(57)【要約】【課題】電力素子駆動信号を各電力素子側で生成する電力素子駆動モジュール、及びこれを利用した電力変換システムを提供する。【解決手段】  電力素子駆動モジュールは、中央制御装置から通信モジュールを通じて駆動情報を受信し、前記駆動情報に基づいて駆動信号を生成するモジュールプロセッサと、電力素子に接続して、前記駆動信号によって前記電力素子をスイッチングする駆動回路と、を含む。【選択図】図３
2015033322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央制御装置から駆動情報を受信して、前記駆動情報に基づいて駆動信号を生成するモジュールプロセッサと、
電力素子に接続して、前記駆動信号によって前記電力素子をスイッチングする駆動回路
と、
を含む、電力素子駆動モジュール。
【請求項２】
前記モジュールプロセッサは、
前記駆動情報に基づいてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成する、請求項１に記載の電力素子駆動モジュール。
【請求項３】
前記中央制御装置と両方向通信を行うモジュール通信部をさらに含む、請求項１に記載の電力素子駆動モジュール。
【請求項４】
センサ接続端子をさらに含み、
前記モジュールプロセッサは、
前記センサ接続端子からセンシング情報を受信して、受信したセンシング情報を前記中央制御装置に伝送し、
前記センサ接続端子は、前記電力素子駆動モジュールの外部に位置するセンサに接続し、前記センサは電流センサ、電圧センサ、及び温度センサのうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の電力素子駆動モジュール。
【請求項５】
電流センサ、電圧センサ、及び温度センサのうちの少なくとも一つを含むセンサ部をさらに含み、
前記モジュールプロセッサは、
前記センサ部から受信したセンシング情報を前記中央制御装置に伝送する、請求項１に記載の電力素子駆動モジュール。
【請求項６】
前記モジュールプロセッサは、
前記電力素子の動作状態を分析して、分析結果に基づいて前記電力素子の駆動信号を生成するか、または前記分析結果を前記中央制御装置に伝送する、請求項１に記載の電力素子駆動モジュール。
【請求項７】
前記駆動回路は、
第１駆動信号によって第１電力素子をスイッチングする第１駆動回路と、第２駆動信号によって第２電力素子をスイッチングする第２駆動回路と、を含み、
前記モジュールプロセッサは、
前記中央制御装置から第１駆動情報と第２駆動情報を受信して、前記第１駆動情報に基づいて前記第１駆動信号を生成し、前記第２駆動情報に基づいて前記第２駆動信号を生成する、請求項１に記載の電力素子駆動モジュール。
【請求項８】
電力を変換するシステムであって、
複数の電力素子駆動モジュールと、
前記電力素子駆動モジュールに、少なくとも一つの電力素子の駆動信号生成に関係した駆動情報を伝送する中央制御装置と、を含み、
各電力素子駆動モジュールは、
モジュールプロセッサ、少なくとも一つの電力素子、及び前記少なくとも一つの電力素子それぞれに接続して、接続した電力素子を駆動する少なくとも一つの駆動回路を含み、
前記モジュールプロセッサは、
前記中央制御装置から受信した前記駆動情報に基づいて駆動信号を生成し、前記駆動信号によって前記少なくとも一つの電力素子をスイッチングする、電力変換システム。
【請求項９】
前記モジュールプロセッサは、
前記駆動情報に基づいてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成する、請求項８に記載の電力変換システム。
【請求項１０】
前記電力素子駆動モジュールはモジュール通信部をさらに含み、
前記モジュール通信部と前記中央制御装置の中央通信部は両方向通信を行う、請求項８に記載の電力変換システム。
【請求項１１】
前記モジュールプロセッサは、
電流センサ、電圧センサ、及び温度センサのうちの少なくとも一つによって感知されたセンシング情報を前記中央制御装置に伝送する、請求項８に記載の電力変換システム。
【請求項１２】
前記モジュールプロセッサは、
前記電力素子の動作状態をモニタし、モニタした情報を前記中央制御装置に伝送する、請求項８に記載の電力変換システム。
【請求項１３】
前記中央制御装置は、
