KR20150031060A - Power conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
실시 예는 전력변환장치에 관한 것이다.An embodiment relates to a power conversion apparatus.
통상적인 ESS(Energy Storage System) 장치는, 계통 측에 전력의 수요가 적을 시 충전을 행하며, 전력의 수요가 많을 시 축전 부 전원을 방전시켜 계통에 전력을 공급하며, 아울러 이와 동시에 무효전력을 계통에 순시로 보정하여 전력을 안정 시키는 역할을 가진다.A typical ESS (Energy Storage System) apparatus charges electricity when the demand of electric power is low on the system side. When the demand of electric power is high, electric power is supplied to the system by discharging the electric power of the power storage apparatus. At the same time, So as to stabilize the power.
이러한 ESS 장치에 포함되는 전력변환장치(Power conditioning system, PCS)는 계통 측 전력을 제공받아 직류 전원으로 변환하고 수신된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 계통 측과 부하 측으로 전달하는 변환부와, 배터리의 직류 전원을 상기 변환부로 공급하는 축전부와 상기 계통, 변환부 및 축전부의 스위치를 제어하는 제어부를 구비한다.A power conditioning system (PCS) included in such an ESS device includes a conversion unit that receives system power and converts the DC power into a DC power, converts the received DC power into an AC power and transfers the AC power to the system side and the load side, And a control unit for controlling the switches of the system, the conversion unit, and the power storage unit.
상기 계통, 변환부 및 축전부는 동작 과정에서 과전류 또는 과전압이 발생하여, 상기 전력변환장치의 내부 회로가 손상되는 문제점이 있다.The system, the conversion unit, and the power storage unit generate an overcurrent or an overvoltage during operation, thereby damaging the internal circuit of the power conversion apparatus.
실시 예는 과전류 또는 과전압 발생시 전력변환장치의 내부구성을 보호할 수 있는 전력변환장치를 제공한다.The embodiment provides a power conversion device that can protect the internal configuration of the power conversion device when over-current or over-voltage occurs.
실시 예에 따른 전력변환장치는, 계통으로부터의 전압을 충전하는 축전부; 상기 계통과 축전부 사이에서 전압을 변환하는 변환부; 및 상기 계통, 축전부 및 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 계통, 축전부 또는 변환부의 과전압 또는 과전류를 검출하여 상기 계통, 축전부 및 변환부의 동작을 제어한다.A power conversion apparatus according to an embodiment includes: a power storage unit for charging a voltage from a system; A converter for converting a voltage between the system and the power storage unit; And a control unit for controlling operations of the system, the power storage unit, and the conversion unit, and the control unit controls an operation of the system, the power storage unit, and the conversion unit by detecting an overvoltage or an overcurrent of the system, the power storage unit, or the conversion unit.
실시 예에 따른 전력변환장치는 제어부에 별개의 아날로그회로를 구성하여 과전압 또는 과전류 발생시 상기 제어부의 동작을 중단시켜, 디지털 회로의 동작여부에 관계없이 과전류 또는 과전압으로부터 상기 전력변환장치의 내부구성을 보호하여, 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.The power conversion apparatus according to the embodiment may include a separate analog circuit in the control unit to stop the operation of the control unit when an overvoltage or an overcurrent occurs to protect the internal configuration of the power conversion device from an overcurrent or an overvoltage, So that the reliability of the product can be improved.
도 1은 제1 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 전력변환장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 전력변환장치와 계통간의 연결관계를 도시한 회로도이다.
도 4는 제1 실시 예에 따른 제어부를 도시한 블록도이다.
도 5는 제1 실시 예에 따른 회로 보호부에 대한 회로도이다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 회로 보호부에 대한 회로도이다.1 is a block diagram showing an energy storage system according to a first embodiment.
2 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to the first embodiment.
3 is a circuit diagram showing a connection relationship between the power conversion apparatus and the system according to the first embodiment.
4 is a block diagram showing a control unit according to the first embodiment.
5 is a circuit diagram of the circuit protection unit according to the first embodiment.
6 is a circuit diagram of the circuit protection unit according to the second embodiment.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between .
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, ""module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.
도 1은 제1 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing an energy storage system according to a first embodiment.
