KR20190102354A - Hscd and full bridge dc/dc converter having hscds and distributed power optimizer using the same - Google Patents

Hscd and full bridge dc/dc converter having hscds and distributed power optimizer using the same Download PDF

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Abstract

According to the present invention, a high side continuous driver (HSCD) to drive a high side switch of a full bridge DC/DC converter comprises: an enable signal providing unit to provide an enable signal in accordance with an external control signal or an internal control signal; an input unit to input the enable signal, and output an input DC voltage (VIN) in accordance with the inputted enable signal; a gate driving voltage generation unit to boost the input DC voltage (VIN) of the input unit to generate a gate driving voltage to drive a gate of the high side switch; and a gate driving voltage stabilization unit connected to the gate driving voltage generation unit, and synchronized with the enable signal inputted into the input unit to be activated in accordance with the enable signal to maintain a constant gate driving voltage generated from the gate driving voltage generation unit. Also, the present invention provides an HSCD-type full bridge DC/DC converter and a power optimizer using an HSCD. Therefore, high power efficiency can be obtained without malfunction of a converter or a power optimizer by a simple configuration.

Description

HSCD 및 이것을 이용한 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터와 분산형 전력최적화기{HSCD AND FULL BRIDGE DC/DC CONVERTER HAVING HSCDS AND DISTRIBUTED POWER OPTIMIZER USING THE SAME}HSCD and HSCD-type full-bridge DC / DC converters and distributed power optimizers using the same {HSCD AND FULL BRIDGE DC / DC CONVERTER HAVING HSCDS AND DISTRIBUTED POWER OPTIMIZER USING THE SAME}

본 발명은 하이 사이드 콘티뉴어스 드라이버(HSCD: High Side Continuous Driver) 및 이것을 이용한 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터와 분산형 최대전력점 추적 (DMPPT:Distributed Maximum Power Point Tracking)을 위한 분산형 전력최적화기에 관한 것으로서, 특히 태양광 발전용 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨터버와 이 컨버터에 사용되는 HSCD 및 이 컨버터를 이용하는 분산형 전력최적화기에 관한 것이다. The present invention relates to a high side continuous driver (HSCD), a HSCD-type full bridge DC / DC converter and a distributed power optimization for distributed maximum power point tracking (DMPPT). In particular, the present invention relates to a HSCD type full bridge DC / DC converter for photovoltaic power generation, an HSCD used in the converter, and a distributed power optimizer using the converter.

벅 동작만을 사용하는 하프브릿지 컨버터에 비해 상대적 전력효율의 단점에도 불구하고 태양광 발전용 플브릿지 DC/DC 컨버터는 부스트 동작과 벅동작을 모두 사용함에 따라서 미세한 전압, 전류 변화에 더 효과적으로 대응할 수 있어 최대 전력점을 보다 세밀하게 추적할 수 있다는 점에서 태양광 발전분야의 최대전력점 추적 장치(이하 "전력최적화기"라함)에서 널리 사용되는 기술에 해당된다.Despite the shortcomings of relative power efficiency compared to half-bridge converters that use only buck operation, the PV-bridge converter for photovoltaic generation uses both boost and buck operation to effectively respond to minute voltage and current changes. It is a technology widely used in the maximum power point tracking device (hereinafter referred to as the "power optimizer") in the photovoltaic field in that the maximum power point can be tracked more precisely.

예를 들면, 특허공개 제10-2007-0023189호(2007년 2월 28일 공개)(제1특허문헌)의 경우는 태양광 발전용 풀브릿지 DC/DC 컨버터의 전형적인 예를 보여준다. 도 7은 제1특허문헌에서 설명하는 풀브릿지 DC/DC 컨버터를 등가회로도로 표현한 것으로서, 4개의 FET를 H 브릿지 스위치(S1, S2, S3, S4)로 사용하며, 여기서 스위치 S1, S3는 하이 사이드 스위치이고, 스위치 S2, S4는 로우 사이드 스위치로 동작된다.For example, Patent Publication No. 10-2007-0023189 (published February 28, 2007) (the first patent document) shows a typical example of a full bridge DC / DC converter for photovoltaic power generation. 7 is an equivalent circuit diagram of a full bridge DC / DC converter described in the first patent document, and four FETs are used as the H bridge switches S1, S2, S3, and S4, where the switches S1 and S3 are high. It is a side switch, and switches S2 and S4 operate as low side switches.

그런데, 제1특허문헌에서의 풀브릿지 DC/DC 컨버터에서 하이 사이드 스위치 S1, S3에 사용되는 FET 게이트 드라이버로서 전용 IC형 게이트 드라이버가 사용된다. 예를 들면, 도 8은 텍사스 인스트루먼트사 2017년 7월 발간 데이터시트, 간행번호:SLUSCZ8-JULY 2017, IC 모델 UCC27212A-Q1(비특허문헌1)에 개시된 IC형 부트스트랩 하이 사이드 게이트 드라이버(이하 High Side Gate Driver의 약자인 "HSGD"를 혼용함)의 일반적인 예를 보여준다. 비특허문헌 1의 구조를 갖는 HSGD는 게이트 전위를 소스전압 + 부트스트랩 전압으로 상승시키기 위해 부트스트랩 캐패시터(도 8에서 점선원 내 부호 "C20" 참조, 이하 "캡" 이라함)를 포함한다. 그런데, 캡 C20은 부스트 또는 벅 동작 중에 상대 로우 사이드 스위치가 항상 오프로 유지되기 때문에(부스트 모드에서 하이 사이드가 S1이 항상 온일 때는 로우 사이드 S2가 항상 오프, 벅모드일 때는 하이 사이드 S3가 항상 온일 때 상대 로우 사이드 S4가 항상 오프), 별도의 충전 동작이 없으면 캡 C20은 서서히 방전되어 결과적으로 하이 사이드 스위치 S1 또는 S3가 오프되는 문제가 발생된다. 즉, 벅 모드 동작 또는 부스트 모드 동작이 일정기간 요구되는 상황에서 중도에 캡 C20의 완전방전으로 인해 요구되는 일정기간을 채우지 못하고 스위치 S1 또는 스위치 S3가 오프로 전환되는 사태가 발생하게 된다. By the way, a dedicated IC type gate driver is used as the FET gate driver used for the high side switches S1 and S3 in the full bridge DC / DC converter in the first patent document. For example, FIG. 8 is an IC type bootstrap high side gate driver disclosed in Texas Instruments, Inc., July 2017 data sheet, publication number: SLUSCZ8-JULY 2017, IC model UCC27212A-Q1 (Non-Patent Document 1). A common example of "HSGD", which stands for Side Gate Driver, is shown here. The HSGD having the structure of Non-Patent Document 1 includes a bootstrap capacitor (see "C20" in dotted line circle in FIG. 8, hereinafter referred to as "cap") to raise the gate potential to the source voltage + bootstrap voltage. By the way, the cap C20 has the relative low side switch always off during boost or buck operation (low side S2 always off when high side is always on in boost mode, and high side S3 always on when in buck mode. When the relative low side S4 is always off), and there is no separate charging operation, the cap C20 is gradually discharged, resulting in a problem that the high side switch S1 or S3 is turned off. That is, in a situation in which a buck mode operation or a boost mode operation is required for a certain period of time, a situation arises in which the switch S1 or the switch S3 is turned off without satisfying the required period due to the full discharge of the cap C20.

벅 모드 동작을 예로 들어 이 부분을 보다 구체적으로 설명한다. 정상적이라면, 벅 모드 동작 중에, 하이 사이드 스위치 S3은 항상 온 상태이고, 로우 사이드 스위치 S4는 항상 오프이고, 상대측 하이 사이드 스위치 S1 및 로우 사이드 스위치 S2는 온/오프 동작을 반복해야 한다.This section will be described in more detail with buck mode operation as an example. Normally, during the buck mode operation, the high side switch S3 is always on, the low side switch S4 is always off, and the opposite high side switch S1 and the low side switch S2 must repeat the on / off operation.

이를 위해 컨버터 입력단 IN(11)에 일정전압(도 8의 경우는 100V)이 입력되고, HSGD 측 VDD에도 일정한 전압(도 8의 경우 12V)이 각각 인가되고 나서, 예를 들면, 전력최적화기의 MCU(Micro Controller Unit)(미도시)를 통해 구동기(DRIVE HI) = 하이(High)가 되면, C20 = 10V(의 충전)가 된다. 이때, 스위치 S3 = 오프 (S3의 소스 = 0V, 게이트 = 0V)이고, S4 = 온이 된다. 이후, 컨버터 입력단 IN(11) = 100V, HSGD VDD = 12V가 각각 인가된 상태에서 MCU(미도시)의 명령을 통해 구동기(DRIVE HI)에 로우(LOW) 신호를 인가하면 게이트 전압 = 하이(HO) + 캡 20C 전압이 되어 결과적으로 스위치 S3 = 온 이고, S4 = 오프 상태가 된다. 즉, 이 때, 스위치 S3의 소스와 게이트 간 전압차가 10V(C20)가 되며, 그 결과 S3는 벅 모드 동작에서 정상적인 온 조건이 성립된다고 할 수 있다.For this purpose, a constant voltage (100 V in FIG. 8) is input to the converter input terminal IN 11, and a constant voltage (12 V in FIG. 8) is also applied to the VSG of the HSGD side, for example, When DRIVE HI = High through a micro controller unit (MCU) (not shown), C20 = 10V (charging). At this time, the switch S3 = off (source of S3 = 0V, gate = 0V), and S4 = on. Subsequently, when the converter input terminal IN (11) = 100V and HSGD VDD = 12V are respectively applied and a low signal is applied to the driver DRIVE HI through a command of an MCU (not shown), the gate voltage is high (HO). ) + Cap 20C, resulting in switch S3 = on and S4 = off. That is, at this time, the voltage difference between the source and the gate of the switch S3 is 10V (C20), and as a result, it can be said that the normal on condition is established in the buck mode operation.

그러나, 이와 같은 종래 HSGD로 구동되는 DC/DC 컨버터의 스위치 S3가 온이된 초기 상태에서는 정상적인 온 상태를 유지하지만, 시간이 지날수록 캡 C20이 서서히 방전되어 결국에는 스위치 S3의 게이트 전압과 소스 전압이 같아지게 되어(S3 게이트 = 소스), 벅모드 동작 중임에도 불구하고 하이사이드 스위치 S3가 오프 상태가 되는 오동작을 발생시킬 수 있다. 따라서, 태양광 패널을 통해 생성된 전압, 전류에 의한 전력이 스위치 S1 → L10 → 스위치 S3를 통해 출력단(OUT)으로 전달되는 벅모드 동작이 성립될 수 없게 되는 문제가 있다.However, in the initial state in which the switch S3 of the DC / DC converter driven by the conventional HSGD is turned on, the normal state is maintained. However, as time passes, the cap C20 gradually discharges, so that the gate voltage and the source voltage of the switch S3 are eventually discharged. This becomes equal (S3 gate = source), which may cause a malfunction in which the high side switch S3 is turned off despite the buck mode operation. Accordingly, there is a problem in that the buck mode operation in which power by voltage and current generated through the solar panel is transferred to the output terminal OUT through the switch S1-> L10-> switch S3 cannot be established.

부스트 모드 동작의 경우에는 반대로 하이 사이드 스위치 S1이 항상 온 상태, 로우 사이드 스위치 S2가 항상 오프 상태가 되고, 스위치 S3 및 스위치 S4가 온/오프 동작을 듀티 사이클에 따라서 동작하게 되며, HSGD의 동작은 스위치의 위치만 달라질 뿐이고 동작과정은 벅모드 동작과정과 동일하여, 결과적으로 요구되는 부스트 모드 동작 시간을 채우지 못하고 캡 C20의 방전이 완료되는 문제가 역시 발생할 수 있다.In the case of boost mode operation, the high side switch S1 is always on, the low side switch S2 is always off, and the switches S3 and S4 operate the on / off operation according to the duty cycle. Only the position of the switch is changed, and the operation process is the same as that of the buck mode operation. As a result, the problem that the discharge of the cap C20 is completed without meeting the required boost mode operation time may also occur.

따라서, 이와 같은 문제를 해소하려면 벅모드 동작 또는 부스트 모드 동작중에서 캡 C20이 모두 방전되기 전에 그 방전 상태를 인지하는 기능과 그 방전 상태 인지에 따라서 캡 C20의 전압을 유지하기 위한 전용 스위칭 장치가 별도로 필요할 수 밖에 없어 장치가 복잡해지는 문제가 있다. 그러나, 더욱 큰 문제는 이러한 별도의 스위칭 장치의 스위칭 동작으로 인해 전력효율이 떨어진다는 점이다. 즉, 부스트-벅 기능을 가진 풀브릿지 DC/DC 컨버터는 전력효율의 개선을 위한 것인데 불가피하게 전력효율의 개선을 방해하는 스위칭 장치를 필연적으로 추가해야 하거나, 그렇지 않을 경우 부스트 동작이나 벅 동작의 장애로 인하여 결과적으로 풀브릿지 DC/DC 컨버터의 전력효율 저하는 물론, 그 풀브릿지 DC/DC 컨버터를 사용하는 전력최적화기의 전력효율 저하도 역시 초래할 수 있다.Therefore, in order to solve such a problem, a function of recognizing the discharge state before the cap C20 is discharged in the buck mode operation or the boost mode operation, and a dedicated switching device for maintaining the voltage of the cap C20 according to whether the discharge state is separate are separately provided. There is a problem that the device is complicated because it is necessary. However, a bigger problem is that the power efficiency is lowered due to the switching operation of this separate switching device. In other words, a full-bridge DC / DC converter with boost-buck function is intended to improve power efficiency, which inevitably requires the addition of a switching device that prevents the improvement of power efficiency, or the boost or buck operation failure. As a result, the power efficiency of the full bridge DC / DC converter can be reduced, as well as the power efficiency of the power optimizer using the full bridge DC / DC converter.

