KR20200001077U - lightweight powerpack circuit device by use of incomplete resonance - Google Patents

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Abstract

본 고안은 자기력이 발생하는 폐쇄형 트랙을 따라 이동하면서 발생하는 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 파워팩 회로장치를 경량화하여 제품 단가를 낮추는 기술로서, 종래의 파워팩 장치에 구비되는 정류부 유닛과 부스트 컨버터 유닛을 하나의 브리지리스 컨버터로 구현하고, 그 브리지리스 컨버터가 종래의 정류부 유닛과 부스트 컨버터 유닛이 담당하는 기능을 구현할 수 있도록 코일의 인덕턴스와 불완전공진하는 불완전공진 커패시터를 구비함에 따라 코일의 인덕턴스가 브리지리스 컨버터와 동작하여 마그네틱 커플러부터 전달되는 AC 전원을 DC 전원으로 정류함과 아울러 그 DC 전원이 타겟전압으로 변환되도록 하는 기술이다. 본 고안에 따르면 파워팩 회로장치의 제작 단가를 낮추고 제품 부피를 축소시키는 장점이 있다.The present invention is a technology for reducing the unit cost of a product by reducing the power pack circuit device that converts AC power generated while moving along a closed track generating magnetic force to DC power, and a rectifier unit and a boost converter unit provided in a conventional power pack device. Is implemented as a bridgeless converter, and the inductance of the coil is bridged as the bridgeless converter includes an inductance of the coil and an incompletely resonant capacitor to incompletely resonate so as to implement the functions of a conventional rectifier unit and a boost converter unit. It is a technology that operates with a lease converter to rectify the AC power delivered from the magnetic coupler to a DC power supply and convert the DC power supply to a target voltage. According to the present invention, there is an advantage of reducing the manufacturing cost of the power pack circuit device and reducing the product volume.

Description

불완전 공진 기반의 경량화 파워팩 회로장치 {lightweight powerpack circuit device by use of incomplete resonance}Lightweight powerpack circuit device by use of incomplete resonance}

본 고안은 자기력이 발생하는 폐쇄형 트랙을 따라 이동하면서 발생하는 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 파워팩 회로장치를 경량화하여 제작단가를 낮추는 기술이다.The present invention is a technology that reduces the manufacturing cost by reducing the power pack circuit device that converts AC power generated while moving along a closed track generating magnetic force to DC power.

더욱 상세하게는, 본 고안은 종래의 파워팩 장치에 구비되는 정류부 유닛과 부스트 컨버터 유닛을 하나의 브리지리스 컨버터로 구현하고, 그 브리지리스 컨버터가 종래의 정류부 유닛과 부스트 컨버터 유닛이 담당하는 기능을 구현할 수 있도록 마그네틱 커플러의 코일과 불완전공진하는 불완전공진 커패시터를 구비하도록 구성함에 따라 그 코일의 인덕턴스가 브리지리스 컨버터와 동작하여 마그네틱 커플러부터 전달되는 AC 전원이 DC 전원으로 정류됨과 동시에 그 DC 전원이 타겟전압으로 변환되도록 하는 기술이다.More specifically, the present invention implements a rectifier unit and a boost converter unit provided in a conventional power pack device as one bridgeless converter, and the bridgeless converter implements functions that are performed by a conventional rectifier unit and boost converter unit. In order to enable the coil of the magnetic coupler and an incompletely resonant capacitor to incompletely resonate, the inductance of the coil operates with a bridgeless converter, so that the AC power delivered from the magnetic coupler is rectified to DC power, and the DC power is the target voltage. It is a technology to be converted into.

[도 1]은 일반적인 파워팩 장치가 폐쇄형 트랙을 따라 이동하는 대차에 설치되어 그 폐쇄형 트랙으로부터 무선으로 전력을 수급받는 상태를 도시한 예시도이고, [도 2]는 [도 1]에 도시된 파워팩 장치의 회로도이다.[Fig. 1] is an exemplary view showing a state in which a general power pack device is installed on a cart moving along a closed track to receive power wirelessly from the closed track, and [Fig. 2] is shown in [Fig. 1]. It is a circuit diagram of a power pack device.

먼저, [도 1]에서와 같이, 마그네틱 커플러(20)는 폐쇄형 트랙(30)을 따라 이동하는 대차(미도시)에 설치되어 그 대차와 같이 폐쇄형 트랙(30)을 따라 이동한다.First, as shown in FIG. 1, the magnetic coupler 20 is installed on a bogie (not shown) moving along the closed track 30 and moves along the closed track 30 like the bogie.

