KR20160066099A - 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로 - Google Patents

직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로 Download PDF

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Abstract

양극성 직류 전압을 출력하는 컨버터의 출력단에 연결되어 출력 전류를 제한하는 전류제어 스위치부, 컨버터의 출력단에 연결되어 출력 전압 평형을 유지시키는 전압제어 스위치부 및 전압제어 스위치부와 병렬 연결되어 부하와 연결되는 커패시터부를 포함하며, 전류제어 스위치부는 기본적으로 단락되어 있으며, 컨버터의 양극 출력 전류 중 적어도 하나 이상이 기 설정된 임계치를 초과하는 경우 해당 전류를 출력하는 단에 대하여 전류제어 스위치부를 통한 PWM 제어를 통해 과전류를 안정화시키고, 전압제어 스위치부는 기본적으로 개방되어 있으며, 컨버터의 양극 출력 전압의 차이가 기 설정된 오차범위 이상인 경우, 출력 양단의 전압 중 보다 큰 전압을 출력하는 단에 대하여 전압제어 스위치부를 통한 PWM 제어를 통해 전압 평형을 회복시키는 것을 특징으로 하는 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로가 개시된다.

Description

직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로 {Circuit for output balance and short circuit protection in DC distribution bi-directional converter}
본 발명은 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로에 관한 것이다.
본 발명은 직류 배전용 컨버터 중 양극성 전압을 이용한 수용가 배전방식에서 사용될 수 있는 보호 회로에 관한 것이다.
양극성 배전방식에서는 각각의 출력 전압에 대한 부하의 변동으로 인해, 양극전압과 음극전압이 달라질 수 있으며 이에 대한 전압 보상이 필요하게 된다.
또한 이러한 배전용 컨버터에서는 부하가 단락이 되는 경우, 차단기가 동작할 때까지 많은 전류가 흐르게 되므로 컨버터의 손상을 피하기 어렵다.
이를 막기 위해서는 출력단에 부가적인 보조회로가 추가되어야 하며 이를 적절히 제어하여 출력단락에 대한 과전류를 막아서 시스템 손상을 피하여야 한다.
또한 과부하 상황에서도 운전이 필요한지를 판단하여 출력전압이 낮아지더라도 전류 제한을 통한 운전이 역시 가능하여야 한다.
이를 위한 종래의 제어방식으로는, 불평형 보상회로와 전류제한 또는 전류차단을 위한 회로를 별개로 두고 이를 독립되게 제어함으로써 이루어졌다. 즉, 단일 컨버터로 구성된 출력의 중성점을 기준으로 양극성 전압을 얻는 직류 배전용 전원장치에서는 불평형 보상회로와 전류제한을 위한 두 가지 회로가 각각 필요하였으며, 이러한 회로를 제어하기 위해 독립된 회로와 제어기가 따로 구비되어야 한다.
이렇게 종래의 양극성 전압을 출력하는 직류 배전용 컨버터에서는 부하 불평형 보상과 단락 전류 제한을 위해서 독립된 회로 구조가 사용되거나 배전용 컨버터 시스템이 특수한 구조를 가져야 하나, 이러한 방식은 특수한 기기가 추가되어 복잡해 지는 등 비용 및 구성 면에서 단점이 있으므로, 이를 개선할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로는 부하에 과전류가 흐르는 것을 제한하거나 차단하여 회로를 보호하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로는 부하의 상태에 무관하게 안정적인 전압을 출력하도록 전압 평형을 유지시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로는
양극성 직류 전압을 출력하는 컨버터의 출력단에 연결되어 출력 전류를 제한하는 전류제어 스위치부; 상기 전류제어 스위치부와 직렬 연결되어 출력 전압 평형을 유지시키는 전압제어 스위치부; 상기 전압제어 스위치부와 중성점이 서로 연결되어 부하와 연결되는 커패시터부; 상기 전류제어 스위치부와 커패시터부 사이에 연결되어 급속한 전류 변경을 방지하는 전류 제한용 인덕터 및 상기 컨버터의 출력 중성점과 상기 전압제어 스위치부의 직렬 스위치 연결점 사이에 연결되어 출력 전압 평형을 유지시키는 출력 전압 평형용 인덕터를 포함하며, 상기 전류제어 스위치부는, 상기 컨버터의 양극 출력 전류 중 적어도 하나 이상의 기 설정된 임계치를 초과하는 전류를 출력하는 단에 대하여 상기 전류제어 스위치부를 통한 PWM 제어를 통해 과전류를 안정화시키고, 상기 전압제어 스위치부는, 상기 컨버터의 양극 출력 전압의 차이가 기 설정된 오차범위 이상인 경우, 출력 양단의 전압 중 보다 큰 전압을 출력하는 단에 대하여 상기 전압제어 스위치부를 통한 PWM 제어를 통해 전압 평형을 회복시킬 수 있다.
