KR20180044616A - Variable inductor apparatus used for power conversion - Google Patents

Variable inductor apparatus used for power conversion Download PDF

Info

Publication number
KR20180044616A
KR20180044616A KR1020160138353A KR20160138353A KR20180044616A KR 20180044616 A KR20180044616 A KR 20180044616A KR 1020160138353 A KR1020160138353 A KR 1020160138353A KR 20160138353 A KR20160138353 A KR 20160138353A KR 20180044616 A KR20180044616 A KR 20180044616A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
core
magnetic core
inductor coil
inductor
magnetic
Prior art date
Application number
KR1020160138353A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박종후
Original Assignee
숭실대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 숭실대학교산학협력단 filed Critical 숭실대학교산학협력단
Priority to KR1020160138353A priority Critical patent/KR20180044616A/en
Priority to PCT/KR2017/005808 priority patent/WO2018079967A1/en
Publication of KR20180044616A publication Critical patent/KR20180044616A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F21/00Variable inductances or transformers of the signal type
    • H01F21/02Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers
    • H01F21/04Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers by relative movement of turns or parts of windings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F21/00Variable inductances or transformers of the signal type
    • H01F21/02Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers
    • H01F21/06Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers by movement of core or part of core relative to the windings as a whole

Abstract

The present invention relates to a variable inductor apparatus for power conversion. According to the present invention, the variable inductor apparatus for power conversion includes: a magnetic core; an inductor coil disposed in a power converter while being wound around the magnetic core, and moveable in a lengthwise direction of the magnetic core with reference to a location of the magnetic core; a controller for detecting a predetermined electrical parameter from the inductor coil or the power converter, and generating displacement information required for following an inputted target parameter by using an error between the detected parameter and the inputted target parameter; and an actuator for changing a location of the inductor coil based on the displacement information fed back from the controller. According to the present invention, during variable control of inductance, the location of the coil instead of the magnetic core is moved to minimize power consumption of the actuator and to optimize system performance, and a control value for following a desired parameter is fed back from the controller to the actuator to automatically control a movement location of the coil and the inductance that varies according to the movement location.

Description

전력 변환용 가변 인덕터 장치{Variable inductor apparatus used for power conversion}[0001] The present invention relates to a variable inductor apparatus for power conversion,

본 발명은 전력 변환용 가변 인덕터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인덕턴스의 가변 제어가 가능한 전력 변환용 가변 인덕터 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable inductor device for power conversion, and more particularly, to a variable inductor device for power conversion capable of variable control of inductance.

일반적으로 인덕터는 전류의 변화량에 비례해 전압을 유도하는 코일을 의미한다. 인덕턴스는 코일의 내부나 주위에 발생하는 자기장의 변화로 전류의 흐름을 방해하는 성질을 나타낸다. Generally, an inductor means a coil that induces a voltage proportional to a change in current. The inductance shows a property of interrupting the current flow due to the change of the magnetic field generated inside or around the coil.

DC-DC 컨버터, DC-AC 인버터 등과 같은 전력 변환 회로에 사용되는 인덕터의 경우 주로 전류 평활, 전류 억제, 에너지 저장, 반도체 스위칭 소자로 인한 전압과 전류의 고주파 성분 제거의 기능을 가진다. 전력변환회로에 이용되는 대부분의 인덕터는 고정된 인덕턴스 값을 가진다. 이에 따라 주변 환경이나 회로 변화로 인하여 새로이 요구되는 인덕턴스 값에 적절히 대응하지 못한다. Inductors used in power conversion circuits, such as DC-DC converters and DC-AC inverters, have functions mainly for current smoothing, current suppression, energy storage, and elimination of high frequency components of voltage and current due to semiconductor switching elements. Most inductors used in power conversion circuits have fixed inductance values. As a result, it can not cope with newly required inductance value due to the surrounding environment or circuit change.

그에 대한 대안으로 가변 인덕터를 사용할 수 있다. 가변 인덕터는 주로 코일과 코어를 포함한 구조를 가진다. 기존의 가변 인덕터는 코어의 위치를 변경하거나 코어에 부가적인 자기력을 생성하여 코일의 자기포화를 이용하여 인덕턴스 값을 가변시킨다.As an alternative to this, a variable inductor can be used. The variable inductor has a structure mainly including a coil and a core. Conventional variable inductors change the position of the core or generate additional magnetic force in the core to vary the inductance value using magnetic saturation of the coil.

하지만, 코어를 이동시키는 방식의 경우 코어의 무게가 무겁기 때문에 코어의 이동에 필요한 구동 액추에이터의 전력 소모가 크다는 단점이 있으며, 부가적인 자기력을 이용하는 방식의 경우 자기 포화에 의한 에너지 손실이 유발되는 문제점이 있다.However, in the method of moving the core, there is a disadvantage that the power consumption of the driving actuator required for movement of the core is large because the weight of the core is heavy, and in the case of using the additional magnetic force, energy loss due to magnetic saturation is caused have.

