KR102131866B1 - Single stage ac-dc converter - Google Patents
Single stage ac-dc converter Download PDFInfo
- Publication number
- KR102131866B1 KR102131866B1 KR1020180076545A KR20180076545A KR102131866B1 KR 102131866 B1 KR102131866 B1 KR 102131866B1 KR 1020180076545 A KR1020180076545 A KR 1020180076545A KR 20180076545 A KR20180076545 A KR 20180076545A KR 102131866 B1 KR102131866 B1 KR 102131866B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- converter
- input
- voltage
- capacitor
- power stage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
- H02M1/0054—Transistor switching losses
- H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
- H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
- H02M1/4216—Arrangements for improving power factor of AC input operating from a three-phase input voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
- H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
- H02M1/4266—Arrangements for improving power factor of AC input using passive elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
-
- H02M2001/0058—
-
- H02M2001/0064—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
-
- Y02B70/1433—
Abstract
본 실시예는, 단일전력단 AC-DC 컨버터로서, 3상 또는 단상 교류전원에 연결되어 교류전원을 입력받고, 상기 교류전원의 입력역률 및 전고조파왜형률을 개선하는 입력필터, 상기 입력필터에 연결된 복수의 승압인덕터들을 통해 전달된 상기 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 입력정류부 및 상기 직류전원의 레벨을 변환하여 출력하는 DC-DC 변환부를 포함하되, 상기 DC-DC 변환부는, 링크(Link)단에 각각 직렬연결된 복수의 입력커패시터들 및 복수의 스위칭소자들과, 상기 복수의 스위칭소자들 중 적어도 하나에 접속된 한 개의 공진탱크들-상기 공진탱크는 변압기, 공진커패시터 및 플라잉커패시터를 포함하고, 복수의 스위칭소자들의 교번 스위칭동작에 따라 상기 변압기의 2차측 권선에 전압을 인가함-을 포함하는 1차측 회로; 및 상기 변압기의 2차측 권선에 연결되어 공진부하전류를 개별 정류하는 복수의 다이오드들을 포함하는 2차측 출력정류부를 포함하는 단일전력단 AC-DC 컨버터를 제공한다.This embodiment is a single-power stage AC-DC converter, which is connected to a three-phase or single-phase AC power source to receive AC power, and to the input filter and the input filter to improve the input power factor and total harmonic distortion of the AC power source. It includes an input rectifying unit for rectifying the AC power transmitted through a plurality of connected step-up inductors and converting it into DC power, and a DC-DC converter for converting and outputting the level of the DC power, and the DC-DC converter includes a link ( Link) a plurality of input capacitors and a plurality of switching elements, each connected in series, and one resonant tank connected to at least one of the plurality of switching elements-the resonant tank includes a transformer, a resonant capacitor and a flying capacitor. A primary circuit including a voltage applied to a secondary winding of the transformer according to an alternating switching operation of a plurality of switching elements; And it is connected to the secondary winding of the transformer provides a single power stage AC-DC converter including a secondary output rectifying unit including a plurality of diodes to rectify the resonant load current individually.
Description
본 발명은 AC-DC 컨버터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단일전력단을 갖는 고조파 저감 역률개선(Power Factor Correction: PFC) AC-DC 컨버터 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an AC-DC converter, and more particularly, to a power factor correction (PFC) AC-DC converter having a single power stage and a method of operating the same.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래 기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information for this embodiment, and do not constitute a prior art.
최근 이슈가 되고 있는 전기자동차 충전시스템, 풍력발전 전원시스템, 마이크로그리드, 에너지저장시스템 등 다양한 응용분야에서, 입력역률 개선(Power Factor Correction: PFC) AC-DC 컨버터 또는 넓은 입출력전압 제어범위를 갖는 DC-DC 변환부에 대한 요구가 증가하고 있다.Power factor correction (PFC) AC-DC converter or DC with wide input/output voltage control range in various applications such as electric vehicle charging system, wind power system, microgrid, energy storage system, etc. -The demand for DC converters is increasing.
이에 따라, 최근 개발 및 출시되고 있는 전기자동차 충전시스템 등의 전원시스템에는, 단상 또는 3상 AC전원을 입력받아 입력역률을 개선하고 변환 효율을 높이기 위한, Interleaved PFC 컨버터,Bridgeless PFC 컨버터, PFC 비엔나 정류기(VIENNEA Rectifier) 등의 토폴로지(Topology)가 사용되고 있다. 또한, 이와 같은 전원시스템에는, 변환된 DC 링크전압을 입력 받아 배터리를 충전시키기 위해 절연된 고주파 DC-DC 변환부인 LLC 공진컨버터, 3-레벨 컨버터 등이 사용되어 사이즈 저감 및 경량화를 꾀하고 있다.Accordingly, recently developed and released power supply systems such as electric vehicle charging systems, interleaved PFC converters, bridgeless PFC converters, and PFC Vienna rectifiers for receiving single-phase or three-phase AC power to improve input power factor and increase conversion efficiency Topologies such as (VIENNEA Rectifier) are used. In addition, in such a power system, an insulated high-frequency DC-DC converter, an LLC resonant converter and a 3-level converter are used to receive the converted DC link voltage and charge the battery, thereby reducing size and weight.
도 1은 입력단 다이오드 정류부를 갖는 3-레벨 컨버터를 나타내는 도면이고, 도 2는 비엔나 정류기와 3-레벨 DC-DC 변환부가 적용된 2단 구성 전원시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a 3-level converter having an input terminal diode rectifier, and FIG. 2 is a diagram showing a Vienna stage rectifier and a 2-stage DC power supply system with a 3-level DC-DC converter.
우선 도 1을 참조하면, 3상(또는 단상) 다이오드 정류기(110)와 절연된 DC-DC 변환부(130)로 구성된 전원장치(100)는, 입력교류전원(Va 내지 Vc)을 다이오드 정류기(D1 내지 D6)를 통해 정류하기 때문에, 입력단에 펄스(pulse)성 상전류(Ia 내지 Ic)가 흘러 고조파(harmonic) 전류(예: 5조파,7조파 전류 등)로 인한 무효전력이 증가하고 입력역률이 감소하게 된다.Referring first to FIG. 1, a
또한, 고조파 전류 및 무효전력은 입력단에 인덕터나 커패시터와 같은 수동소자를 추가함으로써 저감시킬 수 있으나, 이 경우 전원장치의 크기나 무게가 증가한다는 문제가 있다.In addition, harmonic current and reactive power can be reduced by adding passive elements such as an inductor or a capacitor to the input terminal, but in this case, there is a problem that the size or weight of the power supply increases.
다음으로 도 2를 참조하면, 2단(Two-Stage) 구성 전원시스템(200)은, 국제 고조파 관리 기준인 IEC 1000-3-2 등의 고조파 규제에 대응하여 정현입력전류 및 정류단 출력전압을 제어하기 위한 입력역률 개선회로(Power Factor Correction Circuit)인 비엔나정류기(210, VIENNEA Rectifier)와, 절연된 출력을 얻기 위한 풀-브리지 또는 3-레벨 DC-DC 변환부(230)를 포함한다.Next, referring to Figure 2, the two-stage (Two-Stage)
그런데, 이러한 2단(Two-Stage) 구성 주회로 방식은, 각 컨버터를 개별제어 해야 하므로 제어 복잡도가 증가하고, 개별제어를 위한 스위칭소자 등의 추가로 인해 전원장치의 부품 수가 증가하고 단가가 상승한다는 문제가 있다.However, in this two-stage main circuit method, since each converter must be individually controlled, the control complexity increases, and the number of parts of the power supply increases and the unit cost increases due to the addition of switching elements for individual control. There is a problem.
도 1 및 도 2의 전원장치가 갖는 문제를 해결하기 위하여, 도 3 및 도 4의 전원장치와 같이, 입력역률 개선회로 및 절연된 DC-DC컨버터가 하나로 통합된 단일전력단(Single Stage) AC-DC 컨버터가 발표된 바 있다.In order to solve the problems of the power supply of FIGS. 1 and 2, as in the power supply of FIGS. 3 and 4, an input power factor improving circuit and an isolated DC-DC converter are integrated into a single power stage (Single Stage) AC -A DC converter has been announced.
도 3은 보조권선 정류부를 갖는 단상 단일전력단 3-레벨 AC-DC 컨버터를 나타내는 도면이고, 도 4는 전압원 3상 단일전력단 3-레벨 AC-DC 컨버터를 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing a single-phase single power stage 3-level AC-DC converter with an auxiliary winding rectifier, and FIG. 4 is a diagram showing a voltage source 3-phase single power stage 3-level AC-DC converter.
우선 도 3을 참조하면, 단상 단일전력단 3-레벨 AC-DC 컨버터(300)는, 링크전압 VLINK를 승압하기 위한 보조권선(Naux)을 포함하는 입력승압 센터-탭 정류부(Auxially Rectifier)(310) 및 2차측(N2) 출력정류부(Secondary Rectifier)(330)를 포함한다.Referring first to FIG. 3, the single-phase single-power stage 3-level AC-
도 3의 AC-DC 컨버터(300)는, 링크전압 VLINK가 2배 이상의 넓은 동작범위를 갖는 경우 입력승압 센터-탭 정류부(310)의 정류 다이오드(DC1, DC2)에 각 보조권선(Naux)의 합 전압이 인가되어 전압 스트레스가 커지므로, 높은 정격전압의 정류 다이오드(DC1, DC2)를 이용해야 하는 문제가 있다.In the AC-
또한, 도 3의 AC-DC 컨버터(300)는, 입력전압과 직렬로 구성된 3-레벨 DC-DC 변환부의 입력승압 센터-탭 정류부(310)를 포함하기 때문에 변환효율이 낮고, 주변압기가 2차측(N2) 출력정류부(330)와 입력승압 센터-탭 정류부(310)에 대한 전체 정격전력을 모두 감당해야 하기 때문에 주변압기의 용량증대가 필요하여 고집적화가 어렵다는 문제가 있다.In addition, since the AC-
다음으로 도 4를 참조하면, 3상 단일전력단 3-레벨 AC-DC 컨버터(400)는, 위상제어 방식으로 입력단 링크전압 VLink 및 출력전압 VO을 제어한다.Next, referring to FIG. 4, the three-phase single power stage 3-level AC-
도 4의 AC-DC 컨버터(400)는, 경부하(Light Load) 조건에서 동작하는 경우 1차측 스위칭소자(S1 내지 S4)의 영전압스위칭(Zero Voltage Switching: ZVS) 구현이 어렵고,변압기의 누설인덕턴스에 의해 2차측 출력정류부(DR1, DR2)에 서지(Surge) 전압 및 기생진동이 발생하므로 이를 억제하기 위한 별도의 스너버(Snubber)가 필요하여 변환효율이 낮아지는 문제가 있다.The AC-
또한, 도 4의 AC-DC 컨버터(400)는 출력단에 인덕터(LO)를 사용함으로써 고집적화가 어렵다는 문제가 있다.In addition, the AC-
본 실시예는 입력역률 개선, 사이즈 저감, 변환효율 향상 및 넓은 입출력전압 제어범위의 이점을 갖는 고집적 단일전력단 AC-DC 컨버터 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.This embodiment is intended to provide a highly integrated single power stage AC-DC converter having the advantages of input power factor improvement, size reduction, conversion efficiency improvement, and wide input/output voltage control range and an operation method thereof.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 단일전력단 AC-DC 컨버터로서, 3상 또는 단상 교류전원에 연결되어 교류전원을 입력받고, 상기 교류전원의 입력역률 및 전고조파왜형률을 개선하는 입력필터; 상기 입력필터에 연결된 복수의 승압인덕터들을 통해 전달된 상기 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 입력정류부; 및 상기 직류전원의 레벨을 변환하여 출력하는 DC-DC 변환부를 포함하되, 상기 DC-DC 변환부는, 링크(Link)단에 각각 직렬연결된 복수의 입력커패시터들 및 복수의 스위칭소자들과, 상기 복수의 스위칭소자들 중 적어도 하나에 접속된 한 개의 공진탱크들-상기 공진탱크는 변압기, 공진커패시터 및 플라잉커패시터를 포함하고, 복수의 스위칭소자들의 교번 스위칭동작에 따라 상기 변압기의 2차측 권선에 전압을 인가함-을 포함하는 1차측 회로; 및 상기 변압기의 2차측 권선에 연결되어 공진부하전류를 개별 정류하는 복수의 다이오드들을 포함하는 2차측 출력정류부를 포함하는 단일전력단 AC-DC 컨버터를 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, a single power stage AC-DC converter, connected to a three-phase or single-phase AC power supply to receive AC power, and an input filter for improving the input power factor and total harmonic distortion of the AC power supply; An input rectifying unit rectifying the AC power transmitted through a plurality of boosting inductors connected to the input filter and converting the AC power into DC power; And a DC-DC converter for converting and outputting the level of the DC power supply, wherein the DC-DC converter comprises a plurality of input capacitors and a plurality of switching elements connected in series to a link terminal, and the plurality of switching elements. One resonant tank connected to at least one of the switching elements of the-the resonant tank includes a transformer, a resonant capacitor and a flying capacitor, and a voltage on the secondary winding of the transformer according to the alternating switching operation of a plurality of switching elements A primary-side circuit including an application box; And it is connected to the secondary winding of the transformer provides a single power stage AC-DC converter including a secondary output rectifying unit including a plurality of diodes to rectify the resonant load current individually.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 단일전력단 AC-DC 컨버터로서, 교류전원을 입력 받고, 상기 교류전원의 입력역률 및 전고조파왜형률을 개선하는 입력필터; 상기 입력필터에 연결된 복수의 승압인덕터들을 통해 전달된 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 입력정류부; 및 상기 직류전원의 레벨을 변환하여 출력하는 DC-DC 변환부를 포함하되, 상기 DC-DC 변환부는, 링크(Link)단에 각각 직렬연결된 복수의 입력커패시터들 및 복수의 스위칭소자들과, 상기 복수의 스위칭소자들 중 적어도 하나에 접속된 제1 공진탱크 및 제2 공진탱크-상기 제1 공진탱크 및 상기 제2 공진탱크 각각은 변압기, 공진커패시터와 제1 내지 제4 분압커패시터를 포함하고, 복수의 스위칭소자들의 교번 스위칭동작 및 위상제어에 따라 상기 변압기의 2차측 권선에 전압을 인가함-을 포함하는 1차측 회로; 및 상기 변압기의 2차측 권선에 연결되어 공진부하전류를 개별 정류하는 복수의 다이오드들을 포함하는 2차측 출력정류부를 포함하는 단일전력단 AC-DC 컨버터를 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, a single power stage AC-DC converter comprising: an input filter that receives AC power and improves the input power factor and total harmonic distortion of the AC power; An input rectifying unit rectifying AC power transmitted through a plurality of step-up inductors connected to the input filter and converting it into DC power; And a DC-DC converter for converting and outputting the level of the DC power supply, wherein the DC-DC converter comprises a plurality of input capacitors and a plurality of switching elements connected in series to a link terminal, and the plurality of switching elements. A first resonant tank and a second resonant tank connected to at least one of the switching elements of the-each of the first resonant tank and the second resonant tank includes a transformer, a resonant capacitor, and first to fourth partial pressure capacitors, and a plurality of A primary-side circuit including-applying a voltage to a secondary winding of the transformer according to an alternate switching operation and phase control of switching elements of the; And it is connected to the secondary winding of the transformer provides a single power stage AC-DC converter including a secondary output rectifying unit including a plurality of diodes to rectify the resonant load current individually.