KR100750341B1 - A Multi-Level Converter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멀티레벨 컨버터에 관한 것으로서, 입력된 교류전원(AC)을 변압하는 변압기와, 상기 변압기를 통해 변압출력된 전원을 정류하여 직류전원(DC)으로 변환출력하는 정류기와, 상기 정류기를 통해 출력된 전류를 스위칭하는 출력제어부로 구성된 다수개의 AC/DC컨버터에 있어서, 상기 각 AC/DC 컨버터는 1차권선에 입력된 교류전원을 서로다른 권선수를 가진 2차권선을 통해 각기 다른 레벨의 전압으로 변압하는 다수개의 변압기와, 상기 각 변압기에서 출력된 전압을 각각 직류전압으로 변환하는 다수개의 정류부와, 상기 각 정류부를 통해 출력된 서로다른 레벨의 직류전압을 조합하여 중첩/다중화하여 출력하는 출력제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a multi-level converter, a transformer for transforming the input AC power (AC), a rectifier for rectifying and converting the transformed power output through the transformer to a DC power (DC), through the rectifier In a plurality of AC / DC converters comprising an output control unit for switching the output current, each AC / DC converter has a different level of AC power input to the primary winding through the secondary winding having a different number of turns A plurality of transformers for transforming voltage, a plurality of rectifiers for converting the voltage output from each transformer into a DC voltage, respectively, and overlapping / multiplexing and outputting a combination of DC voltages of different levels output through the rectifiers Characterized in that it comprises an output control unit.

멀티레벨, 컨버터, AC/DC, Multi-level, converter, AC / DC,

Description

멀티레벨 컨버터{A Multi-Level Converter}Multi Level Converter {A Multi-Level Converter}

도 1 은 본 발명에 따른 단상 다중 멀티레벨 컨버터의 일실시예 회로도.1 is a circuit diagram of one embodiment of a single phase multi-level converter according to the present invention;

도 2 는 본 발명에 따른 제어각의 결정을 설명하기 위한 일실시예 그래프.Figure 2 is an embodiment graph for explaining the determination of the control angle in accordance with the present invention.

도 3 은 본 발명에 따른 단상 4중 멀티레벨 AC-DC 컨버터의 일실시예 회로도.3 is a circuit diagram of one embodiment of a single phase quad multilevel AC-DC converter according to the present invention;

도 4 는 본 발명에 따른 실험 주회로의 일예시도.4 is an exemplary view of an experimental main circuit according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 따른 A/D 컨버터의 일실시예 회로도.5 is a circuit diagram of an embodiment of an A / D converter according to the present invention;

도 6a 및 도 6b 는 기준전압을 6[V]로 설정한 경우의 파형의 예시도.6A and 6B are exemplary views of waveforms when the reference voltage is set to 6 [V].

도 7a 및 도 7b 는 기준전압을 12[V]로 설정한 경우의 파형의 예시도.7A and 7B are exemplary views of waveforms when the reference voltage is set to 12 [V].

도 8 은 전압궤환 회로의 일예시도.8 is an exemplary view of a voltage feedback circuit.

도 9 는 전압궤환 인덕턴스 단자전압(부하 9V/0.4A)의 일실시예 그래프.9 is a graph of one embodiment of voltage feedback inductance terminal voltage (load 9V / 0.4A).

도 10 은 저압궤환 인덕턴스 단자전압(부하 9V/2.5A)의 일실시예 그래프.10 is a graph of one embodiment of a low voltage feedback inductance terminal voltage (load 9V / 2.5A).

도 11 은 AC Vref 전압과 드라이브 신호의 아날로그 파형(부하 9V/0.4A)의 일실시예 그래프.11 is a graph of one embodiment of an analog waveform (load 9V / 0.4A) of an AC Vref voltage and a drive signal.

도 12 는 AC Vref 전압과 드라이브 신호의 아날로그 파형(부하 9V/2.5A)의 일실시예 그래프.12 is a graph of one embodiment of an analog waveform (load 9V / 2.5A) of an AC Vref voltage and a drive signal.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

110~130, 210~240 : AC/DC컨버터110 ~ 130, 210 ~ 240: AC / DC Converter

본 발명은 멀티레벨 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to a multilevel converter.

