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KR102112331B1 - Thd 저감을 위한 전력변환장치의 제어 - Google Patents

Thd 저감을 위한 전력변환장치의 제어 Download PDF

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KR102112331B1
KR102112331B1 KR1020180141841A KR20180141841A KR102112331B1 KR 102112331 B1 KR102112331 B1 KR 102112331B1 KR 1020180141841 A KR1020180141841 A KR 1020180141841A KR 20180141841 A KR20180141841 A KR 20180141841A KR 102112331 B1 KR102112331 B1 KR 102112331B1
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백종복
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 복수의 전력변환모듈이 병렬로 동작하는 전력변환장치에서 THD(Total Harmonic Distortion) 저감을 위한 전력변환모듈들의 주파수 제어에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면은, 복수의 전력변환모듈이 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 상기 복수의 전력변환모듈; 및 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기;를 포함하되, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 포함하는 전력변환장치이다.

Description

THD 저감을 위한 전력변환장치의 제어{CONTROL OF POWER CONVERSION DEVICE FOR DECREASING TOTAL HORMONIC DISTORTION}
본 발명은 전력변환장치의 제어에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 복수의 전력변환모듈이 병렬로 동작하는 전력변환장치에서 THD(Total Harmonic Distortion) 저감을 위한 전력변환모듈들의 주파수 제어에 관한 것이다.
복수의 전력변환모듈이 그 내부에 포함되어 병렬로 동작하는 전력변환장치가 많이 사용되고 있다. 복수의 전력변환모듈이 병렬로 동작하는 전력변환장치는 효율 증가, 리던던시(redundancy)의 증가 및 모듈 구성에 의한 확장 용이성 등의 장점이 있다.
복수의 전력변환모듈이 병렬로 동작하는 전력변환장치는 전술한 다양한 장점을 가지고 있지만, 또한 설계 시에 주의해야 할 점이 있다. 복수의 전력변환모듈은 각각의 PWM(Pulse Width Modulation) 동작 시에 전류 또는 전압 파형의 왜곡(distortion)을 야기하는데, 복수의 전력변환모듈이 야기하는 왜곡이 서로 합해지는 형태로 동작할 경우 전력변환장치 전체의 THD가 증가할 수 있다.
전력변환장치 전체의 THD가 증가할 경우, 고조파를 줄이기 위한 필터 등의 장치의 부피나 무게가 증가하고 가격이 상승하는 문제가 있다. 복수의 전력변환모듈의 동작을 내부적으로 적절히 제어하여 전력변환장치 전체의 THD를 저감할 경우 고조파 저감 장치의 크기를 줄이거나 없앨 수 있으므로 바람직하다.
본 발명은 복수의 전력변환모듈이 병렬로 동작하는 전력변환장치의 THD를 개선하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 복수의 전력변환모듈이 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 상기 복수의 전력변환모듈; 및 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기;를 포함하되, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 포함하는 전력변환장치이다.
상기 전력변환장치에 있어서, 상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 상기 출력교류전원 주파수의 m배(m = 0, 2, 4, ...)가 되도록 조절하되, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이는 0이 아닐 수 있다.
상기 전력변환장치에 있어서, 상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 상기 출력교류전원 주파수의 2배가 되도록 할 수 있다.
상기 전력변환장치에 있어서, 상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈의 각각이 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 어느 하나의 동작주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 제1동작주파수와 상기 제2동작주파수의 차이는 상기 출력교류전원 주파수의 2배일 수 있다.
상기 전력변환장치에 있어서, 상기 복수의 전력변환모듈이 n개(n = 짝수)인 경우, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 n/2개는 상기 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 나머지 n/2개는 상기 제2동작주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 전력변환장치에 있어서, 상기 복수의 전력변환모듈이 n개(n = 홀수)인 경우, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 (n-1)/2개는 상기 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 다른 (n-1)/2개는 상기 제2동작주파수로 동작하도록 제어하며, 나머지 1개는 상기 제1동작주파수 또는 상기 제2동작주파수 중의 어느 하나로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 전력변환장치에 있어서, 상기 주파수 제어기는 상기 제1단계 주파수조절을 수행하기 전의 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수들 중에서 가장 높은 동작주파수를 상기 제1동작주파수로 설정하고, 상기 제2동작주파수는 상기 제1동작주파수보다 상기 출력교류전원 주파수의 2배만큼 낮게 설정할 수 있다.
상기 전력변환장치에 있어서, 상기 주파수 제어기는 상기 제1단계 주파수조절을 수행하기 전의 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수들 중에서 가장 낮은 동작주파수를 상기 제1동작주파수로 설정하고, 상기 제2동작주파수는 상기 제1동작주파수보다 상기 출력교류전원 주파수의 2배만큼 높게 설정할 수 있다.
상기 전력변환장치에 있어서, 상기 주파수 제어기는 상기 출력교류전원의 전압 또는 전류 정보를 획득하고, 상기 전압 또는 전류의 THD(Total Harmonic Distortion)를 계산하며, 상기 계산된 THD를 줄이도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 미세하게 조절하는 제2단계 주파수조절 기능을 포함할 수 있다.
상기 전력변환장치에 있어서, 상기 제2단계 주파수조절에 의한 각 전력변환모듈의 동작주파수의 변동은 상기 출력교류전원 주파수의 1/2 또는 1/4 이내의 주파수 범위에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 서로 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 복수의 전력변환모듈의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기로서, 상기 출력교류전원 정보를 획득하는 출력교류전원 정보획득부; 및 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 수행하는 주파수조절부;를 포함하는 주파수 제어기이다.
상기 주파수 제어기에 있어서, 상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수조절부는 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 상기 출력교류전원 주파수의 m배(m = 0, 2, 4, ...)가 되도록 조절하되, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이는 0이 아닐 수 있다.
상기 주파수 제어기에 있어서, 상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수조절부는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 상기 출력교류전원 주파수의 2배가 되도록 할 수 있다.
상기 주파수 제어기에 있어서, 상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수조절부는 상기 복수의 전력변환모듈의 각각이 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 어느 하나의 동작주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 제1동작주파수와 상기 제2동작주파수의 차이는 상기 출력교류전원 주파수의 2배일 수 있다.
상기 주파수 제어기에 있어서, 상기 복수의 전력변환모듈이 n개(n = 짝수)인 경우, 상기 주파수조절부는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 n/2개는 상기 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 나머지 n/2개는 상기 제2동작주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 주파수 제어기에 있어서, 상기 복수의 전력변환모듈이 n개(n = 홀수)인 경우, 상기 주파수조절부는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 (n-1)/2개는 상기 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 다른 (n-1)/2개는 상기 제2동작주파수로 동작하도록 제어하며, 나머지 1개는 상기 제1동작주파수 또는 상기 제2동작주파수 중의 어느 하나로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 주파수 제어기에 있어서, 상기 주파수조절부는 상기 출력교류전원의 전압 또는 전류 정보를 획득하고, 상기 전압 또는 전류의 THD(Total Harmonic Distortion)를 계산하며, 상기 계산된 THD를 줄이도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 미세하게 조절하는 제2단계 주파수조절 기능을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 서로 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 복수의 전력변환모듈의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기에 의해 수행되는 주파수 제어방법으로서, 상기 복수의 전력변환모듈의 각각이 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 어느 하나의 동작주파수로 동작하도록 제어하는 제1단계 주파수조절 단계; 및 상기 출력교류전원의 전압 또는 전류 정보를 획득하고, 상기 전압 또는 전류의 THD(Total Harmonic Distortion)를 계산하며, 상기 계산된 THD를 줄이도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 미세하게 조절하는 제2단계 주파수조절 단계;를 포함하되, 상기 제1동작주파수와 상기 제2동작주파수의 차이는 상기 출력교류전원 주파수의 2배인 것을 특징으로 하는 주파수 제어방법이다.
상기 주파수 제어방법에 있어서, 상기 제1단계 주파수조절 단계에서, 상기 주파수 제어기는 상기 제1단계 주파수조절 단계를 수행하기 전의 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수들 중에서 가장 높은 동작주파수를 상기 제1동작주파수로 설정하고, 상기 제2동작주파수는 상기 제1동작주파수보다 상기 출력교류전원 주파수의 2배만큼 낮게 설정할 수 있다.
상기 주파수 제어방법에 있어서, 상기 제1단계 주파수조절 단계에서, 상기 주파수 제어기는 상기 제1단계 주파수조절을 수행하기 전의 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수들 중에서 가장 낮은 동작주파수를 상기 제1동작주파수로 설정하고, 상기 제2동작주파수는 상기 제1동작주파수보다 상기 출력교류전원 주파수의 2배만큼 높게 설정할 수 있다.
상기 주파수 제어방법에 있어서, 상기 제2단계 주파수조절에 의한 각 전력변환모듈의 동작주파수의 변동은 상기 출력교류전원 주파수의 1/2 또는 1/4 이내의 주파수 범위에서 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 전력변환모듈이 병렬로 동작하는 전력변환장치의 THD를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치를 예시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 주파수 제어기를 예시한다.
도 3과 도 4는 두 개 전력변환모듈의 동작주파수가 본 실시예에 따라 설정된 경우의 THD 감소 효과를 예시한다.
도 5와 도 6은 3개 전력변환모듈이 사용되는 경우의 동작주파수 설정을 예시한다.
도 7은 4개 전력변환모듈이 사용되는 경우의 동작주파수 설정을 예시한다.
도 8과 도 9는 5개 전력변환모듈이 사용되는 경우의 동작주파수 설정을 예시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 동작주파수 설정 방법을 예시한다.
도 11과 도 12는 일 실시예에 따른 제1단계 주파수조절 방법을 예시한다.
도 13은 일 실시예에 따른 제2단계 주파수조절 방법을 예시한다.
도 14는 일 실시예에 따른 제2단계 주파수조절의 구체적인 절차를 예시한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 전력변환장치(100)를 예시한다.
도 1을 참조하면, 전력변환장치(100)는 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 및 주파수 제어기(120)를 포함할 수 있다.
복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N)은 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력전원을 제공할 수 있다. 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N)의 각각은 통상의 컨버터나 인버터로 구현될 수 있다.
입력전원은 직류이거나 교류일 수 있다. 출력전원은 교류일 수 있다. 본 실시예의 전력변환장치는 교류전원을 출력한다는 점에서 본 명세서에서는 출력교류전원이라고 언급하기로 한다.
복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N)이 병렬로 연결된다는 것은, 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N)이 입력전원을 제공받는 입력단자(도면 미도시)를 공유하고, 출력교류전원을 제공하는 출력단자(도면 미도시)를 공유하는 것을 의미할 수 있다. 출력교류전원은 전력을 소비하는 부하로 직접 제공되거나 또는 다른 전력변환장치를 거쳐 부하로 제공될 수 있다. 전력변환장치(100)가 후단의 다른 전력변환장치나 부하로 출력교류전원을 제공할 때, 출력교류전원은 THD가 적은 형태로 제공되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 따른 전력변환장치(100)는 아래에서 설명될 바와 같이 출력교류전원의 THD를 개선할 수 있다.
주파수 제어기(120)는 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각의 동작주파수를 제어할 수 있다. 동작주파수는 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각이 자신의 출력을 조절하기 위해 사용하는 PWM(Pulse Width Modulation) 주파수일 수 있다.
주파수 제어기(120)는 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각의 동작주파수를 제어하기 위해, 출력교류전원의 전압(Vo) 또는 전류(Io) 정보를 획득하고, 내부 처리를 수행한 후, 각 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N)의 동작주파수를 제어하기 위한 동작주파수 제어신호(fc-1 ~ fc-N)를 출력할 수 있다. 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각은 주파수 제어기(120)로부터 수신한 동작주파수 제어신호(fc-1 ~ fc-N)에 기초하여 자신의 동작주파수를 설정할 수 있다.
주파수 제어기(120)는 출력교류전원의 전압(Vo) 또는 전류(Io) 정보를 전압센서 또는 전류센서로부터 획득할 수 있다. 전압센서 또는 전류센서에는 통상적인 센서가 사용될 수 있다. 전압(Vo) 정보는 출력교류전원의 공통단자에서 검출될 수 있다. 전류(Io) 정보는 전력변환장치 전체의 출력전류(즉, 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N)의 각각의 출력전류가 모두 합해진 상태의 전류)가 검출될 수 있다.
주파수 제어기(120)는 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가진다는 것은, 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각의 동작주파수가 개별적이고 독자적으로 설정되는 것이 아니라는 것을 의미할 수 있다.
또한, 주파수 제어기(120)는 출력교류전원의 전압(Vo) 또는 전류(Io) 정보를 획득하고, 전압(Vo) 또는 전류(Io)의 THD(Total Harmonic Distortion)를 계산하며, 계산된 THD를 줄이도록 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각의 동작주파수를 미세하게 조절하는 제2단계 주파수조절 기능을 포함할 수 있다.
예시적으로, 제1단계 주파수조절에서 주파수 제어기(120)는 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N)의 동작주파수의 차이가 출력교류전원 주파수의 m배(m = 0, 2, 4, ...)가 되도록 조절하되, 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이는 0이 아닐 수 있다.
예시적으로, 제1단계 주파수조절에서, 주파수 제어기(120)는 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 출력교류전원 주파수의 2배가 되도록 할 수 있다.
예시적으로, 제1단계 주파수조절에서, 주파수 제어기(120)는 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N)의 각각이 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 어느 하나의 동작주파수로 동작하도록 제어하고, 제1동작주파수와 제2동작주파수의 차이는 출력교류전원 주파수의 짝수 배가 되도록 설정할 수 있다. 바람직하게는, 제1동작주파수와 제2동작주파수의 차이는 출력교류전원 주파수의 2배일 수 있다.
예시적으로, 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N)이 n개(n = 짝수)인 경우, 주파수 제어기(120)는 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 중의 n/2개는 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 중의 나머지 n/2개는 제2동작주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.
예시적으로, 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N)이 n개(n = 홀수)인 경우, 주파수 제어기(120)는 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 중의 (n-1)/2개는 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 중의 다른 (n-1)/2개는 제2동작주파수로 동작하도록 제어하며, 나머지 1개는 제1동작주파수 또는 제2동작주파수 중의 어느 하나로 동작하도록 제어할 수 있다.
주파수 제어기(120)가 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각의 동작주파수를 설정하는 방법에 대해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 주파수 제어기(120)를 예시한다.
도 2를 참조하면, 주파수 제어기(120)는 출력교류전원 정보획득부(121) 및 주파수 조절부(122)를 포함할 수 있다. 주파수 제어기(120)는 서로 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 복수의 전력변환모듈의 동작주파수를 제어할 수 있다.
출력교류전원 정보획득부(121)는 출력교류전원 정보를 획득할 수 있다. 출력교류전원 정보획득부(121)는, 전술한 바와 같이, 출력교류전원의 전압(Vo) 또는 전류(Io) 정보를 전압센서 또는 전류센서로부터 획득할 수 있다. 전압(Vo) 정보는 출력교류전원의 공통단자에서 검출될 수 있고, 전류(Io) 정보는 전력변환장치 전체의 출력전류가 검출될 수 있다.
주파수 조절부(122)는 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 수행할 수 있다. 또한, 주파수 조절부(122)는 전압(Vo) 또는 전류(Io)의 THD(Total Harmonic Distortion)를 계산하며 계산된 THD를 줄이도록 복수의 전력변환모듈(110-1 ~ 110-N) 각각의 동작주파수를 미세하게 조절하는 제2단계 주파수조절 기능을 수행할 수 있다.
도 3과 도 4는 두 개 전력변환모듈의 동작주파수가 본 실시예에 따라 설정된 경우의 THD 감소 효과를 예시한다.
도 3을 참조하면, 동작하는 전력변환모듈의 개수가 1개이고 해당 전력변환모듈의 동작주파수(fpwm1)가 1.8 kHz일 때 THD는 약 12%로 측정되었다. 반면, 동작하는 전력변환모듈의 개수가 2개이고 제1전력변환모듈의 동작주파수(fpwm1)는 1.8 kHz, 제2전력변환모듈의 동작주파수(fpwm2)는 1.68 kHz일 경우의 THD는 약 8%로 측정되었다. 즉, 두 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 120 Hz(출력교류전원 주파수의 2 배)인 경우, 하나의 전력변환모듈을 사용하는 경우에 비해 THD가 개선될 수 있다.
도 4는 두 개의 전력변환모듈이 사용될 때 두 전력변환모듈의 동작주파수의 차이를 다르게 설정한 경우의 THD를 예시하고 있다. 두 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 60 Hz인 경우(즉, 동작주파수의 차이가 출력교류전원 주파수와 동일)의 THD는 약 13.5 %이고, 두 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 120 Hz인 경우(즉, 동작주파수의 차이가 출력교류전원 주파수의 2 배)의 THD는 약 8.0 %이며, 두 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 180 Hz인 경우(즉, 동작주파수의 차이가 출력교류전원 주파수의 3 배)의 THD는 약 14.6 %인 결과를 나타내었다. 이로부터, 전력변환모듈을 2 개 사용하면서 동작주파수의 차이를 출력교류전원 주파수의 2 배로 설정한 경우 THD는 개선될 수 있지만, 전력변환모듈을 2 개 사용하더라도 동작주파수의 차이가 적절히 설정되지 않으면 하나의 전력변환모듈을 사용하는 경우에 비해 오히려 THD가 더 나빠질 수 있음을 알 수 있다. 본 실시예에서는 전술한 실험 결과에 기초하여 복수의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이를 출력교류전원 주파수의 짝수 배로 설정함으로써 전력변환장치의 THD를 개선할 수 있다.
도 5와 도 6은 3개 전력변환모듈이 사용되는 경우의 동작주파수 설정을 예시한다.
도 5를 참조하면, 일 예시로서(case 1), 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수가 제1동작주파수(fpwm1)으로 설정되고, 제2전력변환모듈(#2)의 동작주파수는 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수보다 출력교류전원 주파수의 2배(2*fac) 낮은 제2동작주파수(fpwm1 - 2*fac)로 설정되며, 제3전력변환모듈(#3)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정될 수 있다.
다른 일 예시로서(case 2), 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수가 제1동작주파수(fpwm1)으로 설정되고, 제2전력변환모듈(#2)의 동작주파수는 제2동작주파수(fpwm1 - 2*fac)로 설정되며, 제3전력변환모듈(#3)의 동작주파수는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 - 2*fac)로 설정될 수 있다.
도 6을 참조하면, 일 예시로서(case 3), 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수가 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제2전력변환모듈(#2)의 동작주파수는 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수보다 출력교류전원 주파수의 2배(2*fac) 높은 제2동작주파수(fpwm1 + 2*fac)로 설정되며, 제3전력변환모듈(#3)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정될 수 있다.
다른 일 예시로서(case 4), 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수가 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제2전력변환모듈(#2)의 동작주파수는 제2동작주파수(fpwm1 + 2*fac)로 설정되며, 제3전력변환모듈(#3)의 동작주파수는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 + 2*fac)로 설정될 수 있다.
도 7은 4개 전력변환모듈이 사용되는 경우의 동작주파수 설정을 예시한다.
도 7을 참조하면, 일 예시로서(case 5), 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수가 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제2전력변환모듈(#2)의 동작주파수는 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수보다 출력교류전원 주파수의 2배(2*fac) 낮은 제2동작주파수(fpwm1 - 2*fac)로 설정되며, 제3전력변환모듈(#3)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제4전력변환모듈(#4)의 동작주파수는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 - 2*fac)로 설정될 수 있다.
다른 일 예시로서(case 6), 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수가 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제2전력변환모듈(#2)의 동작주파수는 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수보다 출력교류전원 주파수의 2배(2*fac) 높은 제2동작주파수(fpwm1 + 2*fac)로 설정되며, 제3전력변환모듈(#3)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제4전력변환모듈(#4)의 동작주파수는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 + 2*fac)로 설정될 수 있다.
도 8과 도 9는 5개 전력변환모듈이 사용되는 경우의 동작주파수 설정을 예시한다.
도 8을 참조하면, 일 예시로서(case 7), 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수가 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제2전력변환모듈(#2)의 동작주파수는 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수보다 출력교류전원 주파수의 2배(2*fac) 낮은 제2동작주파수(fpwm1 - 2*fac)로 설정되며, 제3전력변환모듈(#3)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제4전력변환모듈(#4)의 동작주파수는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 - 2*fac)로 설정되며, 제5전력변환모듈(#5)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되거나 또는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 - 2*fac)로 설정될 수 있다.
다른 일 예시로서(case 8), 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수가 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제2전력변환모듈(#2)의 동작주파수는 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수보다 출력교류전원 주파수의 2배(2*fac) 높은 제2동작주파수(fpwm1 + 2*fac)로 설정되며, 제3전력변환모듈(#3)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제4전력변환모듈(#4)의 동작주파수는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 + 2*fac)로 설정되며, 제5전력변환모듈(#5)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되거나 또는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 + 2*fac)로 설정될 수 있다.
도 9를 참조하면, 일 예시로서(case 9), 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수가 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제2전력변환모듈(#2)의 동작주파수는 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수보다 출력교류전원 주파수의 4배(4*fac) 낮은 제2동작주파수(fpwm1 - 4*fac)로 설정되며, 제3전력변환모듈(#3)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제4전력변환모듈(#4)의 동작주파수는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 - 4*fac)로 설정되며, 제5전력변환모듈(#5)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되거나 또는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 - 4*fac)로 설정될 수 있다.
다른 일 예시로서(case 10), 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수가 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제2전력변환모듈(#2)의 동작주파수는 제1전력변환모듈(#1)의 동작주파수보다 출력교류전원 주파수의 4배(4*fac) 높은 제2동작주파수(fpwm1 + 4*fac)로 설정되며, 제3전력변환모듈(#3)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되고, 제4전력변환모듈(#4)의 동작주파수는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 + 4*fac)로 설정되며, 제5전력변환모듈(#5)의 동작주파수는 제1전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제1동작주파수(fpwm1)로 설정되거나 또는 제2전력변환모듈의 동작주파수와 동일한 제2동작주파수(fpwm1 + 4*fac)로 설정될 수 있다.
도 5 내지 도 10의 예시를 요약하면, 제1단계 주파수조절에서 주파수 제어기는 복수의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 출력교류전원 주파수의 m배(m = 0, 2, 4, ...)가 되도록 조절하되, 복수의 전력변환모듈 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이는 0이 아닐 수 있다.
다른 관점에서 살펴보면, 제1단계 주파수조절에서 주파수 제어기는 복수의 전력변환모듈의 각각이 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 어느 하나의 동작주파수로 동작하도록 제어하고, 제1동작주파수와 제2동작주파수의 차이는 출력교류전원 주파수의 짝수 배일 수 있다. 특히, 제1동작주파수와 제2동작주파수의 차이가 출력교류전원 주파수의 두 배일 때 모듈 간의 동작주파수의 차이가 적으면서도 THD를 줄이는 효과가 우수하다.
복수의 전력변환모듈이 n개(n = 짝수)인 경우, 주파수 제어기는 복수의 전력변환모듈 중의 n/2개는 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 복수의 전력변환모듈 중의 나머지 n/2개는 제2동작주파수로 동작하도록 제어할 수 있다.
복수의 전력변환모듈이 n개(n = 홀수)인 경우, 주파수 제어기는 복수의 전력변환모듈 중의 (n-1)/2개는 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 복수의 전력변환모듈 중의 다른 (n-1)/2개는 제2동작주파수로 동작하도록 제어하며, 나머지 1개는 제1동작주파수 또는 제2동작주파수 중의 어느 하나로 동작하도록 제어할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 동작주파수 설정 방법을 예시한다. 도 10에 예시된 동작주파수 설정 방법은 도 1 및 도 2에 예시한 주파수 제어기에 의해 수행될 수 있다.
도 10을 참조하면, 주파수 제어기는 제1단계 주파수조절(S1001) 및 제2단계 주파수조절(S1003) 기능을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1단계 주파수조절(S1001)에서 주파수 제어기는 복수의 전력변환모듈의 각각이 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 어느 하나의 동작주파수로 동작하도록 제어할 수 있다. 예시적으로, 제1동작주파수와 제2동작주파수의 차이는 출력교류전원 주파수의 2배일 수 있다. 예시적으로, 제2단계 주파수조절(S1003)에서 주파수 제어기는 출력교류전원의 전압 또는 전류 정보를 획득하고, 전압 또는 전류의 THD(Total Harmonic Distortion)를 계산하며, 계산된 THD를 줄이도록 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 미세하게 조절할 수 있다. 제2단계 주파수조절에 의한 각 전력변환모듈의 동작주파수의 변동은, 예시적으로, 출력교류전원 주파수의 1/2 또는 1/4 이내의 주파수 범위에서 이루어질 수 있다.
도 11과 도 12는 일 실시예에 따른 제1단계 주파수조절 방법을 예시한다.
도 11을 참조하면, 주파수 제어기는 제1단계 주파수조절 전의 각 전력변환모듈의 동작주파수 분석하고(S1101), 각 전력변환모듈의 동작주파수 중에서 가장 높은 동작주파수를 제1동작주파수로 설정하며(S1103), 제1동작주파수보다 교류전원 주파수의 2배만큼 낮게 제2동작주파수를 설정하고(S1105), 각 전력변환모듈의 동작주파수를 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 선택할 수 있다(S1107). S1107 단계에서 각 전력변환모듈의 동작주파수를 선택하는 방법은 앞서 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명한 내용을 고려할 수 있다.
도 12를 참조하면, 주파수 제어기는 제1단계 주파수조절 전의 각 전력변환모듈의 동작주파수 분석하고(S1201), 각 전력변환모듈의 동작주파수 중에서 가장 낮은 동작주파수를 제1동작주파수로 설정하며(S1203), 제1동작주파수보다 교류전원 주파수의 2배만큼 높게 제2동작주파수를 설정하고(S1205), 각 전력변환모듈의 동작주파수를 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 선택할 수 있다(S1207). S1207 단계에서 각 전력변환모듈의 동작주파수를 선택하는 방법은 앞서 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명한 내용을 고려할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 제2단계 주파수조절 방법을 예시한다.
도 13을 참조하면, 제2단계 주파수조절에서 주파수 제어기는 출력교류전원의 전압 또는 전류 정보를 획득하고(S1301), 전압 또는 전류의 THD를 계산하며(S1303), 계산된 THD를 줄이도록 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 미세하게 조절할 수 있다(S1305).
제2단계 주파수조절은 제1단계 주파수조절을 보완하는 기능을 할 수 있다. 주파수 제어기가 제1단계 주파수조절을 통해 각 전력변환모듈로 동작주파수를 설정하더라도, 각 전력변환모듈 내부의 주파수 생성회로의 편차에 의해 주파수가 일부 변화할 가능성이 있다. 또한, THD는 부하전류의 크기에 따라서도 어느 정도 변할 수 있다. 따라서, 주파수 제어기는 제2단계 주파수조절 기능을 통해 실제 전류 또는 전압 정보로부터 THD를 계산하고, THD를 최소화하도록 각 전력변환모듈의 동작주파수를 미세하게 조절할 수 있다. 제2단계 주파수조절은 제1단계 주파수조절을 보완하는 기능이므로, 제2단계 주파수조절에 의한 각 전력변환모듈의 동작주파수의 변동은 출력교류전원 주파수의 1/2 또는 1/4 이내의 주파수 범위에서 이루어질 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 제2단계 주파수조절의 구체적인 절차를 예시한다.
S1401 단계로서, 출력교류전원의 전류(I(k)) 정보가 획득될 수 있다. 도 14에는 출력교류전원의 전류(I(k)) 정보를 사용하는 것으로 예시되어 있으나, 전술한 바와 같이 출력교류전원의 전압 정보가 사용될 수도 있다.
S1403 단계로서, 출력교류전원의 전류 정보를 이용하여 THD가 계산될 수 있다. 출력교류전원의 전류 정보를 이용한 THD의 계산에는 통상적인 방법이 사용될 수 있고, 이를 위해 주파수 제어기에는 CPU, 마이크로프로세서 등의 연산 수단이 포함될 수 있다.
S1405 단계로서, 현재의 THD(k)와 과거의 THD(k-1)가 동일한지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, '동일'은 완전한 동일 뿐만 아니라, THD에 실질적으로 의미있는 변화가 없다고 판단되는 정도의 차이가 있는 경우를 포함할 수 있다.
S1405 단계에서 현재의 THD(k)와 과거의 THD(k-1)에 의미있는 변화가 있다고 판단되는 경우, S1407 단계로 진행하여 현재의 THD(k)가 과거의 THD(k-1)에 비해 줄어들었는지 여부를 판단할 수 있다.
S1407 단계에서 현재의 THD(k)가 과거의 THD(k-1)에 비해 줄어들었다고 판단되는 경우, S1409 단계로 진행하여 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))가 과거의 제2동작주파수(fpwm2(k-1))에 비해 증가하였는지 여부를 판단할 수 있다.
S1409 단계에서 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))가 과거의 제2동작주파수(fpwm2(k-1))에 비해 증가하였다면, S1411 단계로 진행하여, 미래의 제2동작주파수(fpwm2(k+1))를 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))에 비해 증가시킬 수 있다. 즉, 과거의 제2동작주파수(fpwm2(k-1))에 비해 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))를 증가시켰을 때 THD가 감소하였다면 미래의 제2동작주파수(fpwm2(k+1))를 더 증가시켜서 THD의 추가 감소 여부를 확인할 수 있다.
S1409 단계에서 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))가 과거의 제2동작주파수(fpwm2(k-1))에 비해 증가하지 않았다면, S1413 단계로 진행하여, 미래의 제2동작주파수(fpwm2(k+1))를 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))에 비해 감소시킬 수 있다. 즉, 과거의 제2동작주파수(fpwm2(k-1))에 비해 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))를 감소시켰을 때 THD가 감소하였다면 미래의 제2동작주파수(fpwm2(k+1))를 더 감소시켜서 THD의 추가 감소 여부를 확인할 수 있다.
S1407 단계에서 현재의 THD(k)가 직전의 THD(k-1)에 비해 줄어들지 않았다고 판단되는 경우, S1415 단계로 진행하여 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))가 과거의 제2동작주파수(fpwm2(k-1))에 비해 증가하였는지 여부를 판단할 수 있다.
S1415 단계에서 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))가 과거의 제2동작주파수(fpwm2(k-1))에 비해 증가하였다면, S1417 단계로 진행하여, 미래의 제2동작주파수(fpwm2(k+1))를 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))에 비해 감소시킬 수 있다. 즉, 과거의 제2동작주파수(fpwm2(k-1))에 비해 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))를 증가시켰을 때 THD가 증가하였다면 미래의 제2동작주파수(fpwm2(k+1))를 감소시켜서 THD의 변화를 확인할 수 있다.
S1415 단계에서 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))가 과거의 제2동작주파수(fpwm2(k-1))에 비해 증가하지 않았다면, S1419 단계로 진행하여, 미래의 제2동작주파수(fpwm2(k+1))를 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))에 비해 증가시킬 수 있다. 즉, 과거의 제2동작주파수(fpwm2(k-1))에 비해 현재의 제2동작주파수(fpwm2(k))를 감소시켰을 때 THD가 증가하였다면 미래의 제2동작주파수(fpwm2(k+1))를 증가시켜서 THD의 변화를 확인할 수 있다.
S1405 단계에서 현재의 THD(k)와 직전의 THD(k-1)에 의미있는 변화가 없다고 판단되는 경우 제2동작주파수(fpwm2)의 변경없이 절차를 종료할 수 있다. 즉, 제2동작주파수(fpwm2)의 교란(perturbation)에도 불구하고 THD에 변화가 없는 경우 제2동작주파수(fpwm2)의 변경 방향성이 결정되지 않으므로 제2동작주파수(fpwm2)를 변경하지 않을 수 있다.
도 14에서 제1동작주파수(fpwm1)는 제1단계 주파수조절에서 설정된 상태로 유지하고 제2단계 주파수조절에서는 제2동작주파수(fpwm2)만을 조절하는 방법을 예시하고 있는데, 본 실시예가 이로 한정되는 것은 아니다. 다른 방법으로, 제1동작주파수(fpwm1)만을 변경하거나 또는 제1동작주파수(fpwm1)와 제2동작주파수(fpwm2)를 동시에 변경하는 방법도 가능하다.
도 14에 예시된 방법에 의하면, 전력변환모듈의 동작주파수를 교란(perturbation)시키면서 THD를 확인하는 방법을 통해 THD가 최소화되도록 각 전력변환모듈의 동작주파수를 미세하게 조절함으로써 각 전력변환모듈 내부의 주파수 생성회로의 편차나 부하전류의 변동에 의해 THD가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 삭제
  2. 복수의 전력변환모듈이 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 상기 복수의 전력변환모듈; 및
    상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기;를 포함하되,
    상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 포함하고,
    상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 상기 출력교류전원 주파수의 m배(m = 0, 2, 4, ...)가 되도록 조절하되, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이는 0이 아닌 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 상기 출력교류전원 주파수의 2배가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  4. 복수의 전력변환모듈이 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 상기 복수의 전력변환모듈; 및
    상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기;를 포함하되,
    상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 포함하고,
    상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈의 각각이 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 어느 하나의 동작주파수로 동작하도록 제어하고,
    상기 제1동작주파수와 상기 제2동작주파수의 차이는 상기 출력교류전원 주파수의 2배인 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 전력변환모듈이 n개(n = 짝수)인 경우, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 n/2개는 상기 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 나머지 n/2개는 상기 제2동작주파수로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 전력변환모듈이 n개(n = 홀수)인 경우, 상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 (n-1)/2개는 상기 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 다른 (n-1)/2개는 상기 제2동작주파수로 동작하도록 제어하며, 나머지 1개는 상기 제1동작주파수 또는 상기 제2동작주파수 중의 어느 하나로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 주파수 제어기는 상기 제1단계 주파수조절을 수행하기 전의 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수들 중에서 가장 높은 동작주파수를 상기 제1동작주파수로 설정하고, 상기 제2동작주파수는 상기 제1동작주파수보다 상기 출력교류전원 주파수의 2배만큼 낮게 설정하는 특징으로 하는 전력변환장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 주파수 제어기는 상기 제1단계 주파수조절을 수행하기 전의 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수들 중에서 가장 낮은 동작주파수를 상기 제1동작주파수로 설정하고, 상기 제2동작주파수는 상기 제1동작주파수보다 상기 출력교류전원 주파수의 2배만큼 높게 설정하는 특징으로 하는 전력변환장치.
  9. 복수의 전력변환모듈이 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 상기 복수의 전력변환모듈; 및
    상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기;를 포함하되,
    상기 주파수 제어기는 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 포함하고,
    상기 주파수 제어기는 상기 출력교류전원의 전압 또는 전류 정보를 획득하고, 상기 전압 또는 전류의 THD(Total Harmonic Distortion)를 계산하며, 상기 계산된 THD를 줄이도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 미세하게 조절하는 제2단계 주파수조절 기능을 포함하는 전력변환장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2단계 주파수조절에 의한 각 전력변환모듈의 동작주파수의 변동은 상기 출력교류전원 주파수의 1/2 또는 1/4 이내의 주파수 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  11. 삭제
  12. 서로 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 복수의 전력변환모듈의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기로서,
    상기 출력교류전원 정보를 획득하는 출력교류전원 정보획득부; 및
    상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 수행하는 주파수조절부;를 포함하되,
    상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수조절부는 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 상기 출력교류전원 주파수의 m배(m = 0, 2, 4, ...)가 되도록 조절하되, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이는 0이 아닌 것을 특징으로 하는 주파수 제어기.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수조절부는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 적어도 두 개의 전력변환모듈의 동작주파수의 차이가 상기 출력교류전원 주파수의 2배가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 주파수 제어기.
  14. 서로 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 복수의 전력변환모듈의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기로서,
    상기 출력교류전원 정보를 획득하는 출력교류전원 정보획득부; 및
    상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 수행하는 주파수조절부;를 포함하되,
    상기 제1단계 주파수조절에서, 상기 주파수조절부는 상기 복수의 전력변환모듈의 각각이 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 어느 하나의 동작주파수로 동작하도록 제어하고,
    상기 제1동작주파수와 상기 제2동작주파수의 차이는 상기 출력교류전원 주파수의 2배인 것을 특징으로 하는 주파수 제어기.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수의 전력변환모듈이 n개(n = 짝수)인 경우, 상기 주파수조절부는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 n/2개는 상기 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 나머지 n/2개는 상기 제2동작주파수로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 제어기.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수의 전력변환모듈이 n개(n = 홀수)인 경우, 상기 주파수조절부는 상기 복수의 전력변환모듈 중의 (n-1)/2개는 상기 제1동작주파수로 동작하도록 제어하고, 상기 복수의 전력변환모듈 중의 다른 (n-1)/2개는 상기 제2동작주파수로 동작하도록 제어하며, 나머지 1개는 상기 제1동작주파수 또는 상기 제2동작주파수 중의 어느 하나로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 제어기.
  17. 서로 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 복수의 전력변환모듈의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기로서,
    상기 출력교류전원 정보를 획득하는 출력교류전원 정보획득부; 및
    상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수가 상호 소정의 관계를 가지도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 조절하는 제1단계 주파수조절 기능을 수행하는 주파수조절부;를 포함하되,
    상기 주파수조절부는 상기 출력교류전원의 전압 또는 전류 정보를 획득하고, 상기 전압 또는 전류의 THD(Total Harmonic Distortion)를 계산하며, 상기 계산된 THD를 줄이도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 미세하게 조절하는 제2단계 주파수조절 기능을 포함하는 주파수 제어기.
  18. 서로 병렬로 연결되어 입력전원을 제공받고 출력교류전원을 출력하는 복수의 전력변환모듈의 동작주파수를 제어하는 주파수 제어기에 의해 수행되는 주파수 제어방법으로서,
    상기 복수의 전력변환모듈의 각각이 제1동작주파수와 제2동작주파수 중에서 어느 하나의 동작주파수로 동작하도록 제어하는 제1단계 주파수조절 단계; 및
    상기 출력교류전원의 전압 또는 전류 정보를 획득하고, 상기 전압 또는 전류의 THD(Total Harmonic Distortion)를 계산하며, 상기 계산된 THD를 줄이도록 상기 복수의 전력변환모듈 각각의 동작주파수를 미세하게 조절하는 제2단계 주파수조절 단계;를 포함하되,
    상기 제1동작주파수와 상기 제2동작주파수의 차이는 상기 출력교류전원 주파수의 2배인 것을 특징으로 하는 주파수 제어방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1단계 주파수조절 단계에서, 상기 주파수 제어기는 상기 제1단계 주파수조절 단계를 수행하기 전의 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수들 중에서 가장 높은 동작주파수를 상기 제1동작주파수로 설정하고, 상기 제2동작주파수는 상기 제1동작주파수보다 상기 출력교류전원 주파수의 2배만큼 낮게 설정하는 특징으로 하는 주파수 제어방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1단계 주파수조절 단계에서, 상기 주파수 제어기는 상기 제1단계 주파수조절을 수행하기 전의 상기 복수의 전력변환모듈의 동작주파수들 중에서 가장 낮은 동작주파수를 상기 제1동작주파수로 설정하고, 상기 제2동작주파수는 상기 제1동작주파수보다 상기 출력교류전원 주파수의 2배만큼 높게 설정하는 특징으로 하는 주파수 제어방법.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2단계 주파수조절에 의한 각 전력변환모듈의 동작주파수의 변동은 상기 출력교류전원 주파수의 1/2 또는 1/4 이내의 주파수 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 주파수 제어방법.
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