KR20160053118A - High frequency transformer for reducing leakage flux - Google Patents
High frequency transformer for reducing leakage flux Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160053118A KR20160053118A KR1020140149674A KR20140149674A KR20160053118A KR 20160053118 A KR20160053118 A KR 20160053118A KR 1020140149674 A KR1020140149674 A KR 1020140149674A KR 20140149674 A KR20140149674 A KR 20140149674A KR 20160053118 A KR20160053118 A KR 20160053118A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- unit
- frequency transformer
- winding
- voltage
- divided
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
Abstract
Description
본 발명은 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 변압기의 1차측 권선을 분할하고, 분할된 1차측 권선 사이에 2차측 권선이 배치되도록 형성하여 누설자속을 현저하게 줄일 수 있는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기에 관한 것이다.The present invention relates to a high frequency transformer for reducing leakage fluxes, more particularly, to a transformer in which a primary side winding of a transformer is divided and a secondary side winding is disposed between divided primary side windings, To a high frequency transformer for reducing magnetic flux.
본 발명은 또한 상기 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기를 채용한 철도차량의 보조전원장치에 관한 것이다.The present invention also relates to an auxiliary power unit for a railway vehicle employing a high frequency transformer for reducing the leakage magnetic flux.
일반적으로, 철도차량에는 철도차량의 운행을 위해 필요한 여러 전장품들이 설치되어 있으며, 이들 전장품들은 주전원으로부터 전력을 공급받아 동작함으로써, 철도 차량의 운행을 위해 필요한 여러 기능들 중 일부의 기능을 수행한다.Generally, railway vehicles are equipped with various electrical components required for the operation of railway vehicles. These electric components operate by receiving power from the main power source, thereby performing some of the functions required for the operation of the railway vehicle.
도 1은 종래의 철도 차량의 전원회로를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a power supply circuit of a conventional railway vehicle.
도 1을 참조하면, 종래에는 전원과 여러 전장품들로 구성된 부하(DC Load) 사이에 하나의 퓨즈(BF1)를 설치하여, 부하(DC Load)에서의 단락 사고나 지락 사고 등의 발생으로 인한 과전류로부터 부하를 구성하는 전장품들을 보호하는 방식을 채택하였다.Referring to FIG. 1, one fuse BF1 is provided between a power source and a load (DC Load) composed of various electrical components, so that an overcurrent (overload) due to a short- To protect the electrical components constituting the load.
그러나, 종래의 방식에 따르면, 부하를 구성하는 전장품들 중 어느 하나의 전장품에 대한 단락 사고나 지락 사고등이 발생할 경우 퓨즈(BF1)가 작동하여 전체 부하 즉, 전체 전장품들에 대한 전원 공급이 차단된다는 문제점이 있다.However, according to the conventional method, when a short-circuit or ground fault occurs in any one of the electrical components constituting the load, the fuse BF1 operates to shut down the entire load, that is, .
보다 구체적인 예로, 철도 차량의 운행 안전성과 크게 관련이 없는 전장품 예를 들어, 객실 내부의 일부 조명등을 제어하는 전장품에 문제가 발생한 경우에도 이 전장품이 파손되는 것을 막기 위하여 다른 모든 전장품들에 대한 전원 공급이 차단된다는 문제점이 있고, 이는 철도차량의 운행 안전성과 효율성을 크게 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.More specifically, in order to prevent damage to the electrical equipment that is not significantly related to the safety of the railway vehicle, for example, in the case of an electrical component controlling a part of the interior of the room, the power supply Which is a factor that greatly reduces the safety and efficiency of the railway vehicle.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위해 대한민국 등록특허 제 10-1099567호 철도차량의 전원공급회로에서는 철도차량 운행과 관련한 중요도에 따라 미리 설정되어 있는 비상부하는 철도차량에 설치된 배터리와 같은 보조전원장치에서 전원을 공급받도록 하여 운행과 관련한 중요도가 떨어지는 부하에서 발생한 문제로 인해 철도차량 운행에 중요한 부하에 영향을 미치지 않도록 하는 전원 회로를 게시하고 있다.In order to accomplish this technical problem, Korean Patent No. 10-1099567 discloses a power supply circuit of a railway vehicle, wherein an emergency load preset in accordance with a degree of importance relating to the operation of a railway car is supplied from an auxiliary power source such as a battery installed in a railway car And the power supply circuit that prevents the load from affecting the important load of the railway car due to the problems caused by the load that is not important to the operation.
이러한 보조 전원 장치에는 DC/DC 컨버터용 고주파 변압기가 널리 사용되는데, 도 2는 종래의 DC/DC 컨버터용 고주파 변압기에 와인딩되는 1차 측권선과 2차 측 권선을 도시하고 있다.A high-frequency transformer for a DC / DC converter is widely used in such an auxiliary power supply. FIG. 2 shows a primary-side winding and a secondary-side winding wound on a high-frequency transformer for a conventional DC / DC converter.
