KR102573204B1 - Power converter and controlling method thereof - Google Patents

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Abstract

본 개시는 서로 직렬로 연결되는 서로 직렬로 연결되는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와, 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와 각각 역병렬로 연결되는 제1다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드, 제4 다이오드와 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 연결점과 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자의 연결점 사이에서 서로 직렬로 연결되는 제5 다이오드 및 제6 다이오드를 포함하는 레그, 제1 스위칭 소자의 드레인(drain) 단자에 연결되는 직류 양극 단자, 제4 스위칭 소자의 소스(source) 단자에 연결되는 직류 음극 단자, 직류 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 중성점에서 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 평활부 및 직류 양극 단자, 직류 음극 단자 및 중성점 각각에서 출력되는 전위에 따라 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자들 각각의 온(ON)/오프(OFF)를 제어하는 게이트 드라이버; 게이트 드라이버로 복수의 스위칭 소자 각각을 제어하기 위한 복수의 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 펄스 폭 변조(PMW) 컨트롤러 및 복수의 펄스 폭 변조 신호 중 적어도 하나의 펄스 폭 변조 신호를 소정의 지연 시간만큼 지연시키는 신호 지연부를 포함하는 전력 변환 장치를 제공한다.The present disclosure relates to a first switching element, a second switching element, a third switching element, and a fourth switching element connected in series with each other, the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the second switching element connected in series with each other. 4 Between the connection points of the first diode, second diode, third diode, and fourth diode connected in anti-parallel to the switching element and the connection point of the first switching element and the second switching element and the connection point of the third switching element and the fourth switching element A leg including a fifth diode and a sixth diode connected in series with each other, a DC anode terminal connected to the drain terminal of the first switching element, and a DC cathode connected to the source terminal of the fourth switching element. The first switching element, the second switching element according to the potential output from the DC positive terminal, the DC negative terminal, and the neutral point, respectively, and the smoothing part including the first capacitor and the second capacitor connected in series at the neutral point between the DC positive terminal and the DC positive terminal. a gate driver controlling ON/OFF of each of the switching element, the third switching element, and the fourth switching element; A pulse width modulation (PMW) controller outputting a plurality of pulse width modulated signals for controlling each of a plurality of switching elements with a gate driver and delaying at least one pulse width modulated signal among the plurality of pulse width modulated signals by a predetermined delay time Provided is a power conversion device including a signal delay unit to do.

Description

전력 변환 장치 및 그 제어 방법{POWER CONVERTER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}Power conversion device and its control method {POWER CONVERTER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 개시의 전력 변환 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동 중지를 수행하는 경우 스위칭 소자를 보호할 수 있는 전력 변환 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a power conversion device and a control method thereof, and more particularly, to a power conversion device capable of protecting a switching element when driving is stopped and a control method thereof.

종래 전력 변환 장치에서는 구동 중지를 수행하는 경우 스위칭 소자들을 동시에 오프시키는 제어 신호를 동시에 출력하였다.In a conventional power conversion device, when driving is stopped, a control signal for simultaneously turning off switching elements is simultaneously output.

이 경우, 신호 전달 딜레이에 의해 모든 스위칭 소자들이 동시에 꺼지는 것이 아니라 일부 스위칭 소자들이 먼저 오프되거나 늦게 오프되는 문제가 발생하였다. In this case, a problem occurs in that some switching elements are turned off first or later, rather than all switching elements being turned off simultaneously due to a signal transfer delay.

일부 스위칭 소자들이 먼저 오프되거나 늦게 오프되는 경우 순간적으로 특정 스위칭 소자에 높은 전압이 걸려 특정 스위칭 소자가 소손되는 문제가 발생하였다. When some switching elements are first turned off or turned off late, a high voltage is instantaneously applied to a specific switching element, causing a problem in that the specific switching element is burned.

따라서, 전력 변환 장치에서 구동 중지를 수행하는 경우 스위칭 소자를 보호하기 위한 제어 방법의 필요성이 증대하고 있다.Accordingly, there is an increasing need for a control method for protecting a switching element when driving is stopped in a power conversion device.

본 개시는 전력 변환 장치에서 구동 중지를 수행하는 경우 발생할 수 있는 스위칭 소자의 소손 가능성을 최소화하는 전력 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present disclosure is to provide a power conversion device that minimizes the possibility of burnout of a switching element that may occur when the power conversion device stops driving.

본 개시는 전력 변환 장치에서 구동 중지를 수행하는 경우 특정 스위칭 소자에 입력되는 신호를 소정의 지연 시간만큼을 지연시켜 특정 스위칭 소자가 소손되는 것을 방지할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present disclosure is to provide a power conversion device capable of preventing a specific switching device from being burnt out by delaying a signal input to a specific switching device by a predetermined delay time when the power conversion device stops driving. .

본 개시는 전력 변환 장치에서 구동 중지를 수행하는 경우 스위칭 소자에 순간적으로 높은 전압이 걸리는 것을 방지하여 소손 가능성을 최소화하는 전력 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present disclosure is to provide a power conversion device that minimizes the possibility of burnout by preventing a high voltage from being instantaneously applied to a switching element when the power conversion device stops driving.

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 서로 직렬로 연결되는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와, 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와 각각 역병렬로 연결되는 제1다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드, 제4 다이오드와 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 연결점과 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자의 연결점 사이에서 서로 직렬로 연결되는 제5 다이오드 및 제6 다이오드를 포함하는 레그, 제1 스위칭 소자의 드레인(drain) 단자에 연결되는 직류 양극 단자, 제4 스위칭 소자의 소스(source) 단자에 연결되는 직류 음극 단자, 직류 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 중성점에서 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 평활부 및 직류 양극 단자, 직류 음극 단자 및 중성점 각각에서 출력되는 전위에 따라 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자들 각각의 온(ON)/오프(OFF)를 제어하는 게이트 드라이버; 게이트 드라이버로 복수의 스위칭 소자 각각을 제어하기 위한 복수의 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 펄스 폭 변조(PMW) 컨트롤러 및 복수의 펄스 폭 변조 신호 중 적어도 하나의 펄스 폭 변조 신호를 소정의 지연 시간만큼 지연시키는 신호 지연부를 포함한다.A power conversion device according to an embodiment of the present disclosure includes a first switching element, a second switching element, a third switching element, and a fourth switching element connected in series with each other, the first switching element, the second switching element, and the third switching element. A connection point between a first diode, a second diode, a third diode, and a fourth diode connected in anti-parallel to the fourth switching element and the first switching element and the second switching element, and the third switching element and the fourth switching element, respectively. A leg including a fifth diode and a sixth diode connected in series with each other between the connection points of, a DC anode terminal connected to the drain terminal of the first switching element, and connected to the source terminal of the fourth switching element. The first switching element according to the potential output from each of the direct current negative terminal and the direct current positive terminal and the smoothing part including the first capacitor and the second capacitor connected in series at the neutral point between the DC positive terminal and the DC positive terminal, the DC negative terminal, and the neutral point. , a gate driver controlling the on (ON) / off (OFF) of each of the second switching element, the third switching element and the fourth switching element; A pulse width modulation (PMW) controller outputting a plurality of pulse width modulated signals for controlling each of a plurality of switching elements with a gate driver and delaying at least one pulse width modulated signal among the plurality of pulse width modulated signals by a predetermined delay time It includes a signal delay unit for

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 게이트 드라이버로 제1 스위칭 소자를 제어하기 위한 제1 펄스 폭 변조 신호, 제2 스위칭 소자를 제어하기 위한 제2 펄스 폭 변조 신호, 제3 스위칭 소자를 제어하기 위한 제3 펄스 폭 변조 신호 및 제4 스위칭 소자를 제어하기 위한 제4 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 펄스 폭 변조(PMW) 컨트롤러를 포함한다. A power conversion device according to an embodiment of the present disclosure controls a first pulse width modulated signal for controlling a first switching element, a second pulse width modulated signal for controlling a second switching element, and a third switching element with a gate driver. and a pulse width modulation (PMW) controller outputting a third pulse width modulated signal for controlling and a fourth pulse width modulated signal for controlling the fourth switching element.

