KR20150118596A - SYSTEM FOR GRID-TIED Fuel-Cell - Google Patents

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KR20150118596A
KR20150118596A KR1020140043957A KR20140043957A KR20150118596A KR 20150118596 A KR20150118596 A KR 20150118596A KR 1020140043957 A KR1020140043957 A KR 1020140043957A KR 20140043957 A KR20140043957 A KR 20140043957A KR 20150118596 A KR20150118596 A KR 20150118596A
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KR1020140043957A
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이윤재
최은식
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엘에스산전 주식회사
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Abstract

A system for a grid-tied fuel cell of the present invention includes: a controller which provides a control signal for maintaining an output voltage at the level of a reference voltage to a boost converter; a boost converter which generates a first DC voltage in response to the control signal; and a half bridge LLC resonance-type converter (120) which generates an output voltage by using the first DC voltage.

Description

연료전지 계통연계 시스템{SYSTEM FOR GRID-TIED Fuel-Cell}SYSTEM FOR GRID-TIED FUEL-CELL}

본 발명은 적어도 하나 이상의 컨버터를 연결하여 연료전지의 전력계통을 연계시키는 시스템에 대한 발명이다.The present invention relates to a system for connecting at least one or more converters to connect a power system of a fuel cell.

저탄소화 및 녹색산업화에 기반을 두고 경제성장력을 배가시키는 새로운 성장 개념인 녹색성장이 전 세계적으로 주목 받고 있다. 저탄소화는 경제활동에서 발생하는 CO2 배출량을 감축시켜 기후변화에 대응하는 것이고, 녹색산업화는 녹색기술, 환경친화적 비즈니스 모델을 통해 신시장을 창출함으로써 경제성장력의 원동력으로 삼는 것을 의미한다. 녹색성장의 급부상 배경으로는 미국과 개발도상국 등에도 이산화탄소 감축을 강제하는 기후변화 관련 규제논의의 본격화, 에너지원 고갈에 대한 우려와 국제에너지 가격급등 등을 들 수 있다. Green growth, a new growth concept that doubles economic growth based on low carbonization and green industrialization, is receiving worldwide attention. Low carbonization means reducing CO2 emissions from economic activities to cope with climate change. Green industrialization means driving new growth opportunities by creating new markets through green technology and environmentally friendly business models. The background of the rapid growth of green growth is that the US and developing countries are also discussing climate change-related regulations that force CO2 reduction, concerns about depletion of energy sources, and soaring international energy prices.

수소연료전지는 연소과정 없이 수소와 산소의 반응에 의해 전기화학적으로 전기를 발생시켜 공해물질을 배출하지 않는 친환경적이고 태양광 및 풍력 등 타 대체에너지에 비해 발전효율이 높은 특징을 지니고 있어 휴대용, 주택용, 자동차용 및 발전용 등의 그 응용분야가 매우 다양하여 저탄소사회의 고효율 에너지원으로 보급과 관련한 인프라의 구축이 필요한 실정이다.Hydrogen fuel cells are environmentally friendly, which does not discharge pollutants by generating electricity electrochemically by the reaction of hydrogen and oxygen without combustion process, and has characteristics of high efficiency compared with other alternative energy such as solar and wind power. , Automobiles, and power generation, and it is necessary to construct infrastructures related to dissemination as a highly efficient energy source of low carbon society.

연료전지는 셀의 개수를 늘리면 출력을 높일 수 있기 때문에 연료전지 형태에 따라 수W ∼ 수십MW의 전력이 생산 가능하여 휴대용, 거치용, 수송용으로 다양한 응용을 할 수 있다. Fuel cells can increase output by increasing the number of cells, so that it is possible to produce several to several tens of MW of power depending on the type of fuel cell, and thus it can be applied to a variety of applications such as portable, stationary, and transportation.

이 가운데 가정 발전 거치용인 소용량 연료전지스택의 정격전압은 20 ∼ 50VDC 정도로 낮기 때문에 계통 연계형으로 만들어 주기 위해서는 연료전지에서발생되는 출력전압을 상승(Boost)시킴과 동시에 상승시킨 전압을 교류로 변환하여야 한다. 또한 연료전지스택의 출력전압은 부하의 변동에 따라 변동폭이 크므로 이 전압을 일정하게 조정(Regulation)해야 하며, 연료전지와 부하 사이에는 안전과 노이즈의 차단 등을 위하여 절연(Isolation)이 필요하다. 이와 같이 연료전지는 저전압 고전류의 특성과 부하에 따라 전압이 크게 변동하는 특성을 가지므로 기존의 DC/DC 컨버터나 범용 인버터 기술로는 앞서 언급한 고효율을 위한 에너지 생산, 전달, 소비과정 중 필요한 전력으로 전달하는 과정에 발생하는 손실이 많아 요구되는 효율을 만족시킬 수 없어 고효율 가정용 연료전지 시스템의 상용화를 어렵게 하는 요인이 되기 때문에 전력변환장치의 손실저감이 중요한 이슈로 등장하게 되었다.Among them, the rated voltage of the small capacity fuel cell stack for home power generation is as low as 20 to 50 VDC. Therefore, in order to make the grid-connected type, the output voltage generated from the fuel cell is boosted and the increased voltage is converted into alternating current do. Since the output voltage of the fuel cell stack fluctuates according to the variation of the load, it is necessary to regulate this voltage constantly. Isolation is required between the fuel cell and the load for safety and noise interception . In this way, since the fuel cell has characteristics of low voltage and high current and the voltage fluctuates greatly according to the load, the conventional DC / DC converter or the general inverter technology can reduce the power required for the above- It is difficult to commercialize a high efficiency domestic fuel cell system. Therefore, loss reduction of a power conversion apparatus has become an important issue.