본 발명의 배경이 되는 기술은 미국등록특허 제05999077호(1999.12.07 공고)에 개시되어 있다.The technology to be a background of the present invention is disclosed in U.S. Patent No. 5,999,077 (issued on December 12, 1999).

본 발명은, 자기 코어에 대해 인덕터 코일의 위치를 가변시킴에 따라 전력 소모를 최소화하고 시스템의 성능을 최적화할 수 있는 전력 변환용 가변 인덕터 장치를 제공하는데 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a variable inductor device for power conversion capable of minimizing power consumption and optimizing the performance of a system by varying the position of the inductor coil with respect to the magnetic core.

본 발명은, 자기 코어, 상기 자기 코어에 감겨진 형태로 전력 변환기(Power Converter) 내에 배치되며, 인덕턴스 가변이 가능하도록 상기 자기 코어의 위치를 기준으로 상기 자기 코어의 길이 방향을 따라 이동 가능한 인덕터 코일, 상기 인덕터 코일 또는 상기 전력 변환기로부터 소정의 전기적 파라미터를 검출하고 상기 검출한 파라미터와 입력된 목표 파라미터 간의 오차를 이용하여 상기 목표 파라미터의 추종에 요구되는 변위 정보를 생성하는 제어기, 및 상기 제어기로부터 피드백 받은 상기 변위 정보를 기초로 상기 인덕터 코일의 위치를 가변시키는 액추에이터를 포함하는 전력 변환용 가변 인덕터 장치를 제공한다.The present invention relates to an inductor coil which is disposed in a power converter in the form of being wound around the magnetic core and movable along the longitudinal direction of the magnetic core with respect to the position of the magnetic core so as to be variable in inductance, A controller for detecting a predetermined electrical parameter from the inductor coil or the power converter and generating displacement information required for following the target parameter by using an error between the detected parameter and the input target parameter, And an actuator for varying a position of the inductor coil based on the displacement information received by the variable inductor.

여기서, 상기 전기적 파라미터는, 상기 인덕터 코일 또는 상기 전력 변환기로부터 검출되는 전압, 전류, 위상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the electrical parameter may include at least one of voltage, current, and phase detected from the inductor coil or the power converter.

또한, 상기 자기 코어는, 직선형의 길이 방향을 갖는 막대 형상으로 구현될 수 있다. 여기서, 상기 인덕터 코일은, 상기 자기 코어의 길이 방향에 대해 전체 또는 일부분에 감겨질 수 있다.Further, the magnetic core may be realized as a bar shape having a linear longitudinal direction. Here, the inductor coil may be wound on the whole or a part of the longitudinal direction of the magnetic core.

또한, 상기 자기 코어는, 곡선형의 길이 방향을 가지며 양단부 사이에 공극을 가지는 원호(circle arc) 형상으로 구현될 수 있다. 여기서, 상기 인덕터 코일은, 상기 자기 코어의 길이 방향에 대해 일부분에 감겨질 수 있다.Also, the magnetic core may be embodied in a circle arc shape having a curved longitudinal direction and a gap between both ends. Here, the inductor coil may be partially wound around the longitudinal direction of the magnetic core.

또한, 상기 인덕터 코일은, 상기 이동 시에 일측 단부가 상기 자기 코어의 일측 단부 외측의 공기 매질을 향해 이탈 가능하며, 상기 이탈한 정도에 따라 상기 인덕턴스가 가변될 수 있다.In addition, the inductor coil may be separated from the air medium outside the one end of the magnetic core at one end thereof during the movement, and the inductance may vary according to the degree of the detachment.

또한, 상기 자기 코어는, 양단부 또는 일단부 간이 서로 접함에 따라, 원형, 다각형 또는 직선형의 길이 방향을 형성하는 제1 코어 및 제2 코어를 포함하고, 상기 제1 코어 및 제2 코어는 각각 투자율이 상이한 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 인덕터 코일은, 상기 자기 코어의 길이 방향에 대해 일부분에 감겨질 수 있다.The magnetic core may include a first core and a second core forming a longitudinal direction of a circular, polygonal or rectilinear shape as the ends or one end of the magnetic core come into contact with each other, May be formed of different materials. Here, the inductor coil may be partially wound around the longitudinal direction of the magnetic core.

또한, 상기 인덕터 코일은, 상기 이동 시에 일측 단부가 상기 제1 코어로부터 상기 제2 코어 쪽으로 또는 상기 제2 코어로부터 상기 제1 코어 쪽으로 이탈 가능하며, 상기 이탈한 정도에 따라 상기 인덕턴스가 가변될 수 있다.The inductor coil may be configured such that one end of the inductor coil can be released from the first core toward the second core or from the second core toward the first core during the movement, .

