KR101492965B1 - 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 sllc 공진컨버터 - Google Patents

보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 sllc 공진컨버터 Download PDF

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Abstract

보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진 컨버터를 공개한다. 본 발명의 SLLC 공진 컨버터는 병렬 구조를 가지는 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과, 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단 각각에 병렬 연결된 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터를 구비하는 1차 측단; 및 순방향 동작시에는 병렬연결되어 동작되는 회로구성을 가지나 역방향 동작시에는 직렬연결 회로구성되어 동작되는 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단과, 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 각각에 연결된 제1 및 제2 공진 커패시터와, 상기 제1 및 제2 공진 커패시터의 타단과 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 타단에 각각 병렬 연결된 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터를 구비하는 2차 측단을 포함하며, 순방향 동작시에는 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터의 전류 변화에 의해 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 및 상기 제1 및 제2 공진 커패시터와 상기 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터에 각각에 유도되는 전류 변화가 LLC 공진특성을 갖도록 하여 2차측 전압을 충전하도록 하고, 역방향 동작 시에 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터 각각에 유도되는 전류 변화가 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단 및 제2 권선단의 누설인덕턴스와 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단에 연결된 공진 커패시터와 LLC 공진특성을 갖도록 하여 1차측 전압을 충전하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터{SLLC Resonant Converter for Bidirectional Power Conversion using auxiliary inductor}
본 발명은 양방향 전력수수 가능한 직류-직류 컨버터에 관한 것으로, 특히 낮은 전압, 대전류에서 높은 전압으로 승압하고, 높은 전압에서 낮은 전압으로 강압하는 양방향 전력수수 가능한 직류-직류 컨버터에 관한 것이다.
태양광발전 전력계통연계 PCS(Power Conditioning System), 전기자동차 등에 절연형 양방향 DC/DC 컨버터가 에너지저장시스템(ESS: Energy Storage Syatem)의 변환장치로 적용이 확대되고 있다. 에너지저장시스템의 변환장치는 높은 효율과 안전성을 요구하므로 기존에는 절연형 고주파 변압기를 적용한 양방향 전력수수 가능한 DC/DC 컨버터에 있어서 전압원 컨버터 또는 전류원 컨버터가 접목된 양방향 전력수수 가능한 DC/DC 컨버터 등이 개발되어 왔다.
최근 사이즈 및 스위칭 손실, EMI(Electro-Magnetic Interference) 저감을 위해 소프트스위칭 LLC 공진컨버터가 접목된 양방향 전력수수 가능한 DC/DC 컨버터가 적용되고 있다. LLC 공진컨버터는 영전압스위칭(ZVS: Zero Voltage Switching)과 영전류스위칭(ZCS : Zero Current Switching) 동작이 가능하며 규준화된 공진주파수점(fs/fr = Fn(f) = fn = 1)을 기준으로 승·강압제어가 가능하므로 주어진 전압제어범위 및 부하범위에 대응하여 스위칭주파수 동작 제어를 통해 전압제어 및 전력제어를 할 수 있다.
하지만, 양방향 전력변환동작이 가능하기 위해 양방향전력수수 가능한 LLC 공진컨버터 1차측 및 2차측 에 공진커패시터(Cr1, Cr2(또는 CB1))를 적용하게 되는데, 적용된 1차측 및 2차측 공진커패시터 값에 따라 순방향 및 역방향 전력전달 동작 시 도2의 기존 LLC 공진컨버터 이득특성과는 다른 동작특성을 갖게 되어 양방향전력변환동작에 있어서 어려움이 있다.
따라서, 절연된 양방향 직류/직류(DC/DC)컨버터에 있어서 양방향전력수수변환 동작 시 모두 LLC 공진특성을 갖도록 하기 위해 한국특허출원 제10-2012-0133728호(발명명칭: 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터(2012. 11. 23))에서는 보조 인덕터와 보조스위치 또는 회로구성을 수정 보완한 특허가 출원된 바 있다.
특히 한국특허출원 제10-2012-0133728호는 도 5의 기 제안된 양방향 전력수수를 위한 SLLC(Secondary Inductor Inductor Capacitor) 공진컨버터의 순방향동작모드(Forward Operation Mode)에 있어서 1차 측단에서 2차측 출력단으로 순방향 전력전달 시 넓은 전압범위에서 동작조건 중 가장 높은 전압(Vin) 조건에서 설정된 전압(Vo)을 제어 하고자 할 때 규준화된 공진주파수(fs/fr =fn) 지점 또는 조금 아래의 불연속 구간에서 스위칭 되도록 셋팅 하고, 1차측 입력단전압(Vin)이 낮아지는 전압만큼 스위칭 주파수를 낮은 주파수로 이동시킴으로 이득을 높여 가변주파수제어를 통해 2차측 전압(Vo)을 일정 전압을 제어한다. 또한 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터의 역방향동작모드(Reverse Operation Mode)에 있어서는 반대로 2차측 전압(Vo)에서 1차 측단 낮은 전압(Vin)으로 역방향전력전달 시 순방향전력전달동작모드의 입전압 조건에 의해 셋팅된 변압기의 1차측 및 2차측 권선이 결정되어 있기 때문에 도 5에 나타낸 바와 같이 전력계통에 연계된PWM 인버터의 동작에 따라 역방향전력전달동작모드에 있어서는 2차측 전압(Vo)은 항상 고정된 일정전압으로 셋팅 되어 있어서 역방향전력전달 동작모드의 경우 도 6에 나타낸 이득특성의 규준화된 공진주파수(fs/fr =fn) 지점에서 1차측 입력단전압(Vin)이 가장 높은 전압으로 셋팅되어 있어 낮은 입력단전압으로 이득조정을 위해서는 규준화된 공진주파수(fs/fr =fn) 지점보다 높은 주파수로 스위칭하여 이득을 낮추어 주어야 하지만 도 6의 이득특성에 나타낸 바와 같이 규준화된 공진주파수(fs/fr =fn) 지점 이상에서는 특히 경부하시 이득변화가 크지 않아 가변스위칭주파수제어를 통해 이득제어를 하는데 한계가 있고, 연속모드공진전류에 따라 순환공진전류가 증가하는 등 효율을 저감시키는 문제점이 있다.
