단상 인버터 동작원리 - dansang inbeoteo dongjag-wonli

Images

Classifications

• • H—ELECTRICITY
  • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
  • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
  • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
  • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
  • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
  • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
• • H—ELECTRICITY
  • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
  • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
  • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
  • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
  • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
  • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
  • H02M7/4826—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode operating from a resonant DC source, i.e. the DC input voltage varies periodically, e.g. resonant DC-link inverters
• • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
  • B60—VEHICLES IN GENERAL
  • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
  • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
  • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
  • B60L3/003—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters
• • H—ELECTRICITY
  • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
  • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
  • H02N2/00—Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction
  • H02N2/10—Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
  • H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
  • H02N2/145—Large signal circuits, e.g. final stages
  • H02N2/147—Multi-phase circuits
• • H—ELECTRICITY
  • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
  • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRA-RED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
  • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
  • H02S40/30—Electrical components
  • H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
• • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
  • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
  • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
  • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
  • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

본 발명의 단상 인버터 장치는, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터 장치에 있어서, 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 조정하는 전압 조정부; 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제1 스위칭 인버터부; 및 상기 제1 스위칭 인버터가 변환을 수행하지 않는 시간에, 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제2 스위칭 인버터부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 스위칭 인버터부는, PWM 방식의 스위칭 인버터를 포함하며, 상기 제2 스위칭 인버터부는, PWM 제어의 오프 듀티 동안 동작할 수 있다.

Description

단상 인버터 장치

본 발명은 직류 전원을 단상 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터 장치에 관한 것으로, 특히, 비교적 작은 전력량이 신재생 에너지 발전에 사용될 수 있는 단상 인버터 장치에 관한 것이다.

태양광 발전 등 비교적 작은 전력량을 가지는 직류 발전 전력을 입력으로 사용하는 기존 단상 인버터는 발전되는 직류 전력을 수용가가 편리하게 사용하게 하기 위하여 단상의 정현파 전력으로 만들어 송전하고 있다.

직류/교류 변환에 있어 비용 대비 효율이 적당하며, 정현파를 만드는 동작의 제어가 용이한 PWM(펄스폭변조) 방식이 보통 이용되고 있다. 이 경우 단상의 특성상 발전된 직류 전력을 발전 되어지는 시점에 100% 사용하지 못하게 된다. 즉 펄스폭 변조를 하여 사인파를 만드는 과정에서 50% 미만의 발전 전력만 이용하게 된다. 그 이유는 발전된 직류 전력은 연속적으로 발전되지만 정현의 교류 전압을 얻기 위하여 PWM 제어 방식의 인버터를 사용한다. 정현파를 얻기 위한 PWM 제어 방식의 특성상 +, - 의 전위가 동일 해야 하므로 동일한 듀티비를 갖는 PWM 파를 만들어 사용해야 하는 바, 이 경우 최대의 이용률은 50% 를 넘지 못한다.

또한, PWM 제어의 경우 교류 변환이 가능한 최소 직류 전압값인 기준 전압이 존재하는데, 발전된 직류 전력의 전압이 상기 기준 전압에 미달하는 구간에서는 전혀 변환을 수행하지 못하고, 그대로 발전된 전력이 버려지게 된다.

본 발명은 직류 교류 변환 효율을 높일 수 있는 단상 인버터 장치를 제공하고자 한다.

또는, 본 발명은, 비교적 저렴한 비용으로 태양광 발전 모듈에서 발전된 직류 전력으로 교류 전력으로 변환하는 손실을 최소화할 수 있는 단상 인버터 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 단상 인버터 장치는, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터 장치에 있어서, 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 조정하는 전압 조정부; 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제1 스위칭 인버터부; 및 상기 제1 스위칭 인버터가 변환을 수행하지 않는 시간에, 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제2 스위칭 인버터부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 스위칭 인버터부는, PWM 방식의 스위칭 인버터를 포함하며, 상기 제2 스위칭 인버터부는, PWM 제어의 오프 듀티 동안 동작할 수 있다.

여기서, 상기 제1 스위칭 인버터부는, 상기 조정된 전원의 전압이 상기 PWM 방식의 스위칭 인버터가 동작하는 기준 전압 보다 낮으면, PAM 방식으로 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다.

여기서, 상기 전압 조정부는, 상기 제1 스위칭 인버터부가 PAM 방식으로 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 승압하고, 상기 제1 스위칭 인버터부가 PWM 방식으로 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 강압할 수 있다.

여기서, 상기 제1 스위칭 인버터부는 외부의 제1 부하로 전력을 공급하고, 상기 제2 스위칭 인버터부가 상기 제1 부하와 독립적인 외부의 제2 부하로 전력을 공급할 수 있다.

여기서, 상기 제1 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력에 상기 제2 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력을 결합한 전력을 외부 부하로 공급하는 전력 결합부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 전력 결합부는, 상기 제1 스위칭 인버터부의 출력단에 연결되는 제1 입력 권선과, 상기 제2 스위칭 인버터부의 출력단에 연결되는 제2 입력 권선과, 상기 외부 부하에 연결되는 출력 권선을 구비하는 3권선 변압기를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 스위칭 인버터부가 출력하는 전력을 저장하여, 상기 전압 조정부로 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다.

상기 구성에 따른 본 발명의 단상 인버터 장치를 실시하면, 직류 교류 변환 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

또는, 본 발명은, 비교적 저렴한 비용으로 태양광 발전 모듈에서 발전된 직류 전력으로 교류 전력으로 변환하는 손실을 최소화할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라, 비교적 고가의 직류 발전 전력의 이용률을 기존 대비 2배 높일 수 있으며, 동일한 위상을 갖는 전원을 만들기 위해 변압기를 이용하여 자속결합을 하면 √2배 의 효율을 높일 수 있다.

특히, 기존의 태양광 발전 시스템에 필요한 솔라셀이나 태양광 발전 모듈 등의 수량, 용량을 (1-√2) 만큼 절약할 수 있어 경제적 측면과 공간적 측면에서 획기적으로 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 인버터 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도.

도 3은 보다 구체화한 도 2의 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 회로도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도.

도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도.

도 7은 도 6의 3권선 변압기를 사용하여 상기 제1 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력과 상기 제2 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력을 결합하는 과정을 도시한 그래프.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 인버터 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.

본 실시예에 따른 단상 인버터 장치는, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하기 위한 것으로, 특히, 태양광 발전 모듈에서 생성되는 직류 전원을 변환하는 과정으로 구체화하여 설명하겠다.

PWM 방식의 직류/교류 변환은, 비용 대비 효과 면에서 우수하여 널리 사용되는 변환 방식이나, 발전 직류 전원의 전압이 소정의 기준 전압 보다 높은 경우에만 변환이 가능한 단점이 있다. 게다가, 변환하는 전력은 일정하게만 유지되어, 발전 직류 전원의 발전량이 많아지는 경우에는, 남는 전력은 그대로 버려지는 단점도 있다.

전자의 단점을 극복하기 위하여, PWM 방식의 직류/교류 변환과 함께, PAM 방식의 직류/교류 변환이 적용될 수 있다.

이 경우, 상기 단상 인버터 장치는, 태양광 발전 모듈의 발전 직류 전원이 소정의 기준 전압을 넘으면 PWM 제어 방식으로 직류/교류 변환하는 PWM 인버터, 및 상기 발전 직류 전원의 전압이 상기 PWM 방식의 스위칭 인버터가 동작하는 기준 전압 보다 낮으면, PAM 방식으로 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 PAM 인버터를 구비할 수 있다.

즉, 도 1의 그래프에 도시한 바와 같이, 발전 전력이 충분치 않은 좌측 구간에서는 PAM 방식의 직류/교류 변환이 수행되며, 발전 전력이 충분한 우측 구간에서는 PWM 방식의 직류/교류 변환이 수행된다. 한편, 도시한 그래프의 시각 축에 대하여 사선으로 칠해진 구간은, 직류/교류 변환이 수행되는 구간이며, 그렇지 않은 구간은 직류/교류 변환이 일시 정지되는 구간이다.

그런데, 도시한 그래프에서, 발전 직류 전원의 전압이 충분한 PWM 구간 뿐만 아니라, 발전 직류 전원의 전압이 충분치 않은 PAM 구간에서도, 직류/교류 변환이 일시 정지되는 구간이 상당함을 알 수 있다. 이는, PAM 구간에서는, 직류 전원의 전압이 충분하지 않아서 승압을 수행한 후 교류로 변환하는데, 비교적 비용이 저렴한 승압 수단(예: 승압 쵸퍼)의 경우, 동작 가능한 기준 전압이 비교적 높거나, 승압을 위한 에너지 충전 효율이 떨어짐 등에 기인할 수 있다.

본 발명의 사상에 따른 단상 인버터 장치는, 도시한 직류/교류 변환이 일시 정지되는 구간에서 직류/교류 변환을 수행할 수 있는 별도의 스위칭 인버터부를 구비하여, 전력 낭비를 방지한다.

도 2 및 도 3은 상술한 사상을 구현한 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한다.

도시한 단상 인버터 장치는, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하기 위한 것으로, 특히, 태양광 발전 모듈에서 생성되는 직류 전원을 변환하기 위한 것이다.

도시한 단상 인버터 장치는, 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 조정하는 전압 조정부(120); 상기 전압 조정부(120)에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제1 스위칭 인버터부(140); 및 상기 제1 스위칭 인버터부(140)가 변환을 수행하지 않는 시간에, 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제2 스위칭 인버터부(180)를 포함할 수 있다.

도면에서 직류 전원을 생성하는 외부의 발전 장치(10)는, 태양광 발전 모듈일 수 있다.

상기 전압 조정부(120)는 조건에 따라 승압을 수행하거나 강압을 수행하는 승강압 복합 수단일 수 있다. 이는 외부의 발전 장치(10)에서 인가되는 직류 전압이 기준 전압에 미달하는 경우, 승압 동작을 수행하여야 하고, 상기 직류 전압이 너무 높으면 변환 효율을 높이기 위해 강압을 수행하여야 함을 반영한 것이다.

상기 전압 조정부(120)는 공지된 승압 회로 및 강압 회로를 이용하여 구현될 수 있으며, 비교적 저렴한 비용으로는 승강압 복합 쵸퍼로 구현될 수 있다. 즉, 인덕터(코일)를 이용한 승압 회로로서 승압 쵸퍼 및 인덕터(코일)를 이용한 승압 회로로서 강압 쵸퍼를 병렬적으로 구성하고, 필요에 따라 하나의 쵸퍼를 동작시키는 방식으로 구현될 수 있다.

예컨대, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 전압 조정부(120)는, 인덕터(L1)와 다이오드(D1)와 스위치(S1)를 구비하는 승압 쵸퍼(122), 인덕터(L2)와 다이오드(D2)와 스위치(S1)를 구비하는 강압 쵸퍼(124) 및 승강압 커패시터(128)로 이루어질 수 있다.

상기 제1 스위칭 인버터부(140)는 공지된 다양한 인버터 회로가 적용될 수 있으며, 예컨대, S-PWM(Scrambled Pulse Width Modulation) 방식의 스위치 회로가 적용될 수 있다. 구현에 따라, 상기 전압 조정부(120)에서 조정된 전원의 전압이 상기 PWM 방식의 스위칭 인버터가 동작하는 기준 전압 보다 낮으면, PAM 방식으로 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 PAM 인버터를 더 포함할 수도 있다. 그러나, 도면에서는, 하나의 S-PWM 스위칭 인버터로, PAM 방식의 동작 및 PWM 방식의 동작을 모두 수행하도록 구현하였다.

상기 제2 스위칭 인버터부(180)는, 상기 제1 스위칭 인버터부(140)의 PWM 제어의 오프 듀티 동안 동작하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 스위칭 인버터부(180)도 상기 제1 스위칭 인버터부(140)와 유사한 구조의 PWM 스위칭 인버터 회로로 구현할 수 있다. 이 경우, 제1 스위칭 인버터부와 제2 스위칭 인버터부의 변환 동작을 위한 최소 직류 전압인 기준 전압이 서로 다를 수 있다. 이는 제1 스위칭 인버터부(140)의 잔여 전력으로 변환을 수행하는 제2 스위칭 인버터부(180)의 변환 전력량이 낮음을 반영한 것이다.

한편, 상기 전압 조정부(120)는, 상기 PAM 방식으로 인버터가 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 승압하고, 상기 PWM 방식으로 인버터가 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 강압할 수 있다.

상기 제1 스위칭 인버터부(140), 제2 스위칭 인버터부(180) 및 전압 조정부(120)는, 소정의 스케쥴에 따라 스위칭되는 하나 이상의 스위치들(S1, S2, SW1, SW2, SW1', SW2', SW11, SW12, SW11', SW12')을 구비할 수 있다. 상기 스위치들(S1, S2, SW1, SW2, SW1', SW2', SW11, SW12, SW11', SW12')의 스위칭 동작을 제어하는 제어 회로는, 상기 제1 스위칭 인버터부(140), 제2 스위칭 인버터부(180) 및 전압 조정부(120)에 각각 구비되거나, 별도의 제어 모듈로 통합될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도이다. 도시한 실시예의 단상 인버터 장치는 도 2의 단상 인버터 장치를 2개의 분리된 부하(200, 300)에 전력을 공급하도록 적용한 것이다.

즉, 본 실시예의 상기 제1 스위칭 인버터부(140)는 외부의 제1 부하(200)로 전력을 공급하고, 상기 제2 스위칭 인버터부(180)는 외부의 제2 부하(300)로 전력을 공급한다. 여기서, 상기 제1 부하(200)는 일반적인 전력 공급망상의 수용가 일 수 있으며(또는, 계통(grid)에 연결), 상기 제2 부하(300)는, 태양광 발전 시설을 위한 교류 장비를 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도이다. 도시한 실시예의 단상 인버터 장치는 도 2의 단상 인버터 장치의 구조에, 구성하는 제2 스위칭 인버터부(180)의 출력을 별도의 배터리(400)로 저장하는 수단을 추가한 것이다.

도면에서, 상기 배터리(400)는, 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 전력을 저장하여, 상기 전압 조정부(120)로 공급하도록 구성되어 있다. 이에 따라 도면에 도시한 바와 같이, 발전이 수행되지 않는 구간에서도, 상기 배터리(400)에 저장된 전력을 이용하여 동일한 제1 스위칭 인버터부(140)를 통해 부하로 연속적인 교류 전력을 공급할 수 있는 이점이 있다.

여기서, 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 전력은 교류 전력이고, 상기 전압 조정부(120)의 입력단은 교류가 입력되므로, 상기 배터리(400)는 교류의 + 구간 전력을 저장하기 위한 부분 및 - 구간 전력을 저장하기 위한 부분으로 구분되어 구성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단상 인버터 장치를 도시한 블록도이다. 도시한 실시예의 단상 인버터 장치는 도 2의 단상 인버터 장치의 구조에, 구성하는 제2 스위칭 인버터부(180)의 출력을 제1 스위칭 인버터부(140)의 출력에 결합하는 수단을 추가한 것이다. 즉, 본 실시예의 단상 인버터 장치는, 제1 스위칭 인버터부(140)가 출력하는 교류 전력에 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력을 결합한 전력을 외부 부하로 공급하는 전력 결합부(190)를 더 포함할 수 있다.

도면에서는 상기 전력 결합부(190)로서, 상기 제1 스위칭 인버터부(140)의 출력단에 연결되는 제1 입력 권선(192) 및 상기 제2 스위칭 인버터부(180)의 출력단에 연결되는 제2 입력 권선(194), 부하(200)에 연결되는 출력 권선(198)을 포함하는 3권선 변압기를 이용하였다.

도시한 3권선 변압기의 제1 입력 권선(192) 및 제2 입력 권선(124)은 자속 방향에 대하여 서로 대칭되는 권선 형태를 가진다.

도시한 3권선 변압기를 사용하여 상기 제1 스위칭 인버터부(140)가 출력하는 교류 전력과 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력을 결합하는 과정을 도 7에 도시하였다.

상기 제1 스위칭 인버터부(140)와 상기 제2 스위칭 인버터부(180)는, 교류 변환을 생성하는 시점 및 내부의 축전 소자에 축전되는 시간의 차이가 있다. 이로 인하여, 상기 제1 스위칭 인버터부(140)가 출력하는 교류 전력과, 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력은 90도의 위상차가 발생한다.

상기 3권선 변압기를 사용하면, 도시한 그래프에 나타낸 바와 같이, 결합된 교류 전력의 최대값은, 상기 제1 스위칭 인버터부(140)가 출력하는 교류 전력의 최대값의 제곱값과 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력의 최대값의 제곱값을 더한 값의 제곱근 값과 같게 된다. 즉, 결합된 교류 전력은 상기 제1 스위칭 인버터부(140)가 출력하는 교류 전력과 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력의 벡터합이 된다.

벡터합으로 산출되는 결합된 전력의 효율을 다소 높이기 위해, 다른 구현에서는 90도의 위상 차이를 보정하기 위한 위상 시프터를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 위상 시프터는 비교적 전력이 작은 상기 제2 스위칭 인버터부(180)가 출력하는 교류 전력을 보정하도록 구성하는 것이 유리하다.

상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

1. 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터 장치에 있어서,

   외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 조정하는 전압 조정부;

   상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제1 스위칭 인버터부; 및

   상기 제1 스위칭 인버터가 변환을 수행하지 않는 시간에, 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 제2 스위칭 인버터부

   를 포함하는 단상 인버터 장치.

2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 스위칭 인버터부는,

   PWM 방식의 스위칭 인버터를 포함하며,

   상기 제2 스위칭 인버터부는, PWM 제어의 오프 듀티 동안 동작하는 것을 특징으로 하는 단상 인버터 장치.

3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1 스위칭 인버터부는,

   상기 조정된 전원의 전압이 상기 PWM 방식의 스위칭 인버터가 동작하는 기준 전압 보다 낮으면, PAM 방식으로 상기 전압 조정부에서 조정된 전원을 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터 장치.

4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전압 조정부는,

   상기 제1 스위칭 인버터부가 PAM 방식으로 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 승압하고,

   상기 제1 스위칭 인버터부가 PWM 방식으로 동작하면 상기 외부에서 입력되는 직류 전원의 전압을 강압하는 단상 인버터 장치.

5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 스위칭 인버터부는 외부의 제1 부하로 전력을 공급하고,

   상기 제2 스위칭 인버터부가 상기 제1 부하와 독립적인 외부의 제2 부하로 전력을 공급하는 단상 인버터 장치.

6. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력에 상기 제2 스위칭 인버터부가 출력하는 교류 전력을 결합한 전력을 외부 부하로 공급하는 전력 결합부

   를 더 포함하는 단상 인버터 장치.

7. 제 6 항에 있어서,

   상기 전력 결합부는,

   상기 제1 스위칭 인버터부의 출력단에 연결되는 제1 입력 권선과,

   상기 제2 스위칭 인버터부의 출력단에 연결되는 제2 입력 권선과,

   상기 외부 부하에 연결되는 출력 권선을 구비하는 3권선 변압기

   를 포함하는 단상 인버터 장치.

8. 제 3 항에 있어서,

   상기 제2 스위칭 인버터부가 출력하는 전력을 저장하여, 상기 전압 조정부로 공급하는 배터리

   를 더 포함하는 단상 인버터 장치.

Applications Claiming Priority (2)

Publications (1)

Family

ID=55653296

Family Applications (1)

Country Status (2)

Citations (5)

Family Cites Families (4)

• 2014
  • 2014-10-08 KR KR1020140136006A patent/KR101668335B1/ko active IP Right Grant
  • 2014-11-07 WO PCT/KR2014/010657 patent/WO2016056698A1/ko active Application Filing

Patent Citations (5)

Also Published As

Similar Documents

Legal Events