본 발명에 따른 전력 변환용 가변 인덕터 장치에 따르면, 인덕턴스의 가변 제어 시에 자기 코어 대신 코일의 위치를 이동시킴에 따라 액추에이터의 전력 소모를 최소화하고 시스템의 성능을 최적화할 수 있으며, 원하는 파라미터를 추종하기 위한 제어 값을 제어기에서 액추에이터로 피드백함에 따라 코일의 이동 위치 및 그에 따라 가변하는 인덕턴스를 자동 제어할 수 있는 이점이 있다.According to the variable inductor apparatus for power conversion according to the present invention, when the position of the coil is moved instead of the magnetic core during the variable control of the inductance, the power consumption of the actuator can be minimized and the performance of the system can be optimized. There is an advantage that the moving position of the coil and the variable inductance can be automatically controlled according to feedback of the control value for the controller to the actuator.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환용 가변 인덕터 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에서 자기 코어를 기준으로 인덕터 코일이 이동하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 인덕터 코일의 다른 형태를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 적용 가능한 자기 코어의 다른 형태를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a variable inductor device for power conversion according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing an inductor coil moving with reference to a magnetic core in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a view showing another form of the inductor coil shown in FIG. 1. FIG.
4 and 5 are views showing another embodiment of a magnetic core applicable to an embodiment of the present invention.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 발명은 전력 변환용 가변 인덕터 장치에 관한 것으로, 전력 변환 장치(Power Converter) 내에 가변 인덕터를 구현함에 있어 코어의 위치 대신에 권선의 위치를 변화시켜 인덕턴스를 제어함에 따라 액추에이터의 구동 전력을 최소화할 수 있으며 부궤환 제어기를 이용하여 권선의 위치를 자동 제어하여 궁극적으로 인덕턴스를 용이하게 가변시킬 수 있는 기법을 제안한다.The present invention relates to a variable inductor device for power conversion, and in a variable inductor implemented in a power converter, the inductance is controlled by changing the position of a winding instead of the position of the core, thereby minimizing the driving power of the actuator And a method of automatically controlling the winding position by using a negative feedback controller and ultimately varying the inductance easily is proposed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환용 가변 인덕터 장치를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 가변 인덕터 장치(100)는 자기 코어(110), 인덕터 코일(120), 제어기(130), 그리고 액추에이터(140)를 포함한다.1 is a view showing a variable inductor device for power conversion according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a variable inductor device 100 includes a magnetic core 110, an inductor coil 120, a controller 130, and an actuator 140.

자기 코어(110)는 외부에 인덕터 코일(120)이 감겨져 있다. 자기 코어(110)는 인덕터 소자에 사용되는 기 공지된 다양한 소재들이 사용될 수 있다. The magnetic core 110 has an inductor coil 120 wound therearound. The magnetic core 110 can be made of various known materials used in an inductor element.

인덕터 코일(120)은 자기 코어(110)의 외표면 상에 배치되며, 일측 단부에서 타측 단부를 향해 스프링 형상으로 감겨 연속적으로 권선된 형태를 가진다. 인덕터 코일(120)의 양측 단부에는 리드 단자가 형성될 수 있다. 인덕터 코일(120)은 도 1에 도시된 것보다 더 촘촘한 형태로 구현될 수 있음은 자명하다.The inductor coil 120 is disposed on the outer surface of the magnetic core 110 and is wound in a spring shape from one end to the other end to be continuously wound. Lead terminals may be formed on both ends of the inductor coil 120. [ It is apparent that the inductor coil 120 can be implemented in a more compact form than that shown in Fig.

이러한 자기 코어(110)와 인덕터 코일(120)은 하나의 인덕터 소자를 형성하며 전력 변환 기(Power Converter)(10) 내부에 포함되는 인덕터 소자로 사용된다. 전력 변환기(10)는 통상적으로 다양한 용도의 인덕터 소자를 필요로 하며, 본 실시예의 경우 인덕터 소자를 가변 인덕터로 구현한다. 본 발명의 실시예에서 인덕터 코일(120)은, 자기 코어(110)의 위치를 기준으로 자기 코어(110)의 길이 방향을 따라 평행하게 이동 가능한 형태를 가지며, 이를 통해 인덕턴스의 가변이 이루어진다.The magnetic core 110 and the inductor coil 120 form one inductor element and are used as an inductor element included in the power converter 10. [ The power converter 10 typically requires an inductor element for various purposes, and in this embodiment, the inductor element is implemented as a variable inductor. The inductor coil 120 is movable in parallel along the longitudinal direction of the magnetic core 110 with respect to the position of the magnetic core 110. The inductance of the inductor coil 120 is variable.

여기서, 인덕터 코일(120)의 이동을 더욱 용이하게 하고 자기 코어(110)와의 마찰을 줄이기 위하여, 인덕터 코일(120)의 내측과 자기 코어(110)의 외표면 간이 설정 거리 이격되는 형태로 구현될 수 있다. 물론 추가적으로, 상호 간의 이격 간극을 유지하기 위한 보조 수단(간극 유지 수단)이 더 구비될 수 있다.Here, in order to facilitate the movement of the inductor coil 120 and reduce the friction with the magnetic core 110, the inner side of the inductor coil 120 and the outer side of the magnetic core 110 are spaced apart from each other by a predetermined distance . Of course, auxiliary means (gap maintaining means) for maintaining the clearance gap between them may be further provided.