따라서 한국특허출원 제10-2012-0133728호에서는 도7에 도시된 바와 같이 상기의 이득제어 문제를 해결하기 위한 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터 주회로 구성을 제안하였다.
양방향 전력제어 시 이득제어를 위해서는 도 7과 같이 1차 측단은 개별 변압기(T1, T2)를 사용하고, 각각 1차측 스위칭소자(Q1,Q2,Q3,Q4, S1,S2,S3,S4)를 갖는 풀-브리지 컨버터가 병렬 연결되어 있고, 2차측 출력단은 2차측 스위칭소자(Q5,Q6,Q7,Q8)와 다이오드(D1,D2)로 구성되어 있다.
1차측 풀-브리지 내부 단자(a1,b1)와 내부 단자(a2,b2)사이에 각각 1차측 보조 인덕터(LA11, LA12)와 1차측 양방향보조스위칭소자(SA11,SA12, SA21,SA22)로 구성된 보조수단 1과 보조수단 2가 각각 연결되어 있고, 이와 병렬로 변압기(T1, T2) 1차측 단자가 각각 연결되어 있다. 2차측 단자(c, d)와 단자(d, e)에는 개별 변압기(T1, T2) 2차측 과 직렬로 공진커패시터(Cs1,Cs2)가 각각 연결되어 있고, 이와 병렬로 2차측 보조 인덕터(LA21,LA22)와 2차측 양방향보조스위칭소자(SA31,SA32,SA41,SA42)로 구성된 보조수단 3과 보조수단 4가 각각 연결되어 있다.
도 7과 같이 적용된 양방향보조스위치는 직렬(SAux1) 또는 병렬(SAux2) 구성되어 있는 양방향스위칭소자와 기계적접촉단자(SAux3) 등이 사용될 수 있고, 이러한 양방향보조스위치(SAux1 또는 SAux2 또는 SAux3)와 보조 인덕터(LA11, LA12, LA21,LA22)로 구성된 보조수단을 1, 2차측 에 적용하여, 순방향 및 역방향 전력전달 시 양방향 보조스위칭소자를 턴-온, 턴-오프 제어함으로써 각각의 순방향 및 역방향 동작에서 도 2와 같은 높은 전압이득특성을 갖는 양방향 전력수수를 위한 SLC 공진컨버터에 대한 내용이다.
하지만, 기 특허 출원된 도 7의 양방향 SLLC 공진컨버터는 1차측 과 2차측 양방향보조스위칭소자(SA11,SA12,SA21,SA22, SA31,SA32,SA41,SA42)와 1차측 과 2차측 에 보조 인덕터(LA11,LA12, LA21,LA22)의 적용으로 인해 회로가 복잡하고, 가격 상승이 있을 수 있다.
본 발명의 목적은 보다 간단한 회로 구조를 가지는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터는 병렬 구조를 가지는 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과, 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단 각각에 병렬 연결된 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터를 구비하는 1차 측단; 및 순방향 동작시에는 병렬연결되어 동작되는 회로구성을 가지나 역방향 동작시에는 직렬연결 회로구성되어 동작되는 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단과, 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 각각에 연결된 제1 및 제2 공진 커패시터와, 상기 제1 및 제2 공진 커패시터의 타단과 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 타단에 각각 병렬 연결된 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터를 구비하는 2차 측단을 포함하며, 순방향 동작시에는 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터의 전류 변화에 의해 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 및 상기 제1 및 제2 공진 커패시터와 상기 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터에 각각에 유도되는 전류 변화가 LLC 공진특성을 갖도록 하여 2차측 전압을 충전하도록 하고, 역방향 동작 시에 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터 각각에 유도되는 전류 변화가 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단 및 제2 권선단의 누설인덕턴스와 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단에 연결된 공진 커패시터와 LLC 공진특성을 갖도록 하여 1차측 전압을 충전하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터는 병렬 구조를 가지며, 자화 인덕턱스를 각각 가지는 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단을 구비하는 1차 측단; 및 순방향 동작시에는 병렬연결되어 동작되는 회로구성을 가지나 역방향 동작시에는 직렬연결 회로구성되어 동작되는 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단과, 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 각각에 연결된 제1 및 제2 공진 커패시터와, 상기 제1 및 제2 공진 커패시터의 타단과 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 타단에 각각 병렬 연결된 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터를 구비하는 2차 측단을 포함하며, 순방향 동작시에는 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단의 자화 인덕턴스의 전류 변화에 의해 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 및 상기 제1 및 제2 공진 커패시터와 상기 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터에 각각에 유도되는 전류 변화가 LLC 공진특성을 갖도록 하여 2차측 전압을 충전하도록 하고, 역방향 동작 시에 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단의 자화 인덕턴스 각각에 유도되는 전류 변화가 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단 및 제2 권선단의 누설인덕턴스와 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단에 연결된 공진 커패시터와 LLC 공진특성을 갖도록 하여 1차측 전압을 충전하도록 하며, 상기 제1 및 제2 변압기는 공극을 두어 상기 제1 및 제2 자화인덕턴스를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 양방향 전력 수수를 위한 SLLC 공진컨버터는 1차측단 및 2차 측단에 추가된 보조 인덕터와 2차측단 공진커패시터를 이용한 단순화된 양방향 전력 수수가 가능해지도록 하고, 이에 따라 크기를 감소하고 제조비용을 낮출 수 있도록 한다.
또한 본 발명의 양방향 전력 수수를 위한 SLLC 공진컨버터는 변압기 각각에 공극을 두어, 1차측 단에 보조 인덕터를 제거할 수 있도록 함으로써 SLLC 공진컨버터의 구조를 더욱 단순화할 수도 있다.
도1은 종래의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 일예를 나타낸다.
도2 내지 도4 는 도1 의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 공진 특성을 나타낸다.
도5은 종래의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 다른 예를 나타낸다.
도6는 도5 의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 이득특성을 나타낸다.
도7은 종래의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 다른 예를 나타낸다.
도8은 본 발명에 따른 양방향 SLLC 공진 컨버터의 일 실시예를 나타낸다.
