KR102233898B1 - 트랜스포머 및 이를 구비한 전력변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랜스포머 및 이를 구비한 전력변환장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 변환하며, 복수의 인터리빙 컨버터를 포함하는 컨버터부와, 컨버터부를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 복수의 인터리빙 컨버터의 스위칭 주기를 가변하며, 스위칭 주기 가변에 대응하여, 복수의 인터리빙 컨버터 간의 동작 구간에 대한 위상 차이를 가변한다.이에 의해, 전력변환시의 고효율의 전력 변환이 가능하게 된다.

Description

트랜스포머 및 이를 구비한 전력변환장치{Transformer and power converting apparatus icnluing the same}

본 발명은 트랜스포머 및 이를 구비한 전력변환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전력변환시의 고효율의 전력 변환이 가능한 트랜스포머 및 이를 구비한 전력변환장치에 관한 것이다.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.

한편, 태양광 모듈은 태양광 발전을 위한 태양전지가 직렬 혹은 병렬로 연결된 상태를 의미하며, 태양광 모듈은 태양전지가 생산한 전기를 모으는 정션박스를 포함할 수 있다.

본 발명의 목적은, 전력변환시의 고효율의 전력 변환이 가능한 트랜스포머 및 이를 구비한 전력변환장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머는, 중공이 형성되며, 측면에 감기는 권선을 가이드하는 권선 가이드부를 포함하는 보빈, 중공 내에 삽입되는 제1 돌출부, 및 보빈을 둘러싸며 서로 이격되는 제1 및 제2 측면부를 구비하는 제1 코어, 중공 내에 삽입되는 제2 돌출부, 및 보빈을 둘러싸며 서로 이격되는 제3 및 제4 측면부를 구비하며, 제1 코어와 함께 보빈에 결합되는 제2 코어, 및 보빈 내의 권선 가이드부에 감기는 권선을 구비한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치는, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 변환하는 컨버터부, 컨버터부를 제어하는 제어부, 및 컨버터부에서 출력되는 전압을 저장하는 커패시터를 포함하고, 컨버터부는, 스위칭 소자, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 전력 변환을 수행하는 트랜스포머, 및 트랜스포머의 출력단에 배치되는 다이오드 소자를 포함하며, 트랜스포머는, 중공이 형성되며, 측면에 감기는 권선을 가이드하는 권선 가이드부를 포함하는 보빈, 중공 내에 삽입되는 제1 돌출부, 및 보빈을 둘러싸며 서로 이격되는 제1 및 제2 측면부를 구비하는 제1 코어, 중공 내에 삽입되는 제2 돌출부, 및 보빈을 둘러싸며 서로 이격되는 제3 및 제4 측면부를 구비하며, 제1 코어와 함께 보빈에 결합되는 제2 코어, 및 보빈 내의 권선 가이드부에 감기는 권선을 구비한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 트랜스포머는, 중공이 형성되며, 측면에 감기는 권선을 가이드하는 권선 가이드부를 포함하는 보빈, 중공 내에 삽입되는 제1 돌출부, 및 보빈을 둘러싸며 서로 이격되는 제1 및 제2 측면부를 구비하는 제1 코어, 중공 내에 삽입되는 제2 돌출부, 및 보빈을 둘러싸며 서로 이격되는 제3 및 제4 측면부를 구비하며, 제1 코어와 함께 보빈에 결합되는 제2 코어, 및 보빈 내의 권선 가이드부에 감기는 권선을 구비함으로써, 전력변환시의 고효율의 전력 변환이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 일예이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이다.
도 3은 도 2의 태양광 모듈의 배면도이다.
도 4는 도 2의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 태양광 모듈의 바이패스 다이오드 구성의 일예이다.
도 6은 도 2의 정션 박스 내부의 전력변환모듈의 블록도의 일예이다.
도 7a는 도 6의 전력변환모듈의 내부 회로도의 일예이다.
도 7a는 도 6의 전력변환모듈의 내부 회로도의 일예이다.
도 7b는 도 6의 전력변환모듈의 내부 회로도의 다른 예이다.
도 8a 및 도 8b는 도 6의 전력변환모듈의 동작방법을 설명하는 도면이다.
도 9a 내지 도 9b는 도 7a의 탭 인덕터 부스트 컨버터의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 6의 컨버터부에서 입력 전원을 이용하여 의사 직류 전원을 출력하는 것을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 11은 컨버터부의 일예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머 내의 보빈의 사시도이다.
도 13 내지 도 17은 도 12의 설명에 참조되는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 일예이다.

도면을 참조하면, 도 1의 태양광 시스템(10)은, 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)을 구비할 수 있다.

각 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)은, 복수의 태양 전지를 구비하며, 직류 전원을 생성하는 각 태양전지 모듈(100a,1000b, ...,100n), 및 각 태양전지 모듈(100a,1000b, ...,100n)의 배면에 부착되며, 각 태양전지 모듈(100a,1000b, ...,100n)로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는, 정션박스(200a, 200b, ...,200n)를 구비할 수 있다.

이때, 정션박스(200a, 200b, ...,200n)는, 각 태양전지 모듈(100a,1000b, ...,100n)로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전력변환모듈(도 6의 700)를 구비할 수 있다.

전력변환모듈(도 6의 700)은, 하나의 회로 기판 상에, 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc), 컨버터부(도 6의 530), 인버터부(도 6의 540)를 구비할 수 있다. 이러한, 전력변환모듈(도 6의 700)을 마이크로 인버터라 명명할 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서의, 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)은, 각 태양전지 모듈(100a,1000b, ...,100n)과 정션박스(200a, 200b, ...,200n)를 통해, 바로, 교류 전원을 출력할 수 있으므로, 이를 태양광 AC 모듈이라 명명할 수도 있다.

한편, 이러한 구성에 의하면, 각 태양전지 모듈(100a,1000b, ...,100n)에, 교류 전원을 출력하는 마이크로 인버터를 부착함으로써, 태양전지 모듈들 중 어느 하나의 출력이 낮아져도, 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)이 서로 병렬 접속되어, 계통(그리드)으로 생성된 교류 전원을 공급할 수 있게 된다.

