KR102508019B1 - Multiport converter combined cascading common leg fsbb converter and relay circuit employing power decoupling, and method for operating multiport converter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력전자(Power Electronics) 기술을 기반으로 하는 DAB(Dual-Active-Bridge) 컨버터 중, Fault 상황에 대응 가능하며 전력 동조화 현상을 해결하기 위한, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터, 및 DAB 컨버터 운영 방법에 관한 것이다.Among DAB (Dual-Active-Bridge) converters based on power electronics technology, the present invention is capable of responding to fault conditions and a buck-boost converter and relay to which a decoupling phenomenon is applied to solve a power synchronization phenomenon. An integrated multiport DAB converter with a circuit, and a method of operating the DAB converter.
최근에는 고전압 DC(Direct Current) 배전망의 개발 필요성이 각광받고 있는 실정이다.Recently, the necessity of developing a high-voltage DC (Direct Current) distribution network is in the spotlight.
고전압 DC 배전망은, AC 전력망에 비해 표피효과 및 리액턴스 성분이 없어 효율이 좋으며, 태양광, 풍력 등 출력이 직류인 신재생 에너지와 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.The high-voltage DC distribution network is more efficient than the AC power grid because it has no skin effect and reactance components, and has the advantage that it can be used with new and renewable energy such as solar and wind power that output direct current.
고전압 DC 배전망 기술은, 에너지의 효율적 활용을 위해 신재생에너지와 스마트 그리드의 고성능 전력 기술로서, 활발하게 개발 진행되고 있다.High-voltage DC distribution network technology is actively being developed as a high-performance power technology for renewable energy and smart grids for efficient use of energy.
QAB(Quad-Active-Bridge) 컨버터는 여러 DC 전력기술 토폴로지 중 전기적 절연을 가지며 변압기 양단의 위상 차이를 이용하여 양방향 전력전달이 가능한 다수의 DAB 컨버터를 포함하여 구성 할 수 있다.The QAB (Quad-Active-Bridge) converter has electrical isolation among various DC power technology topologies and can be composed of multiple DAB converters capable of bi-directional power transfer using the phase difference between both ends of the transformer.
QAB 컨버터는 구조적으로 하나의 변압기에 여러 포트가 연결되어 있다.The QAB converter structurally has several ports connected to one transformer.
QAB 컨버터는 포트 간 에너지 전달을 위해 변압기 양단에 인덕터가 모두 배치될 수 있다.QAB converters can have inductors placed across both transformers to transfer energy between ports.
도 1은 QAB 컨버터의 등가 인덕턴스 회로도이다.1 is an equivalent inductance circuit diagram of a QAB converter.
도 1(a)는 Four-Port QAB 컨버터의 등가 회로도이다.1(a) is an equivalent circuit diagram of a Four-Port QAB converter.
도 1(b)는 일부 포트의 인덕터를 제거한 형태의 등가 회로도이다.1(b) is an equivalent circuit diagram in which inductors of some ports are removed.
도 1(a)와 같이, Four-Port QAB 컨버터는, 하나의 변압기에 다수의 출력 포트가 연결되어 있고, 모든 출력 포트 간 권선이 연결되어 있어, 권선 간 커플링 현상을 발생시킬 수 있다.As shown in FIG. 1 (a), in the Four-Port QAB converter, a plurality of output ports are connected to one transformer, and windings between all output ports are connected, so that coupling between windings may occur.
Four-Port QAB 컨버터는, 권선 간 커플링 현상으로 인해, 임의의 출력 포트의 부하 변동이 다른 부하 포트에 영향을 미치는 전력 동조화 현상을 발생시킬 수 있다.In the Four-Port QAB converter, due to coupling between windings, a power synchronization phenomenon may occur in which a load variation of one output port affects another load port.
전력 동조화 현상은, 의도하지 않은 전력 전달 현상으로, 시스템의 다이내믹 반응성을 감소시키고 출력 전압 제어를 어렵게 만드는 단점으로 작용할 수 있다.The power synchronization phenomenon is an unintended power transfer phenomenon, and may act as a disadvantage of reducing the dynamic response of the system and making it difficult to control the output voltage.
이를 해소하고자, 도 1(b)와 같이, 일부 포트의 인덕터를 제거한 형태의 QAB 컨버터는 변압기 1차 측 인덕터를 제거하여, 출력 포트 간 전력 전달 경로를 없애 전력 동조화 현상을 막을 수 있다.In order to solve this problem, as shown in FIG. 1(b), in the QAB converter in which the inductors of some ports are removed, the power synchronization phenomenon can be prevented by removing the primary side inductor of the transformer and eliminating the power transmission path between the output ports.
도 2는 기존의 Four-Port QAB 컨버터를 설명하기 위한 도이다.2 is a diagram for explaining a conventional Four-Port QAB converter.
도 2(a)에서는 Grid-connected mode의 전력 흐름 방향(화살표)을 표현하고, 도 2(b)는 Islanding mode의 전력 흐름 방향(화살표)을 보여준다.Fig. 2(a) shows the power flow direction (arrow) in Grid-connected mode, and Fig. 2(b) shows the power flow direction (arrow) in Islanding mode.
Four-Port QAB 컨버터는 도 2(a)와 같이, 입력단으로 전력을 공급받아 정상적으로 동작하는 Grid-Connected Mode일 때, 1차측 인덕터가 없이도 전력 공급이 가능하다.As shown in FIG. 2(a), the Four-Port QAB converter can supply power without a primary side inductor when it is in Grid-Connected Mode, which operates normally by receiving power from the input terminal.
다만, 도 2(b)와 같이 입력단에 Open/Short처럼 Fault(사고) 상황이 발생하여 입력단이 아닌 출력 포트에 연결된 ESS로부터 전력을 전달하는 Islanding Mode로 전환될 시, Four-Port QAB 컨버터는 전력을 전달하기 위해 1차 측 인덕터를 필요로 할 수 있다.However, as shown in FIG. 2(b), when a Fault (accident) situation such as Open/Short occurs at the input terminal and switches to Islanding Mode, which delivers power from the ESS connected to the output port, not the input terminal, the Four-Port QAB converter may require a primary-side inductor to deliver
Islanding Mode의 필요에 의해, 1차 측 인덕터가 존재함에 따라, Four-Port QAB 컨버터는 해당 토폴로지에 전력 동조화 현상이 발생한다는 단점이 존재한다.As the primary side inductor exists due to the need of islanding mode, the Four-Port QAB converter has a disadvantage that power synchronization phenomenon occurs in the topology.
따라서, 폴트(Fault) 상황에 대응 가능한 컨버터의 개선된 모델의 개발이 절실히 요구되고 있다.Therefore, there is an urgent need to develop an improved converter model capable of responding to a fault situation.
본 발명의 실시예는, 폴트(Fault) 상황에 대응 가능하고 넓은 전압 이득 범위를 가지며 전력 비동조화가 적용된 멀티포트 컨버터 토폴로지를 구현하는, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터, 및 DAB 컨버터 운영 방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.An embodiment of the present invention is an integrated type of a buck-boost converter and a relay circuit to which a decoupling phenomenon is applied, which can respond to a fault situation, has a wide voltage gain range, and implements a multiport converter topology to which power decoupling is applied. It is a challenge to provide a multiport DAB converter and a method of operating the DAB converter.
또한, 본 발명의 실시예는, 릴레이 회로의 On/Off와 Buck-Boost 컨버터의 케스케이드 연결에 의한 조합을 통해, Grid Connected Mode와 Islanding Mode에서 전력 비동조화 현상을 달성하여 시스템의 안정도를 향상하는 것을 목적으로 한다.In addition, an embodiment of the present invention is to improve system stability by achieving a power decoupling phenomenon in Grid Connected Mode and Islanding Mode through a combination of On/Off of a relay circuit and cascade connection of a Buck-Boost converter. The purpose.
또한, 본 발명의 실시예는, Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로를 통합한 QAB 컨버터를 구현하여, 폴트 사고시에서도 장치 보호 및 부하로 전력을 일정하게 공급하는 것을 목적으로 한다.In addition, an embodiment of the present invention aims to implement a QAB converter in which a buck-boost converter and a relay circuit are integrated, so as to protect a device and constantly supply power to a load even in the event of a fault accident.