이때, 마그네틱 커플러(20)에는 폐쇄형 트랙(30)의 자기력을 통해 무선으로 AC 전원이 발생한다. 이렇게 마그네틱 커플러(20)에 발생하는 AC 전원으로부터 DC 전원을 획득하기 위해 그 마그네틱 커플러(20)에는 [도 1]에서와 같이 DC 전원을 획득을 위한 파워팩 장치(40)가 케이블을 통해 연결된다.At this time, the AC power is generated wirelessly to the magnetic coupler 20 through the magnetic force of the closed track 30. In order to obtain DC power from AC power generated in the magnetic coupler 20 in this way, a power pack device 40 for acquiring DC power is connected to the magnetic coupler 20 as shown in FIG. 1 through a cable.

여기서, 파워팩 장치(40)는 마그네틱 커플러(20)에 감긴 코일(10)의 인덕턴스(11)와 완전하게 공진하는 완전 공진부(41), 그 완전 공진부(41)를 통한 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 정류부(42), 정류부(42)를 통해 정류된 DC 전원을 타겟전압으로 승압시키는 부스트 컨버터(43)를 구비한다.Here, the power pack device 40 is a complete resonant unit 41 that completely resonates with the inductance 11 of the coil 10 wound on the magnetic coupler 20, and the AC power through the fully resonant unit 41 is DC power. It includes a rectifying unit 42 for converting, and a boost converter 43 for boosting the DC power rectified through the rectifying unit 42 to a target voltage.

그런데, 마그네틱 커플러(20)에 유기되는 AC 전원은 고주파 교류전압이기 때문에 코일(10)의 인덕턴스(11)를 통과할 수 없다.However, the AC power induced in the magnetic coupler 20 cannot pass through the inductance 11 of the coil 10 because it is a high-frequency AC voltage.

그 결과, 마그네틱 커플러(20)에 연결되는 파워팩 장치(40)에는 코일(10)의 인덕턴스(11) 성분과 공진함에 따라 인덕턴스(11)의 임피던스를 상쇄시킬 공진 커패시터를 구비하여야 한다.As a result, the power pack device 40 connected to the magnetic coupler 20 must be provided with a resonant capacitor to cancel the impedance of the inductance 11 as it resonates with the inductance 11 component of the coil 10.

이때, 마그네틱 커플러(20)에 유기되는 AC 전원의 전압 손실 없이 그 AC 전원을 그대로 파워팩 장치(40)에 전달하기 위해서는 코일(10)의 인덕턴스(11) 성분이 완전 공진할 수 있도록 [도 2]의 완전 공진부(41)에 완전공진 커패시터(41a)가 구비되어야 한다.At this time, in order to transfer the AC power to the power pack device 40 without losing the voltage of the AC power induced in the magnetic coupler 20, the inductance 11 component of the coil 10 can be completely resonated [FIG. 2] Full resonant capacitor (41a) should be provided in the full resonator unit 41 of.

그러나, 완전공진 커패시터(41a)가 코일(10)의 인덕턴스(11) 성분과 완전 공진하도록 튜닝하는 것은 어려운 작업이고 실제로는 완전공진 커패시터(41a)를 구현하기가 현실적으로 불가능하다.However, tuning the fully resonant capacitor 41a to fully resonate with the inductance 11 component of the coil 10 is a difficult task and it is practically impossible to implement the full resonant capacitor 41a.

그 결과, 마그네틱 커플러(20)에 유기되는 AC 전원을 파워팩 장치(40)에 전달하는 과정에서 어느 정도 손실은 발생한다.As a result, a loss occurs to a certain degree in the process of transferring the AC power generated by the magnetic coupler 20 to the power pack device 40.

한편, 마그네틱 커플러(20)로부터 파워팩 장치(40)에 전달된 AC 전원은 정류부(42)를 통해 DC 전원으로 정류된 후 부스트 컨버터(43)를 거치면서 타겟전압으로 변환된다.Meanwhile, the AC power delivered from the magnetic coupler 20 to the power pack device 40 is rectified to DC power through the rectifier 42 and then converted to a target voltage through the boost converter 43.

그런데, 위와 같은 종래의 파워팩 장치(40)는 완전 공진부(41), 정류부(42), 부스트 컨버터(43)를 각각 별도의 유닛으로 구현함에 따라 제작단가가 높다는 단점이 있고, 아울러 각 유닛에 중복에 되는 소자들이 발생하여 부피가 커지는 단점도 발생한다.However, the conventional power pack device 40 as described above has a disadvantage in that the manufacturing cost is high as the complete resonator 41, the rectifier 42, and the boost converter 43 are implemented as separate units. There is also a disadvantage in that the devices are overlapped and the volume is increased.