특허공개 제10-2007-0023189호(2007년 2월 28일 공개)Patent Publication No. 10-2007-0023189 (published February 28, 2007)

텍사스 인스트루먼트사 2017년 7월 발간 데이터시트, 간행번호:SLUSCZ8-JULY 2017, IC 모델 UCC27212A-Q1Texas Instruments published July 2017 data sheet, publication number: SLUSCZ8-JULY 2017, IC model UCC27212A-Q1

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 일실시예는 풀브릿지 DC/DC 컨버터에서 부스트 동작 또는 벅 동작 중에 별도의 스위칭 동작 없이도 지속적으로 하이 사이드 스위치를 구동할 수 있는 하이 사이드 콘티뉴어스 드라이버(HSCD: High Side Continuous Driver)를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art, an embodiment of the present invention is a full-bridge DC / DC converter high power that can continuously drive the high side switch without a separate switching operation during the boost operation or buck operation The purpose is to provide a High Side Continuous Driver (HSCD).

본 발명의 다른 실시예는 HSCD를 적용한 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another embodiment of the present invention is to provide an HSCD-type full bridge DC / DC converter to which the HSCD is applied.

본 발명의 또 다른 실시예는 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터를 이용하는 분산형 전력최적화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another embodiment of the present invention aims to provide a distributed power optimizer using an HSCD type full bridge DC / DC converter.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일실시예는 풀브릿지 DC/DC 컨버터의 하이 사이드 스위치를 구동하기 위한 하이 사이드 콘티뉴어스 드라이버(HSCD: High Side Continuous Driver)로서, 외부제어신호 또는 자체제어신호에 따라서 인에이블 신호를 제공하는 인에이블 신호 제공부와; 상기 인에이블 신호를 입력하고, 입력된 상기 인에이블 신호에 따라서 입력 DC 전압 VIN을 출력하는 입력부와; 상기 입력부의 입력 DC 전압 VIN을 승압하여 상기 하이 사이드 스위치의 게이트를 구동하기 위한 게이트 구동 전압을 생성하는 게이트 구동전압 생성부와; 상기 게이트 구동전압 생성부와 직렬로 연결되고, 상기 입력부에 입력되는 인에이블 신호와 동기하여 입력되는 인에이블 신호에 따라서 활성화되어 상기 게이트 구동전압 생성부로부터 생성되는 게이트 구동전압을 일정하게 유지하는 게이트 구동전압 안정화부를; 구비한다.One embodiment of the present invention for achieving the above object is a high side continuous driver (HSCD) for driving a high side switch of a full bridge DC / DC converter, an external control signal or a self control signal An enable signal providing unit for providing an enable signal according to the present invention; An input unit configured to input the enable signal and output an input DC voltage VIN in accordance with the input enable signal; A gate driving voltage generator for boosting an input DC voltage VIN of the input unit to generate a gate driving voltage for driving the gate of the high side switch; A gate connected in series with the gate driving voltage generator and activated according to an enable signal input in synchronization with an enable signal input to the input unit to maintain a constant gate driving voltage generated from the gate driving voltage generator; A driving voltage stabilizer; Equipped.

바람직하게는, 상기 입력부는 상기 인에이블 신호를 게이트에 입력하는 NMOS-FET형 스위치 Q1과 상기 스위치 Q1의 드레인에 게이트가 연결된 PMOS-FET형 스위치 Q2를 포함하고, 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 스위치 Q1 및 Q2의 활성화로 상기 스위치 Q2의 소스에 연결된 상기 입력 DC 전압 VIN이 상기 게이트 구동전압 생성부로 전달된다.Preferably, the input unit includes an NMOS-FET-type switch Q1 for inputting the enable signal to a gate and a PMOS-FET-type switch Q2 having a gate connected to a drain of the switch Q1, and the switch according to the enable signal. The input DC voltage VIN connected to the source of the switch Q2 is transferred to the gate driving voltage generator by activation of Q1 and Q2.

바람직하게는, 상기 게이트 구동전압 생성부는 상기 입력부로부터 전달되는 입력 DC 전압 VIN을 전달받는 리액턴스를 가지는 리액터 L1과, 정류 다이오드 D1과, 상기 리액터 L1과 정류 다이오드 D1 사이에 병렬로 접속되는 스위칭 드라이버를 포함하고, 상기 스위치 드라이버의 구동에 의해 상기 리액터 L1의 승압기능과 상기 정류다이오드 D1의 정류기능을 수행하여 상기 게이트 구동전압을 생성한다.Preferably, the gate driving voltage generation unit may include a reactor L1 having a reactance receiving the input DC voltage VIN transmitted from the input unit, a rectifying diode D1, and a switching driver connected in parallel between the reactor L1 and the rectifying diode D1. And generating the gate driving voltage by performing a boosting function of the reactor L1 and a rectifying function of the rectifying diode D1 by driving the switch driver.

바람직하게는, 상기 게이트 구동전압 안정화부는 상기 정류 다이오드 D1과 직렬로 연결되어 상기 게이트 구동전압을 유지하는 캐패시터 C1와, 상기 캐패시터 C1에 드레인이 연결되고 게이트가 상기 인에이블 신호에 연결되어 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 캐패시터 C1을 활성화시키는 스위치 Q4를 포함한다.Preferably, the gate driving voltage stabilizing unit is connected in series with the rectifier diode D1 to maintain the gate driving voltage, a drain is connected to the capacitor C1, and a gate is connected to the enable signal to enable the And a switch Q4 for activating the capacitor C1 according to the signal.

바람직하게는, 상기 게이트 구동전압 생성부는 캐패시터와 다이오드를 포함하는 차지 펌프(Charge Pump)방식으로 구성된다.Preferably, the gate driving voltage generation unit is configured by a charge pump method including a capacitor and a diode.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 다른 일실시예는, 제1 내지 제4 스위치와 이에 대응하는 2개의 하이 사이드 게이트 드라이버(HSGD) 및 2개의 로우 사이드 게이트 드라이버(LSGD)를 포함하는 HSCD(High Side Continuous Driver)형 풀브릿지 DC/DC 컨버터로서, 제1스위치 및 제3스위치는 하이 사이드 스위치이고, 제2스위치 및 제4스위치는 로우 사이드 스위치이며, 제1스위치에는 제1HSGD와 제1HSCD가 병렬로 연결되고, 제3스위치에는 제2HSGD와 제2HSCD가 병렬로 연결되며, 제2스위치에는 제1LSGD가 연결되고, 제4스위치에는 제2LSGD가 연결되며, 벅 모드 동작 중에는 제1HSGD와 제1LSGD는 제1스위치와 제2스위치를 반복하여 온/오프로 동작하도록 구동시키고, 제2HSGD 및 제2LSGD는 항상 오프되고, 제2HSCD는 항상 온으로 동작하여 제3스위치는 항상 온으로 동작하고, 제4스위치는 항상 오프로 동작하며, 부스트 모드 동작 중에는 제2HSGD와 제2LSGD는 제3스위치와 제4스위치를 반복하여 온/오프로 동작하도록 구동시키고, 제1HSGD 및 제1LSGD는 항상 오프되고, 제1HSCD는 항상 온으로 동작하여 제1스위치는 항상 온으로 동작하고, 제2스위치는 항상 오프로 동작하며, 상기 HSCD는 상기 벅 모드 동작 또는 상기 부스트 모드 동작 중에 HSCD의 입력전압를 활성화시키는 인에이블 신호와 동기하여 게이트 구동전압을 안정화시키도록 동작하는 캐패시터를 포함하는 구동전압 안정화부를 구비한다.Another embodiment of the present invention for realizing the above object is a HSCD (High) including a first to fourth switch and two high side gate driver (HSGD) and two low side gate driver (LSGD) corresponding to Side Continuous Driver type full bridge DC / DC converter, wherein the first and third switches are high side switches, the second and fourth switches are low side switches, and the first switch is parallel to the first HSGD and the first HSCD. The second switch is connected to the second HSGD and the second HSCD in parallel, the second switch is connected to the first LSGD, the fourth switch is connected to the second LSGD, and during the buck mode operation, the first HSGD and the first LSGD The first switch and the second switch are repeatedly driven to operate on / off, the second HSGD and the second LSGD are always off, the second HCD is always on, and the third switch is always on, and the fourth switch is on. Always Pro operation, during the boost mode operation, the second HSGD and the second LSGD repeatedly drive the third switch and the fourth switch to operate on / off, the first HSGD and the first LSGD are always off, and the first HSD is always on. The first switch is always on, the second switch is always off, and the HSCD is configured to generate a gate driving voltage in synchronization with an enable signal for activating an input voltage of the HSCD during the buck mode operation or the boost mode operation. And a driving voltage stabilizer including a capacitor operable to stabilize.

바람직하게는, 상기 HSCD형 풀브릿지 컨버터에서, 상기 HSCD는, 외부제어신호 또는 자체제어신호에 따라서 상기 인에이블 신호를 제공하는 인에이블 신호 제공부와; 상기 인에이블 신호를 입력하고, 입력된 상기 인에이블 신호에 따라서 입력 DC 전압 VIN 을 출력하는 상기 입력부와; 상기 입력부의 입력 DC 전압 VIN을 승압하여 상기 하이 사이드 스위치의 게이트를 구동하기 위한 게이트 구동 전압을 생성하는 게이트 구동전압 생성부와; 상기 게이트 구동전압 생성부와 직렬로 연결되고, 상기 입력부에 입력되는 인에이블 신호와 동기하여 입력되는 인에이블 신호에 따라서 활성화되어 상기 게이트 구동전압 생성부로부터 생성되는 게이트 구동전압을 일정하게 유지하는 상기 게이트 구동전압 안정화부를; 구비한다.Preferably, in the HSCD type full bridge converter, the HSCD includes: an enable signal providing unit for providing the enable signal according to an external control signal or a self control signal; An input unit for inputting the enable signal and outputting an input DC voltage VIN in accordance with the input enable signal; A gate driving voltage generator for boosting an input DC voltage VIN of the input unit to generate a gate driving voltage for driving the gate of the high side switch; The gate driving in series with the gate driving voltage generator and being activated according to an enable signal input in synchronization with the enable signal input to the input unit to maintain a constant gate driving voltage generated from the gate driving voltage generator; A gate driving voltage stabilizer; Equipped.

바람직하게는, 상기 HSCD형 풀브릿지 컨버터에서, 상기 입력부는 상기 인에이블 신호를 게이트에 입력하는 NMOS-FET형 스위치 Q1과 상기 스위치 Q1의 드레인에 게이트가 연결된 PMOS-FET형 스위치 Q2를 포함하고, 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 스위치 Q1 및 Q2의 활성화로 상기 스위치 Q2의 소스에 연결된 상기 입력 DC 전압 VIN이 상기 게이트 구동전압 생성부로 전달된다.Preferably, in the HSCD type full bridge converter, the input part includes an NMOS-FET type switch Q1 for inputting the enable signal to a gate and a PMOS-FET type switch Q2 having a gate connected to a drain of the switch Q1, In response to the enable signal, the input DC voltage VIN connected to the source of the switch Q2 is transferred to the gate driving voltage generator by activating the switches Q1 and Q2.

바람직하게는, 상기 HSCD형 풀브릿지 컨버터에서, 상기 게이트 구동전압 생성부는 상기 입력부로부터 전달되는 입력 DC 전압 VIN을 전달받는 리액턴스를 가지는 리액터 L1과, 정류 다이오드 D1과, 상기 리액터 L1과 정류 다이오드 D1 사이에 병렬로 접속되는 스위칭 드라이버를 포함하고, 상기 스위치 드라이버의 구동에 의해 상기 리액터 L1의 승압기능과 상기 정류다이오드 D1의 정류기능을 수행하여 상기 게이트 구동전압을 생성한다.Preferably, in the HSCD type full bridge converter, the gate driving voltage generation unit includes a reactor L1 having a reactance receiving the input DC voltage VIN transmitted from the input unit, a rectifier diode D1, and the reactor L1 and the rectifier diode D1. And a switching driver connected in parallel with each other, and performing the boosting function of the reactor L1 and the rectifying function of the rectifying diode D1 by driving the switch driver to generate the gate driving voltage.

바람직하게는, 상기 HSCD형 풀브릿지 컨버터에서, 상기 게이트 구동전압 안정화부는 상기 정류 다이오드 D1과 직렬로 연결되어 상기 게이트 구동전압을 유지하는 캐패시터 C1와, 상기 캐패시터 C1에 드레인이 연결되고 게이트가 상기 인에이블 신호에 연결되어 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 캐패시터 C1을 활성화시키는 스위치 Q4를 포함한다.Preferably, in the HSCD type full bridge converter, the gate driving voltage stabilizing unit is connected in series with the rectifier diode D1 to maintain the gate driving voltage, a drain is connected to the capacitor C1, and the gate is the in And a switch Q4 coupled to the enable signal to activate the capacitor C1 in accordance with the enable signal.

