KR20210077104A - 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로 및 이를 포함하는 충전기 - Google Patents

양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로 및 이를 포함하는 충전기 Download PDF

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Abstract

상호 직렬 연결된 두 개의 스위칭 소자를 각각 포함하며 상호 병렬 관계로 연결된 복수의 레그; 상기 복수의 레그에 포함된 두 스위칭 소자가 상호 연결된 노드에 각각 일단이 연결된 복수의 인덕터; 및 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 펄스폭 변조 방식으로 제어하되, 상기 인덕터의 타단으로 교류 전압이 인가될 때 상기 스위칭 소자의 한 스위칭 주기에 상기 복수의 인덕터 각각을 두 번 이상 빌드업 하도록 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 역률 보상 회로가 개시된다.

Description

양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로 및 이를 포함하는 충전기{POWER FACTOR CORRECTION CIRCUIT CAPABLE OF BIDIRECTIONAL POWER TRANSFER AND CHARGER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 역률 보상 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로 및 이를 포함하는 충전기에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 배터리를 충전하기 위한 충전기에는 역률 개선을 위한 역률 보상 회로가 구비된다. 통상 역률 보상 회로는 인덕터와 다이오드 및 스위칭 소자로 구현되는 부스트 컨버터의 토폴로지를 갖는다.
종래의 역률 보상 회로는 전력 전달 라인에 다이오드가 구비되므로 단 방향의 전력 흐름만 가능하므로 차량의 배터리 전력을 외부로 제공하는 V2X의 구현이 불가능하다.
따라서, V2X의 구현을 위해 양방향으로 동작할 수 있는 역률 보상 회로의 토폴로지 및 제어 기법이 요구되고 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2016-0057524 A KR 10-2018-0078779 A
이에 본 발명은, 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로 및 이를 포함하는 충전기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
상호 직렬 연결된 두 개의 스위칭 소자를 각각 포함하며 상호 병렬 관계로 연결된 복수의 레그;
상기 복수의 레그에 포함된 두 스위칭 소자가 상호 연결된 노드에 각각 일단이 연결된 복수의 인덕터; 및
상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 펄스폭 변조 방식으로 제어하되, 상기 인덕터의 타단으로 교류 전압이 인가될 때 상기 스위칭 소자의 한 스위칭 주기에 상기 복수의 인덕터 각각을 두 번 이상 빌드업 하도록 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하는 컨트롤러;
를 포함하는 역률 보상 회로를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 복수의 인덕터 각각으로 입력되는 교류 전압과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 비교한 결과에 기반하여 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수의 인덕터 각각의 타단으로 상호 120도의 위상차를 갖는 삼상 교류 전압이 각각 입력되며, 상기 컨트롤러는 삼상 교류 전압 각각과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 복수의 비교기; 및 상기 복수의 비교기의 출력을 각각 반전시키는 복수의 반전기를 포함하며, 하나의 비교기의 출력 및 해당 비교기의 출력을 반전시킨 반전기의 출력은 하나의 레그에 포함된 스위칭 소자를 각각 제어하는데 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수의 인덕터 각각의 타단 사이에 단상 교류 전압이 입력 되며, 상기 컨트롤러는 단상 교류 전압과 상기 단상 교류 전압을 0V를 기준으로 반전시킨 전압을 각각 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 복수의 비교기; 및 상기 복수의 비교기의 출력을 각각 반전시키는 복수의 반전기를 포함하며, 하나의 비교기의 출력 및 해당 비교기의 출력을 반전시킨 반전기의 출력은 하나의 레그에 포함된 스위칭 소자를 각각 제어하는데 될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 레그는 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 포함하고, 상기 인덕터는 상기 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그에 일단이 각각 연결된 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터를 포함하며, 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터의 타단으로 상호 120도의 위상차를 갖는 삼상 교류 전압이 각각 입력될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터의 타단으로 입력된 삼상 교류 전압 각각과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 제1 비교기, 제2 비교기 및 제3 비교기와, 상기 제1 비교기, 제2 비교기 및 제3 비교기의 출력을 각각 반전시키는 제1 반전기, 제2 반전기 및 제3 반전기를 포함하며, 상기 제1 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제1 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제1 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제1 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제2 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제2 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제2 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제2 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제3 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제3 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제3 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제3 반전기의 출력에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 레그는 제1 레그, 제2 레그를 포함하고, 상기 인덕터는 상기 제1 레그, 제2 레그에 일단이 각각 연결된 제1 인덕터, 제2 인덕터를 포함하며, 제1 인덕터와 제2 인덕터의 타단 사이에 단상 교류 전압이 입력될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는 상기 단상 교류 전압과 상기 단상 교류 전압을 0V를 기준으로 반전시킨 전압을 각각 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파와 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 제1 비교기 및 제2 비교기와, 상기 제1 비교기 및 제2 비교기의 출력을 각각 반전시키는 제1 반전기 및 제2 반전기를 포함하며, 상기 제1 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제1 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제1 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제1 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제2 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제2 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제2 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제2 반전기의 출력에 의해 제어될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