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 제2 펄스 폭 변조 신호 또는 제3 펄스 폭 변조 신호를 소정의 지연 시간만큼 지연시키는 신호 지연부를 포함한다. A power conversion device according to an embodiment of the present disclosure includes a signal delay unit delaying the second pulse width modulated signal or the third pulse width modulated signal by a predetermined delay time.

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 펄스 폭 변조 컨트롤러로부터 출력되는 제2 펄스 폭 변조 신호를 소정의 지연 시간만큼 지연시켜 지연된 제 2 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 신호 지연부를 포함한다. A power conversion device according to an embodiment of the present disclosure includes a signal delay unit configured to delay a second pulse width modulated signal output from a pulse width modulation controller by a predetermined delay time and output the delayed second pulse width modulated signal.

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 제1 스위칭 소자에서 제2 스위칭 소자의 경로로 전류가 흐르는 중 전력 변환 장치의 구동을 중지하는 경우, 제2 스위칭 소자가 소정의 지연 시간동안 제1 스위칭 소자보다 늦게 오프되도록 제어하는 게이트 드라이버를 포함한다.In the power conversion device according to an embodiment of the present disclosure, when the driving of the power conversion device is stopped while current flows from the first switching device to the path of the second switching device, the second switching device activates the first switching device for a predetermined delay time. It includes a gate driver that controls to turn off later than the device.

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 펄스 폭 변조 컨트롤러로부터 출력되는 제3 펄스 폭 변조 신호를 소정의 지연 시간만큼 지연시켜 지연된 제3 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 신호 지연부를 포함한다.A power conversion device according to an embodiment of the present disclosure includes a signal delay unit configured to output a delayed third pulse width modulated signal by delaying a third pulse width modulated signal output from a pulse width modulation controller by a predetermined delay time.

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 제3 스위칭 소자에서 제4 스위칭 소자의 경로로 전류가 흐르는 중 전력 변환 장치의 구동을 중지하는 경우, 제3 스위칭 소자가 소정의 지연 시간동안 제4 스위칭 소자보다 늦게 오프되도록 제어하는 게이트 드라이버를 포함한다.In the power conversion device according to an embodiment of the present disclosure, when driving of the power conversion device is stopped while current flows from the third switching device to the path of the fourth switching device, the third switching device performs the fourth switching device for a predetermined delay time. It includes a gate driver that controls to turn off later than the device.

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 복수의 스위칭 소자 각각의 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태를 기초로 복수의 스위칭 소자 각각이 오프(OFF)되는 시간을 달리하여 제어하는 게이트 드라이버를 포함한다.A power conversion device according to an embodiment of the present disclosure includes a gate driver that controls the turn-off time of each of a plurality of switching elements based on the ON or OFF state of each of the plurality of switching elements. include

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 온(ON)되어 있고 전력 변환 장치의 구동 중지 명령을 수행하는 경우, 제2 스위칭 소자를 오프(OFF)시키는 제어 동작을 제1 스위칭 소자를 오프(OFF)시키는 제어 동작보다 소정의 지연시간 만큼 늦게 수행하는 게이트 드라이버를 포함한다.The power conversion device according to an embodiment of the present disclosure controls turning off the second switching device when the first switching device and the second switching device are turned on and a command to stop driving the power converter is performed. and a gate driver that performs an operation later than a control operation of turning off the first switching element by a predetermined delay time.

본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자가 온(ON)되어 있고 전력 변환 장치의 구동 중지 명령을 수행하는 경우, 제3 스위칭 소자를 오프(OFF)시키는 제어 동작을 제4 스위칭 소자를 오프(OFF)시키는 제어 동작보다 소정의 지연시간 만큼 늦게 수행하는 게이트 드라이버를 포함한다.The power conversion device according to an embodiment of the present disclosure controls turning off the third switching device when the third switching device and the fourth switching device are turned on and a command to stop driving the power conversion device is performed. and a gate driver that performs an operation later than a control operation of turning off the fourth switching element by a predetermined delay time.

본 개시의 실시 예에 따르면, 구동 중지를 수행하는 경우 발생할 수 있는 스위칭 소자의 소손 가능성을 최소화할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, it is possible to minimize the possibility of burnout of a switching element that may occur when driving is stopped.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 전력 변환 장치에서 구동 중지를 수행하는 경우 특정 스위칭 소자에 입력되는 신호를 소정의 지연 시간만큼을 지연시켜 특정 스위칭 소자가 소손되는 것을 방지할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, when the power conversion device stops driving, it is possible to prevent the specific switching element from being burnt out by delaying a signal input to the specific switching element by a predetermined delay time.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 전력 변환 장치에서 구동 중지를 수행하는 경우 스위칭 소자에 순간적으로 높은 전압이 걸리는 것을 방지하여 소손 가능성을 최소화할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, when the power conversion device stops driving, it is possible to minimize the possibility of burnout by preventing a high voltage from being instantaneously applied to the switching element.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 PWM 컨트롤러 및 게이트 드라이버를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 전력 변환 장치의 구동 중지에 따른 전류 루프 생성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 전력 변환 장치의 구동 중지에 따른 전류 루프 생성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 지연부를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration example of a power conversion device according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a block diagram illustrating a PWM controller and a gate driver according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
3 is a diagram for explaining a circuit operation of a power conversion device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
4 is a diagram for explaining current loop generation according to stopping driving of a power conversion device.
5 is a diagram for explaining a circuit operation of a power conversion device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
6 is a diagram for explaining generation of a current loop according to stopping driving of a power conversion device.
7 is a diagram for explaining a signal delay unit according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments related to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The suffixes “module” and “unit” for the components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinct from each other by themselves.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 구성 예를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration example of a power conversion device according to an embodiment of the present disclosure.

도 1을 참고하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치(1)의 단상 회로를 나태낸다. 전력 변환 장치(1)가 3상으로 전력을 공급하는 인버터 장치일 경우에는 도 1의 회로를 3상 회로로 구성하여 직류 전력을 교류전력으로 변화해 출력할 수 있다. 또한, 전력 변환 장치(10)가 3상으로 전력을 공급하는 컨버터 장치일 경우 도 1의 회로를 3상 회로로 구성하여 교류전력을 직류 전력으로 변환해 출력할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a single-phase circuit of a power conversion device 1 according to an embodiment of the present disclosure is shown. When the power conversion device 1 is an inverter device that supplies power in three phases, the circuit of FIG. 1 may be configured as a three-phase circuit to convert DC power into AC power and output the converted power. In addition, when the power conversion device 10 is a converter device that supplies power in three phases, the circuit of FIG. 1 may be configured as a three-phase circuit to convert AC power into DC power and output the converted power.