상기 커패시터부는 양극성 직류 전압을 연결된 각 부하에 출력하는 제1 커패시터 및 제 2 커패시터를 포함하고, 상기 전류제어 스위치부는 상기 제1 커패시터와 전류 제한용 인덕터를 거쳐 직렬 연결된 제1 전류 스위치와 상기 제2 커패시터와 전류 제한용 인덕터를 거쳐 직렬 연결된 제2 전류 스위치를 포함하며, 상기 전압제어 스위치부는 상기 제1 커패시터와 양의 극성 단자에 있는 전류 제한용 인덕터를 거쳐 병렬 연결된 제1 전압 스위치와 상기 제2 커패시터와 음의 극성 단자에 있는 전류 제한용 인덕터를 거쳐 병렬 연결된 제2 전압 스위치를 포함하되, 상기 컨버터의 양극 출력 전류 중 적어도 하나 이상의 기 설정된 임계치를 초과하는 전류를 출력하는 단에 대하여 직렬 연결된 상기 전류 스위치를 통한 PWM 제어를 통해 과전류를 안정화시키고, 상기 컨버터의 양극 출력 전압의 차이가 기 설정된 오차범위 이상인 경우, 출력 양단의 전압 중 보다 큰 전압을 출력하는 단에 대하여 병렬 연결된 상기 전압 스위치를 통한 PWM 제어를 통해 전압 평형을 회복시킬 수 있다.
상기 컨버터의 양극 전류 중 적어도 하나가 단락 전류값 이상인 경우 상기 전류제어 스위치부 및 상기 전압제어 스위치부가 모두 개방될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 방법은,
직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 방법에 있어서, 컨버터의 양단 출력 중 일단의 제1 출력 전류와 타단의 제2 출력 전류 중 적어도 하나 이상이 기 설정된 임계 전류 값을 넘는 경우 해당 단에 직렬 연결된 전류제어 스위치를 PWM 제어하여 과전류를 안정화 시키는 단계; 및 상기 일단의 제1 출력 전압과 상기 타단의 제2 출력 전압을 비교한 값이 기 설정된 오차범위를 넘는 경우, 상기 제1 출력 전압과 제 2 출력 전압 중 큰 값에 대하여 해당 단에 병렬 연결된 스위치를 PWM 제어하여 전압 평형을 회복시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 과전류를 안정화 시키는 단계는 상기 제1 출력 전류 또는 제2 출력 전류 중 적어도 하나가 단락 전류값 이상인 경우, 상기 전류제어 스위치 및 전압제어 스위치를 차단시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로는 부하에 과전류가 흐르는 것을 제한하거나 차단하여 회로를 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로는 부하의 상태에 무관하게 안정적인 전압을 출력하도록 전압 평형을 유지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로를 통한 과전류시 동작파형을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로를 통한 전압 불평형시 동작파형을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로(100)를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로(100)는 전류제어 스위치부(110), 전압제어 스위치부(120), 커패시터부(130) 및 전류 제한용 인덕터(L01, L02), 전압 평형용 인덕터(L03)를 포함할 수 있다.
상기 전류제어 스위치부는 기본적으로 켜져(단락) 있으며, 상기 컨버터의 양극 출력 전류 중 적어도 하나 이상이 기 설정된 임계치를 초과하는 경우 해당 전류를 출력하는 단에 대하여 상기 전류제어 스위치부를 통한 PWM 제어를 통해 과전류를 안정화시킬 수 있다.
또한, 상기 전압제어 스위치부는 기본적으로 꺼져(개방)되어 있으며, 상기 컨버터의 양극 출력 전압의 차이가 기 설정된 오차범위 이상인 경우, 출력 양단의 전압 중 보다 큰 전압을 출력하는 단에 대하여 상기 전압제어 스위치부를 통한 PWM 제어를 통해 전압 평형을 회복시킬 수 있다.
자세하게는, 상기 전류제어 스위치부(110)는 상기 컨버터의 출력 일단에 연결된 제1 커패시터(131)와 전류제한 인덕터(L01)을 거쳐 직렬 연결된 제1 전류 스위치(S111)와, 출력 타단에 연결된 제2 커패시터(132)와 전류제한 인덕터(L02) 를 거쳐 직렬 연결된 제2 전류 스위치(S112)를 포함할 수 있다.
상기 전류제어 스위치부(110)는 기본적으로 단락되어 있으며, 상기 양 출력단 중 적어도 어느 한 단 이상에서 기 설정된 임계치를 넘는 전류가 발생한 경우, 해당 단에 직렬 연결된 상기 제1 전류 스위치(S111) 또는 제2 전류스위치(S112)를 통한 PWM 제어를 통해 과전류를 제한할 수 있다.
상기 전압제어 스위치부(120)는 상기 제1 커패시터와 전류제한 인덕터 L01 을 거쳐 병렬 연결된 제1 전압 스위치(S121)와 상기 제2 커패시터와 전류제한 인덕터(L02)을 거쳐 병렬 연결된 제2 전압 스위치(S122)를 포함할 수 있다.
상기 전압제어 스위치부(120)는 기본적으로 개방되어 있으며, 상기 양 출력단의 전압 차이가 기 설정된 오차범위 이상인 경우, 해당 단에 병렬 연결된 상기 제1 전압스위치(S121) 또는 제2 전압스위치(S122)를 통한 PWM 제어를 통해 전압 평형을 회복시킬 수 있다.
또한, 적어도 어느 한 단 이상에서 단락 전류값 이상의 전류가 발생한 경우에는 상기 제1 전류 스위치(S111), 제2 전류 스위치(S112), 제1 전압스위치(S121) 및 제2 전압스위치(S122)를 모두 개방시킴으로써, 입력전원으로부터의 전력공급을 차단하여 컨버터의 출력단 및 부하에 과도한 전류가 흘러 고장을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
상기 커패시터부(130)는 상기 컨버터의 양 출력단과 부하 사이에 연결되는 제1 커패시터(131) 및 제2 커패시터(132)를 포함할 수 있다.
상기 제1 전류 스위치(S111), 제2 전류스위치(S112), 제1 전압스위치(S121) 및 제2 전압스위치(S122)는 MOSFET, IGBT, BJT 등 트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로(100)는 제1 커패시터와 직렬 연결되어 급속한 전류 변경을 방지하는 제1 전류 제한용 인덕터(L01), 상기 제2 커패시터와 직렬 연결되어 급속한 전류 변경을 방지하는 제2 전류 제한용 인덕터(L01) 및 상기 컨버터의 출력 중성점과 상기 제1 전압 스위치 및 제2 전압 스위치 사이에 연결되어 출력 전압 평형을 유지시키는 출력 전압 평형용 인덕터(L03)를 더 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로는 상기 컨버터의 출력 부분에 연결되어(기존 컨버터의 출력단이 Co1, Co2인 경우) 이로부터 부하가 연결되는 형태로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 방법을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 상기 순서도에 대해 도 1에 도시된 직류 배전용 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로를 기준으로 그 방법을 설명하고 있다. 그러나 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 직류 배전용 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로가 도 1에 한정되는 것은 아니므로 아래의 방법 순서도 또한 단지 이해되기 쉽게 도 1을 참조하여 설명하는 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
S210 단계에서, 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 양단에 대한 전류(Io1, Io2) 및 전압(Vo1, Vo2)을 측정한다.
S220 단계에서, 상기 측정된 전류(Io1, Io2)를 바탕으로 각 전류의 크기가 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단한다. 판단 결과, 측정된 전류 중 적어도 하나 이상이 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 해당 전류가 흐르는 단에 연결된 전류제한 스위치를 통한 PWM 제어를 통해 해당 과전류를 안정화시키게 된다. 상기 스위치에 대한 PWM 제어는 마이크로 컨트롤러, PWM 컨트롤러 등을 통해 이루어질 수 있다.
자세하게 도 1을 참고하여 설명한다. 측정된 전류 Io1, Io2 중 Io1가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, Io1출력단과 직렬 연결된 제1 전류스위치(S111)을 통한 PWM 제어를 통해 해당 과전류를 안정화시킬 수 있다. 또한, Io2가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우에는 Io2출력단과 직렬 연결된 제2 전류스위치(S112)를 통한 PWM 제어를 통해 해당 과전류를 안정화시킬 수 있다.
S230 단계에서, 상기 측정된 전류 중 적어도 하나 이상이 상기 임계치를 초과하는 경우 해당 전류가 단락 전류값 이상인지를 판단한다. 상기 단락 전류값은 사용자에 의해 기 설정될 수 있으며, 또는 단락 전류 측정 장치 등에 의해서 계산될 수도 있다.
