KR20200085524A - Power conversion device and control method to reduce RMS ripple current of DC Link capacitor - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a power conversion device and a control method to reduce an RMS current of a DC link capacitor. The power conversion device comprises: a converter; an inverter; a DC link capacitor located between the converter and the inverter; and a control unit adjusting a switching timing of the converter and the inverter to minimize an effective value of a current of the DC link capacitor so that a difference between an output current of the converter and an input current of the inverter do not occur.

Description

전력 변환 장치 및 이의 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감을 위한 제어 방법{Power conversion device and control method to reduce RMS ripple current of DC Link capacitor}Power conversion device and control method to reduce RMS ripple current of DC Link capacitor}

본 발명은 전력 변환 장치 및 이의 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감을 위한 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a power conversion device and a control method for reducing the DC link capacitor RMS current thereof.

부스트 컨버터와 3상 인버터로 이루어진 DC-DC-AC구조의 간접적인 전력변환 방식은 입력과 출력간의 승압 및 강압의 요구조건을 만족하고, 사용의 편의성이 우수하여 일반적으로 많이 사용하는 구조이다. 이러한 구조는 환경 문제와 화석연료 고갈 등의 문제를 해결하기 위한 태양광, 에너지 저장 시스템, 하이브리드 자동차, 연료전지 분야에서 널리 이용하고 있다.The DC-DC-AC indirect power conversion method, which is composed of a boost converter and a three-phase inverter, satisfies the requirements for step-up and step-down between the input and output, and it is a structure that is commonly used because it is easy to use. These structures are widely used in the fields of solar, energy storage systems, hybrid vehicles, and fuel cells to solve environmental and fossil fuel depletion problems.

간접적인 전력변환방식은 구조적으로 서로 연결된 컨버터간의 순시적인 전력의 불균형에 의한 영향을 줄이기 위해 DC 링크 커패시터를 사용한다. DC 링크 커패시터에는 주로 전해 커패시터와 필름 커패시터를 사용하며, 이러한 커패시터 유입되는 전류의 실효값에 의해 발생된 열로 인해 수명이 감소하는 특징이 있다.The indirect power conversion method uses a DC link capacitor to reduce the effect of the instantaneous power imbalance between the structurally connected converters. The DC link capacitor mainly uses an electrolytic capacitor and a film capacitor, and has a feature in that the life is reduced due to heat generated by the effective value of the current flowing through the capacitor.

DC 링크 커패시터의 수명을 향상시키기 위한 많은 연구들이 진행되고 있으며, 추가적인 회로를 사용하지 않고 커패시터로 유입되는 전류를 줄이기 위한 방법으로는 피드백 또는 피드포워드 방법을 통해 두 컨버터 간 전류의 차이를 푀소화하는 제어 방법과 스위칭에 의해 생성된 고조파 전류와 같은 비선형적인 전류의 차이를 최소화 하는 스위칭 방법이 있다. Many studies have been conducted to improve the life of the DC link capacitor, and as a method to reduce the current flowing into the capacitor without using an additional circuit, a feedback or feedforward method is used to reduce the current difference between the two converters. There are switching methods that minimize the difference between the control method and the nonlinear current such as harmonic current generated by switching.

기존의 스위칭 방법의 경우 인버터측이 단위역률인 상황에 국한된 커패시터 리플 전류 저감 성능을 가지는 문제점이 있다. In the case of the conventional switching method, there is a problem that the capacitor ripple current reduction performance is limited to the situation where the inverter side is a unit power factor.

한국공개특허공보 제2011-0078221호 (공개일 : 2011년 7월 7일)Korean Patent Publication No. 2011-0078221 (Publication date: July 7, 2011)

본 발명은 전력 변환 장치 및 이의 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감을 위한 제어 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a power conversion device and a control method for reducing the DC link capacitor RMS current thereof.

또한, 본 발명은 DC 링크 커패시터로 유입되는 RMS 리플 전류를 저감함으로써, DC 링크 커패시터의 수명을 증가시킬 수 있는 전력 변환 장치 및 이의 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감을 위한 제어 방법을 제공하기 위한 것이다. In addition, the present invention is to provide a power conversion device capable of increasing the life of the DC link capacitor by reducing the RMS ripple current flowing into the DC link capacitor, and a control method for reducing the DC link capacitor RMS current thereof.

또한, 본 발명은 DC 링크 커패시터 수명이 증가됨에 따라 전력 변환 시스템의 전체 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전력 변환 장치 및 이의 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감을 위한 제어 방법을 제공하기 위한 것이다. In addition, the present invention is to provide a power conversion device capable of improving the overall reliability of the power conversion system as the life of the DC link capacitor increases, and a control method for reducing the DC link capacitor RMS current thereof.

본 발명의 일 측면에 따르면, DC 링크 커패시터로 유입되는 RMS 리플 전류를 저감할 수 있는 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, an apparatus capable of reducing RMS ripple current flowing into a DC link capacitor is provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨버터; 인버터; 상기 컨버터와 상기 인버터 사이에 위치되는 직류링크 커패시터; 및 상기 컨버터의 출력 전류와 상기 인버터의 입력 전류간 차이가 발생하지 않도록 상기 컨버터와 상기 인버터의 스위칭 타이밍을 조절하여 상기 직류링크 커패시터의 전류의 실효값이 최소가 되도록하는 제어부를 포함하는 전력 변환 장치가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a converter; inverter; A DC link capacitor located between the converter and the inverter; And a control unit controlling a switching timing of the converter and the inverter so that an effective value of the current of the DC link capacitor is minimum so that a difference between the output current of the converter and the input current of the inverter does not occur. Can be provided.