또한, 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)이 서로 직렬 접속되는 스트링 방식과 달리, 서로 독립적으로 교류 전원을 생성하여 출력하며, 병렬 접속되므로, 다른 태양광 모듈의 교류 전원 출력과 관계없이 안정적으로, 교류 전원을 계통으로 출력할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는, 전력변환모듈(도 6의 700) 내의 복수의 인터리빙 컨버터의 트랜스포머는, 중공이 형성되며, 측면에 감기는 권선을 가이드하는 권선 가이드부를 포함하는 보빈, 중공 내에 삽입되는 제1 돌출부, 및 보빈을 둘러싸며 서로 이격되는 제1 및 제2 측면부를 구비하는 제1 코어, 중공 내에 삽입되는 제2 돌출부, 및 보빈을 둘러싸며 서로 이격되는 제3 및 제4 측면부를 구비하며, 제1 코어와 함께 보빈에 결합되는 제2 코어, 및 보빈 내의 권선 가이드부에 감기는 권선을 구비한다. 이에 의해, 전력변환시의 고효율의 전력 변환이 가능하게 된다. 이에 대해서는 도 11 이하를 참조하여 후술한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이고, 도 3은 도 2의 태양광 모듈의 배면도이며, 도 4는 도 2의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.

도 2 내지 도 4을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100), 태양전지 모듈(100)의 일면에 위치하는 정션 박스(200)를 포함한다. 또한, 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100)과 정션 박스(200) 사이에 배치되는 방열부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.

먼저, 태양전지 모듈(100)은, 복수의 태양 전지(130)를 포함할 수 있다. 그 외, 복수의 태양전지(130)의 하면과 상면에 위치하는 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(150), 제1 밀봉재(120)의 하면에 위치하는 후면 기판(110) 및 제2 밀봉재(150)의 상면에 위치하는 전면 기판(160)을 더 포함할 수 있다.

먼저, 태양전지(130)는, 태양전지(130)는, 태양 에너지를 전기 에너지로 변화하는 반도체 소자로써, 실리콘 태양전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양전지(tandem solar cell), 염료감응형 또는 CdTe, CIGS형 태양전지 등일 수 있다.

태양전지(130)는 태양광이 입사하는 수광면과 수광면의 반대측인 이면으로 형성된다. 예를 들어, 태양전지(130)는, 제1 도전형의 실리콘 기판과, 실리콘 기판상에 형성되며 제1 도전형과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층과, 제2 도전형 반도체층의 일부면을 노출시키는 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하며 제2 도전형 반도체층 상에 형성되는 반사방지막과, 적어도 하나 이상의 개구부를 통해 노출된 제 2 도전형 반도체층의 일부면에 접촉하는 전면전극과, 상기 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함할 수 있다.

각 태양전지(130)는, 전기적으로 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수의 태양 전지(130)는, 리본(133)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 리본(133)은, 태양전지(130)의 수광면 상에 형성된 전면 전극과, 인접한 다른 태양전지(130)의 이면 상에 형성된 후면 전극집전 전극에 접합될 수 있다.

도면에서는, 리본(133)이 2줄로 형성되고, 이 리본(133)에 의해, 태양전지(130)가 일렬로 연결되어, 태양전지 스트링(140)이 형성되는 것을 예시한다. 이에 의해 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되고, 각 스트링은 10개의 태양전지를 구비하는 것을 예시한다. 도면과 달리, 다양한 변형이 가능하다.

한편, 각 태양전지 스트링은, 버스 리본에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 도 2은, 태양전지 모듈(100)의 하부에 배치되는 버스 리본(145a,145c,145e)에 의해, 각각 제1 태양전지 스트링(140a)과 제2 태양전지 스트링(140b)이, 제3 태양전지 스트링(140c)과 제4 태양전지 스트링(140d)이, 제5 태양전지 스트링(140e)과 제6 태양전지 스트링(140f)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다. 또한, 도 2은, 태양전지 모듈(100)의 상부에 배치되는 버스 리본(145b,145d)에 의해, 각각 제2 태양전지 스트링(140b)과 제3 태양전지 스트링(140c)이, 제4 태양전지 스트링(140d)과 제5 태양전지 스트링(140e)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다.

한편, 제1 스트링에 접속된 리본, 버스 리본(145b,145d), 및 제4 스트링에 접속된 리본은, 각각 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)에 전기적으로 접속되며, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)은, 태양전지 모듈(100)의 배면에 배치되는 정션 박스(200) 내의 바이패스 다이오드(도 6의 Da,Db,Dc)와 접속된다. 도면에서는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양전지 모듈(100) 상에 형성된 개구부를 통해, 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장되는 것을 예시한다.

한편, 정션 박스(200)는, 태양전지 모듈(100)의 양단부 중 도전성 라인이 연장되는 단부에 더 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 3에서는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양전지 모듈(100)의 상부에서 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장되므로, 정션 박스(200)가 태양전지 모듈(100)의 배면 중 상부에 위치하는 것을 예시한다. 이에 의해, 도전성 라인의 길이를 줄일 수 있어, 전력 손실이 줄어들 수 있게 된다.

후면 기판(110)은, 백시트로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 4에서는 후면 기판(110)이 직사각형의 모양으로 도시되어 있으나, 태양전지 모듈(100)이 설치되는 환경에 따라 원형, 반원형 등 다양한 모양으로 제조될 수 있다.

한편, 후면 기판(110) 상에는 제1 밀봉재(120)가 후면 기판(110)과 동일한 크기로 부착되어 형성될 수 있고, 제1 밀봉재(120) 상에는 복수의 태양전지(130)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.

제2 밀봉재(150)는, 태양전지(130) 상에 위치하여 제1 밀봉재(120)와 라미네이션(Lamination)에 의해 접합할 수 있다.

여기에서, 제1 밀봉재(120)와, 제2 밀봉재(150)는, 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(150)는, 에틸렌 초산 비닐 수지 (Ethylene Vinyl Acetate;EVA) 필름 등 다양한 예가 가능하다.

한편, 전면 기판(160)은, 태양광을 투과하도록 제2 밀봉재(150) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(130)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다.

정션 박스(200)는, 태양전지 모듈(100)의 배면 상에 부착되며, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전원을 이용하여 전력 변환할 수 있다. 구체적으로, 정션 박스(200)는, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전력변환모듈(700)을 구비할 수 있다.

전력변환모듈(700)은, 하나의 회로 기판 상에, 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc), 컨버터부(도 6의 530), 인버터부(도 6의 540)를 구비할 수 있다. 이러한, 전력변환모듈(700)을 마이크로 인버터라 명명할 수도 있다.

한편, 정션 박스(200) 내의, 회로 소자들의 수분 침투 방지를 위해, 정션 박스 내부는, 실리콘 등을 이용하여, 수분 침투 방지용 코팅이 수행될 수 있다.

한편, 정션 박스(200)에는 개구(미도시)가 형성되어, 상술한 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이 정션 박스 내의 바이패스 다이오드(도 6의Da,Db,Dc)와 연결되도록 할 수 있다.

한편, 정션박스(200)의 일 측면에는, 전력 변환된 교류 전원을 외부로 출력하기 위한, 교류 출력 케이블(38)이 연결될 수 있다.

한편, 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(10)의 외곽부를 고정하기 위한 프레임(105)을 포함할 수 있다. 한편, 정션박스(200)가 배면에서 돌출되지 않도록, 정션 박스(200)의 두께(h2)가 프레임(105)의 두께(h1) 보다 작은 것이 바람직하다.

도 5는 도 2의 태양광 모듈의 바이패스 다이오드 구성의 일예이다.

도면을 참조하여 설명하면, 6개의 태양전지 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)에 대응하여, 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)가 접속될 수 있다. 구체적으로, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 제1 태양전지 스트링과, 제1 버스 리본(145a) 사이에 접속되어, 제1 태양전지 스트링(140a) 또는 제2 태양전지 스트링(140b)에서 역전압 발생시, 제1 태양전지 스트링(140a) 및 제2 태양전지 스트링(140b)을 바이패스(bypass)시킨다.

예를 들어, 정상적인 태양 전지에서 발생하는 대략 0.6V의 전압이 발생하는 경우, 제1 바이패스 다이오드(Da)의 애노드 전극의 전위에 비해 캐소드 전극의 전위가 대략 12V(=0.6V*20)가량 더 높게 된다. 즉, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 바이패스가 아닌 정상 동작을 하게 된다.

한편, 제1 태양전지 스트링(140a)의 어느 태양 전지에서, 음영이 발생하거나, 이물질이 부착되거나 하여, 핫 스팟(hot spot)이 발생하는 경우, 어느 한 태양 전지에서 발생하는 전압은 대략 0.6V의 전압이 아닌, 역전압(대략 -15V)이 발생하게 된다. 이에 따라, 제1 바이패스 다이오드(Da)의 애노드 전극의 전위가 캐소드 전극에 비해 대략 15V 정도 더 높게 되며, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 바이패스 동작을 수행하게 된다. 따라서, 제1 태양전지 스트링(140a) 및 제2 태양전지 스트링(140b) 내의 태양 전지에서 발생하는 전압이 정션 박스(200)로 공급되지 않게 된다. 이와 같이, 일부 태양전지에서 발생하는 역전압이 발생하는 경우, 바이패스 시킴으로써, 해당 태양전지 등의 파괴를 방지할 수 있게 된다. 또한, 핫 스팟(hotspot) 영역을 제외하고, 생성된 직류 전원을 공급할 수 있게 된다.

다음, 제2 바이패스 다이오드(Db)는, 제1 버스 리본(145a)과 제2 버스 리본(145b) 사이에 접속되어, 제3 태양전지 스트링(140c) 또는 제4 태양전지 스트링(140d)에서 역전압 발생시, 제3 태양전지 스트링(140c) 및 제4 태양전지 스트링(140d)을 바이패스(bypass)시킨다.

다음, 제3 바이패스 다이오드(Dc)는, 제1 태양전지 스트링과, 제1 버스 리본(145a) 사이에 접속되어, 제1 태양전지 스트링(140a) 또는 제2 태양전지 스트링(140b)에서 역전압 발생시, 제1 태양전지 스트링 및 제2 태양전지 스트링을 바이패스(bypass)시킨다.

한편, 도 5와 달리, 6개의 태양전지 스트링에 대응하여, 6개의 바이패스 다이오드를 접속시키는 것도 가능하며, 그 외 다양한 변형이 가능하다.

도 6은 도 2의 정션 박스 내부의 전력변환모듈의 블록도의 일예이다.

도면을 참조하면, 정션 박스 내부의 전력변환모듈(700)은, 바이패스 다이오드부(510), 컨버터부(530), 커패시터(C1), 인버터부(540), 제어부(550)를 포함할 수 있다.

바이패스 다이오드부(510)는, 태양전지 모듈(100) 의 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)들 사이에, 각각 배치되는 바이패스 다이오드들(Dc,Db,Da)을 구비할 수 있다. 이때, 바이패스 다이오드의 개수는, 1개 이상이며, 도전성 라인의 개수 보다 1개 더 작은 것이 바람직하다.

바이패스 다이오드들(Dc,Db,Da)은, 태양전지 모듈(50)로부터, 특히, 태양전지 모듈(50) 내의 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)로부터 태양광 직류 전원을 입력받는다. 그리고, 바이패스 다이오드들(Dc,Db,Da)은, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d) 중 적어도 하나로부터의 직류 전원에서 역전압이 발생하는 경우, 바이패스 시킬 수 있다.

한편, 바이패스 다이오드부(510)를 거친 입력 전원(Vpv)은, 컨버터부(530)로 입력된다.

컨버터부(530)는, 바이패스 다이오드부(510)에서 출력된 입력 전원(Vpv)을 변환한다. 한편, 컨버터부(530)는, 제1 전력변환부라 명명될 수 있다.