도 1을 참고하면, 전력 변환 장치(1)는 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)과 제1 다이오드(21), 제2 다이오드(22), 제3 다이오드(23), 제4 다이오드(24), 제5 다이오드(25), 제6 다이오드(26)를 포함하는 레그를 포함할 수 있다. 또한, 전력 변환 장치(1)는 제1 커패시터(31), 제2 커패시터(32)와 교류 단자 AC와 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N을 포함할 수 있다. 제1 커패시터(31) 및 제2 커패시터(32)는 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 따라서, 직류 링크가 두 개의 커패시터로 직렬 연결될 수 있다. 또한, 전력 변환 장치(1)는, 제1 스위칭 소자의 드레인(drain) 단자에 연결되는 직류 양극 단자, 제4 스위칭 소자의 소스(source) 단자에 연결되는 직류 음극 단자, 상기 직류 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 중성점에서 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 평활부를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the power converter 1 includes a first switching element 11, a second switching element 12, a third switching element 13 and a fourth switching element 14, and a first diode 21 ), a second diode 22, a third diode 23, a fourth diode 24, a fifth diode 25, and a sixth diode 26. In addition, the power conversion device 1 may include a first capacitor 31, a second capacitor 32, an AC terminal AC, a DC positive (+) terminal P, and a DC negative (-) terminal N. The first capacitor 31 and the second capacitor 32 may be connected in series to each other at the DC positive (+) terminal P and the DC negative (-) terminal N. Thus, a direct current link can be connected in series with two capacitors. In addition, in the power conversion device 1, between the DC positive terminal connected to the drain terminal of the first switching element, the DC negative terminal connected to the source terminal of the fourth switching element, and the DC positive terminal It may include a smoothing unit including a first capacitor and a second capacitor connected at a neutral point in series with each other.

한편, 제1 다이오드(21), 제2 다이오드(22), 제3 다이오드(23) 및 제4 다이오드(24)는 각각 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자(14)의 바디 다이오드(Body Diode)일 수도 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(11) 및 제1 다이오드(21)는 제1 전력반도체 스위치로, 제2 스위칭 소자(12) 및 제2 다이오드(22)는 제2 전력반도체 스위치로, 제3 스위칭 소자(13) 및 제2 다이오드(23)는 제3 전력반도체 스위치로, 제4 스위칭 소자(14) 및 제4 다이오드(21)는 제4 전력반도체 스위치로 명명할 수도 있다. 전력반도체 스위치는 모스펫(MOSFET), SiC 모스펫(SiC-MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, the first diode 21, the second diode 22, the third diode 23 and the fourth diode 24 are the first switching element 11, the second switching element 12, and the third switching element, respectively. element and the body diode of the fourth switching element 14. In addition, the first switching element 11 and the first diode 21 are a first power semiconductor switch, the second switching element 12 and the second diode 22 are a second power semiconductor switch, and the third switching element (13) and the second diode 23 may be referred to as a third power semiconductor switch, and the fourth switching element 14 and the fourth diode 21 may be referred to as a fourth power semiconductor switch. The power semiconductor switch may include a MOSFET, a SiC-MOSFET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and the like.

또한, 전력 변환 장치(1)는 게이트 드라이버(40)를 포함할 수 있다. 게이트 드라이버(40)는 스위칭 소자들을 제어할 수 있다. 게이트 드라이버(40)는 제1 게이트 드라이버(41), 제2 게이트 드라이버(42), 제3 게이트 드라이버(43) 및 제4 게이트 드라이버(44)를 포함할 수 있다. 게이트 드라이버(40)는 스위칭 소자(11, 12, 13, 14) 각각에 전압을 인가하거나 차단함으로써 스위칭 소자 각각을 온(ON)하거나 오프(OFF)할 수 있다. Also, the power converter 1 may include a gate driver 40 . The gate driver 40 may control the switching elements. The gate driver 40 may include a first gate driver 41 , a second gate driver 42 , a third gate driver 43 , and a fourth gate driver 44 . The gate driver 40 may turn on or turn off each of the switching elements 11 , 12 , 13 , and 14 by applying or blocking a voltage to each of the switching elements 11 , 12 , 13 , and 14 .

제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결될 수 있다.The first switching element 11, the second switching element 12, the third switching element 13, and the fourth switching element 14 are connected to each other from the positive (+) terminal to the negative (-) terminal of the DC power supply. can be connected in series.

또한, 제5 다이오드(25) 및 제 6 다이오드(26)는 서로 직렬로 연결될 수 있으며, 제5 다이오드(25) 및 제6 다이오드(26)의 연결점은 제1 커패시터(31) 및 제2 커패시터(32)의 중성점 O에서 연결될 수 있다.In addition, the fifth diode 25 and the sixth diode 26 may be connected in series with each other, and the connection points of the fifth diode 25 and the sixth diode 26 are the first capacitor 31 and the second capacitor ( 32) can be connected at the neutral point O.

한편, 제5 다이오드(25) 및 제6 다이오드(26)는 제너 다이오드(Zener diode)일 수 있다. 제너 다이오드는 반도체 다이오드의 일종으로서, 매우 낮은 항복 전압 특성을 갖고 있어 역방향으로 소정의 항복 전압이 가해졌을 때 전류가 흐르는 특징을 가질 수 있다. 따라서, 제5 다이오드(25) 및 제6 다이오드(26)는 과전압으로부터 회로소자를 보호할 수 있다. Meanwhile, the fifth diode 25 and the sixth diode 26 may be Zener diodes. A Zener diode is a type of semiconductor diode, and has a very low breakdown voltage characteristic, so that current may flow when a predetermined breakdown voltage is applied in the reverse direction. Accordingly, the fifth diode 25 and the sixth diode 26 can protect circuit elements from overvoltage.

한편, 제5 다이오드(25)의 캐소드(cathode) 단자는 제1 스위칭 소자(11) 및 제2 스위칭 소자(12)의 사이에 연결되고, 제1 스위칭 소자(11) 및 제2 스위칭 소자(12)의 연결점에서 직류 전원의 중성점 O 로의 전류를 막는 방향으로 연결될 수 있다. On the other hand, the cathode terminal of the fifth diode 25 is connected between the first switching element 11 and the second switching element 12, and the first switching element 11 and the second switching element 12 ) can be connected in a direction that blocks the current from the connection point to the neutral point O of the DC power source.

또한, 제6 다이오드(26)의 애노드(Anode) 단자는 제3 스위칭 소자(13) 과 제4 스위칭 소자(14) 사이에 연결되고, 직류 전원의 중성점 O에서 제3 스위칭 소자(13)와 제4 스위칭 소자(14)의 연결점으로의 전류를 막는 방향으로 연결될 수 있다. In addition, the anode terminal of the sixth diode 26 is connected between the third switching element 13 and the fourth switching element 14, and the third switching element 13 and the third switching element 13 at the neutral point O of the DC power supply 4 can be connected in a direction to block the current to the connection point of the switching element 14.

한편, 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)와 상기 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14) 각각과 역병렬로 연결되는 제1 다이오드(21), 제2 다이오드(22), 제3 다이오드(23), 제4 다이오드(24)와 제5 다이오드(25), 제6 다이오드(26)은 소정의 밴드 갭(Eg) 이상을 갖는 와이드 밴드 갭(Wide Band Gap, WBG) 반도체 소자일 수 있다. 와이드 밴드갭 반도체 소자는 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga2O3), 질화알루미늄(AlN) 또는 다이아몬드 등의 재료로 구성된 소자일 수 있다. Meanwhile, the first switching element 11, the second switching element 12, the third switching element 13 and the fourth switching element 14 and the first switching element 11 and the second switching element 12 , The first diode 21, the second diode 22, the third diode 23, and the fourth diode 24 connected in anti-parallel to the third switching element 13 and the fourth switching element 14, respectively The fifth diode 25 and the sixth diode 26 may be wide band gap (WBG) semiconductor devices having a predetermined band gap (E g ) or more. The wide bandgap semiconductor device may be a device made of a material such as silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), gallium oxide (Ga2O3), aluminum nitride (AlN), or diamond.

