KR20160041639A - Single phase inverter device - Google Patents

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KR20160041639A
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김정우
정진영
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창명제어기술 (주)
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Abstract

A single phase inverter device of the present invention, capable of converting DC power into AC power, includes: a voltage control part controlling a voltage of DC power inputted from the outside; a first switching inverter part converting the power, controlled by the voltage control part, into AC power; and a second switching inverter part converting the power, controlled by the voltage control part, into the AC power when the first switching inverter part does not perform the conversion. At this point, the first switching inverter part includes a PWM type switching inverter, and the second switching inverter part is able to operate during the off-duty of PWM control.

Description

단상 인버터 장치{SINGLE PHASE INVERTER DEVICE}[0001] SINGLE PHASE INVERTER DEVICE [0002]

본 발명은 직류 전원을 단상 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터 장치에 관한 것으로, 특히, 비교적 작은 전력량이 신재생 에너지 발전에 사용될 수 있는 단상 인버터 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a single-phase inverter device for converting a DC power source into a single-phase AC power source, and more particularly to a single-phase inverter device in which a relatively small amount of electric power can be used for renewable energy generation.

태양광 발전 등 비교적 작은 전력량을 가지는 직류 발전 전력을 입력으로 사용하는 기존 단상 인버터는 발전되는 직류 전력을 수용가가 편리하게 사용하게 하기 위하여 단상의 정현파 전력으로 만들어 송전하고 있다.Conventional single-phase inverters that use DC generating power with a relatively small amount of power such as photovoltaic power generation are transmitted as sinusoidal power of single phase so that the user can conveniently use the generated DC power.

직류/교류 변환에 있어 비용 대비 효율이 적당하며, 정현파를 만드는 동작의 제어가 용이한 PWM(펄스폭변조) 방식이 보통 이용되고 있다. 이 경우 단상의 특성상 발전된 직류 전력을 발전 되어지는 시점에 100% 사용하지 못하게 된다. 즉 펄스폭 변조를 하여 사인파를 만드는 과정에서 50% 미만의 발전 전력만 이용하게 된다. 그 이유는 발전된 직류 전력은 연속적으로 발전되지만 정현의 교류 전압을 얻기 위하여 PWM 제어 방식의 인버터를 사용한다. 정현파를 얻기 위한 PWM 제어 방식의 특성상 +, - 의 전위가 동일 해야 하므로 동일한 듀티비를 갖는 PWM 파를 만들어 사용해야 하는 바, 이 경우 최대의 이용률은 50% 를 넘지 못한다.PWM (Pulse Width Modulation) method, which is cost-effective for DC / AC conversion and is easy to control the operation of making a sinusoidal wave, is usually used. In this case, due to the characteristics of the single phase, the developed DC power can not be used 100% at the time of development. That is, in the process of making a sine wave by performing pulse width modulation, only the generated power of less than 50% is used. The reason is that the developed DC power is continuously developed but the PWM control type inverter is used to obtain the sine alternating voltage. Since the potentials of + and - must be the same because of the characteristics of the PWM control method for obtaining the sinusoidal wave, PWM waves having the same duty ratio must be used. In this case, the maximum utilization rate can not exceed 50%.

또한, PWM 제어의 경우 교류 변환이 가능한 최소 직류 전압값인 기준 전압이 존재하는데, 발전된 직류 전력의 전압이 상기 기준 전압에 미달하는 구간에서는 전혀 변환을 수행하지 못하고, 그대로 발전된 전력이 버려지게 된다.
In PWM control, there exists a reference voltage which is a minimum DC voltage value capable of AC conversion. In the interval where the developed DC voltage is below the reference voltage, no conversion can be performed at all, and the generated power is discarded.

일본공개특허 공보 2004-0364443호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-0364443

본 발명은 직류 교류 변환 효율을 높일 수 있는 단상 인버터 장치를 제공하고자 한다.The present invention is intended to provide a single-phase inverter device capable of increasing DC-AC conversion efficiency.

또는, 본 발명은, 비교적 저렴한 비용으로 태양광 발전 모듈에서 발전된 직류 전력으로 교류 전력으로 변환하는 손실을 최소화할 수 있는 단상 인버터 장치를 제공하고자 한다.
Alternatively, the present invention provides a single-phase inverter device capable of minimizing the loss of conversion from AC power generated by the solar cell module to AC power at a relatively low cost.