상호 직렬 연결된 두 개의 스위칭 소자를 각각 포함하며 상호 병렬 관계로 연결된 복수의 레그와, 상기 복수의 레그에 포함된 두 스위칭 소자가 상호 연결된 노드에 각각 일단이 연결된 복수의 인덕터와, 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 펄스폭 변조 방식으로 제어하되, 상기 인덕터의 타단으로 교류 전압이 인가될 때 상기 스위칭 소자의 한 스위칭 주기에 상기 복수의 인덕터 각각을 두 번 빌드업 하도록 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 역률 보상 회로; 및
상기 역률 보상 회로와 배터리 사이에 연결되며, 상기 배터리 충전 시 상기 역률 보상 회로에서 출력되는 직류 전압을 상기 배터리의 충전이 가능한 크기로 변환하여 상기 배터리로 인가하며, 상기 배터리 전력을 외부로 출력하는 경우 상기 배터리 전압의 크기를 변환하여 상기 역률 보상 회로로 제공하는 양방향 컨버터를 포함하는 충전기를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리 충전 시, 상기 복수의 인덕터 각각으로 입력되는 교류 전압과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 비교한 결과에 기반하여 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 충전 시, 상기 복수의 인덕터 각각의 타단으로 상호 120도의 위상차를 갖는 삼상 교류 전압이 각각 입력되며, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리 충전 시 삼상 교류 전압 각각과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 복수의 비교기; 및 상기 복수의 비교기의 출력을 각각 반전시키는 복수의 반전기를 포함하며, 하나의 비교기의 출력 및 해당 비교기의 출력을 반전시킨 반전기의 출력은 하나의 레그에 포함된 스위칭 소자를 각각 제어하는데 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 충전 시, 상기 복수의 인덕터 각각의 타단 사이에 단상 교류 전압이 입력 되며, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리 충전 시 단상 교류 전압과 상기 단상 교류 전압을 0V를 기준으로 반전시킨 전압을 각각 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 복수의 비교기; 및 상기 복수의 비교기의 출력을 각각 반전시키는 복수의 반전기를 포함하며, 하나의 비교기의 출력 및 해당 비교기의 출력을 반전시킨 반전기의 출력은 하나의 레그에 포함된 스위칭 소자를 각각 제어하는데 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 레그는 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 포함하고, 상기 인덕터는 상기 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그에 일단이 각각 연결된 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터를 포함하며, 상기 배터리 충전 시, 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터의 타단으로 상호 120도의 위상차를 갖는 삼상 교류 전압이 각각 입력될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리 충전 시, 상기 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터의 타단으로 입력된 삼상 교류 전압 각각과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 제1 비교기, 제2 비교기 및 제3 비교기와, 상기 제1 비교기, 제2 비교기 및 제3 비교기의 출력을 각각 반전시키는 제1 반전기, 제2 반전기 및 제3 반전기를 포함하며, 상기 배터리 충전 시, 상기 제1 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제1 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제1 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제1 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제2 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제2 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제2 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제2 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제3 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제3 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제3 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제3 반전기의 출력에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 레그는 제1 레그, 제2 레그를 포함하고, 상기 인덕터는 상기 제1 레그, 제2 레그에 일단이 각각 연결된 제1 인덕터, 제2 인덕터를 포함하며, 상기 배터리 충전 시, 제1 인덕터와 제2 인덕터의 타단 사이에 단상 교류 전압이 입력될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리 충전 시, 상기 단상 교류 전압과 상기 단상 교류 전압을 0V를 기준으로 반전시킨 전압을 각각 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파와 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 제1 비교기 및 제2 비교기와, 상기 제1 비교기 및 제2 비교기의 출력을 각각 반전시키는 제1 반전기 및 제2 반전기를 포함하며, 상기 배터리 충전 시, 상기 제1 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제1 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제1 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제1 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제2 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제2 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제2 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제2 반전기의 출력에 의해 제어될 수 있다.
상기 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로 및 이를 포함하는 충전기에 따르면, 한 스위칭 주기에 두번의 인덕터 빌드업이 이루어지게 함으로써 통상의 역률 보상 회로에 비해 인덕터의 인덕턴스를 거의 1/2로 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 물리적인 인덕터 사이즈 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로 및 이를 포함하는 충전기에 따르면, 교류를 직류로 변환할 뿐만 아니라 직류를 교류로 변환할 수 있어, 차량 내 배터리 전력을 교류의 형태로 외부로 출력하는 V2X를 구현하는데 적합하다.