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 2대의 단일전력단 AC-DC 컨버터를 포함하는 전원장치로서, 상기 2대의 단일전력단 AC-DC 컨버터 각각은, 교류전원을 입력받고, 상기 교류전원의 입력역률 및 전고조파왜형률을 개선하기 위한 입력필터; 상기 입력필터에 연결된 복수의 승압인덕터들을 통해 전달된 상기 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 입력정류부; 및 상기 직류전원의 레벨을 변환하여 출력하는 DC-DC 변환부를 포함하되, 상기 DC-DC 변환부 각각은, 링크(Link)단에 각각 직렬연결된 복수의 입력커패시터들 및 복수의 스위칭소자들과, 상기 복수의 스위칭소자들 중 적어도 하나에 접속된 두 개의 공진탱크들-상기 공진탱크는 변압기, 공진커패시터와 제1 내지 제4 분압커패시터를 포함하되, 복수의 스위칭소자들의 교번 스위칭동작에 따라 상기 변압기의 2차측 권선에 전압을 인가함-을 포함하는 1차측 회로와, 상기 변압기의 2차측 권선에 연결되어 공진부하전류를 개별 정류하는 복수의 다이오드들을 포함하는 2차측 출력정류부를 포함하고, 상기 2대의 단일전력단 AC-DC 컨버터는, 상기 입력필터를 공통으로 하여 상호 교호(interleaved) 동작함으로써 입력단 및 출력단의 전류 리플(ripple)을 저감시키는 것을 특징으로 하는 전원장치를 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, as a power supply device including two single power stage AC-DC converters, each of the two single power stage AC-DC converters receives AC power and input power factor of the AC power And an input filter for improving the total harmonic distortion ratio. An input rectifying unit rectifying the AC power transmitted through a plurality of boosting inductors connected to the input filter and converting the AC power into DC power; And a DC-DC converter for converting and outputting the level of the DC power supply, wherein each of the DC-DC converters includes a plurality of input capacitors and a plurality of switching elements connected in series to a Link terminal, respectively. Two resonant tanks connected to at least one of the plurality of switching elements-the resonant tank includes a transformer, a resonant capacitor, and first to fourth divided voltage capacitors, but the transformer according to an alternating switching operation of a plurality of switching elements And a secondary-side output rectifying unit including a plurality of diodes connected to the secondary-side winding of the transformer to individually rectify a resonant load current. A single single power stage AC-DC converter provides a power supply device characterized by reducing the current ripple of the input stage and the output stage by interleaved with the input filter in common.
본 실시예에 따른 단일전력단 3-레벨 AC-DC 컨버터는 입력역률을 개선하고, 단일전력단으로 구성하여 사이즈 저감 및 변환효율 향상을 달성하며, 입출력전압을 2배이상의 넓은 범위에서 제어할 수 있는 효과가 있다.The single-power stage 3-level AC-DC converter according to the present embodiment improves the input power factor, consists of a single power stage to achieve size reduction and conversion efficiency improvement, and can control the input/output voltage over a wide range of more than twice. It has an effect.
도 1은 입력단 다이오드 정류부를 갖는 3-레벨 컨버터를 나타내는 도면이다.
도 2는 비엔나 정류기와 3-레벨 DC-DC 변환부가 적용된 2단 구성 전원시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 보조권선 정류부를 갖는 단상 단일전력단 3-레벨 AC-DC 컨버터를 나타내는 도면이다.
도 4는 전압원 3상 단일전력단 3-레벨 AC-DC 컨버터를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시예의 일 측면에 따른 한 개의 공진탱크회로를 갖는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작파형을 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 1 내지 3에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 전압 및 전류를 측정한 실험결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 부하용량에 따른 변환효율 및 전고조파왜형률 특성을 비교한 실험결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 실시예의 다른 측면에 따른 두 개의 공진탱크회로를 갖는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 실시예에 적용될 수 있는 2차측 정류부를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작파형을 나타내는 도면이다.
도 13a 내지 도 13g는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 1 내지 7에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 전압 및 전류를 측정한 실험결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 부하용량에 따른 변환효율 및 전고조파왜형률 특성을 비교한 실험결과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 실시예의 또 다른 측면에 따른 두 개의 공진탱크회로를 갖는 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16의 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작파형을 나타내는 도면이다.
도 18a 내지 도 18g는 도 16의 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 1 내지 7에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 실시예의 또 다른 측면에 따른 2차측 3-브리지 정류다이오드 회로를 갖는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 도 19의 AC-DC 컨버터의 2차측 정류부를 센터-탭 정류다이오드 회로로 구성한 일 예를 나타내는 도면이다.
도 21은 도 19의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작파형을 나타내는 도면이다.
도 22a 내지 도 22g는 도 19의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 1 내지 7에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.
도 23은 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터 두 대가 병렬운전 상호교호 동작하도록 구성한 응용예를 나타내는 도면이다.
도 24는 도 16의 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터 두 대가 병렬운전 상호교호 동작하도록 구성한 응용예를 나타내는 도면이다.
도 25는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 무선전력전송에의 응용예를 나타내는 도면이다.
도 26은 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 무선전력전송에의 응용예를 나타내는 도면이다.
도 27은 도 23의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 무선전력전송에의 응용예를 나타내는 도면이다.
도 28은 본 실시예의 또 다른 측면에 따른 두 개의 공진탱크회로를 갖는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 29는 본 실시예들에 적용될 수 있는 공진회로들을 예시적으로 나타내는 도면이다.1 is a view showing a 3-level converter having an input terminal diode rectifier.
FIG. 2 is a view showing a two-stage power supply system to which a Vienna rectifier and a 3-level DC-DC converter are applied.
3 is a view showing a single-phase single power stage 3-level AC-DC converter having an auxiliary winding rectification unit.
4 is a diagram showing a voltage source 3-phase single power stage 3-level AC-DC converter.
5 is a diagram showing a three-phase single power stage AC-DC converter having one resonant tank circuit according to an aspect of the present embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an operating waveform of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 5.
7A to 7C are diagrams showing current paths in
8A to 8C are graphs showing experimental results of measuring the voltage and current of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 5.
9 is a graph showing experimental results comparing the conversion efficiency and the total harmonic distortion characteristics according to the load capacity of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 5.
10 is a view showing an example of a three-phase single power stage AC-DC converter having two resonant tank circuits according to another aspect of the present embodiment.
11 is a view exemplarily showing a secondary-side rectifier that can be applied to the present embodiment.
FIG. 12 is a view showing an operating waveform of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 10.
13A to 13G are diagrams showing current paths in
14A to 14C are graphs showing experimental results of measuring the voltage and current of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 10.
15 is a graph showing experimental results comparing the conversion efficiency and the total harmonic distortion characteristics according to the load capacity of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 10.
16 is a view showing an example of a single-phase single power stage AC-DC converter having two resonant tank circuits according to another aspect of the present embodiment.
FIG. 17 is a view showing an operating waveform of the single-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 16.
18A to 18G are diagrams showing the current paths in
19 is a view showing an example of a three-phase single power stage AC-DC converter having a secondary-side 3-bridge rectifying diode circuit according to another aspect of the present embodiment.
FIG. 20 is a view showing an example in which the secondary-side rectifying unit of the AC-DC converter of FIG. 19 is configured with a center-tap rectifying diode circuit.
FIG. 21 is a diagram showing an operating waveform of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 19.
22A to 22G are diagrams showing current paths in
FIG. 23 is a diagram showing an application example in which two three-phase single power stage AC-DC converters of FIG. 10 are configured to alternately operate in parallel.
FIG. 24 is a diagram showing an application example in which two single-phase single power stage AC-DC converters of FIG. 16 are configured to alternately operate in parallel.
25 is a diagram showing an application example of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 5 to wireless power transmission.
26 is a diagram showing an application example of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 10 to wireless power transmission.
27 is a diagram showing an application example of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 23 to wireless power transmission.
28 is a diagram showing another example of a three-phase single power stage AC-DC converter having two resonant tank circuits according to another aspect of the present embodiment.
29 exemplarily shows resonant circuits that can be applied to the present embodiments.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing embodiments of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known structures or functions may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '...부,' '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. Throughout the specification, when a part is'included' or'equipped' a component, this means that other components may be further included rather than excluded other components unless specifically stated to the contrary. . In addition, terms such as'... unit,' and'module' described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예들에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 실시예의 일 측면에 따른 한 개의 공진탱크회로를 갖는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작파형을 나타내는 도면이며, 도 7a 내지 도 7c는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 1 내지 3에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.5 is a diagram showing a three-phase single power stage AC-DC converter having one resonant tank circuit according to an aspect of the present embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing the operating waveforms of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 5. 7A to 7C are diagrams showing current paths in
우선 도 5를 참조하면, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)는, 필터커패시터(CFa 내지 CFC)와 필터인덕터(LFa 내지 LFc), 승압인덕터(LB1 내지 LB3), 입력정류다이오드(DR1 내지 DR6) 및 DC-DC 변환부(510)를 포함한다.First, referring to Figure 5, the three-phase single power stage AC-
필터커패시터(CFa 내지 CFC)와 필터인덕터(LFa 내지 LFc)는 3상 입력단(Va 내지 Vc)에 연결되어 입력역률 및 전고조파왜형률(Total Harmonics Distortion: THD)을 개선하는 기능을 수행한다.The filter capacitors (C Fa to C FC ) and the filter inductors (L Fa to L Fc ) are connected to the three-phase input terminals (Va to Vc) to improve the input power factor and total harmonic distortion (THD). Perform.
필터커패시터(CFa 내지 CFC)의 중성점 N은 스위칭소자 Q2의 소스와 Q3의 드레인 사이의 노드 a에 연결된다.The neutral point N of the filter capacitors C Fa to C FC is connected to a node a between the source of the switching element Q2 and the drain of Q3.
