KR102094832B1

KR102094832B1 - Apparatus for Control Power Supply of Semiconductor Transformer

Info

Publication number: KR102094832B1
Application number: KR1020180150960A
Authority: KR
Inventors: 이건복; 김명룡; 이병송; 이수길; 이경표; 이준석
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2020-03-31

Abstract

The present invention relates to a control power supply device of a semiconductor transformer in which a plurality of module converters driven by a controller are connected in series to convert main power into direct current (DC) power and output the same so that control power for driving of the controller controlling an alternating current (AC)/DC converter is stably and continuously supplied while maintaining insulation from the main power of the semiconductor transformer. The control power supply device of a semiconductor transformer comprises: a transmitter supplying external power to a plurality of module converters; and a plurality of receivers wirelessly collecting power from the transmitter.

Description

{Apparatus for Control Power Supply of Semiconductor Transformer}

본 발명은 반도체 변압기의 제어 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 변압기의 메인 전원으로부터 절연을 유지하면서 AC/DC 컨버터를 제어하는 제어기의 구동을 위한 제어 전원을 안정적이면서 지속적으로 공급할 수 있는 반도체 변압기의 제어 전원 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a control power supply device of a semiconductor transformer, and more specifically, while maintaining insulation from the main power supply of the semiconductor transformer, it is possible to stably and continuously supply control power for driving the controller that controls the AC / DC converter. It relates to a control power supply of a semiconductor transformer.

일반적으로 종래 고중량 유입식 변압기의 단점을 개선하기 위해 개발되고 있는 반도체 변압기 (Solid state transformer)는 컨버터 등의 전력변환장치를 활용하여 원하는 직류 전압의 전원으로 변환하는 장치로서, 등록특허 제10-1873113호 등을 통해 다양하게 제안된 바 있다. In general, a semiconductor transformer (Solid state transformer), which has been developed to improve the disadvantages of a conventional heavy-duty inflow transformer, is a device that converts power to a desired DC voltage by using a power converter such as a converter. Various proposals have been made through the issue of Ho.

반도체 변압기는 고압의 교류 배전망에 직렬로 다수의 모듈 컨버터를 연결하면 각 컨버터에 반도체 소자가 견딜만한 전압을 분배하여 가해줄 수 있고 컨버터의 출력을 병렬로 연결하여 분배된 전력원을 다시 하나로 합쳐서 원하는 전압의 직류 전원을 완성한다. When a semiconductor transformer connects a number of module converters in series to a high-voltage AC distribution network, a semiconductor device can distribute and apply a voltage that the semiconductor device can withstand, and the outputs of the converters are connected in parallel to bring the distributed power sources back together. Complete the DC power supply at the desired voltage.

이러한 반도체 변압기는 기본적으로 AC/DC 컨버터, 고주파 변압기, DC/DC 컨버터로 구성된다. 이때, AC/DC 컨버터는 교류 메인 전원에 직렬로 연결되어 각 모듈 간에는 전압분배에 의한 전위차가 발생함에 따라 모듈 간에는 서로 절연을 유지해야 하며 AC/DC 컨버터의 제어를 위한 제어기도 마찬가지로 절연되어야 한다. The semiconductor transformer is basically composed of an AC / DC converter, a high frequency transformer, and a DC / DC converter. At this time, the AC / DC converters are connected in series to the AC main power supply, and as the potential difference due to voltage distribution occurs between each module, the modules must be isolated from each other and the controller for controlling the AC / DC converter should be isolated as well.

그러나, AC/DC 컨버터의 제어기에 필요한 전원은 모듈에 분배된 메인 전원에서 그대로 사용할 수 없고 별도의 내부 변환장치를 이용하거나 외부 전원을 공급해주어야 하는 어려움이 있다. However, the power required for the controller of the AC / DC converter cannot be used as it is from the main power distributed to the module, and there is a difficulty in using a separate internal converter or supplying external power.

특히, 내부 변환장치를 이용하는 방법은 메인 전압을 병렬로 연결하여 제어전원을 위한 별도의 컨버터로 구성되는데 이 경우에도 별도의 컨버터를 위한 제어전원이 또 필요하므로 이를 위한 소전력용 전압 분배회로를 구성해주어야 하는 복잡성이 발생한다. In particular, the method using the internal converter consists of a separate converter for the control power supply by connecting the main voltages in parallel. In this case, a control power supply for the separate converter is also required, so a voltage distribution circuit for small power is configured. This creates the complexity you have to do.

또한, 반도체 변압기의 메인 전원에 문제가 생기거나 차단되는 경우 제어기의 전원도 동시에 차단되어 오류보고나 긴급상황 대처에 문제가 발생한다. In addition, if a problem occurs or is cut off in the main power supply of the semiconductor transformer, the power supply of the controller is also cut off at the same time, causing a problem in error reporting or emergency response.

아울러, AC/DC 컨버터의 제어를 위한 제어기에 안정적으로 전원을 공급하기 위해서는 메인 전원과 분리된 외부에서 전원을 공급해주어야 하는데 이 경우 고압의 메인 전원과의 절연을 유지하여야 하므로 직접 연결할 수 없는 문제점이 있다.In addition, in order to stably supply power to the controller for the control of the AC / DC converter, power must be supplied from an external source separate from the main power source. In this case, it is necessary to maintain insulation from the high voltage main power source. have.

참고문헌 1: 등록특허 제10-1873113호Reference 1: Registered Patent No. 10-1873113

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 반도체 변압기의 구성 장치인 AC/DC 컨버터를 제어하는 제어기의 구동을 위한 제어전원을 반도체 변압기의 메인 전원으로부터 절연을 유지하면서 안정적이면서 지속적으로 공급할 수 있는 반도체 변압기의 제어 전원 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is intended to solve these problems, and the present invention is stable and continuous while maintaining the control power for driving the controller controlling the AC / DC converter, which is a component of the semiconductor transformer, from the main power of the semiconductor transformer. It is an object of the present invention to provide a control power supply device for a semiconductor transformer that can be supplied to the system.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; The present invention to solve this technical problem;

제어기에 의해 구동되는 모듈 컨버터가 직렬로 복수가 연결되어 메인 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력하는 반도체 변압기의 제어 전원 공급장치에 있어서, 외부 전원을 상기 복수의 모듈 컨버터에 전원을 공급하기 위한 송신기와, 상기 송신기로부터 전력을 무선으로 수집할 수 있는 복수의 수신기로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 변압기의 제어 전원 공급 장치를 제공한다. A control power supply of a semiconductor transformer in which a plurality of module converters driven by a controller are connected in series to convert and output main power to DC power, comprising: a transmitter for supplying external power to the plurality of module converters; It provides a control power supply of a semiconductor transformer, characterized in that it comprises a plurality of receivers capable of wirelessly collecting power from the transmitter.

이때, 상기 송신기는 외부 전원을 변환하는 전력변환기와, 전력변환기에서 변환된 전력을 무선 송출하는 송신 코일로 구성되고; 상기 수신기는 상기 송신 코일로부터 무선 송출되는 전력을 수신하는 수신 코일과, 상기 수신 코일을 통해 입력되는 전력을 제어기의 제어전원으로 변환하는 정류 컨버터로 구성되는 것을 특징으로 한다. At this time, the transmitter is composed of a power converter for converting an external power source and a transmitting coil for wirelessly transmitting the power converted by the power converter; The receiver is characterized in that it consists of a receiving coil that receives power wirelessly transmitted from the transmitting coil, and a rectifying converter that converts power input through the receiving coil into a control power of a controller.

그리고, 상기 송신 코일은 하나의 턴(turn)을 가진 코일을 사용하거나 복수의 턴을 가진 코일을 사용하는 것을 특징으로 한다. In addition, the transmitting coil is characterized in that a coil having one turn or a coil having a plurality of turns is used.

아울러, 상기 송신 코일은 하나의 턴을 가진 길쭉한 루프(loop) 형태인 것을 특징으로 한다. In addition, the transmission coil is characterized in that the elongated loop (loop) with one turn.