상기 제어부는, 상기 컨버터와 상기 인버터의 각 스위치의 온-오프 동작에 따른 상기 컨버터의 출력 전류의 푸리에 급수의 계수 및 상기 인버터로의 입력 전류의 푸리에 급수의 계수들을 계산한 후 상기 컨버터의 출력 전류와 상기 인버터의 입력 전류의 상대적인 위치에 따른 상기 직류링크 커패시터 전류의 실효값이 최소가 되도록 상기 컨버터와 상기 인버터의 스위칭 타이밍을 조절할 수 있다. The controller calculates a Fourier series coefficient of an output current of the converter and a Fourier series coefficient of an input current to the inverter according to an on-off operation of each switch of the converter and the inverter, and then outputs the output current of the converter And the switching timing of the converter and the inverter so that the effective value of the DC link capacitor current according to the relative position of the input current of the inverter is minimized.

상기 제어부는, 하기 수학식을 이용하여 인버터 스위칭 주파수가 상승하는 구간에서의 상기 직류링크 커패시터의 실효값이 최소가 되는 동기화 시간을 도출하되, The control unit derives a synchronization time in which the effective value of the DC link capacitor in a section in which the inverter switching frequency increases is minimized using the following equation:

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
는 컨버터의 스위칭 주기를 나타내며,
Figure pat00003
는 인버터 스위칭 주파수가 상승하는 구간에서의 인버터측 전류의 푸리에 급수의 계수를 나타낸다. here,
Figure pat00002
Denotes the switching cycle of the converter,
Figure pat00003
Denotes the coefficient of the Fourier series of the current on the inverter side in the section where the inverter switching frequency rises.

하기 수학식을 이용하여 인버터 스위칭 주파수가 하강하는 구간에서의 상기 직류링크 커패시터의 실효값이 최소가 되는 동기화 시간을 도출하되, The following equation is used to derive a synchronization time in which the effective value of the DC link capacitor in a section in which the inverter switching frequency falls is minimum,

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서,

Figure pat00005
는 컨버터의 스위칭 주기를 나타내며,
Figure pat00006
는 인버터의 스위칭 주파수가 하강하는 구간에서의 인버터측 전류의 푸리에 급수의 계수를 나타낸다. here,
Figure pat00005
Denotes the switching cycle of the converter,
Figure pat00006
Denotes the coefficient of the Fourier series of the current on the inverter side in the section in which the switching frequency of the inverter falls.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 컨버터; 제2 컨버터; 상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터 사이에 위치되는 직류링크 커패시터; 및 상기 제1 컨버터의 출력 전류와 상기 제2 컨버터의 입력 전류간 차이가 발생하지 않도록 상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터의 스위치 타이밍을 조절하여 상기 직류링크 커패시터의 전류의 실효값이 최소가 되도록 하는 제어부를 포함하는 전력 변환 장치가 제공될 수 있다. According to another embodiment of the invention, the first converter; A second converter; A DC link capacitor positioned between the first converter and the second converter; And adjusting the switch timing of the first converter and the second converter so that the difference between the output current of the first converter and the input current of the second converter does not occur, so that the effective value of the current of the DC link capacitor is minimum. A power conversion device including a control unit may be provided.

상기 제어부는, 상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터의 각 스위치의 온-오프 동작에 따른 상기 컨버터의 출력 전류의 출력 전류의 푸리에 급수의 계수 및 상기 제2 컨버터로의 입력 전류의 푸리에 급수의 계수들을 계산한 후 상기 제1 컨버터의 출력 전류와 상기 제2 컨버터의 입력 전류의 상대적인 위치에 따른 상기 직류링크 커패시터의 전류의 실효값이 최소가 되도록 상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터의 스위칭 타이밍을 조절할 수 있다. The control unit may include a Fourier series coefficient of an output current of an output current of the converter and a Fourier series coefficient of an input current to the second converter according to an on-off operation of each switch of the first converter and the second converter. After calculating them, the switching timing of the first converter and the second converter is adjusted so that the effective value of the current of the DC link capacitor according to the relative position of the output current of the first converter and the input current of the second converter is minimum. Can be adjusted.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 컨버터와 직류링크 커패시터 및 3상 인버터 구조를 가지는 전력 변환 장치에서 상기 직류링크 커패시터의 RMS 전류를 저감하는 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a method for reducing the RMS current of the DC link capacitor in a power converter having a converter, a DC link capacitor, and a three-phase inverter structure is provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨버터와 직류링크 커패시터 및 3상 인버터 구조를 가지는 전력 변환 장치에서 상기 직류링크 커패시터의 전류의 실효값이 최소가 되도록 하는 방법에 있어서, (a) 상기 컨버터의 출력 전류의 푸리에 급수의 계수를 계산하는 단계; (b) 상기 인버터의 입력 전류의 푸리에 급수의 계수를 계산하는 단계; 및 (c) 상기 컨버터의 출력 전류와 상기 인버터의 입력 전류의 상대적인 위치에 따른 상기 직류링크 커패시터 전류의 실효값이 최소가 되도록 상기 컨버터와 상기 인버터의 각 스위치의 스위칭 타이밍을 조절하는 단계를 포함하는 직류링크 커패시터의 전류 실효값 최소화 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in a method of making an effective value of a current of the DC link capacitor in a power conversion device having a converter, a DC link capacitor, and a three-phase inverter structure, (a) the output of the converter Calculating a coefficient of the Fourier series of currents; (b) calculating a Fourier series coefficient of the input current of the inverter; And (c) adjusting a switching timing of each switch of the converter and the inverter so that an effective value of the DC link capacitor current according to a relative position of the output current of the converter and the input current of the inverter is minimum. A method of minimizing the effective current value of the DC link capacitor may be provided.

