KR20240021451A - Bidirectional resonant dc-dc converter having no switcing loss, apparatus and method for power conversion using them - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력 변환 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위칭 손실이 적은 고효율의 양방향 공진형 직류-직류 컨버터 및 이를 이용한 전력 변환 기술에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 무 스위치 손실을 갖는 공진형 직류-직류 컨버터 전력 변환 장치를 이용하여 넓은 전압 범위에서 스위칭 손실을 최소화하고 고효율의 양방향 직류-직류 변환을 할 수 있다.The present invention relates to power conversion technology, and more specifically, to a highly efficient bi-directional resonant DC-DC converter with low switching loss and power conversion technology using the same. According to an embodiment of the present invention, switching loss can be minimized in a wide voltage range and highly efficient bidirectional direct current-direct current conversion can be performed using a resonant DC-DC converter power conversion device with no switch loss.
Description
본 발명은 전력전자 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위칭 손실이 적은 고효율의 양방향 공진형 직류-직류 컨버터 및 이를 이용한 전력 변환 기술에 관한 것이다. The present invention relates to power electronics technology, and more specifically, to a highly efficient bi-directional resonant DC-DC converter with low switching loss and power conversion technology using the same.
양방향 직류-직류 컨버터는 분산 발전 시스템과 전력 저장 장치 사이의 인터페이스로서, 분산 발전 시스템의 간헐적 특성을 대처할 수 있는 양방향 전력 흐름을 제공한다. 이러한 컨버터들은 일반적으로 안전을 위해 갈바닉 절연이 필요하며 넓은 배터리 범위에서 고효율을 달성할 수 있어야 한다.A bidirectional direct current-to-direct current converter is an interface between a distributed power generation system and a power storage device, providing bidirectional power flow to cope with the intermittent nature of the distributed power generation system. These converters typically require galvanic isolation for safety reasons and must be able to achieve high efficiency over a wide battery range.
종래의 양방향 직류-직류 컨버터로는 벅/부스트 작동기능, 갈바닉 절연을 달성할 수 있는 듀얼 액티브 브리지 컨버터가 제시되었다. 듀얼 액티브 브리지 컨버터는 변압기 양단에 고정된 직류 전압을 입력으로 한다. 또한, 출력 전압의 크기와 극성을 조절할 수 있는 두개의 풀브리지 회로가 있으며 1차측 스위치와 2차측 스위치 사이의 위상 편이 각도로 전력 흐름 방향과 출력 전력을 설정한다. 그러나 전압 이득이 1에서 멀리 떨어져 있을 때 높은 무효 전력과 많은 양의 턴오프(turn off) 손실이 발생한다. 이에 대한 해결 방법으로 확장 위상 편이(EPS), 이중 위상 편이(DPS), 삼중 위상 편이(TPS) 등이 제안되었지만 복잡한 변조 방식은 제한된 작동 범위에서만 소프트 스위칭을 보장한다는 단점이 있었다.As a conventional bidirectional DC-DC converter, a dual active bridge converter that can achieve buck/boost operation function and galvanic isolation was proposed. The dual active bridge converter uses direct current voltage fixed at both ends of the transformer as input. Additionally, there are two full-bridge circuits that can adjust the size and polarity of the output voltage, and the power flow direction and output power are set by the phase shift angle between the primary and secondary switches. However, when the voltage gain is far from unity, high reactive power and large turn off losses occur. As a solution to this problem, extended phase shift (EPS), double phase shift (DPS), and triple phase shift (TPS) were proposed, but the complex modulation method had the disadvantage of ensuring soft switching only in a limited operating range.
공진 모드에서 듀얼 액티브 브리지 토폴로지를 작동하면 턴오프 전류를 줄일 수 있다. 줄어든 턴오프 전류는 턴오프 손실을 줄이며, 듀얼 액티브 브리지 직렬 공진 변환기는 고효율, 고에너지 밀도 및 낮은 전압 스트레스를 갖는다. 그러나, 벅 모드에서만 작동하기 때문에 넓은 전압 범위에서 작동하는 애플리케이션에는 적합하지 않다는 단점이 있었다. Operating the dual active bridge topology in resonant mode can reduce turn-off current. The reduced turn-off current reduces turn-off losses, and the dual active bridge series resonant converter has high efficiency, high energy density and low voltage stress. However, since it only operates in buck mode, it has the disadvantage of being unsuitable for applications operating over a wide voltage range.
양방향 LLC 공진형 컨버터는 순방향 전력 전송의 벅-부스트 모드에서 작동하지만, 역방향 전력 전송의 벅 모드에서만 작동한다. 따라서 보조 인덕터를 갖는 양방향 LLC 공진형 컨버터가 제안되었다. 보조 인덕터는 회로 토폴로지를 대칭으로 만들고 역 전력 전달에서 전압 이득을 높인다. 그러나, 스위칭 주파수 변동의 실질적인 한계를 고려할 때 실제 전압 이득을 높이는 데에도 한계가 있다.Bidirectional LLC resonant converters operate in buck-boost mode with forward power transfer, but only in buck mode with reverse power transfer. Therefore, a bidirectional LLC resonant converter with an auxiliary inductor was proposed. The auxiliary inductor makes the circuit topology symmetrical and increases the voltage gain in reverse power transfer. However, considering the practical limits of switching frequency variation, there are limits to increasing the actual voltage gain.
반면, 고정 주파수로 작동하는 컨버터는 최적의 수동 전력 부품을 설계하고 사용할 수 있기 때문에 선호된다. 넓은 범위의 동작 전압에서 고정 주파수로 컨버터를 동작 시키기 위해 다양한 동작 모드에서 서로 다른 회로 구성을 사용하는 펄스 폭 변조 공진형 컨버터가 제안되었다. 기존의 펄스 폭 변조 공진형 컨버터는 전력의 흐름 방향에 관계없이 벅 모드에서 동작하지만, 역 전력 전달에서는 동작 전압의 전체 범위를 커버하기 어렵다. 또한, 역동작에서 정류기의 구조를 변경하고 전압 이득을 두 배로 늘리고 전압 이득 범위를 확장하지만 배터리 전압이 규정된 하한값에 근접하면 더 넓은 전압 이득 범위를 얻기 위해 스위칭 주파수를 조정해야 하는 단점이 있다. On the other hand, converters operating at a fixed frequency are preferred because they allow the design and use of optimal passive power components. To operate the converter at a fixed frequency over a wide range of operating voltages, a pulse-width-modulated resonant converter using different circuit configurations in various operating modes has been proposed. Existing pulse width modulated resonant converters operate in buck mode regardless of the direction of power flow, but it is difficult to cover the entire range of operating voltage in reverse power transfer. In addition, in reverse operation, the structure of the rectifier is changed, the voltage gain is doubled, and the voltage gain range is extended, but when the battery voltage approaches the specified lower limit, the switching frequency must be adjusted to obtain a wider voltage gain range.