도 2는 도 1에서 자기 코어를 기준으로 인덕터 코일이 이동하는 모습을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 것과 같이, 자기 코어(110)를 기준으로 인덕터 코일(120)이 상승(또는 하강) 이동하게 되면 인덕터 코일(120)의 상단(또는 하단) 일부가 자기 코어(110)의 외측으로 벗어나게 되면서 해당 부분의 내측이 코어 대신 공기 매질로 채워지게 된다.FIG. 2 is a view showing an inductor coil moving with reference to a magnetic core in FIG. 1. FIG. 2, when the inductor coil 120 moves upward (or downward) with respect to the magnetic core 110, a part of the upper end (or the lower end) of the inductor coil 120 moves toward the outer side of the magnetic core 110 The inside of the part is filled with the air medium instead of the core.

여기서, 자기 코어의 투자율과 공기의 투자율은 상이한데, 도 2와 같이 자기 코어(110)를 기준으로 인덕터 코일(120)의 위치가 가변하게 되면, 인덕터 코일(120)의 상하 길이 방향에 대하여, 투자율이 다른 두 물질이 미치는 비율이 달라지게 되며 그에 따라 인덕턴스 값이 가변하게 된다.When the position of the inductor coil 120 is varied with respect to the magnetic core 110 as shown in FIG. 2, the magnetic flux density of the inductor coil 120 is changed in the vertical direction of the inductor coil 120, The ratio of the two materials having different magnetic permeability is changed, and the inductance value is changed accordingly.

제어기(130)는 인덕터 코일(120) 또는 전력 변환기(10)로부터 소정의 전기적 파라미터를 검출한다. 이러한 제어기(130)는 전력 변환기(10) 또는 인덕터 코일(120)과 직접 또는 간접적으로 연결되어 다양한 전기적 파라미터를 검출할 수 있다.전력 변환기(10) 또는 인덕터 코일(120)에서 검출되는 전기적 파라미터란 인덕턴스 값과 연관된 요소에 해당될 수 있다. 본 발명의 실시예는 전력 변환기(10) 내부 또는 인덕터 코일(120)의 소정 부위에서 관측되는 전압, 전류, 위상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전력 변환기(10)의 경우 내부 회로 중에서 소정의 관심 부위를 설정하여 전기적 파라미터를 관측할 수 있다. 물론, 인덕터 코일(120) 역시 전력 변환기(10)의 일부 회로 요소에 해당하는 것으로서 전기적 파라미터는 전력 변환기(10) 내의 어느 지점의 정보도 사용될 수 있다.The controller 130 detects a predetermined electrical parameter from the inductor coil 120 or the power converter 10. The controller 130 may directly or indirectly connect to the power converter 10 or the inductor coil 120 to detect various electrical parameters. The electrical parameters detected in the power converter 10 or the inductor coil 120 It may correspond to an element associated with the inductance value. The embodiment of the present invention may include at least one of voltage, current, and phase observed in the power converter 10 or at a predetermined portion of the inductor coil 120. [ In the case of the power converter 10, an electric parameter can be observed by setting a predetermined region of interest in the internal circuit. Of course, the inductor coil 120 also corresponds to some circuit elements of the power converter 10, and the electrical parameters may be used at any point in the power converter 10.

제어기(130)는 현재 검출한 파라미터와 외부로부터 입력된 목표 파라미터를 비교하여 오차를 연산하고, 연산된 오차를 이용하여 목표 파라미터의 추종에 요구되는 변위 정보를 생성한다. 여기서, 목표 마라미터는 소정 인덕턴스를 얻기 위해 요구되는 전압, 전류, 위상 중 적어도 하나의 값을 포함할 수 있다.The controller 130 compares the currently detected parameter with the target parameter inputted from the outside, calculates an error, and generates displacement information required for following the target parameter by using the calculated error. Here, the target marameter may include at least one of voltage, current, and phase required to obtain a predetermined inductance.

제어기(130)는 목표 파라미터를 레퍼런스 값으로 두고, 현재 측정되는 전기 파라미터가 레퍼런스를 추종하도록 하는데, 상호 간의 오차를 실시간 연산하고 오차를 상쇄하기 위한 변위 정보를 생성한다. 여기서 물론, 변위 정보는 인덕터 코일(120)이 이동해야 할 거리 및 방향 정보를 포함한다.The controller 130 sets the target parameter as a reference value, and causes the currently measured electric parameter to follow the reference. The controller 130 calculates the real time error of each other and generates displacement information for canceling the error. Here, of course, the displacement information includes distance and direction information on which the inductor coil 120 should move.