또한, 상기 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로 및 이를 포함하는 충전기에 따르면, 삼상이나 단상을 선택적으로 사용할 수 있어 별도의 구조 변경 없이 여러 스펙의 교류 입력에 다양하게 적용할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로를 도시한 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로의 컨트롤러를 도시한 회로도이다.
도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로의 컨트롤러를 도시한 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시된 컨트롤러에 의해 이루어지는 제어 과정을 설명하기 위한 입력 전압의 파형도 및 입력 전압 파형과 삼각파를 비교한 파형도이다.
도 6은 도 5에 도시된 입력 전압 파형과 삼각파를 비교 결과에 따른 역률 보상 회로의 출력 전류 및 스위치 제어 신호를 도시한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 컨트롤러에 의해 이루어지는 제어 과정을 설명하기 위한 입력 전압의 파형도 및 입력 전압 파형과 삼각파를 비교한 파형도이다.
도 8은 도 7에 도시된 입력 전압 파형과 삼각파를 비교 결과에 따른 역률 보상 회로의 출력 전류 및 스위치 제어 신호를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로를 포함하는 충전기의 회로도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로를 도시한 회로도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로를 도시한 회로도이다. 도 1에 도시된 실시형태는 삼상 교류 전력이 입력되는 예이고 도 2에 도시된 실시형태는 단상 교류 전력이 입력되는 예이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로는, 상호 직렬 연결된 두 개의 스위칭 소자(S1-S2 직렬 연결, S3-S4 직렬 연결, S5-S6 직렬 연결)를 각각 포함하며 상호 병렬 관계로 연결된 복수의 레그(A1, A2, A3) 및 복수의 레그(A1, A2, A3)에 포함된 두 스위칭 소자가 상호 연결된 노드에 각각 일단이 연결된 복수의 인덕터(L1, L2, L3) 및 스위칭 소자의 온-오프 상태를 조정하는 컨트롤러(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
복수의 인덕터(L1, L2, L3) 타단은 역률 보상 회로의 교류 입출력단(10a, 10b, 10c)이 되고, 복수의 레그(A1, A2, A3) 상호 병렬 연결된 노드는 역률 보상 회로의 직류 입출력단(11a, 11b)이 된다.
도 1에 도시된 실시형태에서, 교류 입출력단(10a, 10b, 10c) 각각에 삼상 교류 전압의 한 상에 해당하는 교류 전압이 인가될 수 있으며, 직류 입출력단(11a, 11b) 사이에 직류 전압이 인가될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로는, 상호 직렬 연결된 두 개의 스위칭 소자(S1-S2 직렬 연결, S3-S4)를 각각 포함하며 상호 병렬 관계로 연결된 복수의 레그(A1, A2) 및 복수의 레그(A1, A2)에 포함된 두 스위칭 소자가 상호 연결된 노드에 각각 일단이 연결된 복수의 인덕터(L1, L2) 및 스위칭 소자의 온-오프 상태를 조정하는 컨트롤러(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
복수의 인덕터(L1, L2) 타단은 역률 보상 회로의 교류 입출력단(10a, 10b)이 되고, 복수의 레그(A1, A2) 상호 병렬 연결된 노드는 역률 보상 회로의 직류 입출력단(11a, 11b)이 된다.
도 2에 도시된 실시형태에서, 교류 입출력단(10a, 10b) 사이에 단상 교류 전압이 인가될 수 있으며. 직류 입출력단(11a, 11b)에 직류 전압이 인가될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 역률 보상 회로는 직류-교류 간 전력 변환을 수행하는 인버터의 회로 구조와 실질적으로 동일하므로 인버터형 역률 보상 회로라 칭할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시형태에서, 컨트롤러(100)는 스위칭 소자(S1-S6)의 온/오프 상태를 펄스폭 변조 방식으로 제어하되 스위칭 소자의 한 스위칭 주기에 인덕터(L1-L3) 각각이 두 번 빌드업 될 수 있게 제어할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로는 도 3 및 도 4에 도시한 것과 같은 구조를 갖는 컨트롤러(100)를 구비할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로의 컨트롤러를 도시한 회로도이고, 도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로의 컨트롤러를 도시한 회로도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 컨트롤러(100)는 사전 설정된 스위칭 주가를 갖는 삼각파(Vsaw)를 출력하는 삼각파 생성기(120)와, 교류 입출력단(10a, 10b, 10c)으로 입력되는 각 상의 교류 전압(Vac1, Vac2, Vac3)과 삼각파 생성기에서 출력되는 삼각파를 비교하여 각 레그에 포함된 스위칭 소자(S1-S6)의 온-오프 상태를 결정하는 제어 신호를 출력하는 비교기(110a, 110b, 110c)를 포함하여 구성될 수 있다. 삼각파(Vsaw)의 주기는 스위칭 소자(S1-S6)를 온-오프 시키는 스위칭 주기에 해당하며 입력되는 교류 전력의 주기와 비교할 때 매우 짧은 주기를 갖는다.
