KR20200137626A - Lcc inverter for wireless power transmission and operating method thereof - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an LCC inverter for wireless power transmission and an operating method thereof. In the LCC inverter for wireless power transmission, a phase difference is minimized by dynamically controlling the size of a capacitor connected in series with a coil for wireless power transmission based on the phase difference between an output current and an output voltage of an inverter switch, thereby increasing energy efficiency of the LCC inverter. To this end, the LCC inverter for wireless power transmission comprises a compensation capacitor, a PWM signal generation unit, and a switching unit.

Description

무선 전력 송신용 LCC 인버터 및 그 동작 방법{LCC INVERTER FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION AND OPERATING METHOD THEREOF}LCC inverter for wireless power transmission and its operation method {LCC INVERTER FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 인버터의 출력 효율을 증대시킬 수 있는 무선 전력 송신용 LCC 인버터 및 그 동작 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an LCC inverter for wireless power transmission capable of increasing the output efficiency of the inverter and a method of operating the same.

최근, 유선 방식의 충전 기법이 사용자의 편의를 저해한다는 점에서, 무선 방식으로 휴대용 기기의 배터리를 충전할 수 있도록 하는 무선 충전 기술이 도입되고 있다.In recent years, since the wired charging technique hinders the user's convenience, a wireless charging technology for charging a battery of a portable device by a wireless method has been introduced.

이러한 무선 충전 기술로는 전자기 유도에 따른 무선 충전 기법과 자기 공명에 따른 무선 충전 기법이 존재한다. 전자기 유도에 따른 무선 충전 기법과 자기 공명에 따른 무선 충전 기법은 모두 근역장에서 코일 주위에 존재하는 비 방사형 감쇄교류 신호를 사용한다. 즉, 무선 전력 송신 장치의 1차 코일과 무선 전력 수신 장치의 2차 코일간의 유도 결합을 이용하여 접촉단자 없이 배터리를 충전시키는 방식을 도입하고 있다.As such wireless charging technology, there are a wireless charging technique based on electromagnetic induction and a wireless charging technique based on magnetic resonance. Both the wireless charging method based on electromagnetic induction and the wireless charging method based on magnetic resonance use a non-radial attenuated AC signal existing around the coil in the near field. That is, a method of charging a battery without a contact terminal by using inductive coupling between the primary coil of the wireless power transmission device and the secondary coil of the wireless power receiving device is introduced.

무선 전력 송신 장치는 도 1에 도시된 그림과 같은 LCC 인버터가 사용될 수 있다. LCC 인버터는 인버터 스위치(111)에 연결되는 제1 인덕터(112)와 제1 커패시터(113), 및 제1 커패시터(113)와 병렬로 연결된 제2 커패시터(114)로 구성되되, 제2 커패시터(114)에 무선 전력 송신용 코일(115)이 직렬로 연결된 회로 구조를 가질 수 있다.The wireless power transmission apparatus may use an LCC inverter as illustrated in FIG. 1. The LCC inverter is composed of a first inductor 112 and a first capacitor 113 connected to the inverter switch 111, and a second capacitor 114 connected in parallel with the first capacitor 113, and the second capacitor ( The coil 115 for wireless power transmission to 114 may have a circuit structure connected in series.

도 1에 도시된 회로도와 같은 LCC 인버터에서 무선 전력 송신용 코일(115)의 인덕턴스는 동작 중 상황에 따라 값이 변하게 된다. 이 경우, 임피던스(Zin)의 실수부(Rin)가 작아지고, 허수부(Xin)가 커지는 현상이 발생한다.In the LCC inverter such as the circuit diagram shown in FIG. 1, the inductance of the coil 115 for wireless power transmission changes according to a situation during operation. In this case, a phenomenon in which the real part R in of the impedance Z in is decreased and the imaginary part X in is increased occurs.

이렇게, 임피던스의 허수부가 커지게 되면, LCC 인버터의 출력 파워가 감소되기 때문에, 동일한 출력 파워를 유지하기 위해서, 인버터 스위치(111)의 출력전류 IS를 크게 조정해야 한다. 이렇게, 인버터 스위치(111)의 출력전류 IS의 크기를 크게 조정하는 경우, 인버터의 에너지 효율이 떨어지게 된다. In this way, when the imaginary part of the impedance becomes large, the output power of the LCC inverter decreases. Therefore, in order to maintain the same output power, the output current I S of the inverter switch 111 must be largely adjusted. In this way, when the size of the output current I S of the inverter switch 111 is largely adjusted, the energy efficiency of the inverter decreases.

인버터 스위치(111)의 출력전류 IS를 크게 조정하지 않고, LCC 인버터의 출력 파워를 동일하게 유지하기 위한 방법으로는 임피던스의 허수부를 감쇄시키고, 실수부를 증가시키는 방법이 고려될 수 있는데, 이를 위해서는 인버터 스위치(111)의 출력전류 IS와 출력전압 VS 간의 위상차를 최소화시키는 것이다.As a method for maintaining the same output power of the LCC inverter without largely adjusting the output current I S of the inverter switch 111, a method of attenuating the imaginary part of the impedance and increasing the real part may be considered. To minimize the phase difference between the output current I S of the inverter switch 111 and the output voltage V S.

이때, 인버터 스위치(111)의 출력전류 IS와 출력전압 VS 간의 위상차는 도 2에 도시된 그래프에 나타낸 바와 같이, 제2 커패시터(114)의 크기가 증가할수록 감소하는 특징이 있다.At this time, the phase difference between the output current I S of the inverter switch 111 and the output voltage V S decreases as the size of the second capacitor 114 increases, as shown in the graph shown in FIG. 2.

도 2의 그래프에서 붉은색 선으로 표시한 위상차(Phase)는 제2 커패시터(114, CTx)의 크기가 증가할수록 감소하는 경향을 보이고 있고, 파란색 선으로 표시한 임피던스의 실수부(Rin)는 증가하는 경향을 보이고 있으며, 녹색 선으로 표시한 허수부(Xin)는 감소하는 경향을 보이고 있다.The phase difference (Phase) indicated by the red line in the graph of FIG. 2 tends to decrease as the size of the second capacitor 114, C Tx increases, and the real part (R in ) of the impedance indicated by the blue line Is showing an increasing trend, and the imaginary part (X in ) indicated by the green line shows a decreasing trend.