판단 결과, 임계치를 초과하는 전류가 단락 전류값 이상인 경우, 모든 스위치부를 개방시킴으로써 상기 컨버터 및 부하에 과전류가 흐르는 것을 방지하여 보호할 수 있다.
자세하게 도 1을 참고하여 설명한다. 측정된 전류 Io1, Io2 중 Io1이 기 설정된 임계치를 초과하고 단락 전류값 이상인 경우, 또는 Io2이 기 설정된 임계치를 초과하고 단락 전류값 이상인 경우, 모든 스위치(S111, S112, S121, S122)를 개방시킴으로써 컨버터의 출력단 및 부하에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
S240 단계에서, 측정된 컨버터 양단의 출력 전압 차이가 기 설정된 오차범위를 초과하는지 여부를 판단한다. 상기 설정된 범위는 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 전압 평형을 유지하는데 필요한 전압차를 계산하는 장치 등에 의해서 계산될 수도 있다.
판단 결과 상기 양단의 출력 전압의 차이가 기 설정된 오차범위 이내인 경우 전압제어 스위치 개방을 유지시킴으로써, 출력단 커패시터 및 부하로의 전력 공급이 원활히 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
자세하게 도 1을 참고하여 설명한다. 양단의 출력 전압(Vo1, Vo2)의 차이가 기 설정된 오차범위 이내인 경우 전압제어 스위치(S121, S122)의 개방 상태를 유지시킨 후, 다시 S210 단계부터 수행할 수 있다. 또한, 상기 차이가 기 설정된 오차범위를 초과하는 경우 S250 단계로 진행하여 전압제어 스위치를 통한 전압 평형 회복을 수행할 수 있다.
S250 단계에서, 양단의 출력 전압의 차이가 기 설정된 오차범위를 초과하는 경우, 컨버터 양단의 출력 전압 중 일단의 출력 전압이 타단의 출력 전압보다 큰 지 여부를 판단한다.
상기 판단 결과 일단의 출력 전압이 타단의 출력 전압보다 큰 경우 상기 일단의 출력 커패시터에 병렬 연결된 스위치를 통한 PWM 제어를 통해 해당 전압 평형을 유지시키며, 타단의 출력 전압이 큰 경우 상기 타단의 출력 커패시터에 병렬 연결된 스위치를 통한 PWM 제어를 통해 해당 전압 평형을 유지시킬 수 있다.
자세하게 도 1을 참고하여 설명한다. 상기 판단 결과 Vo1이 Vo2보다 큰 경우, Vo1 출력단의 커패시터와 병렬 연결된 전압제어 스위치(S121)를 통한 PWM 제어를 통해 출력 평형을 회복시킬 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 판단 결과 Vo2가 Vo1보다 큰 경우, Vo2 출력단의 커패시터와 병렬 연결된 전압제어 스위치(S122)를 통한 PWM 제어를 통해 출력 평형을 회복시킬 수 있다.
이와 같은 출력 평형의 회복을 마친 후, 다시 S210 단계로부터의 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 방법을 개시할 수 있다.
위와 같은 방법을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로 및 이를 통한 출력전압 보상과 출력전류 제한 및 보호를 수행할 수 있다.
이러한 출력전압 보상 및 출력전류 제한은 도 2에 도시된 바와 같이 한 주기씩 반복하여 실행될 수 있다. 즉, 매주기마다 반복되는 전류 및 전압에 대한 출력값 측정을 토대로 이에 대한 판단 및 PWM 제어를 통한 전압 평형 회복, 과전류 보호 등의 과정을 거친 후 다시 반복되어 실행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로를 통한 과전류시 동작파형을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이 t1에서 일단의 출력 전류Io1에서의 과전류가 발생한 경우, 상기 일단과 직렬 연결된 제1 전류제어 스위치(S111)를 통한 PWM 제어를 통해 과전류를 제한하는 것을 관찰할 수 있다.
또한, 이를 통해 전류가 안정적이게 되자, 다음 주기인 t2에서 제1 전류제어 스위치(S111)와 제2 전류제어 스위치 전류제어(S112)가 동작하지 않다가, 다시 t3에서 타단의 출력 전류 Io2에서의 과전류가 발생하자, 제2 전류제어 스위치(S112)를 통한 PWM 제어를 통해 다시 과전류를 제한하는 것을 관찰할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 배전용 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로를 통한 전압 불평형시 동작파형을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이 t1에서 일단의 출력 전압 Vo1에서의 전압 불평형이 발생, 즉, Vo1의 전압이 낮아져서 기 설정된 기준값 보다 오차가 커진 경우, 제2 전압제어 스위치(S122)를 통한 PWM 제어를 통해 출력 전압 평형을 회복시키는 것을 관찰할 수 있다.
또한, 이렇게 전압 평형이 이루어지면, 다음 주기인 t2에서 제1 전압제어 스위치(S121)와 제2 전압제어 스위치(S122)가 동작하지 않다가, 다시 t3에서 타단의 출력 전압 Vo2에서의 전압 불평형이 발생, 즉, V02가 기 설정된 전압보다 오차가 커진 경우, 제1 전압제어 스위치(S121)를 통한 PWM 제어를 통해 다시 출력 전압 평형을 회복시키는 것을 관찰할 수 있다.
위와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 직류 배전용 컨버터 출력 평형 및 단락 보호 회로
110 : 전류제어 스위치부 120 : 전압제어 스위치부
130 : 커패시터부
S111 : 제1 전류제어 스위치 S112 : 제2 전류제어 스위치
S121 : 제1 전압제어 스위치 S122 : 제2 전압제어 스위치
131 : 제1 커패시터 132 : 제2 커패시터

Claims (3)

  1. 양극성 직류 전압을 출력하는 컨버터의 출력단에 연결되어 출력 전류를 제한하는 전류제어 스위치부;
    상기 전류제어 스위치부와 직렬 연결되어 출력 전압 평형을 유지시키는 전압제어 스위치부;
    상기 전압제어 스위치부와 중성점이 서로 연결되어 부하와 연결되는 커패시터부;
    상기 전류제어 스위치부와 커패시터부 사이에 연결되어 급속한 전류 변경을 방지하는 전류 제한용 인덕터 및
    상기 컨버터의 출력 중성점과 상기 전압제어 스위치부의 직렬 스위치 연결점 사이에 연결되어 출력 전압 평형을 유지시키는 출력 전압 평형용 인덕터를 포함하며,
    상기 전류제어 스위치부는, 상기 컨버터의 양극 출력 전류 중 적어도 하나 이상의 기 설정된 임계치를 초과하는 전류를 출력하는 단에 대하여 상기 전류제어 스위치부를 통한 PWM 제어를 통해 과전류를 안정화시키고,
    상기 전압제어 스위치부는, 상기 컨버터의 양극 출력 전압의 차이가 기 설정된 오차범위 이상인 경우, 출력 양단의 전압 중 보다 큰 전압을 출력하는 단에 대하여 상기 전압제어 스위치부를 통한 PWM 제어를 통해 전압 평형을 회복시키는 것을 특징으로 하는 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터부는 양극성 직류 전압을 연결된 각 부하에 출력하는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하고,
    상기 전류제어 스위치부는
    상기 제1 커패시터와 전류 제한용 인덕터를 거쳐 직렬 연결된 제1 전류 스위치와 상기 제2 커패시터와 전류 제한용 인덕터를 거쳐 직렬 연결된 제2 전류 스위치를 포함하며,
    상기 전압제어 스위치부는
    상기 제1 커패시터와 양의 극성단자에 있는 전류 제한용 인덕터를 거쳐 병렬 연결된 제1 전압 스위치와 상기 제2 커패시터와 음의 극성 단자에 있는 전류 제한용 인덕터를 거쳐 병렬 연결된 제2 전압 스위치를 포함하되,
    상기 컨버터의 양극 출력 전류 중 적어도 하나 이상의 기 설정된 임계치를 초과하는 전류를 출력하는 단에 대하여 직렬 연결된 상기 전류 스위치를 통한 PWM 제어를 통해 과전류를 안정화시키고,
    상기 컨버터의 양극 출력 전압의 차이가 기 설정된 오차범위 이상인 경우, 출력 양단의 전압 중 보다 큰 전압을 출력하는 단에 대하여 병렬 연결된 상기 전압 스위치를 통한 PWM 제어를 통해 전압 평형을 회복시키는 것을 특징으로 하는 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터의 양극 전류 중 적어도 하나가 단락 전류값 이상인 경우, 상기 전류제어 스위치부 및 전압제어 스위치부를 차단시키는 것을 특징으로 하는 직류 배전용 양방향 컨버터의 출력 평형 및 단락 보호 회로.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018079905A1 (ko) * 2016-10-26 2018-05-03 한국전력공사 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법
WO2018124521A1 (ko) * 2016-12-30 2018-07-05 주식회사 효성 절연형 양방향 ｄｃ-ｄｃ 컨버터의 스위칭 제어방법
US20180375505A1 (en) * 2017-06-26 2018-12-27 Ge Aviation Systems Limited System and method for limting currents in a power distribution system
KR20190043351A (ko) * 2017-10-18 2019-04-26 한국전력공사 직류 보호 장치 및 그의 제어 방법
KR20200017947A (ko) * 2018-08-10 2020-02-19 경북대학교 산학협력단 Dc-dc 컨버터 기능을 포함하는 전압 밸런서
KR20200036483A (ko) * 2018-09-28 2020-04-07 한국전력공사 Dc/dc 전력변환장치의 전압 평형 시스템
CN112510980A (zh) * 2020-11-30 2021-03-16 潍柴动力股份有限公司 双向dcdc变换器的主动放电方法、装置及存储介质