도 3의 제1 비교기(110a)는 제1 레그(A1)에 포함된 스위칭 소자(S1, S2)의 온-오프 상태를 제어하는 제어 신호를 출력한다. 제1 레그(A1)의 스위칭 소자(S1)과 스위칭 소자(S2)는 서로 상보 관계로 온-오프 될 수 있도록, 스위칭 소자(S1)은 제1 비교기(110a)의 출력을 그대로 이용하여 제어되고 스위칭 소자(S2)는 제1 비교기(110a)의 출력을 반전시키는 반전기(130a)를 통해 반전된 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 비교기(110b)는 제2 레그(A2)에 포함된 스위칭 소자(S3, S4)의 온-오프 상태를 제어하는 제어 신호를 출력한다. 제2 레그(A2)의 스위칭 소자(S3)과 스위칭 소자(S4)는 서로 상보 관계로 온-오프 될 수 있도록, 스위칭 소자(S3)는 제2 비교기(110b)의 출력을 그대로 이용하여 제어되고 스위칭 소자(S4)는 제2 비교기(110b)의 출력을 반전시키는 반전기(130b)를 통해 반전된 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
이와 마찬가지로, 제3 비교기(110c)는 제3 레그(A3)에 포함된 스위칭 소자(S5, S6)의 온-오프 상태를 제어하는 제어 신호를 출력한다. 제3 레그(A3)의 스위칭 소자(S5)과 스위칭 소자(S6)는 서로 상보 관계로 온-오프 될 수 있도록, 스위칭 소자(S5)는 제3 비교기(110c)의 출력을 그대로 이용하여 제어되고 스위칭 소자(S6)는 제3 비교기(110c)의 출력을 반전시키는 반전기(130c)를 통해 반전된 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
도 4의 제1 비교기(110a)는 제1 레그(A1)에 포함된 스위칭 소자(S1, S2)의 온-오프 상태를 제어하는 제어 신호를 출력한다. 제1 레그(A1)의 스위칭 소자(S1)과 스위칭 소자(S2)는 서로 상보 관계로 온-오프 될 수 있도록, 스위칭 소자(S1)은 제1 비교기(110a)의 출력을 그대로 이용하여 제어되고 스위칭 소자(S2)는 제1 비교기(110a)의 출력을 반전시키는 반전기(130a)를 통해 반전된 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
제2 비교기(110b)는 입력되는 단상 교류 전압을 반전시키는 반전기(140)에서 출력된 전압과 삼각파 생성기(120)에서 출력되는 삼각파(Vsaw)를 비교한 결과를 제2 레그(A2)에 포함된 스위칭 소자(S3, S4)의 제어 신호로 제공한다. 반전기(140)는 입력되는 단상 교류 전압을 0V를 기준으로 반전시켜 출력할 수 있다. 제2 레그(A2)의 스위칭 소자(S3)과 스위칭 소자(S4)는 서로 상보 관계로 온-오프 될 수 있도록, 스위칭 소자(S3)는 제2 비교기(110b)의 출력을 그대로 이용하여 제어되고 스위칭 소자(S4)는 제2 비교기(110b)의 출력을 반전시키는 반전기(130b)를 통해 반전된 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 컨트롤러에 의해 이루어지는 제어 과정을 설명하기 위한 입력 전압의 파형도 및 입력 전압 파형과 삼각파를 비교한 파형도이고, 도 6은 도 5에 도시된 입력 전압 파형과 삼각파를 비교 결과에 따른 역률 보상 회로의 출력 전류 및 스위치 제어 신호를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 것과 같이, 교류 입출력단(10a, 10b, 10c)로 입력되는 삼상 교류 전력은 상호 120도의 위상차를 갖는 교류 전압을 가지며 이 삼상 교류 전압(Vac1, Vac2, Vac3)은 비교기(110a, 110b, 110c)에 의해 각각 삼각파(Vsaw)와 비교된다. 비교기(110a, 110b, 110c)는 삼상 교류 전압(Vac1, Vac2, Vac3)이 삼각파 보다 큰 구간에서 논리 하이 신호를 출력하고 삼각파 보다 작은 구간에서 논리 로우 신호를 출력할 수 있다. 도 5에서 삼각파(Vsaw)와 비교되는 삼상 교류 전압(Vac1, Vac2, Vac3)이 직류와 같이 표현된 것은 삼각파(Vsaw)의 스위칭 주기가 교류 전압의 주기와 비교할 때 매우 짧은 주기를 가지기 때문이다.