이후, 하이브리드형 펄스폭 변조 양방향 공진형 컨버터가 개발되었다. 각 스위칭 주기 동안 풀 브리지 모드와 하프 브리지 모드 작동을 번갈아 가며 0.5:1의 전압 이득을 얻을 수 있지만 매우 낮은 배터리 전압에서는 작동하지 않으며 회로의 2차측에 많은 수의 스위칭 부품이 필요하다는 단점이 있다. Afterwards, a hybrid pulse width modulation bidirectional resonant converter was developed. A voltage gain of 0.5:1 can be achieved by alternating between full-bridge and half-bridge mode operation during each switching cycle, but the disadvantage is that it does not operate at very low battery voltages and requires a large number of switching components on the secondary side of the circuit.
최근에는 넓은 전압 이득에서 동작하는 듀얼 액티브 브리지 직렬 공진형 컨버터가 제안되었다. 기존 듀얼 액티브 브리지 컨버터와 유사하게 벅-부스트 기능이 있지만 배터리 전압 변동에 따라 높은 무효 전력이 발생한다. 이러한 컨버터는 정규화된 전압 이득이 1에 가까울 때 스위칭 소자에서 턴오프 손실을 겪지 않지만 이득이 1에서 멀어지면 상당한 턴오프 손실이 발생하여 효율이 급격히 감소하는 문제점이 있다.Recently, a dual active bridge series resonant converter operating at a wide voltage gain was proposed. Similar to existing dual active bridge converters, it has a buck-boost function, but high reactive power is generated depending on battery voltage fluctuations. These converters do not experience turn-off losses in the switching element when the normalized voltage gain is close to 1, but when the gain moves away from 1, significant turn-off losses occur, causing a sharp decrease in efficiency.
또한, 직류-직류 컨버터에선 보조회로가 없어도 모든 스위치들이 영전압 스위칭이 가능하며, 제어가 쉬운 듀얼 액티브 브릿지 회로가 주로 선호되었다. 그러나 이런 회로는 넓은 부하 범위에서 영전압 스위칭이 어려워 영전압 스위칭의 범위를 늘리기 위해 언폴딩 구조에 기반한 듀얼 액티브 브릿지형 직류-직류 컨버터가 제안되었다. In addition, in DC-DC converters, all switches are capable of zero-voltage switching without an auxiliary circuit, and a dual active bridge circuit that is easy to control was mainly preferred. However, this circuit has difficulty in zero-voltage switching over a wide load range, so a dual active bridge type DC-DC converter based on an unfolding structure was proposed to increase the range of zero-voltage switching.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 제2009200호에 게시되어 있다. The background technology of the present invention is published in Republic of Korea Patent No. 2009200.
본 발명은 넓은 전압 범위에서 스위칭 손실을 최소화하고 고효율의 양방향 직류-직류 변환 장치 및 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 전력 저장 장치와 분산 전력 시스템 사이의 전력을 제어하는 양방향 절연형 직류-직류 컨버터에 활용하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a highly efficient bidirectional direct current-to-direct current conversion device and method that minimizes switching losses over a wide voltage range. Additionally, the present invention aims to be used in a bidirectional isolated direct current-to-direct current converter that controls power between a power storage device and a distributed power system.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
본 발명의 일 측면에 따르면, 무 스위칭 손실을 갖는 공진형 직류-직류 컨버터 전략 변환 방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, a resonant DC-DC converter strategy conversion method with zero switching losses is provided.
본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치 및 방법은 1차측 권선에 인가된 전압을 턴 수에 비례하여 2차측 권선에 유도하는 변압기, 풀브리지 방식으로 연결된 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 풀브리지 회로의 입력단이 전압원에 연결되고, 풀브리지 회로의 출력단이 변압기의 1차측 권선에 연결되는 1차측 회로부, 직렬로 연결된 제5 스위치 및 제6 스위치를 포함하는 양방항 스위치 회로가 변압기의 2차측 권선과 부하 사이에 병렬로 연결되고, 제7 스위치 및 제8 스위치를 포함하는 하프브리지 회로의 출력단이 연결되는 2차측 회로부 및 1차측 전압원으로부터 2차측 전압원으로 인가되거나 또는 2차측 전압원으로부터 1차측 전압원으로 인가되는 직류 전력을 위해 PWM 제어를 이용하여 풀브리지 회로와 양방향 스위치 회로와 하프브리지 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.A power conversion device and method using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes a transformer that induces the voltage applied to the primary winding to the secondary winding in proportion to the number of turns, and a full-bridge connected transformer. The input terminal of the full-bridge circuit including the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch is connected to a voltage source, and the output terminal of the full-bridge circuit is connected to the primary winding of the transformer. A secondary circuit section in which a two-way switch circuit including 5 switches and a 6th switch is connected in parallel between the secondary winding of the transformer and the load, and the output terminal of the half-bridge circuit including the 7th switch and the 8th switch is connected, and Includes a control unit that controls the switching operations of the full-bridge circuit, the two-way switch circuit, and the half-bridge circuit using PWM control for direct current power applied from the primary voltage source to the secondary voltage source or from the secondary voltage source to the primary voltage source. can do.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무 스위치 손실을 갖는 공진형 직류-직류 컨버터 전력 변환 장치를 이용하여 넓은 전압 범위에서 스위칭 손실을 최소화하고 고효율의 양방향 직류-직류 변환을 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, switching loss can be minimized in a wide voltage range and highly efficient bidirectional direct current-direct current conversion can be performed using a resonant DC-DC converter power conversion device with no switch loss.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 정방향 사이클의 스위칭 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 역방향 사이클의 스위칭 동작을 설명하기 위한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 제어부를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법을 설명하기 위한 도면.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법의 제1 신호 생성 방법을 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법의 제2 신호 생성 방법을 설명하기 위한 도면.1 is a diagram illustrating a power conversion device using a bidirectional resonance type direct current-direct current converter according to an embodiment of the present invention.
2 to 6 are diagrams illustrating a forward cycle switching operation of a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
7 to 11 are diagrams for explaining a reverse cycle switching operation of a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a diagram showing the control unit of a power conversion device using a bidirectional resonance type direct current-direct current converter according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating a power conversion method using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is a diagram for explaining a first signal generation method of a power conversion method using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating a second signal generation method of a power conversion method using a bi-directional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서 및 청구항에서 사용되는 단수 표현은, 달리 언급하지 않는 한 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail through detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Additionally, as used in this specification and claims, the singular expressions “a,” “a,” and “an” should generally be construed to mean “one or more,” unless otherwise specified.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 1차측 회로부(310), 1차측 권선(315), 2차측 회로부(320), 2차측 권선(325), 제1 커패시터(330), 제2 커패시터(335), 제5 스위치(340), 제6 스위치(345), 제7 스위치(350), 제8 스위치(355) 및 직류 링크 전압(360)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes a
전압원(305)은 계통으로부터 입력되는 계통 전압으로 교류 전압원에 상응할 수 있다. 또한, 전압원(305)은 입력 전압(vg)와 입력 전류(ig)를 1차 회로부(310)에 인가할 수 있다. The
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 변압기가 1차측 권선(315)에 인가된 전압을 턴 수에 비례하여 2차측 권선에 유도할 수 있다. 이때, 변압기의 1차측 권선(315)에 인가되는 전압이 비례하는 턴수 비(n)는 n=Ns/Np 로 나타낼 수 있다.A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter allows the transformer to induce the voltage applied to the primary winding 315 to the secondary winding in proportion to the number of turns. At this time, the number of turns ratio (n) to which the voltage applied to the primary winding 315 of the transformer is proportional can be expressed as n=N s /N p .
