KR20200056957A - Dc/dc 컨버터 및 그 컨버터 제어 - Google Patents

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Abstract

DC/DC 변환기 시스템은 제1 포트 및 제2 포트에서의 전압 레벨들 간에 변환하기 위한 양방향 DC/DC 변환기 및 상기 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 제어 시스템을 포함한다. 상기 양방향 DC/DC 변환기는 상기 제1 포트에 연결되는 제1 변환 스테이지 및 상기 제1 변환 스테이지와 인터페이싱되고 상기 제2 포트에 연결되는 제2 변환 스테이지를 포함한다. 상기 제어 시스템은 외부 제어 루프 및 내부 제어 루프를 포함한다. 상기 외부 제어 루프는 제1 포트 및 제2 포트 중 하나에서의 전압 레벨, 전류 레벨 또는 전력 중 하나에 대한 명령을 전압 레벨, 전류 레벨 또는 전력 레벨의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 인터페이스 전류 명령을 출력한다. 상기 내부 제어 루프는 상기 인터페이스 전류 명령을 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지의 인터페이스에서의 실제 인터페이스 전류와 비교하고 상기 비교에 기초하여 스위칭 신호 듀티 값을 제어한다.

Description

DC/DC 컨버터 및 그 컨버터 제어
본 발명은 DC/DC 컨버터 및 그 컨버터 제어에 관한 것이다.
전력 변환 장치들 및 관련 제어 시스템들은 다양한 에너지 자원들을 인터페이싱(interfacing)하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전력 시스템은 다양한 상호 연결된 분산 에너지 자원들(예를 들어, 발전기들 및 에너지 저장 유닛들) 및 부하들을 포함할 수 있다. 전력 시스템은 또한 유틸리티 그리드 또는 마이크로그리드 시스템에 연결될 수 있다. 전력 시스템은 이러한 에너지 자원들 간의 전력 변환을 위해 전력 변환(예를 들어, AC/DC, DC/DC, AC/AC 및 DC/AC)을 사용한다.
전력 전자 장치들에서, DC/DC 변환기는 소스를 하나의 전압 레벨에서 다른 전압 레벨로 변환한다. DC/DC 변환기들은 출력 전압이 입력 전압보다 낮은 강압형(벅(buck)) 변환기와 출력 전압이 입력 전압보다 높은 승압형(부스트) 변환기를 포함한다. DC/DC 변환기들은 다양한 토폴로지를 사용하여 입력 전압을 원하는 출력 전압으로 승압 또는 강압시킨다. 예를 들어, DC/DC 변환기는 IGBT와 같은 스위치가 게이트 신호를 수신하여 입력 전압을 원하는 출력 전압으로 변환하는 스위칭 토폴로지를 사용할 수 있다. DC/DC 변환기들은 DC/DC 변환기가 에너지원으로부터 출력된 전압을 마이크로그리드에 적합한 전압으로 변환하는 마이크로 그리드 응용을 포함하여 다양한 응용에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하나의 포트에서의 전압 크기가 대향 포트에서의 전압보다 높도록, 동일하도록, 더 낮아지도록 제어될 수 있는 DC/DC 변환기를 포함한다.
일 양상에서, DC/DC 변환기 시스템은 제1 포트 및 제2 포트에서의 전압 레벨들 간에 변환하기 위한 양방향 DC/DC 변환기 및 상기 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 제어 시스템을 포함한다. 상기 양방향 DC/DC 변환기는 : 상기 제1 포트에 연결되고 다수의 스위치들을 포함하는 제1 변환 스테이지; 및 상기 제1 변환 스테이지와 인터페이싱하는 제2 변환 스테이지로서, 상기 제2 변환 스테이지는 상기 제2 포트에 연결되고 다수의 스위치들을 포함하는, 제2 변환 스테이지를 포함한다. 상기 제어 시스템은 제1 포트 및 제2 포트 중 하나에서의 전압 레벨, 전류 레벨 또는 전력 중 어느 하나에 대한 명령을 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트 중 상기 하나에서의 전압 레벨, 전류 레벨 또는 전력 레벨의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 인터페이스 전류 명령을 출력하도록 구성된 외부 제어 루프 유닛; 및 상기 인터페이스 전류 명령을 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지의 인터페이스에서의 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 스위칭 신호 듀티 값을 제어하도록 구성된 내부 제어 루프 유닛을 포함한다.
상기 DC/DC 변환기 시스템의 상기 내부 제어 루프 유닛은 제1 변환 스테이지 제어기 및 제2 변환 스테이지 제어기를 포함하며, 상기 내부 제어 루프 유닛은 : 상기 인터페이스 전류 명령을 인터페이스 전류 비교 값과 비교하여 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하고; 상기 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하도록 더 구성될 수 있는데, 이 때, 상기 제1 변환 스테이지 제어기는 상기 제1 인터페이스 전류 명령 및 상기 인터페이스 전류의 실제 값의 비교에 따라 상기 제1 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하고, 그리고 상기 제2 변환 스테이지 제어기는 상기 제2 인터페이스 전류 명령 및 상기 인터페이스 전류의 실제 값의 비교에 따라 상기 제2 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어한다.
상기 인터페이스 전류 명령을 인터페이스 전류 비교 값과 비교할 때, 상기 내부 제어 루프 유닛은 : 상기 인터페이스 전류 명령으로부터 상기 인터페이스 전류 비교 값을 감산하여 상기 제1 인터페이스 전류 명령을 생성하고; 상기 인터페이스 전류 명령에 상기 인터페이스 전류 비교 값을 가산하여 상기 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하고; 상기 제1 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고, 그리고 상기 비교에 기초하여 상기 제1 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 상기 제1 변환 스테이지 제어기에 의해 제어하고; 그리고 상기 제2 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고, 그리고 상기 비교에 기초하여 상기 제2 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 상기 제2 변환 스테이지 제어기에 의해 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 변환 스테이지 제어기 및 상기 제2 변환 스테이지 제어기는 비례 적분 유도(PID) 제어기, 비례 적분(PI) 제어기들, 비례(P) 제어기 및 히스테리시스 제어기 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 외부 제어 루프는 상기 인터페이스 전류를 제어하기 위해 전압 또는 전류에 대한 명령과 상기 실제 전압 또는 전류의 비교를 수신하기 위해 비례 적분 유도(PID) 제어기, 비례 적분(PI) 제어기들, 비례(P) 제어기 및 히스테리시스 제어기 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 변환 스테이지는 상기 제1 포트에서의 전압이 상기 제2 포트에서의 전압보다 높을 때 상기 제1 포트에서의 전압을 상기 제2 포트에서 출력되는 출력 전압으로 변환할 수 있다. 상기 제2 변환 스테이지는 상기 제2 포트에서의 전압이 상기 제1 포트에서의 전압보다 높을 때 상기 제2 포트에서의 전압을 상기 제2 포트에서 출력되는 출력 전압으로 변환할 수 있다. 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지 각각은 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에서의 전압들이 실질적으로 동일할 때 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에서의 전압들을 제어하도록 동작할 수 있다.
상기 제1 변환 스테이지는 제1 포트의 제1 단자 및 제2 단자 사이에서 직렬 연결된 제1 하프브리지 및 제2 하프브리지를 포함할 수 있다. 상기 제2 변환 스테이지는 제2 포트의 제3 단자 및 제4 단자 사이에서 직렬 연결된 제3 하프브리지 및 제4 하프브리지를 포함한다.
상기 제1 하프브리지는 상기 입력 포트의 제1 단자 및 상기 제1 하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결된 한 쌍의 제1 스위치들을 포함할 수 있고, 상기 제2 하프브리지는 제2 하프브리지 및 상기 제1 하프브리지의 접합부 사이에 직렬 연결된 한 쌍의 제2 스위치들을 포함한다. 상기 제3 하프브리지는 상기 제4 하프브리지 및 상기 제3 하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결된 한 쌍의 스위치들을 포함할 수 있으며, 상기 제4 하프브리지는 제4 하프브리지 및 상기 제3 하프브리지의 접합부 사이에 직렬 연결된 한 쌍의 스위치들을 포함할 수 있다.
상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지는 제1 인덕터 및 제2 인덕터 또는 절연 변압기를 통해 인터페이싱될 수 있다.
상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지가 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 통해 인터페이싱될 때, 상기 제1 인덕터는 상기 한 쌍의 제1 스위치들의 접합부에 연결된 제1 단자 및 상기 한 쌍의 제3 스위치들의 접합부에 연결된 제2 단자를 가질 수 있으며, 그리고 상기 제2 인덕터는 상기 한 쌍의 제2 스위치들의 접합부에 연결된 제1 단자 및 상기 한 쌍의 제4 스위치들의 접합부에 연결된 제2 단자를 갖는다.
상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지가 절연 변압기를 통해 인터페이싱될 때, 상기 절연 변압기의 제1 권선의 일측은 상기 제1 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결될 수 있고, 그리고 상기 제1 권선의 다른 측은 상기 제2 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결될 수 있고, 상기 절연 변압기의 제2 권선의 일측은 상기 제3 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결될 수 있고, 그리고 상기 제2 권선의 다른 측은 상기 제4 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결될 수 있다.
상기 제1 변환 스테이지는 상기 제1 포트에서 에너지 저장 유닛에 연결될 수 있고, 그리고 상기 제2 변환 스테이지는 상기 제2 포트에서 PV 어레이에 연결될 수 있다.
상기 DC/DC 변환기 시스템은 : 상기 제1 하프브리지에 연결되는 제1 커패시터; 상기 제2 하프브리지에 연결되는 제2 커패시터를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어 시스템은 상기 제1 커패시터 양단의 전압 및 상기 제2 커패시터 양단의 전압 간의 전압 차이를 제어하기 위한 커패시턴스 제어 시스템을 더 포함할 수 있으며, 상기 커패시턴스 제어 시스템은 : 상기 제1 커패시터 양단의 전압 및 상기 제2 커패시터 양단의 전압 간의 차이를 계산하고; 상기 제1 커패시터 양단의 전압 및 상기 제2 커패시터 양단의 전압 간의 차이에 따라 듀티비 오프셋을 계산하고; 상기 제1 변환 스테이지 제어기에 의해 출력된 상기 듀티 값에 상기 듀티비 오프셋을 적용하도록 구성된다.
상기 DC/DC 변환기 시스템은 : 상기 제3 하프브리지에 연결되는 제3 커패시터; 상기 제4 하프브리지에 연결되는 제4 커패시터를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어 시스템은 상기 제3 커패시터 양단의 전압 및 상기 제4 커패시터 양단의 전압 간의 전압 차이를 제어하기 위한 커패시턴스 제어 시스템을 더 포함할 수 있으며, 상기 커패시턴스 제어 시스템은 : 상기 제1 커패시터 양단의 전압 및 상기 제2 커패시터 양단의 전압 간의 차이를 계산하고; 상기 제1 커패시터 양단의 전압 및 상기 제2 커패시터 양단의 전압 간의 차이에 따라 듀티비 오프셋을 계산하고; 상기 제1 변환 스테이지 제어기에 의해 출력된 상기 듀티 값에 상기 듀티비 오프셋을 적용하도록 구성된다.
