각의 암(A, B)의 두 개의 스위치(12)를 제어한다. 전력 공급 모드에서, 제어 회로(9)는 엔진(6)의 대응 위상의 교류 전류의 순환이 가능하도록 하는 방식으로 암(A, B)을 제어한다. 본 실시예에 있어서, 역 장착 다이오드를 구비한 전력형 트랜지스터의 형태로 형성되는 스위치(12)는 통상의 사인파 PWM 제어에 따라 제어된다. 여기서, 'PWM'은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation)(α)의 약자이다.
반면에, 충전 모드에서는, 저주파 전류의 보상을 위해 두 개의 암이 독립적으로 제어된다.
보다 구체적으로 설명하자면, 제어 회로(9)는 역률 보상(PFC;power factor correction) 기능을 달성하기 위하여 사인파 전류를 흡수할 수 있도록 제 1 암(A)을 제어한다.
제 2 암(B)은 보상 인덕턴스(7')의 단자에서의 전압에 대해 상반되는 동 위상의 교류 전압을 발생시키도록 제어된다.
실제로, 암(B)이 평균 모형으로서 모델링되어 있는 도 3을 참조하면, 전력망(11)의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압이 보상 인덕턴스(7')와 제 2 암(B)의 단자에서의 총 전압과 동일함을 알 수 있다(수학식 1 참조).
Figure pat00001
(여기서, ZL 은 인덕턴스(7')의 임피던스이며, IAC 는 전력망에 의해 공급되는 교류 전류이고, VX 는 제 2 암에 의해 발생되는 교류 전압이며, k 는 제 2 암(B)에 의해 발생되는 직류 전압이다).
사인파와 관련하여, 보상 인덕턴스(7')의 단자에서의 전압은 이하의 수학식 2에 따라 표현된다.
Figure pat00002
(여기서, L 은 인덕턴스이며, w 는 각속도 또는 펄스 속도이다).
따라서, 전압(Vx)이 보상 인덕턴스(7')의 단자에서의 전압 LwIcos(wt)과 정반대의 값을 갖는 경우, 전력망(11)의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압(VN)은 일정하다(수학식 3 참조)
Figure pat00003
Figure pat00004
이를 위해, 제어 회로(9)는 개방루프 모드의 제 2 암(B)을 제어할 수도 있다(도 1a 및 도 4 참조). 이 경우, 보상 인덕턴스(7')의 값(L)은 정확하게 알려진 바와 같이 전류(I)의 값이다. 이 경우 안정적인 시스템이 구축된다. 따라서, 펄스 폭(α)은 평균 값이 보상 인덕턴스(7')의 단자에서의 전압(LwIcos(wt))과 정반대의 값과 동일하도록 선택된다.
전술한 바와 같은 충전 방법 동안, 따라서, 제 2 스위칭 암(B)의 스위치(12)는 평균 값이 인덕턴스(7')의 단자에서의 전압과 정반대의 값을 갖는 펄스 폭 변조 제어 신호(α)에 의해 제어된다.
변형예에 따르면, 제어 회로(9)는 폐루프 모드의 제 2 암(B)을 제어할 수도 있다(도 1b 및 도 5 참조). 이 경우, 보상 인덕턴스(7')의 값(L) 또는 전류(I) 값을 알아야 할 필요 없이, 전력망(11)의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압(VN)의 값은 설정값(k)에 종속된다.
이를 위해, 장치(1)는 또한,
- 중성선(N)과 접지부 사이의 전압을 측정하기 위한 수단(14)과,
- 측정 전압을 설정값(k)과 비교하기 위한 비교기(16), 그리고
- 중성선(N)과 접지부 사이의 전압이 변하는 경우 PWM 제어 신호의 펄스 폭(α)을 조절하기 위한 보정기(18)를 포함한다.
전압(VN)이 변환 값임을 고려하여, 전압의 획득을 위한 복귀 서브시스템의 경우 필터(F)를 필요로 한다.
따라서, 전술한 바와 같은 충전 방법 동안, 제 2 스위칭 암(B)의 스위치(12)는 전력망의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압(VN)이 설정값(k)에 종속되도록 펄스 값이 일정하게 적응 조절되는 제어 신호에 의해 제어된다.
이를 위해, 전압(VN)이 측정되어, 설정값(k)과 비교된다. 전압(VN)이 변하는 경우, 펄스 폭(α)이 대응하여 보정된다.
따라서, 전압(VN)은 일정한 값을 가지며, 이것은 저주파 교란 발생을 억제하는 효과가 있다.