본 발명의 일 측면에 따른 단상 인버터 장치는, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터 장치에 있어서, 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 조정하는 전압 조정부; 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제1 스위칭 인버터부; 및 상기 제1 스위칭 인버터가 변환을 수행하지 않는 시간에, 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제2 스위칭 인버터부를 포함할 수 있다.The single-phase inverter device according to one aspect of the present invention is a single-phase inverter device for converting a direct-current power source to an alternating-current power source, comprising: a voltage adjusting unit for adjusting a voltage of a direct- A first switching inverter unit for converting the power adjusted by the voltage adjusting unit into an AC power; And a second switching inverter unit for converting the power adjusted by the voltage adjusting unit to AC power at a time when the first switching inverter does not perform the conversion.

여기서, 상기 제1 스위칭 인버터부는, PWM 방식의 스위칭 인버터를 포함하며, 상기 제2 스위칭 인버터부는, PWM 제어의 오프 듀티 동안 동작할 수 있다.Here, the first switching inverter unit includes a PWM type switching inverter, and the second switching inverter unit may operate during off-duty of the PWM control.

여기서, 상기 제1 스위칭 인버터부는, 상기 조정된 전원의 전압이 상기 PWM 방식의 스위칭 인버터가 동작하는 기준 전압 보다 낮으면, PAM 방식으로 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다.Here, the first switching inverter unit may convert the power regulated by the voltage regulator into the AC power in the PAM method when the regulated power supply voltage is lower than the reference voltage at which the PWM inverter operates.

여기서, 상기 전압 조정부는, 상기 제1 스위칭 인버터부가 PAM 방식으로 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 승압하고, 상기 제1 스위칭 인버터부가 PWM 방식으로 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 강압할 수 있다.Here, when the first switching inverter unit operates in the PAM mode, the voltage regulator boosts the voltage of the DC power supplied from the outside, and when the first switching inverter unit operates in the PWM mode, The voltage can be lowered.

여기서, 상기 제1 스위칭 인버터부는 외부의 제1 부하로 전력을 공급하고, 상기 제2 스위칭 인버터부가 상기 제1 부하와 독립적인 외부의 제2 부하로 전력을 공급할 수 있다.Here, the first switching inverter unit supplies power to an external first load, and the second switching inverter unit supplies power to an external second load that is independent of the first load.

여기서, 상기 제1 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력에 상기 제2 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력을 결합한 전력을 외부 부하로 공급하는 전력 결합부를 더 포함할 수 있다.The power supply unit may further include a power coupling unit for supplying AC power, which is obtained by combining AC power output from the second switching inverter unit, to an AC power output from the first switching inverter unit to an external load.

여기서, 상기 전력 결합부는, 상기 제1 스위칭 인버터부의 출력단에 연결되는 제1 입력 권선과, 상기 제2 스위칭 인버터부의 출력단에 연결되는 제2 입력 권선과, 상기 외부 부하에 연결되는 출력 권선을 구비하는 3권선 변압기를 포함할 수 있다.The power coupling unit may include a first input winding connected to the output terminal of the first switching inverter unit, a second input winding connected to the output terminal of the second switching inverter unit, and an output winding connected to the external load A three-winding transformer.

여기서, 상기 제2 스위칭 인버터부가 출력하는 전력을 저장하여, 상기 전압 조정부로 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다.
The second switching inverter may further include a battery for storing the power output from the second switching inverter and supplying the stored power to the voltage regulator.

상기 구성에 따른 본 발명의 단상 인버터 장치를 실시하면, 직류 교류 변환 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.When the single-phase inverter device of the present invention according to the above configuration is implemented, there is an advantage that the DC-AC conversion efficiency can be increased.

또는, 본 발명은, 비교적 저렴한 비용으로 태양광 발전 모듈에서 발전된 직류 전력으로 교류 전력으로 변환하는 손실을 최소화할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라, 비교적 고가의 직류 발전 전력의 이용률을 기존 대비 2배 높일 수 있으며, 동일한 위상을 갖는 전원을 만들기 위해 변압기를 이용하여 자속결합을 하면 √2배 의 효율을 높일 수 있다.Alternatively, the present invention has an advantage of minimizing the loss of converting DC power into AC power generated by a solar power generation module at a relatively low cost. Accordingly, the utilization ratio of the relatively expensive DC generation electric power can be increased by a factor of two, and when the magnetic flux coupling is performed using the transformer to make the power supply having the same phase, the efficiency of √2 times can be increased.