도 2를 살펴보면, 일반적으로 누설 인덕턴스의 원인은 누설 자속에 의한 것이다. 즉, 1차 측 권선에 의해 발생한 자속은 2차 측 권선과 쇄교하는 상호자속과 2차 측 권선과 쇄교하지 못하고 손실되는 누설자속으로 구분된다.Referring to FIG. 2, leakage inductance is generally caused by a leakage magnetic flux. That is, the magnetic flux generated by the primary winding is divided into the mutual magnetic flux interlinked with the secondary winding and the leakage flux lost without interlinking with the secondary winding.
종래의 DC/DC 컨버터용 고주파 변압기에 와인딩되는 1차 측 권선과 2차 측 권선은 도 2에 도시된 바와 같이, 여러 차례 적층하여 권선됨으로써, 1차(2차)측 권선 간에 자속방향이 일치할 수 있다. 이에 따라, 누설 자속이 발생되어 누설 인덕턴스가 증가될 수 있다.As shown in Fig. 2, the primary winding and the secondary winding wound on the high-frequency transformer for the conventional DC / DC converter are wound by being laminated a number of times so that the magnetic flux directions coincide with each other can do. Accordingly, a leakage magnetic flux can be generated and the leakage inductance can be increased.
이와 같이, 누설 인덕턴스가 증가되면, 대용량 시스템에서는 적용할 수 없고 소용량 시스템에 대해서만 적용되는 문제점이 있었다.As described above, if the leakage inductance is increased, it can not be applied to a large-capacity system, and there is a problem that it is applied only to a small-capacity system.
또한 스프릿 캐패시터를 이용하는 DC/DC 컨버터를 대용량 시스템으로 구현하는 경우 대용량 고주파 변압기의 높은 스트레스 인덕턴스에 의해 스프릿 캐패시터에 충전전압이 상승하므로 스프릿 캐패시터를 이용하는 DC/DC 컨버터는 소용량 시스템에만 적용가능 하였다.In addition, when a DC / DC converter using a split capacitor is implemented as a high-capacity system, the charge voltage of the split capacitor rises due to the high stress inductance of the high-capacity high-frequency transformer, so that the DC / DC converter using the split capacitor can be applied only to a small capacity system.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 변압기의 1차 측 권선을 분할하고, 분할된 1차 측 권선 사이에 2차 측 권선이 배치되도록 형성하여 누설자속을 현저하게 줄여 대용량 시스템에 적용할 수 있는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is conceived to solve the problems of the conventional art as described above, and it is an object of the present invention to provide a transformer in which a primary side winding of a transformer is divided and a secondary side winding is disposed between divided primary side windings, And to provide a high frequency transformer for reducing the leakage magnetic flux applicable to a large capacity system.
또한, 본 발명의 다른 목적은 변압기의 1차 측 권선을 분할하고, 분할된 1차 측 권선 사이에 2차 측 권선이 배치되도록 형성하여 누설자속을 현저하게 줄일 수 있어 대용량의 시스템을 간소화시킬 수 있는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기를 포함하는 철도차량의 보조전원장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a transformer in which the primary winding of the transformer is divided and the secondary winding is disposed between the divided primary windings so that the leakage magnetic flux can be remarkably reduced, And a high frequency transformer for reducing leakage magnetic flux.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 변압기의 1차 측 권선을 분할하고, 분할된 1차 측 권선 사이에 2차 측 권선이 배치되도록 형성하여 대용량의 시스템이 간소화됨으로써, 철도차량의 보조전원장치에 적용하는 경우 고주파 스위칭에 의한 시스템을 경량화시킬 수 있는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a secondary power supply of a railway vehicle which is divided into primary windings of the transformer and secondary windings arranged between the divided primary windings to simplify the system of large capacity, Frequency transformer for reducing the leakage magnetic flux that can reduce the weight of the system by high-frequency switching when applied.
본 발명의 일실시 예에 따른 DC/DC 컨버터용 고주파 변압기는 1차 측 권선과 2차 측 권선은 복수개의 층으로 구성되며, 1차 측 권선의 각 층 사이에 2차 측 권선의 각 층이 배열되는 것을 포함한다.The high-frequency transformer for a DC / DC converter according to an embodiment of the present invention is characterized in that the primary winding and the secondary winding are composed of a plurality of layers, and each layer of the secondary winding is connected between each layer of the primary winding .
또한, 분할된 1차 측 권선에 의한 자속방향과 2차 측 권선에 의한 자속방향이 서로 상반되는 것을 포함할 수 있다.It may also include that the direction of the magnetic flux by the divided primary side winding and the direction of the magnetic flux by the secondary side winding are opposite to each other.
또한, 분할된 각각의 1차 측 권선의 두께는 동일하게 형성되는 것을 포함할 수 있다.In addition, the thickness of each divided primary winding may be formed to be the same.