前記複数の電力素子駆動モジュールの電力素子がＤＣ電力をＤＣ電力に変換する第１装置、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換する第２装置、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する第３装置、及びＡＣ電力をＡＣ電力に変換する第４装置のうちのいずれか一つの装置で動作するように設定し、設定した情報に基づいて生成した駆動情報を各電力素子駆動モジュールに伝送する、請求項８に記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力素子駆動モジュール、及びこれを利用した電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換システム（ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ、ＰＳＣ）は、電力素子をスイッチングして電力を変換する装置であって、ＤＣ／ＤＣチョッパ、ＡＣ／ＤＣ整流器、ＤＣ／ＡＣインバータ、ＡＣ／ＡＣ交流電圧制御器などがここに属する。
電力素子は、例えば、ＩＧＢＴ、ＳＣＲ、ＢＪＴ、ＭＯＳＦＥＴなど電力変化に使用されるスイッチング素子をいう。
【０００３】
電力変換システムは中央制御装置（メインモード）が電力素子駆動アルゴリズムや負荷側フィードバック情報を処理して、電力素子駆動信号（例えば、ＰＷＭ信号）を生成し、この駆動信号を各電力素子駆動回路に伝送する。電力素子駆動回路は中央制御装置から伝達された駆動信号に電力素子を駆動する。このように、中央制御装置が全ての演算を一括処理して、電力変換システム内の全ての電力素子の駆動信号を生成する方法を、中央電力素子駆動方法と称することができる。
【０００４】
中央電力素子駆動方法は、ハードウェア及びソフトウェアを経済的に運用できる長所がある。しかし、中央電力素子駆動方法は中央制御装置に信号処理負荷が加重される。そして、中央電力素子駆動方法は、電力素子に接続する信号線が長くなって、ＰＷＭ信号が雑音にぜい弱になり、フィードバック信号線などを全て中央制御装置に接続するので、配線が長くなって複雑になる。したがって、中央電力素子駆動方法は、システム負荷が高くなり、雑音による誤動作が問題になり得る。また、中央電力素子駆動方法は、中央制御装置が単方向に駆動信号を伝送するので、中央制御装置が電力素子で発生したエラー信号及びフィードバック信号を受けるために、別途の配線が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、電力素子駆動信号を各電力素子側で生成する電力素子駆動モジュール、及びこれを利用した電力変換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例による電力素子駆動モジュールであって、中央制御装置から駆動情報を受信して、前記駆動情報に基づいて駆動信号を生成するモジュールプロセッサと、電力素子に接続して、前記駆動信号によって前記電力素子をスイッチングする駆動回路と、を含む。
【０００７】
前記モジュールプロセッサは、前記駆動情報に基づいてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成することができる。
【０００８】
前記電力素子駆動モジュールは、前記中央制御装置と両方向通信を行うモジュール通信部をさらに含むことができる。
【０００９】
前記電力素子駆動モジュールはセンサ接続端子をさらに含み、前記モジュールプロセッサは前記センサ接続端子からセンシング情報を受信して、受信したセンシング情報を前記中央制御装置に伝送し、前記センサ接続端子は前記電力素子駆動モジュールの外部に位置するセンサに接続し、前記センサは電流センサ、電圧センサ、及び温度センサのうちの少なくとも一つを含むことができる。
【００１０】
前記電力素子駆動モジュールは、電流センサ、電圧センサ、及び温度センサのうちの少なくとも一つを含むセンサ部をさらに含み、前記モジュールプロセッサは、前記センサ部から受信したセンシング情報を前記中央制御装置に伝送することができる。
【００１１】
前記モジュールプロセッサは、前記電力素子の動作状態を分析して、分析結果に基づいて前記電力素子の駆動信号を生成するか、または前記分析結果を前記中央制御装置に伝送することができる。
【００１２】
前記駆動回路は、第１駆動信号によって第１電力素子をスイッチングする第１駆動回路と、第２駆動信号によって第２電力素子をスイッチングする第２駆動回路と、を含み、前記モジュールプロセッサは、前記中央制御装置から第１駆動情報と第２駆動情報を受信して、前記第１駆動情報に基づいて前記第１駆動信号を生成し、前記第２駆動情報に基づいて前記第２駆動信号を生成することができる。
【００１３】
電力を変換するシステムであって、複数の電力素子駆動モジュールと、前記電力素子駆動モジュールに、少なくとも一つの電力素子の駆動信号生成に関係した駆動情報を伝送する中央制御装置と、を含み、各電力素子駆動モジュールは、モジュールプロセッサ、少なくとも一つの電力素子、及び前記少なくとも一つの電力素子それぞれに接続して、接続した電力素子を駆動する少なくとも一つの駆動回路を含み、前記モジュールプロセッサは、前記中央制御装置から受信した前記駆動情報に基づいて駆動信号を生成し、前記駆動信号によって前記少なくとも一つの電力素子をスイッチングする。
