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풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치 및 방법

  • 기술번호 : KST2019017139
  • 담당센터 : 부산기술혁신센터
  • 전화번호 : 051-606-6561
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치 및 방법을 공개한다. 본 발명은 부하로 출력되는 전압을 센싱하여 현재 부하가 정격 부하인지 경부하인지를 확인하고, 부하 상태에 따라서 정격 부하인 경우에는 풀 브리지 스위칭 소자의 스위칭 제어 신호에 짧은 데드 타임을 삽입하고, 경부하인 경우에는 스위칭 제어 신호에 상대적으로 긴 데드 타임을 삽입함으로써, 데드 타임 동안 스위치가 온되기 이전에 변압기의 자화 인덕터에 저장된 에너지를 이용하여 스위치 양단의 전압을 방전시킴으로써 스위칭 소자를 소프트 스위칭시킨다. 이렇게, 본 발명은 데드 타임을 이용하여 풀 브리지 인버터의 스위칭 소자들을 소프트 스위칭되도록 제어함으로써, 높은 주파수에서 동작되도록 전력 공급 장치를 설계할 수 있고, 동작 주파수가 높아짐에 따라서 변압기 사이즈를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 스위칭 소자의 스위칭 로스 저감으로 인해서 비교적 작은 사이즈의 방열판 설계가 가능하여 전력 공급 장치의 크기를 소형화할 수 있다. 또한, 본 발명은 자화 인덕터의 전류가 비교적 큰 정격 부하에서는 데드 타임의 시간을 짧게 제어함으로써, 듀티 로스를 최소화하면서도 희망하는 정격 출력 전압을 얻을 수 있다.
Int. CL H02M 1/08 (2006.01.01) H02M 7/5387 (2007.01.01) H02M 1/00 (2007.01.01)
CPC H02M 1/08(2013.01) H02M 1/08(2013.01) H02M 1/08(2013.01) H02M 1/08(2013.01)
출원번호/일자 1020180021091 (2018.02.22)
출원인 한국전기연구원
등록번호/일자 10-2078281-0000 (2020.02.11)
공개번호/일자 10-2019-0101127 (2019.08.30) 문서열기
공고번호/일자 (20200217) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2018.08.08)
심사청구항수 9

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국전기연구원 대한민국 경상남도 창원시 성산구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 장성록 대구광역시 동구
2 김형석 경상남도 김해시 율하*로 ***
3 유찬훈 경상남도 창원시 성산구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인주원 대한민국 서울특별시 강남구 언주로 ***, *층(논현동, 건설회관)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국전기연구원 경상남도 창원시 성산구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2018.02.22 수리 (Accepted) 1-1-2018-0187159-59
2 [심사청구]심사청구(우선심사신청)서
[Request for Examination] Request for Examination (Request for Preferential Examination)
2018.08.08 수리 (Accepted) 1-1-2018-0782781-84
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2019.03.15 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2019.05.14 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2019-0073795-31
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2019.07.11 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2019-0499643-12
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2019.09.11 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2019-0934007-85
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2019.09.11 수리 (Accepted) 1-1-2019-0934006-39
8 등록결정서
Decision to grant
2020.01.14 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2020-0034055-61
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번호 청구항
1 1
삭제
2 2
복수의 스위칭 소자들로 구성되는 풀 브리지 인버터, 상기 풀 브리지 인버터의 출력이 1차측에 연결되고 2차측에 정류기가 연결된 변압기, 및 상기 변압기의 2차측으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 부하측으로 출력하는 상기 정류기를 포함하는 전력 공급 장치의 상기 풀 브리지 인버터의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어 장치로서,상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압에 반비례하는 데드 타임을 생성하며, 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호에 상기 데드 타임을 삽입하여 상기 복수의 스위칭 소자들로 출력하고,상기 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치는상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값에 따라서 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 전압의 듀티 사이클을 나타내는 듀티 전압값을 출력하는 듀티 결정부;상기 듀티 전압값과 삼각파를 비교하여 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 출력 전압의 듀티 사이클을 갖는 전압 파형을 출력하는 비교부;상기 풀 브리지 인버터가 상기 비교부로부터 입력된 전압 파형과 동일한 듀티 사이클을 갖는 전압을 출력하도록 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부;상기 듀티 전압값을 이용하여 상기 스위칭 제어 신호에 삽입될 데드 타임을 생성하고 데드 타임에 대응되는 데드 타임 전압 신호를 출력하는 데드 타임 생성부; 및상기 데드 타임 생성부에서 생성된 데드 타임을 상기 스위칭 제어 신호에 삽입하여 상기 풀 브리지 인버터의 각 스위칭 소자로 출력하여 제어하는 제어 신호 출력부를 포함하며,상기 데드 타임 생성부는 아래의 수학식에 따라서 데드 타임(Tdead)을 생성하되, Coss 는 MOSFET의 출력 커패시턴스, Ts는 스위칭 주기, Vsaw