따라서, 무선 전력 송신용 LCC 인버터에서 LCC 인버터의 효율을 증가시키기 위해, 인버터 스위치(111)의 출력전류 IS와 출력전압 VS 간의 위상차를 고려하여 제2 커패시터(114)의 크기를 동적으로 제어할 수 있는 기술에 대한 연구가 필요하다.Therefore, in order to increase the efficiency of the LCC inverter in the LCC inverter for wireless power transmission, the size of the second capacitor 114 is dynamically controlled in consideration of the phase difference between the output current I S of the inverter switch 111 and the output voltage V S. Research on the technology that can be done is needed.

본 발명은 무선 전력 송신용 LCC 인버터에서 인버터 스위치의 출력전류와 출력전압 간의 위상차를 기초로 무선 전력 송신용 코일과 직렬로 연결된 커패시터의 크기를 동적으로 제어하여 상기 위상차를 최소화함으로써, 상기 LCC 인버터의 에너지 효율이 증가될 수 있도록 한다.The present invention minimizes the phase difference by dynamically controlling the size of a capacitor connected in series with a coil for wireless power transmission based on the phase difference between the output current and the output voltage of the inverter switch in the LCC inverter for wireless power transmission. It allows energy efficiency to be increased.

본 발명의 일실시예에 따른 인버터 스위치에 연결되는 제1 인덕터와 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결된 제2 커패시터로 구성되되, 상기 제2 커패시터에 무선 전력 송신용 코일이 직렬로 연결된 회로 구조를 갖는 무선 전력 송신용 LCC 인버터는 상기 제2 커패시터에 병렬로 연결되어 상기 제2 커패시터의 크기를 보상하기 위한 보상 커패시터, 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 전류 간의 위상차에 따라 듀티 사이클이 조절되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생시키는 PWM 신호 발생부 및 상기 PWM 신호를 제어 신호로 수신하여 상기 PWM 신호에 따라 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결과 끊김을 스위칭함으로써, 상기 제2 커패시터의 크기를 보상하는 스위칭부를 포함한다.Consisting of a first inductor and a first capacitor connected to the inverter switch according to an embodiment of the present invention, and a second capacitor connected in parallel with the first capacitor, a coil for wireless power transmission in series with the second capacitor The LCC inverter for wireless power transmission having a connected circuit structure is connected in parallel to the second capacitor to compensate for the size of the second capacitor, the duty cycle according to the phase difference between the voltage and current output through the inverter switch By switching the electrical connection and disconnection between the compensation capacitor and the second capacitor according to the PWM signal by receiving the PWM signal generator and the PWM signal as a control signal for generating the controlled PWM (Pulse Width Modulation) signal, the And a switching unit compensating for the size of the second capacitor.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 스위치에 연결되는 제1 인덕터와 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결된 제2 커패시터로 구성되되, 상기 제2 커패시터에 무선 전력 송신용 코일이 직렬로 연결된 상태에서 상기 제2 커패시터의 크기를 보상하기 위한 보상 커패시터가 상기 제2 커패시터에 병렬로 추가로 연결된 회로 구조를 갖는 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법은 PWM 신호 발생부가, 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 전류 간의 위상차에 따라 듀티 사이클이 조절되는 PWM 신호를 발생시키는 단계 및 스위칭부가, 상기 PWM 신호를 제어 신호로 수신하여 상기 PWM 신호에 따라 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결과 끊김을 스위칭함으로써, 상기 제2 커패시터의 크기를 보상하는 단계를 포함한다.In addition, a first inductor and a first capacitor connected to the inverter switch according to an embodiment of the present invention, and a second capacitor connected in parallel with the first capacitor, the second capacitor has a coil for wireless power transmission A method of operating an LCC inverter for wireless power transmission having a circuit structure in which a compensation capacitor for compensating the size of the second capacitor is further connected in parallel to the second capacitor in a state connected in series is a PWM signal generator, the inverter switch Generating a PWM signal whose duty cycle is adjusted according to a phase difference between a voltage and a current output through and a switching unit receives the PWM signal as a control signal, and the compensation capacitor and the second capacitor receive the PWM signal as a control signal. And compensating for the size of the second capacitor by switching connection and disconnection.

본 발명은 무선 전력 송신용 LCC 인버터에서 인버터 스위치의 출력전류와 출력전압 간의 위상차를 기초로 무선 전력 송신용 코일과 직렬로 연결된 커패시터의 크기를 동적으로 제어하여 상기 위상차를 최소화함으로써, 상기 LCC 인버터의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.The present invention minimizes the phase difference by dynamically controlling the size of a capacitor connected in series with a coil for wireless power transmission based on the phase difference between the output current and the output voltage of the inverter switch in the LCC inverter for wireless power transmission. It can increase energy efficiency.

도 1과 도 2는 LCC 인버터의 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법을 도시한 순서도이다.1 and 2 are diagrams for explaining characteristics of an LCC inverter.
3 is a diagram showing the structure of an LCC inverter for wireless power transmission according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of operating an LCC inverter for wireless power transmission according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 이러한 설명은 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였으며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서 상에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This description is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar components, and unless otherwise defined, all terms used in the present specification including technical or scientific terms refer to common knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It has the same meaning as commonly understood by someone who has it.

본 문서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성요소로 구성될 수 있고, 각 구성요소들이 수행하는 전기, 전자, 기계적 기능들은 전자회로, 집적회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들 또는 기계적 요소들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다. In this document, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, in various embodiments of the present invention, each component, functional blocks or means may be composed of one or more sub-components, and the electrical, electronic, and mechanical functions performed by each component are electronic. A circuit, an integrated circuit, and an application specific integrated circuit (ASIC) may be implemented with various known devices or mechanical elements, and may be implemented separately or two or more may be integrated into one.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 구조를 도시한 도면이다.3 is a diagram showing the structure of an LCC inverter for wireless power transmission according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 LCC 인버터(310)는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터 스위치(311), 인버터 스위치(311)에 연결되는 제1 인덕터(312)와 제1 커패시터(313), 제1 커패시터(313)에 병렬로 연결되는 제2 커패시터(314), 및 제2 커패시터(314)에 직렬로 연결되는 무선 전력 송신용 코일(315)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 3, the LCC inverter 310 according to the present invention includes an inverter switch 311 for converting DC power into AC power, a first inductor 312 and a first capacitor 313 connected to the inverter switch 311. ), a second capacitor 314 connected in parallel to the first capacitor 313, and a coil 315 for wireless power transmission connected in series to the second capacitor 314.