예를 들어, 컨버터부(530)는, 도 8a와 같이, 직류 입력 전원(Vpv)을 의사 직류 전원(pseudo dc voltage)으로 변환될 수 있다. 이에 따라, 커패시터(C1)에는 의사 직류 전원이 저장될 수 있다. 한편, dc단 커패시터(C1)의 양단은 dc 단이라 할 수 있으며, 커패시터(C1)는 dc단 커패시터라 명명될 수도 있다.

다른 예로, 컨버터부(530)는, 도 8a와 같이, 직류 입력 전원(Vpv)을 승압하여 직류 전원으로 변환할 수 있다. 이에 따라 dc단 커패시터(C1)에는 승압된 직류 전원이 저장될 수 있다.

인버터부(540)는, dc단 커패시터(C1)에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다. 한편, 인버터부(540)는, 제2 전력변환부라 명명될 수 있다.

예를 들어, 인버터부(540)는, 컨버터부(530)에서 변환된 의사 직류 전원(pseudo dc voltage)을 교류 전원으로 변환할 수 있다.

다른 예로, 인버터부(540)는, 컨버터부(530)에서 승압된 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다.

한편, 컨버터부(530)는, 의사 직류 전원(pseudo dc voltage) 변환, 또는 승압 진류 전원 변환을 위해, 복수의 인터리빙 컨버터를 구비하는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명의 실시예에서는, 컨버터부(530)가, 3개 이상의 인터리빙 컨버터를 구비하는 것으로한다.

도면에서는 n개의 컨버터(610a,610b,...610n)가, 서로 병렬 접속되는 것을 예시한다. n개의 컨버터(610a,610b,...610n)의 에너지 변환 용량은 동일할 수 있으다.

직류 입력 전원(Vpv)에 의한 전류가, n개의 컨버터(610a,610b,...610n)에서, 1/N로 작아지며, n개의 컨버터(610a,610b,...610n)의 출력단에서, 각 컨버터의 출력 전류가 하나로 합쳐지게 된다.

한편, n개의 컨버터(610a,610b,...610n)는, 인터리빙 동작을 하며, 각 n개의 컨버터(610a,610b,...610n)의 전류 위상은, 기준상 대비 +(360°/N), -(360°/N) 또는 그와 근접한 위상 지연을 유지하며 동작한다.

이와 같이, n개의 컨버터를 인터리빙 동작시키는 경우, 컨버터부(530)의 입력 전류와 출력 전류의 리플(ripple)이 저감되며, 따라서, 전력변환모듈(700) 내의 회로 소자의 용량 및 크기가 작아지는 장점이 있다. 이에 따라, 정션 박스의 두께가 태양전지 모듈의 프레임(105)의 두께 보다 작아질 수 있게 된다.

한편, 인터리빙 컨버터는, 탭 인덕터 부스트 컨버터, 또는 플라이백 컨버터 등이 사용될 수 있다.

도 7a는 도 6의 전력변환모듈의 내부 회로도의 일예이다.

도면을 참조하면, 전력변환모듈(700)은, 바이패스 다이오드부(510), 컨버터부(530), dc단 커패시터(C1), 인버터부(540), 제어부(550), 및 필터부(560)를 포함할 수 있다.

도 7a는 인터리빙 컨버터로 탭 인덕터 부스트 컨버터(tapped-inductor boost converter)를 예시한다. 도면에서는, 컨버터부(530)가, 제1 탭 인덕터 부스트 컨버터 내지 제3 탭 인덕터 부스트 컨버터(611a,611b,...611c)를 구비하는 것을 예시한다.

바이패스 다이오드부(510)는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)에 각각 대응하는 a 노드 , b 노드, c 노드, d 노드의 각 사이에, 배치되는 제1 내지 제3 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)를 포함한다.

컨버터부(530)는, 바이패스 다이오드부(510)에서 출력되는 직류 전원(Vpv)을 이용하여, 전력 변환을 수행할 수 있다.

특히, 제1 탭 인덕터 부스트 컨버터 내지 제3 탭 인덕터 부스트 컨버터(611a,611b,...611c)는, 인터리빙 동작에 의해, 각각 변환된 직류 전원을 dc단 커패시터(C1)에 출력한다.

이 중 제1 탭 인덕터 부스트 컨버터(611a)는, 탭 인덕터(T1), 탭 인덕터(T1)와 접지단 사이에 접속되는 스위칭 소자(S1), 탭 인덕터의 출력단에 접속되어, 일방향 도통을 수행하는 다이오드(D1)를 포함한다. 한편, 다이오드(D1)의 출력단, 즉 캐소드(cathod)과 접지단 사이에, dc단 커패시터(C1)가 접속된다.

구체적으로 스위칭 소자(S1)는, 탭 인덕터(T)의 탭과 접지단 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 탭 인덕터(T)의 출력단(2차측)은 다이오드(D1)의 애노드(anode)에 접속하며, 다이오드(D1)의 캐소드(cathode)와 접지단 사이에, dc단 커패시터(C1)가 접속된다.

한편, 탭 인덕터(T)의 1차측과 2차측은 반대의 극성을 가진다. 한편, 탭 인덕터(T)는, 스위칭 트랜스포머(transformer)로 명명될 수도 있다.

한편, 탭 인덕터(T)의 1차측과 2차측은, 도면과 같이 서로 연결된다. 이에 의해, 탭 인덕터 부스트 컨버터는 비절연 타입의 컨버터일 수 있다.

한편, 3 개의 탭 인덕터 부스트 컨버터(611a,611b,611c)를 도면과 같이, 서로 병렬 접속시켜, 인터리빙(interleaving) 방식으로 구동하는 경우, 입력 전류 성분이 병렬로 분기되므로, 각 탭 인덕터 부스트 컨버터(611a,611b,611c)를 통해 출력되는 전류 성분의 리플(ripple)이 감소하게 된다.

한편, 각 탭 인덕터 부스트 컨버터(611a,611b,,611c)는, 출력되는 교류 전원의 전력 필요치에 대응하여, 적응적으로 동작하는 것이 가능하다.

