KR101516088B1 - H 브리지 인버터 모듈 및 h 브리지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터 - Google Patents

H 브리지 인버터 모듈 및 h 브리지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터 Download PDF

Info

Publication number
KR101516088B1
KR101516088B1 KR1020130146589A KR20130146589A KR101516088B1 KR 101516088 B1 KR101516088 B1 KR 101516088B1 KR 1020130146589 A KR1020130146589 A KR 1020130146589A KR 20130146589 A KR20130146589 A KR 20130146589A KR 101516088 B1 KR101516088 B1 KR 101516088B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
converter
power
voltage source
bridge inverter
gate driver
Prior art date
Application number
KR1020130146589A
Other languages
English (en)
Inventor
박영민
김상현
김표수
권병기
Original Assignee
주식회사 포스코아이씨티
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 주식회사 포스코아이씨티 filed Critical 주식회사 포스코아이씨티
Priority to KR1020130146589A priority Critical patent/KR101516088B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101516088B1 publication Critical patent/KR101516088B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters

Landscapes

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

Abstract

고전압의 인가 없이도 H 브릿지 인버터 모듈에 제어전원을 공급할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 H 브릿지 인버터 모듈은, 복수개의 전력소자를 포함하고, 상기 복수개의 전력소자의 스위칭 동작에 따라 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환부; 상기 전력변환부에 포함된 복수개의 전력소자를 구동시키는 게이트 드라이버; 상기 게이트 드라이버에 제1 레벨의 출력전압을 제어 전원으로 공급하는 DC-DC컨버터; 상기 DC-DC컨버터를 온(On)시키기 위한 입력전압을 상기 DC-DC컨버터에 인가하는 커패시터 뱅크; 상기 DC-DC컨버터가 온되기 이전에 상기 게이트 드라이버에 상기 제1 레벨의 출력전압을 제어 전원으로 공급하는 보조 전압원; 및 상기 DC-DC컨버터 및 상기 보조 전압원 중 어느 하나를 상기 게이트 드라이버와 연결시켜 상기 게이트 드라이버로 제어 전원이 공급되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

H 브리지 인버터 모듈 및 H 브리지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터{H-Bridge Inverter Module and Multi Level Inverter Using H-Bridge Inverter Module}
본 발명은 H 브릿지 인버터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 H 브릿지 인버터의 전원 공급에 관한 것이다.
일반 산업계에서 전기장치가 대용량화되는 추세에 따라 고압대용량 전력변환 시스템에 적용하기 위한 멀티레벨 인버터가 개발되어 적용되고 있다. 이러한 멀티레벨 인버터는 다수의 커패시터 DC전압을 합성하여 정현적인 파형에 가깝게 출력함으로써 왜곡이 적은 대용량 AC전압을 손쉽게 만들 수 있다. 또한, 전압 레벨 수를 증가시킴으로써 총고조파 왜율(Total Harmonic Distortion: THD)을 감소시킬 수 있고, 스위치의 정격 전압과 스위치 손실을 줄여 우수한 출력 전압을 얻을 수 있다. 또한, 멀티레벨 인버터는 출력전압의 레벨 수가 높을수록 고조파 성분이 매우 낮아 필터의 크기를 줄일 수 있는 특징을 갖고 있다.
이러한 장점으로 인해, 최근에는 계통 안정화를 위하여 전력품질을 개선하고 공급전압을 일정하게 유지하기 위한 무효전력 보상장치의 적용 요구에 따라, 멀티레벨 인버터가 무효전력 보상 시스템에도 적용되고 있다.
멀티레벨 인버터의 구조로는 도 1a에 도시된 바와 같은 다이오드-클램프(Diode-Clamp) 구조, 도 1b에 도시된 바와 같은 플라잉-커패시터(Flying Capacitor)구조, 및 도 1c에 도시된 바와 같은 H 브릿지(H-bridge) 구조가 있다.
도 1a에 도시된 바와 같은 다이오드 클램프 구조의 멀티레벨 인버터는, 레벨수가 증가할수록 고조파 성분이 낮아지며 제어가 간단한 장점을 가지고 있지만, 다수의 클램핑 다이오드가 필요하며 커패시터 전압 불균형이 발생하는 문제점을 해결하기 위한 복잡한 스위칭 알고리즘이 요구된다는 문제점이 있다.
도 1b에 도시된 바와 같은 플라잉 커패시터 구조의 멀티레벨 인버터는, 클램핑 다이오드 대신에 다수의 커패시터를 사용하는 구조로써 내부 전압 레벨에 여유를 갖게 되어 안정적인 전원 공급과 유/무효 전력 제어가 가능하지만 레벨 수가 증가할수록 대용량 전력 커패시터를 그룹화 시키기 어렵고 제어가 복잡해진다는 문제점이 있다.
도 1c에 도시된 바와 같은 H 브릿지 구조의 멀티레벨 인버터는 다수의 H 브릿지 인버터 모듈을 직렬로 연결한 형태로 기존의 클램핑 다이오드나 다수의 커패시터가 불필요하여 기존 멀티레벨 인버터 구조와 비교할 때 최소의 부품으로 멀티레벨 인버터를 구성할 수 있다. 또한, H 브릿지 인버터 모듈 단위로 그룹화가 가능하여 확장 및 제어가 용이하고 DC링크 불평형 문제가 없는 특징을 가지고 있어, 최근 그 이용이 증가하고 있다. 이러한 H 브릿지 구조의 멀티레벨 인버터는 대한민국 등록특허 제10-0970666호에 개시되어 있다.
상술한 바와 같은 H 브릿지 구조의 멀티레벨 인버터를 구성하는 H 브릿지 인버터 모듈은 도 2에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, H 브릿지 인버터 모듈(200)은 복수개의 전력소자로 구성된 전력 변환부(210), 복수개의 전력소자의 온도조절을 위한 팬(215), 복수개의 전력소자를 동작시키기 위한 게이트 드라이버(220), 게이트 드라이버(220)에 제어전원을 공급하기 위한 DC-DC컨버터(230), 및 DC-DC컨버터(230)에 입력전원을 제공하는 커패시터 뱅크(240)를 포함한다.