도9은 본 발명에 따른 양방향 SLLC 공진 컨버터의 다른 실시예를 나타낸다.
도10은 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 순방향 동작시 동작 파형도이다.
도11 및 도12는 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 순방향 동작을 구간별로 설명하기 위한 도면이다.
도13은 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 순방향 전력변환 동작 시 2차측 에서 바라본 등가회로이다.
도14는 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 순방향 전력변환 동작 시 SLLC 공진컨버터 이득특성을 나타낸다.
도15는 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 역방향 동작시 동작 파형도이다.
도16 및 도17은 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 역방향 동작을 구간별로 설명하기 위한 도면이다.
도18은 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 역방향 전력변환 동작 시 2차측 에서 바라본 등가회로이다.
도19는 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 역방향 전력변환 동작 시 SLLC 공진컨버터 이득특성을 나타낸다.
도20 및 도21은 본 발명에 따른 양방향 SLLC 공진 컨버터의 또 다른 실시예들을 나타낸다.
도22 내지 도24는 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 순방향 동작와 역방향 동작시 실험결과에서 관측되는 파형과 효율을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도8은 본 발명에 따른 양방향 SLLC 공진 컨버터의 일 실시예를 나타낸다.
도8의 양방향 SLLC (Secondary Inductor(L) Inductor(L) Capacitor) 공진 컨버터(Resonant Converter)는 1차측 전압(Vin), 2차측 전압(Vo), 1차 측단(100), 및 2차 측단(200)을 구비하는 공진 컨버터부(300)를 구비한다. 여기서 1차측 전압(Vin)과 2차측 전압(Vo)은 배터리, 직류 전압 등으로 구현될 수 있으며, 1차측 전압(Vin)은 2차측 전압(Vo)보다 전압 레벨이 낮은 특징을 가진다.
1차 측단(100)은 1차측 전압(Vin)에 병렬 연결되는 1차측 제1 및 제2 컨버터(111, 121)와, 1차측 제1 컨버터(111)의 내부 단자(a1, b1) 사이에 연결되는 1차측 제1 공진부(112)와, 1차측 제2 컨버터(121)의 내부 단자(a2, b2) 사이에 연결되는 1차측 제2 공진부(122) 등을 포함할 수 있다.
1차측 제1 컨버터(111)는 차측 전압순방향 동작시에는 풀 브릿지 컨버터로 동작하고 역방향 동작시에는 모두 턴 오프되는 제11 내지 제14 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4) 등을 포함하고, 1차측 제2 컨버터(121)는 순방향 동작시에는 풀 브릿지 컨버터로 동작하고 역방향 동작시에는 모두 턴 오프되는 1차측 제21 내지 제24 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4) 등을 포함할 수 있다.
1차측 제1 공진부(112)는 1차측 제1 컨버터(111)의 내부 단자(a1, b1)(즉, 제11 및 제12 스위칭 소자(Q1, Q2)의 접점(a1)과 제13 및 제14 스위칭 소자(Q3, Q4)의 접점(b1)) 사이에 연결되는 제1 변압기(TR1)의 제1 권선단(N11)과, 제1 변압기(TR1)의 제1 권선단(N11)에 병렬 연결되는 1차측 제1 보조 인덕터(LA11) 등을 포함할 수 있다. 이때, 제1 변압기(TR1)의 제1 권선단(N11)는 누설 인덕턴스(Ll1)을 내장한다.
1차측 제2 공진부(122)는 1차측 제2 컨버터(121)의 내부 단자(a2, b2)(즉, 제21 및 제22 스위칭 소자(S1, S2)의 접점(a2)과 제23 및 제24 스위칭 소자(S3, S4)의 접점(b2)) 사이에 연결되는 제2 변압기(TR2)의 제1 권선단(N12)과, 제2 변압기(TR2)의 제1 권선단(N12)에 병렬 연결되는 1차측 제2 보조 인덕터(LA12) 등을 포함할 수 있다. 이때, 제2 변압기(TR2)의 제1 권선단(N12)은 누설 인덕턴스(Ll2)을 내장한다.
이와 같이 구성되는 1차 측단은 순방향 동작 시에는 제1 및 제2 변압기(TR1, TR2)의 제1 권선단(N11, N12)과 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터(LA11, LA12)를 통해 전류 변화를 유도하고, 역방향 동작 시에 제1 및 제2 변압기(TR1, TR2)의 제1 권선단(N11, N12)과 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터(LA11, LA12) 각각에 유도되는 전류 변화가 제1 및 제2 변압기(TR1, TR2)의 제1 및 제2 권선단(N11, N12, N21, N22), 제1 및 제2 권선단(N11, N12, N21, N22)의 누설인덕턴스(L11, L12, L21, L22), 제1 및 제2 변압기(TR1, TR2)의 제2 권선단(N21, N22)에 연결된 공진 커패시터(Cs1, Cs2)가 LLC 공진특성을 갖도록 하여 1차측 전압을 충전하게 된다.
한편, 2차 측단(200)은 2차측 제1 및 제2 공진부(211, 221)와, 2차측 전압(Vo)에 각각 병렬 연결되며, 2차측 제1 및 제2 공진부(211, 221)가 순방향 동작시에는 서로 병렬연결되어 동작되는 회로구성을 가지나 역방향 동작시에는 직렬연결되어 동작되는 회로구성을 가지도록 하는 2차측 제1 및 제2 컨버터(212,222) 및 정류부(230)를 구비한다.
2차측 제1 컨버터부(212)는 직렬 연결된 제15 및 제16 스위칭 소자(Q5, Q6)를구비하고, 제15 및 제16 스위칭 소자(Q5, Q6)가 순방향 동작시에는 모두 턴오프되며 역방향 동작시에는 교번 스위칭되도록 한다.
2차측 제2 컨버터부(222)는 직렬 연결된 제25 및 제26 스위칭 소자(S5, S6)를 구비하고, 제25 및 제26 스위칭 소자(S5, S6)가 순방향 동작시에는 모두 턴오프되며 역방향 동작시에는 교번 스위칭되도록 한다.
정류부(230)는 2차측 전압(Vo)에 병렬되며, 제1 및 제2 다이오드(D1,D2) 등을 포함할 수 있다.