또한, 고주파 교란을 억제하기 위하여, 보상 인덕턴스(7')와, 커패시터, 그리고 저항기가 직렬로 마련되어 저역 통과 필터를 제공할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 인버터는 두 개의 스위칭 암(A, B)을 구비한다. 도 6에 도시된 변형예에 따르면, 두 개의 혼합형 H-형상 브리지를 구비한 인버터를 제공할 수 있다. 제 1 H-형상 브리지는 두 개의 스위칭 암(C, C')에 의해 형성되며, 제 2 H-형상 브리지는 두 개의 스위칭 암(D, D')에 의해 형성된다.
작동 방법은 전술한 실시예와 비교하여 유사하다. 실제로, 이 경우, 상기 암 중 하나, 예를 들어, 제 4 암(D')은 전술한 바와 같은 제 2 암(B)과 유사한 방식으로 제어된다. 또한, 나머지 암(C, C', D')은 전술한 실시예의 제 1 암(A)와 같이 역률 보상(PFC) 기능을 제공한다.
따라서, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 엔진(6)에 전력을 공급하는 충전지를 충전하기에 특히 적당한 전술한 바와 같은 충전 방법에 의하면, 간단한 방식으로, 전력망(11)의 중성선(11)과 접지부 사이에 일정한 전압(VN)을 유지함으로써 저주파 교란 발생을 방지할 수 있다.
본 발명이 전술한 실시예로만 제한되는 것은 아니다.
특히, 상기 엔진은 단상 전류 엔진이 아닐 수도 있다. 또한, 엔진은 단상 전력망 또는 상이한 개수의 위상을 갖춘 전력망에 의해 작동될 수도 있다.
본 발명이 축전기 수단의 충전 방법으로만 제한되는 것은 아니며, 전력망에 연결되어 있는 시스템에 광범위하게 적용될 수 있다. 여기서, 상기 시스템은 적어도 제 1 및 제 2 스위칭 암을 구비하는 시스템으로서, 각각의 스위칭 암은 두 개의 스위치를 포함하며, 시스템이 축전기 수단의 충전 장치의 일부를 구성하는지 여부와 상관없이, 전력망의 중성선과 접지부 사이의 전압이 직류 전압 값을 갖도록 스위치를 제어하는 역할을 한다.
모든 경우에, 상기 스위치는 선택적으로 인버터의 일부를 구성할 수도 있으며, 인덕턴스는 선택적으로 엔진의 위상 형성에 기여할 수도 있다.
2 : 인버터 5 : 축전기 수단 6 : 엔진 7' : 보상 인덕턴스
9 : 제어 회로 10 : DC/DC 컨버터
11 : 전력망 12 : 스위치
A, B : 스위칭 암 N : 중성선

Claims (14)

  1. 외부 전력망(11)에 연결되어 있으며 두 개의 스위치(12)를 각각 포함하는 적어도 제 1 및 제 2 스위칭 암(A, B)을 포함하는 시스템의 상기 스위치(12)를 제어하기 위한 방법으로서,
    펄스 폭 변조 제어 신호(α)의 전송을 통해 상기 스위칭 암(A, B)의 스위치(12)를 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 스위칭 암(B)의 스위치(12)는 한편에서는 제 2 암(B)에 연결되고 다른 한편에서는 상기 전력망의 중성선(N)에 연결되어 있는 보상 인덕턴스(7')의 단자에서의 전압과 정반대의 동 위상의 교류 전압(VX)을 발생시키도록 제어 신호의 펄스 폭(α)을 조절하는 방식으로 제어됨으로써, 상기 전력망(11)의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압(VN)은 직류 전압인 것을 특징으로 하는 스위치 제어 방법.
  2. 각각 두 개의 스위치(12)를 포함하는 적어도 제 1 및 제 2 스위칭 암(A, B)을 사용하여 외부 전력망(11)을 통해 축전기 수단(5)을 충전하기 위한 방법으로서,
    펄스 폭 변조 제어 신호(α)의 전송을 통해 상기 스위칭 암(A, B)의 스위치(12)를 제어하기 위한 제1항의 적어도 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전기 수단 충전 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스위칭 암(B)은 개방루프(open loop) 모드로 제어되며, 상기 펄스 폭(α)은 평균 값이 상기 보상 인덕턴스(7')의 교류 전압과 정반대의 값과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 스위치 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스위칭 암(B)은 상기 전력망(11)의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압(VN)이 설정 값(k)에 종속되도록 상기 펄스 폭(α)을 변화시키는 방식으로 폐루프(closed loop) 모드로 제어되는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    - 상기 전력망(11)의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압(VN)을 측정하는 단계와,
    - 상기 측정 전압(VN)을 상기 설정 값(k)과 비교하는 단계, 그리고
    - 상기 측정 전압이 설정 값(k)과 상이한 경우, 상기 전력망(11)의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압(VN)이 설정 값(k)과 실질적으로 동일하도록 펄스 폭(α)을 보정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 암(A)은 사인파 전류를 흡수하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 방법.
