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1
양방향 공진형 DC-DC 컨버터로서,복수의 반도체 스위치를 포함하는 1 차측 스위치 모듈,복수의 변압기 각각의 1차 권선,복수의 1 차측 공진 리액턴스 소자를 포함하고,제 1 전압원과 연결되는 1 차측 회로부; 및복수의 반도체 스위치를 포함하는 2 차측 스위치 모듈,상기 복수 변압기에 각각 자기적으로 연결된 복수의 2차 권선,복수의 2 차측 공진 리액턴스 소자를 포함하고,제 2 전압원과 연결되는 2 차측 회로부; 및상기 상기 1 차측 스위치 모듈 및 상기 2 차측 스위치 모듈을 제어하는 제어부를 포함하며;상기 제어부는 상기 1 차측 스위치 모듈 및 상기 2 차측 스위치 모듈의 반도체 스위치들을 제어하여 상기 제 1 전압원과 상기 제 2 전압원간에 양방향으로 전기 에너지를 전달하되, 상기 1 차측 스위치 모듈 및 상기 2 차측 스위치 모듈 중 적어도 하나에 대한 스위칭 주파수를 가변함으로써, 입력 전압 크기에 대비한 출력 전압의 크기인 전압 이득을 제어하는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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| 2 |
2
제 1 항에 있어서,상기 제어부는,상기 제 1 전압원으로부터 상기 제 2 전압원으로 전기에너지를 전달하는 순방향 전력 전달 모드 및 상기 제 2 전압원으로부터 상기 제 1 전압원으로 전기에너지를 전달하는 역방향 전력 전달 모드에서 동일하게, 상기 스위칭 주파수를 증가시킴으로써 상기 전압 이득을 감소시키고, 상기 스위칭 주파수를 감소시킴으로써 상기 전압 이득을 증가시키는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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| 3 |
3
제 2 항에 있어서,상기 순방향 전력 전달 모드에서는, 상기 1 차측 공진 리액턴스 소자에는 전류가 흐르고, 상기 2 차측 공진 리액턴스 소자에는 전류가 흐르지 않으며,상기 역방향 전력 전달 모드에서는, 상기 2 차측 공진 리액턴스 소자에는 전류가 흐르고, 상기 1 차측 공진 리액턴스 소자에는 전류가 흐르지 않는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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| 4 |
4
제 3 항에 있어서,상기 복수의 변압기 중 어느 하나인 제 1 변압기의 일차 권선(Np1)과 제 1 변압기의 이차 권선(Ns1)이 자기적으로 연결되고,상기 복수의 변압기 중 또 다른 하나인 제 2 변압기의 일차 권선(Np2)과 제 2 변압기의 이차 권선(Ns2)이 자기적으로 연결되되,상기 순방향 전력 전달 모드에서는 상기 제 1 변압기 이차 권선의 전압과 상기 제 2 변압기 이차 권선의 전압이 더해져서 제 2 전압원에 인가되고, 상기 역방향 전력 전달 모드에서는 상기 제 1 변압기 일차 권선의 전압과 상기 제 2 변압기 일차 권선의 전압이 더해져서 제 1 전압원에 인가되는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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5
제 4 항에 있어서,상기 제 1 변압기 일차 권선과 상기 제 1 변압기 이차 권선이 서로 동일 방향으로 권선이 감기고,상기 제 2 변압기 일차 권선과 상기 제 2 변압기 이차 권선이 서로 반대 방향으로 권선이 감긴 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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6
제 5 항에 있어서,상기 1 차측 스위치 모듈은,제 1-1 내지 1-4 반도체 스위치를 포함하되,제 1-1 과 1-2 반도체 스위치가 직렬로 연결되고,제 1-3 과 1-4 반도체 스위치가 직렬로 연결되어 풀 브릿지 구조를 가지며,제 1-1 과 1-2 반도체 스위치가 연결된 노드는 상기 제 1 변압기 일차 권선의 일단과 연결되고,제 1-3 과 1-4 반도체 스위치가 연결된 노드는 상기 제 2 변압기 일차 권선의 일단과 연결되며,상기 2 차측 스위치 모듈은,제 2-1 내지 2-4 반도체 스위치를 포함하되,제 2-1 과 2-2 반도체 스위치가 직렬로 연결되고,제 2-3 과 2-4 반도체 스위치가 직렬로 연결되어 풀 브릿지 구조를 가지며,제 2-1 과 2-2 반도체 스위치가 연결된 노드는 상기 제 1 변압기 이차 권선의 일단과 연결되고,제 2-3 과 2-4 반도체 스위치가 연결된 노드는 상기 제 2 변압기 이차 권선의 일단과 연결되는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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| 7 |
7
