KR101250454B1 - Switching fuction generator and generating method for control voltage of vienna rectifier using carrier comparison pwm - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A switching function generator and a switching function generation method for voltage control of a Vienna rectifier applying a triangle wave comparison PWM technique are provided to simply generate a switching function of a Vienna rectifier by applying a triangle comparison PWM technique using two carrier signals. CONSTITUTION: A normalization member(140) generates a terminal voltage command. The terminal voltage command is normalized by dividing the terminal voltage command outputted from a terminal voltage command calculation unit with voltage corresponding to current link voltage. A carrier wave application unit(150) generates carrier wave. A triangle wave comparator(160) applies the normalized terminal voltage command outputted in the normalization member and the carrier wave applied in the carrier wave application unit in the triangle comparison PWM technique. The triangle wave comparator generates a switching signal for controlling a power semiconductor switch.

Description

삼각파 비교 PWM방식을 적용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기 및 스위칭 함수 발생방법{Switching fuction generator and generating method for control voltage of vienna rectifier using carrier comparison PWM}Switching fuction generator and generating method for control voltage of vienna rectifier using carrier comparison PWM}

본 발명은 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기 및 스위칭 함수 발생방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 3레벨 비엔나 정류기의 전압을 간단하게 제어하기 위해 두 개의 반송파를 이용한 삼각파 비교 PWM 방식 또는 단일 반송파를 이용한 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기 및 스위칭 함수 발생방법에 관한 것이다. The present invention relates to a switching function generator and a switching function generating method for voltage control of a Vienna rectifier using a triangular wave comparison PWM scheme. More specifically, a switching function generator and a switching function for voltage control of a Vienna rectifier using a triangular wave comparison PWM method using two carriers or a triangular wave comparison PWM method using a single carrier to easily control the voltage of a three-level Vienna rectifier. It relates to a generation method.

종래 교류전압을 입력받아 직류로 변환하기 위해 사용되던 2레벨 3상 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; 이하 PWM) 정류기는 3상 전원의 입력 전류 고조파 저감을 위한 회로로 산업용 통신전원용 등 여러 응용분야에서 많이 사용되어 왔다. The conventional two-level three-phase pulse width modulation (PWM) rectifier is used to reduce input current harmonics of three-phase power supplies. It has been used a lot.

이러한 종래 2레벨 3상 PWM 정류기의 스위칭 소자로 내압이 높은 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor, 14) 가 일반적으로 사용되는데, 높은 내압의 IGBT(14)는 고속 스위칭이 요구될 경우, 스위칭 손실이 높아 효율을 높이는데 한계가 있다. Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs) having high breakdown voltages are generally used as switching elements of the conventional two-level three-phase PWM rectifiers. When the high breakdown voltage IGBTs 14 require fast switching, High switching losses limit the efficiency.

이런 단점을 극복하기 위하여 3 레벨 3상 정류기의 적용이 검토되기 시작하였으며, 이의 대표적인 회로가 비엔나 정류기(10)이다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제어대상이 되는 3레벨 비엔나 정류기(10)의 회로도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 비엔나 정류기(10)는 3상의 교류전압을 인가하는 3상 전압인가부(11), 3상의 입력단 각각에 구비된 3개의 인덕터(12), 출력단에 구비된 2개의 직류연결 캐패시터(13) 및 인덕터(12)와 직류연결 캐패시터(13) 사이에 구비되어 3상 펄스폭변조(PWM) 전력제어를 하기 위한 전력용 반도체 스위치를 구비하여 3상의 교류전압을 직류로 변환하게 된다. In order to overcome this disadvantage, the application of the three-level three-phase rectifier has begun to be examined, and the typical circuit thereof is the Vienna rectifier (10). Figure 1 shows a circuit diagram of a three-level Vienna rectifier 10 to be controlled according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the Vienna rectifier 10 includes a three-phase voltage applying unit 11 for applying an alternating voltage of three phases, three inductors 12 provided at each of three phase input terminals, and two at the output stage. It is provided between the DC connection capacitor 13 and the inductor 12 and the DC connection capacitor 13 to convert a three-phase AC voltage into a DC by including a power semiconductor switch for three-phase pulse width modulation (PWM) power control. Done.

도 1에 도시된 3 레벨 비엔나 정류기(10)의 출력 단자 전압은 0.5Vdc, 0, -0.5Vdc 3개의 상태를 가지고 있기 때문에 기존의 2 레벨 PWM 정류기에서 사용되는 전력용 반도체 소자와 비교하여, 스위칭 소자의 내압을 절반 수준으로 낮출 수 있어, 전력용 반도체 소자를 IGBT(14) 대신 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)가 사용 가능하다. 이에 따라 전력용 반도체 소자의 스위칭 손실을 대폭 저감할 수 있으며, 재료비를 낮출 수 있는 장점이 있다.Since the output terminal voltage of the three-level Vienna rectifier 10 shown in FIG. 1 has three states of 0.5 Vdc, 0, and -0.5 Vdc, the switching is compared with the power semiconductor device used in the conventional two-level PWM rectifier. Since the breakdown voltage of the device can be reduced to about half, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) can be used instead of the IGBT 14. Accordingly, the switching loss of the power semiconductor device can be significantly reduced, and the material cost can be lowered.

도 1에 도시된 3레벨 비엔나 정류기(10)에서 Sabc(Sa, Sb, Sc)는 스위치에 인가되는 전압, 전류에 대하여 4 상한 동작이 가능하도록 모스펫(MOSFET)와 다이오드로 구성된 전력용 반도체 모듈 내부의 모스펫의 스위칭 상태를 나타내는 스위칭 함수이다. 또한 도 1에 도시된 D1 내지 D6 3상의 일반적인 정류용 다이오드를 의미한다. 위에서 언급한 4 상한 전력용 스위칭 소자에 포함된 모스펫의 스위칭 상태를 나타내는 스위칭 함수는 이하의 수학식 1로서 정의될 수 있다.In the three-level Vienna rectifier 10 shown in FIG. 1, S abc (S a , S b , S c ) is a power consisting of a MOSFET and a diode to enable quadrant operation for voltage and current applied to a switch. Switching function indicating the switching state of the MOSFET inside the semiconductor module. In addition, it means a general rectifying diode of D 1 to D 6 3 shown in FIG. The switching function representing the switching state of the MOSFET included in the above four quadrant power switching elements may be defined as Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112011099020714-pat00001
Figure 112011099020714-pat00001

Figure 112011099020714-pat00002
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즉, 스위칭 함수(Sabc)가 1일 때, 스위치는 켜진 상태(ON)로 제어되고, 스위칭함수(Sabc)가 0일 때는 스위치는 꺼진 상태(OFF)로 제어되게 된다. 비엔나 정류기(10)의 동작은 도 1에 도시된 바와 같이, 전력용 반도체인 모스펫 스위치가 켜진(ON) 상태일 경우 각 상 출력단자전압(V( abc )0)은 0V가 되고, 전력용 반도체 스위치가 꺼진(OFF) 상태일 경우는 전류의 방향에 따라 출력단자전압(V( abc )0)은 Vdc/2 또는 -Vdc/2의 값을 갖는다. 이하의 수학식 2는 스위칭 함수(Sabc)에 따른 비엔나 정류기(10)의 출력 단자 전압(V( abc )0)을 나타내었다.That is, when the switching function S abc is 1, the switch is controlled to the ON state, and when the switching function S abc is 0, the switch is controlled to the OFF state. As shown in FIG. 1, when the MOSFET switch, which is a power semiconductor, is turned on, each of the phase output terminal voltages V ( abc ) 0 becomes 0 V, and the power rectifier 10 operates in the Vienna rectifier 10. When the switch is OFF, the output terminal voltage (V ( abc ) 0 ) has a value of V dc / 2 or -V dc / 2 depending on the direction of the current. Equation 2 below shows the output terminal voltage V ( abc ) 0 of the Vienna rectifier 10 according to the switching function Sabc.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112011099020714-pat00003
Figure 112011099020714-pat00003

Figure 112011099020714-pat00004
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수학식 2에서와 같이, 전력용 반도체인 모스펫 스위치가 켜진(ON) 상태(Sabc=1)일 경우 각 상 출력단자전압(V( abc )0)은 0V가 되고, 전력용 반도체 스위치가 꺼진(OFF) 상태(Sabc=0)일 때, 입력되는 전류가 양(+)의 값인 경우, 출력단자전압(V(abc)0)은 -Vdc/2이 되고, 입력되는 전류가 음(-)의 값인 경우 출력단자전압(V( abc)0)은 Vdc/2 값을 갖게 됨을 알 수 있다.As shown in Equation 2, when the MOSFET switch, which is a power semiconductor, is turned on (Sabc = 1), each phase output terminal voltage V ( abc ) 0 becomes 0 V, and the power semiconductor switch is turned off ( In the OFF state (Sabc = 0), when the input current is a positive value, the output terminal voltage V (abc) 0 becomes -V dc / 2, and the input current is negative. It can be seen that the output terminal voltage V ( abc) 0 has a value of V dc / 2.

한편 이러한 기존의 비엔나 정류기(10)의 전압 제어 방법으로 공간 전압 벡터(Space Voltage Vector)를 이용한 방법이 적용되고 있다. 도 2는 종래 3레벨 비엔나 정류기를 제어하기 위한 공간 전압 벡터도를 도시한 것이다. Meanwhile, a method using a space voltage vector is applied as a voltage control method of the conventional Vienna rectifier 10. Figure 2 shows a spatial voltage vector diagram for controlling a conventional three-level Vienna rectifier.

도 2에 도시된 공간 전압벡터도에서, 전압벡터 I, II, III, IV, V, VI는 각각 모스펫(MOSFET)이 꺼져있는 상태에서 3상 입력 전압에 의해 결정되는 3상 다이오드의 통전 상태에 따른 공간 전압 벡터를 나타낸다. In the spatial voltage vector diagram shown in FIG. 2, voltage vectors I, II, III, IV, V, and VI are respectively applied to the energized state of the three-phase diode determined by the three-phase input voltage with the MOSFET turned off. According to the space voltage vector.

도 2에 도시된 전압 벡터도의 회색 영역은 a상의 전압이 양의 값을, b, c상의 전압이 음의 값을 각각 갖는 I번 영역에서 4 상한 스위치의 통전 상태에 따라 가질 수 있는 공간 전압 벡터를 나타낸다. 회색 영역 중 4 상한 스위치가 모두 꺼지면 출력단자전압은 V1을 가지며, 4상한 스위치가 모두 켜지면 출력단자전압은 V4를 갖는다. In the gray area of the voltage vector diagram shown in FIG. Represents a vector. If all four high limit switches are off, the output terminal voltage has V1. If all four high limit switches are on, the output terminal voltage has V4.

또한, V2와 V6는 하나의 4상한 스위치가 켜진 경우 출력단자전압은 V2와 V6 값을 갖게 되며, 두 개의 4상한 스위치가 켜진 경우 출력단자전압은 V3와 V5 값을 갖게 된다. 또한, 회색 영역의 중간 벡터는 a상의 4 상한 스위치만 켜거나 b,c상의 4상한 스위치 두 개를 모두 켜서 만들어 낼 수 있다. In addition, the output terminal voltage has a value of V2 and V6 when one of the four upper limit switches is turned on, and the output terminal voltage has a value of V3 and V5 when the two four upper limit switches are turned on. In addition, the middle vector in the gray region can be created by turning on only the quadrant switch on a or both quadrant switches on b and c.

