KR20190040326A - 전기 또는 하이브리드 차량에 탑재된 충전 장치용 3-상 정류기를 제어하는 방법 - Google Patents

전기 또는 하이브리드 차량에 탑재된 충전 장치용 3-상 정류기를 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 또는 하이브리드 자동차에 탑재된 배터리 충전 장치용 역률 보상 회로를 제어하는 방법에 관한 것이며, 상기 충전 장치는 3-상 전력 공급 회로망(4)에 접속될 수 있으며, 상기 충전 장치는 절연 AC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 절연 AC/DC 컨버터는 상기 역률 보정 회로 및 DC/DC 컨버터를 포함하며, 상기 역률 보정 회로는 3-상 비엔나 정류기(110)이고, 상기 3-상 비엔나 정류기(110)는 각각의 스위칭 아암이 직렬 인덕터(L1, L2, L3)에 의해 상기 3-상 전력 공급 회로망의 대응하는 상들 중 하나에 접속될 수 있는 3개의 스위칭 아암(S1, S2, S3)을 포함하며, 상기 방법은 제어 변수 및 설정점을 지니는, 상기 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 상들 간의 전류들 각각에 대한 제어 루프를 적용함에 의한 상기 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 주 전원 전류의 자동 제어를 포함하고, 상기 제어 변수는 상기 3-상 비엔나 정류기의 대응하는 스위칭 아암에 가해지는 상들 간의 듀티 사이클 편차인 것을 특징으로 한다.

Description

전기 또는 하이브리드 차량에 탑재된 충전 장치용 3-상 정류기를 제어하는 방법
본 발명은 절연 AC(alternating current)/DC(direct current)(교류/직류) 변환기를 포함하는 3-상 입력 충전 장치용 3-상 정류기를 제어하는 방법에 관한 것이다. 이러한 충전 장치는 전기 또는 하이브리드 자동차에 탑재된 장치로서 사용하기에 특히 적합하다.
이러한 차량은 고전압 전기 배터리를 구비하고 있으며 일반적으로는 탑재형 충전기, 다시 말하면 상기 차량에 직접 장착되는 전기 배터리 충전 장치를 포함한다. 이러한 충전 장치의 주요 기능은 전력망에서 이용 가능한 전기로부터 배터리를 충전하는 것이다. 그러므로 그들은 교류를 직류로 변환한다. 상기 충전 장치, 더 구체적으로는 탑재형 충전기의 바람직한 기준은 고효율, 소형, 갈바닉 절연, 양호한 신뢰성, 작동 안전성, 낮은 전자기 간섭 방출 및 입력 전류의 낮은 고조파 함유율이다.
이는 단상 입력 충전 장치에 비해 상대적으로 높은 충전 전력을 지니는 3-상 입력 충전 장치의 카테고리에 관한 것이다. 도 1은 3-상 전원 공급 회로망(30)으로부터 상기 차량의 고전압 배터리(20)를 충전하기 위한 전기 또는 하이브리드 차량에 탑재된 절연 충전 장치(10)의 공지된 레이아웃을 보여주며, 상기 3-상 전원 공급 회로망(30)에는 상기 탑재형 충전 장치(10)가 상기 3-상 전원 공급 회로망의 라인 임피던스(40)에 의해 접속된다.
갈바닉 절연으로 AC/DC 변환 기능을 구현하기 위해, 입력 전류 고조파를 제한하기 위해 역률 보정(power factor correction; PFC) 회로(11)를 포함하는 제1 AC/DC 컨버터 및 전하를 제어하고 또한 작동 안전성을 위한 절연 기능을 제공하는 제2 DC/DC(직류/직류) 컨버터(12)를 포함하는 충전 장치(10)의 사용이 공지되어 있다. 입력 필터(13)는 통상적으로 탑재형 충전 장치(10)의 입력측에서 3-상 전원 공급 회로망(30)에 대해 상기 PFC 회로(11)의 상류 측으로 통합된다.
상기 PFC 회로(11)는 (도시되지 않은) 통합 제어기에 의해 관리되며, 상기 통합 제어기는 전압에 대한 전류의 비율을 분석하고 그의 실시간 보정을 수행한다. 이는 전압의 정류된 정현파와의 비교를 통해 형태 오류를 추론하고 인덕터의 고주파수 분할 및 전력 저장 덕분에 전력량을 제어하여 상기 형태 오류를 수정한다. 더 구체적으로는, 그의 목적은 상이 일치하지 않고 충전기의 전력 공급 입력 측에서 가능한 한 정현파(sinusoidal)인 전류를 획득하는 것이다.
