KR20150111965A - Ac-ac 컨버터 디바이스 - Google Patents

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KR20150111965A
KR20150111965A KR1020157022733A KR20157022733A KR20150111965A KR 20150111965 A KR20150111965 A KR 20150111965A KR 1020157022733 A KR1020157022733 A KR 1020157022733A KR 20157022733 A KR20157022733 A KR 20157022733A KR 20150111965 A KR20150111965 A KR 20150111965A
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닐스 백맨
로베르토 로자스
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엘텍 에이에스
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Abstract

본 발명은 제 1 AC 입력 단자 및 제 2 AC 입력 단자(ACin1 및 ACin2) 및 제 1 AC 출력 단자 및 제 2 AC 출력 단자(ACout1 및 ACout2)를 포함하는 AC-AC 컨버터 디바이스(1)에 관한 것이다. 입력 디바이스(Bin)는 입력 노드(11), 공통 노드(12), 포지티브 DC 단자(DCP) 및 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결되고, 입력 노드(11)는 제 1 입력 인덕터(Lin1)를 통해 제 1 AC 입력 단자(ACin1)에 연결된다. 출력 디바이스(Bout)는 출력 노드(13), 포지티브 DC 단자(DCP) 및 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결되고, 출력 노드(13)는 출력 인덕터(Lout1)를 통해 제 1 AC 출력 단자(ACout1)에 연결된다. 공통 디바이스(Bc)는 공통 노드(12), 포지티브 DC 단자(DCP) 및 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결되고, 공통 노드(12)는 공통 인덕터(Lc)를 통해 제 2 AC 입력 단자(ACin2)에 연결된다. 제어 디바이스는 출력 디바이스(Bout) 및 공통 디바이스(Bc)의 스위치들을 제어하기 위하여 제공된다. 출력 디바이스(Bout)는 제 1 출력 스위치 및 제 2 출력 스위치(Sout1 및 Sout2)를 포함한다. 공통 디바이스(Bc)는 제 1 공통 스위치 및 제 2 공통 스위치(Sc1 및 Sc2)를 포함한다. 제 2 AC 입력 단자(ACin2)는 제 2 AC 출력 단자(ACout2)에 연결된다. 입력 디바이스(Bin)는 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드(Din1 및 Din2) 및 입력 노드(11)와 공통 노드(12) 사이에 연결된 양방향 스위치(BS)를 포함하고, 제어 디바이스는 또한 양방향 스위치(BS)를 제어한다.

Description

AC-AC 컨버터 디바이스{AC-AC CONVERTER DEVICE}
본 발명은 AC-AC 컨버터 디바이스(converter device)에 관한 것이다.
AC-DC-AC 컨버터들은 AC 입력 전력, 예를 들어 메인즈(mains)를 로드에 공급되는 제어된 AC 출력 전력으로 컨버팅함으로써 라인 컨디셔닝을 위해 사용된다. 로드는 통상적으로 신뢰할 수 있는 AC 전압 및 신뢰할 수 있는 주파수를 요구하는 로드, 이를 테면 크리티컬 미션(critical mission) 애플리케이션들을 위한 IT 장비이다. DC 전압은 배터리 또는 임의의 다른 타입의 에너지 스토리지로부터 제공될 수 있다. DC 전압은 또한 적당한 에너지 변환 모듈을 가진 태양 전지판 또는 풍력 발전기로부터 비롯될 수 있다. AC-입력은 유틸리티 AC-라인 전압일 수 있고 출력은 임의의 AC-로드일 수 있다.