다른 양상에서, 양방향 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 방법이 제공되는데, 상기 양방향 DC/DC 변환기는 제1 포트에 연결되고 제2 포트에 연결된 제2 변환 스테이지와 인터페이싱되는 제1 변환 스테이지를 포함하며, 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지 각각은 다수의 스위치들을 포함하며, 상기 방법은 : 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트 중 하나에서의 전류, 전압 또는 전력에 대한 명령을 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트 중 상기 하나에서의 전류, 전압 또는 전력의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 인터페이스 전류 명령을 제어하는 단계; 및 상기 인터페이스 전류 명령을 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지의 인터페이스에서의 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 스위칭 신호를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 인터페이스 전류 명령을 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지의 인터페이스에서의 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 스위칭 신호를 제어하는 단계는 : 상기 인터페이스 전류 명령을 인터페이스 전류 비교 값과 비교하여 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하는 단계; 상기 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하는 단계; 상기 제1 인터페이스 전류 명령 및 상기 인터페이스 전류의 실제 값의 비교에 따라 상기 제1 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하는 단계; 및 상기 제2 인터페이스 전류 명령 및 상기 인터페이스 전류의 실제 값의 비교에 따라 상기 제2 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 인터페이스 전류 명령을 인터페이스 전류 비교 값과 비교하여 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하고 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호들의 듀티 값들을 제어하는 단계는 : 상기 인터페이스 전류 명령으로부터 상기 인터페이스 전류 비교 값을 감산하여 상기 제1 인터페이스 전류 명령을 생성하는 단계; 상기 인터페이스 전류 명령에 상기 인터페이스 전류 비교 값을 가산하여 상기 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하는 단계; 상기 제1 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고, 그리고 상기 비교에 기초하여 상기 제1 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하는 단계; 및 상기 제2 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고, 그리고 상기 비교에 기초하여 상기 제2 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 변환 스테이지는 상기 제1 포트에서 에너지 저장 유닛에 연결될 수 있고, 그리고 상기 제2 변환 스테이지는 상기 제2 포트에서 PV 어레이에 연결될 수 있다.
다른 양상에서, DC/DC 변환기는 제1 변환 스테이지 및 제2 변환 스테이지를 포함할 수 있다. 상기 제1 변환 스테이지는 제1 포트의 제1 단자 및 제2 단자 사이에서 직렬 연결된 제1 하프브리지 및 제2 하프브리지를 포함한다. 상기 제2 변환 스테이지는 상기 제1 변환 스테이지에 연결되며, 상기 제2 변환 스테이지는 제2 포트의 제3 단자 및 제4 단자 사이에서 직렬 연결된 제3 하프브리지 및 제4 하프브리지를 포함한다. 상기 제1 변환 스테이지는 상기 제1 포트에서의 제1 전압의 크기가 상기 제2 포트에서의 제2 전압의 크기보다 클 때 상기 제1 포트에서의 제1 전압을 상기 제2 포트에서 출력되는 원하는 출력 전압으로 변환하도록 동작한다. 상기 제2 변환 스테이지는 상기 제2 포트에서의 제2 전압의 크기가 상기 제1 포트에서의 제1 전압의 크기보다 클 때 상기 제2 포트에서의 제2 전압을 상기 제1 포트에서 출력되는 원하는 출력 전압으로 변환하도록 동작한다.
상기 제1 하프브리지, 상기 제2 하프브리지, 상기 제3 하프브리지 및 상기 제4 하프브리지가 직렬 하프브리지들의 캐스케이드 연결을 형성하도록 상기 제1 변환 스테이지가 상기 제2 변환 스테이지에 연결될 수 있다.
상기 제1 하프브리지는 상기 입력 포트의 상기 제1 단자 및 상기 제1 하프브리지와 상기 제2 하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결되는 한 쌍의 제1 스위치들을 포함할 수 있다.
상기 제2 하프브리지는 상기 제1 포트의 상기 제2 단자 및 상기 제1 하프브리지와 상기 제2 하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결되는 한 쌍의 제2 스위치들을 포함할 수 있다.
상기 제3 하프브리지는 상기 제2 포트의 상기 제1 단자 및 상기 제3 하프브리지와 상기 제4하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결되는 한 쌍의 스위치들을 포함할 수 있다.
상기 제4 하프브리지는 상기 제2 포트의 상기 제2 단자 및 상기 제3 하프브리지와 상기 제4하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결되는 한 쌍의 스위치들을 포함할 수 있다.
상기 DC/DC 변환기는 : 상기 한 쌍의 제1 스위치들의 접합부에 연결된 제1 단자 및 상기 한 쌍의 제3 스위치들의 접합부에 연결된 제2 단자를 갖는 제1 인덕터; 및 상기 한 쌍의 제2 스위치들의 접합부에 연결된 제1 단자 및 상기 한 쌍의 제4 스위치들의 접합부에 연결된 제2 단자를 갖는 제2 인덕터를 더 포함할 수 있다.
상기 DC/DC 변환기는 : 상기 제1 하프브리지 및 상기 제2 하프브리지에 폐쇄-연결된(close coupled) 제1 커패시터 및 제2 커패시터; 및 상기 제3 하프브리지 및 상기 제4 하프브리지에 폐쇄-연결된 제3 커패시터 및 제4 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지는 절연 변압기를 통해 인터페이싱될 수 있으며, 그리고 상기 절연 변압기의 제1 권선의 일측은 상기 제1 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되고, 그리고 상기 제1 권선의 다른 측은 상기 제2 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되고, 상기 절연 변압기의 제2 권선의 일측은 상기 제3 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되고, 그리고 상기 제2 권선의 다른 측은 상기 제4 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결된다.
상기 제1 포트는 에너지 저장 유닛에 연결되도록 구성될 수 있고, 그리고 상기 제2 포트는 태양광 어레이에 연결되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이점은 첨부도면과 관련하여 고려될 때 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해되므로 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 변환기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC/DC 변환기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 변환기의 제어 구조이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2에 도시된 제어 구조에 의해 제어되는 DC/DC 변환기의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 변환기의 제어 구조이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 변환기를 사용하는 예시적인 전력 시스템이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 포트 및 제2 포트의 커패시터들 양단의 전압들 간의 전압 차이를 제어하기 위한 제어 구조이다.
이하, 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면을 참조할 것이며, 첨부 도면은 예시적으로 특정 예시적 실시예들을 도시한다. 그러나, 본원에 설명되는 원리들은 많은 다른 형태들로 구체화될 수 있다. 도면들의 구성요소들은 반드시 축척이 맞을 필요는 없으며, 대신에 본 발명의 원리를 설명하는 것에 중점을 둘 수 있다. 또한, 도면들에서, 상이한 뷰 전반에 걸쳐 대응하는 부품들을 나타내도록 유사한 참조 번호들이 배치될 수 있다.
다음의 본 발명의 설명에서, 특정 용어는 참고용일 뿐이며, 제한하려는 것이 아니다. 예를 들어, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 요소들을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소들은 이들 용어들에 의해 제한되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 본 발명의 설명 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "상기"는 문맥상 달리 명시하지 않는 한 복수 형태를 포함하고자 한다. 또한, 본원에 사용된 용어 "및/또는", "그리고/또는"은 관련된 열거된 용어들 중 하나 이상의 가능한 모든 조합들을 지칭하고 포함하는 것이 이해될 것이다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "포함하다" 그리고/또는 "포함하는"은 언급된 특징들, 정수(integer)들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 컴포넌트들 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 더 이해될 것이다.
전형적인 DC/DC 변환기는 배터리와 같은 소스에 연결될 수 있으며, 이로써, 소스 전압은 중간 DC 버스로 증가(또는 감소)될 수 있다. 예를 들어, 배터리 전압이 300V-600V 범위인 경우, DC/DC 변환기는 이 전압을 중간 DC 버스에서 800V와 같은 출력 전압으로 부스팅할 수 있다. 이러한 설계에서는 출력 전압이 항상 입력 전압보다 높아야하고, 전류 제어는 (예를 들어, 배터리 충전 또는 방전을 위해) 어느 방향으로든 가능하다. 이러한 설계는 소스 전압을 높이거나 낮추는 것으로 제한된다.
본 발명의 실시예들은 부스트(즉, 증가) 또는 벅(즉, 감소) 동작으로 제한되지 않는 DC/DC 변환기를 포함한다. DC/DC 변환기는 하나의 포트에서의 전압 크기가 대향 포트에서의 전압보다 높도록, 같도록, 그리고 낮도록 제어될 수 있다는 점에서 유연성을 허용하는 토폴로지 및 제어 시스템을 갖는 제1 포트 및 제2 포트를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 원하는 전류, 전압 또는 전력 기준을 출력하도록 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 제어 구조를 갖는 DC/DC 변환기 및 제어 시스템을 포함한다. 본 발명의 실시예들은 저전압 정격 스위치(예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 등과 같은 반도체 장치들)를 이용하면서 고전압 에너지 저장소(예를 들어, 배터리) 및 태양광(PV) 어레이의 인터페이싱을 가능하게 하는 DC/DC 변환기 및 제어 시스템을 포함한다. 본 발명의 실시예들은 또한 에너지 저장소(예를 들어, 배터리)와 PV 어레이들의 인터페이싱을 가능하게 하는 DC/DC 변환기 및 제어 시스템을 포함하며, 여기서, 에너지 저장소의 출력/입력 전압과 PV 어레이들의 출력 전압은 중첩하는 전압 크기를 갖는다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 DC/DC 변환기(100)는 서로 연결된 제1 변환 스테이지(110)와 제2 변환 스테이지(120)를 포함할 수 있다. 제1 변환 스테이지는 제1 포트(130)에 연결되고, 이는 에너지 저장 유닛(예를 들어, 배터리)과 같은 전원에 연결될 수 있다. 제2 변환 스테이지는 제2 포트(140)에 연결되고, 이는 태양광(PV) 어레이와 같은 전력원 또는 다른 전력 변환기(예를 들어, 전력 인버터) 또는 부하에 연결될 수 있다. 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120)는 양방향 DC/DC 변환기를 형성한다(즉, 전력 흐름은 양방향이다). 도 1에 도시된 실시예에서, 제1 포트(130)에서의 제1 변환 스테이지(110)상의 전압의 크기는 제2 포트(140)에서의 제2 변환 스테이지상의 전압의 크기보다 크거나 작거나 또는 실질적으로 동일할 수 있다(즉, 거의 같을 수 있다). 따라서, DC/DC 변환기(100)의 어느 한 쪽은 벅 또는 부스트 변환기로서 사용될 수 있다. 도 1이 제1 포트(130) 및 제2 포트(140)에 연결된 배터리 및 PV-어레이를 도시하지만, 상이한 소스들 및/또는 부하들이 대신에 제1 포트(130) 및 제2 포트(140)에 연결될 수도 있으며, 이에 따라 본 발명은 그에 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다.
일 실시예에서, 제1 변환 스테이지(110)는 포트(130)의 전압의 크기가 포트(140)의 전압의 크기보다 클 때 제1 포트(130)에서의 전압을 포트(140)에서의 원하는 크기(즉, 출력 전압)로 변환하도록 동작한다. 이 변환은 피드백 신호와 비교되는 전류 명령, 전압 명령 또는 전력 기준 중 어느 하나를 사용하여 달성될 수 있다. 제2 변환 스테이지(120)는 포트(140)에서의 전압의 크기가 포트(130)에서의 전압의 크기보다 클 때 포트(140) 전압을 포트(130)에서의 원하는 크기로 변환하도록 동작한다. 이 변환은 피드백 신호와 비교되는 전류 명령, 전압 명령 또는 전력 기준 중 어느 하나를 사용하여 달성될 수 있다.