상기 (a) 및 상기 (b) 단계는, 상기 컨버터와 상기 인버터의 각 스위치의 온-오프 동작에 따른 상기 컨버터의 출력 전류의 푸리에 급수의 계수 및 인버터로의 입력 전류의 푸리에 급수의 계수들을 계산할 수 있다. The steps (a) and (b) may calculate the Fourier series coefficient of the output current of the converter and the Fourier series coefficient of the input current to the inverter according to the on-off operation of each switch of the converter and the inverter. Can.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 컨버터 사이에 직류링크 커패시터가 연결된 구조를 가지는 전력 변환 장치에서 상기 직류링크 커패시터의 전류의 실효값이 최소가 되도록 하는 방법에 있어서, 제1 컨버터의 출력 전류의 푸리에 급수를 계산하는 단계; 제2 컨버터의 입력 전류의 푸리에 급수를 계산하는 단계; 및 상기 제1 컨버터의 출력 전류와 상기 제2 컨버터의 입력 전류의 상대적인 위치에 따른 상기 직류링크 커패시터 전류의 실효값이 최소가 되도록 상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터의 각 스위치의 스위칭 타이밍을 조절하는 단계를 포함하는 직류링크 커패시터의 전류 실효값 최소화 방법이 제공될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, in a method of making an effective value of a current of the DC link capacitor in a power converter having a structure in which a DC link capacitor is connected between a plurality of converters, the output current of the first converter Calculating a Fourier series; Calculating a Fourier series of the input current of the second converter; And adjusting the switching timing of each switch of the first converter and the second converter so that the effective value of the DC link capacitor current according to the relative position of the output current of the first converter and the input current of the second converter is minimum. A method of minimizing the effective current value of the DC link capacitor may be provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치 및 이의 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감을 위한 제어 방법을 제공함으로써, DC 링크 커패시터로 유입되는 RMS 리플 전류를 저감함으로써, DC 링크 커패시터의 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.By providing a power conversion device according to an embodiment of the present invention and a control method for reducing the DC link capacitor RMS current thereof, by reducing the RMS ripple current flowing into the DC link capacitor, it is possible to increase the life of the DC link capacitor There is an advantage.

또한, 본 발명은 DC 링크 커패시터 수명이 증가됨에 따라 전력 변환 시스템의 전체 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점도 있다. In addition, the present invention also has the advantage of improving the overall reliability of the power conversion system as the DC link capacitor life increases.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 회로도 일부를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터와 인버터의 전류 파형을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 변환 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감을 위한 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 링크 커패시터 전류 감쇄율을 나타낸 그래프. 1 is a block diagram showing a part of a circuit diagram of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram schematically showing the internal configuration of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a current waveform of a converter and an inverter according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram schematically showing the configuration of a power conversion apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a control method for reducing DC link capacitor RMS current according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a DC link capacitor current attenuation rate according to an embodiment of the present invention and the prior art.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, a singular expression includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "consisting of" or "comprising" should not be construed as including all of the various components, or various steps described in the specification, among which some components or some steps It may not be included, or it should be construed to further include additional components or steps. In addition, terms such as “... unit” and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software. .

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 부스트 컨버터와 3상 인버터 구조의 전력변환 장치 및 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감을 위한 제어 방법에 관한 것으로, 컨버터와 인버터간의 전류 차이로 인해 발생되는 DC 링크 커패시터로 유입되는 전류를 저감하기 위한 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a power converter of a boost converter, a three-phase inverter structure, and a control method for reducing the DC link capacitor RMS current, for reducing the current flowing into the DC link capacitor generated due to the current difference between the converter and the inverter. It's about technology.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 신재생 에너지용 AC/DC 모듈형 인버터, 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 에너지 저장 시스템, 무정전 전원 시스템, 무효전력 보상 시스템, 전압 보상 시스템 등 넓은 분야에 사용될 수 있다. The power conversion device according to an embodiment of the present invention is AC/DC modular inverter for renewable energy, solar power generation system, wind power generation system, energy storage system, uninterruptible power supply system, reactive power compensation system, voltage compensation system, etc. Can be used in the field.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 컨버터와 인버터 사이의 전류 차이가 "0"에 근접하도록 컨버터와 인버터의 스위치 타이밍을 조절하여 DC 링크 커패시터로 유입되는 RMS 전류를 저감할 수 있다. 이하에서는 컨버터와 인버터 구조의 전력 변환 장치를 가정하여 이를 중심으로 DC 링크 커패시터로 유입되는 전류를 저감하는 방법에 대해 설명하나 컨버터와 컨버터로 구성되는 전력 변환 장치의 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 당연하다. 이에 대해서는 하기의 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. The power conversion device according to an embodiment of the present invention may reduce the RMS current flowing into the DC link capacitor by adjusting the switch timing of the converter and the inverter such that the current difference between the converter and the inverter approaches “0”. Hereinafter, assuming a power converter of a converter and an inverter structure, a method of reducing the current flowing into the DC link capacitor will be described, but it is natural that the same can be applied to a power converter composed of a converter and a converter. Do. This will be more clearly understood by the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 회로도 일부를 도시한 블록도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터와 인버터의 전류 파형을 도시한 도면이다. 1 is a block diagram showing a part of a circuit diagram of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram schematically showing an internal configuration of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention, 3 is a view showing a current waveform of the converter and the inverter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 컨버터(110), DC 링크 커패시터(120), 인버터(130), 부하(140) 및 제어부(150)를 포함하여 구성된다. 도 1에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 컨버터(110)와 인버터(130)가 각각 하나인 것으로 도시되어 있으나, 컨버터(110)와 인버터(130)는 각각 복수일 수도 있다. Referring to FIG. 1, the power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention includes a converter 110, a DC link capacitor 120, an inverter 130, a load 140, and a control unit 150 It is composed. In FIG. 1, for convenience of understanding and explanation, the converter 110 and the inverter 130 are shown as one, respectively, but the converter 110 and the inverter 130 may be plural respectively.

컨버터(110)는 DC(직류)로 전압을 변환하는 소자이다. 본 발명의 일 실시예에서는 컨버터(110)가 부스트 컨버터인 것을 가정하여 설명하나, 반드시 부스트 컨버터로 제한되는 것은 아니며, 벅 컨버터 등 다른 유형의 컨버터일 수도 있다. The converter 110 is a device that converts voltage to DC (direct current). In one embodiment of the present invention, it is assumed that the converter 110 is a boost converter, but it is not necessarily limited to a boost converter, and may be another type of converter such as a buck converter.

본 발명의 일 실시예에서는 컨버터(110)가 부스트 컨버터인 것을 가정하여 이를 중심으로 설명하기로 한다. 예를 들어, 컨버터(110)는 스위치 상태에 따라 전류의 충전 또는 입력 전압보다 큰 전압을 생성하여 출력할 수 있다. In an embodiment of the present invention, it is assumed that the converter 110 is a boost converter and this will be mainly described. For example, the converter 110 may generate and output a voltage greater than the charging or input voltage of the current according to the switch state.

DC 링크 커패시터(120)는 DC 에너지의 전압 연계(link) 및 전압 평활화, 충반전 에너지의 완충 목적으로 이용되는 소자이다. DC 링크 커패시터(120)는 컨버터(110)와 인버터(130)의 효율적인 전력 변환을 위해 컨버터(110)와 인버터(130) 사이에 위치된다. 이러한, DC 링크 커패시터(120)로 유입되는 전류는 컨버터(110)이 출력 전류와 인버터(130)의 입력 전류The DC link capacitor 120 is a device used for voltage linking and voltage smoothing of DC energy and buffering of charging and discharging energy. The DC link capacitor 120 is located between the converter 110 and the inverter 130 for efficient power conversion between the converter 110 and the inverter 130. The current flowing into the DC link capacitor 120 includes the output current of the converter 110 and the input current of the inverter 130.

DC 링크 커패시터(120)의 세부 구조 및 동작 자체는 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.Since the detailed structure and operation of the DC link capacitor 120 are obvious to those skilled in the art, a separate description thereof will be omitted.

인버터(130)는 DC/AC 인버터일 수 있다. The inverter 130 may be a DC/AC inverter.

인버터(130)는 제어부(150)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 3상 출력 전류 (Ia, Ib, Ic)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)로부터 출력된 제어 신호에 따라 스위치들의 온/오프(on/off)가 제어됨에 따라 출력 전압이 결정되며, 이로 인해 출력 전류가 조절될 수 있다. 즉, 제어부(150)로부터 출력되는 제1 제어 신호에 따라 인버터(130)의 제1 스위치(Sap)가 온(on)되고, 제2 스위치(San)가 오프(off)되어 출력 전류(Ia)가 조절될 수 있다. 즉, 제어부(150)의 제어 신호에 따라 스위치가 선택되어 주어진 샘플링 시간만큼 동작되어 원하는 출력 전류(Ia)를 출력할 수 있게 된다. 이때 부하 a상에 연결된 스위치들(Sap, San)는 상보적으로 동작될 수 있다. 부하 b상 및 c상에 연결되는 각 쌍의 스위치들은 a상에 연결된 한 쌍의 스위치들과 동작이 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. The inverter 130 may output three-phase output currents Ia, Ib, and Ic according to a control signal output from the controller 150. For example, the output voltage is determined as the on/off of the switches is controlled according to the control signal output from the control unit 150, whereby the output current can be adjusted. That is, according to the first control signal output from the control unit 150, the first switch (S ap ) of the inverter 130 is turned on, and the second switch (S an ) is turned off and the output current ( Ia) can be adjusted. That is, the switch is selected according to the control signal of the control unit 150 and operated for a given sampling time to output a desired output current Ia. At this time, the switches (S ap, S an ) connected to the load a phase may be operated complementarily. Since each pair of switches connected to the load b-phase and c-phase has the same operation as a pair of switches connected to the a-phase, detailed description thereof will be omitted.

인버터(130)는 직류를 교류로 변환하는 소자이다. 인버터(130)의 세부 구조 자체는 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 추가적인 상세한 설명은 생략하기로 한다. The inverter 130 is an element that converts direct current into alternating current. Since the detailed structure itself of the inverter 130 is obvious to those skilled in the art, additional detailed description thereof will be omitted.

제어부(150)는 컨버터(110) 및 인버터(130)의 동작을 제어하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 제어부(150)는 컨버터(110) 또는/및 인버터(130) 내의 소자들의 동작을 제어하여 인버터(130)의 3상 출력 전류들(ia, ib, ic)를 조절할 수 있다. The controller 150 serves to control the operation of the converter 110 and the inverter 130. For example, the controller 150 may control the operation of the elements in the converter 110 or/and the inverter 130 to adjust the three-phase output currents ia, ib, and ic of the inverter 130.

제어부(150)는 컨버터(110)와 인버터(130)의 전압 및 전류를 측정하고, 이를 이용하여 DC 링크 커패시터(120)의 실효전류를 최소화할 수 있도록 컨버터(110)와 인버터(130)의 스위치 타이밍을 조절하도록 제어할 수 있다. The controller 150 measures the voltage and current of the converter 110 and the inverter 130, and uses them to switch the converter 110 and the inverter 130 to minimize the effective current of the DC link capacitor 120. It can be controlled to adjust the timing.

이에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. This will be described in more detail.

도 1을 참조하면, DC 링크 커패시터(120)로 유입되는 전류(

Figure pat00007
)는 인버터측 전류(
Figure pat00008
)와 컨버터측 전류(
Figure pat00009
)의 차이에 의해 발생된다. 즉, 다시 정리하면, 인버터측 전류(
Figure pat00010
)와 컨버터측 전류(
Figure pat00011
)의 차이가 "0"가 되는 경우 DC 링크 커패시터(120)로 전류가 유입되지 않는다. Referring to Figure 1, the current flowing into the DC link capacitor 120 (
Figure pat00007
) Is the current on the inverter side (
Figure pat00008
) And converter side current (
Figure pat00009
). In other words, rearranging, the inverter current (
Figure pat00010
) And converter side current (
Figure pat00011
), the current is not introduced into the DC link capacitor 120 when the difference becomes “0”.

도 3에는 컨버터(110)와 인버터(130)의 스위칭에 따른 전류 파형이 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 컨버터(110)와 인버터(130)의 스위칭에 따른 두 전류간의 동기화를 위해 컨버터(110)의 스위칭 주파수가 인버터(130)측의 2배인 것을 알 수 있다. 3 shows a current waveform according to the switching of the converter 110 and the inverter 130. Referring to FIG. 3, it can be seen that the switching frequency of the converter 110 is twice that of the inverter 130 for synchronization between two currents according to the switching between the converter 110 and the inverter 130.

컨버터(110)와 인버터(130)의 스위칭 차이시간(

Figure pat00012
)을 고려한 컨버터(110)와 인버터(130)의 전류에 대한 수식은 수학식 1 및 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. Switching difference time between converter 110 and inverter 130 (
Figure pat00012
The equations for the current of the converter 110 and the inverter 130 in consideration of) may be expressed as Equations 1 and 2.

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서,

Figure pat00014
는 상위 위상, 중간 위상, 하위 위상의 "off" 타임에서 상부 스위치를 나타내며,
Figure pat00015
는 단위 스텝 함수를 나타낸다. 또한,
Figure pat00016
는
Figure pat00017
의 "on" 타임에서의 하부 스위치를 나타낸다. here,
Figure pat00014
Indicates the upper switch in the "off" time of the upper phase, the intermediate phase, and the lower phase,
Figure pat00015
Denotes a unit step function. Also,
Figure pat00016
The
Figure pat00017
Indicates the lower switch at the "on" time.

여기서,

Figure pat00018
는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. here,
Figure pat00018
Can be expressed as Equation 2.

Figure pat00019
Figure pat00019

여기서,

Figure pat00020
는 인버터의 스위칭 주기를 나타내며,
Figure pat00021
는 인버터 캐리어를 나타내며,
Figure pat00022
는 각 인버터의 상전압(
Figure pat00023
Figure pat00024
) 중
Figure pat00025
전압을 나타낸다. here,
Figure pat00020
Denotes the switching cycle of the inverter,
Figure pat00021
Denotes an inverter carrier,
Figure pat00022
Is the phase voltage of each inverter (
Figure pat00023
Figure pat00024
) Medium
Figure pat00025
Indicates voltage.

Figure pat00026
Figure pat00026

여기서,

Figure pat00027
과
Figure pat00028
은 부스트 컨버터 인덕터 전류의 평균과 리플 전류를 나타낸다. 또한,
Figure pat00029
와
Figure pat00030
는
Figure pat00031
의 "off" 타임과 "on" 타임을 나타내며, 이를 수학식으로 나타내면 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다. here,
Figure pat00027
and
Figure pat00028
Denotes the average and ripple current of the boost converter inductor current. Also,
Figure pat00029
Wow
Figure pat00030
The
Figure pat00031
It represents the "off" time and "on" time of, it can be expressed as Equation (4).

Figure pat00032
Figure pat00032

여기서,

Figure pat00033
는 컨버터 캐리어를 나타내며,
Figure pat00034
는 실효값이 최소가 되는 동기화 시간을 나타낸다. here,
Figure pat00033
Denotes a converter carrier,
Figure pat00034
Indicates the synchronization time at which the effective value becomes minimum.

DC 링크 커패시터(120)로 유입되는 전류는 컨버터(110)와 인버터(130)의 전류 차이로, 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. The current flowing into the DC link capacitor 120 is the current difference between the converter 110 and the inverter 130 and may be expressed as Equation 5.

Figure pat00035
Figure pat00035

즉, DC 링크 커패시터(120)로 유입되는 전류는 컨버터(110)와 인버터(130)의 전류 차이로, 실효값을 구하는 RMS 전류에 대한 수식으로 나타내면, 수학식 5는 수학식 6과 같이 표현될 수 있다. That is, the current flowing into the DC link capacitor 120 is the current difference between the converter 110 and the inverter 130, and expressed as an equation for the RMS current to obtain an effective value, Equation 5 is expressed as Equation 6. Can.

Figure pat00036
Figure pat00036

수학식 5에 수학식 1 및 수학식 3을 대입하여 푸리에 급수로 전개한 후 실효값이 최소가 되는 지점을 캐리어 전압이 상승 및 하강하는 구간에 따라 구하면 수학식 7 및 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다. Substituting Equation (1) and (3) into Equation (5) to develop a Fourier series, and finding the point at which the effective value becomes minimum according to the section where the carrier voltage rises and falls can be expressed as Equation (7) and (12) have.

Figure pat00037
Figure pat00037

여기서,

Figure pat00038
는 컨버터의 스위칭 주기를 나타낸다. 또한,
Figure pat00039
는 인버터 캐리어 전압이 상승하는 구간에서의 인버터측 전류의 푸리에 급수의 계수를 나타내며, 수학식 8에 의해 도출될 수 있다. here,
Figure pat00038
Denotes the switching cycle of the converter. Also,
Figure pat00039
Denotes the coefficient of the Fourier series of the current on the inverter side in the section where the inverter carrier voltage rises, and can be derived by Equation 8.

Figure pat00040
Figure pat00040

여기서,

Figure pat00041
는 인버터의 스위칭 주기를 나타내며,
Figure pat00042
는 각각 인버터측 전압(
Figure pat00043
) 중 가장 큰 값과 가장 작은 값에 해당하는 상의 인덕터(
Figure pat00044
) 전류를 나타낸다. 또한,
Figure pat00045
Figure pat00046
는 하기 수학식 9 내지 수학식 11과 같이 계산될 수 있다. here,
Figure pat00041
Denotes the switching cycle of the inverter,
Figure pat00042
Is the voltage on the inverter side (
Figure pat00043
), the inductor of the phase corresponding to the largest and smallest value (
Figure pat00044
) Indicates current. Also,
Figure pat00045
Figure pat00046
Can be calculated as in Equations 9 to 11 below.