이런 전압 벡터의 조합으로 총 25개의 유효벡터를 사용하여 원하는 전압 벡터를 만들 수 있다. 3 레벨 정류기인 비엔나 정류기는 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 전압 및 4 상한 스위치 조합에 의한 스위칭 벡터의 선택이 어렵고, 선택된 각각의 벡터의 인가 시간 계산이 복잡하기 때문에 3상 스위치의 스위칭 상태를 결정하기 매우 어렵다는 문제가 존재한다. With this combination of voltage vectors, a total of 25 valid vectors can be used to create the desired voltage vector. As shown in Fig. 2, the Vienna rectifier, which is a three-level rectifier, is difficult to select a switching vector by a combination of input voltage and four upper limit switches, and the calculation time of each selected vector is complicated. There is a problem that is very difficult to determine.

이하에서는 종래 2레벨 정류기의 구성과 종래 2레벨 정류기를 제어하기 위한 방법으로서 공간전압벡터를 이용하는 방법과 삼각파 비교 PWM 방식을 이용한 방법을 간략히 언급하기로 한다. Hereinafter, a method of using a spatial voltage vector and a method using a triangular wave comparison PWM method will be briefly described as a configuration of a conventional two-level rectifier and a method for controlling the conventional two-level rectifier.

도 3은 종래 2레벨 PWM 정류기(1)의 회로도를 도시한 것이다. 그리고, 도 4는 도 3에 도시된 2레벨 PWM 정류기(1)를 제어하기 위한 공간 전압 벡터도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 2 레벨 PWM 정류기(1)의 전압 제어를 위한 공간 전압 벡터도는 도 2에 도시된 비엔나 정류기(10)를 제어하기 위한 공간전압벡터도와 비교하여 복잡하지 않음을 알 수 있다. 따라서 2 레벨 PWM 정류기(1)의 경우에는 이러한 공간전압벡터도를 이용하여 전압을 유용하게 제어할 수 있었다. 3 shows a circuit diagram of a conventional two-level PWM rectifier 1. 4 shows a spatial voltage vector diagram for controlling the two-level PWM rectifier 1 shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, it is understood that the spatial voltage vector diagram for voltage control of the two-level PWM rectifier 1 is not complicated compared to the spatial voltage vector diagram for controlling the Vienna rectifier 10 shown in FIG. 2. Can be. Therefore, in the case of the two-level PWM rectifier 1, the voltage can be usefully controlled by using the spatial voltage vector diagram.

또한, 도 5는 종래 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 2레벨 PWM 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기(20)의 구성도를 도시한 것이다. 삼각파 비교 PWM을 하면 도 4에서 도시된 공간 전압 벡터와 동일한 전압 제어 효과가 나타나므로 2레벨의 PWM 정류기(1)의 제어 방법으로 많이 사용된다. 이러한 삼각파 비교 PWM 방법과 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 스위칭 함수 발생기의 구성에 대해서는 이하의 [발명을 실시하기 위한 구체적인 내용]에서 상세히 설명하도록 한다. In addition, FIG. 5 illustrates a configuration diagram of a switching function generator 20 for voltage control of a two-level PWM rectifier using a conventional triangular wave comparison PWM scheme. The triangular wave comparison PWM results in the same voltage control effect as the spatial voltage vector shown in FIG. The configuration of the switching function generator using the triangular wave comparison PWM method and the triangular wave comparison PWM method will be described in detail below.

앞서 언급한 바와 같이 종래 비엔나 정류기(10)를 제어하기 위하여 공간전압벡터 방법을 이용하게 되면, 공간 전압 벡터 생성을 위한 유효 전압 벡터의 선택이 복잡하고, 유효 전압 벡터 및 영 전압 벡터의 인가 시간 계산이 복잡하여, 실제 구현이 어려운 문제가 있게 된다. As mentioned above, when the spatial voltage vector method is used to control the conventional Vienna rectifier 10, the selection of the effective voltage vector for generating the spatial voltage vector is complicated, and the application time of the effective voltage vector and the zero voltage vector is calculated. Because of this complexity, the actual implementation is difficult.

따라서 이러한 3레벨 비엔나 정류기(10)를 제어하기 위하여 공간전압벡터 방식을 채용하지 않고, 기존의 삼각파 비교 PWM 방식을 수정 적용하여 보다 간단하고, 구현 가능성을 높인 비엔나 정류기의 전압제어방법 및 그 장치가 요구되었다. Therefore, to control the three-level Vienna rectifier 10, a voltage control method and a device of the Vienna rectifier, which are simpler and more feasible by applying a conventional triangular wave comparison PWM method without employing the spatial voltage vector method, are provided. Was required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에서는 비엔나 정류기를 간단하게 제어하기 위한 방안으로, 기존의 3레벨 정류기에 사용되는 두 개의 반송파를 이용한 삼각파 비교 PWM 방식을 수정하여 비엔나 정류기에 적용가능한 삼각파 비교 PWM방식을 적용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기 및 스위칭 함수 발생방법을 제공하게 된다. The present invention has been made to solve the above problems, in one embodiment of the present invention is a scheme for simply controlling the Vienna rectifier, a triangular wave comparison PWM scheme using two carriers used in the existing three-level rectifier In this paper, a switching function generator and a switching function generation method for voltage control of a Vienna rectifier using a triangular wave comparison PWM method applicable to a Vienna rectifier are provided.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 단일 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 반송파 비교 PWM 방법을 제공하게 된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단일 반송파 비교 PWM 방법은 단일 반송파를 사용하기 때문에 구현이 용이한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기 및 발생방법을 제공하게 된다. In addition, according to another embodiment of the present invention to provide a carrier comparison PWM method of the Vienna rectifier using a single carrier. The single carrier comparison PWM method according to another embodiment of the present invention provides a switching function generator and generation method for voltage control of a Vienna rectifier, which is easy to implement because of using a single carrier.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다. Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명의 목적은, 3상의 교류전압을 인가하는 3상 전압인가부, 3상의 입력단 각각에 구비된 인덕터, 출력단에 구비된 직류연결 캐패시터 및 인덕터와 직류연결 캐패시터 사이에 구비되어 3상 펄스폭변조(PWM) 전력제어를 하기 위한 전력용 반도체 스위치를 구비하여 3상의 교류전압을 직류로 변환하는 비엔나 정류기에서, 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생시키는 스위칭 함수 발생기에 있어서, 각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 상 전압명령을 발생시키는 상 전압 명령발생부; 중성점 전압을 발생시키는 중성점 전압발생부; 상 전압 명령발생부에서 발생된 상 전압명령과 중성점 전압발생부에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자전압명령을 발생시키는 단자전압명령 연산부; 단자전압명령 연산부에서 출력된 단자전압명령을 직류 링크전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압명령을 발생시키는 정규화 수단; 반송파를 발생시키는 반송파 인가부; 및 정규화 수단에서 출력된 정규화된 단자전압명령과 반송파 인가부에서 인가된 반송파를 삼각파 비교 PWM방식을 적용하여 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생시키는 삼각파비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼각파 비교 PWM방식을 적용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기로서 달성될 수 있다. An object of the present invention, the three-phase voltage applying unit for applying the three-phase AC voltage, the inductor provided in each of the three-phase input terminal, the DC connection capacitor provided in the output terminal and the inductor and DC connection capacitor is provided between the three-phase pulse width modulation (PWM) In a Vienna rectifier having a power semiconductor switch for power control and converting three-phase AC voltage into direct current, a switching function generator for generating a switching signal for controlling the power semiconductor switch, wherein the voltage of each phase A phase voltage command generator for generating a given phase voltage command to modulate the pulse width; A neutral point voltage generator for generating a neutral point voltage; A terminal voltage command calculator configured to generate a terminal voltage command by adding the phase voltage command generated by the phase voltage command generator and the neutral point voltage generated by the neutral point voltage generator; Normalization means for generating a normalized terminal voltage command by dividing the terminal voltage command output from the terminal voltage command calculation unit by a voltage corresponding to a DC link voltage; A carrier applying unit generating a carrier; And a triangular wave comparator for generating a switching signal for controlling the power semiconductor switch by applying a triangular wave comparison PWM method to the normalized terminal voltage command output from the normalization means and the carrier wave applied from the carrier applying unit. It can be achieved as a switching function generator for voltage control of a Vienna rectifier with a triangular wave comparison PWM scheme.

전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 함수는 이하의 수학식 1로 정의되고, 스위칭 함수에 따른 비엔나정류기(10)의 출력단자전압은 이하의 수학식 2로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다. The switching function for controlling the power semiconductor switch is defined by Equation 1 below, and the output terminal voltage of the Vienna rectifier 10 according to the switching function may be defined by Equation 2 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112011099020714-pat00005
Figure 112011099020714-pat00005

Figure 112011099020714-pat00006
Figure 112011099020714-pat00006

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112011099020714-pat00007
Figure 112011099020714-pat00007

수학식 1에서 Sabc는 스위칭 함수이고, 수학식 3에서 V( abc )0는 출력단자전압이고, iabc는 입력전류이고, 입력전류가 양의 값이면 Sign(iabc)는 +1이고, 입력전류가 음의 값이면 Sign(iabc)는 -1이다.In Equation 1, S abc is a switching function, in Equation 3, V ( abc ) 0 is an output terminal voltage, i abc is an input current, and if the input current is a positive value, Sign (i abc ) is +1. If the input current is negative, Sign (i abc ) is -1.

반송파 인가부는 0 이상의 범위에 존재하는 하이 반송파와 0 미만의 범위에 존재하는 로우 반송파를 발생시켜 삼각파 비교기에 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다. The carrier applying unit may generate a high carrier present in a range of 0 or more and a low carrier present in a range of less than 0 to apply the triangular wave comparator.

삼각파 비교기는, 정규화된 단자전압명령과 하이 반송파를 비교하거나 정규화된 단자전압명령과 로우 반송파를 비교하여 스위칭 함수를 발생시키는 것을 특징으로 할 수 있다. The triangular wave comparator may be configured to generate a switching function by comparing the normalized terminal voltage command and the high carrier or by comparing the normalized terminal voltage command and the low carrier.

삼각파 비교기는, 정규화된 단자전압명령이 양의 값인 경우, 정규화된 단자전압명령과 하이 반송파를 비교하여 정규화된 단자전압명령이 하이 반송파보다 작은 경우 스위칭 함수를 1로 제어하고, 정규화된 단자전압명령이 하이 반송파보다 클 우 스위칭 함수를 0으로 제어하며, 정규화된 단자전압명령이 음의 값인 경우, 정규화된 단자전압명령과 로우 반송파를 비교하여 정규화된 단자전압명령이 로우 반송파보다 클 경우 스위칭 함수를 1로 제어하고, 정규화된 단자전압명령이 로우 반송파보다 작은 경우 스위칭 함수를 0으로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. When the normalized terminal voltage command is a positive value, the triangular wave comparator compares the normalized terminal voltage command with the high carrier to control the switching function to 1 when the normalized terminal voltage command is smaller than the high carrier, and the normalized terminal voltage command If the normalized terminal voltage command is greater than the low carrier, the switching function is controlled to 0 when the normalized terminal voltage command is greater than the low carrier. The control function may be controlled to 1, and the switching function may be controlled to 0 when the normalized terminal voltage command is smaller than the low carrier.

반송파 인가부는 0 이상의 범위에서만 존재하는 단일 반송파를 발생시켜 삼각파 비교기에 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다. The carrier applying unit may generate a single carrier existing only in a range of 0 or more and apply the generated single carrier to the triangular wave comparator.