이때, LCC 인버터(310)는 도 3에 도시된 회로 구조와 같이, 제2 커패시터(314)에 병렬로 연결되어 제2 커패시터(314)의 크기를 보상하기 위한 보상 커패시터(316)를 구비할 수 있고, PWM 신호 발생부(317)와 스위칭부(318)를 더 포함할 수 있다.In this case, the LCC inverter 310 may include a compensation capacitor 316 connected in parallel to the second capacitor 314 to compensate for the size of the second capacitor 314, as in the circuit structure shown in FIG. 3. In addition, a PWM signal generator 317 and a switching unit 318 may be further included.

도면부호 330으로 표시한 회로도는 무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신부를 나타낸 것으로, 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 수신용 코일(LRx)을 통해 무선 전력 송신용 코일(315)과 유도 결합하여 LCC 인버터(310)가 구비된 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신할 수 있다.The circuit diagram denoted by reference numeral 330 shows the wireless power receiver of the wireless power receiver, and the wireless power receiver is inductively coupled to the wireless power transmitter coil 315 through the wireless power receiver coil (L Rx ) to be an LCC inverter. Wireless power may be received from the wireless power transmission apparatus 310 is provided.

PWM 신호 발생부(317)는 인버터 스위치(311)를 통해 출력되는 전압과 전류 간의 위상차에 따라 듀티 사이클이 조절되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생시킨다.The PWM signal generator 317 generates a pulse width modulation (PWM) signal whose duty cycle is adjusted according to the phase difference between the voltage and current output through the inverter switch 311.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, PWM 신호 발생부(317)는 위상 비교기(319) 및 신호 발생 처리부(320)를 포함할 수 있다.In this case, according to an embodiment of the present invention, the PWM signal generation unit 317 may include a phase comparator 319 and a signal generation processing unit 320.

위상 비교기(319)는 인버터 스위치(311)를 통해 출력되는 전압(VS)과 전류(IS) 간의 위상차를 나타내는 위상차 검출 신호를 출력한다.The phase comparator 319 outputs a phase difference detection signal indicating a phase difference between the voltage V S and the current I S output through the inverter switch 311.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 위상 비교기(319)는 도면부호 324에 도시된 바와 같은 전류 센싱 회로를 이용해서, 제1 인덕터(312)와 유도 결합되는 검출용 코일을 통해 유도 전압을 생성하고, 상기 유도 전압의 위상을 90도만큼 시프트시켜 인버터 스위치(311)를 통해 출력되는 전류와 동일한 위상을 갖는 검출용 전압을 생성한 후 인버터 스위치(311)를 통해 출력되는 전압과 상기 검출용 전압 간의 위상을 비교하여 상기 위상차 검출 신호를 출력할 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the phase comparator 319 uses a current sensing circuit as shown in reference numeral 324 to measure the induced voltage through a detection coil that is inductively coupled to the first inductor 312. And the voltage output through the inverter switch 311 and the detection voltage having the same phase as the current output through the inverter switch 311 by shifting the phase of the induced voltage by 90 degrees. The phase difference detection signal may be output by comparing the phases between voltages.

관련해서, 위상 비교기(319)는 인버터 스위치(311)를 통해 출력되는 전압과 전류 간의 위상을 비교하기 위해서, 인버터 스위치(311)를 통해 출력되는 전류를 전압으로 변환할 필요가 있다. 따라서, 위상 비교기(319)는 도면부호 324에 도시된 그림과 같은 회로를 이용해서, 제1 인덕터(312)와 유도 결합되어 검출용 코일에 인가되는 유도 전압을 생성할 수 있다. 이때, 상기 유도 전압의 위상은 인버터 스위치(311)를 통해 출력되는 전류의 위상과 90도만큼 차이가 나기 때문에, 위상 비교기(319)는 상기 유도 전압의 위상을 90도만큼 시프트시킴으로써, 인버터 스위치(311)를 통해 출력되는 전류와 동일한 위상을 갖는 검출용 전압을 생성할 수 있다.In connection, the phase comparator 319 needs to convert the current output through the inverter switch 311 into a voltage in order to compare the phase between the voltage and the current output through the inverter switch 311. Accordingly, the phase comparator 319 may be inductively coupled with the first inductor 312 to generate an induced voltage applied to the detection coil by using a circuit as illustrated in reference numeral 324. At this time, since the phase of the induced voltage differs by 90 degrees from the phase of the current output through the inverter switch 311, the phase comparator 319 shifts the phase of the induced voltage by 90 degrees, so that the inverter switch ( It is possible to generate a detection voltage having the same phase as the current output through 311).

이렇게, 상기 검출용 전압이 생성되면, 위상 비교기(319)는 인버터 스위치(311)를 통해 출력되는 전압과 상기 검출용 전압의 위상을 비교하여 두 전압 간의 위상차를 나타내는 위상차 검출 신호를 출력할 수 있다.In this way, when the detection voltage is generated, the phase comparator 319 may compare the voltage output through the inverter switch 311 with the phase of the detection voltage and output a phase difference detection signal indicating a phase difference between the two voltages. .

이렇게, 위상 비교기(319)에서 상기 위상차 검출 신호가 출력되면, 신호 발생 처리부(320)는 상기 위상차 검출 신호를 적분기(321)에 입력으로 인가하여 출력 신호를 생성한 후, 상기 출력 신호의 크기에 비례하는 듀티 사이클을 갖는 상기 PWM 신호를 발생시킨다.In this way, when the phase difference detection signal is output from the phase comparator 319, the signal generation processing unit 320 applies the phase difference detection signal as an input to the integrator 321 to generate an output signal, and then determines the magnitude of the output signal. It generates the PWM signal with a proportional duty cycle.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 신호 발생 처리부(320)는 위상 비교기(319)에서 상기 위상차 검출 신호가 출력되면, 상기 위상차 검출 신호를 적분기(321)에 입력으로 인가하여 상기 출력 신호를 생성한 후, 톱니파 생성기(322)를 통해 생성되는 기설정된(predetermined) 톱니파가 레퍼런스로 인가되는 비교기(323)에 상기 출력 신호를 입력으로 인가하여 상기 PWM 신호를 발생시킬 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, when the phase difference detection signal is output from the phase comparator 319, the signal generation processing unit 320 applies the phase difference detection signal as an input to the integrator 321 to provide the output signal. After generation, the output signal may be applied as an input to a comparator 323 to which a predetermined sawtooth wave generated through the sawtooth wave generator 322 is applied as a reference to generate the PWM signal.