일반적으로 PWM 제어방식은 컨버터 회로의 주회로를 간단하게 구성할 수 있고, 고속으로 출력을 제어할 수 있기 때문에 고속 스위칭소자의 발달과 더불어 널리 사용되어져 왔다. In general, the PWM control method has been widely used with the development of a high speed switching device because the main circuit of the converter circuit can be easily configured and the output can be controlled at a high speed.

그러나, 상기와 같은 PWM 제어방식을 이용한 컨버터의 경우에는, 단독 브리지형 PWM방식의 제어에 따르는 스위칭 손실이나 소음등의 본질적인 문제점을 가지고 있으며, 대용량화하는 것이 어렵고 입력 필터의 설계가 어렵다는 등의 문제점을 가지고 있다. However, the converter using the PWM control method as described above has inherent problems such as switching loss and noise caused by the control of the single-bridge type PWM method, and it is difficult to increase the capacity and difficult to design the input filter. Have.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 2승의 컨버터 출력을 중첩, 다중화하여 한정된 수의 컨버터 출력으로부터 미세한 계단파의 파형을 얻을 수 있는, 전압 궤환 방식을 적용안 멀티레벨 컨버터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a multilevel converter using a voltage feedback method that can obtain a fine stepped wave waveform from a limited number of converter outputs by superimposing and multiplexing the powers of the converters. To provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 멀티레벨 컨버터는 입력된 교류전원(AC)을 변압하는 변압기와, 상기 변압기를 통해 변압출력된 전원을 정류하여 직류전원(DC)으로 변환출력하는 정류기와, 상기 정류기를 통해 출력된 전류를 스위 칭하는 출력제어부로 구성된 다수개의 AC/DC컨버터에 있어서, 상기 각 AC/DC 컨버터는 1차권선에 입력된 교류전원을 서로다른 권선수를 가진 2차권선을 통해 각기 다른 레벨의 전압으로 변압하는 다수개의 변압기와, 상기 각 변압기에서 출력된 전압을 각각 직류전압으로 변환하는 다수개의 정류부와, 상기 각 정류부를 통해 출력된 서로다른 레벨의 직류전압을 조합하여 중첩/다중화하여 출력하는 출력제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.According to the present invention for achieving the above object, the multi-level converter is a transformer for transforming the input AC power (AC), rectifier rectifying the power output by the transformer through the transformer to convert the output to DC power (DC) And a plurality of AC / DC converters comprising an output control unit for switching the current output through the rectifier, wherein each AC / DC converter has a secondary winding having a different number of turns of AC power input to the primary winding. By combining a plurality of transformers that are transformed to different levels of voltage through a plurality of rectifiers, a plurality of rectifiers for converting the voltage output from each transformer into a DC voltage, and a DC voltage of different levels output through the respective rectifiers Characterized in that it comprises an output control unit for outputting by overlapping / multiplexing.

변압기의 권선수를 달리하여 Binary 조합으로 구동시킨 단상 AC/DC 멀티 레벨 컨버터는 제어방식이 간단하며 필터회로가 없이 양질의 부하전류를 구현하고 저주파 스위칭으로 손실과 소음이나 노이즈 절연에서 자유롭고 대용량화에 적용시킬 수 있다.Single-phase AC / DC multi-level converter driven by Binary combination with different number of turns of transformer is simple to control, realizes good load current without filter circuit, and is free from loss, noise and noise isolation by low frequency switching and applied to large capacity You can.

