KR20220043388A - Apparatus and method for controlling multi-phase interleaved voltage balancer - Google Patents

Apparatus and method for controlling multi-phase interleaved voltage balancer Download PDF

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Abstract

The present disclosure provides a power conversion device comprising: an input terminal composed of a first capacitor and a second capacitor connected in series to each other at a neutral terminal between a DC positive terminal and a DC negative terminal, and receiving power; n subcircuits for each phase, whose inputs are connected in parallel and whose outputs are connected in parallel to convert a DC input voltage received from the input terminal to a DC output voltage of a different level; and a voltage balancer that balances a first voltage of the first capacitor and a second voltage of the second capacitor. The voltage balancer includes: a voltage sensor measuring the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor; a voltage controller receiving a first target command voltage and outputting a target command current based on the first target command voltage and the first voltage or the second voltage; n current sensors measuring current values input to each of the n subcircuits for each phase; n current controllers outputting a second target command voltage based on the target command current and each of the current values measured by each of the n current sensors; n forward compensators outputting a forward-compensated duty ratio signal for each second target command voltage output from each of the n current controllers; and n comparators comparing the duty ratio signals output from the n forward compensators with respective carrier waveforms to output a voltage control signal. According to the present disclosure, it is possible to maintain a balance between the first capacitor voltage and second capacitor voltage of a DC link in a voltage balancer.

Description

다상 인터리브 전압 밸런서를 포함하는 전력 변환 장치 및 그 제어 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MULTI-PHASE INTERLEAVED VOLTAGE BALANCER}Power conversion device including polyphase interleaved voltage balancer and method for controlling the same

본 개시는 다상 인터리브 DC 전압 밸런서를 포함하는 전력 변환 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DC 중성단 전류 리플감소 목적으로 제어할 수 있는 다상 인터리브 방식의 전압 밸런서 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to a power conversion device including a polyphase interleaved DC voltage balancer and a control method therefor, and more particularly, to a polyphase interleaved voltage balancer that can be controlled for the purpose of reducing DC neutral point current ripple and a control method therefor will be.

직류(Direct Current, DC) 부하의 불평형 등 다양한 이유로 직류(DC) 전압의 불평형이 발생하게 된다. Imbalance of direct current (DC) voltage occurs due to various reasons such as unbalance of direct current (DC) load.

예를 들어, 3레벨 인버터 또는 컨버터의 직류(DC) 링크를 기준으로 직류 양극 단자 P, 중성단 O, 직류 음극 단자 N에서의 전압이 불평형이 발생할 수 있다. 예를 들어, Vpo(P와 O단의 전압)와 Von(O와 N단의 전압)이 동일한 전압을 갖지 못하고 불평형이 이뤄질 수 있다. 따라서, 직류링크의 양단 전압의 불평형으로 인하여 계통에서 전압 제어시 문제가 발생할 수 있다.For example, voltage imbalance may occur at the DC positive terminal P, the neutral terminal O, and the DC negative terminal N based on the DC link of the 3-level inverter or converter. For example, Vpo (the voltage between P and O terminals) and Von (the voltage between O and N terminals) do not have the same voltage, and imbalance may occur. Therefore, a problem may occur during voltage control in the system due to the imbalance of voltages at both ends of the DC link.

종래에는 직류(DC) 전압의 불평형의 문제를 해결하기 위해서는 전압밸런서를 사용하였다. 그러나, 직류 링크의 중성단에서 발생하는 전류 리플의 영향으로 양단 전압(예를 들어, Vpo 및 Von)에 전압 리플이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.Conventionally, a voltage balancer is used to solve the problem of unbalance of direct current (DC) voltage. However, there may be a problem in that voltage ripples occur in voltages at both ends (eg, Vpo and Von) due to the influence of current ripple generated at the neutral point of the DC link.

따라서, DC 중성단의 전류 리플을 감소시킬 수 있는 전압밸런서가 필요하다.Therefore, there is a need for a voltage balancer capable of reducing the current ripple of the DC neutral point.

본 개시는 직류 링크의 제1 커패시터 전압과 제2 커패시터 전압의 균형을 유지할 수 있는 전압 밸런서 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present disclosure is to provide a voltage balancer capable of maintaining a balance between a first capacitor voltage and a second capacitor voltage of a DC link, and a method for controlling the same.

본 개시는 전원 입력단의 중성단의 전류 리플을 감소시켜 전압 균형 유지를 정확하게 할 수 있는 전압 밸런서를 포함하는 전력 변환 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present disclosure is to provide a power conversion device including a voltage balancer capable of accurately maintaining voltage balance by reducing a current ripple of a neutral point of a power input terminal, and a method for controlling the same.

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 직류 양극 단자와 직류 음극 단자 사이 중성단에서 서로 직렬로 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터로 이루어지고 전원을 입력 받는 입력단, 입력단으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위하여 각각의 입력이 병렬로 연결되고 각각의 출력도 병렬로 연결되는 n개의 각 상별 서브 회로들 및 제1 커패시터의 제1 전압 및 제2 커패시터의 제2 전압의 평형을 유지하는 전압 밸런서를 포함하고, 전압 밸런서는, 제1 커패시터의 제1 전압 또는 제2 커패시터의 제2 전압을 측정하는 전압 센서, 제1 목표 지령 전압을 입력 받고 제1 목표 지령 전압과 제1 전압 또는 제2 전압을 기초로 목표 지령 전류를 출력하는 전압 제어기, n 개의 각 상별 서브회로들 각각으로 입력되는 전류 값을 측정하는 n 개의 전류 센서, 목표 지령 전류 및 n개의 전류 센서 각각에서 측정된 전류 값 각각에 기초하여 제2 목표 지령 전압을 출력하는 n개의 전류 제어기, n 개의 전류 제어기 각각부터 출력된 각각의 제2 목표 지령 전압 각각에 대하여 전향 보상된 듀티비 신호를 출력하는 n 개의 전향 보상기 및 n 개의 전향 보상기로부터 출력된 각각의 듀티비 신호에 대하여 각각의 캐리어 파형과 비교하여 전압 제어 신호를 출력하는 n개의 비교기를 포함한다. The power conversion device according to an embodiment of the present disclosure includes a first capacitor and a second capacitor connected in series at a neutral terminal between a DC positive terminal and a DC negative terminal, an input terminal receiving power, and a DC input voltage input from the input terminal n sub-circuits for each phase each of which inputs are connected in parallel and each output is also connected in parallel to convert the ? a voltage balancer for maintaining the equilibrium of A voltage controller that outputs a target command current based on the first voltage or the second voltage, n current sensors that measure a current value input to each of the n sub-circuits for each phase, and a target command current and n current sensors n current controllers outputting a second target command voltage based on each measured current value, and n current controllers outputting a duty ratio signal that is forward compensated for each second target command voltage output from each of the n current controllers and n comparators for outputting a voltage control signal by comparing the forward compensator and each of the duty ratio signals output from the n forward compensators with respective carrier waveforms.