AC-AC 컨버터는 통상적으로 AC-DC 컨버터 및 DC-AC 컨버터로 이루어진다. 이들 두 개의 컨버터들은 큰 양의 캐패시턴스 또는 임의의 주어진 에너지 스토리지 디바이스에 의해 라인 기간(line period)에 걸쳐 필터링되고 일정하게 유지되는 DC 전압에 의해 함께 링크된다. DC-전압은 라인 전압의 포지티브 및 네거티브 반주기의 최대 피크 값보다 크도록 요구된다. UPS 애플리케이션에서, 대개는 중성 선이 로드 및 라인 전압 및 라인 전압과 동위상일 로드 전압에 대해 공통인 것이 요구된다. 하나의 예는 2000 IEEE의 Pinheiro 등에 의한 "Space vector Modulation for Single Phase On-Line Three-Leg UPS"에 도시된다. 이를 달성하기 위한 하나의 인기 있는 기술은 라인 전압의 포지티브 반주기 동안 중간 DC-전압의 네거티브 브랜치를 중성에 연결하고, 라인 전압의 네거티브 반주기 동안 중간 DC-전압의 포지티브 브랜치를 중성에 연결하는 하프 브리지 구성으로 연결된 한 쌍의 라인 주파수 정류(commutate)된 스위치들을 가지는 것이다. 입력 AC/DC 컨버터는 입력 전류가 사인파 이도록 하고 DC 전압을 일정하게 되도록 제어하면서, 라인 입력 AC 전압을 보다 높은 DC-전압으로 스텝핑(stepping)하는 부스트 조절기와 같이 작동한다. 출력 DC/AC 컨버터는 출력 AC 전압이 사인파이고 입력 전압과 동위상이도록 제어하는 스텝-다운 조절기(step-down regulator)와 같이 작동한다. 통상적인 3개의 레그(leg) 단일 위상 UPS 구성이 도 1에 도시된다. 레그들은 파선 박스들(Bin, Bout, Bc)에 의해 표시된다.
그러나 중앙 하프 브리지(Bc)의 중앙 레그(CL)가 입력/출력 정류기 스테이지(박스 Bin) 및 출력 인버터 스테이지(박스 Bout)에 대해 공통이기 때문에 이런 타입의 회로에 상당한 단점이 있다. 중앙 레그에 연결된 스위치들을 제어하기 위한 타이밍은, 라인 전압과 로드 전압 사이에서 어떠한 위상 시프트도 허용될 수 없기 때문에 극히 높은 정확성으로 수행될 필요가 있다.
도 2에 도시된 종래 기술 AC-AC 컨버터 디바이스는 0-7803-4489-8/98 IEEE에서 Tamotsu Ninomiya 등에 의한 "A study of the High Performance Single Phase UPS"로부터 알려져 있다. 도 2는 완전히 분리된 입력 스테이지(박스들 Bin1, Bin2) 및 출력 스테이지(박스들 Bout1, Bout2)를 가진 4개의 레그 컨버터를 도시한다.
도 3은 라인 및 로드 중성이 연결된, 즉 제 2 AC 입력 단자(ACin2)가 제 2 AC 출력 단자(ACout2)에 연결되는 4개의 레그 AC-DC-AC 컨버터를 도시한다. 이 회로는 오히려 복잡한 4개의 레그들 및 4개의 인덕터들을 가진다.
도 4는 도 3의 4개의 레그들이 3개의 레그들 및 3개의 인덕터들로 감소되고 몇몇 제한들과 함께 AC 입력에 관해 AC-출력의 독립적 제어 능력을 유지하는 회로를 도시한다. 도 1에 관해서, 하나의 하프 브리지 레그(Bc)는 입력/출력 스테이지에 대해 공통이다. 여기서, 하나의 하프 브리지(Bin)는 입력 인덕터(Lin1)를 통해 제 1 AC 입력 단자(ACin1)에 연결되고, 다른 하프 브리지(Bout)는 출력 인덕터(Lout1)를 통해 제 1 AC 출력 단자(ACout1)에 연결되는 반면, 공통 하프 브리지(Bc)는 공통 인덕터(Lc)를 통해 제 2 AC 입력 단자(ACin2)에 연결된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 AC 입력 단자(ACin2)는 제 2 AC 출력 단자(ACout2)에 직접 연결되고, 따라서 공통 하프 브리지(Bc)는 또한 공통 인덕터(Lc)를 통해 제 2 AC 입력 단자(ACin2)에 연결되도록 고려된다. 스위치들은 포지티브 전압을 차단하고 네거티브 전류를 전도할 필요가 있다. 그러므로 MOSFET들은 적당한 원하는 특성들을 가지는데, 그 이유는 네거티브 방향으로 전류를 전도할 수 있는 기생 바디-드레인 다이오드(parasitic body-drain diode)가 있기 때문이고, 도 5를 참조하라.