즉, 본 발명은 2승의 컨버터 출력을 중첩, 다중화 하여 한정된 수의 컨버터 출력으로부터 미세한 계단파의 파형을 얻는 방식의 단상 Multi-level AC-DC 컨버터에 관한 것이며, 멀티레벨 컨버터의 직류 출력전압의 변동에 따라 최적의 변압비를 산출하는 것에 대하여 검토하고 부하의 안정을 위하여 구성되는 궤환회로에 대하여 검토하고자 한다.In other words, the present invention relates to a single-phase multi-level AC-DC converter in which a quadratic converter output is superimposed and multiplexed to obtain a fine stepped waveform from a limited number of converter outputs. We will examine the calculation of the optimum transformer ratio according to the variation and the feedback circuit constructed to stabilize the load.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 단상 다중 멀티레벨 컨버터의 일실시예 회로도로써, 2M 개의 level을 가지는 단상 다중 멀티레벨(Multi-Level) AC/DC 컨버터에 관하여 설명하면 다음과 같다.1 is a circuit diagram of an embodiment of a single-phase multi-level converter according to the present invention. A single-phase multi-level AC / DC converter having 2 M levels will be described below.

본 발명에 따른 서로 다른 출력레벨을 갖는 다수개의 AC/DC 컨버터(110~130)는 1차권선(Np)에 입력된 교류전원(AC)을 서로다른 권선수를 가진 2차권선을 통해 각기 다른 레벨의 전압으로 변압하는 다수개의 변압기(Na~Nm)와, 상기 각 변압기((Na~Nm)에서 출력된 전원을 각각 직류전원(DC)으로 변환하는 다수개의 정류부(DB1~DBm)와, 상기 각 정류부(DB1~DBm)를 통해 출력된 서로 다른 레벨의 직류전원을 조합하여 중첩/다중화하여 부하(LOAD)로 출력하는 출력제어부(S1~Sm)으로 구성된다.The plurality of AC / DC converters 110 to 130 having different output levels according to the present invention have different AC powers inputted to the primary windings Np through secondary windings having different winding numbers. A plurality of transformers Na to Nm transformed into a voltage of a level, a plurality of rectifiers DB1 to DBm for converting the power output from each of the transformers Na to Nm into a direct current power source DC, and Composed of different levels of DC power output through the rectifier (DB1 ~ DBm) by combining / multiplexing the output control unit (S1 ~ Sm) to output to the load (LOAD).

먼저, M개의 단상 컨버터 모듈을 사용하여 중첩 다중화 하면 입력전류 ip 는, 아래의 [수학식 1]과 같다.First, when multiplexing using M single-phase converter modules, the input current i p is expressed by Equation 1 below.

Figure 112005025205036-pat00001
Figure 112005025205036-pat00001

이때, 상기 [수학식 1]에서

Figure 112005025205036-pat00002
,
Figure 112005025205036-pat00003
이며, M은 조합한 컨버터 개수를 의미하고, a,b,···,m은 (1, 0, -1)의 스위칭 함수값을 의미한다.At this time, in [Equation 1]
Figure 112005025205036-pat00002
,
Figure 112005025205036-pat00003
M denotes the number of converters combined, and a, b, ..., m denotes a switching function value of (1, 0, -1).

한편, 컨버터 조합의 수 M과 입력전류 level수 Ns 는 아래의 [수학식 2] 내지 [수학식 4]와 같다.On the other hand, the number of converter combinations M and the number of input current levels N s is as shown in Equations 2 to 4 below.

Figure 112005025205036-pat00004
n=1 경우
Figure 112005025205036-pat00004
if n = 1

Figure 112005025205036-pat00005
n=2 경우
Figure 112005025205036-pat00005
if n = 2

Figure 112005025205036-pat00006
n=3 경우
Figure 112005025205036-pat00006
if n = 3

이때, n=3 인 경우는 많은 레벨을 얻을 수 있을 것처럼 기대 되나 실제로는 n=2 인 경우의 레벨을 불규칙적으로 얻을 수 있다.In this case, when n = 3, it is expected that many levels can be obtained, but in practice, the level when n = 2 can be obtained irregularly.

도 2 는 제어각의 결정을 설명하기 위한 일실시예 그래프로써, 기준 정현파와 컨버터 입력전류와 여러 레벨의 전류 파형과의 관계를 보여주고 있다. 2 is a graph illustrating an example of determining a control angle, and illustrates a relationship between a reference sine wave, converter input current, and various levels of current waveforms.