종래의 계통연계에 있어서 하나의 예로, 3상 전류형 능동 클램프 DC-DC 컨버터가 많이 쓰이고 있다.A three-phase current-mode active clamp DC-DC converter is widely used as an example in the conventional grid connection.

하지만, 종래의 3상 전류형 능동 클램프 DC-DC 컨버터 기동시 클램프 전압과 출력 전압의 차이로 인하여, 스위치 및 변압기 권선에 매우 큰 단락 전류가 흐르게 되어 회로 내의 소자에 소손이 발생한다.However, due to the difference between the clamp voltage and the output voltage when the conventional three-phase current type active clamp DC-DC converter is started, a very large short-circuit current flows in the switch and the transformer winding, and the element in the circuit is burned.

연료전지의 계통연계 시스템을 구성함에 있어서, 종래의 전력변환장치와 달리 간단한 제어만으로도 높은 효율의 계통연계를 실행시키고자 한다.Unlike the conventional power conversion apparatus, in order to construct a grid connection system of a fuel cell, a grid connection with a high efficiency is to be implemented by simple control.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 계통연계 시스템은 출력전압이 기준 전압으로 유지되도록 하기 위한 제어신호를 부스트 컨버터에 제공하는 제어기; 상기 제어신호에 응답하여 제1 직류전압을 생성하는 부스트 컨버터; 및 상기 제1 직류전압을 이용하여 출력전압을 생성하는 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터; 를 포함한다.A fuel cell system interconnecting system according to an embodiment of the present invention includes a controller for providing a control signal to the boost converter so that an output voltage is maintained at a reference voltage; A boost converter for generating a first DC voltage in response to the control signal; And a half bridge LLC resonant converter for generating an output voltage using the first DC voltage; .

본 발명을 통해 간단한 회로를 구성하는 것 만으로도 전력계통연계 시스템의 제어가 간소화되며, 간단한 제어만으로도 높은 효율의 전력 전달을 수행할 수 있다.The present invention simplifies the control of the power grid connection system by simply constructing a simple circuit, and it is possible to perform power transmission with high efficiency even by simple control.

도 1은 본 발명의 연료전지 계통연계 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터의 회로 내 흐르는 전류를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터의 회로 내에 흐르는 전류와 회로 내에 걸리는 전압을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 계통연계 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a block diagram showing a fuel cell system interconnecting system of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a boost converter according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram illustrating a half bridge LLC resonant converter according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram showing a current flowing in a circuit of a half bridge LLC resonant converter according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a current flowing in a circuit of a half bridge LLC resonant converter according to an exemplary embodiment of the present invention and a voltage applied to the circuit.
6 is a flowchart illustrating a method of operating a fuel cell system interconnecting system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be understood, however, that there is no intention to limit the scope of the present invention to the embodiment shown, and other embodiments which are degenerative by adding, changing or deleting other elements or other embodiments falling within the spirit of the present invention Can be proposed.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, numerals (e.g., first, second, etc.) used in the description of the present invention are merely an identifier for distinguishing one component from another.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.Although the term used in the present invention is a general term that is widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, since the meaning is described in detail in the description of the corresponding invention, It is to be understood that the present invention should be grasped as a meaning of a non-term.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when an element is referred to as being "connected" or "connected" with another element, the element may be directly connected or directly connected to the other element, It should be understood that, unless an opposite description is present, it may be connected or connected via another element in the middle.

즉, 이하의 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.That is, in the following description, the word 'comprising' does not exclude the presence of other elements or steps than those listed.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate a thorough understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same means regardless of the number of the drawings.

이하 도 1을 통해 본 발명의 연료전지 계통연계 시스템의 구성 및 동작 방법에 대해 간략히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation method of the fuel cell system interconnecting system of the present invention will be briefly described with reference to FIG.

도 1은 본 발명의 연료전지 계통연계 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing a fuel cell system interconnecting system of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 연료전지 계통연계 시스템은 연료전지(100), 부스트 컨버터(110), 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120), 출력전압 감지부(130), 고정시비율 게이트전압 발생기(140) 및 제어기(150)를 포함할 수 있다.1, the fuel cell system interconnecting system of the present invention includes a fuel cell 100, a boost converter 110, a half bridge LLC resonant converter 120, an output voltage sensing unit 130, A generator 140 and a controller 150. [

연료전지 계통연계 시스템은 연료전지(100)에서 출력되는 전압을 2단으로 연결된 컨버터(이하 2단 컨버터라 함)를 통해 기 설정된 전압으로 변환하는 동작을 수행한다.The fuel cell grid interconnecting system performs an operation of converting a voltage output from the fuel cell 100 into a predetermined voltage through a converter connected in two stages (hereinafter referred to as a two-stage converter).

연료전지(100)는 제1 직류전압을 가지는 전력을 출력하며, 직류전압 값은 26(V)에서 50(V)사이의 값을 가질 수 있다. The fuel cell 100 outputs power having a first direct current voltage, and the direct current voltage value may have a value between 26 (V) and 50 (V).

본 발명의 연료전지(100) 계통연계 시스템의 목적은 일정한 직류전압 값을 가지지 않으며, 이러한 연료전지(100)의 낮고 불안정한 전압 값을 일정한 고압직류 전압값으로 출력하는 것이다.The purpose of the fuel cell 100 grid interconnecting system of the present invention is to output a low and unstable voltage value of the fuel cell 100 to a constant high voltage DC voltage value without having a constant DC voltage value.

