KR101842705B1 - Carrier Comparison PWM Method of Vienna Rectifier for Generating Switching Pulse - Google Patents

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KR101842705B1 KR1020170012782A KR20170012782A KR101842705B1 KR 101842705 B1 KR101842705 B1 KR 101842705B1 KR 1020170012782 A KR1020170012782 A KR 1020170012782A KR 20170012782 A KR20170012782 A KR 20170012782A KR 101842705 B1 KR101842705 B1 KR 101842705B1
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terminal voltage
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서광덕
윤봉영
지준근
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Abstract

An apparatus for generating a switching pulse of a Vienna rectifier using a triangle-wave comparison PWM scheme according to the present invention comprises: a phase command voltage generation unit which generates a voltage given to modulate a pulse width of each phase voltage; a neutral point voltage generation unit which generates a neutral point voltage; a terminal voltage calculation unit which generates a terminal voltage by summing a command voltage generated by the phase command voltage generation unit and the neutral point voltage generated by the neutral point voltage generation unit; a normalization means unit which outputs a normalized terminal voltage on the basis of the terminal voltage outputted from the terminal voltage calculation unit; a carrier wave generation unit which generates a carrier wave; an offset voltage generation unit which generates an offset voltage; a comparison terminal voltage output unit which sums and outputs the offset voltage generated by the offset voltage generation unit and the normalized terminal voltage outputted from the normalization means unit; a triangular wave comparator which compares the normalized terminal voltage outputted from the normalization means unit or the comparison terminal voltage outputted from the comparison terminal voltage output unit with the carrier wave generated from the carrier wave generation unit by using a triangular wave PWM scheme; and a switching pulse generation unit which generates a switching pulse on the basis of a result value of the carrier generation unit. Through an apparatus and a method for generating a switching pulse of a Vienna rectifier according to the present invention, a triangle-wave comparison PWM scheme is supplemented, and thus the structure of a controller of a Vienna rectifier can be further simplified. Also, input total harmonic distortion (THD) properties can be improved.

Description

삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 장치 및 방법 {Carrier Comparison PWM Method of Vienna Rectifier for Generating Switching Pulse}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a switching pulse generating device and a method of generating a switching pulse of a Viennial rectifier,

본 발명은 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 삼각파 비교 PWM 방식 기반의 스위칭 펄스 발생장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for generating a switching pulse of a rectifier of a Viennese, and more particularly, to an apparatus and method for generating a switching pulse based on a triangular wave comparison PWM method.

최근 역률 규제 및 전력 사용 효율성을 위하여 가전 분야뿐만 아니라 산업용 전동기 구동 시스템에 있어서 PWM 정류기의 사용이 늘어나고 있다.Recently, the use of PWM rectifiers in industrial electric motor drive systems as well as in the field of household appliances is increasing for power factor regulation and power use efficiency.

종래 교류 전압을 입력받아 직류로 변환하기 위해 사용되던 2레벨 3 상 PWM정류기는 3상 전원의 입력 전류 고조파 저감을 위한 회로로 산업용 통신 전원용 등 여러 응용분야에서 많이 사용되어 왔다. 이러한 종래 2레벨 3상 PWM 정류기의 스위칭 소자로 내압이 높은 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)가 일반적으로 사용되는데, 높은 내압의 IGBT는 고속 스위칭이 요구될 경우, 스위칭 손실이 높아 효율을 높이는 데 한계가 있다.The 2-level 3-phase PWM rectifier, which was used to convert AC input voltage to DC, is a circuit for reducing the input current harmonics of 3-phase power source and has been used in various applications such as industrial communication power source. As a switching element of the conventional two-level three-phase PWM rectifier, a gate bipolar transistor (IGBT) having a high breakdown voltage is generally used. When a high breakdown voltage IGBT requires high-speed switching, There is a limit to height.

이런 단점을 극복하기 위하여 3 상 3 레벨 정류기의 적용이 검토되기 시작하였으며, 특히 대용량의 산업용 전원의 경우 3 상 3레벨 비엔나 형태의 정류기는 단방향의 전력 변환이 요구되는 AC/DC 컨버터의 입력 전류 고조파 저감을 위한 회로로 검토되고 있다. In order to overcome these disadvantages, the application of three-phase three-level rectifiers has begun to be examined. In particular, in the case of a large-capacity industrial power supply, a three-phase, three-level VIENNA type rectifier requires an input current harmonic of an AC / DC converter requiring unidirectional power conversion It is considered as a circuit for reduction.

3레벨 비엔나 정류기의 출력 단자 전압은

Figure 112017009552542-pat00001
,0,
Figure 112017009552542-pat00002
인 3개의 상태를 가지고 있기 때문에 기존의 2레벨 PWM 정류기에서 사용되는 전력용 반도체 소자와 비교하여 스위칭 소자의 내압을 절반 수준으로 낮출 수 있어, 전력용 반도체 소자로 IGBT 대신 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)을 사용할 수 있다. 이에 따라 전력용 반도체 소자의 스위칭 구현 방식은 2레벨에 비해 복잡하지만 스위칭 손실이 작아서 고효율에 유리하며 재료비를 낮출 수 있는 장점이 있다. The output terminal voltage of the third-level Viener rectifier is
Figure 112017009552542-pat00001
,0,
Figure 112017009552542-pat00002
, It is possible to reduce the breakdown voltage of the switching device to half of that of the power semiconductor device used in the conventional two-level PWM rectifier. Therefore, instead of the IGBT as a power semiconductor device, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) can be used. Accordingly, the switching implementation method of the power semiconductor device is more complicated than the second level, but the switching loss is small, which is advantageous for high efficiency and the material cost can be lowered.

도 1은 3레벨 비엔나 정류기의 회로를 도시한 것이다. 비엔나 정류기는 3개의 양방향 스위치와 각 상 별 양방향 스위치 주변에 위치하고 있는 정류 다이오드로 구성된다. 도 1에서