삼각파 비교기와 정규화 수단 사이에 구비되어, 정규화 수단에서 출력된 정규화된 단자전압명령을 인가받아 정규화된 단자전압명령의 절대값인 변조 단자전압명령을 삼각파 비교기에 출력시키는 절대값생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. It is provided between the triangular wave comparator and the normalizing means, further comprising an absolute value generating unit for receiving the normalized terminal voltage command output from the normalizing means for outputting a modulated terminal voltage command that is an absolute value of the normalized terminal voltage command to the triangular wave comparator It can be characterized.

삼각파 비교기는 반송파 인가부로부터 인가받은 단일반송파와 절대값생성부로부터 인가받은 변조 단자전압명령을 비교하여 스위칭 함수를 발생시키는 것을 특징으로 할 수 있다. The triangular wave comparator may generate a switching function by comparing a single carrier received from the carrier applying unit with a modulation terminal voltage command applied from the absolute value generating unit.

삼각파 비교기는 변조 단자전압명령과 단일 반송파를 비교하여 변조 단자전압명령이 단일 반송파보다 작은 경우 스위칭 함수를 1로 제어하고, 변조 단자전압명령이 단일 반송파보다 클 경우 스위칭 함수를 0으로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. The triangular wave comparator compares the modulation terminal voltage command with a single carrier to control the switching function to 1 when the modulation terminal voltage command is smaller than the single carrier and to control the switching function to 0 when the modulation terminal voltage command is larger than the single carrier. You can do

또 다른 카테고리로서 본 발명의 목적은, 3상의 교류전압을 인가하는 3상 전압인가부, 3상의 입력단 각각에 구비된 인덕터, 출력단에 구비된 직류연결 캐패시터 및 인덕터와 직류연결 캐패시터 사이에 구비되어 3상 펄스폭변조(PWM) 전력제어를 하기 위한 전력용 반도체 스위치를 구비하여 3상의 교류전압을 직류로 변환하는 비엔나 정류기에서, 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생시키는 스위칭 함수 발생 방법에 있어서, 상 전압 명령발생부에서 각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 상 전압명령을 발생시키고, 중성점 전압발생부에서 중성점 전압을 발생시키는 단계; 단자전압명령 연산부에서 상 전압 명령발생부에서 발생된 상 전압명령과 중성점 전압발생부에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자전압명령을 발생시키는 단계; 정규화 수단이 단자전압명령 연산부에서 출력된 단자전압명령을 직류 링크전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압명령을 발생시키는 단계; 및 삼각파비교기가 정규화 수단에서 출력된 정규화된 단자전압명령과 반송파 인가부에서 인가된 반송파를 삼각파 비교 PWM방식을 적용하여 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼각파 비교 PWM방식을 적용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생방법으로 달성될 수 있다. In another category, an object of the present invention is to provide a three-phase voltage applying unit for applying an alternating voltage of three phases, an inductor provided at each of the three phase input terminals, a DC connection capacitor provided at the output terminal, and an inductor and a DC connection capacitor. In a Vienna rectifier having a power semiconductor switch for phase pulse width modulation (PWM) power control and converting three-phase AC voltage into direct current, a switching function generating method for generating a switching signal for controlling the power semiconductor switch. Generating a given phase voltage command to pulse width modulate the voltage of each phase in the phase voltage command generator and generating a neutral point voltage in the neutral voltage generator; Generating a terminal voltage command by adding a phase voltage command generated by the phase voltage command generator and a neutral point voltage generated by the neutral point voltage generator; Generating a normalized terminal voltage command by dividing the terminal voltage command output from the terminal voltage command calculating unit by a voltage corresponding to a DC link voltage; And generating, by a triangular wave comparator, a switching signal for controlling the power semiconductor switch by applying a triangular wave comparison PWM scheme to the normalized terminal voltage command output from the normalization means and the carrier wave applied from the carrier applying unit. It can be achieved by a switching function generation method for voltage control of a Vienna rectifier using a triangular wave comparison PWM method.

스위칭 신호를 발생시키는 단계는, 반송파 인가부가 0 이상의 범위에 존재하는 하이 반송파와 0 이하의 범위에 존재하는 로우 반송파를 발생시켜 삼각파비교기에 인가하는 단계; 및 삼각파 비교기가 정규화된 단자전압명령과 하이 반송파를 비교하거나 정규화된 단자전압명령과 로우 반송파를 비교하여 스위칭 함수를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The generating of the switching signal may include generating a high carrier in a range of 0 or more and a low carrier in a range of 0 or less and applying the triangular comparator; And generating a switching function by comparing the normalized terminal voltage command with the high carrier or comparing the normalized terminal voltage command with the low carrier.

스위칭 신호를 발생시키는 단계는, 삼각파 비교기가 정규화된 단자전압명령이 양의 값인 경우, 정규화된 단자전압명령과 하이 반송파를 비교하여 정규화된 단자전압명령이 하이 반송파보다 작은 경우 스위칭 함수를 1로 제어하고, 정규화된 단자전압명령이 하이 반송파보다 클 경우 스위칭 함수를 0으로 제어하며, 정규화된 단자전압명령이 음의 값인 경우, 정규화된 단자전압명령과 로우 반송파를 비교하여 정규화된 단자전압명령이 로우 반송파보다 클 경우 스위칭 함수를 1로 제어하고, 정규화된 단자전압명령이 로우 반송파보다 작은 경우 스위칭 함수를 0으로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. The step of generating the switching signal may include: when the normalized terminal voltage command is a positive value, the triangle wave comparator compares the normalized terminal voltage command with a high carrier to control the switching function to 1 when the normalized terminal voltage command is smaller than the high carrier. If the normalized terminal voltage command is higher than the high carrier, the switching function is controlled to 0. If the normalized terminal voltage command is negative, the normalized terminal voltage command is low by comparing the normalized terminal voltage command to the low carrier. The switching function may be controlled to 1 when the carrier is larger than the carrier, and the switching function may be controlled to 0 when the normalized terminal voltage command is smaller than the low carrier.

정규화된 단자전압명령을 발생시키는 단계 후에, 삼각파 비교기와 정규화 수단 사이에 구비된 절대값생성부가 정규화 수단에서 출력된 정규화된 단자전압명령을 인가받아 정규화된 단자전압명령의 절대값인 변조 단자전압명령을 삼각파 비교기에 출력시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. After the step of generating the normalized terminal voltage command, the absolute value generator provided between the triangular wave comparator and the normalization means receives the normalized terminal voltage command outputted from the normalization means, thereby modulating the terminal voltage command which is an absolute value of the normalized terminal voltage command. It may be characterized in that it further comprises the step of outputting to a triangular wave comparator.

스위칭 신호를 발생시키는 단계는, 반송파 인가부가 0 이상의 범위에서만 존재하는 단일 반송파를 발생시켜 삼각파 비교기에 인가하는 단계; 및 삼각파 비교기가 반송파 인가부로부터 인가받은 단일반송파와 절대값생성부로부터 인가받은 변조 단자전압명령을 비교하여 스위칭 함수를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The generating of the switching signal may include: generating and applying to the triangular comparator a single carrier existing only in a range of 0 or more; And generating, by the triangular wave comparator, a switching function by comparing a single carrier received from the carrier applying unit with a modulation terminal voltage command applied from the absolute value generating unit.

스위칭 함수를 발생시키는 단계는, 삼각파 비교기가 변조 단자전압명령과 단일 반송파를 비교하여 변조 단자전압명령이 단일 반송파보다 작은 경우 스위칭 함수를 1로 제어하고, 변조 단자전압명령이 단일 반송파보다 클 경우 스위칭 함수를 0으로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the generating of the switching function, the triangular wave comparator compares the modulation terminal voltage command with a single carrier to control the switching function to 1 when the modulation terminal voltage command is smaller than a single carrier, and to switch when the modulation terminal voltage command is larger than a single carrier. It can be characterized by controlling the function to zero.

따라서, 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 삼각파 비교 PWM 방식을 적용하여 보다 쉽고 간단하게 비엔나 정류기의 전압을 제어할 수 있는 효과를 갖는다. 기존의 공간전압 벡터를 이용한 PWM 방식은 공간 벡터 생성을 위한 유효 전압 벡터 인가 시간과 영 전압 벡터 인가 시간의 계산이 복잡하고, 구현이 어려운 문제를 가지고 있었으나 본 발명의 일실시예에 따르면 두 개의 반송파(carrier wave)신호를 이용한 삼각파 비교 PWM 방식을 적용하여 비엔나 정류기의 스위칭 함수를 보다 간단하게 발생시킬 수 있는 장점이 있다.Therefore, according to one embodiment of the present invention as described, it has the effect that it is easier and simple to control the voltage of the Vienna rectifier by applying a triangular wave comparison PWM scheme. In the conventional PWM method using the space voltage vector, the calculation of the effective voltage vector applying time and the zero voltage vector applying time for generating the space vector is complicated and difficult to implement, but according to an embodiment of the present invention, two carriers The triangular wave comparison PWM method using a carrier wave signal can be applied to generate the switching function of the Vienna rectifier more simply.

또한, 두 개의 반송파 비교 PWM 방식은 다수개의 반송파를 요구해 실제 구현이 어려운 문제점이 있어, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 비엔나 정류기의 단일 반송파 비교 PWM 방법을 제안하여, 보다 간단히 삼각파 비교 PWM 방법을 구현할 수 있는 효과를 갖게 된다. In addition, since the two carrier comparison PWM method requires a plurality of carriers, the actual implementation is difficult, and according to another embodiment of the present invention, a single carrier comparison PWM method of a Vienna rectifier is proposed to implement a triangular wave comparison PWM method more simply. Will have the effect.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, All fall within the scope of the appended claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제어대상이 되는 3레벨 비엔나 정류기의 회로도,
도 2는 종래 3레벨 비엔나 정류기를 제어하기 위한 공간 전압 벡터도,
도 3은 종래 2레벨 PWM 정류기의 회로도,
도 4는 종래 2레벨 PWM 정류기를 제어하기 위한 공간 전압 벡터도
도 5는 종래 삼각파 비교 PWM방식을 적용한 2레벨 PWM 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기의 구성도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 두 개의 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기의 구성도,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 두 개의 반송파, 정규화된 상 전압명령 및 정규화된 단자전압명령을 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 두 개의 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생 방법의 흐름도,
도 9a는 본 발명의 제1실시예에 따른 두 개의 반송파와 정규화된 단자전압명령을 나타낸 그래프,
도 9b는 도 9a의 확대 그래프,
도 9c는 본 발명의 제1실시예에 따른 스위칭 함수를 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기의 구성도,
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 단일 반송파, 정규화된 상 전압명령 및 변조 단자전압명령을 나타낸 그래프,
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생 방법의 흐름도,
도 13a는 본 발명의 제2실시예에 따른 단일 반송파와 변조 단자전압명령을 나타낸 그래프,
도 13b는 도 13a의 확대 그래프,
도 13c는 본 발명의 제2실시예에 따른 스위칭 함수를 나타낸 그래프,
도 14a는 본 발명의 실험예에 따른 비엔나 정류기의 정규화된 단자전압명령를 나타낸 그래프,
도 14b는 본 발명의 실험예에 따른 비엔나 정류기의 변조 단자전압명령을 나타낸 그래프,
도 14c는 본 발명의 실험예에 따른 입력 상전류를 나타낸 그래프,
도 14d는 본 발명의 실험예에 따른 출력단자전압을 나타낸 그래프를 도시한 것이다.
1 is a circuit diagram of a three-level Vienna rectifier to be controlled according to an embodiment of the present invention;
2 is a spatial voltage vector diagram for controlling a conventional three-level Vienna rectifier;
3 is a circuit diagram of a conventional two-level PWM rectifier,
4 is a space voltage vector diagram for controlling a conventional two-level PWM rectifier.
5 is a configuration diagram of a switching function generator for voltage control of a two-level PWM rectifier using a conventional triangular wave comparison PWM scheme;
6 is a configuration diagram of a switching function generator for voltage control of a Vienna rectifier using two carriers according to the first embodiment of the present invention;
7 is a graph showing two carriers, a normalized phase voltage command and a normalized terminal voltage command according to the first embodiment of the present invention;
8 is a flowchart of a method of generating a switching function for voltage control of a Vienna rectifier using two carriers according to a first embodiment of the present invention;
9A is a graph showing two carriers and a normalized terminal voltage command according to the first embodiment of the present invention;
9B is an enlarged graph of FIG. 9A,
9c is a graph showing a switching function according to the first embodiment of the present invention;
10 is a block diagram of a switching function generator for voltage control of a Vienna rectifier using a single carrier according to a second embodiment of the present invention;
11 is a graph showing a single carrier, a normalized phase voltage command and a modulation terminal voltage command according to a second embodiment of the present invention;
12 is a flowchart of a method for generating a switching function for voltage control of a Vienna rectifier using a single carrier according to a second embodiment of the present invention;
13A is a graph illustrating a single carrier and a modulated terminal voltage command according to a second embodiment of the present invention;
13B is an enlarged graph of FIG. 13A,
13c is a graph illustrating a switching function according to a second embodiment of the present invention;
14A is a graph showing a normalized terminal voltage command of a Vienna rectifier according to an experimental example of the present invention;
14B is a graph showing a modulated terminal voltage command of a Vienna rectifier according to an experimental example of the present invention;
14c is a graph showing an input phase current according to an experimental example of the present invention;
14d shows a graph showing an output terminal voltage according to an experimental example of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element in between. In addition, the inclusion of an element does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.

