KR20160084982A

KR20160084982A - 전력 변환 장치

Info

Publication number: KR20160084982A
Application number: KR1020150001767A
Authority: KR
Inventors: 김경현
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2016-07-15
Also published as: KR102318449B1

Abstract

실시 예에 따른 전력 변환 장치는, 스위치 소자에 인가되는 펄스 신호의 듀티비에 따라 입력 전압의 레벨을 조절하여 부하로 공급할 출력 전압을 출력하고, 서로 병렬로 연결되어 있는 n(n은 2 이상의 자연수) 개의 채널 컨버터들; 및 상기 채널 컨버터들에서 각각 출력되는 출력 전류를 동일하게 하기 위한 지령 값을 발생하고, 상기 발생한 지령 값을 토대로 상기 채널 컨버터들에 각각 입력되는 펄스 신호의 듀티비를 조절하는 제어기를 포함하며, 상기 지령 값은, 상기 채널 컨버터들의 각각으로부터 감지한 감지 전류 값들의 평균 값에 의해 생성되는 제 1 지령 값, 최대 출력 전력 값에 의해 생성되는 제 2 지령 값, 및 최대 출력 전류 값에 의해 생성되는 제 3 지령 값을 포함한다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERSION DEVICE}

실시 예는 전력 변환 장치에 관한 것으로, 특히 멀티 채널의 출력을 가지는 전력 변환 장치의 각 채널에 대한 전류를 균등하게 하면서 일정 전력 제어 및 일정 전류 제어가 가능하도록 한 전력 변환 장치에 관한 것이다.

전력 변환 장치는, 입력 교류 전압을 직류 전압으로 정류하고, 그에 따라 상기 정류한 직류 전압을 다른 레벨을 갖는 직류 출력 전압으로 변환하는 장치이다. 이때, 직류 출력 전압은 정류된 직류 전압보다 크거나 또는 작은 크기를 갖는다.

한편, 최근에는 멀티 채널을 가지는 전력 변환 장치가 개발되고 있다.

상기 멀티 채널을 가지는 전력 변환 장치는, 각 채널에 대한 컨버터가 각각 구비되어 있으며, 상기 각 채널을 컨버터를 통해 출력되는 전압이 하나의 노드를 통해 부하에 공급된다.

도 1은 종래 기술에 따른 멀티 채널을 가지는 전력 변환 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 전력 변환 장치는, 제 1 채널 컨버터(10), 제 2 채널 컨버터(20) 및 제 n 채널 컨버터(30)를 포함한다.

상기 제 1 내지 n 채널 컨버터(10, 20, 30)는 외부로부터 입력되는 전압을 변환하여 출력 전압을 출력한다.

상기 제 1 내지 n 채널 컨버터(10, 20, 30)의 입력 및 출력은 서로 연결되어 있으며, 내부에 각각 복수의 스위치 소자(도시하지 않음)가 배치되어 있다.

그리고, 상기 제 1 내지 n 채널 컨버터(10, 20, 30)는 제어기(도시하지 않음)로부터 입력되는 스위칭 신호에 따라 상기 복수의 스위치 소자의 듀티 비가 조정되며, 상기 조정된 듀티 비에 따라 상기 입력 전압을 출력 전압으로 변환한다.

상기와 같은 전력 변환 장치의 출력 전압은 단순히 부하에서 요구하는 전압에 따라 제어된다.

이에 따라, 종래 기술에 따르면, 상기 각각의 채널 컨버터에서 발생하는 전류의 불균형이 발생하게 되며, 이는 전력 변환 장치의 신뢰성을 감소시키는 요인으로 작용할 뿐 아니라, 전력 변환 손실이 증가하는 문제점이 있다.

(특허문헌 1) KR2000016622 A

실시 예에서는, 멀티 채널을 가지는 전력 변환 장치에서, 각 채널의 컨버터에서 출력되는 전류를 평형화할 수 있도록 한다.

또한, 실시 예에서는, 멀티 채널을 가지는 전력 변환 장치에서, 각 채널의 컨버터에서 출력되는 전류의 평형을 제어하면서, 일정 전력 제어 및 일정 전류 제어도 함께 수행할 수 있도록 한다.

또한, 실시 예에서는 하나의 제어기에서 출력 전압 및 출력 전류의 구간에 따라 평형 전류 제어, 일정 전력 제어 및 일정 전류 제어를 선택적으로 수행할 수 있도록 한다.

제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 상기 제어기는, 상기 채널 컨버터들의 각각으로부터 감지한 n개의 감지 전류 값들과, 상기 채널 컨버터들의 출력 전압을 토대로 상기 제 1 내지 3 지령 값 중 어느 하나의 지령 값을 발생시킨다.

또한, 상기 제어기는, 상기 채널 컨버터들의 각각으로부터 감지한 n개의 감지 전류 값들의 평균 값을 검출하는 평균 전류 검출기와, 상기 평균 전류 검출기를 통해 검출된 평균 값과 상기 채널 컨버터들의 출력 전압을 토대로 상기 제 1 내지 3 지령 값 중 어느 하나를 발생하는 하나의 전류 지령 발생기와, 상기 전류 지령 발생기를 통해 발생한 지령 값과 상기 n개의 감지 전류 값을 비교하여, 이에 대한 n개의 제 1 차이 값을 출력하는 전류 평형 제어기와, 상기 전류 평형 제어기를 통해 전달되는 n개의 제 1 차이 값을 토대로 상기 채널 컨버터들에 각각 입력되는 n개의 펄스 신호를 발생하는 제어 신호 발생기를 포함한다.

또한, 상기 제어기는, 기준 전압 값과 출력 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 제 2 차이 값을 발생하는 전압 제어기를 더 포함하고, 상기 전류 평형 제어기는, 상기 n개의 제 1 차이 값과 상기 제 2 차이 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 n개의 비교 값을 출력한다.

또한, 상기 전류 지령 발생기는, 상기 부하로 공급되는 최종 출력 전압과 최종 출력 전류를 기준으로 전류 제어 포인트가 일정 전력 제어 포인트 및 일정 전류 제어 포인트에 도달하였는지를 확인하고, 상기 전류 제어 포인트가 일정 전력 제어 포인트 및 일정 전류 제어 포인트에 도달하지 않았다면, 상기 제 1 지령 값을 발생하고, 상기 전류 제어 포인트가 일정 전력 제어 포인트에 도달하였다면, 제 2 지령 값을 발생하며, 상기 전류 제어 포인트가 일정 전류 제어 포인트에 도달하였다면, 제 3 지령 값을 발생한다.