Figure 112017009552542-pat00003
,
Figure 112017009552542-pat00004
,
Figure 112017009552542-pat00005
는 각각 3 상 계통 전압이며,
Figure 112017009552542-pat00006
,
Figure 112017009552542-pat00007
,
Figure 112017009552542-pat00008
는 3 상의 입력 전류를 의미한다.
Figure 112017009552542-pat00009
,
Figure 112017009552542-pat00010
그리고
Figure 112017009552542-pat00011
는 MOSFET 소자와 4개의 다이오드(Diode)를 사용한 양방향 스위치를 의미한다. 여기서
Figure 112017009552542-pat00012
가 켜지면
Figure 112017009552542-pat00013
이고 꺼지면
Figure 112017009552542-pat00014
으로 스위칭 함수를 정의한다. 그리고
Figure 112017009552542-pat00015
,
Figure 112017009552542-pat00016
,
Figure 112017009552542-pat00017
는 편의를 위해
Figure 112017009552542-pat00018
로 정의한다. 또한
Figure 112017009552542-pat00019
,
Figure 112017009552542-pat00020
,
Figure 112017009552542-pat00021
는 편의를 위해
Figure 112017009552542-pat00022
로 정의한다. D1~D6의 동작 상태는 3개의 양방향 스위치의 상태와 3 상 입력전류의 방향에 따라 결정된다. 양방향 스위치의 온(On), 오프(Off)에 따른 비엔나 정류기의 출력 단자 전압은 다음과 같다.
Figure 112017009552542-pat00023
가 켜지면, 각 상의 단자 전압은 0V를 가지며,
Figure 112017009552542-pat00024
가 꺼지면 각 상의 단자 전압은 상 전류의 값이 양이면
Figure 112017009552542-pat00025
, 상 전류의 값이 음이면
Figure 112017009552542-pat00026
이다. 즉, 단자 전압의 상태는
Figure 112017009552542-pat00027
,0,
Figure 112017009552542-pat00028
전압을 갖게 됨으로써 3가지 상태가 존재하기 때문에 비엔나 정류기는 3레벨 비엔나 컨버터이다. 스위칭 함수와 전류에 따른 단자 전압을 표 1에 나타내었다.Figure 1 shows a circuit of a three-level Viennial rectifier. The Vienna rectifier consists of three bidirectional switches and a rectifier diode located around each phase-by-wire bidirectional switch. 1,
Figure 112017009552542-pat00003
,
Figure 112017009552542-pat00004
,
Figure 112017009552542-pat00005
Respectively, are three-phase system voltages,
Figure 112017009552542-pat00006
,
Figure 112017009552542-pat00007
,
Figure 112017009552542-pat00008
Means the input current of three phases.
Figure 112017009552542-pat00009
,
Figure 112017009552542-pat00010
And
Figure 112017009552542-pat00011
Means a bi-directional switch using a MOSFET device and four diodes. here
Figure 112017009552542-pat00012
Is turned on
Figure 112017009552542-pat00013
And is off
Figure 112017009552542-pat00014
To define the switching function. And
Figure 112017009552542-pat00015
,
Figure 112017009552542-pat00016
,
Figure 112017009552542-pat00017
For convenience
Figure 112017009552542-pat00018
. Also
Figure 112017009552542-pat00019
,
Figure 112017009552542-pat00020
,
Figure 112017009552542-pat00021
For convenience
Figure 112017009552542-pat00022
. The operating states of D1 to D6 are determined by the states of the three bidirectional switches and the direction of the three-phase input current. The voltage of the output terminal of the rectifier of VI according to the ON and OFF states of the bidirectional switch is as follows.
Figure 112017009552542-pat00023
The terminal voltage of each phase has 0V,
Figure 112017009552542-pat00024
The terminal voltage of each phase is a positive value when the value of the phase current is positive
Figure 112017009552542-pat00025
If the value of the phase current is negative
Figure 112017009552542-pat00026
to be. That is, the state of the terminal voltage is
Figure 112017009552542-pat00027
,0,
Figure 112017009552542-pat00028
Because there are three states by having a voltage, the Vienna rectifier is a three-level VIENNA converter. Table 1 shows the switching function and the terminal voltage according to the current.

Figure 112017009552542-pat00029
Figure 112017009552542-pat00029
Figure 112017009552542-pat00030
Figure 112017009552542-pat00030
 D 1,3,5D 1,3,5 D 2,4,6D 2,4,6 단자전압Terminal voltage 1(on)1 (on) Don't careDo not care offoff offoff 0V0V

0(off)

0 (off)
Figure 112017009552542-pat00031
Figure 112017009552542-pat00031
on
on
off
off
Figure 112017009552542-pat00032
Figure 112017009552542-pat00032
Figure 112017009552542-pat00033
Figure 112017009552542-pat00033
off
off
off
off
Figure 112017009552542-pat00034
Figure 112017009552542-pat00034

한편, 비엔나 정류기를 제어하기 위한 PWM 방법은 크게 공간 전압 벡터를 이용하여 전압 벡터의 인가 시간을 직접 계산하는 공간 전압 벡터 PWM 방법과 반송파 비교 PWM방법으로 나눌 수 있다. 공간 전압 벡터 PWM방법은 3 상 계통 전압의 상태에 따라 다이오드(Diode)의 통전 상태가 모두 달라, 공간 전압 벡터 생성을 위한 유효 전압 벡터의 선택이 복잡하고, 유효 전압 벡터 및 영 전압 벡터의 인가 시간 계산이 복잡하여, 실제 구현을 위하여 많은 계산을 필요로 하는 단점이 있다.On the other hand, the PWM method for controlling the rectifier of Vienna can be broadly divided into a space voltage vector PWM method and a carrier wave comparison PWM method which directly calculate the application time of the voltage vector using the space voltage vector. In the space voltage vector PWM method, the energization states of the diodes are all different depending on the state of the three-phase system voltage, the selection of the effective voltage vector for generating the space voltage vector is complicated, and the effective voltage vector and the application time The computation is complicated, and there is a disadvantage in that a lot of calculations are required for actual implementation.

한편, 반송파를 사용하여 PWM 제어를 행하는 반송파 비교 PWM 방법은 두 가지 방법이 있다. 두 개의 삼각파를 반송파로 이용한 삼각파 비교 PWM 방법과 단일 반송파 비교 PWM 방법이다. 도 2는 두 개의 삼각파를 반송파로 이용한 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 스위칭 펄스 발생 장치의 개략적인 회로도이고, 도 3은 삼각파 발생기에서 발생된 반송파와 정규화 수단부에서 출력된 정규화된 단자전압(da)을 그래프로 나타낸 것이다. 도 3에서 da는 정규화된 단자 전압을 의미하며, 상 지령 전압에 직류 링크 전압의 절반으로 나누어서 구한다. 두 개의 반송파 비교 PWM 방법은 da가 0보다 클 때는 상단의 반송파와 비교되며, da가 0보다 작으면 하단의 반송파와 비교된다. 비교된 결과는 각 상의 위치한 양방향 스위치를 켜고 끄기 위한 스위칭 함수

Figure 112017009552542-pat00035
를 발생한다. da가 0보다 클 때 스위칭 함수는 수학식 1에 의해서 결정되고,da가 0보다 작을 때는 수학식 2에 의해서 스위칭 함수가 결정된다.On the other hand, there are two methods of the carrier comparison PWM method for carrying out the PWM control using the carrier wave. The triangular wave comparison PWM method and the single carrier comparison PWM method using two triangular waves as a carrier wave. FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a switching pulse generator using a triangular wave comparison PWM method using two triangular waves as a carrier wave. FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing a carrier wave generated from a triangular wave generator and a normalized terminal voltage da As shown in the graph. In FIG. 3, da means the normalized terminal voltage, which is obtained by dividing the phase command voltage by half of the DC link voltage. The two carrier comparison PWM method is compared with the carrier at the top when da is greater than 0 and compared with the carrier at the bottom if da is less than zero. The comparison result shows that the switching function for turning on and off the bi-
Figure 112017009552542-pat00035
. When da is greater than 0, the switching function is determined by Equation (1), and when da is less than 0, the switching function is determined by Equation (2).