Figure pat00047
Figure pat00047

여기서,

Figure pat00048
는 각 인버터의 상전압(
Figure pat00049
) 중 가장 큰 전압과 가장 작은 전압을 의미하며,
Figure pat00050
는 각 계통전압(
Figure pat00051
) 중 가장 큰 전압과 가장 작은 전압을 각각 의미한다. here,
Figure pat00048
Is the phase voltage of each inverter (
Figure pat00049
) Means the largest and smallest voltage,
Figure pat00050
Is the grid voltage (
Figure pat00051
) Means the largest voltage and the smallest voltage respectively.

Figure pat00052
Figure pat00052

Figure pat00053
Figure pat00053

Figure pat00054
Figure pat00054

여기서,

Figure pat00055
는 인버터 캐리어 전압이 하강하는 구간에서의 인버터측 전류의 푸리에 급수의 계수를 나타내며, 수학식 13에 의해 도출될 수 있다.here,
Figure pat00055
Denotes the coefficient of the Fourier series of the current on the inverter side in the section in which the inverter carrier voltage falls, and can be derived by Equation (13).

Figure pat00056
Figure pat00056

Figure pat00057
는 수학식 14를 이용하여 도출될 수 있다.
Figure pat00057
Can be derived using Equation (14).

Figure pat00058
Figure pat00058

즉, 다시 정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 DC 링크 커패시터(120)의 실효전류가 최소가 되도록 컨버터(110)와 인버터(130)의 스위칭 타이밍을 조절할 수 있다.In other words, in summary, the power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention can adjust the switching timing of the converter 110 and the inverter 130 so that the effective current of the DC link capacitor 120 is minimized. .

본 발명의 일 실시예에서는 인버터(130)의 스위칭 타이밍을 컨버터(110)의 스위칭 타이밍에 일치시키는 것을 가정하여 이를 중심으로 설명하나, 컨버터(110)의 스위칭 타이밍을 인버터(130)의 스위칭 타이밍에 일치되도록 조절할 수도 있음은 당연하다. In an embodiment of the present invention, it is assumed that the switching timing of the inverter 130 is matched with the switching timing of the converter 110, but this is mainly described, but the switching timing of the converter 110 is determined by the switching timing of the inverter 130. Of course, it can be adjusted to match.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 변환 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 4 is a block diagram schematically showing the configuration of a power conversion apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 변환 장치(400)는 제1 컨버터(410), DC 링크 커패시터(420), 제2 컨버터(430), 부하(440) 및 제어부(450)를 포함하여 구성된다. 도 4에서 제1 컨버터(410)와 제2 컨버터(430)가 각각 하나인 것으로 도시되어 있으나, 제1 컨버터(410)와 제2 컨버터(430) 중 적어도 하나는 복수일 수 있다. Referring to FIG. 4, the power conversion device 400 according to another embodiment of the present invention includes a first converter 410, a DC link capacitor 420, a second converter 430, a load 440, and a control unit 450 ). Although the first converter 410 and the second converter 430 are respectively illustrated in FIG. 4, at least one of the first converter 410 and the second converter 430 may be plural.

제어부(450)는 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 컨버터(410, 430) 구조의 전력 변환 장치(400)에서 제1 컨버터(410)의 출력 전류와 제2 컨버터(430)의 입력 전류의 차이가 최소가 되도록 제1 컨버터(410)와 제2 컨버터(430)의 스위칭 타이밍을 조절하여 상기 직류링크 커패시터의 리플 전류를 저감할 수 있다. 이에 대해서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. As illustrated in FIG. 4, the control unit 450 may control the output current of the first converter 410 and the input current of the second converter 430 in the power converter 400 having a plurality of converters 410 and 430 structures. The switching timing of the first converter 410 and the second converter 430 may be adjusted so that the difference is minimal, thereby reducing the ripple current of the DC link capacitor. This is the same as that described with reference to FIGS. 1 to 3, and thus redundant description will be omitted.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감을 위한 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a control method for reducing DC link capacitor RMS current according to an embodiment of the present invention.

단계 510에서 전력 변환 장치(100)는 컨버터(110)와 인버터(130)의 전류 및 전압을 각각 계산한다. 여기서, 전력 변환 장치(100)는 컨버터(110)의 출력 전류와 전압, 인버터(130)의 입력 전류와 전압을 각각 계산할 수 있다. In step 510, the power converter 100 calculates the current and voltage of the converter 110 and the inverter 130, respectively. Here, the power converter 100 may calculate the output current and voltage of the converter 110 and the input current and voltage of the inverter 130, respectively.

또한, 전력 변환 장치(100)는 컨버터(110)와 인버터(130)의 개별 스위치의 온-오프 동작에 따른 컨버터(110)와 인버터(130)의 전류와 전압을 각각 계산할 수 있다. In addition, the power converter 100 may calculate the current and voltage of the converter 110 and the inverter 130 according to the on-off operation of the individual switches of the converter 110 and the inverter 130, respectively.

단계 515에서 전력 변환 장치(100)는 컨버터(110)와 인버터(130)의 전류와 전압을 이용하여 인버터(130)의 스위칭 온-오프 시간을 결정하는 제어 신호를 생성한다. In step 515, the power converter 100 generates a control signal that determines the switching on-off time of the inverter 130 using the current and voltage of the converter 110 and the inverter 130.