도 3에 도시한 것과 같은 컨트롤러(100) 구성에 의해, 각 레그(A1, A2, A3)로 입력되는 삼상 교류 전압(Vac1, Vac2, Vac3)이 삼각파 보다 큰 구간에서 해당 레그의 상부 스위칭 소자(S1, S3, S5)가 온되고 하부 스위칭 소자(S2, S4, S6)는 오프되며, 삼상 교류 전압(Vac1, Vac2, Vac3)이 삼각파 보다 큰 구간에서 해당 레그의 상부 스위칭 소자(S1, S3, S5)가 오프되고 하부 스위칭 소자(S2, S4, S6)는 온될 수 있다.
도 6의 가장 상부에 도시된 파형은 레그(A1)에 연결된 인덕터의 전류를 도시한 것이다. 도 6의 구간 R1과 R5는 레그(A1)의 상부 스위칭 소자(S1)가 온되고 레그(A2, A3)의 상부 스위칭 소자(S3, S5)가 오프되는 구간이다. 이 구간에서는 a상 교류 전압(Vac1)이 양의 값을 갖고 b상 교류 전압(Vac2)과 c상 교류 전압(Vac3)이 모두 음의 값이거나 a상 교류 전압보다 낮은 값을 갖는 구간으로, a상 인덕터(L1)의 전류가 감소하면서 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 직류 입출력단(11a, 11b)로 전달되는 구간이다. 참고로, 각 레그(A1-A3)의 하부 스위칭 소자(S2, S4, S6)는 상부 스위칭 소자(S1, S3, S5)와 상보적으로 동작하므로, 도 6에서 하부 스위칭 소자(S2, S4, S6)의 온 오프 상태는 도시를 생략하였다.
도 6의 구간 R2과 R4는 레그(A1, A2)의 상부 스위칭 소자(S1, S3)가 온되고 레그(A3)의 하부 스위칭 소자(S6)가 오프되는 구간이다. 이 구간에서, 상부 스위칭 소자(S1, S3)의 온에 의해 a 상과 b 상 사이에 직접 전기적 경로가 형성되고, 상부 스위칭 소자(S1)과 하부 스위칭 소자(S6)의 온에 의해 직류 입출력단(11a, 11b)을 거쳐 a 상과 c 상 사이에 전기적 경로가 형성될 수 있다. 따라서, 도 6의 구간 R2과 R4에서는 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 직류 입출력단(11a, 11b)으로 제공되면서 인덕터(L1)의 전류가 감소하면서 a 상과 b 상 사이에 직접 형성된 전기적 경로에 의해 인덕터(L1)에 전류가 증가할 수 있는 구간이다. 구간 R2과 R4는, a상 교류 전압(Vac1)이 b상 교류 전압(Vac2)과 c상 교류 전압(Vac3) 보다 상대적으로 큰 값을 가지므로 인덕터(L1)의 전류가 감소하되 전술한 구간(R1, R5) 보다 감소의 크기가 줄어들거나 거의 전류가 일정할 수 있다.
도 6의 구간 R3은 레그(A1, A2, A3)의 상부 스위칭 소자(S1, S3, S5)가 모두 온되는 구간이다. 이 구간에서는 상부 스위칭 소자(S1, S3, S5)의 온에 의해 a 상과 b 상 사이에 직접 전기적 경로가 형성되고, a 상과 c 상 사이에 직접 전기적 경로가 형성될 수 있다. 이 구간에서는 직류 입출력단(11a, 11b)에는 전력 전달이 이루어지지 않고 인덕터(L1)의 전류가 상승하면서 빌드업 되는 구간이다.
도 6의 구간 R6는 R3은 레그(A1, A2, A3)의 상부 스위칭 소자(S1, S3, S5)가 모두 오프되고 하부 스위칭 소자(S2, S4, S6)가 모두 온되는 구간이다. 이 구간은 구간(R3)와 마찬가지로 역률 보상 회로의 직류 입출력단(11, a, 11b)으로 전력이 전달되지 않고 인덕터(L1)에 에너지가 저장되는 인덕터 빌드업 구간이다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로는 한 스위칭 주기에 두번의 인덕터 빌드업이 이루어지게 된다. 이에 따라, 일반적인 통상의 역률 보상 회로에 비해 인덕터의 인덕턴스를 거의 1/2로 감소시킬 수 있어 인덕터 사이즈를 감소시킬 수 있게 된다.
도 6에서는 레그(A1)에 연결된 인덕터(L1)를 예로 설명하였으나, 기술 분야의 통상의 기술자는 다른 상의 인덕터(L2, L3)도 유사한 동작을 수행하게 됨을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 7은 도 4에 도시된 컨트롤러에 의해 이루어지는 제어 과정을 설명하기 위한 입력 전압의 파형도 및 입력 전압 파형과 삼각파를 비교한 파형도이고, 도 8은 도 7에 도시된 입력 전압 파형과 삼각파를 비교 결과에 따른 역률 보상 회로의 출력 전류 및 스위치 제어 신호를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 것과 같이, 교류 입출력단(10a, 10b)로 입력되는 단상 교류 전압(Vac)과 그 반전값(-Vac)은 비교기(110a, 110b)에 의해 각각 삼각파(Vsaw)와 비교된다. 비교기(110a, 110b)는 두 전압값(Vac, -Vac)이 삼각파 보다 큰 구간에서 논리 하이 신호를 출력하고 삼각파 보다 작은 구간에서 논리 로우 신호를 출력할 수 있다. 도 7에서 삼각파(Vsaw)와 비교되는 교류 전압(Vac, -Vac)이 직류와 같이 표현된 것은 삼각파(Vsaw)의 스위칭 주기가 교류 전압의 주기와 비교할 때 매우 짧은 주기를 가지기 때문이다.