본 고안의 목적은 자기력이 발생하는 폐쇄형 트랙을 따라 이동하면서 발생하는 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 파워팩 회로장치를 작고 가볍게 구현한 경량화 파워팩 회로장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a lightweight power pack circuit device that implements a small and lightly implemented power pack circuit device that converts AC power generated while moving along a closed track generating magnetic force into DC power.

또한, 본 고안의 목적은 제작단가를 낮출 수 있는 경량화 파워팩 회로장치를 제공함에 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a lightweight power pack circuit device that can lower the manufacturing cost.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 폐쇄형 트랙을 따라 이동하는 대차에 설치되어 폐쇄형 트랙으로부터 무선으로 전력을 수급받기 위한 경량화 파워팩 회로장치로서, 폐쇄형 트랙의 자기장으로부터 전력을 무선 수신하는 마그네틱 커플러에 대해 마그네틱 커플러의 코일에 직렬 연결되어 코일의 인덕턴스와 불완전 공진하는 불완전공진 커패시터를 구비한 의사 공진부; 의사 공진부에 직렬 연결되는 폐쇄형 회로를 구비함에 따라 불완전공진 커패시터와 연동하여 의사 공진부를 통해 코일로부터 전달되는 AC 전원을 특정 전압으로의 정류 및 컨버팅을 수행함에 따라 해당 DC 전원을 출력하는 브리지리스 컨버터;를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention is a light weight power pack circuit device installed on a cart moving along a closed track to receive power wirelessly from the closed track, and a magnetic device that wirelessly receives power from the magnetic field of the closed track A pseudo resonator unit connected to the coil of the magnetic coupler in series with the coupler and having an incomplete resonance capacitor incompletely resonating with the inductance of the coil; As it has a closed circuit connected in series to the pseudo resonator, it bridges the AC power delivered from the coil through the pseudo resonator to a specific voltage by interlocking with the incomplete resonant capacitor to output the corresponding DC power. And a converter.

여기서, 브리지리스 컨버터는 의사 공진부가 하나의 인덕턴스로 동작하도록 의사 공진부와 함께 하나의 부스트 컨버터로 동작하도록 구성될 수 있다.Here, the bridgeless converter may be configured to operate as a boost converter together with the pseudo resonator so that the pseudo resonator operates as one inductance.

그리고, 브리지리스 컨버터는, DC 전원을 출력하는 (-) 단자와 (+) 단자 사이에 제 1 정류다이오드와 제 1 파워트랜지스터가 순차적으로 직렬 연결되는 제 1 라인부; 제 1 라인부보다 (-) 단자와 (+) 단자에 인접하여 제 1 라인부에 병렬로 연결되며 제 1 라인부와 대칭되도록 제 2 정류다이오드와 제 2 파워트랜지스터가 상호 직렬 연결되는 제 2 라인부; 제 2 라인부보다 (-) 단자와 (+) 단자에 인접하여 제 2 라인부에 병렬로 연결되는 평활 커패시터;를 포함하여 구성되고, 제 1 정류다이오드와 제 1 파워트랜지스터 사이의 노드에 의사 공진부의 제 1 단이 연결되어 의사 공진부로부터 전달되는 정방향 AC 전류가 제 1 정류다이오드 방향으로 흐르도록 구성되며, 제 2 정류다이오드와 제 2 파워트랜지스터 사이의 노드에 의사 공진부의 제 2 단이 연결되어 의사 공진부로부터 전달되는 역방향 AC 전류가 제 2 정류다이오드 방향으로 흐르도록 구성될 수 있다.In addition, the bridgeless converter includes: a first line part in which a first rectifying diode and a first power transistor are sequentially connected in series between a (-) terminal and a (+) terminal outputting DC power; A second line adjacent to the (-) terminal and (+) terminal in parallel to the first line portion and connected to the first line portion in parallel and the second rectifying diode and the second power transistor connected in series so as to be symmetric to the first line portion. part; And a smoothing capacitor connected in parallel to the second line portion adjacent to the (-) terminal and the (+) terminal than the second line portion, and including, and pseudo-resonating at a node between the first rectifying diode and the first power transistor. The first stage of the negative is connected and configured to flow the forward AC current transmitted from the pseudo resonator in the direction of the first rectifying diode, and the second stage of the pseudo resonator is connected to a node between the second rectifying diode and the second power transistor. The reverse AC current transmitted from the pseudo resonator may be configured to flow in the direction of the second rectifying diode.

한편, DC 전원의 특정 전압을 일정하게 유지하도록 의사 공진부로부터 브리지리스 컨버터에 전달되는 부하의 변동에 대응하여 제 1,2 파워트랜지스터의 온오프 스위칭을 각각 제어하는 파워트랜지스터 제어부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, in order to maintain a certain voltage of the DC power source constant, the power transistor control unit for controlling the on-off switching of the first and second power transistors respectively in response to fluctuations in the load transmitted from the pseudo resonator to the bridgeless converter; Can be configured.