또한, 제1 전압이 입력되는 입력 단자부, 입력 단자부로부터 공급되는 제1 전압을 스위칭하는 스위칭부, 1차 측 권선이 분할되고, 분할된 1차 측 권선 사이에 2차 측 권선이 배치되며, 스위칭부를 통해 스위칭된 제1 전압을 제2 전압으로 변환하는 전압 변환부, 입력단자부와 스위칭부 사이에 배치되어 전압 변환부에서 발생되는 누설 인덕턴스에 의해 축적된 에너지를 저장하는 분할저장부, 전압 변환부로부터 공급되는 제2 전압을 정류하는 정류부, 정류부로부터 정류된 제2 전압을 필터링하는 필터링부 및 필터링부로부터 필터링된 제2 전압을 출력하는 출력 단자부를 더 포함할 수 있다.The secondary winding is disposed between the primary winding and the secondary winding. The secondary winding is disposed between the primary winding and the secondary winding. The secondary winding is connected between the primary winding and the secondary winding. A divided storage section arranged between the input terminal section and the switching section for storing the energy accumulated by the leakage inductance generated in the voltage converting section, A filtering unit for filtering the second voltage rectified from the rectifying unit, and an output terminal unit for outputting the filtered second voltage from the filtering unit.
또한, 분할저장부는 제1 분할저장부와 제2 분할저장부를 포함하고, 제1 분할저장부와 제2 분할저장부는 직렬로 연결되고, 전압 변환부는 제1 분할저장부와 제2 분할저장부 사이에 연결되는 것을 포함할 수 있다.The first divisional storage unit and the second divisional storage unit are connected in series and the voltage conversion unit includes a first divisional storage unit and a second divisional storage unit, As shown in FIG.
또한, 스위칭부는 제 1 스위칭부와 제 2 스위칭부를 포함하며, 제 1 스위칭부와 제 2 스위칭부중 적어도 하나가 턴온되어 제 1 전압을 전압 변환부로 공급하거나 차단하는 것을 포함할 수 있다.In addition, the switching unit may include a first switching unit and a second switching unit, and at least one of the first switching unit and the second switching unit may be turned on to supply or cut off the first voltage to the voltage converting unit.
또한, 전압 변환부의 1차 측 제 1 입력단자는 제 1 스위칭부와 제 2 스위칭부 사이에 연결되고, 전압 변환부의 1차 측 제 2 입력단자는 제 1 분할저장부와 제 2 분할저장부 사이에 연결되는 것을 포함할 수 있다.The primary side first input terminal of the voltage conversion unit is connected between the first switching unit and the second switching unit and the primary side second input terminal of the voltage conversion unit is connected between the first divided storage unit and the second divided storage unit As shown in FIG.
또한, 정류부는 브리지 정류회로를 포함하며, 전압 변환부의 2차 측 각 단자는 브리지 정류회로에 연결되는 것을 포함할 수 있다.Further, the rectification section may include a bridge rectification circuit, and the secondary side terminal of the voltage conversion section may be connected to the bridge rectification circuit.
또한, 필터링부는 상기 브리지 정류회로의 양단에 연결된 커패시터를 포함할 수 있다.In addition, the filtering unit may include a capacitor connected to both ends of the bridge rectifying circuit.
또한, 브리지 정류회로는 제 1 내지 제 4 다이오드를 포함하며, 전압 변환부의 2차 측 제 1 출력단자는 제 1 다이오드와 제 2 다이오드 사이에 연결되고, 전압 변환부의 2차 측 제 2 출력단자는 제 3 다이오드와 제 4 다이오드 사이에 연결되는 것을 포함할 수 있다.In addition, the bridge rectification circuit includes first to fourth diodes, the secondary side first output terminal of the voltage conversion section is connected between the first diode and the second diode, and the secondary side second output terminal of the voltage conversion section is connected to the third And a fourth diode connected between the diode and the fourth diode.
또한, 전압 변환부의 1차 측 권선과 2차 측 권선은 복수개의 층으로 구성되며, 상기 1차 측 권선의 각 층 사이에 상기 2차 측 권선의 각 층이 배열되는 것을 포함할 수 있다.The primary side winding and the secondary side winding of the voltage converting portion may be formed of a plurality of layers and each layer of the secondary side winding may be arranged between each layer of the primary side winding.
또한, 각 1차 측 권선과 상기 각 2차 측 권선 사이에 삽입되는 절연지를 더 포함할 수 있다.Further, it may further include insulating paper inserted between each primary-side winding and each of the secondary-side windings.
또한, 1차 측 권선과 2차 측 권선은 동일한 층 수로 구성되는 것을 포함할 수 있다.Also, the primary winding and the secondary winding may comprise the same number of layers.
또한, 1차 측 권선 사이에 2차 측 권선이 배치되는 구조는, 1차 측 권선의 일부를 와인딩한 후 그 위층으로 2차 측 권선을 와인딩하고, 다시 그 위층으로 1차 측 권선의 나머지를 와인딩하여 형성되는 것을 포함할 수 있다.The structure in which the secondary winding is disposed between the primary windings also includes winding a part of the primary winding and winding the secondary winding to the upper layer and winding the remainder of the primary winding back And may be formed by winding.