Figure 112017009552542-pat00036
Figure 112017009552542-pat00036

Figure 112017009552542-pat00037
Figure 112017009552542-pat00037

두 개의 삼각파를 반송파로 이용한 삼각파 비교 PWM 방법은 유효 전압 벡터 및 인가 시간 계산이 간단한 장점이 있으나, 각 상 별 각 각 두개의 반송파를 요구하므로 많은 반송파 비교 PWM 모듈을 요구하며, 두 개의 반송파간 동기화 등이 필요하여 실제 제품에 적용이 용이하지 않다.The triangular wave comparison PWM method using two triangular waves as a carrier has the advantage of simple calculation of the effective voltage vector and the application time. However, since each phase requires two carrier waves, many carrier comparison PWM modules are required, And it is not easy to apply to actual products.

도 4와 도 5는 단일 반송파 비교 PWM 방식을 적용한 스위칭 펄스 발생 장치의 개략적인 회로도와 삼각파 발생기에서 발생된 반송파와 절대값 생성부에서 생성된 변조 단자전압(Xa)을 그래프로 나타낸 것이다. 단일 반송파를 사용할 수 있는 수학적 배경은 수학식 3과 같다.4 and 5 are graphs of a schematic circuit diagram of a switching pulse generator applying a single carrier comparison PWM method and a modulation terminal voltage Xa generated in a carrier wave and an absolute value generator generated in a triangle wave generator. The mathematical background in which a single carrier can be used is shown in Equation (3).

Figure 112017009552542-pat00038
Figure 112017009552542-pat00038

수학식 3은 수학식 2에 절대값을 취한 결과이다. 만약, 하단의 반송파가 상단의 반송파와 절대값이 같고, 부호가 반대인 반송파를 사용한다면 수학식 2를 수학식 3으로 쓸 수 있다. Xa를 da의 절대값으로 정의하면 비엔나 정류기의 스위칭 함수는 수학식 4로 나타낼 수 있다.Equation (3) is the result of taking an absolute value in Equation (2). Equation (2) can be written as Equation (3) if a carrier wave having the same absolute value as that of the upper carrier wave and a carrier wave having opposite sign is used as the lower carrier wave. If Xa is defined as the absolute value of da, the switching function of the Vienna rectifier can be expressed by Equation (4).

Figure 112017009552542-pat00039
Figure 112017009552542-pat00039

도 4를 보면 기존의 2레벨 컨버터의 전압변조 방식에서 삼각파 비교부만 비엔나 정류기에 맞게 바꾸면, 비엔나 정류기의 SVPWM방식을 이용하여 간단한 전압제어를 할 수 있다. 정규화된 단자전압 da를 절대값으로 정의하면 변조 단자 전압 Xa가 만들어지며, 만들어진 Xa와 단일 반송파를 이용하여 스위칭 펄스를 발생시킨다. 그러므로 단일 반송파를 이용하면 S/W 및 H/W 구현이 매우 간단하다. 그러나 스위칭 양단전압이 온전한 3 레벨의 형태로 나타나지 않으며, 입력 전류의 THD(Total Harmonic Distortion)특성이 나쁘다.Referring to FIG. 4, in the voltage modulation method of the conventional two-level converter, if only the triangular wave comparing part is changed to the Vienna rectifier, simple voltage control can be performed using the SVPWM method of the Vienna rectifier. If the normalized terminal voltage da is defined as an absolute value, a modulation terminal voltage Xa is generated, and a switching pulse is generated using the generated Xa and the single carrier wave. Therefore, the S / W and H / W implementation is very simple using a single carrier. However, the voltage across the switching does not appear as a fully three-level form, and the THD (Total Harmonic Distortion) characteristic of the input current is poor.

따라서 이러한 3레벨 비엔나 정류기를 제어하기 위하여 기존의 삼각파 비교 PWM 방식을 보완하여 보다 간단하고, 입력 THD(Total Harmonic Distortion)특성이 개선된 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 장치 및 방법이 요구되었다.Therefore, a switching pulse generating apparatus and method of a VA rectifier having a simple THD (Total Harmonic Distortion) characteristic improved by complementing the conventional triangular wave PWM method for controlling the three-level VI rectifier have been required.

KR 10-1250454 B1KR 10-1250454 B1

본 발명은 기존의 비엔나 정류기의 삼각파 비교 PWM 방법을 보완하여 제어기의 구성을 보다 간단하게 구현할 수 있고, 입력전류 THD(Total harmonic Distortion)특성이 우수한 스위칭 펄스 발생 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to provide a switching pulse generator and method capable of simplifying the configuration of a controller by complementing the triangular wave comparison PWM method of a conventional VI rectifier and having excellent input current THD (Total harmonic distortion) characteristics.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided a switching pulse generator for a rectifier of a Viennial rectifier,

각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 전압을 발생시키는 상 지령 전압 발생부; 중성점 전압을 발생시키는 중성점 전압 발생부; 상기 상 지령 전압 발생부에서 발생된 지령 전압과 상기 중성점 전압 발생부에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자 전압을 발생시키는 단자 전압 연산부; 상기 단자 전압 연산부에서 발생된 단자전압을 바탕으로 정규화된 단자전압을 출력하는 정규화 수단부; 반송파를 발생시키는 반송파 발생부; 오프셋 전압을 발생시키는 오프셋 전압 발생부; 상기 오프셋 전압 발생부에서 발생된 오프셋 전압과 상기 정규화 수단부에서 출력된 정규화된 단자전압을 합하여 비교 단자 전압을 출력하는 비교 단자전압 출력부; 상기 정규화 수단부에서 출력된 정규화된 단자전압 또는 비교 단자 전압 출력부에서 출력된 비교 단자 전압과 상기 반송파 발생부에서 발생된 반송파를 삼각파 비교 PWM 방식을 적용하여 비교하는 삼각파 비교기; 및 상기 삼각파 비교기의 결과값을 바탕으로 스위칭 펄스를 발생시키는 스위칭 펄스 발생부; 를 포함할 수 있다.An upper command voltage generator for generating a given voltage to pulse-width modulate the voltage of each phase; A neutral voltage generating unit generating a neutral voltage; A terminal voltage operating unit for generating a terminal voltage by summing the command voltage generated by the phase command voltage generator and the neutral point voltage generated by the neutral voltage generator; A normalization unit operable to output a terminal voltage normalized based on the terminal voltage generated by the terminal voltage calculator; A carrier generator for generating a carrier wave; An offset voltage generator for generating an offset voltage; A comparison terminal voltage output unit for outputting a comparison terminal voltage by summing the offset voltage generated by the offset voltage generation unit and the normalized terminal voltage output from the normalization unit; A triangular wave comparator for comparing the normalized terminal voltage output from the normalizing unit or the comparison terminal voltage output from the comparison terminal voltage output unit and the carrier wave generated in the carrier generator by applying a triangular wave comparison PWM method; And a switching pulse generator for generating a switching pulse based on a result of the triangular wave comparator; . ≪ / RTI >

또한, 상기 정규화 수단부는 상기 단자 전압 연산부에서 출력된 단자전압을 직류 링크 전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압(da)을 출력할 수 있다.Also, the normalization unit may divide the terminal voltage output from the terminal voltage calculator by a voltage corresponding to the DC link voltage to output a normalized terminal voltage da.