그리고, 파워트랜지스터 제어부는 제 1,2 파워트랜지스터에 대해 PWM 제어하도록 구성될 수 있다.In addition, the power transistor control unit may be configured to PWM control the first and second power transistors.

본 고안은 폐쇄형 트랙을 통해 발생하는 AC 전원으로부터 타겟전압의 DC 전원을 생성하는 파워팩 회로장치가 종래 파워팩 장치와 달리 불완전공진 커패시터와 브리지리스 컨버터로 구성됨에 따라 제품 단가를 낮춤과 아울러 제품 부피를 축소시킬 수 있는 장점을 나타낸다.In accordance with the present invention, a power pack circuit device that generates DC power at a target voltage from AC power generated through a closed track is composed of an incompletely resonant capacitor and a bridgeless converter, unlike conventional power pack devices, thereby reducing product cost and reducing product volume. It represents an advantage that can be reduced.

[도 1]은 일반적인 파워팩 장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 예시도.
[도 2]는 일반적인 파워팩 장치의 회로도.
[도 3]은 본 고안에 따른 경량화 파워팩 회로장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 예시도.
[도 4]는 본 고안에 따른 경량화 파워팩 회로장치를 도시한 예시도.
[도 5]는 [도 4]에서 브리지리스 컨버터 부분을 발췌한 도면.1 is an exemplary view schematically showing an installation state of a general power pack device.
2 is a circuit diagram of a typical power pack device.
3 is an exemplary view schematically showing an installation state of a lightweight power pack circuit device according to the present invention.
4 is an exemplary view showing a lightweight power pack circuit device according to the present invention.
[Fig. 5] is a view excerpt of the bridgeless converter part in [Fig. 4].

이하, 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[도 3]은 본 고안에 따른 경량화 파워팩 회로장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 예시도이다.3 is an exemplary view schematically showing an installation state of a lightweight power pack circuit device according to the present invention.

[도 3]를 참조하면, 본 고안에 따른 경량화 파워팩 회로장치(100)는 폐쇄형 트랙(30)을 따라 이동하는 대차(미도시)에 설치되어 그 폐쇄형 트랙(30)으로부터 무선으로 전력을 수급받는다.Referring to FIG. 3, the lightweight power pack circuit device 100 according to the present invention is installed on a cart (not shown) moving along the closed track 30 to wirelessly power electric power from the closed track 30. Receive and receive

이때, 경량화 파워팩 회로장치(100)는 제품의 구성을 단순화함에 따라 경량화시켜 제품 단가를 낮춤은 물론 제품의 부피를 작게할 수 있다.At this time, the lightweight power pack circuit device 100 can reduce the product cost as well as reduce the product volume by simplifying the configuration of the product.

이와 같은 경량화 파워팩 회로장치(100)의 구체적인 구성을 아래의 [도 4]와 [도 5]를 통해 상세하게 살펴 본다.A detailed configuration of the lightweight power pack circuit device 100 will be described in detail through [FIG. 4] and [FIG. 5] below.

[도 4]는 본 고안에 따른 경량화 파워팩 회로장치를 도시한 예시도이고, [도 5]는 [도 4]에서 브리지리스 컨버터 부분을 발췌한 도면이다.4 is an exemplary view showing a lightweight power pack circuit device according to the present invention, and [FIG. 5] is a view excerpting a bridgeless converter part from [FIG. 4].

[도 4]와 [도 5]를 참조하면, 제품의 부피축소와 그 제작 단가를 낮출 수 있도록 고안된 본 고안의 경량화 파워팩 회로장치(100)는 폐쇄형 트랙(30)을 따라 이동하는 대차(미도시)에 설치되어 폐쇄형 트랙(30)으로부터 무선으로 전력을 수급받으며, 이를 위해, 바람직하게는 의사 공진부(110)와 브리지리스 컨버터(120)를 포함하여 구성된다.4 and 5, the lightweight power pack circuit device 100 of the present invention designed to reduce the volume of the product and reduce the manufacturing cost thereof is a cart (not shown) that moves along the closed track 30 Installed in the city) to receive and receive power wirelessly from the closed track 30, and for this purpose, preferably includes a pseudo resonator 110 and a bridgeless converter 120.

의사 공진부(110)는 폐쇄형 트랙(30)의 자기장으로부터 전력을 무선 수신하는 마그네틱 커플러(20)의 코일(10)에 직렬 연결되어 그 코일(10)의 인덕턴스(11)와 불완전 공진하는 불완전공진 커패시터(111)를 구비한다.The pseudo resonator 110 is connected in series to the coil 10 of the magnetic coupler 20 that wirelessly receives power from the magnetic field of the closed track 30 and is incompletely resonant with the inductance 11 of the coil 10. Resonant capacitor 111 is provided.