스위칭부(318)는 상기 PWM 신호를 제어 신호로 수신하여 상기 PWM 신호에 따라 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314) 간의 전기적 연결과 끊김을 스위칭함으로써, 제2 커패시터(314)의 크기를 보상한다.The switching unit 318 receives the PWM signal as a control signal and switches the electrical connection and disconnection between the compensation capacitor 316 and the second capacitor 314 according to the PWM signal, thereby reducing the size of the second capacitor 314. Compensate.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 스위칭부(318)는 상기 PWM 신호 중 하이(high) 펄스 신호가 인가되는 경우, 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314)를 전기적으로 연결시키고, 상기 PWM 신호 중 로우(low) 펄스 신호가 인가되는 경우, 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314) 간의 전기적 연결을 차단할 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the switching unit 318 electrically connects the compensation capacitor 316 and the second capacitor 314 when a high pulse signal is applied among the PWM signals, When a low pulse signal is applied among the PWM signals, electrical connection between the compensation capacitor 316 and the second capacitor 314 may be cut off.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 스위칭부(318)는 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치로 구성될 수 있다. 이 경우, 스위칭부(318)는 게이트에 PWM 신호를 입력으로 인가받아, 상기 PWM 신호가 하이 펄스 신호를 갖는 경우, 도통 상태로 변화함으로써 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314)를 전기적으로 연결시킬 수 있고, 상기 PWM 신호가 로우 펄스 신호를 갖는 경우, 오프 상태로 변화함으로써 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314) 간의 전기적 연결을 차단할 수 있다.In this case, according to an embodiment of the present invention, the switching unit 318 may be configured as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) switch. In this case, the switching unit 318 receives the PWM signal as an input to the gate, and when the PWM signal has a high pulse signal, it changes to a conductive state, thereby electrically connecting the compensation capacitor 316 and the second capacitor 314. It can be connected, and when the PWM signal has a low pulse signal, the electrical connection between the compensation capacitor 316 and the second capacitor 314 may be blocked by changing to an off state.

이하에서는 본 발명에 따른 LCC 인버터(310)의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the LCC inverter 310 according to the present invention will be described in more detail.

우선, 위상 비교기(319)를 통해 인버터 스위치(311)에서 출력되는 전압과 전류 간의 위상차를 나타내는 위상차 검출 신호가 출력되면, 신호 발생 처리부(320)는 상기 위상차 검출 신호를 적분기(321)에 입력으로 인가하여 출력 신호를 생성한 후, 톱니파 생성기(322)를 통해 생성되는 기설정된 톱니파가 레퍼런스로 인가되는 비교기(323)에 상기 출력 신호를 입력으로 인가하여 PWM 신호를 발생시킬 수 있다.First, when a phase difference detection signal representing a phase difference between a voltage and a current output from the inverter switch 311 is output through the phase comparator 319, the signal generation processing unit 320 inputs the phase difference detection signal to the integrator 321 as an input. After the signal is applied to generate an output signal, a PWM signal may be generated by applying the output signal as an input to a comparator 323 to which a preset sawtooth wave generated through the sawtooth wave generator 322 is applied as a reference.

이렇게, PWM 신호가 발생되면, 스위칭부(318)는 상기 PWM 신호를 제어 신호로 수신하여 상기 PWM 신호에 따라 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314) 간의 전기적 연결과 끊김을 스위칭함으로써, 제2 커패시터(314)의 크기를 보상할 수 있는데, 스위칭부(318)는 하이 펄스 신호가 인가되면, 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314)를 전기적으로 연결시켜, 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314)가 병렬 연결되도록 함으로써, 입력측에서 바라보았을 때, 제2 커패시터(314)의 크기가 보상 커패시터(316)만큼 증가되도록 제어할 수 있다.In this way, when the PWM signal is generated, the switching unit 318 receives the PWM signal as a control signal and switches the electrical connection and disconnection between the compensation capacitor 316 and the second capacitor 314 according to the PWM signal, 2 The size of the capacitor 314 can be compensated. When a high pulse signal is applied, the switching unit 318 electrically connects the compensation capacitor 316 and the second capacitor 314 to the compensation capacitor 316 By allowing the second capacitors 314 to be connected in parallel, it is possible to control the size of the second capacitor 314 to increase by the compensation capacitor 316 when viewed from the input side.

그리고, 스위칭부(318)는 상기 PWM 신호 중 로우 펄스 신호가 인가되는 경우, 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314) 간의 전기적 연결을 차단하여 입력측에서 바라보았을 때, 제2 커패시터(314)만 존재하도록 제어할 수 있다.In addition, when a low pulse signal is applied among the PWM signals, the switching unit 318 blocks the electrical connection between the compensation capacitor 316 and the second capacitor 314, and when viewed from the input side, the second capacitor 314 Can be controlled to exist.

이렇게, 스위칭부(318)는 상기 PWM 신호의 펄스 주기에 따라 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314)를 전기적으로 연결하였다 끊는 동작을 반복함으로써, 제2 커패시터(314)의 크기가 입력측에서 바라보았을 때, 증가하도록 제어할 수 있다.In this way, the switching unit 318 repeats the operation of electrically connecting and disconnecting the compensation capacitor 316 and the second capacitor 314 according to the pulse period of the PWM signal, so that the size of the second capacitor 314 is increased at the input side. When viewed, you can control it to increase.

이러한 방식으로, LCC 인버터(310)는 위상차에 기초하여 생성된 PWM 신호를 이용해서 제2 커패시터(314)의 크기를 보상함으로써, 출력 전류와 전압 간의 위상차를 줄이는 과정을 반복수행할 수 있다.In this way, the LCC inverter 310 may repeat the process of reducing the phase difference between the output current and the voltage by compensating the size of the second capacitor 314 using the PWM signal generated based on the phase difference.

만약, 상기 PWM 신호의 듀티 사이클이 큰 경우에는 PWM 신호에서 하이 펄스 신호가 나타나는 시간이 긴 것을 의미하기 때문에, 보상 커패시터(316)와 제2 커패시터(314)가 연결되는 시간이 길어져서, 제2 커패시터(314)에 대한 크기 보상 값이 증가할 수 있다.If the duty cycle of the PWM signal is large, it means that the time when the high pulse signal appears in the PWM signal is long, so the time that the compensation capacitor 316 and the second capacitor 314 are connected becomes longer, and the second The size compensation value for the capacitor 314 may be increased.

이와 관련해서, 인버터 스위치(311)에서 출력되는 전압과 전류 간의 위상차가 발생하는 경우, 위상 비교기(319)에서 출력되는 위상차 검출 신호가 적분기(321)에 인가됨에 따라 출력되는 출력 신호는 적분기(321)의 특성상 입력 신호를 시간 축으로 적분한 값이기 때문에 시간이 경과할수록 그 크기가 점점 증가하게 된다.In this regard, when a phase difference between the voltage and current output from the inverter switch 311 occurs, the output signal output as the phase difference detection signal output from the phase comparator 319 is applied to the integrator 321 is the integrator 321 Because it is a value obtained by integrating the input signal along the time axis due to the characteristic of ), the magnitude increases as time passes.

이로 인해, 인버터 스위치(311)에서 출력되는 전압과 전류 간의 위상차가 계속 발생하는 경우, 적분기(321)를 통해서 출력되는 출력 신호의 크기가 점점 큰 값으로 출력되고, 상기 출력 신호의 크기가 커질수록 비교기(323)에 레퍼런스로 인가되는 톱니파의 크기와 비교하였을 때, 상기 출력 신호의 크기가 큰 값을 갖는 시간이 길어져서, 결국 신호 발생 처리부(320)는 듀티 사이클이 상기 출력 신호의 크기에 비례하여 점점 증가하는 PWM 신호를 출력하게 된다.Accordingly, when the phase difference between the voltage and current output from the inverter switch 311 continues to occur, the magnitude of the output signal output through the integrator 321 is output as a larger value, and the larger the magnitude of the output signal increases. When compared with the magnitude of the sawtooth wave applied as a reference to the comparator 323, the time when the magnitude of the output signal has a large value becomes longer, so that the signal generation processing unit 320 has a duty cycle proportional to the magnitude of the output signal Thus, it outputs the increasingly increasing PWM signal.

이렇게, 신호 발생 처리부(320)에 의해 듀티 사이클이 점점 증가하는 PWM 신호가 발생되면, 제2 커패시터(314)에 대한 크기 보상 값은 스위칭부(318)에 의해서 시간이 경과할수록 점점 증가하게 된다.In this way, when a PWM signal whose duty cycle gradually increases is generated by the signal generation processing unit 320, the magnitude compensation value for the second capacitor 314 gradually increases as time elapses by the switching unit 318.

이렇게, 제2 커패시터(314)에 대한 크기 보상이 진행되면, 도 2의 그래프에서 나타낸 바와 같이, 인버터 스위치(311)에서 출력되는 전압과 전류 간의 위상차는 점점 감소하게 될 것이다.In this way, when the size compensation of the second capacitor 314 is performed, the phase difference between the voltage and the current output from the inverter switch 311 will gradually decrease as shown in the graph of FIG. 2.

만약, 인버터 스위치(311)에서 출력되는 전압과 전류 간의 위상차가 0도가 되는 경우, 위상 비교기(319)에서 출력되는 위상차 검출 신호는 0이 됨에 따라, 적분기(321)를 통해 출력되는 출력 신호는 이전 시점에서의 출력 신호의 크기를 그대로 유지하게 될 것이고, 이로 인해, 비교기(323)에 인가되는 출력 신호의 크기가 변화하지 않아, 신호 발생 처리부(320)는 이전 시점에서 발생시켰던 듀티 사이클의 크기와 동일한 듀티 사이클을 갖는 PWM 신호를 발생시키게 된다.If, when the phase difference between the voltage and current output from the inverter switch 311 becomes 0 degrees, the phase difference detection signal output from the phase comparator 319 becomes 0, and the output signal output through the integrator 321 is previously The size of the output signal at the time point will be maintained as it is, and due to this, the size of the output signal applied to the comparator 323 does not change, so that the signal generation processing unit 320 matches the size of the duty cycle generated at the previous time. It generates a PWM signal with the same duty cycle.

이렇게, 인버터 스위치(311)에서 출력되는 전압과 전류 간의 위상차에 따라 듀티 사이클의 크기가 변화되는 PWM 신호를 발생시켜 제2 커패시터(314)에 대한 크기 보상을 수행하는 과정을 반복하다가, 인버터 스위치(311)에서 출력되는 전압과 전류 간의 위상차가 0도가 되어 동일한 듀티 사이클을 갖는 PWM 신호가 발생하고, 이로 인해 보상 커패시터(316)의 스위칭 타이밍이 일정하게 유지되는 상황을 고정(settle) 상태라고 칭할 수 있다.In this way, the process of performing size compensation for the second capacitor 314 by generating a PWM signal whose duty cycle size changes according to the phase difference between the voltage and current output from the inverter switch 311 is repeated, and then the inverter switch ( A situation in which the phase difference between the voltage and current output from 311) is 0 degrees and a PWM signal having the same duty cycle is generated, and thus the switching timing of the compensation capacitor 316 is kept constant can be referred to as a settle state. have.

LCC 인버터(310)는 고정 상태가 되는 경우, 인버터 스위치(311)에서 출력되는 전압과 전류 간의 위상차가 0도이기 때문에 최대의 에너지 효율을 갖는 상태로 동작할 수 있게 된다.When the LCC inverter 310 is in a fixed state, since the phase difference between the voltage and the current output from the inverter switch 311 is 0 degrees, the LCC inverter 310 can operate in a state with maximum energy efficiency.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of operating an LCC inverter for wireless power transmission according to an embodiment of the present invention.