이때, DC-DC컨버터(230)는 DC 500V이상의 전압이 인가되면 전원이 ON되어, 게이트 드라이버(220)에 전원을 공급하게 되는데, H 브릿지 구조의 멀티레벨 인버터의 경우 각 상별로 복수개의 H 브릿지 인버터 모듈(예컨대 6개)이 직렬로 연결되어 구성되어 있으므로, 하나의 상에 포함된 모든 H 브릿지 인버터 모듈에 전원을 공급하기 위해서는 적어도 DC-DC컨버터(230)의 입력전압(예컨대 DC 500V)에 각 상에 포함된 H 브릿지 인버터 모듈의 개수(예컨대, 6개)를 승산한 값(예컨대, 3000V) 이상의 전압이 인가되어야 한다.
따라서, H 브릿지 인버터 모듈의 테스트와 같이 상대적으로 저전압에서 수행되어도 무방한 작업 수행을 위해서도 H 브릿지 인버터 모듈에 전원을 공급하기 위해 DC-DC컨버터를 온 시켜야 하고, DC-DC컨버터를 온 시키기 위해서는 고전압이 인가될 수 밖에 없어 시스템 오작동시 시스템이 파손되거나 고전압으로 인한 인명피해가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고전압의 인가 없이도 H 브릿지 인버터 모듈에 제어전원을 공급할 수 있는 H 브릿지 인버터 모듈 및 H 브릿지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 H 브릿지 인버터 모듈은, 복수개의 전력소자를 포함하고, 상기 복수개의 전력소자의 스위칭 동작에 따라 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환부; 상기 전력변환부에 포함된 복수개의 전력소자를 구동시키는 게이트 드라이버; 상기 게이트 드라이버에 제1 레벨의 출력전압을 제어 전원으로 공급하는 DC-DC컨버터; 상기 DC-DC컨버터를 온(On)시키기 위한 입력전압을 상기 DC-DC컨버터에 인가하는 커패시터 뱅크; 상기 DC-DC컨버터가 온되기 이전에 상기 게이트 드라이버에 상기 제1 레벨의 출력전압을 제어 전원으로 공급하는 보조 전압원; 및 상기 DC-DC컨버터 및 상기 보조 전압원 중 어느 하나를 상기 게이트 드라이버와 연결시켜 상기 게이트 드라이버로 제어 전원이 공급되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 멀티레벨 인버터는, 서로 직렬로 연결된 복수개의 H 브릿지 인버터 모듈; 상기 복수개의 H 브릿지 인버터 모듈을 제어하기 위한 게이팅 신호를 포함하는 제어신호를 출력하는 셀제어기; 및 상기 셀제어기에서 생성된 상기 제어신호를 광신호로 변환하는 제1 인터페이스보드를 포함하고, 상기 복수개의 H 브릿지 인버터 모듈은, 복수개의 전력소자를 구동시키는 게이트 드라이버; 상기 제1 인터페이스보드로부터 수신된 상기 광신호를 전기적 신호로 재변환하여 상기 게이트 드라이버로 출력하고, 상기 복수개의 전력소자의 출력전압 및 온도정보를 광신호로 변환하여 상기 제1 인터페이스 보드로 전달는 제2 인터페이스보드; 상기 게이트 드라이버 및 제2 인터페이스보드에 제어 전원을 공급하는 DC-DC컨버터; 상기 DC-DC컨버터가 온되기 이전에 상기 게이트 드라이버 및 제2 인터페이스보드에 제어 전원을 공급하는 보조 전압원; 및 상기 DC-DC컨버터 및 상기 보조 전압원 중 어느 하나를 상기 게이트 드라이버 및 상기 인터페이스보드와 연결시켜 제어 전원이 공급되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, H 브릿지 인버터 모듈에 보조 전압원을 추가 배치하고, 보조 전압원으로부터 제어전원을 공급받아 H 브릿지 인버터 모듈을 동작시킬 수 있으므로, 고전압의 인가 없이도 전력소자의 스위칭 동작, DC 전압값 센싱, 또는 HMI 연동 등과 같은 H 브릿지 인버터 모듈의 초기 테스트를 수행할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 H 브릿지 인버터 모듈의 초기 테스트를 위해 고전압의 인가가 요구되지 않기 때문에 고전압의 인가로 인한 시스템이 파손이나 인명피해를 사전에 예방할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 H 브릿지 인버터 모듈에 포함된 DC-DC컨버터의 출력전압을 이용하여 보조 전압원을 충전시킬 수 있어 H 브릿지 인버터 모듈에 대한 전원을 보다 안정적으로 공급할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 전류 제한기를 이용하여 보조 전압원의 충전 전류를 제한함으로써 보조 전압원의 파손을 방지할 수 있어 H 브릿지 인버터 모듈의 유지 보수 비용을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.
도 1a는 다이오드-클램프(Diode-Clamp) 구조의 멀티레벨 인버터 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 1b는 플라잉-커패시터(Flying Capacitor)구조의 멀티레벨 인버터 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 1c는 H-브리지(H-bridge) 구조의 멀티레벨 인버터 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 일반적인 H-브리지 인버터 모듈의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈의 구성을 보여주는 블록도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈의 구성을 보여주는 블록도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터의 다른 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터의 다른 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 해당 구성을 설명하기로 한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
제1 실시예
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈의 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(300)은 전력변환부(310), 팬(315), 커패시터 뱅크(320), 게이트 드라이버(330), DC-DC컨버터(340), 보조 전압원(350), 메인 스위치(360), 및 제어부(370)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(300)은 도 3에 도시된 바와 같이 충전부(380)를 더 포함할 수 있다.
전력변환부(310)는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 기능을 수행한다. 이러한 전력변환부(310)는 복수개의 전력소자들로 구현될 수 있다. 예컨대, 전력변환부(310)는 도 3에 도시된 바와 같이 4개의 전력소자들로 구현될 수 있고, 이때 2개의 전력소자들이 서로 직렬로 연결되도록 배치된다. 전력변환부(310)는 이러한 복수개의 전력소자들의 스위칭 동작에 의해 직류전력을 교류전력으로 변환하게 된다.
일 실시예에 있어서, 전력변환부(310)를 구성하는 복수개의 전력소자들은 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT)일 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 복수개의 절연 게이트 양극성 트랜지스터들은 H 브릿지 형태로 배치될 수 있다.
