고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기
TWO-STAGE BIDIRECTIONAL ISOLATED DC/DC POWER CONVERTER USING FIXED DUTY LLC RESONANT CONVERTER
특허 요약
본 발명은 제어되는 DC/DC 컨버터와 제어를 하지 않는 버스 컨버터를 이용한 2단 구성의 고효율 양방향 DC/DC 전력변환기에 관한 것으로서, 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터와, 상기 LLC 공진 컨버터의 앞 단에 접속되고 출력전압을 일정한 LLC 공진 컨버터의 입력전압으로 출력하는 부스트 컨버터 기능 및 상기 LLC 공진 컨버터를 통해 강압 후 일정 전압으로 출력하는 벅 컨버터 기능을 수행하는 양방향 컨버터와, 상기 양방향 컨버터의 입력 전압의 변동과 상기 LLC 공진 컨버터의 출력 전압의 레귤레이션을 제어하여 상기 LLC 공진 컨버터의 일정한 입력전압을 유지시킴으로써 고정 시비율로 동작하도록 하는 양방향 컨버터 제어부를 포함하며, 상기 양방향 컨버터 제어부는, 순방향 동작시 상기 LLC 공진 컨버터의 출력을 피드백 받아 상기 부스트 컨버터의 출력을 제어하고, 역방향 동작시 상기 벅 컨버터의 출력을 피드백 받아 외부 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 제어를 하지 않는 버스 컨버터로서 고정시비율 및 고정주파수로 동작하도록 구성된 LLC 공진 컨버터를 이용하였으므로, 제어 IC 및 스위칭 소자의 비용을 절감할 수 있다. 또한 양방향 DC/DC 전력변환기가 2단 구조로 제작되어 스트레스를 저감하고, LLC 공진을 이용하여 높은 효율을 달성하였으며, 넓은 입출력 범위와...(이하생략)
청구항
번호청구항
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청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 순방향 동작시 상기 LLC 공진 컨버터의 출력 전압을 검출하여 상기 양방향 컨버터 제어부에 피드백하거나 역방향 동작시 상기 양방향 컨버터의 출력 전압을 검출하여 상기 양방향 컨버터 제어부에 피드백하는 출력전압 검출회로를 포함하고, 상기 양방향 컨버터 제어부는 상기 출력전압 검출회로에서 피드백된 순방향 동작시의 LLC 공진 컨버터 또는 역방향 동작시의 상기 양방향 컨버터의 출력 전압에 따라 상기 양방향 컨버터의 출력전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터와, 상기 LLC 공진 컨버터의 앞 단에 접속되고 입력전압을 일정한 LLC 공진 컨버터의 입력전압으로 출력하는 부스트 컨버터 기능과 상기 LLC 공진 컨버터를 통해 강압 후 일정 전압으로 출력하는 벅 컨버터 기능을 수행하는 양방향 컨버터와, 상기 양방향 컨버터의 입력 전압의 변동과 상기 LLC 공진 컨버터의 출력 전압의 레귤레이션을 제어하여 상기 LLC 공진 컨버터의 일정한 입력전압을 유지시킴으로써 고정 시비율로 동작하도록 하는 양방향 컨버터 제어부를 포함하며, 상기 양방향 컨버터 제어부는, 순방향 동작시 상기 LLC 공진 컨버터의 출력을 피드백 받아 상기 부스트 컨버터의 출력을 제어하고, 역방향 동작시 상기 벅 컨버터의 출력을 피드백 받아 외부 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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삭제

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청구항 1에 있어서, 상기 LLC 공진 컨버터는 순방향 동작시 상기 양방향 컨버터의 출력을 입력으로 받아 외부로 출력하거나 역방향 동작시 입력을 상기 양방향 컨버터의 입력으로 출력하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 LLC 공진 컨버터의 온/오프를 제어하는 고정 시비율 게이트 펄스 발생 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 4에 있어서, 상기 LLC 공진 컨버터의 온/오프를 제어하는 고정 시비율 게이트 펄스 발생 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 5에 있어서, 상기 양방향 컨버터 제어부와 상기 고정 시비율 게이트 펄스 발생 회로는 펄스폭 변조 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 6에 있어서, 상기 양방향 컨버터 제어부와 상기 고정 시비율 게이트 펄스 발생 회로는 펄스폭 변조 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 양방향 컨버터는 컨버터의 용량에 따라 병렬로 추가 연결한 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 4항에 있어서, 상기 양방향 컨버터는 컨버터의 용량에 따라 병렬로 추가 연결한 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 LLC 공진 컨버터의 온/오프를 제어하는 방식은 하프 브릿지 또는 풀 브릿지 방식이고, 변압기 2차 측은 풀 브릿지 또는 푸쉬풀 정류회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 4항에 있어서, 상기 LLC 공진 컨버터의 온/오프를 제어하는 방식은 하프 브릿지 또는 풀 브릿지 방식이고, 변압기 2차 측은 풀 브릿지 또는 푸쉬풀 정류회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 11에 있어서, 상기의 풀 브릿지 또는 푸쉬풀 정류회로는 고정 시비율 게이트 펄스 발생회로에 의해 스위칭되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 12에 있어서, 상기의 풀 브릿지 또는 푸쉬풀 정류회로는 고정 시비율 게이트 펄스 발생회로에 의해 스위칭되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 LLC 공진 컨버터는 직렬로 연결된 제1 및 제2 공진 스위치(Sh, SL)와, 상기 제2 공진 스위치와 병렬로 연결된 공진 커패시터와, 상기 공진 커패시터와 직렬로 연결된 공진 인덕터 및 1차 코일과, 상기 1차 코일과 대향하도록 구비된 2차 코일과, 상기 2차 코일과 접속된 제1 내지 제4 정류 스위치 및, 제2 및 제4 정류 스위치와 병렬로 연결된 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 15에 있어서, 상기 LLC 공진 컨버터는 두 쌍의 제 1 공진 스위치(Sp1, Sp4) 및 제 2 공진 스위치(Sp2, Sp3)와, 제 2 공진 스위치(Sp2, Sp3)와 병렬로 연결된 공진 커패시터, 공진 인덕터 및 1차 코일과, 1차 코일과 대향하도록 구비된 2차 코일과, 2차 코일과 접속된 두 쌍의 제 1 정류 스위치 (S1, S4) 및 제 2 정류 스위치(S2, S3)와 병렬로 연결되어 평활역할을 하는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 LLC 공진 컨버터는 직렬로 연결된 제1 및 제2 공진 스위치와, 상기 제2 공진 스위치와 병렬로 연결된 공진 커패시터와, 상기 공진커패시터에 직렬로 연결된 공진 인덕터 및 1차 코일과, 상기 1차 코일에 대향하도록 구비된 복수개의 2차 코일과, 상기 복수개의 2차 코일과 각각 접속되어 복수개의 2차 코일을 서로 상이하게 동작시키는 제1 스위치 및 제2 스위치와, 상기 출력단에 접속된 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.

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청구항 17에 있어서, 상기 LLC 공진 컨버터(200)는 두 쌍의 제 1 공진 스위치(Sp1, Sp4) 및 제 2 공진 스위치(Sp2, Sp3)와, 제 2 공진 스위치(Sp2, Sp3)와 병렬로 연결된 공진 커패시터, 공진 인덕터(Lr) 및 1차 코일과, 1차 코일과 대향하도록 구비된 두 개의 2차 코일과, 두 개의 2차 코일과 각각 접속되어 두 개의 2차 코일을 서로 상이하게 동작시키는 제 1 및 제 2 정류스위치(S1, S2)와, 출력단에 접속된 커패시터(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 DC/DC 전력변환기.