따라서, 전력 변환 장치(1)는 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14) 각각에 역병렬로 연결되는 제1 다이오드(21), 제2 다이오드(22), 제3 다이오드(23), 제4 다이오드(24)에 도통시 높은 전압강하에 의한 손실 저하를 막기 위해 추가 다이오드(예를 들어 쇼트키 다이오드)를 연결하지 않고도 도통 손실을 최소화할 수 있다. Therefore, the power converter 1 has a first diode connected in anti-parallel to each of the first switching element 11, the second switching element 12, the third switching element 13 and the fourth switching element 14. (21), the second diode 22, the third diode 23, and the fourth diode 24 do not connect additional diodes (for example, Schottky diodes) to prevent loss due to high voltage drop when conducting. conduction losses can be minimized.

전력 변환 장치(1)는 추가 다이오드에 흐르는 전류를 측정위한 전류센서가 필요하지 않아 비용을 낮을 수 있으며, 전류 도통에 따라 온오프 제어를 하지 않아도 되기 때문에 복잡성을 낮출 수 있다. The cost of the power conversion device 1 can be reduced because a current sensor for measuring the current flowing through the additional diode is not required, and complexity can be reduced because on/off control is not required according to current conduction.

또한, 와이드 밴드 갭 반도체 소자인 스위칭 소자 및 다이오드를 하나의 모듈로 패키지화할 수 있어 기생 인덕턴스를 줄일 수 있다.In addition, since a wide bandgap semiconductor device, such as a switching device and a diode, can be packaged into one module, parasitic inductance can be reduced.

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 PWM 컨트롤러(50) 및 게이트 드라이버(40)를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a PWM controller 50 and a gate driver 40 according to an embodiment of the present disclosure.

전력 변환 장치(1)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 컨트롤러(50)를 포함할 수 있다. The power converter 1 may include a pulse width modulation (PWM) controller 50 .

펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)는 입력된 전압을 펄스 폭 변조하여 펄스 폭 변조 신호를 출력할 수 있다. The pulse width modulation (PWM) controller 50 may pulse width modulate the input voltage to output a pulse width modulated signal.

또한, 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)는 게이트 드라이버(40)로 펄스 폭 변조 신호를 출력할 수 있다. 게이트 드라이버(40)는 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 스위칭 소자 각각을 제어할 수 있다.Also, the pulse width modulation (PWM) controller 50 may output a pulse width modulated signal to the gate driver 40 . The gate driver 40 may control each switching element based on a pulse width modulation signal.

예를 들어, 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)는 입력된 전압을 펄스 폭 변조하여 복수의 펄스 폭 변조 신호 각각을 제1 게이트 드라이버(41), 제2 게이트 드라이버(42), 제3 게이트 드라이버(42) 및 제4 게이트 드라이버(44)로 제공할 수 있다.For example, the pulse width modulation (PWM) controller 50 pulse width modulates an input voltage to output a plurality of pulse width modulated signals to a first gate driver 41, a second gate driver 42, and a third gate. driver 42 and the fourth gate driver 44.

펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)는 제1 펄스 폭 변조 신호(Q1)를 제1 스위칭 소자(11)를 제어하는 제1 게이트 드라이버(41)로 출력할 수 있다. 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)는 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2)를 제2 스위칭 소자(12)를 제어하는 제2 게이트 드라이버(42)로 출력할 수 있다. 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)는 제3 펄스 폭 변조 신호(Q3)를 제3 스위칭 소자(13)를 제어하는 제3 게이트 드라이버(43)로 출력할 수 있다. 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)는 제4 펄스 폭 변조 신호(Q4)를 제4 스위칭 소자(14)를 제어하는 제4 게이트 드라이버(44)로 출력할 수 있다.The pulse width modulation (PWM) controller 50 may output the first pulse width modulation signal Q 1 to the first gate driver 41 controlling the first switching element 11 . The pulse width modulation (PWM) controller 50 may output the second pulse width modulation signal Q 2 to the second gate driver 42 controlling the second switching element 12 . The pulse width modulation (PWM) controller 50 may output the third pulse width modulation signal Q 3 to the third gate driver 43 that controls the third switching element 13 . The pulse width modulation (PWM) controller 50 may output the fourth pulse width modulated signal Q 4 to the fourth gate driver 44 that controls the fourth switching element 14 .

각각의 게이트 드라이버(41, 42, 43, 44)는 각각의 펄스 폭 변조 신호(Q1, Q2, Q3, Q4)를 입력 받고, 각각이 스위칭 소자(11, 12, 13, 14)의 온(ON) 및 오프(OFF)를 제어할 수 있다.Each gate driver 41, 42, 43, 44 has a respective pulse width modulation signal Q 1 , Q2 , Q 3 and Q 4 are input, and each of the switching elements 11, 12, 13, and 14 can be turned on and off.

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a circuit operation of a power conversion device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 3을 참고하면, 게이트 드라이버(40)는 전력 변환 장치(1)에서 제1 스위칭 소자(11)에서 제2 스위칭 소자(12)의 경로로 전류가 흐를 수 있도록 제어할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the gate driver 40 may control current to flow from the first switching element 11 to the second switching element 12 in the power conversion device 1 .

게이트 드라이버(40)는 직류 양극 단자 P 전위를 출력하는 경우 입력 받은 제1 펄스 폭 변조 신호(Q1)을 이용하여 제1 스위칭 소자(11)에 전압을 인가하여 온(ON)하고, 입력 받은 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2)를 이용하여 제2 스위칭 소자(12)에 전압을 인가하여 온(ON)하고, 입력 받은 제3 펄스 폭 변조 신호(Q3)를 이용하여 제3 스위칭 소자(13)를 오프(OFF)하고, 입력 받은 제4 펄스 폭 변조 신호(Q4)를 이용하여 제4 스위칭 소자(14)를 오프(OFF)하도록 제어할 수 있다.The gate driver 40 applies a voltage to the first switching element 11 using the received first pulse width modulation signal (Q 1 ) when outputting the DC positive terminal P potential, turns it on, and turns it on. A voltage is applied to the second switching element 12 using the second pulse width modulation signal (Q 2 ) to turn it on, and the third switching element 12 is turned on using the received third pulse width modulation signal (Q 3 ). (13) may be turned off, and the fourth switching element 14 may be controlled to be turned off using the received fourth pulse width modulation signal (Q 4 ).

P 전위를 출력하는 경우란 제1 커패시터(31) 및 제2 커패시터(32)가 직렬로 연결되어 구성되는 직류 전원의 최상위 전위를 출력하는 것을 의미할 수 있으며, 양(+) 전압(+E)을 출력하는 경우일 수 있다. The case of outputting a P potential may mean outputting the highest potential of a DC power source configured by connecting the first capacitor 31 and the second capacitor 32 in series, and a positive (+) voltage (+E) It may be a case of outputting .

도 4는 전력 변환 장치(1)의 구동 중지에 따른 전류 루프 생성을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 4 is a diagram for explaining current loop generation according to the stop of driving of the power conversion device 1 .