2차측 제1 공진부(211)는 정류부(230)의 내부 단자(d)(즉, 제1 및 제2 다이오드(D1,D2)의 접점(d))에 일단이 연결된 제1 변압기(TR1)의 2차측 권선단(N21)와, 제1 변압기(TR1)의 2차측 권선단(N21)의 타단과 2차측 제1 컨버터부(212)의 내부 단자(c)(즉, 제15 및 제16 스위칭 소자(Q5, Q6)의 접점(c)) 사이에 연결된 제1 공진 커패시터(Cs1)와, 2차측 제1 컨버터부(212)의 내부 단자(c)와 제1 변압기(TR1)의 2차측 권선단(N21)의 일단 사이에 연결된 제2차측 제1 보조 인덕터(LA21) 등을 포함한다. 즉, 양방향 보조스위칭소자(SA11,SA12) 없이 보조 인덕터(LA21)가 제1 변압기(TR1)의 제2 권선단(N21)에 항시 연결되는 특징을 가진다.
이때, 제1 변압기(TR1)의 2차측 권선단(N21)은 누설 인덕턴스(L21)을 내장하며, 제1 변압기(TR1)의 제1 및 2차측 권선단(N11, N21)의 비(n1)는 N21/N11이다.
2차측 제2 공진부(221)는 정류부(230)의 내부 단자(d)에 일단이 연결된 제2 변압기(TR2)의 2차측 권선단(N22)와, 제2 변압기(TR2)의 2차측 권선단(N22)의 타단과 2차측 제1 컨버터부(212)의 내부 단자(e)(즉, 제25 및 제26 스위칭 소자(S5, S6)의 접점(e)) 사이에 연결된 제2 공진 커패시터(Cs2)와, 2차측 제1 컨버터부(212)의 내부 단자(e)와 제2 변압기(TR2)의 2차측 권선단(N22)의 일단 사이에 연결된 제2차측 제2 보조 인덕터(LA22) 등을 포함하여, 양방향 보조스위칭소자(SA21,SA22) 없이, 보조 인덕터(LA22)가 제2 변압기(TR2)의 제2 권선단(N22)에 항시 연결되는 특징을 가진다.
이때, 제2 변압기(TR2)의 2차측 권선단(N22)은 누설 인덕턴스(L22)을 내장하며, 제2 변압기(TR2)의 제1 및 2차측 권선단(N12, N22)의 비(n1)는 N22/N12이다.
이와 같이 구성되는 2차 측단(200)은 역방향 동작 시에는 제1 및 제2 변압기(TR1, TR2)의 제2 권선단(N21, N22)과 상기 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터(LA21, LA22)를 통해 전류 변화를 유도하고, 순방향 동작 시에는 제1 및 제2 변압기(TR1, TR2)의 제1 권선단(N11, N12)과 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터(LA11, LA12)의 전류 변화에 의해 제1 및 제2 변압기(TR1, TR2)의 제2 권선단(N21, N22) 및 제1 및 제2 공진 커패시터(Cs1, Cs2)와 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터(LA21, LA22) 각각에 유도되는 전류 변화가 LLC 공진특성을 갖도록 하여 2차측 전압(Vo)을 충전하게 된다.
즉, 본 발명에서는 순방향시에는 2차 측단(200)에 병렬로 연결된 보조 인덕터(LA21,LA22)와 2차측 공진커패시터(Cs1,Cs2), 변압기(T1, T2)의 1, 2차측 누설인덕턴스(L11,L12, L21,L22)를 이용하여 2차측에서 SLLC 공진이득특성을 가지고, 역방향 동작시에는 1차 측단(100)과 병렬로 연결된 보조 인덕터(LA11,LA12)와 변압기(T1, T2)의 1, 2차측 누설인덕턴스(L11,L12,L21,L22), 2차측 공진커패시터(Cs1,Cs2)를 이용하여 높은 전압이득을 갖는 SLLC 공진특성을 갖도록 양방향 이득특성을 개선하게 된다.
도9는 본 발명에 따른 양방향 SLLC 공진 컨버터의 다른 실시예를 나타낸다.
도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터는 1차 측단(100)에 삽입된 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터(LA11,LA12)를 제거하고, 그 대신에 제1 및 제2 변압기(TR1, TR2) 각각에 공극(Air gap)을 두어 제1 및 제2 변압기(TR1, TR2) 각각의 자화인덕턴스(Lm11, Lm12)를 저감시키고, 이에 따라 큰 자화 전류(Im11, Im12)를 흐르게 한다.
즉, 본 발명의 2차 측단(200)은 순방향 동작시에는 병렬로 연결된 보조 인덕터(LA21,LA22)와 2차측 공진커패시터(Cs1,Cs2), 변압기(TR1, TR2)의 1, 2차측 누설인덕턴스(L11,L12, L21,L22)를 이용하여 2차측에서의 SLLC 공진이득특성을 이용하였고, 역방향 동작시에는 변압기(TR1, TR2)의 자화인덕턴스(Lm11,Lm12)와 1, 2차측 누설인덕턴스(L11,L12, L21,L22), 2차측 공진커패시터(Cs1,Cs2)를 이용하여 높은 전압이득을 갖는 SLLC 공진특성을 갖도록 양방향 이득특성을 개선한다.
도10은 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 순방향 동작시 동작 파형도이고, 도11 및 도12는 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 순방향 동작을 구간별로 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도10을 참조하면, 양방향 SLLC 공진 컨버터의 순방향 동작시에는 1차측 스위칭 소자[(Q1, Q2, Q3, Q4), (S1, S2, S3, S4)]가 50% 듀티로 교번 스위칭되고, 2차측 스위칭 소자[(Q5, Q6), (S5, S6)]는 턴 오프되어 2차측 스위칭 소자[(Q5, Q6), (S5, S6)]의 역병렬 다이오드가 정류 다이오드로 동작된다.