2단 컨버터에는 부스트 컨버터(110)(Boost Converter)와 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)(Half-Bridge LLC Resonating Converter)가 직렬접속 되어 있는 구조를 가진다.The two-stage converter has a structure in which a boost converter 110 (Boost Converter) and a half bridge LLC resonant converter 120 (Half-Bridge LLC resonant converter) are connected in series.

부스트 컨버터(110)는 연료전지(100)가 출력하는 제1 직류전압을 가지는 전력을 일정한 직류전압 값인 제2 직류전압 값으로 승압 혹은 강압시키는 동작을 수행할 수 있다. 부스트 컨버터(110)에서 제1 직류전압을 제2 직류전압으로 승압 또는 강압하는 동작은 추후 상세히 설명한다.The boost converter 110 may perform the operation of stepping up or down the power having the first DC voltage output from the fuel cell 100 to a second DC voltage value which is a constant DC voltage value. The operation of boosting or stepping down the first DC voltage to the second DC voltage in the boost converter 110 will be described in detail later.

하프 브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)는 부스트 컨버터(110)에서 출력한 제1 직류전압을 일정한 고압직류 전압인 제4 직류전압으로 승압 혹은 강압하는 동작을 수행한다. 마찬가지로, 동작에 대한 상세한 설명은 추후 설명한다.The half bridge LLC resonant converter 120 performs an operation of stepping up or down the first DC voltage output from the boost converter 110 to a fourth DC voltage which is a constant high voltage DC voltage. Likewise, a detailed description of the operation will be given later.

고정시비율 게이트전압 발생기(140)는 하프 브릿지 LLC 공진형 컨버터(120) 내의 스위치에 구동 게이트전압을 제공한다.The fixed rate gate voltage generator 140 provides the drive gate voltage to the switch in the half bridge LLC resonant converter 120.

출력전압 감지부(130)는 하프 브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)에서 출력하는 제4 직류전압을 검출하며, 검출한 데이터를 제어기(150)로 제공한다.The output voltage sensing unit 130 detects a fourth DC voltage output from the half bridge LLC resonant converter 120 and provides the detected data to the controller 150.

제어기(150)는 획득한 제4 직류전압 값을 반영하여, 제4 직류전압 값을 일정한 전압 값인 기준 직류전압 값을 유지하도록 부스트 컨버터(110)에 제어신호를 제공한다.
The controller 150 reflects the acquired fourth DC voltage value and provides a control signal to the boost converter 110 to maintain the fourth DC voltage value as a constant DC voltage value.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 컨버터(110)의 구성 및 부스트 컨버터(110), 제어기(150) 및 출력전압 감지부(130)의 동작 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the boost converter 110 and the operation of the boost converter 110, the controller 150, and the output voltage sensing unit 130 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

부스트 컨버터(110)의 좌측에는 연료전지(100)가 접속되며, 연료전지(100)의 양극 단자는 Na, 음극 단자는 Nb로 정의한다.The fuel cell 100 is connected to the left side of the boost converter 110, and the positive terminal of the fuel cell 100 is defined as Na and the negative terminal thereof is defined as Nb.

부스트 인덕터(111)는 연료전지(100)의 양극 단자 Na의 우측에 접속되며, 부스트 다이오드(112)는 부스트 인덕터(111)의 우측 단자 Nc의 우측에 접속된다.The boost inductor 111 is connected to the right side of the positive terminal Na of the fuel cell 100 and the boost diode 112 is connected to the right side of the right terminal Nc of the boost inductor 111.

부스트 스위치(114)와 부스트 바디 다이오드(113)(Boost Body Diode)는 서로 병렬로 접속되며, 부스트 스위치(114)와 부스트 바디 다이오드(113)는 부스트 인덕터(111)의 우측 단자 Nc와 연료전지(100)의 음극 단자 Nb에 병렬로 접속된다.The boost switch 114 and the boost body diode 113 are connected in parallel to each other and the boost switch 114 and the boost body diode 113 are connected to the right terminal Nc of the boost inductor 111 and the fuel cell 100 are connected in parallel to the negative terminal Nb.

부스트 콘덴서(115)는 부스트 다이오드(112)의 우측 단자 Nd와 연료전지(100)의 음극 단자에 접속된다.The boost capacitor 115 is connected to the right terminal Nd of the boost diode 112 and the negative terminal of the fuel cell 100.

연료전지(100)에서 출력하는 전압을 제1 직류전압으로 정의하고, 부스트 컨버터(110)가 우측으로 출력하는 전압은 제2 직류전압(Vo1)으로 정의한다. 즉, 부스트 콘덴서(115) 양단의 전압을 제2 직류전압으로 정의한다.The voltage output from the fuel cell 100 is defined as a first direct-current voltage, and the voltage output from the boost converter 110 to the right is defined as a second direct-current voltage Vo1. That is, the voltage across the boost capacitor 115 is defined as the second direct-current voltage.

이하, 부스트 컨버터(110)가 제2 직류전압을 출력하는 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation in which the boost converter 110 outputs the second DC voltage will be described.

먼저, 부스트 스위치(114)가 ON인 상태에서, 연료전지(100)에서 제1 직류전압을 가지는 전력을 출력하면, 부스트 인덕터(111)는 전류를 부스트 스위치(114) 측으로 도통시키며, 부스트 인덕터(111)는 직류 전류를 가지는 전력을 저장한다.First, when the fuel cell 100 outputs power having the first DC voltage while the boost switch 114 is ON, the boost inductor 111 conducts current to the boost switch 114 side, and the boost inductor 111) stores power having a direct current.