우선, 상기 LCC 인버터는 인버터 스위치에 연결되는 제1 인덕터와 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결된 제2 커패시터로 구성되되, 상기 제2 커패시터에 무선 전력 송신용 코일이 직렬로 연결된 상태에서 상기 제2 커패시터의 크기를 보상하기 위한 보상 커패시터가 상기 제2 커패시터에 병렬로 추가로 연결된 회로 구조를 갖는다.First, the LCC inverter is composed of a first inductor and a first capacitor connected to the inverter switch, and a second capacitor connected in parallel with the first capacitor, and a coil for wireless power transmission is connected in series to the second capacitor. In the circuit structure, a compensation capacitor for compensating the size of the second capacitor is further connected in parallel to the second capacitor.

이때, 단계(S410)에서는 PWM 신호 발생부가, 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 전류 간의 위상차에 따라 듀티 사이클이 조절되는 PWM 신호를 발생시킨다.At this time, in step S410, the PWM signal generator generates a PWM signal whose duty cycle is adjusted according to the phase difference between the voltage and current output through the inverter switch.

단계(S420)에서는 스위칭부가, 상기 PWM 신호를 제어 신호로 수신하여 상기 PWM 신호에 따라 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결과 끊김을 스위칭함으로써, 상기 제2 커패시터의 크기를 보상한다.In step S420, the switching unit compensates the size of the second capacitor by receiving the PWM signal as a control signal and switching electrical connection and disconnection between the compensation capacitor and the second capacitor according to the PWM signal.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S410)에서는 위상 비교기가, 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 전류 간의 위상차를 나타내는 위상차 검출 신호를 출력하는 단계 및 신호 발생 처리부가, 상기 위상차 검출 신호를 적분기에 입력으로 인가하여 출력 신호를 생성한 후, 상기 출력 신호의 크기에 비례하는 듀티 사이클을 갖는 상기 PWM 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, in step S410, a phase comparator outputs a phase difference detection signal indicating a phase difference between a voltage and a current output through the inverter switch, and a signal generation processor detects the phase difference. After generating an output signal by applying a signal to the integrator as an input, generating the PWM signal having a duty cycle proportional to the size of the output signal.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 출력 신호의 크기에 비례하는 듀티 사이클을 갖는 상기 PWM 신호를 발생시키는 단계는 상기 신호 발생 처리부가, 상기 위상차 검출 신호를 상기 적분기에 입력으로 인가하여 상기 출력 신호를 생성한 후, 톱니파 생성기를 통해 생성되는 기설정된 톱니파가 레퍼런스로 인가되는 비교기에 상기 출력 신호를 입력으로 인가하여 상기 PWM 신호를 발생시킬 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the step of generating the PWM signal having a duty cycle proportional to the size of the output signal includes the signal generation processing unit applying the phase difference detection signal to the integrator as an input After generating the output signal, the PWM signal may be generated by applying the output signal as an input to a comparator to which a preset sawtooth wave generated through a sawtooth wave generator is applied as a reference.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 위상차 검출 신호를 출력하는 단계는 상기 위상 비교기가, 상기 제1 인덕터와 유도 결합되는 검출용 코일을 통해 유도 전압을 생성하고, 상기 유도 전압의 위상을 90도만큼 시프트시켜 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전류와 동일한 위상을 갖는 검출용 전압을 생성한 후 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 상기 검출용 전압 간의 위상을 비교하여 상기 위상차 검출 신호를 출력할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the step of outputting the phase difference detection signal includes, by the phase comparator, generating an induced voltage through a detection coil that is inductively coupled to the first inductor, After shifting by 90 degrees to generate a detection voltage having the same phase as the current output through the inverter switch, the phase difference detection signal is output by comparing the phase between the voltage output through the inverter switch and the detection voltage. I can.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S420)에서는 상기 스위칭부가, 상기 PWM 신호 중 하이 펄스 신호가 인가되는 경우, 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터를 전기적으로 연결시키고, 상기 PWM 신호 중 로우 펄스 신호가 인가되는 경우, 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결을 차단할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, in step S420, when a high pulse signal among the PWM signals is applied, the switching unit electrically connects the compensation capacitor and the second capacitor, and among the PWM signals When a low pulse signal is applied, electrical connection between the compensation capacitor and the second capacitor may be blocked.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 스위칭부는 모스펫 스위치로 구성될 수 있고, 단계(S420)에서는 상기 스위칭부가, 게이트에 상기 PWM 신호를 입력으로 인가받아, 상기 게이트에 인가되는 상기 PWM 신호가 하이 펄스 신호를 갖는 경우, 도통 상태로 변화함으로써 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터를 전기적으로 연결시키고, 상기 PWM 신호가 로우 펄스 신호를 갖는 경우, 오프 상태로 변화함으로써 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결을 차단할 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the switching unit may be configured as a MOSFET switch, and in step S420, the switching unit receives the PWM signal as an input to the gate, and the PWM signal applied to the gate When the signal has a high pulse signal, the compensation capacitor and the second capacitor are electrically connected by changing to a conduction state, and when the PWM signal has a low pulse signal, the compensation capacitor and the second capacitor are changed to an off state. Electrical connection between capacitors can be cut off.

이상, 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법에 대해 설명하였다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법은 도 3을 이용하여 설명한 무선 전력 송신용 LCC 인버터(110)의 동작에 대한 구성과 대응될 수 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.In the above, a method of operating an LCC inverter for wireless power transmission according to an embodiment of the present invention has been described with reference to FIG. 4. Here, since the operation method of the LCC inverter for wireless power transmission according to an embodiment of the present invention may correspond to the configuration of the operation of the LCC inverter 110 for wireless power transmission described with reference to FIG. 3, more detailed Description will be omitted.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, in the present invention, specific matters such as specific components, etc., and limited embodiments and drawings have been described, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , If a person of ordinary skill in the field to which the present invention belongs, various modifications and variations are possible from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later fall within the scope of the spirit of the present invention. .

310: 무선 전력 송신용 LCC 인버터
311: 인버터 스위치 312: 제1 인덕터
313: 제1 커패시터 314: 제2 커패시터
315: 무선 전력 송신용 코일 316: 보상 커패시터
317: PWM 신호 발생부 318: 스위칭부
319: 위상 비교기 320: 신호 발생 처리부
321: 적분기 322: 톱니파 생성기
323: 비교기310: LCC inverter for wireless power transmission
311: inverter switch 312: first inductor
313: first capacitor 314: second capacitor
315: coil for wireless power transmission 316: compensation capacitor
317: PWM signal generation unit 318: switching unit
319: phase comparator 320: signal generation processing unit
321: integrator 322: sawtooth generator
323: comparator

Claims (12)

인버터 스위치에 연결되는 제1 인덕터와 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결된 제2 커패시터로 구성되되, 상기 제2 커패시터에 무선 전력 송신용 코일이 직렬로 연결된 회로 구조를 갖는 무선 전력 송신용 LCC 인버터에 있어서,
상기 제2 커패시터에 병렬로 연결되어 상기 제2 커패시터의 크기를 보상하기 위한 보상 커패시터;
상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 전류 간의 위상차에 따라 듀티 사이클이 조절되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생시키는 PWM 신호 발생부; 및
상기 PWM 신호를 제어 신호로 수신하여 상기 PWM 신호에 따라 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결과 끊김을 스위칭함으로써, 상기 제2 커패시터의 크기를 보상하는 스위칭부
를 포함하는 무선 전력 송신용 LCC 인버터.A wireless power transmission having a circuit structure in which a first inductor and a first capacitor connected to the inverter switch, and a second capacitor connected in parallel with the first capacitor, and a coil for wireless power transmission in series are connected to the second capacitor. In the credit LCC inverter,
A compensation capacitor connected in parallel to the second capacitor to compensate the size of the second capacitor;
A PWM signal generator for generating a PWM (Pulse Width Modulation) signal whose duty cycle is adjusted according to a phase difference between a voltage and a current output through the inverter switch; And
A switching unit that compensates the size of the second capacitor by receiving the PWM signal as a control signal and switching electrical connection and disconnection between the compensation capacitor and the second capacitor according to the PWM signal
LCC inverter for wireless power transmission comprising a. 제1항에 있어서,
상기 PWM 신호 발생부는
상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 전류 간의 위상차를 나타내는 위상차 검출 신호를 출력하는 위상 비교기; 및
상기 위상차 검출 신호를 적분기에 입력으로 인가하여 출력 신호를 생성한 후, 상기 출력 신호의 크기에 비례하는 듀티 사이클을 갖는 상기 PWM 신호를 발생시키는 신호 발생 처리부
를 포함하는 무선 전력 송신용 LCC 인버터.The method of claim 1,
The PWM signal generator
A phase comparator for outputting a phase difference detection signal indicating a phase difference between a voltage and a current output through the inverter switch; And
Signal generation processing unit for generating an output signal by applying the phase difference detection signal as an input to an integrator, and then generating the PWM signal having a duty cycle proportional to the size of the output signal
LCC inverter for wireless power transmission comprising a. 제2항에 있어서,
상기 신호 발생 처리부는
상기 위상차 검출 신호를 상기 적분기에 입력으로 인가하여 상기 출력 신호를 생성한 후, 톱니파 생성기를 통해 생성되는 기설정된(predetermined) 톱니파가 레퍼런스로 인가되는 비교기에 상기 출력 신호를 입력으로 인가하여 상기 PWM 신호를 발생시키는 무선 전력 송신용 LCC 인버터.The method of claim 2,
The signal generation processing unit
After generating the output signal by applying the phase difference detection signal as an input to the integrator, the output signal is applied as an input to a comparator to which a predetermined sawtooth wave generated through a sawtooth wave generator is applied as a reference, and the PWM signal LCC inverter for wireless power transmission to generate a. 제2항에 있어서,
상기 위상 비교기는
상기 제1 인덕터와 유도 결합되는 검출용 코일을 통해 유도 전압을 생성하고, 상기 유도 전압의 위상을 90도만큼 시프트시켜 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전류와 동일한 위상을 갖는 검출용 전압을 생성한 후 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 상기 검출용 전압 간의 위상을 비교하여 상기 위상차 검출 신호를 출력하는 무선 전력 송신용 LCC 인버터.The method of claim 2,
The phase comparator is
After generating an induced voltage through a detection coil that is inductively coupled with the first inductor, and shifting the phase of the induced voltage by 90 degrees to generate a detection voltage having the same phase as the current output through the inverter switch LCC inverter for wireless power transmission for outputting the phase difference detection signal by comparing a phase between the voltage output through the inverter switch and the detection voltage. 제1항에 있어서,
상기 스위칭부는
상기 PWM 신호 중 하이(high) 펄스 신호가 인가되는 경우, 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터를 전기적으로 연결시키고, 상기 PWM 신호 중 로우(low) 펄스 신호가 인가되는 경우, 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결을 차단하는 무선 전력 송신용 LCC 인버터.The method of claim 1,
The switching unit
When a high pulse signal among the PWM signals is applied, the compensation capacitor and the second capacitor are electrically connected, and when a low pulse signal among the PWM signals is applied, the compensation capacitor and the second capacitor are applied. 2 LCC inverter for wireless power transmission that blocks the electrical connection between capacitors. 제5항에 있어서,
상기 스위칭부는
모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치로 구성되며, 게이트에 상기 PWM 신호를 입력으로 인가받아, 상기 게이트에 인가되는 상기 PWM 신호가 하이 펄스 신호를 갖는 경우, 도통 상태로 변화함으로써 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터를 전기적으로 연결시키고, 상기 PWM 신호가 로우 펄스 신호를 갖는 경우, 오프 상태로 변화함으로써 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결을 차단하는 무선 전력 송신용 LCC 인버터.The method of claim 5,
The switching unit
It is composed of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) switch, and when the PWM signal is applied to the gate as an input, and the PWM signal applied to the gate has a high pulse signal, the compensation is changed to a conduction state. An LCC inverter for wireless power transmission that electrically connects the capacitor and the second capacitor and, when the PWM signal has a low pulse signal, changes to an off state, thereby blocking electrical connection between the compensation capacitor and the second capacitor. 인버터 스위치에 연결되는 제1 인덕터와 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결된 제2 커패시터로 구성되되, 상기 제2 커패시터에 무선 전력 송신용 코일이 직렬로 연결된 상태에서 상기 제2 커패시터의 크기를 보상하기 위한 보상 커패시터가 상기 제2 커패시터에 병렬로 추가로 연결된 회로 구조를 갖는 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법에 있어서,
PWM 신호 발생부가, 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 전류 간의 위상차에 따라 듀티 사이클이 조절되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생시키는 단계; 및
스위칭부가, 상기 PWM 신호를 제어 신호로 수신하여 상기 PWM 신호에 따라 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결과 끊김을 스위칭함으로써, 상기 제2 커패시터의 크기를 보상하는 단계
를 포함하는 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법.Consisting of a first inductor and a first capacitor connected to the inverter switch, and a second capacitor connected in parallel with the first capacitor, the second capacitor in a state in which a coil for wireless power transmission is connected in series to the second capacitor. In the method of operating an LCC inverter for wireless power transmission having a circuit structure in which a compensation capacitor for compensating the size is further connected in parallel to the second capacitor,
Generating a PWM (Pulse Width Modulation) signal in which a duty cycle is adjusted according to a phase difference between a voltage and a current output through the inverter switch, by a PWM signal generator; And
Compensating the size of the second capacitor by a switching unit receiving the PWM signal as a control signal and switching electrical connection and disconnection between the compensation capacitor and the second capacitor according to the PWM signal
Operating method of the LCC inverter for wireless power transmission comprising a. 제7항에 있어서,
상기 PWM 신호를 발생시키는 단계는
위상 비교기가, 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 전류 간의 위상차를 나타내는 위상차 검출 신호를 출력하는 단계; 및
신호 발생 처리부가, 상기 위상차 검출 신호를 적분기에 입력으로 인가하여 출력 신호를 생성한 후, 상기 출력 신호의 크기에 비례하는 듀티 사이클을 갖는 상기 PWM 신호를 발생시키는 단계
를 포함하는 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법.The method of claim 7,
The step of generating the PWM signal is
Outputting, by a phase comparator, a phase difference detection signal indicating a phase difference between a voltage and a current output through the inverter switch; And
Generating an output signal by applying the phase difference detection signal to an integrator as an input, by a signal generation processing unit, and generating the PWM signal having a duty cycle proportional to the magnitude of the output signal
Operating method of the LCC inverter for wireless power transmission comprising a. 제8항에 있어서,
상기 출력 신호의 크기에 비례하는 듀티 사이클을 갖는 상기 PWM 신호를 발생시키는 단계는
상기 신호 발생 처리부가, 상기 위상차 검출 신호를 상기 적분기에 입력으로 인가하여 상기 출력 신호를 생성한 후, 톱니파 생성기를 통해 생성되는 기설정된(predetermined) 톱니파가 레퍼런스로 인가되는 비교기에 상기 출력 신호를 입력으로 인가하여 상기 PWM 신호를 발생시키는 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법.The method of claim 8,
Generating the PWM signal having a duty cycle proportional to the magnitude of the output signal
The signal generation processing unit applies the phase difference detection signal as an input to the integrator to generate the output signal, and then inputs the output signal to a comparator to which a predetermined sawtooth wave generated through a sawtooth wave generator is applied as a reference. A method of operating an LCC inverter for wireless power transmission to generate the PWM signal by applying the signal. 제8항에 있어서,
상기 위상차 검출 신호를 출력하는 단계는
상기 위상 비교기가, 상기 제1 인덕터와 유도 결합되는 검출용 코일을 통해 유도 전압을 생성하고, 상기 유도 전압의 위상을 90도만큼 시프트시켜 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전류와 동일한 위상을 갖는 검출용 전압을 생성한 후 상기 인버터 스위치를 통해 출력되는 전압과 상기 검출용 전압 간의 위상을 비교하여 상기 위상차 검출 신호를 출력하는 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법.The method of claim 8,
The step of outputting the phase difference detection signal
The phase comparator generates an induced voltage through a detection coil that is inductively coupled to the first inductor, shifts the phase of the induced voltage by 90 degrees, and has the same phase as the current output through the inverter switch. A method of operating an LCC inverter for wireless power transmission for generating a voltage and outputting the phase difference detection signal by comparing a phase between the voltage output through the inverter switch and the detection voltage. 제7항에 있어서,
상기 제2 커패시터의 크기를 보상하는 단계는
상기 스위칭부가, 상기 PWM 신호 중 하이(high) 펄스 신호가 인가되는 경우, 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터를 전기적으로 연결시키고, 상기 PWM 신호 중 로우(low) 펄스 신호가 인가되는 경우, 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결을 차단하는 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법.The method of claim 7,
Compensating the size of the second capacitor
The switching unit electrically connects the compensation capacitor and the second capacitor when a high pulse signal is applied among the PWM signals, and when a low pulse signal is applied among the PWM signals, the compensation A method of operating an LCC inverter for transmitting wireless power to block an electrical connection between a capacitor and the second capacitor. 제11항에 있어서,
상기 스위칭부는 모스펫(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치로 구성되며,
상기 제2 커패시터의 크기를 보상하는 단계는
상기 스위칭부가, 게이트에 상기 PWM 신호를 입력으로 인가받아, 상기 게이트에 인가되는 상기 PWM 신호가 하이 펄스 신호를 갖는 경우, 도통 상태로 변화함으로써 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터를 전기적으로 연결시키고, 상기 PWM 신호가 로우 펄스 신호를 갖는 경우, 오프 상태로 변화함으로써 상기 보상 커패시터와 상기 제2 커패시터 간의 전기적 연결을 차단하는 무선 전력 송신용 LCC 인버터의 동작 방법.The method of claim 11,
The switching unit is composed of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) switch,
Compensating the size of the second capacitor
The switching unit receives the PWM signal as an input to a gate and, when the PWM signal applied to the gate has a high pulse signal, changes to a conductive state to electrically connect the compensation capacitor and the second capacitor, When the PWM signal has a low pulse signal, the method of operating the LCC inverter for wireless power transmission by changing to an off state to cut off the electrical connection between the compensation capacitor and the second capacitor.
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