KR20200081073A

KR20200081073A - 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치

Info

Publication number: KR20200081073A
Application number: KR1020180171186A
Authority: KR
Inventors: 김근영; 오용승; 안강순
Original assignee: 주식회사 윌링스
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-07-07

Abstract

본 발명에 따른 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치는, 입력전압을 승압 또는 감압하는 다권선 변압기; 상기 다권선 변압기 1차측에 연결된 계통전원; 상기 다권선 변압기 2차측에 연결된 전력변환부;및 상기 다권선 변압기 및 전력변환부를 제어하는 제어부;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 전력변환부는 복수의 전력변환모듈로 구성되고, 상기 전력변환모듈의 출력단은 서로 직렬로 연결되는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 전력변환부의 출력을 직렬로 연결하여 구조에 따른 전압변경이 가능하며, 저전압의 소자를 사용하여 고전압 DC로 변환할 수 있다.

Description

다권선 변압기를 갖는 전력변환장치{Power converting device including multi winding transfomer}

본 발명은 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치에 관한 것으로, 특히 전력변환부의 출력을 직렬로 연결하여 구조에 따른 전압변경이 가능하며, 저전압의 소자를 사용하여 고전압 DC로 변환할 수 있는 것에 관한 것이다.

산업의 발달과 더불어 전력수요가 점차 증대되고 있으며 주야간, 계절간, 일별간 전력 사용량의 격차가 점차 심화되고 있다.

이를 해결하기 위해, 인버터를 계통과 연계시킴으로써 계통의 잉여 전력을 배터리에 저장하거나 계통의 부족 전력을 배터리에서 공급해주는 방법이 제안된 바 있다.

또한, 전력변환장치 기술의 발전으로 높은 전압의 DC가 필요한 어플리케이션이 많이 생겨나고 있다. 대표적으로 ESS에 사용되는 배터리 전압이 점점 증가하는 한편, 태양광 발전에 사용되는 태양광패널 전압도 점점 높아지고 있는 추세이다. 또안 고전압 DC송전이 점차 늘어남에 따라 고전압 DC를 AC로 변환하는 기술이 많이 연구되고 있다.

그러나 높은 전압의 DC를 현재 상용중인 낮은 전압의 AC로 만들기 위해서는 높은 전압을 스위칭할 수 있는 스위칭 소자가 필요하며, 많은 변환 비율에 따른 손실이 발생한다. 높은 전압의 스위칭 소자의 가격의 상대적으로 낮은 전압의 스위칭 소자에 비해 가격이 높으며 시스템 구성에 많은 비용이 소모되는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-0864706호

본 발명은 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치에 관한 것으로, 전력변환부의 입력 또는 출력을 직렬로 연결하여 구조에 따른 전압변경이 가능하며, 저전압의 소자를 사용하여 고전압 DC로 변환하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치는, 입력전압을 승압 또는 감압하는 다권선 변압기; 상기 다권선 변압기 1차측에 연결된 계통전원; 상기 다권선 변압기 2차측에 연결된 전력변환부;및 상기 다권선 변압기 및 전력변환부를 제어하는 제어부;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 전력변환부는 복수의 전력변환모듈로 구성되고, 상기 전력변환모듈의 출력단은 서로 직렬로 연결되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 제어부는, 다권선 변압기 1차측 전압 및 위상을 센싱하는 센싱부;및 상기 전력변환부와 통신하는 통신부;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 센싱부에서 센싱된 전압 및 위상을 상기 통신부를 통해 각각의 전력변환모듈로 전달하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 전력변환부 출력단에 연결되는 DC부하를 더 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 DC부하는 배터리 또는 태양광패널인 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 전력변환부는 상기 다권선 변압기에서 발생하는 누설 인덕턴스를 이용하여 전력변환하고, 별도의 리액터를 구비하지 않는 점에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 전력변환부의 출력을 직렬로 연결하여 구조에 따른 전압변경이 가능하며, 저전압의 소자를 사용하여 고전압 DC로 변환할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 전력변환부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 전력변환모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1이 제어부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 도 1의 전력변환부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3은 도 2의 전력변환모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 도 1이 제어부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치는, 계통전원(10), 다권선 변압기(20), 전력변환부(30), 제어부(40) 및 DC부하(50)를 포함하여 구성된다.

상기 다권선 변압기(20)는 입력전압을 승압 또는 감압하고, 상기 다권선 변압기(20)의 1차측은 계통전원(10)에 연결되고, 상기 다권선 변압기(20)의 2차측은 전력변환부(30)에 연결된다.