액추에이터(140)는 제어기(130)로부터 피드백 받은 변위 정보를 기초로 인덕터 코일(120)의 위치를 가변시킨다. 여기서, 제어기(130)는 인덕터 코일(120)의 위치 가변 이후에도 오차 값을 지속적으로 계측하면서 오차가 설정 값 미만으로 들어올 때까지 액추에이터(140)로 피드백 정보를 계속 제공할 수 있다. 이러한 제어기(130)와 액추에이터(140)는 전력 변환기(10)의 외부에 구현되거나 내부에 일체로 구현되어 하나의 시스템을 형성할 수 있다.The actuator 140 varies the position of the inductor coil 120 based on the displacement information fed back from the controller 130. Here, the controller 130 continuously measures the error value even after the position of the inductor coil 120 is varied, and can continuously provide the feedback information to the actuator 140 until the error falls below the set value. The controller 130 and the actuator 140 may be implemented outside the power converter 10 or may be integrated into the system to form a single system.

이상과 같이 본 발명의 실시예는 액추에이터(140)의 위치를 피드백 제어기(부궤환 제어기)로 제어함으로써 궁극적으로 인덕턴스를 제어할 수 있다. 또한 코어(100) 대신에 코일(120)의 위치를 변화시키기 때문에 무게가 무거운 코어(110)를 이동시키는 경우보다 액추에이터(140)의 구동 전력을 최소화할 수 있다.As described above, the embodiment of the present invention can ultimately control the inductance by controlling the position of the actuator 140 with a feedback controller (negative feedback controller). In addition, since the position of the coil 120 is changed instead of the core 100, the driving power of the actuator 140 can be minimized as compared with a case where the core 110 having a heavy weight is moved.

본 발명의 실시예에서 액추에이터(140)는 인덕터 코일(120)과 고정식 또는 접착식으로 연결될 수 있다. 또한 액추에이터(140)는 전압원 또는 전류원으로 구동될 수 있으며, 자기력 방식 혹은 압전 방식 모두 가능하다.In an embodiment of the present invention, the actuator 140 may be fixedly or adhesively connected to the inductor coil 120. Further, the actuator 140 may be driven by a voltage source or a current source, and may be either a magnetic force type or a piezoelectric type.

도 3은 도 1에 도시된 인덕터 코일의 다른 형태를 나타낸 도면이다. 앞서 도 1의 경우 인덕터 코일(120)이 자기 코어(110)의 길이 방향 전체에 대해 감겨진 형태를 나타낸다. 물론, 도 3과 같이, 인덕터 코일(220)은 자기 코어(210)의 일부분에 감겨지는 형태로 구현될 수 있다. 자기 코어(210)의 일부분에 감겨진 도 3의 경우, 자기 코어(210)의 길이 이내에서 인덕터 코일(220)의 위치가 변동할 때에 인덕턴스가 변경될 수도 있고 인덕터 코일(220)의 일부가 자기 코어(210)의 밖으로 벗어나는 경우에도 인덕턴스가 변경될 수 있다.FIG. 3 is a view showing another form of the inductor coil shown in FIG. 1. FIG. 1, the inductor coil 120 is wound around the entire longitudinal direction of the magnetic core 110. In this case, 3, the inductor coil 220 may be wound around a portion of the magnetic core 210. In this case, In the case of FIG. 3 wound around a portion of the magnetic core 210, the inductance may change when the position of the inductor coil 220 varies within the length of the magnetic core 210, The inductance can be changed even when it is out of the core 210.

한편, 도 1의 경우 자기 코어(100)가 직선형의 길이 방향을 가지는 막대 형상으로 구현된 경우이나, 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않는다.In the case of FIG. 1, the magnetic core 100 is implemented as a bar having a linear longitudinal direction, but the present invention is not necessarily limited to this.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 적용 가능한 자기 코어의 다른 형태를 나타낸 도면이다. 도 4의 경우, 자기 코어가 원호 형상으로 구현된 것이고, 도 5는 환형의 형상으로 구현된 것이다.4 and 5 are views showing another embodiment of a magnetic core applicable to an embodiment of the present invention. In the case of FIG. 4, the magnetic core is implemented as an arc, and FIG. 5 is implemented as an annular shape.

먼저, 도 4에 도시된 자기 코어(310)는 양단부 사이에 공극을 가지는 원호(circle arc) 형상으로 구현된 경우이며, 앞서의 도 1과는 달리 자기 코어(310)는 곡선형의 길이 방향을 가진다. 인덕터 코일(320)은 자기 코어(310)의 길이 방향에 대해 일부분에 감겨져 있다.First, the magnetic core 310 shown in FIG. 4 is embodied as a circle arc having a gap between both ends. Unlike the previous FIG. 1, the magnetic core 310 has a curved longitudinal direction I have. The inductor coil 320 is wound around a portion of the magnetic core 310 in the longitudinal direction.

따라서, 도 1에서는 인덕터 코일(120)이 1차원적으로 이동하였다면, 도 4에서느 인덕터 코일(320)이 코어의 형상을 따라 2차원적으로 이동할 수 있다. 물론, 본 발명의 경우, 인덕터 코일의 3차원적 이동이 가능한 형태로 자기 코어의 형상을 구현할 수 있다.Accordingly, in FIG. 1, if the inductor coil 120 moves in one dimension, the inductor coil 320 in FIG. 4 can move two-dimensionally along the shape of the core. Of course, in the case of the present invention, the shape of the magnetic core can be realized in a form capable of three-dimensionally moving the inductor coil.