1차측 회로부(310)는 풀브리지 방식으로 연결된 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)를 포함하는 풀브리지 회로의 입력단이 전압원(305)에 연결한다. 또한, 1차측 회로부(310)는 풀브리지 회로의 출력단이 변압기의 1차측 권선에 연결될 수 있다. 1차측 회로부(310)는 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)를 포함하는 제1 스위치 쌍과 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)를 포함하는 제2 스위치 쌍은 동일한 듀티 사이클을 갖는다. 그러나, 1차측 회로부(310)는 180도 위상이 다른 두 개의 PWM 신호에 의해 동작될 수 있다. 또한, 1차측 회로부(310)는 전압원(305)과 풀브리지 회로의 입력단 사이에 병렬로 다이오드 정류기(DR)가 더 연결될 수 있다.The
2차측 회로부(140)는 직렬로 연결된 제5 스위치(S5, 340) 및 제6 스위치(S6, 345)를 포함하는 양방항 스위치 회로가 변압기의 2차측 권선(325)과 부하(Ro) 사이에 병렬로 연결될 수 있다. 2차측 회로부(320)의 제5 스위치(340), 제6 스위치(345), 제7 스위치(350) 및 제8 스위치(355)는 T자형 형태로 이루어진 배전압 회로이다.The secondary circuit unit 140 is a two-way switch circuit including a fifth switch (S5, 340) and a sixth switch (S6, 345) connected in series between the secondary winding 325 of the transformer and the load (R o ). can be connected in parallel. The
본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 양방향 스위치는 제5 스위치(340)의 드레인 단자가 부하(Ro)의 양(+)의 단자에 연결되고, 제5 스위치(340)의 소스 단자가 제6 스위치(345)의 드레인 단자에 연결된다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 양방향 스위치는 제6 스위치(345)의 소스 단자가 부하(Ro)의 음(-)의 단자에 연결될 수 있다. 2차측 회로부(320)는 양방향 스위치와 부하(Ro) 사이에 인가되는 출력 전압을 증폭시키는 전압 더블러가 더 연결될 수 있다. In the two-way switch of the power conversion device using a bi-directional resonance type DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, the drain terminal of the
2차측 회로부(320)의 전압 더블러는 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2), 제1 커패시터(330) 및 제2 커패시터(335)를 포함한다. 2차측 회로부(320)의 전압 더블러는 제1 다이오드(D1)와 제2 다이오드(D2) 사이 노드에 제5 스위치(340)의 드레인 단자가 연결되고, 제1 커패시터(330)와 제2 커패시터(335) 사이 노드에 제6 스위치(345)의 소스 단자가 연결될 수 있다. The voltage doubler of the
제어부는 전압원(110)으로부터 인가되는 교류 전압의 직류 변환을 위해 PWM 제어를 이용하여 풀브리지 회로와 양방향 스위치 회로의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어부는 풀브리지 회로와 양방향 스위치 회로에 포함된 제1 내지 제8 스위치의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이때, 제어부는 1차측 듀티 사이클에 기반하여 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)를 포함하는 제1 스위치 쌍과 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)를 포함하는 제2 스위치 쌍을 교번적으로 ON/OFF 스위칭할 수 있다. 또한, 제어부는 2차측 듀티 사이클에 기반하여 제7 스위치(S7)와 상기 제8 스위치(S8)를 교번적으로 ON/OFF 스위칭 할 수 있다. 제어부는 제1 스위치 쌍이 ON 될 때, 제8 스위치를 ON 하고 제2 스위치 쌍이 ON 될 때, 제7 스위치를 ON 할 수 있다. 또한, 제어부는 제1 스위치 쌍이 OFF 될 때, 2차측 듀티 사이클에 기반한 기설정된 시간 이후, 제8 스위치를 OFF 할 수 있다. 제어부는 제2 스위치 쌍이 OFF 될 때, 2차측 듀티 사이클에 기반한 기설정된 시간 이후, 상기 제7 스위치를 OFF 할 수 있다. 이때, 1차측 듀티 사이클은 0.5 이고, 2차측 듀티 사이클은 0.5+D(D는 0.5 이하의 실수) 일 수 있다. 2차측 듀티 사이클의 D 값은 전압원(110)이 인가하는 전압의 크기 변화와 부하(Ro)에 인가되는 전압의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 따라서, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 전압원(110)이 교류 전압원이므로 전압의 크기 변화에 따라 2차측 듀티 사이클의 D 값은 사이클마다 변경될 수 있다. 즉, 제어부는 부하에 인가되는 전압의 크기를 피드백 받고, 부하에 인가되는 전압과 부하에서 요구하는 전압의 차이값에 기반하여 2차측 듀티 사이클의 D 값을 결정할 수 있다.The controller may control the switching operations of the full bridge circuit and the two-way switch circuit using PWM control to convert the alternating current voltage applied from the voltage source 110 to direct current. That is, the control unit can control the switching operation of the first to eighth switches included in the full bridge circuit and the two-way switch circuit. At this time, the control unit controls a first switch pair including a first switch (S1) and a fourth switch (S4) and a second switch including a second switch (S2) and a third switch (S3) based on the primary duty cycle. Switch pairs can be switched ON/OFF alternately. Additionally, the control unit may alternately switch ON/OFF the seventh switch S7 and the eighth switch S8 based on the secondary duty cycle. The controller may turn on the eighth switch when the first switch pair is turned on and turn on the seventh switch when the second switch pair is turned on. Additionally, when the first switch pair is turned OFF, the controller may turn OFF the eighth switch after a preset time based on the secondary duty cycle. When the second switch pair is turned off, the controller may turn off the seventh switch after a preset time based on the secondary duty cycle. At this time, the primary duty cycle may be 0.5, and the secondary duty cycle may be 0.5+D (D is a real number of 0.5 or less). The D value of the secondary duty cycle may be determined based on the change in the magnitude of the voltage applied by the voltage source 110 and the magnitude of the voltage applied to the load (R o ). Therefore, since the voltage source 110 of a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter is an alternating current voltage source, the D value of the secondary duty cycle may change for each cycle according to changes in the magnitude of the voltage. That is, the control unit receives feedback on the magnitude of the voltage applied to the load and can determine the D value of the secondary duty cycle based on the difference between the voltage applied to the load and the voltage required by the load.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 정방향 사이클의 스위칭 동작을 설명하기 위한 도면이다.2 to 6 are diagrams for explaining a forward cycle switching operation of a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제1 내지 제8 스위치의 게이트 소스 전압인 G1,4(610), G2,3(620), G7(630), G8(640) 및 G5,6(650)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 1차측 전류인 ipri, 2차측 전류인 iLr, 제1 내지 제6 스위치에 흐르는 전류인 is1,2,3,4,5,6를 포함한다. 또한, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 전압 더블러의 제1 다이오드와 제2 다이오드에 흐르는 전류인 ID1, ID2, 전압 더블러의 제1 커패시터와 제2 커패시터에 인가되는 전압인 VCr1, VCr2 과 제5 스위치 및 제6 스위치의 드레인-소스 전압인 Vds5, Vds6를 포함한다.Referring to FIG. 2, a power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter uses the gate source voltages of the first to eighth switches G1,4 (610), G2,3 (620), G7 (630), and G8. (640) and G5,6 (650). As shown in FIG. 2, a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter has i pri , which is the primary current, i Lr , which is the secondary current, and is1, 2, and 3 which are the currents flowing through the first to sixth switches. ,4,5,6 included. In addition, a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter includes I D1 and I D2 , which are the currents flowing through the first and second diodes of the voltage doubler, and the first and second capacitors of the voltage doubler. It includes voltages V Cr1 and V Cr2 and drain-source voltages of the fifth and sixth switches, V ds5 and V ds6 .