도 4에 도시한 것과 같은 컨트롤러(100) 구성에 의해, 레그(A1)로 입력되는 교류 전압(Vac)이 삼각파 보다 큰 구간에서 레그(A1)의 상부 스위칭 소자(S1)이 온되고 하부 스위칭 소자(S2)는 오프된다. 또한, 교류 전압(-Vac)이 삼각파 보다 큰 구간에서 레그(A2)의 상부 스위칭 소자(S3)이 온되고 하부 스위칭 소자(S4)는 오프된다.
도 8의 가장 하부에 도시된 파형은 레그(A1)에 연결된 인덕터(L1)의 전류를 도시한 것이다. 도 8의 구간 R1에서는 레그(A1)의 상부 스위칭 소자(S1)와 레그 (A2)의 상부 스위칭 소자(S3)가 온되는 구간이다. 이 구간에서는 스위칭 소자(S1, S3)에 의해 교류 입출력단(10a, 10b) 사이에 전류 루프가 형성되어 인덕터(L1)의 빌드업이 이루어진다(인덕터 전류 상승).
도 8의 구간 R2에서는 레그(A1)의 상부 스위칭 소자(S1)와 레그(A2)의 하부 스위칭 소자(S4)가 온되는 구간이다. 이 구간에서는 교류 입출력단과 직류 입출력단 사이에 전기적 연결이 이루어져 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 직류 입출력단(11a, 11b)로 전달될 수 있다(인덕터 전류 하강).
도 8의 구간 R3에서는 레그(A1)의 하부 스위칭 소자(S2)와 레그 (A2)의 하부 스위칭 소자(S4)가 온되는 구간이다. 이 구간에서는 구간(R1)과 마찬가지로 스위칭 소자(S1, S3)에 의해 교류 입출력단(10a, 10b) 사이에 전류 루프가 형성되어 인덕터(L1)의 빌드업이 이루어진다(인덕터 전류 상승).
도 8의 구간 R4에서는 레그(A1)의 상부 스위칭 소자(S1)와 레그(A2)의 하부 스위칭 소자(S4)가 온되는 구간이다. 이 구간은 구간 R2와 동일하게 인덕터(L1)에 저장된 에너지가 직류 입출력단(11a, 11b)로 전달될 수 있다(인덕터 전류 하강).
이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로는 단상 교류 입력을 갖는 경우에도 한 스위칭 주기에 두번의 인덕터 빌드업이 이루어지게 된다. 이에 따라, 일반적인 통상의 역률 보상 회로에 비해 인덕터의 인덕턴스를 거의 1/2로 감소시킬 수 있어 인덕터 사이즈를 감소시킬 수 있게 된다.
도 3 내지 도 8을 통해 설명된 역률 보상 회로의 동작은 외부에서 교류 전력이 입력되고 입력된 교류 전력을 직류로 변환하여 출력하는 경우에 적용될 수 있는 예들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로를 포함하는 충전기의 회로도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로를 포함하는 충전기는, 전술한 것과 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 역률 보상 회로(10)와 역률 보상 회로(10)의 직류 입출력단과 배터리(30) 사이에 연결된 양방향 직류 컨버터(20)를 포함할 수 있다.
도 9의 예에서, 양방향 직류 컨버터(20)는 LLC 공진 컨버터의 토폴로지로 구현되고 있으나, 양방향 동작이 가능한 다른 토폴로지의 컨버터(예를 들어, 풀브릿지 위상 천이 컨버터)로 대체 가능하다.
배터리(30)를 충전하는 경우에, 교류 입출력단(10a, 10b, 10c)으로 입력되는 교류 전력은 인버터형 역률 보상 회로(10)에 의해 직류로 변환된 후 양방향 직류 컨버터(20)로 입력된다. 양방향 직류 컨버터(20)는 적절한 제어에 의해 역률 보상 회로(10)에서 입력된 직류 전압을 배터리(30) 충전 가능 전압으로 그 크기를 변환할 수 있다. 양방향 직류 컨버터(20)에 의해 변환된 크기의 직류 전압이 배터리(30)로 인가되어 배터리(30)가 충전될 수 있다.
