KR101125338B1 - 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

전류원 인버터의 스위칭 제어 장치 및 방법이 개시된다. 개시된 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치는 전류원 및 상기 전류원에 병렬로 연결된 복수의 스위치들을 포함하는 전류원 인버터의 상기 복수의 스위치들을 제어하는 스위칭 제어 장치로서, 상기 복수의 스위치들 중 N개(N은 2 이상의 정수)의 제1 스위치들을 제어하는 제1 제어 신호 및 상기 복수의 스위치들 중 N개의 제2 스위치들을 제어하는 제2 제어 신호를 출력하는 제어 신호부를 포함하되, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호 중 적어도 하나는 삼각파와 기준 레벨을 비교하여 생성된 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 생성된다. 본 발명에 따르면, 종래의 전압원 인버터에서 채택되고 캐리어 기반 PWM 제어 방법과 유사하게 전류원 인버터에서도 캐리어 기반 PWM 제어 방법을 구현할 수 있게 된다.

Description

전류원 인버터의 스위칭 제어 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING SWITCHING OF CURRENT SOURCE INVERTER}
본 발명의 일 실시예들은 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐리어 기반의 펄스 폭 변조 기법(Carrier-based Pulse-width modulation)에 따라 전류원 인버터를 구동시키기 위한 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
인버터(Inverter)는 직류(DC) 전압/전류를 교류(AC) 전압/전류로 변환하는 전력변환 장치로서, 직류 입력측이 전압원인 전압원 인버터(Voltage Source Inverter)와 직류 입력측이 전류원인 전류원 인버터(Current Source Inverter)로 분류된다.
이론적으로, 전압원 인버터나 전류원 인버터는 모두 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 기능을 수행하지만, 실제적으로는 회로 구성의 효율성 문제 및 제어 방법의 간편성 등의 이유로 전압원 인버터가 압도적으로 많이 사용되고 있다.
일반적으로, 전압원 인버터는 캐리어 기반 펄스 폭 변조(PWM: Pulse-width Modulation) 방법, 공간벡터 제어 방법, 프로그램 PWM 제어 방법 등을 사용하여 출력 전압을 제어한다.
전압원 인버터의 프로그램 PWM 제어 방법은 스위칭 하고자 하는 스위치의 온/오프 신호의 패턴을 계산하여 ROM과 같은 저장장치에 저장해 둔 뒤 출력하여 전압원 인버터의 구동을 제어하는 방법으로서, 수학적으로 스위칭 패턴을 계산하여 저장장치에 미리 저장하여야 하기 때문에 많은 저장공간을 필요로 한다는 단점이 있다. 반면에, 전압원 인버터의 공간벡터 제어 방법이나 전압원 인버터의 캐리어 기반 PWM 제어 방법은 순시적으로 매 샘플링 순간마다 스위칭 순간을 결정하여 출력하는 방법으로서, 공간벡터 제어 방법은 전압원 인버터 전체의 스위칭 상태를 한꺼번에 결정하는 방법이며 반드시 디지털적으로 구현되어야 하는 반면, 캐리어 기반 PWM 제어 방법은 전압원 인버터 각각의 폴(pole)을 독립적으로 제어함으로써 매우 직관적으로 출력전압의 크기를 알 수 있고 아날로그 방법 또는 디지털 방법 중 어떠한 방법으로도 자유롭게 구현이 가능한 장점이 있다.
한편, 전류원 인버터는 출력상의 단락 시 출력 전류 제한기능, 전압원 인버터가 갖는 대용량의 직류 캐패시터가 없음으로 인한 유지보수의 수월성 등 전압원 인버터가 갖지 않는 장점을 구비하고 있어 최근 신 재생 에너지와 전기 자동차에의 응용과 관련하여 새롭게 조명을 받고 있다.