다음으로, 팬(Fan, 315)은 전력변환부(310)에 포함된 전력소자들의 온도를 조절한다. 일 실시예에 있어서, 팬(315)은 전력변환부(310)에 포함된 전력소자들의 스위칭 동작으로 인해 전력소자들의 온도가 상승하는 경우 전력소자들을 쿨링하는 기능을 수행한다. 이러한 팬(315)은 팬(315)과 DC-DC컨버터(330)를 선택적으로 연결시키는 연결 스위치(317)가 온(On)됨에 따라 DC-DC컨버터(330)에 연결되어 DC-DC컨버터(330)로부터 제어 전원을 공급받아 동작하게 된다.
다음으로, 커패시터 뱅크(320)는 DC-DC컨버터(340)에 입력전압을 공급하는 직류 전압원 기능을 수행한다. 이러한 커패시터 뱅크(320)는 전력변환부(310)에 병렬로 연결되는 복수개의 커패시터들로 구성된다. 즉, 커패시터 뱅크(320)를 구성하는 복수개의 커패시터들의 일단은 전력변환부(310)에 연결된 P 버스 바(Bus Bar)에 연결되고, 복수개의 커패시터들의 타단은 전력변환부(310)에 연결된 N 버스 타에 연결된다.
이러한 복수개의 커패시터에는 각 커패시터의 커패시턴스에 비례하는 전력이 충전되고, 각 커패시터에 충전된 충전전압이 DC-DC컨버터(340)의 입력전압으로 제공되게 된다.
다음으로, 게이트 드라이버(330)는 전력변환부(310)에 포함된 복수개의 전력소자들을 구동한다. 즉, 게이트 드라이버(330)는 외부로부터 구동신호를 수신하여 전력변환부(310)에 포함된 전력소자들이 미리 정해진 순서에 따라 교차 구동되도록 제어신호를 출력한다.
일 실시예에 있어서, 이러한 게이트 드라이버(330)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 게이트 드라이버(332) 및 제2 게이트 드라이버(334)를 포함한다. 제1 게이트 드라이버(332)는 서로 직렬로 연결되어 있는 2개의 전력소자들의 스위칭 동작을 제어하고, 제2 게이트 드라이버(334)는 나머지 2개의 전력소자들의 스위칭 동작을 제어한다.
한편, 게이트 드라이버(330)는 전력변환부(310)에 포함된 복수개의 전력소자들의 출력전압 및 온도정보를 획득하여 각 전력소자들의 이상유무를 검출할 수 있다.
다음으로, DC-DC컨버터(340)는 커패시터 뱅크(320)로부터 입력되는 전압을 변압하여 출력전압을 생성하고, 생성한 출력전압을 게이트 드라이버(330)에 제어전원으로 공급한다.
이러한 DC-DC 컨버터(340)의 입력전압은 500~1300V로써 500V이상의 전압이 인가되면 온(On)됨으로써 게이트 드라이버(33)에 제어 전원을 공급할 수 있게 된다. 이러한 DC-DC컨버터(340)의 입력전압은 커패시터 뱅크(320)로부터 공급된다.
일 실시예에 있어서, DC-DC컨버터(340)는 입력전압을 변압하여 제1 레벨을 갖는 출력전압과 제2 레벨을 갖는 출력전압을 각각 생성할 수 있다. 예컨대, DC-DC컨버터(340)는 15V 레벨의 출력전압을 생성하여 게이트 드라이버(330)에 제어전원으로 공급하고, 24레벨의 출력전압을 생성하여 팬(315)에 제어전원으로 공급할 수 있다.
다음으로, 보조 전압원(350)은 DC-DC컨버터(340)가 온되기 이전에 게이트 드라이버(330)에 제어 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 일 실시예에 있어서, 보조 전압원(350)은 DC-DC컨버터(340)에 의해 생성되는 제1 레벨을 갖는 출력전압과 동일한 전압(예컨대 15V)을 게이트 드라이버(300)에 제어 전원으로 공급한다.
더욱 구체적으로, 보조 전압원(350)은 DC-DC컨버터(340)가 온되기 이전에 H 브릿지 인버터 모듈(300)의 초기 테스트가 요구되는 경우, 제어부(370)의 제어에 따라 게이트 드라이버(330)에 연결됨으로써, 충전되어 있는 전압을 게이트 드라이버(330)에 제어 전원으로 공급하게 된다. 이때, H 브릿지 인버터 모듈(330)의 초기 테스트란 복수개의 전력소자의 스위칭 동작, 커패시터 뱅크(320)의 DC 전압 센싱, 및 HMI(Human Management Interface) 연동 중 적어도 하나를 포함한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(300)은 게이트 드라이버(330)에 제어 전원을 공급하기 위해 DC-DC컨버터(340)외에 보조 전압원(350)을 추가로 배치함으로써, H 브릿지 인버터 모듈(300)의 테스트와 같이 상대적으로 저압에서 수행 가능한 작업은 DC-DC컨버터(340)를 온시키기 않고도 수행할 수 있기 때문에 DC-DC 컨버터(340)를 온시키기 위해 고전압의 인가가 필요하지 않아 시스템 파손이나 인명 피해를 사전에 예방할 수 있게 된다.
일 실시예에 있어서, 상술한 보조 전압원(350)은 충방전이 가능한 2차 전지로 구현될 수 있다.
다음으로, 메인 스위치(360)는 제어부(370)의 제어에 따라 게이트 드라이버(330)를 DC-DC컨버터(340) 및 보조 전압원(350) 중 어느 하나와 선택적으로 연결시킨다.
메인 스위치(360)가 게이트 드라이버(330)를 DC-DC컨버터(340)에 연결시키게 되면 게이트 드라이버(330)는 DC-DC컨버터(340)로부터 제어 전원을 공급받아 동작하게 된다. 메인 스위치(360)가 게이트 드라이버(330)를 보조 전압원(350)에 연결시키게 되면 게이트 드라이버(330)는 보조 전압원(350)으로부터 제어 전원을 공급받아 동작하게 된다.
다음으로, 제어부(370)는 메인 스위치(360)를 제어하여 DC-DC컨버터(340) 및 보조 전압원(350) 중 어느 하나를 게이트 드라이버(330)와 선택적으로 연결시킴으로써 DC-DC컨버터(340) 또는 보조 전압원(350) 중 어느 하나가 게이트 드라이버(330)로 제어 전원을 공급할 수 있도록 한다.