부스트 스위치(114)가 OFF되면, 부스트 인덕터(111)에 저장된 직류 전력은 부스트 다이오드(112)를 통해 부스트 콘덴서(115)로 출력된다. 부스트 콘덴서(115)는 부스트 인덕터(111)로부터 획득한 직류 전력을 제2 직류전압을 가지는 전력의 형태로 저장한다.When the boost switch 114 is turned off, the DC power stored in the boost inductor 111 is output to the boost capacitor 115 through the boost diode 112. The boost capacitor 115 stores the DC power obtained from the boost inductor 111 in the form of power having the second DC voltage.

이후 부스트 스위치(114)가 다시 ON 및 OFF되면, 상기의 동작을 반복하며, 부스트 콘덴서(115)의 양단에 제2 직류전압 값이 걸리게 된다.When the boost switch 114 is turned on and off again, the above operation is repeated, and the second DC voltage value is applied to both ends of the boost capacitor 115.

제2 직류전압을 가지는 전력은 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)를 통해 제4 직류전압을 가지는 전력으로 출력되며, 출력전압 감지부(130)는 제4 직류전압 값을 획득한다.The power having the second direct current voltage is output through the half bridge LLC resonant converter 120 to the power having the fourth direct current voltage, and the output voltage sense unit 130 acquires the fourth direct current voltage value.

제어기(150)는 출력전압 감지부(130)로부터 제4 직류전압 값을 획득하면, 부스트 컨버터(110)가 제어신호를 반영하여 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)가 기준 직류전압을 출력하게 하기 위한 제2 직류전압 값을 출력하도록 부스트 스위치(114)에 제어신호를 제공한다.When the controller 150 acquires the fourth DC voltage value from the output voltage sensing unit 130, the boost converter 110 reflects the control signal to cause the half bridge LLC resonant converter 120 to output the reference DC voltage And provides a control signal to the boost switch 114 to output a second DC voltage value for the second DC voltage.

제어기(150)는 제어신호를 제공함으로써, 부스트 스위치(114)의 ON 및 OFF 동작의 시간 간격을 제어한다. 즉, 제어기(150)는 제어신호를 통해 부스트 스위치(114)를 제어함으로써, 부스트 컨버터(110)에서 출력하는 제2 직류전압을 조절한다.
The controller 150 controls the time interval of the ON and OFF operations of the boost switch 114 by providing a control signal. That is, the controller 150 adjusts the second DC voltage output from the boost converter 110 by controlling the boost switch 114 via the control signal.

이하 도 3을 참조하여, 본 발명의 실 실시예에 따른 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)의 구성에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the half bridge LLC resonant converter 120 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)는 부스트 컨버터(110)와 단자 Nd 및 단자 Nb의 우측에 직렬접속 된다.The half bridge LLC resonant converter 120 is connected in series to the right side of the boost converter 110 and the terminal Nd and the terminal Nb.

제1 하프브릿지 스위치(121)는 단자 Nd의 하측에 접속되며, 제2 하프브릿지 스위치(122)는 제1 하프브릿지 스위치(121)의 하측 단자 Ne의 하측에 접속된다. 제2 하프브릿지 스위치(122)는 또한 단자 Nb의 상측에 접속된다.The first half bridge switch 121 is connected to the lower side of the terminal Nd and the second half bridge switch 122 is connected to the lower side of the lower side terminal Ne of the first half bridge switch 121. The second half bridge switch 122 is also connected to the upper side of the terminal Nb.

하프브릿지 콘덴서(123)는 제1 하프브릿지 스위치(121)의 상단 단자 Nd의 우측에 접속되며, 하프브릿지 인덕터(124)는 하프브릿지 콘덴서(123)의 우측 단자 Nf의 우측에 접속된다.The half bridge condenser 123 is connected to the right side of the upper terminal Nd of the first half bridge switch 121 and the half bridge inductor 124 is connected to the right side of the right terminal Nf of the half bridge capacitor 123.

하프브릿지 변압기(125)는 하프브릿지 인덕터(124)의 우측 단자 Ng의 하측에 접속되며, 또한 제2 하프브릿지 스위치(122)의 상측 단자 Ne의 우측에 접속된다.The half bridge transformer 125 is connected to the lower side of the right side terminal Ng of the half bridge inductor 124 and to the right side of the upper side terminal Ne of the second half bridge switch 122.

제1 하프브릿지 다이오드(126)는 하프브릿지 변압기(125)의 우측 상측 단자 Nh의 상측에 접속되며, 제2 하프브릿지 다이오드(127)는 하프브릿지 변압기(125)의 우측 하측 단자 Ni의 상측에 접속된다.The first half bridge diode 126 is connected to the upper side of the upper right terminal Nh of the half bridge transformer 125 and the second half bridge diode 127 is connected to the upper side of the lower right side terminal Ni of the half bridge transformer 125 do.

제3 하프브릿지 다이오드(128)는 하프브릿지 변압기(125)의 우측 상측 단자 Nh의 하측에 접속되며, 제4 하프브릿지 다이오드(129)는 하프브릿지 변압기(125)의 우측 하측 단자 Ni의 하측에 접속된다.The third half bridge diode 128 is connected to the lower side of the upper right terminal Nh of the half bridge transformer 125 and the fourth half bridge diode 129 is connected to the lower side of the lower right side terminal Ni of the half bridge transformer 125 do.

