일반기술

부분공진 소프트 스위칭모드의 교류/직류 승압형전력변환장치

본 기술은 부분공진(PRSM: Partial Resonant Switch Method) 소프트 스위칭모드(Soft Switching Mode)의 교류/직류 승압형 전력변환장치(AC/DC Boost Converter)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스위칭소자의 턴-온 및 턴-오프시에만 공진회로가 형성되도록 부분공진회로를 적용하고, 입력전류의 불연속제어를 통해 입력전류를 정현파상으로 발생되도록 하여 입력역률을 단위역률로 만들고, 스위칭소자를 보호하기 위한 별도의 스너버회로를 부가할 필요가 없어 간단한 회로구조를 갖는 부분공진 소프트 스위칭모드의 교류/직류 승압형 전력변환장치에 관한 것이다.최근, 반도체 제조기술의 발달은 전력용 스위칭소자의 고속 스위칭을 가능하게 하였다. 이에 따라, 전력변환기(Power Converter)들은 스위칭주파수를 높임으로써, 변환기의 소형화, 경량화 및 저잡음화를 실현하였다.한편, 종래의 교류/직류 승압형 전력변환장치는, 입력전류에 대하여 연속적으로 제어되는 하드 스위칭회로가 채용된다. 즉, 입력전압을 정류 및 평활하여 직류전압으로 변환된 후, 승압형 인덕터에 의해 적정레벨로 승압된다. 이때, 스위칭소자가 장착되어 스위칭소자의 온-오프에 따라 입력전압을 승압하는 과정과, 승압된 전압을 부하에 공급하는 과정이 연속적으로 수행된다.본 기술에 의한 부분공진 소프트 스위칭모드의 교류/직류 승압형 전력변환장치에 따르면, 다음과 같은 이점이 발생한다.(1) 스위칭소자들의 동작상태가 스위치-온 및 스위치-오프시에만 공진회로를 형성시키는 부분공진기법이 적용됨으로써, 스위치들이 소프트 스위칭모드로 동작되므로 스위칭손실이 감소된다.(2) 부분공진이 적용됨에 따라, 공진회로의 손실이 감소되고, 공진용 소자들의 스트레스가 감소되며, 결과적으로 시스템의 효율이 증대된다.(3) 입력전류의 불연속제어에 의해 입력전압의 크기에 비례해서 입력전류가 정현파상으로 생성되므로, 입력역률을 단위역률로 만들 수 있다. 따라서, 고역률의 전력변환장치를 실현할 수 있다.(4) 일반적인 승압형 전력변환장치에 사용되는 인덕터를 공진 및 승압용으로 이용하고, 스너버 컨덴서를 공진용으로 이용함으로써, 전력변환장치의 회로구조가 간단하다.(5) 부분공진회로가 동작되는 상태에서 공진용 컨덴서에 축적된 에너지가 전원측으로 귀환되어 회생전원으로 이용됨으로써, 공진용 컨덴서에 의한 손실이 발생하지 않는다,(6) 공진용 컨덴서에 의해 회생된 에너지는 승압용 소자에 부여되어 입력전류의 왜형률(Distortion)이 개선된다.(7) 동일한 전력용량하에서 하드 스위칭회로에 비하여 스위칭 듀티율이 감소되므로, 전력변환장치의 효율이 증대된다.