전류원 인버터의 출력 전류를 제어하는데 있어서, 기존의 전압원 인버터에서 사용되던 방법인 프로그램 PWM 제어 방법이나 공간벡터 제어 방법은 전류원 인버터에 적합하게 변형되어 사용되고 있다. 그러나 전류원 인버터에 적용 가능한 캐리어 기반 PWM 제어 방법의 경우, 기존의 전압원 인버터에 적용되던 캐리어 기반 PWM 방법을 전압원 인버터와 전류원 인버터의 회로 및 동작의 유사성을 관찰한 결과 얻어진 "제어 신호 매핑 기법(Control Signal Mapping Technique)"이 제안되기는 하였지만, 출력 전류의 기준치를 추종하는 직접적인 전류 제어 방법이 아니므로 구현이 복잡하고 직관직인 이해가 어렵다는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 구현이 단순하고 구동의 직관적 이해가 가능한 캐리어 기반 펄스 폭 변조 방법에 따라 전류원 인버터를 구동시키기 위한 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치 및 방법을 제안하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 전류원 및 상기 전류원에 병렬로 연결된 복수의 스위치들을 포함하는 전류원 인버터의 상기 복수의 스위치들을 제어하는 스위칭 제어 장치에 있어서, 상기 복수의 스위치들 중 N개(N은 2 이상의 정수)의 제1 스위치들을 제어하는 제1 제어 신호 및 상기 복수의 스위치들 중 N개의 제2 스위치들을 제어하는 제2 제어 신호를 출력하는 제어 신호부를 포함하되, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호 중 적어도 하나는 삼각파와 기준 레벨을 비교하여 생성된 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 스위칭 제어 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전류원 및 상기 전류원에 병렬로 연결된 복수의 스위치들을 포함하는 전류원 인버터의 상기 복수의 스위치들을 제어하는 스위칭 제어 방법에 있어서, 삼각파를 출력하는 단계; 상기 삼각파와 비교되는 기준 레벨을 설정하는 단계; 상기 삼각파와 상기 기준 레벨을 비교하여 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계; 및 상기 펄스 폭 변조 신호 및 상기 전류원 인버터의 상기 복수의 기준 출력 전류들을 이용하여 상기 복수의 스위치들 중 N개(N은 2 이상의 정수)의 제1 스위치들을 제어하는 제1 제어 신호 및 상기 복수의 스위치들 중 N개의 제2 스위치들을 제어하는 제2 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 종래의 전압원 인버터에서 채택되고 캐리어 기반 PWM 제어 방법과 유사하게 전류원 인버터에서도 캐리어 기반 PWM 제어 방법을 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 구현이 단순하고 구동의 직관적 이해가 가능한 전류원 인버터의 제어 방법을 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존의 프로그램 PWM 제어 방법이나 공간벡터 제어 방법의 구현이 어려웠던 단상 및 4상 이상의 다상 전류원 인버터의 구동 성능을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 전류원 인버터의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 절연 게이트 양극성 트랜지스터를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 전류원 인버터를 구현한 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 6개의 스위치를 2개의 단일폴 3접점 멀티플렉서 스위치로서 구현한 3상 전류원 인버터의 일례를 도시한 도면이다.
도 4 및 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호부가 제어 신호를 생성하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 전류원 인버터의 기준 출력 전류를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류원 인버터를 이용하여 생성된 출력 전류의 파형의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치 및 방법은 단상 전류원 인버터, 3상 전류원 인버터, 4상 이상의 다상 전류원 인버터 등과 같은 모든 전류원 인버터에 제한 없이 적용될 수 있다.
특히, 본 발명의 일실시예에 따른 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치 및 방법은 3상 전류원 인버터에 효과적으로 적용될 수 있는바, 이하에서는 설명의 편의를 위해, 3상 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치 및 방법의 일례를 중심으로 설명하기로 한다. 그러나, 아래의 설명에 의해 본 발명에 따른 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치 및 방법은 단상 또는 4 상 이상의 다상 전류원 인버터에 용이하게 확장되어 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 전류원 인버터의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 전류원 인버터(100)는 전류원(110), 스위치부(120), 평활 캐패시터부(130), 및 제어 신호부(140)를 포함한다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다.
전류원(110)은 직류 전류를 공급하며, 스위치부(120)는 공급된 직류 전류를 스위칭시켜 부하(150)로 출력한다. 이 때, 스위치부(120)는 3개의 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 및 3개의 제1 다이오드(DAa, DAb, DAc)(1212)를 포함하는 제1 스위치부(121)와 3개의 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221) 및 3개의 제2 다이오드(DBa, DBb, DBc)(1222)를 포함하는 제2 스위치부(122)를 포함한다.
제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 및 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221)는 전류를 선택적으로 통과시키며, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor), 게이트 턴 오프 사이리스터(Gate Turn-Off Thyristor) 등과 같은 자기 소호형 전력 반도체 소자로 구현될 수 있다. 또한, 제1 다이오드(DAa, DAb, DAc)(1212) 및 제2 다이오드(DBa, DBb, DBc)(1222)는 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 및 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221)에 흐르는 전류가 한 방향으로만 흐르도록 하기 위해 구비된다. 따라서, 만약 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 및 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221)가 단방향으로만 전류를 통과시키고 양방향 전압 저지 특성을 갖는다면, 제1 다이오드(DAa, DAb, DAc)(1212) 및 제2 다이오드(DBa, DBb, DBc)(1222)는 설치되지 않을 수 있다. 도 2에서는 절연 게이트 양극성 트랜지스터를 이용하여 구현한 전류원 인버터(100)의 일례를 도시하고 있다.
이 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211)의 일단은 전류원(110)의 양극과 연결되고, 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221)의 일단은 (제2 다이오드(DBa, DBb, DBc)(1222)를 통해) 전류원(110)의 음극과 연결된다. 또한, 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 각각의 타단은 (제1 다이오드(DAa, DAb, DAc)(1212)를 통해) 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221)의 타단과 연결된다.
또한, 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 및 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221) 각각은 전류원 인버터(100)의 서로 다른 위상을 갖는 3개의 기준 출력 전류를 생성하기 위한 각각의 담당 전류를 통과시키기 위한 스위치이다.