도 4의 경우 인덕터 코일(320)이 이동하면서 인덕턴스의 변경이 이루어지며 인덕터 코일(320)의 일부가 자기 코어(310)의 간극 부분으로 이탈한 경우에도 인덕턴스가 가변될 수 있다. 4, the inductance is changed while the inductor coil 320 moves, and the inductance can be varied even when a part of the inductor coil 320 is separated from the gap of the magnetic core 310. [

이상과 같이, 도 1 내지 도 4에 도시된 각각의 예시에서, 각각의 인덕터 코일은, 이동 시에 일측 단부가 자기 코어의 일측 단부 외측의 공기 매질을 향해 이탈 가능한 구조를 가지며, 이탈한 정도에 따라 인덕턴스가 가변될 수 있다.As described above, in each of the examples shown in Figs. 1 to 4, each of the inductor coils has a structure in which, at the time of movement, one end thereof can be released toward the air medium outside one end of the magnetic core, The inductance can be varied.

다음, 도 5에 도시된 자기 코어(410)는 원호 형상을 가지는 제1 코어(411)와 제2 코어(412)를 포함하는 구조를 가진다. 제1 코어(411)와 제2 코어(412)는 양단부 간이 서로 접함에 따라 원형의 길이 방향을 형성한다. 또한, 제1 및 제2 코어(411,412)는 투자율이 상이한 재질로 형성된다. 인덕터 코일(420)은 자기 코어(410)의 길이 방향에 대해 일부분에 감겨져 있다.Next, the magnetic core 410 shown in FIG. 5 has a structure including a first core 411 and a second core 412 having an arc shape. The first core 411 and the second core 412 form a circular longitudinal direction when both end portions are in contact with each other. Also, the first and second cores 411 and 412 are formed of materials having different magnetic permeabilities. The inductor coil 420 is wound around a part of the length of the magnetic core 410.

이러한 도 5의 경우 코어(410)의 길이방향에 대해 두 구역을 투자율이 상이한 재질로 구현함으로써 앞서와 유사한 효과를 얻는다. 여기서, 두 구역의 비율은 동일하거나 상이할 수 있다.In the case of FIG. 5, the same effect as described above can be obtained by implementing two zones with respect to the longitudinal direction of the core 410 in a material having a different magnetic permeability. Here, the ratios of the two zones may be the same or different.

이러한 구조에서, 인덕터 코일(420)은 이동 시에 일측 단부가 제1 코어(411)로부터 제2 코어(412) 쪽으로 또는 그 반대로 이탈 가능하며, 이탈한 정도에 따라 상기 인덕턴스가 가변될 수 있다.In this structure, the inductor coil 420 can be separated from the first core 411 toward the second core 412 at one end thereof during movement, and the inductance can be varied according to the degree of separation.

물론, 도 5에 도시된 자기 코어(410)는 원형 대신 다각형 형태로도 구현될 수 있다. 다각형 형태의 구조 역시 제1 및 제2 코어는 양단부 간이 서로 접하는 구조를 가지며, 단지 각 제1 및 제2 코어를 원호 형태 대신 적어도 한 번 각진 형태로 구현하면 된다.Of course, the magnetic core 410 shown in FIG. 5 may be implemented in a polygonal shape instead of a circular shape. The polygonal structure also has a structure in which both ends of the first and second cores are in contact with each other, and each of the first and second cores may be formed at least once in angular shape instead of circular arc shape.

그 밖에도, 자기 코어를 직선형으로 구현 가능한데, 이 경우 막대 형상의 제1 및 제2 코어의 일단부 간을 서로 접하도록 연결하면 전체적으로 직선형이 된다. 이 경우 역시 제1 및 제2 코어는 서로 투자율이 상이한 재질로 구현된다.In addition, the magnetic core can be linearly formed. In this case, when one ends of the rod-shaped first and second cores are connected to each other to be in contact with each other, they are linearly formed as a whole. In this case, the first and second cores are also made of materials having different magnetic permeabilities from each other.

이상과 같이, 본 발명의 실시예에서 코어는 1차원 선형 코어로 구현될 수도 있고 필요에 따라 코일의 2차원 혹은 3차원 이동이 가능한 형상을 사용할 수도 있다. 또한, 액추에이터는 코어의 형상에 따라 선형 또는 원형 액추에이터가 사용될 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예는 다수의 코일에 대해서도 적용이 가능하다. 이러한 본 발명의 실시예에 따르면 전력변환장치 내의 인덕터의 인덕턴스를 변화하여 동작점에 따라 최적의 인덕턴스로 제어함으로써 장치의 크기, 가격 및 전력 변환 손실을 최소화할 수 있다. As described above, in the embodiment of the present invention, the core may be implemented as a one-dimensional linear core, or a shape capable of two-dimensional or three-dimensional movement of the coil may be used if necessary. Also, the actuator may be a linear or circular actuator depending on the shape of the core. The embodiment of the present invention is also applicable to a plurality of coils. According to the embodiment of the present invention, the inductance of the inductor in the power conversion device is changed and controlled to the optimum inductance according to the operating point, thereby minimizing the size, cost and power conversion loss of the device.