바람직하게는, 상기 HSCD형 풀브릿지 컨버터에서, 상기 게이트 구동전압 생성부는 캐패시터와 다이오드를 포함하는 차지 펌프(Charge Pump)방식으로 구성된다.Preferably, in the HSCD type full bridge converter, the gate driving voltage generation unit is configured by a charge pump method including a capacitor and a diode.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 태양광 발전 시스템의 집광패널군 중 일부 또는 하나에 연결되어 분산된 패널별로 최대전력점을 추적하여 인버터에 출력하는 분산형 전력최적화기로서, 입력단 센서부로부터 감지된 전압 및 전류와 출력단 센서로부터 감지된 전압 및 전류를 기초로 최대전력점을 추적하여 최대전력점 추적정보를 제공하는 MCU와, 상기 MCU로부터의 최대전력점 추적정보에서 제공하는 듀티와 벅 모드 동작 또는 부스트 모드 동작에 따라서 최대전력을 생성하는 풀브릿지 DC/DC 컨버터와, 입력단에서 출력단에 이르는 구성요소들 간의 통신을 담당하는 통신부를 구비하며, 상기 풀브릿지 DC/DC 컨버터는 제1 내지 제4 스위치와 이에 대응하는 2개의 하이 사이드 게이트 드라이버(HSGD) 및 2개의 로우 사이드 게이트 드라이버(LSGD)를 포함하는 HSCD(High Side Continuous Driver)형 풀브릿지 DC/DC 컨버터로서, 제1스위치 및 제3스위치는 하이 사이드 스위치이고, 제2스위치 및 제4스위치는 로우 사이드 스위치이며, 제1스위치에는 제1HSGD와 제1HSCD가 병렬로 연결되고, 제3스위치에는 제2HSGD와 제2HSCD가 병렬로 연결되며, 제2스위치에는 제1LSGD가 연결되고, 제4스위치에는 제2LSGD가 연결되며, 벅 모드 동작 중에는 제1HSGD와 제1LSGD는 제1스위치와 제2스위치를 반복하여 온/오프로 동작하도록 구동시키고, 제2HSGD 및 제2LSGD는 항상 오프되고, 제2HSCD는 항상 온으로 동작하여 제3스위치는 항상 온으로 동작하고, 제4스위치는 항상 오프로 동작하며, 부스트 모드 동작 중에는 제2HSGD와 제2LSGD는 제3스위치와 제4스위치를 반복하여 온/오프로 동작하도록 구동시키고, 제1HSGD 및 제1LSGD는 항상 오프되고, 제1HSCD는 항상 온으로 동작하여 제1스위치는 항상 온으로 동작하고, 제2스위치는 항상 오프로 동작하며, 상기 HSCD는 상기 벅 모드 동작 또는 상기 부스트 모드 동작 중에 HSCD의 입력전압를 활성화시키는 인에이블 신호와 동기하여 게이트 구동전압을 안정화시키도록 동작하는 캐패시터를 포함하는 구동전압 안정화부를 구비한다.Another embodiment of the present invention for realizing the above object is a distributed power optimizer connected to a part or one of the light collecting panel group of the photovoltaic power generation system to track the maximum power point for each distributed panel and output to the inverter, The MCU provides the maximum power point tracking information by tracking the maximum power point based on the voltage and current sensed by the input terminal sensor and the voltage and current detected by the output terminal sensor, and the maximum power point tracking information from the MCU. A full bridge DC / DC converter for generating maximum power in accordance with duty and buck mode operation or boost mode operation, and a communication unit for communication between components from the input stage to the output stage, the full bridge DC / DC converter First to fourth switches and corresponding two high side gate drivers (HSGD) and two low side gate drivers ( High Side Continuous Driver (HSCD) type full bridge DC / DC converter including LSGD, wherein the first switch and the third switch are high side switches, the second switch and the fourth switch are low side switches, and the first switch. The first HSGD and the first HSCD are connected in parallel, the second switch is connected to the second HSGD and the second HSCD in parallel, the second switch is connected to the first LSGD, the fourth switch is connected to the second LSGD, buck mode operation During the operation, the first HSGD and the first LSGD repeatedly drive the first switch and the second switch to operate on / off, the second HSGD and the second LSGD are always off, and the second HCD is always on, so the third switch is always on. Operation, the fourth switch is always turned off, and during the boost mode operation, the second HSGD and the second LSGD are repeatedly driven to operate on and off the third switch and the fourth switch, and the first HSGD and the first LSGD are always Off, and the first HSCD Always on, the first switch is always on, the second switch is always off, and the HSCD is in synchronization with an enable signal that activates an input voltage of the HSCD during the buck mode operation or the boost mode operation. And a driving voltage stabilizer including a capacitor operable to stabilize the gate driving voltage.

바람직하게는, 상기 분산형 전력최적화기에서, 상기 MCU는 최대전력점 추적 알고리즘으로서 P&O(PERTURB AND OBSERVE) 방식, IC(INCREMENTAL CONDUCTANCE) 방식 및 RCC(RIPPLE CORRELATION CONTROL) 방식 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 통신부는 PLC(Power Line Communication) 방식 또는 무선통신 방식의 통신을 사용한다.Preferably, in the distributed power optimizer, the MCU includes at least one of a PERTURB AND OBSERVE (P & O) method, an IC (INCREMENTAL CONDUCTANCE) method, and a RIPPLE CORRELATION CONTROL (RCC) method as a maximum power point tracking algorithm. The communication unit uses PLC (Power Line Communication) or wireless communication.

바람직하게는, 상기 분산형 전력최적화기에서, 상기 HSCD는, 외부제어신호 또는 자체제어신호에 따라서 상기 인에이블 신호를 제공하는 인에이블 신호 제공부와; 상기 인에이블 신호를 입력하고, 입력된 상기 인에이블 신호에 따라서 입력 DC 전압 VIN 을 출력하는 상기 입력부와; 상기 입력부의 입력 DC 전압 VIN을 승압하여 상기 하이 사이드 스위치의 게이트를 구동하기 위한 게이트 구동 전압을 생성하는 게이트 구동전압 생성부와; 상기 게이트 구동전압 생성부와 직렬로 연결되고, 상기 입력부에 입력되는 인에이블 신호와 동기하여 입력되는 인에이블 신호에 따라서 활성화되어 상기 게이트 구동전압 생성부로부터 생성되는 게이트 구동전압을 일정하게 유지하는 상기 게이트 구동전압 안정화부를; 구비한다.Advantageously, in said distributed power optimizer, said HSCD comprises: an enable signal providing unit for providing said enable signal in accordance with an external control signal or a self control signal; An input unit for inputting the enable signal and outputting an input DC voltage VIN in accordance with the input enable signal; A gate driving voltage generator for boosting an input DC voltage VIN of the input unit to generate a gate driving voltage for driving the gate of the high side switch; The gate driving in series with the gate driving voltage generator and being activated according to an enable signal input in synchronization with the enable signal input to the input unit to maintain a constant gate driving voltage generated from the gate driving voltage generator; A gate driving voltage stabilizer; Equipped.

바람직하게는, 상기 분산형 전력최적화기에서, 상기 입력부는 상기 인에이블 신호를 게이트에 입력하는 NMOS-FET형 스위치 Q1과 상기 스위치 Q1의 드레인에 게이트가 연결된 PMOS-FET형 스위치 Q2를 포함하고, 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 스위치 Q1 및 Q2의 활성화로 상기 스위치 Q2의 소스에 연결된 상기 입력전압 VIN이 상기 게이트 구동전압 생성부로 전달된다.Preferably, in the distributed power optimizer, the input unit includes an NMOS-FET type switch Q1 for inputting the enable signal to a gate and a PMOS-FET type switch Q2 having a gate connected to a drain of the switch Q1, In response to the enable signal, the input voltage VIN connected to the source of the switch Q2 is transferred to the gate driving voltage generator by activating the switches Q1 and Q2.

바람직하게는, 상기 분산형 전력최적화기에서, 상기 게이트 구동전압 생성부는 상기 입력부로부터 전달되는 입력 DC 전압 VIN을 전달받는 리액턴스를 가지는 리액터 L1과, 정류 다이오드 D1과, 상기 리액터 L1과 정류 다이오드 D1 사이에 병렬로 접속되는 스위칭 드라이버를 포함하고, 상기 스위치 드라이버의 구동에 의해 상기 리액터 L1의 승압기능과 상기 정류다이오드 D1의 정류기능을 수행하여 상기 게이트 구동전압을 생성한다.Preferably, in the distributed power optimizer, the gate driving voltage generation unit includes a reactor L1 having a reactance receiving an input DC voltage VIN transmitted from the input unit, a rectifier diode D1, and between the reactor L1 and the rectifier diode D1. And a switching driver connected in parallel with each other, and performing the boosting function of the reactor L1 and the rectifying function of the rectifying diode D1 by driving the switch driver to generate the gate driving voltage.

바람직하게는, 상기 분산형 전력최적화기에서, 상기 게이트 구동전압 안정화부는 상기 정류 다이오드 D1과 직렬로 연결되어 상기 게이트 구동전압을 유지하는 캐패시터 C1와, 상기 캐패시터 C1에 드레인이 연결되고 게이트가 상기 인에이블 신호에 연결되어 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 캐패시터 C1을 활성화시키는 스위치 Q4를 포함한다.Preferably, in the distributed power optimizer, the gate driving voltage stabilizing unit is connected in series with the rectifier diode D1 to maintain the gate driving voltage, a drain is connected to the capacitor C1, and the gate is the in And a switch Q4 coupled to the enable signal to activate the capacitor C1 in accordance with the enable signal.

바람직하게는, 상기 분산형 전력최적화기에서, 상기 게이트 구동전압 생성부는 캐패시터와 다이오드를 포함하는 차지 펌프(Charge Pump)방식으로 구성된다.Preferably, in the distributed power optimizer, the gate driving voltage generation unit is configured by a charge pump method including a capacitor and a diode.

이상과 같은 구성에 따라서, 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the above structure, this invention can acquire the following effects.

첫째, 풀브릿지 DC/DC 컨버터의 벅 모드 동작 또는 부스트 모드 동작 중에 항상 온 상태를 유지해야 하는 하이 사이드 스위치가 오프 상태가 되어 발생하는 오작동 문제를 방지할 수 있으며, 동작 모드를 시간적 제약 없이 연장할 수 있으므로, 동작모드의 시간적 제약에 따른 응용제한의 제거는 물론, HSCD를 사용하는 DC/DC 컨버터의 동작을 보다 정밀하고 다양하게 제어할 수 있다.First, it prevents malfunction problems caused by the high-side switch, which must always remain on during buck mode or boost mode operation, of the full bridge DC / DC converter, and can extend the operation mode without time constraints. As a result, it is possible to more precisely and variously control the operation of the DC / DC converter using the HSCD as well as removing the application limitation due to the time constraint of the operation mode.

둘째, HSGD에서 전압 유지용 캐패시터의 스위칭을 위한 별도의 장치를 요하지 않기 때문에, 즉 단순히 HSCD의 입력단을 인에에블하는 신호를 동시에 게이트 구동전압 안정화부에 인가하기만 하면 일정한 게이트 구동전압을 유지할 수 있으므로, 게이트 구동전압의 저하를 방지하기 위한 스위칭 구조를 추가할 필요가 없어 구조의 단순화는 물론, 스위칭 기능 반복에 따른 DC/DC 컨버터 자체뿐만 아니라, DC/DC 컨버터를 이용하는 전력최적화기의 전력효율을 향상시킬 수 있다.Second, since the HSGD does not require a separate device for switching the voltage holding capacitor, that is, simply applying a signal that enables the input terminal of the HSCD simultaneously to the gate driving voltage stabilization unit maintains a constant gate driving voltage. Since there is no need to add a switching structure to prevent the gate drive voltage from dropping, the power of the power optimizer using the DC / DC converter as well as the DC / DC converter itself due to the simplification of the switching function and the switching function are not required. The efficiency can be improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라서 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터의 구성을 나타낸 개략 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실예에 따라서 HSCD의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 3은 도 2의 HSCD를 보다 구체적으로 구현한 회로도 및 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터와의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라서 도 3의 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터를 적용한 전력최적화기의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전력최적화기가 설치된 태양광 발전 시스템의 집광패널 뒷면을 나타낸 사진도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전력최적화기(DMPPT)와 종래 전력최적화기(MPPT)가 적용된 인버터에서의 최대전력점 추적 효율을 비교하기 위한 도면으로서, 도 6의 (A)는 삼단봉 하나의 그림자를 MPPT 패널과 DMPPT 집광패널에 비추는 모습을 나타낸 사진도이고, 도 6의 (B)는 삼단봉 두개의 그림자를 MPPT 패널과 DMPPT 집광패널에 비추는 모습을 나타낸 사진도이며, 도 6의 (C)는 (A)의 실험결과를 나타내는 비교 그래프도이고, 도 6의 (D)는 (B)의 실험결과를 나타내는 비교 그래프도이다.
도 7은 종래기술의 일예로서 풀브릿지 DC/DC 컨버터의 구성을 나타낸 개략 회로도이다.
도 8은 종래기술의 일예로서 HSGD의 구성 및 적용예를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic circuit diagram showing a configuration of an HSCD type full bridge DC / DC converter according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of the HSCD in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the HSCD of FIG. 2 and a relationship between an HSCD type full bridge DC / DC converter.
4 is a schematic view showing the configuration of a power optimizer to which the HSCD type full bridge DC / DC converter of FIG. 3 is applied according to an embodiment of the present invention.
5 is a photographic view showing a rear surface of a light collecting panel of a photovoltaic system having a power optimizer according to the present invention.
FIG. 6 is a view for comparing the maximum power point tracking efficiency in an inverter to which a power optimizer (DMPPT) and a conventional power optimizer (MPPT) according to the present invention are applied. FIG. 6 (A) shows one shadow of a three-stage rod. Figure 6 is a photograph showing a state of shining on the MPPT panel and the DMPPT condensing panel, Figure 6 (B) is a photograph showing a state of reflecting two shadows of the three-stage bar on the MPPT panel and DMPPT condensing panel, Figure 6 (C) ( It is a comparative graph which shows the experimental result of A), and FIG. 6 (D) is a comparative graph which shows the experimental result of (B).
7 is a schematic circuit diagram illustrating a configuration of a full bridge DC / DC converter as an example of the prior art.
8 is a schematic diagram showing an example of the configuration and application of the HSGD as an example of the prior art.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따라서 HSCD(High Side Continuous Driver)를 적용한 풀브릿지 DC/DC 컨버터(20)의 구성을 나타낸 개략 회로도이다. HSCD를 적용한 풀브릿지 DC/DC 컨버터(20)를 간단히 줄여서 "HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터(20)" 또는 "HSCD형 컨버터(20)"로 칭하거나 혼용한다. First, FIG. 1 is a schematic circuit diagram illustrating a configuration of a full bridge DC / DC converter 20 to which a high side continuous driver (HSCD) is applied according to an embodiment of the present invention. The full bridge DC / DC converter 20 to which HSCD is applied is simply abbreviated as "HSCD type full bridge DC / DC converter 20" or "HSCD type converter 20" or mixed.