평활 캐패시터부(130)는 스위치부(120)에서 출력된 신호(즉, 스위칭된 직류 전류)를 평활화한다. 또한, 평활 캐패시터부(130)는 부하(150)의 연결 여부에 관계없이 전류원 인버터가 동작이 가능하도록 하는 기능도 수행한다.
제어 신호부(140)는 전류원 인버터(100)의 6개의 스위치(1211, 1221) 각각의 구동(온/오프)을 제어하기 위한 제어 신호를 스위칭 주기 별로 생성한다. 이 때, 제어 신호는 제1 스위치부(121)에 포함되는 3개의 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 각각의 온/오프를 제어하기 위한 제1 제어 신호 및 제2 스위치부(122)에 포함되는 3개의 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221) 각각의 온/오프를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 포함할 수 있다.
3상 전류원 인버터의 제어 방법을 구현하기 위해, 본 발명에서는 6개의 스위치(1211, 1221)에 대해 아래와 같은 기본적인 제한 사항을 적용한다.
첫째, 임의의 시각에서 제1 스위치부(121)에 포함된 3개의 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 중에서 어느 하나의 제1 스위치는 반드시 온 되어야 한다. 이는 제1 스위치부(121)로 유입되는 직류 측 전류가 어디론가 흘러나가야 함을 의미한다.
둘째, 임의의 시각에서 제2 스위치부(122)에 포함된 3개의 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221) 중에서 어느 하나의 제2 스위치는 반드시 온 되어야 한다. 이는 제2 스위치부(122)에서 나가는 직류 전류가 어디에선가에서 흘러 들어와야 함을 의미한다.
셋째, 임의의 시각에서 제1 스위치부(121)에 포함된 3개의 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 중에서 두 개 이상의 제1 스위치가 온 되는 경우는 없어야 한다. 이는 만약 두 개 이상의 제1 스위치가 온 되면 출력전압이 단락 되는 경우가 발생하기 때문이다.
넷째, 임의의 시각에서 제2 스위치부(122)에 포함된 3개의 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221) 중에서 두 개 이상의 제2 스위치가 온 되는 경우는 없어야 한다. 이는 만약 두 개 이상의 제2 스위치가 온 되면 출력전압이 단락 되는 경우가 발생하기 때문이다.
요컨대, 임의의 시각에는 3개의 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 중 오직 하나의 제1 스위치 및 3개의 제2 스위치(SBa, SBb, SBc) 중 오직 하나의 제2 스위치 만이 온 되어야 한다. 도 3에 도시된 전류원 인버터(100)는 상기의 조건을 만족시키도록 6개의 스위치를 2개의 단일폴 3접점 멀티플렉서 스위치로서 구현한 전류원 인버터이다.
제어 신호부(140)는 위와 같은 제한 사항을 만족하도록 하는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 스위치부(120)로 출력한다.
제어 신호부(140)에 대해 보다 상세히 살펴보면, 제어 신호부(140)는 캐리어 생성부(141), 기준 레벨 설정부(142), 비교부(143), 및 게이팅 신호 생성부(144)를 포함한다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참고하여 제어 신호부(140)가 제어 신호를 생성하는 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.
캐리어 생성부(141)는 제어 신호의 생성에 이용되는 캐리어인 삼각파(즉, 삼각파형 캐리어)를 생성한다.
보다 상세하게, 캐리어 생성부(141)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전류원 인버터(100)의 스위칭 주기(TS)와 대응되는 주기를 갖고, 전류원(110)에서 공급되는 직류 전류의 크기(IDC)와 대응되는 진폭을 가지는 제1 삼각파형 캐리어(tr1) 및 제2 삼각파형 캐리어(tr2)를 생성할 수 있다.
이 때, 제1 삼각파형 캐리어(tr1)와 제2 삼각파형 캐리어(tr2)는 서로 다른 DC 옵셋(offset)을 가진다. 다시 말해, 제1 삼각파형 캐리어(tr1)는 도 4에 도시된 바와 같이 0과 직류 전류의 크기 값(IDC) 사이에서 증가/감소하고, 제2 삼각파형 캐리어(tr2)는 0과 직류전류의 크기의 마이너스 값(-IDC) 사이에서 증가/감소한다.
이 때, 제1 삼각파형 캐리어(tr1)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 0으로부터 직류 전류의 크기 값(IDC)까지 증가한 후 0으로 감소하는 형태를 가질 수도 있고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 직류 전류의 크기 값(IDC)으로부터 0까지 감소한 후 직류 전류의 크기 값(IDC)으로 증가하는 형태를 가질 수도 있다.
또한, 제2 삼각파형 캐리어(tr2)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 직류 전류의 크기의 마이너스 값(-IDC)으로부터 0까지 증가한 후 직류 전류의 마이너스 값(-IDC)으로 감소하는 형태를 가질 수도 있고, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 0으로부터 직류 전류의 크기의 마이너스 값(-IDC)까지 감소한 후 0으로 증가하는 형태를 가질 수도 있다.