또한, 상기 반송파 발생부는 0 이상의 범위에 존재하는 하이 반송파 1개만을 발생시켜 삼각파 비교기에 인가할 수 있다.Also, the carrier generator may generate only one high carrier wave in a range of zero or more and apply it to the triangular wave comparator.

또한, 상기 삼각파 비교기는 상기 정규화 수단부에서 출력된 정규화된 단자전압(da)이 0보다 크면 정규화된 단자전압(da)과 반송파 발생부에서 발생된 삼각파를 비교하고, 단자전압(da)이 0보다 작으면 비교 단자 전압 출력부에서 출력된 비교단자전압(da+1)과 반송파 발생부에서 발생된 삼각파를 비교하는 것이 바람직하다.The triangular wave comparator compares the normalized terminal voltage da with the triangular wave generated by the carrier generator when the normalized terminal voltage da output from the normalization unit is greater than 0, , It is preferable to compare the comparison terminal voltage (da + 1) output from the comparison terminal voltage output section with the triangular wave generated by the carrier generation section.

본 발명에 따른 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 방법은,A switching pulse generating method of a rectifier for a VIENNA using a triangular wave comparing PWM method according to the present invention comprises:

각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 전압을 발생시키는 상 지령 전압 발생단계; 중성점 전압을 발생시키는 중성점 전압 발생 단계; 상기 상 지령 전압 발생단계에서 발생된 지령 전압과 상기 중성점 전압 발생단계에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자 전압을 발생시키는 단자 전압 출력단계; 상기 단자 전압 출력단계에서 발생된 단자전압을 바탕으로 정규화된 단자전압을 출력하는 정규화된 단자전압 출력단계; 반송파를 발생시키는 반송파 발생단계;A phase command voltage generating step of generating a given voltage for pulse width modulation of a voltage of each phase; A neutral point voltage generating step of generating a neutral point voltage; A terminal voltage output step of generating a terminal voltage by summing the command voltage generated in the phase command voltage generating step and the neutral point voltage generated in the neutral point voltage generating step; A normalized terminal voltage output step of outputting a terminal voltage normalized based on the terminal voltage generated in the terminal voltage output step; A carrier wave generating step of generating a carrier wave;

오프셋 전압을 발생시키는 오프셋 전압 발생단계; 상기 오프셋 전압 발생단계에서 발생된 오프셋 전압과 상기 정규화된 단자전압 출력단계에서 출력된 정규화된 단자전압을 합하여 비교 단자 전압을 출력하는 비교 단자전압 출력단계; 상기 정규화된 단자전압 출력단계에서 출력된 정규화된 단자전압 또는 비교 단자 전압출력부에서 출력된 비교단자전압과 상기 반송파 발생단계에서 발생된 반송파를 삼각파 비교 PWM 방식을 적용하여 비교하는 삼각파 비교단계; 및An offset voltage generating step of generating an offset voltage; A comparison terminal voltage output step of outputting a comparison terminal voltage by summing the offset voltage generated in the offset voltage generation step and the normalized terminal voltage outputted in the normalized terminal voltage output step; Comparing the comparison terminal voltage output from the normalized terminal voltage output terminal or the comparison terminal voltage output terminal with the carrier wave generated in the carrier wave generation step using a triangle wave comparison PWM method; And

상기 삼각파 비교단계의 결과값을 바탕으로 스위칭 펄스를 발생시키는 스위칭 펄스 발생단계; 를 포함할 수 있다.A switching pulse generating step of generating a switching pulse based on the result of the triangle wave comparing step; . ≪ / RTI >

또한, 상기 정규화된 단자전압 출력단계는 상기 단자 전압 출력단계에서 출력된Also, the normalized terminal voltage output step may include:

단자전압을 직류 링크전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압을 출력할 수 있다.The terminal voltage can be divided by the voltage corresponding to the dc link voltage to output the normalized terminal voltage.

또한, 상기 반송파 발생부는 0 이상의 범위에 존재하는 하이 반송파 1개만을 발생시켜 삼각파 비교단계에 인가할 수 있다.Also, the carrier generator may generate only one high carrier wave in a range of zero or more and apply it to the triangle wave comparing step.

또한, 상기 삼각파 비교단계는 정규화된 단자전압 출력단계에서 출력된 정규화된 단자전압(da)이 0보다 크면 단자전압(da)과 반송파 발생부에서 발생된 삼각파를 비교하고, 정규화된 단자전압(da)이 0보다 작으면 비교 단자 전압 출력단계에서 출력된 비교단자전압(da+1)과 반송파 발생부에서 발생된 삼각파를 비교하는 것이 바람직하다.If the normalized terminal voltage da output from the normalized terminal voltage output step is greater than 0, the triangle wave comparing step compares the terminal voltage da with the triangular wave generated by the carrier generator, and outputs the normalized terminal voltage da ) Is less than 0, it is preferable to compare the comparison terminal voltage (da + 1) output in the comparison terminal voltage output step with the triangular wave generated in the carrier generator.

본 발명에 의한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 장치 및 방법을 통해 비엔나 정류기의 제어기 구성을 보다 간단하게 구현할 수 있고, 입력 THD(Total Harmonic Distortion)특성이 개선될 수 있다.The apparatus and method for generating a switching pulse of the rectifier of the present invention can simplify the configuration of the controller of the rectifier of Vienna and improve the input harmonic distortion (THD) characteristics.

또한, 한 개의 반송파 신호를 이용한 삼각파 비교 PWM 방식을 보완 적용하여 스위칭 펄스를 보다 간단하게 발생시켜 비엔나 정류기의 전압을 제어할 수 있다.In addition, by applying a triangular wave comparison PWM method using a single carrier signal, switching pulses can be generated more simply to control the voltage of the rectifier of Vienna.

도 1은 본 발명의 제어대상이 되는 3레벨 비엔나 정류기의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 1비교예에 따른 두 개의 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제 1비교예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생장치의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제 2비교예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생장치의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제 2비교예에 따른 단일 반송파, 변조 단자 전압(Xa)을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 삼각파 비교 PWM을 이용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생장치의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단일 반송파, 정규화된 단자전압(da), 비교 단자 전압 (da+1)을 나타낸 그래프이다.
도 8(a)은 본 발명의 제 1비교예에 따른 두 개의 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 입력전류, 스위치 양단전압, 스위칭 펄스 생성 파형을 나타낸 그래프이다.
도 8(b)는 본 발명의 제 2비교예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 입력전류, 스위치 양단전압, 스위칭 펄스 생성 파형을 나타낸 그래프이다.
도 8(c)는 본 발명의 실시예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 입력 전류, 스위치 양단전압, 스위칭 펄스 생성 파형을 나타낸 그래프이다.1 is a circuit diagram of a three-level biennial rectifier to be controlled according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a switching pulse generator of a rectifier of a Wien using two carriers according to a first comparative example of the present invention.
3 is a circuit diagram of an apparatus for generating a switching pulse of a rectifier of Vienna using a single carrier according to a first comparative example of the present invention.
4 is a circuit diagram of a switching pulse generator of a Viennial rectifier using a single carrier according to a second comparative example of the present invention.
5 is a graph showing a single carrier and modulation terminal voltage Xa according to a second comparative example of the present invention.
6 is a circuit diagram of an apparatus for generating a switching pulse of a rectifier of VIENNA using triangular wave comparison PWM according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing a single carrier, a normalized terminal voltage da, and a comparison terminal voltage da + 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8A is a graph illustrating input current, voltage across a switch, and switching pulse generation waveform of a rectifier of Vienna using two carriers according to a first comparative example of the present invention.
8 (b) is a graph showing the input current, the voltage across the switch, and the switching pulse generation waveform of the rectifier of Vienna using a single carrier according to the second comparative example of the present invention.
8 (c) is a graph illustrating the input current, the voltage across the switch, and the switching pulse generation waveform of the rectifier of Vienna using a single carrier according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.In the meantime, each constituent unit described below is only an example for implementing the present invention. Thus, in other implementations of the present invention, other components may be used without departing from the spirit and scope of the present invention.