본 발명의 일실시예에 따른 HSCD형 컨버터(20)는 일반적으로 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 하이 사이드 스위치 S1, S3에 연결되는 HSGD(High Side Gate Driver)(200)(도 7 참조)를 그 스위치 S1, S3의 FET 게이트에 각각 접속하고, LSGD(Low Side Gate Driver)(300)(도 8 참조)를 스위치 S2, S4의 FET 게이트에 각각 접속하는 외에도 하이 사이드 스위치 S1, S3에 HSGD(200)와 병렬로 HSCD(100)를 더 접속하고 있다는 점에서 종래 기술과 상이하다. 이하에서는, HSGD와 LSGD는 종래 기술의 동작과 유사하므로 특별한 부분이 아니면 주로 본 발명의 특징을 나타내는 HSCD를 중심으로 설명한다.The HSCD type converter 20 according to an embodiment of the present invention generally includes a high side gate driver (HSGD) 200 (see FIG. 7) connected to the high side switches S1 and S3 of a full bridge DC / DC converter. In addition to connecting the low side gate driver (LSGD) 300 (see Fig. 8) to the FET gates of the switches S2 and S4, respectively, to the FET gates of the switches S1 and S3, the HSGD 200 is connected to the high side switches S1 and S3. ), Which differs from the prior art in that the HSCD 100 is further connected in parallel. In the following, HSGD and LSGD are similar to the operation of the prior art, and therefore, the description will be mainly focused on HSCD, which represents the features of the present invention unless otherwise specified.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 HSCD(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, HSCD(100)는 예를 들면, 분산형 전력최적화기(1)의 MCU(Micro-Controller Unit)(60)의 명령에 따라서 또는 자체적으로 HSCD형 컨버터(10)의 부스트 모드 동작 또는 벅 모드 동작 표시 신호 등등과 같은 특정 신호를 인식하고 인에이블 신호를 생성하는 인에이블 제공부(110)와, 인에이블 신호에 따라서, 예를들면, 10V 입력전압(VIN)을 제공하는 입력부(120)와, 예를 들면, MCU(60)의 동작신호에 따른 스위칭 동작으로 상기 입력부(120)의 입력전압(VIN)과 함께 부스트 기능을 수행하는 게이트 구동전압 생성부(130)와, 입력부(120)에 전달되는 인에이블신호와 동기로 공급되는 인에이블 신호에 따라서 게이트 구동전압을 일정 수준이상으로 유지하는 기능을 담당하는 게이트 구동전압 안정화부(140)를 포함할 수 있다.2 is a block diagram schematically showing the configuration of the HSCD 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the HSCD 100 is a boost mode of the HSCD type converter 10, for example, according to a command of a micro-controller unit (MCU) 60 of the distributed power optimizer 1 or by itself. An enable providing unit 110 for recognizing a specific signal, such as an operation or buck mode operation indication signal, and the like, and generating an enable signal, and an input unit for providing, for example, a 10V input voltage VIN according to the enable signal. The gate driving voltage generation unit 130 performing a boost function together with the input voltage VIN of the input unit 120 in a switching operation according to an operation signal of the MCU 60, and the input unit 120. The gate driving voltage stabilization unit 140 may include a function of maintaining a gate driving voltage at a predetermined level or more according to the enable signal supplied in synchronization with the enable signal transmitted to the 120.

HSCD(100)의 구성을 HSCD형 컨버터(10)(도 1 참조)와 연계하여 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 3은 도 2의 HSCD(100)를 실질적으로 구현한 바람직한 일실시예로서 부스터 컨버터 방식으로 구현한 일실시예이다.The configuration of the HSCD 100 will be described in more detail with reference to FIG. 3 in conjunction with the HSCD type converter 10 (see FIG. 1). 3 is a preferred embodiment of substantially implementing the HSCD 100 of FIG.

HSCD(100)는 하이 사이드 스위치 S1 및 S3의 FET 게이트(G)에 HSGD(200)와 함께 병렬로 접속된다. HSCD(100)의 인에이블 신호 제공기(110)는, HSCD형 컨버터(10)가 부스트 동작이나 벅 동작을 수행할 때 자동으로 인에이블 신호를 제공하도록 구성되며, 예를 들면, 그 인에이블 신호 제공 동작은 HSCD형 컨버터(10)를 포함하는 전력최적화기(1)(도 4 참조)의 MCU(60)로부터 제공하는 명령을 통해 수행할 수 있다. 인에이블 신호 제공기(110)가 제공하는 인에이블 신호는 동시에 입력부(120)와 게이트 구동전압 안정화부(140)에 함께 제공된다.HSCD 100 is connected in parallel with HSGD 200 to FET gate G of high side switches S1 and S3. The enable signal provider 110 of the HSCD 100 is configured to automatically provide an enable signal when the HSCD-type converter 10 performs a boost operation or a buck operation, for example, the enable signal. The providing operation may be performed through a command provided from the MCU 60 of the power optimizer 1 (see FIG. 4) including the HSCD converter 10. The enable signal provided by the enable signal provider 110 is simultaneously provided to the input unit 120 and the gate driving voltage stabilizer 140.

입력부(120)는 인에이블 신호 제공부(110)의 인에이블 신호에 의해 활성화되는 NMOS-FET형 스위치 Q1와, 이 스위치 Q1의 드레인에 게이트가 접속되는 PMOS-FET형 스위치 Q2와, 스위치 Q1의 드레인과 스위치 Q2의 게이트에 공통으로 연결되는 저항 R1과, 스위치 Q2의 소스와 저항 R1에 공통으로 연결되는 입력단 VIN을 포함할 수 있다. 입력단 VIN에는, 예를 들면, 10V의 전압이 인가될 수 있다. 따라서, 인에이블 신호 제공부(110)의 인에이블 신호 EN에 따라서 스위치 Q1이 활성화되면, 스위치 Q2 역시 활성화되어 입력전압 VIN이 게이트 전압 생성부(130)로 흐를 수 있다.The input unit 120 includes an NMOS-FET type switch Q1 activated by the enable signal of the enable signal providing unit 110, a PMOS-FET type switch Q2 having a gate connected to the drain of the switch Q1, and a switch Q1. It may include a resistor R1 commonly connected to the drain and the gate of the switch Q2, and an input terminal VIN commonly connected to the source of the switch Q2 and the resistor R1. For example, a voltage of 10V may be applied to the input terminal VIN. Therefore, when the switch Q1 is activated according to the enable signal EN of the enable signal providing unit 110, the switch Q2 may also be activated, and the input voltage VIN may flow to the gate voltage generator 130.

게이트 구동전압 생성부(130)는 입력부(120)의 스위치 Q2를 통해 입력되는 전압을 부스트 동작을 통해 정류하여 직류성분을 하이 사이드 스위치 S1 또는 S3에 전달하는 기능을 하며, 이를 위해, 스위치 Q2로부터의 전압 VIN을 이용하여 승압기능을 수행하는 리액터 L1과, 리액터 L1과 직렬로 연결되어 정류기능을 담당하는 정류 다이오드 D1과, 리액터 L1과 정류 다이오드 D1 사이에 접속되어 함께 게이트 구동전압 생성부(130)의 스위칭 기능을 담당하는 스위치 Q3와, 스위치 Q3를 주기적으로 스위칭하는 스위칭 드라이버(131)를 포함하여 구성될 수 있다.The gate driving voltage generation unit 130 functions to rectify the voltage input through the switch Q2 of the input unit 120 through a boost operation to transfer a DC component to the high side switch S1 or S3. The gate driving voltage generation unit 130 is connected between the reactor L1 performing the boosting function using the voltage VIN of the reactor, the rectifier diode D1 connected in series with the reactor L1 and performing the rectifying function, and the reactor L1 and the rectifying diode D1. And a switching driver 131 for periodically switching the switch Q3.

게이트 구동전압 안정화부(140)는 정류 다이오드 D1과 스위치 S1 또는 스위치 S3의 게이트에 연결되어 전압을 일정하게 유지하는 기능을 담당하는 캐패시터 C1과, 인에이블 신호 제공부(110)에 게이트가 연결되고 입력부(120)의 동작이 활성화될 때마다 동시에 캐패시터 C1를 함께 활성화하는 스위치 Q4를 포함하여 구성될 수 있다.The gate driving voltage stabilizer 140 is connected to the rectifier diode D1 and the gate of the switch S1 or the switch S3 and has a gate connected to the enable signal providing unit 110 and a capacitor C1 for maintaining a constant voltage. The switch Q4 may be configured to simultaneously activate the capacitor C1 whenever the operation of the input unit 120 is activated.

다음에, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따라서 구성된 HSCD형 컨버터를 이용한 분산형 전력최적화기(이하 "분산형 전력최적화기" 또는 "전력최적화기"를 혼용함)의 구성에 대하여 설명한다.Next, with reference to Figures 4 to 6 of the distributed power optimizer (hereinafter referred to as "distributed power optimizer" or "power optimizer") using the HSCD-type converter configured in accordance with an embodiment of the present invention The configuration will be described.

본 발명의 일실시예에 따른 분산형 전력최적화기(1)는 태양광 발전 시스템(미도시)에서 태양광 집광 패널(미도시)들 각각에 하나씩 연결되어 집광 패널을 통해 생성된 각각의 패널마다의 전력의 최대점을 추적하여 인버터(미도시)에 전달하는 기능을 한다. 여기서 "분산형"이라는 의미는 본 발명에 따른 전력최적화기(1)가 태양광 발전 시스템에 속하는 집합 패널 전체에 대해 하나만 연결되는 방식이 아니라 패널 각자 또는 일부 패널군 마다 하나씩 분산하여 연결된다는 뜻이다. 따라서, 직렬형 태양광 발전 시스템에서는 한곳에서 전력최적화가 추적되기 때문에 전체 패널중 어느 하나에만 그림자가 발생해도 각 패널은 그림자가 발생한 특정패널이 출력하는 전류와 동일한 전류가 흐르게 되어 직렬로 연결된 모든 패널이 동일하게 전력이 저하되는 문제(소위 "크리스마스 트리 이펙트")가 발생한다. 이에 대해 패널마다 전력최적화기(또는 모듈)를 배치하는 본 발명의 분산형 전력최적화기(1)는 패널 별로 배치되고 패널 각각에 배치된 전력최적화기(1)는 직렬로 배치되어 특정 패널부분(그림자가 발생한 패널 부분)의 전력 약화만을 초래하기 때문에 "크리스마스 트리 이펙트"가 발생하지 않아 상대적으로 직렬형 태양광 발전 시스템에 비해 전체적으로 전력 생산성을 더 높일 수는 장점이 있다.The distributed power optimizer 1 according to an embodiment of the present invention is connected to each of the solar light collecting panels (not shown) in the solar power generation system (not shown), and for each panel generated through the light collecting panel. The maximum point of the power of the function to deliver to the inverter (not shown). Here, the term "distributed type" means that the power optimizer 1 according to the present invention is not connected to only one aggregated panel belonging to the photovoltaic system, but distributed one by one for each panel or some panel groups. . Therefore, in the case of a serial solar power system, power optimization is tracked in one place, so that even if only one of the entire panels casts a shadow, each panel flows the same current as the output of the specific shadowed panel. The same problem arises in that the power is lowered (so-called "Christmas tree effect"). On the other hand, the distributed power optimizer 1 of the present invention, in which the power optimizer (or module) is arranged for each panel, is arranged for each panel, and the power optimizer 1 disposed in each panel is arranged in series so that a specific panel part ( This only results in the power weakening of the shadowed panel part), which does not cause the "Christmas tree effect", which provides a relatively higher overall power productivity compared to the tandem PV system.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 HSCD형 컨버터를 내장한 분산형 전력최적화기(DMPPT)(1)가 집광 패널(5) 배면에 각각 한대씩 장착된 모습을 보여주는 사진도이다. 이와 같이, 분산형 전력최적화기(1)는 집광 패널(5)에 각각 한대씩 분산되어 배치되고 패널 각각에 배치된 전력최적화기(1)는 상호 직렬로 접속된다.FIG. 5 is a photograph showing a distributed power optimizer (DMPPT) 1 having an HSCD-type converter according to an embodiment of the present invention mounted on the rear surface of the light collecting panel 5. In this way, the distributed power optimizers 1 are arranged in a single distributed manner in the light collecting panel 5, and the power optimizers 1 arranged in each of the panels are connected in series with each other.