도 4 및 도 5에서는 제1 삼각파형 캐리어(tr1) 및 제2 삼각파형 캐리어(tr2)가 대칭적인 형태를 갖는 것으로 도시하였으나, 제1 삼각파형 캐리어(tr1) 및 제2 삼각파형 캐리어(tr2)는 비대칭적인 형태를 가질 수도 있다.
기준 레벨 설정부(142)는 전류원 인버터(100)의 기준 출력 전류들을 이용하여 제어 신호의 생성에 이용되는 기준 레벨(기준파)을 설정한다. 여기서, 제1 기준 레벨(IMX)은 제1 삼각파형 캐리어(tr1)와 비교되는 기준 레벨이고, 제2 기준 레벨(IMN)은 제2 삼각파형 캐리어(tr2)와 비교되는 기준 레벨이다.
일례로, 본 실시예와 같이 전류원 인버터(100)가 3상 전류원 인버터인 경우, 전류원 인버터(100)는 도 6에 일례로 도시된 바와 같이 서로 다른 위상을 갖는 3개의 기준 출력 전류(Iac, Ibc, Icc)에 기초하여 출력 전류를 출력시킬 수 있는데(주파수: 50Hz, 직류 전류 크기: 20A, 기준 출력 전류 진폭: 16A), 기준 레벨 설정부(142)는 이와 같은 3개의 기준 출력 전류(Iac, Ibc, Icc)를 이용하여 매 스위칭 구간 마다 제1 기준 레벨(IMX) 및 제2 기준 레벨(IMN)을 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준 레벨 설정부(142)는 제1 삼각파형 캐리어(tr1)의 최소값(0) 및 최대값(IDC) 사이의 값을 갖는 제1 기준 레벨(IMX)을 설정하고, 제2 삼각파형 캐리어(tr2)의 최소값(-IDC) 및 최대값(0) 사이의 값을 갖는 제2 기준 레벨(IMN)을 설정한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준 레벨 설정부(142)는 복수의 기준 출력 전류(Iac, Ibc, Icc) 중 스위칭 주기(TS)의 초기 시점에서 최대값을 갖는 기준 출력 전류(제1 기준 출력 전류)의 값을 제1 기준 레벨(IMX)로 설정하고, 최소값을 갖는 기준 출력 전류(제2 기준 출력 전류)의 값을 제2 기준 레벨(IMN)로 설정한다.
비교부(143)는 제1 삼각파형 캐리어(tr1)와 제1 기준 레벨(IMX)을 비교하여 제1 펄스 폭 변조 신호(comp1)를 생성하고, 제2 삼각파형 캐리어(tr2)와 제2 기준 레벨(IMN)를 비교하여 제2 펄스 폭 변조 신호(comp2)를 생성한다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참고하여 비교부(143)가 각각의 삼각파형 캐리어(tr1, tr2)와 기준 레벨(IMX, IMN)을 비교하여 제1 펄스 폭 변조 신호(comp1) 및 제2 펄스 폭 변조 신호(comp2)를 생성하는 동작을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 4를 참고하여 비교부(143)가 제1 삼각파형 캐리어(tr1)의 값과 제1 기준 레벨(IMX)을 비교하여 제1 펄스 폭 변조 신호(comp1)를 생성하는 동작에 대해 설명하면, 제1 삼각파형 캐리어(tr1)가 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 "ㅅ"자 형태를 가지거나 또는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 "V"자 형태를 가지는 경우 모두에 대해, 비교부(143)는 제1 삼각파형 캐리어(tr1)의 값이 제1 기준 레벨(IMX)보다 작은 경우 제1 펄스 폭 변조 신호(comp1)의 크기를 하이 로직(1)으로 설정하고, 제1 삼각파형 캐리어(tr1)의 값이 제1 기준 레벨(IMX)보다 큰 경우 제1 펄스 폭 변조 신호(comp1)의 크기를 로우 로직(0)으로 설정한다.
다음으로, 도 5를 참고하여 비교부(143)가 제2 삼각파형 캐리어(tr2)와 제2 기준 레벨(IMN)을 비교하여 제2 펄스 폭 변조 신호(comp2)를 생성하는 동작에 대해 설명하면, 제2 삼각파형 캐리어(tr2)가 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 "ㅅ"자 형태를 가지거나 또는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 "V"자 형태를 가지는 경우 모두에 대해, 비교부(143)는 제2 삼각파형 캐리어(tr2)의 값이 제2 기준 레벨(IMN)보다 작은 경우 제2 펄스 폭 변조 신호(comp2)의 크기를 로우 로직(0)으로 설정하고, 제2 삼각파형 캐리어(tr2)의 값이 제2 기준 레벨(IMN)보다 큰 경우 제2 펄스 폭 변조 신호(comp2)의 크기를 하이 로직(1)으로 설정한다.
게이팅 신호 생성부(144)는 비교부(143)에서 생성된 제1 펄스 폭 변조 신호(comp1) 및 제2 펄스 폭 변조 신호(comp2)에 기초하여 6개의 스위치의 온/오프를 제어하기 위한 제어 신호(제1 제어 신호 및 제2 제어 신호)를 생성한다. 다시 말해, 게이팅 신호 생성부(144)는 제1 펄스 폭 변조 신호(comp1)와 3개의 기준 출력 전류를 이용하여 제1 제어 신호를 생성하고, 제2 펄스 폭 변조 신호(comp2)와 3개의 기준 출력 전류를 이용하여 제2 제어 신호를 생성한다.
먼저, 게이팅 신호 생성부(144)가 제1 제어 신호를 생성하는 동작에 대해 보다 상세하게 살펴보면, 게이팅 신호 생성부(144)는 제1 펄스 폭 변조 신호(comp1)가 하이 로직(1)을 갖는 시간 구간(도 4의 (a)에서는 TMXU1, TMXU2, 도 4의 (b)에서는 TMXU)에서는 3개의 기준 출력 전류 중 스위칭 주기(TS) 내에서 최대값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 상에 연결된 하나의 제1 스위치를 온 시키고, 나머지 2개의 제1 스위치를 오프 시키기 위한 제1 제어 신호를 생성한다. 다시 말해, 제1 삼각파형 캐리어(tr1)의 값이 제1 기준 레벨(IMX)보다 작은 경우, 게이팅 신호 생성부(144)는 3개의 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211) 중에서 제1 기준 출력 전류(IMX)와 대응되는 출력 상의 제1 스위치를 온 하고, 나머지 제1 스위치는 모두 오프 하도록 하는 제1 제어 신호를 생성한다.
반대로, 게이팅 신호 생성부(144)는 제1 펄스 폭 변조 신호(comp1)가 로우 로직(0)을 갖는 시간 구간(도 4의 (a)에서는 TMDU, 도 4의 (b)에서는 TMDU1, TMDU2)에서는 3개의 기준 출력 전류 중 스위칭 주기(TS) 내에서 중간값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제1 스위치를 온 시키고, 나머지 2개의 제1 스위치를 오프 시키기 위한 제1 제어 신호를 생성한다.
다음으로, 게이팅 신호 생성부(144)가 제2 제어 신호를 생성하는 동작에 대해 보다 상세하게 살펴보면, 게이팅 신호 생성부(144)는 제2 펄스 폭 변조 신호(comp2)가 하이 로직(1)을 갖는 시간 구간(도 5의 (a)에서는 TMND , 도 5의 (b)에서는 TMND1, TMND2)에서는 3개의 기준 출력 전류 중 스위칭 주기(TS) 내에서 최소값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제2 스위치를 온 시키고, 나머지 2개의 제2 스위치를 오프 시키기 위한 제2 제어 신호를 생성한다.
반대로, 게이팅 신호 생성부(144)는 제2 펄스 폭 변조 신호(comp2)가 로우 로직(0)을 갖는 시간 구간(도 5의 (a)에서는 TMDD1, TMDD2, 도 5의 (b)에서는 TMDD)에서는 3개의 기준 출력 전류 중 스위칭 주기(TS) 내에서 중간값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제2 스위치를 온 시키고, 나머지 2개의 제2 스위치를 오프 시키기 위한 제2 제어 신호를 생성한다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스위칭 주기(TS), 직류 전류의 크기(IDC), 제1 기준 레벨(IMX)의 값, 및 제1 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직(1)을 갖는 구간(도 4의 (a)에서는 TMXU1, TMXU2, 도 4의 (b)에서는 TMXU)은 아래의 수학식 1 과 같은 관계를 갖고, 스위칭 주기(TS), 직류 전류의 크기(IDC), 제2 기준 레벨(IMN)의 값, 및 제2 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직(1)을 갖는 구간(도 5의 (a)에서는 TMND , 도 5의 (b)에서는 TMND1, TMND2)은 아래의 수학식 2와 같은 관계를 갖는다.
Figure 112010027504609-pat00001
Figure 112010027504609-pat00002
이에 따라, 제1 스위치(SAa, SAb, SAc)(1211)는 최소값을 갖는 기준 출력 전류(IMN)와 대응되는 출력 상에 접속되는 경우가 존재하지 않게 되고, 제2 스위치(SBa, SBb, SBc)(1221) 역시 최대값을 갖는 기준 출력 전류(IMX)와 대응되는 출력 상에 접속되는 경우가 발생하지 않게 된다. 즉, 최대값의 기준 출력 전류(IMX)가 흐르는 상은 TMXU(=TMXU1 + TMXU2)시간 동안만 직류인 직류 전류(IDC)의 유입을 받아들이게 되고, 최소값의 기준 출력 전류(IMN)가 흐르는 상에서는 TMND(=TMND1 + TMND2) 시간 동안만 직류인 직류 전류(IDC)가 인버터 쪽으로 흐르게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류원 인버터(100)를 이용하여 생성된 출력 전류의 파형의 일례를 도시한 도면이다.
도 7의 출력 전류 파형은 앞서 도 2에서 설명한 회로를 통해 출력된 전류의 파형이다. 이 때, 전류원 인버터(100)는 도 6에 도시된 바와 같은 기준 출력 전류를 갖고, 전류원(110)에서 공급되는 직류 전류는 20A이며, 스위칭 주파수는 10kHz이며, 저항(R) 및 캐패시터(C)의 크기는 각각 5 Ω및 100uF의 값을 갖는다.
도 7을 참고하면, 전류원 인버터(100)의 실제 출력전류는 수많은 펄스로 이루어진 불연속 파형이지만, 평활 캐패시터부(130)의 평활 작용에 의하여 부하(150)에 흐르는 전류는 연속의 형태를 나타냄을 확인할 수 있다. 이 때, 출력 전류의 크기 및 주파수는 도 6에 도시된 기준 출력 전류의 크기 및 주파수와 동일함을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법은 앞서 도 1 내지 도 3에서 설명한 형태의 단상 또는 다상 전류원 인버터에 적용될 수 있다. 이하, 도 8을 참고하여 각 단계 별로 수행되는 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 단계(S810)에서는 삼각파형 캐리어를 생성하여 출력한다. 이 때, 삼각파형 캐리어는 제1 스위치의 제어에 이용되는 제1 삼각파형 캐리어(tr1) 및 제2 스위치의 제어에 이용되는 제2 삼각파형 캐리어(tr2)를 포함한다. 또한, 출력되는 삼각파 캐리어는 앞서 설명한 캐리어 생성부(141)의 동작과 동일한 방법에 따라 생성될 수 있다.
단계(S820)에서는 생성된 삼각파형 캐리어와 비교되는 기준 레벨을 생성(설정)한다. 설정되는 기준 레벨 역시 제1 스위치의 제어에 이용되는 제1 기준 레벨(IMX) 및 제2 스위치의 제어에 이용되는 제2 기준 레벨(IMN)을 포함한다. 또한, 기준 레벨의 설정은 앞서 설명한 기준 레벨 설정부(142)의 동작과 동일한 방법에 따라 설정될 수 있다.
단계(S830)에서는 삼각파형 캐리어(tr1, tr2)와 기준 레벨(IMX, IMX)을 비교하여 펄스 폭 변조 신호(제1 펄스 폭 변조 신호(comp1) 및 제2 펄스 폭 변조 신호(comp2))를 생성하고, 단계(S840)에서는 펄스 폭 변조 신호(comp1, comp2) 및 전류원 인버터의 복수의 기준 출력 전류들을 이용하여 전류원 인버터에 포함된 복수의 스위치들 중 N개의 제1 스위치들을 제어하는 제1 제어 신호 및 N개의 제2 스위치들을 제어하는 제2 제어 신호를 출력한다. 펄스 폭 변조 신호의 생성 및 제어 신호들의 출력 역시 앞서 설명한 비교부(143) 및 게이팅 신호 생성부(144)에서의 동작과 동일한 방법에 따라 수행될 수 있다.
이와 같은 단계(S810) 내지 단계(S840)의 과정은 전류원 인버터의 스위칭 주기 별로 반복되어 수행된다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (28)

  1. 직류 전류를 공급하는 전류원 및 상기 전류원에 병렬로 연결된 복수의 스위치들을 포함하는 전류원 인버터의 상기 복수의 스위치들을 제어하는 스위칭 제어 장치에 있어서,
    상기 복수의 스위치들 중 일단이 상기 전류원의 양극과 연결되는 N개(N은 2 이상의 정수)의 제1 스위치들을 제어하는 제1 제어 신호 및 일단이 상기 전류원의 음극과 연결되는 N개의 제2 스위치들을 제어하는 제2 제어 신호를 상기 전류원 인버터의 스위칭 주기 별로 출력하는 제어 신호부를 포함하되,
    상기 제1 제어 신호는 상기 스위칭 주기 동안 0으로부터 상기 직류 전류의 크기 값까지 증가한 후 0으로 감소하거나 상기 직류 전류의 크기 값으로부터 0까지 감소한 후 상기 직류 전류의 크기 값까지 증가하는 형태를 가지는 제1 삼각파의 값 및 0과 상기 직류 전류의 크기 값 사이의 값을 가지는 제1 기준 레벨의 값을 비교하여 생성된 제1 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 생성되고,
    상기 제1 펄스 폭 변조 신호는 상기 제1 삼각파의 값이 상기 제1 기준 레벨보다 큰 경우 로우 로직을 갖고, 상기 제1 삼각파의 값이 상기 제1 기준 레벨보다 작은 경우 하이 로직을 가지며, 상기 제1 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 구간의 간격은 상기 제1 기준 레벨 값 및 상기 스위칭 주기와 비례하고 상기 직류 전류의 크기와 반비례하는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고,
    상기 제1 기준 레벨은 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 최대값을 갖는 기준 출력 전류의 값과 대응되는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고,
    상기 제1 제어 신호는
    상기 제1 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 경우, 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 최대값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제1 스위치를 온 시키고, 나머지 제1 스위치를 오프 시키기 위한 제어 신호인 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고, 상기 N은 3의 값을 갖고,
    상기 제1 제어 신호는
    상기 제1 펄스 폭 변조 신호가 로우 로직을 갖는 경우, 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 중간값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제1 스위치를 온 시키고, 나머지 2개의 제1 스위치를 오프 시키기 위한 제어 신호인 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 주기, 상기 직류 전류의 크기, 상기 제1 기준 레벨의 값, 및 상기 제1 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 구간은 아래의 수학식과 같은 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.