출력전압의 양극은 제1 및 제2 하프브릿지 다이오드(127)의 상측 단자 Nj로 정의하며, 출력전압의 음극은 제3 및 제4 하프브릿지 다이오드(129)의 하측 단자 Nk로 정의한다.The anode of the output voltage is defined as the upper terminal Nj of the first and second half bridge diodes 127 and the cathode of the output voltage is defined as the lower terminal Nk of the third and fourth half bridge diodes 129. [

출력 전압의 양극과 출력 전압의 음극 사이에는 부하 저항과 부하 콘덴서(1291)가 병렬로 접속되며, 본 발명의 중요한 요소에서 제외된다.
A load resistor and a load capacitor 1291 are connected in parallel between the anode of the output voltage and the cathode of the output voltage, and are excluded from the important elements of the present invention.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)의 동작 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of operating the half bridge LLC resonant converter 120 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

도 3의 하프브릿지 콘덴서(123)의 커패시티(Cr)와 하프브릿지 인덕터(124)의 인덕턴스(Lr)는 공진조건을 만족한다.The capacitance Cr of the half bridge capacitor 123 and the inductance Lr of the half bridge inductor 124 of FIG. 3 satisfy the resonance condition.

고정시비율 게이트전압 발생기(140)는 제1 하프브릿지 스위치(121)와 제2 하프브릿지 스위치(122)에 게이트 전압을 출력하며, 제1 하프브릿지 스위치(121)와 제2 하프브릿지 스위치(122)는 획득한 게이트 전압을 이용하여 하프브릿지 콘덴서(123)와 하프브릿지 인덕터(124)에 저장된 공진 전류를 도통시킨다.The fixed rate gate voltage generator 140 outputs gate voltages to the first half bridge switch 121 and the second half bridge switch 122 and the first half bridge switch 121 and the second half bridge switch 122 ) Conducts the resonance current stored in the half bridge capacitor 123 and the half bridge inductor 124 using the obtained gate voltage.

도 4(a)는 제2 하프브릿지 스위치(122)가 ON 된 경우의 전류 흐름도이며, 제2 하프브릿지 스위치(122)가 ON 되는 시점을 t0로 정의한다.4 (a) is a current flow chart when the second half bridge switch 122 is turned on, and the time when the second half bridge switch 122 is turned on is defined as t0.

도 4(a)이전, 즉 t0 이전에, 부스트 컨버터(110)에서 출력된 제2 직류전압을 가지는 전력은 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)의 하프브릿지 콘덴서(123)와 하프브릿지 인덕터(124)에 공진 전류를 가지는 전력으로 저장된다. Prior to FIG. 4 (a), that is, before t0, the power having the second DC voltage output from the boost converter 110 is supplied to the half bridge capacitor 123 of the half bridge LLC resonant converter 120 and the half bridge inductor 124 ) With a resonant current.

또한, 도 4(a)이전, 즉 t0 이전에, 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)의 제1 하프브릿지 스위치(121)와 제2 하프브릿지 스위치(122)는 OFF된 상태에 있다.In addition, before the state shown in FIG. 4 (a), that is, before t0, the first half bridge switch 121 and the second half bridge switch 122 of the half bridge LLC resonant converter 120 are in the OFF state.

도 4(a)에서, 즉 제1 하프브릿지 스위치(121)가 ON 되면, 하프브릿지 콘덴서(123)와 하프브릿지 인덕터(124)는 저장한 공진 전력을 하프브릿지 변압기(125)의 1차측과 제2 하프브릿지 스위치(122)에 전류의 형태로 출력한다.When the first half bridge switch 121 is turned on, the half bridge condenser 123 and the half bridge inductor 124 convert the stored resonance power to the primary side of the half bridge transformer 125, 2 half bridge switch 122 in the form of current.

하프브릿지 변압기(125)는 하프브릿지 변압기(125)의 1차측에 전달된 전력을 변환하여 하프브릿지 변압기(1250)의 2차측으로 출력하고, 2차측에 출력한 전력을 제1 하프브릿지 다이오드(126) 및 제4 하프브릿지 다이오드(129)를 통해 부하 콘덴서(1291)로 출력한다. 부하 콘덴서(1291)는 전달된 전력을 제3 직류전압을 가지는 전력의 형태로 저장한다.The half bridge transformer 125 converts the power transferred to the primary side of the half bridge transformer 125 and outputs the converted power to the secondary side of the half bridge transformer 1250 and supplies the power output to the secondary side to the first half bridge diode 126 And the fourth half bridge diode 129 to the load capacitor 1291. The load capacitor 1291 stores the transmitted power in the form of power having a third DC voltage.

도 4(b)는 도 4(a)의 상태에서 제2 하프브릿지 스위치(122)가 OFF된 경우의 전류 흐름도이며, 제2 하프브릿지 스위치(122)가 OFF 되는 시점을 t1으로 정의한다.4 (b) is a current flow chart when the second half bridge switch 122 is turned off in the state of FIG. 4 (a), and the timing when the second half bridge switch 122 is turned off is defined as t1.

도 4(b)에서, 제2 하프브릿지 스위치(122)가 OFF 되면, 하프브릿지 콘덴서(123)와 하프브릿지 인덕터(124)는 저장한 공진 전력을 전류의 형태로 제1 하프브릿지 스위치(121)의 내부다이오드와 부스트 컨버터(110)를 통해 도통시킨다. 또한, 하프브릿지 변압기(125)는 1차측으로 전달된 전력을 2차측으로 전달하지 않는다. 또한, 부하 콘덴서는 t1이전에 저장한 전력을 그대로 유지한다.4B, when the second half bridge switch 122 is turned OFF, the half bridge capacitors 123 and the half bridge inductor 124 convert the stored resonance power into the first half bridge switch 121 in the form of current, Through the internal diode of the boost converter 110. Also, the half bridge transformer 125 does not deliver the power delivered to the primary to the secondary. Also, the load capacitor maintains the power stored before t1.

도 4(c)는 도 4(b)의 상태에서 제1 하프브릿지 스위치(121)가 ON 된 경우의 전류 흐름도이며, 제1 하프브릿지 스위치(121)가 ON 되는 시점을 t2로 정의한다.4 (c) is a current flow chart when the first half bridge switch 121 is turned on in the state of Fig. 4 (b), and the time when the first half bridge switch 121 is turned on is defined as t2.

도 4(c)에서, 제1 하프브릿지 스위치(121)가 ON 되면, 하프브릿지 콘덴서(123)와 하프브릿지 인덕터(124)는 저장한 공진 전력을 제1 하프브릿지 스위치(121)와 하프브릿지 변압기(125)의 1차측으로 출력한다. 이때, 출력하는 전류는 도 4(c)에 도시되어 있듯이, 도 4(a)의 경우와 반대 방향, 즉 시계 반대방향 이다.4C, when the first half bridge switch 121 is turned on, the half bridge capacitors 123 and the half bridge inductor 124 convert the stored resonance power to the first half bridge switch 121 and the half bridge transformer 121, (125). At this time, the output current is opposite to the case of Fig. 4 (a), i.e., counterclockwise as shown in Fig. 4 (c).

도 4(c)에서 하프브릿지 변압기(125)는 1차측으로 전달된 공진 전력을 제2 하프브릿지 다이오드(127)와 제3 하프브릿지 다이오드(128)를 통해 부하콘덴서(1291)로 출력한다. 부하콘덴서(1291)는 획득한 전력을 제4 직류전압을 가지는 전력의 형태로 저장한다.4C, the half bridge transformer 125 outputs the resonance power transmitted to the primary side to the load capacitor 1291 via the second half bridge diode 127 and the third half bridge diode 128. [ The load capacitor 1291 stores the obtained power in the form of power having the fourth DC voltage.

도 4(d)는 도 4(c)의 상태에서 제1 하프브릿지 스위치(121)가 OFF 된 경우의 전류 흐름도이며, 제1 하프브릿지 스위치(121)가 OFF 되는 시점을 t3로 정의한다.4 (d) is a current flow chart when the first half bridge switch 121 is turned off in the state of FIG. 4 (c), and the time when the first half bridge switch 121 is turned off is defined as t3.

도 4(d)에서 제1 하프브릿지 스위치(121)가 OFF 되면, 하프브릿지 콘덴서(123) 및 하프브릿지 인덕터(124)는 부스트 콘덴서(115) 및 제2 하프브릿지 스위치(122)의 내부다이오드를 통해 전류를 도통시킨다.
4 (d), when the first half bridge switch 121 is turned off, the half bridge capacitors 123 and the half bridge inductor 124 are turned on and off by the internal diodes of the boost capacitor 115 and the second half bridge switch 122 The current is passed through.

도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 각 단자들의 전압 및 전류를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing voltages and currents of the terminals shown in FIG. 3 and FIG.

하단의 to, t1, t2, t3 및 t4는 도 4(a) 내지 도 4(d)에 나타난 구간을 의미한다.And to, t1, t2, t3, and t4 at the bottom indicate the sections shown in Figs. 4 (a) to 4 (d).

VGS1은 도 3의 제1 하프브릿지 스위치(Sh)(121)의 게이트단과 소스단 사이에 걸린 전압을 의미하며, VGS2는 도 3의 제2 하프브릿지 스위치(Sl)(122)의 게이트단과 소스단 사이에 걸린 전압을 의미한다. VGS1 denotes a voltage across the gate terminal and the source terminal of the first half bridge switch (Sh) 121 in FIG. 3, and VGS2 denotes a gate terminal of the second half bridge switch (Sl) Quot ;, respectively.

t2부터 t3까지의 시간 동안 VGS1의 전압이 걸린 제1 하프브릿지 스위치(122)가 ON되기 위해서, VGS1은 t2부터 t3까지의 시간 동안 양의 전압을 가지고, 그 이외의 시간 동안에는 0(V)의 전압을 가진다.VGS1 has a positive voltage for a period of time from t2 to t3 in order to turn on the first half bridge switch 122 in which the voltage of VGS1 is applied for the time from t2 to t3, Voltage.

t0 부터 t1까지의 시간 동안 VGS2의 전압이 걸린 제2 하프브릿지 스위치(122)가 ON되기 위해서, VGS2는 t0부터 t1까지의 시간 동안 양의 전압을 가지고, t1 부터 t4까지의 시간 동안에는 0(V)의 전압을 가진다. VGS2 has a positive voltage for a period of time from t0 to t1 so that the second half bridge switch 122 having a voltage of VGS2 is turned on for a time from t0 to t1, ).

VDS1은 도 3의 제1 하프브릿지 스위치(121)의 양단(Nd와 Ne 사이)에 걸린 전압을 의미하며, VDS2는 도 3의 제2 하프브릿지 스위치(122)의 양단(Ne와 Nb 사이)에 걸린 전압을 의미한다.VDS1 denotes a voltage across both ends (between Nd and Ne) of the first half bridge switch 121 in Fig. 3 and VDS2 denotes a voltage across both ends (between Ne and Nb) of the second half bridge switch 122 in Fig. It means the voltage that is caught.