기준 정현파와 계단 파형의 최대편차가 일정하게 최소 전류폭의 1/2이 유지 되도록 각 스위칭 시간을 결정한다.Each switching time is determined so that the maximum deviation of the reference sine wave and the step waveform remains constant half of the minimum current width.

기준 정현파ior 의 진폭을Im, 컨버터의 입력전류ip의 최소 스텝(step) 폭을

Figure 112005025205036-pat00007
이라고 하면
Figure 112005025205036-pat00008
가 되고, 0으로부터 j번째의 제어각
Figure 112005025205036-pat00009
는 아래의 [수학식 7]과 같다..The amplitude of the reference sine wave i or I m , and the minimum step width of the input current i p of the converter.
Figure 112005025205036-pat00007
Speaking of
Figure 112005025205036-pat00008
J, the control angle from 0 to
Figure 112005025205036-pat00009
Is shown in Equation 7 below.

Figure 112005025205036-pat00010
Figure 112005025205036-pat00010

Figure 112005025205036-pat00011
Figure 112005025205036-pat00011

Figure 112005025205036-pat00012
Figure 112005025205036-pat00013
Figure 112005025205036-pat00012
Figure 112005025205036-pat00013

상기 [수학식 7]에서, j 는

Figure 112005025205036-pat00014
, 0부터 1까지 아래의 [수학식 8]을 만족하는 범위의 정수이다. In Equation 7, j is
Figure 112005025205036-pat00014
, An integer ranging from 0 to 1 that satisfies Equation 8 below.

Figure 112005025205036-pat00015
Figure 112005025205036-pat00015

또한, 전류제어율

Figure 112005025205036-pat00016
는 아래의 [수학식 9]에서 구할 수 있다.Also, current control rate
Figure 112005025205036-pat00016
Can be obtained from Equation 9 below.

Figure 112005025205036-pat00017
Figure 112005025205036-pat00017

도 3은 본 발명에 따른 단상 4중 멀티레벨 AC-DC 컨버터의 일실시예 회로도이다.3 is a circuit diagram of an embodiment of a single phase quad multilevel AC-DC converter according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이 변압기(Na~Nd))와 정류기(DB1~DB4), 출력제어부(S1~S4)를 포함하여 구성된 4개의 AC/DC컨버터(210~240)의 출력을 조합하여 상기 각 AC/DC컨버터(210~240)의 출력을 중첩·다중화하여 입력전류를 계단파 형태로 제어하는 방식인 바이너리(binary)조합을 이용한 단상 컨버터 중에서, 상기 4개의 컨버터(210~240)를 직렬로 조합한 4중 멀티레벨(Multi-level)강압형 컨버터로서 입력전류의 파형이 31 레벨의 경우로 제어하는 회로도이다. As shown therein, the outputs of the four AC / DC converters 210 to 240 including the transformers Na to Nd), rectifiers DB1 to DB4, and output control units S1 to S4 are combined. Combining the four converters 210 to 240 in series among single-phase converters using a binary combination, which is a method of superimposing and multiplexing the outputs of the / DC converters 210 to 240 and controlling the input current in a staircase wave form. This is a quadruple multi-level step-down converter that controls the waveform of the input current to 31 levels.

이때, 변압기 1차 ia, ib, ic, id 권선에 대한 2차 권선비는 전원전류 i0에 각각 가 2승수의 비율로 가산하기 위해서 권선비를 Na:Nb:Nc:Nd = 1:2:4:8로 선정하였다. At this time, the secondary winding ratio for the transformer primary i a , i b , i c , i d windings is added to the power current i 0 at the ratio of the power of 2, so N a : N b : N c : N d = 1: 2: 4: 8.

도 4는 실험 주회로의 일예시도이며, 도 5 는 AC/DC 컨버터의 일실시예 회로도이다.4 is an exemplary diagram of an experimental main circuit, and FIG. 5 is an exemplary circuit diagram of an AC / DC converter.

