KR20220170422A - Regenerative electronic load smart parallel control system - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a regenerative electronic load smart parallel control system, which is able to easily additionally connect a test device and a load, and regenerate power consumed as heat into energy, comprising: one or more regenerative electronic load modules connected between a system and an electronic device and transmitting power from the system to the electronic device or transmitting power from the electronic device to the system. When there are a plurality of the regenerative electronic load modules, the regenerative electronic load modules are connected to each other parallelly. The regenerative electronic load module includes: an AC-DC converter connected to the system and converting an AC inputted from the system into a DC and outputting the DC; a DC-DC converter receiving the output of the AC-DC converter and boosting or lowering the voltage and outputting the power; a charging/discharging unit receiving the DC outputted from the DC-DC converter and supplying power to the electronic device or transmitting the power consumed in the electronic device to the system; and a control unit controlling the AC-DC converter, the DC-DC converter, and the charging/discharging unit.

Description

회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템{Regenerative electronic load smart parallel control system}Regenerative electronic load smart parallel control system

본 발명은 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerative electronic load smart parallel control system.

일반적으로 컴퓨터, 냉장고, 세탁기 등과 같은 생활 가전 제품뿐만 아니라 자동차, 중장비, 항공기 등에 전원을 공급하기 위하여 다양한 직류 전원 공급기가 사용된다. 이러한 직류 전원 공급기는 이를 사용하는 제품들이 고성능화, 대용량화되어 더욱 신뢰성이 요구된다.In general, various DC power supplies are used to supply power to automobiles, heavy equipment, and aircraft as well as home appliances such as computers, refrigerators, and washing machines. Such a DC power supply requires more reliability as products using the DC power supply have higher performance and higher capacity.

이에 따라 직류 전원 공급기의 신뢰성을 평가하기 위하여 직류 전원 공급기에 전원을 공급하고 출력에 가변 저항 부하기를 연결하는 전자부하 방식이 사용된다. 이 방식은 사용 용도에 따라서 정전류 모드, 정저항 모드, 정전압 모드, 정전력 모드 등 여러 가지 형태로 사용할 수 있지만 모두 설정된 전력을 열로 소모시키는 방식이다.Accordingly, in order to evaluate the reliability of the DC power supply, an electronic load method is used in which power is supplied to the DC power supply and a variable resistive load is connected to the output. This method can be used in various forms such as constant current mode, constant resistance mode, constant voltage mode, and constant power mode depending on the purpose of use, but all of them consume the set power as heat.

최근 친환경분야의 연구개발과 제품생산이 중요해지고 활발해짐에 따라 태양열, 풍력 발전이나 전기자동차, 하이브리드 차량의 급속한 발전에 따라 전력을 변환해주는 장치의 수량 증가나 용량 증가가 이루어지고 있다. 이러한 전력 변환 장치의 평가에는 전자부하의 사용이 필수적인데 상기와 같이 전자부하는 열로 소비하는 방식이라 용량이 큰 경우에는 열을 배출하기 위한 추가적인 장치가 필요하고, 이와 더불어 전기의 소모량도 크게 발생하는 문제점이 있으며, 시험장치와 부하를 추가적으로 연결하고자 할 경우 장치가 복잡해지는 등의 문제점이 있는 실정이다.Recently, as research and development and product production in the eco-friendly field have become important and active, the quantity or capacity of devices that convert power has increased in accordance with the rapid development of solar heat, wind power, electric vehicles, and hybrid vehicles. The use of an electronic load is essential for the evaluation of such a power conversion device. As described above, the electronic load consumes heat, so if the capacity is large, an additional device for discharging heat is required, and electricity consumption is also large. There is a problem, and when trying to additionally connect a test device and a load, there is a problem such as complexity of the device.