또한, 상기 일정 전력 제어 포인트는, 상기 최종 출력 전압과 최종 출력 전류에 따른 전력 값이 기설정된 최대 출력 전력 값을 초과하는 시점이고, 상기 일정 전류 제어 포인트는, 상기 최종 출력 전류가 기설정된 최대 출력 전류 값을 초과하는 시점이다.

또한, 상기 전압 제어기는, 반전단자(-)를 통해 상기 출력 전압을 수신하고, 비반전단자(+)를 통해 상기 기준 전압을 수신하며, 이에 대한 제 2 차이 값을 출력하는 오차 증폭기를 포함한다.

또한, 상기 전류 평형 제어기는, 제 1 내지 제n 전류 평형 제어기를 포함하고, 상기 제 1 내지 제n 전류 평형 제어기 각각은, 상기 발생한 지령 값과 상기 n개의 감지 전류 값 중 어느 하나의 감지 전류 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 n개의 제 1 차이 값 중 어느 하나의 제 1 차이 값을 출력하며, 상기 출력되는 어느 하나의 제 1 차이 값과 상기 제 2 차이 값의 비교 결과에 따라 상기 n개의 비교 값 중 어느 하나의 비교 값을 출력한다.

또한, 상기 제 1 내지 제n전류 평형 제어기 각각은, 비반전단자(+)를 통해 상기 전류 지령 발생기의 지령 값을 수신하고, 반전단자(-)를 통해 상기 n개의 감지 전류 값 중 어느 하나의 감지 전류 값을 수신하며, 상기 수신한 값들에 대한 제 1 차이 값을 출력하는 오차 증폭기와, 일단이 상기 오차 증폭기와 연결되고 타단이 상기 전압 제어기와 연결되어, 상기 제 1 차이 값 및 제 2 차이 값에 따른 비교 값을 출력하는 스위치를 포함한다.

또한, 상기 제어 신호 발생기는, 제 1 내지 제 n 제어 신호 발생기를 포함하며, 상기 제 1 내지 제 n 제어 신호 발생기 각각은, 일단이 상기 제 1 내지 제 n 전류 평형 제어기와 연결되고, 타단이 상기 채널 컨버터들 중 어느 하나의 채널 컨버터의 스위치 소자에 연결되어 상기 n개의 비교 값 중 어느 하나의 비교 값을 토대로 상기 n개의 펄스 신호 중 어느 하나의 펄스 신호를 출력한다.

또한, 상기 하나의 전류 지령 발생기는, 제 1 조건에서는 평균 전류 제어 모드로 동작하여 상기 제 1 지령 값을 발생하고, 제 2 조건에서는 일정 전력 제어 모드로 동작하여 상기 제 2 지령 값을 발생하며, 제 3 조건에서는 일정 전류 제어 모드로 동작하여 상기 제 3 지령 값을 발생한다.

실시 예에 의하면, 멀티 채널을 가지는 전력 변환 장치에서 각 채널의 출력전류를 균등하게 분해함으로써, 출력 전류의 리플 및 출력 커패시터의 용량을 줄일 수 있다.

또한, 실시 예에 의하면, 하나의 평형 제어기에서 출력 전류의 균형, 일정 전력 제어 및 일정 전류 제어를 수행함으로써, 제어기의 수를 줄일 수 있을뿐 아니라, 각 채널의 인덕터 및 스위치 소자의 정격 용량을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 멀티 채널을 가지는 전력 변환 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 채널 컨버터의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제어기(140)의 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 전압 제어기(144)의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 전류 평형 제어기 및 제어 신호 발생기의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 제 1 내지 n 전류 평형 제어기의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 9 내지 12는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 제어 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 직류-직류 변환기의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 전력 변환 장치는 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)를 포함할 수 있다.

상기 전력 변환 장치에 포함된 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)는, 제어 신호에 기초하여 입력 전원(Vin)의 레벨을 변화시켜 출력 단자로 출력 전압(Vout)를 제공할 수 있다.

상기와 같이, 전력 변환 장치는 복수 개로 구성되어 있으며, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)는 서로 병렬로 연결되어 구동될 수 있다.

이때, 하나의 입력 전원(Vin)은 분기되어 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)로 각각 입력될 수 있고, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)로부터 각각 출력되는 출력 전압(Vout)은 하나의 출력 단자를 통해 출력될 수 있다.

즉, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)는 입력 전원(Vin)의 레벨 변화를 개별 처리하여 하나의 출력 전압(Vout)으로 공급할 수 있다. 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)를 통해 출력되는 하나의 출력 전압(Vout)은 부하로 공급된다.

일반적으로, 대 전류용 전력 변환 장치를 설계하기 위하여, 하나의 컨버터를 사용하는 경우, 상기 하나의 컨버터 내에 배치되는 소자의 사이즈가 증가하고, 복잡도가 증가하는 문제가 있으나, 본 발명에서와 같이 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)를 서로 병렬 연결하여, 각각의 채널 컨버터에서 담당하는 전류 값을 줄일 수 있으므로, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130) 내의 소자의 사이즈가 지나치게 증가하거나, 회로의 복잡도가 증가하는 문제를 피하면서도 고출력이 가능한 효과가 있다.

이때, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)는 가공되지 않은 입력 전압(Vin)을 지정된 처리 과정을 거쳐 원하는 출력의 출력 전압(Vout)을 얻을 수 있는데, 이때, 원하는 출력 전압(Vout)을 얻기 위하여 제어가 필요하다. 특히, 입력 전압(Vin)과 부하 전류가 변할 수 있는 상황에서도 잘 조절된 출력 전압(Vout)을 얻기 위해서는 제어가 필수적이다.

여기에서, 상기 제어는 일반적으로 입력 전압(Vin) 및 출력 전압(Vout)을 토대로 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 출력되는 각각의 출력 전압을 조절하는 것으로 이루어졌다.

그러나, 본 발명에서는 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 출력되는 각각의 출력 전압을 조절하면서도 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 각각 출력되는 전류를 균형화할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 각각 출력되는 전류를 균형화함과 동시에 요구되는 최대 출력 전력 값에 따른 일정 전력 제어 및 최대 출력 전류 값에 따른 일정 전류 제어도 수행하도록 한다.

이하에서는, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 각각에 대한 상세 구성을 살펴보기로 한다.

도 3은 도 2에 도시된 채널 컨버터의 상세 구성을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130) 각각은, 제 1 스위치 소자(111), 제 2 스위치 소자(112), 인덕터(113) 및 전류 센서(114)를 포함한다.

상기 제 1 스위치 소자(111)는 트랜지스터가 될 수 있고, 그의 일단자는 입력 전원(Vin)의 일 단자에 연결되고, 타 단자는 인덕터(113)의 일단자와, 상기 제 2 스위치 소자(112)의 일단자와 연결될 수 있다.