다시 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 분산형 전력최적화기(1)는 집광 패널(5)(도 5 및 도 6 참조) 측과 연결되는 입력단(20)과, 입력단(20)으로부터 입력되는 전압을 DC/DC 변환하는 HSCD형 컨버터(10)와, HSCD형 컨버터(10)로부터 출력되는 전력을 컨버터(7) 측으로 전달하는 출력단(30)과, 입력단(30)에서 출력되는 전압 및 전류를 감지하는 입력단 센서부(40)와, 출력단(30)에서 출력되는 전압 및 전류를 감지하는 출력단 센서부(50)와, 분산형 전력최적화기(1)의 전력최적화 동작을 전반적으로 제어하는 MCU(Micro Controller Unit)(60)와 출력단(30) 또는 출력단 센서부(50)와 MCU(60)는 물론 전력최적화기(1) 장치내 모든 구성요소간의 통신을 관장하는 통신부(70)를 포함할 수 있다. 통신부(70)의 통신 방식은, 예를 들면, PLC(Power Line Communication) 방식 또는 무선통신방식을 사용할 수 있다. Referring back to FIG. 4, the distributed power optimizer 1 according to an embodiment of the present invention includes an input terminal 20 connected to a light collecting panel 5 (see FIGS. 5 and 6), and an input terminal 20. HSCD converter 10 for DC / DC conversion of the voltage input from the output, an output terminal 30 for transmitting the power output from the HSCD converter 10 to the converter 7 side, and is output from the input terminal 30 The overall power optimization operation of the input stage sensor unit 40 for sensing voltage and current, the output stage sensor unit 50 for sensing voltage and current output from the output terminal 30, and the distributed power optimizer 1 is generally performed. A communication unit 70 that controls communication between all components in the MCU (Micro Controller Unit) 60 and the output terminal 30 or the output terminal sensor unit 50 and the MCU 60 as well as the power optimizer 1 to control It may include. As the communication method of the communication unit 70, for example, a PLC (Power Line Communication) method or a wireless communication method may be used.

HSCD형 컨버터(10)는 도 1 내지 도 3에서도 확인하는 바와 같이 스위치 S1 - S4, 리액터 L10, 및 입력단(11) 및 출력단(12)을 포함하는 H 브릿지부(HB)와 게이트 드라이버(GD)를 포함하며, 게이트 드라이버(GD)는 도 1에서 확인하는 바와 같이 입력단(11) 및 출력단(12), 하이 사이드 스위치 S1 및 S3 각각에 상호 병렬 관계로 접속되는 HSCD(100) 및 HSGD(200), 로우 사이드 스위치 S2, S4에 각각 접속되는 LSGD(300)이며, HSCD(100)를 제외하고는 종래기술의 HSGD 및 LSGD를 적용할 수 있다.The HSCD converter 10 has a H bridge portion HB and a gate driver GD including switches S1-S4, reactor L10, and an input terminal 11 and an output terminal 12, as also shown in FIGS. 1 to 3. The gate driver GD includes the HSCD 100 and the HSGD 200 connected to the input terminal 11 and the output terminal 12 and the high side switches S1 and S3 in parallel with each other, as shown in FIG. 1. And the LSGD 300 connected to the low side switches S2 and S4, respectively, and the HSGD and the LSGD of the related art may be applied except for the HSCD 100.

입력단 센서부(40)는, 바람직하게는, 예를 들면, 한 개의 패널(5)로부터 들어오는 집광 패널(5)의 전력을 입력단(20)이 입력받아 HSCD형 컨버터(10)로 전달할 때, 입력전력의 전압을 감지하는 V 센서(41)와 전류를 감지하는 I 센서(42)를 포함할 수 있다. 그러나, 분산형 전력최적화기(1)는 2, 3개 등의 일군의 복수개의 패널을 조합한 패널 세트로부터 전력을 입력받을 수도 있다.The input stage sensor unit 40 is preferably, for example, when the input stage 20 receives the power of the condensing panel 5 coming from one panel 5 and transmits the power to the HSCD converter 10. It may include a V sensor 41 for sensing the voltage of the power and I sensor 42 for sensing the current. However, the distributed power optimizer 1 may receive power from a panel set combining a group of a plurality of panels, such as two or three.

MCU(60)는, 예를 들면, 소위, P&O(Perturb and Observe), IC(INCREMENTAL CONDUCTANCE), RCC(RIPPLE CORRELATION CONTROL) 알고리즘을 프로그램으로 포함하여 입력단(20) 및 출력단(30)으로부터 입력단 센서부(40) 및 출력단 센서부(50)로부터 전달받은 신호를 기초로 최대전력점을 추적하여 그에 적합하게 HSCD형 컨버터(10)가 부스트 모드 동작 또는 벅 모드 동작을 수행하도록 게이트 드라이버(GD)에서 각각의 HSCD(100), HSGD(200) 및 LSGD(300)를 구동시킨다.The MCU 60 includes, for example, a so-called Perturb and Observe (P & O), IC (INCREMENTAL CONDUCTANCE), RCC (RIPPLE CORRELATION CONTROL) algorithm as a program, and the input stage sensor unit from the input stage 20 and the output stage 30. The maximum power point is tracked based on the signal received from the 40 and the output sensor 50, and the gate driver GD performs the boost mode operation or the buck mode operation of the HSCD converter 10 accordingly. The HSCD 100, the HSGD 200, and the LSGD 300 are driven.

통신부(70)는, 예를 들면, PLC(Power Line Communication) 방식 또는 무선방식 모두 가능하며, 도면에는 MCU(60)와 출력단 센서부(50) 사이를 연결하는 것으로 표시되어 있지만, 통신이 가능한 부분이면 본 발명의 분산형 전력최적화기 내부 구성요소 어디에도 적용이 가능하다.The communication unit 70 may be, for example, a power line communication (PLC) method or a wireless method, and is shown as connecting the MCU 60 and the output terminal sensor unit 50 in the drawing, but a part in which communication is possible. The present invention can be applied to any of the internal components of the distributed power optimizer of the present invention.

다음에, 본 발명의 일실시예를 나타내는 도 1 내지 6 및 필요에 따라서 종래 기술인 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 HSCD(100), HSCD형 컨버터(10) 및 HSCD형 컨버터를 내장한 분산형 전력최적화기(1)의 동작에 대해서 설명한다.Next, with reference to Figs. 1 to 6 showing one embodiment of the present invention and to Fig. 8 which is a prior art as needed, a distributed type incorporating the HSCD 100, the HSCD type converter 10 and the HSCD type converter according to the present invention. The operation of the power optimizer 1 will be described.

먼저, 집광패널(5)로부터 생성되는 전력이 전력최적화기(1)의 입력단(20)에 입력되면 입력단 센서부(40)의 V 센서(41)는 전압을 감지하여 전압값 신호를 생성하고, I 센서(42)는 전류를 감지하여 전류값 신호를 생성하여 MCU(60)로 각각 전달한다. MCU(60)는, 입력된 입력단측 전압값 및 전류값을 기초로, 예를 들면, P&O, IC, RCC 알고리즘을 이용하여 일차 최대전력점 추적 정보를 생성한다. 일차 최대전력점 추적 정보는 HSCD형 컨버터(10)가 최대 전력점을 추적할 수 있는 듀티정보, 최대전력점에 해당하는 추적 전압정보, 추적 전류정보를 포함할 수 있다. 또한, MCU(60)는 최대전력점 추적 정보를 기초로 P&O, IC, RCC 알고리즘을 이용하여 게이트 드라이버(GD)의 HSCD(100), HSGD(200) 및 LSGD(300)에 대해 드라이버 구동신호(또는 스위칭 신호)를 제공하며, 드라이버 구동신호는 HSCD형 컨버터(10)의 벅 모드 동작 명령, 부스트 모드 동작 명령, 듀티 신호를 포함할 수 있다. 즉, MCU(60)의 드라이버 구동신호에 따라서 HSCD형 컨버터(10)는 벅 모드 동작, 부스트 모드 동작 및 듀티 동작을 수행하게 된다.First, when the power generated from the light collecting panel 5 is input to the input terminal 20 of the power optimizer 1, the V sensor 41 of the input terminal sensor unit 40 detects a voltage to generate a voltage value signal, The I sensor 42 detects a current, generates a current value signal, and delivers the current value signal to the MCU 60, respectively. The MCU 60 generates the primary maximum power point tracking information based on the input input voltage value and the current value, for example, using a P & O, IC, or RCC algorithm. The primary maximum power point tracking information may include duty information for the HSCD-type converter 10 to track the maximum power point, tracking voltage information corresponding to the maximum power point, and tracking current information. In addition, the MCU 60 uses the P & O, IC, and RCC algorithms based on the maximum power point tracking information to provide driver driving signals for the HSCD 100, the HSGD 200, and the LSGD 300 of the gate driver GD. Or a switching signal), the driver driving signal may include a buck mode operation command, a boost mode operation command, and a duty signal of the HSCD converter 10. That is, the HSCD type converter 10 performs a buck mode operation, a boost mode operation, and a duty operation according to the driver driving signal of the MCU 60.

MCU(60)로부터의 명령이, 예를 들면, 벅 모드 동작 신호를 포함할 경우, 하이 사이드 스위치 S1 측 게이트 드라이버인 HSGD(200)와 로우 사이드 스위치 S2측 게이트 드라이버인 LSGD(300)는 스위치 S1 및 S2가 온/오프를 반복하도록 구동되고, S1측 HSCD(100)는 오프가 되지만, 한편으로 다른 하이 사이드 스위치 S3측 게이트 드라이버인 HSGD(200)와 로우 사이드 스위치 S4측 게이트 드라이버인 LSGD(300)는 모두 오프가 되고, 스위치 S3측 HSCD(100)만 구동되어 결과적으로 스위치 S3는 항상 온으로 동작하고, 스위치 S4는 항상 오프로 동작하게 된다.When the command from the MCU 60 includes, for example, a buck mode operation signal, the HSGD 200 as the gate driver of the high side switch S1 and the LSGD 300 as the gate driver of the low side switch S2 are switched to S1. And S2 is driven to repeat on / off, and the S1 side HSCD 100 is turned off, but on the other hand, the other high side switch S3 side gate driver HSGD 200 and the low side switch S4 side gate driver LSGD 300 ) Are all off, only the switch S3 side HSCD 100 is driven so that switch S3 always operates on, and switch S4 always operates off.

MCU(60)의 드라이버 구동신호가, 부스트 모드 동작 신호를 포함할 경우, 하이 사이드 스위치 S1측 게이트 드라이버인 HSGD(200) 및 로우 사이드 스위치 S2는 항상 오프가 되고, 하이 사이드 스위치 S1측 HSCD(100)는 항상 구동되어 결과적으로 스위치 S1은 항상 온 상태를 유지하고 스위치 S2는 항상 오프 상태를 유지하며, 반대로 다른 하이 사이드 스위치 S3측 게이트 드라이버인 HSGD(200)와 로우 사이드 스위치 S4측 게이트 드라이버인 LSGD(300)는 스위치 S3 및 S4가 온/오프를 반복하도록 구동된다.When the driver driving signal of the MCU 60 includes the boost mode operation signal, the HSGD 200 and the low side switch S2, which are the high side switch S1 gate driver, are always turned off, and the high side switch S1 side HSCD (100). ) Is always driven, resulting in switch S1 always on, switch S2 always off, and conversely the other high side switch S3 side gate driver HSGD 200 and the low side switch S4 side gate driver LSGD 300 is driven so that switches S3 and S4 repeat on / off.

먼저, 구체적인 드라이버 구동동작을 살펴보면, MCU(60)에서, HSGD(200)의 구동기(DRV) = 하이(도 8에서 HSGD의 "DRIVE HI" 참조), HSCD(100)의 인에이블 신호 제공부(100) = 하이(도 3에서 HSCD의 "EN" 참조)로 인가하는 것으로 벅 모드 동작일 때 스위치 S3의 HSGD = 오프 시키고, HSCD = 온으로 동작하도록 구동시키고, 부스트 모드일 때는 스위치 S1의 HSGD = 오프 시키고, HSCD = 온으로 동작하도록 구동시킨다.First, referring to a specific driver driving operation, in the MCU 60, the driver DRV of the HSGD 200 = high (see “DRIVE HI” of the HSGD in FIG. 8) and the enable signal providing unit of the HSCD 100 ( 100) = high (see "EN" in HSCD in Figure 3) to apply HSGD = off switch S3 when in buck mode operation, drive to operate HSCD = on, in boost mode HSGD = in switch S1 = Off and drive HSCD = on.

이어서, 도 3을 참조하면, 스위치 S1 및 스위치 S3 모두의 HSCD(100)의 경우, 인에이블 신호 EN에 따라서 입력부(120)의 스위치 Q1 = 온, 스위치 Q2 = 온으로 되고, 그 결과 게이트 구동전압 생성부(130)의 스위칭 드라이버(131)의 스위칭 신호에 따라서 승압기(L1) 및 정류기(D1)를 통해 형성되는 전압을 하이 사이드 스위치 S1 또는 S3의 각 게이트에 공급한다. 이 경우, 인에이블 신호 EN은 입력부(120)뿐만 아니라 게이트 구동전압 안정화부(140)에도 동시에 공급된다. 또한, 여기서 HSCD형 컨버터(10)의 H 브릿지부(HB)(도 4 참조) 동작이 벅 모드 동작인 경우(즉 S3 = 온, S4 = 오프, S1 및 S2 = 온/오프 반복 모드인 경우), 스위치 S3의 게이트에는, 예를 들면, 대략 70V의 전압이 공급되어 스위치 S3 = 온(항상)으로 동작하고, 부스트 모드 동작인 경우(즉 S1 = 온, S2 = 오프, S3 및 S4 = 온/오프 반복), 스위치 S1의 게이트에는, 예를 들면, 대략 58V의 전압이 공급되어 스위치 S1 = 온(항상)으로 동작한다. 이와 같이, 벅 모드 동작 또는 부스트 모드 동작에서 스위치 S3 또는 스위치 S1이 항상 온으로 동작할 수 있는 것은 입력부(120)에 제공되는 인에이블 신호 EN이 동시에 게이트 구동전압 안정화부(140)의 스위치 Q4를 활성화시켜 캐패시터 C1이 요구 전압을 유지하도록 기능하기 때문이다.Subsequently, referring to FIG. 3, in the case of the HSCD 100 of both the switch S1 and the switch S3, the switch Q1 of the input unit 120 is turned on and the switch Q2 is turned on according to the enable signal EN. The voltage formed through the booster L1 and the rectifier D1 is supplied to each gate of the high side switch S1 or S3 according to the switching signal of the switching driver 131 of the generator 130. In this case, the enable signal EN is simultaneously supplied to the gate driving voltage stabilizer 140 as well as the input unit 120. Further, where the H bridge portion HB (see FIG. 4) operation of the HSCD converter 10 is a buck mode operation (i.e., S3 = on, S4 = off, S1 and S2 = on / off repeat mode). For example, when a voltage of approximately 70 V is supplied to the gate of the switch S3 to operate the switch S3 = on (always), and in the boost mode operation (that is, S1 = on, S2 = off, S3 and S4 = on / OFF repetition), a voltage of, for example, approximately 58V is supplied to the gate of the switch S1 to operate the switch S1 = on (always). As described above, the switch S3 or the switch S1 may be always turned on in the buck mode operation or the boost mode operation so that the enable signal EN provided to the input unit 120 simultaneously switches switch Q4 of the gate driving voltage stabilization unit 140. This is because capacitor C1 functions to maintain the required voltage.

한편, 게이트 구동전압 생성부(130)는 구조상 메인 스위치 Q3가 작동하지 않는 경우에도 정류 다이오드 D1을 통해 게이트 드라이버 공급 전압인 10V를 출력할 수 있다. HSCD(100)가 HSGD(200)와 병렬로 연결되기 때문에 별도의 입력 스위칭이 존재하지 않을 경우 HSGD(200)가 게이트 전압을 풀다운(pull-down)할 때 게이트 드라이버 구동전원을 GND로 쇼트 시키는 현상이 발생할 수 있다(도 9 참조). 입력부(120)의 스위치 Q1 및 스위치 Q2는 이러한 HSGD(200)의 풀다운 현상을 방지하도록 각각 NMOS형 PMOS형 FET으로 도 3과 같이 접속되었다.Meanwhile, even when the main switch Q3 does not operate, the gate driving voltage generator 130 may output 10V, which is a gate driver supply voltage, through the rectifying diode D1. Since HSCD 100 is connected to HSGD 200 in parallel, when HSGD 200 pulls down the gate voltage when there is no separate input switching, the gate driver driving power is shorted to GND. This may occur (see FIG. 9). The switch Q1 and the switch Q2 of the input unit 120 are connected to the NMOS type PMOS type FETs as shown in FIG. 3 to prevent the pulldown phenomenon of the HSGD 200.

또한, 게이트 구동전압 생성부(130)의 출력전압을 안정화하기 위하여 사용되는 캐패시터 C1은 입력부(120)에 제공되는 인에이블 신호 EN과 동시에 제공되는 스위치 Q4에 의해서만 활성화된다. 즉, HSCD(100)가 동작할 때만 활성화되기 때문에 HSCD(100)가 동작하는 동안에는(즉, 벅 모드 동작 동안이나 부스트 모드 동작 동안에는) 캐패시터 C1에 의한 스위칭 동작이 발생하지 않는다. 따라서, 게이트용 캐패시터의 스위칭 동작이 전혀 필요없어 스위칭 동작으로 인한 종래의 회로특성 저하(캐패시터 증가에 따른 스위칭 시간(rise/fall time) 증가와 그에 따른 스위칭 로스(loss)를 확실하게 방지할 수 있다.In addition, the capacitor C1 used to stabilize the output voltage of the gate driving voltage generation unit 130 is activated only by the switch Q4 provided simultaneously with the enable signal EN provided to the input unit 120. That is, since the HSCD 100 is activated only when the HSCD 100 operates, no switching operation by the capacitor C1 occurs during the operation of the HSCD 100 (that is, during the buck mode operation or the boost mode operation). Therefore, the switching operation of the gate capacitor is not necessary at all, so that the conventional circuit characteristics deterioration due to the switching operation can be reliably prevented (increasing the rise / fall time due to the increase of the capacitor and thus the switching loss). .

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 HSCD(100)의 동작으로 HSCD형 컨버터(10)의 벅 모드 동작과 부스트 모드 동작을 오작동 없이 그리고 특별한 시간적 제약없이(하이 사이드 스위치 S1 또는 S3의 동작 시간에 제약이 없이) 효율성 있게 수행할 수 있다.As described above, the operation of the HSCD 100 according to the exemplary embodiment of the present invention enables the buck mode operation and the boost mode operation of the HSCD type converter 10 without malfunction and without special time constraints (at the operation time of the high side switch S1 or S3). Can be done efficiently).

다시 도 4를 참조하면, HSCD형 컨버터(10)의 벅 모드 동작과 부스트 모드 동작을 통해 최대전력점 추적으로 산출된 전력은 출력단(30)을 통해 인버터(7)로 전달되며, 이때 출력단(30)을 통과하게 되는 전력의 전압값과 전류값은 출력단 센서부(50)의 V 센서(51) 및 I 센서(52)를 통해 각각 검출되어, 예를 들면, PLC 방식 또는 무선방식 통신부(70)를 통해 MCU(60)에 입력된다. MCU(60)는 P&O, IC, RCC 알고리즘에 따라서 입력단(20)측 전압전류정보와 출력단(30)측 전압전류정보를 비교하여 다시 최대전력 생산을 가능하게 하는 이차 최대전력점 추적정보를 생성한다. 즉, 출력단측 전압전류정보는 HSCD형 컨버터(10)의 출력효율과 인버터의 동작 영향을 받아서 이상적인 최대전력점과는 편차가 발생할 수 밖에 없다. 따라서, MCU(60)는 P&O, IC, RCC 알고리즘 중 적어도 하나를 이용하여 이러한 편차가 일차 최대전력점 추적정보와 연관하여 결과적으로 가장 바람직한 산출결과를 낳을 수 있도록 이차 최대전력점 추적정보를 생성한다. 이차 최대전력점 추적 정보도 일차 최대전력점 추적정보와 마찬가지로 HSCD형 컨버터(10)가 최대 전력점을 추적할 수 있는 듀티정보, 최대전력점에 해당하는 추적 전압정보, 추적 전류정보를 적어도 포함한다. Referring back to FIG. 4, the power calculated by tracking the maximum power point through the buck mode operation and the boost mode operation of the HSCD type converter 10 is transmitted to the inverter 7 through the output terminal 30, and at this time, the output terminal 30 The voltage value and the current value of the electric power passing through) are detected through the V sensor 51 and the I sensor 52 of the output terminal sensor unit 50, respectively, for example, the PLC type or the wireless type communication unit 70. It is input to the MCU (60) through. The MCU 60 compares the voltage current information of the input terminal 20 and the voltage current information of the output terminal 30 according to the P & O, IC, and RCC algorithms, and generates second maximum power point tracking information that enables the maximum power production. . That is, the output-side voltage and current information is inevitably generated from the ideal maximum power point due to the output efficiency of the HSCD type converter 10 and the operation of the inverter. Accordingly, the MCU 60 generates the secondary maximum power point tracking information so that such deviation may result in the most desirable calculation result in association with the primary maximum power point tracking information using at least one of the P & O, IC, and RCC algorithms. . Similar to the primary maximum power point tracking information, the secondary maximum power point tracking information includes at least duty information for tracking the maximum power point, tracking voltage information corresponding to the maximum power point, and tracking current information. .

이와 같은 최대전력점 추적 프로세스를 통해 본 발명의 일실시예에 따른 HSCD형 컨버터(10)를 이용한 분산형 전력최적화기(1)의 산출결과(DMPPT)는 종래 최대전력점 추적방식의 산출결과(MPPT)와는 많은 차이가 나는 것을 실험을 통해 확인하였다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 분산 최대전력점 추적(DMMPT)과 종래 최대전력점 추적(MPPT)으로부터 산출된 인버터의 순간최대 전력점 비교를 나타낸 설명도이다.Through such a maximum power point tracking process, the calculation result DMPPT of the distributed power optimizer 1 using the HSCD-type converter 10 according to an embodiment of the present invention is a calculation result of the conventional maximum power point tracking method ( Experimental results show that there are many differences from MPPT). FIG. 6 is an explanatory diagram showing an instantaneous maximum power point comparison of an inverter calculated from distributed maximum power point tracking (DMMPT) and conventional maximum power point tracking (MPPT) according to an embodiment of the present invention.

도 6의 (A)는 HSCD형 컨버터(10)를 이용한 DMPPT와 종래 MPPT에 적용되는 집광 패널(2) 하나의 앞면(집광면)에 각각 한 개의 3단봉으로 그림자를 발생시킨 도면이고, 도 6의 (C)는 도 6의 (A) 상태에서 DMPPT와 MPPT를 적용한 경우의 각 인버터의 순간 최대전력점을 오후 3시부터 24분간 추적한 그래프도이다(이하 "실험예1"). 도 6의 (B)는 HSCD형 컨버터(10)를 이용한 DMPPT와 종래 MPPT에 적용되는 집광 패널(2) 하나의 앞면(집광면)에 각각 2개의 3단봉으로 그림자를 발생시킨 도면이고, 도 6의 (D)는 도 6의 (B) 상태에서 DMPPT와 MPPT를 적용한 경우의 각 인버터의 순간 최대전력점을 오후 3시부터 24분간 추적한 그래프도이다("실험예2").FIG. 6A is a view in which a shadow is generated with one triple rod on each of the front surface of the light collecting panel 2 applied to the DMPPT using the HSCD converter 10 and the conventional MPPT. (C) is a graph of tracing the instantaneous maximum power point of each inverter for 24 minutes from 3 pm when DMPPT and MPPT are applied in the state (A) of FIG. 6 (hereinafter, "Experimental Example 1"). FIG. 6B is a diagram in which shadows are generated by two three-stage rods on the front surface (condensing surface) of one condensing panel 2 applied to a DMPPT using the HSCD converter 10 and a conventional MPPT, and FIG. 6. (D) is a graph which traces the instantaneous maximum power point of each inverter for 24 minutes from 3 pm when DMPPT and MPPT are applied in the state (B) of FIG. 6 ("Experiment 2").

실험예1의 경우, 순간최대전력점 추적 산출전력은 DMPPT 1844W - MPPT 1629W = 215W로 나타났으며, 그 결과, (215/1629) × 100 = 약 13.2%의 전력산출 개선효과를 보여주고 있다.In Experimental Example 1, the instantaneous maximum power point tracking output power was found to be DMPPT 1844W-MPPT 1629W = 215W, and as a result, (215/1629) × 100 = about 13.2% power output improvement effect.

실험예2의 경우, 순간최대전력점 추적 산출전력은 DMPPT 1423W - MPPT 1250W = 218W로 나타났으며, 그 결과, (218/1250) × 100 = 약 18.1%의 전력산출 개선효과를 보여주고 있다. In Experimental Example 2, the instantaneous maximum power point tracking output power was found to be DMPPT 1423W-MPPT 1250W = 218W. As a result, (218/1250) × 100 = about 18.1% of the power output improved.

실험예1과 실험예2에서 보여주듯이 DMPPT와 MPPT를 사용할 경우 순간최대전력점 추적 산출전력량에서 상당한 차이점이 발생하는 것을 알 수 있다.As shown in Experimental Example 1 and Experimental Example 2, it can be seen that when DMPPT and MPPT are used, a significant difference occurs in the instantaneous maximum power point tracking output power.

또한, 실험예1과 실험예2와의 상호 비교에서 알 수 있듯이, 태양빛이 적어질 수록, 즉 집광패널에 구름이나 그림자가 많이 발생할수록 DMPPT가 MPPT에 비하여 상대적으로 순간최대전력점 추적 산출전력량 효율이 더욱 높은 것을 알 수 있다.In addition, as can be seen from the comparison between Experimental Example 1 and Experimental Example 2, the less the sunlight, that is, the more clouds or shadows occur on the condensing panel, the more the DMPPT is compared to the MPPT. It can be seen that this is even higher.

또한, 실험예1과 실험예2에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 DMPPT 방식은 종래 MPPT 방식에 비하여 일정기간에 걸쳐 고르게 향상된 산출효율이 유지되는 것을 확인할 수 있다. In addition, as can be seen in Experimental Example 1 and Experimental Example 2 it can be seen that the DMPPT method according to the present invention is maintained evenly improved output efficiency over a period of time compared to the conventional MPPT method.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 당분야의 통상의 기술자에 의해 여러 가지 변경 및 변형이 가능하다. 예를 들면, HSCD(100)에서 리액터 L1과 정류 다이오드D1를 이용하여 부스트 컨버터 방식으로 게이트 드라이버 구동전압을 생성하고 있지만, 차지 펌프(Charge Pump) 방식으로도 게이트 드라이버 구동전압을 구현할 수 있다. 즉, 캐패시터와 다이오드를 이용하여 게이트 드라이버 구동전압을 구현할 수도 있으며, 이 경우에는 특히 요구전압이 낮을 때 유리한 방식이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described as described above, the present invention is not limited thereto, and various changes and modifications are possible by those skilled in the art. For example, although the gate driver driving voltage is generated by the boost converter method using the reactor L1 and the rectifier diode D1 in the HSCD 100, the gate driver driving voltage may also be implemented by the charge pump method. That is, the gate driver driving voltage may be implemented using a capacitor and a diode, which is advantageous in this case, especially when the required voltage is low.

따라서, 본 발명에 따른 HSCD, HSCD형 컨버터 및 HSCD형 컨버터를 이용한 분산형 전력최적화기는 다음의 특허청구범위를 일탈하지 않고도 당분야의 통상의 기술자에 의해 여러가지 변경 및 변형이 가능함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the distributed power optimizer using the HSCD, HSCD-type and HSCD-type converters according to the present invention can be variously modified and modified by those skilled in the art without departing from the scope of the following claims.

1: HSCD형 컨버터를 이용하는 분산형 전력최적화기
5: 집광패널 7:인버터
10: HSCD형 (풀브릿지 DC/DC) 컨버터
11: 입력단(컨버터측) 12: 출력단(컨버터측)
20: 입력단(전력최적화기측) 30: 출력단(전력최적화기측)
40: 입력단 센서부(전력최적화기측) 41: V 센서(전력최적화기측)
42: I 센서(전력최적화기측) 50: 출력단(전력최적화기측) 센서부
51: V 센서(전력최적화기측) 52: I 센서(전력최적화기측)
70: 통신부(전력최적화기측) 100: HSCD
110: 인에이블 신호 제공부 120: 입력부
130: 게이트 구동전압 생성부 131: 스위칭 드라이버
140: 게이트 구동전압 안정화부 200: HSGD
300: LSGD C1: 캐패시터(HSCD측)
C20: 캐패시터(HSGD측) D1: 정류 다이오드(HSCD측)
GD: 게이트 드라이버(컨버터측) HB: H 브릿지부(컨버터측)
L1: 리액터(HSCD측) L10: 리액터(컨버터측)
MCU:마이크로 컨트롤러 유닛(분산형 전력최적화기측)
Q1 - Q4: 스위치(HSCD측) S1 - S4: 스위치(컨버터측)
VIN: 입력 (DC) 전압(HSCD측)1: Distributed Power Optimizer Using HSCD Converter
5: Condensing Panel 7: Inverter
10: HSCD type (full bridge DC / DC) converter
11: input terminal (converter side) 12: output terminal (converter side)
20: input stage (power optimizer side) 30: output stage (power optimizer side)
40: input sensor unit (power optimizer side) 41: V sensor (power optimizer side)
42: I sensor (power optimizer side) 50: output stage (power optimizer side) sensor unit
51: V sensor (power optimizer side) 52: I sensor (power optimizer side)
70: communication unit (power optimizer side) 100: HSCD
110: enable signal providing unit 120: input unit
130: gate driving voltage generation unit 131: switching driver
140: gate driving voltage stabilization unit 200: HSGD
300: LSGD C1: Capacitor (HSCD side)
C20: Capacitor (HSGD side) D1: Rectifier diode (HSCD side)
GD: Gate driver (converter side) HB: H bridge portion (converter side)
L1: Reactor (HSCD side) L10: Reactor (converter side)
MCU: Microcontroller Unit (Distributed Power Optimizer Side)
Q1-Q4: Switch (HSCD side) S1-S4: Switch (Converter side)
VIN: Input (DC) voltage (HSCD side)

Claims (18)

