KR101324701B1 - 대용량 인버터의 게이트 구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초기 충전 회로의 부피를 줄이기 위해 SCR 정류기를 사용하는 대용량 인버터에서 셀프 트리거가 가능한, 대용량 인버터의 게이트 구동회로에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 대용량 인버터의 게이트 구동회로는,
정류부, 초기 충전부, SCR 게이트 구동부를 포함하고,
상기 SCR 게이트 구동부는 복수의 블로킹 다이오드(D7 ~ D9), A 접점 릴레이(RY1), 복수의 SCR 구동 저항(R7 ~ R9) 및 복수의 필터 커패시터(C7 ~ C9)를 포함하여 구성되는 것을 구성적 특징으로 한다.

Description

대용량 인버터의 게이트 구동회로{GATE DRIVING CIRCUIT OF HIGH POWER INVERTER}
본 발명은 대용량 인버터의 게이트 구동회로에 관한 것으로, 구체적으로는 초기 충전 회로의 부피를 줄이기 위해 SCR 정류기를 사용하는 대용량 인버터에서 셀프 트리거가 가능한 게이트 구동회로에 관한 것이다.
직류 평활용 대용량 커패시터 및 정전압회로를 갖는 인버터의 초기충전회로에는 도1에 도시된 바와 같이 수백 암페어를 견딜 수 있는 대용량 전자접촉기(magnetic contactor, MC)가 스위칭 소자로서 포함되어 구성되는데, 전자접촉기 접촉면 수명, 무게, 크기는 인버터 설계시 많은 제약이 따르게 한다.
이를 해결하기 위하여 AC를 정류하는 정전압 회로의 위쪽 3개 다이오드를 도2에 도시된 바와 같이, 턴-온 제어가 가능한 SCR로 대체하여 초기충전회로의 MC를 반도체 스위치(SCR)로 대체하는 회로가 최근에 널리 적용되고 있다. 도2의 충전 회로는 초기에 충전용 다이오드 D1 ~ D3을 통해 DC 링크를 충전하고 충전이 완료되면 SCR을 입력 위상에 맞추어 턴온(TURN ON)함으로써 MC를 대체하는 효과를 갖는다.
그러나, SCR(Silicon Controlled Rectifier)을 적용한 회로의 경우 SCR 구동을 위한 별도의 구동회로가 필요한데, 제어기가 입력 상전압의 위상을 검출하여 위상이 맞을 경우에만 트리거 펄스를 발생하여 SCR을 구동하는 방식과 입력 상전압의 위상과 무관하게 Full 턴-온 하는 방식을 사용한다.
그 중, 제어기가 SCR의 입력 상전압의 위상을 검출하는 도3의 방식은 입력 위상에 동기된 신호를 정확하게 발생할 수 있지만 위상검출회로에 필요한 별도의 전원과 절연 포토커플러와, SCR 구동에 필요한 절연 포토커플러 등 복잡한 회로가 필요한 단점이 있다.
또한, 입력 상전압의 위상과 무관하게 Full 턴-온 하는 도4의 방식은 간단하게 구현될 수 있지만 입력 위상이 다를 때에도 트리거 전류가 인가되므로 SCR에 많은 양의 손실이 발생하여 방열판의 크기가 커지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대용량 인버터의 초기충전회로에 SCR을 적용하여 자동으로 입력 위상에 맞추어 구동할 수 있는 간단한 게이트 구동 회로를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르는 대용량 인버터의 게이트 구동회로는,
정류부, 초기 충전부, SCR 게이트 구동부를 포함하고,
상기 SCR 게이트 구동부는 복수의 블로킹 다이오드(D7 ~ D9), A 접점 릴레이(RY1), 복수의 SCR 구동 저항(R7 ~ R9) 및 복수의 필터 커패시터(C7 ~ C9)를 포함하여 구성되는 것을 구성적 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 대용량 인버터의 게이트 구동회로는 복잡한 위상검출 회로를 대신해서 수동소자만을 이용하여 입력위상에 맞게 SCR을 구동하여 회로의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 대용량 인버터의 게이트 구동회로는 간단한 수동소자만을 이용하여 인버터의 무게 및 크기, 비용을 효과적으로 줄일 수 있다.
도1은 종래 기술에 따르는 다이오드 정류기를 갖는 인버터의 초기 충전회로이다.
도2는 SCR 정류기를 갖는 인버터의 초기 충전회로이다.
도3은 종래 기술에 따르는 SCR 구동회로의 일예이다.
도4는 종래 기술에 따르는 SCR 구동회로의 일예이다.
도5 내지 도7은 본 발명에 따르는 SCR 게이트 구동부이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 대용량 인버터의 게이트 구동회로의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도5 내지 도7은 본 발명에 따르는 3상 인버터의 SCR 게이트 구동부이다.
본 발명에 따르는 대용량 인버터는 정류부, 초기 충전부, SCR 게이트 구동부를 포함하여 구성된다.
정류부는 복수의 다이오드 및 복수의 다이리스터를 사용하여 3상 전압을 정류하는데, 다이리스터(SCR1, SCR2, SCR3) 및 정류용 다이오드(D4, D5, D6)를 각각 직렬 접속하여 다이리스터(SCR1, SCR2, SCR3) 및 정류용 다이오드(D4, D5, D6)의 접속점에 3상 전압이 각각 인가되게 접속된다.
즉, 다이리스터(SCR1, SCR2, SCR3)의 애노드 및 정류용 다이오드(D4, D5, D6)의 캐소드 사이에 3상 전압을 각각 인가하고, 다이리스터(SCR1, SCR2, SCR3)의 캐소드와 정류용 다이오드(D4, D5, D6)의 애노드 사이에 평활용 커패시터(CB)가 접속된다.
도2의 초기 충전부는 충전용 다이오드(D1 ~ D3)와 저항(R1)을 포함하여 구성되는데, 충전용 다이오드의 캐소드와 저항의 일단을 직렬 접속하고, 충전용 다이오드의 애노드에 3상 전압을 인가하며 저항의 타단을 다이리스터(SCR1, SCR2, SCR3)의 캐소드에 접속하여 구성되는데, 초기에 충전용 다이오드 D1 ~ D3을 통해 뱅크 커패시터(CB)를 충전하고, 충전이 완료되면 해당 SCR을 입력 위상에 맞추어 턴온(TURN ON)함으로써 종래의 MC를 대체하는 효과를 갖는다.
SCR 게이트 구동부는 3상 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 트리거 제어 신호를 발생시키고 트리거 제어 신호에 따라 복수의 다이리스터를 트리거시키는데, 블로킹 다이오드(D7 ~ D9), A 접점 릴레이(RY1), SCR 구동 저항(R7 ~ R9) 및 필터 커패시터(C7 ~ C9)를 포함한다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이, 블로킹 다이오드(D7), A 접점 릴레이(RY1), SCR 구동 저항(R7)이 직렬로 R상 전압의 단자와 SCR1의 게이트 사이에 접속되며, 필터 커패시터(C7)는 SCR1의 게이트와 캐소드 사이에 접속된다. 도6에 도시된 바와 같이, 블로킹 다이오드(D8), A 접점 릴레이(RY2), SCR 구동 저항(R8)이 직렬로 S상 전압의 단자와 SCR2의 게이트 사이에 접속되며, 필터 커패시터(C8)는 SCR2의 게이트와 캐소드 사이에 접속된다. 또한, 도7에 도시된 바와 같이, 블로킹 다이오드(D9), A 접점 릴레이(RY3), SCR 구동 저항(R9)이 직렬로 T상 전압의 단자와 SCR3의 게이트 사이에 접속되며, 필터 커패시터(C9)는 SCR1의 게이트와 캐소드 사이에 접속되며, 그 구동 시퀀스는 다음과 같다.
R상 전압의 경우, 도2의 초기 충전부에 의해 평활용 커패시터(CB)에 전압이 충전 완료되면, 도5에 도시된 바와 같이, SCR 게이트 구동부의 셋업을 위해 인버터 회로의 제어기는 A 접점 릴레이(RY1)를 ON 시키는데, 이때 R상 입력 전압이 충전전압(DCP)보다 미리 설정한 임의의 값 이상 크면, 계속 트리거 전압이 출력되어 SCR1의 게이트에 인가된다. 그러면, 블로킹 다이오드(D7), A 접점 릴레이(RY1), SCR 구동 저항(R7)을 통해 SCR1의 게이트와 캐소드 간의 게이트 전류 패스(path)가 형성되며, SCR1이 턴온(TURN-ON)되어, S상 전압이 SCR1 및 정류용 다이오드(D4)에 의해 정류되고 평활 커패시터(CB)에 의해 평활되어 안정된 직류 전압을 생성하게 된다.
또한, S상 전압의 경우, 평활용 커패시터(CB)에 전압이 충전 완료되면, 도6에 도시된 바와 같이, 에 접점 릴레이(RY1)가 ON 되는데, 이때 S상 입력 전압이 충전전압(DCP)보다 미리 설정한 임의의 값 이상 크면, 계속 트리거 전압이 출력되어 SCR2의 게이트에 인가된다. 그러면, 블로킹 다이오드(D8), A 접점 릴레이(RY1), SCR 구동 저항(R8)을 통해 SCR2의 게이트와 캐소드 간의 게이트 전류 패스가 형성되며, SCR2이 턴온되어, S상 전압이 SCR2 및 정류용 다이오드(D5)에 의해 정류되고 평활 커패시터(CB)에 의해 평활되어 안정된 직류 전압을 생성하게 된다.
또한, T상 전압의 경우, 평활용 커패시터(CB)에 전압이 충전 완료되면, 도7에 도시된 바와 같이, 접점 릴레이(RY1)가 ON 되는데, 이때 T상 입력 전압이 충전전압(DCP)보다 미리 설정한 임의의 값 이상 크면, 계속 트리거 전압이 출력되어 SCR3의 게이트에 인가된다. 그러면, 블로킹 다이오드(D9), A 접점 릴레이(RY1), SCR 구동 저항(R9)을 통해 SCR3의 게이트와 캐소드 간의 게이트 전류 패스가 형성되며, SCR3이 턴온되어, T상 전압이 SCR3 및 정류용 다이오드(D6)에 의해 정류되고 평활 커패시터(CB)에 의해 평활되어 안정된 직류 전압을 생성하게 된다.
이처럼, 인버터회로의 제어기가 SCR 구동회로의 셋업을 위해 A 접점 릴레이(RY1)를 ON 시킴으로써, 입력 전압의 위상 정보 없이, MC를 초기 충전회로에 사용하지 않고도 SCR을 입력 상전압의 위상에 맞게 구동할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 정류부, 초기 충전부, SCR 게이트 구동부를 포함하는 대용량 인버터의 SCR 구동회로에 있어서,
    상기 SCR 게이트 구동부는 복수의 블로킹 다이오드(D7 ~ D9), A 접점 릴레이(RY1), 복수의 SCR 구동 저항(R7 ~ R9) 및 복수의 필터 커패시터(C7 ~ C9)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
    대용량 인버터의 게이트 구동회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류부는 직렬 연결되는 다이리스터(SCR1, SCR2, SCR3)의 애노드 및 정류용 다이오드(D4, D5, D6)의 캐소드 사이에 3상 전압을 각각 인가하고, 다이리스터(SCR1, SCR2, SCR3)의 캐소드와 정류용 다이오드(D4, D5, D6)의 애노드 사이에 평활용 커패시터(CB)를 연결하여, 3상 전압을 정류하고 평활하는 것을 특징으로 하는
    대용량 인버터의 게이트 구동회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기 충전부는 충전용 다이오드(D1 ~ D3)와 저항(R1)을 포함하여 구성되어, 뱅크 커패시터(CB)를 충전하고, 충전 완료시 SCR을 입력 위상에 맞추어 턴온하는 것을 특징으로 하는
    대용량 인버터의 게이트 구동회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 A 접점 릴레이(RY1)는 평활용 커패시터(CB)에 전압이 충전 완료시 ON되어, R상 입력 전압이 충전전압(DCP)보다 미리 설정한 임의의 값 이상 클 경우 다이리스터(SCR1)을 턴온하는 것을 특징으로 하는
    대용량 인버터의 게이트 구동회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 A 접점 릴레이(RY1)는 평활용 커패시터(CB)에 전압이 충전 완료시 ON되어, S상 입력 전압이 충전전압(DCP)보다 미리 설정한 임의의 값 이상 클 경우 다이리스터(SCR2)을 턴온하는 것을 특징으로 하는
    대용량 인버터의 게이트 구동회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 A 접점 릴레이(RY1)는 평활용 커패시터(CB)에 전압이 충전 완료시 ON되어, T상 입력 전압이 충전전압(DCP)보다 미리 설정한 임의의 값 이상 클 경우 다이리스터(SCR3)을 턴온하는 것을 특징으로 하는
    대용량 인버터의 게이트 구동회로.
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