즉, 본 발명에서는 도 4 와 같이 실험회로를 구성하였다. 실험에 사용된 변압기의 2차측 전압은 2V, 4V, 8V, 16V이고 용량은 100VA이고 인덕터는 400mH/2A이고 용량은 100VA이다. 한편, 도 5 는 A/D 컨버터 회로도로써, 입력전압과 동위상의 계단파 입력전류를 얻기 위하여 입력전압을 변압기로 강압한 후 전파 정류하여 비교기로 비교하여 입력전압의 크기에 따라 스위칭 신호를 발생시킨다. A/D컨버터의 출력은 포토 커플러를 통하여 절연된 형태로 제어 스위치를 구동하게 된다.That is, in the present invention, the experimental circuit was configured as shown in FIG. The secondary voltage of the transformer used in the experiment is 2V, 4V, 8V, 16V, the capacity is 100VA, the inductor is 400mH / 2A and the capacity is 100VA. On the other hand, Figure 5 is an A / D converter circuit diagram, in order to obtain a stepped wave input current in phase with the input voltage, the input voltage is stepped down by a transformer and then full-wave rectified and compared with a comparator to generate a switching signal according to the magnitude of the input voltage . The output of the A / D converter drives the control switch in an insulated form through the photo coupler.

도 6a 및 도 6b 는 기준전압을 6[V]로 설정한 경우의 파형의 예시도이며, 도 7a 및 도 7b 는 기준전압을 12[V]로 설정한 경우의 파형의 예시도이다.6A and 6B are exemplary views of waveforms when the reference voltage is set to 6 [V], and FIGS. 7A and 7B are exemplary views of waveforms when the reference voltage is set to 12 [V].

즉, 도 6a 및 도 6b 는 기준전압이 6V인 경우의 파형으로써, 도 6a 는 부하가 5

Figure 112005025205036-pat00018
인 경우, 도 6b 는 50
Figure 112005025205036-pat00019
경우이다. 또한, 도 7a 및 도 7b 는 기준전압이 12V인 경우의 파형으로써, 도 7a 는 부하가 5
Figure 112005025205036-pat00020
인 경우, 도 7b 는 50
Figure 112005025205036-pat00021
인 경우일 때의 A/D 컨버터 입력전압 파형과 D/A컨버터 출력 전압 파형 및 직류부하 전압을 나타낸 것이다. 이 결과로 경부하가 되면 직류부하 전류의 맥동이 증가하고 과부하가 되면 최대치가 상승한다는 것을 알 수 있다. 6A and 6B are waveforms when the reference voltage is 6V, and FIG. 6A shows a load of 5
Figure 112005025205036-pat00018
6b is 50
Figure 112005025205036-pat00019
If it is. 7A and 7B are waveforms when the reference voltage is 12V, and FIG. 7A shows a load of 5
Figure 112005025205036-pat00020
7b is 50
Figure 112005025205036-pat00021
In this case, A / D converter input voltage waveform, D / A converter output voltage waveform and DC load voltage are shown. As a result, the pulsation of the DC load current increases when the light load is increased, and the maximum value increases when the load is overloaded.

도 8 은 전압궤환 회로의 일예시도이다.8 is an exemplary view of a voltage feedback circuit.