상기 PFC 회로의 경우, 일반적으로 3-상 비엔나(Vienna) 정류기라고 지칭되는 3개의 스위치가 구비된 3단 3-상 정류기를 구현하는 것이 가능하다. 이러한 레이아웃의 선택은 사실상 역률 보정에 대한 성능 레벨과 관련해 특히 유리하다.
특허 문헌 CN 104811061은 도 1에서 3-상 교류 입력 전압의 각각의 상이 전력 스위치(S1, S2, S3)를 각각 구비한 정류기의 스위칭 아암에 대응하는 인덕터들(L1, L2, L3)에 의해 가해지는 그러한 3-상 PFC 정류기의 모델을 개시하고 있으며, 상기 전력 스위치들 각각은 대응하는 인덕터 및 상기 정류기의 2개의 출력 전압 간의 중심점(M) 사이에 각각 배치되고, 상기 정류기의 2개의 출력 전압은 상기 중심점 및 양(+)의 전력 공급 라인 사이에 연결된 제1 출력 캐패시터(C1) 상의 전압 및 상기 중심점 및 음(-)의 전력 공급 라인 간에 연결된 제2 출력 캐패시터(C2) 상의 전압에 각각 상응한다.
일반적으로, 이러한 정류기를 제어하기 위해, 각각의 스위치의 입력 측 및 상기 정류기의 출력 측에 걸리는 전압 및 전류가 측정되고, 상기 스위치들의 평균 도통(導通; conduction) 시간을 제어하기 위해 제어 루프들이 사용된다. 문헌 CN 104811061에서는 그의 목적은 위에서 언급한 목적에 따라 주 전원(mains) 전류를 제어하는 것이 아니라 일정한 전압을 공급하도록 상기 PFC를 사용해 출력 캐패시터의 전압을 제어하는 것이다. 특히, 이러한 전압은 전파(全波; full wave) 제어 전력 스위치들에 의해 안정화된다. 이러한 제어의 이점은 반응성(reactivity)에 있지만, 전압이 생성하는 고조파 때문에 에너지 분배기(고조파 함유율, CEM)에 의해 규정된 품질 제약과 반드시 호환되지는 않는다.
본 발명의 목적은 이러한 제한을 극복하는 것이다.
본 발명에 의하면, 이러한 목적은 전기 또는 하이브리드 자동차에 탑재된 배터리를 충전하기 위한 장치용 역률 보상 회로를 제어하는 방법에 의해 달성되며, 상기 충전 장치는 상기 배터리를 충전하도록 3-상 전력 공급 회로망에 접속될 수 있으며, 상기 충전 장치는 절연 AC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 절연 AC/DC 컨버터는 상기 역률 보정 회로 및 DC/DC 컨버터를 포함하며, 상기 역률 보정 회로는 3-상 비엔나 정류기이고, 상기 3-상 비엔나 정류기는 각각의 스위칭 아암이 직렬 인덕터에 의해 상기 3-상 전력 공급 회로망의 대응하는 상들 중 하나에 접속될 수 있는 3개의 스위칭 아암을 포함하며, 상기 방법은 상기 3-상 비엔나 정류기의 입력 측에 걸리는 주 전원 전류의 자동 제어를 포함하고, 상기 자동 제어는 제어 변수 및 설정점을 지니는, 상기 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 상들 간의 전류들 각각에 대한 제어 루프를 적용하는 것을 포함하며, 상기 제어 변수는 상기 3-상 비엔나 정류기의 대응하는 스위칭 아암에 가해지는 상들 간의 듀티 사이클 편차인 것을 특징으로 한다.
유리하게는, 이하의 단계들이 구현된다:
- 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 상들 간 전압 및 전류의 측정값을 획득하는 단계;
- 동적 제어 법칙을 결정하는 단계 - 상기 제어 법칙은 상기 설정점 및 상들 간 전류의 측정값 간의 편차에 대한 비례 동작 및 적분 동작을 통합하고, 상들 간 전압의 측정값 및 상기 설정점의 시간적 변화를 상들 간 전류의 제어 루프에서의 간섭으로서 간주함 -; 및
- 상기 결정된 제어 법칙에 따라 상들 간 듀티 사이클 편차를 계산하는 단계.