이때, Va1b1는 1차측 풀-브리지 내부 단자(a1, b1)(즉, 1차측 스위칭 소자(Q1, Q2)의 접점(a1)과 1차측 스위칭 소자(Q3, Q4)의 접점(b1)) 사이의 전압 레벨을, Va2b2는 1차측 풀-브리지 내부 단자(a2, b2)(즉, 1차측 스위칭 소자(S1, S2)의 접점(a2)과 1차측 스위칭 소자(S3, S4)의 접점(b2)) 사이의 전압 레벨을 각각 나타낸다.
이하, 도11 및 도12를 참고하여 본 발명의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 순방향 동작을 구간별로 살펴보면 다음과 같다.
동작 모드(t1 ~ t2)에서는 제11, 제14, 제21 및 제24 스위칭소자(Q1,Q4,S1,S4)가 턴온 되어 1차측 풀-브리지 내부 단자(a1, b1)과 (a2, b2)에 전압(Vin)이 인가된다. 이때 1차측 풀-브리지 단자 (a1, b1)과 (a2, b2)에 연결된 제1 및 제2 변압기(T1, T2)의 1차측 단자전압극성은 상호 달리 연결되어 있고, 제1 변압기(T1)의 2차 측단자는 직렬 연결된 제1 공진커패시터(Cs1)와 이와 병렬로 2차측 제1 보조 인덕터(LA21)가 연결되어 있고, 제1 변압기(T1) 등가누설인덕턴스와의 공진을 통해 2차측 제16 스위칭소자(Q6)의 역병렬다이오드와 제1 다이오드(D1)를 통해 정류된다. 제2 변압기(T2)의 2차 측단은 직렬 연결된 제2 공진커패시터(Cs2)와 이와 병렬로 2차측 제2 보조 인덕터(LA22)가 연결되어 있고, 제2 변압기(T2)의 등가누설인덕턴스와의 공진을 통해 2차측 제26 스위칭소자(S6)의 역병렬다이오드와 제1 다이오드(D1)를 통해 정류된다.
동작모드(t2~t3)에서는 2차 측단(200)을 통한 공진이 끝나서 더 이상 공진전류(IT21, IT22)가 흐르지 않지만 턴 온된 제11, 제14, 제21 및 제24 스위칭소자들(Q1,Q4,S1,S4)에 의해 1차측 풀-브리지 내부 단자(a1, b1)과 (a2, b2)에 전압(Vin)이 인가되어, 제1 및 제2 변압기(T1, T2)의 자화인덕턴스(Lm11, Lm12)에 자화전류(Im11, Im12)가 흐르고, 제1 변압기(T1) 및 제2 변압기(T2)의 2차측단자와 각각 직렬 연결된 제1 및 제2 공진커패시터(Cs1, Cs2)와 각각 이와 병렬로 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터(LA21, LA22)를 통해 순환전류만이 흐르게 된다.
동작모드(t4~t5)와 동작모드(t5~t6)은 제12, 제13, 제22 및 제23 스위칭소자(Q2,Q3, S2,S3)가 턴 온되어 다음 반주기가 시작되는 동작모드로, 이전 동작 모드((t1~t2), (t2~t3))와 동일한 방식으로 반복 동작되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도13은 순방향 동작 시 도9의 2차측 에서 바라본 간략화된 등가회로로써, 1차측 병렬 2차측 병렬 구성으로 동작된다. 따라서 간략화된 등가회로도에서처럼 도 14와 같이 순방향 전력전달동작 시 각각의 개별 SLLC 공진특성을 가지고 동작된다.
따라서 제1 및 제2 변압기 설계 및 전압이득특성 설계 시 공진주파수 지점에서 1차측 가장 높은 압력단 전압(Vin)에서 2차측 일정 전압(Vo)이 동작되도록 변압기(T1, T2) 1, 2차측 권선을 설계하고, 1차 측단 전압(Vin)이 낮아질 경우 일정 전압(Vo)을 유지하기 위해 낮은 주파수로 스위칭주파수(fs)를 이동하여 전압이득을 높이게 동작된다.
도15는 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 역방향 동작시 동작 파형도이고, 도16 및 도17는 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 역방향 동작을 구간별로 설명하기 위한 도면이다.
도15을 참조하면, 양방향 SLLC 공진 컨버터의 역방향 동작시에는 그리고, 2차측 스위칭 소자[(Q5, Q6), (S5, S6)]가 50% 듀티로 교번 스위칭되고, 1차측 스위칭 소자[(Q1, Q2, Q3, Q4), (S1, S2, S3, S4)]가 턴 오프되어 1차측 스위칭 소자[(Q1, Q2, Q3, Q4), (S1, S2, S3, S4)]의 역병렬 다이오드가 정류 다이오드로 동작된다.
이때, Vcd는 2차측 단자(c,d)(즉, 2차측 스위칭 소자(Q5, Q6)의 접점(c)과 2차측 다이오드(D1, D2)의 접점(d)) 사이의 전압 레벨을, Ved는 2차측 단자(e,d)(즉, 2차측 다이오드(D1, D2)의 접점(d)과 2차측 스위칭 소자(S5, S6)의 접점(e)) 사이의 전압 레벨을 각각 나타낸다.
이하, 도16 및 도17을 참고하여 본 발명의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 역방향 동작을 구간별로 살펴보면 다음과 같다. 다만, 역방향 동작시의 각 시간 구간별 동작 또한 순방향 동작시와 상당부분 유사하므로 여기서는 상세하게 설명하지 않는다.
역방향 동작시에는, 2차측 스위칭 소자[(Q5, Q6), (S5, S6)]의 스위칭 동작에 의해 2차측 공진커패시터(Cs1, Cs2) 및 각 변압기(T1,T2)의 누설인덕턴스와 자화인턱턴스로 구성된 제1 및 제2 변압기의 2차측단과 각각에 병렬로 연결되어 있는 2차측 보조 인덕터(LA21,LA22)로 구성된 2차측 공진부 (211, 221)에 전압이 인가되어 공진전류가 흐른다. 이때, 각 변압기(T1,T2)의 공극(Air gap)에 따른 자화인덕턴스(Lm11, Lm12)를 통해 흐르는 자화전류(Im11, Im12)에 의해 도19과 같은 높은 전압이득의 LLC 공진특성을 얻을 수 있다. 또한, 2차측 보조 인덕터(LA21,LA22)는 2차측 스위칭 소자[(Q5, Q6), (S5, S6)]스위칭동작시 직렬 연결되기 때문에 전압(Vo)의 1/2이 인가되어 보조 인덕터전류(IA21,IA22)는 순방향 동작시에 비해 적게 흐르며, LLC 공진 전압이득특성에는 큰 영향을 주지 않는다.