높은 주파수로 스위칭하는 하프-브리지 구성의 두 개의 MOSFET 스위치들의 결합을 가지는 것의 단점은 느린 바디-드레인 다이오드들의 회복으로부터 발생하는 과도한 스위칭 손실들이다. 이 문제를 극복하고 높은 주파수 스위칭을 허용하며, 그리고 높은 효율성과 결합하여 높은 주파수 스위칭으로부터 모든 이익들을 얻기 위하여, 바디 드레인 다이오드들이 전도하고 전류가 다른 브랜치(branch)로 흐르는(프리-휠링(free-wheel)) 것을 방지하여야 한다.
본 발명의 하나의 목적은 높은 효율성을 달성하고 라인 입력과 로드 출력 전압 사이의 위상 시프트를 허용하는 회로를 가지는 것의 장점을 여전히 유지하는 AC-AC 컨버터 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 감소된 손실들 및 따라서 보다 높은 효율성을 가진 AC-AC 컨버터 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명은 AC-AC 컨버터 디바이스에 관한 것이고,
- 제 1 AC 입력 단자 및 제 2 AC 입력 단자;
- 제 1 AC 출력 단자 및 제 2 AC 출력 단자;
- 입력 노드, 공통 노드, 포지티브 DC 단자 및 네거티브 DC 단자 사이에 연결된 입력 디바이스 ― 상기 입력 노드는 제 1 입력 인덕터를 통해 상기 제 1 AC 입력 단자에 연결됨 ―,
- 출력 노드, 상기 포지티브 DC 단자 및 상기 네거티브 DC 단자 사이에 연결된 출력 디바이스 ― 상기 출력 노드는 출력 인덕터를 통해 상기 제 1 AC 출력 단자에 연결됨 ―;
상기 공통 노드, 상기 포지티브 DC 단자 및 상기 네거티브 DC 단자 사이에 연결된 공통 디바이스 ― 상기 공통 노드는 공통 인덕터를 통해 상기 제 2 AC 입력 단자에 연결됨 ―;
- 상기 출력 디바이스 및 상기 공통 디바이스의 스위치들을 제어하기 위한 제어 디바이스;
- 상기 포지티브 DC 단자 및 상기 네거티브 DC 단자 사이에 연결된 DC 디바이스를 포함하고;
상기 출력 디바이스는 제 1 출력 스위치 및 제 2 출력 스위치를 포함하고;
상기 공통 디바이스는 제 1 공통 스위치 및 제 2 공통 스위치를 포함하고;
상기 제 2 AC 입력 단자는 상기 제 2 AC 출력 단자에 연결되고;
상기 입력 디바이스는 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드 및 상기 입력 노드와 상기 공통 노드 사이에 연결된 양방향 스위치를 포함하고, 상기 제어 디바이스는 또한 상기 양방향 스위치를 제어한다.
일 양상에서, 제 1 다이오드는 자신의 애노드가 입력 노드에 연결되고 자신의 캐소드가 포지티브 DC 단자에 연결되고, 제 2 다이오드는 자신의 애노드가 네거티브 DC 단자에 연결되고 자신의 캐소드가 입력 노드에 연결된다.