본 개시는 전압 밸런서에 있어서 직류 링크의 제1 커패시터 전압과 제2 커패시터 전압의 균형을 유지할 수 있다. The present disclosure may maintain a balance between a first capacitor voltage and a second capacitor voltage of a DC link in a voltage balancer.

본 개시는 전압 밸런서에 있어서 중성단의 전류 리플을 감소시켜 DC 전압 리플을 감소시킴으로써 전압 균형 유지를 정확하게 할 수 있다. The present disclosure can accurately maintain voltage balance by reducing DC voltage ripple by reducing the current ripple of the neutral point in the voltage balancer.

도 1은 단일 암으로 구성된 전압 밸런서를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 단일 암으로 구성된 전압 밸런서의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 다상 인터리브 DC 전압 밸런서를 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 본 개시의 일 실시예에 따른 다상 인터리브 DC 전압 밸런서의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 본 개시의 일 실시예에 따른 고정 시비율로 동작하는 다상 인터리브 DC 전압 밸런서의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a voltage balancer composed of a single arm.
2 is a view for explaining a method of controlling a voltage balancer configured with a single arm.
3 is a view for explaining a polyphase interleaved DC voltage balancer according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a view for explaining a method of controlling a polyphase interleaved DC voltage balancer according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a view for explaining a control method of a polyphase interleaved DC voltage balancer operating at a fixed time ratio according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 본 개시와 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments related to the present disclosure will be described in more detail with reference to the drawings. The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have distinct meanings or roles by themselves.

도 1은 단일 암으로 구성된 전압 밸런서를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a voltage balancer composed of a single arm.

도 1을 참고하면 3레벨 토폴로지로 구성된 전력 변환 장치(10)를 개시한다. 전력 변환 장치(10)는 교류 입력 전압 도는 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하는 장치를 의미할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a power conversion device 10 configured in a three-level topology is disclosed. The power conversion device 10 may refer to a device that converts an AC input voltage or a DC input voltage into a DC output voltage of another level.

또한, 전력 변환 장치(10)는 제1 커패시터(11), 제2 커패시터(12)와 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N을 포함하는 입력단(17)을 포함할 수 있다. 입력단(17)은 소정의 전원을 입력할 수 있다. 제1 커패시터(11) 및 제2 커패시터(12)는 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 따라서, 직류 링크가 두 개의 커패시터로 직렬 연결될 수 있다.In addition, the power conversion device 10 may include an input terminal 17 including a first capacitor 11 , a second capacitor 12 , a DC positive (+) pole terminal P, and a DC negative (−) pole terminal N. can The input terminal 17 may input a predetermined power. The first capacitor 11 and the second capacitor 12 may be connected to each other in series at a DC positive (+) terminal P and a DC negative (−) terminal N. Thus, a DC link can be connected in series with two capacitors.

또한, 전력 변환 장치(10)는 입력단(17)으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위한 서브회로(18)를 포함할 수 있다. In addition, the power conversion device 10 may include a sub-circuit 18 for converting the DC input voltage received from the input terminal 17 into a DC output voltage of another level.

서브 회로(18)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제1 소자(14) 및 제2 소자(15)를 포함할 수 있다. 한편, 서브 회로(18)는 제1 커패시터(11)와 제2 커패시터(12)의 연결점에서 제1 소자(14) 및 제2 소자(15)의 연결점으로 연결되는 인덕터(13)를 포함할 수 있다. 한편, 전력 변환 장치(10)는 제3 커패시터(16)를 포함할 수 있다. 한편, 제1 소자(14) 및 제2 소자(15)는 트랜지스터 또는 다이오드를 포함하고 있는 스위칭 소자일 수 있다.The sub-circuit 18 may include the first element 14 and the second element 15 connected in series from the positive (+) terminal of the DC power supply to the negative (-) terminal of the DC power supply. Meanwhile, the sub-circuit 18 may include an inductor 13 connected from the connection point of the first capacitor 11 and the second capacitor 12 to the connection point of the first element 14 and the second element 15 . there is. Meanwhile, the power conversion device 10 may include a third capacitor 16 . Meanwhile, the first device 14 and the second device 15 may be switching devices including transistors or diodes.

전압 밸런서는 3레벨 토폴로지로 구성된 전력 변환 장치(10)에서 P 단과 O 단의 전압(

Figure pat00001
), O 단과 N단의 전압(
Figure pat00002
) 불균형이 발생할 수 있는 상황에서 P 단과 O단의 전압(
Figure pat00003
)과 O 단과 N 단의 전압(
Figure pat00004
)을 일치하도록 제어를 할 수 있다. The voltage balancer is a voltage ( P-terminal and O-stage voltage (
Figure pat00001
), the voltage of terminal O and terminal N (
Figure pat00002
) voltage at P and O terminals (
Figure pat00003
) and the voltages of terminals O and N (
Figure pat00004
) can be controlled to match.

예를 들어, P 단과 O 단의 전압(

Figure pat00005
)과 O 단과 N단의 전압(
Figure pat00006
)의 균형을 유지하지 못하여 불균형이 발생하는 경우 계통에서 인버터를 제어하는 경우 전압이 불평형으로 입력됨에 따라 고주파가 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전압 밸런서는 전압 불균형이 일어나지 않도록 제어할 수 있는 장치일 수 있다. For example, the voltages at P and O terminals (
Figure pat00005
) and the voltages of terminals O and N (
Figure pat00006
), when an imbalance occurs due to inability to maintain the balance of the inverter, when the inverter is controlled in the grid, a high frequency may occur as the voltage is input as unbalanced. Accordingly, the voltage balancer may be a device capable of controlling voltage imbalance to occur.