3 3
제 2 항에 있어서, 상기 듀티 결정부는상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값과 사전에 정의된 기준값과의 차에 따라서 상기 듀티 전압값을 출력하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치
4 4
제 3 항에 있어서, 상기 듀티 결정부는상기 부하측으로 출력되는 전압값이 클수록 더 작은 듀티 전압값을 출력하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치
5 5
제 4 항에 있어서, 상기 데드 타임 생성부에서 생성되는 데드 타임은 상기 듀티 전압값이 클수록 더 큰 값으로 생성되는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치
6 6
삭제
7 7
스위칭 소자들로 구성되는 풀 브리지 인버터; 상기 풀 브리지 인버터의 출력이 1차측에 연결되고 2차측에 정류기가 연결된 변압기; 상기 변압기의 2차측으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 부하측으로 출력하는 상기 정류기; 및상기 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브리지 인버터로 출력하는, 상기 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템
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삭제
9 9
복수의 스위칭 소자들로 구성되는 풀 브리지 인버터, 상기 풀 브리지 인버터 의 출력이 1차측에 연결되고 2차측에 정류기가 연결된 변압기, 및 상기 변압기의 2 차측으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 부하측으로 출력하는 상기 정류기를 포함하는 전력 공급 장치의 상기 풀 브리지 인버터의 스위칭 소자들을, 스위칭 제어 장치에서 제어하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법으로서,상기 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법은상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압에 반비례하는 데드 타임을 생성하며, 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호에 상기 데드 타임을 삽입하여 상기 복수의 스위칭 소자들로 출력하는 것을 특징으로 하되,(a) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값에 따라서 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 전압의 듀티 사이클을 나타내는 듀티 전압값을 생성하는 단계;(b) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 듀티 전압값과 삼각파를 비교하여 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 출력 전압의 듀티 사이클을 갖는 전압 파형을 생성하는 단계;(c) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 풀 브리지 인버터가 상기 (b) 단계에서 생성된 전압 파형과 동일한 듀티 사이클을 갖는 전압을 출력하도록 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호를 생성하는 단계;(d) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 듀티 전압값을 이용하여 상기 스 위칭 제어 신호에 삽입될 데드 타임을 생성하고 데드 타임에 대응되는 데드 타임 전압 신호를 생성하는 단계; 및(e) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 데드 타임 전압 신호에 따라서 상기 데드 타임을 상기 스위칭 제어 신호에 삽입하여 상기 풀 브리지 인버터의 각 스위칭 소자로 출력하여 제어하는 단계를 포함하고,상기 데드 타임(Tdead)은 아래의 수학식에 따라서 생성되되,Coss 는 MOSFET의 출력 커패시턴스, Ts는 스위칭 주기, Vsaw
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제 9 항에 있어서, 상기 (a) 단계는상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값과 사전에 정의된 기준값과의 차에 따라서 상기 듀티 전압값을 생성하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법
11 11
제 10 항에 있어서, 상기 (a) 단계는상기 부하측으로 출력되는 전압값이 클수록 더 작은 듀티 전압값을 생성하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법
12 12
제 11 항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 생성되는 데드 타임은 상기 듀티 전압값이 클수록 더 큰 값으로 생성되는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법
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1 과학기술정보통신부 한국전기연구원 전기추진 기술 개발 사업 모듈형 고밀도 펄스전원 기술