일 양상에서, 양방향 스위치는 제 1 BS 스위치 및 스위치 다이오드들(DBS1, DBS2, DBS3, DBS4)를 포함한다. 여기서 제 1 BS 스위치의 드레인 단자는 제 1 스위치 다이오드의 애노드 및 제 2 스위치 다이오드의 애노드에 연결되고; 제 1 BS 스위치의 소스 단자는 제 3 스위치 다이오드의 캐소드 및 제 4 스위치 다이오드의 캐소드에 연결되고; 제 1 스위치 다이오드의 캐소드 및 제 3 스위치 다이오드의 애노드는 제 1 노드에 연결되고; 제 2 스위치 다이오드의 캐소드 및 제 4 스위치 다이오드의 애노드는 제 2 노드에 연결되고; 제 1 BS 스위치의 제어 단자는 제어 회로에 연결된다.
일 양상에서, 양방향 스위치는 제 1 BS 스위치 및 제 2 BS 스위치를 포함하고, 제 1 BS 스위치 및 제 2 BS 스위치 각각은 제어 회로에 연결된 제어 단자들을 포함한다.
일 양상에서, 제 1 BS 스위치의 드레인 단자는 제 1 노드에 연결되고, 제 2 BS 스위치의 드레인 단자는 제 3 노드에 연결되고, 제 1 BS 스위치의 소스 단자는 제 2 BS 스위치의 소스 단자에 연결된다.
일 양상에서, 제 1 BS 스위치의 소스 단자는 제 1 노드에 연결되고, 제 2 BS 스위치의 소스 단자는 제 3 노드에 연결되고, 제 1 BS 스위치의 드레인 단자는 제 2 BS 스위치의 드레인 단자에 연결된다.
일 양상에서, DC 디바이스는 캐패시터 또는 배터리이다. 게다가, DC 디바이스는 부가적인 DC 소스를 포함할 수 있다.
일 양상에서, 공통 스위치들은 역병렬 다이오드를 가진 MOSFET들 또는 IGBT들이다. 일 양상에서, 양방향 스위치의 제 1 BS 스위치는 MOSFET 또는 IGBT이다. 일 양상에서, 양방향 스위치의 제 1 BS 스위치 및 제 2 BS 스위치는 MOSFET들이다.
본 발명의 실시예들은 이제 동봉된 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1-도 5는 종래 기술 AC-AC 컨버터 디바이스들을 예시한다.
도 6은 AC-AC 컨버터 디바이스의 제 1 실시예를 예시한다.
도 7은 AC-AC 컨버터 디바이스의 제 2 실시예를 예시한다.
도 8a는 도 2b의 양방향 스위치의 확대도를 예시한다.
도 8b는 양방향 스위치의 대안적인 실시예의 확대도를 예시한다.
도 8c는 양방향 스위치들의 또 다른 대안적인 실시예의 확대도를 예시한다.
도 9는 도 7의 회로의 시뮬레이션을 위하여 PSPICE에 사용된 시뮬레이션 모델을 도시한다.
도 10a)-도 10e)는 시뮬레이션으로부터의 파형들을 예시한다.
도 11은 회로의 인덕터들을 통해 시뮬레이팅된 전류들을 예시한다.
이제 AC-AC 컨버터 디바이스(1)를 예시하는 도 6이 참조된다. AC-AC 컨버터 디바이스(1)는 제 1 AC 입력 단자(ACin1) 및 제 2 AC 입력 단자(ACin2) 및 제 1 AC 출력 단자(ACout1) 및 제 2 AC 출력 단자(ACout2)를 포함한다.
도 6에서, 입력 디바이스(Bin), 출력 디바이스(Bout) 및 공통 디바이스(Bc)를 가리키는 3개의 파선 박스들이 있다.
입력 디바이스(Bin)는 입력 노드(11), 공통 노드(12), 포지티브 DC 단자(DCP) 및 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결된다. 입력 노드(11)는 제 1 입력 인덕터(Lin1)를 통해 제 1 AC 입력 단자(ACin1)에 연결된다.