도 2는 단일 암으로 구성된 전압 밸런서의 제어 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 2 is a block diagram for explaining a method of controlling a voltage balancer composed of a single arm.

도 2를 참고하면, 전압 밸런서(100)에서 제어해야 할 목표 지령 전압은 DC 링크 전압의 절반 값(

Figure pat00007
)일 수 있다. Referring to FIG. 2 , the target command voltage to be controlled by the voltage balancer 100 is half the DC link voltage (
Figure pat00007
) can be

전압 밸런서(100)는 직류 양극 단자 P와 중성단 O의 전압(

Figure pat00008
)을 측정하는 제1 전압 센서(110) 및 중성단 O와 직류 음극 단자 N의 전압(
Figure pat00009
)을 측정하는 제2 전압 센서(120)를 포함할 수 있다. 제1 전압 센서(110)는 제1 커패시터(11)의 전압을 측정할 수 있으며, 제2 전압 센서(120)는 제2 커패시터(12)의 전압을 측정할 수 있다.The voltage balancer 100 is the voltage of the DC positive terminal P and the neutral terminal O (
Figure pat00008
) of the first voltage sensor 110 and the neutral terminal O and the DC negative terminal N for measuring the voltage (
Figure pat00009
) may include a second voltage sensor 120 for measuring. The first voltage sensor 110 may measure the voltage of the first capacitor 11 , and the second voltage sensor 120 may measure the voltage of the second capacitor 12 .

전압 밸런서(100)는 전압 제어기(130)을 포함할 수 있다. 전압 제어기(130)는 비례 적분 제어기(Proportional-Integral controller)일 수 있다. 전압 제어기(130)는 제1 전압 센서로(110) 또는 제2 전압 센서(120)로부터 측정된 제1 전압 값(

Figure pat00010
) 또는 제2 전압 값(
Figure pat00011
)을 획득할 수 있다. The voltage balancer 100 may include a voltage controller 130 . The voltage controller 130 may be a proportional-integral controller. The voltage controller 130 may include a first voltage value measured by the first voltage sensor 110 or from the second voltage sensor 120 (
Figure pat00010
) or the second voltage value (
Figure pat00011
) can be obtained.

또한, 전압 제어기(130)는 제1 목표 지령 전압을 입력받을 수 있다. 제1 목표 지령 전압은 입력되는 입력 전압(

Figure pat00012
)의 절반 값(
Figure pat00013
)이 될 수 있다. Also, the voltage controller 130 may receive the first target command voltage. The first target command voltage is the input voltage (
Figure pat00012
) of half (
Figure pat00013
) can be

또한, 전압 제어기(130)는 목표 지령 전압과 제1 전압 센서(110)에서 측정된 제1 전압 값을 기초로 목표 지령 전류(I_ref)를 출력할 수 있다. 또한, 전압 제어기(130)는 전압 지령 값과 제2 전압 센서(120)에서 측정된 제2 전압 값을 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. Also, the voltage controller 130 may output the target command current I_ref based on the target command voltage and the first voltage value measured by the first voltage sensor 110 . Also, the voltage controller 130 may output the target command current based on the voltage command value and the second voltage value measured by the second voltage sensor 120 .

예를 들어, 전압 제어기(130)는 목표 지령 전압과 제1 전압 센서(110)에서 측정된 제1 전압 값의 차이를 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 전압 제어기(130)는 목표 지령 전압과 제2 전압 센서(120)에서 측정된 제2 전압 값의 차이를 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다.For example, the voltage controller 130 may output the target command current based on a difference between the target command voltage and the first voltage value measured by the first voltage sensor 110 . Also, for example, the voltage controller 130 may output the target command current based on a difference between the target command voltage and the second voltage value measured by the second voltage sensor 120 .

한편, 전압 밸런서(100)는 DC 직류 링크 전력 변환 장치(10)의 인덕터(L) 전류를 측정하는 전류 센서(140)를 포함할 수 있다. 전류 센서(140)는 인덕터의 전류 값(

Figure pat00014
)을 측정할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer 100 may include a current sensor 140 that measures the inductor (L) current of the DC DC link power converter 10 . The current sensor 140 determines the current value of the inductor (
Figure pat00014
) can be measured.

한편, 전압 밸런서(100)는 전류 제어기(150)을 포함할 수 있다. 전류 제어기(150)는 비례 적분 제어기(Proportional-Integral controller)일 수 있다. 전류 제어기(150)는 전류 센서(140)로부터 측정된 전류 값(

Figure pat00015
)을 획득할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer 100 may include a current controller 150 . The current controller 150 may be a proportional-integral controller. The current controller 150 is a current value measured from the current sensor 140 (
Figure pat00015
) can be obtained.

한편, 전류 제어기(150)는 전압 제어기(130)로부터 출력된 목표 지령 전류 및 전류 센서(140)로부터 출력된 전류 값(

Figure pat00016
)을 기초로 보정된 제2 목표 지령 전압(V_ref)을 출력할 수 있다. On the other hand, the current controller 150 is the target command current output from the voltage controller 130 and the current value output from the current sensor 140 (
Figure pat00016
), the corrected second target reference voltage V_ref may be output.

한편, 전압 밸런서(100)가 전압 제어기(130)와 전류 제어기(150)를 통해 목표 지령 전압을 보정함으로써 정밀한 전압 제어가 가능할 수 있다. Meanwhile, precise voltage control may be possible by the voltage balancer 100 correcting the target command voltage through the voltage controller 130 and the current controller 150 .

또한, 전압 밸런서(100)는 전향 보상기(Feed-forward compensator, 160)를 포함할 수 있다. 전향 보상기(160)는 보정된 제2 목표 지령 전압을 입력받고, 전압 방정식을 이용하여 전향 보상된 듀티비(

Figure pat00017
, Duty Ratio) 신호를 출력할 수 있다. Also, the voltage balancer 100 may include a feed-forward compensator 160 . The forward compensator 160 receives the corrected second target command voltage, and the forward compensated duty ratio (
Figure pat00017
, Duty Ratio) signal can be output.