일 실시예에 있어서, 제어부(370)는 DC-DC컨버터(340)가 온되기 이전에 H 브릿지 인버터 모듈(300)의 초기 테스트가 요구되면 메인 스위치(360)로 보조 전압원(350)과 게이트 드라이버(330)를 연결시킨다. 제어부(370)는 초기 테스트가 완료되어 H 브릿지 인버터 모듈(300)이 정상동작하고 있다고 판단되고 DC-DC컨버터(340)가 온되면 메인 스위치로(360) DC-DC컨버터(340)와 게이트 드라이버(330)를 연결시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(300)은 보조 전압원(350)을 충전시키기 위한 충전부(380)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 충전부(380)는 DC-DC컨버터(340)로부터 출력되는 출력전압을 이용하여 보조 전압원(350)을 충전시킨다. 일 실시예에 있어서, 충전부(380)는 보조 전압원(350)의 출력전압과 제어부(370)로부터 제공되는 제어값에 따라 보조 전압원(350)을 충전하게 된다.
이러한 실시예에 있어서, 제어부(370)는 보조 전압원(350)의 충전여부를 결정하고, 충전여부에 따른 제어값을 충전부(380)로 제공하게 된다. 예를 들어, 제어부(370)는 보조 전압원(350)을 충전시키는 것으로 결정하는 경우 제어값으로 "1"을 출력하고 보조 전압원(350)을 충전시키지 않는 것으로 결정하는 경우 제어값으로 "0"을 출력한다.
보조 전압원(350)의 충전에 이용되는 출력전압은 게이트 드라이버(330)에 공급되는 제1 레벨의 출력전압과 동일한 레벨의 전압일 수 있다.
이러한 충전부(380)는 도 3에 도시된 바와 같이, 비교기(382), AND 게이트(384), 및 충전 스위치(386)를 포함한다.
먼저, 비교기(382)는 DC-DC컨버터(340)로부터 출력되는 출력전압과 보조 전압원(350)에서 출력되는 출력전압을 비교한다. 예컨대, 비교기(382)는 DC-DC컨버터(340)로부터 출력되는 15V의 전압과 보조 전압원(350)에서 출력되는 전압을 비교하여 보조 전압원(350)에서 출력되는 전압이 15V의 전압 이하인지 여부를 판단하게 된다.
일 실시예에 있어서, 비교기(382)는 보조 전압원(350)에서 출력되는 전압이 DC-DC컨버터(340)로부터 출력되는 전압 이하이면 "1"을 출력하고 보조 전압원(350)에서 출력되는 전압이 DC-DC컨버터(340)로부터 출력되는 전압보다 크면 "0"을 출력한다.
AND 게이트(384)는 비교기(382)의 출력값과 제어부(370)로부터 제공되는 제어값을 이용하여 충전 스위치(386)를 온오프 시킨다.
구체적으로, AND 게이트(384)는 보조 전압원(350)에서 출력되는 전압이 DC-DC컨버터(340)로부터 출력되는 전압 이하이고, 제어부(370)로부터 충전지시에 해당하는 제어값이 수신되면 충전 스위치(386)를 온시킨다. AND 게이트(384)는 보조 전압원(350)에서 출력되는 전압이 DC-DC컨버터(340)로부터 출력되는 전압 이하라 하더라도 제어부(370)로부터 충전지시에 해당하는 제어값이 수신되지 않거나, 제어부(370)로부터 충전지시에 해당하는 제어값이 수신되더라도 AND 게이트(384)는 보조 전압원(350)에서 출력되는 전압이 DC-DC컨버터(340)로부터 출력되는 전압 이하가 아니라면 충전 스위치(386)를 오프시킨다.
예컨대, AND게이트(384)는 비교기(382)로부터 "1"이 출력되고, 제어부(370)로부터 제어값으로 "1"이 제공되면 충전 스위치(386)를 온시켜 보조 전압원(350)이 충전되도록 한다. AND 게이트(384)는 비교기(382) 또는 제어부(370) 중 어느 하나로부터 "0"이 입력되면 충전 스위치(386)를 오프시켜 보조 전압원(350)이 충전되지 않도록 한다.
충전 스위치(386)는 AND 게이트(384)의 출력값에 따라 온오프 되는 것으로서, 온되면 DC-DC컨버터(340)와 보조 전압원(350)을 연결하여 DC-DC컨버터(340)의 출력전압이 보조 전압원(350)으로 제공되게 한다. 충전 스위치(386)는 오프되면 DC-DC컨버터(340)와 보조 전압원(350)의 연결을 해제시키게 된다.
한편, 본 발명에 따른 충전부(380)는 도 3에 도시된 바와 같이, 과충전으로 인해 보조 전압원(350)이 파손되는 것을 방지하기 위해, DC-DC컨버터(340)로부터 보조 전압원(350)으로 제공되는 충전 전류를 제한하는 전류 제한기(388)를 더 포함할 수 있다. 이러한 전류 제한기(388)는 보조 전압원(350)과 충전 스위치(386) 사이에 연결될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 제1 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(300)을 이용하여 도 4에 도시된 바와 같은 3상 멀티레벨 인버터 토폴로지를 구현할 수 있다. 도 4는 도 3에 도시된 H 브릿지 인버터 모듈(300)을 이용하여 구현한 3상 멀티레벨 인버터 토폴로지의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 3상 멀티레벨 인버터(400)는 단상의 H 브릿지 인버터 모듈(300) 복수개를 직렬로 연결함으로써 고전압을 얻을 수 있다. 이러한 H 브릿지 인버터 모듈(300)을 이용한 3상 멀티레벨 인버터(400)의 경우, 각각의 H 브릿지 인버터 모듈(300)이 독립된 DC전원을 가지므로 별도의 클램핑(Clamping) 회로 없이도 H 브릿지 인버터 모듈(300)에 포함된 전력소자에 일정한 전압을 인가할 수 있을 뿐만 아니라, 상대적으로 저압의 H 브릿지 인버터 모듈(300)의 출력 전압이 더해져서 수 kV의 고압 출력을 얻을 수 있다. 또한 단상 H 브릿지 인버터 모듈(300)의 개수에 따라 출력 전압 및 전압레벨을 쉽게 조절할 수 있고, H 브릿지 인버터 모듈(300)의 개수가 증가할수록 정현파에 가까운 전압파형을 얻을 수 있다.
이러한 3상 멀티레벨 인버터(400)는 도 4에 도시된 바와 같이, 주제어기(410), 복수개의 셀제어기(420a~420n), 및 복수개의 H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n)을 포함한다.