따라서, 도18에 나타낸 역방향동작모드 시 2차측 에서 바라본 등가회로 에서 처럼 각 변압기(T1,T2) 자화인덕턴스(Lm21,Lm22, 1차측 에서 바라 보았을 때의 자화인덕턴스는 Lm11, Lm12)와 누설인덕턴스(L11/N2, L21, L12/N2, L22) 및 2차측 공진커패시터(Cs1,Cs2)와의 공진으로 인해 도18의 높은 전압이득의 LLC 공진특성을 가지게 된다.
이때, 2차측 스위칭 소자[(Q5, Q6), (S5, S6)]의 스위칭 동작시 2차측단자전압(Vcd, Ved)에 (1/2)Vo이 인가됨으로써 1차측에서도 1/2로 전압이득이 낮아져서 순방향동작시와 마찬가지로 공진주파수(fr)에서부터 낮은 주파수로의 가변스위칭주파수제어를 통해 불연속구간 동안 동작된다.
도18은 역방향 동작 시 도 9에서 2차측 에서 바라본 간략화된 등가회로로써, 2차측 직렬 1차측 병렬 회로구성으로 동작된다. 따라서 간략화된 등가회로도에서처럼 2차 측단(200)은 직렬연결구성동작에 따라 각 공진커패시터(Cs1,Cs2)는 직렬 연결되고, 변압기 2차측 누설인덕턴스(L11/N2, L21, L12/N2, L22) 또한 직렬 연결되며, 변압기 자화인덕턴스(Lm21,Lm22)가 병렬연결되어 SLLC 공진특성을 가지고 동작된다.
따라서, 제안된 본 발명의 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터 순방향 및 역방향 동작에 있어서 순방향 전력변환동작모드시 1차 측단(100)은 1차측 스위칭소자(Q1,Q4, Q3, Q2)로 이루어진 풀-브리지 입력단과 1차측 스위칭소자(S1, S4, S3, S2)로 이루어진 풀-브리지 입력단이 병렬구조로 연결되고 2차 측단(200)도 병렬구조로 개별 공진특성을 가지고 동작된다. 역방향 동작시는 1차 측단(100)은 병렬연결구조이지만 2차 측단(200)은 스위칭동작에 따라 직렬 연결되어 2차측단자전압(Vcd,Ved)에 (1/2)Vo이 인가됨으로 순방향 전력변환 동작 및 역방향 전력변환 동작에서 모든 구간 동안 규준화된 공진주파수(fn=f/fr) 지점에서부터 낮은 주파수사이의 불연속동작 구간 모드에서 가변주파수제어를 통해 안정된 전력을 제어할 수 있게 된다.
도20 및 도21은 본 발명에 따른 양방향 SLLC 공진 컨버터의 또 다른 실시예들을 나타낸다.
도20의 양방향 SLLC 공진 컨버터는 도8의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 1차 및 2차 측단(100,200)의 보조 인덕터(LA11, LA12, LA21, LA22)에 보조직렬인덕터(LR11,LR12, LR21,LR22)를 추가 적용한 구조를 가진다. 이러한 보조직렬인덕터 (LR11,LR12, LR21,LR22)는 제11 및 제12 스위칭 소자(Q1, Q2)의 접점(a1)과 보조 인덕터(LA11) 사이에, 제21 및 제22 스위칭 소자(S1, S2)와 보조 인덕터(LA12) 사이에, 제15 및 제16 스위칭 소자(Q5, Q5)사이의 접점(c)과 보조 인덕터(LA21) 사이에, 제25 및 제26 스위칭 소자(S5, S6) 사이의 접점(e)와 보조 인덕터(LA22) 사이에 각각 위치된다.
그러면 양방향 SLLC 공진컨버터는 보조 인덕터와 보조직렬인덕터의 비(LR11/LA11, LR12/LA12, LR21/LA21, LR22/LA22)에 의해 이득을 임의로 높일 수 있게 된다.
또한, 도21의 양방향 SLLC 공진 컨버터는 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터와 같이 1차 측단(100)에 보조 인덕터(LA11, LA12, LA21, LA22)가 삽입되지 않은 경우에는, 2차 측단(200)의 보조 인덕터(LA21, LA22)에만 보조 인덕터(LR21, LR22)를 추가 적용하도록 한다. 이러한 경우에도 양방향 SLLC 공진 컨버터는 보조 인덕터와 보조직렬인덕터의 비(LR21/LA21, LR22/LA22)에 의해 이득을 임의로 높일 수 있을 것이다.
도22 내지 도25는 도9의 양방향 SLLC 공진 컨버터의 순방향 동작과 역방향 동작시 실험결과에서 관측되는 파형을 나타낸다.
도9의 제안된 양방향 SLLC 공진컨버터에 대해 1kW 출력용량으로 실험 적용하였다. 순방향 전력변환동작 모드시에는 전압(Vin) 41V∼60V 조건에서 최대정격출력용량 400V/2.5A로 1kW에 대해 실험하였고, 역방향 전력변환동작 모드 시에는 높은 전압단 전압(Vo) 400V조건에서 정격출력용량 41V∼60V / 13.3A∼19.5A로 800W에 대해 각각 실험하였다. 그리고 양방향 SLLC 공진컨버터 실험조건은 표1에, 양방향 공진컨버터 파라메터 및 사용된 소자에 대해서는 표2에 나타내었다.