여기서, 인덕터와 커패시터가 구현하는 일반적인 공진은 인덕터의 임피던스와 커패시터의 임피던스가 동일한 크기를 나타내도록 설정하는 완전 공진을 나타내지만, 본 고안에서는 일반적인 완전 공진과 달리 인덕턴스(11) 성분을 갖는 코일(10)과 불완전공진 커패시터(111)가 불완전 공진을 하도록 설정한다는 점에 그 불완전공진 커패시터(111)가 배치된 영역을 '의사 공진부'로 칭하였다.Here, the general resonance implemented by the inductor and the capacitor represents a complete resonance that sets the impedance of the inductor and the impedance of the capacitor to have the same size, but in the present invention, unlike the general complete resonance, the coil 10 having an inductance 11 component ) And the region where the incomplete resonant capacitor 111 is arranged is referred to as a 'pseudo resonator' in that the incomplete resonant capacitor 111 is set to perform incomplete resonance.

한편, 일반적인 공진에서 인덕터와 커패시터가 완전 공진하도록 인덕터의 임피던스와 커패시터의 임피던스를 동일한 크기로 설정하는 것은 현실적으로 불가능하다.On the other hand, in general resonance, it is practically impossible to set the impedance of the inductor and the impedance of the capacitor to the same size so that the inductor and the capacitor fully resonate.

이와 같이, 인덕터의 임피던스와 커패시터의 임피던스를 동일한 크기로 설정하는 것이 어렵다는 현실을 반영하여 본 고안에서는 의사 공진부(110)에서 의도적으로 불완전 공진이 이루어지도록 구현하였다. 즉, 마그네틱 커플러(20)의 코일(10)의 임피던스(ZL)를 불완전공진 커패시터(111)의 임피던스(ZC)보다 크도록 불완전공진 커패시터(111)를 튜닝함에 따라 코일(10)과 불완전공진 커패시터(111)의 전체 임피던스가 코일(10)의 인덕턴스(11)가 되도록 하였다.As described above, in order to reflect the reality that it is difficult to set the impedance of the inductor and the impedance of the capacitor to the same size, in the present design, the pseudo resonator 110 is implemented to intentionally perform incomplete resonance. That is, the coil 10 and the incomplete resonant capacitor are adjusted by tuning the incomplete resonant capacitor 111 so that the impedance ZL of the coil 10 of the magnetic coupler 20 is greater than the impedance ZC of the incomplete resonant capacitor 111. The total impedance of (111) was made to be the inductance (11) of the coil (10).

이를 통해, 마그네틱 커플러(20)의 코일(10)이 갖는 인덕턴스(11)가 [도 2]의 부스트 컨버터(43)에 구비된 '인덕터'와 같이 동작함에 따라 브리지리스 컨버터(120)에 별도의 인덕터를 구비하지 않고도 코일(10)의 인덕턴스(11)를 통해 브리지리스 컨버터(120)가 부스트 컨버터로 동작할 수 있게 된다.Through this, the inductance 11 of the coil 10 of the magnetic coupler 20 operates as a 'inductor' provided in the boost converter 43 of FIG. 2, so that it is separate from the bridgeless converter 120. The bridgeless converter 120 can operate as a boost converter through the inductance 11 of the coil 10 without an inductor.

[도 2]와 [도 4]를 비교하면, [도 2]의 부스트 컨버터(43)는 코일 소자를 별도로 구비하는 반면, [도 4]의 브리지리스 컨버터(120)는 코일 소자를 별도로 구비하고 있지 않다. 본 고안에서는 [도 4]의 마그네틱 커플러(20)의 코일(10)이 [도 2]의 부스트 컨버터(43)에 구비된 '인덕터'와 같이 동작함에 따라 브리지리스 컨버터(120)에 별도의 인덕터 소자가 불필요하다.When comparing [FIG. 2] and [FIG. 4], the boost converter 43 of [FIG. 2] separately includes a coil element, while the bridgeless converter 120 of [FIG. 4] separately includes a coil element. It is not. In the present invention, as the coil 10 of the magnetic coupler 20 of FIG. 4 operates as an 'inductor' provided in the boost converter 43 of FIG. 2, a separate inductor in the bridgeless converter 120 No device is required.