예를 들어, 전력 필요치가 대략 90W 내지 130W인 경우, 제1 컨버터(611a)만 동작하거나, 전력 필요치가 대략 190W 내지 230W인 경우, 제1 및 제2 컨버터(611a,611b)만 동작하거나, 전력 필요치가 대략 290W 내지 330W인 경우, 제1 내지 제3 인터리빙 컨버터(611a,611b,611c) 모두가 동작할 수 있다. 즉, 각 탭 인덕터 부스트 컨버터(611a,611b,,611c)가 선택적으로 동작할 수 있다. 이러한, 선택적 동작은, 제어부(550)에 의해 제어될 수 있다.

인버터부(540)는, 컨버터부(530)에서 레벨 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환한다. 도면에서는, 풀 브릿지 인버터(full-bridge inverter)를 예시한다. 즉, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b)가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.

인버터부(540) 내의 스위칭 소자들은, 제어부(550)로부터의 인버터 스위칭 제어신호에 기초하여, 턴 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 교류 전원이 출력되게 된다. 바람직하게는, 그리드(grid)의 교류 주파수와 동일한 주파수(대략 60Hz 또는 50Hz)를 갖는 것이 바람직하다.

필터부(560)는, 인버터부(540)에서 출력되는 교류 전원을 매끄럽게 하기 이해, 로우패스 필터링(lowpass filtering)을 수행한다. 이를 위해, 도면에서는, 인덕터(Lf1,Lf2)를 예시하나 다양한 예가 가능하다.

한편, 컨버터 입력전류 감지부(A)는, 컨버터부(530)로 입력되는 입력전류(ic1)를 감지하며, 컨버터 입력전압 감지부(B)는, 컨버터부(530)로 입력되는 입력전압(vc1)을 감지한다. 감지된 입력전류(ic1)와 입력전압(vc1)은, 제어부(550)에 입력될 수 있다.

한편, 컨버터 출력전류 감지부(C)는, 컨버터부(530)에서 출력되는 출력전류(ic2), 즉 dc단 전류를 감지하며, 컨버터 출력전압 감지부(D)는, 컨버터부(530)에서 출력되는 출력전압(vc2), 즉 dc 단 전압을 감지한다. 감지된 출력전류(ic2)와 출력전압(vc2)은, 제어부(550)에 입력될 수 있다.

한편, 인버터 출력 전류 감지부(E)는, 인버터부(540)에서 출력되는 전류(ic3)를 감지하며, 인버터출력 전압 감지부(F)는, 인버터부(540)에서 출력되는 전압(vc3)을 감지한다. 감지된 전류(ic3)와 전압(vc3)은, 제어부(550)에 입력된다.

한편, 제어부(550)는, 도 7의 컨버터부(530)의 스위칭 소자(S1)를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 특히, 제어부(550)는, 감지된 입력전류(ic1), 입력 전압(vc1), 출력전류(ic2), 출력전압(vc2), 출력전류(ic3), 또는 출력전압(vc3) 중 적어도 하나에 기초하여, 컨버터부(530) 내의 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍 신호를 출력할 수 있다.

한편, 제어부(550)는, 인버터부(540)의 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b)를 제어하는 인버터 제어 신호를 출력할 수도 있다. 특히, 제어부(550)는, 감지된 입력전류(ic1), 입력 전압(vc1), 출력전류(ic2), 출력전압(vc2), 출력전류(ic3), 또는 출력전압(vc3) 중 적어도 하나에 기초하여, 인버터부(540)의 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b)의 턴 온 타이밍 신호를 출력할 수 있다.

한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)에 대한, 최대 전력 지점을 연산하고, 그에 따라, 최대 전력에 해당하는 직류 전원을 출력하도록, 컨버터부(530)를 제어할 수 있다.

도 7b는 도 6의 전력변환모듈의 내부 회로도의 다른 예이다.

도 7b의 전력변환모듈(700)은, 도 7a의 전력변환모듈(700)과 동일하게, 바이패스 다이오드부(510), 컨버터부(530), dc단 커패시터(C1), 인버터부(540), 제어부(550), 및 필터부(560)를 포함할 수 있다.

다만, 도 7b는 컨버터부(530) 내의 인터리빙 컨버터로 플라이백 컨버터(flyback converter)를 예시한다. 도면에서는, 컨버터부(530)가, 제1 플라이백 컨버터 내지 제3 플라이백 컨버터(612a,612b,...612c)를 구비하는 것을 예시한다.

특히, 제1 플라이백 컨버터 내지 제3 플라이백 컨버터(612a,612b,...612c)는, 비절연 타입의 탭 인덕터 부스트 컨버터와 달리, 절연 타입으로서, 인터리빙 동작에 의해, 각각 변환된 직류 전원을 dc단 커패시터(C1)에 출력한다.

이 중 제1 플라이백 컨버터(612a)는, 트랜스포머(T11), 트랜스포머(T11)의 일차측과 접지단 사이에 접속되는 스위칭 소자(S11), 트랜스포머(T11)의 이차측에 접속되어, 일방향 도통을 수행하는 다이오드(D11)를 포함한다. 한편, 다이오드(D11)의 출력단, 즉 캐소드(cathod)과 접지단 사이에, dc단 커패시터(C1)가 접속된다. 한편, 트랜스포머(T11)의 1차측과 2차측은 반대의 극성을 가진다.

도 8a 및 도 8b는 도 6의 전력변환모듈의 동작방법을 설명하는 도면이다.

먼저, 도 8a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른, 전력변환모듈(700)의 컨버터부(530)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원을 의사 직류 전원(pseudo dc voltage)으로 변환할 수 있다.

도 7a와 같이, 컨버터부(530)가 탭 인덕터 부스트 컨버터이거나, 도 7b와 같이 컨버터부(530)가 플라이백 컨버터인 경우, 스위칭 소자(S1 또는 S11)의 스위칭 온/오프에 의해, 전파 정류된 직류 전원과 같은 포락선을 가지는, 의사 직류 전원(pseudo dc voltage)으로 변환될 수 있다. 이에 따라 커패시터(C1)에는 의사 직류 전원이 저장될 수 있다.

한편, 인버터(540)는, 의사 직류 전원(pseudo dc voltage)을 입력받아, 스위칭 동작을 수행하여, 교류 전원으로 출력한다. 구체적으로, 전파 정류된 직류 전원과 같은 포락선을 가지는, 의사 직류 전원(pseudo dc voltage)을, 이용하여, +와 -를 가지는 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 특히, 계통 주파수에 대응하는 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.

다음, 도 8b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른, 전력변환모듈(700)의 컨버터부(530)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원을 레벨 변환하여, 구체적으로 승압하여, 승압된 직류 전원으로 변환할 수 있다.

도 7a와 같이, 컨버터부(530)가 탭 인덕터 부스트 컨버터이거나, 도 7b와 같이 컨버터부(530)가 플라이백 컨버터인 경우, 스위칭 소자(S1 또는 S11)의 스위칭 온/오프에 의해, 직류 전원(Vp)을 승압된 직류 전원으로 변환될 수 있다. 이에 따라 커패시터(C1)에는 승압된 직류 전원이 저장될 수 있다.

인버터(540)는, 승압된 직류 전원을 입력받아, 스위칭 동작을 수행하여, 교류 전원으로 출력한다. 특히, 계통 주파수에 대응하는 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.

도 9a 내지 도 9b는 도 7a의 탭 인덕터 부스트 컨버터의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.

제1 탭 인덕터 부스트 컨버터(611a)의 동작을 간략히 설명하면, 스위칭 소자(S1)가 턴 온(on)되는 경우, 도 9a와 같이, 입력 전압(Vpv), 탭 인덕터(T1)의 1차측, 및 스위칭 소자(S1)를 통한 폐루프(closed loop)가 형성되며, 제1 전류(I1)가 폐루프 상에 흐르게 된다. 이때, 탭 인덕터(T1)의 2차측은, 1차측과 반대 극성을 가지므로, 다이오드(D1)은 도통하지 못하고 오프(off)된다. 이에 따라, 입력 전압(Ppv)에 의한 에너지가 탭 인덕터(T1)의 1차측에 저장되게 된다.

다음, 스위칭 소자(S1)가 턴 오프(off)되는 경우, 도 9b와 같이, 입력 전압(Vpv), 탭 인덕터(T1)의 1차측, 2차측, 및 다이오드(D1), 및 커패시터(C1)를 통한 폐루프(closed loop)가 형성되며, 제2 전류(I2)가 폐루프 상에 흐르게 된다. 즉, 탭 인덕터(T1)의 2차측은, 1차측과 반대 극성을 가지므로, 다이오드(D1)는, 도통하게 된다. 이에 따라, 입력 전압(Ppv), 탭 인덕터(T1)의 1차측, 2차측에 저장된 에너지가, 다이오드(D1)를 거쳐, 커패시터(C1)에 저장될 수 있다.

이와 같이, 컨버터부(530)는, 입력 전압(Ppv), 탭 인덕터(T1)의 1차측, 2차측에 저장된 에너지를 이용함으로써, 의사 직류 전원 또는 고효율이며 고전압의 직류 전원을 출력할 수 있게 된다.

도 10a 및 도 10b는 도 6의 컨버터부에서 입력 전원을 이용하여 의사 직류 전원을 출력하는 것을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

도 6 및 도 10a를 참조하면, 컨버터부(530) 내의 제1 내지 제3 인터리빙 컨버터(610a,610b,610c)는, 직류인 입력 전원(Vpv)을 이용하여, 의사 직류 전원을 출력한다.

구체적으로, 컨버터부(530)는, 태양전지모듈(100)로부터 대략 32V 내지 36V의 직류 전원을 이용하여, 피크치가 대략 330V인 의사 직류 전원을 출력한다.

이를 위해, 제어부(550)는, 검출되는 입력 전원(Vpv)과, 검출되는 출력 전원(Vdc)에 기초하여, 제1 내지 제3 인터리빙 컨버터(610a,610b,610c)의, 스위칭 소자의 듀티를 결정한다.

특히, 입력 전압(Vpv)이 낮을수록, 제1 내지 제3 인터리빙 컨버터(610a,610b,610c)의, 스위칭 소자의 듀티가 커지며, 입력 전압(Vpv)이 높을수록, 스위칭 소자의 듀티가 작아진다.

한편, 목표 출력 전원(Vdc)이 낮을수록, 제1 내지 제3 인터리빙 컨버터(610a,610b,610c)의, 스위칭 소자의 듀티가 작아지며, 목표 출력 전원(Vdc)이 높을수록, 스위칭 소자의 듀티가 커진다. 예를 들어, 목표 출력 전원(Vdc)이 피크치인 대략 330V인 경우, 스위칭 소자의 듀티가 가장 클 수 있다.

도 10a에서는, 이러한 듀티 가변에 의해, 츨력되는 의사 직류 전원 파형(Vslv)을 예시하며, 이러한 의사 직류 전원 파형은, 목표 사인 파형(Vsin)에 추종하는 것을 예시한다.

한편, 본 발명에서는, 의사 직류 전원 파형(Vslo)이, 전파 정류 파형(Vsin)에 보다 더 정확하게 추종하도록 하기 위해, 컨버터부(530)의 스위칭 주파수를 가변하는 것으로 한다.

도 10b와 같이, 컨버터부(530)의 스위칭 주파수를 고정으로하는 경우의, 의사 직류 전원 파형(Vslf)와 목표 사인 파형(Vsin) 사이의 오차(ΔE2)가, 도 10a의 컨버터부(530)의 스위칭 주파수를 가변하는 경우의, 의사 직류 전원 파형(Vslv)와 목표 사인 파형(Vsin) 사이의 오차(ΔE1) 보다, 더 커지게 된다.

본 발명에서는, 이러한 오차를 저감하기 위해, 컨버터부(530)의 스위칭 주파수를 가변한다. 즉, 제1 내지 제3 인터리빙 컨버터(610a,610b,610c)의, 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 가변한다.