먼저, 출력 디바이스(Bout) 및 공통 디바이스(Bc)가 상세히 설명될 것이다.
출력 디바이스(Bout)는 출력 노드(13), 포지티브 DC 단자(DCP) 및 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결된다. 출력 노드(13)는 출력 인덕터(Lout1)를 통해 제 1 AC 출력 단자(ACout1)에 연결된다. 출력 디바이스(Bout)는 제 1 출력 스위치(Sout1) 및 제 2 출력 스위치(Sout2)를 포함한다. 제 1 출력 스위치(Sout1)는 출력 노드(13)와 포지티브 DC 단자(DCP) 사이에 연결되고 제 2 출력 스위치(Sout2)는 네거티브 DC 단자(DCN)와 출력 노드(13) 사이에 연결된다. 도 7에서, 제 1 출력 스위치(Sout1)의 소스 단자는 출력 노드(13)에 연결되고, 제 1 출력 스위치(Sout1)의 드레인 단자는 포지티브 DC 단자(DCP)에 연결된다. 게다가, 제 2 출력 스위치(Sout2)의 소스 단자는 네거티브 DC 단자(DCN)에 연결되고 제 2 출력 스위치(Sout2)의 드레인 단자는 출력 노드(13)에 연결된다.
공통 디바이스(Bc)는 공통 노드(12), 포지티브 DC 단자(DCP) 및 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결된다. 공통 노드(12)는 공통 인덕터(Lc)를 통해 제 2 AC 입력 단자(ACin2)에 연결된다.
제 2 AC 입력 단자(ACin2)가 직접 제 2 AC 출력 단자(ACout2)에 연결되는 것이 주의되어야 한다. 따라서, 공통 노드(12)는 또한 공통 인덕터(Lc)를 통해 제 2 AC 출력 단자(ACout2)에 연결되고, 이에 의해 박스 Bc 내의 컴포넌트들은 디바이스(1)의 입력 및 출력측 둘 다에 대해 "공통"이 되게 된다.
공통 디바이스(Bc)는 제 1 공통 스위치(Sc1) 및 제 2 공통 스위치(Sc2)를 포함한다. 제 1 공통 스위치(Sc1)는 공통 노드(12)와 포지티브 DC 단자(DCP) 사이에 연결되고 제 2 공통 스위치(Sc2)는 네거티브 DC 단자(DCN)와 공통 노드(12) 사이에 연결된다.
도 7에서, 제 1 공통 스위치(Sc1)의 소스 단자는 공통 노드(12)에 연결되고, 제 1 공통 스위치(Sc1)의 드레인 단자는 포지티브 DC 단자(DCP)에 연결된다. 게다가, 제 2 공통 스위치(Sc2)의 소스 단자는 네거티브 DC 단자(DCN)에 연결되고 제 2 공통 스위치(Sc2)의 드레인 단자는 공통 노드(12)에 연결된다.
다음에, 입력 디바이스(Bin)가 상세히 설명될 것이다. 입력 디바이스(Bin)는 제 1 다이오드(Din1) 및 제 2 다이오드(Din2) 및 양방향 스위치(BS)를 포함한다. 양방향 스위치(BS)는 입력 노드(11)와 공통 노드(12) 사이에 연결된다. 제 1 다이오드(Din1)는 자신의 애노드가 입력 노드(11)에 연결되고 자신의 캐소드가 포지티브 DC 단자(DCP)에 연결된다. 제 2 다이오드(Din2)는 자신의 애노드가 네거티브 DC 단자(DCN)에 연결되고 자신의 캐소드가 입력 노드(11)에 연결된다. 바람직하게, 제 1 다이오드(Din1) 및 제 2 다이오드(Din2)는 실리콘 카바이드 다이오드들 같은 빠른 회복 다이오드들이다.