DC-DC 변환부(510)는 절연된 DC-DC 변환부로서 변압기 T, 공진커패시터(Cr1 및 Cr2), 플라잉커패시터(CB)로 구성된 공진탱크(511)를 포함한다.The DC-
공진탱크(511)는, 위상제어와 관계없이 50%의 듀티비(duty ratio)로 교번동작을 하는 스위칭소자 Q2 및 Q3의 일정한 스위칭주파수에 따라, 공진탱크(511)의 2차측에 이득특성에 따른 전압을 인가한다. 따라서, 본 실시예의 일 측면에 따른 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)는, 기존의 3-레벨 AC-DC 컨버터와 달리, 넓은 출력전압에 대응하기 위해, 위상제어를 통해 링크전압 VLink을 제어함으로써 일정한 스위칭주파수에 따라 공진탱크(511)의 2차측 전압/전류를 제어할 수 있도록 구성되어, 별도의 입력역률개선을 위한 승압컨버터 없이도 출력전압을 넓은 범위(예: 200 내지 430 VDC)에서 제어할 수 있다.The
3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)의 동작파형은 도 6에 도시된 바와 같다. 도 5와 도 6을 참조하여, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 바와 같이 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)의 주요 시구간별 동작내용을 정리해 보면 아래와 같다.The operating waveform of the three-phase single power stage AC-
't0~t1' 구간't0~t1' section
DC-DC 변환부(510)의 위상제어(Phase-shifted Modulation)에 따라 스위칭소자 Q1, Q2가 동시에 턴-온되는 't0~t1'구간에서, 승압인덕터(LB1 내지 LB3)에 3상 상전압이 인가되어 에너지가 축적된다.In the section't0 to t1' where the switching elements Q 1 and Q 2 are turned on at the same time according to the phase-shifted modulation of the DC-
't2~t3' 구간't2~t3' section
스위칭소자 Q1이 턴-오프되는 't2~t3'구간에서, 승압인덕터(LB1 내지 LB3)는 축적된 에너지를 링크(Link)단 입력커패시터(C1 및 C2), 순환다이오드(D1 및 D2), 입력전원 및 스위칭소자의 전류경로로 방전시켜 리셋되며, 전류불연속모드(Discontinuous Conduction Mode: DCM)로 승압동작을 수행하게 된다.In the section't2 to t3' where the switching element Q 1 is turned off, the step-up inductors L B1 to L B3 link the accumulated energy to the link stage input capacitors C 1 and C 2 and the circulating diode D 1 and D 2 ), reset by discharging to the current path of the input power and the switching element, and perform a step-up operation in the Discontinuous Conduction Mode (DCM).
이하 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 실시예의 일 측면에 따른 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)의 동작모드 및 실험결과에 대해 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 7 to 9, the operation mode and experimental results of the three-phase single power stage AC-
도 7a는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 1에서의 전류경로를 나타내는 도면이고, 도 7b는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 2에서의 전류경로를 나타내는 도면이며, 도 7c는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 3에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.7A is a diagram showing a current path in
동작모드 1(Mode 1) - 't0~t1' 구간Mode 1 (Mode 1)-'t0~t1' section
도 7a를 참조하면, 동작모드 1(Mode 1)에서, 스위칭소자 Q1 및 Q2가 턴-온되어 공진탱크(511)의 1차권선에 링크전압 VLink의 1/4(즉, VLink/4)이 인가됨으로써, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)는 2차측 출력단에 에너지를 전달한다.Referring to FIG. 7A, in the operation mode 1 (Mode 1), the switching elements Q 1 and Q 2 are turned on so that 1/4 of the link voltage V Link to the primary winding of the resonance tank 511 (ie, V Link) /4) is applied, the three-phase single power stage AC-
이 때, 입력 승압인덕터(LB1 및 LB2)에는 필터커패시터 전압(VCFa 및 VCFb)이 인가되어 '필터커패시터 CFa(CFb) → 입력 승압인덕터 LB1(LB2) → 입력정류다이오드 DR1(DR3) → 스위칭소자 Q1 → 스위칭소자 Q2 → 필터커패시터 CFa(CFb)'의 경로로 전류가 흘러 에너지가 축적되고, 다른 입력 승압인덕터(LB3)에 기 축적된 에너지는 입력 상전압 VC와 링크전압 VLink의 차 전압에 의해 감소하며 리셋된다.At this time, the filter capacitor voltages V CFa and V CFb are applied to the input step-up inductors L B1 and L B2 , and the filter filter C Fa (C Fb ) → the input step-up inductor L B1 (L B2 ) → the input rectifying diode D R1 (D R3 ) → switching element Q 1 → switching element Q 2 → current flows through the path of the filter capacitor C Fa (C Fb )', and energy accumulates, and the energy previously accumulated in the other input step-up inductor (L B3 ) Is decreased and reset by the difference voltage between the input phase voltage V C and the link voltage V Link .
동작모드 2(Mode 2) - 't2~t3' 구간Mode 2-'t2~t3' section
도 7b를 참조하면, 동작모드 2(Mode 2)에서, 스위칭소자 Q2 및 Q4가 턴-온되어, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)는 2차측 출력단에 에너지를 전달한다.Referring to FIG. 7B, in the operation mode 2 (Mode 2), the switching elements Q 2 and Q 4 are turned on, so that the three-phase single power stage AC-
이 때, 동작모드 1(Mode 1)에서 입력 승압인덕터(LB1 및 LB2)에 기 저장된 에너지는 '필터커패시터 CFa(CFb) → 입력 승압인덕터 LB1(LB2) → 입력정류다이오드 DR1(DR3) → 입력커패시터 C1 → 순환다이오드 D1 → 스위칭소자 Q2 → 필터커패시터 CFa(CFb)'의 경로로 전류가 흘러 리셋되며, 입력 승압인덕터 LB1(LB2)에 흐르는 전류 ILB1(ILB2)는 감소하게 된다.At this time, the energy previously stored in the input boosting inductors L B1 and L B2 in the
동작모드 3(Mode 3) - 't4~t5' 구간Mode 3-'t4~t5' section
도 7c를 참조하면, 동작모드 3(Mode 3)에서, 스위칭소자 Q3 및 Q4가 턴-온되어, 공진탱크(511)의 1차권선에 링크전압 VLink의 1/4(즉, VLink/4)이 인가됨으로써, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)는 2차측 출력단에 에너지를 전달한다.Referring to FIG. 7C, in the operation mode 3 (Mode 3), the switching elements Q 3 and Q 4 are turned on, and a 1/4 of the link voltage V Link is applied to the primary winding of the resonance tank 511 (that is, V Link /4) is applied, the three-phase single power stage AC-
이 때, 스위칭소자 Q3 및 Q4가 턴-온되어 있기 때문에, 입력 승압인덕터(LB3)에는 '필터커패시터 CFc → 스위칭소자 Q3 → 스위칭소자 Q4 → 입력정류다이오드 DR6 → 입력 승압인덕터(LB3)'의 경로로 전류 ILB3가 흘러 에너지가 축적되고, 동작모드 2(Mode 2)에서 감소하던 입력 승압인덕터 LB1(LB2)에 흐르는 전류 ILB1(ILB2)는 필터커패시터 전압 VCFa(VCFb)와 링크전압 VLINK의 차 전압에 의해 0으로 리셋된다.At this time, since the switching elements Q 3 and Q 4 are turned on, the input step-up inductor L B3 includes'filter capacitor C Fc → switching element Q 3 → switching element Q 4 → input rectifying diode D R6 → input step-up The current I LB3 flows through the path of the inductor (L B3 )', energy accumulates, and the current I LB1 (I LB2 ) flowing in the input boosting inductor L B1 (L B2 ) that was reduced in
도 8a 내지 도 8c는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 전압 및 전류를 측정한 실험결과를 나타내는 그래프이고, 도 9는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 부하용량에 따른 변환효율 및 전고조파왜형률 특성을 비교한 실험결과를 나타내는 그래프이다.8A to 8C are graphs showing experimental results of measuring the voltage and current of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 5, and FIG. 9 is a load capacity of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. It is a graph showing the experimental results comparing the conversion efficiency and total harmonic distortion characteristics according to.
도 8 및 도 9의 실험에서, 주요 정격 및 변압기 파라미터는 표 1에 나타낸 바와 같다.In the experiments of FIGS. 8 and 9, the main ratings and transformer parameters are shown in Table 1.
CFa 내지 CFc
LB1 내지 LB3 La to Lc
C Fa to C Fc
L B1 to L B3
2.86 uF
35 uH0.94 mH
2.86 uF
35 uH
도 8a 내지 도 8c의 실험결과는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)의 인덕터 전류(ILB1), 상전압(Va), 상전류(Ia), 링크전압(VLink) 및 LLC 변압기의 1,2차 전압 및 전류를 나타내며, 도 9의 실험결과는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)의 출력전압별 변환효율특성 및 전고조파왜형률(THD)을 나타낸다.8A to 8C show that the inductor current (I LB1 ), phase voltage (Va), phase current (Ia), link voltage (V Link ) and LLC transformer of the three-phase single power stage AC-
전고조파왜형률(THD)을 개선하기 위하여 입력 승압인덕터(LB1 내지 LB3)는 항상 전류불연속모드(Discontinuous Conduction Mode: DCM)로 동작하도록 설계되었다.In order to improve the total harmonic distortion (THD), the input step-up inductors L B1 to L B3 are designed to always operate in a discontinuous conduction mode (DCM).
도 9를 참조하면, 200 Vdc 출력전압 및 500 W 부하 조건에서 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)의 최대효율은 94 %로 측정되었으며, 모든 출력전압(200 내지 430 Vdc) 및 부하(500 내지 2000 W) 범위에서 평균효율이 91.58 %로 측정되었다. 그리고, 최저 전고조파왜형률(THD)은 430 Vdc 출력전압 및 2000 W 부하 조건에서 1.89%로 가장 낮게 측정되었다.9, 200 V dc The maximum efficiency of a 3-phase single power stage AC-
도 10은 본 실시예의 다른 측면에 따른 두 개의 공진탱크회로를 갖는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 11은 본 실시예에 적용될 수 있는 2차측 정류부를 예시적으로 나타내는 도면이다.10 is a view showing an example of a three-phase single power stage AC-DC converter having two resonant tank circuits according to another aspect of the present embodiment, and FIG. 11 is an exemplary secondary side rectifier applicable to the present embodiment. It is a figure represented by.
우선 도 10을 참조하면, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)는, 변환효율을 향상시키기 위하여, 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)와 달리, 두 개의 공진탱크(공진회로 1(Res. Tank 1), 공진회로 2(Res. Tank 2))를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하, 이와 같은 차이점을 중심으로 본 실시예의 다른 측면에 따른 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)를 설명하기로 한다.First, referring to FIG. 10, the three-phase single power stage AC-
3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)는, 필터커패시터(CFa 내지 CFC)와 필터인덕터(LFa 내지 LFc), 승압인덕터(LB1 내지 LB3), 입력정류다이오드(DR1 내지 DR6) 및 DC-DC 변환부(1010)를 포함한다.The three-phase single power stage AC-
필터커패시터(CFa 내지 CFC)와 필터인덕터(LFa 내지 LFc)는 3상 입력단(Va 내지 Vc)에 연결되어 입력역률 및 전고조파왜형률(Total Harmonics Distortion: THD)을 개선하는 기능을 수행한다.The filter capacitors (C Fa to C FC ) and the filter inductors (L Fa to L Fc ) are connected to the three-phase input terminals (Va to Vc) to improve the input power factor and total harmonic distortion (THD). Perform.
필터커패시터(CFa 내지 CFC)의 중성점 N은 스위칭소자 Q2의 소스와 Q3의 드레인 사이의 노드 a에 연결된다.The neutral point N of the filter capacitors C Fa to C FC is connected to a node a between the source of the switching element Q2 and the drain of Q3.
DC-DC 변환부(1010)의 위상제어(Phase-shifted Modulation)에 따라 't0~t1' 구간에서 스위칭소자 Q1 및 Q2가 동시에 턴-온되어, 승압인덕터(LB1 내지 LB3)에 각각 3상 상전압이 인가되고 에너지가 축적된다. 또한, DC-DC 변환부(1010)의 위상제어에 따라 't4~t5' 구간에서 스위칭소자 Q3 및 Q4가 동시에 턴-온되어, 승압인덕터(LB1 내지 LB3)에 각각 3상 상전압이 인가되고 에너지가 축적된다.'T0 to t1' according to the phase-shifted modulation of the DC-
't2~t3' 구간에서 스위칭소자 Q1이 턴-오프되면, 승압인덕터(LB1 내지 LB3)는 기 축적된 에너지를 링크(Link)단 입력커패시터(C1 또는 C2), 순환다이오드 D1, 스위칭소자 Q2 및 필터커패시터(CFa 내지 CFc)의 전류경로로 방전시켜 리셋되며, 전류불연속모드(Discontinuous Conduction Mode: DCM)로 승압동작을 수행하게 된다.When the switching element Q 1 is turned off in a period't2 to t3', the step-up inductors L B1 to L B3 link pre -accumulated energy into a link stage input capacitor (C1 or C2), a circulating diode D 1 , The switching element Q2 and the filter capacitors (C Fa to C Fc ) are reset by discharging to a current path, and a boost operation is performed in a Discontinuous Conduction Mode (DCM).