브리지리스 컨버터(120)는 의사 공진부(110)가 하나의 인덕턴스(11)로 동작하도록 의사 공진부(110)와 함께 하나의 소위 '부스트 컨버터'로 동작하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 브리지리스 컨버터(120)는 의사 공진부(110)에 직렬 연결되는 폐쇄형 회로를 구비함에 따라 불완전공진 커패시터(111)와 연동하여 의사 공진부(110)를 통해 코일(10)로부터 전달되는 AC 전원을 특정 전압으로 컨버팅하고 이와 동시에 DC 전원으로 정류하여 출력한다.The bridgeless converter 120 may be configured to operate as one so-called 'boost converter' together with the pseudo resonator 110 so that the pseudo resonator 110 operates as one inductance 11. To this end, the bridgeless converter 120 is transmitted from the coil 10 through the pseudo resonator 110 in conjunction with the incomplete resonant capacitor 111 as it has a closed circuit connected in series to the pseudo resonator 110. It converts AC power to a specific voltage and rectifies it to DC power at the same time and outputs it.

상세하게 기술하면, 브리지리스 컨버터(120)는 [도 4]와 [도 5]에 나타낸 바와 같이, 제 1 라인부(121), 제 2 라인부(122), 평활 커패시터(123)를 포함하여 구성될 수 있다.In detail, the bridgeless converter 120 includes a first line part 121, a second line part 122, and a smoothing capacitor 123, as shown in [FIG. 4] and [FIG. 5]. Can be configured.

제 1 라인부(121)는 [도 4]에서와 같이 DC 전원을 출력하는 (-) 단자(120a)와 (+) 단자(120b) 사이에 제 1 정류다이오드(121a)와 제 1 파워트랜지스터(121b)가 순차적으로 직렬 연결된다.The first line part 121 is a first rectifying diode (121a) and the first power transistor (-) between the (-) terminal (120a) and (+) terminal (120b) for outputting DC power as shown in [Fig. 121b) are sequentially connected in series.

그리고, 제 2 라인부(122)는 제 1 라인부(121)보다 (-) 단자(120a)와 (+) 단자(120b)에 인접하여 제 1 라인부(121)에 병렬로 연결되며 제 1 라인부(121)와 대칭되도록 제 2 정류다이오드(122a)와 제 2 파워트랜지스터(122b)가 상호 직렬 연결된다.In addition, the second line portion 122 is connected to the first line portion 121 in parallel to the (−) terminal 120a and the (+) terminal 120b than the first line portion 121 and is connected to the first line portion 121. The second rectifying diode 122a and the second power transistor 122b are serially connected to each other so as to be symmetric with the line portion 121.

또한, 평활 커패시터(123)는 제 2 라인부보다 (-) 단자(120a)와 (+) 단자(120b)에 인접하여 제 2 라인부(122)에 병렬로 연결된다.Also, the smoothing capacitor 123 is connected to the second line portion 122 in parallel to the (−) terminal 120a and the (+) terminal 120b than the second line portion.

여기서, 제 1 정류다이오드(121a)와 제 1 파워트랜지스터(121b) 사이의 노드에 의사 공진부(110)의 제 1 단(110a)이 연결됨에 따라 의사 공진부(110)로부터 전달되는 정방향 AC 전류가 제 1 정류다이오드(121a) 방향으로 흐르도록 구성되어야 한다.Here, as the first stage 110a of the pseudo resonator 110 is connected to a node between the first rectifying diode 121a and the first power transistor 121b, the forward AC current transmitted from the pseudo resonator 110 is connected. It should be configured to flow in the direction of the first rectifying diode (121a).

그리고, 제 2 정류다이오드(122a)와 제 2 파워트랜지스터(122b) 사이의 노드에 의사 공진부(110)의 제 2 단(110b)이 연결됨에 따라 의사 공진부(110)로부터 전달되는 역방향 AC 전류가 제 2 정류다이오드(122a) 방향으로 흐르도록 구성되어야 한다.And, as the second stage 110b of the pseudo resonator 110 is connected to a node between the second rectifying diode 122a and the second power transistor 122b, the reverse AC current transmitted from the pseudo resonator 110 It should be configured to flow in the direction of the second rectifying diode (122a).

한편, 경량화 파워팩 회로장치(100)는 코일(10)의 임피던스(ZL)를 불완전공진 커패시터(111)의 임피던스(ZC)보다 크도록 불완전공진 커패시터(111)를 튜닝한 의사 공진부(110)와 브리지리스 컨버터(120)를 [도 4] 및 [도 5]와 같이 구성함에 따라 [도 2]의 부스트 컨버터(43)가 2개로 구성된 것과 같은 구조를 갖게 되어 이중의 부스팅 효과를 나타낼 수 있다.On the other hand, the lightweight power pack circuit device 100 and the pseudo resonator 110 that tuned the incomplete resonant capacitor 111 so that the impedance (ZL) of the coil 10 is greater than the impedance (ZC) of the incomplete resonant capacitor (111). As the bridgeless converter 120 is configured as shown in [FIG. 4] and [FIG. 5], the boost converter 43 of [FIG. 2] has the same structure as two, and thus a dual boosting effect can be exhibited.