디바이스(1)는 출력 디바이스(Bout) 및 공통 디바이스(Bc)의 스위치들을 제어하기 위한 제어 디바이스를 더 포함한다. 따라서, 제 1 출력 스위치(Sout1) 및 제 2 출력 스위치(Sout2)의 게이트 단자들은 제어 디바이스에 연결되고 제 1 공통 스위치(Sc1) 및 제 2 공통 스위치(Sc2)의 게이트 단자들은 제어 디바이스에 연결된다. 제어 디바이스는 또한 양방향 스위치(BS)를 제어한다.
디바이스(1)는 포지티브 DC 단자(DCP)와 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결된 DC 디바이스(Cdc)를 더 포함한다. DC 디바이스(Cdc)는 캐패시터 또는 배터리이다. DC 디바이스는 또한 부가적인 DC 소스를 포함할 수 있다.
양방향 스위치(BS)의 대안들은 이제 설명될 것이다. 도 7 및 도 8a에 도시된 제 1 실시예에서, 양방향 스위치(BS)는 제 1 BS 스위치(S1) 및 제 2 BS 스위치(S2)를 포함하고, 제 1 BS 스위치(S1) 및 제 2 BS 스위치(S2) 각각은 제어 회로에 연결된 제어 단자들(GS1, GS2)을 포함한다. 제 1 BS 스위치(S1)의 드레인 단자(DS1)는 제 1 노드(11)에 연결되고, 제 2 BS 스위치(S2)의 드레인 단자(DS2)는 제 3 노드(22)에 연결되고, 제 1 BS 스위치(S1)의 소스 단자(SS1)는 제 2 BS 스위치(S2)의 소스 단자(SS2)에 연결된다.
도 8b에 도시된 제 2 실시예에서, 양방향 스위치(BS)는 또한 제 1 BS 스위치(S1) 및 제 2 BS 스위치(S2)를 포함한다. 여기서, 제 1 BS 스위치(S1)의 소스 단자(SS1)는 제 1 노드(11)에 연결되고, 제 2 BS 스위치(S2)의 소스 단자(SS2)는 제 3 노드(22)에 연결되고, 제 1 BS 스위치(S1)의 드레인 단자(DS1)는 제 2 BS 스위치(S2)의 드레인 단자(DS2)에 연결된다.
도 8c에 도시된 제 3 실시예에서, 양방향 스위치(BS)는 제 1 BS 스위치(S1) 및 스위치 다이오드들(DBS1, DBS2, DBS3, DBS4)을 포함한다. 여기서, 제 1 BS 스위치(S1)의 드레인 단자(DS1)는 제 1 스위치 다이오드(DBS1)의 애노드 및 제 2 스위치 다이오드(DBS2)의 애노드에 연결된다. 제 1 BS 스위치(S1)의 소스 단자(SS1)는 제 3 스위치 다이오드(DBS3)의 캐소드 및 제 4 스위치 다이오드(DBS4)의 캐소드에 연결된다. 제 1 스위치 다이오드(DBS1)의 캐소드 및 제 3 스위치 다이오드(DBS3)의 애노드는 제 1 노드(11)에 연결된다. 제 2 스위치 다이오드(DBS2)의 캐소드 및 제 4 스위치 다이오드(DBS4)의 애노드는 제 2 노드(22)에 연결된다. 제 1 BS 스위치(S1)의 제어 단자(GS1)는 제어 회로에 연결된다.
상기 설명에서, 공통 스위치들(Sc1, Sc2) 및 출력 스위치들(Sout1, Sout2)은 역병렬 다이오드를 가진 MOSFET 스위치들 또는 IGBT 스위치들이다. 바람직하게, 스위치들은 실리콘 카바이드 MOSFET들 또는 갈륨 질화물 MOSFET들이다. 도 8c에서, 또한 양방향 스위치(BS)의 제 1 BS 스위치(S1)는 MOSFET 또는 IGBT이다. 도 8a 및 도 8b에서, 또한 양방향 스위치(BS)의 제 1 BS 스위치 및 제 2 BS 스위치(S1, S2)은 MOSFET 스위치들이다.
