KR20190061608A - Ｅｓｓ용 전력 변환 장치 - Google Patents

Ｅｓｓ용 전력 변환 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190061608A
KR20190061608A KR1020170160164A KR20170160164A KR20190061608A KR 20190061608 A KR20190061608 A KR 20190061608A KR 1020170160164 A KR1020170160164 A KR 1020170160164A KR 20170160164 A KR20170160164 A KR 20170160164A KR 20190061608 A KR20190061608 A KR 20190061608A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor switching
power semiconductor
battery
switching elements
switching element
Prior art date
Application number
KR1020170160164A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101993846B1 (ko
Inventor
노창호
Original Assignee
(주) 에이치엠티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 에이치엠티 filed Critical (주) 에이치엠티
Priority to KR1020170160164A priority Critical patent/KR101993846B1/ko
Publication of KR20190061608A publication Critical patent/KR20190061608A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101993846B1 publication Critical patent/KR101993846B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H02J3/382—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 배터리와 연결되고, 상기 배터리 충전 시 벅 컨버터(Buck converter)로 동작하고, 상기 배터리 방전 시 부스트 컨버터(Boost converter)로 동작하는 컨버팅부, 그리고 상기 컨버팅부를 통해 상기 배터리와 연결되고, 상기 배터리 충전 시 외부로부터 입력되는 3상 교류 입력전원을 직류 전원으로 변환하는 전파 정류기로 동작하고, 상기 배터리 방전 시 인버터로 동작하는 인버팅부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 3-level 제어와 함께 중성점 전압제어 알고리즘 및 전력품질을 향상시키는 알고리즘 적용에 적합한 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치를 제공할 수 있다.