또한, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)는, 절연된 DC-DC 변환을 위해, 변압기(T1, T2)와 공진 커패시터(Cr1, Cr2), 분압커패시터(CB1 내지 CB4)로 구성된 두 개의 공진탱크(즉, 공진탱크l(1011, Res. Tank 1), 공진탱크2(1013, Res. Tank 2))를 포함한다. 여기서, 각 공진탱크(1011, 1013)는 DC-DC 변환부(1010)의 위상제어에 관계없이 50%의 듀티비로 교번 동작하는 스위칭소자 Q1 내지 Q4의 일정 스위칭주파수에 따라 변압기(T1, T2)의 2차측에 이득특성에 따른 전압을 인가한다.In addition, the three-phase single power stage AC-
2차측 정류부(1015)는 각 정류다이오드에 의한 개별 정류동작을 수행하지만, 직렬연결 동작에 따라 전류불평형 없이 안정된 정류동작을 수행할 수 있다.The secondary-
2차측 정류부(1015)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 하프-브리지 정류회로(a), 풀-브리지 정류회로(b) 또는 센터-탭 정류부(c) 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아님에 유의하여야 한다.The
이상에서 설명한 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)에서는, i) 기존의 3-레벨 AC-DC 컨버터와는 달리 1차측 스위칭소자(Q1 내지 Q4)들이 모든 입력전압 및 부하조건에서 영전압스위칭(Zero Voltage Switching: ZVS)이 가능하며,ii) 2차측 정류다이오드(Dr1~Dr6) 또한 소프트스위칭(soft switching)이 가능하여 서지전압이 인가되지 않으므로 스너버(Snubber)가 불필요하게 되어 높은 스위칭주파수에서 동작이 가능하고 고집적화에 적합하다는 이점이 있다.In the three-phase single power stage AC-
또한, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)는, 넓은 출력전압 범위에 대응하기 위하여 위상제어를 통해 링크전압 VLink를 제어함으로써 일정 스위칭주파수에서 동작하는 LLC 공진컨버터(1010)의 2차측 전압/전류를 제어할 수 있도록 구성하여, 별도의 입력역률 개선을 위한 승압컨버터 없이도 2배 이상의 넓은 범위에서 출력전압을 제어할 수 있는 이점이 있다.In addition, the three-phase single power stage AC-
이하 도 12 내지 도 15를 참조하여, 본 실시예의 다른 측면에 따른 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)의 동작모드 및 실험결과에 대해 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation mode and an experimental result of the three-phase single power stage AC-
동작모드 1(Mode 1) - 't0~t1' 구간Mode 1 (Mode 1)-'t0~t1' section
도 12는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작파형을 나타내는 도면이고, 도 13a는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 1에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.FIG. 12 is a diagram showing an operating waveform of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 10, and FIG. 13A is a diagram showing a current path in
도 12 및 도 13a를 참조하면, 't0~t1' 구간에서, 스위칭소자 Q1 및 Q2가 턴-온되어 공진탱크(1011, 1013)에는 각각 링크전압 VLink의 1/4이 인가되어 공진전류(IT1, IT2)가 흐르게 된다.Referring to FIGS. 12 and 13A, in the period't0 to t1', switching elements Q 1 and Q 2 are turned on, so that 1/4 of the link voltage V Link is applied to the
이 때, 1차측 공진전류 IT1는, i) '커패시터 CB1 → 스위칭소자 Q2 → 공진커패시터 Cr1 → 권선 NP1 → 커패시터 CB1'의 경로 및 ii) '입력커패시터 C1 → 스위칭소자 Ql → 스위칭소자 Q2 → 공진커패시터 Crl → 권선 NP1 → 커패시터 CB2 → 순환다이오드 D2 → 입력커패시터 Cl'의 경로로 흐르게 된다.At this time, the primary resonance current I T1 is: i)'Capacitor C B1 → Switching element Q 2 → Resonant capacitor Cr1 → Winding N P1 → Capacitor C B1 ' path and ii)'Input capacitor C 1 → Switching element Q l → Switching element Q 2 → Resonant capacitor Crl → Winding N P1 → Capacitor C B2 → Circulating diode D 2 → It flows in the path of input capacitor C l '.
1차측 공진전류 IT2는, i) 커패시터 CB3 전압(즉, VLink/2)과 커패시터 CB1 전압(즉, VLink/4)의 차전압에 의해, '커패시터 CB3 → 스위칭소자 Q1 → 커패시터 CB1 → 권선 NP2 → 공진커패시터 Cr2 → 커패시터 CB3'의 경로 및 ii) 링크전압 VLink와, 커패시터 CB1 전압(즉, VLink/4) 및 커패시터 CB4 전압(VLink/2)의 합전압과의 차전압에 의해 '입력커패시터 C1 → 스위칭소자 Q1 → 커패시터 CB1 → 권선 NP2 → 공진커패시터 Cr2 → 커패시터 CB4 → 입력커패시터 C2'의 경로로 흐르게 된다.The primary resonant current I T2 is: i) the difference between the capacitor C B3 voltage (ie, V Link /2) and the capacitor C B1 voltage (ie, V Link /4),'Capacitor C B3 → switching element Q 1 → capacitor C B1 → winding N P2 → resonant capacitor Cr2 → path of capacitor C B3 ' and ii) link voltage V Link and capacitor C B1 voltage (ie, V Link /4) and capacitor C B4 voltage (V Link /2 ), the input voltage is different from the sum voltage of'Input Capacitor C 1 → Switching Element Q 1 → Capacitor C B1 → Winding N P2 → Resonant Capacitor Cr2 → Capacitor C B4 → Input Capacitor C 2 '.
2차측 출력정류부(1015)는, 변압기 2차측 개별권선(NSl, NS2)의 극성에 따라, i) 2차측 권선 NSl에는 '권선 NS1 → 정류다이오드 Dr3 → 출력커패시터 CO1 → 권선 NS1'의 경로로 공진부하전류가 흐르면서 출력커패시터 CO1를 충전시키고,ii) 2차측 권선 NS2에는 '권선 NS2 → 정류다이오드 Dr5 → 출력커패시터 CO 및 부하 → 정류다이오드 Dr1 → 출력커패시터 CO2 → 권선 NS2'의 경로를 통해 각각 부하공진전류가 흐르지만, 이 때 2차측 출력정류부(1015)가 직렬연결로 구성됨에 따라 출력커패시터 CO2의 전압과 2차측 권선 NS2의 합전압이 인가되며 부하전류를 공급한다.The secondary-
승압인덕터 LB1 및 LB2는, 스위칭소자 Q1 및 Q2가 턴-온되어 있기 때문에 필터커패시터 전압(VCFa, VCFb)이 각각 인가되어 '필터커패시터 CFa(CFb) → 승압인덕터 LB1(LB2) → 입력정류다이오드 → 스위칭소자 Q1 → 스위칭소자 Q2 → 필터커패시터 CFa(CFb)'의 경로로 전류가 흐르며 에너지를 축적한다.In the step-up inductors L B1 and L B2 , since the switching elements Q 1 and Q 2 are turned on, the filter capacitor voltages V CFa and V CFb are applied, respectively, and the filter filter C Fa (C Fb ) → step-up inductor L B1 (L B2 ) → Input rectifying diode → Switching element Q 1 → Switching element Q 2 → Filter capacitor C Fa (C Fb )'flows current and accumulates energy.
승압인덕터 LB3는 기 축적된 에너지를 각 선간전압(Vca, Vcb)과 링크전압(VLink)의 차전압에 의해 0으로 방전시키며 리셋된다.The step-up inductor L B3 is reset by discharging the previously accumulated energy to 0 by the difference voltage between each line voltage (Vca, Vcb) and the link voltage (V Link ).
동작모드 2(Mode 2) - 't1~t2' 구간Mode 2-'t1~t2' section
도 13b는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 2에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.13B is a diagram showing a current path in
도 12 및 도 13b를 참조하면, 't1' 시점에서 스위칭소자 Q1이 턴-오프되면,1차측 공진전류(IT1, IT2)에 의해 스위칭소자 Q1 및 Q4의 기생출력커패시턴스(C0SS)가 충/방전된다. 이와 동시에, 순환다이오드 D1의 접합기생커패시턴스(CJD1)는 방전을 개시하고, 순환다이오드 D2의 접합기생커패시턴스(CJD2)는 충전을 개시한다.12 and 13B, when the switching element Q 1 is turned off at the time't1', the parasitic output capacitance C of the switching elements Q 1 and Q 4 is driven by the primary-side resonance currents I T1 and I T2 . 0SS ) is charged/discharged. At the same time, the junction parasitic capacitance C JD1 of the circulating diode D 1 starts discharging, and the junction parasitic capacitance C JD2 of the circulating diode D 2 starts charging.
스위칭소자 Q1의 기생출력커패시턴스(C0SS)의 전압과 순환다이오드 D2의 접합기생커패시턴스(CJD2)의 전압이 링크전압의 1/2(즉, VLink/2)에 이르고,스위칭소자 Q4의 기생출력커패시턴스(C0SS)의 전압과 순환다이오드 D1의 접합기생커패시턴스(CJD2) 전압이 0 전압으로 감소하며, 이후 스위칭소자 Q4의 역병렬다이오드를 통해 전류가 흐르기 시작하면 동작모드 2는 종료하게 된다.The voltage of the parasitic output capacitance (C 0SS ) of the switching element Q 1 and the voltage of the junction parasitic capacitance (C JD2 ) of the circulating
이 때, 공진탱크 2(1013)는 극성이 바뀌어 (-l/4)VLink 전압이 인가되므로 2차측 권선 NS2 또한 극성을 바꿔 출력정류부(1015)에 공전전류를 전달하며 2차측 출력단에 에너지를 전달하기 시작한다.At this time, the resonant tank 2 (1013) has a polarity change (-l/4) V Link voltage is applied, so the secondary winding N S2 also changes polarity to transmit an idle current to the
동작모드 3(Mode 3) - 't2~t3' 구간Mode 3-'t2~t3' section
도 13c는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 3에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.13C is a diagram showing a current path in
도 12 및 도 13c를 참조하면, 't2' 시점에서 스위칭소자 Q4가 영전압에서 턴-온되고, 't2~t3' 구간에서 공진탱크 1(1011)에는 이전대로 (l/4)VLink 전압이 인가되지만,공진탱크 2(1013)에는 극성이 바뀐 (-l/4)VLink 전압이 인가되며, 이 때 극성이 바뀐 2차측 권선 NS2에는 '권선 NS2 → 출력 커패시터 CO1 → 정류다이오드 Dr4 → 출력커패시터 C0 → 정류다이오드 Dr6 → 권선 NS2'의 경로로 부하공진전류가 흐르고, 2차측 출력정류부(1015)가 직렬연결로 구성됨에 따라 출력커패시터 CO1 전압 및 2차측 권선 NS2 전압의 합전압이 인가되며 부하공진전류를 공급한다.12 and 13c, the switching element Q 4 is turned on at a zero voltage at the time't2', and (l/4)V Link as before in the resonance tank 1 (1011) in the period't2 to t3' The voltage is applied, and the resonant tank 2 (1013) is supplied with a (-l/4) V Link voltage with a reversed polarity. At this time, the winding of the secondary side with the reversed polarity N S2 is'winding N S2 → output capacitor C O1 → rectification. Diode D r4 → Output capacitor C 0 → Rectifying diode D r6 → Winding Resonant current flows in the path of N S2 ′, and output capacitor C O1 voltage and secondary winding as
또한, 이전 동작모드 1(Mode 1)에서 입력 승압인덕터(LB1, LB2)에 저장된 에너지는 '필터커패시터 CFa(CFb) → 승압인덕터 LBl(LB2) → 입력정류다이오드 → 커패시터 C1 → 순환다이오드 D1 → 스위칭소자 Q2 → 필터커패시터 CFa(CFb)'의 경로로 전류가 흘러 리셋되며, 입력 승압인덕터에 흐르는 전류 ILB1 및 ILB2는 서서히 감소하게 된다.In addition, the energy stored in the input step-up inductors L B1 and L B2 in the
동작모드 4(Mode 4) - 't3~t4' 구간Mode 4-'t3~t4' section
도 13d는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 4에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.FIG. 13D is a diagram showing the current path in
도 12 및 도 13d를 참조하면, 't3' 시점에서 스위칭소자 Q2가 턴-오프되고, 1차측 공진탱크 1(1011)의 공진전류 IT1에 의해 스위칭소자 Q2 및 Q3의 기생출력커패시턴스(COSS)는 충/방전된다.12 and 13d, the switching element Q2 is turned off at the't3' time, and the parasitic output capacitance of the switching elements Q 2 and Q 3 by the resonance current I T1 of the
이 때, 공진탱크 1(1011)에는 극성이 바뀐 (-l/4)VLink 전압이 인가되므로 2차측 권선 NS1의 극성도 바뀌게 된다.At this time, the polarity of the secondary winding N S1 is also changed because the (-l/4) V Link voltage with the changed polarity is applied to the
스위칭소자 Q3의 기생출력커패시턴스(COSS)의 전압이 0 전압으로 감소하고, 이후 스위칭소자 Q3의 역병렬다이오드를 통해 전류가 흐르기 시작하면 동작모드 4는 종료하게 된다.When the voltage is reduced to zero voltage of the switching element Q 3 parasitic output capacitance (C OSS) of, and after a current starts flowing through the antiparallel diode of the switching element Q 3 operation mode 4 is terminated.
동작모드 5(Mode 5) - 't4~t5' 구간Operation Mode 5 (Mode 5)-'t4~t5' section
도 13e는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 5에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.13E is a diagram showing the current path in
도 12 및 도 13e를 참조하면, 't4' 시점에서 스위칭소자 Q3가 영전압에서 턴-온되고,'t4~t5' 구간 스위칭소자 Q3 및 Q4가 턴-온되어 있으므로, 공진탱크(1011, 1013)에 링크전압 VLink의 1/4(즉, -VLink/4)이 각각 인가되어 공진전류(IT1 및 IT2)가 흐르게 된다. 이 때, 1차측 공진전류 IT1은, i) '권선 NS1 → 공진커패시터 Crl → 스위칭소자 Q3 → 커패시터 CB2 → 권선 NS1'의 경로 및 ii) 커패시터 C2 전압(즉, VLink/2)과 커패시터 CB1 전압(즉, VLink/4)의 차전압에 의해 '입력커패시터 C2 → 순환다이오드 D1 → 커패시터 CB1 → 권선 NP1 → 공진커패시터 Crl → 스위칭소자 Q3 → 스위칭소자 Q4 → 입력커패시터 C2'의 경로로 흐르게 된다.12 and 13e, since the switching element Q 3 is turned on at a zero voltage at the time't4', and the switching elements Q 3 and Q 4 at a period't4 to t5' are turned on, the resonance tank ( 1011, 1013) is applied with 1/4 of the link voltage V Link (that is, -V Link /4), respectively, and the resonant currents I T1 and I T2 flow. At this time, the primary resonant current I T1 is: i)'Reel N S1 → Resonant Capacitor Crl → Switching Element Q 3 → Capacitor C B2 → Winding N S1 ' path and ii) Capacitor C 2 voltage (i.e., V Link / 2) According to the differential voltage of the capacitor C B1 voltage (that is, V Link /4),'input capacitor C 2 → circulating diode D 1 → capacitor C B1 → winding N P1 → resonant capacitor Crl → switching element Q 3 → switching element Q 4 → It flows in the path of the input capacitor C 2 ′.
이와 동시에, 1차측 공진전류 IT2는, i) '권선 NP2 → 커패시터 CB2 → 스위칭소자 Q4 → 커패시터 CB4 → 공진커패시터 Cr2 → 권선 NP2'의 경로 및 ii) 링크전압 VLink과 커패시터 CB3 전압(즉, VLink/2) 및 커패시터 CB2 전압(즉, VLink/4)의 합전압과의 차전압에 의해 '입력커패시터 C1 → 커패시터 CB3 → 공진커패시터 Cr2 → 권선 NP2 → 커패시터 CB2 → 스위칭소자 Q4 → 입력커패시터 C2'의 경로로 공진전류가 흐르게 된다.At the same time, the primary resonant current I T2 is: i)'winding N P2 → capacitor C B2 → switching element Q 4 → capacitor C B4 → path of resonant capacitor Cr2 → winding N P2 ' and ii) link voltage V Link and capacitor C Input the input capacitor C 1 → Capacitor C B3 → Resonant capacitor Cr2 → Winding N P2 by the difference voltage from the sum voltage of C B3 voltage (that is, V Link /2) and capacitor C B2 voltage (that is, V Link /4) → Capacitor C B2 → Switching element Q 4 → Resonant current flows in the path of input capacitor C 2 ′.
2차측 출력정류부(1015)는, 변압기 2차측 개별권선(NS1,NS2)의 극성에 따라, i) 2차측 권선 NS1에는 '권선 NS1 → 출력커패시터 CO2 → 정류다이오드 Dr2 → 권선 NS1'의 경로로 공진부하전류가 흐르면서 출력커패시터 CO2를 충전시키고,ii) 2차측 권선(NS2)에는 '권선 NS2 → 출력커패시터 CO1 → 정류다이오드 Dr4 → 출력커패시터 CO → 정류다이오드 Dr6 → 권선 NS2'의 경로로 공진부하전류가 흐르지만, 이 때 2차측 출력정류부(1015)가 직렬연결로 구성됨에 따라 출력 커패시터 CO1 전압과 2차측 권선 NS2 전압의 합전압이 인가되며 부하전류를 공급한다.
또한, 스위칭소자 Q3 및 Q4가 턴-온되어 있기 때문에, 승압인덕터 LB3는 '필터커패시터 CFc → 스위칭소자 Q3 → 스위칭소자 Q4 → 입력정류다이오드 → 승압인덕터 LB3'의 경로로 전류 IB3가 흐르며 에너지를 축적하며, 이전에 리셋되며 감소하고 있는 승압인덕터 LB1 및 LB2의 각 전류 ILB1 및 ILB2는 필터커패시터 전압 VCFa(VCFb)와 링크전압(VLink)의 차 전압에 의해 0으로 리셋된다.In addition, since the switching elements Q 3 and Q 4 are turned on, the step-up inductor L B3 is referred to as a path of'filter capacitor C Fc → switching element Q 3 → switching element Q 4 → input rectifying diode → step-up inductor L B3 '. The current I LB1 and I LB2 of the boosting inductors L B1 and L B2 where the current I B3 flows, accumulates energy, and is previously reduced, decreases the filter capacitor voltage V CFa (V CFb ) and the link voltage (V Link ). It is reset to zero by the difference voltage.
동작모드 6(Mode 6) - 't5~t6' 구간Operation mode 6 (Mode 6)-'t5~t6' section
도 13f는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 6에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.13F is a diagram showing the current path in
도 12 및 도 13f를 참조하면, 't5' 시점에서 스위칭소자 Q4가 턴-오프 되고, 1차측 공진탱크 2(1013)의 공진전류 IT2에 의해 스위칭소자 Q4 및 Q1의 기생 출력커패시턴스(COSS)는 충/방전된다.12 and 13f, the switching element Q 4 is turned off at the't5' time, and the parasitic output capacitance of the switching elements Q 4 and Q 1 by the resonance current I T2 of the
't6' 시점에서 스위칭소자 Q1의 기생출력커패시턴스(COSS)의 전압이 0 전압으로 감소하고, 이후 스위칭소자 Q1의 역병렬다이오드를 통해 전류가 흐르기 시작하면 동작모드 6은 종료하게 된다.If 't6' the voltage of the parasitic output capacitance (C OSS) of the switching element Q 1 decreased to 0 voltage at the time, and a current starts flowing after via the switching antiparallel diode of device Q 1 operation mode 6 is terminated.
동작모드 7(Mode 7) - 't6~t7' 구간Operation Mode 7-'t6~t7' section
도 13g는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 7에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.13G is a diagram showing the current path in
도 12 및 도 13g를 참조하면, 't6' 시점에서 스위칭소자 Q1이 영전압에서 턴-온되고, 't6~t7' 구간 동안 스위칭소자 Q1 및 Q3가 턴-온된 상태로 변압기(T1 및 T2)의 1차측 권선에 링크전압의 1/4(즉, VLink/4)이 인가되고, 2차측 출력단(1015)에 전력이 전달되게 된다. 또한, 스위칭소자 Q2 및 Q3가 턴-온되어 있기 때문에, 이전 모드에서 축적된 승압인덕터 LB3의 에너지는 '필터커패시터 CFc → 스위칭소자 Q3 → 순환다이오드 D2 → 커패시터 C2 → 입력정류다이오드 → 승압인덕터 LB3'의 경로로 전류 IB3가 흘러 리셋된다.12 and 13g, the switching element Q 1 is turned on at a zero voltage at the time't6', and the switching elements Q 1 and Q 3 are turned on during the period't6 to t7' (T 1 and T 2 ), a 1/4 of the link voltage (that is, V Link /4) is applied to the primary winding, and power is transmitted to the
도 14a 내지 도 14c는 2 kW 출력부하조건에서 출력전압 200 Vdc, 300 Vdc, 430 Vdc 출력전압을 제어할 때 각각의 실험동작파형으로, 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 전압 및 전류를 측정한 실험결과를 나타내는 그래프이고, 도 15는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 부하용량에 따른 변환효율 및 전고조파왜형률 특성을 비교한 실험결과를 나타내는 그래프이다.14A to 14C are respective experimental operation waveforms when controlling output voltages of 200 Vdc, 300 Vdc, and 430 Vdc at 2 kW output load conditions, and the voltage of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 10 and It is a graph showing the experimental results of measuring the current, and FIG. 15 is a graph showing the experimental results comparing the conversion efficiency and the total harmonic distortion characteristics according to the load capacity of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 10.
도 14 및 도 15의 실험에서, 주요 정격 및 변압기 파라미터는 표 2에 나타낸 바와 같다.In the experiments of FIGS. 14 and 15, the main ratings and transformer parameters are shown in Table 2.
CFa 내지 CFc
LB1 내지 LB3 La to Lc
C Fa to C Fc
L B1 to L B3
2.86 uF
35 uH0.94 mH
2.86 uF
35 uH
도 14a 내지 도 14c의 실험결과는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)의 승압인덕터 전류(ILB1), 상전압(Va), 상전류(Ia), 링크전압(VLink) 및 LLC 변압기의 1,2차 전압/전류를 나타내며, 도 15의 실험결과는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)의 출력전압별 변환효율특성 및 전고조파왜형률(THD)을 나타낸다.14A to 14C show the step-up inductor current (I LB1 ), the phase voltage (Va), the phase current (Ia), the link voltage (V Link ) and the LLC transformer of the three-phase single power stage AC-
도 14a 내지 도 14c 각각의 (a)를 참조하면, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)에서, 승압인덕터 전류 ILB1는 입력역률 개선을 위해 모든 출력전압 제어범위(200 내지 430 Vdc) 및 정격부하에서 전류불연속모드(Discontinuous Conduction Mode: DCM)로 동작되고, 입력필터(즉, 필터커패시터(CFa 내지 CFc) 및 필터인덕터(LFa 내지 LFc))를 통해 필터링된 상전류(Ia)는 정현전류파형으로 입력 상전압(Va)와 상전류(Ia)가 동상 제어됨을 확인할 수 있다.14A to 14C, referring to each (a), in the three-phase single power stage AC-
또한, 도 14a 내지 도 14c 각각의 (b)를 참조하면, 변압기(T1)의 1차측 단자전압(Vac) 및 전류(IT1P), 2차측 단자전압(Vfg) 및 전류(IT1S)의 파형을 통해 스위칭소자는 소프트스위칭됨을 확인할 수 있다.Also, referring to (b) of each of FIGS. 14A to 14C, the primary terminal voltage V ac and current I T1P of the transformer T 1 , the secondary terminal voltage V fg and current I T1S ), it can be seen that the switching element is soft-switched.
전고조파왜형률(THD)을 개선하기 위하여 승압인덕터(LB1 내지 LB3)가 항상 전류불연속모드(Discontinuous Conduction Mode: DCM)로 동작하도록 설계되었다.In order to improve the total harmonic distortion (THD), the boosting inductors L B1 to L B3 are designed to always operate in the Discontinuous Conduction Mode (DCM).
도 15를 참조하면, 200 Vdc 출력전압 및 500 W 부하 조건에서 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)의 최대효율은 94 %로 측정되었으며, 모든 출력전압(200 내지 430 Vdc) 및 부하(500 내지 2000 W) 범위에서 평균효율은 91.58 %로 측정되었다. 그리고, 최저 전고조파왜형률 THD는 430 Vdc 출력전압 및 2000 W 부하 조건에서 1.89%로 가장 낮게 측정되었다.15, the maximum efficiency of the three-phase single power stage AC-
도 16은 본 실시예의 또 다른 측면에 따른 두 개의 공진탱크회로를 갖는 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 일 예를 나타내는 도면이다.16 is a view showing an example of a single-phase single power stage AC-DC converter having two resonant tank circuits according to another aspect of the present embodiment.
도 16을 참조하면, 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1600)는, 변환효율을 향상시키기 위하여, 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)와는 달리, 3상 입력전원이 아닌 단상 입력전원에서 동작하는 것이 주된 차이점이며 전체적인 동작모드 및 특성은 서로 같다. 이하, 이와 같은 차이점을 중심으로 본 실시예의 다른 측면에 따른 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1600)를 설명하기로 한다.Referring to FIG. 16, the single-phase single-power stage AC-
단상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1600)는, 필터커패시터(CFa 및 CFb)와 필터인덕터(LFa 및 LFb), 승압인덕터(LB1 및 LB2), 입력정류다이오드(DR1 내지 DR4) 및 DC-DC 변환부(1610)를 포함한다.Single-phase single power stage AC-
필터커패시터(CFa 및 CFb)와 필터인덕터(LFa 및 LFb)는 단상 입력단(Vac)에 연결되어 입력역률 및 전고조파왜형률(Total Harmonics Distortion: THD)을 개선하는 기능을 수행한다.The filter capacitors (C Fa and C Fb ) and the filter inductors (L Fa and L Fb ) are connected to a single-phase input terminal (Vac) to improve input power factor and total harmonic distortion (THD).
필터커패시터(CFa 및 CFb)의 중성점 N은 스위칭소자 Q2의 소스와 Q3의 드레인 사이의 노드 a에 연결된다.The neutral point N of the filter capacitors C Fa and C Fb is connected to a node a between the source of the switching element Q2 and the drain of Q3.
또한, 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1600)는, 절연된 DC-DC 변환을 위해, 변압기(T1, T2)와 공진 커패시터(Cr1, Cr2), 분압커패시터(CB1 내지 CB4)로 구성된 두 개의 공진탱크(즉, 공진탱크l(1611, Res. Tank 1), 공진탱크2(1613, Res. Tank 2))를 포함한다. 여기서, 각 공진탱크(1611, 1613)는 DC-DC 변환부(1610)의 위상제어에 관계없이 50%의 듀티비로 교번 동작하는 스위칭소자 Q1 내지 Q4의 일정 스위칭주파수에 따라 변압기(T1, T2)의 2차측에 이득특성에 따른 전압을 인가한다.In addition, the single-phase single-power stage AC-
2차측 정류부(1615)는 각 정류다이오드에 의한 개별 정류동작을 수행하지만, 직렬연결 동작에 따라 전류불평형 없이 안정된 정류동작을 수행할 수 있다.The secondary-
2차측 정류부(1615)는, 도 11을 참조하여 전술한 바와 같이, 하프-브리지 정류회로(a), 풀-브리지 정류회로(b) 및 센터탭 정류회로(c) 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아님에 유의하여야 한다.The secondary
이상에서 설명한 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1600)에서는, i) 기존의 3-레벨 AC-DC 컨버터와는 달리 1차측 스위칭소자(Q1 내지 Q4)들이 모든 입력전압 및 부하조건에서 영전압스위칭(Zero Voltage Switching: ZVS)이 가능하며,ii) 2차측 정류다이오드(Dr1~Dr6) 또한 소프트스위칭(soft switching)이 가능하여 서지전압이 인가되지 않으므로 스너버(Snubber)가 불필요하게 되어 높은 스위칭주파수에서 동작이 가능하고 고집적화에 적합하다는 이점이 있다.In the single-phase single power stage AC-
또한, 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1600)는, 넓은 출력전압 범위에 대응하기 위하여 위상제어를 통해 링크전압 VLink를 제어함으로써 일정 스위칭주파수에서 동작하는 LLC 공진컨버터(1610)의 2차측 전압/전류를 제어할 수 있도록 구성하여, 별도의 입력역률 개선을 위한 승압컨버터 없이도 2배 이상의 넓은 범위에서 출력전압을 제어할 수 있는 이점이 있다.In addition, the single-phase single power stage AC-
본 실시예의 또 다른 측면에 따른 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1600)의 동작모드는 도 17에 도시된 바와 같다. 구체적으로, 도 18a 내지 도 18g는 도 16의 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 1 내지 동작모드 7에서의 전류경로를 나타낸다.The operation mode of the single-phase single power stage AC-
단상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1600)의 동작모드는 도 10을 참조하여 전술한 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)의 동작모드와 유사한 바, 영전압스위칭(Zero Voltage Switching: ZVS) 동작이 일어나는 데드타임 구간을 제외한 나머지 구간의 동작모드(즉, 동작모드 1, 3, 5)를 중심으로 상세하게 설명하기로 한다.The operation mode of the single-phase single power stage AC-
동작모드Operation mode 1(Mode 1) - 't0~t1' 구간 1(Mode 1)-'t0~t1' section
도 17은 도 16의 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작파형을 나타내는 도면이고, 도 18a는 도 16의 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 1에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.FIG. 17 is a diagram showing an operating waveform of the single-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 16, and FIG. 18A is a diagram showing a current path in
도 17 및 도 18a를 참조하면, 't0~t1' 구간에서 스위칭소자 Q1 및 Q2가 턴-온되어 있으므로, 공진탱크(1611, 1613)에는 링크전압의 l/4(즉, VLink/4)이 각각 인가되어 공진전류(IT1, IT2)가 흐르고 2차측 출력정류부(1615)를 통해 개별적으로 공진전류가 흐르지만, 2차측 정류부는 직렬연결로 구성되어 있으므로 전류불평형없이 2차측 출력단에 전력이 전달된다. 또한, 스위칭소자 Q1 및 Q2가 턴-온되어 있기 때문에 승압인덕터(LB1)에는 필터커패시터 전압 VCFa가 인가되어 '필터커패시터 CFa → 승압인덕터 LB1 → 입력정류다이오드 → 스위칭소자 Q1 → 스위칭소자 Q2 → 필터커패시터 CFa'의 경로로 전류가 흐르며 에너지가 축적되고, 승압인덕터(LB2)에 기 축적된 에너지는 필터커패시터들의 합전압(VCFa+VCFb)과 링크전압(VLink)의 차전압에 의해 0으로 감소하며 리셋된다.Referring to FIGS. 17 and 18A, since switching elements Q 1 and Q 2 are turned on in a period't0 to t1', the
동작모드Operation mode 3(Mode 3) - 't2~t3' 구간 3(Mode 3)-'t2~t3' section
도 18c는 도 16의 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 3에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.FIG. 18C is a diagram showing the current path in
도 17 및 도 18c를 참조하면, 't2' 시점에서 스위칭소자 Q4가 영전압에서 턴-온 되고, 't2~t3' 구간에서 공진탱크 1(1611)은 이전대로 (l/4)VLink 전압이 인가되지만, 공진탱크 2(1613)는 극성이 바뀌어 (-l/4)VLink 전압이 인가되어 2차측 출력정류부(1615)에 공전전류를 전달하며 2차측 출력단에 에너지를 전달한다.Referring to FIGS. 17 and 18C, the switching element Q 4 is turned on at a zero voltage at the time't2', and the resonance tank 1 (1611) in the section't2 to t3' is (l/4)V Link as before. Although a voltage is applied, the polarity of the
이 때, 동작모드 1(Mode 1)에서 승압인덕터 LB1에 저장된 에너지는 '필터커패시터 CFa → 승압인덕터 LB1 → 입력정류다이오드 → 커패시터 C1 → 순환다이오드 D1 → 스위칭소자 Q2 → 필터커패시터 CFa의 경로로 전류가 흘러 리셋된다.At this time, the energy stored in step-up inductor L B1 in
또한, 승압인덕터 LB2에 기 저장된 에너지는 필터커패시터들의 합전압(VCFa+VCFb)과 링크전압(VLink)의 차전압에 의해 0으로 감소하며 리셋된다.In addition, the energy previously stored in the step-up inductor L B2 is reduced to zero by the difference voltage between the sum voltage (V CFa +V CFb ) of the filter capacitors and the link voltage (V Link ) and is reset.
동작모드Operation mode 5(Mode 5) - 't4~t5' 구간 5(Mode 5)-'t4~t5' section
도 18e는 도 16의 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 5에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.FIG. 18E is a diagram showing the current path in
도 17 및 도 18e를 참조하면, 't4' 시점에서 스위칭소자 Q3가 영전압에서 턴-온되고,'t4~t5' 구간에서 스위칭소자 Q3 및 Q4는 턴-온된 상태로서, 1차측 공진탱크(1611, 1613)에는 링크전압의 1/4(즉, VLink/4)이 인가되고 2차측 출력단에 전력이 전달된다.17 and 18E, the switching element Q 3 is turned on at a zero voltage at the time't4', and the switching elements Q 3 and Q 4 are turned on at the period't4 to t5', which is the primary side. The
이 때, 스위칭소자 Q3 및 Q4가 턴-온되어 있기 때문에, 승압인덕터 LB2는 '필터커패시터 CFB → 스위칭소자 Q3 → 스위칭소자 Q4 → 입력정류다이오드 → 승압인덕터 LB2'의 경로로 전류 IB2가 흘러 에너지를 축적하며, 필터커패시터들의 합전압(VFCa+VFCB)과 링크전압(VLink)의 차전압에 의해 승압인덕터 LB1의 전류 ILB1은 0으로 감소되며 리셋된다.At this time, since the switching elements Q 3 and Q 4 are turned on, the step-up inductor L B2 is the path of the filter filter C FB → the switching element Q 3 → the switching element Q 4 → the input rectifying diode → the step-up inductor L B2 '. The current I LB1 of the step-up inductor L B1 is reduced to zero and reset by the difference voltage between the sum voltage (V FCa +V FCB ) and the link voltage (VLink) of the filter capacitors as the current I B2 flows.
도 19는 본 실시예의 또 다른 측면에 따른 2차측 3-브리지 정류다이오드 회로가 적용된 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 20은 도 19의 AC-DC 컨버터의 2차측 정류부를 센터-탭 정류다이오드 회로로 구성한 일 예를 나타내는 도면이다.19 is a view showing an example of a three-phase single power stage AC-DC converter to which a secondary-side 3-bridge rectifying diode circuit according to another aspect of the present embodiment is applied, and FIG. 20 is 2 of the AC-DC converter of FIG. It is a diagram showing an example in which the rectifier of the vehicle side is constituted by a center-tap rectifying diode circuit.
우선, 도 19를 참조하면, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)는, 출력전압 제어범위를 확대하고 변환효율을 향상시키기 위하여, 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)와 달리, 2차측 출력정류다이오드 회로 구성으로 3-브리지 정류다이오드를 사용한다. 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)는 1차측 3-레벨 컨버터의 위상차(Phase Shift) D에 따라 링크단 전압(VLINK)이 변화할 뿐만 아니라 2차측 3-브리지 다이오드 정류부의 전압(Vo)도 함께 변하여 이득을 제어 할 수 있기 때문에 출력전압(Vo) 제어범위를 보다 확장할 수 있다. 이에 따라, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)는 도 5 및 도 10에서 제시된 AC-DC 컨버터보다 링크단 전압(VLINK)을 낮게 적용할 수 있어 입력단 승압인덕터(LB1 내지 LB3)를 큰 값으로 설계하여 적용할 수 있으므로 효율개선을 기대할 수도 있다. 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)는, 도 5 및 도 10의 AC-DC 컨버터와 비교할 때, 스위칭 소자의 게이트 구동신호(GQ1/GQ2, GQ4/GQ3)의 위상차(Phase Shift) D 제어에 따른 2차측 3-브리지 정류다이오드 정류부의 동작특성이 상이함을 제외하고는 1차측 동작모드 특성을 포함하여 전체적인 동작모드 및 특성이 서로 동일하다.First, referring to FIG. 19, the three-phase single power stage AC-
이하, 상술한 차이점을 중심으로 3-브리지 출력정류다이오드가 적용된 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)를 설명하기로 한다.Hereinafter, the three-phase single power stage AC-
3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)는, 필터커패시터(CFa 내지 CFC)와 필터인덕터(LFa 내지 LFc), 승압인덕터(LB1 내지 LB3), 입력정류다이오드(DR1 내지 DR6) 및 DC-DC 변환부(1910)를 포함한다. 필터커패시터(CFa 내지 CFC)와 필터인덕터(LFa 내지 LFc)는 3상 입력단(Va 내지 Vc)에 연결되어 입력역률 및 전고조파왜형률을 개선하는 기능을 수행한다. 필터커패시터(CFa 내지 CFC)의 중성점 N은 스위칭소자 Q2의 소스와 Q3의 드레인 사이의 노드 a에 연결된다 The three-phase single power stage AC-
또한, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)는, 절연된 DC-DC 변환을 위해, 변압기(T1, T2)와 공진 커패시터(Cr1, Cr2), 분압커패시터(CB1 내지 CB4)로 구성된 두 개의 공진탱크 즉, 공진탱크 l(1911) 및 공진탱크 2(1913)를 포함한다. 1차측 3-레벨 컨버터의 위상차(Phase Shift) D 제어에 따라 공진탱크 1(1911) 및 공진탱크 2(1913)의 각 변압기(T1, T2)에 인가되는 전압극성이 달라지며, 이에 따라 2차측 3-브리지 정류다이오드 회로에 연결된 변압기의 2차측 권선은 직렬연결 또는 병렬연결로 동작하며 출력단에 부하공진전류가 공급된다. 이 경우, 2차측 3-브리지 정류다이오드에는 직렬연결 또는 병렬연결로서 부하공진전류가 전달되지만, 2차측 3-브리지 정류다이오드는 전류불평형 없이 안정된 정류동작을 수행할 수 있다.In addition, the three-phase single power stage AC-
도 19에서 설명한 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)는 도 20에 도시된 바와 같이 2차측 정류부를 센터-탭 정류다이오드 회로로 구성하여 응용 가능하며, 2차측 정류부 회로 구성을 제외하고는 전체적인 동작모드 및 특성이 상호 동일하므로 별도의 설명은 생략하기로 한다.The three-phase single power stage AC-
이상에서 설명한 3-브리지 출력정류다이오드가 적용된 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)는, i) 기존의 3-레벨 AC-DC 컨버터와는 달리 1차측 스위칭소자(Q1 내지 Q4)들이 모든 입력전압 및 부하조건에서 영전압스위칭(Zero Voltage Switching: ZVS)이 가능하며,ii) 2차측 3-브리지 출력정류다이오드(Dr1~Dr6) 또한 소프트스위칭(soft switching)이 가능하여 서지전압이 인가되지 않으므로 스너버(Snubber)가 불필요하게 되어, 높은 스위칭주파수에서 동작이 가능하고 고집적화에 적합하다는 이점이 있다.The three-phase single power stage AC-
또한, 3-브리지 출력정류다이오드가 적용된 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)는, 넓은 출력전압 범위에 대응하기 위하여 위상차 D 제어를 통해 링크전압 VLink과 2차측 3-브리지 출력정류부 전압 Vo를 함께 제어함으로써 일정한 스위칭주파수에서 동작하는 AC-DC 컨버터(1910)의 2차측 전압/전류를 제어할 수 있도록 구성하여, 별도의 입력역률 개선을 위한 승압컨버터 없이도 2배 이상의 보다 넓은 범위에서 출력전압을 제어할 수 있는 이점이 있다.In addition, the three-phase single-power stage AC-
이하, 도 21, 도 22a 내지 도 22g를 참조하여, 본 실시예의 또 다른 측면에 따른 2차측 3-브리지 정류다이오드가 적용된 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)의 동작모드에 대해 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 21, 22A to 22G, the operation mode of the three-phase single power stage AC-
참고로, 2차측 3-브리지 정류다이오드가 적용된 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1900)의 동작모드는, 도 10을 참조하여 전술한 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)의 동작모드와 유사하므로, 영전압스위칭(Zero Voltage Switching: ZVS) 동작이 일어나는 데드타임 구간 및 1차측 승압인덕터 동작과 공진전류 동작모드를 제외하고 2차측 3-브리지 정류회로 출력단의 동작모드(즉, 동작모드 1, 3, 5)를 중심으로 설명하기로 한다.For reference, the operation mode of the three-phase single power stage AC-