도 6 및 도 7의 AC/AC 컨버터 디바이스는, 도 5의 컨버터 디바이스의 3개의 하프-브리지 레그들 중 하나를 양방향 스위치 및 두 개의 다이오드들로 대체하는 것이 가능하다는 것을 도시한다. 양방향 스위치(BS)가 턴 오프될 때 입력 부스트 컨버터(Bin)가 전류를 프리휠링하기 위하여 별개의 다이오드들(D1 및 D2)을 활용하기 때문에, MOSFET들에서 내부 바디 드레인 다이오드는 사용되지 않고 따라서 느린 바디 드레인 다이오드들에서 역방향 회복 손실들을 갖는 문제가 제거된다. 대신 빠른 회복 다이오드들 또는 실리콘 카바이드 다이오드들, 즉 만약 전혀 없다면 매우 작은 역방향 회복 손실들을 나타내는 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)를 사용하는 것은 이제 가능하다. 그러므로, 크게 감소된 효율성으로부터 고통을 받지 않고 입력 부스트 컨버터(Bin)의 스위칭 주파수를 상승시키는 것이 가능하다. 따라서, 효과적인 컨버터 디바이스가 달성되고, 동시에 보다 작은 필터 컴포넌트들 같은 보다 큰 스위칭 주파수, 입력 인덕터(L1)의 더 작은 리플(ripple) 등에서 오는 모든 장점들이 또한 달성된다.
도 10a-도 10c에서 도 9의 스위치들에 대한 제어 신호들이 도시된다. 도 10d에서 인덕터들(Lin1 및 Lout1)의 리플 전류들이 도시되고, 도 10e에서 공통 인덕터(Lc)의 리플 전류들이 도시된다. 리플 전류들은 제어 신호들의 주파수와 비교하여 두 배의 주파수를 나타낸다. 따라서, 리플 전류가 제어 신호들의 동기화에 의해 감소되어, 인덕터들이 두 개의 스위칭 리플을 보이는 것이 도시된다.
도 11에서 공통 인덕터(Lc)가 라인 주파수 컴포넌트의 소거를 제공하는 것이 도시된다.

Claims (12)

  1. AC-AC 컨버터 디바이스(1)로서,
    - 제 1 AC 입력 단자(ACin1) 및 제 2 AC 입력 단자(ACin2);
    - 제 1 AC 출력 단자(ACout1) 및 제 2 AC 출력 단자(ACout2);
    - 입력 노드(11), 공통 노드(12), 포지티브 DC 단자(DCP) 및 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결된 입력 디바이스(Bin) ― 상기 입력 노드(11)는 제 1 입력 인덕터(Lin1)를 통해 상기 제 1 AC 입력 단자(ACin1)에 연결됨 ―,
    - 출력 노드(13), 상기 포지티브 DC 단자(DCP) 및 상기 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결된 출력 디바이스(Bout) ― 상기 출력 노드(13)는 출력 인덕터(Lout1)를 통해 상기 제 1 AC 출력 단자(Acout1)에 연결됨 ―;
    상기 공통 노드(12), 상기 포지티브 DC 단자(DCP) 및 상기 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결된 공통 디바이스(Bc) ― 상기 공통 노드(12)는 공통 인덕터(Lc)를 통해 상기 제 2 AC 입력 단자(ACin2)에 연결됨 ―;
    - 상기 출력 디바이스(Bout) 및 상기 공통 디바이스(Bc)의 스위치들을 제어하기 위한 제어 디바이스;
    - 상기 포지티브 DC 단자(DCP) 및 상기 네거티브 DC 단자(DCN) 사이에 연결된 DC 디바이스(Cdc)를 포함하고;
    상기 출력 디바이스(Bout)는 제 1 출력 스위치(Sout1) 및 제 2 출력 스위치(Sout2)를 포함하고;
    상기 공통 디바이스(Bc)는 제 1 공통 스위치(Sc1) 및 제 2 공통 스위치(Sc2)를 포함하고;
    상기 제 2 AC 입력 단자(ACin)는 상기 제 2 AC 출력 단자(Acout2)에 연결되고;