바람직하게는, 각각의 스위칭 아암은 대응하는 입력 전류가 양(+)일 때 제어되는 제1 스위치 및 상기 대응하는 입력 전류가 음(-)일 때 제어되는 제2 스위치에 의해 형성된 한 쌍의 직렬 스위치를 포함한다.
전기 또는 하이브리드 자동차에 탑재된 배터리를 충전하기 위한 장치용 역률 보정 회로를 제어하는 장치가 제안되며, 상기 충전 장치는 상기 배터리를 충전하기 위해 3-상 전력 공급 회로망에 접속될 수 있고, 상기 충전 장치는 절연 AC/DC 컨버터를 포함하며, 상기 절연 AC/DC 컨버터는 상기 역률 보정 회로 및 DC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 역률 보정 회로는 3-상 비엔나 정류기이며, 상기 3-상 비엔나 정류기는 각각의 스위칭 아암이 직렬 인덕터에 의해 상기 3-상 전력 공급 회로망의 대응하는 상들 중 하나에 접속될 수 있는 3개의 스위칭 아암을 포함하고, 상기 장치는 위에서 설명한 방법의 단계들을 실행하도록 구성된 처리 수단을 포함한다. 이러한 처리 수단들은 예를 들어 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 다른 장치와 같은 프로세서를 포함 할 수 있다.
본 발명은 또한 고전압 배터리 및 3-상 전력 공급 회로망으로부터 상기 배터리를 충전할 수 있는 탑재형 충전 장치를 포함하는 전기 또는 하이브리드 자동차에 관한 것이며, 상기 충전 장치는 절연 AC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 절연 AC/DC 컨버터는 역률 보정 회로 및 DC/DC 컨버터를 포함하며, 상기 역률 보정 회로는 3-상 비엔나 정류기이고, 상기 3-상 비엔나 정류기는 각각의 스위칭 아암이 직렬 인덕터에 의해 상기 3-상 전력 공급 회로망의 대응하는 상들 중 하나에 접속될 수 있는 3개의 스위칭 아암을 포함하며, 상기 자동차는 위에서 설명한 제어 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부도면들을 참조하여 비-제한적인 예로서 제공되는 본 발명의 특정 실시 예에 대한 이하의 설명을 숙지하면 명백해질 것이다.
도 1은 전기 또는 하이브리드 자동차에 탑재되도록 의도된 배터리 충전 장치의 공지된 레이아웃을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 입력 필터 없이, 도 1의 충전 장치에 통합된 3-상 비엔나 정류기의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
그러므로 도 2는 이 경우 충전 장치의 역률 보정에 사용되는 3-상 비엔나 정류기의 구조를 보여준다. 3-상 비엔나 정류기(110)는 3개의 병렬 입력 접속부를 포함하며, 각각의 병렬 입력 접속부는 직렬 인덕터(L1, L2, L3)에 의해 3-상 전력 공급 회로망(4)의 상(phase)(A, B, C)에 연결되고 그리고 각각의 병렬 입력 접속부는 상기 3-상 비엔나 정류기의 스위칭 아암을 형성하는 한 쌍의 스위치들(S1, S2, S3)에 접속된다.
각각의 쌍의 스위치들(S1, S2, S3)은 직렬 조립체를 포함하며, 상기 직렬 조립체는 각각의 쌍의 스위치들(S1, S2, S3)에 대응되는 입력 전류(Ia, Ib, Ic)가 양(+)일 때 제어되는 각각의 쌍의 스위치들(S1, S2, S3)에 대응되는 제1 스위치(1H, 2H, 3H), 및 각각의 쌍의 스위치들(S1, S2, S3)에 대응되는 입력 전류가 음(-)일 때 제어되는 각각의 쌍의 스위치들(S1, S2, S3)에 대응되는 제2 스위치(1L, 2L, 3L)에 의해 형성된다. 상기 스위치들은 다이오드와 역-병렬로 접속된 예를 들면 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터와 같은 폐쇄시 및 개방시에 제어되는 반도체 구성요소에 의해 형성된다. 상기 스위치들(1H)은 또한 하이 스위치(high switch)들이라고도 불리며, 상기 스위치들(1L)은 로우 스위치(low switch)들이라고도 불린다.