  7. 외부 전력망(11)을 통해, 엔진(6)에 교류 전류를 공급하도록 구성되는 축전기 수단(5)을 충전하기 위한 전기 충전 장치로서,
    - 상기 엔진(6)과 상기 축전기 수단(5)의 사이에 연결되며, 각각 두 개의 스위치(12)를 포함하고 상기 엔진(6)의 위상에 중간점이 연결되는 적어도 제 1 및 제 2 스위칭 암(A, B)을 포함하는 인버터(2), 그리고
    - 펄스 폭 변조 제어 신호(α)의 전송을 통해 상기 스위치(12)를 제어하기 위한 제어 회로(9)를 포함하며,
    상기 전력망(11)의 중성선(N)과 제 2 스위칭 암(B)에 연결되는 보상 인덕턴스(7')를 추가로 포함하며,
    상기 제어 회로(9)는 제 2 암(B)의 스위치(12)를 펄스 폭(α)이 조절된 제어 신호의 전송을 통해 제어함으로써 제 2 암(B)이 보상 인덕턴스(7')의 단자에서의 전압과 정반대의 동 위상의 교류 전압(VX)을 발생시키도록 하여, 상기 전력망(11)의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압(VN)이 직류 전압이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 충전 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 단상(single phase) 장치인 것을 특징으로 하는 전기 충전 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 스위칭 암을 개방루프 모드로 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 충전 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 암을 중성선의 전압(VN)이 설정 값(k)에 종속되도록 하는 방식으로 폐루프 모드로 제어하도록 구성되며,
    - 상기 전력망(11)의 중성선(N)과 접지부 사이의 전압(VN)을 측정하며,
    - 상기 측정 전압을 상기 설정 값(k)과 비교하고,
    - 상기 측정 전압이 설정 값(k)과 상이한 경우, 상기 중성선의 전압(VN)이 설정 값(k)과 실질적으로 동일하도록 펄스 폭(α)을 보정하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 충전 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 저역 통과 필터를 형성하도록 상기 보상 인덕턴스와 직렬로 장착되는 커패시터와 저항기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 충전 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 인버터(2)는 두 개의 스위칭 암(C, C', D, D')에 의해 각각 생성되는 두 개의 H-형상 브리지 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 충전 장치.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 제어 회로(9)는 상기 엔진(6)에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 모드로부터 상기 축전기 수단(5)을 충전하기 위한 충전 모드로 전환할 수 있도록 하면서 또한 충전 모드를 전력 공급 모드로 전환할 수 있도록 상기 스위치(12)를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 충전 장치.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 스위칭 암(A)의 중간점이 엔진의 위상(7)의 제 1 단자에 연결되며, 상기 제 2 스위칭 암(B)의 중간점이 상기 보상 인덕턴스(7')의 제 1 단자에 연결되고, 상기 보상 인덕턴스(7')의 제 2 단자는 전력망(11)의 중성선(N)에 연결되는 반면, 엔진의 위상(7)의 제 2 단자는 전력망(11)의 위상(P)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 충전 장치.
KR1020110061351A 2010-06-25 2011-06-23 축전기 수단의 충전을 위한 스위칭 암의 스위치 제어 방법 및 대응 충전 장치 KR101827573B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1055105A FR2961966B1 (fr) 2010-06-25 2010-06-25 Procede de charge de moyens d'accumulation et dispositif de charge correspondant
FR1055105 2010-06-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120000525A true KR20120000525A (ko) 2012-01-02
KR101827573B1 KR101827573B1 (ko) 2018-02-08

Family

ID=43829327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110061351A KR101827573B1 (ko) 2010-06-25 2011-06-23 축전기 수단의 충전을 위한 스위칭 암의 스위치 제어 방법 및 대응 충전 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8482229B2 (ko)
EP (1) EP2421117B1 (ko)
JP (1) JP5897826B2 (ko)
KR (1) KR101827573B1 (ko)
CN (1) CN102299660B (ko)
BR (1) BRPI1102745A2 (ko)
CA (1) CA2743309A1 (ko)
FR (1) FR2961966B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012222427A1 (de) * 2012-12-06 2014-06-12 Siemens Aktiengesellschaft Ladevorrichtung für einen Energiespeicher und Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung
US20140320051A1 (en) * 2013-04-25 2014-10-30 J.D. Components Co., Ltd. Motor winding and power electronic switch assembly having switchable output capability
CN106899221B (zh) * 2017-04-19 2023-10-03 国网江苏省电力公司新沂市供电公司 一种八开关逆变器及其控制方法
TWI662774B (zh) * 2018-03-21 2019-06-11 群光電能科技股份有限公司 無橋交錯式功率因數修正器及其控制方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0382396A (ja) * 1989-08-23 1991-04-08 Mitsubishi Electric Corp パルス幅変調形インバータ装置