결론적으로 본 발명에 따른 전력 변환용 가변 인덕터 장치에 따르면, 인덕턴스의 가변 제어 시에 자기 코어 대신 코일의 위치를 이동시킴에 따라 액추에이터의 전력 소모를 최소화하고 시스템의 성능을 최적화할 수 있으며, 원하는 파라미터를 추종하기 위한 제어 값을 제어기에서 액추에이터로 피드백함에 따라 코일의 이동 위치 및 그에 따라 가변하는 인덕턴스를 자동 제어할 수 있는 이점이 있다.As a result, according to the variable inductor device for power conversion according to the present invention, when the position of the coil is shifted instead of the magnetic core during the variable control of the inductance, the power consumption of the actuator can be minimized and the performance of the system can be optimized. There is an advantage that the moving position of the coil and the variable inductance can be automatically controlled by feedback of the control value for following the controller to the actuator.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 가변 인덕터 장치 110,210,310,410: 자기 코어
120,220,320,420: 인덕터 코일 130: 제어기
140: 액추에이터
100: Variable inductor device 110, 210, 310, 410:
120, 220, 320, 420: inductor coil 130:
140: Actuator

Claims (10)

자기 코어;
상기 자기 코어에 감겨진 형태로 전력 변환기(Power Converter) 내에 배치되며, 인덕턴스 가변이 가능하도록 상기 자기 코어의 위치를 기준으로 상기 자기 코어의 길이 방향을 따라 이동 가능한 인덕터 코일;
상기 인덕터 코일 또는 상기 전력 변환기로부터 소정의 전기적 파라미터를 검출하고, 상기 검출한 파라미터와 입력된 목표 파라미터 간의 오차를 이용하여 상기 목표 파라미터의 추종에 요구되는 변위 정보를 생성하는 제어기; 및
상기 제어기로부터 피드백 받은 상기 변위 정보를 기초로 상기 인덕터 코일의 위치를 가변시키는 액추에이터를 포함하는 전력 변환용 가변 인덕터 장치.
core;
An inductor coil disposed in a power converter in the form of being wound around the magnetic core and movable along the longitudinal direction of the magnetic core with respect to the position of the magnetic core so that the inductance can be varied;
A controller for detecting a predetermined electrical parameter from the inductor coil or the power converter and generating displacement information required for following the target parameter by using an error between the detected parameter and the input target parameter; And
And an actuator for varying a position of the inductor coil based on the displacement information fed back from the controller.
청구항 1에 있어서,
상기 전기적 파라미터는,
상기 인덕터 코일 또는 상기 전력 변환기로부터 검출되는 전압, 전류, 위상 중 적어도 하나를 포함하는 전력 변환용 가변 인덕터 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the electrical parameter comprises:
And at least one of voltage, current, and phase detected from the inductor coil or the power converter.
청구항 1에 있어서,
상기 자기 코어는,
직선형의 길이 방향을 갖는 막대 형상으로 구현된 전력 변환용 가변 인덕터 장치.
The method according to claim 1,
The magnetic core includes:
A variable inductor device for power conversion implemented as a bar shape having a straight longitudinal direction.
청구항 3에 있어서,
상기 인덕터 코일은,
상기 자기 코어의 길이 방향에 대해 전체 또는 일부분에 감겨진 전력 변환용 가변 인덕터 장치.
The method of claim 3,
The inductor coil includes:
Wherein the magnetic core is wound around the magnetic core in whole or in part with respect to the longitudinal direction of the magnetic core.
청구항 1에 있어서,
상기 자기 코어는,
곡선형의 길이 방향을 가지며 양단부 사이에 공극을 가지는 원호(circle arc) 형상으로 구현된 전력 변환용 가변 인덕터 장치.
The method according to claim 1,
The magnetic core includes:
A variable inductor device for a power conversion, the device being implemented in a circle arc shape having a curved longitudinal direction and having a gap between both ends.
청구항 5에 있어서,
상기 인덕터 코일은,
상기 자기 코어의 길이 방향에 대해 일부분에 감겨진 전력 변환용 가변 인덕터 장치.
The method of claim 5,
The inductor coil includes:
Wherein the magnetic inductor is wound around a part of the magnetic core in the longitudinal direction thereof.
청구항 3 또는 청구항 5에 있어서,
상기 인덕터 코일은,
상기 이동 시에 일측 단부가 상기 자기 코어의 일측 단부 외측의 공기 매질을 향해 이탈 가능하며, 상기 이탈한 정도에 따라 상기 인덕턴스가 가변되는 전력 변환용 가변 인덕터 장치.
The method according to claim 3 or 5,
The inductor coil includes:
Wherein one end of the movable core is detachable toward the air medium outside the one end of the magnetic core at the time of movement, and the inductance is varied according to the degree of detachment.
청구항 1에 있어서,
상기 자기 코어는,
양단부 또는 일단부 간이 서로 접함에 따라, 원형, 다각형 또는 직선형의 길이 방향을 형성하는 제1 코어 및 제2 코어를 포함하고,
상기 제1 코어 및 제2 코어는 각각 투자율이 상이한 재질로 형성된 전력 변환용 가변 인덕터 장치.
The method according to claim 1,
The magnetic core includes:
A first core and a second core that form a circular, polygonal, or straight lengthwise direction as the ends or one end thereof contact each other,
Wherein the first core and the second core are formed of materials having different magnetic permeabilities from each other.
청구항 8에 있어서,
상기 인덕터 코일은,
상기 자기 코어의 길이 방향에 대해 일부분에 감겨진 전력 변환용 가변 인덕터 장치.
The method of claim 8,
The inductor coil includes:
Wherein the magnetic inductor is wound around a part of the magnetic core in the longitudinal direction thereof.
청구항 8에 있어서,
상기 인덕터 코일은,
상기 이동 시에 일측 단부가 상기 제1 코어로부터 상기 제2 코어 쪽으로 또는 상기 제2 코어로부터 상기 제1 코어 쪽으로 이탈 가능하며, 상기 이탈한 정도에 따라 상기 인덕턴스가 가변되는 전력 변환용 가변 인덕터 장치.
The method of claim 8,
The inductor coil includes:
Wherein one end of the movable core is movable from the first core toward the second core or from the second core toward the first core during the movement, and the inductance varies according to the degree of the deviation.
KR1020160138353A 2016-10-24 2016-10-24 Variable inductor apparatus used for power conversion KR20180044616A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160138353A KR20180044616A (en) 2016-10-24 2016-10-24 Variable inductor apparatus used for power conversion
PCT/KR2017/005808 WO2018079967A1 (en) 2016-10-24 2017-06-02 Variable inductor device for power conversion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160138353A KR20180044616A (en) 2016-10-24 2016-10-24 Variable inductor apparatus used for power conversion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180044616A true KR20180044616A (en) 2018-05-03