이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나정류기(10)의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기(100)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제어대상이 되는 3레벨 비엔나정류기(10)의 회로도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 두 개의 반송파를 이용한 비엔나정류기(10)의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기(100)의 구성도를 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 두 개의 반송파, 정규화된 상 전압명령 및 정규화된 단자전압명령을 나타낸 그래프를 도시한 것이다. Hereinafter, the configuration and operation of the switching function generator 100 for voltage control of the Vienna rectifier 10 to which the triangular wave comparison PWM scheme according to the first embodiment of the present invention is applied will be described. First, Figure 1 shows a circuit diagram of a three-level Vienna rectifier 10 to be controlled according to an embodiment of the present invention. 6 illustrates a configuration diagram of a switching function generator 100 for voltage control of the Vienna rectifier 10 using two carrier waves according to the first embodiment of the present invention, and FIG. A graph showing two carriers, a normalized phase voltage command and a normalized terminal voltage command according to an embodiment is shown.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어의 대상이 되는 3레벨 비엔나정류기(10)의 출력 단자 전압은 0.5Vdc, 0, -0.5Vdc 3개의 상태를 가지고 있기 때문에 기존의 2 레벨 PWM 정류기에서 사용되는 전력용 반도체 소자와 비교하여, 스위칭 소자의 내압을 절반 수준으로 낮출 수 있어, 전력용 반도체 소자를 IGBT(14) 대신 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)가 사용 가능함을 알 수 있다.As shown in FIG. 1, since the output terminal voltage of the three-level Vienna rectifier 10 to be controlled by the present invention has three states of 0.5Vdc, 0, and -0.5Vdc, the conventional two-level PWM rectifier Compared with the power semiconductor device used, the breakdown voltage of the switching device can be lowered by half, so that it can be seen that a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) can be used instead of the IGBT 14.

도 1에 도시된 3레벨 비엔나정류기(10)에서, Sabc(Sa, Sb, Sc)는 스위치에 인가되는 전압, 전류에 대하여 4상한 동작이 가능하도록 모스펫(MOSFET)와 다이오드로 구성된 전력용 반도체 모듈 내부의 모스펫의 스위칭 상태를 나타내는 스위칭 함수이다. 또한 도 1에 도시된 D1 내지 D6 3상의 일반적인 정류용 다이오드를 의미한다. In the three-level Vienna rectifier 10 shown in FIG. 1, S abc (S a , S b , S c ) is composed of a MOSFET and a diode to enable quadrant operation with respect to the voltage and current applied to the switch. Switching function indicating the switching state of the MOSFET inside the power semiconductor module. In addition, it means a general rectifying diode of D 1 to D 6 3 shown in FIG.

3레벨인 비엔나정류기(10)의 반도체 스위치를 온, 오프하기 위하여 스위칭 함수와 출력단자전압의 관계은 이하의 수학식 3으로 정의될 수 있다. In order to turn on and off the semiconductor switch of the three-level Vienna rectifier 10, the relationship between the switching function and the output terminal voltage may be defined by Equation 3 below.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112011099020714-pat00008
Figure 112011099020714-pat00008

수학식 3에서 V( abc )0은 출력단자전압, Sabc는 스위칭 함수이다. 수학식 3은 앞서 언급한 수학식 2를 간략화한 것이며, Sign(i)는 전류의 방향을 함수로 표시하였다. 즉, 전류가 양의 값이면 Sign(i)가 +1, 전류가 음의 값이면 Sign(i)는 -1이 된다.In Equation 3, V ( abc ) 0 is an output terminal voltage and S abc is a switching function. Equation 3 is a simplification of Equation 2 mentioned above, and Sign (i) indicates the direction of the current as a function. That is, if the current is a positive value, Sign (i) is +1. If the current is a negative value, Sign (i) is -1.

수학식 3에서 알 수 있는 바와 같이, 비엔나정류기(10)를 위한 4 상한 스위치의 스위칭 함수(Sabc)는 출력단자전압(V( abc )0)이 0V가 될 때 1이 되도록 비엔나정류기(10)의 스위칭 함수 발생기(100)를 만들어 주면 된다. 반면, 4 상한 스위치의 스위칭 함수(Sabc)가 0일 때는, 즉 4상한 스위치가 꺼져 있을 때는 상 전류의 방향에 따라, 양극 또는 음극에 연결된 두 개의 다이오드 중 하나가 켜지게 되며 양의 상 전류에서의 출력단자전압(V( abc )0)은 0.5Vdc, 음의 상전류에서는 출력단자전압(V( abc )0)이 -0.5Vdc의 값을 갖는다. 그러므로 출력단자전압이 원하는 평균 전압을 갖게 하기 위해서는 4 상한 스위치가 꺼져있을 때의 전압 벡터를 고려하여 4상한 스위치를 선택하여 켜주어야 하는 문제가 발생된다. As can be seen from Equation 3, the switching function S abc of the four upper limit switch for the Vienna rectifier 10 becomes 1 when the output terminal voltage V ( abc ) 0 becomes 0V. It is necessary to make the switching function generator (100). On the other hand, when the switching function S abc of the four quadrant switch is zero, that is, when the four quadrant switch is off, one of the two diodes connected to the positive or negative pole is turned on, depending on the direction of the phase current, and the positive phase current the output terminal voltage (V (abc) 0) in has a value of 0.5Vdc, the phase current of the negative output voltage (V (abc) 0) is -0.5Vdc. Therefore, in order for the output terminal voltage to have a desired average voltage, a problem arises in that the four upper limit switch must be selected and turned on in consideration of the voltage vector when the four upper limit switch is turned off.

한편, 비엔나정류기(10)의 입력 역률 목표 값이 1이므로 항상 전류 명령과 전압 명령이 동상이 된다. 만약 비엔나정류기(10)의 상 전류의 방향이 전압 명령과 동상이라고 가정한다면, 수학식 3을 이하의 수하식 4로 표현할 수 있다. On the other hand, since the input power factor target value of the Vienna rectifier 10 is 1, the current command and the voltage command always become in phase. If it is assumed that the direction of the phase current of the Vienna rectifier 10 is in phase with the voltage command, Equation 3 may be expressed as Equation 4 below.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112011099020714-pat00009
Figure 112011099020714-pat00009

수학식 4에서 알 수 있는 바와 같이, 스위칭 함수(Sabc)가 0일 때 단자전압 명령이 양과 음의 여부에 따라 출력단자전압(V( abc )0)이 결정되므로, 쉽게 스위칭 함수 발생기(100)를 설계할 수 있다. 즉 단자전압명령이 양의 값이고 스위칭 함수(Sabc)가 0이면 출력단자 전압(V( abc )0)은 0.5Vdc가 되고, 단자전압명령이 음의 값이고 스위칭 함수(Sabc)가 0이면 출력단자 전압(V( abc )0)은 -0.5Vdc가 된다. 스위칭 함수(Sabc)가 1이면 단자전압명령(V( abc )0)의 양과 음의 값 여부에 관계없이 출력단자전압(V( abc)0)은 0V가 된다. As can be seen in Equation 4, when the switching function S abc is 0, since the output terminal voltage V ( abc ) 0 is determined according to whether the terminal voltage command is positive or negative, the switching function generator 100 ) Can be designed. That is, if the terminal voltage command is positive and the switching function S abc is 0, the output terminal voltage V ( abc ) 0 is 0.5 V dc , the terminal voltage command is negative and the switching function S abc is If it is 0, the output terminal voltage (V ( abc ) 0 ) is -0.5V dc . If the switching function S abc is 1, the output terminal voltage V ( abc) 0 becomes 0 V regardless of whether the terminal voltage command V ( abc ) 0 is positive or negative.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 다른 스위칭 함수 발생기(100)는 상 전압명령 발생부(110), 중성점 전압발생부(120), 단자전압명령 연산부(130), 반송파 인가부(150) 및 삼각파 비교기(160) 등을 포함하고 있음을 알 수 있다. 상 전압 명령 발생부(110)는 각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 상 전압명령(Van _ ref, Vbn _ ref, Vcn _ ref)을 발생시키게 된다. 그리고, 중성점 전압발생부(120)는 중성점 전압(Vno _ ref)을 발생시키게 된다. As shown in FIG. 6, the switching function generator 100 according to the first embodiment of the present invention includes a phase voltage command generation unit 110, a neutral point voltage generation unit 120, a terminal voltage command operation unit 130, and a carrier application. It can be seen that the unit 150 and the triangular wave comparator 160 and the like. The phase voltage command generator 110 generates the given phase voltage commands V an _ ref , V bn _ ref , and V cn _ ref to pulse width modulate the voltage of each phase. The neutral voltage generator 120 generates the neutral voltage Vno _ ref .

그리고, 단자전압명령 연산부(130)는 상 전압 명령발생부(110)에서 발생된 상 전압명령(Van _ ref, Vbn _ ref, Vcn _ ref)과 중성점 전압발생부(120)에서 발생된 중성점 전압(Vno_ref)을 합산하여 단자전압명령(Vao _ ref, Vbo _ ref, Vco _ ref)을 발생시키게 된다. In addition, the terminal voltage command calculator 130 generates the phase voltage commands V an _ ref , V bn _ ref , V cn _ ref generated from the phase voltage command generator 110 and the neutral voltage generator 120. Generated terminal voltage commands (V ao _ ref , V bo _ ref , V co _ ref ) by summing the neutral point voltages V no_ref .