한국 공개특허공보 제10-2003-0028411호("에너지 회생형 다기능 전자부하", 공개일 2004.11.10.)Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2003-0028411 ("Energy regeneration type multi-function electronic load", published on November 10, 2004)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템의 목적은 시험장치와 부하를 추가적으로 연결하기 용이하고, 열로 소비되는 전력을 에너지로 회생시킬 수 있는 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and the purpose of the regenerative electronic load smart parallel control system according to the present invention is to easily connect the test device and the load additionally, and to convert power consumed as heat into energy. It is to provide a regenerative electronic load smart parallel control system capable of regenerating.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템은, 계통과 전자기기 사이에 연결되어 상기 계통에서 상기 전자기기로 전력을 전달하거나, 상기 전자기기에서 상기 계통으로 전력을 전달하는 적어도 하나 이상의 회생형 전자 부하 모듈을 포함하며, 상기 회생형 전자 부하 모듈이 복수일 경우, 각각의 상기 회생형 전자 부하 모듈은 서로 병렬로 연결되고, 상기 회생형 전자 부하 모듈은, 상기 계통과 연결되어 상기 계통에서 입력되는 교류를 직류로 변환해 출력하는 AC-DC 컨버터, 상기 AC-DC 컨버터의 출력을 입력받아 승압 또는 강압하여 출력하는 DC-DC 컨버터, 상기 DC-DC 컨버터에서 출력되는 직류를 입력받아 상기 전자기기에 전력을 공급하거나, 상기 전자기기에서 소모되는 전력을 상기 계통으로 전달하는 충방전부 및 상기 AC-DC 컨버터, 상기 DC-DC 컨버터 및 상기 충방전부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The regenerative electronic load smart parallel control system according to the present invention for solving the above problems is connected between a system and an electronic device to transfer power from the system to the electronic device, or from the electronic device to the system. It includes at least one regenerative electronic load module that transmits power, and when there are a plurality of regenerative electronic load modules, each of the regenerative electronic load modules is connected in parallel with each other, and the regenerative electronic load modules, An AC-DC converter that is connected to the grid and converts the alternating current input from the grid into direct current and outputs it, a DC-DC converter that receives the output of the AC-DC converter and steps it up or steps it down and outputs it, and the DC-DC converter A control unit for controlling the AC-DC converter, the DC-DC converter, and the charge/discharge unit for supplying power to the electronic device by receiving the output direct current or transferring power consumed by the electronic device to the system. It is characterized in that it includes.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템에 의하면, 회생형 전자 부하 모듈이 계통에 병렬로 연결되기 때문에, 시험장치와 부하를 추가적으로 연결하기 용이하고, 전자기기에서 사용되는 전력이 계통으로 전달되기 때문에 열로 소비되는 전력을 에너지로 회생시킬 수 있어, 종래 전자 부하에서 발생하는 열을 해소하기 위한 별도의 공조 또는 냉각장치가 필요하지 않아 경제적이고, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.According to the regenerative electronic load smart parallel control system according to the present invention as described above, since the regenerative electronic load module is connected in parallel to the grid, it is easy to additionally connect the test device and the load, and the power used in the electronic device Since it is transmitted to this system, power consumed as heat can be regenerated as energy, so there is no need for a separate air conditioning or cooling device to eliminate the heat generated from the conventional electronic load, so it is economical and can use energy efficiently. there is

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템의 회로도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템의 개략도이며,
도 3은 본 발명에서 사용되는 병렬제어 알고리즘을 제어 블록도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 방법의 순서도이다.1 is a circuit diagram of a regenerative electronic load smart parallel control system according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic diagram of a regenerative electronic load smart parallel control system according to an embodiment of the present invention,
3 is a control block diagram of a parallel control algorithm used in the present invention;
4 is a flowchart of a smart parallel control method for regenerative electronic loads according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a regenerative electronic load smart parallel control system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 다양한 실시예에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템은 전기자동차(Electric Vehicle) 전력변환장치, SMPS(Switching Mode Power Supply), 직류 전력기기의 전기적 성능 시험검사에 사용될 수 있으며, SMPS의 생산라인, 전기자동차 전력변환기기, 직류 전력기기 및 배터리 생산라인에 적용될 수 있다.The regenerative electronic load smart parallel control system according to various embodiments of the present invention can be used for electrical performance testing of electric vehicle power converters, SMPS (Switching Mode Power Supply), and DC power devices. It can be applied to production lines, electric vehicle power converters, DC power devices and battery production lines.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a regenerative electronic load smart parallel control system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템은, 제1 회생형 전자 부하 모듈(1000) 및 제2 회생형 전자 부하 모듈(2000)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the regenerative electronic load smart parallel control system according to an embodiment of the present invention may include a first regenerative electronic load module 1000 and a second regenerative electronic load module 2000. can

제1 및 2 회생형 전자 부하 모듈(1000, 2000)은, 계통(10)에서 시험하고자 하는 전자기기(20)로 전력을 전달하거나, 전자기기(20)에서 방전되는 전력을 계통(10)으로 전달하는 역할을 한다. 즉, 본 발명에서 제1 및 2 회생형 전자 부하모듈(1000, 2000) 자체는 부하로 동작하여, 전자기기(20)를 테스트하는데 사용되되, 일반적으로 열에너지로 방출되는 전력을 변환하여 계통(10)으로 전달하여, 발열에 의한 공조 또는 냉각 시스템을 구비하지 않아도 되어, 보다 효율적인 시스템을 구축할 수 있다. 여기서 전자기기(20)는 배터리 또는 배터리를 포함하는 전자기기일 수 있다.The first and second regenerative electronic load modules 1000 and 2000 transmit power from the system 10 to the electronic device 20 to be tested, or transfer power discharged from the electronic device 20 to the system 10. plays a role in conveying That is, in the present invention, the first and second regenerative electronic load modules 1000 and 2000 themselves operate as loads and are used to test the electronic device 20. ), it is not necessary to have an air conditioning or cooling system due to heat generation, and a more efficient system can be built. Here, the electronic device 20 may be a battery or an electronic device including a battery.

도 1에 도시된 본 실시예에서는 제1 회생형 전자 부하 모듈(1000)과 제2 회생형 전자 부하 모듈(2000) 총 두 개만이 설치되어 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 서로 병렬로 연결되는 회생형 전자 부하 모듈이 추가적으로 계통(10)과 전자기기(20) 사이에 설치될 수 있다. 본 발명에서는 회생형 전자 부하 모듈이 계통(10)과 전자기기(20) 사이에 병렬로 연결되기 때문에, 상대적으로 간편하게 다수개의 전자기기(20)를 테스트할 수 있는 효과가 있다.In the present embodiment shown in FIG. 1, only two first regenerative electronic load modules 1000 and a second regenerative electronic load module 2000 are installed, but the present invention is not limited thereto and connected in parallel to each other. A regenerative electronic load module may be additionally installed between the system 10 and the electronic device 20. In the present invention, since the regenerative electronic load module is connected in parallel between the system 10 and the electronic device 20, there is an effect that a plurality of electronic devices 20 can be tested relatively easily.

본 발명에서 제1 회생형 전자 부하 모듈(1000)과 제2 회생형 전자 부하 모듈(2000)은 서로 동일하다. 따라서 제1 회생형 전자 부하 모듈(1000)만을 설명해, 제2 회생형 전자 부하 모듈(2000)과 추가적으로 설치될 수 있는 회생형 전자 부하 모듈(2000)에에 대해 설명한다.In the present invention, the first regenerative electronic load module 1000 and the second regenerative electronic load module 2000 are identical to each other. Therefore, only the first regenerative electronic load module 1000 will be described, and the second regenerative electronic load module 2000 and the regenerative electronic load module 2000 that can be additionally installed will be described.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 회생형 전자 부하 모듈(1000)은 AC-DC 컨버터(100), DC-DC 컨버터(200), 충방전부(300) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the first regenerative electronic load module 1000 may include an AC-DC converter 100, a DC-DC converter 200, a charging/discharging unit 300, and a control unit (not shown). there is.

AC-DC 컨버터(100)는 계통(10)과 연결되어 계통(10)에서 입력되는 교류를 직류로 변환해 출력한다. AC-DC 컨버터(100)에서 출력되는 직류는 전자기기(20)에 전달되며, 반대로, AC-DC 컨버터(100)는 전자기기(20)에서 계통(10)으로 전력을 전달할 때에는, 후술할 DC-DC 컨버터(200)에서 직류를 입력받아, 교류로 변환해 계통(10)으로 전달한다.The AC-DC converter 100 is connected to the grid 10 and converts AC input from the grid 10 into DC and outputs it. DC output from the AC-DC converter 100 is delivered to the electronic device 20, and conversely, when the AC-DC converter 100 transfers power from the electronic device 20 to the system 10, the DC to be described later - Receives direct current from the DC converter 200, converts it into alternating current, and delivers it to the system 10.

DC-DC 컨버터(200)는 AC-DC 컨버터(100)의 출력을 입력받아 승압 또는 강압하여 출력한다. 반대로, DC-DC 컨버터(200)는 전자기기(20)에서 계통(10)으로 전력을 전달할 때에는, 후술할 충방전부(300)에서 입력되는 직류를 승압 또는 강압하여 AC-DC 컨버터(100)측으로 출력해 전달한다.The DC-DC converter 200 receives the output of the AC-DC converter 100 and outputs a step-up or step-down step. Conversely, when the DC-DC converter 200 transfers power from the electronic device 20 to the grid 10, it boosts or steps down the DC input from the charging/discharging unit 300 to be described later to the AC-DC converter 100 side. print out and forward

충방전부(300)는 DC-DC 컨버터(200)에서 출력되는 직류를 입력받아 전자기기(20)에 전력을 공급하거나, 전자기기(20)를 방전시켜 계통(10)으로 전달한다.The charging/discharging unit 300 receives direct current output from the DC-DC converter 200 and supplies power to the electronic device 20 or discharges the electronic device 20 and transfers it to the grid 10.

제어부는, 상술한 AC-DC 컨버터(100), DC-DC 컨버터(200) 및 충방전부(300)를 각각 제어하는 역할을 한다. 제어부는 일종의 마이크로칩과 같은 전자소자로 구현될 수 있다. 제어부는 병렬제어 알고리즘을 이용해 능동적 병렬 부하 쉐어링이 가능하다.The controller serves to control the aforementioned AC-DC converter 100, the DC-DC converter 200, and the charging/discharging unit 300, respectively. The control unit may be implemented as a kind of electronic device such as a microchip. The controller can perform active parallel load sharing using a parallel control algorithm.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a regenerative electronic load smart parallel control system according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템은, 계통(10)과 전자기기(20) 사이에 다수개의 회생형 전자 부하 모듈이 병렬로 연결될 수 있으며, 다수개의 회생형 전자 부하 모듈은 전자기기(20)의 부하로 동작하면서 전력을 회생하여 계통(10)으로 전달시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 제어부에서 병렬제어 알고리즘을 이용해 능동적 병렬 부하 쉐어링을 통해, 용량증설이 용이한 효과가 있다.As shown in FIG. 2, in the smart parallel control system for regenerative electronic loads according to various embodiments of the present invention, a plurality of regenerative electronic load modules may be connected in parallel between the system 10 and the electronic device 20. In addition, the plurality of regenerative electronic load modules may regenerate power and transmit it to the system 10 while operating as a load of the electronic device 20 . In addition, the present invention has an effect of facilitating capacity expansion through active parallel load sharing using a parallel control algorithm in the control unit.

도 3은 본 발명에서 사용되는 병렬제어 알고리즘을 제어 블록도로 표현한 것이다.3 is a control block diagram representing the parallel control algorithm used in the present invention.

본 발명은 도 3에 도시된 병렬제어 알고리즘을 사용함으로써, 채널별(회생형 전자 부하 모듈별) 피드백 공유로 상시 밸런싱 제어가 가능하다.In the present invention, by using the parallel control algorithm shown in FIG. 3, balancing control is always possible by sharing feedback for each channel (for each regenerative electronic load module).

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 방법의 순서도를 도시한 것이다.4 is a flowchart of a smart parallel control method for regenerative electronic loads according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전원이 입력되면 회생형 전자 부하 모듈별 상태정보를 확인한 후, 회생형 전자 부하 모듈의 상태가 정상상태라면 제어모드로 진입하고, 정상상태가 아니라면 사용자에게 에러코드를 출력하여 점검이 필요함을 알릴 수 있다. 회생형 전자 부하 모듈의 상태가 정상상태로 제어모드로 진입하면, 각 모듈별 ID를 체크하여 총 모듈의 개수를 확인한다. 이때 확인한 총 모듈의 개수에 따라 단일모드로 동작할 것인가 또는 병렬모드로 동작할 것인지를 결정할 수 있으며, 이후 회생형 전자 부하 모듈이 부하로 동작하면서, 에너지를 회생하여 계통(10)으로 전력을 전달할 수 있다.As shown in FIG. 4, in the present invention, when power is applied, state information for each regenerative electronic load module is checked, and if the state of the regenerative electronic load module is in a normal state, the control mode is entered, and if the state is not in a normal state, the user is notified. An error code can be output to inform that inspection is necessary. When the state of the regenerative electronic load module enters the control mode in a normal state, the ID of each module is checked to confirm the total number of modules. At this time, depending on the total number of modules checked, it can be determined whether to operate in single mode or in parallel mode, and then, while the regenerative electronic load module operates as a load, it regenerates energy and delivers power to the grid 10. can

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다. The present invention is not limited to the above embodiments, and the scope of application is diverse, and various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention claimed in the claims.

10 : 계통
20 : 전자기기
100 : AC-DC 컨버터
200 : DC-DC 컨버터
300 : 충방전부
1000 : 제1 회생형 전자 부하 모듈
2000 : 제2 회생형 전자 부하 모듈10: system
20: electronic devices
100: AC-DC converter
200: DC-DC converter
300: charging and discharging
1000: first regenerative electronic load module
2000: 2nd regenerative electronic load module

Claims (1)

계통과 전자기기 사이에 연결되어 상기 계통에서 상기 전자기기로 전력을 전달하거나, 상기 전자기기에서 상기 계통으로 전력을 전달하는 적어도 하나 이상의 회생형 전자 부하 모듈;을 포함하며,
상기 회생형 전자 부하 모듈이 복수일 경우, 각각의 상기 회생형 전자 부하 모듈은 서로 병렬로 연결되고,
상기 회생형 전자 부하 모듈은,
상기 계통과 연결되어 상기 계통에서 입력되는 교류를 직류로 변환해 출력하는 AC-DC 컨버터;
상기 AC-DC 컨버터의 출력을 입력받아 승압 또는 강압하여 출력하는 DC-DC 컨버터;
상기 DC-DC 컨버터에서 출력되는 직류를 입력받아 상기 전자기기에 전력을 공급하거나, 상기 전자기기에서 소모되는 전력을 상기 계통으로 전달하는 충방전부; 및
상기 AC-DC 컨버터, 상기 DC-DC 컨버터 및 상기 충방전부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 회생형 전자 부하 스마트 병렬제어 시스템.At least one regenerative electronic load module connected between the system and the electronic device to transfer power from the system to the electronic device or to transfer power from the electronic device to the system;
When there are a plurality of regenerative electronic load modules, each of the regenerative electronic load modules is connected in parallel with each other,
The regenerative electronic load module,
an AC-DC converter that is connected to the grid and converts AC input from the grid into DC and outputs the converted AC;
a DC-DC converter that receives the output of the AC-DC converter and outputs a step-up or step-down output;
a charging/discharging unit receiving direct current output from the DC-DC converter and supplying power to the electronic device or transferring power consumed by the electronic device to the system; and
a control unit controlling the AC-DC converter, the DC-DC converter, and the charging/discharging unit;
Regenerative electronic load smart parallel control system comprising a.
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