KR101193452B1 - 공진형 인버터 장치 - Google Patents

공진형 인버터 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101193452B1
KR101193452B1 KR1020110062652A KR20110062652A KR101193452B1 KR 101193452 B1 KR101193452 B1 KR 101193452B1 KR 1020110062652 A KR1020110062652 A KR 1020110062652A KR 20110062652 A KR20110062652 A KR 20110062652A KR 101193452 B1 KR101193452 B1 KR 101193452B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
auxiliary
input line
capacitor
circuit
switch
Prior art date
Application number
KR1020110062652A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120006930A (ko
Inventor
다카유키 마쓰모토
Original Assignee
산켄덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 산켄덴키 가부시키가이샤 filed Critical 산켄덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20120006930A publication Critical patent/KR20120006930A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101193452B1 publication Critical patent/KR101193452B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4826Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode operating from a resonant DC source, i.e. the DC input voltage varies periodically, e.g. resonant DC-link inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/083Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/13Modifications for switching at zero crossing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054Transistor switching losses
    • H02M1/0058Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815Resonant converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(과제)
본 발명은, 손실과 비용을 저감시키고 또한 소형화 할 수 있는 공진형 인버터 장치를 제공한다.
(해결수단)
정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이로부터 공급되는 직류전원의 직류전압을 교류전압으로 변환하여 출력하는 공진형 인버터 장치로서, 정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이에 접속되고 제1보조스위치(Q1)와 제1보조콘덴서(Ca)와 제2보조콘덴서(Cb)로 이루어지는 직렬회로와, 정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이에 접속되고 제2보조스위치(Q2)와 제1다이오드(Ds)로 이루어지는 직렬회로와, 제1보조콘덴서(Ca)와 제2보조콘덴서(Cb)의 접속점과 제2보조스위치(Q2)와 제1다이오드(Ds)의 접속점과의 사이에 접속된 공진리액터(Lr)와, 정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이에 접속되고, 공진콘덴서(C1~C4)가 병렬로 접속된 주스위치(S1~S4)를 2개 직렬로 접속하여 이루어지는 하프브리지 회로를 복수 개 병렬로 접속하여 이루어지는 인버터 회로(3)를 구비한다.