JP3246224B2 (ja) 1994-09-27 2002-01-15 富士電機株式会社 Ｐｗｍコンバータ
US7180758B2 (en) * 1999-07-22 2007-02-20 Mks Instruments, Inc. Class E amplifier with inductive clamp
US6469919B1 (en) * 1999-07-22 2002-10-22 Eni Technology, Inc. Power supplies having protection circuits
US8180585B2 (en) * 1999-08-26 2012-05-15 Tk Holdings, Inc. Magnetic crash sensor
US6434020B1 (en) * 2001-04-09 2002-08-13 Hydro-Quebec Apparatus and method of operating two switches connecting respectively a load to power source terminals in response to a switch control signal
US6788029B1 (en) * 2001-11-02 2004-09-07 Christopher W. Gabrys Flywheel with switched coupling regulator
ATE306143T1 (de) * 2002-01-30 2005-10-15 Koninkl Philips Electronics Nv System umfassend eine elektrische brücke zur erzeugung eines elektrischen signals für eine last und steuereinheit für ein solches system
JP4291731B2 (ja) * 2004-04-27 2009-07-08 トヨタ自動車株式会社 回転電機駆動装置およびそれを備えた車両
US7531916B2 (en) * 2004-05-26 2009-05-12 Altergy Systems, Inc. Protection circuits for hybrid power systems
JP4517994B2 (ja) * 2005-09-29 2010-08-04 トヨタ自動車株式会社 充電制御装置および電動車両
JP2008079454A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Toyota Industries Corp 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータの制御方法
GB0700033D0 (en) * 2007-01-02 2007-02-07 Ami Semiconductor Belgium Bvba Method and apparatus for driving a brushless dc motor
JP2009027811A (ja) 2007-07-18 2009-02-05 Toyota Motor Corp 電力制御装置およびそれを備えた車両
US7957166B2 (en) * 2007-10-30 2011-06-07 Johnson Controls Technology Company Variable speed drive
FR2944391B1 (fr) * 2008-11-18 2013-03-22 Valeo Sys Controle Moteur Sas Procede et dispositif electrique combine d'alimentation et de charge a moyens de compensation

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI1102745A2 (pt) 2012-11-20
FR2961966A1 (fr) 2011-12-30
FR2961966B1 (fr) 2012-07-13
EP2421117B1 (fr) 2017-03-01
CN102299660A (zh) 2011-12-28
CN102299660B (zh) 2015-03-18
CA2743309A1 (en) 2011-12-25
US8482229B2 (en) 2013-07-09
US20110316465A1 (en) 2011-12-29
JP5897826B2 (ja) 2016-03-30
EP2421117A2 (fr) 2012-02-22
JP2012010587A (ja) 2012-01-12
EP2421117A3 (fr) 2014-03-12
KR101827573B1 (ko) 2018-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101834571B1 (ko) 특히 축전기 수단의 충전의 관점에서 스위칭 암의 스위치를 제어하기 위한 방법 및 대응 충전 장치
US10608553B2 (en) Maximizing power in a photovoltaic distributed power system
KR20120000527A (ko) 축전기 수단 충전 장치
RU2526324C2 (ru) Быстродействующее зарядное устройство для электромобиля
JP7048059B2 (ja) 電動車両用オンボード双方向ａｃ急速充電器
CN108174622B (zh) 模块化多电平变换器谐波注入系统和方法
US8184462B2 (en) Power conversion apparatus, power conditioner, and power generation system
US9685853B2 (en) Absorption circuit for absorbing a power ripple and associated method
US20170144551A1 (en) Track-bound vehicle converter
US11228238B2 (en) Charging apparatus capable of reducing low-frequency leakage current
KR20120000525A (ko) 축전기 수단의 충전을 위한 스위칭 암의 스위치 제어 방법 및 대응 충전 장치
JP6837534B2 (ja) 双方向電力変換を備える３相電源装置
KR20200075136A (ko) 저주파 누설전류를 감소시킬 수 있는 충전 장치
JP2012178938A (ja) 電力変換システム
KR100961175B1 (ko) 자기부상열차의 보조전원장치
RU137642U1 (ru) Система бесперебойного энергоснабжения
KR20190139402A (ko) 저주파 누설전류를 감소시킬 수 있는 충전 장치
US20240222978A1 (en) Maximizing Power in a Photovoltaic Distributed Power System
KR100978587B1 (ko) 입력 역률 개선을 위한 매트릭스 컨버터의 출력 제어 방법및 출력 제어 장치
WO2023009652A1 (en) Systems and methods for control of nonisolated bidirectional power converters
US20220393562A1 (en) Three-phase four-wire bi-directional switching circuit for an electric vehicle
JP2013138550A (ja) 電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant