KR20190061608A - Power Conversion Apparatus for ESS - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a power conversion apparatus for a three-phase four-wire three-level energy storage system (ESS). The power conversion apparatus of the present invention comprises: a converting unit connected to a battery, operated as a buck converter when the battery is charged, and operated as a boost converter when the battery is discharged; and an inverting unit connected to the battery through the converting unit, operated as a full-wave rectifier which converts 3-phase AC input power input from the outside into DC power when the battery is charged, and operated as an inverter when the battery is discharged. According to the present invention, the power conversion apparatus for a three-phase four-wire three-level ESS suitable for applying a neutral point voltage control algorithm and an algorithm for improving power quality with 3-level control, can be provided.

Description

ＥＳＳ용 전력 변환 장치{Power Conversion Apparatus for ESS}Power Conversion Apparatus for ESS

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion apparatus, and more particularly, to a power conversion apparatus for a three-phase four-wire type three-level ESS (Energy Storage System).

최근에 환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제되면서, 전력을 저장하고, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 이와 함께 발전 과정에서 공해를 유발하지 않는 신재생 에너지에 대한 관심도 높아지고 있다. Recently, environmental destruction and depletion of resources have been a problem, and there is a growing interest in a system capable of storing electric power and efficiently utilizing stored electric power. In addition, interest in renewable energy that does not cause pollution during the development process is increasing.

에너지 저장 시스템은 이러한 신재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 연계시키는 시스템이다. 이러한 에너지 저장 시스템은 부하의 전력 소비량에 따라서 다양한 용량을 가질 수 있다. 따라서 대용량의 전력을 공급하기 위하여 에너지 저장 시스템은 병렬로 연결된 복수의 전원과 연결되도록 구성될 수 있다.The energy storage system is a system that links these renewable energy, the battery that stores the power, and the existing grid power. Such an energy storage system can have various capacities depending on the power consumption of the load. Accordingly, in order to supply a large amount of power, the energy storage system may be configured to be connected to a plurality of power sources connected in parallel.

그런데 신재생에너지에 주로 적용되는 종래의 PCS(Power Conversion System)는 주로 2-level 인버터 형식으로, 3-level 인버터를 통한 높은 효율성 확보가 요구되고 있다. 그리고 3-level 제어와 함께 중성점 전압제어 알고리즘 및 전력품질을 향상시키는 알고리즘 적용에 적합한 전력 변환 장치에 대한 요구가 증가하고 있다.However, the conventional PCS (Power Conversion System), which is mainly applied to renewable energy, is mainly a 2-level inverter type, and it is required to obtain high efficiency through a 3-level inverter. In addition to the 3-level control, there is a growing need for a neutral voltage control algorithm and a power conversion device suitable for applying algorithms to improve power quality.

한국등록특허 제10-1735749호(등록공고일자: 2017년 05월 15일)Korean Registration No. 10-1735749 (Registration date: May 15, 2017)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 3-level 제어와 함께 중성점 전압제어 알고리즘 및 전력품질을 향상시키는 알고리즘 적용에 적합한 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a power conversion apparatus for a 3-level 4-wire 3-level ESS (Energy Storage System) suitable for 3-level control, a neutral point voltage control algorithm and an algorithm for improving power quality .

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 배터리와 연결되고, 상기 배터리 충전 시 벅 컨버터(Buck converter)로 동작하고, 상기 배터리 방전 시 부스트 컨버터(Boost converter)로 동작하는 컨버팅부, 그리고 상기 컨버팅부를 통해 상기 배터리와 연결되고, 상기 배터리 충전 시 외부로부터 입력되는 3상 교류 입력전원을 직류 전원으로 변환하는 전파 정류기로 동작하고, 상기 배터리 방전 시 인버터로 동작하는 인버팅부를 포함한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided a power conversion apparatus including a converter connected to a battery, a converter operating as a buck converter during charge of the battery, And an inverting unit connected to the battery through the converting unit and operated as a full-wave rectifier for converting the three-phase AC input power input from the outside into the DC power when the battery is charged, and the inverting unit operating as an inverter at the time of battery discharge.

상기 컨버팅부는, 직렬로 연결된 제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')로 이루어진 제1 레그(leg-d)의 양 단에 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)가 연결될 수 있다.The converting unit includes first to fourth power semiconductor switching elements 7, 7 ', 8 and 8' connected in series, and the first to fourth power semiconductor switching elements 7, 7 ', 8 and 8' The first and second capacitors C1 and C2 may be connected to both ends of the first leg leg-d.

상기 제1 전력 반도체 스위칭 소자(7)와 상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')의 접점에 상기 배터리의 일단이 연결되고, 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)와 상기 제4 전력 반도체 스위칭 소자(8')의 접점에는 상기 배터리의 타단이 연결될 수 있다.One end of the battery is connected to the contact point of the first power semiconductor switching element 7 and the second power semiconductor switching element 7 'and the third power semiconductor switching element 8 and the fourth power semiconductor switching The other end of the battery may be connected to the contact of the element 8 '.

상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')와 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)의 접점과 상기 제1 커패시터(C1)와 상기 제2 커패시터(C2)의 접점은 서로 연결될 수 있다.The contacts of the second power semiconductor switching device 7 'and the third power semiconductor switching device 8 and the contacts of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 may be connected to each other.

상기 인버팅부(②)는 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 3상 브리지 형태로 포함할 수 있다.The inverting unit 2 may include the power semiconductor switching devices 1, 2, 3, 4, 5 and 6 in the form of a three-phase bridge.

상기 3상 브리지의 레그(leg-a)는 상기 제5 전력 반도체 스위칭 소자(1) 및 상기 제6 전력 반도체 스위칭 소자(2)를 포함하고, 상기 3상 브리지의 레그(leg-b)는 상기 제7 전력 반도체 스위칭 소자(3) 및 상기 제8 전력 반도체 스위칭 소자(4)를 포함하며, 상기 3상 브리지의 레그(leg-c)는 상기 제9 전력 반도체 스위칭 소자(5) 및 상기 제10 전력 반도체 스위칭 소자(6)를 포함할 수 있다.Wherein the leg-a of the three-phase bridge comprises the fifth power semiconductor switching element (1) and the sixth power semiconductor switching element (2), and the leg-b of the three- Wherein a leg-c of the three-phase bridge is connected to the ninth power semiconductor switching element (5) and the tenth power semiconductor switching element (4) And a power semiconductor switching element 6.

상기 각 레그(leg-a, leg-b, leg-c)에 포함된 전력 반도체 스위칭 소자 사이의 접점은 각각 절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)에 의해 상기 컨버팅부(①)의 상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')와 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)의 접점과 연결될 수 있다.The contacts between the power semiconductor switching elements included in each of the legs (leg-a, leg-b, leg-c) are connected to the second switching switch SW1, SW2, And may be connected to the contact point of the power semiconductor switching element 7 'and the third power semiconductor switching element 8.

상기 절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)는 각각 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')을 포함하며, 상기 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')은 서로 반대 방향으로 스위칭되게 병렬 연결될 수 있다.The switching switch units SW1, SW2 and SW3 each comprise a pair of power semiconductor switching elements 1 ', 2', 3 ', 4', 5 ', 6' 1 ', 2') (3 ', 4') (5 ', 6') may be connected in parallel so as to be switched in opposite directions.

상기 제1 내지 제10 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7', 8, 8')는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)일 수 있다.The first to tenth power semiconductor switching devices 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7 ', 8, 8' may be insulated gate bipolar mode transistors (IGBTs).

상기 배터리 충전 시 상기 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 오프(OFF)되고, 상기 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 스위칭 동작을 함으로써, 상기 컨버팅부(①)는 벅 컨버터로 동작할 수 있다.The second and third power semiconductor switching elements 7 'and 8 are turned off when the battery is charged, and the first and fourth power semiconductor switching elements 7 and 8' The converter (1) can operate as a buck converter.