【００１４】
前記モジュールプロセッサは、前記駆動情報に基づいてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成することができる。
【００１５】
前記電力変換システムは、前記電力素子駆動モジュールはモジュール通信部をさらに含み、前記モジュール通信部と前記中央制御装置の中央通信部は両方向通信を行うことができる。
【００１６】
前記モジュールプロセッサは、電流センサ、電圧センサ、及び温度センサのうちの少なくとも一つによって感知されたセンシング情報を前記中央制御装置に伝送することができる。
【００１７】
前記モジュールプロセッサは、前記電力素子の動作状態をモニタし、モニタした情報を前記中央制御装置に伝送することができる。
【００１８】
前記中央制御装置は、前記複数の電力素子駆動モジュールの電力素子がＤＣ電力をＤＣ電力に変換する第１装置、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換する第２装置、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する第３装置、及びＡＣ電力をＡＣ電力に変換する第４装置のうちのいずれか一つの装置で動作するように設定し、設定した情報に基づいて生成した駆動情報を各電力素子駆動モジュールに伝送することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の実施例によれば、電力素子駆動信号を各電力素子側で生成するので、メインボードのデータ処理負荷を減らすことができる。また、本発明の実施例によれば、電力素子駆動信号を電力素子で直接生成するので、配線が短くなって、雑音に強いシステムを提供することができる。また、本発明の実施例によれば、システム組立が簡単で、大容量電力変換システムを製作するのに有用である。さらに、本発明の実施例によれば、電力変換システムのフィードバック信号を電力素子側で処理するので、フィードバック信号を中央制御装置に接続する複雑な配線を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の電力変換システムの概略的な構成図である。
【図２】従来の電力変換システムの概略的な構成図である。
【図３】本発明の一実施例による電力変換システムの概略的な構成図である。
【図４】本発明の一実施例による電力変換システムの概略的な構成図である。
【図５】本発明の一実施例による電力素子駆動モジュールの回路図である。
【図６】本発明の一実施例による電力素子駆動モジュールの回路図である。
【図７】本発明の一実施例による電力素子駆動モジュールの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態に実現でき、ここで説明する実施例に限られない。そして、図面において、本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書の全体にわたって類似する部分に対しては類似する図面符号を付けた。
【００２２】
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。
【００２３】
電力変換システム（ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ、ＰＳＣ）は、第１電力を第２電力に変換する装置を含み、例えば、ＤＣ／ＤＣチョッパ、ＡＣ／ＤＣ整流器、ＤＣ／ＡＣインバータ、及びＡＣ／ＡＣ交流電圧制御器などを含むことができる。電力変換システムは、電源（またはグリッド）と負荷（またはグリッド）との間に位置して、電源側の電力を負荷に合うように変換することができる。
【００２４】
電力素子は、駆動信号によってスイッチング動作するトランジスタ素子を含み、例えば、ＳＣＲ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｍｏｄｅ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを含むことができる。
【００２５】
次に、図面を参照して、本発明の実施例による電力素子駆動モジュール、及びこれを利用した電力変換システムについて詳細に説明する。
【００２６】
図１及び図２それぞれは、従来の電力変換システムの概略的な構成図である。
【００２７】
図１及び図２を参照すれば、従来の電力変換システム１０は、中央制御装置２０、複数の電力素子駆動回路３０、複数の電力素子４０、及び電源供給装置５０を含む。
【００２８】