Description

공진형 인버터 장치{RESONANT INVERTER DEVICE}
본 발명은, 직류를 교류로 변환하는 소프트 스위칭 제어(soft switching 制御)의 공진형 인버터 장치(共振型 inverter 裝置)에 관한 것이다.
공진형 인버터 장치의 일례로서, V결선 인버터 회로를 구비하는 전력변환장치(電力變換裝置)가 알려져 있다(특허문헌1). 이 전력변환장치는, 제1 및 제2보조스위치와 공진리액터와 공진콘덴서를 설치하고, 제1 및 제2보조스위치를 온/오프 시킴으로써 공진리액터와 공진콘덴서에 의하여 공진을 발생시켜서 주스위치의 턴온(turn on)을 제로전압 스위칭(zero電壓 switching)(소프트 스위칭)함으로써, 주스위치의 스위칭 손실을 저감시킨 것이다.
이 전력변환장치에는 제1 및 제2보조스위치에 스너버 회로(snubber 回路)가 설치되어 있지 않지만, 실용적으로는 제1 및 제2보조스위치의 컬렉터-에미터 사이에 스너버 회로를 부가하여, 과전압보호 및 고주파 진동의 억제를 도모하는 것이 바람직하다.
도4는 종래의 스너버 회로를 포함한 공진형 인버터 장치를 나타내는 회로도이다. 도4에 있어서, 직류전원(直流電源)(E)의 양단에는 승압회로(昇壓回路)(1)가 접속되어 있다. 이 승압회로(1)는, 직류전원(E)의 양단에 접속된 승압리액터(L1)와 절연게이트형 바이폴라 트랜지스터(IGBT)로 이루어지는 스위치(Qo)의 직렬회로와, 승압리액터(L1)와 스위치(Qo)의 접속점에 애노드가 접속된 다이오드(Dc)로 구성되어, 직류전원(E)의 전압을 승압한다. 스위치(Qo)의 컬렉터-에미터 사이에는 다이오드(Do)와 콘덴서(Co)가 병렬로 접속된다.
승압회로(1)의 출력 양단에는, 정측입력라인(正側入力line)(P) 및 부측입력라인(負側入力line)(N)을 통하여 보조회로(補助回路)(2a)가 접속되어 있다. 보조회로(2a)는 다음과 같이 구성된다. 정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이에는, IGBT로 이루어지는 보조스위치(Q1)와 보조콘덴서(Ca)와 보조콘덴서(Cb)의 직렬회로가 접속되어 있다. 보조콘덴서(Ca)와 보조콘덴서(Cb)의 접속점과 정측입력라인(P)의 사이에는, 공진리액터(Lr)와 IGBT로 이루어지는 보조스위치(Q2)의 직렬회로가 접속되어 있다.
보조스위치(Q1)의 컬렉터-에미터 사이에는 병렬로 다이오드(Da)가 접속됨과 아울러, 스너버 다이오드(D5)와 스너버 콘덴서(C5)와 스너버 콘덴서(C6)의 직렬회로가 접속되어 있다. 스너버 다이오드(D5)와 스너버 콘덴서(C5)의 접속점과 보조콘덴서(Cb)의 일단(一端)에는 저항(R1)이 접속되어 있다. 스너버 콘덴서(C5)와 스너버 콘덴서(C6)의 접속점과 보조콘덴서(Ca)와 보조콘덴서(Cb)의 접속점에는 저항(R2)이 접속되어 있다. 스너버 다이오드(D5), 스너버 콘덴서(C5, C6), 저항(R1, R2)은 보조스위치(Q1)의 스너버 회로를 구성한다.
보조스위치(Q2)의 컬렉터-에미터 사이에는 병렬로 다이오드(Db)가 접속됨과 아울러, 스너버 콘덴서(C7)와 스너버 콘덴서(C8)의 직렬회로가 접속되어 있다. 스너버 콘덴서(C7)에는 병렬로 스너버 다이오드(D6)가 접속되어 있다. 스너버 콘덴서(C7)와 스너버 콘덴서(C8)의 접속점과 보조스위치(Q1)의 컬렉터에는 저항(R3)이 접속되어 있다. 스너버 다이오드(D6), 스너버 콘덴서(C7, C8), 저항(R3)은 보조스위치(Q2)의 스너버 회로를 구성한다.