도 4를 참고하면, 전력 변환 장치(1)에서 제1 스위칭 소자(11)에서 제2 스위칭 소자(12)의 제1 경로(P1)로 전류가 흐르고 있는 경우를 도시한다.Referring to FIG. 4 , a case in which current flows from the first switching element 11 to the first path P1 of the second switching element 12 in the power converter 1 is illustrated.

전력 변환 장치(1)는 구동을 중지하는 경우 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)를 모두 오프(OFF)할 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)는 복수의 펄스 폭 변조 신호(Q1, Q2, Q3, Q4)를 게이트 드라이버(40)로 출력할 수 있다. 제1 게이트 드라이버(41), 제2 게이트 드라이버(42), 제3 게이트 드라이버(43) 및 제4 게이트 드라이버(44)은 동기화된 펄스 폭 변조 신호(Q1, Q2, Q3, Q4)에 의해 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)를 오프(OFF)하도록 제어할 수 있다.When driving is stopped, the power converter 1 turns off all of the first switching element 11, the second switching element 12, the third switching element 13, and the fourth switching element 14. can For example, the pulse width modulation (PWM) controller 50 includes a plurality of pulse width modulated signals Q 1 , Q2 , Q 3 and Q 4 can be output to the gate driver 40 . The first gate driver 41, the second gate driver 42, the third gate driver 43, and the fourth gate driver 44 are synchronized pulse width modulated signals (Q 1 , Q2 , The first switching element 11, the second switching element 12, the third switching element 13, and the fourth switching element 14 may be controlled to be turned off by Q 3 and Q 4 .

그러나, 신호가 절단되는 딜레이가 발생할 수 있으며, 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)이 동시에 오프(OFF)되지 않는 경우가 발생할 수 있다.However, a delay in which the signal is cut may occur, and the first switching element 11, the second switching element 12, the third switching element 13, and the fourth switching element 14 are not turned off at the same time. There may be cases where it does not.

예를 들어, 제2 스위칭 소자(12)가 소정의 시간(예를 들어, 몇 ns)이라도 먼저 오프(OFF)되는 경우, 기존에 제1 경로(P1)로 흐르던 전류에 의해 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)가 턴 온(Turn On)될 수 있다. 따라서, 제3 스위칭 소자(13)에서 제4 스위칭 소자(14)의 제2 경로(P2)로 전류가 흐르는 전류 루프가 생성될 수 있다. 이 경우, 제2 스위칭 소자(12)에 직류 양극 단자 P와 직류 음극 단자 N에서의 전압이 걸리게 되어 제2 스위칭 소자(12)가 소손될 가능성이 있다. 따라서, 구동 중지를 수행하는 경우, 전류 루프 생성을 방지할 수 있도록 제2 스위칭 소자(12)로 출력되는 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2)에 딜레이를 발생시켜 제2 스위칭 소자(12)가 다른 스위칭 소자들보다 먼저 오프(OFF)되지 않도록 할 필요성이 있다. For example, when the second switching element 12 is turned off first even for a predetermined time (eg, several ns), the third switching element ( 13) and the fourth switching element 14 may be turned on. Accordingly, a current loop in which current flows from the third switching element 13 to the second path P2 of the fourth switching element 14 may be generated. In this case, the voltage at the DC positive terminal P and the DC negative terminal N is applied to the second switching element 12, so that the second switching element 12 may burn out. Therefore, when driving is stopped, a delay is generated in the second pulse width modulation signal Q2 output to the second switching element 12 so as to prevent generation of a current loop so that the second switching element 12 can There is a need to prevent the switching elements from being turned off earlier than the switching elements.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a circuit operation of a power conversion device according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 5를 참고하면, 게이트 드라이버(40)는 전력 변환 장치(1)에서 제3 스위칭 소자(13)에서 제4 스위칭 소자(14)의 경로로 전류가 흐를 수 있도록 제어할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the gate driver 40 may control current to flow from the third switching element 13 to the fourth switching element 14 in the power conversion device 1 .

게이트 드라이버(40)는 직류 음극 단자 N 전위를 출력하는 경우 입력 받은 제1 펄스 폭 변조 신호(Q1)을 이용하여 제1 스위칭 소자(11)를 오프하고, 입력 받은 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2)를 이용하여 제2 스위칭 소자(12)를 오프하고, 입력 받은 제3 펄스 폭 변조 신호(Q3)를 이용하여 제3 스위칭 소자(13)를 온하고, 입력 받은 제4 펄스 폭 변조 신호(Q4)를 이용하여 제4 스위칭 소자(14)를 온하도록 제어할 수 있다.The gate driver 40 turns off the first switching element 11 by using the input first pulse width modulation signal Q 1 when outputting the DC negative terminal N potential, and the input second pulse width modulation signal ( The second switching element 12 is turned off using Q 2 ), the third switching element 13 is turned on using the received third pulse width modulation signal Q 3 , and the received fourth pulse width modulation signal is input. The fourth switching element 14 may be controlled to be turned on using the signal Q 4 .

N 전위를 출력하는 경우란 제1 커패시터(31) 및 제2 커패시터(32)가 직렬로 연결되어 구성되는 직류 전원의 최하위 전위를 출력하는 것을 의미할 수 있으며, 음(-) 전압(-E)을 출력하는 경우일 수 있다. The case of outputting an N potential may mean outputting the lowest potential of a DC power source configured by connecting the first capacitor 31 and the second capacitor 32 in series, and negative (-) voltage (-E) It may be a case of outputting .

도 6는 전력 변환 장치(1)의 구동 중지에 따른 전류 루프 생성을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 6 is a diagram for explaining generation of a current loop when the driving of the power conversion device 1 is stopped.

도 6을 참고하면, 전력 변환 장치(1)에서 제3 스위칭 소자(13)에서 제4 스위칭 소자(14)의 제3 경로(P3)로 전류가 흐르고 있는 경우를 도시한다.Referring to FIG. 6 , a case in which current flows from the third switching element 13 to the third path P3 of the fourth switching element 14 in the power converter 1 is illustrated.

전력 변환 장치(1)는 구동을 중지하는 경우 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)를 모두 오프(OFF)할 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)는 복수의 펄스 폭 변조 신호(Q1, Q2, Q3, Q4)를 게이트 드라이버(40)로 출력할 수 있다. 제1 게이트 드라이버(41), 제2 게이트 드라이버(42), 제3 게이트 드라이버(43) 및 제4 게이트 드라이버(44)은 동기화된 펄스 폭 변조 신호(Q1, Q2, Q3, Q4)에 의해 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)를 오프(OFF)하도록 제어할 수 있다.When driving is stopped, the power converter 1 turns off all of the first switching element 11, the second switching element 12, the third switching element 13, and the fourth switching element 14. can For example, the pulse width modulation (PWM) controller 50 includes a plurality of pulse width modulated signals Q 1 , Q2 , Q 3 and Q 4 can be output to the gate driver 40 . The first gate driver 41, the second gate driver 42, the third gate driver 43, and the fourth gate driver 44 are synchronized pulse width modulated signals (Q 1 , Q2 , The first switching element 11, the second switching element 12, the third switching element 13, and the fourth switching element 14 may be controlled to be turned off by Q 3 and Q 4 .

그러나, 신호가 절단되는 딜레이가 발생할 수 있으며, 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)이 동시에 오프(OFF)되지 않는 경우가 발생할 수 있다. However, a delay in which the signal is cut may occur, and the first switching element 11, the second switching element 12, the third switching element 13, and the fourth switching element 14 are not turned off at the same time. There may be cases where it does not.