인덕터(113)는 일단자가 상기 제 1 스위치 소자(111)의 타단자와 연결될 수 있고, 타단자가 전류 센서(114)의 일단자에 연결될 수 있다.

전류 센서(114)는 일단자가 상기 인덕터(113)의 타단자와 연결될 수 있고, 타단자가 출력 전압(Vout)에 연결될 수 있다.

제 2 스위치 소자(111)는 일단자가 제 1 스위치 소자(111)의 타단자와 연결될 수 있고, 타단자가 입력 전원(Vin)의 타단자에 연결될 수 있다.

상기 도 3에 도시된 컨버터의 구성은 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에 공통으로 적용된다.

이하에서는 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130) 중 제 1 채널 컨버터(110)를 예로 하여 설명하기로 한다.

제 1 채널 컨버터(110)는 상기 제 1 스위치 소자(111) 및 제 2 스위치 소자(112)로 입력되는 제어 신호에 의해 변환 동작을 수행한다.

상기 제 1 스위치 소자(111) 및 제 2 스위치 소자(112)에는 스위칭 신호인 PWM(Pulse Width Modulation) 신호가 입력된다.

그리고, 상기 입력되는 PWM 신호에 따라 상기 제 1 스위치 소자(111) 및 제 2 스위치 소자(112)은 온 동작 및 오프 동작이 수행된다.

이때, 상기 온 동작 및 오프 동작에 따라 상기 제 1 스위치 소자(111) 및 제 2 스위치 소자(112)의 듀티 비가 조절되며, 이에 따른 출력 전압(Vout1)이 출력된다.

이와 같은 동작으로, 제 2 채널 컨버터(120)에서도 출력 전압(Vout2)이 발생하고, 제 n 채널 컨버터(130)에서도 출력 전압(Voutn)이 발생하게 되며, 상기 출력 전압들(Vout1, Vout2, Voutn)의 합에 대응하는 전압(Vout)이 최종적으로 부하에 공급된다.

전류 센서(114)는 상기 제 1 채널 컨버터(110)의 출력단에 배치되고, 그에 따라 상기 제 1 채널 컨버터(110)를 통해 출력되는 전류(Io1)를 감지한다.

이때, 상기 전류 센서(114)의 출력 값은 상기 감지된 전류(Io1)에 대응하는 전압 값(Vio1)이다.

즉, 상기 전류 센서(114)는 상기 제 1 채널 컨버터(110)의 출력 전류(Io1)를 감지한 전압 값(Vio1)을 출력한다.

이와 마찬가지로, 상기 제 2 채널 컨버터(120) 내지 제 n 채널 컨버터(130) 내에 배치된 전류센서들도, 각각의 채널 컨버터에서 출력되는 전류(Io2, Ion)에 대응하는 전압 값(Vio2, Vion)을 출력한다.

상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 각각 출력되는 출력 전류를 감지한 전압 값(Vio1, Vio2, Vion)은 제어기(140)로 전달된다.

도 4는 도 2에 도시된 제어기(140)의 상세 구성도이다.

도 4를 참조하면, 제어기(140)는 평균 전류 검출기(141), 전류 지령 발생기(142), 전류 평형 제어기(143), 전압 제어기(144) 및 제어 신호 발생기(145)를 포함한다.

평균 전류 검출기(141)는 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 평균 전류(Vio ave)를 검출한다.

평균 전류 검출기(141)는 서로 병렬 연결된 복수의 분압 저항을 포함할 수 있다. 즉, 평균 전류 검출기(141)는 제 1 채널 컨버터(110)의 전류 센서와 연결된 제 1 저항(도시하지 않음)과, 제 2 채널 컨버터(120)의 전류 센서와 연결된 제2 저항(도시하지 않음)과, 제 3 채널 컨버터(130)의 전류 센서와 연결된 제 3 저항(도시하지 않음)을 포함한다.

즉, 평균 전류 검출기(141)는 제 1 채널 컨버터(110)의 출력 전류를 감지한 제 1 전압 값(Vio1)과, 제 2 채널 컨버터(120)의 출력 전류를 감지한 제 2 전압 값(Vio2)과, 제 n 채널 컨버터(130)의 출력 전류를 감지한 제 n 전압 값(Vion)을 수신하고, 상기 수신한 제 1 내지 n 전압 값(Vio1, Vio2, Vion)의 평균 값(Vio ave)을 출력 한다.

전류 지령 발생기(142)는 상기 평균 전류 검출기(141)를 통해 출력되는 평균 전류 값(Vio ave)과, 출력 전압(Vout)을 수신하고, 상기 수신한 평균 전류 값(Vio ave)과 출력 전압(Vout)을 이용하여, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 출력될 전류에 대한 지령 값(Vic)을 출력한다.

이때, 상기 지령 값(Vic)은 상기 전력 변환 장치의 출력 전압(Vout)과 출력 전류(Iout)에 의해 결정될 수 있다.

상기 출력 전압(Vout)은 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 출력되는 전압의 합을 의미하고, 상기 출력 전류(Iout)는 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 출력되는 전류의 합을 의미한다.

상기 지령 값(Vic)은 상기 출력 전압(Vout)과 출력 전류(Iout)에 따라 서로 다른 조건이 적용되어 결정될 수 있다.

즉, 상기 지령 값(Vic)은 상기 평균 전류 값(Vio ave)에 의해 결정되는 제 1 조건과, 최대 출력 전력 값에 의해 결정되는 제 2 조건과, 최대 출력 전류 값에 의해 결정되는 제 3 조건을 포함한다.

다시 말해서, 전류 지령 발생기(142)는 상기 출력 전압(Vout)과 출력 전류(Iout)을 이용하여, 전류 제어 포인트가 일정 전력 제어 포인트 또는 일정 전류 제어 포인트에 도달하였는지를 확인한다. 여기에서, 상기 일정 전력 제어 포인트는 상기 출력 전압(Vout)과 출력 전류(Iout)에 따른 전력 값이 상기 전력 변환 장치에서 허용되는 최대 출력 전력 값을 넘어서는 시점이다. 또한, 상기 일정 전류 제어 포인트는, 상기 출력 전류(Iout)가 상기 전력 변환 장치에서 허용되는 최대 출력 전류 값을 넘어서는 시점이다.

그리고, 전류 지령 발생기(142)는 상기 전류 제어 포인트가 일정 전력 제어 포인트 또는 일정 전류 제어 포인트에 도달하지 않았다면, 평균 전류 제어 모드로 진입하여 상기 지령 값(Vic)을 발생한다.

즉, 전류 지령 발생기(142)는 상기 평균 전류 값(Vio ave)으로 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류가 발생하도록 하기 위한 지령 값(Vic)을 발생한다.