한편, 전압 밸런서(100)는 비교기(170)를 포함할 수 있다. 비교기(170)는 전향 보상기(160)로부터 출력된 듀티비 신호(

Figure pat00018
) 및 캐리어(carrier) 파형(180)(예를 들어, 삼각파)을 비교하여 전압 제어 신호를 출력할 수 있다. 또한, 비교기(170)는 전압 제어 신호를 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 회로(190)로 출력할 수 있다. 따라서, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 회로(190)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. 한편, 단일 암으로 구성된 전압 밸런서(100)의 경우에는 직류링크의 중성단(O 단)에서 발생하는 전류 리플의 영향으로 양단 전압(예를 들어, P 단과 O 단의 전압(
Figure pat00019
), O 단과 N단의 전압(
Figure pat00020
))에 전압 리플이 발생하게 된다. 된다. 따라서, 직류 링크의 전류 리플을 감소시킬 수 있는 전압밸런서가 필요하다.Meanwhile, the voltage balancer 100 may include a comparator 170 . The comparator 170 is a duty ratio signal output from the forward compensator 160 (
Figure pat00018
) and a carrier waveform 180 (eg, a triangular wave) may be compared to output a voltage control signal. Also, the comparator 170 may output the voltage control signal to the pulse width modulation (PWM) circuit 190 . Accordingly, the pulse width modulation (PWM) circuit 190 may control to achieve a target command voltage. On the other hand, in the case of the voltage balancer 100 composed of a single arm, the voltage at both ends (for example, the voltage of the P and O terminals (
Figure pat00019
), the voltage of terminal O and terminal N (
Figure pat00020
)), voltage ripple occurs. do. Therefore, there is a need for a voltage balancer capable of reducing the current ripple of the DC link.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 다상 인터리브 DC 전압 밸런서를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a polyphase interleaved DC voltage balancer according to an embodiment of the present disclosure.

도 3의 예에서는 3개의 상이 사용되는 전력 변환 장치(20)를 개시하고 있다.The example of FIG. 3 discloses a power conversion device 20 in which three phases are used.

전력 변환 장치(20)는 교류 입력 전압 또는 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하는 장치를 의미할 수 있다. 전력 변환 장치(20)는 N개의 상으로 이루어진 다상 인터리브 컨버터 또는 인버터일 수 있다. 한편,

Figure pat00021
,
Figure pat00022
,
Figure pat00023
는 각 상의 상전류를 나타낸다. 각 상의 상 전류는 서로 120도만큼 천이된 위상을 가질 수 있다. 예를 들어, 각 상의
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
의 전류는 120도씩 지연될 수 있다. The power conversion device 20 may refer to an AC input voltage or a device for converting a DC input voltage into a DC output voltage of another level. The power conversion device 20 may be a polyphase interleaved converter or an inverter consisting of N phases. Meanwhile,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
,
Figure pat00023
represents the phase current of each phase. The phase currents of each phase may have a phase shifted by 120 degrees from each other. For example, each top
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
current can be delayed by 120 degrees.

또한, 전력 변환 장치(20)는 제1 커패시터(21), 제2 커패시터(22)와 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N을 포함하는 입력단(33)을 포함할 수 있다. 입력단(33)은 소정의 전원을 입력할 수 있다. 제1 커패시터(21) 및 제2 커패시터(22)는 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N 사이에서 중성단(O)에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 따라서, 직류 링크가 두 개의 커패시터로 직렬 연결될 수 있다. In addition, the power conversion device 20 may include an input terminal 33 including a first capacitor 21 , a second capacitor 22 , a DC positive (+) pole terminal P, and a DC negative (−) pole terminal N. can The input terminal 33 may input a predetermined power. The first capacitor 21 and the second capacitor 22 may be connected in series with each other at the neutral terminal O between the DC positive (+) terminal P and the DC negative (−) terminal N. Thus, a DC link can be connected in series with two capacitors.

전력 변환 장치(20)는 입력단(33)으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위하여 각각의 입력이 병렬로 연결되고 각각의 출력도 병렬로 연결되는 n개의 각 상별 서브 회로들을 포함할 수 있다.In order to convert the DC input voltage received from the input terminal 33 into DC output voltages of different levels, the power conversion device 20 includes n sub-circuits for each phase, each of which inputs are connected in parallel and each output is also connected in parallel. may include

예를 들어, 전력 변환 장치(20)는 입력단(33)으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위한 3개의 서브회로들(34, 35, 36)를 포함할 수 있다. For example, the power conversion device 20 may include three sub-circuits 34 , 35 , and 36 for converting a DC input voltage input from the input terminal 33 into a DC output voltage of a different level.

제1 서브 회로(34)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제1 소자(26) 및 제2 소자(27)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 서브 회로(34)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제1 소자(26) 및 제2 소자(27)의 연결점으로 연결되는 제1 인덕터(23)를 포함할 수 있다.The first sub-circuit 34 may include a first element 26 and a second element 27 connected in series from a positive (+) terminal of a DC power source to a negative (-) terminal of the DC power supply. In addition, the first sub-circuit 34 has a first inductor 23 connected from the connection point of the first capacitor 21 and the second capacitor 22 to the connection point of the first element 26 and the second element 27 . may include.

제2 서브 회로(35)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제3 소자(28) 및 제4 소자(29)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 서브 회로(35)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제3 소자(28) 및 제4 소자(29)의 연결점으로 연결되는 제2 인덕터(24)를 포함할 수 있다.The second sub-circuit 35 may include a third element 28 and a fourth element 29 connected in series from the positive (+) terminal of the DC power source to the negative (-) terminal of the DC power supply. In addition, the second sub-circuit 35 includes a second inductor 24 connected from the connection point of the first capacitor 21 and the second capacitor 22 to the connection point of the third element 28 and the fourth element 29 . may include.

제3 서브 회로(36)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)를 포함할 수 있다. 또한, 제3 서브 회로(36)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)의 연결점으로 연결되는 제3 인덕터(25)를 포함할 수 있다.The third sub-circuit 36 may include the fifth element 30 and the sixth element 31 connected in series from the positive (+) terminal of the DC power source to the negative (-) terminal of the DC power supply. In addition, the third sub-circuit 36 includes a third inductor 25 connected from the connection point of the first capacitor 21 and the second capacitor 22 to the connection point of the fifth element 30 and the sixth element 31 . may include.