예를 들어, 제3 스위칭 소자(13)가 소정의 시간(예를 들어, 몇 ns)이라도 먼저 오프(OFF)되는 경우, 기존에 제3 경로(P3)로 흐르던 전류에 의해 제1 스위칭 소자(11) 및 제2 스위칭 소자(12)가 턴 온(Turn On)될 수 있다. 따라서, 제2 스위칭 소자(12)에서 제1 스위칭 소자(11)의 제4 경로(P4)로 전류가 흐르는 전류 루프가 생성될 수 있다. 이 경우, 제3 스위칭 소자(13)에 직류 양극 단자 P와 직류 음극 단자 N에서의 전압이 걸리게 되어 제3 스위칭 소자(13)가 소손될 가능성이 있다. 따라서, 구동 중지를 수행하는 경우, 전류 루프 생성을 방지할 수 있도록 제2 스위칭 소자(13)로 출력되는 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2)에 딜레이를 발생시켜 제2 스위칭 소자(12)가 다른 스위칭 소자들보다 먼저 오프(OFF)되지 않도록 할 필요성이 있다. For example, when the third switching element 13 is turned off first even for a predetermined time (eg, several ns), the first switching element ( 11) and the second switching element 12 may be turned on. Accordingly, a current loop in which current flows from the second switching element 12 to the fourth path P4 of the first switching element 11 may be generated. In this case, the voltage at the DC positive terminal P and the DC negative terminal N is applied to the third switching element 13, so that the third switching element 13 may burn out. Therefore, when driving is stopped, a delay is generated in the second pulse width modulation signal Q2 output to the second switching element 13 so as to prevent the generation of a current loop so that the second switching element 12 can There is a need to prevent the switching elements from being turned off earlier than the switching elements.

도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 신호 지연부를 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for explaining a signal delay unit according to an embodiment of the present disclosure.

전력 변환 장치(1)는 신호 지연부(60)를 더 포함할 수 있다.The power converter 1 may further include a signal delay unit 60 .

신호 지연부(60)는 복수의 펄스 폭 변조 신호(Q1, Q2, Q3, Q4) 중 신호의 지연이 필요한 펄스 폭 변조 신호의 신호를 소정의 지연 시간만큼 지연시킬 수 있다.The signal delay unit 60 includes a plurality of pulse width modulated signals Q 1 , Q2 , Of Q 3 and Q 4 ), a signal of a pulse width modulated signal that needs to be delayed may be delayed by a predetermined delay time.

이 경우, 지연되는 소정의 지연 시간은 소정의 스위칭 소자가 먼저 오프(OFF)되지 않도록 하거나 더 늦게 오프(OFF)되도록 하는 기 설정된 시간을 의미할 수 있다. In this case, the predetermined delay time may refer to a preset time to prevent a predetermined switching element from being turned off first or to be turned off later.

펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)로부터 제1 펄스 폭 변조 신호(Q1), 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2), 제3 펄스 폭 변조 신호(Q3) 및 제4 펄스 폭 변조 신호(Q4)가 출력되어 게이드 드라이버(40)로 입력될 수 있다. A first pulse width modulated signal (Q1), a second pulse width modulated signal (Q2), a third pulse width modulated signal (Q3) and a fourth pulse width modulated signal (Q4) from a pulse width modulation (PWM) controller 50 may be output and input to the gate driver 40.

도 4 및 도 5에서 상술한 바와 같이, 제2 스위칭 소자(12) 또는 제3 스위칭 소자(13)가 소정의 시간(예를 들어, 몇 ns)이라도 먼저 오프(OFF)되는 경우, 제2 스위칭 소자(12) 또는 제3 스위칭 소자(13)가 소손되는 문제가 발생할 수 있으므로, 전력 변환 장치(10)는 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2) 또는 제3 펄스 폭 변조 신호(Q3)를 소정의 시간동안 지연시키는 신호지연부(60)를 더 포함할 수 있다. As described above with reference to FIGS. 4 and 5, when the second switching element 12 or the third switching element 13 is turned off first even for a predetermined time (eg, several ns), the second switching Since the device 12 or the third switching device 13 may burn out, the power conversion device 10 converts the second pulse width modulated signal Q2 or the third pulse width modulated signal Q3 to a predetermined value. A signal delay unit 60 for delaying for a time may be further included.

예를 들어, 제1 신호 지연부(61)는 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)로부터 출력되는 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2)를 소정의 지연 시간만큼 지연시켜 지연된 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2d)를 출력할 수 있다For example, the first signal delay unit 61 delays the second pulse width modulated signal Q2 output from the PWM controller 50 by a predetermined delay time to delay the second pulse width modulated signal. (Q2 d ) can be output

따라서, 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)로부터 제1 펄스 폭 변조 신호(Q1), 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2), 제3 펄스 폭 변조 신호(Q3) 및 제4 펄스 폭 변조 신호(Q4)가 출력되어 제1 게이트 드라이버(41), 제2 게이트 드라이버(42), 제3 게이트 드라이버(43) 및 제4 게이트 드라이버(44)로 입력되는 경우, 제2 게이트 드라이버(42)는 지연된 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2d)를 입력 받음으로써, 제2 게이트 드라이버(42)가 제2 스위칭 소자(12)를 오프(OFF)하는 제어를 지연 시간만큼 늦게 하도록 할 수 있다.Accordingly, a first pulse width modulated signal (Q1), a second pulse width modulated signal (Q2), a third pulse width modulated signal (Q3) and a fourth pulse width modulated signal (Q1) from the PWM controller 50 ( When Q4) is output and input to the first gate driver 41, the second gate driver 42, the third gate driver 43, and the fourth gate driver 44, the second gate driver 42 is delayed By receiving the second pulse width modulation signal Q2 d , the second gate driver 42 may delay control of turning off the second switching element 12 by a delay time.

따라서, 전력 변환 장치(1)에서 제1 스위칭 소자(11)에서 제2 스위칭 소자(12)의 제1 경로(P1)로 전류가 흐르는 중에 전력 변환 장치(1)의 구동을 중지하는 경우에도 제2 스위칭 소자(12)가 소정의 지연 시간동안 늦게 오프(OFF)되도록 제어하여, 제4 스위칭 소자(14)에서 제3 스위칭 소자(13)로의 제2 경로(P2)로 전류가 흐르는 전류 루프가 생성되는 것을 방지하고, 제2 스위칭 소자(12)가 소손되는 것을 방지 할 수 있다.Therefore, even when the driving of the power conversion device 1 is stopped while the current flows from the first switching device 11 to the second switching device 12 in the power conversion device 1, the first path P1 2 By controlling the switching element 12 to be turned off late for a predetermined delay time, a current loop in which current flows through the second path P2 from the fourth switching element 14 to the third switching element 13 is formed. generation, and the second switching element 12 may be prevented from being burnt out.

또한, 예를 들어, 제2 신호 지연부(62)는 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)로부터 출력되는 제3 펄스 폭 변조 신호(Q3)를 소정의 지연 시간만큼 지연시켜 지연된 제3 펄스 폭 변조 신호(Q3d)를 출력할 수 있다.Also, for example, the second signal delay unit 62 delays the third pulse width modulated signal Q3 output from the pulse width modulation (PWM) controller 50 by a predetermined delay time, thereby delaying the third pulse width. A modulated signal Q3 d may be output.