즉, 도 8 은 멀티레벨의 직류 출력을 일정히 유지하기 위한 정전압 궤환 회로이다. 한편, 아래의 [표 1]은 실험회로에서 평활용 리엑터와 전원용 변압기의 회로정수를 나타낸다. 또한, [표 2]는 브리지 정류일때와 스위치를 모두 코드화 했을 때 그리고 정전압 궤환회로를 적용했을 경우의 부하단 전압 전류 및 평활용 인덕터의 전압 그리고 맥동의 피크치를 나타내었다. 결과 [표 1]에서 직류 전압이 9V를 유지하기 위한 2차측 권선전압은 [표 1]의 회로 정수에서 보여준 2차 권선의 전압의 합이 30V가 됨을 알 수 있다. 물론 인덕터의 인덕턴스 용량을 증가시키면 더욱 큰 전압을 필요로 하게 될 것이다. 결과에서 권선의 실효값 전압의 합은 직류출력 전압의 3배가되고 권선의 전류용량은 직류 출력의 1/3로 설계해야 함을 알 수 있다.That is, FIG. 8 is a constant voltage feedback circuit for maintaining the multilevel DC output constant. On the other hand, Table 1 below shows the circuit constants of the smooth reactor and the power transformer in the experimental circuit. In addition, Table 2 shows the peak values of the load stage voltage current, the voltage of the smoothing inductor, and the pulsation values when the bridge is rectified, when the switch is coded, and when the constant voltage feedback circuit is applied. As a result, it can be seen that the secondary winding voltage for maintaining the DC voltage of 9V in Table 1 is the sum of the voltages of the secondary windings shown in the circuit constants of Table 1 to 30V. Of course, increasing the inductance capacity of the inductor will require a larger voltage. From the results, it can be seen that the sum of the effective voltages of the windings is three times the DC output voltage and the current capacity of the windings should be designed to be 1/3 of the DC output.

Figure 112005025205036-pat00022
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Figure 112005025205036-pat00023
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도 9 는 전압궤환 인덕턴스 단자전압(부하 9V/0.4A)의 일실시예 그래프이며, 도 10 은 저압궤환 인덕턴스 단자전압(부하 9V/2.5A)의 일실시예 그래프이고, 도 11 은 AC Vref 전압과 드라이브 신호의 아날로그 파형(부하 9V/0.4A)의 일실시예 그래프이며, 도 12 는 AC Vref 전압과 드라이브 신호의 아날로그 파형(부하 9V/2.5A)의 일실시예 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing an embodiment of a voltage feedback inductance terminal voltage (load 9V / 0.4A), FIG. 10 is a graph showing an embodiment of a low voltage feedback inductance terminal voltage (load 9V / 2.5A), and FIG. 11 is an AC Vref voltage. An example graph of an analog waveform of a drive signal (load 9V / 0.4A) is shown, and FIG. 12 is a graph of an example of an analog waveform of an AC Vref voltage and a drive signal (load 9V / 2.5A).

즉, 도 9 는 직류 출력 9V로 하여 부하전류를 0.4A로 하였을 때의 인덕터 전압을 보여 주며 도 10 은 같은 조건에서 전류만 2.5A로 하였을 때 인덕터 전압을 준다. 이 결과는 [표 2]와 같은 결과이다. 이때의 이때 인덕터 전압의 진폭은 부하에 비례함을 나타낸다. That is, FIG. 9 shows the inductor voltage when the load current is 0.4A with the DC output of 9V and FIG. 10 shows the inductor voltage when the current is 2.5A under the same conditions. This result is shown in [Table 2]. In this case, the amplitude of the inductor voltage is proportional to the load.

또한, 도 11 및 도 12 는 도 3 및 도 4 에서와 같은 조건에서 Multiplier 출력단 전압과 스위칭을 Driver 신호를 Analog로 변환한 파형을 보여 주고 있다. 두 도면에서 Multiplier 출력단 전압과 스위칭을 Driver 신호 두 파형은 불변하나 출력의 Ripple이 증가함을 볼 수 있다. 이것은 출력이 증가함으로서 입력의 높은 전압을 요구하고 있음을 나타낸다.In addition, FIGS. 11 and 12 show waveforms obtained by converting a driver signal to analog in the multiplier output stage voltage and switching under the same conditions as in FIGS. 3 and 4. In both figures, the voltage of the multiplier output stage and the switching of the driver signal are not changed but the ripple of the output is increased. This indicates that the output is increasing, requiring a high voltage at the input.

한편, 상기한 바와 같은 본 발명은 여러개의 컨버터를 조합하여 계단파 형태의 입력 전류를 얻을 수 있는 binary 조합을 이용한 단상 멀티레벨(Multi-level) AC-DC 컨버터에 관한 것으로써, 본 발명을 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. On the other hand, the present invention as described above relates to a single-phase multi-level AC-DC converter using a binary combination that can combine a plurality of converters to obtain a step wave-type input current, through the present invention The following conclusions can be drawn.

즉, 먼저 변압기 2차측 권선은 각각 동일한 것으로 하여야 하고 전류의 Ripple을 줄이기 위하여 인덕터는 충분히 커야한다. 그리고, 인덕터가 클 수록 변압기 2차측 전압은 충분히 커야한다. That is, the transformer secondary windings should be the same each, and the inductor should be large enough to reduce the ripple of the current. And, the larger the inductor, the larger the secondary voltage of the transformer should be.

한편, 본 발명에 부가될 수 있는 연구과제로는, 직류 출력 전압과 변압기의 권선전압과 전류를 수식적으로 해석하는 것과, 대용량에서의 출력 Ripple 전압에 대한 고찰이 될 수 있을 것이다.On the other hand, as a research subject that can be added to the present invention, it will be able to analyze the DC output voltage and the winding voltage and current of the transformer and the output ripple voltage at a large capacity.

이상의 본 발명은 상기에서 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.

상기한 바와 같은 본 발명은 여러개의 컨버터를 조합하여 계단파 형태의 입력 전류를 얻을 수 있게 됨에 따라 제어방식이 간단하며, 필터회로가 없이 양질의 부하전류를 구현하고, 저주파 스위칭으로 손실과 소음이나 노이즈 절연에서 자유롭고 대용량화에 적용시킬수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention is a simple control method according to the combination of a plurality of converters to obtain a step wave-type input current, implements a good load current without a filter circuit, loss and noise by low frequency switching It is free from noise isolation and can be applied to large capacity.

Claims (4)

입력된 교류전원(AC)을 변압하는 변압기와 상기 변압기를 통해 변압출력된 전원을 정류하여 직류전원(DC)으로 변환출력하는 정류기와 상기 정류기를 통해 출력된 전류를 스위칭하는 출력제어부로 구성된 다수개의 AC/DC컨버터에 있어서,A plurality of transformers comprising a transformer for transforming the input AC power (AC), a rectifier for rectifying the power output transformed through the transformer to convert to the DC power (DC), and an output control unit for switching the current output through the rectifier In AC / DC converter, 상기 각 AC/DC 컨버터는 1차권선에 입력된 교류전원을 서로다른 권선수를 가진 2차권선을 통해 각기 다른 레벨의 전압으로 변압하는 다수개의 변압기;Each AC / DC converter includes a plurality of transformers for converting AC power input to the primary winding into voltages of different levels through secondary windings having different winding numbers; 상기 각 변압기에서 출력된 전압을 각각 직류전압으로 변환하는 다수개의 정류부; 및A plurality of rectifiers for converting the voltages output from the transformers into DC voltages, respectively; And 상기 각 정류부를 통해 출력된 서로 다른 레벨의 직류전압을 조합하여 중첩하여 출력하는 출력제어부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터.And an output control unit for combining and outputting the DC voltages having different levels outputted through the rectifiers. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 변압기의 1차권선에 대한 2차권선 비(Na:Nb:Nc:Nd)는 입력 전원전류에 각각 2승수의 비율로 가산하기 위하여 1:2:4:8로 설정하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터.The ratio of the secondary winding to the primary winding of the transformer (N a : N b : N c : N d ) is set to 1: 2: 4: 8 to add to the input power current at the ratio of the power of two. Multi-level converter characterized by. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 AC/DC컨버터는 직렬로 조합한 다중 레벨 강압형 컨버터인 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터.And each AC / DC converter is a multilevel step-down converter in series. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 출력제어부는 기준 정현파와 다수 레벨의 전류파형에 의한 계단 파형의 최대편차가 일정하게 최소전류 폭의 1/2이 유지되도록 각 스위칭 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터.And the output control unit determines each switching time such that the maximum deviation of the staircase waveform due to the reference sine wave and the current waveform of multiple levels is kept at a half of the minimum current width.
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