Family

ID=62025204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160138353A KR20180044616A (en) 2016-10-24 2016-10-24 Variable inductor apparatus used for power conversion

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20180044616A (en)
WO (1) WO2018079967A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020153609A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-30 숭실대학교 산학협력단 Variable inductance device and control method therefor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11437923B2 (en) * 2017-02-13 2022-09-06 Hamilton Sundstrand Corporation—Pcss Variable resonant power converter with tunable inductor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0832982A (en) * 1994-07-11 1996-02-02 Sony Corp Deflection yoke and cathode-ray tube device
JP2001338787A (en) * 2000-05-26 2001-12-07 Matsushita Electric Works Ltd Adjusting device for electrodeless discharge lamp lighting device
KR100380233B1 (en) * 2000-08-26 2003-04-16 최대규 Variable inductor
KR101333113B1 (en) * 2012-04-25 2013-11-26 주식회사 다원시스 Variable inductor
KR101408378B1 (en) * 2012-07-03 2014-06-18 최대규 Adjustable inductor device using carbon fiber wire

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020153609A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-30 숭실대학교 산학협력단 Variable inductance device and control method therefor
KR20200091666A (en) * 2019-01-23 2020-07-31 숭실대학교산학협력단 Apparatus of generating an adjustable inductance and control method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018079967A1 (en) 2018-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8421578B2 (en) Magnetic device and method for generating inductance
TW201801443A (en) Device for the contact-free transfer of electrical energy into a moving system of a shifting device
JP6140005B2 (en) Power transmission device, power reception device, and wireless power transmission system
JPWO2015016146A1 (en) Gate power supply device and semiconductor circuit breaker using the same
KR20180044616A (en) Variable inductor apparatus used for power conversion
US10193534B2 (en) Wireless power system tuning apparatus
US20160211783A1 (en) Thrust Compensation System Of Dual-Winding Voice Coil Motor
JP2007125926A (en) Non-contact power supplying method and non-contact power supplying device
EP3361616B1 (en) Variabale resonant power converter with tunable inductor
US10566899B2 (en) Coupled inductor in a DC-DC converter
EP3459091B1 (en) Resonant converters with variable inductor
JP2020095865A (en) Induction heating apparatus
JP6364864B2 (en) Resonant type DC / DC converter
KR102185658B1 (en) Apparatus of generating an adjustable inductance and control method thereof
KR101798548B1 (en) Linear motor
JP7030652B2 (en) Drive circuit and magnetic particle imaging device
JP5441418B2 (en) Forward converter
US20190371512A1 (en) Integrated magnetic assemblies and methods of assembling same
CN107275053B (en) Electrical converter and electrical system
US9672974B2 (en) Magnetic component and power transfer device
EP3979475A1 (en) Switched reluctance machine
KR101392768B1 (en) Control system of magnetic reluctance and self-inductance using partial flux saturation phenomenon of core
JP2016143844A (en) Transformer and switching power supply device
JP2015027664A (en) Linear actuator
WO2019182470A1 (en) Static electric generator

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application