따라서, DC-DC 변환기는 어느 한 포트에서의 전압 크기가 미리 결정된 전압(예를 들어 어느 한 쪽에서 1500V) 정도까지일 수 있는 설계로 구현될 수 있다. 이 예에서, 포트(130, 140) 중 어느 하나의 전압은 최대 1500V까지의 임의의 전압이 되도록 제어될 수 있을 뿐만 아니라 DC-DC 변환기에서의 전력 흐름을 제어할 수도 있다(즉, 전류의 방향을 제어할 수 있다). 따라서, 예를 들어 포트(130)에서, 전압은 800V일 수 있고, 그리고 포트(140)에서, 전압은 1500V일 수 있으며, 그리고 전류는 (예를 들어, 전원을 충전 또는 방전시키기 위해) 어느 방향으로든 제어될 수 있다. 이와 유사하게, 포트(130)는 1500V일 수 있고, 그리고 포트(140)는 800V일 수 있으며, 전류는 어느 방향으로든 제어될 수 있다. 마지막으로, 포트(130)에서의 전압 크기는 포트(140)에서의 전압 크기와 실질적으로 동일할 수 있고, 그리고 전류는 어느 방향으로든 제어될 수 있다.
일 실시예에서, DC/DC 변환기(100)는 두 세트의 캐스케이드된 하프브리지를 포함한다. 제1 변환 스테이지(110)는 직렬 연결된 제1 하프브리지(112) 및 제2 하프브리지(114)를 포함한다. 제1 하프브리지(112) 및 제2 하프브리지(114) 각각은 한 쌍의 스위치들(Q1, Q2 및 Q3, Q4)을 포함할 수 있다. 제2 변환 스테이지(120)는 직렬 연결된 제3 하프브리지(122) 및 제4 하프브리지(124)를 포함한다. 제3 하프브리지(122) 및 제4 하프브리지(124) 각각은 한 쌍의 스위치들(Q5, Q6 및 Q7, Q8)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 제1 하프브리지(112)의 한 쌍의 스위치들(Q1, Q2)은 제1 포트(130)의 제1 단자와 제1 하프브리지(112)와 제2 하프브리지(114)의 접합부(즉, 제1 하프브리지를 제2 하프브리지에 연결하는 노드) 사이에 직렬로 연결된다. 제2 하프브리지(114)의 한 쌍의 스위치들(Q3, Q4)은 제1 하프브리지(112)와 제2 하프브리지(114)의 접합부(즉, 제1 하프브리지를 제2 하프브리지에 연결하는 노드) 및 포트(130)의 제2 단자 사이에 직렬로 연결된다. 제3 하프브리지(122)의 한 쌍의 스위치들은 제2 포트(140)의 제1 단자와 제3 하프브리지(122)와 제4 하프브리지(124)의 접합부 사이에 직렬로 연결된다. 제4 하프브리지(124)의 한 쌍의 스위치들은 제2 포트(140)의 제2 단자와 제3 하프브리지(122)와 제4 하프브리지(124)의 접합부 사이에 연결된다.
일 실시예에서, 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지는 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)를 사용하여 인터페이싱된다. 제1 인덕터(L1)의 일 단자는 제1 하프브리지(112)의 한 쌍의 스위치들(Q1, Q2)의 접합부(즉, 스위치들(Q1, Q2)을 연결하는 노드)에 연결된다. 제1 인덕터(L1)의 다른 단자는 제3 하프브리지(122)의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결된다. 제2 인덕터(L2)의 일 단자는 제2 하프브리지(114)의 한 쌍의 스위치들(Q3, Q4)의 접합부에 연결되고, 그리고 제2 인덕터의 다른 단자는 제4 하프브리지(124)의 한 쌍의 스위치들(Q7, Q8)의 접합부에 연결된다.
다른 실시예에서, 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)는 도 2에 도시된 바와 같이 절연 변압기(T1)로 대체될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 절연 변압기(T1)의 제1 권선의 일측은 제1 하프브리지의 한 쌍의 스위치들(Q1, Q2)의 접합부에 연결되며, 그리고 제1 권선의 다른 측은 제2 하프브리지의 한 쌍의 스위치들(Q3, Q4)의 접합부에 연결된다. 변압기(T1)의 제2 권선의 일측은 제3 하프브리지의 한 쌍의 스위치들(Q5, Q6)의 접합부에 연결되고, 그리고 제2 권선의 다른 측은 제4 하프브리지(124)의 한 쌍의 스위치들(Q7, Q8)의 접합부에 연결된다.
제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120)가 인덕터들(L1, L2)에 의해 인터페이싱되는 실시예(도 1)에서, DC/DC 변환기(100)는 옵션으로 중심점 연결부(150)를 더 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 중심점 연결부(150)는 제1 하프브리지(112) 및 제2 하프브리지(114)의 접합부를 제3 하프브리지(122) 및 제4 하프브리지(124)의 접합부에 연결할 수 있다. 중심점 연결부(150)는, 예를 들어 입력/출력(130)이 에너지 저장소(예를 들어, 배터리/배터리들)에 연결되는 시나리오에서 중성 중심점 연결부에 의해 배터리 단자상의 노이즈가 감소된다는 점에서, 유리할 수 있다. 그러나, 리플 성능(즉, 배터리 및 PV 포트의 리플 전류 및 전압)이 어느 정도 저하된다는 점에서 이 연결부에 대해 설계상 트레이드-오프가 존재한다.
일 실시예에서, 하프브리지들(112, 114, 122, 124) 각각은 필터링 및 반도체 전압 오버슈트 감소를 위해 DC 버스 커패시터(C1-C4)에 밀접하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 커패시터(C1)는 Q1 및 Q2에 의해 형성되는 하프브리지용 필터 커패시터이다. 이러한 커패시터들(C1-C4) 각각은 개별 커패시터일 수 있거나, 또는 적절한 등급에 도달하기 위해 여러 개의 개별 커패시터들의 직렬 및 병렬 조합일 수 있다.
일 실시예에서, 스위치들(Q1-Q8)은 백-바디 다이오드(back-body diode)들을 갖는 반도체 스위치들이다. Q1-Q8을 위해 사용될 수 있는 반도체 스위치들의 예들은 IGBT, MOSFET들 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
일 실시예에서, 에너지 저장 유닛은 입/출력 측(130)상에 제공될 수 있고, PV 어레이 및/또는 PV 인버터는 입/출력 측(140) 상에 연결될 수 있다. 이러한 레이아웃 중 하나가 도 6의 예시적인 시스템에 도시되어 있다. 예를 들어, DC/DC 변환기(100)는 에너지 저장 유닛(510)(예를 들어, 배터리(610)) 및 PV 어레이(620) 사이에 사용될 수 있고, 그리고 PV 어레이(620)는 유틸리티 AC 그리드(650)와 연결된 인버터(630)를 가질 수 있다. 이러한 특정 레이아웃에서, DC/DC 변환기(100)를 통한 전력 흐름은 양방향인 것이 바람직하므로, 시스템은 PV 어레이로부터의 전력으로 배터리를 충전할 수 있는 동시에 PV 인버터를 통해 배터리를 그리드로 방전시킬 수 있다. 이 경우, 배터리 전압은 전력 흐름의 양방향으로 PV 전압보다 높거나 낮거나 대략적으로 동일할 수 있다. 배터리 전압이 PV 전압보다 높을 때, 배터리측 변환기(즉, 제1 변환 스테이지(110))는 스위칭된다. 배터리 전압이 PV 전압보다 낮을 때, PV 측 변환기(즉, 제2 변환 스테이지(120))는 스위칭된다. 전압들이 같거나 실질적으로 동일(즉, 거의 동일)할 때, 양쪽 변환기들이 스위칭된다. 전압들이 거의 동일한지 여부에 대한 결정은 설계 고려사항에 기초할 수 있으며 그리고 변환기(100)의 제어 시스템에 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 제2 포트(140)의 전압 크기에서 제1 포트(130)의 전압 크기를 뺀 값이 미리 결정된 값 이하인 경우, 전압들이 실질적으로 동일한 것으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 포트 전압들이 서로 5 % 이하이면 실질적으로 동일한 것으로 결정될 수 있다. 따라서, DC/DC 변환기(100)의 어느 쪽도 벅 또는 부스트로 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 시스템(660)은 인버터(630) 및 DC/DC 변환기(100)를 제어하기 위한 하나 이상의 제어기들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 시스템(660)은 DC/DC 변환기(100) 및 인버터(630) 각각을 제어하기 위한 단일 제어기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 시스템(660)은 DC/DC 변환기(100) 및 PV 인버터를 위한 별도의 제어기들을 포함할 수 있다. 제어 시스템(660)의 제어기들은 DC/DC 변환기(100) 및/또는 인버터(630) 내에 수용될 수 있거나, 또는 하나 또는 둘 다로부터 별도로 수용될 수 있다. DC/DC 변환기 및 인버터(630)의 하나 이상의 제어기들 사이에 신호를 전송 및/또는 조정하기 위해 별도의 마스터 제어기가 또한 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 제어 시스템의 제어 구조(300)를 도시한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3에 도시된 제어 구조(300)에 의해 제어되는 DC/DC 변환기의 개략도이다. 도 4는 도 1과 유사하지만, DC/DC 변환기의 스위치들로 전송하기 위한 게이팅/스위칭 신호들 및 특정 측정들을 위한 심볼들도 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제어 구조(300)는 외부 제어 루프(310) 및 내부 제어 루프(320)를 포함한다. 외부 루프(310)는 제1 포트(130) 또는 제2 포트(120)에서의 전압, 전류 또는 전력의 크기를 제어한다(일 예에서, 이는 배터리/PV 전류의 크기 또는 배터리/PV 전압의 크기일 수 있다). 내부 루프(320)는 인터페이스 인덕터 전류(Im1)를 제어한다. 도 4에 도시된 예시적 실시예에서, 배터리 전류 또는 전압은 포트(130)에서의 전류 또는 전압이며, 그리고 PV 전류 또는 전압은 포트(140)에서의 전압 또는 전류이다. 인터페이스 인덕터 전류(Im1)는 제1 변환 스테이지 및 제2 변환 스테이지의 인터페이스에서의 전류이다. 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)가 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120)의 인터페이스로서 사용되는 실시예(도 1 및 도 4)에서, 인터페이스 인덕터 전류들(예를 들어, Im1, Im2 또는 Im1 및 Im2) 중 하나 또는 둘 다가 제어된다. 제1 인덕터 및 제2 인덕터가 절연 변압기(T1)로 대체되는 실시예(도 2)에서, 내부 루프(320)는 변압기 전류(Im1)를 제어한다. 예시적인 실시예가 소스로서 배터리/PV 전압 또는 전류를 갖지만, 다른 소스들은 포트들(130 및 140)에 연결될 수 있으며, 이 경우, 외부 루프(310)는 소스들이 연결된 제1 포트(130) 및 제2 포트(140) 중 하나의 전압/전류/전력을 제어할 것이다.
도 3에 도시된 실시예에서, 제어기 파라미터들(예를 들어, 2 개의 PI 파라미터들)은 하드웨어 파라미터들에 적응하도록 조정될 수 있다. 튜닝은 예를 들어 다음과 같은 여러 요인들에 따라 달라질 수 있다 : 1) 필요한 응답 속도 - 시스템의 제어 대역폭 - 예를 들어, 컨버터가 1 ms 또는 100 ms 내에 정격 전류에 도달하는 것이 바람직한지 여부; 및 시스템의 하드웨어 파라미터들 : 인덕턴스, 커패시턴스 및 스위칭 주파수 값들.