다른 한편, 파워트랜지스터 제어부(미도시)는 DC 전원의 특정 전압을 일정하게 유지하도록 의사 공진부(110)로부터 브리지리스 컨버터(120)에 전달되는 부하의 변동에 대응하여 제 1,2 파워트랜지스터(121b, 122b)의 온오프 스위칭을 각각 제어하도록 구성된다.On the other hand, the power transistor control unit (not shown) responds to the fluctuation of the load transmitted from the pseudo-resonant unit 110 to the bridgeless converter 120 so as to keep a certain voltage of the DC power constant, the first and second power transistors ( 121b, 122b).

이때, 파워트랜지스터 제어부(미도시)는 바람직하게는 제 1 파워트랜지스터(121b)와 제 2 파워트랜지스터(122b)에 대해 각각 PWM(pulse width modulation) 제어하도록 구성될 수 있다.In this case, the power transistor control unit (not shown) may be configured to control pulse width modulation (PWM) for the first power transistor 121b and the second power transistor 122b, respectively.

10 : 코일 11 : 인덕턴스
20 : 마그네틱 커플러 30 : 폐쇄형 트랙
40 : 파워팩 장치 41a : 완전공진 커패시터
41 : 완전 공진부 42 : 정류부
43 : 부스트 컨버터
100 : 경량화 파워팩 회로장치
110 : 의사 공진부 110a : 제 1 단
110b : 제 2 단 111 : 불완전공진 커패시터
120 : 브리지리스 컨버터 120a : (-) 단자
120b : (+) 단자 121 : 제 1 라인부
121a : 제 1 정류다이오드 121b : 제 1 파워트랜지스터
122 : 제 2 라인부 122a : 제 2 정류다이오드
122b : 제 2 파워트랜지스터 123 : 평활 커패시터10: coil 11: inductance
20: Magnetic coupler 30: Closed track
40: power pack device 41a: fully resonant capacitor
41: complete resonator 42: rectifier
43: boost converter
100: lightweight power pack circuit device
110: pseudo resonator 110a: first stage
110b: second stage 111: incomplete resonant capacitor
120: bridgeless converter 120a: (-) terminal
120b: (+) terminal 121: first line portion
121a: first rectifying diode 121b: first power transistor
122: second line portion 122a: second rectifying diode
122b: Second power transistor 123: Smoothing capacitor

Claims (5)