주제어기(410)는 각 상(Phase)에 멀티 레벨로 연결된 H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n)의 전압 지령값을 계산하여 셀제어기(420a~420n)로 출력한다. 주제어기(410)는 복수개의 셀제어기(420a~420n)와 CAN통신을 이용하여 데이터를 송수신 할 수 있고, 이를 위해 주제어기(410)는 CAN 드라이버를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 통신속도의 향상을 위해 복수개의 셀제어기(420a~420n)가 2개의 그룹으로 그룹될 수 있고, 이러한 실시예에 따르는 경우 주제어기(410)는 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 CAN 드라이버(412, 414)를 포함할 수 있다.
주제어기(410)는, 전력계통의 전압 크기에 따라 무효전력 제어를 수행하여 각 상 별로 전압 지령값을 산출하고, 산출된 전압 지령값을 각 상의 출력 전류 방향 지령과 함께 각 상의 셀제어기(420a~420n)로 전송한다. 이때, 각 상의 출력 전류 방향 지령이란 각 상의 출력 전류의 방향이 지상인지 진상인지 여부를 나타내는 지령이다.
또한, 주제어기(410)는, 각 상의 셀제어기(420a~420n)에 연결된 H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n)의 상태정보를 수신하고, 상태정보에 따라 각 상의 셀제어기(420a~420n)의 동작을 제어하기 위한 명령을 각 상의 셀제어기(420a~420n)로 전달한다.
구체적으로, 주제어기(410)는 멀티레벨 인버터(400)의 보호를 위한 비상정지를 명령하는 비상정지 명령, 멀티레벨 인버터(400)의 고장에 따라 멀티레벨 인버터(400)를 초기화하고 재기동시키기 위한 리셋 명령, 멀티레벨 인버터(400)의 커패시터를 충전하는 초기충전명령, 또는 게이팅 신호 출력명령 중 적어도 하나를 각 상의 셀제어기(420a~420n)로 전달한다.
일 실시예에 있어서, 이러한 비상정지 명령, 리셋명령, 초기충전 명령, 및 게이팅 신호 출력명령은 상술한 각 상의 출력전압 지령값 및 출력 전류 방향 지령이 포함된 프레임 내에 함께 포함되어 전달될 수 있다.
또한, 주제어기(410)는 각 상 별로 H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n)간의 PWM 위상을 동기화하여 H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n)간의 순환전류를 방지하기 위해 PWM 동기화 명령을 각 상의 셀제어기(420a~420n)로 전송한다.
이외에도, 주제어기(410)는 각 상의 셀제어기(420a~420n)로 H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n) 감시 및 제어를 위한 인터페이스(HMI: Human Management Interface) 데이터의 읽기 또는 쓰기 요청을 프레임에 포함시켜 전달하고, 각 상의 셀제어기(420a~420n)로부터 이에 대한 응답을 프레임 형태로 수신할 수 있다.
셀제어기(420a~420n)는 주제어기(410)로부터 전압 지령값을 수신하고, H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n)을 제어하는 제어신호를 출력한다. 이를 위해, 셀제어기(420a~420n)는 주제어기(410)와의 접속을 위한 CAN 드라이버(미도시)를 지원하는 DSP(Digital Signal Process)를 포함할 수 있다.
각 상(A, B, C)에는 포함된 복수개의 셀제어기(420a~420n)는 그 특징이 동일 또는 유사하므로, 이하에서는 설명의 편의를 위해, A상의 셀제어기(420a)를 기준으로 설명하기로 한다.
셀제어기(420a)는 주제어기(410)로부터 전압 지령값을 수신하고, H 브릿지 인버터 모듈(300a)을 제어하는 제어신호를 H 브릿지 인버터 모듈(300a)로 출력한다. 이때, 제어신호는 H 브릿지 인버터 모듈(300a)에 포함된 전력소자들의 게이팅 신호일 수 있다.
또한, 셀제어기(420a)는 H 브릿지 인버터 모듈(300a)로부터 H 브릿지 인버터 모듈(300a)의 직류 링크 전압을 제공 받을 수 있다. 이때, 직류 링크 전압은 H 브릿지 인버터 모듈(300a)에 포함된 커패시터 뱅크의 양단 전압이다.
이를 구체적으로 설명하면, 셀제어기(420a)는 주제어기(410)로부터의 각 셀제어기(420a)의 직류 링크 전압 및 상태정보 요청이 포함된 프레임이 수신되면, 직류 링크 전압의 평균값을 산출하여 주제어기(410)로 전달한다. 또한, 셀제어기(420a)는 셀제어기(420a)의 상태정보를 주제어기(410)로 전달한다. 이때, 셀제어기(420a)의 상태정보란 H 브릿지 인버터 모듈(300a)의 동작여부, 정지여부, 및 고장여부를 포함한다.
복수개의 H 브릿지 인버터 모듈들(300a~300n)들은 각각이 단위셀을 구성하는 것으로서, 서로 직렬로 연결된다. 즉, 멀티레벨 인버터(400)는 각 상 별로 복수개의 H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n)들을 직렬로 연결함으로써 고전압을 얻게 된다.
이러한 H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n)의 구체적인 구성은 위에서 이미 설명하였으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같은 H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n)들은 각 상(Phase)별로 각각 마련된 리액터(430)를 통해 변압기(440)에 연결되고, 변압기(340)는 스위칭기어(450)를 통해 전력계통(460)에 연결된다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 3상 멀티레벨 인버터(400)는, 전력계통(460)에 병렬로 접속되어 전력계통(460)의 무효전력을 보상하는 STATCOM(Static Synchronous Compensator)을 구성할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 멀티레벨 인버터(400)를 이용하여 STATCOM을 구성함으로써, 전력계통(460)의 무효전력을 보상함으로써 전력계통(460)을 안정화시킬 수 있다.
제2 실시예
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈의 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(500)은 전력변환부(310), 팬(315), 커패시터 뱅크(320), 게이트 드라이버(330), 인터페이스 보드(335), DC-DC컨버터(340), 보조 전압원(350), 메인 스위치(360), 및 제어부(370)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(300)은 도 5에 도시된 바와 같이 충전부(380)를 더 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 제2 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(500)의 경우 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(300)과 비교할 때, 인터페이스 보드(335)를 더 포함한다. 따라서, 이하에서는 설명의 편의를 위해 인터페이스 보드(355) 및 인터페이스 보드(355)의 추가로 인해 그 기능이 변경되는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
인터페이스 보드(355)는 전력변환부(310)에 포함된 복수개의 전력소자들의 출력전압 및 온도정보를 광신호로 변환하여 셀제어기(미도시)로 전달하고, 셀제어기로부터 광신호 형태로 전달되는 전력소자의 구동신호를 전기적 신호로 변환하여 게이트 드라이버(330)에 제공한다.
이와 같이, 제2 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(500)이 인터페이스 보드(355)를 포함하는 이유는 H 브릿지 인버터 모듈(500) 각각을 셀제어기와 전리적으로 절연시키기 위한 것이다. 이는, H 브릿지 인버터 모듈(500) 각각은 플로팅(Floating) 상태이므로 셀제어기와 기준전위가 상이할 수 밖에 없기 때문에, H 브릿지 인버터 모듈(500)과 셀제어기간에 송수신되는 신호를 광신호로 송수신함으로써 H 브릿지 인버터 모듈(500)과 셀제어기를 전기적으로 절연시켜 위험을 사전에 예방하기 위한 것이다.
따라서, 인터페이스 보드(355)는 셀제어기로부터 수신되는 게이팅 신호를 포함하는 구동신호를 광신호로 형태로 수신하여 전기적 신호로 변환하고, 전기적 신호로 변환된 구동신호를 게이트 드라이버(330)로 제공하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 인터페이스 보드(355)는 팬(315)과 DC-DC컨버터(340)를 선택적으로 연결시키는 연결 스위치(317)의 온오프 신호를 셀제어기로부터 수신함으로써 수신된 온오프 신호에 따라 연결 스위치(317)를 온오프 시키게 된다.
이러한 인터페이스 보드(355)는 상술한 게이트 드라이버(330)와 동일하게, DC-DC컨버터(340)가 온되기 이전에 H 브릿지 인버터 모듈(500)의 초기 테스트가 요구되면 메인 스위치(360)를 통해 보조 전압원(340)에 연결되어 보조 전압원(350)으로부터 제어전원을 공급받는다. 또한, 인터페이스 보드(355)는 H 브릿지 인버터 모듈(500)의 초기 테스트 결과 H 브릿지 인버터 모듈(500)이 정상적으로 동작하는 것으로 판단되고 DC-DC컨버터(340)가 온되면 메인 스위치(360)를 통해 DC-DC컨버터(340)에 연결되어 DC-DC컨버터(340)로부터 제어전원을 공급받는다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 제2 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(500)을 이용하여 도 6에 도시된 바와 같은 3상 멀티레벨 인버터 토폴로지를 구현할 수 있다. 도 6은 도 5에 도시된 H 브릿지 인버터 모듈(500)을 이용하여 구현한 3상 멀티레벨 인버터 토폴로지의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 3상 멀티레벨 인버터(600)는 주제어기(410), 복수개의 셀제어기(420a~420n), 제1 인터페이스 보드(470), 및 복수개의 H 브릿지 인버터 모듈(500a~500n)을 포함한다.
도 6에 도시된 3상 멀티레벨 인버터(600)를 도 4에 도시된 3상 멀티레벨 인버터(400)와 비교할 때, 제1 인터페이스 보드(470)가 추가되었고, H 브릿지 인버터 모듈(300a~300n)이 도 5에 도시된 H 브릿지 인버터 모듈(500a~500n)로 대체되었다는 점을 제외하고는 모두 동일하므로, 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 인터페이스 보드(470)의 추가 및 H 브릿지 인버터 모듈(500a~500n)로 인해 발생되는 기능의 변화에 대해서만 설명하기로 한다.
제1 인터페이스 보드(470)는 셀제어기(420a)와 연결되어 셀제어기(420a)로부터 수신되는 제어신호를 광신호로 변환한다. 일 실시예에 있어서, 상기 제어신호는 H 브릿지 인버터 모듈(500a)에 포함된 전력소자의 구동을 위한 PWM 방식의 게이팅 신호를 포함한다.
또한, 제1 인터페이스 보드(470)는 H 브릿지 인버터 모듈(500a)에 포함된 인터페이스 보드(335, 이하, '제2 인터페이스 보드'라 함)로부터 각 H 브릿지 인버터 모듈(500a)에 포함된 캐패시터 뱅크의 양단 전압인 직류 링크 전압(DC Link Voltage) 및 전력소자들의 온도정보 중 어느 하나를 광신호로 형태로 수신하여 전기적 신호로 변환하고, 변환된 신호를 주제어기(410)로 전달한다.
이와 같이, 제2 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(500)을 포함하는 멀티레벨 인버터(600)의 경우, 제1 실시예에 따른 H 브릿지 인버터 모듈(300)을 포함하는 멀티레벨 인버터(400)와 비교할 때, 제1 인터페이스 보드(470) 및 제2 인터페이스 보드(335)를 포함하고, 이러한 제1 인터페이스 보드(470) 및 제2 인터페이스 보드(335)를 통해 셀제어기(420a~420n)와 H 브릿지 인버터 모듈(500)간에 송수신되는 신호를 광신호로 변환되어 송수신된다. 이에 따라, H 브릿지 인버터 모듈(500) 각각을 셀제어기(420a~20n)와 전기적으로 절연시킬 수 있게 된다.
본 명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
예컨대, 도 3에서는 셀제어기(420a)와 H 브릿지 인버터 모듈(300a)이 1:1로에 연결되어, 하나의 셀제어기(420a)가 하나의 H 브릿지 인버터 모듈(300a)을 제어하는 것으로 도시하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 도 7에 도시된 바와 같이, 셀제어기(420a)와 H 브릿지 인버터 모듈(300a)이 1:n(예컨대 1:6)으로 연결되어, 하나의 셀제어기(420a)가 n개의 H 브릿지 인버터 모듈(300a)을 제어할 수도 있을 것이다. 예컨대, 하나의 상에 2개의 셀제어기(420a)가 포함되고, 각 셀제어기(420a) 별로 6개의 H 브릿지 인버터 모듈(300)이 연결될 수 있다.
또한, 도 6에서는 셀제어기(420a)와 제1 인터페이스보드(470), 제1 인터페이스보드(470)와 제2 인터페이스보드(335)는 모두 1:1로 연결되는 것으로 도시하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 도 8에 도시된 바와 같이, 셀제어기(420a)와 제1 인터페이스보드(470)는 1:1로 연결되지만, 제1 인터페이스보드(470)와 제2 인터페이스보드(335)는 1:n(예컨대, 1:6)으로 연결될 수도 있을 것이다. 예컨대, 하나의 상에 2개의 셀제어기(420a)가 포함되고, 각 셀제어기(420a)에는 1개의 제1 인터페이스보드(370)가 연결되며, 각각의 제1 인터페이스보드(470)에는 6개의 제2 인터페이스보드(335)가 연결되며, 각각의 제2 인터페이스보드(335) 별로 H 브릿지 인버터 모듈(500a)이 연결될 수 있다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
300: H 브릿지 인버터 모듈 310: 전력변환부
315: 팬 320: 커패시터 뱅크
330: 게이트 드라이버 335: 인터페이스 보드
340: DC-DC컨버터 350: 보조 전압원
360: 메인 스위치 370: 제어부
380: 충전부 382: 비교기
384: AND 게이트 386: 충전 스위치
388: 전류 제한기

Claims (14)

  1. 복수개의 전력소자를 포함하고, 상기 복수개의 전력소자의 스위칭 동작에 따라 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환부;
    상기 전력변환부에 포함된 복수개의 전력소자를 구동시키는 게이트 드라이버;
    상기 게이트 드라이버에 제1 레벨의 출력전압을 제어 전원으로 공급하는 DC-DC컨버터;
    상기 DC-DC컨버터를 온(On)시키기 위한 입력전압을 상기 DC-DC컨버터에 인가하는 커패시터 뱅크;
    상기 DC-DC컨버터가 온되기 이전에 상기 게이트 드라이버에 상기 제1 레벨의 출력전압을 제어 전원으로 공급하는 보조 전압원; 및
    상기 DC-DC컨버터 및 상기 보조 전압원 중 어느 하나를 상기 게이트 드라이버와 연결시켜 상기 게이트 드라이버로 제어 전원이 공급되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 H 브릿지 인버터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버를 상기 DC-DC컨버터 및 상기 보조 전압원 중 어느 하나와 선택적으로 연결시키는 메인 스위치를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 DC-DC컨버터가 온되기 이전에 상기 H 브릿지 인버터 모듈의 초기 테스트시 상기 메인 스위치로 상기 보조 전압원과 상기 게이트 드라이버를 연결시키고, 상기 초기 테스트가 완료되고 상기 DC-DC컨버터가 온되면 상기 메인 스위치로 상기 DC-DC컨버터와 상기 게이트 드라이버를 연결시키는 것을 특징으로 하는 H 브릿지 인버터 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 H 브릿지 인버터 모듈의 초기 테스트는, 상기 복수개의 전력소자의 스위칭 동작, 상기 커패시터 뱅크의 DC전압 센싱, 및 HMI 연동 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 H 브릿지 인버터 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 전력소자는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT)로 구성되고, 상기 복수개의 전력소자들은 H 브릿지(H-bridge) 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 H 브릿지 인버터 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 전력소자의 온도조절을 위한 팬; 및
    상기 팬과 상기 DC-DC컨버터를 선택적으로 연결시키는 연결 스위치를 더 포함하고,
    상기 팬은 상기 연결 스위치가 온되면 상기 DC-DC컨버터로부터 제2 레벨의 출력전압을 제어 전원으로 공급받는 것을 특징으로 하는 H 브릿지 인버터 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 DC-DC컨버터로부터 출력되는 상기 제1 레벨의 출력전압을 이용하여 상기 보조 전압원을 충전시키기는 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 H 브릿지 인버터 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 충전부는,
    상기 DC-DC컨버터로부터 출력되는 상기 제1 레벨의 출력전압과 상기 보조 전압원에서 출력되는 출력전압을 비교하는 비교기;
    온되면 상기 DC-DC컨버터와 상기 보조 전압원을 연결하여 상기 DC-DC컨버터의 상기 제1 레벨의 출력전압이 상기 보조 전압원으로 제공되게 하고, 오프되면 상기 DC-DC컨버터와 상기 보조 전압원의 연결을 해제시키는 충전 스위치; 및
    상기 비교기로부터 출력되는 결과값과 상기 제어부로부터 출력되는 제어값을 입력으로 하고, 상기 결과값과 상기 제어값이 동일하면 상기 충전 스위치를 온시키고, 상기 결과값과 상기 제어값이 다르면 상기 충전 스위치를 오프시키는 AND게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 H 브릿지 인버터 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 충전부는,
    상기 보조 전압원의 충전을 위해 상기 DC-DC컨버터로부터 상기 보조 전압원으로 제공되는 충전 전류를 제한하는 전류 제한기를 포함하는 것을 특징으로 하는 H 브릿지 인버터 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전력변환부의 출력전압 및 온도정보를 광신호로 변환하여 셀제어기로 전달하고, 상기 셀제어기로부터 광신호 형태로 전달되는 상기 전력소자의 구동신호를 전기적 신호로 변환하여 상기 게이트 드라이버에 제공하는 인터페이스 보드를 더 포함하고,
    상기 인터페이스 보드는 상기 DC-DC컨버터가 온되기 이전에는 상기 보조 전압원에 연결되어 상기 보조 전압원으로부터 제어전원을 공급받고, 상기 DC-DC컨버터가 온되면 상기 DC-DC컨버터에 연결되어 상기 DC-DC컨버터로부터 제어전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 H 브릿지 인버터 모듈.
  10. 서로 직렬로 연결된 복수개의 H 브릿지 인버터 모듈;
    상기 복수개의 H 브릿지 인버터 모듈을 제어하기 위한 게이팅 신호를 포함하는 제어신호를 출력하는 셀제어기; 및
    상기 셀제어기에서 생성된 상기 제어신호를 광신호로 변환하는 제1 인터페이스보드를 포함하고,
    상기 복수개의 H 브릿지 인버터 모듈은,
    복수개의 전력소자를 구동시키는 게이트 드라이버;
    상기 제1 인터페이스보드로부터 수신된 상기 광신호를 전기적 신호로 재변환하여 상기 게이트 드라이버로 출력하고, 상기 복수개의 전력소자의 출력전압 및 온도정보를 광신호로 변환하여 상기 제1 인터페이스 보드로 전달는 제2 인터페이스보드;
    상기 게이트 드라이버 및 제2 인터페이스보드에 제어 전원을 공급하는 DC-DC컨버터;
    상기 DC-DC컨버터가 온되기 이전에 상기 게이트 드라이버 및 제2 인터페이스보드에 제어 전원을 공급하는 보조 전압원; 및
    상기 DC-DC컨버터 및 상기 보조 전압원 중 어느 하나를 상기 게이트 드라이버 및 상기 인터페이스보드와 연결시켜 제어 전원이 공급되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 DC-DC컨버터가 온되기 이전에 상기 H 브릿지 인버터모듈의 초기 테스트시 상기 보조 전압원과 상기 게이트 드라이버 및 제2 인터페이스 보드를 연결시키고, 상기 초기 테스트가 완료되고 상기 DC-DC컨버터가 온되면 상기 DC-DC컨버터와 상기 게이트 드라이버 및 상기 제2 인터페이스 보드를 연결시키는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 H 브릿지 인버터 모듈은,
    상기 DC-DC컨버터로부터 출력되는 출력전압을 이용하여 상기 보조 전압원을 충전시키기는 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 H 브릿지 인버터 모듈은,
    상기 DC-DC컨버터로부터 출력되는 출력전압과 상기 보조 전압원에서 출력되는 출력전압을 비교하는 비교기;
    온되면 상기 DC-DC컨버터와 상기 보조 전압원을 연결하여 상기 DC-DC컨버터의 출력전압이 상기 보조 전압원으로 제공되게 하고, 오프되면 상기 DC-DC컨버터와 상기 보조 전압원의 연결을 해제시키는 충전 스위치; 및
    상기 비교기로부터 출력되는 결과값과 상기 제어기로부터 출력되는 제어값을 입력으로 하고, 결과값과 제어값이 동일하면 상기 충전 스위치를 온시켜 상기 보조 전압원을 충전시키고, 상기 결과값과 상기 제어값이 다르면 상기 충전 스위치를 오프시키는 AND게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 H 브릿지 인버터 모듈은,
    상기 보조 전압원의 충전을 위해 상기 DC-DC컨버터로부터 상기 보조 전압원으로 제공되는 충전 전류를 제한하는 전류 제한기를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 인버터.
KR1020130146589A 2013-11-28 2013-11-28 H 브리지 인버터 모듈 및 h 브리지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터 KR101516088B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130146589A KR101516088B1 (ko) 2013-11-28 2013-11-28 H 브리지 인버터 모듈 및 h 브리지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130146589A KR101516088B1 (ko) 2013-11-28 2013-11-28 H 브리지 인버터 모듈 및 h 브리지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101516088B1 true KR101516088B1 (ko) 2015-05-06

Family

ID=53393375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130146589A KR101516088B1 (ko) 2013-11-28 2013-11-28 H 브리지 인버터 모듈 및 h 브리지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101516088B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170009126A (ko) * 2015-07-15 2017-01-25 엘에스산전 주식회사 게이트 드라이버 구동장치
KR20180103407A (ko) * 2017-03-09 2018-09-19 계명대학교 산학협력단 모듈형 smps의 병렬 결선 회로 장치 및 그 구동 제어 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5304917A (en) * 1990-11-30 1994-04-19 Burr-Brown Corporation Compact low noise low power dual mode battery charging circuit
JPH08289543A (ja) * 1995-04-17 1996-11-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチング電源装置
US5608613A (en) * 1995-07-31 1997-03-04 Hewlett-Packard Company Flyback converter
JP2004088959A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Sharp Corp スイッチング電源装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5304917A (en) * 1990-11-30 1994-04-19 Burr-Brown Corporation Compact low noise low power dual mode battery charging circuit
JPH08289543A (ja) * 1995-04-17 1996-11-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチング電源装置
US5608613A (en) * 1995-07-31 1997-03-04 Hewlett-Packard Company Flyback converter
JP2004088959A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Sharp Corp スイッチング電源装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170009126A (ko) * 2015-07-15 2017-01-25 엘에스산전 주식회사 게이트 드라이버 구동장치
KR101721107B1 (ko) 2015-07-15 2017-03-29 엘에스산전 주식회사 게이트 드라이버 구동장치
US9929729B2 (en) 2015-07-15 2018-03-27 Lsis Co., Ltd. Driving device of gate driver
KR20180103407A (ko) * 2017-03-09 2018-09-19 계명대학교 산학협력단 모듈형 smps의 병렬 결선 회로 장치 및 그 구동 제어 방법
KR101978672B1 (ko) * 2017-03-09 2019-05-15 계명대학교 산학협력단 모듈형 smps의 병렬 결선 회로 장치 및 그 구동 제어 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9490693B2 (en) Converter for HVDC transmission and reactive power compensation
CN106030955B (zh) 包括模块化多电平转换器的能量存储系统
US9812949B2 (en) Poly-phase inverter with independent phase control
EP2987229B1 (en) Mechanical bypass switch device, converter arm and power converter
EP3116096B1 (en) Ups circuit
US10122261B2 (en) Power conversion device
US9553441B2 (en) Method and apparatus for protecting an intermediate circuit capacitor in a power converter
US20160352239A1 (en) Power electronic converter
CN102097925B (zh) 一种级联型高压变频器旁通处理方法
WO2017008245A1 (en) Transformer-less static synchronous series compensator and method therefor
JP2015156740A (ja) 電力変換装置
KR101516088B1 (ko) H 브리지 인버터 모듈 및 h 브리지 인버터 모듈을 포함하는 멀티레벨 인버터
WO2019007479A1 (en) CURRENT CONVERTER VOLTAGE BALANCING
JP3838093B2 (ja) 系統連系電力変換装置
US9088240B2 (en) Energy storage device for a separately excited electrical machine
JP2005033923A (ja) 無停電電源装置の並列運転制御システム
EP3314714B1 (en) A multi-level power converter and a method for controlling a multi-level power converter
US10468884B2 (en) Device and method for controlling a load flow in an alternating-voltage network
KR101592227B1 (ko) 에너지저장시스템의 dc 버스 불균형 제어 회로
WO2021105455A1 (en) Modular multilvel converter
US20230010737A1 (en) Power converter systems
JP7347161B2 (ja) 電力変換装置
KR20160043412A (ko) 모듈식 양방향 전력 변환기
KR102393893B1 (ko) 전력보상장치의 서브모듈의 성능시험을 위한 시험 회로
JP3517461B2 (ja) 電力用変換装置の起動方法および該方法を用いた電力用変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180403

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee