KR200354306Y1 - 스냅-온 타입 결합장치의 아이지비티 인버터 - Google Patents

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KR200354306Y1
KR200354306Y1 KR20-2004-0007511U KR20040007511U KR200354306Y1 KR 200354306 Y1 KR200354306 Y1 KR 200354306Y1 KR 20040007511 U KR20040007511 U KR 20040007511U KR 200354306 Y1 KR200354306 Y1 KR 200354306Y1
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Abstract

본 고안은 아이지비티(insulated gate bipolar transistor,절연 게이트 바이폴라 트랜지스터,IGBT)인버터에 관한 것으로, 특히 종래의 IGBT 인버터용 구동 SPS 보드를 솔더링 타입에서 스냅-온 타입으로 바꿈으로써, IGBT 인버터의 IGBT 및 구동 SPS의교체 및 수리를 손쉽게 하도록 한 것이다. 또한,기존에 사용하던 공진형 컨버터를 대신하여 푸시풀 컨버터를 이용하여 구동 SPS를 구성함으로써 공진주파수를 위하여 누설인덕턴스와 공진용 커패시턴스의 값을 설정해 주지 않아도 되는 효과도 있다.

Description

스냅-온 타입 결합장치의 아이지비티 인버터{Snap-on typed IGBT Inverter}
본 고안은 아이지비티(insulated gate bipolar transistor,절연 게이트 바이폴라 트랜지스터:이하, IGBT)인버터에 관한 것으로 , 특히 종래의 IGBT 인버터용 구동 SPS 보드를 솔더링 타입에서 스냅-온 타입으로 바꿈으로써, IGBT 인버터의 IGBT 및구동 SPS의교체 및 수리를 손쉽게 하도록 한 것이다.
현재 산업전반에 걸쳐서 모터의 속도 및 토크를 제어하는 장치로서 널리 사용되는인버터는 크게 정류부, 제어부, 파워부등으로 나눌 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 인버터의 정류부는 다이오드, 모듈등으로 구성되며 상용전원인 교류전압을 직류전압으로 변환시킨다. 제어부는 정류부에서 변환된 직류전압을 인가받아 스위칭 신호를 발생시키며, 파워부에 있는 스위칭소자는 스위칭 제어신호에 따라 전원부에서 인가받는 직류전압을 삼상전압으로 변환시켜 모터에 인가하게 되고 삼상전압에 의해 모터의 권선에서 발생된 자기장에 의해 모터의 회전자가 회전하게 된다.
이 중에서 스위칭소자가 사용되는 파워부에는 절연게이트 바이폴라 트랜지스터소자 즉, IGBT가 고 스위칭 주파수에서의 용이한 구동 능려과 고전류 및 고전압 처리능력이 뛰어나므로 스위칭소자로써 매우 중요한 역할을 하고 있다.
이러한 IGBT를 정확하게 구동시켜 주기 위해서는 IGBT의 전원이 안정적이여야만 한다. 따라서, IGBT의 전원용으로 예를 들어, 공진형 컨버터 및 푸시풀(Push-Pull)컨버터등의 여러 종류의 DC/DC 컨버터가 사용되고 있다.
도 2는 대표적인 푸시풀 컨버터의 간략한 회로도로서, DC 입력전원을 상호 교번하여 스위칭하도록 상호 직렬연결된 두 개의 전력 스위칭소자인 전계 효과 트랜지스터 (Field Effect Transistor:이하 FET)와, 상기 두 개의 FET가 교번하여 스위칭됨에 따라 인가되는 전원을 1차측에 인가받아 2차측 부하에서 요구하는 소정 레벨의 전압으로 변환하여 출력하는 트랜스포머(T1)와, 상기 트랜스포머(T1)의 2차측에 인가된 전압을 정류하는 다이오드(D1,D2) 및 콘덴서(C1)등으로 구성된다.
일반적인 대용량의 전력변환장치에 있어서 IGBT는 단상 또는 삼상에 따라 하나 이상 직렬 또는 병렬로 구성되어 스위칭소자로서의 기능을 수행하게 되는 바, 이와같은 IGBT는 게이트에 인가되는 전압에 의해 스위칭특성이 결정되는 전압구동형 스위칭소자이며, 내부적으로 여러 개의 스위칭 소자가 병렬적인 접속구조를 갖는 대용량 전원스위칭 소자이다.
이와같은 IGBT는 소용량소자가 병렬로 접속되어 있는 구조이기 때문에 안정적인 스위칭 동작을 하기 위해서는 별도의 구동회로가 필요하게 된다.
즉, 전압구동형 스위칭소자인 IGBT는 적절한 게이트전압(±15V)을 확립하지 못하게 되면, 전원이상(저전압)등으로 게이트 구동실패가 발생하게 되고, 이와같은 게이트 구동실패가 발생하게 되면 장치에 안정적인 전원공급이 어렵게 된다.
또한, 이와 같은 게이트 구동실패 및 제어전원 이상등으로 인하여 안정적인 스위칭동작을 하지 못하게 되면 과전류가 흐르게 되어 IGBT가 파손되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, IGBT를 안정적으로 구동하기 위해서는 게이트 구동전압이 안정적이여야만 한다. 게이트 구동전압을 안정적으로 인가해 주기 위해 많은 DC/DC컨버터들이 사용되어 왔으며, 많은 해결방법들이 제시되어 왔다.
또한, 기존의 IGBT의 게이트 구동전압용으로 사용되는 DC/DC 컨버터용 구동 SPS는 IGBT에 솔더링 타입(Soldering Type)으로 장착되어 지거나, 별도의 PCB보드를 이용하여 사용되어졌다.
그러나, 이러한 솔더링 타입은 많은 단점을 갖고 있다.
한편, 종래의 인버터용 구동 SPS는 플라이백 컨버터나 포워드 컨버터등의 형식의 스위칭컨버터를 채용하는 것이 일반적이다. 이들 스위칭컨버터는 스위칭 동작파형이 구형파상이기 때문에 스위칭노이즈의 억제에는 한계가 있다. 또한, 그 동작 특성상 전력변환 효율의 향상에도 한계가 있다.
따라서, 도 3에 도시된 것와 같은 공진형 DC/DC 컨버터에 의한 스위칭 전원회로가 다양하게 제안되어 왔다. 이런 공진형 컨버터는 용이하게 고전력 변환 효율이 얻어짐과 더불어 스위칭 동작파형이 정현파상이 됨으로써 저 노이즈가 실현된다. 또한, 비교적 소수의 부품 점수에 의해 구성할 수가 있다는 장점이 있다.
그러나, 이러한 공진형 컨버터의 단점은 공진주파수를 발생시키기 위한 누설인덕턴스와 공진용 커패시턴스의 값을 설정해 주는 것이 까다롭다는 점이다.
또한, 트랜스포머(T2)의 누설인덕턴스(L1)와 공진용 커패시턴스(C2)의 커패시턴스에 의한 공진전류가 공급되어 공진회로에 의한 공진주파수가 존재하게 되고, 이에 따라 발진기의 최저주파수는 공진회로의 공진주파수보다 약간 높게 설정하게 되어 이로 인해 트랜스포머의 성능을 최대로 끌어 올리기 어려운 문제점이 있다.
또한, 부하상태가 비정상적으로 증가하거나 입력전압이 급격히 낮아 질 경우 공진주파수보다 낮은 발진주파수가 존재하게 되며, 이 경우 공진회로의 임피던스는 인덕턴스 영역에서 커패시턴스 영역으로 들어가게 되어 즉, 공진상태를 벗어나게 되므로 공진회로에는 과전류가 흐르게 되고 스위칭소자의 불량을 초래하게 되는 문제점이 있다
따라서, 본 고안은 기존에 사용하던 공진형 컨버터를 대신하여 푸시풀 컨버터를 이용하여 구동 SPS를 구성함으로써 공진주파수를 위하여 누설인덕턴스와 공진용 커패시턴스의 값을 설정해 주지 않아도 되고, 기존의 솔더링 타입의 IGBT 인버터의 구동 SPS보드를 스냅-온 타입으로 구성함으로써 IGBT 인버터에서 IGBT 및 구동 SPS의 교체 및 수리를 손쉽게 하는 데에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 인버터의 구성을 보인 블럭도.