VDS1은 제1 하프브릿지 스위치(121)가 OFF된 t4부터 t0사이의 시간 동안 과도 전압을 갖다가, 제2 하프브릿지 스위치(122)가 ON 되고 제2 하프브릿지 스위치(122)로 전류가 도통되는 t0부터 t1 사이의 시간 동안에는 양의 전압을 갖고, 그 외의 시간 구간에는 0(V)의 전압을 가진다.VDS1 has a transient voltage for a period of time from t4 to t0 when the first half bridge switch 121 is turned off and the second half bridge switch 122 is turned on and the current is conducted to the second half bridge switch 122 has a positive voltage for the time between t0 and t1, and has a voltage of 0 (V) for the other time intervals.

VDS2는 제2 하프브릿지 스위치(122)가 OFF된 t2부터 t3사이의 시간 동안 과도 전압을 갖다가, 제1 하프브릿지 스위치(121)가 ON 되고 제1 하프브릿지 스위치(121)로 전류가 도통되는 t2 부터 t3 사이의 시간 동안에는 양의 전압을 갖고, 그ㅇ 외의 시간 구간에는 0(V)의 전압을 가진다.VDS2 has a transient voltage for a time between t2 and t3 when the second half bridge switch 122 is turned off and the first half bridge switch 121 is turned on and the current is conducted to the first half bridge switch 121 has a positive voltage for a time between t2 and t3, and has a voltage of 0 (V) for a time period other than t2 to t3.

ISl은 제2 하프브릿지 스위치(122)의 상측 단자(Ne)에서 하측 단자(Nb)를 향하는 방향으로 도통되는 전류를 나타내며, ISh는 제1 하프브릿지 스위치(121)의 상측 단자(Nd)에서 하측 단자(Ne)를 향하는 방향으로 도통되는 전류를 나타낸다.ISl denotes a current which is conducted in a direction from the upper terminal Ne to the lower terminal Nb of the second half bridge switch 122 and ISh denotes a current which flows from the upper terminal Nd of the first half bridge switch 121 to the lower terminal Which is conducted in the direction toward the terminal Ne.

ISl의 경우, t0부터 t1까지의 시간 동안에는 ISl에 정현파 형태의 양의 전류가 흐르게 되며, 그 이외의 시간 동안에는 0(A)의 전류가 흐르게 된다.In the case of ISl, a sinusoidal positive current flows through ISl during the time from t0 to t1, and a current of 0 (A) flows during the other time.

ISh의 경우, t2부터 t2까지의 시간 동안에는 ISh에 정현파의 반파장의 전류가 흐르게 되며, 그 이외의 시간 동안에는 0(A)의 전류가 흐르게 된다.In the case of ISh, a half-wave current of sinusoidal wave flows to ISh for the time from t2 to t2, and a current of 0 (A) flows for the other time.

ICr은 하프브릿지 콘덴서(123)의 좌측에서 우측으로 흐르는 전류를 나타내며, ILm은 하프브릿지 인덕터(124)의 좌측에서 우측으로 흐르는 전류를 나타낸다.ICr represents the current flowing from the left side to the right side of the half bridge capacitor 123 and ILm represents the current flowing from the left side to the right side of the half bridge inductor 124. [

ICr은 t0에서 0의 전류 값을 가지며, t0부터 t4까지의 시간을 한 주기로 하는 정현파 형태의 전류값을 가지게 된다.ICr has a current value of 0 at t0 and a sinusoidal current value having a period of time from t0 to t4 as one cycle.

ILm은 t0에서 최소값을 갖고 t1부터 t2까지 최대값을 가지는 삼각파 형태의 전류값을 가지게 된다.ILm has a minimum value at t0 and a triangular waveform current value having a maximum value from t1 to t2.

VCr은 하프브릿지 콘덴서(123) 양단(Nd 와 Nf 사이) 사이의 전압을 나타내며, t0 시점 이후 t2 시점 까지 증가하는 지수함수 형태의 전압을 가지며, t2 시점 이후 t4 시점 까지 감소하는 지수함수 형태의 전압을 가진다.
VCr denotes a voltage between both ends (between Nd and Nf) of the half bridge capacitor 123 and has a voltage of an exponential function type increasing from the time t0 to the time t2, and a voltage in the form of an exponential function decreasing from t2 to t4 .

이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지(100) 계통연계 시스템의 동작 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 6, an operation method of the fuel cell system grid interconnecting system according to an embodiment of the present invention will be described.

제어기(150)는 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)에서 출력하는 제4 직류전압 값을 획득하여, 제4 직류전압이 기준 직류전압을 유지하기 위한 제어신호를 부스트 컨버터(110)로 출력한다(S601).The controller 150 obtains the fourth DC voltage value output from the half bridge LLC resonant converter 120 and outputs a control signal for maintaining the fourth DC voltage to the reference DC voltage to the boost converter 110 S601).

부스트 컨버터(110)가 연료전지(100)로부터 제1 직류전압을 가지는 전력을 획득하면, 부스트 컨버터(110)는 제어기(150)로부터 획득한 제어신호를 반영하여 연료전지(100)로부터 획득한 제1 직류전압을 승압하고 제2 직류전압을 가지는 전력을 출력한다(S602).When the boost converter 110 acquires the power having the first DC voltage from the fuel cell 100, the boost converter 110 reflects the control signal obtained from the controller 150, Up DC voltage and outputs a power having the second DC voltage (S602).

하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)가 제2 직류전압을 가지는 전력을 획득하면, 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)는 제2 직류전압을 변환하여 제4 직류전압을 출력한다(S603).When the half bridge LLC resonant converter 120 acquires the power having the second DC voltage, the half bridge LLC resonant converter 120 converts the second DC voltage to output the fourth DC voltage (S603).

하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)는, 제1 하프브릿지 스위치(121)가 OFF 되고, 제2 하프브릿지 스위치(122)가 ON 되면서 부하콘덴서에 저장되는 제3 직류전압을 가지는 전력과, 제1 하프브릿지 스위치(121)가 ON 되고 제2 하프브릿지 스위치(122)가 OFF 되면서 부하콘덴서(1291)에 저장되는 전압을 반영하여 제4 직류전압을 출력한다.The half bridge LLC resonant converter 120 is configured such that the power having the third DC voltage stored in the load capacitor while the first half bridge switch 121 is turned off and the second half bridge switch 122 is turned on, The half bridge switch 121 is turned on and the second half bridge switch 122 is turned off to reflect the voltage stored in the load capacitor 1291 to output the fourth direct current voltage.

하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)로부터 제4 직류전압을 출력하면, 출력전압 감지부(130)는 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)에서 출력하는 제4 직류전압을 감지하고, 획득한 제4 직류전압 값을 제어기(150)로 출력한다(S604).When the fourth DC voltage is output from the half bridge LLC resonant converter 120, the output voltage sensing unit 130 senses the fourth DC voltage output from the half bridge LLC resonant converter 120, And outputs the DC voltage value to the controller 150 (S604).

제1 내지 제4 직류전압의 예로, 연료전지(100)가 출력하는 제1 직류전압이 26~50(V)를 유지하는 경우, 부스트 컨버터(110)는 제2 직류전압을 80(V)로 승압하며, 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)는 제2 직류전압을 변환하여 400(V)의 제4 직류전압을 출력할 수 있다.When the first DC voltage outputted from the fuel cell 100 is maintained at 26 to 50 (V), the boost converter 110 converts the second DC voltage to 80 (V) And the half bridge LLC resonant converter 120 converts the second DC voltage to output the fourth DC voltage of 400 (V).

제4 직류전압 값에 기초하여, 제어기(150)는 제4 직류전압이 기준 직류전압과 일치하는지 판단하고(S605), 일치하지 않는 경우 다시 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터(120)가 기준 직류전압을 출력하기 위한 제어신호를 부스트 컨버터(110)로 출력한다(S601).
Based on the fourth DC voltage value, the controller 150 determines whether the fourth DC voltage coincides with the reference DC voltage (S605), and if not, the half bridge LLC resonant converter 120 returns the reference DC voltage And outputs a control signal for output to the boost converter 110 (S601).

상기의 고정시비율 게이트전압 발생기는 스위치 구동부로 정의될 수 도 있다.The fixed rate gate voltage generator may be defined as a switch driver.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (6)

연료전지 계통연계 시스템에 있어서,
출력전압이 기준 전압으로 유지되도록 하기 위한 제어신호를 부스트 컨버터에 제공하는 제어기;
상기 제어신호에 응답하여 제1 직류전압을 생성하는 부스트 컨버터; 및
상기 제1 직류전압을 이용하여 출력전압을 생성하는 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터;
를 포함하는 연료전지 계통연계 시스템.
In a fuel cell system interconnecting system,
A controller for providing a control signal to the boost converter so that the output voltage is maintained at a reference voltage;
A boost converter for generating a first DC voltage in response to the control signal; And
A half bridge LLC resonant converter for generating an output voltage using the first DC voltage;
And a fuel cell system.
제1항에 있어서,
상기 출력전압을 검출하고, 검출한 상기 전압값을 제어기로 출력하는 출력전압 감지부를 더 포함하는 연료전지 계통연계 시스템.
The method according to claim 1,
And an output voltage sensing unit for sensing the output voltage and outputting the detected voltage value to a controller.
제1항에 있어서,
상기 부스트 컨버터는 스위치를 포함하며,
상기 제어신호는 상기 스위치를 온오프 시키는 연료전지 계통연계 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the boost converter includes a switch,
And the control signal turns the switch on and off.
제3항에 있어서,
상기 스위치는 N-MOSFET인 연료전지 계통연계 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the switch is an N-MOSFET.
제1항에 있어서,
상기 하프브릿지 LLC 공진형 컨버터는 제1 하프브릿지 스위치 및 제2 하프브릿지 스위치를 포함하며,
상기 제1 하프브릿지 스위치 및 상기 제2 하프브릿지 스위치를 온오프 시키는 스위치 구동부를 더 포함하는 연료전지 계통연계 시스템.
The method according to claim 1,
The half bridge LLC resonant converter includes a first half bridge switch and a second half bridge switch,
And a switch driver for turning on and off the first half bridge switch and the second half bridge switch.
제5항에 있어서,
상기 제1 하프브릿지 스위치 및 상기 제2 하프브릿지 스위치는 N-MOSFET 이며,
상기 스위치 구동부는 상기 제1 하프브릿지 스위치 및 상기 제2 하프브릿지 스위치에 게이트 전압을 인가하는 신호를 제공하며,
상기 신호는 고정시비율 신호인 연료전지 계통연계 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the first half bridge switch and the second half bridge switch are N-MOSFETs,
The switch driver provides a signal for applying a gate voltage to the first half bridge switch and the second half bridge switch,
Wherein the signal is a fixed rate signal.
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