정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이에는 인버터 회로(3)가 접속되어 있다. 인버터 회로(3)에 있어서, 정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이에는, 주스위치(S1)와 주스위치(S2)의 직렬회로(하프브리지 회로(half bridge 回路))가 접속됨과 아울러, 주스위치(S3)와 주스위치(S4)의 직렬회로(하프브리지 회로)가 접속되어 있다. IGBT로 이루어지는 주스위치(S1~S4)의 컬렉터-에미터 사이에는 다이오드(D1~D4) 및 공진콘덴서(C1~C4)가 접속되어 있다.
주스위치(S1)와 주스위치(S2)의 접속점은 리액터(Lw)를 통하여 교류출력단자(交流出力端子)(W1)에 접속되어 있고, 주스위치(S3)와 주스위치(S4)의 접속점은 리액터(Lu)를 통하여 교류출력단자(U1)에 접속되어 있고, 보조콘덴서(Ca)와 보조콘덴서(Cb)의 접속점은 교류출력단자(V1)에 접속되어 있다. 여기에서 필터회로(filter回路)(4)는 리액터(Lu, Lw) 및 콘덴서(C11, C12)로 구성되어, 고주파 성분을 제거하여 정현파 성분을 출력하는 필터이다. 제어회로(100)는 스위치(Qo)와 보조스위치(Q1, Q2)와 주스위치(S1~S4)의 각각을 온/오프 제어하여 주스위치(S1~S4)를 제로전압 스위칭시킴과 아울러, 교류출력단자(U1, V1, W1)에 정현파 형상의 3상 교류전압을 출력한다.
다음에 동작을 설명한다. 우선 도4에 나타나 있는 구성에 대하여 스너버 회로가 없는 경우의 동작을 도5에 나타나 있는 파형도를 참조하면서 설명한다.
도5에 있어서, G(Q1)은 보조스위치(Q1)의 게이트 신호, G(Q2)는 보조스위치(Q2)의 게이트 신호, G(S3)는 주스위치(S3)의 게이트 신호, G(S4)는 주스위치(S4)의 게이트 신호, I(Lr)은 공진리액터(Lr)에 흐르는 전류, V(S3)는 주스위치(S3)의 컬렉터-에미터 사이 전압, I(S3)는 주스위치(S3)에 흐르는 컬렉터 전류, V(S4)는 주스위치(S4)의 컬렉터-에미터 사이 전압, V(Q2)는 보조스위치(Q2)의 컬렉터-에미터 사이 전압이다.
기간(t2)에 있어서, 보조스위치(Q1)가 오프 상태에서, 보조스위치(Q2)가 온 되면, 공진콘덴서(C3)의 전하가 방전되어 C3 → Lr → Q2 → Cb → D4 → C3의 경로로 공진리액터(Lr)에 전류(I(Lr))이 흐른다. 이 때에 전류(I(Lr))는, 공진리액터(Lr)와 공진콘덴서(C3)의 공진에 의하여 정현파 형상의 전류가 된다.
기간(t3)에 있어서, 공진콘덴서(C3)의 전하의 방전이 완료됨으로써 공진콘덴서(C3)의 전압(V(S3))이 제로전압이 되어, 전류(I(Lr))가 제로로 되었을 때에 주스위치(S3)를 온 시킨다. 이에 따라 주스위치(S3)의 제로전압 스위칭을 실현할 수 있다.
또한 Cb → Db → Lr → S3 → C4 → Cb의 경로로 부(負)의 전류(I(Lr))가 흐르기 시작한다. 전류(I(Lr))와 전류(I(S3))는, 공진리액터(Lr)와 공진콘덴서(C4)의 공진에 의하여 정현파 형상의 전류가 된다.
기간(t4)에 있어서, 공진전류에 의하여 공진콘덴서(C4)가 충전되어 V(S4)의 전압이 상승하여 간다. 기간(t4)에 있어서, 보조스위치(Q2)를 오프 하지만, 다이오드(Db)를 통하여 공진전류는 흐른다.
그리고 공진이 종료된 후에 기간(t5)에 있어서, 공진리액터(Lr)의 전류(I(Lr))가 상승하여 제로가 되면, 기간(t6)의 시작 시에 보조스위치(Q2)의 다이오드(Db)가 역회복(逆回復 : reverse recovery)된다. 이 역회복의 에너지가 공진리액터(Lr)에 축적되지만, 에너지 방출 경로가 없기 때문에 보조스위치(Q2)에 서지전압(serge電壓)이 발생한다. 그 후에 보조스위치(Q2)의 기생용량과 공진리액터(Lr)의 공진에 의하여 공진리액터(Lr)의 전류(I(Lr)) 및 보조스위치(Q2)의 전압(V(Q2))에 고주파 진동이 발생한다. 보조스위치(Q2)의 오프로의 절환이 기간(t6) 이후로 벗어나는 경우에, 공진리액터(Lr)에 에너지가 축적되기 때문에 상기의 현상과 동일한 현상이 발생한다.
다음에 도6에 나타나 있는 보조회로 및 도7에 나타나 있는 동작파형도를 참조하면서, 스너버 회로를 설치한 도4에 나타나 있는 종래의 공진형 인버터 장치의 동작을 설명한다.
스너버 회로가 있는 경우에는, 공진리액터(Lr)에 축적된 에너지는 스너버 다이오드(D5, D6), 스너버 콘덴서(C5, C6, C7, C8)를 통하여 흐른다. 스너버 콘덴서(C5, C6, C7, C8)의 전압은 저항(R1, R2, R3)을 통하여 보조콘덴서(Ca, Cb)로 클램프(clamp) 된다. 이 때문에 도7의 기간(t6)에 있어서, 공진리액터(Lr)의 전류(I(Lr)) 및 보조스위치(Q2)의 전압(V(Q2))에 고주파 진동이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
일본국 공개특허 특개2004-260882호 공보
그러나 도4에 나타나 있는 공진형 인버터 장치는, 스너버 회로를 설치하고 있기 때문에 다이오드, 콘덴서, 저항으로 구성되는 부품이 증가되어 있다. 이 때문에 비용이 증가함과 아울러 장치가 대형화 되고 또한 스너버 회로에 의하여 손실을 발생시키는 문제가 있었다.
본 발명은, 손실과 비용을 저감시키고 또한 소형화 할 수 있는 공진형 인버터 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 정측입력라인(正側入力lime)과 부측입력라인(負側入力line)의 사이로부터 공급되는 직류전원(直流電源)의 직류전압을 교류전압으로 변환하여 출력하는 공진형 인버터 장치(共振型 inverter 裝置)로서, 상기 정측입력라인과 상기 부측입력라인의 사이에 접속되고, 제1보조스위치와 제1보조콘덴서와 제2보조콘덴서로 이루어지는 제1직렬회로(第一直列回路)와, 상기 정측입력라인과 상기 부측입력라인의 사이에 접속되고, 제2보조스위치와 제1다이오드로 이루어지는 제2직렬회로(第二直列回路)와, 상기 제1보조콘덴서와 상기 제2보조콘덴서의 접속점과 상기 제2보조스위치와 상기 제1다이오드의 접속점과의 사이에 접속된 공진리액터(共振reactor)와, 상기 정측입력라인과 상기 부측입력라인의 사이에 접속되고, 공진콘덴서가 병렬로 접속된 주스위치(主switch)를 2개 직렬로 접속하여 이루어지는 하프브리지 회로(half bridge 回路)를 복수 개 병렬로 접속하여 이루어지는 인버터 회로(inverter 回路)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 제1보조스위치가 턴온 된 후의 제2보조스위치의 전압은, 제1다이오드에 순방향전류가 흐름으로써 제1보조콘덴서와 제2보조콘덴서의 전압으로 클램프 된다. 이에 따라 제2보조스위치의 턴오프 후의 고주파 진동을 억제할 수 있다. 따라서 종래의 스너버 회로를 삭감할 수 있어, 손실 및 비용을 삭감할 수 있고 또한 소형화 할 수 있는 공진형 인버터 장치를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예1의 공진형 인버터 장치를 나타내는 회로도이다.
도2는 실시예1의 공진형 인버터 장치에 설치된 보조회로를 나타내는 도면이다.
도3은 실시예1의 공진형 인버터 장치의 각 부의 동작파형도이다.
도4는 종래의 스너버 회로를 포함한 공진형 인버터 장치를 나타내는 회로도이다.
도5는 종래의 스너버 회로를 포함하지 않는 공진형 인버터 장치의 동작파형도이다.
도6은 도4에 나타나 있는 종래의 공진형 인버터 장치에 설치된 보조회로를 나타내는 도면이다.
도7은 도4에 나타나 있는 종래의 공진형 인버터 장치의 각 부의 동작파형도이다.
이하, 본 발명의 공진형 인버터 장치(共振型 inverter 裝置)의 실시의 형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
(실시예1)
도1은 본 발명의 실시예1의 공진형 인버터 장치를 나타내는 회로도이다. 도1에 나타나 있는 공진형 인버터 장치는, 도4에 나타나 있는 공진형 인버터 장치에 대하여 보조회로(補助回路)(2)만이 다르고, 그 이외의 구성은 도4에 나타나 있는 구성으로 동일하기 때문에, 여기에서는 보조회로(2)의 구성을 주로 하여 설명한다.
승압회로(昇壓回路)(1)와 인버터 회로(inverter 回路)(3)(인버터 회로)를 접속시키는 정측입력라인(正側入力line)(P) 및 부측입력라인(負側入力line)(N)의 사이에 보조회로(2)가 접속되어 있다. 보조회로(2)는, 보조스위치(Q1)(제1보조스위치), 보조스위치(Q2)(제2보조스위치), 공진리액터(Lr), 보조콘덴서(Ca)(제1보조콘덴서), 보조콘덴서(Cb)(제2보조콘덴서), 다이오드(Ds)(제1다이오드)로 구성되어 있다.
정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이에는, IGBT로 이루어지는 보조스위치(Q1)와 보조콘덴서(Ca)와 보조콘덴서(Cb)로 이루어지는 제1직렬회로가 접속되어 있다. 보조스위치(Q1)는 정측입력라인(P)과 보조콘덴서(Ca)를 분리하기 위한 스위치이다. 보조콘덴서(Ca)와 보조콘덴서(Cb)는 전해콘덴서로 이루어지며 대용량이다.
또한 정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이에는, IGBT로 이루어지고 또한 공진용 스위치로서의 보조스위치(Q2)와 다이오드(Ds)로 이루어지는 제2직렬회로가 접속되어 있다. 보조콘덴서(Ca)와 보조콘덴서(Cb)의 접속점과 보조스위치(Q2)와 다이오드(Ds)의 접속점과의 사이에는 공진리액터(Lr)가 접속되어 있다. 보조스위치(Q1)의 컬렉터-에미터 사이에는 병렬로 다이오드(Da)가 접속되어 있고, 보조스위치(Q2)의 컬렉터-에미터 사이에는 병렬로 다이오드(Db)가 접속되어 있다.
인버터 회로(3)는, 정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이로부터 공급되는 승압회로(1)에 의하여 승압된 직류전압을 교류전압으로 변환하여 필터회로(filter回路)(4)에 출력한다. 정측입력라인(P)과 부측입력라인(N)의 사이에는, 주스위치(S1)(제1주스위치)와 주스위치(S2)(제2주스위치)로 이루어지는 제3직렬회로와, 주스위치(S3)(제3주스위치)와 주스위치(S4)(제4주스위치)로 이루어지는 제4직렬회로가 접속되어 있다.
주스위치(S1~S4)의 컬렉터-에미터 사이에는 각각 병렬로 공진콘덴서(C1~C4) 및 다이오드(D1~D4)가 접속되어 있다. 공진콘덴서(C1~C4)는 주스위치(S1~S4)의 기생용량이더라도 좋고, 다이오드(D1~D4)는 주스위치(S1~S4)의 기생다이오드이더라도 좋다.
제어회로(10)는, 공진콘덴서(C1~C4)의 전압을, 주스위치(S1~S4)의 턴온 시에 제로전압(zero電壓)이 되도록 보조스위치(Q1, Q2)를 온/오프 제어하여 주스위치(S1~S4)를 제로전압 스위칭(zero電壓 switching)시킨다.
다음에 이렇게 구성된 실시예1의 공진형 인버터 장치의 동작을 도2에 나타나 있는 보조회로 및 도3에 나타나 있는 동작파형도를 참조하면서 설명한다. 또 도2에 나타나 있는 인버터 회로는 1암(주스위치(S3, S4)의 직렬접속)의 하프브리지 회로(half bridge 回路)이며, 각 출력전류를 전류원(電流源)(Io)으로 나타내고 있다. 또한 도3에 있어서의 동작파형의 각 부의 명칭은 도5에 나타나 있는 동작파형의 각 부의 명칭과 동일하기 때문에, 여기에서는 이들에 대한 설명은 생략한다.
우선 기간(t2)에 있어서, 보조스위치(Q1)가 오프 상태에서, 보조스위치(Q2)가 온 되면, 공진콘덴서(C3)의 전하가 방전되어 C3 → Q2 → Lr → Cb → D4 → C3의 경로로 공진리액터(Lr)에 전류(I(Lr))가 흐른다. 이 때에 전류(I(Lr))는, 공진리액터(Lr)와 공진콘덴서(C3)의 공진에 의하여 정현파 형상의 전류가 된다.
기간(t3)에 있어서, 공진콘덴서(C3)의 전하의 방전이 완료됨으로써 공진콘덴서(C3)의 전압(V(S3))이 제로전압이 되어, 전류(I(Lr))가 제로로 되었을 때에 주스위치(S3)를 온 시킨다. 이에 따라 주스위치(S3)의 제로전압 스위칭을 실현할 수 있다.
또한 Cb → Lr → Q2 → S3 → C4 → Cb의 경로로 부(負)의 전류(I(Lr))가 흐르기 시작한다. 전류(I(Lr))와 전류(I(S3))는, 공진리액터(Lr)와 공진콘덴서(C4)의 공진에 의하여 정현파 형상의 전류가 된다.
기간(t4)에 있어서, 공진전류에 의하여 공진콘덴서(C4)가 충전되어 V(S4)의 전압이 상승되어 간다. 기간(t4)에 있어서, 보조스위치(Q2)를 오프 하지만 다이오드(Db)를 통하여 공진전류는 흐른다.
그리고 기간(t4)의 최후에서 공진이 종료되었을 때에 즉 기간(t5)의 시작 시에 보조스위치(Q1)가 턴온 된다. 공진리액터(Lr)의 전류(I(Lr))가 상승하여 제로가 되면, 기간(t6)의 시작 시에 보조스위치(Q2)의 다이오드(Db)가 역회복(逆回復 : reverse recovery)된다. 역회복에 의하여 공진리액터(Lr)에 축적된 에너지는 Lr → Cb → Ds → Lr의 경로로 보조콘덴서(Cb)에 회생된다. 이 기간에 보조스위치(Q2)의 전압(V(Q2))은 보조콘덴서(Ca, Cb)의 합성된 전압으로 클램프(clamp) 된다. 즉 승압회로(1)의 출력전압으로 클램프 된다.
공진리액터(Lr)에 축적된 에너지가 보조콘덴서(Cb)에 회생됨으로써 기간(t6)에 있어서, 공진리액터(Lr)의 전류(I(Lr))와 보조스위치(Q2)의 전압(V(Q2))의 고주파 진동을 억제할 수 있다. 보조스위치(Q2)의 턴오프로의 절환이 기간(t6) 이후로 벗어나서, 공진리액터(Lr)에 에너지가 축적되는 경우에도 상기한 동작과 동일한 동작이 된다.
이와 같이 실시예1의 공진형 인버터 장치에 의하면, 보조스위치(Q1)가 턴온 된 후의 보조스위치(Q2)의 전압은, 다이오드(Ds)에 순방향전류가 공진리액터(Lr) → 보조콘덴서(Cb) → 다이오드(Ds) → 공진리액터(Lr)의 경로로 흐름으로써, 보조콘덴서(Ca)와 보조콘덴서(Cb)의 전압으로 클램프 된다. 이에 따라 보조스위치(Q2)의 턴오프 후의 고주파 진동을 억제할 수 있다. 따라서 종래의 스너버 회로를 삭감할 수 있다.
또한 종래의 스너버 회로에서는 보조스위치(Q1, Q2)의 각각에 대하여 다이오드, 콘덴서, 저항을 설치하여야만 하였지만, 실시예1에서는 다이오드(Ds)만을 추가하는 것이기 때문에, 손실 및 비용을 대폭적으로 저감시킬 수 있고 또한 장치를 소형화 할 수 있다.
또 본 발명은, 실시예1의 공진형 인버터 장치에 한정되는 것은 아니다. 실시예1의 공진형 인버터 장치에서는 인버터 회로를 V결선 구성으로 하여 설명하였지만, 단상 브리지 구성이나 3상 브리지 구성으로 하더라도 동일하게 적용할 수 있다.
본 발명은, 직류-교류 전력변환장치 또는 계통연계 인버터 장치에 적용할 수 있다.
E : 직류전원
L1 : 승압리액터
Qo : 스위치
Q1, Q2 : 보조스위치
S1~S4 : 주스위치
Lr : 공진리액터
Da, Db, Dc, Ds, Do~D4 : 다이오드
Ca, Cb : 보조콘덴서
Co~C4 : 공진콘덴서
C11, C12 : 콘덴서
Lu, Lw : 리액터
1 : 승압회로
2, 2a : 보조회로
3 : 인버터 회로
4 : 필터회로
10, 100 : 제어회로

Claims (3)

  1. 정측입력라인(正側入力lime)과 부측입력라인(負側入力line)의 사이로부터 공급되는 직류전원(直流電源)의 직류전압을 교류전압으로 변환하여 출력하는 공진형 인버터 장치(共振型 inverter 裝置)로서,
    상기 정측입력라인과 상기 부측입력라인의 사이에 접속되고, 제1보조스위치와 제1보조콘덴서와 제2보조콘덴서로 이루어지는 제1직렬회로(第一直列回路)와,
    상기 정측입력라인과 상기 부측입력라인의 사이에 접속되고, 제2보조스위치와 제1다이오드로 이루어지는 제2직렬회로(第二直列回路)와,
    상기 제1보조콘덴서와 상기 제2보조콘덴서의 접속점과 상기 제2보조스위치와 상기 제1다이오드의 접속점과의 사이에 접속된 공진리액터(共振reactor)와,
    상기 정측입력라인과 상기 부측입력라인의 사이에 접속되고, 공진콘덴서가 병렬로 접속된 주스위치(主switch)를 2개 직렬로 접속하여 이루어지는 하프브리지 회로(half bridge 回路)를 복수 개 병렬로 접속하여 이루어지는 인버터 회로(inverter 回路)를
    구비하는 것을 특징으로 하는 공진형 인버터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1보조스위치가 턴온(turn on) 된 후의 상기 제2보조스위치의 전압은, 상기 제1다이오드에 순방향전류가 흐름으로써, 상기 제1보조콘덴서와 상기 제2보조콘덴서의 전압으로 클램프(clamp) 되는 것을 특징으로 하는 공진형 인버터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하프브리지 회로를 2개 병렬로 접속하여 이루어지는 상기 인버터 회로는 3상 교류의 U상과 W상을 출력하고, 상기 제1보조콘덴서와 상기 제2보조콘덴서의 접속점은 3상 교류의 V상을 출력하는 것을 특징으로 하는 공진형 인버터 장치.
KR1020110062652A 2010-07-13 2011-06-28 공진형 인버터 장치 KR101193452B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010158678A JP5569204B2 (ja) 2010-07-13 2010-07-13 共振型インバータ装置
JPJP-P-2010-158678 2010-07-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120006930A KR20120006930A (ko) 2012-01-19
KR101193452B1 true KR101193452B1 (ko) 2012-10-24

Family

ID=45484486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110062652A KR101193452B1 (ko) 2010-07-13 2011-06-28 공진형 인버터 장치

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5569204B2 (ko)
KR (1) KR101193452B1 (ko)
CN (1) CN102332842A (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012203836B4 (de) * 2012-03-12 2020-03-12 Rct Power Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zum Wandeln und Anpassen einer Gleichspannung, Photovoltaikanlage
JP6175946B2 (ja) * 2013-07-09 2017-08-09 サンケン電気株式会社 共振型インバータ装置
JP6241253B2 (ja) * 2013-12-17 2017-12-06 サンケン電気株式会社 共振型インバータ装置
JP7152325B2 (ja) * 2019-01-22 2022-10-12 株式会社Gsユアサ インフラシステムズ 共振型電力変換装置
CN117040300A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 深圳市德兰明海新能源股份有限公司 逆变电路及多相逆变器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4580205A (en) 1983-03-11 1986-04-01 Kabushiki Kaisha Meidensha Current-type GTO inverter using GTO in its surge voltage clamping circuit
US5594634A (en) 1995-05-17 1997-01-14 General Motors Corporation DC link inverter having soft-switched auxiliary devices
US6021052A (en) 1997-09-22 2000-02-01 Statpower Technologies Partnership DC/AC power converter
US6330170B1 (en) 1999-08-27 2001-12-11 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Soft-switched quasi-single-stage (QSS) bi-directional inverter/charger

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004260882A (ja) * 2003-02-24 2004-09-16 Sanken Electric Co Ltd 電力変換装置
JP2005245089A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Sanken Electric Co Ltd 電力変換装置
JP5119992B2 (ja) * 2008-03-12 2013-01-16 サンケン電気株式会社 電力変換装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4580205A (en) 1983-03-11 1986-04-01 Kabushiki Kaisha Meidensha Current-type GTO inverter using GTO in its surge voltage clamping circuit
US5594634A (en) 1995-05-17 1997-01-14 General Motors Corporation DC link inverter having soft-switched auxiliary devices
US6021052A (en) 1997-09-22 2000-02-01 Statpower Technologies Partnership DC/AC power converter
US6330170B1 (en) 1999-08-27 2001-12-11 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Soft-switched quasi-single-stage (QSS) bi-directional inverter/charger

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012023831A (ja) 2012-02-02
CN102332842A (zh) 2012-01-25
JP5569204B2 (ja) 2014-08-13
KR20120006930A (ko) 2012-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102403914B (zh) 模块开关、电换流器和用于驱动电换流器的方法
JP4049189B2 (ja) 直接形交流電力変換装置
KR101366393B1 (ko) 방전 회로를 구비한 3-레벨 펄스 폭 변조 인버터
KR101015282B1 (ko) Dc/dc 컨버터
JP6292245B2 (ja) 多相昇圧コンバータの制御方法及び多相昇圧コンバータ
KR101193452B1 (ko) 공진형 인버터 장치
JP5515386B2 (ja) 3レベル電力変換器のスナバ回路
CN101821932A (zh) 直接型交流电力变换装置
KR101567750B1 (ko) 단상인버터
KR20110043789A (ko) 전력 변환 장치
JP3407198B2 (ja) 3レベルインバータ装置
CN104040868A (zh) 具有较少的缓冲电容器的逆变器
CN111064416A (zh) 电机及其控制方法
JP2013516153A (ja) 接地可能dc/dcコンバータ
JP5701595B2 (ja) 系統連係装置
US11374485B2 (en) Filter unit and frequency inverter
US11539304B2 (en) Indirect matrix converter and rectifier module
JP6705234B2 (ja) インバータ装置の制御方法
JP2008206283A (ja) スナバ回路
JP2010057239A (ja) 共振型インバータ装置
CN112039348A (zh) Ac/dc整流器、dc/ac逆变器、dc/dc变换器和不间断电源
JP5278568B2 (ja) 半導体スイッチング素子駆動用電源回路
JP6175946B2 (ja) 共振型インバータ装置
JP2021035289A (ja) スナバ回路および電力変換装置
US9300208B2 (en) Power converter with switched current supply control element

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150918

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160921

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180918

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190917

Year of fee payment: 8