KR20190115364A - 단상 및 3상 겸용 충전기 - Google Patents

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이준영
이일운
최승원
이우석
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명지대학교 산학협력단
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Abstract

단상 및 3상 겸용 충전기가 개시된다. 단상 및 3상 겸용 충전기는, 입력 전원이 단상 또는 3상인 경우에 따라 스위칭을 수행하는 상전압 선택기, 상전압 선택기와 상별로 연결된 3개의 단상 역률개선 컨버터 및 3개의 단상 역률개선 컨버터의 출력단과 연결되어 충전제어를 수행하는 DC/DC 컨버터를 포함하되, 상전압 선택기는 스위칭을 통해 입력 전원과 3개의 단상 역률개선 컨버터 사이의 결선을 형성 및 변경함으로써, 3개의 단상 역률개선 컨버터 중 적어도 하나에 단상 또는 3상의 입력 전원을 공급한다.

Description

단상 및 3상 겸용 충전기{Single and three phase combined charger}
본 발명은 단상 및 삼상 겸용 충전기에 관한 것이다.
전기 차량용 배터리의 완속 충전기는 상용전원을 입력으로 사용하며, 7kW 이하인 경우에는 단상입력을 사용하고, 그 이상인 경우에는 3상입력을 사용한다. 그 구조는 기본적으로 역률개선(PFC: Power Factor Correction)을 위한 역률개선 컨버터와 절연과 충전제어를 위한 절연형 DC/DC 컨버터로 구성된다.
도 1은 종래의 단상 충전기의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2 내지 도 4는 종래의 3상 충전기의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 3상 충전기는 도 1에 도시된 단상 충전기의 구조를 각 상별로 적용하여 구현된 것이다. 그리고, 도 3에 도시된 3상 충전기는 3상 단방향 PFC 컨버터와 절연형 DC/DC 컨버터를 이용한 구조를 가진다. 그리고, 도 4에 도시된 3상 충전기는 도 3의 3상 단방향 PFC 컨버터 대신에 3상 인버터를 역률개선 컨버터로 사용한 구조를 가진다.
도 2의 3상 충전기는 3개의 단상 컨버터의 1차측이 모두 별도의 그라운드(GND)를 가져야 하므로, 직류 링크 커패시터(DC link capacitor)를 공유할 수 없고, 모두 개별 제어를 해야 하므로 제어구조도 복잡하다. 하지만, 도 2의 3상 충전기는 3상 입력으로서 선간전압 대신 상전압을 사용하게 되면, 스위칭 소자의 내압이 낮아져 고주파 스위칭이 가능한 MOSFET를 사용할 수 있어 효율을 유지하며 자기소자의 사이즈를 줄이는데 유리하다.
도 3 및 도 4의 충전기는 도 2의 충전기 구조보다 간단하나, 상전압을 사용할 수 없고 선간전압만을 사용해야 하며, 이로 인하여 스위칭 소자의 내압이 증가한다. 그래서, 도 3 및 도 4의 충전기는 스위칭 속도가 낮은 IGBT를 사용해야 하므로, 자기소자의 부피가 커져 소형 충전기가 요구되는 전기 차량에는 적합하지 않다.
또한, 도 2 내지 도 4의 3상 충전기는 공통적으로 역률개선 컨버터가 하드 스위칭 방식으로 구성되므로, 높은 효율을 달성하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 절연형 역률개선 컨버터를 이용한 단상 및 3상 겸용 충전기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 역률개선 컨버터를 이용한 단상 및 3상 겸용 충전기가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기는, 입력 전원이 단상 또는 3상인 경우에 따라 스위칭을 수행하는 상전압 선택기, 상기 상전압 선택기와 상별로 연결된 3개의 단상 역률개선 컨버터 및 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터의 출력단과 연결되어 충전제어를 수행하는 DC/DC 컨버터를 포함하되, 상기 상전압 선택기는 상기 스위칭을 통해 상기 입력 전원과 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터 사이의 결선을 형성 및 변경함으로써, 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터 중 적어도 하나에 단상 또는 3상의 입력 전원을 공급한다.
상기 입력 전원이 3상인 경우, 상기 상전압 선택기는 상기 스위칭을 통해 3상의 입력 전원 각각이 각 단상 역률개선 컨버터로 입력되도록 상기 결선을 구성한다.
상기 입력 전원이 단상인 경우, 상기 상전압 선택기는 상기 스위칭을 통해 단상의 입력 전원이 각 단상 역률개선 컨버터로 입력되도록 상기 결선을 구성한다.
상기 입력 전원이 단상인 경우, 상기 상전압 선택기는 상기 스위칭을 통해 단상의 입력 전원이 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터 중 2개의 단상 역률개선 컨버터로 입력되도록 상기 결선을 구성한다.
상기 입력 전원이 단상인 경우, 상기 상전압 선택기는 상기 스위칭을 통해 단상의 입력 전원이 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터 중 1개의 단상 역률개선 컨버터로 입력되도록 상기 결선을 구성한다.
상기 상전압 선택기로부터 전달되는 입력 전원을 정류하여 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터로 입력시키는 3개의 단상 브리지 다이오드를 더 포함한다.
상기 3개의 단상 역률개선 컨버터는, 변압기, 상기 변압기의 1차측 일단에 연결되어 상보적으로 동작하는 제1 스위치 및 제2 스위치, 상기 변압기의 1차측 타단에 연결되어 상보적으로 동작하는 제3 스위치 및 제4 스위치, 상기 변압기의 2차측에 연결되어 출력 전압의 제어를 수행하며, Back-to-Back 구조를 가지는 제5 스위치, 상기 변압기의 2차측에 연결되어 공통으로 사용되는 직류 링크 커패시터(DC link capacitor)를 포함하되, 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터의 출력단은 상기 변압기의 2차측에 존재한다.
상기 제1 내지 제4 스위치는 고정 주파수로 동작하여 입력 전원을 고주파로 변환함에 따라 상기 변압기는 고주파 변압기가 사용된다.
상기 제5 스위치는 PWM 제어가 이루어지고, 상기 제5 스위치의 온오프(on/off) 동작에 따라 상기 변압기의 1차측 전압이 변화하여 상기 변압기의 1차측에 흐르는 전류가 불연속 모드(DCM: Discontinuous mode)로 흐르도록 제어됨으로써, 상기 출력 전압의 제어가 수행된다.
본 발명의 실시예에 따른 절연형 역률개선 컨버터를 이용한 단상 및 3상 겸용 충전기는, 1차측 스위치의 스위칭 손실을 최소화하여 고압의 스위칭에서도 주파수를 높여 자기소자의 사이즈를 줄일 수 있다.
또한, 제어는 2차측에서만 실시되며, 역률개선을 위한 전류제어를 수행하지 않음으로써, 제어가 간단하다.
또한, 직류 링크 커패시터를 공유하여 그 사이즈를 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 단상 충전기의 구조를 나타내는 도면.
도 2 내지 도 4는 종래의 3상 충전기의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기의 회로를 나타낸 도면.
도 7은 A상의 단상 절연형 역률개선 컨버터의 동작 파형을 나타내는 도면.
도 8은 A상의 절연형 역률개선 컨버터의 동작 모드를 나타내는 도면.
도 9는 파형 조절기(Waveshaper)의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 10은 상전압 선택기의 동작 예시를 나타낸 도면.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기의 모의실험 결과를 나타낸 도면.
도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기의 회로를 나타낸 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기의 회로를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기는 상전압 선택기(Phase selector)(10), 단상 브리지 다이오드(20), 단상 절연형 역률개선 컨버터(30) 및 비절연형 DC/DC 컨버터(40)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기는, 역률개선 컨버터가 절연형이므로, 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)가 상별로 구분되며, 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)의 출력단은 변압기의 2차측에 존재하므로, 직류 링크 커패시터(DC link capacitor)를 공통으로 사용할 수 있다.
비절연형 DC/DC 컨버터(40)는 직류 링크 커패시터의 직류 전압을 이용하여 충전제어를 수행한다. 예를 들어, 비절연형 DC/DC 컨버터(40)는 벅(buck) 컨버터, 부스트(boost) 컨버터, 벅부스트 컨버터 등일 수 있다.
상전압 선택기(10)는 입력 전원이 단상 또는 3상인 경우에 따라 스위칭을 수행하여 3개의 단상 절연형 역률개선 컨버터(30) 중 적어도 하나에 단상 또는 3상의 입력 전원을 공급한다.
단상 브리지 다이오드(20)는 상전압 선택기(10)로부터 공급되는 입력 전원을 정류하여 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)로 전달한다.
도 6의 회로도는 단상 및 3상 겸용의 3상3선식의 충전기의 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 각 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)는 전단 회로(31), 변압기(32), 후단 회로(33), 변압기 제어부(34) 및 출력단(35)을 포함한다.
전단 회로(31)는 변압기(32)의 1차측의 전단(전압원에 가까운 위치)에 위치하는 회로들을 의미하며, 커패시터(C) 및 스위치들(M1 및 M2)을 포함한다. 전단 회로(31)의 입력원으로는 전압이 사용된다.
커패시터(C)는 전압원과 연결되며, 스위치 M1 및 M2에 대하여 병렬로 연결된다.
스위치 M1은 노드 n1 즉, 커패시터(C)의 일단에 연결된다.
스위치 M2는 노드 n1을 기준으로 하여 스위치 M1과 직렬로 연결되며, 변압기(32)를 기준으로는 스위치 M1과 병렬로 연결될 수 있다.
스위치 M1과 M2는 상보적으로 동작한다. 예를 들어, 스위치 M1이 온(ON)일 때, 스위치 M2는 오프(OFF)가 되고, 스위치 M1이 오프일 때, 스위치 M2는 온이 된다.
변압기(32)의 1차측의 일단은 스위치 M1과 M2 사이의 노드 n2에 연결되며, 1차측의 타단은 인덕터(Lr)에 연결된다. 즉, 인덕터(Lr)는 변압기(32)의 1차측 후단(전압원으로부터 먼 위치)에 위치한다.
일 실시예에 따르면, 변압기(32)는 변압기 제어부(34)에 의해 제어될 수 있다.
변압기 제어부(34)는 변압기(32)의 2차측에 연결되며, 도 1에 도시된 바와 같이 Back-to-Back(B2B) 구조를 가지는 스위치 M5로 이루어진다. 여기서, 스위치 M5는 풀 브리지 다이오드의 전단에 연결된다.
즉, 출력 전압의 제어는 Back-to-Back 구조를 가지는 스위치 M5a, M5b, M5c를 이용한 PWM 제어를 통해 이루어진다. 스위치 M5a, M5b, M5c의 온오프(on/off) 동작에 따라 변압기의 1차측 전압이 변화하여 변압기의 1차측에 흐르는 전류가 불연속 모드(DCM: Discontinuous mode)로 흐르도록 제어되며, 동시에 원하는 출력 전압의 제어도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기의 회로는 불연속 모드로 동작하므로, 입력 전원의 하모닉 제어가 별도의 제어없이 달성되고, 전압 제어를 위한 전압 제어기만 존재한다. 전류 제어기의 출력은 PWM 회로에 의하여 스위치 M5a, M5b, M5c에 공급된다.
단상 및 3상 겸용 충전기의 회로는 불연속 모드로 동작하면 0.96이상의 고역률을 가지기 어려우므로, 파형 조절기(Waveshaper)가 입력 및 출력의 전압 정보를 이용하여 각 상의 입력 전원을 이상적인 정현파로 만든다.
후단 회로(33)는 변압기(32)의 1차측 후단에 위치하며, 인덕터(Lr) 및 복수의 스위치들(M3 및 M4)을 포함할 수 있다.
인덕터(Lr)의 일단은 변압기(32)의 1차측 타단에 연결되며, 타단은 스위치 M3와 M4 사이의 노드 n3에 연결된다.
스위치 M3과 M4는 상보적으로 동작한다. 예를 들어, 스위치 M3이 온(ON)일 때, 스위치 M4는 오프(OFF)가 되고, 스위치 M3이 오프일 때, 스위치 M4는 온이 된다.
예를 들어, 각 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)의 스위치 M1a, M1b, M1c ~ M4a, M4b, M4c는 50%의 시비율을 가지고 고정 주파수로 동작하여 입력 전원을 고주파로 변환하기 때문에, 고주파 변압기가 사용될 수 있다.
출력단(35)은 풀 브리지 다이오드 및 출력 커패시터로 이루어질 수 있다. 여기서, 풀 브리지 다이오드는 다이오드 D1 ~ D4로 이루어지며 정류 기능을 수행할 수 있다. 물론, 풀 브리지 다이오드 대신 하프 브리지 다이오드가 사용될 수도 있다.
출력 커패시터는 풀 브릿지 다이오드에 병렬로 연결된다.
한편, 도시하지는 않았지만, 변압기(32)에 인가되는 전압의 DC 바이어스 성분을 제거하기 위하여 변압기(32)와 직렬로 DC-coupling 커패시터가 추가될 수도 있다. 이 경우, 변압기(32)의 포화가 방지될 수 있다.
도 7은 A상의 단상 절연형 역률개선 컨버터의 동작 파형을 나타내는 도면이고, 도 8은 A상의 절연형 역률개선 컨버터의 동작 모드를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기에 상별로 적용된 3개의 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)는 동작이 유사하므로, A상의 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)의 동작에 대해서만 설명하기로 한다.
스위치 M1a와 M3a 그리고, 스위치 M2a와 M4a는 동시에 온오프하며, 스위치 M5a는 도 7에 도시된 바와 같이, 스위치 M1a와 M3a 그리고, 스위치 M2a와 M4a가 온되는 시점에 맞추어 동시에 동작한다.
도 7 및 도 8에 도시된 모드 1(t0<t<t1)을 참조하면, t0 시간에 스위치 M1a, M3a 및 M5a가 온되면, 1차측 인덕터 전류 ipa가 도 8의 모드 1과 같은 경로로 흐르기 시작한다.
이 경우, 변압기 1차측 전압 Vpa는 0이 되어 변압기 1차측 인덕터 전류 ipa는 Vin(입력 전압)/Lr(변압기 1차측에 직렬로 연결된 인덕터의 인덕턴스)의 기울기를 가지고 선형적으로 증가하며, 다이오드 D1a ~ D4a는 오프되어 출력단으로 전류가 흐르지 않는다. 모드 1에서의 입력 전류 Iin은 하기 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
도 7 및 도 8에 도시된 모드 2(t1<t<t2)를 참조하면, t1 시간이 되는 순간에 스위치 M5a가 오프되면, 도 8의 모드 2와 같이 다이오드 D1a 및 D3a가 도통되어 변압기 1차측 전압 Vpa로 Vo/n가 인가된다. 여기서, Vo/n은 입력 전압보다 큰 전압으로 형성되며, n은 권선비이다. 이로 인하여, 1차측 인덕터 전류 ipa는 (Vin-Vo/n)/Lr의 기울기를 가지고 선형적으로 감소하며, 이는 하기 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
도 7 및 도 8에 도시된 모드 3(t2<t<t3)을 참조하면, 입력 전류 Iin이 모드 2에서 0까지 떨어지면, 모드 3이 시작되어 컨버터 동작이 정지된다.
나머지 반주기의 모드 4 ~ 모드 6은 모드 1 ~ 모드 3과 유사하게 동작한다.
도 9는 파형 조절기(Waveshaper)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 파형은 반주기동안의 라인(Line) 전류 iac와 입력 전류 Iin_a의 첨두치를 나타내는 것으로, (a)는 파형 조절기가 존재하는 경우이고, (b)는 파형 조절기가 존재하지 않는 경우이다.
도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 파형 조절기가 없는 경우, 입력 전류 Iin_a의 첨두치가 입력 전압을 추종하나, 라인 전류 iac는 왜곡된다.
반면에, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 파형 조절기가 있는 경우, 입력 전류 Iin_a의 첨두치를 왜곡시켜 최종적인 라인 전류를 왜곡이 없는 정현파로 형성할 수 있다. 입력 전류를 이상적인 정현파로 형성하기 위한 시비율은 하기 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00003
수학식 3을 참조하면, PWM 제어를 통해 발생하는 최종 시비율은 부하조건에 따른 항 Doa와 입력전압 및 배터리 전압을 이용한 파형조절(waveshaping)항의 곱으로 표현된다.
본 발명의 실시예에 따른 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)는 파형 조절기가 없어도 동작이 가능하나, 추가적인 역률 개선이 요구되는 경우에 파형 조절기가 적용될 수 있다.
도 10은 상전압 선택기의 동작 예시를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 상전압 선택기(10)는 모두 4개의 스위치를 구비하며, 4개의 스위치를 이용하여 단상 또는 3상의 입력 전원과 3개의 단상 절연형 역률개선 컨버터(30) 사이의 결선을 형성 및 변경할 수 있다. 예를 들어, 4개의 스위치는 릴레이(Relay) 또는 반도체 스위치일 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상전압 선택기(10)는 상전압 조건에 따라 모두 4가지 경우로 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
즉, 스위치 1 및 3(Rly1, Rly3)이 온되면, 3상의 입력 전원을 사용하는 결선이 구성되어, 3상의 입력 전원 각각이 각 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)로 입력될 수 있다.
그리고, 스위치 2 및 4(Rly2, Rly4)이 온되면, 단상의 입력 전원 Vab를 3개의 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)에서 모두 사용하는 결선이 구성되어, 단상의 입력 전원 Vab가 각 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)로 입력될 수 있다.
그리고, 스위치 4 또는 스위치 2가 온되면, 단상의 입력 전원 Vab를 3개의 단상 절연형 역률개선 컨버터(30) 중 2개에서 사용하는 결선이 구성되어, 단상의 입력 전원 Vab가 2개의 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)로 입력될 수 있다.
그리고, 4개의 스위치가 모두 오프되면, 단상의 입력 전원 Vab를 3개의 단상 절연형 역률개선 컨버터(30) 중 1개에서만 사용하는 결선이 구성되어, 단상의 입력 전원 Vab가 1개의 단상 절연형 역률개선 컨버터(30)로 입력될 수 있다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기의 모의실험 결과를 나타낸 도면이다.
모의실험을 위하여, 변압기 1차측에 직렬로 연결된 인덕터의 인덕턴스 Lr = 40 uH, 변압기 권선비는 1.2:1로 설정되었으며, 비절연형 DC/DC 컨버터(40)에는 벅 컨버터가 사용되었다.
도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 입력 전류는 이상적인 정현파 형태를 보이고 있으며, 단상 및 3상의 입력 전압에서도 잘 동작함이 확인된다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기의 회로를 나타낸 도면이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 및 3상 겸용 충전기는 중섬점을 이용하는 3상 4선식이다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 상전압 선택기(Phase selector)
20: 단상 브리지 다이오드
30: 단상 절연형 역률개선 컨버터
40: 비절연형 DC/DC 컨버터

Claims (9)

  1. 입력 전원이 단상 또는 3상인 경우에 따라 스위칭을 수행하는 상전압 선택기;
    상기 상전압 선택기와 상별로 연결된 3개의 단상 역률개선 컨버터; 및
    상기 3개의 단상 역률개선 컨버터의 출력단과 연결되어 충전제어를 수행하는 DC/DC 컨버터를 포함하되,
    상기 상전압 선택기는 상기 스위칭을 통해 상기 입력 전원과 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터 사이의 결선을 형성 및 변경함으로써, 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터 중 적어도 하나에 단상 또는 3상의 입력 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 단상 및 3상 겸용 충전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 전원이 3상인 경우, 상기 상전압 선택기는 상기 스위칭을 통해 3상의 입력 전원 각각이 각 단상 역률개선 컨버터로 입력되도록 상기 결선을 구성하는 것을 특징으로 하는 단상 및 3상 겸용 충전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입력 전원이 단상인 경우, 상기 상전압 선택기는 상기 스위칭을 통해 단상의 입력 전원이 각 단상 역률개선 컨버터로 입력되도록 상기 결선을 구성하는 것을 특징으로 하는 단상 및 3상 겸용 충전기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력 전원이 단상인 경우, 상기 상전압 선택기는 상기 스위칭을 통해 단상의 입력 전원이 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터 중 2개의 단상 역률개선 컨버터로 입력되도록 상기 결선을 구성하는 것을 특징으로 하는 단상 및 3상 겸용 충전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입력 전원이 단상인 경우, 상기 상전압 선택기는 상기 스위칭을 통해 단상의 입력 전원이 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터 중 1개의 단상 역률개선 컨버터로 입력되도록 상기 결선을 구성하는 것을 특징으로 하는 단상 및 3상 겸용 충전기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상전압 선택기로부터 전달되는 입력 전원을 정류하여 상기 3개의 단상 역률개선 컨버터로 입력시키는 3개의 단상 브리지 다이오드를 더 포함하는 단상 및 3상 겸용 충전기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 3개의 단상 역률개선 컨버터는,
    변압기;
    상기 변압기의 1차측 일단에 연결되어 상보적으로 동작하는 제1 스위치 및 제2 스위치;
    상기 변압기의 1차측 타단에 연결되어 상보적으로 동작하는 제3 스위치 및 제4 스위치;
    상기 변압기의 2차측에 연결되어 출력 전압의 제어를 수행하며, Back-to-Back 구조를 가지는 제5 스위치;
    상기 변압기의 2차측에 연결되어 공통으로 사용되는 직류 링크 커패시터(DC link capacitor)를 포함하되,
    상기 3개의 단상 역률개선 컨버터의 출력단은 상기 변압기의 2차측에 존재하는 것을 특징으로 하는 단상 및 3상 겸용 충전기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 스위치는 고정 주파수로 동작하여 입력 전원을 고주파로 변환함에 따라 상기 변압기는 고주파 변압기가 사용되는 것을 특징으로 하는 단상 및 3상 겸용 충전기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제5 스위치는 PWM 제어가 이루어지고,
    상기 제5 스위치의 온오프(on/off) 동작에 따라 상기 변압기의 1차측 전압이 변화하여 상기 변압기의 1차측에 흐르는 전류가 불연속 모드(DCM: Discontinuous mode)로 흐르도록 제어됨으로써, 상기 출력 전압의 제어가 수행되는 것을 특징으로 하는 단상 및 3상 겸용 충전기.


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