또한, 전력변환장치(20)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제1 소자(26) 및 제2 소자(27)를 포함할 수 있다. 또한, 전력변환장치(20)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제3 소자(28) 및 제4 소자(29)를 포함할 수 있다. 또한, 전력변환장치(20)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결된 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)를 포함할 수 있다. 한편, 서로 직렬로 연결된 제1 소자(26) 및 제2 소자(27), 서로 직렬로 연결된 제3 소자(28) 및 제4 소자(29), 서로 직렬로 연결된 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)는 병렬로 연결될 수 있다. 한편, 제1 인덕터(23)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제1 소자(26) 및 제2 소자(27)의 연결점으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 인덕터(24)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제3 소자(28) 및 제4 소자(29)의 연결점으로 연결될 수 있다. 또한, 제3 인덕터(25)는 제1 커패시터(21)와 제2 커패시터(22)의 연결점에서 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)의 연결점으로 연결될 수 있다. 한편, 전력변환장치(20)는 제3 커패시터(32)를 포함할 수 있다. 한편, 제1 소자(26), 제2 소자(27), 제3 소자(28), 제4 소자(29), 제5 소자(30) 및 제6 소자(31)는 트랜지스터 또는 다이오드를 포함하고 있는 스위칭 소자일 수 있다.In addition, the power converter 20 may include a first element 26 and a second element 27 connected in series to each other from the positive (+) terminal of the DC power source to the negative (-) terminal. In addition, the power converter 20 may include a third element 28 and a fourth element 29 connected to each other in series from the positive (+) terminal of the DC power source to the negative (-) terminal. In addition, the power converter 20 may include a fifth element 30 and a sixth element 31 connected in series from the positive (+) terminal of the DC power source to the negative (-) terminal. On the other hand, the first element 26 and the second element 27 connected in series with each other, the third element 28 and the fourth element 29 connected in series with each other, the fifth element 30 and the second element connected in series with each other 6 elements 31 may be connected in parallel. Meanwhile, the first inductor 23 may be connected from the connection point of the first capacitor 21 and the second capacitor 22 to the connection point of the first element 26 and the second element 27 . In addition, the second inductor 24 may be connected from the connection point of the first capacitor 21 and the second capacitor 22 to the connection point of the third element 28 and the fourth element 29 . Also, the third inductor 25 may be connected from the connection point of the first capacitor 21 and the second capacitor 22 to the connection point of the fifth element 30 and the sixth element 31 . Meanwhile, the power converter 20 may include a third capacitor 32 . Meanwhile, the first device 26 , the second device 27 , the third device 28 , the fourth device 29 , the fifth device 30 and the sixth device 31 include transistors or diodes. It may be a switching element with

한편, 전력변환장치(20)는 제1 커패시터(21)의 제1 전압 및 상기 제2 커패시터(22)의 제2 전압의 평형을 유지하는 전압밸런서를 포함할 수 있다. On the other hand, the power conversion device 20 may include a voltage balancer for maintaining the balance of the first voltage of the first capacitor 21 and the second voltage of the second capacitor (22).

전압 밸런서(200)는 직류 양극 단자(P 단)와 중성단 (O 단)의 전압(

Figure pat00027
)을 측정하는 제1 전압 센서(201) 및 중성단(O 단)과 직류 음극 단자(N 단)의 전압(
Figure pat00028
)을 측정하는 제2 전압 센서(202)를 포함할 수 있다. 전압 밸런서(200)는 전압 제어기(203)을 포함할 수 있다. 전압 제어기(203)는 비례 적분 제어기(Proportional-Integral controller), 적분 비례 제어기(Integral-Proportional controller), 비례 제어기(Proportional controller) 및 비례 적분 미분 제어기((Proportional-Integral-Differential controller) 중 하나일 수 있다. 전압 제어기(203)는 제1 전압 센서(201) 또는 제2 전압 센서(202)로부터 측정된 제1 전압 값(
Figure pat00029
) 또는 제2 전압 값(
Figure pat00030
)을 획득할 수 있다. The voltage balancer 200 is the voltage of the DC positive terminal (P terminal) and the neutral terminal (O terminal) (
Figure pat00027
) of the first voltage sensor 201 and the neutral terminal (O terminal) and the DC negative terminal (N terminal) for measuring
Figure pat00028
) may include a second voltage sensor 202 for measuring. The voltage balancer 200 may include a voltage controller 203 . Voltage controller 203 may be one of a proportional integral controller (Proportional-Integral controller), integral-proportional controller (Integral-Proportional controller), proportional controller (Proportional controller), and proportional integral-differential controller (Proportional-Integral-Differential controller) The voltage controller 203 includes a first voltage value measured from the first voltage sensor 201 or the second voltage sensor 202 (
Figure pat00029
) or the second voltage value (
Figure pat00030
) can be obtained.

또한, 전압 제어기(203)는 제1 목표 지령 전압을 입력받을 수 있다. 제1 목표 지령 전압은 입력되는 직류 전압((

Figure pat00031
)의 절반 값(
Figure pat00032
)이 될 수 있다. Also, the voltage controller 203 may receive the first target command voltage. The first target command voltage is the input DC voltage ((
Figure pat00031
) of half (
Figure pat00032
) can be

또한, 전압 제어기(203)는 목표 지령 전압과 제1 전압 센서(201)에서 측정된 제1 전압 값을 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. 또한, 전압 제어기(203)는 전압 지령 값과 제2 전압 센서(202)에서 측정된 제2 전압 값을 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. Also, the voltage controller 203 may output the target command current based on the target command voltage and the first voltage value measured by the first voltage sensor 201 . Also, the voltage controller 203 may output the target command current based on the voltage command value and the second voltage value measured by the second voltage sensor 202 .

예를 들어, 전압 제어기(203)는 전압 지령 값과 제1 전압 센서(201)에서 측정된 제1 전압 값의 차이를 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 전압 제어기(203)는 전압 지령 값과 제2 전압 센서(202)에서 측정된 제2 전압 값의 차이를 기초로 목표 지령 전류를 출력할 수 있다. 한편, n개의 상이 사용되는 DC 직류 링크 전력변환장치(20)의 경우 목표 지령 전류는 n으로 나누어진 값일 수 있다.For example, the voltage controller 203 may output a target command current based on a difference between the voltage command value and the first voltage value measured by the first voltage sensor 201 . Also, for example, the voltage controller 203 may output a target command current based on a difference between the voltage command value and the second voltage value measured by the second voltage sensor 202 . On the other hand, in the case of the DC DC link power converter 20 in which n phases are used, the target command current may be a value divided by n.

한편, 전압 밸런서(200)는 n 개의 각 상별 서브회로들 각각으로 입력되는 전류 값을 측정하는 n 개의 전류 센서를 포함할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer 200 may include n current sensors that measure current values input to each of the n sub-circuits for each phase.

예를 들어, 전압 밸런서(200)는 3개의 상이 사용되는 DC 직류 링크 전력변환장치(20)의 각각의 인덕터 전류를 측정하는 제1 전류 센서(204), 제2 전류 센서(205) 및 제3 전류 센서(206)를 포함할 수 있다. 제1 전류 센서(204)는 제1 전류 값(

Figure pat00033
)을 측정하고, 제2 전류 센서(205)는 제2 전류 값(
Figure pat00034
)을 측정하고, 제3 전류 센서(206)는 제3 전류 값(
Figure pat00035
)을 측정할 수 있다. For example, the voltage balancer 200 is a first current sensor 204, a second current sensor 205 and a third for measuring the respective inductor currents of the DC DC link power converter 20 in which three phases are used. A current sensor 206 may be included. The first current sensor 204 has a first current value (
Figure pat00033
), and the second current sensor 205 measures the second current value (
Figure pat00034
), and the third current sensor 206 determines the third current value (
Figure pat00035
) can be measured.

한편, 전압 밸런서(200)는 목표 지령 전류 및 n개의 전류 센서 각각에서 측정된 전류 값 각각에 기초하여 제2 목표 지령 전압을 출력하는 n개의 전류 제어기를 포함할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer 200 may include n current controllers that output the second target command voltage based on the target command current and the current values measured by each of the n current sensors.

예를 들어, 전압 밸런서(200)는 제1 전류 제어기(207), 제2 전류 제어기(208) 및 제3 전류 제어기(209)를 포함할 수 있다. 제1 전류 제어기(207), 제2 전류 제어기(208) 및 제3 전류 제어기(209)는 비례 적분 제어기(Proportional-Integral controller), 적분 비례 제어기(Integral-Proportional controller), 비례 제어기(Proportional controller) 및 비례 적분 미분 제어기((Proportional-Integral-Differential controller) 중 하나일 수 있다. For example, the voltage balancer 200 may include a first current controller 207 , a second current controller 208 , and a third current controller 209 . The first current controller 207, the second current controller 208, and the third current controller 209 are a proportional integral controller (Proportional-Integral controller), an integral-proportional controller (Integral-Proportional controller), a proportional controller (Proportional controller) and a proportional-integral-differential controller (Proportional-Integral-Differential controller).

한편, 제1 전류 제어기(207)는 제1 전류 값(

Figure pat00036
)을 획득할 수 있다. 제1 전류 제어기(207)은 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류 및 제1 전류 센서(204)로부터 출력된 제1 전류 값(
Figure pat00037
)을 기초로 보정된 제2 목표 지령 전압을 출력할 수 있다. 또한, 전류 제어기(207)는 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류에서 3으로 나눈 값 및 제1 전류 센서(204)로부터 출력된 제1 전류 값(
Figure pat00038
)을 기초로 보정된 제2 목표 지령 전압을 출력할 수도 있다.On the other hand, the first current controller 207 is the first current value (
Figure pat00036
) can be obtained. The first current controller 207 includes a target command current output from the voltage controller 203 and a first current value output from the first current sensor 204 (
Figure pat00037
) based on the corrected second target command voltage may be output. In addition, the current controller 207 divides the target command current output from the voltage controller 203 by 3 and the first current value (
Figure pat00038
), a second target reference voltage corrected based on the ) may be output.

한편, 제2 전류 제어기(208)는 제2 전류 값(

Figure pat00039
)을 획득할 수 있다. 제2 전류 제어기(208)은 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류 및 제2 전류 센서(205)로부터 출력된 제2 전류 값(
Figure pat00040
)을 기초로 보정된 제3 목표 지령 전압을 출력할 수 있다. 또한, 제2 전류 제어기(208)는 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류에서 3으로 나눈 값 및 제2 전류 센서(205)로부터 출력된 제2 전류 값(
Figure pat00041
)을 기초로 보정된 제3 목표 지령 전압을 출력할 수도 있다.On the other hand, the second current controller 208 is a second current value (
Figure pat00039
) can be obtained. The second current controller 208 includes a target command current output from the voltage controller 203 and a second current value output from the second current sensor 205 (
Figure pat00040
) may output a corrected third target command voltage based on the . In addition, the second current controller 208 divides the target command current output from the voltage controller 203 by 3 and the second current value (
Figure pat00041
) may output a corrected third target command voltage based on the .

한편, 제3 전류 제어기(209)는 제3 전류 값(

Figure pat00042
)을 획득할 수 있다. 제3 전류 제어기(209)은 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류 및 제3 전류 센서(206)로부터 출력된 제3 전류 값(
Figure pat00043
)을 기초로 보정된 제4 목표 지령 전압을 출력할 수 있다. 또한, 제3 전류 제어기(209)는 전압 제어기(203)로부터 출력된 목표 지령 전류에서 3으로 나눈 값 및 제3 전류 센서(206)로부터 출력된 제3 전류 값(
Figure pat00044
)을 기초로 보정된 제4 목표 지령 전압을 출력할 수도 있다. 따라서, 전압 밸런서(200)는 전압 제어기(203)와 복수의 전류 제어기(207, 208, 209)를 통해 목표 지령 전압을 보정함으로써 정밀한 전압 제어가 가능할 수 있다. On the other hand, the third current controller 209 is a third current value (
Figure pat00042
) can be obtained. The third current controller 209 includes a target command current output from the voltage controller 203 and a third current value output from the third current sensor 206 (
Figure pat00043
) based on the corrected fourth target reference voltage may be output. In addition, the third current controller 209 divides the target command current output from the voltage controller 203 by 3 and the third current value (
Figure pat00044
), a corrected fourth target reference voltage may be output. Accordingly, the voltage balancer 200 may perform precise voltage control by correcting the target command voltage through the voltage controller 203 and the plurality of current controllers 207 , 208 , and 209 .

한편, 전압 밸런서(200)는 n 개의 전류 제어기 각각부터 출력된 각각의 제2 목표 지령 전압 각각에 대하여 전향 보상된 듀티비 신호를 출력하는 n 개의 전향 보상기를 포함할 수 있다.Meanwhile, the voltage balancer 200 may include n forward compensators that output a duty ratio signal that is forward compensated for each of the second target command voltages output from each of the n current controllers.

예를 들어, 전압 밸런서(200)는 제1 전향 보상기(Feed-forward compensator, 210) 제2 전향 보상기(211) 및 제3 전향 보상기(212)를 포함할 수 있다. For example, the voltage balancer 200 may include a first feed-forward compensator 210 , a second forward compensator 211 , and a third forward compensator 212 .

제1 전향 보상기(210)는 보정된 제2 목표 지령 전압을 입력 받고, 전압 방정식을 이용하여 전향 보상된 제1 듀티비 신호(

Figure pat00045
)를 출력할 수 있다. 제2 전향 보상기(211)는 보정된 제3 목표 지령 전압을 입력 받고, 전압 방정식을 이용하여 전향 보상된 제2 듀티비 신호(
Figure pat00046
)를 출력할 수 있다. 제3 전향 보상기(212)는 보정된 제4 목표 지령 전압을 입력 받고, 전압 방정식을 이용하여 전향 보상된 제3 듀티비 신호(
Figure pat00047
)을 출력할 수 있다.The first forward compensator 210 receives the corrected second target command voltage, and forward-compensated first duty ratio signal (
Figure pat00045
) can be printed. The second forward compensator 211 receives the corrected third target command voltage, and forward-compensated second duty ratio signal (
Figure pat00046
) can be printed. The third forward compensator 212 receives the corrected fourth target command voltage as an input, and forward-compensated third duty ratio signal (
Figure pat00047
) can be printed.

한편, 전압 밸런서(200)는 n 개의 전향 보상기로부터 출력된 각각의 듀티비 신호에 대하여 각각의 캐리어 파형과 비교하여 전압 제어 신호를 출력하는 n개의 비교기를 포함할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer 200 may include n comparators for outputting a voltage control signal by comparing each of the duty ratio signals output from the n forward compensators with each carrier waveform.

예를 들어, 전압 밸런서(200)는 제1 비교기(213)를 포함할 수 있다. 제1 비교기(213)는 제1 전향 보상기(210)로부터 출력된 제1 듀티비 신호(

Figure pat00048
) 및 제1 캐리어(carrier) 파형(214)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제1 소자(24) 및 제2 소자(25)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(219)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(219)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. For example, the voltage balancer 200 may include a first comparator 213 . The first comparator 213 is a first duty ratio signal output from the first forward compensator 210 (
Figure pat00048
) and the first carrier (carrier) waveform 214 is compared to output a control signal for controlling the first element 24 and the second element 25 of the power conversion device 20 circuit to the PWM circuit 219 can do. Accordingly, the PWM circuit 219 can control to achieve the target command voltage.

한편, 전압 밸런서(100)는 제2 비교기(215)를 포함할 수 있다. 제2 비교기(215)는 제2 전향 보상기(211)로부터 출력된 제2 듀티비 신호(

Figure pat00049
) 및 제2 캐리어(carrier) 파형(216)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제3 소자(26) 및 제4 소자(27)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(219)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(219)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer 100 may include a second comparator 215 . The second comparator 215 is a second duty ratio signal output from the second forward compensator 211 (
Figure pat00049
) and the second carrier (carrier) waveform 216 is compared to output a control signal for controlling the third element 26 and the fourth element 27 of the power conversion device 20 circuit to the PWM circuit 219 can do. Accordingly, the PWM circuit 219 can control to achieve the target command voltage.

한편, 전압 밸런서(100)는 제3 비교기(217)를 포함할 수 있다. 제3 비교기(217)는 제3 전향 보상기(212)로부터 출력된 제3 듀티비 신호(

Figure pat00050
) 및 제3 캐리어(carrier) 파형(218)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제5 소자(28) 및 제6 소자(29)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(219)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(219)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer 100 may include a third comparator 217 . The third comparator 217 is a third duty ratio signal output from the third forward compensator 212 (
Figure pat00050
) and the third carrier (carrier) waveform 218 is compared to output a control signal for controlling the fifth element 28 and the sixth element 29 of the power conversion device 20 circuit to the PWM circuit 219 can do. Accordingly, the PWM circuit 219 can control to achieve the target command voltage.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 고정 시비율로 동작하는 전압 밸런서의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a control method of a voltage balancer operating at a fixed time rate according to an embodiment of the present disclosure.

고정 시비율로 동작하는 전압 밸런서(300)는 고정 시비율(301)을 입력하고, 고정 시비율에 따라 제1 듀티비 신호(

Figure pat00051
), 제2 듀티비 신호(
Figure pat00052
) 및 제3 듀티비 신호(
Figure pat00053
)가 결정될 수 있다. The voltage balancer 300 operating at a fixed time rate inputs a fixed time rate 301, and according to the fixed time rate, the first duty ratio signal (
Figure pat00051
), the second duty ratio signal (
Figure pat00052
) and the third duty ratio signal (
Figure pat00053
) can be determined.

또한, 고정 시비율로 동작하는 전압 밸런서(300)는 제1 비교기(302)를 포함할 수 있다. 제1 비교기(302)는 제1 듀티비 신호(

Figure pat00054
) 및 제1 캐리어(carrier) 파형(303)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제1 소자(24) 및 제2 소자(25)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(308)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(308)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. In addition, the voltage balancer 300 operating at a fixed time ratio may include a first comparator 302 . The first comparator 302 is a first duty ratio signal (
Figure pat00054
) and the first carrier (carrier) waveform 303 is compared to output a control signal for controlling the first element 24 and the second element 25 of the power conversion device 20 circuit to the PWM circuit 308 can do. Accordingly, the PWM circuit 308 can control to achieve the target command voltage.

한편, 전압 밸런서(300)는 제2 비교기(304)를 포함할 수 있다. 제2 비교기(304)는 제2 듀티비 신호(

Figure pat00055
) 및 제2 캐리어(carrier) 파형(305)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제3 소자(26) 및 제4 소자(27)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(308)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(308)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다. Meanwhile, the voltage balancer 300 may include a second comparator 304 . The second comparator 304 is a second duty ratio signal (
Figure pat00055
) and the second carrier (carrier) waveform 305 is compared to output a control signal for controlling the third element 26 and the fourth element 27 of the power conversion device 20 circuit to the PWM circuit 308 can do. Accordingly, the PWM circuit 308 can control to achieve the target command voltage.

한편, 전압 밸런서(300)는 제3 비교기(306)를 포함할 수 있다. 제3 비교기(306)는 제3 듀티비 신호(

Figure pat00056
) 및 제3 캐리어(carrier) 파형(307)을 비교하여 전력변환장치(20) 회로의 제5 소자(28) 및 제6 소자(29)를 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 회로(308)로 출력할 수 있다. 따라서, PWM 회로(308)는 목표 지령 전압을 달성하기 위한 제어를 할 수 있다.Meanwhile, the voltage balancer 300 may include a third comparator 306 . The third comparator 306 is a third duty ratio signal (
Figure pat00056
) and the third carrier (carrier) waveform 307 is compared to output a control signal for controlling the fifth element 28 and the sixth element 29 of the power conversion device 20 circuit to the PWM circuit 308 can do. Accordingly, the PWM circuit 308 can control to achieve the target command voltage.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (7)

직류 양극 단자와 직류 음극 단자 사이 중성단에서 서로 직렬로 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터로 이루어지고 전원을 입력 받는 입력단;
상기 입력단으로부터 입력 받은 직류 입력 전압을 다른 레벨의 직류 출력 전압으로 변환하기 위하여 각각의 입력이 병렬로 연결되고 각각의 출력도 병렬로 연결되는 n개의 각 상별 서브 회로들; 및
상기 제1 커패시터의 제1 전압 및 상기 제2 커패시터의 제2 전압의 평형을 유지하는 전압 밸런서를 포함하고,
상기 전압 밸런서는,
상기 제1 커패시터의 제1 전압 또는 상기 제2 커패시터의 제2 전압을 측정하는 전압 센서, 제1 목표 지령 전압을 입력 받고 상기 제1 목표 지령 전압과 상기 제1 전압 또는 상기 제2 전압을 기초로 목표 지령 전류를 출력하는 전압 제어기;
상기 n 개의 각 상별 서브회로들 각각으로 입력되는 전류 값을 측정하는 n 개의 전류 센서;
상기 목표 지령 전류 및 상기 n개의 전류 센서 각각에서 측정된 전류 값 각각에 기초하여 제2 목표 지령 전압을 출력하는 n개의 전류 제어기;
상기 n 개의 전류 제어기 각각부터 출력된 각각의 제2 목표 지령 전압 각각에 대하여 전향 보상된 듀티비 신호를 출력하는 n 개의 전향 보상기; 및
상기 n 개의 전향 보상기로부터 출력된 각각의 듀티비 신호에 대하여 각각의 캐리어 파형과 비교하여 전압 제어 신호를 출력하는 n개의 비교기를 포함하는,
전력 변환 장치.an input terminal comprising a first capacitor and a second capacitor connected in series with each other at a neutral terminal between the DC positive terminal and the DC negative terminal and receiving power;
n sub-circuits for each phase each of which inputs are connected in parallel and each output is also connected in parallel in order to convert the DC input voltage received from the input terminal into a DC output voltage of a different level; and
a voltage balancer for balancing the first voltage of the first capacitor and the second voltage of the second capacitor;
The voltage balancer is
A voltage sensor that measures the first voltage of the first capacitor or the second voltage of the second capacitor receives a first target command voltage and is based on the first target command voltage and the first voltage or the second voltage a voltage controller that outputs a target command current;
n current sensors for measuring a current value input to each of the n sub-circuits for each phase;
n current controllers for outputting a second target command voltage based on the target command current and current values measured by each of the n current sensors;
n forward compensators for outputting a forward-compensated duty ratio signal for each of the second target command voltages output from each of the n current controllers; and
Comprising n comparators for outputting a voltage control signal by comparing the respective duty ratio signals output from the n forward compensators with respective carrier waveforms,
power converter. 제1항에 있어서,
상기 전압 밸런서는,
상기 n개의 비교기 각각으로부터 입력되는 각각의 전압 제어 신호를 기초로 상기 각 상별 서브 회로들을 제어하는 펄스 폭 변조(PWM) 회로를 더 포함하는,
전력 변환 장치.According to claim 1,
The voltage balancer is
Further comprising a pulse width modulation (PWM) circuit for controlling the sub-circuits for each phase based on each voltage control signal input from each of the n comparators,
power converter. 제1항에 있어서,
상기 제1 목표 지령 전압은 상기 입력단으로부터 입력되는 전체 입력 전압의 절반인,
전력 변환 장치.According to claim 1,
The first target command voltage is half of the total input voltage input from the input terminal,
power converter. 제1항에 있어서,
상기 전압 제어기 또는 상기 전류 제어기는 비례 적분 제어기(Proportional-Integral controller)인,
전력 변환 장치.According to claim 1,
The voltage controller or the current controller is a proportional integral controller (Proportional-Integral controller),
power converter. 제1항에 있어서,
상기 n개의 전류 제어기는,
상기 목표 지령 전류를 n으로 나눈 값 및 상기 n 개의 전류 센서 각각체서 측정된 각각의 전류 값과의 차이를 기초로 상기 제2 목표 지령 전압을 출력하는,
전력 변환 장치.According to claim 1,
The n current controllers,
outputting the second target command voltage based on a difference between a value obtained by dividing the target command current by n and each current value measured by each of the n current sensors,
power converter. 제1항에 있어서,
각각의 캐리어 파형은 360/n으로 위상이 쉬프트된 파형인,
전력 변환 장치.According to claim 1,
Each carrier waveform is a phase shifted waveform by 360/n,
power converter. 제1항에 있어서,
상기 각 상별 서브 회로들 각각은,
상기 직류 양극 단자에서 직류 음극 단자로 서로 직렬로 연결되는 제1 소자 및 제2 소자; 및
상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터의 연결점에서 상기 제1 소자 및 상기 제2 소자의 연결점으로 연결되는 인덕터를 포함하는,
전력 변환 장치.According to claim 1,
Each of the sub-circuits for each phase,
a first element and a second element connected in series from the DC positive terminal to the DC negative terminal; and
an inductor connected from a connection point of the first capacitor and the second capacitor to a connection point of the first element and the second element;
power converter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN118017818A (en) * 2024-04-09 2024-05-10 湖南大学 Three-level fault tolerance oriented voltage ripple suppression circuit, control device and method thereof

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