또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은,'개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배게하는 것으로 이해되어서는 안된다.Also, the expression "including" any element is merely referred to as being an expression of "open" and is not to be construed as an admission that additional elements are present.

도 1은 본 발명의 제어대상이 되는 3레벨 비엔나 정류기(10)의 회로도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 3 레벨 비엔나 정류기(10)는 3 상의 교류전압을 인가하는 3 상 전압인가부(11). 3 상의 입력단 각각에 구비된 3개의 인덕터(12), 출력단에 구비된 2개의 직류연결 캐패시터(13) 및 인덕터(12)와 직류연결 캐패시터(13) 사이에 구비되어 3 상 펄스 폭 변조 전력제어를 하기 위한 전력용 반도체 스위치를 구비하여 3 상의 교류전압을 직류전압으로 변화하게 된다.Fig. 1 shows a circuit diagram of a three-level biennial rectifier 10 to be controlled according to the present invention. As shown in Fig. 1, the three-level Viennial rectifier 10 is a three-phase voltage applying unit 11 for applying three-phase AC voltage. Three inductors 12 provided in each of three input stages, two DC coupling capacitors 13 provided in the output stage, and three-phase pulse width modulation power control provided between the inductor 12 and the DC coupling capacitor 13 And a power semiconductor switch for changing the three-phase AC voltage to a DC voltage.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어의 대상이 되는 비엔나 정류기의 출력단자 전압은

Figure 112017009552542-pat00040
,0,
Figure 112017009552542-pat00041
의 3개의 상태를 가지고 있기 때문에 기존의 2레벨 PWM 정류기에서 사용되는 전력용 반도체 소자와 비교하여, 스위칭 소자의 내압을 절반 수준으로 낮출 수 있어, 전력용 반도체 소자로 IGBT 대신 MOSFET을 사용할 수 있다.As shown in Fig. 1, the output terminal voltage of the rectifier of the present invention to be controlled by the present invention is
Figure 112017009552542-pat00040
,0,
Figure 112017009552542-pat00041
It is possible to reduce the breakdown voltage of the switching device to half of that of the power semiconductor device used in the conventional two-level PWM rectifier, and the MOSFET can be used instead of the IGBT as the power semiconductor device.

도 1에 도시된 비엔나 정류기에서

Figure 112017009552542-pat00042
,
Figure 112017009552542-pat00043
,
Figure 112017009552542-pat00044
(이하
Figure 112017009552542-pat00045
라함)는 스위치에 인가되는 전압, 전류에 대하여 4 상한 동작이 가능하도록 MOSFET과 다이오드로 구성된 전력용 반도체 모듈 내부의 MOSFET의 스위칭 상태를 나타내는 스위칭 함수이다. 또한, 도 1에 도시된 D1 내지 D6은 3 상의 일반적인 정류용 다이오드를 의미한다.In the rectifier of Fig. 1,
Figure 112017009552542-pat00042
,
Figure 112017009552542-pat00043
,
Figure 112017009552542-pat00044
(Below
Figure 112017009552542-pat00045
Is a switching function indicating the switching state of the MOSFET in the power semiconductor module composed of the MOSFET and the diode so that the four-upper limit operation can be performed with respect to the voltage and current applied to the switch. Further, D1 to D6 shown in Fig. 1 means a three-phase common rectifying diode.

상기 기술한 표1에서 알 수 있는 바와 같이, 단자전압이 양의 값이고 스위칭 함수(

Figure 112017009552542-pat00046
)가 0이면 출력단자 전압은
Figure 112017009552542-pat00047
가 되고, 단자전압이 음의 값이고 스위칭 함수(
Figure 112017009552542-pat00048
)가 0이면 출력단자 전압은
Figure 112017009552542-pat00049
가 된다. 스위칭 함수(
Figure 112017009552542-pat00050
)가 1이면 단자전압의 양과 음의 값 여부에 관계없이 출력단자전압은 0V가 된다.As can be seen from Table 1, when the terminal voltage is a positive value and the switching function
Figure 112017009552542-pat00046
) Is 0, the output terminal voltage is
Figure 112017009552542-pat00047
The terminal voltage is negative, and the switching function (
Figure 112017009552542-pat00048
) Is 0, the output terminal voltage is
Figure 112017009552542-pat00049
. Switching function
Figure 112017009552542-pat00050
) Is 1, the output terminal voltage becomes 0V irrespective of whether the terminal voltage is positive or negative.

도 2는 본 발명의 제 1비교예에 따른 두 개의 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 장치의 개략적인 회로도이고, 도 3은 본 발명의 제 1비교예에 따른 반송파 발생부에서 발생된 두 개의 반송파와 정규화 수단부에서 발생된 정규화된 단자전압(da)을 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a switching pulse generator of a rectifier of Vienna using two carriers according to a first comparative example of the present invention. FIG. And a normalized terminal voltage (da) generated by the carrier and the normalizing unit.

도 2에 도시된 회로의 동작과정을 설명하자면, 상 지령 전압 발생부에서 각 상의 전압을 펄스 폭 변조하기 위하여 주어진 상 지령 전압을 발생시키고 중성점 전압 발생부에서 중성점 전압을 발생시킨다. 그리고, 단자 전압 연산부에서 상 전압 발생부에서 발생된 상 지령 전압과 중성점 전압발생부에서 발생된 중성점 전압 발생부에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자전압을 발생시키게 된다. 정규화 수단부에서 단자 전압 연산부에서 출력된 단자전압을 직류 링크 전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압(da)을 발생시킨다.The operation of the circuit shown in FIG. 2 will be described. In the phase command voltage generator, a given phase command voltage is generated to pulse-width modulate the voltage of each phase, and a neutral point voltage is generated in the neutral point voltage generator. A terminal voltage is generated by summing the phase command voltage generated in the phase voltage generator and the neutral voltage generated in the neutral voltage generator in the terminal voltage calculator. The normalization unit divides the terminal voltage output from the terminal voltage calculation unit by the voltage corresponding to the DC link voltage to generate a normalized terminal voltage da.