외부 제어 루프(310)는 제1 포트(130) 및 제2 포트(140) 중 하나에서 전압, 전류 또는 전력(예를 들어, 배터리 전류 또는 PV 전압)의 특정 레벨(즉, 크기)에 대한 명령을 하나의 입력으로서 수신하고, 그리고 전압, 전류 또는 전력의 실제 레벨(예를 들어, 배터리 전류 또는 PV 전압의 실제 크기)을 다른 입력 피드백으로서 수신한다. 전력 명령의 경우, 전력은 제어되는 포트(130 또는 140)에서 전압 및 전류 센서들로부터 획득된 값들을 사용하여 계산된다. 전압, 전류 또는 전력(예를 들어, 배터리 전류 또는 PV 전압)의 특정 레벨(즉, 크기)에 대한 명령은 전압, 전류 또는 전력의 원하는 크기일 수 있다(예를 들어, 제1 포트(130) 또는 제2 포트(140)에서 배터리 전류의 원하는 크기 또는 PV 전압의 원하는 크기). 이러한 명령들은 원하는 동작 모드에 기초하여 DC/DC 변환기(100)의 제어기에서 내부적으로 생성되거나 또는 마스터 제어기에 의해 전송될 수 있다. 예를 들어, 배터리들이 방전될 경우, 양의 배터리 전류 명령이 사용될 수 있고, 그리고 배터리들이 충전될 경우, 음의 배터리 전류 명령이 사용될 수 있다. 배터리 전류 또는 PV 전압의 피드백은 제1 포트(130) 또는 제2 포트(140)에서 측정되는 PV 전압의 실제 크기 또는 배터리 전류의 실제 크기이다. 그 다음, 원하는 크기는 예를 들어 원하는 크기와 실제 크기 사이의 차이를 취함으로써 실제 크기와 비교된다. 이 차이는 인덕터들 중 하나(예를 들어, Lm1)를 통해 인터페이스 인덕터 전류들 중 하나(예를 들어, Im1)를 제어하기 위해 제어기(312)에 입력된다. 그 다음, 제어기(312)는 인터페이스 인덕터 전류에 대한 전류 명령(Im_cmd)을 내부 제어 루프(320)에 출력한다. 여기서, 전류 명령(Im_cmd)은 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120)의 스위치들(Q1-Q8)에 전송되는 하나 이상의 스위칭 신호들에 대한 듀티값(D1)을 계산하기 위해 인터페이스 인덕터 전류의 실제 크기와 비교될 수 있는 인터페이스 인덕터 전류의 원하는 크기로 보여질 수 있다.
중심점 연결부(150)가 설치되는 실시예에서, 인덕터 전류(Im1)를 제어하는 것 외에, 제어 구조(300)는 Im1이 제어되는 것과 동일한 방식으로 Im2를 제어하기 위해 추가적인 외부 제어 루프 및 내부 제어 루프를 포함할 수 있다. 중심점 연결부(150)가 생략되는 경우, 인덕터 전류(Im2)가 Im1과 동일하므로, Im2의 제어가 필요하지 않다.
도 3에 도시된 실시예에서, 제어기들(312, 322)은 비례 적분(proportional-integral; PI) 제어기들이다. 그러나, 이러한 제어기들은 PI 제어기들로 제한되지 않으며, 실제로, 제어기들은 예를 들어 비례 적분 유도(PID) 제어기, 비례(P) 제어기, 히스테리시스 제어기 등을 포함하는 임의의 폐쇄 루프 제어기일 수 있음을 이해해야 한다.
내부 제어 루프(320)는 입력으로서 인덕터 전류(Im1)의 실제 크기 및 인덕터 전류 명령(Im_cmd)을 수신한다. 그 다음, 인덕터 전류 명령(Im_cmd)은 예를 들어 인덕터 전류 명령(Im_cmd)과 인덕터 전류(Im1)의 차이를 취함으로써 인터페이스 인덕터 전류(Im1)와 비교된다. 그 다음, 이 차이는 듀티 값(D1)을 계산하기 위해 제어기(322)에 입력되며, 이는 스위치들(Q1-Q8)에 입력되는 스위칭 신호들(Gb1p, Gb1n, Gb2p, Gb2n, Gs1p, Gs1n, Gs2p, Gs2n)을 생성하는데 사용될 수 있다(도 4 참고). 제어기(322)는 듀티 값 또는 스위칭 신호들(Gb1p, Gb1n, Gb2p, Gb2n, Gs1p, Gs1n, Gs2p, Gs2n)을 DC/DC 변환기에 출력한다. 듀티 값은 스위치들에 대한 신호들의 듀티 사이클에 영향을 미치며, 이는 DC/DC 변환기(100)의 승압/강압의 크기에 영향을 미치며, 그리고 듀티비는 DC/DC 변환기(100)의 제1 포트(130) 및 제2 포트(140)에서의 전압들의 비에 의존한다.
제어 구조(300)가 듀티 값을 계산할 때, 입/출력(130)으로부터 흐르는 전류는 양의 전류로 정의될 수 있으며(예를 들어, 배터리가 입/출력(130)에 있는 실시예에서, 배터리 방전 전류는 양의 전류로 정의됨), 그리고 제어 구조는 상부 인터페이스 인덕터(Lm1)의 전류를 제어할 수 있다(이와 유사하게, 제어 구조가 임의의 인터페이스 인덕터들의 전류를 제어할 수 있다). 그 다음, 배터리 측 제어기로부터 계산된 듀티 값(Db1)은 IGBT Tb1p의 게이트(Gb1p)에 대한 것이다. 예를 들어 듀티 값(Db1)이 1일 때, Tb1p는 완전히 켜지고, 그리고 0.5일 때 절반은 켜지고 절반은 꺼지고, 그리고 0일 때 완전히 꺼진다. Gb1n은 데드 타임에 있어 Gb1p의 반대일 수 있다. Gb2p/Gb2n은 여러 가지 방식으로 Gb1p/Gb1n으로부터 확인될 수 있다. 일 실시예에서, Gb2p/Gb2n은 Gb1p/Gb1n을 반전시킴으로써 확인될 수 있다(즉, Gb2p=Gb1n, Gb2n=Gb1p). 다른 실시예에서, Gb2p/Gb2n은 Gb1p/Gb1n을 반전시키고 반 사이클(180도)을 시프트함으로써 확인될 수 있다. 입/출력 측(140) 스위치 신호들에 대해 유사한 로직이 적용된다.
경우에 따라, 일부 IGBT들의 다이오들만이 필요하다. 즉, IGBT들은 완전히 꺼져야 한다. 예를 들어, PV 측 전압이 배터리 측보다 충분히 높고(즉, 실질적으로 서로 동일하지 않음) 전류가 배터리측에서 PV측으로 흐르면, Ts1p/Ts2n은 꺼져 있어야 하며, 그리고 Ts1n/Ts2p만이 스위칭한다. 일 실시예에서, 스위치 게이팅을 끄지 않는 것이 바람직하다(즉, 이러한 스위치들이 필요하지 않더라도, 스위치들은 여전히 게이트 신호를 수신한다). 그러나, 전류의 방향은 스위치들이 전도(conducting)되지 않는 방향이다. 대신, 백바디 병렬 다이오드가 전도된다. 이러한 스위치들이 스위칭되더라도, 스위치들에 전류가 흐르지 않으므로, 손실이 없다. MOSFET을 사용하는 변환기들에서, MOSFET 채널은 백바디 다이오드보다는 전류를 전도하는 것이 바람직하다. 이 경우, 게이팅을 끄지 않아야 한다.
도 3의 제어 구조가 원하는 출력을 얻기 위해 스위칭 신호들(Gb1p, Gb1n, Gb2p, Gb2n, Gs1p, Gs1n, Gs2p, Gs2n)의 듀티 사이클을 계산할 수 있지만, 이 제어 시스템은 동시에 제1 변환 스테이지(110)와 제2 변환 스테이지(120)을 스위칭하는 것을 피하는데 어려움이 있다. 포트(130)(예를 들어, 배터리) 및 포트(140)(예를 들어, PV 어레이 또는 PV 인버터)에서의 전압 크기가 상이할 때, 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120) 중 하나의 변환 스테이지의 스위치들만이 스위칭될 필요가 있다. 예를 들어, 가장 높은 전압을 갖는 입/출력(130 또는 140)에서의 제1 또는 제2 변환 스테이지(120)의 스위치들만이 스위칭될 필요가 있다. 바람직하게는, 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120) 중 다른 하나의 변환 스테이지의 스위치들은 일정하게 온 또는 오프여야 한다(즉, 스위칭 없음). 예를 들어, 배터리가 입/출력(130)에 있고 PV 어레이/PV 인버터가 입/출력 측(140)에 있는 실시예를 고려할 때, PV=1000V 그리고 배터리 = 500 V라면, 배터리 측 변환 스테이지(110)는 스위칭되지 않아야 하고 그리고 PV 측 변환 스테이지(120)는 0.5에 가까운 듀티비를 가질 것이다.
도 3에 도시된 제어 구조가 원하는 출력을 얻기 위해 제1 및 제2 변환 스테이지(120) 모두를 스위칭하는 제어를 제공할 수 있지만, 이 제어는 불필요한 스위칭 손실을 초래한다(이 경우, 제1 변환 스테이지 및 제2 변환 스테이지의 인터페이스상의 전압을 배터리 및 PV 전압 양쪽보다 낮게 하기 위해 양쪽에서 모든 스위치들을 스위칭하면, 제어가 가능할 수 있지만, 손실이 발생한다).
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 DC/DC 변환기에 대한 제어 구조(500)이다. 도 5의 제어 구조(500)는 DC/DC 변환기(100)를 제어하여, 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120)에서의 전압들이 미리 결정된 전압 크기만큼 떨어져 있을 때 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120) 중 하나만이 스위칭되게 하며, 그리고 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120)에서의 전압들이 충분히 근접할 때(즉, 그 차이가 미리 결정된 전압 값 내에 있을 때) 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120) 둘 모두가 스위칭되게 한다. 또한, 도 5의 제어 구조는 하나의 변환 스테이지를 다른 변환 스테이지로 스위칭하는 것 사이의 원활한 전환을 제공한다.
도 5를 참조하면, 제어 구조(500)는 외부 제어 루프 유닛(510) 및 내부 제어 루프 유닛(520)을 포함한다. 외부 제어 루프 유닛(510)은 포트들(110 또는 120)의 전압 크기, 전류 크기 또는 전력 중 하나를 제어하고, 그리고 인터페이스 인덕터 전류 명령(Im_cmd)을 생성한다(제1 인덕터 및 제2 인덕터가 절연 변압기(T1)(도 5 참고)로 대체되는 실시예에서, 내부 루프(320)는 변압기 전류(Im1)를 제어할 수 있다). 내부 제어 루프(520)는 인덕터 전류 명령(Im_cmd)을 수신하며, 그리고 인터페이스 전류 명령을 인터페이스 전류 비교 값과 비교함으로써(또는 즉, 인터페이스 전류 비교 값(Idelta)을 사용하여 두 포트들에 대한 Im_cmd 값을 조정함으로써) 2 개의 상이한 인덕터 전류 명령들, 즉 제1 인덕터 전류 명령(Ib_cmd) 및 제2 인덕터 전류 명령(Is_cmd)을 생성한다. 내부 제어 루프(520)는 제1 인덕터 전류 명령(Ib_cmd) 및 제2 인덕터 전류 명령(Is_cmd)을 사용하여 제1 듀티 값(Db1) 및 제2 듀티 값(Ds1)을 생성한다. 제1 듀티 값(Db1)은 제1 변환 스테이지(110)의 스위치들(Q1-Q4)의 스위칭을 제어하기 위한 것이고, 그리고 제2 듀티 값(Ds1)은 제2 변환 스테이지(120)의 스위치들(Q5-Q8)의 스위칭을 제어하기 위한 것이다.