그리고, 정규화 수단(140)은 단자전압명령 연산부(130)에서 출력된 단자전압명령(Vao _ ref, Vbo _ ref, Vco _ ref)을 직류 링크전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)을 발생시켜 삼각파 비교기(160)로 인가하게 된다. The normalization means 140 divides the terminal voltage commands Va a _ ref , V bo _ ref , V co _ ref ) output from the terminal voltage command calculation unit 130 into voltages corresponding to the DC link voltages to normalize the terminals. The voltage command d a , d b , d c is generated and applied to the triangular comparator 160.

또한, 제1실시예에 따른 반송파 인가부(150)는 2개의 반송파 즉, 0 이상의 범위를 갖는 하이 반송파(carrier_positive)와 0 미만의 범위를 갖는 로우 반송파(carrier_negative) 각각을 발생시켜 2개의 반송파를 삼각파 비교기(160)로 인가하게 된다. In addition, the carrier applying unit 150 according to the first embodiment generates two carriers, namely, a high carrier having a range of 0 or more and a low carrier having a range of less than 0, respectively, to generate two carriers. The triangular wave comparator 160 is applied.

삼각파 비교기(160)에서는 정규화된 단자전압명령(dabc)과 두 개의 반송파 신호를 비교하며, 정규화된 단자전압명령(dabc)이 0보다 클 때 도 7에 도시된 그래프의 0 이상에 위치하는 하이 반송파 신호와 비교를 하게 되고, 정규화된 단자전압명령(dabc)이 0보다 작을 때는 0 이하에 위치하는 로우 반송파 신호와 비교하도록 논리적 곱(AND) 연산이 필요하게 된다. The triangular wave comparator 160 compares the normalized terminal voltage command d abc with two carrier signals, and when the normalized terminal voltage command d abc is greater than zero, the triangle wave comparator 160 is located above zero in the graph shown in FIG. 7. When the normalized terminal voltage command d abc is less than zero, a logical multiplication (AND) operation is required to compare with the low carrier signal located below zero.

즉, 정규화된 단자전압명령(dabc)이 0보다 크고, 하이 반송파 신호보다 크면 출력단자전압이 0.5Vdc가 되도록 스위칭 함수가 0이 되도록 하고, 하이 반송파 신호보다 작으면 출력단자전압이 0V가 되도록 스위칭 함수가 1이 되어야 한다. 정규화된 단자전압명령(dabc)이 0보다 작고, 로우 반송파 신호보다 작으면 출력단자전압이 -0.5Vdc가 되도록 스위칭 함수는 0이 되도록 하고, 정규화된 단자전압명령(dabc)이로우 반송파 신호보다 크면 출력단자전압이 0V가 되도록 스위칭 함수가 1이 되도록 한다. That is, if the normalized terminal voltage command (d abc ) is greater than 0 and greater than the high carrier signal, the switching function is set to 0 so that the output terminal voltage is 0.5 V dc . The switching function should be 1 whenever possible. If the normalized terminal voltage command (d abc ) is less than 0 and less than the low carrier signal, the switching function is zero so that the output terminal voltage is -0.5 Vdc, and the normalized terminal voltage command (d abc ) is a low carrier signal. If it is larger, the switching function is set to 1 so that the output terminal voltage becomes 0V.

최종적으로 삼각파 비교기(160)는 하이 반송파와 로우 반송파의 비교 결과를 논리적 합(OR) 연산 후, 1개의 상 스위치를 제어한다. 도 7에서 da는 정규화된 단자전압명령을 의미하며, 단자전압명령에 직류링크 전압의 절반으로 나누어서 구한다. Finally, the triangular wave comparator 160 controls one phase switch after a logical OR operation on a comparison result between the high carrier and the low carrier. In FIG. 7, d a denotes a normalized terminal voltage command and is obtained by dividing the terminal voltage command by half of the DC link voltage.

즉, 비교된 결과는 각 상에 위치한 양방향 스위치를 켜고 끄기 위한 스위칭 함수(Sa)를 발생시키게 된다. 정규화된 단자전압명령(da)이 0보다 클 때 스위칭 함수는 이하의 수학식 5에 의해서 결정되고, 단자전압명령(da)이 0보다 작을 때는 이하의 수학식 6에 의해서 스위칭 함수(Sa)가 결정된다.That is, the result of the comparison generates a switching function Sa for turning on and off the bidirectional switch located on each phase. Normalized terminal voltage command (d a) is greater when the switching function than 0 is determined by the equation (5) below, the terminal voltage command (d a) the switching function by the equation 6 below when this is less than 0 (S a ) is determined.

[수학식 5][Equation 5]

Sa=1, da ≤ 하이 반송파(carrie_Positive)S a = 1, d a ≤ high carrier (carrie_Positive)

Sa=0, da > 하이 반송파(carrie_Positive), da≥0S a = 0, d a > high carrier (carrie_Positive), d a ≥ 0

[수학식 6]&Quot; (6) "

Sa=1, da ≥ 로우 반송파(carrie_Negative)S a = 1, d a ≥ low carrier (carrie_Negative)

Sa=0, da < 로우 반송파(carrie_Negative), da<0S a = 0, d a <low carrier (carrie_Negative), d a <0

도 7에 도시된 바와 같이, 그래프는 비엔나정류기(10)의 삼각파 비교 PWM 방식을 위한 두 개의 반송파(하이 반송파(carrie_Positive), 로우 반송파(carrie_Negative)), 정규화된 상전압 명령(Vabc _ ref/Vdc ), 및 정규화된 단자 전압 명령(dabc )을 나타냄을 알 수 있다. 하이 반송파 신호는 정규화된 단자 전압 명령(dabc )이 0보다 클 때, 정규화된 단자 전압 명령(dabc )과 비교를 위한 것이고, 로우 반송파 신호는 정규화된 단자 전압 명령(dabc)이 0보다 작을 때 정규화된 단자 전압 명령(dabc)과 비교를 위한 것이다. 3레벨 비엔나정류기(10)는 정규화된 단자전압명령(dabc)이 0보다 크면 상단의 두 개의 직렬 스위치를 PWM하며, 정규화된 단자 전압 명령(dabc)이 하이 반송파보다 크면 상단 두 개의 스위치를 모두 켜서 출력단자전압을 0.5Vdc로 만든다. As shown in FIG. 7, the graph shows two carriers (high carrier (carrie_Positive), low carrier (carrie_Negative), and normalized phase voltage command V abc _ ref / for the triangular wave comparison PWM scheme of the Vienna rectifier 10. the V dc), and the normalized voltage command terminal (d abc) exhibits can be seen. High carrier signal than when the normalized terminal voltage command (d abc) is greater than zero, is for a normalized terminals compared to the voltage command (d abc), a low-carrier signal is normalized terminal voltage command (d abc) is 0, It is for comparison with the normalized terminal voltage command d abc when small. The three-level Vienna rectifier 10 PWMs the two series switches on top if the normalized terminal voltage command (d abc ) is greater than zero, and the top two switches when the normalized terminal voltage command (d abc ) is greater than the high carrier. Turn on all to make the output terminal voltage 0.5V dc .

만약 정규화된 단자전압명령(dabc)이 상단 반송파보다 작으면 상단의 두 개의 스위치 중 맨 위의 스위치를 꺼서 출력단자전압이 0V가 되게 한다. 이런 방식으로 정규화된 단자전압명령(dabc)에 따라 단자전압의 스위칭 주기에 따른 평균값을 단자 전압명령과 같게 제어하는 방법이 삼각파 비교 PWM 방법이며, 두 개의 반송파를 사용한 방식은 전압 명령 생성 및 벡터의 인가시간을 계산하지 않고, 단자 전압 명령과 두 개의 반송파를 비교하는 스위칭 명령을 만들기 때문에 간단하게 제어할 수 있다.If the normalized terminal voltage command (d abc ) is smaller than the upper carrier, turn off the top of the two switches at the top so that the output terminal voltage becomes 0V. In this way, according to the normalized terminal voltage command (d abc ), the method of controlling the average value according to the switching period of the terminal voltage is the same as the terminal voltage command. The triangle wave comparison PWM method is used. It can be controlled simply because it makes a switching command comparing the terminal voltage command and two carriers without calculating the application time of.

이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나정류기(10)의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 두 개의 반송파를 이용한 비엔나정류기(10)의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고, 도 9a는 본 발명의 제1실시예에 따른 두 개의 반송파와 정규화된 단자전압명령을 나타낸 그래프를 도시한 것이고, 도 9b는 도 9a의 확대 그래프, 그리고 도 9c는 본 발명의 제1실시예에 따른 스위칭 함수를 나타낸 그래프를 도시한 것이다. Hereinafter, a method of generating a switching function for voltage control of the Vienna rectifier 10 using the triangular wave comparison PWM scheme according to the first embodiment of the present invention will be described. First, FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of generating a switching function for voltage control of the Vienna rectifier 10 using two carrier waves according to the first embodiment of the present invention. 9A is a graph showing two carriers and a normalized terminal voltage command according to the first embodiment of the present invention, FIG. 9B is an enlarged graph of FIG. 9A, and FIG. 9C is a first embodiment of the present invention. A graph showing a switching function according to an example is shown.

먼저, 상 전압 명령발생부(110)에서 각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 상 전압명령을 발생시키고, 중성점 전압발생부(120)에서 중성점 전압을 발생시키는게 된다(S10-1). 그리고, 단자전압명령 연산부(130)에서 상 전압 명령발생부(110)에서 발생된 상 전압명령과 중성점 전압발생부(120)에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자전압명령을 발생시키게 된다(S20-1)First, the phase voltage command generation unit 110 generates a given phase voltage command to pulse width modulate the voltage of each phase, and generates the neutral point voltage in the neutral point voltage generation unit 120 (S10-1). In addition, the terminal voltage command calculation unit 130 generates the terminal voltage command by adding the phase voltage command generated by the phase voltage command generation unit 110 and the neutral point voltage generated by the neutral point voltage generation unit 120 (S20-). One)

다음으로, 정규화 수단(140)이 단자전압명령 연산부(130)에서 출력된 단자전압명령을 직류 링크전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압명령을 발생시키게 된다(S30-1). 그리고, 삼각파 비교기(160)로 정규화된 단자전압명령이 인가되게 되고, 반송파 인가부(150)에서는 2개의 반송파 신호를 발생시켜 이를 삼각파 비교기(160)로 인가시키게 된다(S40-1).Next, the normalization unit 140 generates a normalized terminal voltage command by dividing the terminal voltage command output from the terminal voltage command calculation unit 130 by a voltage corresponding to the DC link voltage (S30-1). Then, the terminal voltage command normalized to the triangular wave comparator 160 is applied, and the carrier application unit 150 generates two carrier signals and applies them to the triangular wave comparator 160 (S40-1).

그리고, 삼각파비교기(160)는 정규화 수단(140)에서 출력된 정규화된 단자전압명령과 반송파 인가부(150)에서 인가된 2개의 반송파를 삼각파 비교 PWM 방식을 적용하여 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생시키게 된다(S50-1).In addition, the triangular wave comparator 160 controls the power semiconductor switch by applying a triangular wave comparison PWM scheme to the normalized terminal voltage command output from the normalization means 140 and the two carrier waves applied from the carrier applying unit 150. The switching signal is generated (S50-1).