中央制御装置２０は、プロセッサ２１、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号生成器２３、及びＤＳＰ２５などを含む。ＰＷＭ信号生成器２３と電力素子駆動回路３０は一対一に接続される。電源供給装置５０は、各電力素子駆動回路３０に電源を供給する。
【００２９】
中央制御装置２０は、電力素子駆動アルゴリズムや負荷側フィードバック情報に基づいて、各電力素子４０の駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成する。このとき、ＰＷＭ信号生成器２３は、単方向接続線を通じて駆動信号を伝達する。このように、中央制御装置２０は、例えば５Ｖ駆動信号（ｌｏｇｉｃ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｉｇｎａｌ）を生成して、電力素子を直接ｏｎ／ｏｆｆする。
【００３０】
電力素子駆動回路３０は電力素子４０に接続される。電力素子駆動回路３０は駆動信号によって電力素子４０を駆動する。
【００３１】
電力素子駆動回路３０は、電力素子４０のエラー（ｆａｕｌｔ）信号を中央制御装置２０に伝送する。このとき、電力素子駆動回路３０は駆動信号とは異なる接続線でエラー信号を伝送する。
【００３２】
中央制御装置２０は、負荷の電力情報のフィードバックを受けてＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇｔｏ  ｄｉｇｉｔａｌ）変換する。中央制御装置２０は、負荷または各電力素子駆動回路３０から伝達されたフィードバック情報に基づいて各電力素子の駆動信号を新しく生成して、各電力素子駆動モジュールに伝達する。
【００３３】
このように、電力変換システム１０は、中央制御装置２０が全ての演算を処理して電力変換システム内の全ての電力素子の駆動信号を生成する。したがって、電力変換システム１０は、電力素子が増えるほど、中央制御装置２０の信号処理負荷が加重される。電力変換システム１０は、配線が複雑で、駆動信号が伝達される長さに比例して雑音が増加し、これによって誤動作が問題になり得る。また、電力変換システム１０は、単方向に駆動信号を伝送するので、中央制御装置が電力素子で発生したエラー信号などのフィードバック信号を受けるために、別途の配線が必要である。それだけでなく、中央制御装置２０は、駆動信号が電力素子によく伝達されたのかをリアルタイムで確認できない。
【００３４】
次に、電力変換システム１０の問題を解決した本願発明について詳細に説明する。
【００３５】
図３及び図４は、本発明の一実施例による電力変換システムの概略的な構成図である。
【００３６】
図３及び図４を参照すれば、電力変換システム１００は、電源（またはグリッド）と負荷（またはグリッド）との間に位置して、電力を変換することができる。電力変換システム１００は、一実施例として、ＡＣ／ＤＣ整流器とＤＣリンク／バッテリーを含む、ＤＣ／ＡＣインバータで動作することができる。電力素子は、駆動信号によってＡＣ／ＤＣ整流器、ＤＣ／ＡＣインバータ、または両方向ＤＣ／ＡＣコンバータで動作することができる。
【００３７】
電力変換システム１００は、中央制御装置２００、複数の電力素子駆動モジュール３００、及び電源供給装置４００を含む。電源供給装置４００は各電力素子駆動モジュール３００に電源を供給する。
【００３８】
中央制御装置２００は、中央プロセッサ２１０、中央通信部２３０、及びＤＳＰ２５０を含む。
【００３９】
電力素子駆動モジュール３００は、モジュールプロセッサ３１０、モジュール通信部３３０、電力素子駆動回路３５０、及び電力素子３７０を含む。電力素子駆動モジュール３００は、複数の電力素子駆動回路３５０と複数の電力素子３７０を含むことができる。モジュールプロセッサ３１０は、ＰＷＭ信号生成器、ＡＤＣ、ＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｏｕｔｐｕｔ）などを含む。駆動信号は、駆動回路や電力素子によって多様であるが、以下、ＰＷＭ信号を例として挙げて説明する。
【００４０】
中央通信部２３０とＮ個のモジュール通信部３３０は一対Ｎ（１：Ｎ）に接続される。中央通信部２３０とＮ個のモジュール通信部３３０は両方向通信を行う。このとき、中央通信部２３０とＮ個のモジュール通信部３３０は多様な通信モジュールであってもよく、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信、ＲＳ４８５通信、ＲＳ４２２通信などを支援することができる。配線は銅線を使用してもよく、通信モジュールが光モジュールの場合、光ケーブルを使用してもよい。
【００４１】