중심점 연결부(150)가 설치되는 실시예에서, 인덕터 전류(Im1)를 제어하는 것 외에, 제어 구조(500)는 Im1이 제어되는 것과 동일한 방식으로 Im2를 제어하기 위한 추가적인 외부 및 내부 제어 루프를 포함할 수 있다. 중심점 연결부(150)가 생략되는 경우, 인덕터 전류(Im2)가 Im1과 동일하므로 Im2의 제어가 필요하지 않다.
도 5에 도시된 실시예에서, 제어기들(512, 522 및 524)은 비례 적분(PI) 제어기들이다. 그러나, 이러한 제어기들은 PI 제어기들로 제한되지 않으며, 실제로, 제어기들은 예를 들어 비례 적분 유도(PID) 제어기 및 비례(P) 제어기를 포함하여 임의의 폐쇄 루프 제어기일 수 있음을 이해해야 한다.
외부 제어 루프 유닛(510)은 제1 포트(130) 및 제2 포트(140) 중 하나에서의 전압 크기, 전류 크기 또는 전력(예를 들어, 배터리 전류 또는 PV 전압)에 대한 명령을 하나의 입력으로서 수신한다. 외부 제어 루프 유닛(510)은 다른 입력으로서 포트(130 또는 140) 전압, 전류 또는 전력의 피드백(예를 들어, 배터리 전류 또는 PV 전압의 피드백)을 수신한다. 도 3을 참조하여 설명된 제어 구조와 유사하게, 소스로서 배터리/PV 전압 또는 전류는 예시적이며, 그리고 다른 소스들은 포트들(130 및 140)에 연결될 수 있음을 이해해야 한다. 전압, 전류 또는 전력(예를 들어, 배터리 전류 또는 PV 전압)에 대한 명령은 전압, 전류 또는 전력의 원하는 크기(예를 들어, 배터리 전류의 원하는 크기, 또는 PV 전압의 원하는 크기)일 수 있다. 전압, 전류 또는 전력(예를 들어, 배터리 전류 또는 PV 전압)의 피드백은 포트(130 또는 140)에서의 전압, 전류, 또는 전력의 실제 크기(예를 들어, 배터리 전류 또는 PV 전압의 실제 크기)이다. 그 다음, 원하는 크기는 예를 들어 원하는 크기와 실제 크기 사이의 차이를 취함으로써 실제 크기와 비교된다. 이러한 차이는 인덕터들 중 하나(예를 들어, Lm1)를 통해 인터페이스 인덕터 전류들 중 하나(예를 들어, Im1)를 제어하기 위해 제어기(512)에 입력된다. 그 다음, 제어기(512)는 인터페이스 인덕터 전류에 대한 전류 명령(Im_cmd)을 내부 제어 루프(520)에 출력한다. 여기서, 전류 명령(Im_cmd)은 인터페이스 인덕터 전류의 실제 크기와 비교되는 인터페이스 인덕터 전류에 대한 원하는 크기일 수 있다.
내부 제어 루프(520)에서, 인터페이스 인덕터(Lm1) 전류(Im1)는 전류(Im1)의 크기를 외부 제어 루프로부터 수신된 전류 명령(Im_cmd)의 크기와 동일하게 하기 위해 스위치들(Q1-Q8)에 발송된 스위칭 신호들에 대한 게이트 듀티들(Db1, Ds1)을 계산함으로써 제어된다. 제1 포트(130) 및 제2 포트(140)가 서로 다른 전압 크기를 갖는 경우, 제어 시스템의 제어 구조에 의해 계산된 게이트 듀티들은 더 높은 전압 측 스위치들(즉, 더 높은 전압 크기를 갖는 포트(130 또는 140)에 연결된 변환 스테이지의 스위치들)에 대해서만 사용된다. 더 낮은 전압 측 스위치들에 대한 게이트 듀티들은 상수 1 또는 0이다. 예를 들어, 배터리가 입/출력(130)에 있고 PV 어레이/PV 인버터가 입/출력 측(140)에 있는 실시예를 고려할 때, PV=1000V 그리고 배터리=500V라면, 배터리 측 변환 스테이지(110)는 일정한 1 또는 0 스위치여야 하고 그리고 PV 측 변환 스테이지(120)는 듀티 값(Ds1)에 따라 스위칭할 것이다.
DC/DC 변환기(100) 토폴로지의 경우, 제어기가 어느 쪽이 더 높은 전압인지(즉, 제1 변환 스테이지(110) 또는 제2 변환 스테이지(120)의 전압)에 관해 실수하면, 큰 전류 교란이 발생한다는 것에 유의해야 한다. 배터리가 제1 포트(130)에 연결되고 PV 어레이가 제2 포트(140)에 연결되는 경우를 고려하면, 배터리 전압은 빠르게 변하지 않으며 그리고 몇 초 내에 일정한 것으로 취급될 수 있음을 이해할 수 있다. 그러나, PV 전압이 PV 어레이에 입사되는 햇빛의 양에 의존하기 때문에, PV 전압은 빠르게 변할 수 있거나 종종 빠르게 변한다. 제어 시스템으로의 전압 피드백이 에러를 갖는 경우, 어느 측 전압이 더 높은지(즉, 제1 포트(130) 또는 제2 포트(140)에서의 전압 크기 중 어느 것이 더 높은지)에 대해 오해할 수 있다. 따라서, PV 전압이 배터리 전압을 빠르게 교차할 때 전류 교란이 쉽게 발생할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예의 제어 구조는 하나의 변환 스테이지에서 다른 변환 스테이지로의 전환을 스무스하게 할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서, 내부 제어 루프(520)는 두 개의 제어기들인 제1 변환 스테이지 제어기(522) 및 제2 변환 스테이지 제어기(524)(예를 들어, 2 개의 PI 제어들 - 위에서 언급한 것처럼, 제어기들은 PI 제어기로 제한되지 않으며, 임의의 폐쇄 루프 제어기일 수 있음)를 포함한다. 제1 변환 스테이지 제어기(522)는 제1 변환 스테이지(110)의 스위치들(Q1-Q4)에 출력되는 스위칭 신호들을 생성하기 위해 게이트 듀티(Db1)를 제어하고, 그리고 제2 변환 스테이지 제어기(524)는 제2 변환 스테이지(120)의 스위치들(Q5-Q8)에 출력되는 스위칭 신호들을 생성하기 위해 게이트 듀티(Ds1)를 제어한다.
도 5에 도시된 실시예의 제어 구조를 구현할 때, 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120) 각각은 Im1 전류를 제어하고자하는 것으로 생각될 수 있다. 그러나, 실제로는 제어할 Im1 전류가 하나뿐이다. 도 5에 도시된 바와 같이 2 개의 PI 제어들에 대해 상이한 전류 명령들을 발행함으로써, 2 개의 제어기들(522, 524)이 동시에 하나의 전류 제어를 제어하려고 시도한 결과는 저전압 측의 제어기가 항상 포화되어 전류를 제어할 수 없다는 것이다. 따라서, 저전압 측에서의 게이트 듀티 값은 일정하다(예를 들어, 최대값 1로 또는 최소값 0이 된다). 즉, 저전압 측 스위치들은 완전히 온 또는 오프되고, 고전압 측 스위치들은 Im1을 제어하도록 스위칭된다.
전류 명령들은 다음과 같이 계산된다.
Ib_cmd = Im_cmd - Idelta ;
Is_cmd = Im_cmd + Idelta ;
Idelta는 인터페이스 전류 비교 값이라고도 지칭된다. 인터페이스 전류 비교 값(Idelta)은 일정한 양의 값으로 설정될 수 있다.
그러나, 아래 방정식과 같이 Im_cmd를 사용하여 인터페이스 전류 비교 값(Idelta)의 값을 변경하는 것이 바람직하다.
Idelta = Kdrp * abs( Im_cmd ) ;
위의 방정식들에서, 인터페이스 전류 비교 값(Idelta)은 양수 값이어야 한다. 바람직하게는, Kdrp * abs( Im_cmd ) < Idelta_min이면 Idelta = Idelta_min이 되도록 인터페이스 전류 비교 값(Idelta)에 대해 최소 한계(Idelta_min)가 설정된다.
바람직하게는 드룹(droop) 팩터(Kdrp)는 작은 비율(예를 들어, 5-10%, Kdrp = 0.05 - 0.1)이다. 바람직하게는, Idelta_min은 튜닝을 위한 초기 값으로서 정격 변환기 전류의 5 %로 설정된다.
듀티비들(Db1, Ds1)은 일반적으로 최대값 1로 제한된다. 제1 포트(130) 및 제2 포트(140)의 전압들이 충분히 떨어져있을 때(즉, 제1 포트(130) 및 제2 포트(140)에서의 전압 크기들이 실질적으로 동일하지 않을 때), 듀티비들 중 하나(낮은 전압을 갖는 측)는 1로 포화되며, 이 측은 스위칭되지 않는다. 다른 측은 듀티비가 1보다 낮고 이 측은 스위칭된다. 전압들이 실질적으로 동일할 때(즉, 제1 포트 및 제2 포트에서의 전압 레벨들 간의 차이가 미리 결정된 값보다 작을 때), 최대 듀티비는 미리 결정된 값으로 제한된다(예를 들어, 0.95로 제한된다). 이로 인해 양측 모두가 스위칭된다. 일 실시예에서, 하나의 경우에서 다른 경우로 전환하기 위해 히스테리시스 대역(이 예에서는 25 V)이 존재한다 - 이는 에지에서 모드들 간 빠른 전환을 방지하기 위한 것이다. 제어 시스템은 제1 포트(130) 및 제2 포트(140)의 전압들(V1, V2)이 50 V 미만으로 떨어져있으면 실질적으로 동일한 것으로 간주되고 25 V의 히스테리시스 대역이 제공되는 경우에, 최대 듀티비들이 미리 결정된 값 0.95로 제한되는 예에 대해 다음의 제어 로직을 포함할 수 있다.
abs(V1-V2) < 25 V라면 // 전압들이 (25 V내에서) 충분히 가까울 때, 최대 듀티를 0.95로 제한
Db1_max = 0.95 Ds1_max = 0.95
그렇지 않고, abs(V1-V2) > 50 V라면 // 전압들이 (50 V 이상) 충분히 떨어져있을 때, 최대 듀티를 1로 해제
Db1_max = 1 Ds1_max = 1
상기 식들에 따르면, 내부 제어 루프(520)에서, 외부 제어 루프에 의해 제어되는 인터페이스 전류 명령(Im_cmd)은 제1 인터페이스 전류 명령(Ib_cmd) 및 제2 인터페이스 전류 명령(Is_cmd)을 출력하기 위해 인터페이스 전류 비교 값(Idelta)과 비교되고/인터페이스 전류 비교 값(Idelta)에 의해 조정된다. 도 5에 도시된 실시예에서, 인터페이스 전류 비교 값(Idelta)과의 비교는 인터페이스 전류 명령(Im_cmd)으로부터 인터페이스 전류 비교 값(Idelta)을 감산하여 제1 인터페이스 전류 명령(Ib_cmd)을 생성하는 것 그리고 상기 인터페이스 전류 명령(Im_cmd)에 인터페이스 전류 비교 값(Idelta)을 더하여 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하는 것을 포함한다. 그 다음, 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령은, 예를 들어 이러한 값들로부터 인터페이스 전류(Im1)의 실제 값을 감산함으로써, 인터페이스 전류(Im1)(예를 들어, 인덕터(L1)(도 1)를 통한 인터페이스 전류) 또는 변압기 전류(도 2)의 실제 값과 비교되며, 비교 결과는 제1 변환 스테이지 제어기(522) 및 제2 변환 스테이지 제어기(524)에 출력된다. 그 다음, 제1 및 제2 변환 스테이지 제어기들(522)은 각각 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120)에 대한 스위칭 신호들을 생성하기 위해 게이트 듀티 값들(Db1, Ds1)을 생성한다.