또한, 상기 송신 코일은 복수의 서브 코일과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다. In addition, the transmitting coil is characterized in that it is connected in series with a plurality of sub-coils.

아울러, 상기 서브 코일은 스파이럴 코일 형태인 것을 특징으로 한다. In addition, the sub-coil is characterized in that the spiral coil.

그리고, 상기 수신 코일은 스파이럴 또는 헬리컬 코일 형태인 것을 특징으로 한다. In addition, the receiving coil is characterized in that the spiral or helical coil form.

아울러, 상기 송신 코일과 수신 코일 사이에는 절연 물질이 구비되는 것을 특징으로 한다. In addition, an insulating material is provided between the transmitting coil and the receiving coil.

본 발명에 따르면, 반도체 변압기를 구성하는 복수의 모듈 컨버터에 절연이 유지되고 지속가능한 제어 전원을 메인 전원과는 별개의 외부 전원을 통해 무선으로 비접촉식으로 제공함에 따라 메인 전원이 차단되더라도 제어기 구동을 위한 제어 전원을 안정적으로 공급할 수 있다.According to the present invention, insulation is maintained in a plurality of module converters constituting a semiconductor transformer and a sustainable control power supply is provided in a non-contact manner wirelessly through an external power supply separate from the main power supply, so that the controller is driven even when the main power supply is cut off. Control power can be supplied stably.

또한, 본 발명은 이러한 제어기의 안정적인 구동을 통해 메인 전원이 차단되더라도 메인 전원의 상태 모니터링과 외부 장치와의 통신 등을 안정적으로 유지할 수도 있다.In addition, the present invention can stably maintain the state monitoring of the main power and communication with an external device even if the main power is cut off through stable driving of the controller.

도 1은 일반적인 반도체 변압기의 구성도이다.
도 2는 도 1의 모듈의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 변압기의 제어 전원 공급 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제어 전원 공급 장치의 상세 구조도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제어 전원 공급 장치의 송신 및 수신 코일의 다른 예를 도시한 구조도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어 전원 공급 장치의 송신 및 수신 코일의 절연 구조도이다. 1 is a block diagram of a typical semiconductor transformer.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the module of FIG. 1.
3 is a block diagram of a control power supply of a semiconductor transformer according to the present invention.
4 is a detailed structural diagram of a control power supply according to the present invention.
5 is a structural diagram showing another example of the transmitting and receiving coils of the control power supply according to the present invention.
6 is an insulating structure diagram of a transmitting and receiving coil of a control power supply according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 반도체 변압기의 제어 전원 공급 장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a control power supply device for a semiconductor transformer according to the present invention will be able to understand its features by an embodiment described in detail.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor appropriately explains the concept of terms to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and at the time of this application, they can be replaced. It should be understood that there may be various equivalents and variations.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 제어 전원 공급 장치가 적용되는 반도체 변압기(1)는 AC/DC 컨버터(110), 고주파 변압기(120), DC/DC컨버터(130,140) 등을 포함하는 복수의 모듈 컨버터(100)로 구성되는 것으로, 복수의 모듈 컨버터(100)는 냉각과 절연이 고려된 외함(10) 안에 배치된다. 1 and 2, the semiconductor transformer 1 to which the control power supply according to the present invention is applied includes an AC / DC converter 110, a high frequency transformer 120, a DC / DC converter 130,140, etc. It consists of a plurality of module converter 100, the plurality of module converter 100 is disposed in the enclosure 10 is considered cooling and insulation.

이러한 반도체 변압기를 구성하는 복수의 모듈 컨버터(100)는 각기 절연이 유지되고 지속가능한 제어 전원을 모듈 컨버터(100)의 제어를 위한 제어기(102)에 공급할 수 있어야 한다.Each of the plurality of module converters 100 constituting the semiconductor transformer should be able to supply control to the controller 102 for controlling the module converter 100 while maintaining insulation and sustainable control power.

상기 모듈 컨버터(100)는 외부의 메인 전원(S1)에 직렬로 연결되고, 각각의 모듈 컨버터(100)는 외부와 절연을 유지한 상태로 구비되어, 교류인 메인 전원(S1)을 직류 전원으로 변환하여 출력함으로써 부하에 공급한다.The module converter 100 is connected in series to the external main power source (S1), each of the module converter 100 is provided in a state that maintains insulation from the outside, AC main power source (S1) as a DC power source It is supplied to the load by converting and outputting it.

본 발명은 상기 반도체 변압기(1)를 구성하는 모듈 컨버터(100)의 제어를 담당하는 제어기(102)의 구동을 위한 제어 전원을 공급시 도체 단자를 직접 연결하지 않고, 비접촉식(무선전력)으로 절연을 유지하며 제어 전원을 제어기(102)에 전달하기 위한 것이다.The present invention does not directly connect the conductor terminal when supplying control power for driving the controller 102 in charge of the control of the module converter 100 constituting the semiconductor transformer 1, and is insulated with a non-contact type (wireless power) It is intended to maintain and transmit control power to the controller 102.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 제어 전원 공급 장치는 외부 전원(S2)을 복수의 모듈 컨버터(100)에 전원을 공급할 수 있는 하나의 송신기(200)와, 상기 송신기(200)로부터 전력을 수집할 수 있는 복수의 수신기(300)로 구성된다. 3 and 4, the control power supply device according to the present invention includes one transmitter 200 capable of supplying power to the plurality of module converters 100 from external power sources S2, and the transmitter 200 It consists of a plurality of receivers 300 that can collect power from.

상기 송신기(200)는 외부 전원(S2)을 공급받아 무선전력이 가능한 주파수로 변환하여 송신 코일(220)을 통해 무선으로 수신기(300)에 전력을 전달하며, 상기 수신기(300)는 수신 코일(310)을 통해 전력을 수신한다. The transmitter 200 receives external power (S2), converts it into a frequency capable of wireless power, and wirelessly transmits power to the receiver 300 through the transmitting coil 220, and the receiver 300 receives the receiving coil ( 310) to receive power.

이때, 상기 송신기(200)는 외부 전원(S2)의 전력 변환을 위해 인버터 또는 전력증폭기 등의 전력변환기(210)와, 전력변환기(210)에서 변환된 전력을 무선 송출하는 송신 코일(220)로 구성되며, 사용 주파수는 kHz 대역부터 MHz 대역까지 사이즈와 규격 등에 맞춰 다르게 사용할 수 있다. 이 경우 송신기(200)는 사이즈가 작은 경우 주파수를 높이면 유리하다. At this time, the transmitter 200 is a power converter 210 such as an inverter or a power amplifier for power conversion of the external power source (S2), and the transmission coil 220 for wirelessly transmitting the power converted by the power converter 210 It is configured, and the used frequency can be used differently from the kHz band to the MHz band according to sizes and specifications. In this case, if the size of the transmitter 200 is small, it is advantageous to increase the frequency.

또한, 상기 송신 코일(220)은 하나의 턴(turn)을 가진 코일을 사용하거나 복수의 턴을 가진 코일을 사용할 수도 있으며, 복수의 수신기(300)에 각각 구비되는 수신 코일(310)이 자기적으로 결합되는(magnetically coupled) 형태로 설계된다. In addition, the transmitting coil 220 may use a coil having one turn or a coil having a plurality of turns, and the receiving coils 310 provided in each of the plurality of receivers 300 are magnetic. It is designed to be magnetically coupled.

즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 예를 들어 상기 송신 코일(220)은 하나의 턴을 가진 길쭉한 루프(loop) 형태가 될 수 있고 길이 방향으로 다수의 수신 코일(310)이 동일한 공극으로 배치될 수 있다.That is, as illustrated in FIGS. 3 and 4, for example, the transmitting coil 220 may be in the form of an elongated loop having one turn, and a plurality of receiving coils 310 in the longitudinal direction may have the same air gap Can be placed as

아울러, 상기 송신 코일(220)의 또 다른 형태는 도 5에 도시된 바와 같이, 송신 코일(220)이 복수의 서브 코일(222)과 직렬로 연결되어 있고 각각의 서브 코일(222)은 복수의 수신기(300)에 각각 구비되는 수신 코일(310)과 유사한 형태인 예를 들어 스파이럴 코일 형태로 만들어져 수신 코일(310)과의 상호 인덕턴스를 증가시키는 형태가 될 수 있다.In addition, another form of the transmission coil 220, as shown in Figure 5, the transmission coil 220 is connected in series with a plurality of sub-coils 222, each sub-coil 222 is a plurality of For example, a coil similar to the receiving coil 310 provided in the receiver 300 may be formed, for example, in the form of a spiral coil to increase the mutual inductance with the receiving coil 310.

물론, 상기 송신기(200)는 상기 송신 코일(220)의 공진과 임피던스를 정합시켜주기 위해 내부에 공진 캐패시터와 정합 회로를 더 포함한다.Of course, the transmitter 200 further includes a resonant capacitor and a matching circuit therein to match the resonance and impedance of the transmitting coil 220.

한편, 상기 수신기(300)는 상기 송신기(200)로부터 무선으로 전력을 수집하여 모듈 컨버터(100)의 제어를 담당하는 제어기(102)의 구동을 위한 제어 전원 형태로 제공하기 위한 것으로, 송신 코일(220)로부터 무선 송출되는 전력을 수신하는 수신 코일(310)과, 상기 수신 코일(310)을 통해 입력되는 전력을 제어기(102)의 제어전원으로 변환하는 정류컨버터(320)로 구성된다. On the other hand, the receiver 300 is to provide power in the form of a control power supply for driving the controller 102 in charge of the control of the module converter 100 by collecting power wirelessly from the transmitter 200, the transmitting coil ( It consists of a receiving coil 310 for receiving the power wirelessly transmitted from 220, and a rectifying converter 320 for converting the power input through the receiving coil 310 to the control power of the controller 102.

이때, 상기 수신 코일(310)은 송신 코일(220)과 절연을 유지한 채로 이격되어 자기적으로 결합하고 송신 코일에서 전송되는 전력을 무선으로 수신한다. 이러한 수신 코일(310)은 스파이럴이나 헬리컬 코일의 형태로 제작될 수 있다.At this time, the receiving coil 310 is spaced apart while maintaining isolation from the transmitting coil 220 and magnetically couples and wirelessly receives power transmitted from the transmitting coil. The receiving coil 310 may be manufactured in the form of a spiral or helical coil.

그리고, 상기 수신 코일(310)을 통해 입력되는 전력은 정류 컨버터(320)를 통해 변환된다. 이러한 정류 컨버터(320)는 수신 코일(310)에서 수신한 전력을 제어기가 필요로 하는 직류 형태의 제어 전원으로 변환하는 컨버터이다. 물론, 상기 정류 컨버터(320)와 수신 코일(310) 사이에는 수신 코일(310)의 공진과 임피던스를 정합시켜주는 공진 캐패시터와 정합 회로가 더 포함될 수 있다.Then, the power input through the receiving coil 310 is converted through the rectifier converter 320. The rectifier converter 320 is a converter that converts the power received from the receiving coil 310 into a DC-type control power source required by the controller. Of course, between the rectifying converter 320 and the receiving coil 310, a resonance capacitor and a matching circuit that match resonance and impedance of the receiving coil 310 may be further included.

한편, 무선전력전송 이론에 따라 상기 송신기(200)측의 송신 코일(220)과 수신기(300)측의 수신 코일(310)은 이격거리가 가까울수록 전력 전송 효율이 향상된다. On the other hand, according to the theory of wireless power transmission, the transmission coil 220 on the transmitter 200 side and the receiving coil 310 on the receiver 300 side improve the power transmission efficiency as the separation distance is closer.

따라서, 송신 코일(220)과 수신 코일(310)은 최대한 가깝도록 설계되어야 하며 이를 위해 송신 코일(220)과 수신 코일(310) 사이에는 얇은 두께에도 높은 절연 특성을 보이는 절연 물질(101)로 채워져야 한다.Therefore, the transmitting coil 220 and the receiving coil 310 should be designed to be as close as possible, and for this purpose, the transmitting coil 220 and the receiving coil 310 are filled with an insulating material 101 showing high insulating properties even at a small thickness. You have to lose.

이러한 절연 물질(101)의 최소두께는 각 모듈 컨버터(100)가 외부와 절연되어야 하는 전압이 다를 경우 달라지므로 각각의 모듈 컨버터(100)는 서로 다른 이격거리를 가질 수 있다. 이에 각각의 모듈 컨버터(100)가 모두 최소두께를 갖도록 설계하면 무선전력전송 효율을 최대화할 수 있다. Since the minimum thickness of the insulating material 101 is different when the voltage to be insulated from the outside of each module converter 100 is different, each module converter 100 may have a different separation distance. Accordingly, if each module converter 100 is designed to have a minimum thickness, it is possible to maximize wireless power transmission efficiency.

상기 수신 코일(310)은 모듈 컨버터(100)의 내부에 내장되므로 송신 코일(220)을 바라보는 모듈 컨버터(100)의 한쪽 면 전체 또는 일부를 절연 물질(101)로 구성하여 수신 코일(310)을 절연 물질(101)에 밀착하여 설계할 수 있다. Since the receiving coil 310 is built in the module converter 100, the receiving coil 310 may be configured by forming an entirety or part of one side of the module converter 100 facing the transmitting coil 220 with an insulating material 101. Can be designed in close contact with the insulating material 101.

도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 제어 전원 공급 장치는 메인 전원(S1)에 직렬로 연결되는 복수의 모듈 컨버터(100)의 제어를 위한 제어 전원을 메인 전원(S1)으로부터 공급받지 않고 별도의 외부 전원(S2)을 공급받아 비접촉식의 무선 전력으로 공급하여 모듈 컨버터(100)의 제어를 위한 제어 전원으로 공급한다.1 to 5, the control power supply according to the present invention does not receive control power for controlling a plurality of module converters 100 connected in series to the main power source S1 from the main power source S1. Instead, it receives a separate external power source (S2) and supplies it as non-contact wireless power to supply it as a control power source for controlling the module converter 100.

즉, 송신기(200)는 외부 전원(S2)을 공급받아 무선전력이 가능한 주파수로 변환하며 이렇게 주파수 변환된 전력은 송신 코일(220)을 통해 무선으로 전송하게 되며, 절연 물질(101)에 의해 이격되게 배치된 수신 코일(310)을 통해 무선 수신되어 수신기(300)에 공급된다. That is, the transmitter 200 receives an external power source (S2) and converts it into a frequency capable of wireless power, and the frequency-converted power is transmitted wirelessly through the transmission coil 220, separated by the insulating material 101. It is wirelessly received through the receiving coil 310 arranged so as to be supplied to the receiver 300.

이에 따라 수신기(300)는 제어기(102)가 필요로 하는 제어 전압으로 변환하여 제어기(102)에 공급함으로서 제어기(102)가 구동된다.Accordingly, the receiver 300 is converted to a control voltage required by the controller 102 and supplied to the controller 102, thereby driving the controller 102.

이러한 구성은 내부 즉 메인 전원(S1)을 제어기(102)의 제어 전원으로 사용하는 종래 방식과는 달리 외부 전원(S2)을 제어기(102)의 제어 전원으로 사용하므로 메인 전원(S1)이 차단되더라도 모듈 컨버터(100)의 제어기(102)가 안정적으로 동작할 수 있다. This configuration uses an external power source S2 as a control power source for the controller 102, unlike the conventional method of using the internal power source S1 as a control power source for the controller 102, even if the main power source S1 is cut off. The controller 102 of the module converter 100 can operate stably.

아울러, 상기 제어기(102)는 메인 전원(S1)이 차단되더라도 메인 전원(S1)의 상태 모니터링과 외부 장치와의 통신 등이 유지되어야 하는데 본 발명은 메인 전원(S1)과는 직접 관련되지 않은 외부 전원(S2)을 사용하므로, 메인 전원(S1)이 차단되더라도 메인 전원(S1)의 상태모니터링과 외부 장치와의 통신 등을 안정적으로 유지할 수 있다.In addition, even if the main power source S1 is cut off, the controller 102 must maintain the status of the main power source S1 and communicate with an external device, but the present invention is not directly related to the main power source S1. Since the power source S2 is used, the state monitoring of the main power source S1 and communication with an external device can be stably maintained even when the main power source S1 is cut off.

또한, 본 발명의 제어 전원 공급 장치는 비접촉식 전원 공급 방식을 채용함에 따라 유선 전력 전송 방식에 비해 비록 전력 전송 효율은 낮지만, 제어기(102)는 반도체 변압기에 유입되는 메인 전원(S1)의 전력에 비해 소 전력을 사용하므로 그 차이가 미미하다. In addition, since the control power supply of the present invention adopts a non-contact power supply method, although the power transmission efficiency is low compared to the wired power transmission method, the controller 102 is connected to the power of the main power source S1 flowing into the semiconductor transformer. Compared to the small power consumption, the difference is small.

그리고, 송신기(200)측의 송신 코일(220)과 수신기(300)측의 수신 코일(310)의 거리가 고정되어 있고 절연 물질(101)을 이용하여 송수신 거리를 최소화할 수 있으므로 거리가 멀고 위치가 바뀔 수 있는 여타 무선전력전송 시스템에 비교해 높은 효율을 얻을 수 있다.In addition, since the distance between the transmitting coil 220 on the transmitter 200 side and the receiving coil 310 on the receiver 300 side is fixed, and the transmitting and receiving distance can be minimized by using the insulating material 101, the distance is far and away. High efficiency can be obtained compared to other wireless power transmission systems that can be changed.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be modified and modified in various ways without departing from the essential characteristics of the present invention. The protection scope of should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

1: 반도체 변압기 100: 모듈 컨버터
101: 절연 물질 102: 제어기
110: AC/DC 컨버터 120: 고주파 변압기
130,140: DC/DC컨버터 200: 송신기
210: 전력변환기 220: 송신 코일
222: 서브 코일 300: 수신기
310: 수신 코일 320: 정류 컨버터
S1: 메인 전원 S2: 외부 전원1: semiconductor transformer 100: module converter
101: insulating material 102: controller
110: AC / DC converter 120: High frequency transformer
130, 140: DC / DC converter 200: Transmitter
210: power converter 220: transmitting coil
222: sub coil 300: receiver
310: receiving coil 320: rectifier converter
S1: Main power S2: External power

Claims

In the control converter power supply of a semiconductor transformer, a plurality of module converters driven by a controller are connected in series to convert and output main power to DC power,
It is composed of a transmitter for supplying external power to the plurality of module converters, and a plurality of receivers provided in the module converter to wirelessly collect power from the transmitter,
The transmitter is composed of a power converter for converting an external power supply and a transmission coil for wirelessly transmitting the power converted by the power converter,
The receiver is composed of a receiving coil that receives power wirelessly transmitted from the transmitting coil, and a rectifying converter that converts power input through the receiving coil into a control power of a controller,
The transmitting coil is connected in series with a plurality of sub-coils provided to correspond to each module converter,
The module converter is provided with an insulating material so as to be located between the transmitting coil and the receiving coil, the thickness of the insulating material is characterized in that each module converter is provided with an insulating material formed to correspond to the voltage to be insulated from the outside Control power supply of semiconductor transformer.

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According to claim 1,
The transmitting coil is a control power supply of a semiconductor transformer, characterized in that using a coil having a single turn (turn) or a coil having a plurality of turns.

According to claim 1,
The transmitting coil is a control power supply of a semiconductor transformer, characterized in that the elongated loop (loop) with one turn.

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According to claim 1,
The sub-coil is a control power supply of a semiconductor transformer, characterized in that the spiral coil.

According to claim 1,
The receiving coil is a spiral or helical coil control power supply device of a semiconductor transformer, characterized in that.

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