    상기 입력 디바이스(Bin)는 제 1 다이오드(Din1) 및 제 2 다이오드(Din2) 및 상기 입력 노드(11)와 상기 공통 노드(12) 사이에 연결된 양방향 스위치(BS)를 포함하고, 상기 제어 디바이스는 또한 상기 양방향 스위치(BS)를 제어하는,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 다이오드(Din1)는 자신의 애노드가 상기 입력 노드(11)에 연결되고 자신의 캐소드가 상기 포지티브 DC 단자(DCP)에 연결되고, 상기 제 2 다이오드(Din2)는 자신의 애노드가 상기 네거티브 DC 단자(DCN)에 연결되고 자신의 캐소드가 상기 입력 노드(11)에 연결되는,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 양방향 스위치(BS)는 제 1 BS 스위치(S1) 및 스위치 다이오드들(DBS1, DBS2, DBS3, DBS4)를 포함하는,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  4. 제 3 항에 있어서,
    - 상기 제 1 BS 스위치(S1)의 드레인 단자(DS1)는 제 1 스위치 다이오드(DBS1)의 애노드 및 제 2 스위치 다이오드(DBS2)의 애노드에 연결되고;
    - 상기 제 1 BS 스위치(S1)의 소스 단자(SS1)는 제 3 스위치 다이오드(DBS3)의 캐소드 및 제 4 스위치 다이오드(DBS4)의 캐소드에 연결되고;
    - 상기 제 1 스위치 다이오드(DBS1)의 캐소드 및 상기 제 3 스위치 다이오드(DBS3)의 애노드는 제 1 노드(11)에 연결되고;
    - 상기 제 2 스위치 다이오드(DBS2)의 캐소드 및 상기 제 4 스위치 다이오드(DBS4)의 애노드는 제 2 노드(22)에 연결되고;
    - 상기 제 1 BS 스위치(S1)의 제어 단자(GS1)는 상기 제어 회로에 연결되는,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 양방향 스위치(BS)는 제 1 BS 스위치(S1) 및 제 2 BS 스위치(S2)를 포함하고, 제 1 BS 스위치(S1) 및 제 2 BS 스위치(S2) 각각은 상기 제어 회로에 연결된 제어 단자들(GS1, GS2)을 포함하는,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 BS 스위치(S1)의 드레인 단자(DS1)는 상기 제 1 노드(11)에 연결되고, 상기 제 2 BS 스위치(S2)의 드레인 단자(DS2)는 상기 제 3 노드(22)에 연결되고, 상기 제 1 BS 스위치(S1)의 소스 단자(SS1)는 상기 제 2 BS 스위치(S2)의 소스 단자(SS2)에 연결되는,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 BS 스위치(S1)의 소스 단자(SS1)는 상기 제 1 노드(11)에 연결되고, 상기 제 2 BS 스위치(S2)의 소스 단자(SS2)는 상기 제 3 노드(22)에 연결되고, 상기 제 1 BS 스위치(S1)의 드레인 단자(DS1)는 상기 제 2 BS 스위치(S2)의 드레인 단자(DS2)에 연결되는,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 DC 디바이스(Cdc)는 캐패시터 또는 배터리인,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 DC 디바이스는 부가적인 DC 소스를 포함하는,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 스위치들(Sc1, Sc2)은 역병렬 다이오드를 가진 MOSFET들 또는 IGBT들인,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 스위치(BS)의 제 1 BS 스위치(S1)는 MOSFET 또는 IGBT인,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 양방향 스위치(BS)의 상기 제 1 BS 스위치(S1) 및 상기 제 2 BS 스위치(S2)는 MOSFET들인,
    AC-AC 컨버터 디바이스(1).
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