따라서, 펄스 폭 변조(PWM) 컨트롤러(50)로부터 제1 펄스 폭 변조 신호(Q1), 제2 펄스 폭 변조 신호(Q2), 제3 펄스 폭 변조 신호(Q3) 및 제4 펄스 폭 변조 신호(Q4)가 출력되어 제1 게이트 드라이버(41), 제2 게이트 드라이버(42), 제3 게이트 드라이버(43) 및 제4 게이트 드라이버(44)로 입력되는 경우, 제3 게이트 드라이버(43)는 지연된 제3 펄스 폭 변조 신호(Q3d)를 입력 받음으로써, 제3 게이트 드라이버(43)가 제3 스위칭 소자(13)를 오프(OFF)하는 제어를 지연 시간만큼 늦게 하도록 할 수 있다.Accordingly, a first pulse width modulated signal (Q1), a second pulse width modulated signal (Q2), a third pulse width modulated signal (Q3) and a fourth pulse width modulated signal (Q1) from the PWM controller 50 ( When Q4) is output and input to the first gate driver 41, the second gate driver 42, the third gate driver 43, and the fourth gate driver 44, the third gate driver 43 is delayed By receiving the third pulse width modulation signal Q3 d , the third gate driver 43 may delay the control of turning off the third switching element 13 by a delay time.

따라서, 전력 변환 장치(1)에서 제3 스위칭 소자(13)에서 제4 스위칭 소자(14)의 제3 경로(P3)로 전류가 흐르는 중에 전력 변환 장치(1)의 구동을 중지하는 경우에도 제3 스위칭 소자(13)가 소정의 지연 시간동안 늦게 오프(OFF)되도록 제어하여, 제2 스위칭 소자(12)에서 제1 스위칭 소자(11)의 제4 경로(P4)로 전류가 흐르는 전류 루프가 생성되는 것을 방지하고, 제3 스위칭 소자(13)가 소손되는 것을 방지 할 수 있다.Therefore, even when the driving of the power conversion device 1 is stopped while the current flows from the third switching device 13 to the fourth switching device 14 in the power conversion device 1, the third path P3 3 By controlling the switching element 13 to be turned off late for a predetermined delay time, a current loop in which current flows from the second switching element 12 to the fourth path P4 of the first switching element 11 is formed. generation, and the third switching element 13 can be prevented from being burnt out.

한편, 게이트 드라이버는(40)는 구동 중지 명령을 수행하는 경우 복수의 스위칭 소자 각각의 온오프 상태를 기초로 복수의 스위칭 소자 각각이 오프되는 시간을 달리하여 제어할 수 있다. Meanwhile, when the driving stop command is executed, the gate driver 40 may vary and control the turn-off time of each of the plurality of switching elements based on the on-off state of each of the plurality of switching elements.

예를 들어, 게이트 드라이버(40)는 제1 스위칭 소자(11) 및 제2 스위칭 소자(12)가 온(ON)되어 있고 전력 변환 장치(1)의 구동 중지 명령을 수행하는 경우, 제2 스위칭 소자(12)를 오프(OFF)시키는 제어 동작을 제1 스위칭 소자(11)를 오프(OFF)시키는 제어 동작보다 소정의 지연시간 만큼 늦게 동작시킬 수 있다. 따라서, 제2 스위칭 소자(12)가 제1 스위칭 소자(11)보다 먼저 오프되어 전류 루프가 발생하여 제2 스위칭 소자(12)가 소손되는 문제를 방지할 수 있다. For example, when the first switching element 11 and the second switching element 12 are turned on and a command to stop driving the power conversion device 1 is performed, the gate driver 40 performs the second switching The control operation of turning off the device 12 may be performed later than the control operation of turning off the first switching device 11 by a predetermined delay time. Accordingly, it is possible to prevent a problem in which the second switching element 12 is turned off before the first switching element 11 and a current loop is generated, causing the second switching element 12 to be burnt out.

또한, 예를 들어, 게이트 드라이버(40)는 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)가 온(ON)되어 있고 전력 변환 장치(1)의 구동 중지 명령을 수행하는 경우, 제3 스위칭 소자(13)를 오프(OFF)시키는 제어 동작을 제4 스위칭 소자(14)를 오프(OFF)시키는 제어 동작보다 소정의 지연시간 만큼 늦게 동작시킬 수 있다. 따라서, 제3 스위칭 소자(13)가 제4 스위칭 소자(14)보다 먼저 오프되어 전류 루프가 발생하여 제3 스위칭 소자(13)가 소손되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, for example, the gate driver 40, when the third switching element 13 and the fourth switching element 14 are turned on and performs a driving stop command of the power conversion device 1, 3 The control operation of turning off the switching element 13 may be operated later than the control operation of turning off the fourth switching element 14 by a predetermined delay time. Accordingly, it is possible to prevent a problem in which the third switching element 13 is turned off before the fourth switching element 14 and a current loop is generated, causing the third switching element 13 to be burnt out.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (10)

서로 직렬로 연결되는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자, 상기 제4 스위칭 소자와 각각 역병렬로 연결되는 제1다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드, 제4 다이오드와 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 연결점과 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자의 연결점 사이에서 서로 직렬로 연결되는 제5 다이오드 및 제6 다이오드를 포함하는 레그;
상기 제1 스위칭 소자의 드레인(drain) 단자에 연결되는 직류 양극 단자, 상기 제4 스위칭 소자의 소스(source) 단자에 연결되는 직류 음극 단자, 상기 직류 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 중성점에서 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 평활부;
상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자의 연결점과 연결되는 교류 단자;
상기 직류 양극 단자, 상기 직류 음극 단자 및 중성점 각각에서 출력되는 전위에 따라 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자들 각각의 온(ON) 또는 오프(OFF)를 제어하는 게이트 드라이버;
상기 게이트 드라이버로 상기 복수의 스위칭 소자 각각을 제어하기 위한 복수의 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 펄스 폭 변조(PMW) 컨트롤러; 및
상기 복수의 펄스 폭 변조 신호 중 적어도 하나의 펄스 폭 변조 신호를 소정의 지연 시간만큼 지연시키는 신호 지연부를 포함하고,
상기 신호 지연부 또는 상기 게이트 드라이버는,
상기 제1 스위칭 소자에서 제2 스위칭 소자의 경로로 전류가 흐르는 중 전력 변환 장치의 구동을 중지하는 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 상기 소정의 지연 시간동안 상기 제1 스위칭 소자보다 늦게 오프되도록 제어하고, 상기 제3 스위칭 소자에서 제4 스위칭 소자의 경로로 전류가 흐르는 중 상기 전력 변환 장치의 구동을 중지하는 경우, 상기 제3 스위칭 소자가 상기 소정의 지연 시간동안 상기 제4 스위칭 소자보다 늦게 오프되도록 제어하는,
전력 변환 장치.A first switching element, a second switching element, a third switching element, and a fourth switching element connected in series with each other, the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element; Between the connection points of the first diode, the second diode, the third diode, and the fourth diode connected in anti-parallel, respectively, and the connection points of the first switching element and the second switching element and the connection points of the third switching element and the fourth switching element A leg including a fifth diode and a sixth diode connected in series with each other in;
A DC positive terminal connected to the drain terminal of the first switching element, a DC negative terminal connected to the source terminal of the fourth switching element, and a third connected in series at a neutral point between the DC positive terminal. a smoothing unit including a first capacitor and a second capacitor;
an AC terminal connected to connection points of the second switching element and the third switching element;
Each of the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element is turned on or off according to potentials output from the DC positive terminal, the DC negative terminal, and the neutral point, respectively. a gate driver that controls (OFF);
a pulse width modulation (PMW) controller outputting a plurality of pulse width modulated signals for controlling each of the plurality of switching elements with the gate driver; and
a signal delay unit delaying at least one pulse width modulated signal among the plurality of pulse width modulated signals by a predetermined delay time;
The signal delay unit or the gate driver,
Controlling the second switching element to turn off later than the first switching element during the predetermined delay time when driving of the power conversion device is stopped while current flows from the first switching element to the path of the second switching element; , When the driving of the power conversion device is stopped while current flows from the third switching element to the path of the fourth switching element, the third switching element is turned off later than the fourth switching element for the predetermined delay time. to control,
power converter. 제1 항에 있어서,
상기 펄스 폭 변조(PMW) 컨트롤러는,
상기 게이트 드라이버로 상기 제1 스위칭 소자를 제어하기 위한 제1 펄스 폭 변조 신호, 상기 제2 스위칭 소자를 제어하기 위한 제2 펄스 폭 변조 신호, 상기 제3 스위칭 소자를 제어하기 위한 제3 펄스 폭 변조 신호 및 상기 제4 스위칭 소자를 제어하기 위한 제4 펄스 폭 변조 신호를 출력하는,
전력 변환 장치. According to claim 1,
The pulse width modulation (PMW) controller,
A first pulse width modulation signal for controlling the first switching element with the gate driver, a second pulse width modulation signal for controlling the second switching element, and a third pulse width modulation signal for controlling the third switching element. outputting a signal and a fourth pulse width modulated signal for controlling the fourth switching element;
power converter. 제2 항에 있어서,
상기 신호 지연부는,
상기 제2 펄스 폭 변조 신호 또는 상기 제3 펄스 폭 변조 신호를 소정의 지연 시간만큼 지연시키는,
전력 변환 장치.According to claim 2,
The signal delay unit,
delaying the second pulse width modulated signal or the third pulse width modulated signal by a predetermined delay time;
power converter. 제2 항에 있어서,
상기 신호 지연부는,
상기 펄스 폭 변조 컨트롤러로부터 출력되는 제2 펄스 폭 변조 신호를 소정의 지연 시간만큼 지연시켜 지연된 제 2 펄스 폭 변조 신호를 출력하는,
전력 변환 장치.According to claim 2,
The signal delay unit,
delaying the second pulse width modulated signal output from the pulse width modulation controller by a predetermined delay time to output a delayed second pulse width modulated signal;
power converter. 삭제delete 제2 항에 있어서,
상기 신호 지연부는,
상기 펄스 폭 변조 컨트롤러로부터 출력되는 제3 펄스 폭 변조 신호를 소정의 지연 시간만큼 지연시켜 지연된 제3 펄스 폭 변조 신호를 출력하는,
전력 변환 장치.According to claim 2,
The signal delay unit,
delaying the third pulse width modulated signal output from the pulse width modulation controller by a predetermined delay time to output a delayed third pulse width modulated signal;
power converter. 삭제delete 서로 직렬로 연결되는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자, 상기 제4 스위칭 소자와 각각 역병렬로 연결되는 제1다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드, 제4 다이오드와 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 연결점과 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자의 연결점 사이에서 서로 직렬로 연결되는 제5 다이오드 및 제6 다이오드를 포함하는 레그;
상기 제1 스위칭 소자의 드레인(drain) 단자에 연결되는 직류 양극 단자, 상기 제4 스위칭 소자의 소스(source) 단자에 연결되는 직류 음극 단자, 상기 직류 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 중성점에서 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 평활부;
상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자의 연결점과 연결되는 교류 단자; 및
상기 직류 양극 단자, 상기 직류 음극 단자 및 중성점 각각에서 출력되는 전위에 따라 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자들 각각의 온(ON) 또는 오프(OFF)를 제어하는 게이트 드라이버;를 포함하고,
상기 게이트 드라이버는,
상기 제1 스위칭 소자에서 제2 스위칭 소자의 경로로 전류가 흐르는 중 전력 변환 장치의 구동을 중지하는 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 소정의 지연 시간동안 상기 제1 스위칭 소자보다 늦게 오프되도록 제어하고, 상기 제3 스위칭 소자에서 제4 스위칭 소자의 경로로 전류가 흐르는 중 상기 전력 변환 장치의 구동을 중지하는 경우, 상기 제3 스위칭 소자가 상기 소정의 지연 시간동안 상기 제4 스위칭 소자보다 늦게 오프되도록 제어하고,
상기 소정의 지연 시간은 상기 복수의 스위칭 소자 중 어느 하나의 스위칭 소자가 다른 스위칭 소자보다 늦게 오프되도록 기설정된 시간인
전력 변환 장치.A first switching element, a second switching element, a third switching element, and a fourth switching element connected in series with each other, the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element; Between the connection points of the first diode, the second diode, the third diode, and the fourth diode connected in anti-parallel, respectively, and the connection points of the first switching element and the second switching element and the connection points of the third switching element and the fourth switching element A leg including a fifth diode and a sixth diode connected in series with each other in;
A DC positive terminal connected to the drain terminal of the first switching element, a DC negative terminal connected to the source terminal of the fourth switching element, and a third connected in series at a neutral point between the DC positive terminal. a smoothing unit including a first capacitor and a second capacitor;
an AC terminal connected to connection points of the second switching element and the third switching element; and
Each of the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element is turned on or off according to potentials output from the DC positive terminal, the DC negative terminal, and the neutral point, respectively. A gate driver controlling (OFF); includes,
The gate driver,
When the driving of the power converter is stopped while current flows from the first switching element to the second switching element, the second switching element is controlled to be turned off later than the first switching element for a predetermined delay time, When driving of the power converter is stopped while current flows from the third switching element to the fourth switching element, the third switching element is controlled to be turned off later than the fourth switching element during the predetermined delay time. do,
The predetermined delay time is a time preset so that any one of the plurality of switching elements turns off later than other switching elements.
power converter. 제8 항에 있어서,
상기 게이트 드라이버는,
상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자가 온(ON)되어 있고 상기 전력 변환 장치의 구동 중지 명령을 수행하는 경우, 상기 제2 스위칭 소자를 오프(OFF)시키는 제어 동작을 상기 제1 스위칭 소자를 오프(OFF)시키는 제어 동작보다 상기 소정의 지연시간 만큼 늦게 수행하는,
전력 변환 장치. According to claim 8,
The gate driver,
When the first switching element and the second switching element are turned on and a driving stop command of the power converter is performed, a control operation of turning off the second switching element is performed by the first switching element. Performed later than the control operation of turning off by the predetermined delay time,
power converter. 제8 항에 있어서,
상기 게이트 드라이버는,
상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 온(ON)되어 있고 상기 전력 변환 장치의 구동 중지 명령을 수행하는 경우, 상기 제3 스위칭 소자를 오프(OFF)시키는 제어 동작을 상기 제4 스위칭 소자를 오프(OFF)시키는 제어 동작보다 상기 소정의 지연시간 만큼 늦게 수행하는,
전력 변환 장치.
According to claim 8,
The gate driver,
When the third switching element and the fourth switching element are turned on and a driving stop command of the power converter is performed, a control operation of turning off the third switching element is performed by the fourth switching element. Performed later than the control operation of turning off by the predetermined delay time,
power converter.
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