특히, 기존의 태양광 발전 시스템에 필요한 솔라셀이나 태양광 발전 모듈 등의 수량, 용량을 (1-√2) 만큼 절약할 수 있어 경제적 측면과 공간적 측면에서 획기적으로 개선할 수 있다.
In particular, the quantity and capacity of solar cells and solar power modules required for existing solar power generation systems can be saved by (1-√ 2), which can dramatically improve the economic and spatial aspects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 인버터 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도.
도 3은 보다 구체화한 도 2의 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 회로도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도.
도 7은 도 6의 3권선 변압기를 사용하여 상기 제1 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력과 상기 제2 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력을 결합하는 과정을 도시한 그래프.1 is a graph for explaining the operation of a single-phase inverter according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram showing a single-phase inverter device according to an embodiment of the present invention;
Fig. 3 is a circuit diagram showing a single-phase inverter device according to the embodiment of Fig. 2 in more detail. Fig.
4 is a block diagram showing a single-phase inverter device according to another embodiment of the present invention;
5 is a block diagram showing a single-phase inverter device according to another embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating a single-phase inverter device according to another embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a graph illustrating a process of combining AC power output from the first switching inverter section and AC power output from the second switching inverter section using the three-winding transformer of FIG. 6;

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements may not be limited by terms. Terms are for the sole purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.It is to be understood that when an element is referred to as being connected or connected to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but it may be understood that other elements may be present in between .

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. It is to be understood that the term " comprising, " or " comprising " as used herein is intended to specify the presence of stated features, integers, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
In addition, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 인버터 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 1 is a graph for explaining the operation of a single-phase inverter according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 단상 인버터 장치는, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하기 위한 것으로, 특히, 태양광 발전 모듈에서 생성되는 직류 전원을 변환하는 과정으로 구체화하여 설명하겠다.The single-phase inverter device according to the present embodiment is for converting a direct-current power source into an alternating-current power source, and more particularly, a process for converting a direct current power source generated in the solar power generation module.

PWM 방식의 직류/교류 변환은, 비용 대비 효과 면에서 우수하여 널리 사용되는 변환 방식이나, 발전 직류 전원의 전압이 소정의 기준 전압 보다 높은 경우에만 변환이 가능한 단점이 있다. 게다가, 변환하는 전력은 일정하게만 유지되어, 발전 직류 전원의 발전량이 많아지는 경우에는, 남는 전력은 그대로 버려지는 단점도 있다. The PWM type DC / AC conversion has a disadvantage in that it can be converted only when the voltage of the power generation direct current power source is higher than a predetermined reference voltage, because it is excellent in terms of cost effectiveness and widely used. In addition, the converted power is maintained only constantly, and when the power generation amount of the power generation direct current power source is increased, there is a disadvantage that the remaining power is discarded as it is.

전자의 단점을 극복하기 위하여, PWM 방식의 직류/교류 변환과 함께, PAM 방식의 직류/교류 변환이 적용될 수 있다.In order to overcome the disadvantages of the former, the DC / AC conversion of the PWM method and the DC / AC conversion of the PAM method may be applied.

이 경우, 상기 단상 인버터 장치는, 태양광 발전 모듈의 발전 직류 전원이 소정의 기준 전압을 넘으면 PWM 제어 방식으로 직류/교류 변환하는 PWM 인버터, 및 상기 발전 직류 전원의 전압이 상기 PWM 방식의 스위칭 인버터가 동작하는 기준 전압 보다 낮으면, PAM 방식으로 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 PAM 인버터를 구비할 수 있다.In this case, the single-phase inverter apparatus includes a PWM inverter that performs DC / AC conversion by a PWM control method when the power generation DC power of the solar power generation module exceeds a predetermined reference voltage, and a PWM inverter that converts the voltage of the power generation direct- And a PAM inverter for converting the power adjusted by the voltage adjusting unit into an AC power when the voltage is lower than a reference voltage for operating the PAM system.