도 1을 참조하면 제1 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 계통(10), 부하(20), 전력변환장치(30) 및 스위치(40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the energy storage system according to the first embodiment may include a
상기 계통(10)은 상기 부하(20) 및 전력변환장치(30)에 전력을 전달한다. 상기 계통(10)은 상기 부하(20)의 소비에 필요한 전력을 공급하고, 상기 전력변환장치(30)의 충전에 필요한 전력을 전달할 수 있다. 또한, 상기 계통(10)은 상기 전력변환장치(30)의 충전 또는 방전 판단에 필요한 각종정보 및 전기 요금 산출에 필요한 정보 등을 상기 전력변환장치(30)로 제공하는 시스템으로 전력 거래소 등의 시스템을 포함할 수 있다. 상기 계통(10)은 전기 사용량 및 전기 요금을 관리하는 각종 관리 서버를 포함할 수 있다. 상기 계통(10)은 차량, 태양 전지 또는 가정용 축전 시스템 등일 수 있다.The system (10) transfers power to the load (20) and the power inverter (30). The
상기 부하(20)는 상기 계통(10) 또는 전력변환장치(30)로부터 전력을 공급받아 이를 소비할 수 있다. 상기 부하(20)는 상기 스위치(40)가 단락되는 경우 상기 계통(10)으로부터 전력을 공급받고, 상기 스위치(40)가 개방되는 경우 상기 전력변환장치(30)로부터 전력을 공급받을 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 계통(10)으로부터 실시간으로 변화하는 전기요금정보를 수신하여 상기 계통(10)으로부터 전기를 구매하여 축전지에 저장하거나, 상기 저장된 전기를 상기 계통(10)으로 판매할 수 있다. 또한, 상기 전력변환장치(30)는 충전된 전기를 상기 부하(20)로 공급할 수 있다. 상기 전력변환장치(30)는 내부의 축전지로부터 상기 축전지에 충전된 전기의 충전량 정보를 수신하여, 상기 축전지에 전기를 충전 또는 방전할 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 계통(10) 및 부하(20)와 유선 또는 무선 통신 방식 및 전력선 통신(PLC, power line communication) 방법을 포함하는 다양한 통신 방법으로 전기의 충전/방전에 필요한 정보를 서로 송신 또는 수신할 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 충전/방전에 기준이 되는 상기 계통(10)의 요금 정보와, 요금 산출을 위한 충전량 또는 방전량 계측 정보와, 구입 및 지출 정보를 계통(10)과 서로 송신 또는 수신할 수 있다.The
또한, 상기 전력변환장치(30)는 충전/방전의 기준이 되는 상기 계통(10)의 요금 정보를 기초로 하여, 다양하게 충전 및 방전 기준과 이를 통한 구매 및 판매의 기준을 설정할 수 있으며, 원격으로 제어할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 전력변환장치(30)는 사용자 정보 인식을 통하여 계통(10)과 전력(전기)을 판매 및 구매하는 량과 비용 정보를 계통(10)에 송신하여 비용을 과금하고, 판매 금액을 자동으로 정산을 수 있도록 하는 과금 기능 관련 정보를 계통(10)과 송신 또는 수신할 수 있다.In addition, the
상기 실시 예에서는 상기 전력변환장치(30)의 충방전 제어 및 상기 부하(20)로의 전력전달 주체를 상기 전력변환장치(30)에서 판단하는 것을 예시하였으나, 별도의 제어부를 이용하여 충방전 제어 및 전력 전달 판단을 할 수 있다. 이 경우 상기 전력변환장치(30)는 상기 제어부의 제어에 따라 충방전을 수행할 수 있다.
The charge / discharge control of the
도 2는 제1 실시 예에 따른 전력변환장치를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to the first embodiment.
도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 전력변환장치(30)는 계통과 연결될 수 있다.Referring to FIG. 2, the
상기 전력변환장치(30)는 제어부(100), 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 축전부(140)를 포함할 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 제어부(100)의 제어에 의해 상기 계통(10)으로 전달되는 교류입력전원을 상기 축전부(140)에 저장하고, 필요 시 예를 들어 교류 입력전원이 차단되는 경우 상기 축전부(140)로부터 상기 계통(10) 방향으로 전력을 발전할 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 전원부(150)를 제어하는 제어신호를 각 구성으로 인가할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 계통(10)과 상기 축전부(140) 사이의 충방전을 제어할 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 전원부(150)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 제어부(100)는 전력변환장치(30)의 각 구성에 포함되는 스위치를 제어함으로써 상기 전력변환장치(30)의 동작을 제어할 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 전력변환장치(30)의 각 구성의 전류 및 전압을 센싱하여, 상기 전력변환장치(30)의 각 구성에 과전류 또는 과전압이 인가되는 경우 상기 전력변환장치(30)의 동작을 멈추게 할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 계통(10), 승감압부(130) 및 전원부(150)의 전류 및 전압을 센싱하여 상기 전류 또는 전압이 기준전류 또는 기준전압 이상인 경우 과전류 또는 과전압으로 판단하여, 상기 전력변환장치(30)의 동작을 멈추게 하여 상기 전력변환장치(30)의 내부구성을 보호할 수 있다. 상기 전력변환장치(30)는 상기 과전류 또는 과전압으로 판단되는 경우 상기 전력변환장치(30)의 내부에 포함된 스위치를 개방함으로써 상기 전력변환장치(30)의 동작을 중단시킬 수 있다.The
상기 필터부(110)는 상기 계통(10) 또는 상기 변환부(120)의 출력 또는 입력 교류 전원으로부터 발생하는 노이즈 및 서지 전압 등을 필터링할 수 있다. 상기 필터부(110)는 양방향 필터로 동작할 수 있다.The
상기 변환부(120)는 양방향 컨버터로서, 상기 계통(10)으로부터 상기 축전부(140)가 충전되는 경우 입력교류전원을 정류하고, 평활하여 상기 승감압부(130)로 전달하며, 상기 축전부(140)의 발전시에는 상기 축전부(140)의 직류 전압을 교류로 변환하여 상기 필터부(110)를 통해 계통(10) 측으로 전달할 수 있다. 다시 말해, 상기 변환부(120)는 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 직류전압을 교류전압으로 변환할 수 있다.The
상기 승감압부(130)는 상기 변환부(120)로부터 공급되는 직류전압을 상기 축전부(140)가 저장할 수 있는 레벨로 감압하여 상기 축전부(140)로 전달할 수 있다. 상기 승감압부(130)는 상기 축전부(140)로부터 공급되는 직류전압을 승압하여 상기 변환부(120)로 전달할 수 있다.The boosting and depressurizing
상기 축전부(140)는 배터리일 수 있다. 상기 축전부(140)는 상기 계통(10)에서 상기 승감압부(130)를 통해 전달되는 직류전압을 저장하고, 상기 제어부(100)로부터의 제어신호에 따라 상기 저장된 직류전압을 출력할 수 있다.
The
도 3은 제1 실시 예에 따른 전력변환장치와 계통간의 연결관계를 도시한 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a connection relationship between the power conversion apparatus and the system according to the first embodiment.
도 3을 참조하면, 제1 실시 예에 따른 전력변환장치는 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 축전부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the power conversion apparatus according to the first embodiment may include a
상기 계통(10)은 상기 필터부(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 제어부(110)는 상기 계통(10)의 양단의 전압을 센싱할 수 있고, 상기 계통(10)과 상기 필터부(110) 사이에 흐르는 전류를 센싱할 수 있다.The
상기 필터부(110)는 제1 내지 제4 인덕터(L1 내지 L4)와 커패시터(C)를 포함할 수 있다.The
상기 제1 인덕터(L1)는 상기 제3 인덕터(L3)와 직렬로 연결되고, 상기 제2 인덕터(L2)는 상기 제4 인덕터(L4)와 직렬로 연결될 수 있다. 상기 커패시터(C)는 상기 제1 인덕터(L1) 및 제3 인덕터(L3) 사이와 상기 제2 인덕터(L2) 및 제4 인덕터(L4) 사이를 연결할 수 있다.The first inductor L1 may be connected in series with the third inductor L3 and the second inductor L2 may be connected in series with the fourth inductor L4. The capacitor C may connect between the first inductor L1 and the third inductor L3 and between the second inductor L2 and the fourth inductor L4.
상기 제1 내지 제4 인덕터(L1 내지 L4)와 커패시터(C)를 포함하는 필터부(110)는 상기 계통(10)으로부터 상기 축전부(140)로 교류 전압을 저장할 때 발생할 수 있는 노이즈 및 정전기를 필터링하고, 상기 축전부(140)로부터 상기 계통(10)으로 전압이 출력될 때 발생할 수 있는 정전기를 필터링할 수 있다.The
상기 변환부(120)는 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4), 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4) 및 연결 커패시터(Clink)를 포함할 수 있다.The
상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4) 및 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4)는 제1 및 제2 노드(N1, N2) 사이에서 브리지를 형성할 수 있다.The first to fourth transistors Q1 to Q4 and the first to fourth diodes D1 to D4 may form a bridge between the first and second nodes N1 and N2.
상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)는 제1 내지 제4 신호(S1 내지 S4)에 의해 각각 제어될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)는 각각 상기 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4)와 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 신호(S1 내지 S6)는 상기 제어부(100)로부터 인가될 수 있다.The first to fourth transistors Q1 to Q4 may be controlled by the first to fourth signals S1 to S4, respectively. The first to fourth transistors Q1 to Q4 may be connected in parallel with the first to fourth diodes D1 to D4, respectively. The first to fourth signals S1 to S6 may be applied from the
상기 제1 트랜지스터(Q1) 및 제1 다이오드(D1)는 상기 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2) 및 제2 다이오드(D2)는 상기 제1 노드(N1)와 제4 노드(N4) 사이에 연결될 수 있다.The first transistor Q1 and the first diode D1 are connected between the first node N1 and the third node N3 and the second transistor Q2 and the second diode D2 are connected between the first node N1 and the third node N3. And may be connected between the first node N1 and the fourth node N4.