단계 520에서 전력 변환 장치(100)는 제어 신호, 컨버터(110)와 인버터(130)의 전류와 전압을 이용하여 DC 링크 커패시터(120)의 RMS 전류가 최소가 되도록 컨버터(110)와 인버터(130)의 스위칭 타이밍을 조절한다. In step 520, the power converter 100 uses the control signal, the current and voltage of the converter 110 and the inverter 130, so that the RMS current of the DC link capacitor 120 is minimized, so that the converter 110 and the inverter 130 ) To adjust the switching timing.

예를 들어, 컨버터(110)의 출력 전류와 인버터(130)의 입력 전류의 차이가 "0"이 되는 경우 DC 링크 커패시터(120)의 RMS 전류가 발생하지 않도록 할 수 있다. 컨버터(110)의 출력 전류와 인버터(130)의 입력 전류의 차이가 "0"이 되도록 제어하는 것은 실시간 전력 제어에서 매우 어려우므로, DC 링크 커패시터(120)의 RMS 전류가 최소가 되도록 컨버터(110)와 인버터(130)의 스위칭 타이밍을 조절할 수 있다. For example, when the difference between the output current of the converter 110 and the input current of the inverter 130 becomes “0”, the RMS current of the DC link capacitor 120 may not be generated. Controlling the difference between the output current of the converter 110 and the input current of the inverter 130 to be “0” is very difficult in real-time power control. ) And the switching timing of the inverter 130 can be adjusted.

이는 이미 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. This is the same as that already described with reference to FIGS. 1 to 3, and thus redundant description will be omitted.

또한, 도 5에서는 컨버터(110)와 3상 인버터 구조의 전력 변환 장치에서의 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감 방법을 설명하고 있으나, 복수의 컨버터 구조의 전력 변환 장치에서도 동일하게 적용될 수 있음은 당연하다. In addition, although the DC link capacitor RMS current reduction method in the converter 110 and the three-phase inverter structure power conversion device is described in FIG. 5, it is natural that the same can be applied to a power conversion device having a plurality of converter structures.

도 6은 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 링크 커패시터 전류 감쇄율을 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 종래의 경우 인버터측 전류와 컨버터측 전류간의 동기화가 맞지 않아 DC 링크 커패시터로 유입되는 전류, 즉 0 전류를 기준으로 하는 면적과 비례하는 실효값이 큰 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 결과에서는 면적이 작아지는 것을 알 수 있다. 결과적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 링크 커패시터 RMS 전류 저감 방법을 이용하는 경우 DC 링크 커패시터로 유입되는 전류가 줄어드는 것을 알 수 있다. 6 is a graph showing a DC link capacitor current attenuation rate according to the prior art and an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, in the conventional case, since the synchronization between the inverter-side current and the converter-side current does not match, the effective value proportional to the area based on the current flowing into the DC link capacitor, that is, the zero current, is large, whereas the present invention It can be seen from the results according to the embodiment that the area becomes small. As a result, when using the DC link capacitor RMS current reduction method according to an embodiment of the present invention, it can be seen that the current flowing into the DC link capacitor is reduced.

본 발명의 실시 예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.The apparatus and method according to an embodiment of the present invention may be implemented in a form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. Computer-readable media may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable by those skilled in the computer software field. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. Includes hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes made by a compiler.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been focused on the embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in terms of explanation, not limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range should be interpreted as being included in the present invention.

100: 전력 변환 장치
110: 컨버터
120: DC 링크 커패시터
130: 인버터
140: 부하
150: 제어부100: power converter
110: converter
120: DC link capacitor
130: inverter
140: load
150: control unit

Claims (10)

컨버터;
인버터;
상기 컨버터와 상기 인버터 사이에 위치되는 직류링크 커패시터; 및
상기 컨버터의 출력 전류와 상기 인버터의 입력 전류간의 차이가 발생하지 않도록 상기 컨버터와 상기 인버터의 스위칭 타이밍을 조절하여 상기 직류링크 커패시터의 전류의 실효값이 최소가 되도록하는 제어부를 포함하는 전력 변환 장치.
Converter;
inverter;
A DC link capacitor located between the converter and the inverter; And
And a controller configured to control the switching timing of the converter and the inverter so that an effective value of the current of the DC link capacitor becomes minimum so that a difference between the output current of the converter and the input current of the inverter does not occur.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 컨버터와 상기 인버터의 각 스위치의 온-오프 동작에 따른 상기 컨버터의 출력 전류의 푸리에 급수의 계수 및 상기 인버터로의 입력 전류의 푸리에 급수의 계수를 계산한 후 상기 컨버터의 출력 전류와 상기 인버터의 입력 전류의 상대적인 위치에 따른 상기 직류링크 커패시터 전류의 실효값이 최소가 되도록 상기 컨버터와 상기 인버터의 스위칭 타이밍을 조절하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
According to claim 1,
The control unit,
After calculating the Fourier series coefficient of the output current of the converter and the Fourier series coefficient of the input current to the inverter according to the on-off operation of each switch of the converter and the inverter, the output current of the converter and the inverter And a switching timing of the converter and the inverter such that an effective value of the DC link capacitor current according to a relative position of the input current is minimized.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는,
하기 수학식을 이용하여 인버터 스위칭 주파수가 상승하는 구간에서의 상기 직류링크 커패시터의 실효값이 최소가 되는 동기화 시간을 도출하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
Figure pat00059

여기서,
Figure pat00060
는 컨버터의 스위칭 주기를 나타내며,
Figure pat00061
는 인버터 스위칭 주파수가 상승하는 구간에서의 인버터측 전류의 푸리에 급수의 계수를 나타냄.
According to claim 1,
The control unit,
Power conversion device characterized in that by deriving the synchronization time that the effective value of the DC link capacitor in the section where the inverter switching frequency rises using the following equation is minimum.
Figure pat00059

here,
Figure pat00060
Denotes the switching cycle of the converter,
Figure pat00061
Is the coefficient of the Fourier series of the current on the inverter side in the section where the inverter switching frequency rises.
제1 항에 있어서,
하기 수학식을 이용하여 인버터 스위칭 주파수가 하강하는 구간에서의 상기 직류링크 커패시터의 실효값이 최소가 되는 동기화 시간을 도출하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
Figure pat00062