도 2 내지 도 6을 참조하면, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 t0부터 t1 시간까지 제1 스위치(S1)와 제4 스위치(S4)가 0.5 듀티 사이클 시간(0.5TS)까지 ON된다.Referring to Figures 2 to 6, the power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter has a first switch (S1) and a fourth switch (S4) operating at 0.5 duty cycle time (0.5T S ) from time t0 to t1. It turns on until.
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 t0 시점 직전에 제1 내지 제4 스위치가 영전압 스위칭(Zero Voltage Switching, ZVS)에 의해 제8 스위치(S8)가 on 될 수 있어, 스위치의 소비 전력을 최소화할 수 있다. 이때, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 t0 부터 t1 시간이 DsTs이다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 2차측 듀티 사이클이 (0.5+Ds)Ts 이므로 t0 시간 이전에 on 되어 있던 제7 스위치(S7)가 t1 시간에 off 된다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 Ds는 전압원이 인가하는 전압의 크기 변화 및 부하(Ro)에 인가되는 전압의 크기에 기반하여 결정할 수 있다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 변압기는 1차측 권선에 ipri 가 흐르므로 2차측 권선에 iLr이 흐른다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 G7(630) 및 G8(640)은 t0 부터 t1까지 겹쳐지는 구간이 발생하며, G5,6(650)은 꺼져 있는 상태 off 상태가 된다. In a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, the eighth switch (S8) can be turned on by the first to fourth switches by zero voltage switching (ZVS) just before time t0, so that the eighth switch (S8) of the switch can be turned on. Power consumption can be minimized. At this time, the time from t0 to t1 in the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter is D s T s . The power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter has a secondary duty cycle of (0.5+D s )Ts, so the seventh switch (S7), which was on before time t0, is turned off at time t1. D s of a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter can be determined based on the change in the magnitude of the voltage applied by the voltage source and the magnitude of the voltage applied to the load (Ro). In the transformer of a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, i pri flows in the primary winding, so i Lr flows in the secondary winding. In a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, G7 (630) and G8 (640) have an overlapping section from t0 to t1, and G5 and 6 (650) are in an off state.
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 t1 부터 t2 시간에서 제7 스위치(S7)는 t1 시간에 Vds5와 Vds6이 영전위이므로 ZVS에 의해 off 되고, 이를 통해 스위치의 소비 전력을 최소화할 수 있다. 이때, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 Lr 및 제1 커패시터(Cr1)가 iLr이 정현파인 교류 전류가 부하에 인가되는 등가 폐쇄 회로로 구성되고, VCr1과 VCr2의 평균 전압인 Vo/2 가 부하에 인가된다. From time t1 to t2 of the power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter, the seventh switch (S7) is turned off by ZVS because Vds5 and Vds6 are at zero potential at time t1, thereby minimizing the power consumption of the switch. You can. At this time, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter is composed of an equivalent closed circuit in which Lr and the first capacitor (Cr1) i Lr is a sinusoidal alternating current is applied to the load, and the average of V Cr1 and V Cr2 Voltage V o /2 is applied to the load.
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 t2 부터 t3 시간에서 iLr은 0이고 VCr1은 최대 값을 갖는다. 이때, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 입력 전류 iLm가 제1 스위치(S1)와 제4 스위치(S4)를 통해 흐른다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 Lm은 일반적으로 큰 값으로 선택되기 때문에 iLm의 값은 작게 유지될 수 있다. 따라서, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 시간 t3에서 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)은 영전류 스위칭(Zero Current Switching, ZCS)에 의해 off 될 수 있다.In a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, i Lr is 0 and V Cr1 has the maximum value from time t2 to t3. At this time, in the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, the input current i Lm flows through the first switch (S1) and the fourth switch (S4). Since Lm of a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter is generally selected to be a large value, the value of i Lm can be kept small. Accordingly, in a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, the first switch S1 and the fourth switch S4 may be turned off by zero current switching (ZCS) at time t3.
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 t3에서 제1 스위치(S1)와 제4 스위치(S4)는 ZCS에 의해 off 된다. 이때, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제2 스위치의 Cs2와 제3 스위치의 Cs3를 방전하면서 제1 스위치의 Cs1과 제4 스위치의 Cs4를 충전할 수 있다. 따라서, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 시간 t4에서 제2 스위치(S2)와 제3 스위치(S3)는 ZVS에 의해 on 될 수 있다.In a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, the first switch (S1) and the fourth switch (S4) are turned off by ZCS at t3. At this time, the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter can charge Cs1 of the first switch and Cs4 of the fourth switch while discharging Cs2 of the second switch and Cs3 of the third switch. Accordingly, in a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, the second switch S2 and the third switch S3 may be turned on by ZVS at time t4.
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 t4 이후 동작은 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)의 스위칭 동작에 대해서 도 3 내지 도 6에서 설명한 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)의 스위칭 동작과 동일하다. 즉, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 시간 t4 이후의 파형은 t1 내지 t4 시간에서 생성된 파형과 동일한 파형이 생성된다. The power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter operates after t4 as described in FIGS. 3 to 6 with respect to the switching operations of the second switch (S2) and the third switch (S3). 4 It is the same as the switching operation of switch S4. That is, in a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, the waveform after time t4 is the same as the waveform generated from time t1 to t4.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 역방향 사이클의 스위칭 동작을 설명하기 위한 도면이다. 7 to 11 are diagrams for explaining a reverse cycle switching operation of a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제1 내지 제8 스위치의 게이트 소스 전압인 G5(810), G7(820), G8(830), G6(840), G1,2 및 G3,4(850)을 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 교류 인가 전압 vg의 한 사이클 동안의 크기 변화에 대응하여 2차측 듀티 사이클의 Ds 값이 변화하여 ipri, iLr, is5, VCr1 및 Vds5의 피크 값도 변화하게 된다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 경부하(Light Load)에 상응하는 교류 인가 전압에 대해 Vgs5 와 Vgs6에 인가되는 전압으로부터 DS 값이 커진다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제5 스위치(S5)에 흐르는 전류(is5)가 커지도록 제어하여 전압 더블러에 인가되는 전압 크기 변화(ΔVcr)가 작아지게 되고 부하에 인가되는 전압(Vo)의 크기를 유지한다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 중부하(Heavy Load)에 상응하는 교류 인가 전압이 Vgs5 와 Vgs6 인가되는 전압으로부터 DS 값이 경부하 일 때보다 작아질 수 있고, 제5 스위치(S5)에 흐르는 전류량(is5)가 작아지도록 제어하여 전압 더블러에 인가되는 전압 크기 변화(ΔVcr)가 커지게 되면서 부하에 인가되는 전압(Vo)의 크기를 유지한다.Referring to FIG. 7, a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter is provided with the gate source voltages of the first to eighth switches, G5 (810), G7 (820), G8 (830), G6 (840), Includes G1,2 and G3,4 (850). As shown in FIG. 7, in a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, the Ds value of the secondary duty cycle changes in response to a change in the size of the AC applied voltage vg during one cycle, i pri , i Lr , i s5 , the peak values of V Cr1 and V ds5 also change. In a power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter, the D S value increases from the voltage applied to Vgs5 and Vgs6 for the AC applied voltage corresponding to a light load. A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter controls the current (i s5 ) flowing through the fifth switch (S5) to increase, so that the change in voltage magnitude (ΔVcr) applied to the voltage doubler decreases and is applied to the load. Maintain the level of voltage (Vo). In a power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter, the AC applied voltage corresponding to a heavy load can be smaller than when the D S value is a light load from the voltage applied to Vgs5 and Vgs6, and the fifth switch The amount of current (i s5 ) flowing in (S5) is controlled to decrease, so that the change in voltage magnitude (ΔVcr) applied to the voltage doubler increases, and the magnitude of voltage (Vo) applied to the load is maintained.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 t0부터 t1 시간에서 제5 스위치(S5)는 ON되고, t0 시점 직전에 영전위이다. 이때, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제1 스위치 내지 제4 스위치가 OFF 상태이다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 시간 t1에서 제5 스위치는 영전류 스위칭(Zero Current Switching, ZCS)에 의해 OFF 될 수 있다.Referring to FIGS. 7 to 11, in the power conversion device using a bi-directional resonance type DC-DC converter, the fifth switch S5 is turned on from time t0 to t1, and is at zero potential just before time t0. At this time, in the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter, the first to fourth switches are in the OFF state. In a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, the fifth switch can be turned off at time t1 by zero current switching (ZCS).
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 t1부터 t2 시간에서 제5 스위치(S5) 및 제6 스위치(S6)는 OFF 되고, 제7 스위치(S7) 및 제8 스위치(S8)은 ON 상태가 된다. 이때, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제1 스위치 내지 제4 스위치가 OFF 상태이다.In the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, the fifth switch (S5) and the sixth switch (S6) are turned OFF, and the seventh switch (S7) and the eighth switch (S8) are turned ON from the time t1 to t2. It becomes a state. At this time, in the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter, the first to fourth switches are in the OFF state.
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 t2부터 t3 시간에서 제5 스위치(S5) 및 제6 스위치(S6)가 OFF 되고, 제7 스위치(S7) 및 제8 스위치(S8)는 ON 상태가 된다. 이때, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제1 스위치 내지 제4 스위치가 OFF 상태이다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 시간 t3에서 제8 스위치가 영전류 스위칭(Zero Current Switching, ZCS)에 의해 OFF 될 수 있다.In the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter, the fifth switch (S5) and the sixth switch (S6) are turned OFF, and the seventh switch (S7) and the eighth switch (S8) are turned ON from the time t2 to t3. It becomes a state. At this time, in the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter, the first to fourth switches are in the OFF state. In a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter, the eighth switch can be turned off at time t3 by zero current switching (ZCS).
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 t3부터 t4 시간에서 제5 스위치(S5)가 OFF 상태가 되고, 제7 스위치(S7)은 ON된다. 또한, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 제6 스위치(S6) 및 제8 스위치(S8)는 OFF 상태가 될 수 있다.In a power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter, the fifth switch (S5) is turned OFF and the seventh switch (S7) is turned ON from time t3 to t4. Additionally, the sixth switch (S6) and the eighth switch (S8) of the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter may be in the OFF state.
즉, 본 발명에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 전압원의 교류 전압의 크기 변화와 부하에 인가되는 전압의 크기로부터 DS 값을 제어한다. 또한, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 스위치에서 발생하는 높은 순간 스위칭 손실을 억제하고, 스위치들에 손실을 분산시켜 총 손실을 줄일 수 있다. That is, the power conversion device using the bidirectional resonant DC-DC converter according to the present invention controls the D S value based on the change in the magnitude of the alternating current voltage of the voltage source and the magnitude of the voltage applied to the load. In addition, a power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter can suppress high instantaneous switching losses occurring in switches and reduce total losses by distributing losses across switches.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 제어부를 나타낸 도면이다. Figure 12 is a diagram showing the control unit of a power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1100)에서 구현할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1100)은 버스(1120)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1110), 메모리(1130), 사용자 인터페이스 입력 장치(1140), 사용자 인터페이스 출력 장치(1150) 및 스토리지(1160)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1100)은 네트워크(1180)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1170)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1110)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1130)나 스토리지(1160)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1130) 및 스토리지(1160)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(1131)이나 RAM(1132)일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. Referring to FIG. 12, a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention can be implemented in a computer system 1100 such as a computer-readable recording medium. As shown in FIG. 12, the computer system 1100 includes one or more processors 1110, a memory 1130, a user interface input device 1140, and a user interface output device 1150 that communicate with each other through a bus 1120. and storage 1160. Additionally, the computer system 1100 may further include a network interface 1170 connected to the network 1180. The processor 1110 may be a central processing unit or a semiconductor device that executes processing instructions stored in the memory 1130 or storage 1160. Memory 1130 and storage 1160 may be various types of volatile or non-volatile storage media. For example, the memory may be ROM 1131 or RAM 1132, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 하나 이상의 프로세서(1110)와 하나 이상의 프로세서(1110)에 의해 실행되는 적어도 하나 이상의 프로그램을 저장하는 실행메모리(1130)를 포함한다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 적어도 하나 이상의 프로그램은 전압원으로부터 부하에 인가되는 교류 전압의 직류 변환을 위해 PWM 제어를 이용하여 전압원과 부하 사이에 연결된 직류-직류 컨버터의 1차측 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제1 제어 신호를 생성한다. 또한, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 전압원의 전압의 크기 변화와 부하에 인가되는 전압에 기반하여 직류-직류 컨버터 회로의 2차측 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제2 제어 신호를 생성한다. 이때, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 적어도 하나 이상의 프로그램이 1차측 듀티 사이클에 기반하여, 1차측 회로에 포함된 제1 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 제1 스위치 쌍과 1차측 회로에 포함된 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하는 제2 스위치 쌍을 교번적으로 ON/OFF 스위칭하여 제1 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 적어도 하나 이상의 프로그램이 2차측 듀티 사이클에 기반하여, 2차측 회로에 포함된 제7 스위치와 제8 스위치를 교번적으로 ON/OFF 스위칭하여 제2 제어 신호를 생성할 수 있다.A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes one or more processors 1110 and an execution memory 1130 that stores at least one program executed by the one or more processors 1110. Includes. A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter includes at least one program that uses PWM control to convert the AC voltage applied to the load from the voltage source to DC. The primary circuit of the DC-DC converter is connected between the voltage source and the load. Generates a first control signal that controls the switching operation. In addition, a power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter generates a second control signal that controls the switching operation of the secondary circuit of the DC-DC converter circuit based on the change in the size of the voltage of the voltage source and the voltage applied to the load. Create. At this time, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter includes at least one program based on the primary side duty cycle, a first switch pair including a first switch and a fourth switch included in the primary side circuit, and 1 A first control signal may be generated by alternately switching ON/OFF a second switch pair including a second switch and a third switch included in the car circuit. In addition, a power conversion device using a bi-directional resonance type DC-DC converter has at least one program alternately switching ON/OFF the seventh and eighth switches included in the secondary circuit based on the secondary side duty cycle. A second control signal may be generated.
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 적어도 하나 이상의 프로그램이 제1 스위치 쌍이 ON 될 때, 상기 제8 스위치를 ON 할 수 있다. 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 적어도 하나 이상의 프로그램이 제2 스위치 쌍이 ON 될 때, 상기 제7 스위치를 ON 하는 상기 제2 제어 신호를 생성할 수 있다.A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter can turn on the eighth switch when at least one program turns on the first switch pair. A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter may generate the second control signal that turns on the seventh switch when at least one program turns on the second switch pair.
이때, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제1 스위치 쌍이 OFF 될 때, 2차측 듀티 사이클에 기반한 기설정된 시간 이후, 제8 스위치를 OFF 한다. 또한, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제2 스위치 쌍이 OFF 될 때, 상기 2차측 듀티 사이클에 기반한 기설정된 시간 이후, 상기 제7 스위치를 OFF 하는 상기 제2 제어 신호를 생성할 수 있다.At this time, the power conversion device using the bi-directional resonance type DC-DC converter turns off the eighth switch after a preset time based on the secondary side duty cycle when the first switch pair is turned OFF. In addition, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter generates the second control signal to turn off the seventh switch after a preset time based on the secondary duty cycle when the second switch pair is turned OFF. You can.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법을 설명하기 위한 도면이다. Figure 13 is a diagram for explaining a power conversion method using a bidirectional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 단계 S2100에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 직류-직류 컨버터의 1차측 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제1 제어 신호를 생성한다. 단계 S2100에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 전압원으로부터 부하에 인가되는 교류 전압의 직류 변환을 위해 PWM 제어를 이용하여 전압원과 부하에 사이에 연결된 직류-직류 컨버터의 1차측 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제1 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 단계 S2100에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 1차측 듀티 사이클에 기반하여 1차측 회로에 포함된 제1 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 제1 스위치 쌍과 1차측 회로에 포함된 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하는 제2 스위치 쌍을 교번적으로 ON/OFF 스위칭 하는 제1 제어 신호를 생성한다.Referring to FIG. 13, in step S2100, the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter generates a first control signal that controls the switching operation of the primary circuit of the DC-DC converter. In step S2100, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter uses PWM control to convert the alternating current voltage applied to the load from the voltage source to the primary circuit of the DC-DC converter connected between the voltage source and the load. A first control signal that controls the switching operation may be generated. In addition, in step S2100, the power conversion device using a bi-directional resonance type DC-DC converter is connected to the primary circuit and a first switch pair including the first switch and the fourth switch included in the primary circuit based on the primary duty cycle. A first control signal is generated to alternately switch ON/OFF the second switch pair including the included second switch and the third switch.
단계 S2200에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 직류-직류 컨버터의 2차측 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제2 제어 신호를 생성한다. 단계 S2200에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 전압원의 전압의 크기 변화와 부하에 인가되는 전압에 기반하여 직류-직류 컨버터 회로의 2차측 회로의 스위칭 동작을 제어한다. 단계 S2200에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 2차측 듀티 사이클에 기반하여 2차측 회로에 포함된 제7 스위치와 상기 제8 스위치를 교번적으로 ON/OFF 스위칭하는 제2 제어 신호를 생성한다. 단계 S2200에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제1 스위치 쌍이 ON 될 때, 제8 스위치를 ON 하고, 제2 스위치 쌍이 ON 될 때, 제7 스위치를 ON 하는 제2 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 단계 S2200에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제1 스위치 쌍이 OFF 될 때, 2차측 듀티 사이클에 기반한 기설정된 시간 이후, 제8 스위치를 OFF 한다. 단계 S2200에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제2 스위치 쌍이 OFF 될 때, 2차측 듀티 사이클에 기반한 기설정된 시간 이후, 제7 스위치를 OFF 하는 제2 제어 신호를 생성한다. 이때, 단계 S2200에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 1차측 듀티 사이클은 0.5 이고, 2차측 듀티 사이클은 0.5+D(D는 0.5 이하의 실수) 일 수 있다. 2차측 듀티 사이클의 D 값은 전압원이 인가하는 전압의 크기 변화 및 상기 부하에 인가되는 전압의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 단계 S2200에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 부하에 인가되는 전압의 크기를 피드백 받을 수 있다. 또한, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 부하에 인가되는 전압과 부하에서 요구하는 전압의 차이값에 기반하여 2차측 듀티 사이클의 D 값을 생성할 수 있다. 단계 S2200에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 새롭게 생성된 2차측 듀티 사이클의 D 값에 기반하여 상기 제2 제어 신호를 생성할 수 있다.In step S2200, the power conversion device using the bidirectional resonance type DC-DC converter generates a second control signal that controls the switching operation of the secondary circuit of the DC-DC converter. In step S2200, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter controls the switching operation of the secondary circuit of the DC-DC converter circuit based on the change in the magnitude of the voltage of the voltage source and the voltage applied to the load. In step S2200, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter generates a second control signal for alternately switching ON/OFF the seventh switch and the eighth switch included in the secondary circuit based on the secondary duty cycle. creates . In step S2200, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter sends a second control signal that turns on the 8th switch when the first switch pair is turned on and turns on the 7th switch when the second switch pair is turned on. can be created. Additionally, in step S2200, the power conversion device using the bi-directional resonance type DC-DC converter turns off the eighth switch after a preset time based on the secondary duty cycle when the first switch pair is turned OFF. In step S2200, the power conversion device using the bi-directional resonant DC-DC converter generates a second control signal that turns off the seventh switch after a preset time based on the secondary duty cycle when the second switch pair is turned OFF. At this time, in step S2200, the primary duty cycle of the power conversion device using the bidirectional resonance type DC-DC converter may be 0.5, and the secondary duty cycle may be 0.5+D (D is a real number of 0.5 or less). The D value of the secondary duty cycle may be determined based on the change in the magnitude of the voltage applied by the voltage source and the magnitude of the voltage applied to the load. In step S2200, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter can receive feedback on the magnitude of the voltage applied to the load. Additionally, a power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter can generate the D value of the secondary duty cycle based on the difference between the voltage applied to the load and the voltage required by the load. In step S2200, the power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter may generate the second control signal based on the D value of the newly generated secondary duty cycle.
단계 S2300에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 직류-직류 컨버터가 동작을 수행한다. 단계 S2300에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 단계 S2100의 제1 제어 신호 및 단계 S2200의 제2 제어 신호에 기반하여 스위칭 동작을 수행한다. 단계 S2300에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 직류-직류 컨버터가 스위칭 동작을 수행하는 과정에서 새롭게 생성된 제2 제어 신호를 입력 받아 새롭게 생성된 제2 제어 신호의 새롭게 생성된 2차측 듀티 사이클의 D 값에 기반하여 2차측 회로의 스위칭 동작을 제어한다.In step S2300, the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter operates as a DC-DC converter. In step S2300, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter performs a switching operation based on the first control signal in step S2100 and the second control signal in step S2200. In step S2300, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter receives the newly generated second control signal in the process of performing the switching operation of the DC-DC converter and converts the newly generated second control signal into the newly generated 2 control signal. The switching operation of the secondary circuit is controlled based on the D value of the primary duty cycle.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법의 제1 신호 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 14 is a diagram for explaining a first signal generation method of a power conversion method using a bi-directional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
단계 S2110에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 전압원으로부터 부하에 교류 전압을 인가받는다. 이때, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 직류 변환을 위해 PWM 제어를 이용할 수 있다. In step S2110, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter receives an alternating current voltage from a voltage source to the load. At this time, a power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter can use PWM control for DC conversion.
단계 S2120에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 1차측 듀티 사이클에 기반하여 1차측 회로에 포함된 제1 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 제1 스위치 쌍이 교번적으로 ON/OFF 스위칭한다.In step S2120, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter alternately switches ON/OFF a first switch pair including a first switch and a fourth switch included in the primary circuit based on the primary duty cycle. do.
단계 S2130에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 1차측 회로에 포함된 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하는 제2 스위치 쌍을 교번적으로 ON/OFF 스위칭하여 제1 제어 신호를 생성한다.In step S2130, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter alternately switches ON/OFF a second switch pair including a second switch and a third switch included in the primary circuit to generate a first control signal. Create.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법의 제2 신호 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 15 is a diagram illustrating a second signal generation method of a power conversion method using a bi-directional resonant DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
단계 S2210에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 전압원의 전압의 크기 변화와 부하에 인가되는 전압에 기반하여 직류-직류 컨버터 회로의 2차측 회로의 스위칭 동작을 제어한다. 단계 S2210에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 2차측 듀티 사이클에 기반하여 2차측 회로에 포함된 제7 스위치와 상기 제8 스위치를 교번적으로 ON/OFF 스위칭한다. In step S2210, the power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter controls the switching operation of the secondary circuit of the DC-DC converter circuit based on the change in the magnitude of the voltage of the voltage source and the voltage applied to the load. In step S2210, the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter alternately switches ON/OFF the seventh switch and the eighth switch included in the secondary circuit based on the secondary duty cycle.
단계 S2220에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제1 스위치 쌍이 ON 될 때, 제8 스위치를 ON 한다.In step S2220, the power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter turns on the eighth switch when the first switch pair is turned on.
단계 S2230에서 제2 스위치 쌍이 ON 될 때, 제7 스위치를 ON 한다.When the second switch pair is turned ON in step S2230, the seventh switch is turned ON.
단계 S2240에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제1 스위치 쌍이 OFF 될 때, 2차측 듀티 사이클에 기반한 기설정된 시간 이후, 제8 스위치를 OFF 한다. In step S2240, the power conversion device using the bi-directional resonant DC-DC converter turns off the eighth switch after a preset time based on the secondary duty cycle when the first switch pair is turned OFF.
단계 S2250에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제2 스위치 쌍이 OFF 될 때, 2차측 듀티 사이클에 기반한 기설정된 시간 이후, 제7 스위치를 OFF 한다.In step S2250, the power conversion device using the bi-directional resonant DC-DC converter turns off the seventh switch after a preset time based on the secondary duty cycle when the second switch pair is turned OFF.
단계 S2260에서 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치의 1차측 듀티 사이클은 0.5 이고, 2차측 듀티 사이클은 0.5+D(D는 0.5 이하의 실수)가 된다. 이후, 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치는 제2 신호를 생성한다. In step S2260, the primary duty cycle of the power conversion device using the bi-resonant DC-DC converter is 0.5, and the secondary duty cycle is 0.5+D (D is a real number of 0.5 or less). Afterwards, a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter generates a second signal.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
310: 1차측 회로부 320 : 2차측 회로부310: Primary circuit part 320: Secondary circuit part
Claims (15)
1차측 권선에 인가된 전압을 턴 수에 비례하여 2차측 권선에 유도하는 변압기;
풀브리지 방식으로 연결된 스위치를 포함하는 풀브리지 회로의 입력단이 전압원에 연결되고, 상기 풀브리지 회로의 출력단이 상기 변압기의 1차측 권선에 연결되는 1차측 회로부;
직렬로 연결된 스위치를 포함하는 양방항 스위치 회로가 상기 변압기의 2차측 권선과 부하 사이에 병렬로 연결되는 2차측 회로부; 및
전압원으로부터 인가되는 교류 전압의 직류 변환을 위해 회로의 동작을 제어하는 제어부
를 포함하는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치.In a power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter,
A transformer that induces the voltage applied to the primary winding to the secondary winding in proportion to the number of turns;
A primary circuit unit in which the input terminal of a full-bridge circuit including a switch connected in a full-bridge manner is connected to a voltage source, and the output terminal of the full-bridge circuit is connected to the primary winding of the transformer;
a secondary circuit unit in which a two-way switch circuit including switches connected in series is connected in parallel between the secondary winding of the transformer and the load; and
A control unit that controls the operation of the circuit to convert alternating voltage applied from a voltage source to direct current.
A power conversion device using a bidirectional resonant direct current-direct current converter.
상기 양방향 스위치는
상기 제5 스위치의 드레인 단자가 상기 변압기의 양의 단자에 연결되고, 상기 제5 스위치의 소스 단자는 상기 제6 스위치의 드레인 단자에 연결되고,
상기 제6 스위치의 소스 단자는 상기 변압기의 음의 단자에 연결되는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치.According to paragraph 1,
The two-way switch is
The drain terminal of the fifth switch is connected to the positive terminal of the transformer, the source terminal of the fifth switch is connected to the drain terminal of the sixth switch,
A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter wherein the source terminal of the sixth switch is connected to the negative terminal of the transformer.
상기 2차측 회로부는
T자 형태의 배전압 회로 및 적어도 2개의 커패시터를 포함하고,
상기 양방향 스위치와 상기 부하 사이에서 정방향으로 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 증가시키고, 역방향에서는 2차측 전압을 감소시키는
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치.According to paragraph 1,
The secondary circuit part is
It includes a T-shaped voltage doubler circuit and at least two capacitors,
Between the two-way switch and the load, the output voltage applied to the load is increased in the forward direction and the secondary voltage is reduced in the reverse direction.
A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter.
상기 제어부는
1차측 듀티 사이클에 기반하여 제1 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 제1 스위치 쌍과 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하는 제2 스위치 쌍을 교번적으로 ON/OFF 스위칭하고,
2차측 듀티 사이클에 기반하여 제7 스위치와 제8 스위치를 교번적으로 ON/OFF 스위칭하는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치.According to paragraph 1,
The control unit
Based on the primary duty cycle, alternately ON/OFF switching a first switch pair including a first switch and a fourth switch and a second switch pair including a second switch and a third switch,
A power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter that alternately switches ON/OFF the seventh and eighth switches based on the secondary duty cycle.
상기 제어부는
상기 제1 스위치 쌍이 ON 될 때, 상기 제8 스위치를 ON 하고,
상기 제2 스위치 쌍이 ON 될 때, 상기 제7 스위치를 ON 하는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치.According to paragraph 4,
The control unit
When the first switch pair is turned on, turn on the eighth switch,
A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter that turns on the seventh switch when the second switch pair is turned on.
상기 제어부는
상기 제1 스위치 쌍이 OFF 될 때, 상기 2차측 듀티 사이클에 기반한 기설정된 시간 이후, 상기 제8 스위치를 OFF 하고,
상기 제2 스위치 쌍이 OFF 될 때, 상기 2차측 듀티 사이클에 기반한 기설정된 시간 이후, 상기 제7 스위치를 OFF 하는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치.According to paragraph 4,
The control unit
When the first switch pair is turned OFF, turning the eighth switch OFF after a preset time based on the secondary duty cycle,
A power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter that turns off the seventh switch after a preset time based on the secondary duty cycle when the second switch pair is turned OFF.
상기 1차측 듀티 사이클은 0.5 이고,
상기 2차측 듀티 사이클은 0.5+Df(Df는 0.5 이하의 실수)인 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치.According to paragraph 4,
The primary duty cycle is 0.5,
A power conversion device using a bi-directional resonant DC-DC converter wherein the secondary duty cycle is 0.5+D f (D f is a real number of 0.5 or less).
상기 2차측 듀티 사이클의 Df 값은
상기 전압원이 인가하는 전압의 크기 변화 및 상기 부하에 인가되는 전압의 크기에 기반하여 결정되는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치.In clause 7,
The D f value of the secondary duty cycle is
A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter that is determined based on a change in the magnitude of the voltage applied by the voltage source and the magnitude of the voltage applied to the load.
상기 2차측 듀티 사이클의 Df 값은
상기 2차측 전압원에 인가되는 전력의 크기를 피드백 받고,
상기 2차측 전압원에 인가되는 전력과 상기 2차측 전압원에서 요구하는 전력의 차이값에 기반하여 Df 값을 결정하는
양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 장치.According to clause 8,
The D f value of the secondary duty cycle is
Receive feedback on the amount of power applied to the secondary voltage source,
Determining the D f value based on the difference between the power applied to the secondary voltage source and the power required by the secondary voltage source.
A power conversion device using a bidirectional resonant DC-DC converter.
1차측 권선에 인가된 전압을 턴 수에 비례하여 2차측 권선에 유도하는 단계;
풀브리지 방식으로 연결된 스위치를 포함하는 풀브리지 회로의 입력단이 전압원에 연결되고, 상기 풀브리지 회로의 출력단이 상기 변압기의 1차측 권선에 연결되는 단계;
직렬로 연결된 스위치를 포함하는 양방항 스위치 회로가 상기 변압기의 2차측 권선과 부하 사이에 병렬로 연결되는 단계; 및
전압원으로부터 인가되는 교류 전압의 직류 변환을 위해 회로의 동작을 제어하는 단계를
포함하는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법.In the method of converting power using a bidirectional resonance type DC-DC converter, a power conversion device using a bidirectional resonance type DC-DC converter,
Inducing the voltage applied to the primary winding to the secondary winding in proportion to the number of turns;
Connecting the input terminal of a full-bridge circuit including a switch connected in a full-bridge manner to a voltage source, and connecting the output terminal of the full-bridge circuit to the primary winding of the transformer;
Connecting a two-way switch circuit including switches connected in series in parallel between the secondary winding of the transformer and the load; and
The step of controlling the operation of the circuit to convert the alternating voltage applied from the voltage source to direct current
A power conversion method using a bidirectional resonant direct current-direct current converter.
상기 전압원으로부터 인가되는 교류 전압의 직류 변환을 위해 회로의 동작을 제어하는 단계는
1차측 전압원과 2차측 전압원 사이에 연결된 직류-직류 컨버터의 1차측 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제1 제어 신호를 생성하는 단계; 및
상기 1차측 전압원의 전압의 크기 변화와 상기 부하에 인가되는 전압에 기반하여 상기 직류-직류 컨버터 회로의 2차측 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제2 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법.According to clause 10,
The step of controlling the operation of the circuit to convert the alternating voltage applied from the voltage source to direct current is
Generating a first control signal for controlling the switching operation of the primary circuit of the DC-DC converter connected between the primary voltage source and the secondary voltage source; and
Generating a second control signal to control the switching operation of the secondary circuit of the DC-DC converter circuit based on the change in voltage of the primary voltage source and the voltage applied to the load.
A power conversion method using a bidirectional resonant DC-DC converter including.
상기 제1 제어 신호를 생성하는 단계는
1차측 회로에 포함된 제1 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 제1 스위치 쌍과 상기 1차측 회로에 포함된 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하는 제2 스위치 쌍을 교번적으로 ON/OFF 스위칭하는 단계
를 포함하는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법.According to clause 11,
The step of generating the first control signal is
Alternately ON/OFF switching a first switch pair including a first switch and a fourth switch included in the primary circuit and a second switch pair including a second switch and a third switch included in the primary circuit. steps to do
A power conversion method using a bidirectional resonant DC-DC converter including.
상기 제2 제어 신호를 생성하는 단계는
2차측 회로에 포함된 제7 스위치와 제8 스위치를 교번적으로 ON/OFF 스위칭하는 단계
를 포함하는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법.According to clause 11,
The step of generating the second control signal is
Step of alternately switching ON/OFF the seventh and eighth switches included in the secondary circuit
A power conversion method using a bidirectional resonant DC-DC converter including.
상기 제2 제어 신호를 생성하는 단계는
상기 제1 스위치 쌍이 ON 될 때, 상기 제8 스위치를 ON 하고,
상기 제2 스위치 쌍이 ON 될 때, 상기 제7 스위치를 ON 하여 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 양방향 공진형 직류-직류 컨버터를 이용한 전력 변환 방법.According to clause 13,
The step of generating the second control signal is
When the first switch pair is turned on, turn on the eighth switch,
When the second switch pair is turned on, turning on the seventh switch to generate a signal
A power conversion method using a bidirectional resonant DC-DC converter including.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220099788A KR20240021451A (en) | 2022-08-10 | 2022-08-10 | Bidirectional resonant dc-dc converter having no switcing loss, apparatus and method for power conversion using them |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR20240021451A true KR20240021451A (en) | 2024-02-19 |
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Family Applications (1)
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| KR (1) | KR20240021451A (en) |
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