또한, 전류 지령 발생기(142)는 상기 전류 제어 포인트가 일정 전력 제어 포인트에 도달하였다면, 기설정된 최대 출력 전력 값을 토대로 상기 지령 값(Vic)을 발생한다.

또한, 전류 지령 발생기(142)는 상기 전류 제어 포인트가 일정 전류 제어 포인트에 도달하였다면, 기설정된 최대 출력 전류 값을 토대로 상기 지령 값(Vic)을 발생한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 모드를 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 X축은 출력 전류를 의미하고, Y축은 출력 전압을 의미한다.

전류 지령 발생기(142)는 전류 제어 포인트가 일정 전력 제어 포인트 또는 일정 전류 제어 포인트에 도달하였는지를 확인한다.

여기에서, 상기 일정 전력 제어 포인트와, 일정 전류 제어 포인트는 상기 전력 변환 장치의 스펙에 따라 결정된다.

예를 들어, 상기 전력 변환 장치의 스펙이 3kW/210Amax이면, 상기 일정 전력 제어 포인트는, 출력 전압에 따른 출력 전력이 3kW를 초과하는 시점이고, 상기 일정 전류 제어 포인트는 출력 전류가 상기 스펙으로 정해진 210A를 넘어서는 시점이다.

즉, 출력 전압이 15.5V라고 가정하면, 상기 전류 지령 발생기(142)는 출력 전류가 약 194A를 넘어서지 않는 시점까지는 상기 평균 전류 값(Vio ave)를 지령 값(Vic)으로 발생한다. 상기 평균 전류 값(Vio ave)에 따른 지령 값(Vic) 발생은 도 5에서 A구간 동안 이루어진다.

이때, 상기 A 구간에서는 출력 전압(Vout)은 목표 값을 그대로 유지하게 되고, 출력 전류(Iout)은 계속하여 증가하게 된다.

상기와 같이 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)가 동작하는 동안에 부하가 증가하게 되면, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 출력되는 출력 전류도 함께 증가하게 된다.

그리고, 상기 출력 전류의 증가에 따라, 상기 파워 포인트(Pout)가 B 구간으로 진입하는 경우, 다시 말해서 출력 전압(Vout)과 출력 전류(Iout)에 따른 전력 값이 최대 출력 전력 값인 3kW를 벗어나는 경우, 상기 전류 지령 발생기(142)는 최대 출력 전력 값을 토대로 상기 지령 값(Vic)을 발생한다.

이때, 상기 발생하는 지령 값은 다음과 같은 식에 의해 결정될 수 있다.

즉, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류는, 최대 출력 전력 값을 출력 전압 값으로 나눈 값이어야 한다.

이때, 상기와 같이 최대 출력 전력 값을 출력 전압 값으로 나눈 값은 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 출력되는 총 전류 값을 의미한다. 이에 따라, 상기 지령 값(Vic)은 상기 총 전류 값을 상기 채널의 수, 다시 말해서 컨버터의 수로 나눈 값으로 결정된다.

예를 들어, 상기 출력 전압이 15.5V이고, 최대 출력 전력 값이 3kW인 경우, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 출력되어야 하는 총 전류 값은 약 195A이며, 이에 따라 전류의 평형 제어를 위하여 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서는 각각 65A의 출력 전류가 발생해야 한다.

따라서, 상기 전류 지령 발생기(142)는 65A라는 지령 값(Vic)을 발생한다.

이때, 부하가 계속 증가하고 있는 상태이므로, 상기 전류 제어 포인트가 일정 전류 제어 포인트에 도달하기전까지는 상기 출력 전류가 계속 증가하게 되며, 이에 따라 최대 출력 전력 값을 초과하지 않게 하기 위하여, 상기 출력 전압은 상기 출력 전류에 반비례하여 감소하게 된다.

다시 말해서, 상기 일정 전력 제어 구간인 B 구간에서는 상기 출력 전압은 감소하게 되고, 상기 출력 전류는 증가하게 된다.

또한, 상기와 같은 제어 동작 중에 전류 제어 포인트가 일정 전류 제어 포인트에 도달하게 되면, 다시 말해서 상기 출력 전류가 최대 출력 전류 값인 210A에 도달하면, 상기 전류 지령 발생기(142)는 상기 최대 출력 전류 값으로 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류를 맞추기 위한 지령 값(Vic)을 발생한다.

즉, 전류 지령 발생기(142)는 도 5의 C 구간에서는 부하가 증가함에 따라 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류가 최대 출력 전류 값을 벗어나지 않게 하기 위해, 출력 전류를 상기 최대 출력 전류 값으로 일정하게 유지시키기 위한 지령 값(Vic)을 발생한다.

다시 말해서, 상기 일정 전류 제어 구간인 C 구간에서는 상기 출력 전압은 감소하게 되고, 출력 전류는 최대 출력 전류 값을 유지하게 된다.

결론적으로, 전류 지령 발생기(142)는 출력 전류 및 출력 전압에 따른 전류 제어 포인트를 기준으로 평형 전류 제어, 일정 전력 제어 및 일정 전류 제어를 선택적으로 수행한다.

그리고, 전류 지령 발생기(142)는 평형 전류 제어 구간에서는 평균 전류 값을 토대로 지령 값(Vic)을 발생하고, 일정 전력 제어 구간에서는 최대 출력 전력 값을 토대로 지령 값(Vic)을 발생하며, 일정 전류 제어 구간에서는 최대 출력 전류 값을 토대로 지령 값(Vic)을 발생한다.

전압 제어기(144)는 상기 전력 변환 장치의 전압 제어를 위한 차이 값을 발생시킨다.

즉, 전압 제어기(144)는 기설정된 기준 전압(Vo ref)과, 출력 전압(Vout)을 수신하고, 상기 기준 전압(Vo ref)과 출력 전압(Vout)의 차이에 따른 차이 값을 출력한다.

도 6은 도 4에 도시된 전압 제어기(144)의 상세 구성을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 전압 제어기(144)는 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2), 제 3 저항(R3), 제 1 커패시터(C1) 및 오차 증폭기(1441)를 포함한다.

오차 증폭기(1441)는 반전단자(-) 및 비반전단자(+)를 포함한다.

그리고, 오차 증폭기(1441)는 상기 반전단자(-)를 통해 출력 전압(Vout)을 수신하고, 비반전단자(+)를 통해 기준 전압(Vo ref)을 수신한다.

그리고, 오차 증폭기(1441)는 상기 비반전단자(+)를 통해 수신한 기준 전압(Vo ref)과 상기 반전단자(-)를 통해 수신한 출력 전압(Vout)의 차이 값(D(V))을 출력한다.

전류 평형 제어기(143)는 상기 전류 지령 발생기(142)로부터 지령 값(Vic)을 수신하고, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에 구비된 전류센서들로부터 각각 출력 전류를 감지한 전압 값(Vio1, Vio2, Vion)을 수신하며, 상기 지령 값(Vic)과 상기 출력 전류를 감지한 전압 값((Vio1, Vio2, Vion)의 차이에 따른 차이 값을 출력한다.

즉, 상기 전류 평형 제어기(143)는 상기 제 1 채널 컨버터(110)의 출력 전류를 감지한 전압 값(Vio1)을 수신하고, 그에 따라 상기 지령 값(Vic)과 상기 수신한 전압 값(Vio1)의 차이에 따른 차이 값을 출력한다.

또한, 전류 평형 제어기(143)는 상기 제 2 채널 컨버터(120)의 출력 전류를 감지한 전압 값(Vio2)을 수신하고, 그에 따라 상기 지령 값(Vic)과 상기 수신한 전압 값(Vio2)의 차이에 따른 차이 값을 출력한다.

또한, 이와 마찬가지로 전류 평형 제어기(143)는 상기 제 n 채널 컨버터(130)의 출력 전류를 감지한 전압 값(Vion)을 수신하고, 그에 따라 상기 지령 값(Vic)과 상기 수신한 전압 값(Vion)의 차이에 따른 차이 값을 출력한다.

또한, 전류 평형 제어기(143)는 상기 각각 출력한 차이 값과, 상기 전압 제어기(144)로부터 출력되는 차이 값의 비교에 따른 비교 값을 출력한다.

제어 신호 발생기(145)는 상기 전류 평형 제어기(143)로부터 출력되는 비교 값을 수신하고, 상기 수신한 비교 값에 따라 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류를 조정하기 위한 제어 신호를 출력한다.

상기 출력되는 비교 값은, 제 1 내지 n 비교 값을 포함한다.

즉, 상기 전류 평형 제어기(143)에서는 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류를 감지한 각각의 전압 값과 상기 지령 값(Vic)의 차이에 따른 차이 값들이 발생한다.

그리고, 상기 전류 평형 제어기(143)는 상기 발생한 각각의 차이 값들과, 상기 전압 제어기(144)로부터 발생한 차이 값의 비교에 따른 비교 값을 출력한다.

이에 따라, 상기 비교 값은 제 1 채널 컨버터(110)에 적용될 제 1 비교 값과, 제 2 채널 컨버터(120)에 적용될 제 2 비교 값과, 제 n 채널 컨버터(130)에 적용될 제 n 비교 값을 포함한다.

이에 대해서, 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 7은 도 4에 도시된 전류 평형 제어기 및 제어 신호 발생기의 상세 구성을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 제 1 내지 n 전류 평형 제어기의 상세 구성을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 7을 참조하면 전류 평형 제어기(143)는 제 1 전류 평형 제어기(1431), 제 2 전류 평형 제어기(1432) 및 제 n 전류 평형 제어기(1433)를 포함한다.

제 1 전류 평형 제어기(1431)는 입력단이 제 1 채널 컨버터(110)의 전류 센서와, 상기 전류 지령 발생기(142)이 출력 단에 각각 연결된다.

그리고, 제 1 전류 평형 제어기(1431)는 상기 입력되는 제 1 채널 컨버터(110)의 전류 센서의 출력 값과, 상기 전류 지령 발생기(142)의 출력 값의 차이 값을 발생시킨다.

또한, 상기 제 1 전류 평형 제어기(1431)는 상기 발생시킨 차이 값과, 전압 제어기(144)로부터 발생되는 차이 값의 비교에 따른 제 1 비교 값을 출력한다.

제 2 전류 평형 제어기(1432)는 입력단이 제 2 채널 컨버터(120)의 전류 센서와, 상기 전류 지령 발생기(142)이 출력 단에 각각 연결된다.

그리고, 제 2 전류 평형 제어기(1432)는 상기 입력되는 제 2 채널 컨버터(120)의 전류 센서의 출력 값과, 상기 전류 지령 발생기(142)의 출력 값의 차이 값을 발생시킨다.

또한, 상기 제 2 전류 평형 제어기(1432)는 상기 발생시킨 차이 값과, 전압 제어기(144)로부터 발생되는 차이 값의 비교에 따른 제 2 비교 값을 출력한다.

제 n 전류 평형 제어기(1433)는 입력단이 제 n 채널 컨버터(130)의 전류 센서와, 상기 전류 지령 발생기(142)이 출력 단에 각각 연결된다.

그리고, 제 n 전류 평형 제어기(1433)는 상기 입력되는 제 n 채널 컨버터(130)의 전류 센서의 출력 값과, 상기 전류 지령 발생기(142)의 출력 값의 차이 값을 발생시킨다.

또한, 상기 제 n 전류 평형 제어기(1433)는 상기 발생시킨 차이 값과, 전압 제어기(144)로부터 발생되는 차이 값의 비교에 따른 제 n 비교 값을 출력한다.

제어 신호 발생기(145)는 제 1 제어 신호 발생기(1451), 제 2 제어 신호 발생기(1452) 및 제 n 제어 신호 발생기(1453)를 포함한다.

제 1 제어 신호 발생기(1451)는 상기 제 1 전류 평형 제어기(1431)로부터 발생되는 제 1 비교 값을 수신한다.

그리고, 제 1 제어 신호 발생기(1451)는 상기 수신한 제 1 비교 값을 토대로 상기 제 1 채널 컨버터(110) 내에 포함된 스위치 소자들의 온-오프를 위한 제어 신호를 발생시킨다.

제 2 제어 신호 발생기(1452)는 상기 제 2 전류 평형 제어기(1432)로부터 발생되는 제 2 비교 값을 수신한다.

그리고, 제 2 제어 신호 발생기(1452)는 상기 수신한 제 2 비교 값을 토대로 상기 제 2 채널 컨버터(120) 내에 포함된 스위치 소자들의 온-오프를 위한 제어 신호를 발생시킨다.

제 n 제어 신호 발생기(1453)는 상기 제 n 전류 평형 제어기(1433)로부터 발생되는 제 n 비교 값을 수신한다.

그리고, 제 n 제어 신호 발생기(1453)는 상기 수신한 제 n 비교 값을 토대로 상기 제 n 채널 컨버터(113) 내에 포함된 스위치 소자들의 온-오프를 위한 제어 신호를 발생시킨다.

이하에서는 상기 제 1 내지 n 전류 평형 제어기에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

제 1 전류 평형 제어기(1431)는 제 1 오차 증폭기(14311)와 제 1 스위치(14312)를 포함한다.

제 2 전류 평형 제어기(1432)는 제 2 오차 증폭기(14321)와 제 2 스위치(14322)를 포함한다.

제 n 전류 평형 제어기(1433)는 제 n 오차 증폭기(14331)와, 제 n 스위치(14332)를 포함한다.