Description

ＥＳＳ용 전력 변환 장치{Power Conversion Apparatus for ESS}
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치에 관한 것이다.
최근에 환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제되면서, 전력을 저장하고, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 이와 함께 발전 과정에서 공해를 유발하지 않는 신재생 에너지에 대한 관심도 높아지고 있다.
에너지 저장 시스템은 이러한 신재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 연계시키는 시스템이다. 이러한 에너지 저장 시스템은 부하의 전력 소비량에 따라서 다양한 용량을 가질 수 있다. 따라서 대용량의 전력을 공급하기 위하여 에너지 저장 시스템은 병렬로 연결된 복수의 전원과 연결되도록 구성될 수 있다.
그런데 신재생에너지에 주로 적용되는 종래의 PCS(Power Conversion System)는 주로 2-level 인버터 형식으로, 3-level 인버터를 통한 높은 효율성 확보가 요구되고 있다. 그리고 3-level 제어와 함께 중성점 전압제어 알고리즘 및 전력품질을 향상시키는 알고리즘 적용에 적합한 전력 변환 장치에 대한 요구가 증가하고 있다.
한국등록특허 제10-1735749호(등록공고일자: 2017년 05월 15일)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 3-level 제어와 함께 중성점 전압제어 알고리즘 및 전력품질을 향상시키는 알고리즘 적용에 적합한 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 배터리와 연결되고, 상기 배터리 충전 시 벅 컨버터(Buck converter)로 동작하고, 상기 배터리 방전 시 부스트 컨버터(Boost converter)로 동작하는 컨버팅부, 그리고 상기 컨버팅부를 통해 상기 배터리와 연결되고, 상기 배터리 충전 시 외부로부터 입력되는 3상 교류 입력전원을 직류 전원으로 변환하는 전파 정류기로 동작하고, 상기 배터리 방전 시 인버터로 동작하는 인버팅부를 포함한다.
상기 컨버팅부는, 직렬로 연결된 제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')로 이루어진 제1 레그(leg-d)의 양 단에 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)가 연결될 수 있다.
상기 제1 전력 반도체 스위칭 소자(7)와 상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')의 접점에 상기 배터리의 일단이 연결되고, 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)와 상기 제4 전력 반도체 스위칭 소자(8')의 접점에는 상기 배터리의 타단이 연결될 수 있다.
상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')와 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)의 접점과 상기 제1 커패시터(C1)와 상기 제2 커패시터(C2)의 접점은 서로 연결될 수 있다.
상기 인버팅부(②)는 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 3상 브리지 형태로 포함할 수 있다.
상기 3상 브리지의 레그(leg-a)는 상기 제5 전력 반도체 스위칭 소자(1) 및 상기 제6 전력 반도체 스위칭 소자(2)를 포함하고, 상기 3상 브리지의 레그(leg-b)는 상기 제7 전력 반도체 스위칭 소자(3) 및 상기 제8 전력 반도체 스위칭 소자(4)를 포함하며, 상기 3상 브리지의 레그(leg-c)는 상기 제9 전력 반도체 스위칭 소자(5) 및 상기 제10 전력 반도체 스위칭 소자(6)를 포함할 수 있다.
상기 각 레그(leg-a, leg-b, leg-c)에 포함된 전력 반도체 스위칭 소자 사이의 접점은 각각 절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)에 의해 상기 컨버팅부(①)의 상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')와 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)의 접점과 연결될 수 있다.
상기 절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)는 각각 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')을 포함하며, 상기 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')은 서로 반대 방향으로 스위칭되게 병렬 연결될 수 있다.
상기 제1 내지 제10 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7', 8, 8')는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)일 수 있다.
상기 배터리 충전 시 상기 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 오프(OFF)되고, 상기 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 스위칭 동작을 함으로써, 상기 컨버팅부(①)는 벅 컨버터로 동작할 수 있다.
상기 배터리 방전 시 상기 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 오프되고, 상기 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 스위칭 동작을 함으로써, 상기 컨버팅부(①)는 부스트 컨버터로 동작할 수 있다.
상기 배터리 충전 시 상기 인버팅부(②)는 상기 6개의 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 모두 오프시킴으로써, 상기 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)의 바디 다이오드(body diode)가 3상 브리지 형태로 연결되어 전파 정류기로 동작할 수 있다.
상기 배터리 방전 시, 상기 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')과 상기 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 미리 정해진 방식으로 스위칭 동작시켜 상기 인버팅부(②)를 인버터로 동작시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 3-level 제어와 함께 중성점 전압제어 알고리즘 및 전력품질을 향상시키는 알고리즘 적용에 적합한 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버팅부의 벅 컨버터 동작 모드에서 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버팅부의 부스트 컨버터 동작 모드에서 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버팅부의 인버터 동작 모드에서 각 스위치 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작, 또는 소자 외에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치의 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 컨버팅부(①), 인버팅부(②) 및 필터부(③)를 포함할 수 있다.
컨버팅부(①)는 배터리와 연결되고, 배터리 충전 시 벅 컨버터(Buck converter)로 동작하고, 배터리 방전 시 부스트 컨버터(Boost converter)로 동작할 수 있다.
이를 위해 컨버팅부(①)는 직렬로 연결된 제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')를 포함할 수 있다. 그리고 컨버팅부(①)는 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')로 이루어진 레그(leg-d)의 양 단에 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)가 연결될 수 있다.
제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)로 구현할 수 있다.
제1 전력 반도체 스위칭 소자(7)와 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')의 접점에 에너지 저장 수단인 배터리의 일단이 연결되고, 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)와 제4 전력 반도체 스위칭 소자(8')의 접점에는 배터리의 타단이 연결될 수 있다.
그리고 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')와 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)의 접점과 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)의 접점은 서로 연결될 수 있으며, 그라운드(ground)에 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버팅부의 벅 컨버터 동작 모드에서 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 배터리 충전 시 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 오프(OFF)되고, 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 스위칭 동작을 함으로써, 컨버팅부(①)는 도 2에 예시한 것과 같은 전류 흐름을 보이고 벅 컨버터로 동작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버팅부의 부스트 컨버터 동작 모드에서 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 배터리 방전 시 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 오프(OFF)되고, 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 스위칭 동작을 함으로써, 컨버팅부(①)는 도 3에 예시한 것과 같은 전류 흐름을 보이고 부스트 컨버터로 동작할 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 인버팅부(②)는 컨버팅부(①)를 통해 배터리와 연결되고, 배터리 충전 시 외부로부터 입력되는 3상 교류 입력전원을 직류 전원으로 변환하는 전파 정류기로 동작한다. 그리고 인버팅부(②)는 배터리 방전 시 인버터로 동작한다.
이를 위해 인버팅부(②)는 6개의 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 3상 브리지 형태로 포함한다. 레그(leg-a)는 제5 전력 반도체 스위칭 소자(1) 및 제6 전력 반도체 스위칭 소자(2)를 포함하고, 레그(leg-b)는 제7 전력 반도체 스위칭 소자(3) 및 제8 전력 반도체 스위칭 소자(4)를 포함하며, 레그(leg-c)는 제9 전력 반도체 스위칭 소자(5) 및 제10 전력 반도체 스위칭 소자(6)를 포함한다.
레그(leg-a, leg-b, leg-c)에 포함된 전력 반도체 스위칭 소자 사이의 접점은 각각 절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)에 의해 컨버팅부(①)의 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)의 접점과 연결된다.
제5 내지 제10 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)로 구현할 수 있다.
절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)는 각각 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')을 포함하는데, 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')은 서로 반대 방향으로 스위칭되게 병렬 연결되어 있다.
배터리 충전 시 인버팅부(②)에 포함된 6개의 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 모두 오프시킴으로써, 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)의 바디 다이오드(body diode)가 3상 브리지 형태로 연결되어 있기 때문에 전파 정류기로 동작하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버팅부의 인버터 동작 모드에서 각 스위치 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
배터리 방전 시 인버팅부(②)는 인버터로 동작하는데, 인버팅부(②)의 각 상에 포함되는 전력 반도체 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 모드 1 내지 모드 6과 같은 전류 흐름을 보인다.
도 4에서는 a 상에 포함되는 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 1', 2')의 스위칭 동작에 따른 모드 1 내지 모드 6의 전류 흐름을 나타낸 것이다.
먼저 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 1', 2')가 모두 오프되면서, 모드 1에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.
그리고 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 2')는 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(1')만 온 되면서, 모드 2에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.
먼저 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 1', 2')가 모두 오프되면서, 모드 1에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.
그리고 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 1')는 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(2')만 온 되면서, 모드 2에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.
다음으로 전력 반도체 스위칭 소자(1, 1', 2')가 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(2)만 온 되면서, 모드 3에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.
그리고 전력 반도체 스위칭 소자(2, 1', 2')는 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(1)만 온 되면서, 모드 4에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.
다음으로 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 2')가 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(1')만 온 되면서, 모드 5에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.
그리고 전력 반도체 스위칭 소자(1, 1', 2')가 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(2)만 온 되면서, 모드 6에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.
인버팅부(②)는 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 1', 2')의 스위칭 동작에 따라 모드 1 내지 모드 6에 따른 전류 흐름을 나타내면서 인버터로 동작하게 된다.
다시 도 1을 참고하면, 필터부(③)는 인덕터와 커패시터로 이루어질 수 있으며, 인버팅부(②)에서 발생하는 고조파 성분 등을 제거하는 기능을 수행한다. 필터부(③)의 구성 및 동작에 대해서는 이미 주지된 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (9)

  1. 배터리와 연결되고, 상기 배터리 충전 시 벅 컨버터(Buck converter)로 동작하고, 상기 배터리 방전 시 부스트 컨버터(Boost converter)로 동작하는 컨버팅부, 그리고
    상기 컨버팅부를 통해 상기 배터리와 연결되고, 상기 배터리 충전 시 외부로부터 입력되는 3상 교류 입력전원을 직류 전원으로 변환하는 전파 정류기로 동작하고, 상기 배터리 방전 시 인버터로 동작하는 인버팅부
    를 포함하는 전력 변환 장치.
  2. 제 1 항에서,
    상기 컨버팅부는,
    직렬로 연결된 제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')로 이루어진 제1 레그(leg-d)의 양 단에 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)가 연결되며,
    상기 제1 전력 반도체 스위칭 소자(7)와 상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')의 접점에 상기 배터리의 일단이 연결되고, 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)와 상기 제4 전력 반도체 스위칭 소자(8')의 접점에는 상기 배터리의 타단이 연결되고,
    상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')와 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)의 접점과 상기 제1 커패시터(C1)와 상기 제2 커패시터(C2)의 접점은 서로 연결되는 전력 변환 장치.
  3. 제 2 항에서,
    상기 인버팅부(②)는 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 3상 브리지 형태로 포함하고,
    상기 3상 브리지의 레그(leg-a)는 상기 제5 전력 반도체 스위칭 소자(1) 및 상기 제6 전력 반도체 스위칭 소자(2)를 포함하고, 상기 3상 브리지의 레그(leg-b)는 상기 제7 전력 반도체 스위칭 소자(3) 및 상기 제8 전력 반도체 스위칭 소자(4)를 포함하며, 상기 3상 브리지의 레그(leg-c)는 상기 제9 전력 반도체 스위칭 소자(5) 및 상기 제10 전력 반도체 스위칭 소자(6)를 포함하며,
    상기 각 레그(leg-a, leg-b, leg-c)에 포함된 전력 반도체 스위칭 소자 사이의 접점은 각각 절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)에 의해 상기 컨버팅부(①)의 상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')와 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)의 접점과 연결되는 전력 변환 장치.
  4. 제 3 항에서,
    상기 절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)는 각각 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')을 포함하며,
    상기 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')은 서로 반대 방향으로 스위칭되게 병렬 연결되는 전력 변환 장치.
  5. 제 4 항에서,
    상기 제1 내지 제10 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7', 8, 8')는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)인 전력 변환 장치.
  6. 제 5 항에서,
    상기 배터리 충전 시 상기 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 오프(OFF)되고, 상기 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 스위칭 동작을 함으로써, 상기 컨버팅부(①)는 벅 컨버터로 동작하는 전력 변환 장치.
  7. 제 6 항에서,
    상기 배터리 방전 시 상기 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 오프되고, 상기 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 스위칭 동작을 함으로써, 상기 컨버팅부(①)는 부스트 컨버터로 동작하는 전력 변환 장치.
  8. 제 7 항에서,
    상기 배터리 충전 시 상기 인버팅부(②)는 상기 6개의 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 모두 오프시킴으로써, 상기 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)의 바디 다이오드(body diode)가 3상 브리지 형태로 연결되어 전파 정류기로 동작하는 전력 변환 장치.
  9. 제 8 항에서,
    상기 배터리 방전 시, 상기 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')과 상기 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 미리 정해진 방식으로 스위칭 동작시켜 상기 인버팅부(②)를 인버터로 동작시키는 전력 변환 장치.
KR1020170160164A 2017-11-28 2017-11-28 Ｅｓｓ용 전력 변환 장치 KR101993846B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170160164A KR101993846B1 (ko) 2017-11-28 2017-11-28 Ｅｓｓ용 전력 변환 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170160164A KR101993846B1 (ko) 2017-11-28 2017-11-28 Ｅｓｓ용 전력 변환 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190061608A true KR20190061608A (ko) 2019-06-05
KR101993846B1 KR101993846B1 (ko) 2019-06-27

Family

ID=66844563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170160164A KR101993846B1 (ko) 2017-11-28 2017-11-28 Ｅｓｓ용 전력 변환 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101993846B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110429644A (zh) * 2019-07-31 2019-11-08 华为技术有限公司 逆变装置及供电***
KR102375917B1 (ko) * 2021-09-28 2022-03-18 한밭대학교 산학협력단 3상 4선식 배터리 충방전 장치 및 전기자동차 배터리 충방전 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110063186A (ko) * 2009-12-04 2011-06-10 엘에스산전 주식회사 양방향 전력제어 방식의 배터리 충전장치
KR101735749B1 (ko) 2016-10-18 2017-05-15 세방전기 주식회사 3상 4선식 계통 연계형-독립형 겸용 인버터

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110063186A (ko) * 2009-12-04 2011-06-10 엘에스산전 주식회사 양방향 전력제어 방식의 배터리 충전장치
KR101735749B1 (ko) 2016-10-18 2017-05-15 세방전기 주식회사 3상 4선식 계통 연계형-독립형 겸용 인버터

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110429644A (zh) * 2019-07-31 2019-11-08 华为技术有限公司 逆变装置及供电***
CN110429644B (zh) * 2019-07-31 2021-08-20 华为技术有限公司 逆变装置及供电***
US11811235B2 (en) 2019-07-31 2023-11-07 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Inverter apparatus and power supply system
KR102375917B1 (ko) * 2021-09-28 2022-03-18 한밭대학교 산학협력단 3상 4선식 배터리 충방전 장치 및 전기자동차 배터리 충방전 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR101993846B1 (ko) 2019-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109391166B (zh) 一种变换电路、控制方法和供电设备
EP2706653B1 (en) Five-level power converter, controlling method and controlling device thereof
US9166501B2 (en) Power supply unit for converting power between DC and AC and operating method of the same
US9979313B2 (en) 3-level power topology
US9203323B2 (en) Very high efficiency uninterruptible power supply
US20090285005A1 (en) Space-saving inverter with reduced switching losses and increased life
US8174849B2 (en) Electric power converter with soft switching for two way power conversion
RU2645726C2 (ru) Преобразователь переменного напряжения в переменное
US10243455B2 (en) Bidirectional DC-DC converter
CN106605360A (zh) 逆变器
CN102611295B (zh) 一种功率因数校正装置
WO2024078318A1 (zh) 直流变换电路以及光伏逆变器
CN107786095A (zh) 电压转换装置
WO2017028776A1 (zh) 高电压增益的五电平逆变器拓扑电路
US20220173652A1 (en) Power conversion system and virtual dc voltage generator circuit
KR101993846B1 (ko) Ｅｓｓ용 전력 변환 장치
CN108832710A (zh) 用于不间断电源的充放电平衡变换器
Sayed et al. New PWM technique for grid-tie isolated bidirectional DC-AC inverter based high frequency transformer
US9142966B2 (en) Method for controlling a grid-connected power supply system
US12040618B2 (en) Power conversion system including a second circuit being configured to control a current or power such that the current or the power is synchronized with power ripples caused by the AC power supply or the AC load
CN108604868B (zh) 一种单级三相电源转换装置及输电装置
KR101697855B1 (ko) H-브리지 멀티 레벨 인버터
CN107925361A (zh) 多电平逆变器拓扑电路
Zhang et al. Cascaded bridgeless totem-pole multilevel converter with model predictive control for 400 V dc-powered data centers
CN210350838U (zh) 车载充放电***

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right