도 2는 푸시풀 DC/DC 컨버터의 간략한 회로도.
도 3은 종래의 공진형 컨버터의 간략한 회로도.
도 4는 종래의 게이트 저항이 구동 스위치파워서플라이(SPS)와 분리된 솔더링 타입을 나타낸 도면.
도 5는 종래의 다른 형태의 솔더링 타입의 상태예시도.
도 6은 본 고안의 스냅-온 타입의 상태예시도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
1....모터 2, 3, 4....구동 SPS
5....차폐판 6...게이트 저항
도 4는 종래의 솔더링 타입의 IGBT 인버터의 구동 SPS를 나타낸 도면으로 구동 SPS는 IGBT와 분리되어 차폐판에 따로 놓여졌다. 또한, 종래 다른 형태의 구동SPS는 도 5에 도시된 바와 같이 구동 SPS를 IGBT 위에 결합시키는 형태로 이루어졌다.
이런 종래의 구동 SPS에는 많은 부품들이 사용되기 때문에 IGBT 바로 위의 제한된 공간에 장착이 불가능하는 경우에는 도 5와 같은 구동 SPS를 IGBT위에 결합시키는 형태도 제작할 수 없는 경우가 있었다. 또한, IGBT에 솔더링이 가능한 타입도 IGBT와 PCB 보드사이에 공간이 적은 상태에서 PCB 보드 제작시에 IGBT와 가까운 면에 실장할 수 있는 부품에는 제한이 있었다.
그리하여, 구동 SPS에서 IGBT 게이트를 턴온 해주는 저항(Gate Registor)만 IGBT위에 솔더링하는 방법이 사용되기도 하지만, 이는 인버터의 전체적인 부피를 크게 할 뿐이다.
도 5는 본 고안에 의한 스냅-온 타입의 IGBT 인버터의 구동 SPS를 나타낸 것으로 구동 SPS가 IGBT와 착탈 및 결합이 손쉽게 이루어질 수 있게 구성되어 있다.
그리하여, 기존의 솔더링 타입으로 구동 SPS가 IGBT와 결합되는 형태가 아니고 끼워 맞춰 장착할 수 있는 스냅-온 타입이므로 구동 SPS가 IGBT에 쉽게 장착 및 이탈이 가능하게 된다.
이러한 구동 SPS를 IGBT에 장착할 때 쓰이는 스냅-온 타입 결합 장치는 예를 들어 후크형 계지구를 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 고안은 기존에 사용하던 공진형 컨버터를 대신하여 푸시풀 컨버터를 이용하여 구동 SPS를 구성함으로써 공진주파수를 위하여 누설인덕턴스와 공진용 커패시턴스의 값을 설정해 주지 않아도 되고, 기존의 솔더링 타입의 IGBT 인버터의 구동 SPS보드를 스냅-온 타입으로 구성함으로써 IGBT 인버터에서 구동 SPS의 교체 및 수리를 손쉽게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 아이지비티 인버터에 있어서, 아이지비티의 구동전원으로 푸시풀 DC/DC 컨버터를 포함하며, 아이지비티 구동용 스위치파워서플라이 보드가 스냅-온 타입인 것을 특징으로 하는 아이지비티 인버터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스냅-온 타입의 보드는 후크형 계지구인것을 특징으로 하는 아이지비티 인버터.
KR20-2004-0007511U 2004-03-18 2004-03-18 스냅-온 타입 결합장치의 아이지비티 인버터 KR200354306Y1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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