또한, 본 발명의 실시예는, 입력 포트에 적용되는 Buck-Boost 컨버터의 듀티비를 조절하여 넓은 전압 범위를 갖는 DAB 멀티포트 컨버터를 달성하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to achieve a DAB multiport converter having a wide voltage range by adjusting the duty ratio of a buck-boost converter applied to an input port.
본 발명의 일실시예에 따른, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터는, 입력 포트와, n개(상기 n은 2 이상의 자연수)의 부하 포트를 포함하여 구성하는 멀티포트 DAB컨버터; 및 상기 n개의 부하 포트 중 ESS 포트의 인덕터(Ln)와 병렬로 결합되는 릴레이 회로를 포함하고, 상기 입력 포트는, Buck-Boost 컨버터를 Cascading 형태로 결합할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an integrated multiport DAB converter with a buck-boost converter and a relay circuit to which a decoupling phenomenon is applied includes an input port and n (n is a natural number of 2 or more) load ports, Multiport DAB converter to configure; And a relay circuit coupled in parallel with an inductor (L n ) of an ESS port among the n load ports, and the input port may couple a buck-boost converter in a cascading form.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법은, 입력 포트와, n개(상기 n은 2 이상의 자연수)의 부하 포트를 포함하여 구성하는 멀티포트 DAB컨버터를 마련하는 단계; 및 상기 n개의 부하 포트 중 ESS 포트의 인덕터(Ln)에 대해, 릴레이 회로를 병렬로 결합하는 단계를 포함하고, 상기 입력 포트는, Buck-Boost 컨버터를 Cascading 형태로 결합 할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, an integrated multiport DAB converter operating method of a buck-boost converter and a relay circuit to which a decoupling phenomenon is applied is an input port and n (n is a natural number of 2 or more) loads. Preparing a multi-port DAB converter including ports; and coupling a relay circuit in parallel to an inductor (L n ) of an ESS port among the n load ports, wherein a buck-boost converter may be coupled to the input port in a cascading form.
본 발명의 일실시예에 따르면, 폴트(Fault) 상황에 대응 가능하고 넓은 전압 이득 범위를 가지며 전력 비동조화가 적용된 멀티포트 컨버터 토폴로지를 구현하는, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터, 및 DAB 컨버터 운영 방법을 제공 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a buck-boost converter and a relay circuit to which a decoupling phenomenon is applied, which can respond to a fault situation, has a wide voltage gain range, and implements a multiport converter topology to which power decoupling is applied. It is possible to provide an integrated multiport DAB converter and a method of operating the DAB converter.
또한, 본 발명에 의해서는, 릴레이 회로의 On/Off와 Buck-Boost 컨버터의 케스케이드 연결에 의한 조합을 통해, Grid Connected Mode와 Islanding Mode에서 전력 비동조화 현상을 달성하여 시스템의 안정도를 향상 할 수 있다.In addition, according to the present invention, through a combination of On/Off of the relay circuit and cascade connection of the Buck-Boost converter, the power decoupling phenomenon can be achieved in Grid Connected Mode and Islanding Mode to improve system stability. .
또한, 본 발명에 의해서는, Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로를 통합한 QAB 컨버터를 구현하여, 폴트 사고시에서도 장치 보호 및 부하로 전력을 일정하게 공급 할 수 있다.In addition, according to the present invention, by implementing a QAB converter in which a buck-boost converter and a relay circuit are integrated, it is possible to protect the device and supply power to the load constantly even in the event of a fault accident.
또한, 본 발명에 의해서는, 입력 포트에 적용되는 Buck-Boost 컨버터의 듀티비를 조절하여 넓은 전압 범위를 갖는 DAB 멀티포트 컨버터를 달성 할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to achieve a DAB multiport converter having a wide voltage range by adjusting the duty ratio of the buck-boost converter applied to the input port.
도 1은 QAB 컨버터의 등가 인덕턴스 회로도이다.
도 2는 기존의 Four-Port QAB 컨버터를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 QAB 컨버터를 예시하여 설명하기 위한 도이다.
도 5는 Buck-Boost 컨버터가 적용되는 QAB 컨버터를 예시하여 설명하기 위한 도이다.
도 6은 Buck-Boost 컨버터가 적용되는 DAB 컨버터를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 Buck-Boost 컨버터가 적용되는 DAB 컨버터에 따른 전압이득을 보여주는 도이다.
도 8은 Buck-Boost 컨버터가 적용되는 DAB 컨버터의 포트 1의 스위칭 Modulation을 설명하기 위한 도이다.
도 9는 본 발명에 따른, 통합형 멀티포트 DAB 컨버터의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터의 실험 사진이다.
도 11은 본 발명의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터의 시뮬레이션 파형을 예시한다.
도 12는 본 발명의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터에 의한 전력 비동조화를 확인하기 위한 도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법을 도시한 흐름도이다.1 is an equivalent inductance circuit diagram of a QAB converter.
2 is a diagram for explaining a conventional Four-Port QAB converter.
3 is a block diagram showing the configuration of an integrated multiport DAB converter with a buck-boost converter and a relay circuit to which a decoupling phenomenon is applied according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a QAB converter by way of example.
5 is a diagram for explaining an example of a QAB converter to which a buck-boost converter is applied.
6 is a circuit diagram illustrating a DAB converter to which a buck-boost converter is applied.
7 is a diagram showing a voltage gain according to a DAB converter to which a buck-boost converter is applied.
8 is a diagram for explaining switching modulation of
9 is a diagram for explaining the operation of an integrated multiport DAB converter according to the present invention.
10 is an experimental photograph of the integrated multiport DAB converter of the present invention.
11 illustrates simulation waveforms of the integrated multiport DAB converter of the present invention.
12 is a diagram for confirming power decoupling by the integrated multiport DAB converter of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a method of operating an integrated multiport DAB converter between a buck-boost converter to which a decoupling phenomenon is applied and a relay circuit according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes can be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents or substitutes to the embodiments are included within the scope of rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the examples are used only for descriptive purposes and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description will be omitted.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터의 구성을 도시한 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of an integrated multiport DAB converter with a buck-boost converter and a relay circuit to which a decoupling phenomenon is applied according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터(이하, '통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)'라 약칭함)는, 멀티포트 DAB컨버터(310), Buck-Boost 컨버터(320), 및 릴레이 회로(330)를 포함하여 구성 할 수 있다.Referring to FIG. 3, an integrated multiport DAB converter (hereinafter referred to as 'integrated multiport DAB converter 300') between a buck-boost converter to which a decoupling phenomenon is applied and a relay circuit according to an embodiment of the present invention. ) can be configured by including a multiport DAB converter 310, a Buck-Boost
멀티포트 DAB컨버터(310)는 입력 포트와, n개(상기 n은 2 이상의 자연수)의 부하 포트를 포함하여 구성한다. 여기서, 입력 포트는 컨버터의 1차측을 의미하고, 부하 포트는 컨버터의 2차측을 의미할 수 있다.The multi-port DAB converter 310 includes an input port and n load ports (where n is a natural number greater than or equal to 2). Here, the input port may mean the primary side of the converter, and the load port may mean the secondary side of the converter.
멀티포트 DAB컨버터(310)는, 상기 n이 3일 TAB(Triple-Active-Bridge)컨버터로 동작하고, 상기 n이 4일 때 QAB(Quadruple-Active-Bridge)컨버터로 동작할 수 있다.The multiport DAB converter 310 operates as a triple-active-bridge (TAB) converter when n is 3, and operates as a quadruple-active-bridge (QAB) converter when n is 4.
상기 n이 4일 때의 멀티포트 DAB컨버터(310)는 입력 포트에 1차측 인덕터(L1)를 포함하여, Grid Connected Mode 동작 시 1차측 인덕터(L1)로부터 부하 포트로 전력 공급이 이루어지도록 할 수 있다.When n is 4, the multiport DAB converter 310 includes a primary inductor (L 1 ) in the input port so that power is supplied from the primary inductor (L 1 ) to the load port during Grid Connected Mode operation. can do.
상기 n이 4일 때의 멀티포트 DAB컨버터(310)는 3개의 부하 포트를 구비하고, 이들 3개의 부하 포트 각각으로 2차측 인덕터(L2, L3, L4)를 포함할 수 있다. 또한, 멀티포트 DAB컨버터(310)는 3개의 부하 포트 중 최하단에 배치되는 ESS 포트의 2차측 인덕터(L4)를 ESS 포트 인덕터로 결정 함으로써, 입력 포트에 폴트가 발생하는 Islanding Mode 동작 시, 상기 결정된 ESS 포트 인덕터를 통해 ESS(Energy Storage System)로부터 전력을 공급받는 나머지 부하 포트로 전력 공급이 이루어지도록 할 수 있다.The multiport DAB converter 310 when n is 4 may include three load ports, and each of the three load ports may include secondary inductors L 2 , L 3 , and L 4 . In addition, the multi-port DAB converter 310 determines the secondary side inductor (L 4 ) of the ESS port disposed at the bottom among the three load ports as the ESS port inductor, so that during Islanding Mode operation in which a fault occurs in the input port, the above Power may be supplied to the remaining load ports receiving power from an Energy Storage System (ESS) through the determined ESS port inductor.
상기 입력 포트는, Buck-Boost 컨버터(320)를 Cascading 형태로 결합 할 수 있다. 즉, Buck-Boost 컨버터(320)는 멀티포트 DAB컨버터(310)의 입력 포트에서, 1차측 인덕터(L1)와 연속적으로 결합되어 배치될 수 있다.The input port may couple the buck-
여기서, Cascading은 전원과 가장 가까운 개폐기에서 일어날 수 있는 단락전류와 같거나 그보다 큰 전류 차단용량을 가지고 있고, 전원으로부터 멀어짐에 따라 정격 차단 용량이 작은 개폐기를 사용하도록 한 개폐장치의 배치방법일 수 있다.Here, cascading may be a method of arranging a switchgear in which a switchgear having a current breaking capacity equal to or greater than the short circuit current that may occur in a switchgear closest to the power source and having a smaller rated breaking capacity as it moves away from the power source is used. .
Buck-Boost 컨버터(320)는, 2개의 상단 스위치(Q1, S1)와, 2개의 하단 스위치(Q2, S2)를 포함하여 구성될 수 있다.The buck-
멀티포트 DAB컨버터(310)의 상기 입력 포트는, 2개의 상단 스위치(S1, S3)와 2개의 하단 스위치(S2, S4)를 포함하여 구성될 수 있다.The input port of the multi-port DAB converter 310 may include two upper switches S1 and S3 and two lower switches S2 and S4.
스위치 S1, S2는, Buck-Boost 컨버터(320)와, 멀티포트 DAB컨버터(310)에서 공동으로 사용될 수 있다.Switches S1 and S2 may be used in common in the buck-
이들 스위치들(S1~S4, Q1, Q2)은 멀티포트 DAB컨버터(310)의 mode 전환에 따라, 규정된 On/Off 동작을 하여, 부하 포트로의 전력 공급을 지원할 수 있다.These switches (S1 to S4, Q1, Q2) can support power supply to the load port by performing a prescribed On/Off operation according to the mode conversion of the multiport DAB converter 310.
릴레이 회로(330)는 상기 n개의 부하 포트 중 ESS 포트의 인덕터(Ln)와 병렬로 결합된다. 즉, 릴레이 회로(330)는 ESS 포트 인덕터로 결정되는 ESS 포트의 인덕터(Ln)를 선택적으로 On/Off 스위칭하는 역할을 할 수 있다.The
릴레이 회로(330)는, Islanding Mode의 경우, ESS 포트 인덕터(Ln)를 On 시킴으로써, 상기 ESS 포트 인덕터(Ln)에 저장되는 전력이, 나머지의 부하 포트의 2차측 인덕터로 전달되도록 할 수 있다.In the islanding mode, the
또한, 릴레이 회로(330)는, 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하지 않는 Grid Connected Mode의 경우, 상기 ESS 포트 인덕터(Ln)를 Off 시킬 수 있다.In addition, the
보다 구체적으로, Grid Connected Mode 일 때, 멀티포트 DAB컨버터(310)는, 스위치 Q1, S1, S4와 스위치 Q2, S2, S4각각을 On/Off로 동작할 수 있다.More specifically, in Grid Connected Mode, the multiport DAB converter 310 may operate switches Q1, S1, and S4 and switches Q2, S2, and S4 by turning on/off, respectively.
릴레이 회로(330)는, Off 됨으로써, 상기 입력 포트에서 상기 n개의 부하 포트로의 전력 전달시 전력 동조화 현상을 방지할 수 있다.By being turned off, the
전력 동조화 현상은 멀티포트 DAB컨버터(310)가 구조적으로 하나의 변압기에 여러 포트가 연결되고 있어, 권선 간 커플링 현상으로 인해 의도하지 않은 전력을 발생시켜 시스템의 다이내믹 반응성을 감소시키고 출력 전압 제어를 어렵게 만드는 현상을 지칭할 수 있다.The power synchronization phenomenon is that the multiport DAB converter 310 structurally connects several ports to one transformer, and generates unintended power due to coupling between windings, reducing the dynamic response of the system and controlling the output voltage. It can refer to a phenomenon that makes it difficult.
통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)는 멀티포트 DAB컨버터(310) 내 스위치들의 선택적인 On/Off 동작과, 릴레이 회로(330)의 Off 동작을 통해, Grid Connected Mode 시의 전력 동조화 현상을 억제 할 수 있다.The integrated multiport DAB converter 300 can suppress the power synchronization phenomenon in Grid Connected Mode through the selective On/Off operation of the switches in the multiport DAB converter 310 and the Off operation of the
또한, 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode 일 때, 멀티포트 DAB컨버터(310)는, 스위치 Q2, S4를 On으로 동작하고, 스위치 Q1, S1, S2, S3를 Off로 동작할 수 있다.In addition, in islanding mode in which a fault occurs in an input port, the multiport DAB converter 310 can operate switches Q2 and S4 as On and switches Q1, S1, S2 and S3 as Off. there is.
릴레이 회로(330)는, On 되어, 상기 ESS 포트의 인덕터(Ln)를 ESS 부하 포트로 정함으로써, 상기 ESS 포트 인덕터(Ln)에 저장되는 전력이, 나머지의 부하 포트로 전달되도록 할 수 있다.The
통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)는 멀티포트 DAB컨버터(310) 내 스위치들의 선택적인 On/Off 동작과, 릴레이 회로(330)의 On 동작을 통해, Islanding Mode 시 EES 포트 인덕터로부터, 이전에 생산되어 저장했던 전력을 공급해 에너지 효율을 높일 수 있다.The integrated multiport DAB converter 300 has been previously produced from the EES port inductor in Islanding Mode through the selective On/Off operation of the switches in the multiport DAB converter 310 and the On operation of the
또한, 멀티포트 DAB컨버터(310)는, Buck-Boost 컨버터(320)의 듀티비(d1,d2)를 조절하여 전압이득 (n2/n1)*(d1/(1-d2)를 계산할 수 있다. 상기 n2/n1는 입력 포트와 부하 포트와의 권선비이다.In addition, the multiport DAB converter 310 may calculate a voltage gain (n2/n1)*(d1/(1-d2) by adjusting the duty ratios d1 and d2 of the buck-
즉, 멀티포트 DAB컨버터(310)는, 입력 포트에 결합되는 Buck-Boost 컨버터(320)의 듀티비를 전력 공급 상항에 따라 조절 함으로써, 넓은 전압 범위를 갖는 DAB 멀티포트 컨버터를 달성할 수 있다.That is, the multiport DAB converter 310 can achieve a DAB multiport converter having a wide voltage range by adjusting the duty ratio of the buck-
본 발명의 일실시예에 따르면, 폴트(Fault) 상황에 대응 가능하고 넓은 전압 이득 범위를 가지며 전력 비동조화가 적용된 멀티포트 컨버터 토폴로지를 구현하는, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터, 및 DAB 컨버터 운영 방법을 제공 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a buck-boost converter and a relay circuit to which a decoupling phenomenon is applied, which can respond to a fault situation, has a wide voltage gain range, and implements a multiport converter topology to which power decoupling is applied. It is possible to provide an integrated multiport DAB converter and a method of operating the DAB converter.