여기서,
Figure pat00063
는 컨버터의 스위칭 주기를 나타내며,
Figure pat00064
는 인버터의 스위칭 주파수가 하강하는 구간에서의 인버터측 전류의 푸리에 급수의 계수를 나타냄.
According to claim 1,
Power conversion device characterized in that by deriving a synchronization time that the effective value of the DC link capacitor in the section of the inverter switching frequency is lowered by using the following equation.
Figure pat00062

here,
Figure pat00063
Denotes the switching cycle of the converter,
Figure pat00064
Indicates the Fourier series coefficient of the current on the inverter side in the section where the switching frequency of the inverter falls.
제1 컨버터;
제2 컨버터;
상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터 사이에 위치되는 직류링크 커패시터; 및
상기 제1 컨버터의 출력 전류와 상기 제2 컨버터의 입력 전류간의 차이가 발생하지 않도록 상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터의 스위치 타이밍을 조절하여 상기 직류링크 커패시터의 전류의 실효값이 최소가 되도록 하는 제어부를 포함하는 전력 변환 장치.
A first converter;
A second converter;
A DC link capacitor positioned between the first converter and the second converter; And
Adjust the switch timing of the first converter and the second converter so that the difference between the output current of the first converter and the input current of the second converter does not occur so that the effective value of the current of the DC link capacitor is minimum. Power conversion device including a control unit.
제5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터의 각 스위치의 온-오프 동작에 따른 상기 컨버터의 출력 전류의 푸리에 급수의 계수 및 상기 제2 컨버터로의 입력 전류의 푸리에 급수의 계수를 계산한 후 상기 제1 컨버터의 출력 전류와 상기 제2 컨버터의 입력 전류의 상대적인 위치에 따른 상기 직류링크 커패시터의 전류의 실효값이 최소가 되도록 상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터의 스위칭 타이밍을 조절하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method of claim 5,
The control unit,
After calculating the Fourier series coefficient of the output current of the converter and the Fourier series coefficient of the input current to the second converter according to the on-off operation of each switch of the first converter and the second converter, the first Electric power characterized by adjusting the switching timing of the first converter and the second converter so that the effective value of the current of the DC link capacitor according to the relative position of the output current of the converter and the input current of the second converter is minimum. Conversion device.
제1 항 또는 제5 항에 있어서,
상기 컨버터 또는 상기 제1 컨버터는, 교류-직류 정류기 또는 직류-직류 컨버터이고,
상기 인버터 또는 상기 제2 컨버터는 직류-교류 인버터 또는 직류-직류 컨버터인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
The method of claim 1 or 5,
The converter or the first converter is an AC-DC rectifier or a DC-DC converter,
The inverter or the second converter is a DC-AC inverter or DC-DC converter, characterized in that the power conversion device.
컨버터와 직류링크 커패시터 및 3상 인버터 구조를 가지는 전력 변환 장치에서 상기 직류링크 커패시터의 전류의 실효값이 최소가 되도록 하는 방법에 있어서,
(a) 상기 컨버터의 출력 전류의 푸리에 급수의 계수를 계산하는 단계;
(b) 상기 인버터의 입력 전류의 푸리에 급수의 계수를 계산하는 단계; 및
(c) 상기 컨버터의 출력 전류와 상기 인버터의 입력 전류의 상대적인 위치에 따른 상기 직류링크 커패시터 전류의 실효값이 최소가 되도록 상기 컨버터와 상기 인버터의 각 스위치의 스위칭 타이밍을 조절하는 단계를 포함하는 직류링크 커패시터의 전류 실효값 최소화 방법.
In a method for making the effective value of the current of the DC link capacitor to a minimum in a power converter having a converter and a DC link capacitor and a three-phase inverter structure,
(a) calculating a Fourier series coefficient of the output current of the converter;
(b) calculating a Fourier series coefficient of the input current of the inverter; And
(c) adjusting the switching timing of each switch of the converter and the inverter so that the effective value of the DC link capacitor current according to the relative position of the output current of the converter and the input current of the inverter is minimum. How to minimize the effective current of the link capacitor.
복수의 컨버터 사이에 직류링크 커패시터가 연결된 구조를 가지는 전력 변환 장치에서 상기 직류링크 커패시터의 전류의 실효값이 최소가 되도록 하는 방법에 있어서,
제1 컨버터의 출력 전류의 푸리에 급수를 계산하는 단계;
제2 컨버터의 입력 전류의 푸리에 급수를 계산하는 단계; 및
상기 제1 컨버터의 출력 전류와 상기 제2 컨버터의 입력 전류의 상대적인 위치에 따른 상기 직류링크 커패시터 전류의 실효값이 최소가 되도록 상기 제1 컨버터와 상기 제2 컨버터의 각 스위치의 스위칭 타이밍을 조절하는 단계를 포함하는 직류링크 커패시터의 전류 실효값 최소화 방법.
In the power conversion apparatus having a structure in which a DC link capacitor is connected between a plurality of converters, in the method of making the effective value of the current of the DC link capacitor to a minimum,
Calculating a Fourier series of the output current of the first converter;
Calculating a Fourier series of the input current of the second converter; And
Adjusting the switching timing of each switch of the first converter and the second converter so that the effective value of the DC link capacitor current according to the relative position of the output current of the first converter and the input current of the second converter is minimum. Method of minimizing the effective current value of the DC link capacitor comprising a step.
제8 항 또는 제9 항에 따른 방법을 수행하는 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체 제품.

A computer readable recording medium product having recorded program code for performing the method according to claim 8 or 9.

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