반대로, 배터리(30)의 전력을 교류로 출력하고자 하는 경우에, 양방향 직류 컨버터(20)가 배터리(30)의 전압을 적절하게 크기 변경하여 역률 보상 회로(10)로 제공하고, 직류 입출력단(11a, 11b)을 통해 양방향 컨버터(20)가 전달한 직류 전압을 제공받은 역률 보상 회로(10)는 통상의 인버터 제어 알고리즘을 적용하여 삼상 교류 전력을 생성한 후 교류 입출력단(10a, 10b, 10c)으로 삼상 교류 전력을 출력할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 양방향 전력 전달이 가능한 역률 보상 회로는 교류를 직류로 변환할 뿐만 아니라 직류를 교류로 변환할 수 있어, 차량 내 배터리 전력을 교류의 형태로 외부로 출력하는 V2X를 구현하는데 적합하다.
또한, 삼상이나 단상을 선택적으로 사용할 수 있어 별도의 구조 변경 없이 여러 스펙의 교류 입력에 다양하게 적용할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 것과 같이 3상 교류 입출력단(10a, 10b, 10c)을 갖는 형태로 하드웨어를 구현한 후, 단상 교류를 사용하는 국가에서는 두 개의 교류 입출력단(10a, 10b) 만 활용하여 교류 전력을 입력 받도록 하면 유럽과 같은 3상 교류를 사용하는 국가와 북미와 같이 단상 교류를 사용하는 국가 모두에 충전기를 공용화할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10a, 10b, 10c: 교류 입출력단 11a, 11b: 직류 입출력단
100: 컨트롤러 A1, A2, A3: 레그
L1, L2, L3: 인덕터

Claims (16)

  1. 상호 직렬 연결된 두 개의 스위칭 소자를 각각 포함하며 상호 병렬 관계로 연결된 복수의 레그;
    상기 복수의 레그에 포함된 두 스위칭 소자가 상호 연결된 노드에 각각 일단이 연결된 복수의 인덕터; 및
    상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 펄스폭 변조 방식으로 제어하되, 상기 인덕터의 타단으로 교류 전압이 인가될 때 상기 스위칭 소자의 한 스위칭 주기에 상기 복수의 인덕터 각각을 두 번 이상 빌드업 하도록 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하는 컨트롤러;
    를 포함하는 역률 보상 회로.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 복수의 인덕터 각각으로 입력되는 교류 전압과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 비교한 결과에 기반하여 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 인덕터 각각의 타단으로 상호 120도의 위상차를 갖는 삼상 교류 전압이 각각 입력되며,
    상기 컨트롤러는 삼상 교류 전압 각각과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 복수의 비교기; 및 상기 복수의 비교기의 출력을 각각 반전시키는 복수의 반전기를 포함하며,
    하나의 비교기의 출력 및 해당 비교기의 출력을 반전시킨 반전기의 출력은 하나의 레그에 포함된 스위칭 소자를 각각 제어하는데 적용되는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 인덕터 각각의 타단 사이에 단상 교류 전압이 입력 되며,
    상기 컨트롤러는 단상 교류 전압과 상기 단상 교류 전압을 0V를 기준으로 반전시킨 전압을 각각 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 복수의 비교기; 및 상기 복수의 비교기의 출력을 각각 반전시키는 복수의 반전기를 포함하며,
    하나의 비교기의 출력 및 해당 비교기의 출력을 반전시킨 반전기의 출력은 하나의 레그에 포함된 스위칭 소자를 각각 제어하는데 적용되는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 레그는 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 포함하고, 상기 인덕터는 상기 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그에 일단이 각각 연결된 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터를 포함하며,
    제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터의 타단으로 상호 120도의 위상차를 갖는 삼상 교류 전압이 각각 입력되는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터의 타단으로 입력된 삼상 교류 전압 각각과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 제1 비교기, 제2 비교기 및 제3 비교기와,
    상기 제1 비교기, 제2 비교기 및 제3 비교기의 출력을 각각 반전시키는 제1 반전기, 제2 반전기 및 제3 반전기를 포함하며,
    상기 제1 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제1 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제1 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제1 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제2 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제2 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제2 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제2 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제3 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제3 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제3 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제3 반전기의 출력에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 레그는 제1 레그, 제2 레그를 포함하고, 상기 인덕터는 상기 제1 레그, 제2 레그에 일단이 각각 연결된 제1 인덕터, 제2 인덕터를 포함하며,
    제1 인덕터와 제2 인덕터의 타단 사이에 단상 교류 전압이 입력되는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 단상 교류 전압과 상기 단상 교류 전압을 0V를 기준으로 반전시킨 전압을 각각 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파와 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 제1 비교기 및 제2 비교기와,
    상기 제1 비교기 및 제2 비교기의 출력을 각각 반전시키는 제1 반전기 및 제2 반전기를 포함하며,
    상기 제1 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제1 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제1 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제1 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제2 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제2 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제2 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제2 반전기의 출력에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로.