폐쇄형 트랙을 따라 이동하는 대차에 설치되어 상기 폐쇄형 트랙으로부터 무선으로 전력을 수급받기 위한 경량화 파워팩 회로장치로서,
상기 폐쇄형 트랙의 자기장으로부터 전력을 무선 수신하는 마그네틱 커플러에 대해 상기 마그네틱 커플러의 코일에 직렬 연결되어 상기 코일의 인덕턴스(11)와 불완전 공진하는 불완전공진 커패시터(111)를 구비한 의사 공진부(110);
상기 의사 공진부에 직렬 연결되는 폐쇄형 회로를 구비함에 따라 상기 불완전공진 커패시터와 연동하여 상기 의사 공진부를 통해 상기 코일로부터 전달되는 AC 전원을 특정 전압으로의 정류 및 컨버팅을 수행함에 따라 해당 DC 전원을 출력하는 브리지리스 컨버터(120);
를 포함하여 구성되고,
상기 마그네틱 커플러의 코일에 의한 임피던스(ZL)보다 상기 불완전공진 커패시터(111)에 의한 임피던스(ZC)가 더 작도록 설정하여 상기 브리지리스 컨버터(120)가 상기 마그네틱 커플러의 코일의 인덕턴스에 의해 이중의 부스팅을 수행하는 부스트 컨버터로 동작하도록 구성된 것을 특징으로 하는 불완전 공진 기반의 경량화 파워팩 회로장치.
A lightweight power pack circuit device installed on a cart moving along a closed track to receive power wirelessly from the closed track,
A pseudo resonator 110 having an incomplete resonance capacitor 111 that is in series with the inductance 11 of the coil and is incompletely resonant with the coil of the magnetic coupler for a magnetic coupler that wirelessly receives power from the magnetic field of the closed track. );
As the closed circuit connected in series to the pseudo resonator is provided, the DC power is supplied by rectifying and converting the AC power delivered from the coil through the pseudo resonator to a specific voltage in cooperation with the incomplete resonant capacitor. An output bridgeless converter 120;
It comprises,
The impedance (ZC) by the incomplete resonant capacitor 111 is set smaller than the impedance (ZL) by the coil of the magnetic coupler so that the bridgeless converter 120 is doubled by the inductance of the coil of the magnetic coupler. Light weight power pack circuit device based on incomplete resonance, characterized in that configured to operate as a boost converter to perform the boost.
청구항 1에 있어서,
상기 브리지리스 컨버터(120)는 상기 의사 공진부가 하나의 인덕턴스로 동작하도록 상기 의사 공진부와 함께 하나의 부스트 컨버터로 동작하는 것을 특징으로 하는 불완전 공진 기반의 경량화 파워팩 회로장치.
The method according to claim 1,
The bridgeless converter 120 is an incomplete resonance-based lightweight power pack circuit device characterized in that it operates as a boost converter together with the pseudo resonator so that the pseudo resonator operates as a single inductance.
청구항 2에 있어서,
상기 브리지리스 컨버터(120)는,
상기 DC 전원을 출력하는 (-) 단자와 (+) 단자 사이에 제 1 정류다이오드(121a)와 제 1 파워트랜지스터(121b)가 순차적으로 직렬 연결되는 제 1 라인부(121);
상기 제 1 라인부보다 상기 (-) 단자와 상기 (+) 단자에 인접하여 상기 제 1 라인부에 병렬로 연결되며 상기 제 1 라인부와 대칭되도록 제 2 정류다이오드(122a)와 제 2 파워트랜지스터(122b)가 상호 직렬 연결되는 제 2 라인부(122);
상기 제 2 라인부보다 상기 (-) 단자와 상기 (+) 단자에 인접하여 상기 제 2 라인부에 병렬로 연결되는 평활 커패시터(123);
를 포함하여 구성되고,
상기 제 1 정류다이오드와 상기 제 1 파워트랜지스터 사이의 노드에 상기 의사 공진부의 제 1 단(110a)이 연결되어 상기 의사 공진부로부터 전달되는 정방향 AC 전류가 상기 제 1 정류다이오드 방향으로 흐르도록 구성되며,
상기 제 2 정류다이오드와 상기 제 2 파워트랜지스터 사이의 노드에 상기 의사 공진부의 제 2 단(110b)이 연결되어 상기 의사 공진부로부터 전달되는 역방향 AC 전류가 상기 제 2 정류다이오드 방향으로 흐르도록 구성된 것을 특징으로 하는 불완전 공진 기반의 경량화 파워팩 회로장치.
The method according to claim 2,
The bridgeless converter 120,
A first line unit 121 in which a first rectifying diode 121a and a first power transistor 121b are sequentially connected in series between the (-) terminal and the (+) terminal outputting the DC power;
The second rectifying diode 122a and the second power transistor are connected to the first line portion in parallel to the (-) terminal and the (+) terminal and are symmetrical to the first line portion than the first line portion. A second line part 122 to which (122b) are connected in series with each other;
A smoothing capacitor 123 connected to the second line portion in parallel to the (-) terminal and the (+) terminal than the second line portion;
It comprises,
A first stage 110a of the pseudo resonator is connected to a node between the first rectifier diode and the first power transistor, and a forward AC current transmitted from the pseudo resonator is configured to flow in the direction of the first rectifier diode. ,
The second stage 110b of the pseudo resonator is connected to a node between the second rectifier diode and the second power transistor, and a reverse AC current transmitted from the pseudo resonator is configured to flow in the direction of the second rectifier diode. Lightweight power pack circuit device based on imperfect resonance.
청구항 3에 있어서,
상기 DC 전원의 특정 전압을 일정하게 유지하도록 상기 의사 공진부로부터 상기 브리지리스 컨버터에 전달되는 부하의 변동에 대응하여 상기 제 1,2 파워트랜지스터의 온오프 스위칭을 각각 제어하는 파워트랜지스터 제어부;
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 불완전 공진 기반의 경량화 파워팩 회로장치.
The method according to claim 3,
A power transistor control unit that controls on / off switching of the first and second power transistors respectively in response to fluctuations in the load transmitted from the pseudo resonator to the bridgeless converter so as to maintain a certain voltage of the DC power source constant;
Light weight power pack circuit device based on incomplete resonance, characterized in that further comprises a.
청구항 4에 있어서,
상기 파워트랜지스터 제어부(200)는 상기 제 1,2 파워트랜지스터에 대해 PWM 제어하는 것을 특징으로 하는 불완전 공진 기반의 경량화 파워팩 회로장치.The method according to claim 4,
The power transistor control unit 200 is an incomplete resonance-based lightweight power pack circuit device, characterized in that PWM control for the first and second power transistors.
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