상기 3-상 비엔나 정류기는 3개의 병렬 브랜치(1, 2, 3)를 포함하며, 각각의 브랜치는 3-상 전력 공급 회로망(4)으로부터 취해지는 전류 및 전압의 정류를 허용하는 6-다이오드 3-상 브리지를 형성하는 2개의 다이오드(D1 및 D2, D3 및 D4 및 D5 및 D6)을 포함한다. 상기 3-상 비엔나 정류기의 각각의 입력은 그에 대응되는 병렬 입력 접속부에 의해 동일한 브랜치(1, 2, 3)의 2개의 다이오드 사이에 위치한 접속점에 접속된다.
상기 브랜치(1, 2, 3)들의 2개의 공통 단부는 상기 3-상 비엔나 정류기의 2개의 출력 단자(5, 6)를 양 및 음으로 대응되게 형성하며, 상기 2개의 출력 단자들은 상기 DC/DC 장치에 연결되게 된다.
각각의 상의 스위칭 아암(S1, S2, S3)들은 또한, 상기 제1, 제2 및 제3 브랜치(1, 2, 3)들의 2개의 다이오드 사이에 위치한 접속점 및 상기 3-상 비엔나 정류기의 출력 전압(VDC _high, VDC _low)의 중심점(M) 사이에 제각기 접속되며, 상기 3-상 비엔나 정류기의 출력 전압(VDC _high, VDC _low)은 상기 중심점(M) 및 상기 3-상 비엔나 정류기의 양(+) 출력 단자(5) 사이의 출력 커패시터(C1) 상에 걸린 전압 및 상기 중심점(M) 및 상기 3-상 비엔나 정류기의 음(-) 출력 단자(6) 사이의 출력 커패시터(C2) 상에 걸린 전압에 각각 상응한다.
여기서 유념해야 할 점은 상기 출력 커패시터들(C1, C2) 상에 걸린 전압이 도 1에 도시된 전체 레이아웃에 따라 상기 3-상 비엔나 정류기의 출력에 접속된 충전 장치의 DC/DC 컨버터에 의해 독립적으로 자동 제어된다는 점이다. 다시 말하면, 상기 3-상 비엔나 정류기의 출력 전압들은 상기 DC/DC 컨버터에 의해 제어된다.
충전기 전력 공급 입력에 삽입된 3-상 비엔나 정류기는 주 전원 전류에 대한 충전기용 제어기의 역률 보정 역할을 담당한다. 이러한 역할은 충전기에 의해 생성된 어떠한 간섭 전류(고조파)도 상기 비엔나 정류기의 상류에 위치한 상기 회로망의 임피던스를 통해 순환하지 않게 되는 것을 허용한다.
각각의 상의 스위칭 아암(S1, S2, S3)은, (도시되지 않은) 예를 들면 마이크로제어기 유형의 처리 수단에 의해 개별적으로 제어되는 가변 듀티 사이클을 지니는 3개의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 의해 제어된다. 따라서, 상기 처리 수단은 상기 정류기의 스위칭 아암들의 스위치들의 스위칭을 제어하기 위한 상기 신호들의 듀티 사이클들을 결정하도록 이루어지며, 상기 듀티 사이클들은 상기 정류기의 입력 측 정현파 전류의 자동 제어에 필요한 것이다.
시스템의 모델은 처음에 3-상 비엔나 정류기의 제어를 결정할 목적으로 이루어지게 된다.
3-상 비엔나 정류기의 입력 측 Va, Vb 및 Vc를 상들 및 중성점 간의 단일 전압들이라 하고, L을 상기 정류기의 스위칭 아암들 및 지점들(A, B, C) 간의 제각기 직렬로 접속된 인덕터(L1, L2, L3)들의 값이라고 한다. 상기 입력 측 그라운드(ground)에서부터 중심점(M)을 통과하는 그라운드에 이르기까지의 전압 루프를 가정하면, 상(A)에 주입된 상 전류(Ia) 다음과 같이 모델링 될 수 있다.
Ia > 0일 경우:
Figure pct00001
이고,
그러므로
Figure pct00002
이다.