KR20210066438A (ko) * 2019-11-28 2021-06-07 한국전력공사 Dab 컨버터 및 양극성 직류 배전 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110035317A (ko) * 2009-09-30 2011-04-06 (주)선진전력기술단 배전 계통의 과전류를 검출하는 과전류 관측부를 구비하는 배전용 전자식 전력량계
JP2011120370A (ja) * 2009-12-03 2011-06-16 Origin Electric Co Ltd 直流―直流双方向コンバータ回路
JP2011234541A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Panasonic Electric Works Co Ltd 双方向ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP2012005264A (ja) * 2010-06-17 2012-01-05 Tdk-Lambda Corp Ｄｃｄｃコンバータ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110035317A (ko) * 2009-09-30 2011-04-06 (주)선진전력기술단 배전 계통의 과전류를 검출하는 과전류 관측부를 구비하는 배전용 전자식 전력량계
JP2011120370A (ja) * 2009-12-03 2011-06-16 Origin Electric Co Ltd 直流―直流双方向コンバータ回路
JP2011234541A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Panasonic Electric Works Co Ltd 双方向ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP2012005264A (ja) * 2010-06-17 2012-01-05 Tdk-Lambda Corp Ｄｃｄｃコンバータ

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190273445A1 (en) * 2016-10-26 2019-09-05 Korea Electric Power Corporation Apparatus for controlling output voltage for single-type converter, and method therefor
KR20180045685A (ko) * 2016-10-26 2018-05-04 한국전력공사 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법
WO2018079905A1 (ko) * 2016-10-26 2018-05-03 한국전력공사 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법
US10615711B2 (en) 2016-10-26 2020-04-07 Korea Electric Power Corporation Apparatus for controlling output voltage for single-type converter, and method therefor
WO2018124521A1 (ko) * 2016-12-30 2018-07-05 주식회사 효성 절연형 양방향 ｄｃ-ｄｃ 컨버터의 스위칭 제어방법
US11165358B2 (en) 2016-12-30 2021-11-02 Hyosung Heavy Industries Corporation Switching control method for isolated bidirectional DC-DC converter
CN109119980A (zh) * 2017-06-26 2019-01-01 通用电气航空系统有限公司 用于在配电系统中限制电流的系统和方法
US10972087B2 (en) * 2017-06-26 2021-04-06 Ge Aviation Systems Limited System and method for limting currents in a power distribution system
US20180375505A1 (en) * 2017-06-26 2018-12-27 Ge Aviation Systems Limited System and method for limting currents in a power distribution system
CN109119980B (zh) * 2017-06-26 2022-01-25 通用电气航空系统有限公司 用于在配电系统中限制电流的系统和方法
KR20190043351A (ko) * 2017-10-18 2019-04-26 한국전력공사 직류 보호 장치 및 그의 제어 방법
KR20200017947A (ko) * 2018-08-10 2020-02-19 경북대학교 산학협력단 Dc-dc 컨버터 기능을 포함하는 전압 밸런서
KR20200036483A (ko) * 2018-09-28 2020-04-07 한국전력공사 Dc/dc 전력변환장치의 전압 평형 시스템
KR20210066438A (ko) * 2019-11-28 2021-06-07 한국전력공사 Dab 컨버터 및 양극성 직류 배전 장치
CN112510980A (zh) * 2020-11-30 2021-03-16 潍柴动力股份有限公司 双向dcdc变换器的主动放电方法、装置及存储介质
CN112510980B (zh) * 2020-11-30 2022-04-26 潍柴动力股份有限公司 双向dcdc变换器的主动放电方法、装置及存储介质

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