中央制御装置２００は、電力変換システム１００が整流器、インバータ、または両方向ＤＣ／ＡＣコンバータで動作できるように、電力素子制御アルゴリズム（ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を実行する。つまり、中央制御装置２００は、各電力素子がＤＣ電力をＤＣ電力に変換する装置、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換する装置、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する装置、またはＡＣ電力をＡＣ電力に変換する装置で動作するように制御アルゴリズムを運営する。
そして、中央制御装置２００は、制御アルゴリズムによって各電力素子駆動モジュールに駆動信号生成に関係した各種駆動情報を伝達する。駆動情報は、電力素子駆動モジュールＩＤ情報、スイッチング変数（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｖａｒｉａｂｌｅｓ）などを含む。駆動情報は中央通信部２３０を通じてモジュール通信部３３０に伝達される。
【００４２】
中央制御装置２００は、データフレームに電力素子駆動モジュールの駆動信号を生成するのに必要なスイッチング変数などを載せて伝送する。スイッチング変数は駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成するために必要な情報であって、パルス幅のような各種スイッチングに必要な情報を含むことができる。つまり、中央制御装置２００は、電力素子駆動モジュール３００に駆動信号（ＰＷＭ信号）を伝送する代わりに、電力素子駆動モジュール３００で駆動信号を生成するために必要な情報を伝送する。
【００４３】
電力素子駆動モジュール３００のモジュールプロセッサ３１０は駆動情報に基づいて駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成する。モジュールプロセッサ３１０は、駆動情報に基づいてスイッチングパルスのデューティ比（ｄｕｔｙ  ｒａｔｉｏ）などを作って、当該電力素子の駆動信号を生成する。
【００４４】
電力素子駆動回路３５０は、モジュールプロセッサ３１０で生成されたＰＷＭ信号に基づいて電力素子３７０を駆動する。
【００４５】
モジュールプロセッサ３１０は電力素子の状態をリアルタイムで把握することができる。
モジュールプロセッサ３１０は、電力素子の動作情報、状態情報などをデータフレームに載せて中央制御装置２００に伝送することができる。
【００４６】
モジュールプロセッサ３１０は、電力変換システム１００の電圧センサ、電流センサなどの各種センサから情報を収集して、これらセンシング情報に基づいてＰＷＭ信号を生成するか、またはセンシング情報を中央プロセッサ２１０に送る。つまり、モジュールプロセッサ３１０は、中央プロセッサ２１０の代わりに電流、電圧、温度などをモニタリングし、モニタリング情報に基づいて電力素子を制御することができる。この場合、センサがモジュールプロセッサ３１０に接続するので、既存の電力変換システム１０に比べてセンサ接続配線が簡単である。
【００４７】
なお、モジュールプロセッサ３１０は、別途の電流センサ及び別途の電圧センサを設けることなく、電力素子の動作状態を分析して、分析した結果に基づいて電力素子３７０を駆動する。またはモジュールプロセッサ３１０は、電力素子に対して分析した結果を中央プロセッサ２１０に伝達することができる。中央プロセッサ２１０は、各モジュールプロセッサ３１０から受信した電力素子の状態情報を総合して、電力素子駆動モジュールを有機的に管理することができる。つまり、電力変換システム１００は、従来は電流センサのような別途センサを用いて得られる情報を、モジュールプロセッサ３１から得ることができる。したがって、電力変換システム１００は、センサのない電力変換システム（ｓｅｎｓｏｒ-ｌｅｓｓ  ＰＳＣ）を構成することができる。
【００４８】
図５、図６及び図７それぞれは、本発明の一実施例による電力素子駆動モジュールの回路図である。
【００４９】
図５、図６及び図７を参照すれば、電力素子駆動モジュール３００は、少なくとも一つの電力素子駆動回路３５０、及び少なくとも一つの電力素子３７０を含むことができる。
以下、電力素子駆動モジュール３００が２個の電力素子３７０、３７１から構成されたものを例として挙げて説明する。
【００５０】
先ず、図５を参照すれば、電力素子駆動モジュール３００ａは、モジュールプロセッサ３１０、モジュール通信部３３０、電力素子駆動回路３５０、３５１、及び電力素子３７０、３７１を含む。電力素子駆動回路３５０、３５１は、回路動作に必要な電源を供給する電源供給部を含む。電源供給部は絶縁型電源供給装置（ｉｓｏｌａｔｅｄ  ＤＣ  ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ）であってもよい。
【００５１】
電力素子駆動モジュール３００ａは、外部接続のために複数の接続端子を含み、例えば、電源接続端子５１０、５２０、通信接続端子５３０、センサ接続端子５４０、及び電力素子接続端子５５０、５６０、５７０、５８０を含む。
【００５２】
電源接続端子５１０は外部の電源供給装置４００に接続される。電源接続端子５１０は、電力素子駆動回路３５０、３５１の電源供給部に接続して、電力素子に必要な電源を供給する。電源接続端子５２０は、モジュールプロセッサ３１０に接続して電源を供給する。
【００５３】
通信接続端子５３０は外部の中央通信部２３０に接続される。通信接続端子５３０はモジュール通信部３３０に接続される。
【００５４】
センサ接続端子５４０は、少なくとも一つの外部センサまたは制御線に接続される。センサ接続端子５４０はモジュールプロセッサ３１０に接続して、外部センサ情報をモジュールプロセッサ３１０に伝達する。
【００５５】
電力素子接続端子５５０、５６０、５７０、５８０は電力素子の当該電極に接続される。
【００５６】
電力素子駆動回路３５０、３５１それぞれは、モジュールプロセッサ３１０から伝達された駆動信号（ＰＷＭ信号）により、電力素子３７０、３７１をスイッチングする。電力素子駆動回路３５０、３５１は多様に設計される。
【００５７】
モジュール通信部３３０は、電力変換システム１００の中央通信部２３０と両方向通信を行う。モジュール通信部３３０は両方向通信で、中央制御装置２００から当該電力素子の駆動信号生成に関係した各種駆動情報を受信するか、または中央制御装置２００に各種情報を伝送する。例えば、駆動情報は、電力素子駆動モジュールＩＤ情報、スイッチング変数、各種フィードバック情報などを含む。モジュール通信部３３０は両方向通信が可能なモジュールで具現され、例えば、ＣＡＮ通信、ＲＳ４８５通信、ＲＳ４２２通信などが可能な通信モジュールであってもよく、通信媒体は銅線または光ケーブルであってもよい。
【００５８】
モジュールプロセッサ３１０は、ＰＷＭ信号生成器、ＡＤＣ、ＧＰＩＯなどを含む。モジュールプロセッサ３１０は、モジュール通信部３３０から伝達された駆動情報に基づいて、電力素子３７０、３７１それぞれの駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成する。モジュールプロセッサ３１０は、中央制御装置２００から受信した駆動情報、つまり、スイッチング変数（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｖａｒｉａｂｌｅｓ）に基づいて、電力素子の駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成する。
【００５９】
モジュールプロセッサ３１０で生成された駆動信号は、該当する電力素子駆動回路に伝達される。つまり、電力変換システム１００の中央制御装置２００が電力素子３７０、３７１それぞれの駆動信号を生成する代わりに、ローカルのモジュールプロセッサ３１０が個別的に駆動信号を生成して、電力素子３７０、３７１を直接ｏｎ／ｏｆｆする。
【００６０】
モジュールプロセッサ３１０は電力素子３７０、３７１を能動的に駆動して、電力素子３７０、３７１をＤＣ／ＤＣチョッパ、ＡＣ／ＤＣ整流器、ＤＣ／ＡＣインバータ、ＡＣ／ＡＣ交流電圧制御器など多様な機能を行うように制御することができる。
【００６１】
モジュールプロセッサ３１０は、センサ接続端子５４０を通じて外部センサ情報または制御情報を収集する。例えば、外部センサは、電圧センサ、電流センサ、温度センサ、ヒューズセンサなどであってもよい。制御情報は、ファン（冷却送風機）制御情報、ＭＣ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｓｗｉｔｃｈ）制御情報であってもよい。モジュールプロセッサ３１０は外部センサ情報に基づいて電力素子３７０、３７１を制御する。つまり、モジュールプロセッサ３１０は、ローカルで電力素子３７０、３７１の動作状態を分析して、電力素子３７０、３７１を制御できる信号を生成する。
【００６２】
モジュールプロセッサ３１０は、モジュール通信部３３０を通じて中央制御装置２００と両方向通信を行う。モジュールプロセッサ３１０は、駆動情報及びシステム情報を収集するだけでなく、電力素子駆動モジュール及び電力素子の状態情報を中央制御装置２００に伝達することにより、中央制御装置２００が受信情報をフィードバック情報として使用するようにする。
【００６３】