  9. 상호 직렬 연결된 두 개의 스위칭 소자를 각각 포함하며 상호 병렬 관계로 연결된 복수의 레그와, 상기 복수의 레그에 포함된 두 스위칭 소자가 상호 연결된 노드에 각각 일단이 연결된 복수의 인덕터와, 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 펄스폭 변조 방식으로 제어하되, 상기 인덕터의 타단으로 교류 전압이 인가될 때 상기 스위칭 소자의 한 스위칭 주기에 상기 복수의 인덕터 각각을 두 번 빌드업 하도록 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 역률 보상 회로; 및
    상기 역률 보상 회로와 배터리 사이에 연결되며, 상기 배터리 충전 시 상기 역률 보상 회로에서 출력되는 직류 전압을 상기 배터리의 충전이 가능한 크기로 변환하여 상기 배터리로 인가하며, 상기 배터리 전력을 외부로 출력하는 경우 상기 배터리 전압의 크기를 변환하여 상기 역률 보상 회로로 제공하는 양방향 컨버터를 포함하는 충전기.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 배터리 충전 시, 상기 복수의 인덕터 각각으로 입력되는 교류 전압과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 비교한 결과에 기반하여 상기 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 충전기.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 배터리 충전 시, 상기 복수의 인덕터 각각의 타단으로 상호 120도의 위상차를 갖는 삼상 교류 전압이 각각 입력되며,
    상기 컨트롤러는, 상기 배터리 충전 시 삼상 교류 전압 각각과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 복수의 비교기; 및 상기 복수의 비교기의 출력을 각각 반전시키는 복수의 반전기를 포함하며,
    하나의 비교기의 출력 및 해당 비교기의 출력을 반전시킨 반전기의 출력은 하나의 레그에 포함된 스위칭 소자를 각각 제어하는데 적용되는 것을 특징으로 하는 충전기.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 배터리 충전 시, 상기 복수의 인덕터 각각의 타단 사이에 단상 교류 전압이 입력 되며,
    상기 컨트롤러는, 상기 배터리 충전 시 단상 교류 전압과 상기 단상 교류 전압을 0V를 기준으로 반전시킨 전압을 각각 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 복수의 비교기; 및 상기 복수의 비교기의 출력을 각각 반전시키는 복수의 반전기를 포함하며,
    하나의 비교기의 출력 및 해당 비교기의 출력을 반전시킨 반전기의 출력은 하나의 레그에 포함된 스위칭 소자를 각각 제어하는데 적용되는 것을 특징으로 하는 충전기.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 레그는 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 포함하고, 상기 인덕터는 상기 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그에 일단이 각각 연결된 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터를 포함하며,
    상기 배터리 충전 시, 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터의 타단으로 상호 120도의 위상차를 갖는 삼상 교류 전압이 각각 입력되는 것을 특징으로 하는 충전기.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 배터리 충전 시, 상기 제1 인덕터, 제2 인덕터 및 제3 인덕터의 타단으로 입력된 삼상 교류 전압 각각과 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파를 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 제1 비교기, 제2 비교기 및 제3 비교기와,
    상기 제1 비교기, 제2 비교기 및 제3 비교기의 출력을 각각 반전시키는 제1 반전기, 제2 반전기 및 제3 반전기를 포함하며,
    상기 배터리 충전 시, 상기 제1 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제1 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제1 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제1 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제2 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제2 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제2 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제2 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제3 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제3 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제3 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제3 반전기의 출력에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 충전기.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 레그는 제1 레그, 제2 레그를 포함하고, 상기 인덕터는 상기 제1 레그, 제2 레그에 일단이 각각 연결된 제1 인덕터, 제2 인덕터를 포함하며,
    상기 배터리 충전 시, 제1 인덕터와 제2 인덕터의 타단 사이에 단상 교류 전압이 입력되는 것을 특징으로 하는 충전기.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 배터리 충전 시, 상기 단상 교류 전압과 상기 단상 교류 전압을 0V를 기준으로 반전시킨 전압을 각각 사전 설정된 스위칭 주기를 갖는 삼각파와 각각 비교하고 그 결과를 논리 하이 또는 논리 로우의 값으로 출력하는 제1 비교기 및 제2 비교기와,
    상기 제1 비교기 및 제2 비교기의 출력을 각각 반전시키는 제1 반전기 및 제2 반전기를 포함하며,
    상기 배터리 충전 시, 상기 제1 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제1 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제1 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제1 반전기의 출력에 의해 제어되며, 상기 제2 레그의 상부 스위칭 소자는 상기 제2 비교기의 출력에 의해 제어되고, 상기 제2 레그의 하부 스위칭 소자는 상기 제2 반전기의 출력에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 충전기.
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