동작모드Operation mode 1(Mode 1) - 't0~t1' 구간 1(Mode 1)-'t0~t1' section
도 21은 도 19의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작파형을 나타내는 도면이고, 도 22a는 도 19의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 1에서의 전류경로를 나타내는 도면이다. 3-브리지 다이오드 정류회로의 동작에 국한하여 간략하게 설명하기로 한다.21 is a diagram showing the operating waveforms of the three-phase single power stage AC-DC converter of FIG. 19, and FIG. 22A is a diagram showing the current path in
도 21 및 도 22a를 참조하면, 't0~t1' 구간에서 스위칭소자 Q1 및 Q2가 턴-온되어 있으므로, 공진탱크(1911, 1913)에는 링크전압의 l/4(즉, VLink/4)이 각각 인가되어 공진전류(IT1, IT2)가 흐르고, 2차측 3-브리지정류회로를 갖는 출력정류부(1915)를 통해 '권선 NS2 → 권선 NS1 → 정류다이오드 Dr1 → 출력커패시터 CO 및 부하 → 정류다이오드 Dr6 → 권선 NS2'의 경로로 부하공진전류가 흐른다. 이 때, 2차측 개별권선(NSl, NS2)의 극성에 따라 2차측 정류부는 직렬연결로 구성되므로, 전류불평형없이 2차측 출력단에 전력이 전달될 수 있다.21 and 22A, since switching elements Q 1 and Q 2 are turned on in a period't0 to t1',
동작모드Operation mode 3(Mode 3) - 't2~t3' 구간 3(Mode 3)-'t2~t3' section
도 22c는 도 19의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 3에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.22C is a diagram showing the current path in
도 21 및 도 22c를 참조하면, 't2'시점에 스위칭소자 Q4가 영전압에서 턴-온 되고, 't2~t3' 구간에서 공진탱크 1(1911)은 이전대로 (l/4)VLink 전압이 인가되지만, 공진탱크 2(1913)는 극성이 바뀌어 (-l/4)VLink 전압이 인가되어 2차측 출력정류부(1915)에 공전전류를 전달하며 2차측 3-브리지 정류회로 출력단에 에너지를 전달한다.Referring to FIGS. 21 and 22C, the switching element Q 4 is turned on at a zero voltage at the time't2', and the resonance tank 1 (1911) in the section't2 to t3' is (l/4)V Link as before. The voltage is applied, but the resonant tank 2 (1913) is reversed in polarity, and a (-l/4) V Link voltage is applied to transmit an idle current to the secondary-
이 때, 2차측 개별권선(NSl, NS2)의 극성에 따라 3-브리지 다이오드 정류회로를 갖는 2차측 정류부(1915)는 i) '권선 NS1 → 정류다이오드 Dr1 → 출력커패시터 CO 및 부하 → 정류다이오드 Dr4 → 권선 NS1'의 경로와, ii) '권선 NS2 → 정류다이오드 Dr5 → 출력커패시터 CO 및 부하 → 정류다이오드 Dr4 → 권선 NS2'의 경로로 병렬연결되어 부하공진전류가 흐르게 된다. 하지만, 이전에 직렬연결되어 동작되고 있으므로 큰 전류불평형 없이 2차측 출력단에 전력이 전달된다.At this time, the secondary
동작모드Operation mode 5(Mode 5) - 't4~t5' 구간 5(Mode 5)-'t4~t5' section
도 22e는 도 19의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작모드 5에서의 전류경로를 나타내는 도면이다.22E is a diagram showing the current path in the
도 21 및 도 22e를 참조하면, 't4'시점에 스위칭소자 Q3가 영전압에서 턴-온되고,'t4~t5' 구간에서 스위칭소자 Q3 및 Q4는 턴-온된 상태로서 1차측 공진탱크(1911, 1913)에는 링크전압의 1/4(즉, -VLink/4)이 인가되고 공진전류(IT1 및 IT2)가 흐르며, 2차측 3-브리지 정류회로 출력단에 전력이 전달된다.Referring to FIGS. 21 and 22E, the switching element Q 3 is turned on at zero voltage at the time't4', and the switching elements Q 3 and Q 4 are turned on in the period't4 to t5' as the primary side resonance.
이 때, 2차측 3-브리지 다이오드 정류회로를 갖는 출력정류부(1915)에는, 변압기의 2차측 개별권선(NS1,NS2)의 극성에 따라, '권선 NS1 → 권선 NS2 → 정류다이오드 Dr5 → 출력커패시터 CO 및 부하 → 정류다이오드 Dr2 → 권선 NS1'의 경로로 부하공진전류가 흐른다. 2차측 개별권선(NSl, NS2)의 극성에 따라 2차측 정류부는 직렬연결로 구성되므로 전류불평형없이 2차측 출력단에 전력이 전달될 수 있다.At this time, in the
이하, 도 23 내지 도 27을 참조하여 본 실시예에 따른 AC-DC 컨버터들의 응용예들을 설명하기로 한다.Hereinafter, application examples of AC-DC converters according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 23 to 27.
도 23은 선택적 멀티로드 제어 가능한 3상 입력 Interleaved 단일전력단 AC-DC 컨버터로 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)의 응용예를 나타내고, 도 24는 선택적 멀티로드 제어 가능한 단상 입력 Interleaved 단일전력단 AC-DC 컨버터로 도 16의 단상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1600)의 응용예를 나타낸다.23 shows an application example of the three-phase single power stage AC-
도 25는 도 5의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(500)의 무선전력전송에의 응용예를 나타내고, 도 26은 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)의 무선전력전송에의 응용예를 나타낸다. 특히, 도 26의 응용예에서는 1차측 및 2차측 페라이트 코어에 각각 직각으로 권선된(Np1/Np2, NS1/NS2) 비접촉 변압기가 적용될 수 있다. 도 27은 도 23의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(2300)의 무선전력전송에의 응용예를 나타낸다.FIG. 25 shows an application example of the three-phase single power stage AC-
본 발명에서 제안된 단일전력단 AC-DC 컨버터는 기본적으로 3-레벨 LLC 공진컨버터를 기반으로 공진주파수 부근의 일정 스위칭 주파수에서 위상제어를 통해 전력을 제어하기 때문에, 공진이득 특성에 있어 부하의존성이 작아 용량증대에 용이하다. 또한, 본 발명에서 제안된 단일전력단 AC-DC 컨버터는 1차측 스위칭소자의 영전압스위칭, 2차측 정류다이오드의 영전류스위칭이 가능하여 고효율 고주파 스위칭동작이 가능하다는 이점이 있다.Since the single power stage AC-DC converter proposed in the present invention basically controls the power through phase control at a constant switching frequency near the resonance frequency based on the 3-level LLC resonance converter, load dependence on the resonance gain characteristics It is small and easy to increase capacity. In addition, the single power stage AC-DC converter proposed in the present invention has the advantage of being capable of high-efficiency high-frequency switching operation by performing zero voltage switching of the primary-side switching element and zero current switching of the secondary-side rectifying diode.
도 23 및 도 24를 참조하면, 단일전력단 AC-DC 컨버터의 응용회로(2300, 2400)는, 고집적화를 위해 개별 전류불연속모드(DCM)로 동작하는 2대의 단일전력단 AC-DC 컨버터가 상호 교호(interleaved) 동작하게 함으로써 각 컨버터의 합전류인 IA(IB1+IB4), IB(IB2+IB5) 및 IC(IB3+IB6)가 전류연속모드와 같이 동작하므로, 입력필터(즉, 필터커패시터 및 필터인덕터)의 사이즈를 저감시키고 AC 입력전류(즉, Ia 내지 Ic)의 파형을 개선시킬 수 있는 이점이 있다.23 and 24, the
이상을 정리하면, 본 발명의 실시예들에 따른 단일전력단 AC-DC 컨버터는 도 23 및 도 24의 응용예와 같이 접촉식 변압기가 적용된 전원장치에 응용될 수도 있고, 도 25 내지 도 27의 응용예와 같이 비접촉식 변압기가 적용된 무선전력전송용 전원장치에 응용될 수도 있다.In summary, the single power stage AC-DC converter according to the embodiments of the present invention may be applied to a power supply device to which a contact transformer is applied as in the application examples of FIGS. 23 and 24, and FIGS. 25 to 27 As an application example, it may be applied to a power supply device for wireless power transmission to which a non-contact transformer is applied.
도 28은 본 실시예의 또 다른 측면에 따른 두 개의 공진탱크회로를 갖는 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터의 다른 예를 나타내는 도면이다.28 is a diagram showing another example of a three-phase single power stage AC-DC converter having two resonant tank circuits according to another aspect of the present embodiment.
도 28을 참조하면, 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(2800)는 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)와 달리, 각각 두 개의 공진 커패시터들(Cr1 및 Cr2, Cr3 및 Cr4)을 포함하는 두 개의 공진탱크들(공진회로 1(Res. Tank 1), 공진회로 2(Res. Tank 2))로 구현된다.28, the three-phase single power stage AC-
각각의 공진탱크(2811,2813)에서, 두 개의 공진 커패시터들은 공진탱크의 일단에 공통 연결된다. 그리고, 플라잉 커패시터 CB는 제1 스위칭소자 Q1의 소스(source)단 및 제2 스위칭소자 Q2의 드레인(drain)단 사이의 노드와, 제3 스위칭소자 Q3의 소스(source)단 및 제4 스위칭소자 Q4의 드레인(drain)단 사이의 노드 사이에 연결된다.In each
이와 같은 사항을 제외하고, 도 28의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(2800)의 동작 내용은 도 10의 3상 단일전력단 AC-DC 컨버터(1000)와 동일하므로 별도의 설명은 생략하기로 한다.Except for these matters, the operation contents of the three-phase single power stage AC-
본 발명의 실시예들 및 응용예들에서 단일전력단 AC-DC 컨버터의 공진탱크는, 도 29에 도시된 바와 같이, 직렬 공진회로(a), 직·병렬 공진회로(b) 및 병렬·병렬 공진회로(c) 등 다양한 공진회로를 이용하여 구현될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고 본 실시예를 한정하는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.In embodiments and applications of the present invention, the resonant tank of the single power stage AC-DC converter, as shown in FIG. 29, is a series resonant circuit (a), a series-parallel resonant circuit (b) and a parallel-parallel It may be implemented using various resonant circuits such as the resonant circuit (c). However, it should be noted that this is exemplary and does not limit the present embodiment.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art to which this embodiment belongs will be capable of various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical spirit of the present embodiment, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of the present embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
Claims (17)
3상 또는 단상 교류전원에 연결되어 교류전원을 입력 받고, 상기 교류전원의 입력역률 및 전고조파왜형률을 개선하는 입력필터;
상기 입력필터에 연결된 복수의 승압인덕터들을 통해 전달된 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 입력정류부; 및
상기 직류전원의 레벨을 변환하여 출력하는 DC-DC 변환부를 포함하되,
상기 DC-DC 변환부는,
링크(Link)단에 각각 직렬연결된 복수의 입력커패시터들 및 복수의 스위칭소자들과, 상기 복수의 스위칭소자들 중 적어도 하나에 접속된 제1 공진탱크 및 제2 공진탱크-상기 제1 공진탱크 및 상기 제2 공진탱크 각각은 변압기, 공진커패시터와 제1 내지 제4 분압커패시터를 포함하고, 복수의 스위칭소자들의 교번 스위칭동작 및 위상제어에 따라 상기 변압기의 2차측 권선에 전압을 인가함-을 포함하는 1차측 회로; 및
상기 변압기의 2차측 권선에 연결되어 공진부하전류를 개별 정류하는 복수의 다이오드들을 포함하는 2차측 출력정류부를 포함하는
단일전력단 AC-DC 컨버터.Single power stage AC-DC converter,
An input filter connected to a three-phase or single-phase AC power to receive AC power, and to improve the input power factor and total harmonic distortion of the AC power;
An input rectifying unit rectifying AC power transmitted through a plurality of step-up inductors connected to the input filter and converting it into DC power; And
It includes a DC-DC converter for converting and outputting the level of the DC power,
The DC-DC converter,
A plurality of input capacitors and a plurality of switching elements respectively connected in series to a link terminal, a first resonant tank and a second resonant tank connected to at least one of the plurality of switching elements-the first resonant tank and Each of the second resonant tanks includes a transformer, a resonant capacitor, and first to fourth voltage divider capacitors, and applies voltage to a secondary winding of the transformer according to alternating switching operations and phase control of a plurality of switching elements. Primary circuit; And
And a secondary output rectifying unit including a plurality of diodes that are connected to the secondary winding of the transformer and rectify the resonance load current individually.
Single power stage AC-DC converter.
상기 복수의 승압인덕터들은,
입력역률개선을 위해 전류불연속모드(Discontinuous Conduction Mode: DCM)로 승압동작을 수행하는 것을 특징으로 하는
단일전력단 AC-DC 컨버터.The method of claim 6,
The plurality of boosting inductors,
In order to improve the input power factor, a step-up operation is performed in a Discontinuous Conduction Mode (DCM).
Single power stage AC-DC converter.
상기 복수의 스위칭소자들은,
모든 입력전압 및 부하조건에서 소프트스위칭(Soft Switching) 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는
단일전력단 AC-DC 컨버터.The method of claim 6,
The plurality of switching elements,
Characterized in that it performs a soft switching operation under all input voltage and load conditions.
Single power stage AC-DC converter.
상기 입력커패시터들은 제1 입력커패시터 및 제2 입력커패시터를 포함하되,
상기 제1 입력커패시터와 상기 제2 입력커패시터의 공통단은 제1 및 제2 순환다이오드 각각을 통해 상기 복수의 스위칭소자들 중 적어도 하나에 접속되는 것을 특징으로 하는
단일전력단 AC-DC 컨버터.The method of claim 6,
The input capacitors include a first input capacitor and a second input capacitor,
The common end of the first input capacitor and the second input capacitor is connected to at least one of the plurality of switching elements through each of the first and second cyclic diodes.
Single power stage AC-DC converter.
상기 복수의 스위칭소자들은 제1 내지 제4 스위칭소자를 포함하되,
상기 제1 순환다이오드의 캐소드(cathode)는 상기 제1 스위칭소자의 소스(source)단과 상기 제2 스위칭소자의 드레인(drain)단 사이의 노드에 연결되고,
상기 제2 순환다이오드의 어노드(anode)는 상기 제3 스위칭소자의 소스단과 상기 제4 스위치소자의 드레인단 사이의 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는
단일전력단 AC-DC 컨버터.The method of claim 9,
The plurality of switching elements include first to fourth switching elements,
The cathode of the first circulation diode is connected to a node between a source terminal of the first switching element and a drain terminal of the second switching element,
The anode of the second circulation diode is connected to a node between the source terminal of the third switching element and the drain terminal of the fourth switching element.
Single power stage AC-DC converter.
상기 입력필터는 필터커패시터와 필터인덕터를 포함하되,
상기 필터커패시터의 중섬점 N은 상기 제2 스위칭소자의 소스단과 상기 제3 스위칭소자의 드레인단 사이의 노드에 접속되는 것을 특징으로 하는
단일 전력단 AC-DC 컨버터.The method of claim 9,
The input filter includes a filter capacitor and a filter inductor,
The midpoint N of the filter capacitor is connected to a node between the source terminal of the second switching element and the drain terminal of the third switching element.
Single power stage AC-DC converter.
상기 제1 분압커패시터는, 일단이 상기 제1 스위칭소자의 소스단과 상기 제2 스위칭소자의 드레인단 사이의 노드에 연결되고, 타단이 상기 제1 공진탱크 및 상기 제2 공진탱크의 공통단에 연결되며,
상기 제2 분압커패시터는, 일단이 상기 제3 스위칭소자의 소스단과 상기 제4 스위칭소자의 드레인단 사이의 노드에 연결되고, 타단이 상기 제1 공진탱크 및 상기 제2 공진탱크의 공통단에 연결되며,
상기 제3 분압커패시터는, 일단이 상기 제1 스위칭소자의 드레인단에 연결되고, 타단이 상기 제2 공진탱크의 일단과 상기 제4 분압커패시터의 일단에 공통연결되며,
상기 제4 분압커패시터는, 일단이 상기 제4 스위칭소자의 소스단에 연결되고, 타단이 상기 제3 분압커패시터의 일단과 상기 제2 공진탱크의 일단에 공통연결되는 것을 특징으로 하는
단일전력단 AC-DC 컨버터.The method of claim 10,
The first voltage divider capacitor, one end is connected to a node between the source end of the first switching element and the drain end of the second switching element, the other end is connected to the common end of the first resonant tank and the second resonant tank And
The second voltage divider capacitor has one end connected to a node between a source end of the third switching element and a drain end of the fourth switching element, and the other end is connected to a common end of the first resonant tank and the second resonant tank. And
The third voltage dividing capacitor, one end is connected to the drain end of the first switching element, the other end is commonly connected to one end of the second resonant tank and one end of the fourth voltage dividing capacitor,
The fourth voltage divider capacitor is characterized in that one end is connected to the source end of the fourth switching element, and the other end is commonly connected to one end of the third voltage divider capacitor and one end of the second resonant tank.
Single power stage AC-DC converter.
상기 2차측 출력정류부는,
출력전압단 VBAT 양단에 병렬 연결된,
출력커패시터, 부하저항, 직렬연결된 제1 내지 제4 다이오드와 직렬연결된 제5 및 제6 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는
단일전력단 AC-DC 컨버터.The method of claim 6,
The secondary output rectifying unit,
Parallel to both ends of the output voltage VBAT,
Characterized in that it comprises an output capacitor, a load resistor, the first to fourth diodes connected in series and the fifth and sixth diodes connected in series.
Single power stage AC-DC converter.
상기 2차측 출력정류부는,
3-브리지 정류회로, 하프-브리지 정류회로, 풀-브리지 정류회로 및 센터탭 정류회로 중 어느 하나로 구현되는 것을 특징으로 하는
단일전력단 AC-DC 컨버터.The method of claim 6,
The secondary output rectifying unit,
Characterized in that it is implemented as one of three-bridge rectifier circuit, half-bridge rectifier circuit, full-bridge rectifier circuit and center tap rectifier circuit.
Single power stage AC-DC converter.
상기 2대의 단일전력단 AC-DC 컨버터 각각은,
교류전원을 입력받고, 상기 교류전원의 입력역률 및 전고조파왜형률을 개선하기 위한 입력필터;
상기 입력필터에 연결된 복수의 승압인덕터들을 통해 전달된 상기 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 입력정류부; 및
상기 직류전원의 레벨을 변환하여 출력하는 DC-DC 변환부를 포함하되,
상기 DC-DC 변환부 각각은,
링크(Link)단에 각각 직렬연결된 복수의 입력커패시터들 및 복수의 스위칭소자들과, 상기 복수의 스위칭소자들 중 적어도 하나에 접속된 두 개의 공진탱크들-상기 공진탱크는 변압기, 공진커패시터와 제1 내지 제4 분압커패시터를 포함하되, 복수의 스위칭소자들의 교번 스위칭동작에 따라 상기 변압기의 2차측 권선에 전압을 인가함-을 포함하는 1차측 회로와,
상기 변압기의 2차측 권선에 연결되어 공진부하전류를 개별 정류하는 복수의 다이오드들을 포함하는 2차측 출력정류부를 포함하고,
상기 2대의 단일전력단 AC-DC 컨버터는,
상기 입력필터를 공통으로 하여 상호 교호(interleaved) 동작함으로써 입력단 및 출력단의 전류 리플(ripple)을 저감시키는 것을 특징으로 하는
전원장치.A power supply including two single power stage AC-DC converters,
Each of the two single power stage AC-DC converters,
An input filter for receiving AC power and improving the input power factor and total harmonic distortion of the AC power;
An input rectifying unit rectifying the AC power transmitted through a plurality of boosting inductors connected to the input filter and converting the AC power into DC power; And
It includes a DC-DC converter for converting and outputting the level of the DC power,
Each of the DC-DC converter,
A plurality of input capacitors and a plurality of switching elements connected in series to a link terminal, and two resonant tanks connected to at least one of the plurality of switching elements-the resonant tank includes a transformer, a resonant capacitor and A primary circuit including a first to fourth voltage dividing capacitors, wherein voltage is applied to a secondary winding of the transformer according to an alternate switching operation of a plurality of switching elements;
And a secondary output rectifying unit connected to the secondary winding of the transformer and including a plurality of diodes that individually rectify the resonant load current,
The two single power stage AC-DC converters,
It characterized in that to reduce the current ripple (ripple) of the input terminal and the output terminal by interleaved (interleaved) operation in common with the input filter
Power supply.
상기 복수의 승압인덕터들은,
입력역률개선을 위해 전류불연속모드(Discontinuous Conduction Mode: DCM)로 승압동작을 수행하는 것을 특징으로 하는
전원장치.The method of claim 15,
The plurality of boosting inductors,
In order to improve the input power factor, a step-up operation is performed in a Discontinuous Conduction Mode (DCM).
Power supply.
상기 변압기는,
접촉식 전력전송 및 무선 전력전송을 위한 소결합 변압기(loosely coupled transformer)인 것을 특징으로 하는
전원장치.The method of claim 15,
The transformer,
Characterized in that it is a loosely coupled transformer for contact power transmission and wireless power transmission.
Power supply.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180076545A KR102131866B1 (en) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | Single stage ac-dc converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180076545A KR102131866B1 (en) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | Single stage ac-dc converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200003587A KR20200003587A (en) | 2020-01-10 |
KR102131866B1 true KR102131866B1 (en) | 2020-08-05 |
Family
ID=69158370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180076545A KR102131866B1 (en) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | Single stage ac-dc converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102131866B1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3079688B1 (en) * | 2018-03-30 | 2021-10-08 | Inst Vedecom | FOUR-ARM NPC CONVERTER FOR ELECTRIC VEHICLES AND TWO-WAY CHARGER INCLUDING SUCH A CONVERTER |
KR102387123B1 (en) | 2020-07-21 | 2022-04-15 | 한국항공우주연구원 | Ac-dc converter circuit system, and operating method of ac-dc converter circuit system |
KR102428668B1 (en) * | 2020-11-25 | 2022-08-02 | 전주대학교 산학협력단 | Single Stage 3 Level Converter |
KR102316992B1 (en) | 2021-05-24 | 2021-10-26 | 주식회사 엠디엠 | High voltage/low voltage converter device for commercial vehicles |
CN113315372B (en) * | 2021-05-26 | 2023-02-10 | 南京矽力微电子技术有限公司 | Power converter |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110273911A1 (en) | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Dc/dc converter |
JP2013158239A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Delta Electronics Inc | Three-phase soft-switched power-factor correction rectifiers |
-
2018
- 2018-07-02 KR KR1020180076545A patent/KR102131866B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110273911A1 (en) | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Dc/dc converter |
JP2013158239A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Delta Electronics Inc | Three-phase soft-switched power-factor correction rectifiers |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
허예창 외. "에너지회생스너버를 적용한 하이브리드 3레벨 DC/DC 컨버터". 전력전자학회. 2016.7.* |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200003587A (en) | 2020-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102131866B1 (en) | Single stage ac-dc converter | |
CN110168896B (en) | DC-to-DC converter and control method | |
JP4910078B1 (en) | DC / DC converter and AC / DC converter | |
US10291139B2 (en) | Two-transformer three-phase DC-DC resonant converter | |
US8891261B2 (en) | Three-phase three-level soft-switched PFC rectifiers | |
US11451139B2 (en) | Three-phase single-stage soft-switching AC-DC converter with power factor correction | |
US11418125B2 (en) | Three phase bidirectional AC-DC converter with bipolar voltage fed resonant stages | |
US20230223840A1 (en) | Integrated on-board charger and auxiliary power module using a triple active bridge for electric vehicles | |
US10715050B2 (en) | Four-switch three phase DC-DC resonant converter | |
US11601042B2 (en) | Multi-phase AC/DC converter | |
US6026006A (en) | Integrated three-phase power converter and method of operation thereof | |
CA2856221A1 (en) | Led power source with over-voltage protection | |
US11689115B2 (en) | Bidirectional AC-DC converter with multilevel power factor correction | |
CN111585443B (en) | DC-DC converter | |
EP2975753B1 (en) | A three-level converter | |
KR102545894B1 (en) | Electric vehicle charging system applied dual dc-dc converter | |
CN109149939B (en) | Lightweight design method for auxiliary converter of low-floor tramcar | |
Petersen et al. | Design of a highly efficient inductive power transfer (IPT) system for low voltage applications | |
WO2018148932A1 (en) | Dc to dc converter | |
US11791739B2 (en) | AC-AC converter | |
KR102128327B1 (en) | Llc resonant converter and operation method thereof | |
KR102066115B1 (en) | Llc resonant converter and operation method thereof | |
Barman et al. | High Frequency Link Ripple Power Compensation Strategies for 1-ϕ Bidirectional AC-DC Matrix Converters | |
KR102428668B1 (en) | Single Stage 3 Level Converter | |
CN113632355A (en) | Three-phase AC to DC power converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |