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KR100634084B1 - 스위치 손실을 저감하기 위한 강압형 변압기를 구비한비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치 및 그 방법 - Google Patents

스위치 손실을 저감하기 위한 강압형 변압기를 구비한비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치 및 그 방법 Download PDF

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KR100634084B1
KR100634084B1 KR1020050044361A KR20050044361A KR100634084B1 KR 100634084 B1 KR100634084 B1 KR 100634084B1 KR 1020050044361 A KR1020050044361 A KR 1020050044361A KR 20050044361 A KR20050044361 A KR 20050044361A KR 100634084 B1 KR100634084 B1 KR 100634084B1
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KR
South Korea
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power
resonant
converter
transformer
down transformer
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KR1020050044361A
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류명효
차헌녕
백주원
Original Assignee
한국전기연구원
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Abstract

본 발명은 강압형 변압기를 구비한 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위치 손실 저감을 위하여 스위칭부와 공진탱크 사이에 강압형 변압기를 연결하여 공진전류를 감소시키는 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치 및 그 방법에 관한 것이다.
입력전원을 받아서 정류하는 입력부; 상기 정류된 전원을 스위칭하는 스위칭부와 인덕터 및 제 1, 2 공진 캐패시터로 이루어진 공진탱크를 포함하는 공진형 컨버터부; 상기 컨버터의 1차측의 에너지를 2차측에 전달하는 변압기; 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부; 및 상기 2차측으로 전달된 전원을 정류하여 부하로 출력하는 출력부를 구비하는 전력변환장치에 있어서, 스위치 손실을 저감시키기 위하여 상기 공진형 컨버터부의 상기 스위칭부와 상기 공진탱크 사이에 강압형 변압기를 더 포함하는 것을 특징이 있다.
공진형 컨버터, 강압형 변압기, 비접촉 변압기, 전력변환장치

Description

스위치 손실을 저감하기 위한 강압형 변압기를 구비한 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치 및 그 방법{Power Transferring Apparatus And Method of thereof comprising Non-Contacting Resonant Converter with Step-Down Transformer for reducing the switch loss}
도 1는 종래의 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치의 구성도이다.
도 2은 본 발명에 따른 강압형 변압기를 구비한 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치의 구성도이다.
도 3a는 강압형 변압기를 연결하였을 경우 전압 이득 특성을 나타낸 회로도이다.
도 3b는 강압형 변압기를 연결하였을 경우 입력 임피던스 특성을 나타낸 회로도이다.
도 4는 전압 이득과 입력 임피던스의 시뮬레이션 파형도이다.
도 5는 스위칭단 출력전압(VAB)와 공진전류(Ir)의 시뮬레이션 파형도이다.
도 6은 전원 강압단계를 더 포함하는 전력변환방법의 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 전력변환장치 200 : 입력부
300 : 공진형 컨버터 301 : 스위칭부
302 : 강압형 변압기 303 : 공진탱크
400 : 비접촉 변압기 500 : 제어부
600 : 출력부
Ir' : 강압형 변압기 연결 후 공진전류
Ir : 강압형 변압기 연결 전 공진전류
C : 강압형 변압기 입력단의 캐패시터
본 발명은 강압형 변압기를 구비한 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위치 손실 저감을 위하여 스위칭부와 공진탱크 사이에 강압형 변압기를 연결하여 공진전류를 감소시키는 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 경박단소 및 고효율 전력공급장치의 요구가 대두되고 있는 추세와 더불어 일반적인 PWM(Pulse Width Modulation) 컨버터는 공진형 컨버터, 의사공진형 (Quasi Resonant)컨버터, 다중공진형 컨버터 및 소프트-스위칭(soft-switching) 컨 버터로 전환되고 있다. 일반적인 PWM 컨버터의 하드-스위칭(Hard-switching) 동작은 스위칭손실, 노이즈, 스위칭 스트레스 등의 문제가 유발되며 특히 고주파일 때 현저하게 나타난다.
이러한 단점을 보완하기 위하여 PWM 컨버터에 몇 가지 공진형 기법이 적용되고 있다. 공진형 인버터에는 일반적으로 직렬형, 병렬형, class-E, 의사공진형 컨버터(QRCs), 다중공진형 컨버터로 구분된다. 제어기법에 있어서는 전류방법과 관련하여 영전압스위칭(ZVS ; Zero Voltage Switching)과 영전류스위칭(ZCS ; Zero Current Switching) 방식으로 구분된다.
이와같은 공진형 컨버터를 사용하면 주로 스위치의 영전압 또는 영전류 스위칭을 통하여 스위칭 손실을 줄일 수 있으며, 이에 의하여 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있기 때문이다. 즉, 전력변환 방식에 공진형 방식을 채택함으로써 스위칭손실과 하드-스위칭(Hard-switching)에 의한 스위치의 스트레스를 줄일 수 있다.
그러나 공진형 컨버터는 영전압 또는 영전류 스위칭으로 스위칭 손실은 줄일 수 있지만, 과도하게 흐르는 공진 전류가 발생하는 문제가 있다.
이하, 종래 기술에 따른 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치를 설명한다.
도 1는 종래의 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 상기 전력변환장치(10)는 입력부(20), 컨버터부(30), 비접촉 변압기(40), 제어부(50) 및 출력부(60)를 구비하여 이루어진다.
상기 컨버터부(30)는 스위칭부(31)과 공진탱크(32)를 포함하여 구성된다. 상 기 공진탱크(32)에서 흐르는 전류가 공진전류(Ir)이다. 상기의 공진전류(Ir)가 상기 변압기(40) 또는 인덕터의 권선 손실을 증가시키고, 스위칭부(31)의 도전 손실을 증가시켜 스위칭부(31)의 온도 상승을 일으키고, 소자의 정격 용량을 증가시키는 원인이 된다. 즉, 공진시 나타나는 전류와 전압 형태로 인하여 일반적으로 높은 순환에너지를 가지기 때문에 1차측 에너지를 2차측 으로 전달하기 위하여 과도한 공진전류(Ir)가 흐르는 문제가 있다.
이와같은 문제에 대한 종래의 해결방법은 아래와 같다.
첫째, 일반 공진형 컨버터에는 공진 전류를 줄이기 위해서 공진탱크 설계를 통하여 입력 임피던스를 증가시키는 방법이 있다. 상기 입력 임피던스가 커지게 되면, 동일한 출력에서도 공진 전류가 줄어드는 효과가 있기 때문이다. 그러나 이러한 방법은 공진 전류를 어느 정도까지 줄일 수는 있지만 큰 효과를 내기는 어려운 문제가 있다.
둘째, 부하에 관계없이 전압과 전류를 공진 주파수 근처에서 동작하도록 하는 방법이 있다. 상기 공진 주파수 근처에서 동작하게 되면 무효전력 성분이 작아서 전류의 크기가 제한되는 효과가 있기 때문이다. 그러나 이러한 방법은 공진 전류가 그대로 스위치에 흐르게 되므로 스위치 손실을 감소시키지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치에 있어서 비접촉 공진형 컨버터의 스위칭부와 공진탱크 사이에 강압형 변압기를 연결하는 구성으로써, 강압형 변압기의 입력단의 입력 임피던스를 증가시켜 스위치에 흐르는 공진 전류를 크게 감소시키고 공진탱크의 전압과 전류의 위상을 일치시켜서 스위치의 손실을 줄이는 것이다.
하기 설명 및 첨부 도면에서 구체적인 처리 흐름과 같은 많은 특정 상세 들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세 들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 강압형 변압기를 구비한 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치에 관한 것이다.
상기 전력변환장치는 입력전원을 받아서 정류하는 입력부; 상기 정류된 전원을 스위칭하는 스위칭부와 인덕터 및 제 1, 2 공진 캐패시터로 이루어진 공진탱크를 포함하는 공진형 컨버터부; 상기 컨버터의 1차측의 에너지를 2차측에 전달하는 변압기; 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부; 및 상기 2차측으로 전달된 전원을 정류하여 부하로 출력하는 출력부를 구비하는 전력변환장치에 있어서, 스위치 손실을 저감시키기 위하여 상기 공진형 컨버터부의 상기 스위칭부와 상기 공진탱크 사이에 강압형 변압기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 강압형 변압기는 상기 스위칭부와 상기 강압형 변압기 사이에 캐패시터를 직렬로 접속하여 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 스위칭부는 풀 브리지(full bridge)구조로 구성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 스위칭부는 하프 브리지(half bridge)구조로 구성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 스위칭부는 푸쉬풀 컨버터(push-pull converter)구조로 구성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 컨버터의 1차측의 에너지를 2차측에 전달하는 변압기는 비접촉 변압기를 구비하는 것이 바람직하다.
한편 상기 공진탱크에서 상기 제 1 공진 캐패시터(C1)는 상기 인덕터(L)에 직렬로 접속되고 상기 제 2 공진 캐패시터(C2)는 상기 비접촉 변압기의 2차측의 인덕터(L2) 병렬로 접속되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면은 종래의 전력변환방법에 전원 강압단계를 더 포함하는 전력변환방법에 관한 것이다.
상기 전력변환방법은 입력전원을 받아서 정류하는 제 1단계; 상기 정류된 전원을 제어부에 의해서 스위칭하는 제 2단계; 상기 스위칭된 전원을 강압형 변압기에 의해서 강압하는 제 3단계; 상기 강압된 공진형 컨버터부의 1차측 에너지를 비 접촉 변압기에 의해서 2차측에 전달하는 제 4단계; 상기 2차측으로 전달된 전원을 정류하여 부하로 출력하는 제 5단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 2은 본 발명에 따른 강압형 변압기를 구비한 비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치에 대한 구성도이다.
본 발명에 따른 강압형 변압기를 포함한 비접촉 공진형 컨버터를 포함한 전력변환장치(100)는 입력부(200), 컨버터부(300), 비접촉 변압기(400), 제어부(500) 및 출력부(600)를 포함하여 구성된다.
상기 입력부(200)는 입력전원(201), 정류부(202), 및 필터부(203)로 구성된다. 상기 입력전원(201)은 AC 전류 또는 전압이 될 수 있으며 상기 정류부(202)에서는 상기 AC 전류 및 전압을 DC 전류 또는 전압으로 정류하여 상기 필터부(203)을 통과하여 고주파 성분을 제거하여 상기 컨버터부(300)내 스위칭부(301)로 전달한다.
상기 컨버터부(300)는 스위칭부(301), 강압형 변압기(302), 및 공진탱크(303)로 구성된다.
상기 스위칭부(301)는 적어도 하나 이상의 스위칭 소자를 가지고 있으며, 도 2를 참조하면 본 발명의 일실시예로 IGBT 스위칭소자 4개로 이루어진 풀브리지 (Full Bridge) 구조이다. 상기 4개의 스위칭소자 각각에는 스위칭소자 양단에 역병 렬로 다이오드가 접속된다.
여기서 상기 스위칭부(301)의 구조는 풀브리지 이외에도 하프브리지(Half Bridge) 구조 또는 푸쉬-풀(Push-Pull) 구조도 가능하다.
또한 본 발명의 특징이 아닌 바 구체적으로 도시하지는 아니하였으나, 상기 스위칭부(301)의 IGBT의 게이트 전극의 연결부분에는 전력변환장치(100)의 제어부(500)가 연결된다. 상기 제어부(500)는 상기 스위칭부(301)의 스위칭 동작을 제어하여 부하의 출력 전압의 크기 및 형태를 제어하도록 하는 것으로서, 사용자가 원하는 출력 전압의 크기 및 형태를 선택하고 그에 대응하는 전압 지령 신호를 발생하기 위한 전압 지령 발생부(미도시), 상기 전압 지령 발생부(미도시)의 출력 신호와 상기 부하의 출력 전압 신호를 비교하여 그 차이 신호를 출력하기 위한 전압 제어부(미도시), 및 상기 전압 제어부(미도시)의 출력 신호에 따라 상기 스위칭부(301)를 제어하여 상기 부하에 상기 전압 지령 신호에 대응하는 전압이 제공되도록 하기 위한 위상변이 펄스폭변조기(미도시)로 구성된다.
본 발명에서는 상기 제어부(500)는 상기 비접촉 변압기(400)의 2차측의 출력 전압을 광모뎀을 통해서 통신하여 상기 스위칭부(301)를 제어한다.
특히 본 발명의 특징부로서, 상기 스위칭부(301)의 IGBT의 소스전극(A, B)에 연결된 강압형 변압기(302)는 상기 스위칭부(301)에서 스위칭된 전원을 권선비(1:n)에 따라서 강압시킨다.
상기 강압형 변압기(302)를 상기 스위칭단(301)과 상기 공진탱크(303)사이에 연결하여 상기 강압형 변압기(302)의 입력단 임피던스를 증가시켜 동일한 전압에 대하여 상기 강압형 변압기(302)의 입력단의 공진전류(Ir')를 감소시킬 수 있다. 이는 하기의 도 4의 시뮬레이션 결과에 의하여 더욱 분명히 알 수 있다.
또한 상기 강압형 변압기(302)의 연결에 의하여 상기 스위칭부(301)의 IGBT의 소스전극(A, B)사이의 전압(VAB)와 공진전류(Ir')의 위상을 거의 일치시킨다. 이는 하기의 도 5의 시뮬레이션 결과에 의하여 더욱 분명히 알 수 있다.
특히 상기 강압형 변압기(302)와 상기 스위칭부(301)사이에 캐패시터(C)를 연결하는 것이 바람직하다. 상기 스위칭부(301)에서 변환된 신호가 (+)와 (-)가 완벽하게 대칭인 AC 신호로 바꾸어야 하지만 실제 스위칭되는 신호는 여러 잡음이나 왜곡에 의하여 그러하지 아니하다. 따라서 상기 캐패시터(C)를 연결함으로써 상기스위칭된 신호가 (+)나 (-)로 한 쪽으로 쏠려서 포화되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 공진탱크(303)는 제 1공진 캐패시터(C1)과 제 2공진 캐패시터(C2)와 인덕터(L, L1, L2)로 구성된다. 상기 제 1공진 캐패시터(C1)은 상기 강압형 변압기(302)의 출력단에 직렬로 접속되고 상기 제 2공진 캐패시터(C2)는 상기 비접촉 변압기(400)의 2차측의 인덕터(L2)에 병렬로 접속된다. 상기 인덕터(L)은 상기 제 1공진 캐패시터(C1)에 직렬로 접속되며 상기 인덕터(L1, L2)는 각각 비접촉 변압기(400)의 1차측과 2차측의 인덕터로 유도적으로 연결되어 있다.
상기 공진탱크(303)는 상기에서 언급한 바와 같이 입력 임피던스를 증가시켜 공진전류를 감소시킬 수 있으며 상기 강압형 변압기(302)에서 강압된 전원을 증가시켜서 비접촉 변압기(400)으로 전달한다.
상기 비접촉 변압기(400)는 상기 인덕터(L1, L2)로 구성되며 상기 강압된 컨버터부(300)의 1차측의 에너지를 2차측으로 전달한다. 그리고 도 2를 참조하면, 상기 비접촉 변압기(400)의 2차측 출력 전압은 상기 제어부(500)으로 입력되어 전압제어된다.
상기 출력부(600)는 정류단(601), 직류단(602) 및 부하(603)으로 구성된다. 상기 출력부(600)에서는 상기 변압기(400)에서 변압된 전원을 상기 정류단(601)에서 DC전원으로 정류하고 상기 직류단(602)에서는 DC전압을 일정하게 유지케 하고 상기 DC전압이 부하(603)로 제공된다.
도 3은 강압형 변압기를 연결하였을 경우의 특성을 나타낸 개략적인 회로도이다.
상기 도 3에서는 간단한 해석을 위하여 기생 저항 성분은 무시하였으며
V1은 상기 강압형 변압기의 입력단 전압,
Vtr은 상기 강압형 변압기의 출력단 전압,
L, C은 공진탱크를 개략적으로 나타낸 인덕터와 캐패시터,
R은 부하저항, V2는 상기 부하저항의 전압,
Ir'은 상기 강압형 변압기 연결 후의 전류(변압기의 입력단 전류)
Ir은 상기 강압형 변압기의 연결 전의 전류(변압기의 출력단 전류)
Zin'은 상기 강압형 변압기 연결 후의 입력 임피던스(입력단 임피던스)
Zin은 상기 강압형 변압기 연결 전의 입력 임피던스(입력단 임피던스)를 말한다.
도 3a는 강압형 변압기를 연결하였을 경우 전압이득 특성을 나타낸 회로도이다. 상기 도 3a에서 스위칭 주파수(fs)를 공진 주파수(fr)에 일치시키면 공진조건에 의하여 L과 C의 임피던스가 0이 되어서 입력 전압의 출력이 그대로 전달되어 Vtr = VR = V2 가 성립한다.
그리고 변압기의 권선비에 의하여 Vtr= nV1 이므로,
Figure 112005027728960-pat00001
이 성립한다. 즉 상기 강압형 변압기(302)를 연결하면 전압이득은 n배가 된다.
도 3b는 강압형 변압기를 연결하였을 경우 입력 임피던스 특성을 나타낸 회로도이다. 상기 도 3a의 경우와 같이 상기 스위칭 주파수(fs)를 상기 공진 주파수(fr)에 일치시키면 공진조건에 의하여 L과 C의 임피던스가 0이 되어서 Zin = R이 된 다.따라서
Figure 112005027728960-pat00002
이 성립한다.
즉, 상기 강압형 변압기(302)를 연결할 경우 입력 임피던스(Zin')는 강압형 변압기(302)연결전의 임피던스(Zin) 값의 1 / n2 배가 된다. 여기서 n 값은 강압형 변압기 특성상 1보다 작으므로 입력 임피던스가 강압형 변압기를 연결하기 전보다 커지는 것이다.
결국 상기 입력 임피던스(Zin')가 증가함으로써 상기 강압형 변압기(302)연결 후에 입력단에 흐르는 공진전류(Ir')은 상기 강압형 변압기를 연결하기 전의 공진전류(Ir)보다 n배가 되어 저감되는 것이다. 여기서 n은 강압형 변압기 특성상 1보다 작으므로 강압형 변압기 연결 후 공진전류(Ir')가 강압형 변압기를 연결하기 전보다 저감되는 것이다.
도 4는 전압 이득과 입력 임피던스의 시뮬레이션 파형도이다. 구체적으로는 상기 스위칭단(301)과 상기 공진탱크(303)사이에 강압형 변압기(302)를 연결한 경우(n = 1/2.945)와 연결하지 아니한 경우(n = 1 또는 2)의 전압 이득과 입력 임피던스(Zin')의 시뮬레이션 결과를 보여준다.
도 4를 참조하면, 상기 공진 주파수(fr)의 근방에서 전압이득 값 1을 얻을 수 있고 이 때의 입력 임피던스(Zin')를 도 4의 점선을 따라서 비교하여보면 n이 작아질수록 입력 임피던스(Zin')가 증가하는 것을 알 수 있다.
여기서 n이 작아진다는 것은 상기 강압형 변압기(302)를 연결하는 경우를 말하므로 상기 강압형 변압기(302)를 연결하면 입력 임피던스(Zin')가 증가하는 것을 알 수 있고 입력단 공진전류(Ir')가 저감됨으로써 결국 스위칭부(301)에 흐르는 전류를 크게 저감시켜 스위치 손실을 저감시킬 수 있다.
도 5는 스위칭단 출력전압(VAB)와 공진전류(Ir)의 시뮬레이션 파형도이다. 구체적으로 도 5a는 강압형 변압기를 연결하지 아니한 경우의 출력전압(VAB)와 공진전류(Ir)의 파형도이고 도 5b는 강압형 변압기(n = 1/2)를 연결한 경우의 출력전압(VAB)와 공진전류(Ir')의 파형도이다.
강압형 변압기(302)를 연결하지 아니한 경우의 도 5a를 참조하면, 출력전압(VAB)과 공진전류(Ir)의 크기는 동일하지만 위상차가 큰 것을 알 수 있다. 이러한 경우 상기 출력전압(VAB)과 공진전류(Ir)의 위상차에 의하여 무효전력이 켜져 전력손실이 발생한다.
그러나 강압형 변압기(302)를 연결한 경우의 도 5b를 참조하면, 상기 출력전압(VAB)과 상기 공진전류(Ir')의 위상차가 거의 없어져서 무효전력이 감소하여 전력 손실을 크게 저감시킨다. 즉, 상기 강압형 변압기(302)를 연결하여 전력손실을 저감시켜서 효율을 증가시키는 것이다.
또한 상기 강압형 변압기(302)를 사용하면 강압형 변압기의 입력단에 흐르는 공진전류(Ir')는 권선비(1:2)만큼 1/2로 감소하게 되므로 결국 상기 스위칭부(301)에 흐르는 전류가 줄어들게 되는 것이다.
도 6은 전원 강압단계를 더 포함하는 전력변환방법의 흐름도이다. 구체적으로는 제 1단계는 상기 입력부(200)에서 입력전원을 받아서 정류하고, 제 2단계는 상기 스위칭부(301)에서 상기 정류된 전원을 상기 제어부(500)에 의하여 스위칭하고, 제 3단계는 상기 강압형 변압기(302)에서 상기 스위칭된 전원을 강압하고 제 4단계는 상기 비접촉 변압기(400)에서 상기 강압된 공진형 컨버터부(300)의 1차측 에너지를 2차측에 전달하고, 제 5단계는 상기 2차측으로 전달된 전원을 정류하여 부하로 출력한다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 강압형 변압기를 구비한 비접촉 공진형 컨버터를 포함한 전력변환장치에 의하면,
첫째 누설 인덕턴스가 큰 공진형 컨버터에 강압형 변압기를 추가함으로써 입력 임피던스를 증가시켜 스위치에 흐르는 공진전류를 감소시켜 스위치 손실을 저감시킬 수 있다.
둘째 스위칭부의 출력전압과 스위칭부에 흐르는 전류 사이의 위상차를 제거하여 무효전력 성분을 줄여서 공진전류의 크기를 감소시켜 스위치 손실을 저감시킬 수 있다.
셋째 스위치 손실을 저감시킴으로써 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있고 이에 의하여 소자의 소형화를 달성할 수 있다.

Claims (8)

  1. 입력전원을 받아서 정류하는 입력부;
    상기 정류된 전원을 스위칭하는 스위칭부와 인덕터 및 제 1, 2 공진 캐패시터로 이루어진 공진탱크를 포함하는 공진형 컨버터부;
    상기 컨버터의 1차측의 에너지를 2차측에 전달하는 변압기;
    상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부; 및
    상기 2차측으로 전달된 전원을 정류하여 부하로 출력하는 출력부를 구비하는 전력변환장치에 있어서,
    스위치 손실을 저감시키기 위하여 상기 공진형 컨버터부의 상기 스위칭부와 상기 공진탱크 사이에 강압형 변압기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 강압형 변압기는,
    상기 스위칭부와 상기 강압형 변압기 사이에 직렬로 접속된 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭부는,
    풀 브리지(full bridge)구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭부는,
    하프 브리지(half bridge)구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭부는,
    푸쉬풀 컨버터(push-pull converter)구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 컨버터의 1차측의 에너지를 2차측에 전달하는 변압기는,
    비접촉 변압기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공진탱크에서,
    상기 제 1 공진 캐패시터(C1)는 상기 인덕터(L)에 직렬로 접속되고 상기 제 2 공진 캐패시터(C2)는 상기 비접촉 변압기의 2차측의 인덕터(L2) 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  8. 입력전원을 받아서 정류하는 제 1단계;
    상기 정류된 전원을 제어부에 의해서 스위칭하는 제 2단계;
    상기 스위칭된 전원을 강압형 변압기에 의해서 강압하는 제 3단계;
    상기 강압된 공진형 컨버터부의 1차측 에너지를 비접촉 변압기에 의해서 2차측에 전달하는 제 4단계;
    상기 2차측으로 전달된 전원을 정류하여 부하로 출력하는 제 5단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력변환방법.
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