    Figure 112012005062202-pat00003

    여기서, TMUX는 상기 제1 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 구간의 간격, IMX는 상기 제1 기준 레벨의 값, IDC는 상기 직류 전류의 크기, TS는 상기 스위칭 주기를 각각 의미함.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스위치들의 개수는 N개(N은 2 이상의 정수)이고, 상기 N개의 제2 스위치들의 일단은 상기 전류원의 음극과 연결되고,
    상기 제2 제어 신호는 제2 삼각파 및 제2 기준 레벨의 비교에 따라 생성된 제2 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 생성되고,
    상기 제2 삼각파는 0과 상기 직류 전류의 크기의 마이너스 값 사이에서 증가/감소하고, 상기 제2 기준 레벨은 0과 상기 직류 전류의 크기의 마이너스 값 사이의 값을 가지며,
    상기 제2 펄스 폭 변조 신호는 상기 제2 삼각파의 값 및 상기 제2 기준 레벨의 값을 비교하여 생성되는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고,
    상기 제2 기준 레벨은 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 최소값을 갖는 기준 출력 전류의 값과 대응되는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 삼각파는 상기 스위칭 주기 동안 상기 직류 전류의 크기의 마이너스 값으로부터 0까지 증가한 후 상기 직류 전류의 크기의 마이너스 값으로 감소하는 형태를 갖거나 또는 상기 스위칭 주기 동안 0으로부터 상기 직류 전류의 크기의 마이너스 값까지 감소한 후 0까지 증가하는 형태를 갖고,
    상기 제2 펄스 폭 변조 신호는 상기 제2 삼각파의 값이 상기 제2 기준 레벨보다 큰 경우 하이 로직을 갖고, 상기 제2 삼각파의 값이 상기 제2 기준 레벨보다 작은 경우 로우 로직을 갖는 펄스 형태의 신호인 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고,
    상기 제2 제어 신호는
    상기 제2 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 경우, 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 최소값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제2 스위치를 온 시키고, 나머지 제2 스위치를 오프 시키기 위한 제어 신호인 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고, 상기 N은 3의 값을 갖고,
    상기 제2 제어 신호는
    상기 제2 펄스 폭 변조 신호가 로우 로직을 갖는 경우, 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 중간값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제2 스위치를 온 시키고, 나머지 2개의 제2 스위치를 오프 시키기 위한 제어 신호인 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 스위칭 주기, 상기 직류 전류의 크기, 상기 제2 기준 레벨의 값, 및 상기 제2 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 구간은 아래의 수학식과 같은 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 장치.

    Figure 112010027504609-pat00004

    여기서, TMND는 상기 제2 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 구간의 간격, IMN는 상기 제2 기준 레벨의 값, IDC는 상기 직류 전류의 크기, TS는 상기 스위칭 주기를 각각 의미함.
  15. 직류 전류를 공급하는 전류원 및 상기 전류원에 병렬로 연결된 복수의 스위치들을 포함하는 전류원 인버터의 상기 복수의 스위치들을 제어하는 스위칭 제어 방법에 있어서,
    제1 삼각파 및 제2 삼각파를 출력하는 단계;
    상기 제1 삼각파 및 상기 제2 삼각파와 각각 비교되는 제1 기준 레벨 및 제2 기준 레벨을 설정하는 단계;
    상기 제1 삼각파와 상기 제1 기준 레벨을 비교하여 제1 펄스 폭 변조 신호를 생성하고, 상기 제2 삼각파와 상기 제2 기준 레벨을 비교하여 제2 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 펄스 폭 변조 신호 및 상기 제2 펄스 폭 변조 신호와 상기 전류원 인버터의 상기 복수의 기준 출력 전류들을 이용하여 상기 복수의 스위치들 중 일단이 상기 전류원의 양극과 연결되는 N개(N은 2 이상의 정수)의 제1 스위치들을 제어하는 제1 제어 신호 및 일단이 상기 전류원의 음극과 연결되는 N개의 제2 스위치들을 제어하는 제2 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 삼각파 및 제2 삼각파를 출력하는 단계, 상기 제1 기준 레벨 및 제2 기준 레벨을 설정하는 단계, 상기 제1 펄스 폭 변조 신호 및 제2 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계, 및 상기 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 출력하는 단계는 상기 전류원 인버터의 스위칭 주기 별로 반복적으로 수행되고,
    상기 제1 삼각파는 상기 스위칭 주기 동안 0으로부터 상기 직류 전류의 크기 값까지 증가한 후 0으로 감소하거나 상기 직류 전류의 크기 값으로부터 0까지 감소한 후 상기 직류 전류의 크기 값까지 증가하는 형태를 가지고, 상기 제1 기준 레벨은 0과 상기 직류 전류의 크기 값 사이의 값을 가지며,
    상기 제1 펄스 폭 변조 신호는 상기 제1 삼각파의 값이 상기 제1 기준 레벨보다 큰 경우 로우 로직을 갖고, 상기 제1 삼각파의 값이 상기 제1 기준 레벨보다 작은 경우 하이 로직을 가지며, 상기 제1 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 구간의 간격은 상기 제1 기준 레벨 값 및 상기 스위칭 주기와 비례하고 상기 직류 전류의 크기와 반비례하는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고,
    상기 제1 기준 레벨은 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 최대값을 갖는 기준 출력 전류의 값과 대응되는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.
  19. 삭제
  20. 제15항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고,
    상기 제1 제어 신호는
    상기 제1 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 경우, 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 최대값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제1 스위치를 온 시키고, 나머지 제1 스위치를 오프 시키기 위한 제어 신호인 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고, 상기 N은 3의 값을 갖고,
    상기 제1 제어 신호는
    상기 제1 펄스 폭 변조 신호가 로우 로직을 갖는 경우, 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 중간값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제1 스위치를 온 시키고, 나머지 2개의 제1 스위치를 오프 시키기 위한 제어 신호인 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 스위칭 주기, 상기 직류 전류의 크기, 상기 제1 기준 레벨의 값, 및 상기 제1 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 구간은 아래의 수학식과 같은 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.

    Figure 112012005062202-pat00005

    여기서, TMUX는 상기 제1 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 구간의 간격, IMX는 상기 제1 기준 레벨의 값, IDC는 상기 직류 전류의 크기, TS는 상기 스위칭 주기를 각각 의미함.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 제2 스위치들의 개수는 N개(N은 2 이상의 정수)이고, 상기 N개의 제2 스위치들의 일단은 상기 전류원의 음극과 연결되고,
    상기 제2 제어 신호는 제2 삼각파 및 제2 기준 레벨의 비교에 따라 생성된 제2 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 생성되고,
    상기 제2 삼각파는 0과 상기 직류 전류의 크기의 마이너스 값 사이에서 증가/감소하고, 상기 제2 기준 레벨은 0과 상기 직류 전류의 크기의 마이너스 값 사이의 값을 가지며,
    상기 제2 펄스 폭 변조 신호는 상기 제2 삼각파의 값 및 상기 제2 기준 레벨의 값을 비교하여 생성되는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고,
    상기 제2 기준 레벨은 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 최소값을 갖는 기준 출력 전류의 값과 대응되는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제2 삼각파는 상기 스위칭 주기 동안 상기 직류 전류의 크기의 마이너스 값으로부터 0까지 증가한 후 상기 직류 전류의 크기의 마이너스 값으로 감소하는 형태를 갖거나 또는 상기 스위칭 주기 동안 0으로부터 상기 직류 전류의 크기의 마이너스 값까지 감소한 후 0까지 증가하는 형태를 갖고,
    상기 제2 펄스 폭 변조 신호는 상기 제2 삼각파의 값이 상기 제2 기준 레벨보다 큰 경우 하이 로직을 갖고, 상기 제2 삼각파의 값이 상기 제2 기준 레벨보다 작은 경우 로우 로직을 갖는 펄스 형태의 신호인 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고,
    상기 제2 제어 신호는
    상기 제2 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 경우, 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 최소값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제2 스위치를 온 시키고, 나머지 제2 스위치를 오프 시키기 위한 제어 신호인 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 전류원 인버터는 서로 다른 위상을 갖는 N개의 출력 전류들을 출력하고, 상기 N은 3의 값을 갖고,
    상기 제2 제어 신호는
    상기 제2 펄스 폭 변조 신호가 로우 로직을 갖는 경우, 상기 N개의 출력 전류들 각각의 기준 출력 전류(N개의 기준 출력 전류들) 중 상기 스위칭 주기 내에서 중간값을 갖는 기준 출력 전류와 대응되는 출력 상에 연결된 하나의 제2 스위치를 온 시키고, 나머지 2개의 제2 스위치를 오프 시키기 위한 제어 신호인 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 스위칭 주기, 상기 직류 전류의 크기, 상기 제2 기준 레벨의 값, 및 상기 제2 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 구간은 아래의 수학식과 같은 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 전류원 인버터의 스위칭 제어 방법.

    Figure 112010027504609-pat00006

    여기서, TMND는 상기 제2 펄스 폭 변조 신호가 하이 로직을 갖는 구간의 간격, IMN는 상기 제2 기준 레벨의 값, IDC는 상기 직류 전류의 크기, TS는 상기 스위칭 주기를 각각 의미함.
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