그리고, 상기 제 1 내지 n 전류 평형 제어기(1433)는 제 1 저항(R1), 제 1 커패시터(C1), 제 2 저항(R2), 제 3 저항(R3), 제 4 저항(R4)을 더 포함하지만, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

제1 오차 증폭기(14311)는 비반전단자(+) 및 반전단자(-)를 포함한다.

그리고, 제 1 오차 증폭기(14311)는 비반전단자(+)를 통해 상기 전류 지령 발생기(142)의 지령 값(Vic)을 수신하고, 반전단자(-)를 통해 상기 제 1 채널 컨버터(110)의 전류 센서를 통해 감지된 전압 값(Vio1)을 수신한다.

또한, 제 1 오차 증폭기(14311)는 상기 비반전단자(+)를 통해 수신한 지령 값(Vic)과, 상기 반전단자(-)를 통해 수신한 전압 값(Vio1)의 차이에 따른 차이 값을 출력한다.

이때, 상기 차이 값은 제 1 스위치(14312)의 일단으로 입력된다.

또한, 상기 제 1 스위치(14312)의 타단은 상기 전압 제어기(144)의 출력단과 연결된다. 이에 따라, 상기 제 1 스위치(14312)는 상기 제 1 오차 증폭기(14311)를 통해 출력되는 차이 값과, 상기 전압 제어기(144)를 통해 출력되는 전압 값의 차이에 따라 베이스단의 전압이 조절된다.

이때, 상기 조절되는 베이스단의 전압 값은 상기 설명한 제 1 전류 평형 제어기(1431)를 통해 발생되는 제 1 비교 값이 된다.

그리고, 상기 제 1 비교 값은 상기 제 1 제어신호 발생기(1451)에 전달되며, 상기 제 1 제어신호 발생기(1451)는 상기 제 1 비교 값에 따른 제 1 제어 신호(PWM 1)를 발생시킨다.

제 2 오차 증폭기(14321)는 비반전단자(+) 및 반전단자(-)를 포함한다.

그리고, 제 2 오차 증폭기(14321)는 비반전단자(+)를 통해 상기 전류 지령 발생기(142)의 지령 값(Vic)을 수신하고, 반전단자(-)를 통해 상기 제 2 채널 컨버터(120)의 전류 센서를 통해 감지된 전압 값(Vio2)을 수신한다.

또한, 제 2 오차 증폭기(14321)는 상기 비반전단자(+)를 통해 수신한 지령 값(Vic)과, 상기 반전단자(-)를 통해 수신한 전압 값(Vio2)의 차이에 따른 차이 값을 출력한다.

이때, 상기 차이 값은 제 2 스위치(14322)의 일단으로 입력된다.

또한, 상기 제 2 스위치(14322)의 타단은 상기 전압 제어기(144)의 출력단과 연결된다. 이에 따라, 상기 제 2 스위치(14322)는 상기 제 2 오차 증폭기(14321)를 통해 출력되는 차이 값과, 상기 전압 제어기(144)를 통해 출력되는 전압 값의 차이에 따라 베이스단의 전압이 조절된다.

이때, 상기 조절되는 베이스단의 전압 값은 상기 설명한 제 2 전류 평형 제어기(1432)를 통해 발생되는 제 2 비교 값이 된다.

그리고, 상기 제 2 비교 값은 상기 제 2 제어신호 발생기(1452)에 전달되며, 상기 제 2 제어신호 발생기(1452)는 상기 제 2 비교 값에 따른 제 2 제어 신호(PWM 2)를 발생시킨다.

제 n 오차 증폭기(14331)는 비반전단자(+) 및 반전단자(-)를 포함한다.

그리고, 제 n 오차 증폭기(14331)는 비반전단자(+)를 통해 상기 전류 지령 발생기(142)의 지령 값(Vic)을 수신하고, 반전단자(-)를 통해 상기 제 n 채널 컨버터(130)의 전류 센서를 통해 감지된 전압 값(Vion)을 수신한다.

또한, 제 n 오차 증폭기(14331)는 상기 비반전단자(+)를 통해 수신한 지령 값(Vic)과, 상기 반전단자(-)를 통해 수신한 전압 값(Vion)의 차이에 따른 차이 값을 출력한다.

이때, 상기 차이 값은 제 n 스위치(14332)의 일단으로 입력된다.

또한, 상기 제 n 스위치(14332)의 타단은 상기 전압 제어기(144)의 출력단과 연결된다. 이에 따라, 상기 제 n 스위치(14332)는 상기 제 n 오차 증폭기(14331)를 통해 출력되는 차이 값과, 상기 전압 제어기(144)를 통해 출력되는 전압 값의 차이에 따라 베이스단의 전압이 조절된다.

이때, 상기 조절되는 베이스단의 전압 값은 상기 설명한 제 n 전류 평형 제어기(1433)를 통해 발생되는 제 n 비교 값이 된다.

그리고, 상기 제 n 비교 값은 상기 제 n 제어신호 발생기(1453)에 전달되며, 상기 제 n 제어신호 발생기(1453)는 상기 제 n 비교 값에 따른 제 n 제어 신호(PWM n)를 발생시킨다.

상기와 같이 본 발명에 따른 전력 변환 장치는, 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류의 평형을 맞추기 위하여, 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에 전달되는 전류의 지령 값(Vic)을 동일하게 설정한다.

이때, 상기 동일하게 설정되는 지령 값(Vic)은 전류 제어 포인트에 따라 서로 다른 조건에 의해 결정된다.

즉, 상기 지령 값(Vic)은 제 1 구간에서 평균 전류 값으로 설정된다. 상기 평균 전류 값은 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 각각 출력되는 출력 전류들에 대한 평균 값을 의미한다.

또한, 상기 지령 값(Vic)은 제 2 구간에서 최대 출력 전력 값을 기준으로 설정된다. 상기 최대 출력 전력 값은 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 발생시킬 수 있는 최대 전력 값을 의미한다.

또한, 상기 지령 값(Vic)은 제 3 구간에서 최대 출력 전류 값을 기준으로 설정된다. 상기 최대 출력 전류 값은 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)에서 발생시킬 수 있는 최대 전류 값을 의미한다.

도 9 내지 12는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 제어 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 제어기(140)는 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전압과 출력 전류를 확인한다(110단계).

그리고, 제어기(140)는 상기 확인한 출력 전압과 출력 전류를 토대로 제어 모드를 선택한다(120단계). 다시 말해서, 제어기(140)는 상기 출력 전압과 출력 전류를 토대로 현재 전력 변환 장치의 제어 포인트의 위치를 확인한다.