제 5 항에 있어서,상기 복수의 1 차측 공진 리액턴스 소자 중 어느 하나인 1 차측 제 1 공진 리액턴스 소자의 일단과 상기 복수의 1 차측 공진 리액턴스 소자 중 또 다른 하나인 1 차측 제 2 공진 리액턴스 소자의 일단이 소정의 1 차측 중심 노드에 전기적으로 연결되고,상기 복수의 2 차측 공진 리액턴스 소자 중 어느 하나인 2 차측 제 1 공진 리액턴스 소자의 일단과 상기 복수의 2 차측 공진 리액턴스 소자 중 또 다른 하나인 2 차측 제 2 공진 리액턴스 소자의 일단이 소정의 2 차측 중심 노드에 전기적으로 연결되고,상기 1 차측 제 1 공진 리액턴스 소자의 타단과 상기 1 차측 제 2 공진 리액턴스 소자의 타단이 공통연결선을 통해 전기적으로 연결되고,상기 2 차측 제 1 공진 리액턴스 소자의 타단과 상기 2 차측 제 2 공진 리액턴스 소자의 타단이 공통연결선을 통해 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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| 8 |
8
제 7 항에 있어서,상기 1 차측 제 1 공진 리액턴스 소자는 1 차측 제 1 공진 커패시터 또는 1 차측 제 1 공진 커패시터 및 상기 1 차측 제 1 공진 커패시터와 직렬로 연결된 1차측 제 1 공진 인덕터를 포함하고,상기 1 차측 제 2 공진 리액턴스 소자는 1 차측 제 2 공진 커패시터 또는 1 차측 제 2 공진 커패시터 및 상기 1 차측 제 2 공진 커패시터와 직렬로 연결된 1차측 제 2 공진 인덕터를 포함하며,상기 2 차측 제 1 공진 리액턴스 소자는 2 차측 제 1 공진 커패시터 또는 2 차측 제 1 공진 커패시터 및 상기 2차측 제 1 공진 커패시터와 직렬로 연결된 2차측 제 1 공진 인덕터를 포함하고,상기 2 차측 제 2 공진 리액턴스 소자는 2 차측 제 2 공진 커패시터 또는 2 차측 제 2 공진 커패시터 및 상기 2차측 제 2 공진 커패시터와 직렬로 연결된 2차측 제 2 공진 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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9
제 8 항에 있어서,상기 1 차측 제 1 공진 리액턴스 소자의 타단 및 상기 1 차측 제 2 공진 리액턴스 소자의 타단은, 각각 상기 제 1 변압기 일차 권선의 타단 및 상기 제 2 변압기 일차 권선의 타단과 전기적으로 연결되는 것,을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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| 10 |
10
제 9 항에 있어서,상기 1 차측 회로부는1 차측 제 1 분압 커패시터 및 1 차측 제 2 분압 커패시터를 더 포함하고,1 차측 제 1 분압 커패시터의 일단과 타단은 각각 상기 제 1 전압원의 양극 및 상기 1 차측 중심 노드에 연결되고,1 차측 제 2 분압 커패시터의 일단과 타단은 각각 상기 1 차측 중심 노드 및 상기 제 1 전압원의 음극에 연결되는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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11
제 10 항에 있어서,상기 1 차측 제 1 공진 리액턴스 소자는 상기 1 차측 제 1 공진 커패시터와 직렬로 연결된 제 1 노치 필터를 더 포함하고,상기 1 차측 제 2 공진 리액턴스 소자는 상기 1 차측 제 2 공진 커패시터와 직렬로 연결된 제 2 노치 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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12
제 11 항에 있어서,상기 제 1 노치 필터 및 제 2 노치 필터는 병렬로 연결된 인덕터와 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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13
제 9 항에 있어서,상기 1 차측 스위치 모듈은,상기 제 1 전압원의 양극 및 상기 1 차측 중심 노드에 연결된 제 1-5 반도체 스위치,상기 제 1 전압원의 음극 및 상기 1 차측 중심 노드에 연결된 제 1-6 반도체 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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14
제 9 항에 있어서,상기 1 차측 회로부는상기 제 1 전압원의 양극단과 상기 1 차측 중심 노드사이에, 직렬로 연결된 1 차측 제 1 분압 커패시터, 제 1 변압기의 1 차측 제 1 보조 권선 및 제 2 변압기의 1 차측 제 1 보조 권선을 더 포함하고,상기 제 1 전압원의 음극단과 상기 1 차측 중심 노드사이에, 직렬로 연결된 1 차측 제 2 분압 커패시터, 제 1 변압기의 1 차측 제 2 보조 권선 및 제 2 변압기의 1 차측 제 2 보조 권선을 더 포함하며,상기 제 1 변압기의 1 차측 제 1 보조 권선 및 상기 제 1 변압기의 1 차측 제 2 보조 권선은 상기 제 1 변압기 일차 권선과 자기적으로 연결되고,상기 제 2 변압기의 1 차측 제 1 보조 권선 및 상기 제 2 변압기의 1 차측 제 2 보조 권선은 상기 제 2 변압기 일차 권선과 자기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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15
제 8 항에 있어서,상기 제 1 변압기 일차 권선의 타단 및 상기 제 2 변압기 일차 권선의 타단이 전기적으로 연결되고,상기 1 차측 회로부는1 차측 제 1 분압 커패시터 및 1 차측 제 2 분압 커패시터를 더 포함하고,상기 제 1 전압원의 양극과 상기 제 1 차측 중심 노드 사이에 상기 1 차측 제 1 분압 커패시터와 상기 1 차측 제 1 공진 리액턴스 소자가 직렬로 연결되고,상기 제 1 전압원의 음극과 상기 제 1 차측 중심 노드 사이에, 1 차측 제 2 분압 커패시터와 상기 1 차측 제 2 공진 리액턴스 소자가 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 2 차측 제 1 공진 리액턴스 소자의 타단 및 상기 2 차측 제 2 공진 리액턴스 소자의 타단은 각각 상기 제 1 변압기 이차 권선의 타단 및 상기 제 2 변압기 이차 권선의 타단과 전기적으로 연결되는 것,을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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17
제 16 항에 있어서,상기 2 차측 회로부는2 차측 제 1 분압 커패시터(C3)와 2 차측 제 2 분압 커패시터(C4)를 더 포함하고,2 차측 제 1 분압 커패시터의 일단과 타단은 각각 상기 제 2 전압원의 양극 및 상기 2 차측 중심 노드에 연결되고,2 차측 제 2 분압 커패시터의 일단과 타단은 각각 상기 2 차측 중심 노드 및 상기 제 2 전압원의 음극에 연결되는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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18
제 17 항에 있어서,상기 2 차측 제 1 공진 리액턴스 소자는 상기 2 차측 제 1 공진 커패시터와 직렬로 연결된 제 3 노치 필터를 더 포함하고,상기 2 차측 제 2 공진 리액턴스 소자는 상기 2 차측 제 2 공진 커패시터와 직렬로 연결된 제 4 노치 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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19
제 18 항에 있어서,상기 제 3 노치 필터 및 제 4 노치 필터는 병렬로 연결된 인덕터와 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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제 16 항에 있어서,상기 2 차측 스위치 모듈은,상기 제 2 전압원의 양극 및 상기 2 차측 중심 노드에 연결된 제 2-5 반도체 스위치,상기 제 2 전압원의 음극 및 상기 2 차측 중심 노드에 연결된 제 2-6 반도체 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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제 16 항에 있어서,상기 2 차측 회로부는상기 제 2 전압원의 양극단과 상기 2 차측 중심 노드사이에, 직렬로 연결된 2 차측 제 1 분압 커패시터, 제 1 변압기의 2 차측 제 1 보조 권선 및 제 2 변압기의 2 차측 제 1 보조 권선 을 더 포함하고,상기 제 2 전압원의 음극단과 상기 2 차측 중심 노드사이에, 직렬로 연결된 2 차측 제 2 분압 커패시터, 제 1 변압기의 2 차측 제 2 보조 권선 및 제 2 변압기의 2 차측 제 2 보조 권선을 더 포함하며,상기 제 1 변압기의 2 차측 제 1 보조 권선 및 상기 제 1 변압기의 2 차측 제 2 보조 권선은 상기 제 1 변압기 이차 권선과 자기적으로 연결되고,상기 제 2 변압기의 2 차측 제 1 보조 권선 및 상기 제 2 변압기의 2 차측 제 2 보조 권선은 상기 제 2 변압기 이차 권선과 자기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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22
제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 변압기 이차 권선의 타단 및 상기 제 2 변압기 이차 권선의 타단이 전기적으로 연결되고,상기 2 차측 회로부는2 차측 제 1 분압 커패시터 및 2 차측 제 2 분압 커패시터를 더 포함하고,상기 제 2 전압원의 양극과 상기 제 2 차측 중심 노드 사이에 상기 2 차측 제 1 분압 커패시터와 상기 2 차측 제 1 공진 리액턴스 소자가 직렬로 연결되고,상기 제 2 전압원의 음극과 상기 제 2 차측 중심 노드 사이에, 2 차측 제 2 분압 커패시터와 상기 2 차측 제 2 공진 리액턴스 소자가 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 양방향 공진형 DC-DC 컨버터
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