즉, 도 1의 그래프에 도시한 바와 같이, 발전 전력이 충분치 않은 좌측 구간에서는 PAM 방식의 직류/교류 변환이 수행되며, 발전 전력이 충분한 우측 구간에서는 PWM 방식의 직류/교류 변환이 수행된다. 한편, 도시한 그래프의 시각 축에 대하여 사선으로 칠해진 구간은, 직류/교류 변환이 수행되는 구간이며, 그렇지 않은 구간은 직류/교류 변환이 일시 정지되는 구간이다.That is, as shown in the graph of FIG. 1, the DC / AC conversion of the PAM system is performed in the left section where the generated power is insufficient, and the DC / DC conversion of the PWM system is performed in the right section in which the generated power is sufficient. On the other hand, the section obliquely drawn with respect to the visual axis of the graph shown in the figure is a section in which the DC / AC conversion is performed, and the section in which the DC / AC conversion is temporarily stopped.

그런데, 도시한 그래프에서, 발전 직류 전원의 전압이 충분한 PWM 구간 뿐만 아니라, 발전 직류 전원의 전압이 충분치 않은 PAM 구간에서도, 직류/교류 변환이 일시 정지되는 구간이 상당함을 알 수 있다. 이는, PAM 구간에서는, 직류 전원의 전압이 충분하지 않아서 승압을 수행한 후 교류로 변환하는데, 비교적 비용이 저렴한 승압 수단(예: 승압 쵸퍼)의 경우, 동작 가능한 기준 전압이 비교적 높거나, 승압을 위한 에너지 충전 효율이 떨어짐 등에 기인할 수 있다.However, in the graph shown in the figure, it can be seen that the period in which the DC / AC conversion is temporarily stopped is significant not only in the PWM section in which the voltage of the power generation DC power source is sufficient but also in the PAM section in which the voltage of the power generation DC power source is insufficient. This is because, in the PAM section, since the voltage of the DC power supply is insufficient, the boosted voltage is converted into the AC voltage. In the case of a relatively inexpensive boosting means (for example, a boost chopper), the operable reference voltage is relatively high, And the energy charging efficiency for the fuel cell is lowered.

본 발명의 사상에 따른 단상 인버터 장치는, 도시한 직류/교류 변환이 일시 정지되는 구간에서 직류/교류 변환을 수행할 수 있는 별도의 스위칭 인버터부를 구비하여, 전력 낭비를 방지한다.
The single-phase inverter device according to the present invention includes a separate switching inverter unit capable of performing DC / AC conversion in a section where DC / AC conversion is temporarily stopped, thereby preventing power waste.

도 2 및 도 3은 상술한 사상을 구현한 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한다.FIG. 2 and FIG. 3 illustrate a single-phase inverter device according to an embodiment of the present invention which implements the above-described idea.

도시한 단상 인버터 장치는, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하기 위한 것으로, 특히, 태양광 발전 모듈에서 생성되는 직류 전원을 변환하기 위한 것이다.The illustrated single-phase inverter device is for converting a direct current power source into an alternating current power source, and in particular, for converting a direct current power source generated in a solar power generation module.

도시한 단상 인버터 장치는, 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 조정하는 전압 조정부(120); 상기 전압 조정부(120)에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제1 스위칭 인버터부(140); 및 상기 제1 스위칭 인버터부(140)가 변환을 수행하지 않는 시간에, 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제2 스위칭 인버터부(180)를 포함할 수 있다.The illustrated single-phase inverter includes: a voltage regulator 120 for regulating a voltage of a DC power input from the outside; A first switching inverter unit 140 for converting the power adjusted by the voltage adjusting unit 120 into AC power; And a second switching inverter unit 180 for converting the power regulated by the voltage regulator to AC power at a time when the first switching inverter unit 140 does not perform the conversion.

도면에서 직류 전원을 생성하는 외부의 발전 장치(10)는, 태양광 발전 모듈일 수 있다.In the drawing, an external power generation device 10 for generating a DC power source may be a solar power generation module.

상기 전압 조정부(120)는 조건에 따라 승압을 수행하거나 강압을 수행하는 승강압 복합 수단일 수 있다. 이는 외부의 발전 장치(10)에서 인가되는 직류 전압이 기준 전압에 미달하는 경우, 승압 동작을 수행하여야 하고, 상기 직류 전압이 너무 높으면 변환 효율을 높이기 위해 강압을 수행하여야 함을 반영한 것이다. The voltage regulator 120 may be a step-up / step-down / step-up / step-up / step-up / This reflects that the step-up operation should be performed when the DC voltage applied to the external power generator 10 is lower than the reference voltage, and the step-down should be performed to increase the conversion efficiency if the DC voltage is too high.