제어부(550)는, 목표 사인 파형(Vsin)의 변화율이 커질수록, 컨버터부(530)의 스위칭 주파수가 커지도록, 즉 스위칭 주기가 작아지도록 설정하고, 목표 사인 파형(Vsin)의 변화율이 작아질수록, 컨버터부(530)의 스위칭 주파수가 작아지도록, 즉 스위칭 주기가 커지도록 제어할 수 있다.

도 10a에서는, 목표 사인 파형(Vsin)의 상승 구간에, 스위칭 주기가 Ta로 설정하고, 목표 사인 파형(Vsin)의 피크 구간에, 스위칭 주기가, Ta 보다 큰, Tb인 것으로 설정하는 것을 예시한다. 즉, 스위칭 주기(Ta)에 해당하는 스위칭 주파수가, 스위칭 주기(Tb)에 해당하는 스위칭 주파수 보다 더 높은 것을 예시한다. 이에 의해, 의사 직류 전원 파형(Vslv)와 목표 사인 파형(Vsin) 사이의 오차(ΔE1)를 저감할 수 있게 된다.

한편, 도 10a의 스위칭 주파수 가변에 대해, 스위칭 소자의 스위칭 모드 기법으로 설명하는 것도 가능하다.

도 11은 컨버터부의 일예를 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 컨버터부는, 스위칭 소자(S)의 스위칭 동작에 따라, 입력 전압(1100)을 1차측 권선과 2차측 권선의 비율에 의해, 전력 변환하는 트랜스포머(1110), 및 2차측에 접속되는 다이오드 소자(D), 및 변환된 전원을 저장하는 커패시터(C)를 구비한다.

도 11의 트랜스포머(1110)는, 도 7a의 탭 인덕터 부스트 컨버터 내의 트랜스포머, 또는 도 7b의 플라이백 컨버터 내의 트랜스포머일 수 있다.

이때, 트랜스포머(1110)의 1차측과 2차측의 권선비가 1:4로 권선수는 각각 4회, 및 20회일 수 있다. 이러한 권선비와 권선 수에 따라, 2차측 전압이 1차측 전압에 비해 대략 4배로 승압된다. 이에 따라, 탭 인덕터 부스트 컨버터는, 전압 승압이 가능한 부스트 컨버터로서 동작하게 된다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스포머 내의 보빈의 사시도고, 도 13 내지 도 17은 도 12의 설명에 참조되는 도면이다.

먼저, 도 12를 참조하면, 트랜스포머의 보빈은, 중공이 형성되며, 측면에 감기는 권선(1610)을 가이드하는 권선 가이드부(1317)를 포함할 수 있다.

보빈(1310)은, 1차측 권선(1610)의 출력 방향에 배치되며, 회로 기판과 전기적으로 접속되는, 적어도 하나의 제1 접속 단자(1359), 및 2차측 권선(1610)의 출력 방향에 배치되며, 회로 기판과 전기적으로 접속되는, 적어도 하나의 제2 접속 단자(1349)를 더 포함할 수 있다.

보빈(1310)은, 중공이 형성된 타원 형상의 상부 프레임(1314), 상부 프레임과 이격되며, 중공이 형성된 타원 형상의 하부 프레임(1315)를 구비하고, 상부 프레임(1314)과 하부 프레임(1315) 사이에, 권선 가이드부(1317)가 배치될 수 있다.

한편, 보빈(1310)은, 상부 프레임(1314) 상에, 권선(1610)을 가이드하기 위한 제1 및 제2 돌출부(1316,1318)를 더 구비할 수 있다.

이때의, 제1 및 제2 돌출부(1316,1318)는, 접속 단자들(1349,1359)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 곡률 반경이 가장 작은, 위치의, 상부 프레임(1314) 상에, 배치될 수 있다. 이에 따라, 권선을 감을 때, 권선을 가이드할 수 있게 된다.

한편, 도 15를 참조하면, 한편, 권선(1610)은, 1차측 권선(C01)과, 2차측 권선(CO2)을 구비한다. 이때, 1차측 권선(C01)과, 2차측 권선(CO2)은 서로 절연되며, 그 사이에 절연층이 배치될 수 있다.

도면에서는, 권선 가이드부(1317)에 감긴 1차측 권선(C01)의 출력 방향과, 2차측 권선(1610)의 출력 방향이, 서로 다른 것을 예시한다. 이에 의해, 각각 회로 소자에 접속될 수 있게 된다.

한편, 권선 비율에 따라, 1차측 권선(1610)의 두께가 2차측 권선(CO2)의 두께보다 더 굵은 것이 바람직하다.

한편, 이러한 권선의 두께 차이로 인해, 도 13 내지 도 14와 같이, 중공의 중심(Po)과 제1 접속 단자(1359) 사이의 길이와, 중공의 중심(Po)과 제2 접속 단자(1349) 사이의 길이가 서로 다르게 설계될 수 있다.

한편 1차측 권선(C01)과, 2차측 권선(CO2)의 권선 비율은, 1:4이며, 권선수는 각각 4회, 및 20회일 수 있다. 이러한 권선비와 권선 수에 따라, 2차측 전압이 1차측 전압에 비해 대략 4배로 승압된다. 이에 따라, 탭 인덕터 부스트 컨버터는, 전압 승압이 가능한 부스트 컨버터로서 동작하게 된다.

다음, 도 13 내지 도 14를 참조하면, 중공의 중심(Po)과 제1 접속 단자(1359) 사이의 길이(le1) 보다, 중공의 중심(Po)과 제2 접속 단자(1349) 사이의 길이(le2)가 더 긴 것이 바람직하다.

예를 들어, 중공의 중심(Po)과 제1 접속 단자(1359) 사이의 길이(le1)는 대략 20 내지 21 mm일 수 있으며, 중공의 중심(Po)과 제2 접속 단자(1349) 사이의 길이(le2)는 대략 25 내지 22 mm일 수 있다.

한편, 중공의 중심(Po)과 제1 접속 단자(1359) 방향의 보빈의 측면 사이의 길이(le3) 보다, 중공의 중심(Po)과 제2 접속 단자(1349) 방향의 보빈의 측면 사이의 길이(le4)가 더 긴 것이 바람직하다.

예를 들어, 중공의 중심(Po)과 제1 접속 단자(1359) 방향의 보빈의 측면 사이의 길이(le3)는, 대략 19 내지 20 mm일 수 있으며, 중공의 중심(Po)과 제2 접속 단자(1349) 방향의 보빈의 측면 사이의 길이(le4)는, 대략 20 내지 21 mm일 수 있다.

이러한 보빈의 구조로 인해, 트랜스포머의 높이를, 낮출 수 있으며, 따라서, 도 3에 도시된, 태양광 모듈의 프레임(105)의 두께(h1)를 고려하여, 전력변환장치, 즉 정션박스(200)의 두께(h2)가 더 작아지게 설계할 수가 있게 된다.

도 16은 중공 내에 삽입되는 제1 돌출부(1705), 및 보빈(1310)을 둘러싸며 서로 이격되는 제1 및 제2 측면부(1707,1708)를 구비하는 제1 코어(1710)를 예시한다. 여기서 제1 코어(1710)는, 보빈(1310)과 결합되는 하부 코어일 수 있다.

제1 측면부(1707)는, 직선부(1707b), 직선부(1707b)의 양 측면에서 절곡되는 절곡부(1707a, 1707c)를 구비할 수 있으며, 제2 측면부(1708)는, 직선부(1708b), 직선부(1708b)의 양 측면에서 절곡되는 절곡부(1708a, 1708c)를 구비할 수 있다.

도 17은, 제1 코어(1710)에 대응하는 제2 코어(1720)가 제1 코어(170)와 함께 보빈(1310)에 결합된 트랜스포머(1800)를 예시한다.

제2 코어(1720)는 상부 코어로서, 제1 코어(1710)에 대응하는 구조를 가진다.

즉, 중공 내에 삽입되는 제2 돌출부, 및 보빈(1310)을 둘러싸며 서로 이격되는 제3 및 제4 측면부를 구비한다.

한편, 제1 접속 단자들(1349,1347)은 회로 기판(1900)에 전기적으로 접속되며, 제2 접속 단자들(미도시)도 회로 기판(1900)에 전기적으로 접속된다.

이러한 트랜스포머(1800)의 구조에 의하면, 종래에 비해, 높이, 즉 두께를 대략 15mm 이하로 설계할 수 있으면서, 전력 변환 효율이 96% 이상일 수 있다. 이에 따라, 고효율의 전력변환이 가능하게 된다.

그리고, 1차측 인덕턴스는 대략 10 내지 20uH이고, 2차측 인덕턴스는 대략 350 내지 400uH일 수 있다.

본 발명에 따른 트랜스포머 및 이를 구비한 전력변환장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (17)

1. 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 변환하는 컨버터부;
   상기 컨버터부를 제어하는 제어부; 및
   상기 컨버터부에서 출력되는 전압을 저장하는 커패시터;를 포함하고,
   상기 컨버터부는,
   스위칭 소자, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 전력 변환을 수행하는 트랜스포머, 및 상기 트랜스포머의 출력단에 배치되는 다이오드 소자를 포함하며,
   상기 컨버터부는, 복수의 인터리빙 컨버터를 구비하며,
   전력 필요치가 제1 범위인 경우, 상기 복수의 인터리빙 컨버터 중 제1 컨버터만 동작하며, 상기 전력 필요치가 상기 제1 범위 보다 높은 제2 범위인 경우, 상기 복수의 인터리빙 컨버터 중 상기 제1 컨버터와 제2 컨버터만 동작하며,
   상기 트랜스포머는,
   중공이 형성되며, 측면에 감기는 권선을 가이드하는 권선 가이드부를 포함하는 보빈;
   상기 중공 내에 삽입되는 제1 돌출부, 및 상기 보빈을 둘러싸며 서로 이격되는 제1 및 제2 측면부를 구비하는 제1 코어;
   상기 중공 내에 삽입되는 제2 돌출부, 및 상기 보빈을 둘러싸며 서로 이격되는 제3 및 제4 측면부를 구비하며, 상기 제1 코어와 함께 상기 보빈에 결합되는 제2 코어; 및
   상기 보빈 내의 상기 권선 가이드부에 감기는 권선;을 구비하며,
   상기 권선은, 1차측 권선과, 2차측 권선을 구비하며,
   상기 보빈은,
   상기 1차측 권선의 출력 방향에 배치되며, 회로 기판과 전기적으로 접속되는, 적어도 하나의 제1 접속 단자; 및
   상기 2차측 권선의 출력 방향에 배치되며, 상기 회로 기판과 전기적으로 접속되는, 적어도 하나의 제2 접속 단자;를 더 포함하며,
   상기 1차측 권선의 권선수 보다, 상기 2차측 권선의 권선수가 더 크며,
   상기 1차측 권선의 두께가, 상기 2차측 권선의 두께 보다 더 굵으며,
   상기 중공의 중심과 상기 제1 접속 단자 방향의 상기 보빈의 제1 측면 사이의 길이 보다, 상기 중공의 중심과 상기 제2 접속 단자 방향의 상기 보빈의 제2 측면 사이의 길이가 더 긴 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 1차측 권선과 상기 2차측 권선의 권선비가 1:4이며, 각 권선수는 4회 및 20회인 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 트랜스포머의 높이는 15mm 이하인 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 권선 가이드부에 감긴 상기 1차측 권선의 출력 방향과, 상기 2차측 권선의 출력 방향이, 다른 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
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6. 제1항에 있어서,
   상기 중공의 중심과 상기 제1 접속 단자 사이의 길이 보다, 상기 중공의 중심과 상기 제2 접속 단자 사이의 길이가 더 긴 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 보빈은,
   중공이 형성된 타원 형상의 제1 및 제2 프레임을 더 구비하고,
   상기 제1 및 제2 프레임 사이에 상기 권선 가이드부가 배치되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 보빈은,
   상기 제1 프레임 상에 형성되며, 상기 권선을 가이드하기 위한 제1 및 제2 돌출부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
   
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