위와 같이 제어할 때, 실제 Lm1 전류(Im1)는 명령 Im_cmd와 상이할 수 있음을 유의해야 한다. 그러나, 최종 목표는 배터리 전류 또는 PV 전압이고, 이는 외부 제어 루프(510)에 의해 제어되기 때문에 문제가 되지 않는다. 전류 명령(Im_cmd)은 외부 제어 루프(510)에 의해 자동 조정될 것이다.
내부 제어 유닛으로의 피드백을 위해, 인터페이스 전류(Im1)가 샘플링된다. 인터페이스 인덕터 전류(Im1)는 고주파 리플을 포함할 수 있다. 리플은 대략 선형 업/다운이다. 리플 주파수는 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120)의 스위치들의 스위칭 주파수와 같거나 두 배이다. 리플 진폭은 리플 주파수, 인덕턴스(Lm1 & Lm2)의 크기 및 제1 포트(130)(예를 들어, 배터리) 및 제2 포트(140)(예를 들어, PV) 전압들의 차이에 의존한다. Lm1 전류 피드백의 샘플 주파수가 스위칭 주파수와 동일하면, Lm1 전류의 샘플링된 값에 오류가 있을 수 있다. 따라서, 리플의 중간점에서 샘플링하는 것이 바람직하다. 그렇지 않으면, 샘플링된 값은 실제 평균 전류와 상이하다. 그러나, 어떤 경우에도, Lm1이 최종 목표가 아니기 때문에, 입력들로서 최종 목표 값(예를 들어, 배터리 전류 또는 PV 전압) 그리고 그것의 실제 값 모두를 수신하는 외부 제어 루프는 Lm1 전류의 오류를 자동으로 조정할 것이다.
DC/DC 변환기(100)가 에너지 저장소(예를 들어, 배터리) 및 PV 어레이/인버터에 연결될 때, 외부 제어 루프(310)에 대해, 제어 타겟은 배터리 전류 또는 PV 전압일 수 있고, 그리고 제어 구조(500)는 사용자가 어느 것을 제어하기 원하는지에 따라 이들 두 타겟들 사이에서 전달할 수 있다. 타겟이 배터리 전류일 때, 실제 배터리 전류는 외부 루프(310)에서의 피드백을 위해 샘플링되고; 그리고 타겟이 PV 전압일 때, 실제 PV 전압은 외부 루프(310)에서의 피드백을 위해 샘플링된다. 배터리 전류가 샘플링될 때, 이 샘플링은 내부 루프에 대한 인터페이스 인덕터(L1) 전류를 샘플링할 때 보다 중요하다는 것을 유의해야 한다. 인터페이스 인덕터 전류(Im1)가 최종 목표가 아니기 때문에, Im1 전류 샘플링의 정확도는 중요하지 않다. 왜냐하면, 상기에 언급된 바와 같이, 외부 제어 루프(510)가 내부 제어 루프(520)에 대해 자동 조정될 것이기 때문이다. 배터리 전류가 최종 목표이므로, 샘플링시 정확도가 더 중요하다.
전술한 바와 같이, 제1 변환 스테이지(110)(예를 들어, 변환기의 배터리측)의 단자들에는 커패시터들(C1 및 C2)이 존재한다. 배터리와 DC/DC 변환기 사이에 전류가 있는 경우, (배터리) 전류에 약간의 리플이나 진동이 포함될 것이다. 리플 주파수는 스위칭 주파수(또는 2배)이다. 스위칭 주파수가 고정되어 있다고 가정하면, 배터리 전류 리플 진폭은 주로 변환기의 커패시터들과 배터리 사이의 임피던스에 의존한다. 변환기의 배터리 측 커패시터들이 충분히 크지 않고 또는/그리고 스위칭 주파수가 충분히 높지 않으면, 배터리 전류 리플이 사양을 초과할 수 있다. 배터리와 변환기 사이에 추가적인 인덕터가 제공될 수 있다.
배터리 전류 피드백이 Lm1 전류보다 더 높은 정확도를 필요로 한다는 사실 외에도, 배터리와 변환기 사이의 임피던스가 변할 때 배터리 전류의 중간점이 이동한다. 따라서, 배터리 전류의 중간점을 샘플링하거나 배터리 전류의 잘못된 지점에서 샘플링으로 인한 에러를 정정하는 것은 어렵다. 따라서, 일 실시예에서, 피드백을 위한 배터리 전류는 제1 변환 스테이지(110) 및 제2 변환 스테이지(120)의 스위치들의 스위칭 주파수보다 높은 주파수에서 샘플링된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 하나의 스위칭 사이클 동안 배터리 전류의 16 포인트들이 샘플링되고, 그 다음, 이러한 16 포인트들의 평균이 계산되어 배터리 전류 제어를 위한 피드백으로서 제공된다. 샘플링 포인트들의 수가 증가하면 지연이 증가할 수 있고 배터리 전류 제어가 느려질 수 있다. 따라서, 샘플링 포인트들의 수는 원하는 응답 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 뿐만 아니라, 배터리 전류 리플이 높으면, 샘플링 포인트 수가 증가할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 포트 및 제2 포트의 커패시터 양단의 전압 차이를 제어하기 위한 제어 구조/시스템이다. 제1 포트(130)상의 커패시터(C1)의 전압과 커패시터(C2)의 전압(그리고 이와 유사하게, 제2 포트(140)상의 커패시터(C3)의 전압과 커패시터(C4)의 전압)의 차이를 0에 가깝게 유지하는 것이 바람직하다. 도 7은 이를 달성하기 위해 도 3 또는 도 5의 제어 구조와 함께 제공될 수 있는 제어 구조/시스템을 도시한다. 이 제어 구조(700)는 도 5의 제어 구조와 동일하거나 별도의 물리적 제어기상에 제공될 수 있다.
도 7을 참조하면, 커패시터들(C1, C2)(도 1 및 도 2)의 전압들이 측정되고 이들의 차이가 계산된다(Vc1 - Vc2). 인덕터(L1)에서의 전류 흐름 방향이 포트(130)에서 포트(140)로인 경우, 이 값에 1을 곱한다. L2에서의 전류 또는 변압기(T1)에서의 전류도 이 목적으로 사용될 수 있다. 전류 흐름이 반대 방향인 경우, 상기 전압 차이에 -1이 대신 곱해진다. 저역 통과 필터(710)는 측정된 전류를 필터링하는데 사용될 수 있고 필터링된 전류의 방향이 또한 사용될 수 있다.
그에 따라 획득된 값은 (도 5에서) 제어기(522)로부터 획득된 듀티비에 적용되어야하는 듀티비 오프셋을 계산하기 위해 제어기(702)에 입력된다. 이 제어기의 출력은 제1 하프브리지(112)의 스위치들(Q1, Q2)에 대한 스위칭 신호들을 생성하기 위해 제어기(522)의 출력에 추가되고, 그리고 제2 하프브리지(114)의 스위치들(Q3, Q4)에 대한 스위칭 신호들을 생성하기 위해 제어기(522)의 출력에서 감산된다.
제어기(702)는 PI 제어기, 비례 적분 파생(PID) 제어기, 비례(P) 제어기, 히스테리시스 제어기 등과 같은 폐쇄 루프 제어기일 수 있다.
포트(140)의 커패시터들(C3, C4) 사이에서 0에 가까운 전압 차이를 유지하기 위해 유사한 접근법이 취해진다. 커패시터들(C3, C4)의 전압들이 측정되고 이들의 차이가 계산된다(Vc3 - Vc4). 인덕터(L1)에서의 전류 흐름 방향이 포트(130)에서 포트(140)로인 경우, 이 값에 1을 곱한다. L2에서의 전류 또는 변압기(T1)에서의 전류도 이 목적으로 사용될 수 있다. 전류 흐름이 반대 방향인 경우, 상기 전압 차이에 -1이 대신 곱해진다. 저역 통과 필터는 측정된 전류를 필터링하는데 사용될 수 있고 필터링된 전류의 방향(부호)이 또한 사용될 수 있다.
그에 따라 획득된 값은 (도 5에서) 제어기(524)로부터 획득된 듀티비에 적용되어야하는 듀티비 오프셋을 계산하기 위해 제어기에 입력된다. 이 제어기의 출력은 제3 하프브리지(122)에 대한 스위칭 신호들을 생성하기 위해 제어기(524)의 출력에서 감산되며, 그리고 제4 하프브리지(124)에 대한 스위칭 신호들을 생성하기 위해 제어기(524)의 출력에 추가된다.
위에서 논의된 특정 예시적인 실시예들에서, DC/DC 변환기(100)는 에너지 저장소 및 PV 어레이/인버터 사이에 연결되는 것으로 설명되지만, 본 발명은 이 응용에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명의 실시예들은 제1 포트(130) 및 제2 포트(140)의 입/출력 측들에서 중첩 전압들이 있는 DC/DC 변환이 필요한 응용들과 같은 추가 응용들에 적합하다는 것은 당업자에게 쉽게 이해될 것이다. 추가 예들은 VFD(variable frequency drives) 응용에서 백업 전원을 포함한다. DC/DC 변환기는 VFD의 DC 버스와 인터페이싱될 수 있다. 그리드 전압이 존재하면, 그리드에 의해 DC 버스 전압이 설정되고, 그리고 VFD는 모터를 피딩한다. 그리드가 사라지면(예를 들어, 정전), DC/DC 변환기는 배터리들을 VFD로 방전하여 DC 버스를 유지할 수 있으며, 이는 VFD가 중단 없이 실행될 수 있게 한다.
제어 구조(300, 500)는 DSP(digital signal processor), FPGA(field programmable gate array) 등과 같은 제어기 상에 구현될 수 있다. 그러나, 제어기는 이들로 제한되지 않으며, 그리고 임의의 유형의 디지털 프로세서 또는 아날로그 또는 혼합 신호 회로일 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 제어 구조(300, 500)는 단일 제어기 또는 복수의 제어기들(예를 들어, 외부 및 내부 루프를 위한 개별 제어기들) 상에서 구현될 수 있다.
본 개시서의 범위를 벗어나지 않으면서 개시된 전력 시스템에 대한 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 본 개시서의 다른 실시예들은 본 개시서의 명세서 및 실시를 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서 및 실시예들은 단지 예시적인 것으로 간주되며, 본 개시서의 진정한 범위는 다음의 청구범위 및 그 등가물에 의해 지시된다.

Claims (29)

  1. DC/DC 변환기 시스템으로서,
    상기 DC/DC 변환기 시스템은 :
    제1 포트 및 제2 포트에서의 전압 레벨들 간에 변환하기 위한 양방향 DC/DC 변환기;
    상기 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 제어 시스템을 포함하며,
    상기 양방향 DC/DC 변환기는 :
    상기 제1 포트에 연결되고 다수의 스위치들을 포함하는 제1 변환 스테이지; 및
    상기 제1 변환 스테이지와 인터페이싱하는 제2 변환 스테이지로서, 상기 제2 변환 스테이지는 상기 제2 포트에 연결되고 다수의 스위치들을 포함하는, 제2 변환 스테이지를 포함하며,
    상기 제어 시스템은 :
    제1 포트 및 제2 포트 중 하나에서의 전압 레벨, 전류 레벨 또는 전력 중 어느 하나에 대한 명령을 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트 중 상기 하나에서의 전압 레벨, 전류 레벨 또는 전력 레벨의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 인터페이스 전류 명령을 출력하도록 구성된 외부 제어 루프 유닛;
    상기 인터페이스 전류 명령을 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지의 인터페이스에서의 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 스위칭 신호 듀티 값을 제어하도록 구성된 내부 제어 루프 유닛을 포함하는, DC/DC 변환기 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 제어 루프 유닛은 제1 변환 스테이지 제어기 및 제2 변환 스테이지 제어기를 포함하며,
    상기 내부 제어 루프 유닛은 :
    상기 인터페이스 전류 명령을 인터페이스 전류 비교 값과 비교하여 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하고;
    상기 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하도록 더 구성되는데,
    상기 제1 변환 스테이지 제어기는 상기 제1 인터페이스 전류 명령 및 상기 인터페이스 전류의 실제 값의 비교에 따라 상기 제1 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하고,
    상기 제2 변환 스테이지 제어기는 상기 제2 인터페이스 전류 명령 및 상기 인터페이스 전류의 실제 값의 비교에 따라 상기 제2 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하는, DC/DC 변환기 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 인터페이스 전류 명령을 인터페이스 전류 비교 값과 비교할 때, 상기 내부 제어 루프 유닛은 :
    상기 인터페이스 전류 명령으로부터 상기 인터페이스 전류 비교 값을 감산하여 상기 제1 인터페이스 전류 명령을 생성하고;
    상기 인터페이스 전류 명령에 상기 인터페이스 전류 비교 값을 가산하여 상기 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하고;
    상기 제1 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고, 그리고 상기 비교에 기초하여 상기 제1 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 상기 제1 변환 스테이지 제어기에 의해 제어하고; 그리고
    상기 제2 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고, 그리고 상기 비교에 기초하여 상기 제2 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 상기 제2 변환 스테이지 제어기에 의해 제어하도록 구성되는, DC/DC 변환기 시스템.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 변환 스테이지 제어기 및 상기 제2 변환 스테이지 제어기는 비례 적분 유도(PID) 제어기, 비례 적분(PI) 제어기들, 비례(P) 제어기 및 히스테리시스 제어기 중 하나를 포함하는, DC/DC 변환기 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 제어 루프는 상기 인터페이스 전류를 제어하기 위해 전압 또는 전류에 대한 명령과 상기 실제 전압 또는 전류의 비교를 수신하기 위해 비례 적분 유도(PID) 제어기, 비례 적분(PI) 제어기들, 비례(P) 제어기 및 히스테리시스 제어기 중 하나를 포함하는, DC/DC 변환기 시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 변환 스테이지는 상기 제1 포트에서의 전압이 상기 제2 포트에서의 전압보다 높을 때 상기 제1 포트에서의 전압을 상기 제2 포트에서 출력되는 출력 전압으로 변환하며,
    상기 제2 변환 스테이지는 상기 제2 포트에서의 전압이 상기 제1 포트에서의 전압보다 높을 때 상기 제2 포트에서의 전압을 상기 제2 포트에서 출력되는 출력 전압으로 변환하며,
    상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지 각각은 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에서의 전압들이 실질적으로 동일할 때 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에서의 전압들을 제어하도록 동작하는, DC/DC 변환기 시스템.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 변환 스테이지는 제1 포트의 제1 단자 및 제2 단자 사이에서 직렬 연결된 제1 하프브리지 및 제2 하프브리지를 포함하며,
    상기 제2 변환 스테이지는 제2 포트의 제3 단자 및 제4 단자 사이에서 직렬 연결된 제3 하프브리지 및 제4 하프브리지를 포함하는, DC/DC 변환기 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 하프브리지는 상기 입력 포트의 제1 단자 및 상기 제1 하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결된 한 쌍의 제1 스위치들을 포함하며, 상기 제2 하프브리지는 제2 하프브리지 및 상기 제1 하프브리지의 접합부 사이에 직렬 연결된 한 쌍의 제2 스위치들을 포함하며,
    상기 제3 하프브리지는 상기 제4 하프브리지 및 상기 제3 하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결된 한 쌍의 스위치들을 포함하며, 상기 제4 하프브리지는 제4 하프브리지 및 상기 제3 하프브리지의 접합부 사이에 직렬 연결된 한 쌍의 스위치들을 포함하는, DC/DC 변환기 시스템.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지는 제1 인덕터 및 제2 인덕터 또는 절연 변압기를 통해 인터페이싱되는, DC/DC 변환기 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지는 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 통해 인터페이싱되며,
    상기 제1 인덕터는 상기 한 쌍의 제1 스위치들의 접합부에 연결된 제1 단자 및 상기 한 쌍의 제3 스위치들의 접합부에 연결된 제2 단자를 가지며; 그리고
    상기 제2 인덕터는 상기 한 쌍의 제2 스위치들의 접합부에 연결된 제1 단자 및 상기 한 쌍의 제4 스위치들의 접합부에 연결된 제2 단자를 가지는, DC/DC 변환기 시스템.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지는 절연 변압기를 통해 인터페이싱되며,
    상기 절연 변압기의 제1 권선의 일측은 상기 제1 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되고, 그리고 상기 제1 권선의 다른 측은 상기 제2 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되고,
    상기 절연 변압기의 제2 권선의 일측은 상기 제3 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되고, 그리고 상기 제2 권선의 다른 측은 상기 제4 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되는, DC/DC 변환기 시스템.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 변환 스테이지는 상기 제1 포트에서 에너지 저장 유닛에 연결되며, 그리고 상기 제2 변환 스테이지는 상기 제2 포트에서 PV 어레이에 연결되는, DC/DC 변환기 시스템.
  13. 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 DC/DC 변환기 시스템은 :
    상기 제1 하프브리지에 연결되는 제1 커패시터;
    상기 제2 하프브리지에 연결되는 제2 커패시터를 더 포함하며,
    상기 제어 시스템은 상기 제1 커패시터 양단의 전압 및 상기 제2 커패시터 양단의 전압 간의 전압 차이를 제어하기 위한 커패시턴스 제어 시스템을 더 포함하며,
    상기 커패시턴스 제어 시스템은 :
    상기 제1 커패시터 양단의 전압 및 상기 제2 커패시터 양단의 전압 간의 차이를 계산하고;
    상기 제1 커패시터 양단의 전압 및 상기 제2 커패시터 양단의 전압 간의 차이에 따라 듀티비 오프셋을 계산하고;
    상기 제1 변환 스테이지 제어기에 의해 출력된 상기 듀티 값에 상기 듀티비 오프셋을 적용하도록 구성되는, DC/DC 변환기 시스템.
  14. 청구항 7 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 DC/DC 변환기 시스템은 :
    상기 제3 하프브리지에 연결되는 제3 커패시터;
    상기 제4 하프브리지에 연결되는 제4 커패시터를 더 포함하며,
    상기 제어 시스템은 상기 제3 커패시터 양단의 전압 및 상기 제4 커패시터 양단의 전압 간의 전압 차이를 제어하기 위한 커패시턴스 제어 시스템을 더 포함하며,
    상기 커패시턴스 제어 시스템은 :
    상기 제3 커패시터 양단의 전압 및 상기 제4 커패시터 양단의 전압 간의 차이를 계산하고;
    상기 제3 커패시터 양단의 전압 및 상기 제4 커패시터 양단의 전압 간의 차이에 따라 듀티비 오프셋을 계산하고;
    상기 제2 변환 스테이지 제어기에 의해 출력된 상기 듀티 값에 상기 듀티비 오프셋을 적용하도록 구성되는, DC/DC 변환기 시스템.
  15. 양방향 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 양방향 DC/DC 변환기는 :
    제1 포트에 연결되고 제2 포트에 연결된 제2 변환 스테이지와 인터페이싱되는 제1 변환 스테이지를 포함하며,
    상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지 각각은 다수의 스위치들을 포함하며,
    상기 방법은 :
    상기 제1 포트 및 상기 제2 포트 중 하나에서의 전류 레벨, 전압 레벨 또는 전력 중 하나에 대한 명령을 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트 중 상기 하나에서의 전류 레벨, 전압 레벨 또는 전력의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 인터페이스 전류 명령을 제어하는 단계; 및
    상기 인터페이스 전류 명령을 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지의 인터페이스에서의 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 스위칭 신호를 제어하는 단계를 포함하는, 양방향 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 인터페이스 전류 명령을 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지의 인터페이스에서의 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고 상기 비교에 기초하여 스위칭 신호를 제어하는 단계는 :
    상기 인터페이스 전류 명령을 인터페이스 전류 비교 값과 비교하여 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하는 단계;
    상기 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하는 단계;
    상기 제1 인터페이스 전류 명령 및 상기 인터페이스 전류의 실제 값의 비교에 따라 상기 제1 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하는 단계; 및
    상기 제2 인터페이스 전류 명령 및 상기 인터페이스 전류의 실제 값의 비교에 따라 상기 제2 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하는 단계를 포함하는, 양방향 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 인터페이스 전류 명령을 인터페이스 전류 비교 값과 비교하여 제1 인터페이스 전류 명령 및 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하고 상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호들의 듀티 값들을 제어하는 단계는 :
    상기 인터페이스 전류 명령으로부터 상기 인터페이스 전류 비교 값을 감산하여 상기 제1 인터페이스 전류 명령을 생성하는 단계;
    상기 인터페이스 전류 명령에 상기 인터페이스 전류 비교 값을 가산하여 상기 제2 인터페이스 전류 명령을 생성하는 단계;
    상기 제1 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고, 그리고 상기 비교에 기초하여 상기 제1 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하는 단계; 및
    상기 제2 인터페이스 전류 명령을 상기 인터페이스 전류의 실제 값과 비교하고, 그리고 상기 비교에 기초하여 상기 제2 변환 스테이지에 대한 스위칭 신호의 듀티 값을 제어하는 단계를 포함하는, 양방향 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 방법.
  18. 청구항 15 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 변환 스테이지는 상기 제1 포트에서 에너지 저장 유닛에 연결되며, 그리고 상기 제2 변환 스테이지는 상기 제2 포트에서 PV 어레이에 연결되는, 양방향 DC/DC 변환기를 제어하기 위한 방법.
  19. DC/DC 변환기로서,
    제1 포트의 제1 단자 및 제2 단자 사이에서 직렬 연결된 제1 하프브리지 및 제2 하프브리지를 포함하는 제1 변환 스테이지;
    상기 제1 변환 스테이지에 연결되고, 그리고 제2 포트의 제3 단자 및 제4 단자 사이에서 직렬 연결된 제3 하프브리지 및 제4 하프브리지를 포함하는 제2 변환 스테이지를 포함하며,
    상기 제1 변환 스테이지는 상기 제1 포트에서의 제1 전압의 크기가 상기 제2 포트에서의 제2 전압의 크기보다 클 때 상기 제1 포트에서의 제1 전압을 상기 제2 포트에서 출력되는 원하는 출력 전압으로 변환하도록 동작하며,
    상기 제2 변환 스테이지는 상기 제2 포트에서의 제2 전압의 크기가 상기 제1 포트에서의 제1 전압의 크기보다 클 때 상기 제2 포트에서의 제2 전압을 상기 제1 포트에서 출력되는 원하는 출력 전압으로 변환하도록 동작하는, DC/DC 변환기.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1 하프브리지, 상기 제2 하프브리지, 상기 제3 하프브리지 및 상기 제4 하프브리지가 직렬 하프브리지들의 캐스케이드 연결을 형성하도록 상기 제1 변환 스테이지가 상기 제2 변환 스테이지에 연결되는, DC/DC 변환기.
  21. 청구항 19 또는 청구항 20에 있어서,
    상기 제1 하프브리지는 상기 제1 포트의 상기 제1 단자 및 상기 제1 하프브리지와 상기 제2 하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결되는 한 쌍의 제1 스위치들을 포함하는, DC/DC 변환기.
  22. 청구항 19 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 하프브리지는 상기 제1 포트의 상기 제2 단자 및 상기 제1 하프브리지와 상기 제2 하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결되는 한 쌍의 제2 스위치들을 포함하는, DC/DC 변환기.
  23. 청구항 19 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 하프브리지는 상기 제2 포트의 상기 제1 단자 및 상기 제3 하프브리지와 상기 제4하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결되는 한 쌍의 스위치들을 포함하는, DC/DC 변환기.
  24. 청구항 19 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 하프브리지는 상기 제2 포트의 상기 제2 단자 및 상기 제3 하프브리지와 상기 제4하프브리지의 접합부 사이에서 직렬 연결되는 한 쌍의 스위치들을 포함하는, DC/DC 변환기.
  25. 청구항 19 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 스위치들의 접합부에 연결된 제1 단자 및 상기 한 쌍의 제3 스위치들의 접합부에 연결된 제2 단자를 갖는 제1 인덕터; 및
    상기 한 쌍의 제2 스위치들의 접합부에 연결된 제1 단자 및 상기 한 쌍의 제4 스위치들의 접합부에 연결된 제2 단자를 갖는 제2 인덕터를 더 포함하는, DC/DC 변환기.
  26. 청구항 19 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 하프브리지 및 상기 제2 하프브리지의 접합부를 상기 제3 하프브리지 및 상기 제4 하프브리지의 접합부에 연결하는 중심점 연결부를 더 포함하는, DC/DC 변환기.
  27. 청구항 19 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 하프브리지 및 상기 제2 하프브리지에 폐쇄-연결된(close coupled) 제1 커패시터 및 제2 커패시터; 및
    상기 제3 하프브리지 및 상기 제4 하프브리지에 폐쇄-연결된 제3 커패시터 및 제4 커패시터를 더 포함하는, DC/DC 변환기.
  28. 청구항 19 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 변환 스테이지 및 상기 제2 변환 스테이지는 절연 변압기를 통해 인터페이싱되며;
    상기 절연 변압기의 제1 권선의 일측은 상기 제1 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되고, 그리고 상기 제1 권선의 다른 측은 상기 제2 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되고,
    상기 절연 변압기의 제2 권선의 일측은 상기 제3 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되고, 그리고 상기 제2 권선의 다른 측은 상기 제4 하프브리지의 한 쌍의 스위치들의 접합부에 연결되는, DC/DC 변환기.
  29. 청구항 19 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 포트는 에너지 저장 유닛에 연결되도록 구성되고, 그리고 상기 제2 포트는 태양광 어레이에 연결되도록 구성되는, DC/DC 변환기.








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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022145646A1 (ko) * 2020-12-31 2022-07-07 영화테크(주) 전기 차량용 전력 변환기
KR20230133696A (ko) * 2022-03-11 2023-09-19 가천대학교 산학협력단 분산형 직류 나노 그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6883489B2 (ja) * 2017-08-22 2021-06-09 ダイヤモンド電機株式会社 コンバータ
US10998820B2 (en) 2018-08-23 2021-05-04 Epc Power Corporation Stacked DC-DC converter
CN111446861B (zh) * 2019-01-16 2021-02-26 台达电子企业管理（上海）有限公司 直流/直流变换器及其控制方法
CN111446860B (zh) 2019-01-16 2021-09-21 台达电子企业管理（上海）有限公司 直流/直流变换器及其控制方法
US20220231597A1 (en) * 2019-06-24 2022-07-21 General Electric Company Control circuit and method for bus voltage variation in power converters
KR102585282B1 (ko) * 2019-07-18 2023-10-04 엘에스일렉트릭(주) 전력변환 시스템의 dc-dc 컨버터
US11101742B2 (en) * 2020-01-03 2021-08-24 Prince Sultan University Buck-chopper and bi-directional chopper for multilevel cascaded H-bridge inverters
TWI743652B (zh) * 2020-01-09 2021-10-21 呂錦山 具新型ｔｔ控制之零電壓電力逆變電路
CN111664287B (zh) * 2020-05-21 2022-04-19 四川虹美智能科技有限公司 电磁阀恒流控制装置、方法和系统
CN113890343A (zh) * 2021-09-14 2022-01-04 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 一种升压转换器的控制方法、装置、系统及可读存储介质
US11645222B1 (en) * 2022-01-11 2023-05-09 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Real time generation of differential serial bus traffic

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130099572A1 (en) * 2010-07-15 2013-04-25 Staffan Norrga Cell Based DC/DC Converter
US20140232361A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-21 Nvidia Corporation Pulsed current sensing
JP2015162951A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 株式会社 日立産業制御ソリューションズ 双方向コンバータ
US20160072312A1 (en) * 2013-07-08 2016-03-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power conversion circuit, power transmission system, and power conversion system
US9893633B1 (en) * 2016-03-23 2018-02-13 The Florida State University Research Foundation, Inc. Modular multilevel DC-DC converter and associated method of use

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPQ775100A0 (en) * 2000-05-26 2000-06-15 Cleansun Pty Ltd Power conversion system
DE10038814A1 (de) * 2000-08-09 2002-02-21 Abb Research Ltd Hochspannungs-Gleichstromwandler
KR100901217B1 (ko) * 2000-12-04 2009-06-05 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤 대칭형 ｄｃ／ｄｃ 컨버터
GB2376357B (en) * 2001-06-09 2005-05-04 3D Instr Ltd Power converter and method for power conversion
US6437462B1 (en) * 2001-12-10 2002-08-20 Delphi Technologies, Inc. Bi-directional DC/DC converter and control method therefor
JP2006254518A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Yaskawa Electric Corp チョッパ装置とその制御方法
CN100583615C (zh) * 2005-04-01 2010-01-20 Nxp股份有限公司 谐振转换器及其控制装置和控制方法
US7157888B2 (en) * 2005-06-06 2007-01-02 Aimtron Technology Corp. Light loading control circuit for a buck-boost voltage converter
US7944191B2 (en) * 2005-10-14 2011-05-17 Monolithic Power Systems, Inc. Switching regulator with automatic multi mode conversion
KR100975485B1 (ko) * 2006-03-22 2010-08-11 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 쌍방향 승강압 ｄｃｄｃ 컨버터 장치, 철도 차량 구동 제어 시스템, 전기 철도 급전 시스템
RU2393618C1 (ru) * 2006-03-22 2010-06-27 Мицубиси Денки Кабусики Кайся Двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока, система управления приводом железнодорожного вагона и система фидера питания контактной сети
CN101647181B (zh) * 2006-12-30 2012-08-29 先进模拟科技公司 Dc/dc电压转换器
CN100461601C (zh) * 2007-03-16 2009-02-11 华为技术有限公司 一种实现隔离高频开关dc-dc变换的系统及方法
WO2009030275A1 (en) * 2007-09-05 2009-03-12 Abb Technology Ag Voltage source converter for high voltage direct current power transmission
US7808217B2 (en) * 2007-10-18 2010-10-05 Analog Devices, Inc. DC to DC converter
EP2382699B1 (en) * 2009-01-27 2019-04-17 ABB Research Ltd. Controlling a high-voltage direct-current (hvdc) link
US7768245B1 (en) * 2009-04-28 2010-08-03 Analog Devices, Inc. Emulator circuit, a controller for a switched mode power supply, and a switched mode power supply
TWI389438B (zh) * 2009-11-02 2013-03-11 Analog Integrations Corp 高轉換效率之電壓轉換器
BR112013015630B1 (pt) * 2010-12-22 2020-12-15 Philips Lighting Holding B.V. Dispositivo conversor de energia
EP2495858A1 (de) * 2011-03-01 2012-09-05 Rheinisch-Westfälisch-Technische Hochschule Aachen Bidirektionaler Gleichspannungswandler
CN102222958B (zh) * 2011-06-21 2013-10-16 清华大学深圳研究生院 一种电动汽车车载双向充电机
US9019732B2 (en) * 2011-07-04 2015-04-28 Abb Technology Ag High voltage DC/DC converter
JP5762617B2 (ja) * 2012-02-14 2015-08-12 三菱電機株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
WO2015108613A1 (en) 2014-01-15 2015-07-23 Abb Technology Ag Interleaved multi-channel, multi-level, multi-quadrant dc-dc converters
DE102014203157A1 (de) * 2014-02-21 2015-08-27 Airbus Operations Gmbh Bipolares Hochspannungsnetz und Verfahren zum Betreiben eines bipolaren Hochspannungsnetzes
US9602021B2 (en) * 2014-03-07 2017-03-21 General Electric Company Hybrid high voltage direct current converter system and method of operating the same
EP3132531A1 (en) 2014-04-15 2017-02-22 Danmarks Tekniske Universitet A resonant dc-dc power converter assembly
US9882472B2 (en) * 2014-09-25 2018-01-30 Intel Corporation Techniques for power supply topologies with capacitance management to reduce power loss associated with charging and discharging when cycling between power states
US9809119B2 (en) * 2015-01-13 2017-11-07 General Electric Company Bi-directional DC-DC power converter for a vehicle system
TWI555319B (zh) * 2015-01-22 2016-10-21 通嘉科技股份有限公司 採用適應性閘偏壓技術之單一電感多輸出電源轉換器
US9973099B2 (en) 2015-08-26 2018-05-15 Futurewei Technologies, Inc. AC/DC converters with wider voltage regulation range
CN105932867B (zh) 2016-06-30 2018-11-06 阳光电源股份有限公司 母线电容放电方法、控制器及dcdc变换器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130099572A1 (en) * 2010-07-15 2013-04-25 Staffan Norrga Cell Based DC/DC Converter
US20140232361A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-21 Nvidia Corporation Pulsed current sensing
US20160072312A1 (en) * 2013-07-08 2016-03-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power conversion circuit, power transmission system, and power conversion system
JP2015162951A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 株式会社 日立産業制御ソリューションズ 双方向コンバータ
US9893633B1 (en) * 2016-03-23 2018-02-13 The Florida State University Research Foundation, Inc. Modular multilevel DC-DC converter and associated method of use

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022145646A1 (ko) * 2020-12-31 2022-07-07 영화테크(주) 전기 차량용 전력 변환기
KR20230133696A (ko) * 2022-03-11 2023-09-19 가천대학교 산학협력단 분산형 직류 나노 그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법

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