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단상 교류 전원()을 입력 받고 출력단에 절대값 전압()을 출력하는 AC/DC 컨버터; 상기 AC/DC 컨버터 출력단에 입력단이 서로 직렬연결된 제 1 내지 N DC/DC 컨버터; 및 상기 AC/DC 컨버터 및 상기 제 1 내지 N DC/DC 컨버터를 제어하는 제어부;를 포함하고, 제 1 내지 N DC/DC 컨버터 각각은, 듀얼 하프 브리지 구조이고, 입력과 절연된 직류를 출력하고,상기 제 1 내지 N DC/DC 컨버터의 출력단은 모두 병렬 연결되며,N은 자연수이고, N≥1인 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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제 1 항에 있어서, 상기 AC/DC 컨버터는,풀 브리지 형태로 연결된 4개의 스위치를 포함하고, 상기 단상 교류 전원과 상기 스위치 모듈 사이에 구비된 인덕터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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제 1 항에 있어서, 상기 제 1 내지 N DC/DC 컨버터 각각은,입력단에 병렬로 연결된 제 1 커패시터부 및 제 1 스위치부;출력단에 병렬로 연결된 제 2 커패시터부 및 제 2 스위치부; 및상기 제 1 스위치부와 상기 제 2 스위치부 사이에 구비된 트랜스포머;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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제 3 항에 있어서, 상기 제 1 커패시터부는 직렬 연결된 제 1-1 커패시터와 제 1-2 커패시터를 포함하고,상기 제 1 스위치부는 직렬 연결된 제 1-1 스위치와 제 1-2 스위치를 포함하며,상기 제 2 커패시터부는 직렬 연결된 제 2-1 커패시터와 제 2-2 커패시터를 포함하고,상기 제 2 스위치부는 직렬 연결된 제 2-1 스위치와 제 2-2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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제 4 항에 있어서, 상기 트랜스포머의 1차측 일단은 상기 제 1-1 커패시터와 상기 제 1-2 커패시터의 연결 노드에 연결되고, 상기 트랜스포머의 1차측 타단은 상기 제 1-1 스위치와 상기 제 1-2 스위치의 연결 노드에 연결되며, 상기 트랜스포머의 2차측 일단은 상기 제 2-1 커패시터와 상기 제 2-2 커패시터의 연결 노드에 연결되고, 상기 트랜스포머의 2차측 타단은 상기 제 2-1 스위치와 상기 제 2-2 스위치의 연결 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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제 1 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 1 내지 M DC/DC 컨버터의 각각의 입력단 전압 측정치( 내지 ), 각각의 입력단 전압 지령(), 상기 1 내지 M DC/DC 컨버터 각각의 출력 전압 및 출력 전압 지령치 에 기초하여 상기 1 내지 M DC/DC 컨버터를 각각 폐루프로 제어하는 제 1 내지 M 폐루프 전압 제어기; 및 상기 M+1 내지 N DC/DC 컨버터의 출력 전압 및 출력 전압 지령치 에 기초하여 상기 M+1 내지 N DC/DC 컨버터를 각각 오픈루프로 제어하는 상기 M+1 내지 N 오픈루프 전압 제어기;를 포함하고,여기서, 1≤M≤N-1인 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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제 6 항에 있어서, 상기 1 내지 M 폐루프 전압 제어기는,상기 전압 지령()에 상기 1 내지 M DC/DC 컨버터의 입력전압을 뺀 값을 입력받아 비례 적분 제어하고, 비례 적분 제어한 출력값과 상기 1 내지 M DC/DC 컨버터 각각의 출력 전압 지령치 에서 출력전압인 을 뺀 후, 비례 적분 제어한 출력값인 상기 상 전류 지령()을 더해 상기 1 내지 M 폐루프 전압 제어기의 상 전류 지령()을 출력하는 제 1 제어유닛;계통 전압의 극성 정보()와 상기 1 내지 M 폐루프 전압 제어기의 입력 전압을 입력받아 계통 전압의 각도의 사인 값을 출력하는 위상 고정부;상기 제 1 제어유닛, 상기 위상 고정부의 출력 및 상수를 곱해 을 출력하는 제 2 제어유닛;상기 제 2 제어유닛의 출력인 , 상기 1 내지 M DC/DC 컨버터의 입력전압 및 상기 1 내지 M DC/DC 컨버터의 출력전압을 입력받아 듀티 사이클인 d1 및 d2를 계산하는 제 1 계산부; 및상기 제 1 계산부에서 계산된 d1 및 d2에 따라 상기 1 내지 M DC/DC 컨버터를 PWM 제어하는 제 1 PWM 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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제 7 항에 있어서,상기 d1은 순방향 에너지 흐름일 때 아래 수식에 의해 계산되고, 역방향 에너지 흐름일 때 아래 수식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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제6항에 있어서,상기 제 M+1 내지 N 오픈루프 전압 제어기는,계통 전압의 극성 정보()와 상기 제 M+1 내지 N 오픈루프 전압 제어기의 입력 전압을 입력받아 계통 전압의 각도의 사인 값을 출력하는 위상 고정부;상기 M+1 내지 N DC/DC 컨버터 각각의 출력 전압 지령치 에서 출력전압인 을 뺀 후, 비례 적분 제어한 출력값인 상기 상 전류 지령(), 상기 위상 고정부의 출력 및 상수를 곱해 을 출력하는 제 3 제어기;상기 제 3 제어기의 출력인 , 상기 제 M+1 내지 N DC/DC 컨버터의 입력전압 및 상기 제 M+1 내지 N DC/DC 컨버터의 출력전압을 입력받아 듀티 사이클인 d1 및 d2를 계산하는 제 2 계산부; 및상기 제 2 계산부에서 계산된 d1 및 d2에 따라 상기 제 M+1 내지 N DC/DC 컨버터를 PWM 제어하는 제 2 PWM 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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10
제 6 항에 있어서, 상기 제어부는,상기 단상 교류 전원의 상전류에 3차 고조파 전류가 부가적으로 흐르도록 상기 AC/DC 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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제 10 항에 있어서, 상기 3차 고조파 전류는 상기 단상 교류 전원의 전압 위상과 동기된 것을 특징으로 하는 반도체 변압기 단상 모듈
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각각 3상 교류 전원 중 어느 두 상의 상간 전원을 입력받고 직류를 출력하는 제 1 항의 특징을 갖는 반도체 변압기 단상 모듈인 제 1 내지 3 반도체 변압기 단상 모듈을 포함하고, 상기 제 1 내지 3 반도체 변압기 단상 모듈의 출력단이 모두 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 변압기
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