상기 제3 트랜지스터(Q3) 및 제3 다이오드(D3)는 상기 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되고, 상기 제4 트랜지스터(Q4) 및 제4 다이오드(D4)는 상기 제2 노드(N1)와 제4 노드(N4) 사이에 연결될 수 있다.The third transistor Q3 and the third diode D3 are connected between the second node N2 and the third node N3 and the fourth transistor Q4 and the fourth diode D4 are connected between the second node N2 and the third node N3, And may be connected between the second node N1 and the fourth node N4.
상기 제3 노드(N3)는 상기 제3 인덕터(L3)와 상기 제1 및 제3 트랜지스터(Q1, Q3) 사이의 접점이고, 상기 제4 노드(N4)는 상기 제4 인덕터(L4)와 상기 제2 및 제3 트랜지스터(Q2, Q4) 사이의 접점일 수 있다.The third node N3 is a contact point between the third inductor L3 and the first and third transistors Q1 and Q3 and the fourth node N4 is a node between the fourth inductor L4 and the fourth inductor L4, And may be a contact point between the second and third transistors Q2 and Q4.
상기 제1 및 제4 트랜지스터(Q1, Q4)가 동시에 동작하고, 상기 제2 및 제3 트랜지스터(Q2, Q3)가 동시에 동작함으로써, 제1 및 제2 노드(N1, N2)의 직류전압을 교류전압으로 변환하여 상기 제3 및 제4 노드(N3, N4) 로 전달하거나, 상기 제3 내지 제4 노드(N3 내지 N4)의 교류전압을 상기 직류전압으로 변환하여 상기 제1 및 제2 노드(N1, N2)로 전달할 수 있다.The first and fourth transistors Q1 and Q4 operate simultaneously and the second and third transistors Q2 and Q3 operate simultaneously so that the DC voltages of the first and second nodes N1 and N2 are alternately Voltage to the third and fourth nodes N3 and N4 or to convert the AC voltage of the third to fourth nodes N3 to N4 into the DC voltage, N1, N2).
상기 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4)는 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)의 보호 소자로서, 역전류가 흐르는 것을 차단할 수 있다.The first to fourth diodes D1 to D4 serve as protection elements for the first to fourth transistors Q1 to Q4 to prevent a reverse current from flowing.
상기 연결 커패시터(Clink)는 제1 및 제2 노드(N1, N2) 사이에 연결될 수 있다. 상기 연결 커패시터(Clink)는 상기 승감압부(130)로부터 인가받은 직류전압을 저장하였다가 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)로 전달하거나, 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)로부터 입력되는 전압을 평활하여 상기 승감압부(130)로 전달할 수 있다.The connection capacitor Clink may be connected between the first and second nodes N1 and N2. The connection capacitor Clink stores the DC voltage applied from the voltage-up / down
상기 제어부(100)는 상기 변환부(120)의 전류 및 전압을 센싱할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 연결 커패시터(Clink) 양단의 전압을 센싱할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 변환부(120)로부터 상기 승감압부(130)로 흐르는 전류를 센싱할 수 있다.The
상기 승감압부(130)는 2개의 트랜지스터(Qa, Qb), 상기 트랜지스터(Qa, Qb)와 각각 병렬로 연결되는 2개의 다이오드(Da, Db) 및 상기 2개의 트랜지스터(Qa, Qb) 사이에 연결되는 인덕터(La)와 커패시터(Ca)를 포함한다. 상기 승감압부(130)는 상기 변환부(120)의 상기 연결 커패시터(Clink)에 저장된 전압을 감압하여, 상기 축전부(140)로 전달할 수 있고, 상기 축전부(140)로부터 전달받은 전압을 승압하여 상기 변환부(120)의 연결 커패시터(Clink)로 인가할 수 있다. 상기 승감압부(130)의 2개의 트랜지스터(Qa, Qb) 또한 상기 제어부(100)에 의해 제어될 수 있다.The voltage-down
상기 제어부(100)는 상기 축전부(140) 양단의 전압을 센싱할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 축전부(140)와 상기 승감압부(130) 사이의 전류를 센싱할 수 있다.
The
도 4는 제1 실시 예에 따른 제어부를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram showing a control unit according to the first embodiment.