즉, 제어기(140)는 상기 출력 전압과 출력 전류를 이용하여 기설정된 최대 출력 전력 값을 초과하였는지, 아니면 최대 출력 전류 값의 초과 여부를 확인한다.

그리고, 상기 제어기(140)는 현재 최대 출력 전력 값 및 최대 출력 전류 값을 초과하지 않았다면, 평균 전류 제어 모드로 진입하도록 한다.

또한, 제어기(140)는 현재 최대 출력 전력 값을 초과하는 시점이고, 최대 출력 전류 값은 초과하지 않았다면, 일정 전력 제어 모드로 진입하도록 한다.

또한, 제어기(140)는 현재 최대 출력 전력 값을 초과하였고, 최대 출력 전류 값을 초과(넘어서는 시점)하였다면, 일정 전류 제어 모드로 진입하도록 한다.

이에 따라, 제어기(140)는 평균 전류 제어 모드로 진입하는 A구간에서는 평균 전류 값을 이용하여 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류를 동일하게 제어한다(130단계).

또한, 제어기(140)는 일정 전력 제어 모드로 진입하는 B 구간에서는 최대 출력 전력 값을 이용하여 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류를 동일하게 제어한다(140단계).

또한, 제어기(140)는 일정 전류 제어 모드로 진입하는 C 구간에서는 최대 출력 전류 값을 이용하여 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류를 동일하게 제어한다(150단계).

도 10을 참조하면, 상기 평균 전류 제어 모드로 진입하면, 제어기(140)는 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 출력 전류를 각각 감지한다(131단계).

그리고, 제어기(140)는 상기 감지한 출력 전류들의 평균 값을 검출한다(132단계).

상기 평균 값이 검출되면, 상기 제어기(140)는 상기 평균 값과 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130) 각각의 출력 전류 값의 차이에 따른 제 1 차이 값을 발생시킨다(133단계).

또한, 제어기(140)는 기설정된 기준 전압 값과 출력 전압 값의 차이에 따른 제 2 차이 값을 발생시킨다(134단계).

이후, 제어기(140)는 상기 발생한 각각의 제 1 차이 값과 제 2 차이 값의 비교에 따른 비교 값을 각각 출력한다(135단계).

그리고, 제어기(140)는 상기 각각 출력되는 비교 값을 이용하여 각 채널 컨버터에 적용될 제어 신호를 발생시킨다(136단계).

도 11을 참조하면 상기 일정 전력 제어 모드로 진입하면, 제어기(140)는 최대 출력 전력 값과 출력 전압 값을 이용하여 지령 값(Vic)을 출력한다(141단계). 즉, 상기 지령 값은 상기 최대 출력 전력 값과 현재 출력되고 있는 출력 전압 값의 관계에 따라 상기 최대 출력 전력 값을 넘지 않는 전류 값을 의미한다. 이때, 상기 전류 값은 상기 복수 개의 채널 컨버터(110, 120, 130)의 총 전류 값을 의미하며, 상기 전류 값을 상기 채널 컨버터의 수로 나눈 값이 상기 지령 값(Vic)이 된다.

이어서, 상기 제어기(140)는 상기 전류 지령 값과 각 채널의 출력 전류 값의 차이에 따른 제 1 차이 값을 발생시킨다(142단계).

그리고, 제어기(140)는 기준 전압 값과 출력 전압 값의 차이에 따른 제2 차이 값을 발생시킨다(143단계).

이어서, 상기 제어기(140)는 상기 각각의 제 1 차이 값과 제 2 차이 값의 비교에 따른 비교 값을 각각 출력한다(144단계).

그리고, 제어기(140)는 상기 출력되는 각각의 비교 값을 이용하여 각각의 채널 컨버터에 적용될 제어 신호를 발생시킨다(145단계).

다음으로, 도 12를 참조하면, 일정 전류 제어 모드로 진입하면, 제어기(140)는 최대 출력 전류 값을 토대로 지령 값(Vic)를 발생시킨다(151단계). 상기 지령 값(Vic)은 최대 출력 전류 값을 상기 채널 컨버터의 수로 나눈 값이 될 수 있다.

이어서, 상기 제어기(140)는 상기 전류 지령 값과 각 채널의 출력 전류 값의 차이에 따른 제 1 차이 값을 발생시킨다(152단계).

그리고, 제어기(140)는 기준 전압 값과 출력 전압 값의 차이에 따른 제2 차이 값을 발생시킨다(153단계).

이어서, 상기 제어기(140)는 상기 각각의 제 1 차이 값과 제 2 차이 값의 비교에 따른 비교 값을 각각 출력한다(154단계).

그리고, 제어기(140)는 상기 출력되는 각각의 비교 값을 이용하여 각각의 채널 컨버터에 적용될 제어 신호를 발생시킨다(155단계).

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

100: 채널 컨버터
110: 제 1 채널 컨버터
120: 제 2 채널 컨버터
130: 제 n 채널 컨버터
140: 제어기
141: 평균 전류 검출기
142: 전류 지령 발생기
143: 전류 평형 제어기
144: 전압 제어기
145: 제어 신호 발생기

Claims

스위치 소자에 인가되는 펄스 신호의 듀티비에 따라 입력 전압의 레벨을 조절하여 부하로 공급할 출력 전압을 출력하고, 서로 병렬로 연결되어 있는 n(n은 2 이상의 자연수) 개의 채널 컨버터들; 및
상기 채널 컨버터들에서 각각 출력되는 출력 전류를 동일하게 하기 위한 지령 값을 발생하고, 상기 발생한 지령 값을 토대로 상기 채널 컨버터들에 각각 입력되는 펄스 신호의 듀티비를 조절하는 제어기를 포함하며,
상기 지령 값은,
상기 채널 컨버터들의 각각으로부터 감지한 감지 전류 값들의 평균 값에 의해 생성되는 제 1 지령 값, 최대 출력 전력 값에 의해 생성되는 제 2 지령 값, 및 최대 출력 전류 값에 의해 생성되는 제 3 지령 값을 포함하는
전력 변환 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 채널 컨버터들의 각각으로부터 감지한 n개의 감지 전류 값들과, 상기 채널 컨버터들의 출력 전압을 토대로 상기 제 1 내지 3 지령 값 중 어느 하나의 지령 값을 발생시키는
전력 변환 장치.
제 2항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 채널 컨버터들의 각각으로부터 감지한 n개의 감지 전류 값들의 평균 값을 검출하는 평균 전류 검출기와,
상기 평균 전류 검출기를 통해 검출된 평균 값과 상기 채널 컨버터들의 출력 전압을 토대로 상기 제 1 내지 3 지령 값 중 어느 하나를 발생하는 하나의 전류 지령 발생기와,
상기 전류 지령 발생기를 통해 발생한 지령 값과 상기 n개의 감지 전류 값을 비교하여, 이에 대한 n개의 제 1 차이 값을 출력하는 전류 평형 제어기와,
상기 전류 평형 제어기를 통해 전달되는 n개의 제 1 차이 값을 토대로 상기 채널 컨버터들에 각각 입력되는 n개의 펄스 신호를 발생하는 제어 신호 발생기를 포함하는
전력 변환 장치.
제 3항에 있어서,
상기 제어기는,
기준 전압 값과 출력 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 제 2 차이 값을 발생하는 전압 제어기를 더 포함하고,
상기 전류 평형 제어기는,
상기 n개의 제 1 차이 값과 상기 제 2 차이 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 n개의 비교 값을 출력하는
전력 변환 장치.
제 3항에 있어서,
상기 전류 지령 발생기는,
상기 부하로 공급되는 최종 출력 전압과 최종 출력 전류를 기준으로 전류 제어 포인트가 일정 전력 제어 포인트 및 일정 전류 제어 포인트에 도달하였는지를 확인하고,
상기 전류 제어 포인트가 일정 전력 제어 포인트 및 일정 전류 제어 포인트에 도달하지 않았다면, 상기 제 1 지령 값을 발생하고,
상기 전류 제어 포인트가 일정 전력 제어 포인트에 도달하였다면, 제 2 지령 값을 발생하며,
상기 전류 제어 포인트가 일정 전류 제어 포인트에 도달하였다면, 제 3 지령 값을 발생하는
전력 변환 장치.
제 5항에 있어서,
상기 일정 전력 제어 포인트는,
상기 최종 출력 전압과 최종 출력 전류에 따른 전력 값이 기설정된 최대 출력 전력 값을 초과하는 시점이고,
상기 일정 전류 제어 포인트는,
상기 최종 출력 전류가 기설정된 최대 출력 전류 값을 초과하는 시점인
전력 변환 장치.
제 4항에 있어서,
상기 전압 제어기는,
반전단자(-)를 통해 상기 출력 전압을 수신하고, 비반전단자(+)를 통해 상기 기준 전압을 수신하며, 이에 대한 제 2 차이 값을 출력하는 오차 증폭기를 포함하는
전력 변환 장치.
제 4항에 있어서,
상기 전류 평형 제어기는, 제 1 내지 제n 전류 평형 제어기를 포함하고,
상기 제 1 내지 제n 전류 평형 제어기 각각은, 상기 발생한 지령 값과 상기 n개의 감지 전류 값 중 어느 하나의 감지 전류 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 n개의 제 1 차이 값 중 어느 하나의 제 1 차이 값을 출력하며, 상기 출력되는 어느 하나의 제 1 차이 값과 상기 제 2 차이 값의 비교 결과에 따라 상기 n개의 비교 값 중 어느 하나의 비교 값을 출력하는
전력 변환 장치.
제 8항에 있어서,
상기 제 1 내지 제n전류 평형 제어기 각각은,
비반전단자(+)를 통해 상기 전류 지령 발생기의 지령 값을 수신하고, 반전단자(-)를 통해 상기 n개의 감지 전류 값 중 어느 하나의 감지 전류 값을 수신하며, 상기 수신한 값들에 대한 제 1 차이 값을 출력하는 오차 증폭기와,
일단이 상기 오차 증폭기와 연결되고 타단이 상기 전압 제어기와 연결되어, 상기 제 1 차이 값 및 제 2 차이 값에 따른 비교 값을 출력하는 스위치를 포함하는
전력 변환 장치.
제 9항에 있어서,
상기 제어 신호 발생기는, 제 1 내지 제 n 제어 신호 발생기를 포함하며,
상기 제 1 내지 제 n 제어 신호 발생기 각각은,
일단이 상기 제 1 내지 제 n 전류 평형 제어기와 연결되고, 타단이 상기 채널 컨버터들 중 어느 하나의 채널 컨버터의 스위치 소자에 연결되어 상기 n개의 비교 값 중 어느 하나의 비교 값을 토대로 상기 n개의 펄스 신호 중 어느 하나의 펄스 신호를 출력하는
전력 변환 장치.
제 3항에 있어서,
상기 하나의 전류 지령 발생기는,
제 1 조건에서는 평균 전류 제어 모드로 동작하여 상기 제 1 지령 값을 발생하고,
제 2 조건에서는 일정 전력 제어 모드로 동작하여 상기 제 2 지령 값을 발생하며,
제 3 조건에서는 일정 전류 제어 모드로 동작하여 상기 제 3 지령 값을 발생하는
전력 변환 장치.
스위치 소자에 인가되는 펄스 신호의 듀티비에 따라 입력 전압의 레벨을 조절하여 부하로 공급할 출력 전압을 출력하고, 서로 병렬로 연결되어 있는 n(n은 2 이상의 자연수) 개의 채널 컨버터들;
상기 채널 컨버터들의 각각으로부터 감지한 n개의 감지 전류 값들의 평균 값을 검출하는 평균 전류 검출기;
상기 평균 전류 검출기를 통해 검출된 평균 값과 상기 채널 컨버터들의 출력 전압을 토대로 제 1 내지 3 지령 값 중 어느 하나를 발생하는 하나의 전류 지령 발생기;
기준 전압 값과 출력 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 제 2 차이 값을 발생하는 전압 제어기;
상기 전류 지령 발생기를 통해 발생한 지령 값과 상기 n개의 감지 전류 값을 비교하여 이에 대한 n개의 제 1 차이 값을 출력하고, 상기 n개의 제 1 차이 값과 상기 제 2 차이 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 n개의 비교 값을 출력하는 전류 평형 제어기; 및
상기 전류 평형 제어기를 통해 전달되는 n개의 비교 값을 토대로 상기 채널 컨버터들에 각각 입력되는 n개의 펄스 신호를 발생하는 제어 신호 발생기를 포함하는
전력 변환 장치.
제 12항에 있어서,
상기 하나의 전류 지령 발생기는,
제 1 조건에서는 평균 전류 제어 모드로 동작하여 상기 제 1 지령 값을 발생하고, 제 2 조건에서는 일정 전력 제어 모드로 동작하여 상기 제 2 지령 값을 발생하며, 제 3 조건에서는 일정 전류 제어 모드로 동작하여 상기 제 3 지령 값을 발생하는
전력 변환 장치.
제 13항에 있어서,
상기 제 1 지령 값은,
상기 채널 컨버터들의 각각으로부터 감지한 감지 전류 값들의 평균 값을 기준으로 설정되고,
상기 제 2 지령 값은,
기설정된 최대 출력 전력 값을 기준으로 설정되며,
상기 제 3 지령 값은,
기설정된 최대 출력 전류 값을 기준으로 설정되는
전력 변환 장치.