또한, 본 발명에 의해서는, 릴레이 회로의 On/Off와 Buck-Boost 컨버터의 케스케이드 연결에 의한 조합을 통해, Grid Connected Mode와 Islanding Mode에서 전력 비동조화 현상을 달성하여 시스템의 안정도를 향상 할 수 있다.In addition, according to the present invention, through a combination of On/Off of the relay circuit and cascade connection of the Buck-Boost converter, the power decoupling phenomenon can be achieved in Grid Connected Mode and Islanding Mode to improve system stability. .
또한, 본 발명에 의해서는, Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로를 통합한 QAB 컨버터를 구현하여, 폴트 사고시에서도 장치 보호 및 부하로 전력을 일정하게 공급 할 수 있다.In addition, according to the present invention, by implementing a QAB converter in which a buck-boost converter and a relay circuit are integrated, it is possible to protect the device and supply power to the load constantly even in the event of a fault accident.
또한, 본 발명에 의해서는, 입력 포트에 적용되는 Buck-Boost 컨버터의 듀티비를 조절하여 넓은 전압 범위를 갖는 DAB 멀티포트 컨버터를 달성 할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to achieve a DAB multiport converter having a wide voltage range by adjusting the duty ratio of the buck-boost converter applied to the input port.
도 4는 QAB 컨버터를 예시하여 설명하기 위한 도이다.4 is a diagram for explaining a QAB converter by way of example.
도 4(a)에서는 양방향 전력 전달이 가능한 Dual-Active-Bridge(DAB) 컨버터에서, 다수의 포트를 갖도록 확장된 멀티포트 컨버터인 Quad-Active-Bridge(QAB) 컨버터를 나타낸다.4 (a) shows a Quad-Active-Bridge (QAB) converter, which is a multiport converter that is extended to have a plurality of ports in a Dual-Active-Bridge (DAB) converter capable of bidirectional power transfer.
도 4(b)에서는 릴레이 회로를 추가하여 개선시킨 QAB 컨버터를 나타낸다.4(b) shows a QAB converter improved by adding a relay circuit.
QAB 컨버터는, 연결된 다양한 분산전원, 에너지저장장치(ESS)와 태양광(PV)과 연결하여 전력망을 독립적으로 운용할 수 있게 한다.The QAB converter enables independent operation of the power grid by connecting to various distributed power sources, energy storage systems (ESS) and solar power (PV).
도 4(a)의 Conventional QAB 컨버터와, 도 4(b)의 개선된 QAB 컨버터와의 차이는, 도 4(b)의 개선된 QAB 컨버터의 포트 1(Port 1)의 인덕터 L1로 Relay Circuit을 병렬 연결하고, 또한 포트 4(Port 4)의 L4로 Relay Circuit을 병렬 연결하는 구조라는 점에 있다.The difference between the conventional QAB converter of FIG. 4 (a) and the improved QAB converter of FIG. 4 (b) is that the relay circuit is connected to the inductor L1 of
도 4(b)의 개선된 QAB 컨버터는 이들 Relay Circuit을 이용하여, 인덕터를 선택적으로 On/Off 시킬 수 있어, Grid Connected Mode와 Islanding Mode 모두에서 원활한 전력 공급을 가능하게 한다.The improved QAB converter of FIG. 4 (b) can selectively turn on/off the inductor using these relay circuits, enabling smooth power supply in both Grid Connected Mode and Islanding Mode.
도 5는 Buck-Boost 컨버터가 적용되는 QAB 컨버터를 예시하여 설명하기 위한 도이다.5 is a diagram for explaining an example of a QAB converter to which a buck-boost converter is applied.
도 5에서는 입력 포트(포트 1)에, Buck-Boost 컨버터를 적용한 QAB 컨버터를 나타낸다.5 shows a QAB converter to which a buck-boost converter is applied to an input port (port 1).
도 5의 QAB 컨버터는, 포트 1에 Cascading common leg four switches인 Buck-Boost 컨버터를 적용하고, 포트 4에는 릴레이 회로(Relay Circuit)를 적용하는 구조일 수 있다.The QAB converter of FIG. 5 may have a structure in which a buck-boost converter, which is cascading common leg four switches, is applied to
도 5의 QAB 컨버터는, 도 2(b)의 QAB 컨버터의 포트 1의 릴레이 회로를, Buck-Boost 컨버터로 대체하여 부착한 구조일 수 있다.The QAB converter of FIG. 5 may have a structure in which the relay circuit of
도 5의 QAB 컨버터는, 포트 1에서 도통손실이 크고 기계적인 스위치인 릴레이 회로 대신에, Buck-Boost 컨버터의 Mosfet 스위치 만을 이용하여 Islanding Mode 시 독립적인 전력 전달 path를 만들 수 있다.In the QAB converter of FIG. 5, an independent power transfer path can be made in islanding mode by using only the Mosfet switch of the buck-boost converter instead of the relay circuit, which is a mechanical switch with high conduction loss in
또한, 도 5의 QAB 컨버터는, Buck-Boost 컨버터의 듀티비를 조절함으로써, 전압 이득이 기존의 DAB 컨버터를 사용 했을 때 보다 넓게 할 수 있는 장점을 가지고 있다.In addition, the QAB converter of FIG. 5 has an advantage in that the voltage gain can be wider than when the conventional DAB converter is used by adjusting the duty ratio of the buck-boost converter.
본 발명의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)는 넓은 전압 이득 범위를 가지며 폴트(Fault)에 대응 가능한 토폴로지를 구현할 수 있다.The integrated multiport DAB converter 300 of the present invention has a wide voltage gain range and can implement a topology capable of responding to faults.
통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)는 포트 4에 릴레이 회로를 추가하여 인덕터를 선택적으로 사용 함으로써, Fault 상황 발생으로 인한 Islanding Mode에서도 전력 비동조화를 달성하며 전력 전달을 가능하게 할 수 있다.The integrated multiport DAB converter 300 adds a relay circuit to
도 6은 Buck-Boost 컨버터가 적용되는 DAB 컨버터를 설명하기 위한 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating a DAB converter to which a buck-boost converter is applied.
도 6에서는, 양방향 전력 전달이 가능한 DAB 컨버터의 포트 1로 Buck-Boost 컨버터를 적용하는 것을 보여준다.6 shows that a buck-boost converter is applied to
DAB 컨버터의 포트 1은 2개 스위치 Q1, Q2를 포함하여 구성될 수 있다.
Buck-Boost 컨버터는 4개 스위치 S1, S3, S2, S4를 포함하여 구성될 수 있다.A buck-boost converter can be composed of four switches S1, S3, S2, and S4.
Buck-Boost 컨버터는 DAB 컨버터의 포트 1에 Cascading 형태로 결합될 수 있다.A buck-boost converter can be coupled in a cascading fashion to
DAB 컨버터의 포트 1의 인덕터는 Grid Connected Mode 일 때, Buck-Boost 컨버터를 통해, DAB 컨버터의 포트 2로 전력을 전달할 수 있다.The inductor of
반면, Islanding Mode 일 때, DAB 컨버터의 포트 1의 인덕터는 변압기 포화방지용 인덕터로서 작용할 수 있다.On the other hand, in islanding mode, the inductor of
도 7은 Buck-Boost 컨버터가 적용되는 DAB 컨버터에 따른 전압이득을 보여주는 도이다.7 is a diagram showing a voltage gain according to a DAB converter to which a buck-boost converter is applied.
도 7(a)는 DAB 컨버터의 전압이득에 따른 ZVS 영역을 표현한다.7(a) represents the ZVS region according to the voltage gain of the DAB converter.
도 7(b)는 Buck-Boost 컨버터 + DAB 컨버터의 듀티비 조절에 따른 전압 이득 영역(M = 전압 이득)을 표현한다.7(b) represents the voltage gain region (M = voltage gain) according to the adjustment of the duty ratio of the buck-boost converter + DAB converter.
도 7(a)와 같이 DAB 컨버터의 전압이득은, 변압기의 권선비 (n1/n2)*(V1/V2)로 만 결정된다.As shown in FIG. 7(a), the voltage gain of the DAB converter is determined only by the turn ratio (n1/n2)*(V1/V2) of the transformer.
DAB 컨버터는 ZVS(Zero Voltage Switching) 영역(ZVS-Zone)이 전압이득에 따라 결정되는데, 전압 이득이 너무 낮거나 높으면, ZVS가 되지 않아(Non ZVS-Zone) 스위칭 손실이 많이 발생하는 단점이 있다.In the DAB converter, the ZVS (Zero Voltage Switching) zone (ZVS-Zone) is determined according to the voltage gain. .
하지만 도 7(b)와 같이 앞단에 Buck-Boost 컨버터가 적용됨에 따라, Buck-Boost 컨버터가 적용되는 DAB 컨버터의 전압이득은 (n2/n1)*(d1/(1-d2))로 계산할 수 있고, Buck-Boost 컨버터의 듀티비(d1,d2)를 조절하여 기존의 DAB 컨버터 보다 넓은 전압 범위로 ZVS 영역을 갖는 멀티포트 컨버터를 달성할 수 있다.However, as shown in FIG. 7(b), as the buck-boost converter is applied at the front, the voltage gain of the DAB converter to which the buck-boost converter is applied can be calculated as (n2/n1)*(d1/(1-d2)) And, by adjusting the duty ratio (d1, d2) of the buck-boost converter, it is possible to achieve a multiport converter with a ZVS range with a wider voltage range than the existing DAB converter.
도 8은 Buck-Boost 컨버터가 적용되는 DAB 컨버터의 포트 1의 스위칭 Modulation을 설명하기 위한 도이다.8 is a diagram for explaining switching modulation of
도 8에서는 도 6의 Buck-Boost 컨버터가 적용되는 DAB 컨버터의 포트 1에서의 스위칭 Modulation을 보여준다.8 shows switching modulation in
도 8(a)는 Grid Connected Mode일 때의 스위칭이고, 도 8(b)는 Islanding Mode일 때의 스위칭일 수 있다.8(a) may be switching in Grid Connected Mode, and FIG. 8(b) may be switching in Islanding Mode.
도 8(a)의 Grid Connected Mode일 때 Buck-Boost 컨버터가 적용되는 DAB 컨버터는, 스위치 Q1, S1, S4와 스위치 Q2, S2, S3를 각각 On/Off 동작하여 포트 2로 전력을 전달할 수 있다.In the grid connected mode of FIG. 8 (a), the DAB converter to which the buck-boost converter is applied can transfer power to
만약, Fault 상황이 발생하면, Buck-Boost 컨버터가 적용되는 DAB 컨버터는 도 8(b)의 Islanding Mode로 동작하여 Q2와 S4만 On 시키고 나머지 스위치 Q1, S1,S2,S3를 Off 시켜 독립적인 Path를 형성할 수 있다.If a fault situation occurs, the DAB converter to which the buck-boost converter is applied operates in Islanding Mode as shown in FIG. can form
도 9는 본 발명에 따른, 통합형 멀티포트 DAB 컨버터의 동작을 설명하기 위한 도이다.9 is a diagram for explaining the operation of an integrated multiport DAB converter according to the present invention.
도 9(a)에서는 Grid Connected Mode 일 때, 포트 1에서 스위치 Q1, S1, S4와, 스위치 Q2, S2, S4 각각을 On/Off 작동하는 것을 설명한다.In FIG. 9(a), in the Grid Connected Mode, turning on/off the switches Q1, S1, and S4 and the switches Q2, S2, and S4 in
입력 포트인 포트 1로부터 포트 2, 3, 4로 전력 공급하는 Grid-Connected Mode일 때에는, 포트 4의 L4의 릴레이 회로를 Off 시킬 수 있다.In Grid-Connected Mode, which supplies power from
도 9(b)에서는 Islanding Mode 일 때, 포트 1에서 스위치 Q2와 S4 만 On 하고, 나머지 스위치 4개(Q1, S1, S2, S3)를 off 하여 특정 Path를 형성하는 것을 보여준다.9(b) shows that in islanding mode, a specific path is formed by turning on only switches Q2 and S4 in
입력 포트가 Fault 상황으로 차단되어 ESS 부하 포트로 전력을 공급받는 Islanding Mode일 때에는, 포트 4의 L4의 릴레이 회로를 On 시켜, ESS 부하 포트인 포트 4로부터 포트 2, 3로 전력 공급할 수 있다.In islanding mode where the input port is blocked due to a fault condition and power is supplied to the ESS load port, power can be supplied from
Islanding Mode에서 통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)는 스위치 Q1, S1, S2, S3는 Off 시키고, Q2, S4는 On 시켜, Fault 상황으로부터 오는 악영향을 차단하며, ESS가 전력을 부하로 공급할 수 있게 한다.In Islanding Mode, the integrated multiport DAB converter 300 turns off switches Q1, S1, S2, and S3, and turns on Q2 and S4 to block the adverse effects from the fault situation and enable the ESS to supply power to the load. .
도 10은 본 발명의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터의 실험 사진이다.10 is an experimental photograph of the integrated multiport DAB converter of the present invention.
도 10은 시뮬레이션의 회로도이다.10 is a circuit diagram of simulation.
통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)는 총 3개의 Full-Bridge 포트, 1개의 Cascading four switches Buck-Boost 컨버터 포트, 1개의 변압기, 릴레이 회로 1개를 포함하여 회로를 구성할 수 있다.The integrated multiport DAB converter 300 may configure a circuit including a total of three Full-Bridge ports, one Cascading four switches Buck-Boost converter port, one transformer, and one relay circuit.
[표 1]에서는 통합형 멀티포트 DAB 컨버터의 시뮬레이션 스펙을 정리한다.[Table 1] summarizes the simulation specifications of the integrated multiport DAB converter.
도 11은 본 발명의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터의 시뮬레이션 파형을 예시한다.11 illustrates simulation waveforms of the integrated multiport DAB converter of the present invention.
도 11(a)는 Grid Connected Mode에서의 시뮬레이션 파형이고, 도 11(b)는 Islanding Mode에서의 시뮬레이션 파형이다.11(a) is a simulation waveform in Grid Connected Mode, and FIG. 11(b) is a simulation waveform in Islanding Mode.
도 11에서는 도 10의 시뮬레이션에 관한 결과 파형을 보여준다.FIG. 11 shows the resulting waveform for the simulation of FIG. 10 .
도 11(a)의 Grid Connected Mode에서, 통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)는 Input Port 1로부터 3개의 다른 부하 포트로 각 1kW씩 총 3kW 전력을 전달할 수 있다. 이때, ESS 전류는 +3.1로 대략 1kW(380V*3.1A) 전력을 ESS로 충전될 수 있다.In the Grid Connected Mode of FIG. 11 (a), the integrated multiport DAB converter 300 can deliver a total of 3 kW of power, each 1 kW from
도 11(b)의 Islanding Mode에서, 통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)는 사고 상황으로 Input Port가 차단됨에 따라, ESS Port로부터 전력이 전달되어 2개의 부하로 총 2kW 전력을 전달할 수 있다. 이 때 ESS는 -8.5A로 방전될 수 있다. In the islanding mode of FIG. 11 (b), the integrated multiport DAB converter 300 can deliver a total of 2 kW of power to two loads by transferring power from the ESS port as the input port is blocked due to an accident situation. At this time, the ESS can be discharged at -8.5A.
도 12는 본 발명의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터에 의한 전력 비동조화를 확인하기 위한 도이다.12 is a diagram for confirming power decoupling by the integrated multiport DAB converter of the present invention.
도 12(a)에 의해서는 Grid-Connected Mode에서의, Step Load시 전력 비동조화를 확인할 수 있다.In FIG. 12(a), power decoupling during Step Load in Grid-Connected Mode can be confirmed.
도 12(b)에 의해서는 Islanding Mode에서의, Step Load시 전력 비동조화를 확인할 수 있다.12(b), power decoupling during step load in islanding mode can be confirmed.
도 12에서는 Load1 부하를 1 kW에서 500 W, 및 500W에서 1kW로 변동시 다른 부하로의 영향을 확인한다.In FIG. 12, when the Load1 load is changed from 1 kW to 500 W and from 500 W to 1 kW, the effect of other loads is confirmed.
도 12는 Step Load 시뮬레이션시 전력 비동조화 확인 파형이다.12 is a power decoupling confirmation waveform during Step Load simulation.
Step Load는 특정 부하가 흐르다 특정 시간이 되면 부하의 크기가 변동하는 시뮬레이션이다.Step Load is a simulation in which the size of a load fluctuates at a specific time after a specific load flows.
도 12에서 Load1의 부하를 1kW에서 500W와 500W에서 1kW로 변경하는 시뮬레이션을 하였지만 Load2의 출력전압은 변동없이 일정함을 확인할 수 있다. In FIG. 12, simulation was performed to change the load of Load1 from 1kW to 500W and from 500W to 1kW, but it can be seen that the output voltage of Load2 is constant without fluctuation.
이하, 도 13에서는 본 발명의 실시예들에 따른 통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)의 운영 흐름을 상세히 설명한다.Hereinafter, in FIG. 13, an operation flow of the integrated multiport DAB converter 300 according to embodiments of the present invention will be described in detail.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법을 도시한 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating a method of operating an integrated multiport DAB converter between a buck-boost converter to which a decoupling phenomenon is applied and a relay circuit according to an embodiment of the present invention.
통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)에서, Buck-Boost 컨버터를 Cascading 형태로 결합하는 입력 포트와, n개의 부하 포트를 포함하여 구성하는 멀티포트 DAB컨버터를 구비한다(1310).In the integrated multiport DAB converter 300, a multiport DAB converter including an input port coupling a buck-boost converter in a cascading form and n load ports is provided (1310).
멀티포트 DAB컨버터는 입력 포트와, n개(상기 n은 2 이상의 자연수)의 부하 포트를 포함하여 구성한다. 여기서, 입력 포트는 컨버터의 1차측을 의미하고, 부하 포트는 컨버터의 2차측을 의미할 수 있다.The multi-port DAB converter includes an input port and n load ports (where n is a natural number greater than or equal to 2). Here, the input port may mean the primary side of the converter, and the load port may mean the secondary side of the converter.
멀티포트 DAB컨버터는, 상기 n이 3일 TAB(Triple-Active-Bridge)컨버터로 동작하고, 상기 n이 4일 때 QAB(Quadruple-Active-Bridge)컨버터로 동작할 수 있다.The multiport DAB converter operates as a triple-active-bridge (TAB) converter when n is 3, and operates as a quadruple-active-bridge (QAB) converter when n is 4.
상기 n이 4일 때의 멀티포트 DAB컨버터는 입력 포트에 1차측 인덕터(L1)를 포함하여, Grid Connected Mode 동작 시 1차측 인덕터(L1)로부터 부하 포트로 전력 공급이 이루어지도록 할 수 있다.The multiport DAB converter when n is 4 includes a primary inductor (L 1 ) in the input port so that power is supplied from the primary inductor (L 1 ) to the load port during Grid Connected Mode operation. .
상기 n이 4일 때의 멀티포트 DAB컨버터는 3개의 부하 포트를 구비하고, 이들 3개의 부하 포트 각각으로 2차측 인덕터(L2, L3, L4)를 포함할 수 있다. 또한, 멀티포트 DAB컨버터는 3개의 부하 포트 중 최하단에 배치되는 ESS 포트의 2차측 인덕터(L4)를 ESS 포트 인덕터로 결정 함으로써, 입력 포트에 폴트가 발생하는 Islanding Mode 동작 시, 상기 결정된 ESS 포트 인덕터를 통해 ESS로부터 전력을 공급받는 나머지 부하 포트로 전력 공급이 이루어지도록 할 수 있다.The multiport DAB converter when n is 4 may include three load ports, and each of the three load ports may include secondary inductors L 2 , L 3 , and L 4 . In addition, the multi-port DAB converter determines the secondary side inductor (L 4 ) of the ESS port disposed at the bottom among the three load ports as the ESS port inductor, and when operating in Islanding Mode in which a fault occurs in the input port, the determined ESS port Power may be supplied to the remaining load ports receiving power from the ESS through the inductor.
상기 입력 포트는, Buck-Boost 컨버터를 Cascading 형태로 결합 할 수 있다. 즉, Buck-Boost 컨버터는 멀티포트 DAB컨버터의 입력 포트에서, 1차측 인덕터(L1)와 연속적으로 결합되어 배치될 수 있다.The input port may combine a buck-boost converter in a cascading form. That is, the buck-boost converter may be continuously coupled to the primary side inductor L 1 at the input port of the multiport DAB converter.
여기서, Cascading은 전원과 가장 가까운 개폐기에서 일어날 수 있는 단락전류와 같거나 그보다 큰 전류 차단용량을 가지고 있고, 전원으로부터 멀어짐에 따라 정격 차단 용량이 작은 개폐기를 사용하도록 한 개폐장치의 배치방법일 수 있다.Here, cascading may be a method of arranging a switchgear in which a switchgear having a current breaking capacity equal to or greater than the short circuit current that may occur in a switchgear closest to the power source and having a smaller rated breaking capacity as it moves away from the power source is used. .
Buck-Boost 컨버터는, 2개의 상단 스위치(Q1, S1)와, 2개의 하단 스위치(Q2, S2)를 포함하여 구성될 수 있다.The buck-boost converter may include two upper switches Q1 and S1 and two lower switches Q2 and S2.
멀티포트 DAB컨버터의 상기 입력 포트는, 2개의 상단 스위치(S1, S3)와 2개의 하단 스위치(S2, S4)를 포함하여 구성될 수 있다.The input port of the multi-port DAB converter may include two upper switches S1 and S3 and two lower switches S2 and S4.
스위치 S1, S2는, Buck-Boost 컨버터와, 멀티포트 DAB컨버터에서 공동으로 사용될 수 있다.Switches S1 and S2 can be used jointly in a buck-boost converter and a multiport DAB converter.
이들 스위치들(S1~S4, Q1, Q2)은 멀티포트 DAB컨버터의 mode 전환에 따라, 규정된 On/Off 동작을 하여, 부하 포트로의 전력 공급을 지원할 수 있다.These switches (S1 to S4, Q1, Q2) can support the supply of power to the load port by performing a prescribed On/Off operation according to the mode conversion of the multiport DAB converter.
통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)에서, 상기 n개의 부하 포트 중 ESS 포트의 인덕터(Ln)에 대해 릴레이 회로를 병렬로 결합된다(1320).In the integrated multiport DAB converter 300, a relay circuit is coupled in parallel to an inductor L n of an ESS port among the n load ports (1320).
릴레이 회로는 ESS 포트 인덕터로 결정되는 ESS 포트의 인덕터(Ln)를 선택적으로 On/Off 스위칭 할 수 있다.The relay circuit can selectively switch On/Off the inductor (L n ) of the ESS port determined as the ESS port inductor.
릴레이 회로는, Islanding Mode의 경우, ESS 포트 인덕터(Ln)를 On 시킴으로써, 상기 ESS 포트 인덕터(Ln)에 저장되는 전력이, 나머지의 부하 포트의 2차측 인덕터로 전달되도록 할 수 있다.In the case of islanding mode, the relay circuit may turn on the ESS port inductor L n so that the power stored in the ESS port inductor L n is transferred to the secondary inductor of the remaining load ports.
또한, 릴레이 회로는, 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하지 않는 Grid Connected Mode의 경우, 상기 ESS 포트 인덕터(Ln)를 Off 시킬 수 있다.In addition, the relay circuit may turn off the ESS port inductor (L n ) in the case of Grid Connected Mode in which a fault does not occur in an input port.
Grid Connected Mode 일 때, 멀티포트 DAB컨버터는, 스위치 Q1, S1, S4와 스위치 Q2, S2, S4각각을 On/Off로 동작할 수 있다.In Grid Connected Mode, the multiport DAB converter can turn on/off switches Q1, S1, S4 and switches Q2, S2, S4 respectively.
릴레이 회로는, Off 됨으로써, 상기 입력 포트에서 상기 n개의 부하 포트로의 전력 전달시 전력 동조화 현상을 방지할 수 있다.By turning off the relay circuit, a power synchronization phenomenon can be prevented when power is transferred from the input port to the n load ports.
전력 동조화 현상은 멀티포트 DAB컨버터가 구조적으로 하나의 변압기에 여러 포트가 연결되고 있어, 권선 간 커플링 현상으로 인해 의도하지 않은 전력을 발생시켜 시스템의 다이내믹 반응성을 감소시키고 출력 전압 제어를 어렵게 만드는 현상을 지칭할 수 있다.The power synchronization phenomenon is a phenomenon in which multiple ports are structurally connected to one transformer in a multiport DAB converter, and unintended power is generated due to coupling between windings, reducing the dynamic response of the system and making it difficult to control the output voltage. can refer to
통합형 멀티포트 DAB 컨버터는 멀티포트 DAB컨버터 내 스위치들의 선택적인 On/Off 동작과, 릴레이 회로의 Off 동작을 통해, Grid Connected Mode 시의 전력 동조화 현상을 억제 할 수 있다.The integrated multiport DAB converter can suppress the power synchronization phenomenon in Grid Connected Mode through the selective On/Off operation of the switches in the multiport DAB converter and the Off operation of the relay circuit.
또한, 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode 일 때, 멀티포트 DAB컨버터는, 스위치 Q2, S4를 On으로 동작하고, 스위치 Q1, S1, S2, S3를 Off로 동작할 수 있다.In addition, in islanding mode in which a fault occurs in an input port, the multiport DAB converter can operate switches Q2 and S4 as On and switches Q1, S1, S2 and S3 as Off.
릴레이 회로는, On 되어, 상기 ESS 포트의 인덕터(Ln)를 ESS 부하 포트로 정함으로써, 상기 ESS 포트 인덕터(Ln)에 저장되는 전력이, 나머지의 부하 포트로 전달되도록 할 수 있다.When the relay circuit is turned on, the power stored in the ESS port inductor (L n ) may be transferred to the remaining load ports by setting the inductor (L n ) of the ESS port as an ESS load port.
통합형 멀티포트 DAB 컨버터(300)는 멀티포트 DAB컨버터 내 스위치들의 선택적인 On/Off 동작과, 릴레이 회로의 On 동작을 통해, Islanding Mode 시 EES 포트 인덕터로부터, 이전에 생산되어 저장했던 전력을 공급해 에너지 효율을 높일 수 있다.The integrated multiport DAB converter 300 supplies the previously generated and stored power from the EES port inductor in islanding mode through the selective On/Off operation of the switches in the multiport DAB converter and the On operation of the relay circuit to provide energy efficiency can be increased.
또한, 멀티포트 DAB컨버터는, Buck-Boost 컨버터의 듀티비(d1,d2)를 조절하여 전압이득 (n2/n1)*(d1/(1-d2)를 계산할 수 있다. 상기 n2/n1는 입력 포트와 부하 포트와의 권선비일 수 있다.In addition, the multiport DAB converter can calculate the voltage gain (n2/n1)*(d1/(1-d2) by adjusting the duty ratio (d1, d2) of the buck-boost converter. The n2/n1 is the input It may be the turns ratio between the port and the load port.
즉, 멀티포트 DAB컨버터는, 입력 포트에 결합되는 Buck-Boost 컨버터의 듀티비를 전력 공급 상항에 따라 조절 함으로써, 넓은 전압 범위를 갖는 DAB 멀티포트 컨버터를 달성할 수 있다.That is, the multiport DAB converter can achieve a DAB multiport converter having a wide voltage range by adjusting the duty ratio of the buck-boost converter coupled to the input port according to the power supply condition.
본 발명의 일실시예에 따르면, 폴트(Fault) 상황에 대응 가능하고 넓은 전압 이득 범위를 가지며 전력 비동조화가 적용된 멀티포트 컨버터 토폴로지를 구현하는, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터, 및 DAB 컨버터 운영 방법을 제공 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a buck-boost converter and a relay circuit to which a decoupling phenomenon is applied, which can respond to a fault situation, has a wide voltage gain range, and implements a multiport converter topology to which power decoupling is applied. It is possible to provide an integrated multiport DAB converter and a method of operating the DAB converter.
또한, 본 발명에 의해서는, 릴레이 회로의 On/Off와 Buck-Boost 컨버터의 케스케이드 연결에 의한 조합을 통해, Grid Connected Mode와 Islanding Mode에서 전력 비동조화 현상을 달성하여 시스템의 안정도를 향상 할 수 있다.In addition, according to the present invention, through a combination of On/Off of the relay circuit and cascade connection of the Buck-Boost converter, the power decoupling phenomenon can be achieved in Grid Connected Mode and Islanding Mode to improve system stability. .
또한, 본 발명에 의해서는, Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로를 통합한 QAB 컨버터를 구현하여, 폴트 사고시에서도 장치 보호 및 부하로 전력을 일정하게 공급 할 수 있다.In addition, according to the present invention, by implementing a QAB converter in which a buck-boost converter and a relay circuit are integrated, it is possible to protect the device and supply power to the load constantly even in the event of a fault accident.
또한, 본 발명에 의해서는, 입력 포트에 적용되는 Buck-Boost 컨버터의 듀티비를 조절하여 넓은 전압 범위를 갖는 DAB 멀티포트 컨버터를 달성 할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to achieve a DAB multiport converter having a wide voltage range by adjusting the duty ratio of the buck-boost converter applied to the input port.
실시예에 따른 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The integrated multiport DAB converter operating method of the buck-boost converter and the relay circuit to which the decoupling phenomenon according to the embodiment is applied is implemented in the form of program commands that can be executed through various computer means and can be recorded on a computer readable medium. . The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, which configures a processing device to operate as desired or processes independently or collectively. The device can be commanded. Software and/or data may be any tangible machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, intended to be interpreted by or provide instructions or data to a processing device. , or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software can be distributed on networked computer systems and stored or executed as an integrated multiport DAB converter operating method with distributed decoupling buck-boost converters and relay circuits. Software and data may be stored on one or more computer readable media.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이 회로와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the techniques described may be performed in a different order than the described method of operating the integrated multiport DAB converter with the decoupling buck-boost converter and relay circuit, and/or the described system, structure, device, or circuit. Even if the components are combined or combined in a different form from the operating method of the integrated multiport DAB converter with the buck-boost converter and the relay circuit to which the decoupling phenomenon is applied, or replaced or substituted by other components or equivalents, the components are appropriate. results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims are within the scope of the following claims.
100 : 통합형 멀티포트 DAB 컨버터
110 : 멀티포트 DAB컨버터
120 : 제1 릴레이 회로
130 : 제2 릴레이 회로100: integrated multiport DAB converter
110: multiport DAB converter
120: first relay circuit
130: second relay circuit
Claims (13)
상기 n개의 부하 포트 중 최하단에 배치되는 ESS 포트의 인덕터(Ln)와 병렬로 결합되는 릴레이 회로
를 포함하고,
상기 멀티포트 DAB컨버터의 상기 입력 포트는,
2개의 상단 스위치(S1, S3)와 2개의 하단 스위치(S2, S4)를 포함하여 구성되고,
2개의 상단 스위치(Q1, S1)와, 2개의 하단 스위치(Q2, S2)를 포함하여 구성되는, Buck-Boost 컨버터를 Cascading 형태로 결합하며,
스위치 S1, S2는,
상기 Buck-Boost 컨버터와, 상기 멀티포트 DAB컨버터에서 공동으로 사용되는,
비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터.A multiport DAB converter including an input port including a primary inductor L 1 and n load ports each including secondary inductors L 2 to L n (where n is a natural number equal to or greater than 2); and
A relay circuit coupled in parallel with the inductor (L n ) of the ESS port disposed at the bottom of the n load ports
including,
The input port of the multiport DAB converter,
It consists of two upper switches (S1, S3) and two lower switches (S2, S4),
Combining a buck-boost converter in a cascading form, including two upper switches (Q1, S1) and two lower switches (Q2, S2),
The switches S1 and S2 are
Commonly used in the Buck-Boost converter and the multiport DAB converter,
Integrated multiport DAB converter with buck-boost converter and relay applied with decoupling phenomenon.
Grid Connected Mode 일 때,
상기 멀티포트 DAB컨버터는,
스위치 Q1, S1, S4와 스위치 Q2, S2, S4각각을 On/Off로 동작하고,
상기 릴레이 회로는,
Off 됨으로써, 상기 입력 포트에서 상기 n개의 부하 포트로의 전력 전달시 전력 동조화 현상을 방지하는,
비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터.According to claim 1,
In Grid Connected Mode,
The multiport DAB converter,
Operate switches Q1, S1, S4 and switches Q2, S2, S4 as On/Off,
The relay circuit,
By being off, preventing the power synchronization phenomenon when power is transferred from the input port to the n load ports,
Integrated multiport DAB converter with buck-boost converter and relay applied with decoupling phenomenon.
상기 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode 일 때,
상기 멀티포트 DAB컨버터는,
스위치 Q2, S4를 On으로 동작하고, 스위치 Q1, S1, S2, S3를 Off로 동작하며,
상기 릴레이 회로는,
On 되어, 상기 ESS 포트의 인덕터(Ln)를 ESS 부하 포트로 정함으로써, 상기 ESS 포트 인덕터(Ln)에 저장되는 전력이, 나머지의 부하 포트로 전달되도록 하는
비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터.According to claim 1,
In islanding mode where a fault occurs in the input port,
The multiport DAB converter,
Operate switches Q2 and S4 as On, and operate switches Q1, S1, S2 and S3 as Off,
The relay circuit,
On, by setting the inductor (L n ) of the ESS port as the ESS load port, the power stored in the ESS port inductor (L n ) is transmitted to the remaining load ports
Integrated multiport DAB converter with buck-boost converter and relay applied with decoupling phenomenon.
상기 멀티포트 DAB컨버터는,
상기 Buck-Boost 컨버터의 듀티비(d1,d2)를 조절하여 전압이득 (n2/n1)*(d1/(1-d2)를 계산하는 -상기 n2/n1는 입력 포트와 부하 포트와의 권선비 임-,
비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터.According to claim 1,
The multiport DAB converter,
Calculating the voltage gain (n2/n1)*(d1/(1-d2) by adjusting the duty ratio (d1, d2) of the Buck-Boost converter - wherein n2/n1 is the turn ratio between the input port and the load port -,
Integrated multiport DAB converter with buck-boost converter and relay applied with decoupling phenomenon.
상기 멀티포트 DAB컨버터는,
상기 n이 3일 때 TAB(Triple-Active-Bridge)컨버터로 동작하고, 상기 n이 4일 때 QAB(Quadruple-Active-Bridge)컨버터로 동작하는,
비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터.According to claim 1,
The multiport DAB converter,
When n is 3, it operates as a TAB (Triple-Active-Bridge) converter, and when n is 4, it operates as a QAB (Quadruple-Active-Bridge) converter.
Integrated multiport DAB converter with buck-boost converter and relay applied with decoupling phenomenon.
상기 n개의 부하 포트 중 최하단에 배치되는 ESS 포트의 인덕터(Ln)에 대해, 릴레이 회로를 병렬로 결합하는 단계
를 포함하고,
상기 멀티포트 DAB컨버터의 상기 입력 포트는,
2개의 상단 스위치(S1, S3)와 2개의 하단 스위치(S2, S4)를 포함하여 구성되고,
2개의 상단 스위치(Q1, S1)와, 2개의 하단 스위치(Q2, S2)를 포함하여 구성되는, Buck-Boost 컨버터를 Cascading 형태로 결합하며,
스위치 S1, S2는,
상기 Buck-Boost 컨버터와, 상기 멀티포트 DAB컨버터에서 공동으로 사용되는,
비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법.A multiport DAB converter configured by including an input port including a primary inductor L 1 and n load ports each including secondary inductors (L 2 to L n ) (where n is a natural number equal to or greater than 2) is provided. doing; and
Coupling a relay circuit in parallel with respect to an inductor (L n ) of an ESS port disposed at the bottom of the n load ports.
including,
The input port of the multiport DAB converter,
It consists of two upper switches (S1, S3) and two lower switches (S2, S4),
Combining a buck-boost converter in a cascading form, including two upper switches (Q1, S1) and two lower switches (Q2, S2),
The switches S1 and S2 are
Commonly used in the Buck-Boost converter and the multiport DAB converter,
How to operate integrated multiport DAB converter with buck-boost converter and relay applied with decoupling phenomenon.
Grid Connected Mode 일 때,
상기 멀티포트 DAB컨버터에서, 스위치 Q1, S1, S4와 스위치 Q2, S2, S4각각을 On/Off로 동작하는 단계; 및
상기 릴레이 회로를 Off 함으로써, 상기 입력 포트에서 상기 n개의 부하 포트로의 전력 전달시 전력 동조화 현상을 방지하는 단계
를 더 포함하는, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법.According to claim 7,
In Grid Connected Mode,
In the multiport DAB converter, turning on/off switches Q1, S1, and S4 and switches Q2, S2, and S4, respectively; and
Preventing a power synchronization phenomenon when power is transferred from the input port to the n load ports by turning off the relay circuit
A method of operating an integrated multiport DAB converter with a buck-boost converter and a relay to which a decoupling phenomenon is applied, further comprising a.
상기 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode 일 때,
상기 멀티포트 DAB컨버터에서, 스위치 Q2, S4를 On으로 동작하고, 스위치 Q1, S1, S2, S3를 Off로 동작하는 단계; 및
상기 릴레이 회로를 On 하고, 상기 ESS 포트의 인덕터(Ln)를 ESS 부하 포트로 정함으로써, 상기 ESS 포트 인덕터(Ln)에 저장되는 전력이, 나머지의 부하 포트로 전달되도록 하는 단계
를 더 포함하는, 비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법.According to claim 7,
In islanding mode where a fault occurs in the input port,
In the multi-port DAB converter, operating the switches Q2 and S4 as On and operating the switches Q1, S1, S2 and S3 as Off; and
Turning on the relay circuit and setting the inductor (L n ) of the ESS port as an ESS load port so that the power stored in the ESS port inductor (L n ) is transmitted to the remaining load ports.
A method of operating an integrated multiport DAB converter with a buck-boost converter and a relay to which a decoupling phenomenon is applied, further comprising a.
상기 멀티포트 DAB컨버터는,
상기 Buck-Boost 컨버터의 듀티비(d1,d2)를 조절하여 전압이득 (n2/n1)*(d1/(1-d2)를 계산하는 -상기 n2/n1는 입력 포트와 부하 포트와의 권선비 임-,
상기 입력 포트와 상기 n개의 부하 포트를 모듈로 구성하여, 부하에 따른 인덕터의 개별 교체를 가능하게 하는,
비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법.According to claim 7,
The multiport DAB converter,
Calculating the voltage gain (n2/n1)*(d1/(1-d2) by adjusting the duty ratio (d1, d2) of the Buck-Boost converter - wherein n2/n1 is the turn ratio between the input port and the load port -,
The input port and the n load ports are configured as a module to enable individual replacement of inductors according to the load.
How to operate integrated multiport DAB converter with buck-boost converter and relay applied with decoupling phenomenon.
상기 멀티포트 DAB컨버터는,
상기 n이 3일 때 TAB(Triple-Active-Bridge)컨버터로 동작하고, 상기 n이 4일 때 QAB(Quadruple-Active-Bridge)컨버터로 동작하는,
비동조화 현상이 적용된 Buck-Boost 컨버터와 릴레이와의 통합형 멀티포트 DAB 컨버터 운영 방법.According to claim 7,
The multiport DAB converter,
When n is 3, it operates as a TAB (Triple-Active-Bridge) converter, and when n is 4, it operates as a QAB (Quadruple-Active-Bridge) converter.
How to operate integrated multiport DAB converter with buck-boost converter and relay applied with decoupling phenomenon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220078740A KR102508019B1 (en) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | Multiport converter combined cascading common leg fsbb converter and relay circuit employing power decoupling, and method for operating multiport converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220078740A KR102508019B1 (en) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | Multiport converter combined cascading common leg fsbb converter and relay circuit employing power decoupling, and method for operating multiport converter |
Publications (1)
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| KR102508019B1 true KR102508019B1 (en) | 2023-03-09 |
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ID=85511584
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220078740A KR102508019B1 (en) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | Multiport converter combined cascading common leg fsbb converter and relay circuit employing power decoupling, and method for operating multiport converter |
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|---|---|
| KR (1) | KR102508019B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210155100A1 (en) * | 2018-04-10 | 2021-05-27 | University Of Maryland, College Park | Vehicle on-board charger for bi-directional charging of low/high voltage batteries |
-
2022
- 2022-06-28 KR KR1020220078740A patent/KR102508019B1/en active IP Right Grant
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