도 4를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 제어부(100)는 도 2에 도시된 전압 및 전류를 센싱신호(Sen)로 입력받고, 이를 통해 제어신호(con)를 생성하여 출력한다.Referring to FIG. 4, the
상기 제어부(100)는 신호 처리부(101), 레벨 시프터(103) 및 회로 보호부(105)를 포함할 수 있다.The
상기 신호 처리부(101)는 상기 센싱신호(Sen)를 입력받고, 상기 센싱신호(Sen)를 연산하여 선제어신호(precon)를 출력할 수 있다. 상기 센싱신호(Sen)는 상기 전력변환장치(30) 각 구성의 전류 및 전압일 수 있다. 상기 센싱신호(Sen)는 상기 계통(10), 변환부(120) 및 축전부(140)의 전류 및 전압일 수 있다. 상기 센싱신호(Sen)는 상기 도 2에 도시된 전압 및 전류일 수 있다.The
상기 선제어신호(precon)는 상기 전력변환장치(30)의 각 구성을 제어하여 일정 레벨의 전압 및 전류를 출력하기 위한 신호일 수 있다. 상기 신호 처리부(101)는 상기 센싱신호(Sen)를 입력받고, 이를 연산하여 상기 선제어신호(precon)를 출력할 수 있다. 상기 선제어신호(precon)는 PWM(Pulse Width Modulation)신호일 수 있다.The line control signal precon may be a signal for outputting a voltage and a current of a predetermined level by controlling each configuration of the
상기 레벨 시프터(103)는 상기 선제어신호(precon)를 입력받고, 제어신호(con)를 출력할 수 있다. 상기 레벨 시프터(103)는 상기 선제어신호(precon)를 증폭하여 제어신호(con)로 출력할 수 있다. The
상기 제어신호(con)는 상기 전력변환장치(30)의 출력을 안정화시키는 역할을 할 수 있다. 상기 제어신호(con)는 상기 전력변환장치(30)의 트랜지스터의 온오프를 제어하여 상기 전력변환장치(30)의 각 구성의 전류 및 전압을 일정레벨로 제어할 수 있다. 상기 제어신호(con)는 상기 변환부(120) 및 승감압부(130)를 제어할 수 있다. 상기 제어신호(con)는 상기 변환부(120)의 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)와 상기 승감압부(130)의 2개의 트랜지스터(Qa, Qb)의 온오프를 제어하여 상기 전력변환장치(30)의 각 구성의 전류 및 전압을 일정레벨로 제어할 수 있다. 상기 제어신호(con)는 PWM신호일 수 있다.The control signal con may serve to stabilize the output of the
상기 회로 보호부(105)는 상기 센싱신호(Sen)를 입력받고, 상기 센싱신호(Sen)를 통해 상기 레벨 시프터(103)를 제어할 수 있다. 상기 회로보호부(105)는 상기 센싱신호(Sen)에 의해 상기 레벨 시프터(103)의 제어신호(con) 출력 여부를 제어할 수 있다.The
상기 회로 보호부(150)는 상기 센싱신호(Sen)에 의해 입력된 전압 또는 전류가 과전압 또는 과전류로 판단되는 경우 상기 레벨 시프터(103)의 제어신호(con) 출력을 차단시킬 수 있다.
The circuit protection unit 150 may cut off the output of the control signal con of the
도 5는 제1 실시 예에 따른 회로 보호부에 대한 회로도이다.5 is a circuit diagram of the circuit protection unit according to the first embodiment.
도 5를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 회로 보호부(105)는 제1 내지 제n 보호블록(105a 내지 105n)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
상기 제1 내지 제n 보호블록(105a 내지 105n)은 각각 상기 레벨 시프터(103)와 연결될 수 있다.The first to
상기 제1 내지 제n 보호블록(105a 내지 105n)은 각각 버퍼(107) 및 비교기(109)를 포함할 수 있다. 각각의 제1 내지 제n 보호블록(105a 내지 105n)은 동일한 구성을 포함하므로, 제1 보호블록(105a)의 동작만 예를 들어 설명한다.The first to
상기 버퍼(107) 및 비교기(109)는 연산 증폭기(OP-AMP)일 수 있다.The
상기 제1 보호블록(105a)은 제1 센싱신호(Sen1)를 입력받는다. 상기 제1 센싱신호(Sen1)는 상기 버퍼(107)의 비반전 단자로 입력될 수 있다. 상기 버퍼(107)는 상기 제1 센싱신호(Sen1)를 상기 비교기(109)로 전달할 수 있다. The
상기 비교기(109)의 반전 입력단에는 제1 기준전압(ref1)이 입력될 수 있고, 상기 비교기(109)의 비반전 입력단에는 제1 센싱신호(Sen1)가 입력될 수 있다. 상기 비교기(109)는 상기 제1 기준전압(Vref1)과 제1 센싱신호(Sen1)를 비교하여, 상기 제1 센싱신호(Sen1)가 상기 제1 기준전압(Vref1) 보다 큰 경우 하이 레벨을 출력하여, 상기 레벨 시프터(103)의 동작을 중단시킨다. 상기 제1 기준전압(Vref1)은 과전압 기준전압일 수 있다. 상기 제1 보호블록(105a)은 상기 제1 센싱신호(Sen1)가 과전압 기준전압 이상인 경우 상기 레벨 시프터(103)의 동작을 중단시킬 수 있다.The first reference voltage ref1 may be input to the inverting input terminal of the
상기 제1 보호블록(105a)은 상기 비교기(109)의 비반전 입력단과 출력단 사이에 연결된 다이오드(Dl)를 더 포함할 수 있다. 상기 다이오드(Dl)는 래치로 동작할 수 있다.The
상기 제2 보호블록(105b)에는 제2 센싱신호(Sen2)가 인가되어 제2 기준전압(Vref2)과 비교하여, 상기 제2 센싱신호(Sen2)의 과전압 여부를 판단할 수 있다. The second sensing block Sen2 is applied to the
상기 제1 내지 제n 보호블록(105a 내지 105n)은 각각의 센싱 신호(Sen)의 과전압 또는 과전류를 판단하여, 상기 레벨 시프터(103)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 제1 내지 제n 센싱신호(Se1 내지 Senn)중 어느 하나라도 과전압 또는 과전류로 판단되는 경우 상기 레벨 시프터(103)의 작동을 중단시킬 수 있다.The first to
도 3에서는 3개의 전압과 3개의 전류를 센싱하여 이를 제어부(100)로 입력하므로, 6개의 센싱신호가 입력되고, 상기 보호블록도 6개가 요구되나, 숫자를 한정하지는 않는다.In FIG. 3, three voltages and three currents are sensed and input to the
상기 제1 실시 예에 따른 회로 보호부(105)는 상기 신호 처리부(101)외에 별개의 회로를 구성하여 상기 레벨 시프터(103)의 동작을 제어하므로, 과전압 또는 과전류 발생시, 상기 신호 처리부(101)의 동작 여부에 관계없이 상기 전력변환장치(30)의 각 구성을 효과적으로 보호할 수 있다. 다시 말해, 상기 신호 처리부(101)의 동작에 오류가 있더라도, 상기 전력변환장치(30)를 과전류로부터 보호할 수 있어, 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.The
또한, 상기 회로 보호부(105)는 상대적으로 신로도가 높은 아날로그 회로로 구성되어, 상기 전력변환장치(30)를 안정적으로 보호할 수 있다.
In addition, the
도 6은 제2 실시 예에 따른 회로 보호부에 대한 회로도이다.6 is a circuit diagram of the circuit protection unit according to the second embodiment.
제2 실시 예에 따른 회로 보호부는 제1 실시 예에 따른 회로 보호부와 비교하여, 비교기와 버퍼를 보다 간단한 회로로 구성한 것 이외에는 동일하다. 따라서, 제2 실시 예를 설명함에 있어서, 제1 실시 예와 공통되는 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.The circuit protection unit according to the second embodiment is the same as the circuit protection unit according to the first embodiment except that the comparator and the buffer are formed by a simpler circuit. Therefore, in explaining the second embodiment, detailed description of the configuration common to the first embodiment will be omitted.
도 6을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 회로 보호부(205)는 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n) 및 비교기(209)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)는 각각 2개의 분압 저항 및 한 개의 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)는 각각 제1 분압저항(Ra), 제2 분압저항(Rb) 및 분압 다이오드(Dk)를 포함할 수 있다.The first to n-th divided
상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)는 동일한 구성을 포함하므로, 상기 제1 분압부(208a)의 연결관계만 예를 들어 설명한다.Since the first through n-th divided
상기 제1 분압부(208a)는 직렬로 연결된 제1 분압저항(R1a) 및 제2 분압저항(R1b)을 포함한다. 상기 제1 분압저항(R1a) 및 제2 분압저항(R1b)의 사이에는 분압 다이오드(Dk)가 연결될 수 있다.The first
상기 제1 센싱신호(Sen1)는 상기 제1 분압저항(R1a)으로 인가되고, 상기 제1 분압저항(R1a) 및 제2 분압저항(R1b)의 전압분배에 의해 상기 분압 다이오드(Dk)로 크기가 변경된 제1 센싱신호(Sen1)가 출력된다.The first sensing signal Sen1 is applied to the first voltage dividing resistor R1a and the voltage of the first voltage dividing resistor R1a and the second voltage dividing resistor R1b is applied to the voltage dividing diode Dk, The first sensing signal Sen1 is changed.
상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)에는 각각 제1 내지 제n 센싱신호(Sen1 내지 Senn)가 인가될 수 있다. 상기 제1 내지 제n 센싱신호(Sen1 내지 Senn)는 상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)의 제1 분압저항(Ra)의 일단으로 인가될 수 있다. 상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)는 상기 제1 내지 제n 센싱신호(Sen1 내지 Senn)를 분압하여 상기 비교기(209)로 출력할 수 있다. 상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)는 각각 서로 다른 분압저항비를 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)는 각각 서로 다른 제1 분압저항(Ra)과 제2 분압저항(Rb)의 비율을 가질 수 있다.The first through n-th sensing signals Sen1 through Senn may be applied to the first through n-th divided
상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)는 상기 비교기(209)의 비반전입력단에 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)는 상기 비교기(209)의 비반전 입력단에 병렬로 연결될 수 있다.The first through n-th divided
상기 비교기(209)의 반전입력단에는 기준전압(ref)이 인가될 수 있다. 상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)는 상기 기준전압(ref)에 대응되는 분압저항비를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 내지 제n 센싱신호(Sen1 내지 Senn)로 인가되는 전압 또는 전류는 각각 도 3의 전류 및 전압으로 입력되므로, 상기 제1 내지 제n 분압부(208a 내지 208n)를 각각의 인가되는 전압 및 전류 레벨에 부합하도록 분압 저항비를 설정하여, 하나의 비교기(209) 및 하나의 기준전압(ref)으로 상기 제1 내지 제n 센싱신호(Sen1 내지 Senn)의 과전압 또는 과전류 여부를 검출할 수 있다. A reference voltage ref may be applied to the inverting input of the
예를 들어, 상기 제1 센싱신호(Sen1)로 5V의 전압이 인가되고, 제1 센싱신호(Sen1)의 과전압 경계값은 10V이며, 기준전압(ref)이 1V라고한다면, 상기 제1 분압부(208a)는 제1 분압저항(R1a)과 제2 분압저항(R1b)의 비율을 9:1로 설정하여, 상기 제1 센싱신호(Sen1)를 전압분배법칙에 의해 1/10 비율로 크기를 변경하여 상기 비교기(209)의 비반전 단자로 입력한다. 상기 비교기(209)의 비반전 단자에는 0.5V가 인가되므로, 상기 비교기(209)는 과전압에 도달하지 않은 것으로 판단한다.For example, if a voltage of 5V is applied to the first sensing signal Sen1, an overvoltage boundary value of the first sensing signal Sen1 is 10V, and a reference voltage ref is 1V, The ratio of the first and second voltage dividing resistors R1a and R1b is set to 9: 1, and the first sensing signal Sen1 is magnified in a 1/10 ratio by a voltage division law Inverted terminal of the
또한, 상기 제2 센싱신호(Sen2)로 22V의 전압이 인가되고, 상기 제2 센싱신호(Sen2)의 과전압 경계값은 20V이며, 기준전압(ref)은 1V인 경우, 상기 제2 분압부(208b)는 제1 분압저항(R2a)과 제2 분압저항(R2b)의 비율을 19:1로 설정하여, 상기 제2 센싱신호(Sen2)를 전압분배법칙에 의해 1/20 비율로 크기를 변경하여 상기 비교기(209)의 비반전 단자로 입력한다. 상기 비교기(209)의 비반전단자에는 1.1V가 인가되므로, 상기 기준전압(ref)을 초과한 과전압에 도달하는 것으로 판단하여, 상기 비교기(209)는 상기 레벨 시프터(203)의 작동을 중단할 수 있다.When the voltage of 22V is applied to the second sensing signal Sen2 and the overvoltage boundary value of the second sensing signal Sen2 is 20V and the reference voltage ref is 1V, 208b sets the ratio of the first and second voltage dividing resistors R2a and R2b to 19: 1 and resets the second sensing signal Sen2 to 1/20 by the voltage division law Inverting terminal of the
도 3에서는 3개의 전압과 3개의 전류를 센싱하여 이를 제어부(100)로 입력하므로, 6개의 센싱신호가 입력되고, 상기 분압부는 6개가 요구되나, 비교기는 하나만 요구된다.In FIG. 3, since three voltages and three currents are sensed and input to the
상기 제2 실시 예에 따른 회로 보호부(205)는 상기 신호 처리부(101)외에 별개의 회로를 구성하여 상기 레벨 시프터(203)의 동작을 제어하므로, 과전압 또는 과전류 발생시, 상기 신호 처리부(101)의 동작 여부에 관계없이 상기 전력변환장치(30)의 각 구성을 효과적으로 보호할 수 있다. 다시 말해, 상기 신호 처리부(101)의 동작에 오류가 있더라도, 상기 전력변환장치(30)를 과전류로부터 보호할 수 있어, 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.The
또한, 상기 회로 보호부(205)는 상대적으로 신로도가 높은 아날로그 회로로 구성되어, 상기 전력변환장치(30)를 안정적으로 보호할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 제2 실시 예에 따른 회로 보호부(205)는 하나의 비교기(209)와 하나의 기준전압을 사용하여 과전압 또는 과전류 여부를 판단하므로, 상기 회로 보호부(205)의 구조를 단순화 할 수 있어, 소형화가 가능하며, 제조단가를 절감할 수 있다.Since the
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects and the like described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
10: 계통
20: 부하
30: 전력변환장치
40: 스위치
100: 제어부
101: 신호 처리부
103: 레벨 시프터
105: 회로 보호부
110: 필터부
120: 변환부
130: 승감압부
140: 축전부10: System
20: Load
30: Power converter
40: Switch
100:
101: Signal processor
103: Level shifter
105: Circuit protection
110:
120:
130:
140:
Claims (10)
상기 계통과 축전부 사이에서 전압을 변환하는 변환부; 및
상기 계통, 축전부 및 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 계통, 축전부 또는 변환부의 과전압 또는 과전류를 검출하여 상기 계통, 축전부 및 변환부의 동작을 제어하는 전력변환장치.A power storage unit for charging a voltage from the system;
A converter for converting a voltage between the system and the power storage unit; And
And a control unit for controlling operations of the system, the power storage unit, and the conversion unit,
Wherein the control unit detects an overvoltage or an overcurrent of the system, the power storage unit, or the conversion unit to control the operation of the system, the power storage unit, and the conversion unit.
상기 제어부는,
상기 계통, 축전부 또는 변환부의 전류 및 전압을 센싱신호로 입력받고, 제어신호를 생성하는 신호 처리부; 및
상기 센싱신호를 통해 상기 제어부의 동작여부를 결정하는 회로 보호부를 더 포함하는 전력변환장치.The method according to claim 1,
Wherein,
A signal processing unit receiving a current and a voltage of the system, the power storage unit or the conversion unit as a sensing signal and generating a control signal; And
And a circuit protection unit for determining whether the control unit is operated through the sensing signal.
상기 회로 보호부는 상기 센싱신호와 기준전압을 비교하여 과전류 또는 과전압여부를 검출하는 전력변환장치.3. The method of claim 2,
Wherein the circuit protection unit detects the overcurrent or overvoltage by comparing the sensing signal with a reference voltage.
상기 제어부는,
상기 신호 처리부로부터의 제어신호를 증폭하여, 상기 계통, 축전부 및 변환부로 공급하는 레벨 시프터를 더 포함하는 전력변환장치.3. The method of claim 2,
Wherein,
And a level shifter for amplifying the control signal from the signal processing unit and supplying the amplified control signal to the system, the power storage unit, and the conversion unit.
상기 회로 보호부는,
상기 센싱 신호가 기준전압 이상인 경우 상기 레벨 시프터의 동작을 중단시키는 전력변환장치.5. The method of claim 4,
The circuit protection unit includes:
And stops the operation of the level shifter when the sensing signal is equal to or higher than the reference voltage.
상기 회로 보호부는 아날로그 회로인 전력변환장치.3. The method of claim 2,
Wherein the circuit protection unit is an analog circuit.
상기 회로 보호부는 다수의 보호블록을 포함하고,
상기 다수의 보호블록은 각각의 센싱신호와 기준전압을 비교하여, 상기 제어부의 동작여부를 결정하는 전력변환장치.3. The method of claim 2,
Wherein the circuit protection portion includes a plurality of protection blocks,
Wherein the plurality of protection blocks compare the respective sensing signals with a reference voltage to determine whether to operate the control unit.
상기 다수의 보호블록은 각각 버퍼와 비교기를 포함하는 전력변환장치.8. The method of claim 7,
Wherein the plurality of protection blocks each include a buffer and a comparator.
상기 회로 보호부는,
각각의 센싱신호를 분압하는 다수의 분압부; 및
상기 분압부로부터 분압된 센싱신호와 기준전압을 비교하여 상기 제어부의 동작여부를 결정하는 비교기를 포함하는 전력변환장치.3. The method of claim 2,
The circuit protection unit includes:
A plurality of voltage dividing portions for dividing the respective sensing signals; And
And a comparator for comparing the sensing signal divided from the voltage divider with a reference voltage to determine whether the control unit operates.
상기 다수의 분압부는 각각 서로 다른 비율로 상기 센싱신호의 크기를 변경하는 전력변환장치.10. The method of claim 9,
Wherein the plurality of voltage dividing units change magnitudes of the sensing signals at different ratios.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20130110559A KR20150031060A (en) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | Power conditioning system |
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Country | Link |
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2013
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E601 | Decision to refuse application |