상기 배터리 방전 시 상기 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 오프되고, 상기 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 스위칭 동작을 함으로써, 상기 컨버팅부(①)는 부스트 컨버터로 동작할 수 있다.The first and fourth power semiconductor switching elements 7 and 8 'are turned off during the battery discharge and the second and third power semiconductor switching elements 7 and 8 are switched, ①) can be operated as a boost converter.

상기 배터리 충전 시 상기 인버팅부(②)는 상기 6개의 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 모두 오프시킴으로써, 상기 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)의 바디 다이오드(body diode)가 3상 브리지 형태로 연결되어 전파 정류기로 동작할 수 있다.The power semiconductor switching elements 1, 2, 3, and 4 are turned off by turning off the six power semiconductor switching elements 1, 2, 3, 4, 5, , 5, 6) are connected in the form of a three-phase bridge to operate as a full-wave rectifier.

상기 배터리 방전 시, 상기 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')과 상기 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 미리 정해진 방식으로 스위칭 동작시켜 상기 인버팅부(②)를 인버터로 동작시킬 수 있다.(5 ', 6') and the power semiconductor switching elements (1, 2, 3, 4, 5, 6 ') ) May be operated in a predetermined manner to operate the inverting unit (2) as an inverter.

본 발명에 따르면, 3-level 제어와 함께 중성점 전압제어 알고리즘 및 전력품질을 향상시키는 알고리즘 적용에 적합한 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a power conversion apparatus for a 3-level 4-wire 3-level ESS (Energy Storage System) suitable for 3-level control, a neutral point voltage control algorithm and an algorithm application for improving power quality.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버팅부의 벅 컨버터 동작 모드에서 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버팅부의 부스트 컨버터 동작 모드에서 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버팅부의 인버터 동작 모드에서 각 스위치 전류 흐름을 나타낸 도면이다.1 is a circuit diagram of a power conversion apparatus for a three-level, three-level ESS (Energy Storage System) according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating current flow in the buck converter operating mode of the converting unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating current flow in the boost converter operation mode of the converting unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating the flow of each switch current in the inverter operation mode of the inverting unit according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: It is to be noted that components are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings, and components of different drawings can be cited when necessary in describing the drawings. In the following detailed description of the principles of operation of the preferred embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of the known functions and configurations, and other matters may be unnecessarily obscured, A detailed description thereof will be omitted.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작, 또는 소자 외에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises " or " comprising " when used herein should be interpreted as excluding the presence or addition of one or more other elements, steps, operations, or elements in addition to the stated element, step, I never do that.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 4선식 3레벨 ESS(Energy Storage System)용 전력 변환 장치의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a power conversion apparatus for a three-level, three-level ESS (Energy Storage System) according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는 컨버팅부(①), 인버팅부(②) 및 필터부(③)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the power conversion apparatus according to the present invention may include a converting unit (1), an inverting unit (2), and a filter unit (3).

컨버팅부(①)는 배터리와 연결되고, 배터리 충전 시 벅 컨버터(Buck converter)로 동작하고, 배터리 방전 시 부스트 컨버터(Boost converter)로 동작할 수 있다.The converter (1) is connected to the battery, operates as a buck converter when charging the battery, and can operate as a boost converter when the battery is discharged.

이를 위해 컨버팅부(①)는 직렬로 연결된 제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')를 포함할 수 있다. 그리고 컨버팅부(①)는 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')로 이루어진 레그(leg-d)의 양 단에 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)가 연결될 수 있다.To this end, the converting unit (1) may include first to fourth power semiconductor switching elements 7, 7 ', 8, 8' connected in series. The first capacitor C1 and the second capacitor C2 may be connected to both ends of the leg-d composed of the power semiconductor switching elements 7, 7 ', 8 and 8' have.

제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)로 구현할 수 있다.The first to fourth power semiconductor switching elements 7, 7 ', 8, 8' may be implemented as insulated gate bipolar mode transistors (IGBTs).

제1 전력 반도체 스위칭 소자(7)와 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')의 접점에 에너지 저장 수단인 배터리의 일단이 연결되고, 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)와 제4 전력 반도체 스위칭 소자(8')의 접점에는 배터리의 타단이 연결될 수 있다.One end of a battery which is an energy storing means is connected to a contact point of the first power semiconductor switching element 7 and the second power semiconductor switching element 7 ', and the third power semiconductor switching element 8 and the fourth power semiconductor switching element 7' The other end of the battery may be connected to the contact of the battery 8 '.

그리고 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')와 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)의 접점과 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)의 접점은 서로 연결될 수 있으며, 그라운드(ground)에 연결될 수 있다.The contacts of the second power semiconductor switching device 7 'and the third power semiconductor switching device 8 and the contacts of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 can be connected to each other, Can be connected.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버팅부의 벅 컨버터 동작 모드에서 전류 흐름을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating current flow in the buck converter operating mode of the converting unit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 배터리 충전 시 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 오프(OFF)되고, 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 스위칭 동작을 함으로써, 컨버팅부(①)는 도 2에 예시한 것과 같은 전류 흐름을 보이고 벅 컨버터로 동작할 수 있다.Referring to FIG. 2, the second and third power semiconductor switching elements 7 'and 8 are turned off when the battery is charged, and the first and fourth power semiconductor switching elements 7 and 8' Thus, the converting unit (1) can exhibit current flow as illustrated in FIG. 2 and can operate as a buck converter.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버팅부의 부스트 컨버터 동작 모드에서 전류 흐름을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating current flow in the boost converter operation mode of the converting unit according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 배터리 방전 시 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 오프(OFF)되고, 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 스위칭 동작을 함으로써, 컨버팅부(①)는 도 3에 예시한 것과 같은 전류 흐름을 보이고 부스트 컨버터로 동작할 수 있다.Referring to FIG. 3, the first and fourth power semiconductor switching elements 7 and 8 'are turned off and the second and third power semiconductor switching elements 7' and 8 are turned off during battery discharge. Thus, the converting unit (1) can exhibit the current flow as shown in FIG. 3 and can operate as a boost converter.

다시 도 1을 참고하면, 인버팅부(②)는 컨버팅부(①)를 통해 배터리와 연결되고, 배터리 충전 시 외부로부터 입력되는 3상 교류 입력전원을 직류 전원으로 변환하는 전파 정류기로 동작한다. 그리고 인버팅부(②)는 배터리 방전 시 인버터로 동작한다.Referring again to FIG. 1, the inverting unit (2) operates as a full-wave rectifier which is connected to the battery through a converting unit (1) and converts a three-phase AC input power inputted from the outside into a DC power when the battery is charged. The inverter (2) operates as an inverter when the battery is discharged.

이를 위해 인버팅부(②)는 6개의 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 3상 브리지 형태로 포함한다. 레그(leg-a)는 제5 전력 반도체 스위칭 소자(1) 및 제6 전력 반도체 스위칭 소자(2)를 포함하고, 레그(leg-b)는 제7 전력 반도체 스위칭 소자(3) 및 제8 전력 반도체 스위칭 소자(4)를 포함하며, 레그(leg-c)는 제9 전력 반도체 스위칭 소자(5) 및 제10 전력 반도체 스위칭 소자(6)를 포함한다.For this, the inverting part (2) includes six power semiconductor switching elements (1, 2, 3, 4, 5, 6) in the form of a three-phase bridge. Leg-a comprises a fifth power semiconductor switching element 1 and a sixth power semiconductor switching element 2 and leg-b comprises a seventh power semiconductor switching element 3 and an eighth power And a leg-c includes a ninth power semiconductor switching element 5 and a tenth power semiconductor switching element 6. The leg-

레그(leg-a, leg-b, leg-c)에 포함된 전력 반도체 스위칭 소자 사이의 접점은 각각 절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)에 의해 컨버팅부(①)의 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)의 접점과 연결된다.The contacts between the power semiconductor switching elements included in the legs (leg-a, leg-b, leg-c) are connected to the second and third power And is connected to the contacts of the semiconductor switching elements 7 'and 8'.

제5 내지 제10 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)로 구현할 수 있다.The fifth to tenth power semiconductor switching elements 1, 2, 3, 4, 5, and 6 may be implemented as insulated gate bipolar mode transistors (IGBTs).

절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)는 각각 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')을 포함하는데, 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')은 서로 반대 방향으로 스위칭되게 병렬 연결되어 있다.Switching sections SW1, SW2 and SW3 each comprise a pair of power semiconductor switching elements 1 ', 2', 3 ', 4', 5 ', 6' , 2 ') (3', 4 ') (5', 6 ') are connected in parallel so as to be switched in opposite directions.

배터리 충전 시 인버팅부(②)에 포함된 6개의 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 모두 오프시킴으로써, 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)의 바디 다이오드(body diode)가 3상 브리지 형태로 연결되어 있기 때문에 전파 정류기로 동작하게 된다.The power semiconductor switching elements 1, 2, 3, 4 and 5 (not shown) are turned off by turning off all the six power semiconductor switching elements 1, 2, 3, 4, 5 and 6 included in the inverting part , 6) are connected in the form of a three-phase bridge, so they operate as full-wave rectifiers.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버팅부의 인버터 동작 모드에서 각 스위치 전류 흐름을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating the flow of each switch current in the inverter operation mode of the inverting unit according to an embodiment of the present invention.

배터리 방전 시 인버팅부(②)는 인버터로 동작하는데, 인버팅부(②)의 각 상에 포함되는 전력 반도체 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 모드 1 내지 모드 6과 같은 전류 흐름을 보인다.During the battery discharge, the inverting part (2) operates as an inverter, and current flows in the same manner as the mode 1 to the mode 6 according to the switching operation of the power semiconductor switching device included in each phase of the inverting part (2).

도 4에서는 a 상에 포함되는 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 1', 2')의 스위칭 동작에 따른 모드 1 내지 모드 6의 전류 흐름을 나타낸 것이다.FIG. 4 shows current flows in modes 1 to 6 according to the switching operation of the power semiconductor switching elements 1, 2, 1 ', 2' included in a.

먼저 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 1', 2')가 모두 오프되면서, 모드 1에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.First, all the power semiconductor switching elements 1, 2, 1 ', 2' are turned off, and the current flows as shown in mode 1.

그리고 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 2')는 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(1')만 온 되면서, 모드 2에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.Then, the power semiconductor switching elements 1, 2 and 2 'are turned off, and only the power semiconductor switching element 1' is turned on, so that the current flows as shown in mode 2.

먼저 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 1', 2')가 모두 오프되면서, 모드 1에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.First, all the power semiconductor switching elements 1, 2, 1 ', 2' are turned off, and the current flows as shown in mode 1.

그리고 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 1')는 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(2')만 온 되면서, 모드 2에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.Then, the power semiconductor switching elements 1, 2 and 1 'are turned off, and only the power semiconductor switching element 2' is turned on, so that the current flows as shown in mode 2.

다음으로 전력 반도체 스위칭 소자(1, 1', 2')가 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(2)만 온 되면서, 모드 3에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.Next, the power semiconductor switching elements 1, 1 ', 2' are turned off and only the power semiconductor switching element 2 is turned on, so that the current flows as shown in mode 3.

그리고 전력 반도체 스위칭 소자(2, 1', 2')는 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(1)만 온 되면서, 모드 4에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.Then, the power semiconductor switching elements 2, 1 ', 2' are turned off and only the power semiconductor switching element 1 is turned on, so that the current flows as shown in mode 4.

다음으로 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 2')가 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(1')만 온 되면서, 모드 5에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.Next, the power semiconductor switching elements 1, 2 and 2 'are turned off and only the power semiconductor switching element 1' is turned on, so that the current flows as shown in mode 5.

그리고 전력 반도체 스위칭 소자(1, 1', 2')가 오프되고, 전력 반도체 스위칭 소자(2)만 온 되면서, 모드 6에 나타낸 것과 같은 전류 흐름을 가진다.Then, the power semiconductor switching elements 1, 1 ', 2' are turned off and only the power semiconductor switching element 2 is turned on, so that the current flows as shown in mode 6.

인버팅부(②)는 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 1', 2')의 스위칭 동작에 따라 모드 1 내지 모드 6에 따른 전류 흐름을 나타내면서 인버터로 동작하게 된다.The inverting part (2) operates as an inverter while showing the current flow according to the mode 1 to the mode 6 according to the switching operation of the power semiconductor switching elements 1, 2, 1 ', 2'.

다시 도 1을 참고하면, 필터부(③)는 인덕터와 커패시터로 이루어질 수 있으며, 인버팅부(②)에서 발생하는 고조파 성분 등을 제거하는 기능을 수행한다. 필터부(③)의 구성 및 동작에 대해서는 이미 주지된 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.Referring again to FIG. 1, the filter unit (3) may include an inductor and a capacitor, and performs a function of removing harmonic components generated in the inverting unit (2). The configuration and operation of the filter unit (3) are well known, and a detailed description thereof will be omitted.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

Claims (9)

배터리와 연결되고, 상기 배터리 충전 시 벅 컨버터(Buck converter)로 동작하고, 상기 배터리 방전 시 부스트 컨버터(Boost converter)로 동작하는 컨버팅부, 그리고
상기 컨버팅부를 통해 상기 배터리와 연결되고, 상기 배터리 충전 시 외부로부터 입력되는 3상 교류 입력전원을 직류 전원으로 변환하는 전파 정류기로 동작하고, 상기 배터리 방전 시 인버터로 동작하는 인버팅부
를 포함하는 전력 변환 장치.A converter connected to the battery and operated as a buck converter during charging of the battery and operated as a boost converter during battery discharge,
And a full-wave rectifier connected to the battery through the converter and converting the three-phase AC input power input from the outside into a DC power when charging the battery,
≪ / RTI > 제 1 항에서,
상기 컨버팅부는,
직렬로 연결된 제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 7', 8, 8')로 이루어진 제1 레그(leg-d)의 양 단에 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)가 연결되며,
상기 제1 전력 반도체 스위칭 소자(7)와 상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')의 접점에 상기 배터리의 일단이 연결되고, 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)와 상기 제4 전력 반도체 스위칭 소자(8')의 접점에는 상기 배터리의 타단이 연결되고,
상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')와 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)의 접점과 상기 제1 커패시터(C1)와 상기 제2 커패시터(C2)의 접점은 서로 연결되는 전력 변환 장치.The method of claim 1,
Wherein the converting unit comprises:
(7, 7 ', 8, 8') connected in series, wherein the first to fourth power semiconductor switching elements (7, 7 ', 8, 8' The first capacitor C1 and the second capacitor C2 are connected to both ends of the first leg leg-d,
One end of the battery is connected to a contact point of the first power semiconductor switching element 7 and the second power semiconductor switching element 7 ', and the third power semiconductor switching element 8 and the fourth power semiconductor switching The other end of the battery is connected to the contact of the element 8 '
Wherein the contacts of the second power semiconductor switching device (7 ') and the third power semiconductor switching device (8) and the contacts of the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2) are connected to each other. 제 2 항에서,
상기 인버팅부(②)는 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 3상 브리지 형태로 포함하고,
상기 3상 브리지의 레그(leg-a)는 상기 제5 전력 반도체 스위칭 소자(1) 및 상기 제6 전력 반도체 스위칭 소자(2)를 포함하고, 상기 3상 브리지의 레그(leg-b)는 상기 제7 전력 반도체 스위칭 소자(3) 및 상기 제8 전력 반도체 스위칭 소자(4)를 포함하며, 상기 3상 브리지의 레그(leg-c)는 상기 제9 전력 반도체 스위칭 소자(5) 및 상기 제10 전력 반도체 스위칭 소자(6)를 포함하며,
상기 각 레그(leg-a, leg-b, leg-c)에 포함된 전력 반도체 스위칭 소자 사이의 접점은 각각 절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)에 의해 상기 컨버팅부(①)의 상기 제2 전력 반도체 스위칭 소자(7')와 상기 제3 전력 반도체 스위칭 소자(8)의 접점과 연결되는 전력 변환 장치.3. The method of claim 2,
The inverting unit 2 includes power semiconductor switching elements 1, 2, 3, 4, 5 and 6 in the form of a three-phase bridge,
Wherein the leg-a of the three-phase bridge comprises the fifth power semiconductor switching element (1) and the sixth power semiconductor switching element (2), and the leg-b of the three- Wherein a leg-c of the three-phase bridge is connected to the ninth power semiconductor switching element (5) and the tenth power semiconductor switching element (4) A power semiconductor switching element (6)
The contacts between the power semiconductor switching elements included in each of the legs (leg-a, leg-b, leg-c) are connected to the second switching switch SW1, SW2, Is connected to the contact of the power semiconductor switching element (7 ') and the third power semiconductor switching element (8). 제 3 항에서,
상기 절체 스위치부(SW1, SW2, SW3)는 각각 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')을 포함하며,
상기 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')은 서로 반대 방향으로 스위칭되게 병렬 연결되는 전력 변환 장치.4. The method of claim 3,
The transfer switch sections SW1, SW2 and SW3 each comprise a pair of power semiconductor switching elements 1 ', 2', 3 ', 4', 5 'and 6'
Wherein the power semiconductor switching element pairs (1 ', 2') (3 ', 4') (5 ', 6') are connected in parallel so as to be switched in opposite directions. 제 4 항에서,
상기 제1 내지 제10 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7', 8, 8')는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)인 전력 변환 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the first to tenth power semiconductor switching elements (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7 ', 8, 8') are insulated gate bipolar mode transistors (IGBTs). 제 5 항에서,
상기 배터리 충전 시 상기 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 오프(OFF)되고, 상기 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 스위칭 동작을 함으로써, 상기 컨버팅부(①)는 벅 컨버터로 동작하는 전력 변환 장치.The method of claim 5,
The second and third power semiconductor switching elements 7 'and 8 are turned off when the battery is charged, and the first and fourth power semiconductor switching elements 7 and 8' The converter (1) operates as a buck converter. 제 6 항에서,
상기 배터리 방전 시 상기 제1 및 제4 전력 반도체 스위칭 소자(7, 8')는 오프되고, 상기 제2 및 제3 전력 반도체 스위칭 소자(7', 8)는 스위칭 동작을 함으로써, 상기 컨버팅부(①)는 부스트 컨버터로 동작하는 전력 변환 장치.The method of claim 6,
The first and fourth power semiconductor switching elements 7 and 8 'are turned off during the battery discharge and the second and third power semiconductor switching elements 7 and 8 are switched, 1) is a boost converter. 제 7 항에서,
상기 배터리 충전 시 상기 인버팅부(②)는 상기 6개의 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 모두 오프시킴으로써, 상기 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)의 바디 다이오드(body diode)가 3상 브리지 형태로 연결되어 전파 정류기로 동작하는 전력 변환 장치.8. The method of claim 7,
The power semiconductor switching elements 1, 2, 3, and 4 are turned off by turning off the six power semiconductor switching elements 1, 2, 3, 4, 5, , 5, 6) are connected in the form of a three-phase bridge to operate as a full-wave rectifier. 제 8 항에서,
상기 배터리 방전 시, 상기 전력 반도체 스위칭 소자 쌍(1', 2')(3', 4')(5', 6')과 상기 전력 반도체 스위칭 소자(1, 2, 3, 4, 5, 6)를 미리 정해진 방식으로 스위칭 동작시켜 상기 인버팅부(②)를 인버터로 동작시키는 전력 변환 장치.9. The method of claim 8,
(5 ', 6') and the power semiconductor switching elements (1, 2, 3, 4, 5, 6 ') ) Is operated in a predetermined manner to operate the inverting unit (2) as an inverter.
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