풀브릿지 DC/DC 컨버터의 하이 사이드 스위치를 구동하기 위한 하이 사이드 콘티뉴어스 드라이버(HSCD: High Side Continuous Driver)로서,
외부제어신호 또는 자체제어신호에 따라서 인에이블 신호를 제공하는 인에이블 신호 제공부와;
상기 인에이블 신호를 입력하고, 입력된 상기 인에이블 신호에 따라서 입력 DC 전압 VIN을 출력하는 입력부와;
상기 입력부의 입력 DC 전압 VIN을 승압하여 상기 하이 사이드 스위치의 게이트를 구동하기 위한 게이트 구동 전압을 생성하는 게이트 구동전압 생성부와;
상기 게이트 구동전압 생성부와 직렬로 연결되고, 상기 입력부에 입력되는 인에이블 신호와 동기하여 입력되는 인에이블 신호에 따라서 활성화되어 상기 게이트 구동전압 생성부로부터 생성되는 게이트 구동전압을 일정하게 유지하는 게이트 구동전압 안정화부를;
구비하는 것을 특징으로 하는 HSCD.
High Side Continuous Driver (HSCD) for driving the high side switch of a full bridge DC / DC converter.
An enable signal providing unit for providing an enable signal according to an external control signal or a self control signal;
An input unit configured to input the enable signal and output an input DC voltage VIN in accordance with the input enable signal;
A gate driving voltage generator for boosting an input DC voltage VIN of the input unit to generate a gate driving voltage for driving the gate of the high side switch;
A gate connected in series with the gate driving voltage generator and activated according to an enable signal input in synchronization with an enable signal input to the input unit to maintain a constant gate driving voltage generated from the gate driving voltage generator; A driving voltage stabilizer;
HSCD, characterized in that provided.
제1항에 있어서,
상기 입력부는 상기 인에이블 신호를 게이트에 입력하는 NMOS-FET형 스위치 Q1과 상기 스위치 Q1의 드레인에 게이트가 연결된 PMOS-FET형 스위치 Q2를 포함하고, 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 스위치 Q1 및 Q2의 활성화로 상기 스위치 Q2의 소스에 연결된 상기 입력 DC 전압 VIN이 상기 게이트 구동전압 생성부로 전달되는 것을 특징으로 하는 HSCD.
The method of claim 1,
The input unit includes an NMOS-FET-type switch Q1 for inputting the enable signal to a gate and a PMOS-FET-type switch Q2 having a gate connected to a drain of the switch Q1, and in response to the enable signal, Activating transfers the input DC voltage VIN connected to the source of the switch Q2 to the gate driving voltage generator.
제2항에 있어서,
상기 게이트 구동전압 생성부는 상기 입력부로부터 전달되는 입력 DC 전압 VIN을 전달받는 리액턴스를 가지는 리액터 L1과, 정류 다이오드 D1과, 상기 리액터 L1과 정류 다이오드 D1 사이에 병렬로 접속되는 스위칭 드라이버를 포함하고, 상기 스위치 드라이버의 구동에 의해 상기 리액터 L1의 승압기능과 상기 정류다이오드 D1의 정류기능을 수행하여 상기 게이트 구동전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 HSCD.
The method of claim 2,
The gate driving voltage generator includes a reactor L1 having a reactance receiving the input DC voltage VIN transmitted from the input unit, a rectifying diode D1, and a switching driver connected in parallel between the reactor L1 and the rectifying diode D1. And driving the switch driver to generate the gate driving voltage by performing a boosting function of the reactor L1 and a rectifying function of the rectifying diode D1.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 구동전압 안정화부는 상기 정류 다이오드 D1과 직렬로 연결되어 상기 게이트 구동전압을 유지하는 캐패시터 C1와, 상기 캐패시터 C1에 드레인이 연결되고 게이트가 상기 인에이블 신호에 연결되어 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 캐패시터 C1을 활성화시키는 스위치 Q4를 포함하는 것을 특징으로 하는 HSCD.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The gate driving voltage stabilizing unit is connected in series with the rectifier diode D1 to maintain the gate driving voltage, a drain is connected to the capacitor C1, and a gate is connected to the enable signal, so that the gate signal is connected to the enable signal. HSCD comprising switch Q4 activating capacitor C1.
제1항에 있어서,
상기 게이트 구동전압 생성부는 캐패시터와 다이오드를 포함하는 차지 펌프(Charge Pump) 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 HSCD.
The method of claim 1,
The gate drive voltage generation unit HSCD, characterized in that configured in a charge pump (Charge Pump) method including a capacitor and a diode.
제1 내지 제4 스위치와 이에 대응하는 2개의 하이 사이드 게이트 드라이버(HSGD) 및 2개의 로우 사이드 게이트 드라이버(LSGD)를 포함하는 HSCD(High Side Continuous Driver)형 풀브릿지 DC/DC 컨버터로서,
제1스위치 및 제3스위치는 하이 사이드 스위치이고, 제2스위치 및 제4스위치는 로우 사이드 스위치이며, 제1스위치에는 제1HSGD와 제1HSCD가 병렬로 연결되고, 제3스위치에는 제2HSGD와 제2HSCD가 병렬로 연결되며, 제2스위치에는 제1LSGD가 연결되고, 제4스위치에는 제2LSGD가 연결되며,
벅 모드 동작 중에는 제1HSGD와 제1LSGD는 제1스위치와 제2스위치를 반복하여 온/오프로 동작하도록 구동시키고, 제2HSGD 및 제2LSGD는 항상 오프되고, 제2HSCD는 항상 온으로 동작하여 제3스위치는 항상 온으로 동작하고, 제4스위치는 항상 오프로 동작하며,
부스트 모드 동작 중에는 제2HSGD와 제2LSGD는 제3스위치와 제4스위치를 반복하여 온/오프로 동작하도록 구동시키고, 제1HSGD 및 제1LSGD는 항상 오프되고, 제1HSCD는 항상 온으로 동작하여 제1스위치는 항상 온으로 동작하고, 제2스위치는 항상 오프로 동작하며,
상기 HSCD는 상기 벅 모드 동작 또는 상기 부스트 모드 동작 중에 HSCD의 입력전압를 활성화시키는 인에이블 신호와 동기하여 게이트 구동전압을 안정화시키도록 동작하는 캐패시터를 포함하는 구동전압 안정화부를 구비하는 것을 특징으로 하는 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터.
A high side continuous driver (HSCD) type full bridge DC / DC converter including first to fourth switches and two high side gate drivers (HSGDs) and two low side gate drivers (LSGDs) corresponding thereto.
The first switch and the third switch are high side switches, the second switch and the fourth switch are low side switches, the first switch is connected in parallel with the first HSGD and the first HSCD, and the third switch is connected with the second HSGD and the second HSCD. Is connected in parallel, the first switch is connected to the first LSGD, the fourth switch is connected to the second LSGD,
During the buck mode operation, the first HSGD and the first LSGD repeatedly drive the first switch and the second switch to be turned on and off, the second HSGD and the second LSGD are always turned off, and the second HSCD is always turned on to the third switch. Is always on, the fourth switch is always off,
During the boost mode operation, the second HSGD and the second LSGD repeatedly drive the third switch and the fourth switch to be turned on and off, the first HSGD and the first LSGD are always turned off, and the first HSCD is always turned on so that the first switch is turned on. Is always on, the second switch is always off,
The HSCD type includes a driving voltage stabilization unit including a capacitor operable to stabilize a gate driving voltage in synchronization with an enable signal for activating an input voltage of the HSCD during the buck mode operation or the boost mode operation. Full Bridge DC / DC Converter.
제6항에 있어서,
상기 HSCD는,
외부제어신호 또는 자체제어신호에 따라서 상기 인에이블 신호를 제공하는 인에이블 신호 제공부와;
상기 인에이블 신호를 입력하고, 입력된 상기 인에이블 신호에 따라서 입력 DC 전압 VIN 을 출력하는 상기 입력부와;
상기 입력부의 입력 DC 전압 VIN을 승압하여 상기 하이 사이드 스위치의 게이트를 구동하기 위한 게이트 구동 전압을 생성하는 게이트 구동전압 생성부와;
상기 게이트 구동전압 생성부와 직렬로 연결되고, 상기 입력부에 입력되는 인에이블 신호와 동기하여 입력되는 인에이블 신호에 따라서 활성화되어 상기 게이트 구동전압 생성부로부터 생성되는 게이트 구동전압을 일정하게 유지하는 상기 게이트 구동전압 안정화부를;
구비하는 것을 특징으로 하는 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터.
The method of claim 6,
The HSCD,
An enable signal providing unit for providing the enable signal according to an external control signal or a self control signal;
An input unit for inputting the enable signal and outputting an input DC voltage VIN in accordance with the input enable signal;
A gate driving voltage generator for boosting an input DC voltage VIN of the input unit to generate a gate driving voltage for driving the gate of the high side switch;
The gate driving in series with the gate driving voltage generator and being activated according to an enable signal input in synchronization with the enable signal input to the input unit to maintain a constant gate driving voltage generated from the gate driving voltage generator; A gate driving voltage stabilizer;
HSCD type full-bridge DC / DC converter characterized in that it comprises.
제7항에 있어서,
상기 입력부는 상기 인에이블 신호를 게이트에 입력하는 NMOS-FET형 스위치 Q1과 상기 스위치 Q1의 드레인에 게이트가 연결된 PMOS-FET형 스위치 Q2를 포함하고, 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 스위치 Q1 및 Q2의 활성화로 상기 스위치 Q2의 소스에 연결된 상기 입력 DC 전압 VIN이 상기 게이트 구동전압 생성부로 전달되는 것을 특징으로 하는 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터.
The method of claim 7, wherein
The input unit includes an NMOS-FET-type switch Q1 for inputting the enable signal to a gate, and a PMOS-FET-type switch Q2 having a gate connected to a drain of the switch Q1, and in response to the enable signal. And the input DC voltage VIN connected to the source of the switch Q2 by the activation is transferred to the gate driving voltage generator.
제8항에 있어서,
상기 게이트 구동전압 생성부는 상기 입력부로부터 전달되는 입력 DC 전압 VIN을 전달받는 리액턴스를 가지는 리액터 L1과, 정류 다이오드 D1과, 상기 리액터 L1과 정류 다이오드 D1 사이에 병렬로 접속되는 스위칭 드라이버를 포함하고, 상기 스위치 드라이버의 구동에 의해 상기 리액터 L1의 승압기능과 상기 정류다이오드 D1의 정류기능을 수행하여 상기 게이트 구동전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터.
The method of claim 8,
The gate driving voltage generator includes a reactor L1 having a reactance receiving the input DC voltage VIN transmitted from the input unit, a rectifying diode D1, and a switching driver connected in parallel between the reactor L1 and the rectifying diode D1. And driving the switch driver to generate the gate driving voltage by performing the boosting function of the reactor L1 and the rectifying function of the rectifying diode D1.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 구동전압 안정화부는 상기 정류 다이오드 D1과 직렬로 연결되어 상기 게이트 구동전압을 유지하는 캐패시터 C1와, 상기 캐패시터 C1에 드레인이 연결되고 게이트가 상기 인에이블 신호에 연결되어 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 캐패시터 C1을 활성화시키는 스위치 Q4를 포함하는 것을 특징으로 하는 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터.
The method according to any one of claims 7 to 9,
The gate driving voltage stabilizing unit is connected in series with the rectifier diode D1 to maintain the gate driving voltage, a drain is connected to the capacitor C1, and a gate is connected to the enable signal, so that the gate signal is connected to the enable signal. HSCD type full bridge DC / DC converter, comprising a switch Q4 for activating capacitor C1.
제7항에 있어서,
상기 게이트 구동전압 생성부는 캐패시터와 다이오드를 포함하는 차지 펌프(Charge Pump) 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 HSCD형 풀브릿지 DC/DC 컨버터.
The method of claim 7, wherein
The gate drive voltage generation unit HSCD type full bridge DC / DC converter, characterized in that configured in a charge pump (Charge Pump) method including a capacitor and a diode.
태양광 발전 시스템의 집광패널군 중 일부 또는 하나에 연결되어 분산된 패널별로 최대전력점을 추적하여 인버터에 출력하는 분산형 전력최적화기에 있어서,
입력단 센서부로부터 감지된 전압 및 전류와 출력단 센서로부터 감지된 전압 및 전류를 기초로 최대전력점을 추적하여 최대전력점 추적정보를 제공하는 MCU와, 상기 MCU로부터의 최대전력점 추적정보에서 제공하는 듀티와 벅 모드 동작 또는 부스트 모드 동작에 따라서 최대전력을 생성하는 풀브릿지 DC/DC 컨버터와, 입력단에서 출력단에 이르는 구성요소들 간의 통신을 담당하는 통신부를 구비하며,
상기 풀브릿지 DC/DC 컨버터는 제1 내지 제4 스위치와 이에 대응하는 2개의 하이 사이드 게이트 드라이버(HSGD) 및 2개의 로우 사이드 게이트 드라이버(LSGD)를 포함하는 HSCD(High Side Continuous Driver)형 풀브릿지 DC/DC 컨버터로서,
제1스위치 및 제3스위치는 하이 사이드 스위치이고, 제2스위치 및 제4스위치는 로우 사이드 스위치이며, 제1스위치에는 제1HSGD와 제1HSCD가 병렬로 연결되고, 제3스위치에는 제2HSGD와 제2HSCD가 병렬로 연결되며, 제2스위치에는 제1LSGD가 연결되고, 제4스위치에는 제2LSGD가 연결되며,
벅 모드 동작 중에는 제1HSGD와 제1LSGD는 제1스위치와 제2스위치를 반복하여 온/오프로 동작하도록 구동시키고, 제2HSGD 및 제2LSGD는 항상 오프되고, 제2HSCD는 항상 온으로 동작하여 제3스위치는 항상 온으로 동작하고, 제4스위치는 항상 오프로 동작하며,
부스트 모드 동작 중에는 제2HSGD와 제2LSGD는 제3스위치와 제4스위치를 반복하여 온/오프로 동작하도록 구동시키고, 제1HSGD 및 제1LSGD는 항상 오프되고, 제1HSCD는 항상 온으로 동작하여 제1스위치는 항상 온으로 동작하고, 제2스위치는 항상 오프로 동작하며,
상기 HSCD는 상기 벅 모드 동작 또는 상기 부스트 모드 동작 중에 HSCD의 입력전압를 활성화시키는 인에이블 신호와 동기하여 게이트 구동전압을 안정화시키도록 동작하는 캐패시터를 포함하는 구동전압 안정화부를 구비하는 것을 특징으로 하는 분산형 전력최적화기.In the distributed power optimizer connected to a part or one of the condensing panel group of the photovoltaic power generation system to track the maximum power point for each distributed panel and output to the inverter,
The MCU provides the maximum power point tracking information by tracking the maximum power point based on the voltage and current sensed by the input terminal sensor and the voltage and current detected by the output terminal sensor, and the maximum power point tracking information from the MCU. Full bridge DC / DC converter that generates the maximum power according to the duty and buck mode operation or boost mode operation, and a communication unit for communication between the components from the input terminal to the output terminal,
The full bridge DC / DC converter includes a high side continuous driver (HSCD) type full bridge including first to fourth switches and two high side gate drivers (HSGDs) and two low side gate drivers (LSGDs) corresponding thereto. As a DC / DC converter,
The first switch and the third switch are high side switches, the second switch and the fourth switch are low side switches, the first switch is connected in parallel with the first HSGD and the first HSCD, and the third switch is connected with the second HSGD and the second HSCD. Is connected in parallel, the first switch is connected to the first LSGD, the fourth switch is connected to the second LSGD,
During the buck mode operation, the first HSGD and the first LSGD repeatedly drive the first switch and the second switch to be turned on and off, the second HSGD and the second LSGD are always turned off, and the second HSCD is always turned on to the third switch. Is always on, the fourth switch is always off,
During the boost mode operation, the second HSGD and the second LSGD repeatedly drive the third switch and the fourth switch to be turned on and off, the first HSGD and the first LSGD are always turned off, and the first HSCD is always turned on so that the first switch is turned on. Is always on, the second switch is always off,
The HSCD includes a driving voltage stabilizer including a capacitor operable to stabilize a gate driving voltage in synchronization with an enable signal for activating an input voltage of the HSCD during the buck mode operation or the boost mode operation. Power optimizer. 제12항에 있어서,
상기 MCU는 최대전력점 추적 알고리즘으로서 P&O(PERTURB AND OBSERVE) 방식, IC(INCREMENTAL CONDUCTANCE) 방식 및 RCC(RIPPLE CORRELATION CONTROL) 방식 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 통신부는 PLC(Power Line Communication) 방식 또는 무선통신 방식의 통신을 사용하는 것을 특징으로 하는 분산형 전력최적화기.The method of claim 12,
The MCU includes at least one of a PERTURB AND OBSERVE (P & O) method, an IC (INCREMENTAL CONDUCTANCE) method, and a RIPPLE CORRELATION CONTROL (RCC) method as a maximum power point tracking algorithm, and the communication unit is a power line communication (PLC) method or a wireless Decentralized power optimizer, characterized in that using a communication type of communication. 제13항에 있어서,
상기 HSCD는,
외부제어신호 또는 자체제어신호에 따라서 상기 인에이블 신호를 제공하는 인에이블 신호 제공부와;
상기 인에이블 신호를 입력하고, 입력된 상기 인에이블 신호에 따라서 입력 DC 전압 VIN 을 출력하는 상기 입력부와;
상기 입력부의 입력 DC 전압 VIN을 승압하여 상기 하이 사이드 스위치의 게이트를 구동하기 위한 게이트 구동 전압을 생성하는 게이트 구동전압 생성부와;
상기 게이트 구동전압 생성부와 직렬로 연결되고, 상기 입력부에 입력되는 인에이블 신호와 동기하여 입력되는 인에이블 신호에 따라서 활성화되어 상기 게이트 구동전압 생성부로부터 생성되는 게이트 구동전압을 일정하게 유지하는 상기 게이트 구동전압 안정화부를;
구비하는 것을 특징으로 하는 분산형 전력최적화기.The method of claim 13,
The HSCD,
An enable signal providing unit for providing the enable signal according to an external control signal or a self control signal;
An input unit for inputting the enable signal and outputting an input DC voltage VIN in accordance with the input enable signal;
A gate driving voltage generator for boosting an input DC voltage VIN of the input unit to generate a gate driving voltage for driving the gate of the high side switch;
The gate driving in series with the gate driving voltage generator and being activated according to an enable signal input in synchronization with the enable signal input to the input unit to maintain a constant gate driving voltage generated from the gate driving voltage generator; A gate driving voltage stabilizer;
Distributed power optimizer characterized in that it comprises. 제14항에 있어서,
상기 입력부는 상기 인에이블 신호를 게이트에 입력하는 NMOS-FET형 스위치 Q1과 상기 스위치 Q1의 드레인에 게이트가 연결된 PMOS-FET형 스위치 Q2를 포함하고, 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 스위치 Q1 및 Q2의 활성화로 상기 스위치 Q2의 소스에 연결된 상기 입력전압 VIN이 상기 게이트 구동전압 생성부로 전달되는 것을 특징으로 하는 분산형 전력최적화기.The method of claim 14,
The input unit includes an NMOS-FET-type switch Q1 for inputting the enable signal to a gate, and a PMOS-FET-type switch Q2 having a gate connected to a drain of the switch Q1, and in response to the enable signal. And activating the input voltage VIN connected to the source of the switch Q2 to the gate driving voltage generator. 제15항에 있어서,
상기 게이트 구동전압 생성부는 상기 입력부로부터 전달되는 입력 DC 전압 VIN을 전달받는 리액턴스를 가지는 리액터 L1과, 정류 다이오드 D1과, 상기 리액터 L1과 정류 다이오드 D1 사이에 병렬로 접속되는 스위칭 드라이버를 포함하고, 상기 스위치 드라이버의 구동에 의해 상기 리액터 L1의 승압기능과 상기 정류다이오드 D1의 정류기능을 수행하여 상기 게이트 구동전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 분산형 전력최적화기.The method of claim 15,
The gate driving voltage generator includes a reactor L1 having a reactance receiving the input DC voltage VIN transmitted from the input unit, a rectifying diode D1, and a switching driver connected in parallel between the reactor L1 and the rectifying diode D1. And a gate driving voltage is generated by performing a boosting function of the reactor L1 and a rectifying function of the rectifying diode D1 by driving a switch driver. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 구동전압 안정화부는 상기 정류 다이오드 D1과 직렬로 연결되어 상기 게이트 구동전압을 유지하는 캐패시터 C1와, 상기 캐패시터 C1에 드레인이 연결되고 게이트가 상기 인에이블 신호에 연결되어 상기 인에이블 신호에 따라서 상기 캐패시터 C1을 활성화시키는 스위치 Q4를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산형 전력최적화기.The method according to any one of claims 14 to 16,
The gate driving voltage stabilizing unit is connected in series with the rectifier diode D1 to maintain the gate driving voltage, a drain is connected to the capacitor C1, and a gate is connected to the enable signal, so that the gate signal is connected to the enable signal. Distributed power optimizer comprising switch Q4 activating capacitor C1. 제12항에 있어서,
상기 게이트 구동전압 생성부는 캐패시터와 다이오드를 포함하는 차지 펌프(Charge Pump) 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 분산형 전력최적화기. The method of claim 12,
The gate drive voltage generator is a distributed power optimizer, characterized in that configured in a charge pump (Charge Pump) method including a capacitor and a diode.
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