순방향모드
낮은 전압단 전압(Vin) 41V∼60V
순방향 출력용량(Po) 400V / 2.5A (1kW)
스위칭주파수(fs)/공진주파수(fr) 33.82kHz ∼ 43.8kHz / 51.52kHz
역방향모드
높은 전압단 전압(Vo) 400V
역방향 출력용량(Pin) 41V∼60V / 13.3A∼19.5A (800W)
스위칭주파수(fs)/공진주파수(fr) 29.54kHz ∼ 36.58kHz / 51.57kHz
자기인덕턴스(Lp / Ls) 34.95uH / 1.529mH
순방향 동작시 1,2차측 누설인덕턴스(Ll1 / N2L21) 3.884uH / 3.77uH
역방향 동작시 1,2차측 누설인덕턴스(L21 /L11/N2) 163.96uH / 168.94uH
등가누설인덕턴스(Leq1,Leq3) 7.246uH / 634.8uH
턴수비(N1/N2), 공진커패시터 (Cs1, Cs2) 0.151, 30nf
보조 인덕터(LA21,, LA22) 974.5uH
1차측 주 스위칭소자(Q1∼Q8) IRFP4468(100V, 290A)
2차측 주 스위칭소자(Q9∼Q12) 47N60CFD(600V, 46A)
2차측 다이오드(D1∼D2) DSEP30-06(600V, 30A)
도22과 도23은 도9의 고효율 특성을 갖는 SLLC 양방향 공진컨버터 실험파형으로, 도22은 순방향 전력변환 동작모드시 전압(Vin) 41V- 60V 조건에서 전압(Vo) 400V / 2.5A 1kW일 때, 주 스위칭 소자 전압(Q1, Q5), 단자전류(IT21, IT22)를 측정한 파형이다. 도23은 역방향 전력변환 동작모드 시 전압(Vo) 400V 조건에서 전압(Vin) 41V∼60V / 13.3A∼19.5A 800W일 때, 주 스위칭소자 전압(Q9, Q12), 단자전류(IT22, IT22)를 측정한 파형이다.
도24는 도 9의 양방향 SLLC 공진컨버터 전압(Vin)범위에 따는 효율측정 값으로, 순방향 전력변환 동작모드 시에는 전압 55V에서 최대부하(1kW)일 때 95.88% 효율을 가지고, 역방향 전력변환 동작모드 시에는 전압 60V에서 최대부하(800W)일 때 94.96%의 효율을 가진다. 즉, 본 발명의 양방향 SLLC 공진컨버터는 고효율 특성을 가짐을 알 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 병렬 구조를 가지는 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과, 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단 각각에 병렬 연결된 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터를 구비하는 1차 측단; 및
    순방향 동작시에는 병렬연결되어 동작되는 회로구성을 가지나 역방향 동작시에는 직렬연결 회로구성되어 동작되는 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단과, 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 각각에 연결된 제1 및 제2 공진 커패시터와, 상기 제1 및 제2 공진 커패시터의 타단과 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 타단에 각각 병렬 연결된 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터를 구비하는 2차 측단을 포함하며,
    순방향 동작시에는 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터의 전류 변화에 의해 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 및 상기 제1 및 제2 공진 커패시터와 상기 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터에 각각에 유도되는 전류 변화가 LLC 공진특성을 갖도록 하여 2차측 전압을 충전하도록 하고, 역방향 동작 시에 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 1차측 제1 및 제2 보조 인덕터 각각에 유도되는 전류 변화가 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단 및 제2 권선단의 누설인덕턴스와 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단에 연결된 공진 커패시터와 LLC 공진특성을 갖도록 하여 1차측 전압을 충전하도록 하며,
    상기 1차 측단은
    상기 1차측 전압에 병렬 연결되며, 순방향 동작시에는 풀 브릿지 컨버터로 동작하고 역방향 동작시에는 모두 턴 오프되는 4개의 스위칭 소자를 각각 구비하는 1차측 제1 및 제2 컨버터;
    상기 1차측 제1 컨버터의 내부 단자 사이에 연결되는 상기 제1 변압기의 제1 권선단과 상기 제1 변압기의 제1 권선단에 병렬 연결되는 상기 1차측 제1 보조 인덕터를 구비하는 1차측 제1 공진부;
    상기 1차측 제2 컨버터의 내부 단자 사이에 연결되는 상기 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 제2 변압기의 제1 권선단에 병렬 연결되는 상기 2차측 제1 보조 인덕터를 구비하는 1차측 제2 공진부;
    상기 1차측 제1 컨버터의 내부 단자와 상기 1차측 제1 보조 인덕터 사이에 연결되는 제1 보조직렬인덕터; 및
    상기 1차측 제2 컨버터의 내부 단자와 상기 1차측 제2 보조 인덕터 사이에 연결되는 제2 보조직렬인덕터를 포함하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 1차측 제1 컨버터는
    상기 1차측 전압에 병렬 연결되는 제11 및 제12 스위칭 소자와 상기 제11 및 제12 스위칭 소자에 병렬 연결되는 제13 및 제14 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 1차측 제2 컨버터는
    상기 1차측 전압에 병렬 연결되는 제21 및 제22 스위칭 소자와 상기 제21 및 제22 스위칭 소자에 병렬 연결되는 제23 및 제24 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차측 제1 컨버터의 내부 단자와 상기 1차측 제1 보조 인덕터 사이에 연결되는 제1 보조직렬인덕터; 및
    상기 1차측 제2 컨버터의 내부 단자와 상기 1차측 제2 보조 인덕터 사이에 연결되는 제2 보조직렬인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 2차 측단은
    상기 2차측 전압에 병렬 연결되며, 순방향 동작시에는 모두 턴오프되며 역방향 동작시에는 교번 스위칭되는 2개의 스위칭 소자를 각각 구비하는 2차측 제1 및 제2 컨버터;
    상기 2차측 전압에 병렬 연결되며, 2개의 다이오드를 구비하는 정류부;
    상기 정류부의 내부 단자에 일단이 연결된 상기 제1 변압기의 2차측 권선단과, 상기 제1 변압기의 2차측 권선단의 타단과 상기 2차측 제1 컨버터의 내부 단자 사이에 연결된 상기 제1 공진 커패시터와, 상기 2차측 제1 컨버터의 내부 단자와 상기 제1 변압기의 2차측 권선단의 일단 사이에 연결된 상기 제2차측 제1 보조 인덕터를 구비하는 2차측 제1 공진부; 및