반송파 발생부에서는 2개의 반송파 신호를 발생시켜 이를 삼각파 비교기로 인가한다. 그리고 삼각파 비교기는 정규화 수단에서 출력된 정규화된 단자전압(da)과 반송파 발생부에서 인가된 2개의 반송파를 삼각파 비교 PWM 방식을 적용하여 스위칭 펄스를 발생시킨다.The carrier wave generator generates two carrier signals and applies them to the triangular wave comparator. The triangular wave comparator generates a switching pulse by applying a triangular wave comparing PWM method to the normalized terminal voltage (da) output from the normalizing unit and the two carriers applied from the carrier generator.

도 8(a)는 입력전류와 스위치 양단 전압, 스위칭 펄스 생성 파형을 그래프로 나타낸 것이다. 도 8(a)에 도시된 것과 같이 입력전류의 THD(Total Harmonic Distortion)특성이 우수하며, 스위칭 양단 전압이 온전한 3 레벨 형태로 나타나는 것을 볼 수 있다. 스위칭 생성 파형을 보면 두 개의 반송파로 인해 캐리어 주파수가 2개이므로 제어기의 복잡성이 상승하는 것을 알 수 있다.8 (a) is a graph showing the input current, the voltage across the switch, and the switching pulse generation waveform. As shown in FIG. 8A, it can be seen that the THD (Total Harmonic Distortion) characteristic of the input current is excellent, and the voltage across the switching is shown as a three-level form. It can be seen from the switching generation waveform that the complexity of the controller increases due to the two carrier frequencies due to the two carriers.

도 4는 본 발명의 제 2 비교예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 전압 제어를 위한 스위칭 펄스 발생장치의 개략적인 회로도이고, 도 5는 본 발명의 제 2비교예에 따른 반송파 발생부에서 발생된 단일 반송파와 절대값 생성부에서 발생된 변조 단자전압(Xa)을 그래프로 나타낸 것이다. 제 2비교예에 따른 스위칭 펄스 발생 장치의 상 지령 전압 발생부와 중성점 전압 발생부, 단자 전압 연산부 및 정규화 수단부는 제 1비교예에 따른 스위칭 펄스 장치와 동일한 것으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.FIG. 4 is a schematic circuit diagram of a switching pulse generator for controlling the voltage of a rectifier using a single carrier according to a second comparative example of the present invention. And the modulation terminal voltage (Xa) generated in the absolute carrier generator and the absolute carrier generator. The phase command voltage generator, the neutral voltage generator, the terminal voltage calculator and the normalizer of the switching pulse generator according to the second comparative example are the same as those of the switching pulse generator according to the first comparative example, and a detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 제 2비교예에 따른 단일 반송파를 이용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 장치는 제 1비교예와 달리 정규화 수단부와 삼각파 비교기 사이에 구비되는 절대값 생성부를 더 포함하고 있다. 이러한 절대값 생성부는 정규화 수단부에서 출력되는 정규화된 단자전압(da)을 인가받아 정규화된 단자전압(da)의 절대값을 취하여 변조 단자전압(Xa)을 삼각파 비교기로 인가한다.The apparatus for generating a switching pulse of the rectifier of a Viennter using a single carrier according to the second comparative example of the present invention further comprises an absolute value generator provided between the normalizing means and the triangular wave comparator unlike the first comparative example. The absolute value generator receives the normalized terminal voltage da output from the normalizing means and takes the absolute value of the normalized terminal voltage da to apply the modulation terminal voltage Xa to the triangular wave comparator.

또한, 제 2비교예에 따라 스위칭 펄스 발생장치의 반송파 발생부는 0이상의 범위를 갖는 단일 반송파만을 발생시켜 삼각파 비교기로 인가한다.In addition, according to the second comparative example, the carrier generator of the switching pulse generator generates only a single carrier having a range of zero or more, and applies it to the triangular wave comparator.

따라서, 제 2비교예에 따른 스위칭 펄스 발생장치의 삼각파 비교기는 절대값 생성부에서 발생된 변조 단자전압(Xa)과 반송파 발생부에서 발생된 단일 반송파를 인가받아 삼각파 비교 PWM 방식을 적용하여 스위칭 펄스를 발생시킨다. 제 2비교예의 삼각파 비교기의 구성은 제 1실시예에 비하여 단순하다는 특징을 가진다.Therefore, the triangular wave comparator of the switching pulse generator according to the second comparative example receives the modulation terminal voltage Xa generated by the absolute value generator and the single carrier wave generated by the carrier generator, applies the triangular wave comparison PWM method, . The configuration of the triangular wave comparator of the second comparative example is simple in comparison with the first embodiment.

도 5에 도시된 것과 같이, 변조 단자전압(Xa)이 단일 반송파보다 작거나 같은 값을 가지게 되면 스위칭 함수는 1이 되고, 변조 단자전압(Xa)이 단일 반송파보다 큰 값을 가지게 되면 스위칭 함수는 0이 된다.5, when the modulation terminal voltage Xa has a value smaller than or equal to a single carrier wave, the switching function becomes 1. When the modulation terminal voltage Xa has a larger value than a single carrier wave, 0.

본 발명의 제 2비교예에 따른 단일파 반송파 PWM 방법은 정규화된 단자전압(da)을 절대값으로 정의하면 변조 단자전압(Xa)이 만들어지며, 만들어진 변조 단자전압(Xa)과 단일 반송파를 이용하여 스위칭 펄스를 만들 수 있다. 그러므로 단일 반송파를 이용하면 S/W 및 H/W구현이 매우 간단해진다.In the single carrier wave PWM method according to the second comparative example of the present invention, if the normalized terminal voltage da is defined as an absolute value, the modulation terminal voltage Xa is generated, and the generated modulation terminal voltage Xa and the single carrier wave Thereby making a switching pulse. Therefore, the use of a single carrier makes the implementation of S / W and H / W very simple.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제안된 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 장치의 개략적인 회로도이다. 스위칭 펄스 발생장치는 상 지령 전압 발생부(110), 중성점 전압 발생부(120), 단자 전압 연산부(130), 정규화 수단부(140), 반송파 발생부(170), 오프셋 전압 설정부(150), 비교 단자 전압 출력부(160),삼각파 비교기(180), 스위칭 펄스 발생부(190)를 포함하고 있다. 상 지령 전압 발생부(110)는 각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 상 지령 전압을 발생시키게 된다. 그리고 중성점 전압 발생부(120)는 중성점 전압을 발생시키게 된다. 단자 전압 연산부(130)는 상 지령 전압 발생부(110)에서 발생된 상 지령 전압과 중성점 전압 발생부(120)에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자 전압을 발생시킨다. 정규화 수단부(140)는 단자 전압 연산부(130)에서 출력된 단자전압을 직류 링크 전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압(da)을 발생시켜 삼각파 비교기(180)로 인가하게 된다.6 is a schematic circuit diagram of a switching pulse generator of a Viennial rectifier applying the proposed triangular wave comparison PWM method according to an embodiment of the present invention. The switching pulse generator includes a phase command voltage generator 110, a neutral voltage generator 120, a terminal voltage calculator 130, a normalizing unit 140, a carrier generator 170, an offset voltage setting unit 150, A comparison terminal voltage output unit 160, a triangular wave comparator 180, and a switching pulse generator 190. The phase command voltage generating unit 110 generates a phase command voltage to pulse-width modulate the voltage of each phase. The neutral point voltage generator 120 generates a neutral point voltage. The terminal voltage calculator 130 generates the terminal voltage by summing the phase command voltage generated by the phase command voltage generator 110 and the neutral point voltage generated by the neutral voltage generator 120. [ The normalization unit 140 divides the terminal voltage output from the terminal voltage calculator 130 by the voltage corresponding to the DC link voltage to generate a normalized terminal voltage da and applies the terminal voltage da to the triangle wave comparator 180.

또한, 실시예에 따른 반송파 발생부(170)는 0 이상의 범위에 존재하는 단일 반송파 1개만을 발생시켜 삼각파 비교기(180)에 인가한다.In addition, the carrier generator 170 according to the embodiment generates only one single carrier existing in a range of 0 or more, and applies it to the triangular wave comparator 180.

오프셋 전압 설정부(150)에서 오프셋 전압을 발생시킨다. 비교 단자전압 출력부(160)에서 오프셋 전압 설정부(150)에서 발생된 오프셋 전압과 정규화 수단에서 출력된 정규화된 단자 전압(da)을 합하여 비교 단자전압(da+1)을 출력한다.The offset voltage setting unit 150 generates an offset voltage. The comparison terminal voltage output unit 160 adds the offset voltage generated in the offset voltage setting unit 150 and the normalized terminal voltage da output from the normalization unit to output the comparison terminal voltage da + 1.

삼각파 비교기(180)에서는 정규화 수단부(140)에서 출력된 정규화된 단자전압(da)이 0보다 크면 정규화된 단자전압(da)과 반송파 발생부(170)에서 발생된 삼각파를 비교하는 것이고, 정규화된 단자전압(da)이 0보다 작으면 비교 단자 전압 출력부(160)에서 출력된 비교단자전압(da+1)과 반송파 발생부(170)에서 발생된 삼각파를 비교한다.The triangular wave comparator 180 compares the normalized terminal voltage da with the triangular wave generated by the carrier generator 170 when the normalized terminal voltage da output from the normalization unit 140 is greater than zero, The comparison terminal voltage da + 1 output from the comparison terminal voltage output unit 160 is compared with the triangular wave generated by the carrier generator 170, if the terminal voltage da is less than zero.

스위칭 펄스 발생부(190)에서는 삼각파 비교기(180)에서의 결과값을 바탕으로 스위칭 펄스를 발생시킨다.The switching pulse generator 190 generates a switching pulse based on the result of the triangular wave comparator 180.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 한 개의 반송파와 정규화된 단자 전압(da)과 비교 단자전압(da+1)을 나타낸 그래프이다. 정규화된 단자 전압(da)이 0보다 크면 정규화된 단자 전압(da)과 삼각파를 비교하고, 정규화된 단자 전압(da)이 0보다 작으면 비교 단자 전압(da+1)과 삼각파를 비교하여 스위칭 펄스를 생성할 수 있다. 도 8(c)는 입력 전류와 스위치양단 전압, 스위칭 펄스 생성 파형을 그래프로 표현한 것으로 기존의 방법들과 비교해서 입력전류 THD(Total Harmonmic Distortion)특성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 그리고 스위치 양단 전압도 온전한 3레벨 형태로 나타나는 것을 확인할 수 있다.7 is a graph showing a carrier wave, a normalized terminal voltage da and a comparison terminal voltage da + 1 according to an embodiment of the present invention. If the normalized terminal voltage da is greater than 0, the normalized terminal voltage da is compared with the triangular wave. If the normalized terminal voltage da is less than 0, the comparison terminal voltage da + 1 is compared with the triangular wave, A pulse can be generated. FIG. 8 (c) is a graphical representation of the input current, the voltage across the switch, and the switching pulse generation waveform, which shows that the input current THD (Total Harmonics Distortion) characteristic is superior to the conventional methods. It can be seen that the voltage across the switch also appears as a full three-level form.

따라서, 본 발명에 따른 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나 정류기의 PWM 방생 장치 및 방법은 기존 방식을 보완하여 제어기의 구성을 보다 간단하게 구현할 수 있고, 입력 THD(Total Harmonic Distortion)을 개선할 수 있다.Therefore, the PWM regenerating apparatus and method of the rectifier of the present invention using the triangular wave comparing PWM method according to the present invention can improve the input THD (total harmonic distortion) by simplifying the configuration of the controller by supplementing the existing method.

이상 본 발명의 비교예와 더불어 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수도 있다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the comparative examples of the present invention, the technical ideas of the present invention are not limited to the above-described preferred embodiments, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. .

10 :비엔나 정류기
11: 3 상 전압 인가부
12: 인덕터
13: 캐패시터
100: 실시예에 따른 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 장치
110: 상 지령 전압 발생부
120: 중성점 전압 발생부
130: 단자 전압 연산부
140: 정규화 수단부
150: 오프셋 전압 설정부
160: 비교 단자 전압 출력부
170: 반송파 발생부
180: 삼각파 비교기
190: 스위칭 펄스 발생부10: Rectifier of Vienna
11: Three-phase voltage application unit
12: Inductor
13: Capacitor
100: Switching pulse generator of a Viennial rectifier applying the triangular wave comparing PWM method according to the embodiment
110: phase command voltage generator
120: Neutral point voltage generator
130: terminal voltage calculating section
140: Normalization unit
150: Offset voltage setting unit
160: comparison terminal voltage output section
170:
180: Triangular wave comparator
190: Switching pulse generator

Claims (8)

삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 장치로서,
각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 전압을 발생시키는 상 지령 전압 발생부;
중성점 전압을 발생시키는 중성점 전압 발생부;
상기 상 지령 전압 발생부에서 발생된 지령 전압과 상기 중성점 전압 발생부에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자 전압을 발생시키는 단자 전압 연산부;
상기 단자 전압 연산부에서 발생된 단자전압을 바탕으로 정규화된 단자전압을 출력하는 정규화 수단부;
반송파를 발생시키는 반송파 발생부;
오프셋 전압을 발생시키는 오프셋 전압 발생부;
상기 오프셋 전압 발생부에서 발생된 오프셋 전압과 상기 정규화 수단부에서 출력된 정규화된 단자전압을 합하여 출력하는 비교 단자전압 출력부;
상기 정규화 수단부에서 출력된 정규화된 단자전압 또는 상기 비교 단자전압 출력부에서 출력된 비교단자 전압과 상기 반송파 발생부에서 인가된 삼각파를 삼각파 PWM 방식을 적용하여 비교하는 삼각파 비교기; 및
상기 삼각파 비교기의 결과값을 바탕으로 스위칭 펄스를 발생시키는 스위칭 펄스 발생부;
를 포함하는 스위칭 펄스 발생장치
As a switching pulse generator of a Viennial rectifier applying a triangular wave comparison PWM method,
An upper command voltage generator for generating a given voltage to pulse-width modulate the voltage of each phase;
A neutral voltage generating unit generating a neutral voltage;
A terminal voltage operating unit for generating a terminal voltage by summing the command voltage generated by the phase command voltage generator and the neutral point voltage generated by the neutral voltage generator;
A normalization unit operable to output a terminal voltage normalized based on the terminal voltage generated by the terminal voltage calculator;
A carrier generator for generating a carrier wave;
An offset voltage generator for generating an offset voltage;
A comparison terminal voltage output unit for outputting a sum of an offset voltage generated by the offset voltage generation unit and a normalized terminal voltage output from the normalization unit;
A triangular wave comparator that compares the normalized terminal voltage output from the normalizing unit or the comparison terminal voltage output from the comparison terminal voltage output unit with a triangle wave applied from the carrier generator using a triangular wave PWM method; And
A switching pulse generator for generating a switching pulse based on the result of the triangular wave comparator;
A switching pulse generator
제 1항에 있어서,
상기 정규화 수단부는 상기 단자 전압 연산부에서 출력된 단자전압을 직류 링크 전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압을 출력하는 스위칭 펄스 발생 장치The method according to claim 1,
The normalization unit may include a switching pulse generator for outputting the terminal voltage that is normalized by dividing the terminal voltage output from the terminal voltage calculator into a voltage corresponding to the DC link voltage, 제 1항에 있어서,
상기 반송파 발생부는 0이상의 범위에 존재하는 단일 반송파 1개만을 발생시켜 삼각파 비교기에 인가하는 스위칭 펄스 발생 장치The method according to claim 1,
The carrier wave generator generates a single carrier wave in a range of 0 or more and applies it to the triangle wave comparator. 제 1항에 있어서,
상기 삼각파 비교기는 상기 정규화수단부에서 출력된 정규화된 단자전압(da)이 0보다 크면 정규화된 단자전압(da)과 상기 반송파 발생부에서 발생된 삼각파를 비교하고, 정규화된 단자전압(da)이 0보다 작으면 상기 비교 단자전압 출력부에서 출력된 비교 단자전압(da+1)과 상기 반송파 발생부에서 발생된 삼각파를 비교하는 스위칭 펄스 발생장치The method according to claim 1,
Wherein the triangular wave comparator compares the normalized terminal voltage da with the triangular wave generated by the carrier generator if the normalized terminal voltage da output from the normalization means is greater than zero and outputs the normalized terminal voltage da, 0, a switching pulse generator (10) for comparing the comparison terminal voltage (da + 1) output from the comparison terminal voltage output section with the triangular wave generated by the carrier generator 삼각파 비교 PWM 방식을 적용한 비엔나 정류기의 스위칭 펄스 발생 방법으로서,
각 상의 전압을 펄스폭 변조하기 위하여 주어진 전압을 발생시키는 상 지령 전압 발생단계;
중성점 전압을 발생시키는 중성점 전압 발생 단계;
상기 상 지령 전압 발생단계에서 발생된 지령 전압과 상기 중성점 전압 발생단계에서 발생된 중성점 전압을 합산하여 단자 전압을 발생시키는 단자 전압 출력단계;
상기 단자 전압 출력단계에서 발생된 단자전압을 바탕으로 정규화된 단자전압을 출력하는 정규화된 단자전압 출력단계;
반송파를 발생시키는 반송파 발생단계;
오프셋 전압을 발생시키는 오프셋 전압 발생단계;
상기 오프셋 전압 발생단계에서 발생된 오프셋 전압과 상기 정규화된 단자전압 출력단계에서 출력된 정규화된 단자전압을 합하여 출력하는 비교 단자전압 출력단계; 및
상기 정규화된 단자전압 출력단계에서 출력된 정규화된 단자전압 또는 상기 비교 단자전압 출력단계에서 출력된 비교단자전압과 상기 반송파 발생단계에서 발생된 반송파를 삼각파 비교 PWM 방식을 적용하여 비교하는 삼각파 비교단계; 및
삼각파 비교 결과값을 통해 스위칭 펄스를 발생시키는 PWM 발생단계; 를 포함하는 스위칭 펄스 발생방법A switching pulse generating method of a rectifier for a VIENNA using a triangular wave comparison PWM method,
A phase command voltage generating step of generating a given voltage for pulse width modulation of a voltage of each phase;
A neutral point voltage generating step of generating a neutral point voltage;
A terminal voltage output step of generating a terminal voltage by summing the command voltage generated in the phase command voltage generating step and the neutral point voltage generated in the neutral point voltage generating step;
A normalized terminal voltage output step of outputting a terminal voltage normalized based on the terminal voltage generated in the terminal voltage output step;
A carrier wave generating step of generating a carrier wave;
An offset voltage generating step of generating an offset voltage;
A comparison terminal voltage output step of summing the offset voltage generated in the offset voltage generation step and the normalized terminal voltage output in the normalized terminal voltage output step; And
Comparing the normalized terminal voltage output from the normalized terminal voltage output step or the comparison terminal voltage output from the comparison terminal voltage output step with a carrier wave generated in the carrier wave generation step using a triangle wave comparison PWM method; And
A PWM generating step of generating a switching pulse through a triangular wave comparison result value; A switching pulse generating method 제 5항에 있어서,
상기 정규화된 단자전압 출력 단계는 단자전압 연산부에서 출력된 단자전압을 직류 링크 전압에 해당하는 전압으로 나누어 정규화된 단자전압을 출력하는 스위칭 펄스 발생 방법6. The method of claim 5,
The normalized terminal voltage output step may include a switching pulse generation method for dividing the terminal voltage output from the terminal voltage calculation unit into a voltage corresponding to the DC link voltage and outputting the normalized terminal voltage 제 5항에 있어서,
상기 반송파를 발생시키는 단계는 0이상의 범위에 존재하는 단일 반송파 1개 만을 발생시켜 삼각파 비교기에 인가하는 스위칭 펄스 발생 방법6. The method of claim 5,
Generating the carrier wave includes generating a single carrier wave in a range of 0 or more and applying the same to the triangular wave comparator 제 5항에 있어서,
상기 삼각파 비교 단계는 상기 정규화된 단자전압 출력단계에서 출력된 정규화된 단자전압(da)이 0보다 크면 정규화된 단자전압(da)과 상기 반송파 발생단계에서 발생한 삼각파를 비교하고, 정규화된 단자전압(da)이 0보다 작으면 비교단자전압출력단계에서 출력된 비교단자전압(da+1)과 상기 반송파 발생단계에서 출력된 삼각파를 비교하는 스위칭 펄스 발생 방법6. The method of claim 5,
Wherein the triangular wave comparing step compares the normalized terminal voltage da with the triangular wave generated at the carrier generating step when the normalized terminal voltage da output from the normalized terminal voltage output step is greater than 0, da) is less than 0, the comparison terminal voltage (da + 1) outputted in the comparison terminal voltage output step is compared with the triangular wave outputted from the carrier wave generation step
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