여기서,
Figure pct00003
는 대응되는 전류(Ia)가 양(+)일 때 제어되는 하이 스위치(1H)에 인가된 제어 전압의 듀티 사이클이다. 여기서 유념해야 할 점은 이것이 평균 모델을 포함한다는 점이다. 따라서
Figure pct00004
일 경우, 인덕터(L1)의 출력과 중심점(M) 간의 전압은 0이다.
Figure pct00005
일 경우, 이 전압은 VDC _high와 동일하다.
Figure pct00006
의 중간 값에 대하여는 중간 전압이 있게 된다.
Ia < 0일 경우:
Figure pct00007
이고,
그러므로
Figure pct00008
이다.
여기서,
Figure pct00009
은 대응되는 전류가 음(-) 일 때 제어되는 로우 스위치(1L)에 인가되는 제어 전압의 듀티 사이클이다. 상 전류(Ia)가 음(-)이면 앞서 설명한 바와 동일한 논리가 적용 가능하다.
변수의 다음과 같이 적용된 변경들을 가정한다.
Ia > 0일 경우:
Figure pct00010
이고,
Figure pct00011
이며,
Ia < 0일 경우:
Figure pct00012
이고,
Figure pct00013
이다.
그러므로 다음은 임의의 상 전류(Ia)에 대해 표현될 수 있다.
Figure pct00014
이다.
전압들(VDC_high, VDC_low)DL DC/DC 컨버터 장치에 의해 제어되는 한, 이들은 동일하다고 간주 될 수 있다. 이 경우, 동일한 절차가 적용될 수 있으며 단 하나의 변수(VDC)만이 3-상으로 고려될 수 있다.
다른 2개의 상 전류(Ib, Ic)에 대하여 상기와 동일한 절차를 적용함으로써, 다음의 수학식이 얻어진다.
Figure pct00015
(1);
Figure pct00016
(2);
Figure pct00017
(3)
이러한 수학식들 (1), (2) 및 (3)에 기초하여, 대응되는 계산들 (1)-(2), (2)-(3) 및 (3)-(1)을 수행함으로써, 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 상들 간의 전류들의 시간적 변화들을 제공하는 다음과 같은 수학식들의 시스템이 획득된다.
Figure pct00018
(4);
Figure pct00019
(5);
Figure pct00020
(6)
여기서, Iab는 상들(A, B) 간의 차동 전류이고, Ibc는 상들(B, C) 간의 차동 전류이며, Ica는 상들(C, A) 간의 차동 전류이고, VAB는 상들(A, B) 간의 전압이며, VBC는 상들(B, C) 간의 전압이고, VCA는 상들(C, A) 간의 전압이다.
이러한 후자의 3개의 수학식은 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 전류를 제어하기 위해 구현된 모델의 기초를 형성한다. 여기서 유념해야 할 점은 이러한 것이 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 상들 간의 전류 - 상기 제어의 제어 변수가 이때 차동 듀티 사이클임 -, 또는 상기 상들 각각에 대응되는 3-상 비엔나 정류기의 스위칭 아암들 상에 인가되는 상들 간의 듀티 사이클 편차 중 어느 하나에 대한 차동 전류들에 3개의 제어 루프들을 적용하는 것을 포함한다는 점이다.
또한, 이러한 제어 모드는 듀티 사이클들의 적용을 위해 어느 정도의 자유도가 제공되게 할 수 있다. 실제로, 3-상 정류기의 각각의 스위칭 아암 간에 듀티 사이클 차를 적용하는 것이 목적이라면, 상기 제어의 맥락 내에서 다양한 전략이 사용될 수 있다. 일 예로,
Figure pct00021
가 상기 제어의 출력 측에서 제어되면(
Figure pct00022
가 상들(A, B)에 대응되는 상기 3-상 비엔나 정류기의 2개의 스위칭 아암에 적용된 듀티 사이클 차일 때), 이러한 차동 듀티 사이클은 상(A)과 연관된 스위칭 아암의 듀티 사이클(
Figure pct00023
)을 0.6으로 정의하고 상(B)과 연관된 스위칭 아암의 듀티 사이클(
Figure pct00024
)을 0.1로 정의하거나, 또는 심지어는 상기 듀티 사이클(
Figure pct00025
)를 0.7로 정의하고 상기 듀티 사이클(
Figure pct00026
)을 0.2로 정의함으로써 획득될 수 있다.
상기 제어를 위해 제안된 제어 법칙은 다음과 같다.
하기 유형의 상태 수학식에 의해 설명되는 일반적인 동적 시스템을 가정한다.
Figure pct00027
이며,
여기서 x는 상태 벡터이고, u는 상기 제어이며, A는 시스템의 진화 매트릭스(evolution matrix)이고, B는 상기 제어의 적용 행렬(application matrix)이며, f는 간섭이다.
PID 제어 함수가 구성될 수 있는 다음과 같은 제어가 제안된다.
Figure pct00028
매트릭스(A, B)는 상기 제어에 관련되어있고, 그러므로 상기 매트릭스들이 알려진 것임을 가정한다. 예를 들면, 상기 매트릭스들은 앞서 전개된 시스템의 모델을 기반으로 한다.
일정한 순간에 상들 간의 전류에 의해 가정된 값에 의해 정의되는 상태 벡터(x)가 직접적으로 사용된다. 이는 측정을 기반으로 하는 것이 바람직하다. 변형을 통해, 이는 관찰자로부터 재구성될 수 있다. 또한, 간섭 f를 사용하면, 이는 측정될 수 있어야 한다. 자동 제어되는 시스템에서, 자동적인 관점에서 주 간섭은 상들 간의 전압이며, 결과적으로 이러한 전압이 측정된다.
또한, 그리고 종래 방식으로, 상기 제어는 설정점 및 현재 상태 간 편차에 대한 비례 동작 및 적분 동작을 포함한다. 그러나 자동 제어되는 시스템의 제어의 드리프트 항목(drift term)은 종래와 같이 상기 설정점 및 상기 현재 상태 간 편차의 드리프트에 기초하여 이루어지지 않고 상기 설정점 그 자체의 드리프트에 기초하여 이루어진다. 다시 말하면, 상기 제어는 상기 설정점의 시간적 변화를 고려하고 상기 설정점과 상기 시스템의 현재 상태의 시간적 편차와 설정 점의 편차의 시간적 변화를 고려하지 않는다. 실제로 제공된 설정점은 소프트웨어 생성 값이고 결과적으로는 잡음이 없기 때문에, 그의 드리프트도 잡음이 없다. 그러므로 상기 설정점의 드리프트 항목은 PID 제어의 종래의 드리프트 항목이 아니라 상기 설정점을 추적하기 위한 상 앞섬을 시스템에 제공하는 항목이다.
상기 제어를 표현하는 상기 수학식은 하기 유형
Figure pct00029
의 수학식과 결합 될 때, 이하의 수학식이 획득된다.
Figure pct00030
시스템의 설정값과 상태 벡터 간의 편차(e)를
Figure pct00031
로 가정하면, 바로 이전의 수학식의 2개의 변이 드리프트하도록 허용되는 경우, 다음과 같은 수학식이 획득된다.
Figure pct00032
다시 말하면, 제어를 위한 제어 법칙은 상기 편차에 대한 2차 미분 방정식으로 요약되며, 이 경우
Figure pct00033
이고,
Figure pct00034
이다.
따라서, 상기 제어의 조정은 원하는 동적이 상기 편차에 대해 정의될 때 쉽게 이루어질 수 있다.
위에서 제안한 제어 법칙은 수학식들 (4), (5) 및 (6)에 의해 정의된 시스템에 적용되며, 상기 수학식들 (4), (5) 및 (6)은 차동 듀티 사이클의 함수로서 상기 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 상들 간의 차동 전류들의 시간적 변화들을 통제하는 것들이다.
제어 법칙의 일반 공식에서:
Figure pct00035
이고,
수학식(4)는 다음과 같은 매개변수들을 지닌다.
Figure pct00036
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
그러므로 상기 제어는 다음과 같은 형식으로 이루어지게 된다.
Figure pct00041
수학식 (5) 및 (6)에서 시작하여 상들(B, C) 간 그리고 상들(C, A) 간 차동 전류에 대한 루프는 각각 완전히 동일한 구조를 지니게 된다.

Claims (5)

  1. 전기 또는 하이브리드 자동차에 탑재된 배터리(20)를 충전하기 위한 장치(10)용 역률 보상 회로(11)를 제어하는 방법에 있어서, 상기 충전 장치는 상기 배터리(20)를 충전하도록 3-상 전력 공급 회로망(4)에 접속될 수 있으며, 상기 충전 장치는 절연 AC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 절연 AC/DC 컨버터는 상기 역률 보정 회로(11) 및 DC/DC 컨버터(12)를 포함하며, 상기 역률 보정 회로는 3-상 비엔나 정류기(110)이고, 상기 3-상 비엔나 정류기(110)는 각각의 스위칭 아암이 직렬 인덕터(L1, L2, L3)에 의해 상기 3-상 전력 공급 회로망(4)의 대응하는 상들(A, B, C) 중 하나에 접속될 수 있는 3개의 스위칭 아암(S1, S2, S3)을 포함하며, 상기 방법은 상기 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 주 전원 전류의 자동 제어를 포함하고, 상기 자동 제어는 제어 변수 및 설정점을 지니는, 상기 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 상들 간의 전류들 각각에 대한 제어 루프를 적용하는 것을 포함하며, 상기 제어 변수는 상기 3-상 비엔나 정류기의 대응하는 스위칭 아암에 가해지는 상들 간의 듀티 사이클 편차인 것을 특징으로 하는, 역률 보상 회로의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    이하의 단계들이 구현되며,
    상기 이하의 단계들은,
    - 3-상 비엔나 정류기의 입력 측 상들 간 전압 및 전류의 측정값을 획득하는 단계;
    - 동적 제어 법칙을 결정하는 단계 - 상기 제어 법칙은 상기 설정점 및 상들 간 전류의 측정값 간의 편차에 대한 비례 동작 및 적분 동작을 통합하고, 상들 간 전압의 측정값 및 상기 설정점의 시간적 변화를 상들 간 전류의 제어 루프에서의 간섭으로서 간주함 -; 및
    - 상기 결정된 제어 법칙에 따라 상들 간 듀티 사이클 편차를 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 역률 보상 회로의 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 스위칭 아암(S1, S2, S3)은 대응하는 입력 전류가 양(+)일 때 제어되는 제1 스위치(1H, 2H, 3H) 및 상기 대응하는 입력 전류가 음(-)일 때 제어되는 제2 스위치(1L, 2L, 3L)에 의해 형성된 한 쌍의 직렬 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 역률 보상 회로의 제어 방법.
  4. 전기 또는 하이브리드 자동차에 탑재된 배터리(20)를 충전하기 위한 장치(10)용 역률 보정 회로(11)를 제어하는 장치가 제안되며, 상기 충전 장치는 상기 배터리를 충전하기 위해 3-상 전력 공급 회로망(4)에 접속될 수 있고, 상기 충전 장치는 절연 AC/DC 컨버터를 포함하며, 상기 절연 AC/DC 컨버터는 상기 역률 보정 회로(11) 및 DC/DC 컨버터(12)를 포함하고, 상기 역률 보정 회로(11)는 3-상 비엔나 정류기이며, 상기 3-상 비엔나 정류기는 각각의 스위칭 아암이 직렬 인덕터(L1, L2, L3)에 의해 상기 3-상 전력 공급 회로망(4)의 대응하는 상들(A, B, C) 중 하나에 접속될 수 있는 3개의 스위칭 아암을 포함하고, 상기 역률 보정 회로의 제어 장치는 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 방법의 단계들을 실행하도록 구성된 처리 수단을 포함하는, 역률 보정 회로의 제어 장치.
  5. 고전압 배터리 및 3-상 전력 공급 회로망으로부터 상기 배터리를 충전할 수 있는 탑재형 충전 장치를 포함하는 전기 또는 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 충전 장치는 절연 AC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 절연 AC/DC 컨버터는 역률 보정 회로(11) 및 DC/DC 컨버터(12)를 포함하며, 상기 역률 보정 회로는 3-상 비엔나 정류기이고, 상기 3-상 비엔나 정류기는 각각의 스위칭 아암이 직렬 인덕터(L1, L2, L3)에 의해 상기 3-상 전력 공급 회로망(4)의 대응하는 상들(A, B, C) 중 하나에 접속될 수 있는 3개의 스위칭 아암(S1, S2, S3)을 포함하며, 상기 자동차는 청구항 제4항에 기재된 제어 장치를 포함하는, 자동차.
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