또한, 분할된 각 1차 측 권선의 두께는 1차 측 권선에 의한 자속방향과 2차 측 권선에 의한 자속방향 간에 균형이 이루어져 누설 자속을 최소화하도록 설정되는 것을 포함할 수 있다.Further, the thickness of each of the divided primary side windings may be set so as to be balanced between the magnetic flux direction by the primary side winding and the magnetic flux direction by the secondary side winding so as to minimize the leakage magnetic flux.
또한, 분할저장부의 정전용량과 전압 변환부에서 발생하는 누설 인덕턴스 간의 공진에 의해 공진주파수가 결정되는 것을 포함할 수 있다.The resonance frequency may be determined by the resonance between the capacitance of the divided storage unit and the leakage inductance generated in the voltage conversion unit.
또한, 누설 인덕턴스를 최소화하고, 상기 분할 저장부의 정전용량을 최대화하는 방식으로 상기 공진주파수가 결정되는 것을 포함할 수 있다.Also, the resonance frequency may be determined by minimizing the leakage inductance and maximizing the capacitance of the divided storage unit.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 DC/DC 컨버터용 고주파 변압기를 철도 차량의 보조전원장치에 적용할 수 있다.Also, the high-frequency transformer for a DC / DC converter according to an embodiment of the present invention can be applied to an auxiliary power source of a railway vehicle.
또한, 상기 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기를 적용하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 보조전원장치이다.Further, the present invention is an auxiliary power unit for a railway vehicle, which is characterized by applying a high frequency transformer for reducing the leakage magnetic flux.
본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기를 포함하는 철도차량의 보조전원장치는 변압기의 1차 측 권선을 분할하고, 분할된 1차 측 권선 사이에 2차 측 권선이 배치되도록 형성하여 누설자속을 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다The auxiliary power source apparatus of a railway vehicle including the high frequency transformer for reducing the leakage magnetic flux according to the embodiment of the present invention divides the primary side winding of the transformer and divides the primary side winding of the transformer so that the secondary side winding is disposed between the divided primary side windings So that the leakage magnetic flux can be remarkably reduced
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기를 포함하는 철도차량의 보조전원장치는 변압기의 1차 측 권선을 분할하고, 분할된 1차 측 권선 사이에 2차 측 권선이 배치되도록 형성하여 누설자속을 현저하게 줄일 수 있어 대용량의 시스템을 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.Further, an auxiliary power unit of a railway vehicle including a high-frequency transformer for reducing leakage magnetic flux according to an embodiment of the present invention divides a primary side winding of a transformer, and a secondary side winding is provided between the divided primary side windings It is possible to remarkably reduce the leakage magnetic flux and simplify the system of a large capacity.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기를 포함하는 철도차량의 보조전원장치는 변압기의 1차 측 권선을 분할하고, 분할된 1차 측 권선 사이에 2차 측 권선이 배치되도록 형성하여 대용량의 시스템이 간소화됨으로써, 철도차량의 보조전원장치에 적용하는 경우 고주파 스위칭에 의한 시스템을 경량화시킬 수 있는 효과가 있다.Further, an auxiliary power unit of a railway vehicle including a high-frequency transformer for reducing leakage magnetic flux according to an embodiment of the present invention divides a primary side winding of a transformer, and a secondary side winding is provided between the divided primary side windings So that the system of a high capacity switching system can be lightened when applied to an auxiliary power source apparatus of a railway vehicle.
도 1은 종래의 철도 차량의 전원회로를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기에 와인딩되는 1차 측권선과 2차 측 권선을 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기에 대한 회로를 설명하기 위한 것이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기에 와인딩 되는 1차 측 권선과 2차 측 권선을 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기에 와인딩 되는 1차 측 권선과 2차 측 권선의 입체도를 설명하기 위한 것이다.1 is a diagram showing a power supply circuit of a conventional railway vehicle.
2 is a view for explaining a primary side winding and a secondary side winding wound on a high frequency transformer for reducing leakage magnetic flux in the related art.
3 is a circuit diagram for a high-frequency transformer for reducing leakage magnetic flux according to an embodiment of the present invention.
4 to 5 are views for explaining a primary side winding and a secondary side winding wound on a high frequency transformer for reducing leakage magnetic flux according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view for explaining a three-dimensional view of a primary side winding and a secondary side winding wound on a high frequency transformer for reducing leakage magnetic flux according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, with reference to the parts necessary for understanding the operation and operation according to the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기에 대한 회로를 설명하기 위한 것이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기에 와인딩 되는 1차 측 권선과 2차 측 권선을 설명하기 위한 것이다. 또한, 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기에 와인딩되는 1차 측 권선과 2차 측 권선의 입체도를 나타내기 위한 것이다.FIG. 3 is a circuit diagram of a high-frequency transformer for reducing leakage flux according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 and FIG. 5 illustrate a circuit for winding a high-frequency transformer for reducing leakage magnetic flux according to an embodiment of the present invention. The primary side winding and the secondary side winding. 6 is a perspective view of a primary side winding and a secondary side winding wound on a high frequency transformer for reducing leakage magnetic flux according to an embodiment of the present invention.
도 3을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기(100)는 입력 단자부(110), 스위칭부(130), 전압 변환부(140), 분할저장부(120), 정류부(150), 필터링부(160) 및 출력 단자부(170)를 포함하여 구성된다.3, a
입력 단자부(110, Input DC Power)는 제1 전압이 입력된다. 이러한 입력 단자부(110)는 외부 또는 전압을 생성할 수 있는 전압발생장치(미도시)로부터 제1 전압을 공급받는다.A first voltage is input to the input terminal unit 110 (Input DC Power). The
스위칭부(130)는 입력 단자부(110)로부터 공급되는 제1 전압을 스위칭한다. 이러한 스위칭부(130)는 제1 스위칭부(130,Q1)와 제2 스위칭부(130,Q2)로 형성될 수 있다. 스위칭부(130)는 제1 전압이 공급되면, 제1 스위칭부(130,Q1)와 제2 스위칭부(130,Q2) 중 적어도 하나가 턴 온되어 제1 전압을 후술할 전압 변환부(140)에 공급하거나 차단할 수 있다.The
이때, 제1 스위칭부(130,Q1) 및 제2 스위칭부(130,Q2)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 포함할 수 있다.The first and
분할저장부(120)는 입력단자부와 스위칭부(130) 사이에 배치되어 전압 변환부(140)에서 발생되는 누설 인덕턴스에 의해 축적된 에너지를 저장한다. 이러한 분할저장부(120)는 캐패시터를 포함할 수 있다.The divided
여기서 분할저장부(120)는 제1 분할저장부(120,C1)와 제2 분할저장부(120,C1)를 포함할 수 있다. 이때 제1 분할저장부(120,C1)와 제2 분할저장부(120,C2)는 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라, 전압 변환부(140)는 제1 분할저장부(120,C1)와 제2 분할저장부(120,C2) 사이에 전기적으로 연결된다. 즉, 전압 변환부(140)는 제1 분할저장부(120,C1)의 타단과 제2 분할저장부(120,C2)의 일단과 전기적으로 연결될 수 있다.Here, the divided
정류부(150)는 전압 변환부(140)로부터 공급되는 제2 전압을 정류한다. 이러한 정류부(150)는 제1 다이오드(D1) 내지 제4 다이오드(D2)를 포함할 수 있다.The rectifying
필터링부(160,C3)는 정류부(150)로부터 정류된 제2 전압을 필터링한다. 이러한 필터링부(160,C3)는 캐패시터를 포함할 수 있다. 이와 같이 정류부(150)와 필터링부(160)가 형성됨으로써, 전압 변환부(140)로부터 공급되는 제2 전압의 노이즈를 현저하게 절감시킬 수 있다. The filtering units 160 and C3 filter the second voltage rectified from the rectifying
출력 단자부(170)는 필터링부(160,C3)로부터 필터링된 제2 전압을 출력한다. 즉, 출력 단자부(170)는 정류부(150)와 필터링부(160,C3)를 경류하여 노이즈가 현저하게 절감된 제2 전압을 외부로 출력할 수 있다.The
도 4 및 도 5를 살펴보면, 전압 변환부(140,T1)는 1차 측 권선이 분할되고, 분할된 1차 측 권선 사이에 2차 측 권선이 배치되며, 스위칭부(130)를 통해 스위칭된 제1 전압을 제2 전압으로 변환한다. 즉, 전압 변환부(140,T1)는 철심에 1차 측 권선을 와인딩하되, 한 번에 전부 와인딩을 하지 않고 1차 측 권선의 일부를 남겨둔 후 2차 측 권선을 와인딩한다. 이후 2차 측 권선에 대한 와인딩이 끝나면 와인딩을 하지 않았던 1차 측 권선을 와인딩된 2차 측 권선위로 다시 와인딩할 수 있다. 다시 말해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전압 변환부(140,T1)는 1차 측 권선, 2차 측 권선, 1차 측 권선 순으로 와인딩되는 것이다. 이때 1차 측 권선과 2차 측 권선이 와인딩되는 횟수는 n:n 으로 와인딩을 하고, 바람직하게는 n 이 3 이하일 수 있다. 이와 같이, 전압 변환부(140,T1)가 1차 측 권선을 분할하고 분할된 1차 측 권선 사이에 2차 측 권선을 배치되도록 형성함으로써, 분할된 1차 측 권선에 의한 자속방향과 2차 측 권선에 의한 자속방향이 서로 상반될 수 있다. 이에 따라 누설 자속이 발생되지 않아 누설 인덕턴스를 최소화할 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5, the voltage converter 140 (T1) is constituted such that the primary side winding is divided, the secondary side winding is disposed between the divided primary side windings, And converts the first voltage to the second voltage. That is, the
이때, 분할된 1차 측 권선의 두께는 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 2차 측 권선을 중심으로 양쪽으로 분할되어 와인딩된 1차 측 권선의 두께는 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상반되는 분할된 1차 측 권선에 의한 자속방향과 2차 측 권선에 의한 자속방향 간의 균형이 용이하게 이루어질 수 있다. 따라서, 누설 자속이 발생되지 않아 누설 인덕턴스를 최소화할 수 있다.At this time, the divided primary side windings may be formed to have substantially the same thickness. That is, the thickness of the primary winding wound on both sides of the secondary winding can be substantially the same. Accordingly, a balance between the magnetic flux direction by the divided primary side winding and the magnetic flux direction by the secondary side winding can be easily achieved. Accordingly, leakage magnetic flux is not generated, and the leakage inductance can be minimized.
지금까지 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기(100)에서 전압 변환부(140,T1)의 1차 측 제1 입력단자는 제1 스위칭부(130,Q1)와 제2 스위칭부(130,Q2)의 사이에 전기적으로 연결되고, 전압 변환부(140,T1)의 1차 측 제2 입력단자는 제1 분할저장부(120,C1)와 제2 분할저장부(120,C2) 사이에 전기적으로 연결되고, 전압 변환부(140,T1)의 2차 측 제1 출력단자는 제1 다이오드(D1)와 제2 다이오드(D2) 사이에 전기적으로 연결되고, 전압 변환부(140,T1)의 2차 측 제2 출력단자는 제3 다이오드(D3)와 제4 다이오드(D4) 사이에 전기적으로 연결된다.In the
또한, 지금까지 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 DC/DC 컨버터용 고주파 변압기(100)는 분할저장부(120)와 전압 변환부(140)에서 발생하는 누설 인덕턴스 간의 공진을 이용할 수 있다. 여기서 공진 발생을 위하여 다음과 같은 수학식 1이 적용될 수 있다.Also, the
상기한 수학식 1에 따라, 전압 변환부(140)의 크기를 축소하기 위해서는 f의 증가가 필요하다. 이를 위해서는 전압 변환부(140)의 누설 인덕턴스(L) 또는 분할저장부(120)의 C값이 최소가 되는 것이 바람직하다. 따라서, 공진주파수가 특정 주파수로 결정되면, 전압 변환부(140)의 누설 인덕턴스가 큰 경우 분할저장부(120)의 C값이 작아지는 것이 바람직하며, 이와 반대로, 전압 변환부(140)의 누설 인덕턴스가 작은 경우 분할저장부(120)의 C값이 커지는 것이 바람직할 수 있다.According to Equation (1), in order to reduce the size of the
이상에서 설명된 본 발명의 일실시 예에 따른 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
The embodiments of the high frequency transformer for reducing the leakage magnetic flux according to an embodiment of the present invention described above are merely illustrative and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
110: 입력 단자부
120: 분할저장부
130: 스위칭부
140: 전압 변환부
150: 정류부
160: 필터링부
170: 출력 단자부110: input terminal unit 120:
130: switching part 140: voltage conversion part
150: rectification part 160: filtering part
170: Output terminal portion
Claims (20)
분할된 상기 1차 측 권선에 의한 자속 방향과 상기 2차 측 권선에 의한 자속방향이 서로 상반되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기The method according to claim 1,
Wherein a magnetic flux direction of the divided primary side winding and a magnetic flux direction of the secondary side winding are opposite to each other. The high frequency transformer
분할된 상기 각각의 1차 측 권선의 두께는 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기The method according to claim 1,
And the divided primary winding is formed to have the same thickness. The high-frequency transformer
상기 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기는,
상기 제 1 전압이 입력되는 입력 단자부;
상기 입력 단자부로부터 공급되는 상기 제 1 전압을 스위칭하는 스위칭부;
상기 입력단자부와 상기 스위칭부 사이에 배치되어 상기 전압 변환부에서 발생되는 누설 인덕턴스에 의해 축적된 에너지를 저장하는 분할저장부;
상기 전압 변환부로부터 공급되는 상기 제 2 전압을 정류하는 정류부;
상기 정류부로부터 정류된 상기 제 2 전압을 필터링하는 필터링부; 및
상기 필터링부로부터 필터링된 상기 제 2 전압을 출력하는 출력 단자부;
를 더 포함하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기The method according to claim 1,
The high-frequency transformer for reducing the leakage magnetic flux includes:
An input terminal to which the first voltage is input;
A switching unit for switching the first voltage supplied from the input terminal unit;
A division storage unit disposed between the input terminal unit and the switching unit and storing energy accumulated by the leakage inductance generated in the voltage conversion unit;
A rectifying unit for rectifying the second voltage supplied from the voltage converting unit;
A filtering unit for filtering the second voltage rectified from the rectifying unit; And
An output terminal for outputting the second voltage filtered from the filtering unit;
A high frequency transformer for reducing leakage magnetic flux
상기 분할 저장부는 제 1 분할 저장부와 제 2 분할저장부를 포함하고,
상기 제 1 분할저장부와 상기 제 2 분할저장부는 직렬로 연결되고, 상기 전압 변환부는 상기 제 1 분할저장부와 상기 제 2 분할저장부 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기5. The method of claim 4,
Wherein the divided storage unit includes a first divided storage unit and a second divided storage unit,
Wherein the first split storage unit and the second split storage unit are connected in series and the voltage conversion unit is connected between the first split storage unit and the second split storage unit.
상기 스위칭부는 제 1 스위칭부와 제 2 스위칭부를 포함하며, 상기 제 1 스위칭부와 제 2 스위칭부중 적어도 하나가 턴온되어 상기 제 1 전압을 상기 전압 변환부로 공급하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기5. The method of claim 4,
Wherein the switching unit includes a first switching unit and a second switching unit and at least one of the first switching unit and the second switching unit is turned on to supply or interrupt the first voltage to the voltage conversion unit, High frequency transformer for
상기 분할저장부는 제 1 분할저장부와 제 2 분할 저장부를 포함하며, 상기 제 1 분할저장부와 상기 제 2 분할저장부는 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기The method according to claim 6,
Wherein the divided storage section includes a first divided storage section and a second divided storage section, and the first divided storage section and the second divided storage section are connected in series. [5] The high frequency transformer
상기 전압 변환부의 1차 측 제 1 입력단자는 상기 제 1 스위칭부와 제 2 스위칭부 사이에 연결되고, 상기 전압 변환부의 1차 측 제 2 입력단자는 상기 제 1 분할저장부와 상기 제 2 분할저장부 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기8. The method of claim 7,
Wherein the primary side first input terminal of the voltage conversion unit is connected between the first switching unit and the second switching unit and the primary side second input terminal of the voltage conversion unit is connected to the first divided storage unit and the second divided unit And a high-frequency transformer for reducing leakage magnetic flux
상기 정류부는 브리지 정류회로를 포함하며, 상기 전압 변환부의 2차 측 각 단자는 상기 브리지 정류회로에 연결되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기9. The method of claim 8,
Wherein the rectifying unit includes a bridge rectifying circuit and the secondary side terminal of the voltage converting unit is connected to the bridge rectifying circuit.
상기 필터링부는 상기 브리지 정류회로의 양단에 연결된 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기10. The method of claim 9,
Wherein the filtering unit includes a capacitor connected to both ends of the bridge rectifying circuit. The high frequency transformer
상기 브리지 정류회로는 제 1 내지 제 4 다이오드를 포함하며, 상기 전압 변환부의 2차 측 제 1 출력단자는 상기 제 1 다이오드와 제 2 다이오드 사이에 연결되고, 상기 전압 변환부의 2차 측 제 2 출력단자는 상기 제 3 다이오드와 제 4 다이오드 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기10. The method of claim 9,
Wherein the bridge rectification circuit includes first to fourth diodes, the secondary side first output terminal of the voltage conversion unit is connected between the first diode and the second diode, and the secondary side second output terminal of the voltage conversion unit And a fourth diode connected between the third diode and the fourth diode. The high frequency transformer
상기 전압 변환부의 1차 측 권선과 2차 측 권선은 복수개의 층으로 구성되며, 상기 1차 측 권선의 각 층 사이에 상기 2차 측 권선의 각 층이 배열되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기The method according to claim 1,
Wherein the primary side winding and the secondary side winding of the voltage converting portion are constituted by a plurality of layers and each layer of the secondary side winding is arranged between each layer of the primary side winding, High frequency transformer
상기 각 1차 측 권선과 상기 각 2차 측 권선 사이에 삽입되는 절연지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기The method according to claim 1,
And an insulation paper inserted between each of the primary side windings and each of the secondary side windings. 2. The high frequency transformer for reducing leakage magnetic flux according to claim 1,
상기 1차 측 권선과 상기 2차 측 권선은 동일한 층 수로 구성되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기The method according to claim 1,
Wherein the primary side winding and the secondary side winding are formed in the same number of layers. The high frequency transformer
상기 1차 측 권선 사이에 상기 2차 측 권선이 배치되는 구조는, 상기 1차 측 권선의 일부를 와인딩한 후 그 위층으로 상기 2차 측 권선을 와인딩하고, 다시 그 위층으로 상기 1차 측 권선의 나머지를 와인딩하여 형성되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기The method according to claim 1,
The structure in which the secondary winding is disposed between the primary winding is characterized in that after winding a part of the primary winding and winding the secondary winding to an upper layer thereof, Is wound around the remainder of the high frequency transformer
상기 분할된 각 1차 측 권선의 두께는 상기 1차 측 권선에 의한 자속방향과 상기 2차 측 권선에 의한 자속방향 간에 균형이 이루어져 누설 자속을 최소화하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기The method according to claim 1,
Wherein the thickness of each of the divided primary side windings is set so as to minimize a leakage magnetic flux by balancing the magnetic flux direction by the primary side winding and the magnetic flux direction by the secondary side winding. High frequency transformer
상기 분할저장부의 정전용량과 상기 전압 변환부에서 발생하는 누설 인덕턴스 간의 공진에 의해 공진주파수가 결정되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기5. The method of claim 4,
And a resonance frequency is determined by resonance between a capacitance of the divided storage unit and a leakage inductance generated in the voltage conversion unit. The high frequency transformer
상기 누설 인덕턴스를 최소화하고, 상기 분할 저장부의 정전용량을 최대화하는 방식으로 상기 공진주파수가 결정되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기18. The method of claim 17,
Wherein the resonance frequency is determined by minimizing the leakage inductance and maximizing the capacitance of the divided storage section. The high frequency transformer
철도차량의 보조전원장치에 적용되는 것을 특징으로 하는 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기.19. The method according to any one of claims 1 to 18,
Characterized in that it is applied to an auxiliary power unit of a railway vehicle.