このように、電力素子駆動モジュール３００は自体的にプロセッサを有しているので、電力素子のスイッチング状態、安全及び保安（ｓａｆｅｔｙ  ａｎｄ  ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）などに関するアルゴリズムを独立的に行う。そして、電力素子駆動モジュール３００は、必要な情報を中央制御装置２００に伝達して、中央制御装置２００がスマートな電力管理を行うようにすることができる。
【００６４】
図６を参照すれば、電力素子駆動モジュール３００ｂは電力素子駆動モジュール３００ａと類似しているか、電力素子駆動モジュール３００ｂは各種センサの信号を処理できる回路を内蔵する。電力素子駆動モジュール３００ｂは、電圧センサ、電流センサ、温度センサのうちの少なくとも一つを内蔵してもよい。例えば、電流センサ６１０、６２０、６３０が電力素子３７０のコレクタ（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）、電力素子３７０のエミッタ（ｅｍｉｔｔｅｒ）と電力素子３７１のコレクタを結んだ線（ブースバー）、及び電力素子３７１のエミッタに付着することができる。電流センサ６１０、６２０、６３０はモジュールプロセッサ３１０に接続し、モジュールプロセッサ３１０が電流センサ６１０、６２０、６３０のセンシング情報を処理することができる。複数の電圧センシング回路はモジュールプロセッサ３１０に接続し、モジュールプロセッサ３１０が電圧センシング回路のセンシング情報を処理することができる。
【００６５】
例えば、センサは電力素子駆動モジュール３００ｂとコネクタで接続される。または電力素子駆動モジュール３００ｂがセンサの一部または全部を内蔵してもよい。
【００６６】
センサは、各電力素子に流れる電流を感知し、感知した情報をモジュールプロセッサ３１０に伝達する。モジュールプロセッサ３１０は、電流センサで感知されたセンシング情報をローカルで自体的に分析するか、または中央制御装置２００に伝達することができる。
中央制御装置２００はセンシング情報に基づいて駆動情報を生成する。
【００６７】
図７を参照すれば、電力素子駆動モジュール３００ｃは電力素子駆動モジュール３００ａ／３００ｂと類似しているか、電力素子駆動モジュール３００ｃは別途の内部センサまたは外部センサからセンサ情報を収集しない。
【００６８】
電力素子駆動モジュール３００ｃは別途の電圧センサ及び電流センサがなく、モジュールプロセッサ３１０が電力素子の電圧変動、電流変動、温度変動などの動作状態を分析する。電力素子駆動モジュール３００ｃは、分析資料に基づいて電力素子を駆動する信号を生成するか、または分析資料を中央制御装置２００に伝送する。中央制御装置２００は、電流センサや電圧センサなどから種々のフィードバック情報を得る代わりに、各電力素子駆動モジュールから伝送された電力素子の動作状態に関する分析情報を受信する。中央制御装置２００は、電力素子から受信した情報を用いて、各電力素子のスイッチング変数などを生成することができる。または電力素子駆動モジュール３００ｃは、自体的に電力素子の動作状態を分析して、電力素子の駆動信号を直接生成することができる。
【００６９】
つまり、中央制御装置２００または電力素子駆動モジュール３００ｃは、別途の電圧センサ及び電流センサを設けることなく、電力素子駆動信号を生成して、センサのない電力変換装置（ｓｅｎｓｏｒ-ｌｅｓｓ  ＰＳＣ）を実現する。
【００７０】
このように、本発明の実施例によれば、電力素子駆動信号を各電力素子側で生成するので、メインボードのデータ処理負荷を減らすことができる。また、本発明の実施例によれば、電力素子に接続する配線が短くなって、雑音に強いシステムを提供することができる。さらに、本発明の実施例によれば、システム組立が簡単で、大容量電力変換システムを製作するのに有用である。
【００７１】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の色々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【００７２】
１００  電力変換システム
２００  中央制御装置
２１０  中央プロセッサ
２３０  中央通信部
２５０  ＤＳＰ
３００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ  電力素子駆動モジュール
３１０  モジュールプロセッサ
３３０  モジュール通信部
３５０、３５１  電力素子駆動回路
３７０、３７１  電力素子
４００  電源供給装置
５１０、５２０  電源接続端子
５５０、５６０、５７０、５８０  電力素子接続端子
５３０  通信接続端子
５４０  センサ接続端子
６１０、６２０、６３０  電流センサ
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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