    상기 정류부의 내부 단자에 일단이 연결된 상기 제2 변압기의 2차측 권선단과, 상기 제2 변압기의 2차측 권선단의 타단과 상기 2차측 제2 컨버터의 내부 단자 사이에 연결된 상기 제2 공진 커패시터와, 상기 2차측 제2 컨버터의 내부 단자와 상기 제2 변압기의 2차측 권선단의 일단 사이에 연결된 상기 제2차측 제2 보조 인덕터를 구비하는 2차측 제2 공진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 2차측 제1 컨버터는
    직렬 연결되며, 순방향 동작시에는 모두 턴오프되며 역방향 동작시에는 교번 스위칭되는 제15 및 제16 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  8. 제6항에 있어서, 상기 2차측 제2 컨버터는
    직렬 연결되며, 순방향 동작시에는 모두 턴오프되며 역방향 동작시에는 교번 스위칭되는 제25 및 제26 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  9. 제6항에 있어서, 상기 정류부는
    직렬 연결된 제1 및 제2 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 2차측 제1 컨버터의 내부 단자와 상기 제1 공진 커패시터 사이에 연결되는 제3 보조직렬인덕터; 및
    상기 2차측 제2 컨버터의 내부 단자와 상기 제2 공진 커패시터 사이에 연결되는 제4 보조직렬인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  11. 병렬 구조를 가지며, 자화 인덕턱스를 각각 가지는 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단을 구비하는 1차 측단; 및
    순방향 동작시에는 병렬연결되어 동작되는 회로구성을 가지나 역방향 동작시에는 직렬연결 회로구성되어 동작되는 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단과, 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 각각에 연결된 제1 및 제2 공진 커패시터와, 상기 제1 및 제2 공진 커패시터의 타단과 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 타단에 각각 병렬 연결된 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터를 구비하는 2차 측단을 포함하며,
    순방향 동작시에는 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단의 자화 인덕턴스의 전류 변화에 의해 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단 및 상기 제1 및 제2 공진 커패시터와 상기 2차측 제1 및 제2 보조 인덕터에 각각에 유도되는 전류 변화가 LLC 공진특성을 갖도록 하여 2차측 전압을 충전하도록 하고, 역방향 동작 시에 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단과 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단의 자화 인덕턴스 각각에 유도되는 전류 변화가 상기 제1 및 제2 변압기의 제1 권선단 및 제2 권선단의 누설인덕턴스와 상기 제1 및 제2 변압기의 제2 권선단에 연결된 공진 커패시터와 LLC 공진특성을 갖도록 하여 1차측 전압을 충전하도록 하며,
    상기 제1 및 제2 변압기는 공극을 두어 상기 제1 및 제2 자화인덕턴스를 저감시키는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 1차 측단은
    상기 1차측 전압에 병렬 연결되며, 순방향 동작시에는 풀 브릿지 컨버터로 동작하고 역방향 동작시에는 모두 턴 오프되는 4개의 스위칭 소자를 각각 구비하는 1차측 제1 및 제2 컨버터;
    상기 1차측 제1 컨버터의 내부 단자 사이에 연결되며, 자화 인덕턴스를 가지는 상기 제1 변압기의 제1 권선단을 구비하는 1차측 제1 공진부; 및
    상기 1차측 제2 컨버터의 내부 단자 사이에 연결되며, 자화 인덕턴스를 가지는 상기 제2 변압기의 제1 권선단을 구비하는 1차측 제2 공진부를 포함하는
    것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 1차측 제1 컨버터는
    상기 1차측 전압에 병렬 연결되는 제11 및 제12 스위칭 소자와 상기 제11 및 제12 스위칭 소자에 병렬 연결되는 제13 및 제14 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  14. 제12항에 있어서, 상기 1차측 제2 컨버터는
    상기 1차측 전압에 병렬 연결되는 제21 및 제22 스위칭 소자와 상기 제21 및 제22 스위칭 소자에 병렬 연결되는 제23 및 제24 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  15. 제11항에 있어서, 상기 2차 측단은
    상기 2차측 전압에 병렬 연결되며, 순방향 동작시에는 모두 턴오프되며 역방향 동작시에는 교번 스위칭되는 2개의 스위칭 소자를 각각 구비하는 2차측 제1 및 제2 컨버터;
    상기 2차측 전압에 병렬 연결되며, 2개의 다이오드를 구비하는 정류부;
    상기 정류부의 내부 단자에 일단이 연결된 상기 제1 변압기의 2차측 권선단과, 상기 제1 변압기의 2차측 권선단의 타단과 상기 2차측 제1 컨버터의 내부 단자 사이에 연결된 상기 제1 공진 커패시터와, 상기 2차측 제1 컨버터의 내부 단자와 상기 제1 변압기의 2차측 권선단의 일단 사이에 연결된 상기 제2차측 제1 보조 인덕터를 구비하는 2차측 제1 공진부; 및
    상기 정류부의 내부 단자에 일단이 연결된 상기 제2 변압기의 2차측 권선단과, 상기 제2 변압기의 2차측 권선단의 타단과 상기 2차측 제2 컨버터의 내부 단자 사이에 연결된 상기 제2 공진 커패시터와, 상기 2차측 제2 컨버터의 내부 단자와 상기 제2 변압기의 2차측 권선단의 일단 사이에 연결된 상기 제2차측 제2 보조 인덕터를 구비하는 2차측 제2 공진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  16. 제15항에 있어서, 상기 2차측 제1 컨버터는
    직렬 연결되며, 순방향 동작시에는 모두 턴오프되며 역방향 동작시에는 교번 스위칭되는 제15 및 제16 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  17. 제15항에 있어서, 상기 2차측 제2 컨버터는
    직렬 연결되며, 순방향 동작시에는 모두 턴오프되며 역방향 동작시에는 교번 스위칭되는 제25 및 제26 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  18. 제15항에 있어서, 상기 정류부는
    직렬 연결된 제1 및 제2 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 2차측 제1 컨버터의 내부 단자와 상기 제1 공진 커패시터 사이에 연결되는 제3 보조직렬인덕터; 및
    상기 2차측 제2 컨버터의 내부 단자와 상기 제2 공진 커패시터 사이에 연결되는 제4 보조직렬인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 SLLC 공진컨버터.
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