상기 누설자속 저감을 위한 고주파 변압기를 적용하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 보조전원장치.
19. A method according to any one of claims 1 to 18,
And a high-frequency transformer for reducing the leakage magnetic flux is applied.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140149674A KR101626151B1 (en) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | High frequency transformer for reducing leakage flux |
| BR102014032150-0A BR102014032150B1 (en) | 2014-02-03 | 2014-12-20 | High frequency transformer to reduce leakage flux |
| US14/579,959 US20150222188A1 (en) | 2014-02-03 | 2014-12-22 | High frequency transformer for reducing leakage flux |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140149674A KR101626151B1 (en) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | High frequency transformer for reducing leakage flux |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160053118A true KR20160053118A (en) | 2016-05-13 |
| KR101626151B1 KR101626151B1 (en) | 2016-06-01 |
Family
ID=56023027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140149674A KR101626151B1 (en) | 2014-02-03 | 2014-10-30 | High frequency transformer for reducing leakage flux |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101626151B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050106809A (en) * | 2004-05-06 | 2005-11-11 | 세향산업 주식회사 | High efficiency transformer to use of high frequency, large electric power and coil manufacturing method inserted therein |
| KR20110087419A (en) | 2010-01-26 | 2011-08-03 | 현대로템 주식회사 | Power supply circuit of railway car |
| JP2012243880A (en) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Murata Mach Ltd | Transformer, non-contact power supply system, and method for manufacturing high-frequency transformer |
| KR101353899B1 (en) * | 2012-11-27 | 2014-01-23 | 한국철도기술연구원 | High frequency transformer for dc/dc converter |
-
2014
- 2014-10-30 KR KR1020140149674A patent/KR101626151B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050106809A (en) * | 2004-05-06 | 2005-11-11 | 세향산업 주식회사 | High efficiency transformer to use of high frequency, large electric power and coil manufacturing method inserted therein |
| KR20110087419A (en) | 2010-01-26 | 2011-08-03 | 현대로템 주식회사 | Power supply circuit of railway car |
| JP2012243880A (en) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Murata Mach Ltd | Transformer, non-contact power supply system, and method for manufacturing high-frequency transformer |
| KR101353899B1 (en) * | 2012-11-27 | 2014-01-23 | 한국철도기술연구원 | High frequency transformer for dc/dc converter |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 공진형 dc/dc 컨버터를 이용한 자기부상열차용 보조전원장치 경량화 기술개발(2013년 한국철도학회 춘계학술대회 논문집, 페이지 1115-1120, 조정민 외3인, 2013년 5월 발행) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101626151B1 (en) | 2016-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10873265B2 (en) | Bidirectional three-phase direct current (DC)/DC converters | |
| WO2012157053A1 (en) | Reactor device and power converter employing same | |
| CN101710717A (en) | Low-voltage harmonic filter for full-scale converter systems | |
| JPWO2018147221A1 (en) | DC power supply | |
| Lee et al. | High efficiency integrated transformer design in DAB converters for solid-state transformers | |
| JP2017103880A (en) | Power conversion device | |
| Gould et al. | A comparative study of on-board bidirectional chargers for electric vehicles to support vehicle-to-grid power transfer | |
| Zheng et al. | 7.2 kV three-port SiC single-stage current-source solid-state transformer with 90 kV lightning protection | |
| JP2009273355A (en) | Apparatus for transmitting electric power | |
| Shin et al. | Analysis of LLC resonant converter with current-doubler rectification circuit | |
| Gohil et al. | Reduction of DC-link capacitor in case of cascade multilevel converters by means of reactive power control | |
| JP6584715B2 (en) | Transformer and power converter | |
| JP7432077B2 (en) | Winding configuration as part of a monolithic structure for medium frequency transformers | |
| US11336184B2 (en) | Power converter | |
| CN104247242B (en) | The output stage of charging equipment | |
| KR101463388B1 (en) | Bidirectional semiconductor transformer using voltage doubler circuit structure | |
| WO2019043758A1 (en) | Power conversion device, power conversion system, and method for using power conversion system | |
| KR101626151B1 (en) | High frequency transformer for reducing leakage flux | |
| US9859713B2 (en) | Parallel inverters connected to one inductor | |
| KR101353899B1 (en) | High frequency transformer for dc/dc converter | |
| US20140085757A1 (en) | Surge blocking inductor | |
| WO2021002088A1 (en) | Stationary induction apparatus | |
| US20150222188A1 (en) | High frequency transformer for reducing leakage flux | |
| US8493750B2 (en) | Piezoelectric power converter | |
| JP2016140159A (en) | Dc/dc converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190311 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200309 Year of fee payment: 5 |