상기 전압 조정부(120)는 공지된 승압 회로 및 강압 회로를 이용하여 구현될 수 있으며, 비교적 저렴한 비용으로는 승강압 복합 쵸퍼로 구현될 수 있다. 즉, 인덕터(코일)를 이용한 승압 회로로서 승압 쵸퍼 및 인덕터(코일)를 이용한 승압 회로로서 강압 쵸퍼를 병렬적으로 구성하고, 필요에 따라 하나의 쵸퍼를 동작시키는 방식으로 구현될 수 있다. The voltage regulator 120 may be implemented using a known voltage step-up circuit and step-down circuit, and may be implemented as a step-up / step-down composite chopper at a relatively low cost. That is, a step-up circuit using an inductor (coil) can be realized by a step-up chopper using a step-up chopper and an inductor (coil) in parallel and operating one chopper as needed.

예컨대, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 전압 조정부(120)는, 인덕터(L1)와 다이오드(D1)와 스위치(S1)를 구비하는 승압 쵸퍼(122), 인덕터(L2)와 다이오드(D2)와 스위치(S1)를 구비하는 강압 쵸퍼(124) 및 승강압 커패시터(128)로 이루어질 수 있다.
3, the voltage regulator 120 includes a boost chopper 122 having an inductor L1, a diode D1 and a switch S1, an inductor L2 and a diode D2, And a step-up / step-down capacitor 128 having a switch S1 and a step-down chopper 124 having a switch S1.

상기 제1 스위칭 인버터부(140)는 공지된 다양한 인버터 회로가 적용될 수 있으며, 예컨대, S-PWM(Scrambled Pulse Width Modulation) 방식의 스위치 회로가 적용될 수 있다. 구현에 따라, 상기 전압 조정부(120)에서 조정된 전원의 전압이 상기 PWM 방식의 스위칭 인버터가 동작하는 기준 전압 보다 낮으면, PAM 방식으로 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 PAM 인버터를 더 포함할 수도 있다. 그러나, 도면에서는, 하나의 S-PWM 스위칭 인버터로, PAM 방식의 동작 및 PWM 방식의 동작을 모두 수행하도록 구현하였다.Various known inverter circuits may be used for the first switching inverter unit 140. For example, a switch circuit of an S-PWM (Scrambled Pulse Width Modulation) scheme may be applied. According to the implementation, when the voltage of the power source adjusted by the voltage regulator 120 is lower than the reference voltage at which the PWM inverter operates, the PAM inverter converts the power regulated by the voltage regulator into AC power As shown in FIG. However, in the drawing, one S-PWM switching inverter is implemented to perform both the PAM method operation and the PWM method operation.

상기 제2 스위칭 인버터부(180)는, 상기 제1 스위칭 인버터부(140)의 PWM 제어의 오프 듀티 동안 동작하는 것을 특징으로 한다.The second switching inverter unit 180 operates during the off duty of the PWM control of the first switching inverter unit 140.

상기 제2 스위칭 인버터부(180)도 상기 제1 스위칭 인버터부(140)와 유사한 구조의 PWM 스위칭 인버터 회로로 구현할 수 있다. 이 경우, 제1 스위칭 인버터부와 제2 스위칭 인버터부의 변환 동작을 위한 최소 직류 전압인 기준 전압이 서로 다를 수 있다. 이는 제1 스위칭 인버터부(140)의 잔여 전력으로 변환을 수행하는 제2 스위칭 인버터부(180)의 변환 전력량이 낮음을 반영한 것이다. The second switching inverter unit 180 may be implemented by a PWM switching inverter circuit having a structure similar to that of the first switching inverter unit 140. In this case, the reference voltage, which is the minimum DC voltage for the converting operation of the first switching inverter section and the second switching inverter section, may be different from each other. This reflects the fact that the amount of converted power of the second switching inverter unit 180 performing the conversion to the residual power of the first switching inverter unit 140 is low.

한편, 상기 전압 조정부(120)는, 상기 PAM 방식으로 인버터가 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 승압하고, 상기 PWM 방식으로 인버터가 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 강압할 수 있다.Meanwhile, when the inverter operates in the PAM mode, the voltage adjuster 120 boosts the voltage of the DC power input from the outside, and when the inverter operates in the PWM mode, can do.

상기 제1 스위칭 인버터부(140), 제2 스위칭 인버터부(180) 및 전압 조정부(120)는, 소정의 스케쥴에 따라 스위칭되는 하나 이상의 스위치들(S1, S2, SW1, SW2, SW1', SW2', SW11, SW12, SW11', SW12')을 구비할 수 있다. 상기 스위치들(S1, S2, SW1, SW2, SW1', SW2', SW11, SW12, SW11', SW12')의 스위칭 동작을 제어하는 제어 회로는, 상기 제1 스위칭 인버터부(140), 제2 스위칭 인버터부(180) 및 전압 조정부(120)에 각각 구비되거나, 별도의 제어 모듈로 통합될 수 있다.
The first switching inverter unit 140, the second switching inverter unit 180 and the voltage adjusting unit 120 are connected to one or more switches S1, S2, SW1, SW2, SW1 ', SW2 ', SW11, SW12, SW11', SW12 '). The control circuit for controlling the switching operation of the switches S1, S2, SW1, SW2, SW1 ', SW2', SW11, SW12, SW11 'and SW12' includes a first switching inverter unit 140, The switching inverter unit 180 and the voltage adjusting unit 120, respectively, or may be integrated into a separate control module.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도이다. 도시한 실시예의 단상 인버터 장치는 도 2의 단상 인버터 장치를 2개의 분리된 부하(200, 300)에 전력을 공급하도록 적용한 것이다.4 is a block diagram illustrating a single-phase inverter device according to another embodiment of the present invention. The single-phase inverter device of the illustrated embodiment is such that the single-phase inverter device of Fig. 2 is adapted to supply power to two separate loads 200, 300.

즉, 본 실시예의 상기 제1 스위칭 인버터부(140)는 외부의 제1 부하(200)로 전력을 공급하고, 상기 제2 스위칭 인버터부(180)는 외부의 제2 부하(300)로 전력을 공급한다. 여기서, 상기 제1 부하(200)는 일반적인 전력 공급망상의 수용가 일 수 있으며(또는, 계통(grid)에 연결), 상기 제2 부하(300)는, 태양광 발전 시설을 위한 교류 장비를 포함할 수 있다.
That is, the first switching inverter unit 140 of the present embodiment supplies power to the first external load 200 and the second switching inverter unit 180 supplies electric power to the external second load 300 Supply. Here, the first load 200 may be a consumer on a conventional power supply network (or connected to a grid) and the second load 300 may include alternating current equipment for a solar power plant .

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도이다. 도시한 실시예의 단상 인버터 장치는 도 2의 단상 인버터 장치의 구조에, 구성하는 제2 스위칭 인버터부(180)의 출력을 별도의 배터리(400)로 저장하는 수단을 추가한 것이다.5 is a block diagram showing a single-phase inverter device according to another embodiment of the present invention. The single-phase inverter of the embodiment shown in FIG. 2 has the structure of the single-phase inverter of FIG. 2 in which means for storing the output of the second switching inverter unit 180 as a separate battery 400 is added.

도면에서, 상기 배터리(400)는, 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 전력을 저장하여, 상기 전압 조정부(120)로 공급하도록 구성되어 있다. 이에 따라 도면에 도시한 바와 같이, 발전이 수행되지 않는 구간에서도, 상기 배터리(400)에 저장된 전력을 이용하여 동일한 제1 스위칭 인버터부(140)를 통해 부하로 연속적인 교류 전력을 공급할 수 있는 이점이 있다. In the figure, the battery 400 stores the power output from the second switching inverter unit 180 and supplies the stored power to the voltage adjusting unit 120. As a result, as shown in the drawing, the advantage of being able to supply continuous AC power to the load through the same first switching inverter unit 140 by using the power stored in the battery 400, .

여기서, 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 전력은 교류 전력이고, 상기 전압 조정부(120)의 입력단은 교류가 입력되므로, 상기 배터리(400)는 교류의 + 구간 전력을 저장하기 위한 부분 및 - 구간 전력을 저장하기 위한 부분으로 구분되어 구성될 수 있다.
Here, since the power output from the second switching inverter unit 180 is AC power and the input terminal of the voltage regulator 120 is an AC input, the battery 400 includes a part for storing the + And a section for storing the section power.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도이다. 도시한 실시예의 단상 인버터 장치는 도 2의 단상 인버터 장치의 구조에, 구성하는 제2 스위칭 인버터부(180)의 출력을 제1 스위칭 인버터부(140)의 출력에 결합하는 수단을 추가한 것이다. 즉, 본 실시예의 단상 인버터 장치는, 제1 스위칭 인버터부(140)가 출력하는 교류 전력에 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력을 결합한 전력을 외부 부하로 공급하는 전력 결합부(190)를 더 포함할 수 있다.6 is a block diagram illustrating a single-phase inverter device according to another embodiment of the present invention. The single-phase inverter device of the illustrated embodiment is the same as that of the single-phase inverter device of FIG. 2 except that means for coupling the output of the second switching inverter unit 180, which constitutes the single-phase inverter unit, to the output of the first switching inverter unit 140 is added. That is, the single-phase inverter of the present embodiment includes a power coupling unit (not shown) for supplying the AC power output from the first switching inverter unit 140 to the AC power output from the second switching inverter unit 180 to the external load 190).

도면에서는 상기 전력 결합부(190)로서, 상기 제1 스위칭 인버터부(140)의 출력단에 연결되는 제1 입력 권선(192) 및 상기 제2 스위칭 인버터부(180)의 출력단에 연결되는 제2 입력 권선(194), 부하(200)에 연결되는 출력 권선(198)을 포함하는 3권선 변압기를 이용하였다.The power coupling unit 190 includes a first input winding 192 connected to an output terminal of the first switching inverter unit 140 and a second input winding 192 connected to an output terminal of the second switching inverter unit 180. [ A three-winding transformer including a winding 194 and an output winding 198 connected to the load 200 was used.

도시한 3권선 변압기의 제1 입력 권선(192) 및 제2 입력 권선(124)은 자속 방향에 대하여 서로 대칭되는 권선 형태를 가진다. The first input winding 192 and the second input winding 124 of the illustrated three-winding transformer have a winding shape symmetrical with respect to the magnetic flux direction.

도시한 3권선 변압기를 사용하여 상기 제1 스위칭 인버터부(140)가 출력하는 교류 전력과 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력을 결합하는 과정을 도 7에 도시하였다.FIG. 7 shows a process of coupling the AC power output from the first switching inverter unit 140 and the AC power output from the second switching inverter unit 180 using the three-winding transformer shown in FIG.

상기 제1 스위칭 인버터부(140)와 상기 제2 스위칭 인버터부(180)는, 교류 변환을 생성하는 시점 및 내부의 축전 소자에 축전되는 시간의 차이가 있다. 이로 인하여, 상기 제1 스위칭 인버터부(140)가 출력하는 교류 전력과, 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력은 90도의 위상차가 발생한다. The first switching inverter unit 140 and the second switching inverter unit 180 have a difference between a time point at which the AC conversion is generated and a time at which the power is accumulated in the internal capacitor. Accordingly, the AC power output from the first switching inverter unit 140 and the AC power output from the second switching inverter unit 180 generate a phase difference of 90 degrees.

상기 3권선 변압기를 사용하면, 도시한 그래프에 나타낸 바와 같이, 결합된 교류 전력의 최대값은, 상기 제1 스위칭 인버터부(140)가 출력하는 교류 전력의 최대값의 제곱값과 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력의 최대값의 제곱값을 더한 값의 제곱근 값과 같게 된다. 즉, 결합된 교류 전력은 상기 제1 스위칭 인버터부(140)가 출력하는 교류 전력과 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력의 벡터합이 된다.As shown in the graph, when the three-winding transformer is used, the maximum value of the combined AC power is calculated by multiplying the square of the maximum value of the AC power output from the first switching inverter unit 140, Is equal to the square root of the sum of the square of the maximum value of the AC power output from the inverter unit (180). That is, the combined AC power is the vector sum of the AC power output from the first switching inverter unit 140 and the AC power output from the second switching inverter unit 180.

벡터합으로 산출되는 결합된 전력의 효율을 다소 높이기 위해, 다른 구현에서는 90도의 위상 차이를 보정하기 위한 위상 시프터를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 위상 시프터는 비교적 전력이 작은 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력을 보정하도록 구성하는 것이 유리하다.
In order to slightly increase the efficiency of the combined power computed as a vector sum, another implementation may further include a phase shifter for correcting the phase difference of 90 degrees. In this case, it is advantageous that the phase shifter is configured to correct the AC power output from the second switching inverter unit 180 having a relatively small power.

상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
It should be noted that the above-described embodiments are intended to be illustrative, not limiting. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

120 : 전압 조정부
140 : 제1 스위칭 인버터부
180 : 제2 스위칭 인버터부120:
140: first switching inverter section
180: second switching inverter section

Claims (8)

직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터 장치에 있어서,
외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 조정하는 전압 조정부;
상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제1 스위칭 인버터부; 및
상기 제1 스위칭 인버터가 변환을 수행하지 않는 시간에, 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제2 스위칭 인버터부
를 포함하는 단상 인버터 장치.
1. A single-phase inverter apparatus for converting a DC power supply to an AC power supply,
A voltage regulator for regulating a voltage of an external DC power supply;
A first switching inverter unit for converting the power adjusted by the voltage adjusting unit into an AC power; And
A second switching inverter section for converting the power regulated by the voltage regulator to an AC power source at a time when the first switching inverter does not perform the conversion,
Lt; / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 제1 스위칭 인버터부는,
PWM 방식의 스위칭 인버터를 포함하며,
상기 제2 스위칭 인버터부는, PWM 제어의 오프 듀티 동안 동작하는 것을 특징으로 하는 단상 인버터 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first switching inverter unit comprises:
A PWM type switching inverter,
And the second switching inverter unit operates during off-duty of the PWM control.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 스위칭 인버터부는,
상기 조정된 전원의 전압이 상기 PWM 방식의 스위칭 인버터가 동작하는 기준 전압 보다 낮으면, PAM 방식으로 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the first switching inverter unit comprises:
And the power regulated by the voltage regulator is converted into an AC power by the PAM method when the regulated power supply voltage is lower than a reference voltage at which the PWM inverter operates.
제 3 항에 있어서,
상기 전압 조정부는,
상기 제1 스위칭 인버터부가 PAM 방식으로 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 승압하고,
상기 제1 스위칭 인버터부가 PWM 방식으로 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 강압하는 단상 인버터 장치.
The method of claim 3,
The voltage regulator,
When the first switching inverter unit operates in the PAM scheme, the voltage of the DC power source input from the outside is stepped up,
Wherein when the first switching inverter unit operates in the PWM mode, the voltage of the direct-current power source input from the outside is lowered.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 스위칭 인버터부는 외부의 제1 부하로 전력을 공급하고,
상기 제2 스위칭 인버터부가 상기 제1 부하와 독립적인 외부의 제2 부하로 전력을 공급하는 단상 인버터 장치.
The method of claim 3,
The first switching inverter unit supplies power to an external first load,
And the second switching inverter section supplies power to an external second load that is independent of the first load.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력에 상기 제2 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력을 결합한 전력을 외부 부하로 공급하는 전력 결합부
를 더 포함하는 단상 인버터 장치.
The method of claim 3,
And an AC power output from the second switching inverter section to an AC power output from the first switching inverter section,
Phase inverter unit.
제 6 항에 있어서,
상기 전력 결합부는,
상기 제1 스위칭 인버터부의 출력단에 연결되는 제1 입력 권선과,
상기 제2 스위칭 인버터부의 출력단에 연결되는 제2 입력 권선과,
상기 외부 부하에 연결되는 출력 권선을 구비하는 3권선 변압기
를 포함하는 단상 인버터 장치.
The method according to claim 6,
The power combining unit includes:
A first input winding connected to an output terminal of the first switching inverter section,
A second input winding connected to the output terminal of the second switching inverter section,
A three-winding transformer having an output winding connected to the external load;
Lt; / RTI >
제 3 항에 있어서,
상기 제2 스위칭 인버터부가 출력하는 전력을 저장하여, 상기 전압 조정부로 공급하는 배터리
를 더 포함하는 단상 인버터 장치.
The method of claim 3,
A second switching inverter for supplying power to the voltage regulator,
Phase inverter unit.
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