도 9a는 본 발명의 제1실시예에 따른 두 개의 반송파와 정규화된 단자전압명령을 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 그리고, 도 9b는 도 9a의 확대 그래프를 도시한 것이고, 도 9c는 본 발명의 제1실시예에 따른 스위칭 함수를 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 수학식 5과 수학식 6에 의해 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)이 0보다 큰 경우, 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)는 하이 반송파와 비교되게 되고, 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)이 하이 반송파보다 작게 되면 도 9c에 도시된 바와 같이 스위칭 함수(Sa, Sb, Sc)는 1이 되고, 정규화된 단자전압명령(da)이 하이 반송파보다 크게 되면 도 9c에 도시된 바와 같이 스위칭 함수(Sa, Sb, Sc)는 0이 되게 된다. 9A illustrates a graph showing two carriers and a normalized terminal voltage command according to the first embodiment of the present invention. 9B shows an enlarged graph of FIG. 9A, and FIG. 9C shows a graph showing a switching function according to the first embodiment of the present invention. As mentioned above, when the terminal voltage commands (da, db, dc) normalized by Equations 5 and 6 are greater than zero, the normalized terminal voltage commands d a , d b , and d c are high. When the normalized terminal voltage command d a , d b , d c is smaller than the high carrier, the switching function Sa , S b , S c becomes 1 as shown in FIG. 9C. When the normalized terminal voltage command d a is larger than the high carrier, the switching functions S a , S b , and S c become zero, as shown in FIG. 9C.

또한, 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)이 0보다 작은 경우, 정규화된 단자전압명령(da)는 로우 반송파와 비교되게 되고, 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)이 로우 반송파보다 작게 되면 도 9c에 도시된 바와 같이 스위칭 함수(Sa, Sb, Sc)는 0이 되고, 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)이 로우 반송파보다 크게 되면 도 9c에 도시된 바와 같이 스위칭 함수(Sa, Sb, Sc)는 1이 되게 된다. 그리고, 이러한 방식에 의해 발생된 스위칭 함수에 의해 비엔나정류기(10)의 전력용 반도체 스위치가 제어되게 된다(S60-1).
Further, when the normalized terminal voltage command d a , d b , d c is less than 0, the normalized terminal voltage command d a is compared with the low carrier, and the normalized terminal voltage command d a , d When b and d c are smaller than the low carrier, as shown in FIG. 9C, the switching functions S a , S b , and S c become zero, and the normalized terminal voltage commands d a , db, and d c are If larger than the low-cost carrier switching function as shown in Figure 9c (S a, S b, S c) are presented one. Then, the power semiconductor switch of the Vienna rectifier 10 is controlled by the switching function generated in this manner (S60-1).

이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나정류기(10)의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기(200)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나정류기(10)의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기(200)는 제1실시예와 달리 절대값 생성부(170)를 더 포함하고, 반송파 인가부(150)에서 두 개의 반송파가 아닌 단일 반송파를 사용하고, 삼각파 비교기(160)의 구성이 제1실시예에 비하여 단순하다는 특징을 갖는다. Hereinafter, the configuration and operation of the switching function generator 200 for voltage control of the Vienna rectifier 10 to which the triangular wave comparison PWM scheme according to the second embodiment of the present invention is applied will be described. Unlike the first embodiment, the switching function generator 200 for voltage control of the Vienna rectifier 10 to which the triangular wave comparison PWM method according to the second embodiment of the present invention further includes an absolute value generator 170. The carrier applying unit 150 uses a single carrier instead of two carriers, and the configuration of the triangular comparator 160 is simpler than that of the first embodiment.

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나정류기(10)의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기(200)의 구성도를 도시한 것이고, 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 단일 반송파, 정규화된 상 전압명령 및 변조 단자전압명령을 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 제2실시예에 따른 스위칭 함수 발생기(200)의 상 전압명령 발생부(110)와 중성점 전압 발생부(120), 단자전압명령 연산부(130) 및 정규화 수단(140)은 제1실시예에 따른 스위칭 함수 발생기(100)와 동일한 것으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.FIG. 10 is a block diagram of a switching function generator 200 for voltage control of a Vienna rectifier 10 using a single carrier according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a second embodiment of the present invention. Shows a single carrier, normalized phase voltage command and modulated terminal voltage command. The phase voltage command generator 110, the neutral voltage generator 120, the terminal voltage command calculator 130 and the normalization means 140 of the switching function generator 200 according to the second embodiment of the present invention The same description as the switching function generator 100 will be omitted.

본 발명의 제2실시예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나정류기(10)의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기(200)는 정규화 수단(140)과 삼각파 비교기(160) 사이에 구비되는 절대값 생성부(170)를 더 포함하고 있다. 이러한 절대값 생성부(170)는 정규화 수단(140)에서 출력되는 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)을 인가받아 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)의 절대값을 취하여 변조 단자전압명령(xa, xb, xc)을 삼각파 비교기(160)로 출력시키게 된다. The switching function generator 200 for voltage control of the Vienna rectifier 10 using a single carrier according to the second embodiment of the present invention includes an absolute value generator provided between the normalization means 140 and the triangular wave comparator 160 ( 170). The absolute value generator 170 receives the normalized terminal voltage command d a , d b , d c output from the normalization means 140, and normalizes the terminal voltage command d a , d b , d c . The modulated terminal voltage command (x a , x b , x c ) is outputted to the triangular wave comparator 160 by taking the absolute value of.

또한, 제2실시예에 따른 스위칭 함수 발생기(200)의 반송파 인가부(150)는 2개의 반송파를 발생시키는 것이 아니라 0 이상의 범위를 갖는 단일 반송파만을 발생시켜 삼각파 비교기(160)로 인가시키게 된다. In addition, the carrier applying unit 150 of the switching function generator 200 according to the second embodiment generates only a single carrier having a range of 0 or more and applies it to the triangular wave comparator 160 instead of generating two carriers.

따라서, 제2실시예에 따른 스위칭 함수 발생기(200)의 삼각파 비교기(160)는 절대값 생성부(170)에서 발생된 변조 단자전압명령(xa, xb, xc)과 반송파 인가부(150)에서 발생된 단일 반송파를 인가받아 변조 단자전압명령(xa, xb, xc)과 단일반송파를 비교하여 스위칭 함수(Sa, Sb, Sc)를 발생시키게 된다. Accordingly, the triangular wave comparator 160 of the switching function generator 200 according to the second embodiment includes the modulation terminal voltage command (x a , x b , x c ) generated by the absolute value generator 170 and the carrier applying unit ( A single carrier generated in 150 is applied to generate a switching function (S a , S b , S c ) by comparing the modulation terminal voltage command (x a , x b , x c ) with a single carrier.

제2실시예에 따른 삼각파 비교기(160)에 의해 발생되는 스위칭 함수(Sa)는 이하의 수학식 7에 의해 정의될 수 있다. The switching function S a generated by the triangular wave comparator 160 according to the second embodiment may be defined by Equation 7 below.

[수학식 7][Equation 7]

Sa = 1, │da│≤ 단일 반송파S a = 1, d a ≤ single carrier

Sa = 0, │da│> 단일 반송파S a = 0, d a single carrier

수학식 7은 수학식 6의 로우 반송파(carrie_negative)는 하이 반송파(carrie_positive)의 절대값과 같고, 부하가 반대인 반송파를 사용한다면 수학식 6을 수학식 7과 같이 정의할 수 있게 된다. 또한, 변조 단자전압명령(xa)을 정규화된 단자전압명령(da)의 절대값으로 정의하면 비엔나정류기(10)의 스위칭 함수(Sa)는 아래의 수학식 8로도 나타낼 수 있다.In Equation 7, the low carrier (carrie_negative) of Equation 6 is equal to the absolute value of the high carrier (carrie_positive), and Equation 6 may be defined as shown in Equation 7 if the carrier having the opposite load is used. In addition, if the modulation terminal voltage command x a is defined as the absolute value of the normalized terminal voltage command d a , the switching function S a of the Vienna rectifier 10 may also be represented by Equation 8 below.

[수학식 8][Equation 8]

Sa = 1, xa ≤ 단일 반송파S a = 1, x a ≤ single carrier

Sa = 0, xa > 단일 반송파S a = 0, x a > Single carrier

즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 변조 단자전압명령(xa)이 단일반송파보다 작거나 같은 값을 가지게 되면 스위칭 함수(Sa)는 1이 되고, 변조 단자전압명령(xa)이 단일반송파보다 큰 값을 가지게 되면 스위칭 함수(Sa)는 0이 되게 된다. That is, as shown in FIG. 11, when the modulation terminal voltage command xa has a value equal to or less than a single carrier, the switching function S a becomes 1, and the modulation terminal voltage command x a is a single carrier. If a greater value to have the switching function (S a) is to zero.

본 발명의 제2실시예에 따른 단일 반송파 PWM 방법은 기존의 2 레벨 컨버터의 전압변조 방식에서 삼각파 비교기(160)비교기(160)나정류기(10)에 맞게 바꾸면, 비엔나정류기(10)의 PWM 방식을 이용하여 간단한 전압제어를 할 수 있게 된다. In the single carrier PWM method according to the second embodiment of the present invention, the PWM modulation of the Vienna rectifier 10 is performed by changing the voltage modulation method of the conventional two-level converter to match the triangle wave comparator 160 or the comparator 160 or the rectifier 10. Simple voltage control is possible by using.

정규화된 단자전압명령(da)을 절대값으로 정의하면 변조 단자전압명령(xa)이 만들어지며, 만들어진 변조 단자전압명령(xa)와 단일 반송파를 이용하여 스위칭 명령을 만들 수 있게 된다. 그러므로 단일 반송파를 이용하면 S/W 및 H/W 구현이 매우 간단할 수 있게 된다.
When the normalized terminal voltage command d a is defined as an absolute value, a modulated terminal voltage command x a is generated, and a switching command can be generated using the generated modulated terminal voltage command x a and a single carrier. Therefore, the S / W and H / W implementation can be very simple using a single carrier.

이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나정류기(10)의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생방법에 대하여 설명하도록 한다. 먼저, 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나정류기(10)의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고, 도 13a는 본 발명의 제2실시예에 따른 단일의 반송파와 변조 단자전압명령을 나타낸 그래프를 도시한 것이고, 도 13b는 도 13a의 확대 그래프 그리고, 도 13c는 본 발명의 제2실시예에 따른 스위칭 함수를 나타낸 그래프를 도시한 것이다. Hereinafter, a method of generating a switching function for voltage control of the Vienna rectifier 10 using the triangular wave comparison PWM scheme according to the second embodiment of the present invention will be described. First, FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of generating a switching function for voltage control of a Vienna rectifier 10 using a single carrier according to a second embodiment of the present invention. 13A is a graph showing a single carrier and a modulated terminal voltage command according to the second embodiment of the present invention, FIG. 13B is an enlarged graph of FIG. 13A, and FIG. 13C is a second embodiment of the present invention. It shows a graph showing the switching function according to.

먼저, 상 전압 명령발생부(110)에서 각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 상 전압명령을 발생시키고, 중성점 전압발생부(120)에서 중성점 전압을 발생시키는게 된다(S10-2). 그리고, 단자전압명령 연산부(130)에서 상 전압 명령발생부(110)에서 발생된 상 전압명령과 중성점 전압발생부(120)에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자전압명령을 발생시키게 된다(S20-2)First, the phase voltage command generation unit 110 generates a given phase voltage command to pulse width modulate the voltage of each phase, and generates the neutral point voltage in the neutral point voltage generation unit 120 (S10-2). In addition, the terminal voltage command calculation unit 130 generates the terminal voltage command by adding the phase voltage command generated by the phase voltage command generation unit 110 and the neutral point voltage generated by the neutral point voltage generation unit 120 (S20-). 2)

다음으로, 정규화 수단(140)이 단자전압명령 연산부(130)에서 출력된 단자전압명령을 직류 링크전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압명령을 발생시키게 된다(S30-2). Next, the normalization means 140 generates a normalized terminal voltage command by dividing the terminal voltage command output from the terminal voltage command calculation unit 130 by a voltage corresponding to the DC link voltage (S30-2).

그리고, 절대값 생성부(170)가 정규화된 단자전압명령을 인가받아 정규화된 단자전압명령의 절대값인 변조 단자전압명령을 생성하게 된다(S40-2). 다음으로, 삼각파 비교기(160)로 변조 단자전압명령이 인가되게 되고, 반송파 인가부(150)에서는 1개의 단일 반송파 신호를 발생시켜 이를 삼각파 비교기(160)로 인가시키게 된다(S50-2).The absolute value generating unit 170 receives the normalized terminal voltage command and generates a modulated terminal voltage command that is an absolute value of the normalized terminal voltage command (S40-2). Next, the modulation terminal voltage command is applied to the triangle wave comparator 160, and the carrier applying unit 150 generates one single carrier signal and applies it to the triangle wave comparator 160 (S50-2).

그리고, 삼각파비교기(160)는 절대값 생성부(170)에서 출력된 변조 단자전압명령과 반송파 인가부(150)에서 인가된 1개의 단일 반송파를 삼각파 비교 PWM 방식을 적용하여 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생시키게 된다(S60-2).In addition, the triangular wave comparator 160 controls the power semiconductor switch by applying a triangular wave comparison PWM method to the modulation terminal voltage command output from the absolute value generating unit 170 and one single carrier applied by the carrier applying unit 150. To generate a switching signal for (S60-2).

도 13a는 본 발명의 제2실시예에 따른 두 개의 반송파와 정규화된 단자전압명령을 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 그리고, 도 13b는 도 13a의 확대 그래프를 도시한 것이고, 도 13c는 본 발명의 제1실시예에 따른 스위칭 함수를 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 수학식 7 또는 수학식 8에 의해 변조 단자전압명령(xa, xb, xc)은 단일 반송파와 비교되게 되고, 정규화된 단자전압명령(xa, xb, xc)이 단일 반송파보다 작게 되면 도 13c에 도시된 바와 같이 스위칭 함수(Sa, Sb, Sc)는 1이 되고, 변조 단자전압명령(xa, xb, xc)이 단일 반송파보다 크게 되면 도 13c에 도시된 바와 같이 스위칭 함수(Sa, Sb, Sc)는 0이 되게 된다. 13A illustrates a graph showing two carriers and a normalized terminal voltage command according to the second embodiment of the present invention. 13B illustrates an enlarged graph of FIG. 13A, and FIG. 13C illustrates a graph showing a switching function according to the first embodiment of the present invention. As mentioned above, by the equation (7) or (8), the modulated terminal voltage command (x a , x b , x c ) is compared with a single carrier, and the normalized terminal voltage command (x a , x b , x When c ) is smaller than a single carrier, as shown in FIG. 13C, the switching functions S a , S b , and S c become 1, and the modulation terminal voltage command (x a , x b , x c ) is smaller than that of a single carrier. If it becomes large, as shown in FIG. 13C, the switching functions Sa , S b , and S c become zero.

두 개의 반송파를 이용한 PWM 방법을 비교하였을 때, PWM 방식은 다르지만 스위칭 명령이 같다는 것을 알 수 있다. 그리고, 이러한 방식에 의해 발생된 스위칭 함수에 의해 비엔나정류기(10)의 전력용 반도체 스위치가 제어되게 된다(S60-1).Comparing the PWM method using two carriers, it can be seen that the PWM command is different but the switching commands are the same. Then, the power semiconductor switch of the Vienna rectifier 10 is controlled by the switching function generated in this manner (S60-1).

이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 실험결과에 대해 간략히 설명하도록 한다. 도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 실험예에 따른 비엔나정류기(10)의 실험 결과이다. 비엔나정류기(10)의 실험을 위한 조건은 다음과 같다. 입력전압 조건은 60[Hz]의 120[Vrms]이 입력된다. DC 출력을 위한 부하는 저항 부하를 사용하였으며, 출력 파워는 2.8[kW]이다. 입력 인덕턴스는 1[mH]이며 PWM 제어 주파수는 20[kHz]로 설정하였다. Hereinafter will be briefly described the experimental results according to the second embodiment of the present invention. 14A to 14D are experimental results of the Vienna rectifier 10 according to the experimental example of the present invention. The conditions for the experiment of the Vienna rectifier 10 are as follows. Input voltage condition is 120 [Vrms] of 60 [Hz]. The load for the DC output used a resistive load and the output power was 2.8 [kW]. The input inductance is 1 [mH] and the PWM control frequency is set to 20 [kHz].

도 14a는 본 발명의 실험예에 따른 비엔나정류기(10)의 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)를 나타낸 그래프를 도시한 것이고, 도 14b는 본 발명의 실험예에 따른 비엔나정류기(10)의 변조 단자전압명령(xa, xb, xc)을 나타낸 그래프, 도 14c는 본 발명의 실험예에 따른 입력 상전류(Ias, Ibs, Ics)를 나타낸 그래프, 그리고, 도 14d는 본 발명의 실험예에 따른 출력단자전압을 나타낸 그래프를 도시한 것이다. FIG. 14A shows a graph showing normalized terminal voltage commands d a , d b , and d c of the Vienna rectifier 10 according to an experimental example of the present invention, and FIG. 14B shows a Vienna according to an experimental example of the present invention. A graph showing the modulation terminal voltage command (x a , x b , x c ) of the rectifier 10, FIG. 14C is a graph showing the input phase current (I as , I bs , I cs ) according to the experimental example of the present invention, and 14D is a graph showing an output terminal voltage according to an experimental example of the present invention.

그림 14a에 도시된 바와 같이, 그래프는 비엔나정류기(10) 제어를 위한 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)을 나타내고 있고, 도 14b에 도시된 그래프는 도 14a의 정규화된 단자전압명령(da, db, dc)을 변조 단자전압명령(xa, xb, xc)으로 바꾼 파형을 나타내고 있다. 도 14c의 그래프는 제안한 단일 반송파를 이용하여 동작하는 비엔나정류기(10)의 입력 상전류(Ias, Ibs, Ics)이며, 도 14d의 그래프는 제안한 단일 반송파를 이용하여 동작하는 비엔나정류기(10)의 직류 링크 출력(Vdc) 값을 나타내고 있음을 알 수 있다. 실험 결과 제안된 단일 반송파를 이용하여 비엔나정류기(10)를 제어한 결과, 직류 링크 전압 및 입력 전류가 잘 제어됨을 알 수 있다. As shown in Fig. 14A, the graph shows the normalized terminal voltage commands d a , d b , d c for controlling the Vienna rectifier 10, and the graph shown in Fig. 14B shows the normalized terminals of Fig. 14A. The waveform which changed the voltage command d a , d b , d c into the modulation terminal voltage command x a , x b , x c is shown. The graph of FIG. 14C shows the input phase currents I as , I bs and I cs of the Vienna rectifier 10 operating using the proposed single carrier, and the graph of FIG. 14D shows the Vienna rectifier 10 operating using the proposed single carrier. It can be seen that the DC link output (V dc ) of As a result of the experiment, the Vienna rectifier 10 is controlled by using the proposed single carrier, and the DC link voltage and the input current are well controlled.

1:2레벨 PWM 정류기
10:3레벨 비엔나 정류기
11:3상 전압인가부
12:인덕터
13:직류연결 캐패시터
14:IGBT
20:종래 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 2레벨 PWM 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기
21:종래 삼각파 비교기
100:제1실시예에 따른 삼각파 비교 PWM방식을 적용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기
110:상 전압명령 발생부
120:중성점 전압 발생부
130:단자전압명령 연산부
140:정규화 수단
150:반송파 인가부
160:삼각파 비교기
170:절대값 생성부
200:제2실시예에 따른 삼각파 비교 PWM방식을 적용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기
1: 2 Level PWM Rectifier
10: 3 level Vienna rectifier
11: 3-phase voltage applied
12: inductor
13: DC connection capacitor
14: IGBT
20: Switching function generator for voltage control of two-level PWM rectifier using conventional triangle wave comparison PWM method
21: Conventional triangle wave comparator
100: Switching function generator for voltage control of the Vienna rectifier applying the triangular wave comparison PWM method according to the first embodiment
110: phase voltage command generation unit
120: neutral voltage generator
130: terminal voltage command operation unit
140: normalization means
150: carrier application unit
160: triangle wave comparator
170: absolute value generator
200: Switching function generator for voltage control of the Vienna rectifier applying the triangular wave comparison PWM method according to the second embodiment

Claims (14)

3상의 교류전압을 인가하는 3상 전압인가부, 3상의 입력단 각각에 구비된 인덕터, 출력단에 구비된 직류연결 캐패시터 및 상기 인덕터와 직류연결 캐패시터 사이에 구비되어 3상 펄스폭변조(PWM) 전력제어를 하기 위한 전력용 반도체 스위치를 구비하여 3상의 교류전압을 직류로 변환하는 비엔나 정류기에서, 상기 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생시키는 스위칭 함수 발생기에 있어서,
각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 상 전압명령을 발생시키는 상 전압 명령발생부; 중성점 전압을 발생시키는 중성점 전압발생부; 상기 상 전압 명령발생부에서 발생된 상기 상 전압명령과 상기 중성점 전압발생부에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자전압명령을 발생시키는 단자전압명령 연산부; 상기 단자전압명령 연산부에서 출력된 상기 단자전압명령을 직류 링크전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압명령을 발생시키는 정규화 수단; 반송파를 발생시키는 반송파 인가부; 및 상기 정규화 수단에서 출력된 정규화된 단자전압명령과 반송파 인가부에서 인가된 반송파를 삼각파 비교 PWM방식을 적용하여 상기 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생시키는 삼각파비교기;를 포함하고,
상기 반송파 인가부가 0 이상의 범위에 존재하는 하이 반송파와 0 미만의 범위에 존재하는 로우 반송파를 발생시켜 상기 삼각파 비교기에 인가하는 경우, 상기 삼각파 비교기는 상기 정규화된 단자전압명령과 상기 하이 반송파를 비교하거나 상기 정규화된 단자전압명령과 상기 로우 반송파를 비교하여 상기 스위칭 함수를 발생시키고, 상기 삼각파 비교기는 상기 정규화된 단자전압명령이 양의 값인 경우, 상기 정규화된 단자전압명령과 상기 하이 반송파를 비교하여 상기 정규화된 단자전압명령이 상기 하이 반송파보다 작은 경우, 상기 전력용 반도체 스위치를 켜기 위한 스위칭 함수를 발생시키고, 상기 정규화된 단자전압명령이 상기 하이 반송파보다 클 경우, 상기 전력용 반도체 스위치를 끄기 위한 스위칭 함수를 발생시키고, 정규화된 단자전압명령이 음의 값인 경우, 상기 정규화된 단자전압명령과 상기 로우 반송파를 비교하여 상기 정규화된 단자전압명령이 상기 로우 반송파보다 클 경우 상기 전력용 반도체 스위치를 켜기 위한 스위칭 함수를 발생시키고, 상기 정규화된 단자전압명령이 상기 로우 반송파보다 작은 경우 상기 전력용 반도체 스위치를 끄기 위한 스위칭 함수를 발생시키며,
상기 반송파 인가부가 0 이상의 범위에서만 존재하는 단일 반송파를 발생시켜 상기 삼각파 비교기에 인가하는 경우, 상기 삼각파 비교기와 상기 정규화 수단 사이에 구비되어, 상기 정규화 수단에서 출력된 상기 정규화된 단자전압명령을 인가받아 상기 정규화된 단자전압명령의 절대값인 변조 단자전압명령을 상기 삼각파 비교기에 출력시키는 절대값생성부를 더 포함하고, 상기 삼각파 비교기는 상기 반송파 인가부로부터 인가받은 단일반송파와 상기 절대값생성부로부터 인가받은 변조 단자전압명령을 비교하여 상기 스위칭 함수를 발생시키고, 상기 삼각파 비교기는 변조 단자전압명령과 상기 단일 반송파를 비교하여 상기 변조 단자전압명령이 상기 단일 반송파보다 작은 경우 상기 전력용 반도체 스위치를 켜기 위한 스위칭 함수를 발생시키고, 상기 변조 단자전압명령이 상기 단일 반송파보다 클 경우 상기 전력용 반도체 스위치를 끄기 위한 스위칭 함수를 발생시키는 것을 특징으로 하는 삼각파 비교 PWM방식을 적용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생기.
Three-phase voltage applying unit for applying three-phase AC voltage, an inductor provided in each of the three-phase input terminal, a DC connection capacitor provided in the output terminal and between the inductor and the DC connection capacitor to control the three-phase pulse width modulation (PWM) power In the Vienna rectifier having a power semiconductor switch for converting the three-phase AC voltage to direct current, in the switching function generator for generating a switching signal for controlling the power semiconductor switch,
A phase voltage command generator for generating a given phase voltage command to pulse width modulate the voltage of each phase; A neutral point voltage generator for generating a neutral point voltage; A terminal voltage command calculator configured to generate a terminal voltage command by adding the phase voltage command generated by the phase voltage command generator and the neutral point voltage generated by the neutral point voltage generator; Normalization means for generating a normalized terminal voltage command by dividing the terminal voltage command output from the terminal voltage command calculation unit by a voltage corresponding to a DC link voltage; A carrier applying unit generating a carrier; And a triangular wave comparator configured to generate a switching signal for controlling the power semiconductor switch by applying a triangular wave comparison PWM scheme to the normalized terminal voltage command output from the normalization means and the carrier wave applied from the carrier applying unit.
When the carrier applying unit generates a high carrier present in a range of 0 or more and a low carrier present in a range of less than 0 and applies it to the triangle wave comparator, the triangle wave comparator compares the normalized terminal voltage command with the high carrier or The switching terminal is generated by comparing the normalized terminal voltage command with the low carrier, and the triangular wave comparator compares the normalized terminal voltage command with the high carrier when the normalized terminal voltage command is positive. A switching function for turning on the power semiconductor switch when the normalized terminal voltage command is smaller than the high carrier, and switching to turn off the power semiconductor switch when the normalized terminal voltage command is larger than the high carrier. Generates function and normalizes terminal voltage When the command is negative, the normalized terminal voltage command is compared with the low carrier to generate a switching function for turning on the power semiconductor switch when the normalized terminal voltage command is larger than the low carrier. Generating a switching function for turning off the power semiconductor switch when the terminal voltage command is smaller than the low carrier;
When the carrier applying unit generates a single carrier existing only in a range of 0 or more and applies it to the triangular wave comparator, the triangular comparator and the normalization unit are provided to receive the normalized terminal voltage command output from the normalization unit. And an absolute value generator for outputting a modulated terminal voltage command that is an absolute value of the normalized terminal voltage command to the triangle wave comparator, wherein the triangle wave comparator is applied from a single carrier received from the carrier applying unit and the absolute value generator. Compare the received modulation terminal voltage command to generate the switching function, and the triangular wave comparator compares the modulation terminal voltage command and the single carrier to turn on the power semiconductor switch when the modulation terminal voltage command is smaller than the single carrier. Generate a switching function, And a switching function for turning off the power semiconductor switch when the modulation terminal voltage command is larger than the single carrier wave.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 따른 함수발생기를 이용한 스위칭 함수 발생 방법에 있어서,
3상의 교류전압을 인가하는 3상 전압인가부, 3상의 입력단 각각에 구비된 인덕터, 출력단에 구비된 직류연결 캐패시터 및 상기 인덕터와 직류연결 캐패시터 사이에 구비되어 3상 펄스폭변조(PWM) 전력제어를 하기 위한 전력용 반도체 스위치를 구비하여 3상의 교류전압을 직류로 변환하는 비엔나 정류기에서, 상기 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생시키는 스위칭 함수 발생 방법에 있어서,
상 전압 명령발생부에서 각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 상 전압명령을 발생시키고, 중성점 전압발생부에서 중성점 전압을 발생시키는 단계; 단자전압명령 연산부에서 상기 상 전압 명령발생부에서 발생된 상기 상 전압명령과 상기 중성점 전압발생부에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자전압명령을 발생시키는 단계; 정규화 수단이 상기 단자전압명령 연산부에서 출력된 상기 단자전압명령을 직류 링크전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압명령을 발생시키는 단계; 및 삼각파비교기가 상기 정규화 수단에서 출력된 정규화된 단자전압명령과 반송파 인가부에서 인가된 반송파를 삼각파 비교 PWM방식을 적용하여 상기 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생시키는 단계;를 포함하고,
상기 스위칭 신호를 발생시키는 단계는,
상기 반송파 인가부가 0 이상의 범위에 존재하는 하이 반송파와 0 이하의 범위에 존재하는 로우 반송파를 발생시켜 상기 삼각파비교기에 인가하는 단계; 및 상기 삼각파 비교기가 상기 정규화된 단자전압명령과 상기 하이 반송파를 비교하거나 상기 정규화된 단자전압명령과 상기 로우 반송파를 비교하여 상기 스위칭 함수를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 스위칭 신호를 발생시키는 단계는, 상기 삼각파 비교기가 상기 정규화된 단자전압명령이 양의 값인 경우, 상기 정규화된 단자전압명령과 상기 하이 반송파를 비교하여 상기 정규화된 단자전압명령이 상기 하이 반송파보다 작은 경우 상기 전력용 반도체 스위치를 켜기 위한 스위칭 함수를 발생시키고, 상기 정규화된 단자전압명령이 상기 하이 반송파보다 클 경우, 상기 전력용 반도체 스위치를 끄기 위한 스위칭 함수를 발생시키고, 상기 정규화된 단자전압명령이 음의 값인 경우, 상기 정규화된 단자전압명령과 상기 로우 반송파를 비교하여 상기 정규화된 단자전압명령이 상기 로우 반송파보다 클 경우 상기 전력용 반도체 스위치를 켜기 위한 스위칭 함수를 발생시키고, 상기 정규화된 단자전압명령이 상기 로우 반송파보다 작은 경우 상기 전력용 반도체 스위치를 끄기 위한 스위칭 함수를 발생시키며,
상기 정규화된 단자전압명령을 발생시키는 단계 후에,
상기 삼각파 비교기와 상기 정규화 수단 사이에 구비된 절대값생성부가 상기 정규화 수단에서 출력된 상기 정규화된 단자전압명령을 인가받아 상기 정규화된 단자전압명령의 절대값인 변조 단자전압명령을 상기 삼각파 비교기에 출력시키는 단계를 더 포함하고, 상기 스위칭 신호를 발생시키는 단계는, 상기 반송파 인가부가 0 이상의 범위에서만 존재하는 단일 반송파를 발생시켜 상기 삼각파 비교기에 인가하는 단계; 및 상기 삼각파 비교기가 상기 반송파 인가부로부터 인가받은 단일반송파와 상기 절대값생성부로부터 인가받은 변조 단자전압명령을 비교하여 상기 스위칭 함수를 발생시키는 단계를 포함하며, 상기 스위칭 함수를 발생시키는 단계는, 상기 삼각파 비교기가 상기 변조 단자전압명령과 상기 단일 반송파를 비교하여 상기 변조 단자전압명령이 상기 단일 반송파보다 작은 경우 상기 전력용 반도체 스위치를 켜기 위한 스위칭 함수를 발생시키고, 상기 변조 단자전압명령이 상기 단일 반송파보다 클 경우 상기 전력용 반도체 스위치를 끄기 위한 스위칭 함수를 발생시키는 것을 특징으로 하는 삼각파 비교 PWM방식을 적용한 비엔나 정류기의 전압제어를 위한 스위칭 함수 발생 방법.
In the method of generating a switching function using the function generator according to claim 1,
Three-phase voltage applying unit for applying three-phase AC voltage, an inductor provided in each of the three-phase input terminal, a DC connection capacitor provided in the output terminal and between the inductor and the DC connection capacitor to control the three-phase pulse width modulation (PWM) power In the Vienna rectifier having a power semiconductor switch for converting the three-phase AC voltage to direct current, the switching function generating method for generating a switching signal for controlling the power semiconductor switch,
Generating a given phase voltage command to pulse width modulate the voltage of each phase in the phase voltage command generator and generating a neutral point voltage in the neutral voltage generator; Generating a terminal voltage command by adding a phase voltage command generated by the phase voltage command generator and a neutral point voltage generated by the neutral point voltage generator; A normalizing means dividing the terminal voltage command output from the terminal voltage command calculating unit by a voltage corresponding to a DC link voltage to generate a normalized terminal voltage command; And a triangular wave comparator generating a switching signal for controlling the power semiconductor switch by applying a triangular wave comparison PWM scheme to the normalized terminal voltage command output from the normalization means and the carrier wave applied from the carrier applying unit. ,
Generating the switching signal,
Generating a high carrier in a range of 0 or more and a low carrier in a range of 0 or less and applying it to the triangular comparator; And generating, by the triangular wave comparator, the switching terminal by comparing the normalized terminal voltage command with the high carrier or by comparing the normalized terminal voltage command with the low carrier. The triangular wave comparator compares the normalized terminal voltage command with the high carrier and turns on the power semiconductor switch when the normalized terminal voltage command is smaller than the high carrier when the normalized terminal voltage command is a positive value. Generating a switching function for generating a switching function for turning off the power semiconductor switch when the normalized terminal voltage command is greater than the high carrier, and generating the switching function for turning off the power semiconductor switch. The terminal voltage command is compared with the low carrier to A switching function for turning on the power semiconductor switch when the normalized terminal voltage command is larger than the low carrier; and a switching function for turning off the power semiconductor switch when the normalized terminal voltage command is smaller than the low carrier. Raises,
After generating the normalized terminal voltage command,
The absolute value generator provided between the triangle wave comparator and the normalization means receives the normalized terminal voltage command output from the normalization means and outputs a modulated terminal voltage command that is an absolute value of the normalized terminal voltage command to the triangle wave comparator. The method may further include generating the switching signal, wherein the carrier applying unit generates and applies a single carrier present only in a range of 0 or more to the triangular comparator; And generating, by the triangular wave comparator, the switching function by comparing a single carrier received from the carrier applying unit with a modulation terminal voltage command received from the absolute value generating unit, wherein the switching function is generated. The triangular wave comparator compares the modulated terminal voltage command with the single carrier to generate a switching function for turning on the power semiconductor switch when the modulated terminal voltage command is less than the single carrier, wherein the modulated terminal voltage command is And a switching function for turning off the power semiconductor switch when the carrier wave is larger than the carrier wave.
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