KR20120058920A - 3상 전압 생성방법 및 상기 생성방법을 수행하는 캐스케이드 ｈ-브릿지 방식의 고압 인버터 - Google Patents

3상 전압 생성방법 및 상기 생성방법을 수행하는 캐스케이드 ｈ-브릿지 방식의 고압 인버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기준전력신호를 상기 기준전력신호의 고조파전력신호와 합성한 변형전력신호를 전력 셀들에 공급하여 전력 셀의 개수를 추가하지 않고 3상 전압의 크기를 증가시키는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터를 개시(introduce)한다. 상기 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터는 주제어장치, 보조제어장치 유닛 및 전력 셀블록을 구비한다. 상기 주제어장치는 기준전력신호, 상기 기준전력신호의 고조파에 대한 정보를 포함하는 고조파정보, 크기에 대한 정보를 포함하는 크기스칼라 및 위상에 대한 정보를 포함하는 위상스칼라를 생성한다. 상기 보조제어장치 유닛은 상기 크기스칼라, 상기 위상스칼라 및 상기 고조파정보 중 적어도 하나에 따라 상기 기준전력신호의 크기 및 위상 중 적어도 하나를 변형시킨 변형전력신호들을 생성하는 보조제어장치를 각각 적어도 2개씩 구비하는 제1 보조제어장치 어레이, 제2 보조제어장치 어레이 및 제3 보조제어장치 어레이를 구비한다. 상기 전력 셀 블록은 직렬로 연결되며 상기 변형전력신호들 중 해당 변형전력신호를 이용하여 생성시키는 전압의 크기를 누적/증가시키는 적어도 2개의 전력 셀을 구비하여 각각 제1 위상 전압, 제2 위상 전압 및 제3 위상 전압을 생성하는 제1 전력 셀 어레이, 제2 전력 셀 어레이 및 제3 전력 셀 어레이를 구비한다.

Description

3상 전압 생성방법 및 상기 생성방법을 수행하는 캐스케이드 Ｈ-브릿지 방식의 고압 인버터{Method for generating the three phase voltage and cascade H-bridge high power inverter using the method}
본 발명은 고압 인버터에 관한 것으로, 특히 기준전력신호에 대한 고조파전력신호를 상기 기준전력신호에 합한 변형전력신호를 이용하여 생성시킨 3상 전압의 크기를 상기 기준전압의 크기보다 크게 하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 3상 인버터의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 3상 인버터는 3상 전력을 정류하는 정류회로(100), 평활부(110), 돌입전류 방지부(120), 회생 제동부(130), 스위칭부(140), 모터(150) 및 전류검출부(160)을 구비한다.
도 2는 도 1에 도시된 3상 인버터에 사용되는 신호들의 파형도이다.
도 2를 참조하면, 주제어부(미도시)는 도 1의 스위칭부(140)로부터 생성되는 3개의 기준전압(Vref_A, Vref_B, Vref_C)와 캘리브레이션 신호(Vcar)를 이용하여 3개의 PWM신호(b, c, d)를 생성하여 스위칭부(140)를 구성하는 6개의 스위치 소자들(IGBT2~IGBT7)의 동작을 제어한다. 도 2의 b, c, d에 도시된 신호가 스위칭부(140)의 상부에 설치된 3개의 스위치 소자들(IGBT2, IGBT4, IGBT6)의 동작을 제어한다면, 하부에 설치된 3개의 스위치 소자들(IGBT3, IGBT5, IGBT7)의 동작은 도 2의 b, c, d에 도시된 신호의 위상을 반전시킨 신호가 된다.
도 1에 도시된 일반적인 3상 인버터의 동작은 일반적으로 알려져 있으므로 여기서는 더 이상 설명을 하지 않는다.
도 1에 도시된 일반적인 3상 인버터는 별도의 강압 및 승압 변압기를 사용하여야 만 다양한 종류의 전압을 사용하는 전동기에 사용될 수 있다는 단점이 있다. 또한 인버터 적용 시 모선의 고조파 영향, PWM(Pulse Width Modulation) 전압에 의한 전동기의 열화 및 진동에 의한 문제점을 포함하고 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 저압 단상 인버터를 직렬로 연결하고 고전압을 얻을 수 있는 H-브릿지 멀티레벨 인버터가 제안되었다. H-브릿지 멀티레벨 인버터는 단상 H-브릿지 인버터로 구성된 전력 셀(power cell) 을 캐스케이드(cascade) 형식으로 직렬 연결하여 사용하기 때문에 캐스케이드 인버터라도고 한다.
도 3은 단상 H-브릿지 인버터로 구성된 전력 셀(power cell)의 일부 회로를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 전력 셀은 4개의 스위치 소자를 이용하여 부하(load)에 전력을 공급하는 기능을 수행한다. 전력 셀의 동작은 일반적으로 알려져 있으므로 여기서 설명을 하지 않는다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기준전력신호를 상기 기준전력신호의 고조파전력신호와 합성한 전압을 전력 셀들에 공급하여 전력 셀의 개수를 추가하지 않고 3상 전압의 크기를 증가시키는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 기준전력신호를 상기 기준전력신호의 고조파전력신호와 합성한 전압을 전력 셀들에 공급하여 전력 셀의 개수를 추가하지 않고 3상 전압의 크기를 증가시키는 3상 전압 생성방법을 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일면에 따른 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터는 주제어장치, 보조제어장치 유닛 및 전력 셀블록을 구비한다. 상기 주제어장치는 기준전력신호, 상기 기준전력신호의 고조파에 대한 정보를 포함하는 고조파정보 및 크기에 대한 정보를 포함하는 크기스칼라를 생성한다. 상기 보조제어장치 유닛은 상기 크기스칼라 및 상기 고조파정보 중 적어도 하나의 정보에 따라 상기 기준전력신호를 변형시킨 변형전력신호들을 생성하는 보조제어장치를 각각 적어도 2개씩 구비하는 제1 보조제어장치 어레이, 제2 보조제어장치 어레이 및 제3 보조제어장치 어레이를 구비한다. 상기 전력 셀 블록은 직렬로 연결되며 상기 변형전력신호들 중 해당 변형전력신호를 이용하여 생성시키는 전압의 크기를 누적/증가시키는 적어도 2개의 전력 셀을 구비하여 각각 제1 위상 전압, 제2 위상 전압 및 제3 위상 전압을 생성하는 제1 전력 셀 어레이, 제2 전력 셀 어레이 및 제3 전력 셀 어레이를 구비한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터는 주제어장치, 보조제어장치 유닛 및 전력 셀블록을 구비한다. 상기 주제어장치는 기준전력신호, 상기 기준전력신호의 고조파에 대한 정보를 포함하는 고조파정보를 생성한다. 상기 보조제어장치 유닛은 상기 고조파정보를 이용하여 변형전력신호들을 생성하는 보조제어장치를 적어도 2개씩 구비하는 보조제어장치 어레이를 구비한다. 상기 전력 셀 블록은 직렬로 연결되며 상기 각 변형전력신호를 이용하여 생성시키는 전압의 크기를 누적/증가시키는 적어도 2개의 전력 셀을 구비하여 전압을 생성하는 전력 셀 어레이를 구비한다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 3상 전압 생성방법은, 기준전력신호, 상기 기준전력신호의 고조파에 대한 정보를 포함하는 고조파정보 및 크기에 대한 정보를 포함하는 크기스칼라에 따라 상기 기준전력신호를 변형시킨 변형전력신호들을 생성하며, 상기 변형전력신호들 중 해당 변형전력신호를 이용하여 제1 위상 전압, 제2 위상 전압 및 제3 위상 전압을 생성하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터에 적용되며, 상기 크기스칼라 및 상기 고조파정보를 설정하는 제어값 설정단계, 상기 H-브릿지 방식의 고압 인버터가 정상모드인가를 판단하는 동작모드 판단단계 및 상기 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 동작모드에 따라 상기 기준전압, 상기 크기스칼라 및 상기 고조파정보를 이용하여 상기 3상 전압을 생성하는 3상 전압 생성단계를 구비한다.
본 발명은 기준전력신호를 상기 기준전력신호의 고조파전력신호와 합성한 변형전압신호를 전력 셀들에 공급하여 전력 셀의 개수를 추가하지 않고 3상 전압의 크기를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 3상 인버터의 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 3상 인버터에 사용되는 신호들의 파형도이다.
도 3은 단상 H-브릿지 인버터로 구성된 전력 셀(power cell)의 일부 회로를 나타낸다.
도 4는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 블록다이어그램이다.
도 5는 전력 셀들의 내부 회로도이다.
도 6은 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 간략한 블록다이어그램이다.
도 7은 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터에서 출력되는 전압의 전압준위를 증가시키는 방법에 대한 블록다이어그램이다.
도 8은 본 발명에 따른 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 블록다이어그램이다.
도 9는 보조제어장치들에서 사용하거나 생성하는 기본전압, 고조파전압 및 캘리브레이션 전압을 나타낸다.
도 10은 정상모드 일 경우 3개의 보조제어장치 어레이(850, 860, 870) 중 하나의 어레이로부터 최종적으로 생성되는 3상 전압 및 캘리브레이션 전압을 나타낸다.
도 11은 도 1에 도시된 단위 인버터에 고조파전압을 적용하였을 경우의 전압들을 나타낸다.
도 12는 이상모드 일 경우 기준전압, 기준전압의 3고조파전압, 기준전압과 기준전압의 고조파전압을 합성전압, 캘리브레이션 전압 및 최종 3상 전압을 나타내었다.
도 13은 본 발명에 따른 3상 전압 생성 방법을 나타내는 신호흐름도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 4는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 블록다이어그램이다.
도 4를 참조하면, H-브릿지 방식의 고압 인버터는, 주제어장치(1), 복수 개의 셀 제어장치들(3-1 ~ 3-n), 복수 개의 유 페이즈(U-phase) 전력 셀들(4U-1 ~ 4U-n), 복수 개의 브이 페이즈(V-phase) 전력 셀들(4V-1 ~ 4V-n), 복수 개의 더블유 페이즈(W-phase) 전력셀들(4W-1 ~ 4W-n), 위상 이동 변압기(5) 및 모터(6)를 구비한다.
복수 개의 셀 제어장치들(3-1 ~ 3-n) 각각은 서로 다른 위상을 가지는 유 페이즈, 브이 페이즈 및 더블유 페이즈 전력 셀들의 동작을 동시에 제어한다.
도 5는 전력 셀들의 내부 회로도이다.
도 5를 참조하면, 전력 셀은 정류회로(511), 평활부(512) 및 스위칭부(513)를 구비한다. 정류회로(511), 평활부(512) 및 스위칭부(513)의 동작은 도 1의 설명으로 갈음한다.
이하에서는 도 4 및 도 5에 도시된 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 개념에 대하여 설명한다.
도 6은 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 간략한 블록다이어그램이다.
도 6에 도시된 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터는 3개의 전력 셀 어레이(610, 620, 630)로 간단하게 표시할 수 있다. 유 페이즈 전력 셀 어레이(610), 브이 페이즈 전력 셀 어레이(620) 및 더블유 페이즈 전력 셀 어레이(630)는 각각 직렬로 연결된 4개의 전력 셀들을 구비한다.
도 6에 도시된 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터 중 유 페이즈 전력 셀 어레이(610)에 포함된 4개의 전력 셀들(U1 ~U4)은 직렬로 연결되어 있는데, 이는 첫 번째 전력 셀(U1)로부터 생성된 전압은 두 번째 전력 셀(U2) 내지 네 번째 전력 셀(U4)을 거치면서 전압이 상승 된다. 브이 페이즈 전력 셀 어레이(620) 및 더블유 페이즈 전력 셀 어레이(630)의 경우도 마지막 전력 셀들(V4, W4)에서 생성되는 전압은 첫 번째 전력 셀(V1, W1) 내지 세 번째 전력 셀들(V3, W3)로부터 출력되는 전압이 모두 합쳐진 전압준위를 나타낸다.
이들 전압은 연속된 전력 셀들을 거치면서 전압이 상승하므로, 하나의 전력 셀을 추가할 때 만다 3상 전압의 전압준위가 증가하게 된다.
도 7은 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터에서 출력되는 전압의 전압준위를 증가시키는 방법에 대한 블록다이어그램이다.
도 7을 참조하면, 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터에서 출력되는 전압의 준위를 증가시키기 위해 각각의 어레이에 하나씩의 전력 셀(U5, V5, W5)을 추가하였다.
캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 경우, 생성되는 3상 전압의 준위를 증가시키기 위해서는 단순히 하나씩의 전력 셀(U5, V5, W5)을 추가하면 된다. 점선 타원에 추가되는 전력 셀을 구분하였다.
본 발명에서는 생성되는 3상 전압의 준위를 증가시키기 위하여 전력 셀을 증가시키는 것이 아닌 전력 셀에 공급되는 전압의 형태를 변경함으로써 생성되는 3상 전압의 준위를 증가시키도록 하는 인버터를 제안한다.
도 8은 본 발명에 따른 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 블록다이어그램이다.
도 8을 참조하면, 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터(800)는 AC 모터(880)를 구동시키는 기능을 수행하며, 주제어장치(810), 3개의 전력 셀 어레이(820, 830, 840) 및 3개의 보조제어장치 어레이(850, 860, 870)를 구비한다.
주제어장치(810)는 기준전력신호, 기준전력신호의 고조파(Harmonics) 전력신호에 대한 정보를 포함하는 고조파정보 및 크기에 대한 정보를 포함하는 크기스칼라를 생성하여 3개의 보조제어장치 어레이(850, 860, 870)에 각각 제공한다.
제1 보조제어장치 어레이(850)는 복수 개의 보조제어장치들(U-CC1 ~ U-CCN), 제2 보조제어장치 어레이(860)는 복수 개의 보조제어장치들(V-CC1 ~ V-CCN) 그리고 제3 보조제어장치 어레이(870)는 복수 개의 보조제어장치들(W-CC1 ~ W-CCN)을 각각 구비한다. 3개의 보조제어장치 어레이(850, 860, 870)를 구성하는 복수 개의 보조제어장치들 각각은 수신한 크기스칼라 및 고조파정보 중 적어도 하나의 정보에 따라 기준전력신호의 크기 및 주파수 중 적어도 하나를 변형시킨 변형전력신호들을 생성한다.
제1 전력 셀 어레이(820)는 복수 개의 전력 셀들(U-PC1 ~ U-PCN), 제2 전력 셀 어레이(830)는 복수 개의 전력 셀들(V-PC1 ~ V-PCN) 그리고 제3 전력 셀 어레이(840)는 복수 개의 전력 셀들(W-PC1 ~ W-PCN)을 각각 구비한다. 3개의 전력 셀 어레이(820, 830, 840)를 구성하는 각각의 전력 셀들은 이에 대응되는 보조제어장치들로부터 출력되는 변형전력신호들을 이용하여 서로 다른 위상을 가지는 3상 전압을 생성한다.
예를 들면 제1 전력 셀 어레이(820)의 첫 번째 전력 셀(U-PC1)은 제1 보조제어장치 어레이(850)의 첫 번째 보조제어장치(U-CC1)로부터 출력되는 변형전력신호에 응답하여 동작한다. 제3 전력 셀 어레이(840)의 세 번째 전력 셀(W-PC3)은 제3 보조제어장치 어레이(W-CC3)로부터 출력되는 변형전력신호에 응답하여 동작한다. 여기서 N은 자연수를 의미한다.
도 9는 보조제어장치들에서 사용하거나 생성하는 기본전력신호, 고조파전압 및 캘리브레이션 전압을 나타낸다.
각각의 보조제어장치들은 해당 전력 셀에 맞춘 서로 위상이 다른 3개의 기본전압(도 9a)을 주제어장치로부터 수신하며, 고조파정보를 이용하여 기본전력신호의 고조파전력신호(도 9b)를 생성하고, 기본전력신호와 고조파전력신호를 합성한 변형전력신호(도 9c)를 생성한다. 도 9c에 도시된 삼각파형은 캘리브레이션 전압이다.
도 8에는 자세하게 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터(800)는 정상동작 모드 및 이상동작 모드를 구분하고, 구분된 모드에 따라 해당 보조제어장치로부터 생성되는 변형전력신호의 형태를 다르게 한다. 여기서 이상모드라 함은 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터(800)를 구성하는 복수 개의 전력 셀들 중 적어도 하나의 전력 셀의 동작이 정상적이 아닌 경우 및 생성되는 3상 전압의 준위를 크게 하고자 할 때를 의미한다.
정상모드 인 경우, 주제어장치는 기준전압 및 크기스칼라를 3개의 보조제어장치 어레이(850, 860, 870)에 전달하고, 3개의 보조제어장치 어레이(850, 860, 870)를 구성하는 복수 개의 보조제어장치들 각각은 크기스칼라에 따라 기준전력신호의 크기를 변형시켜 변형전력신호를 생성한다.
도 10은 정상모드 일 경우 3개의 보조제어장치 어레이(850, 860, 870) 중 하나의 어레이로부터 최종적으로 생성되는 3상 전압 및 캘리브레이션 전압을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 최종 3상 전압 중 하나는 정현파 형태가 되고 캘리브레이션 전압은 삼각파의 형태가 된다. 3상 전압과 캘리브레이션 전압을 이용하여 PWM 신호를 생성하는 것에 대해서는 도 1 및 도 2에 대한 설명을 참조하면 된다.
이상동작 모드 인 경우, 주제어장치는 기준전압, 크기스칼라 및 고조파정보를 3개의 보조제어장치 어레이(850, 860, 870)에 전달한다. 3개의 보조제어장치 어레이(850, 860, 870)를 구성하는 복수 개의 보조제어장치들 각각은 크기스칼라 량에 따라 기준전력신호의 크기를 변형시켜 기준변형전력신호를 생성하고, 고조파정보에 따라 기준전력신호의 고조파전력신호를 생성한다. 최종적으로 고조파전력신호와 기준변형전력신호를 합하여 변형전력신호를 생성한다.
도 12는 이상모드 일 경우 기준전력신호(1), 기준전력신호의 3고조파전력신호(2), 기준전력신호와 기준전력신호의 고조파전력신호를 합성한 합성전력신호(3), 캘리브레이션 전력신호(4) 및 최종 3상 전력신호(5)를 나타내었다.
도 12를 참조하면, 3고조파전력신호(2)의 주파수는 기준전력신호(1)의 3배이고, 최종 3상 전력신호(5)의 크기(VP+α)는 기준전력신호(1)의 크기(VP)에 비해 크다는 것을 알 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 단위 인버터에 고조파전압을 적용하였을 경우의 전압들을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 단위 인버터에 고조파전력신호를 적용하는 경우 기준전력신호와 최종 생성되는 3상 전력신호(5)의 크기(Vp)는 동일하다는 것을 알 수 있다.
도 4에 도시된 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터와 도 8에 도시된 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 차이는 아래와 같다.
1. 도 4에 도시된 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 경우 3상 전압을 생성하는데 사용되는 기준전력신호를 위상 이동 변압기(5)로부터 제공받는데 반해 도 8에 도시된 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터는 보조제어장치로부터 제공받는다.
2. 도 4에 도시된 보조제어장치는 3개의 전력 셀들의 동작을 제어하는데 반해, 도 8에 도시된 보조제어장치들 각각은 하나의 전력 셀들의 동작을 제어한다.
3. 도 8에 도시된 각각의 보조제어장치는 기준전력신호를 이용하여 기준전력신호의 고조파전력신호를 생성하고 기준전력신호 및 고조파전력신호를 합성한 변형전력신호를 해당 전력 셀에 공급하는데, 도 4에 도시된 보조제어장치는 그러한 기능이 없다.
이외에도 도 8에 도시된 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터는 정상동작 모드 및 이상동작 모드에서 서로 다른 변형신호를 이용하여 3상 전압을 생성하는데 반해 종래에는 이러한 방식이 사용되지 않았다.
이하에서는 본원발명에 따른 3상 전력신호의 생성 방법에 대하여 설명한다.
도 13은 본 발명에 따른 3상 전압 생성 방법을 나타내는 신호흐름도이다.
도 13을 참조하면, 3상 전압 생성 방법(1300)은, 기준전력신호, 기준전력신호의 고조파 전력신호에 대한 정보를 포함하는 고조파정보(SH) 및 크기에 대한 정보를 포함하는 크기스칼라(SA) 중 적어도 하나의 정보에 따라 기준전력신호의 주파수나 크기 또는 주파수와 크기를 변형시킨 변형전력신호들을 생성하며, 변형전력신호들 중 해당 변형전력신호를 이용하여 제1 위상 전압, 제2 위상 전압 및 제3 위상 전압을 생성하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터에 적용되며, 제어값 설정단계(1310), 동작모드 판단단계(1320) 및 3상 전압 생성단계(1330 ~ 1360)를 구비한다.
제어값 설정단계(1310)는 기본전압(Vr), 크기스칼라(SA) 및 고조파정보(SH)를 설정한다. 동작모드 판단단계(1320)는 H-브릿지 방식의 고압 인버터가 정상모드인가를 판단한다. 3상 전압 생성단계(1330 ~ 1360)는 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 동작모드에 따라 기준전압(Vr) 및 크기스칼라(SA)를 이용하여 3상 전압을 생성하거나, 기준전압(Vr), 크기스칼라(SA) 및 고조파정보(SH)를 이용하여 3상 전압을 생성한다.
H-브릿지 방식의 고압 인버터가 정상동작 모드로 동작하는 경우, 크기스칼라(SA) 량에 따라 기준전력신호의 크기를 변형시켜 3상 전압을 생성한다. H-브릿지 방식의 고압 인버터가 이상동작 모드로 동작하는 경우, 크기스칼라(SA) 량에 따라 기준전력신호의 크기를 변형시킨 기준변형전력신호를 생성하고, 고조파정보(SH)에 따라 기준전력신호의 고조파 주파수를 가지는 고조파전력신호를 생성하며, 고조파전력신호와 상기 기준변형전력신호를 합하여 상기 3상 전압을 생성한다.
여기서 크기스칼라(SA)는 해당 전력 셀의 역률에 따라 결정된다. 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터를 구성하는 복수 개의 전력 셀들 각각의 역률은 서로 다르기 때문에, 종래에는 고조파전력신호를 기본전력신호와 합성한 전력신호를 이용하지 못하였으나, 본원발명에서는 보조제어장치에서 각 전력 셀에 최적화된 합성전력신호를 생성하여 이를 해당 전력 셀에 공급함으로써 종래의 문제점을 해결하였다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
810: 주제어장치 820, 830, 840: 전력 셀 어레이
850, 860, 870: 보조 제어장치 어레이 880: 모터

Claims (11)

  1. 기준전력신호, 상기 기준전력신호의 고조파에 대한 정보를 포함하는 고조파정보 및 크기에 대한 정보를 포함하는 크기스칼라를 생성하는 주제어장치;
    상기 크기스칼라 및 상기 고조파정보 중 적어도 하나에 따라 상기 기준전력신호의 주파수나 크기 또는 주파수 및 크기를 변형시킨 변형전력신호들을 생성하는 보조제어장치를 각각 적어도 2개씩 구비하는 제1 보조제어장치 어레이, 제2 보조제어장치 어레이 및 제3 보조제어장치 어레이를 구비하는 보조제어장치 유닛; 및
    직렬로 연결되며 상기 변형전력신호들 중 해당 변형전력신호를 이용하여 생성시키는 전압의 크기를 누적/증가시키는 적어도 2개의 전력 셀을 구비하여 각각 제1 위상 전압, 제2 위상 전압 및 제3 위상 전압을 생성하는 제1 전력 셀 어레이, 제2 전력 셀 어레이 및 제3 전력 셀 어레이를 구비하는 전력 셀 블록(power cell block)을 구비하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터.
  2. 제1항에 있어서,
    하나의 전력 셀 어레이는 하나의 보조제어장치 어레이에 각각 대응하여 동작하며,
    상기 전력 셀 어레이를 구성하는 적어도 2개의 전력 셀들 각각은 대응되는 상기 보조제어장치 어레이를 구성하는 보조제어장치들 중 해당 보조제어장치로부터 출력되는 변형전력신호들을 이용하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 주제어장치는,
    정상동작 모드 일 경우 상기 기준전력신호 및 상기 크기스칼라를 상기 보조제어장치 유닛에 공급하고,
    이상동작 모드 일 경우 상기 기준전력신호, 상기 크기스칼라 및 고조파정보를 상기 보조제어장치 유닛에 공급하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 각 보조제어장치는,
    정상동작 모드일 경우에는 상기 크기스칼라에 따라 상기 기준전력신호의 크기를 변형시켜 상기 변형전력신호를 생성하고,
    이상동작 모드 일 경우에는 상기 크기스칼라에 따라 상기 기준전력신호의 크기를 변형시킨 기준변형전력신호를 생성하고, 상기 고조파정보에 따라 상기 기준전력신호의 고조파전력신호를 생성하며, 상기 고조파전력신호와 상기 기준변형전력신호를 합하여 상기 변형전력신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 변형전력신호는,
    서로 다른 위상을 가지는 3개의 전압인 것을 특징으로 하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터.
  6. 제2항에 있어서, 상기 전압스칼라는,
    해당 전력 셀의 역률에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터.
  7. 기준전력신호, 상기 기준전력신호의 고조파에 대한 정보를 포함하는 고조파정보를 생성하는 주제어장치;
    상기 고조파정보를 이용하여 변형전력신호들을 생성하는 보조제어장치를 적어도 2개씩 구비하는 보조제어장치 어레이를 구비하는 보조제어장치 유닛; 및
    직렬로 연결되며 상기 각 변형전력신호를 이용하여 생성시키는 전압의 크기를 누적/증가시키는 적어도 2개의 전력 셀을 구비하여 전압을 생성하는 전력 셀 어레이를 구비하는 전력 셀 블록을 구비하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터.
  8. 기준전력신호, 상기 기준전력신호의의 고조파에 대한 정보를 포함하는 고조파정보 및 크기에 대한 정보를 포함하는 크기스칼라 중 적어도 하나에 따라 상기 기준전력신호의 크기 및 주파수를 변형시킨 변형전력신호들을 생성하며, 상기 변형전력신호들 중 해당 변형전력신호를 이용하여 제1 위상 전압, 제2 위상 전압 및 제3 위상 전압을 생성하는 캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터에 적용되며,
    상기 크기스칼라 및 상기 고조파정보를 설정하는 제어값 설정단계;
    상기 H-브릿지 방식의 고압 인버터가 정상모드인가를 판단하는 동작모드 판단단계; 및
    상기 H-브릿지 방식의 고압 인버터의 동작모드에 따라 상기 기준전압, 상기 크기스칼라 및 상기 고조파정보를 이용하여 상기 3상 전압을 생성하는 3상 전압 생성단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 3상 전압 생성방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 3상 전압 생성단계는,
    상기 H-브릿지 방식의 고압 인버터가 정상동작 모드 일 경우, 상기 기준전력신호 및 상기 크기스칼라를 이용하여 상기 3상 전압을 생성하는 정상모드 3상 전압 생성단계; 및
    상기 H-브릿지 방식의 고압 인버터가 정상동작 모드가 아닐 경우, 상기 기준전력신호, 상기 크기스칼라 및 상기 고조파정보를 이용하여 상기 3상 전압을 생성하는 이상모드 3상 전압 생성단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 3상 전압 생성방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정상모드 3상 전압 생성단계는, 상기 크기스칼라 량에 따라 상기 기준전력신호의 크기를 변형시켜 상기 3상 전압을 생성하고,
    상기 이상모드 3상 전압 생성단계는, 상기 크기스칼라에 따라 상기 기준전력신호의 크기를 변형시킨 기준변형전력신호를 생성하고, 상기 고조파정보에 따라 상기 기준전력신호의 고조파전력신호를 생성하며, 상기 고조파전력신호와 상기 기준변형전력신호를 합하여 상기 3상 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 3상 전압 생성방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 크기스칼라는,
    캐스케이드 H-브릿지 방식의 고압 인버터를 구성하는 복수 개의 전력 셀의 역률에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 3상 전압 생성방법.
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