구체적으로, 상기 전력변환부(30)의 출력전압을 승압시켜 계통전원(10)으로 제공하거나, 상기 계통전원(10)으로 부터 제공되는 계통전압을 감압시켜 상기 전력변환부(30)로 제공할 수 있다.

또한, 다권선 변압기(20)의 누설 인덕턴스를 이용한 전력변환을 하므로 별도의 리액터가 필요없어 비용의 절감을 가져온다.

상기 전력변환부(30)는 복수의 전력변환모듈(31)로 구성되고 상기 전력변환모듈(31)은 서로 직렬로 연결될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 DC부하(50)의 입력단과 연결되는 측이 직렬로 연결될 수 있다.

일 실시 예로, 각각 낮은 전압의 출력을 갖는 전력변환모듈(31)을 직렬로 연결하여 고전압을 출력할 수 있다.

상기 제어부(40)는 상기 다권선 변압기(20) 및 전력변환부(30)를 제어한다.

구체적으로, 상기 제어부(40)는 센싱부(41) 및 통신부(42)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 센싱부(41)는 상기 다권선 변압기(20) 1차측의 전압 및 위상을 센싱한다.

상기 통신부(42)는 상기 전력변환부(30)와 통신한다.

보다 구체적으로, 상기 센싱부(41)에서 센싱된 전압 및 위상을 상기 통신부(42)를 통하여 상기 각각의 전력변환부(30)로 전달할 수 있다.

상기 전력변환부모듈(31)은 스위칭부(32), 전력변환 제어부(33)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 센싱부(41)는 상기 다권선 변압기(20) 1차측의 전압 및 위상을 센싱하여 계측하고, 상기 계측한 전압 및 위상을 이용하여 상기 전력변환모듈(31) 각각의 전력변환 제어부(33)와 통신하고, 상기 전력변환 제어부(33)는 상기 스위칭부(32)에 PWM 제어신호를 출력할 수 있다.

여기서 상기 제어부(40)는 디지털 제어를 위한 마이크로 컨트롤러로 구성될 수 있다.

상기 전력변환모듈(31)을 직렬로 연결함으로써, 낮은전압의 출력을 직렬로 연결한 높은전압의 출력을 만들 수 있다.

보다 구체적으로, 하나의 고전압 전력변환모듈을 사용하는 것보다, 저전압의 전력변환모듈을 직렬로 연결하여 사용함으로써 전력변환모듈에 들어가는 스위칭소자를 낮은전압의 스위칭소자를 사용함으로써 비용절감을 가져올 수 있다.

또한, 상기 전력변환모듈(31)의 개수를 조절하여 구조에 따라 출력전압을 조절할 수 있다.

상기 DC부하(50)는 상기 전력변환부(30)의 출력단과 연결된다. 일 실시 예로, 상기 DC부하(50)는 배터리 또는 태양광패널일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

10 계통전원 20 다권선 변압기
30 전력변환부 31 전력변환모듈
32 스위칭부 33 전력변환 제어부
40 제어부 41 센싱부
42 통신부 50 DC부하

Claims

입력전압을 승압 또는 감압하는 다권선 변압기;
상기 다권선 변압기 1차측에 연결된 계통전원;
상기 다권선 변압기 2차측에 연결된 전력변환부;
상기 다권선 변압기 및 전력변환부를 제어하는 제어부;를 포함하는 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치.
제1항에 있어서,
상기 전력변환부는 복수의 전력변환모듈로 구성되고,
상기 전력변환모듈의 출력단은 서로 직렬로 연결되는 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
다권선 변압기 1차측 전압 및 위상을 센싱하는 센싱부;및
상기 전력변환부와 통신하는 통신부;를 더 포함하는 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치.
제2 및 3항에 있어서,
상기 센싱부에서 센싱된 전압 및 위상을 상기 통신부를 통해 각각의 전력변환모듈로 전달하는 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치.
제1항에 있어서,
상기 전력변환부 출력단에 연결되는 DC부하를 더 포함하는 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치.
제5항에 있어서,
상기 DC부하는 배터리 또는 태양광패널인 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치.
제1항에 있어서,
상기 전력변환부는 상기 다권선 변압기에서 발생하는 누설 인덕턴스를 이용하여 전력변환하고, 별도의 리액터를 구비하지 않는 것을 특징으로하는 다권선 변압기를 갖는 전력변환장치.