KR20200097426A - Power converting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 전력변환장치에 관한 것으로, 특히, 스위칭 소자의 턴-온 동작 시 발생하는 손실을 저감하고, 전자파 적합성(electromagnetic compatibility; EMC)을 개선할 수 있는 전력변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion device, and more particularly, to a power conversion device capable of reducing losses occurring during a turn-on operation of a switching element and improving electromagnetic compatibility (EMC).
전력변환장치는, 공급되는 전력을 변환하여 출력하는 장치를 의미하며, 일 예로 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터 및 인버터의 동작을 제어하는 제어회로가 예시될 수 있다.The power conversion device refers to a device that converts and outputs supplied power. For example, an inverter that converts DC power into AC power and a control circuit that controls the operation of the inverter may be exemplified.
한편, 공급되는 전력을 변환하기 위해 전력변환장치가 동작하는 경우, 예를 들면, 인버터에 구비된 스위칭 소자의 턴-온/오프 시, 전자파 장해(electromagnetic interference; EMI) 노이즈가 발생할 수 있다. 여기서, EMI 노이즈란, 전자기기에서 발생하는 전자파 형태의 전자기 잡음을 의미한다. On the other hand, when the power conversion device operates to convert the supplied power, for example, when a switching element provided in the inverter is turned on/off, electromagnetic interference (EMI) noise may occur. Here, the EMI noise refers to electromagnetic noise in the form of electromagnetic waves generated from electronic devices.
EMI 노이즈는, 전가기기의 정상적인 제어신호, 통신신호 등에 영향을 미쳐, 전자기기의 오작동, 통신장애 등의 문제를 야기할 수 있어, 이러한 EMI 노이즈를 저감하기 위한 다양한 방안이 제안되고 있다.EMI noise affects normal control signals and communication signals of electric devices, and may cause problems such as malfunction of electronic devices and communication failures, and various methods for reducing such EMI noise have been proposed.
예를 들면, 종래기술 1(한국공개특허 제10-2015-0142086호)는, 구동 모터와 휠을 연결하는 구동 샤프트와 구동 모터의 프레임 사이의 공통모드 전압을 검출하고, 검출 결과에 따라 스위칭 소자에 연결된 게이트 저항의 크기를 변경하여 EMI 노이즈를 저감하는 구성에 대해서 개시하고 있다. 그러나 종래기술 1과 같은 종래 방안들의 경우, MCU(microcontroller unit)와 같은 제어부에서 검출 결과를 확인하고, 검출 결과에 따라 전자기기의 각 구성을 제어하여 EMI 노이즈를 저감하므로, 각 구성을 신속하게 제어하기 어려운 문제점 등이 발생할 수 있다.For example, prior art 1 (Korean Patent Publication No. 10-2015-0142086) detects a common mode voltage between a drive shaft connecting a drive motor and a wheel and a frame of the drive motor, and a switching element according to the detection result. Disclosed is a configuration for reducing EMI noise by changing the size of the gate resistor connected to. However, in the case of conventional schemes such as
본 발명의 목적은, 스위칭 소자의 턴-온 동작을 제어하는 구동 신호의 레벨을 변환하여, 스위칭 소자의 턴-온 동작 시 발생하는 손실을 저감하고, 전자파 적합성(EMC)을 개선할 수 있는 전력변환장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to convert the level of a driving signal that controls the turn-on operation of a switching element, thereby reducing losses that occur during the turn-on operation of the switching element, and improving electromagnetic compatibility (EMC). It is to provide a conversion device.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치는, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터, 복수의 스위칭 소자의 구동을 위한 구동 신호를 출력하는 게이트 구동부 및 인버터 및 게이트 구동부 사이에 접속되고, 구동 신호에 기초하여, 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 신호를 복수의 스위칭 소자에 각각 출력하는 게이트 신호 출력부를 포함하고, 게이트 신호 출력부는, 복수의 스위칭 소자 중 적어도 하나의 턴-온 동작을 위한 구동 신호가 입력되는 경우, 구동 신호의 레벨 보다 높은 레벨의 스위칭 신호를 출력하고, 구동 신호 보다 높은 레벨의 스위칭 신호가 출력된 후, 구동 신호가 입력되는 동안 기 설정된 조건에 따라 구동 신호의 레벨 보다 낮은 레벨의 스위칭 신호를 출력할 수 있다.In order to achieve the above object, a power conversion device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of switching elements, an inverter that converts DC power into AC power and outputs it, and a driving signal for driving the plurality of switching elements. And a gate signal output unit that is connected between the gate driving unit and the inverter and the gate driving unit for outputting, and outputs a switching signal for controlling an operation of the switching element to each of the plurality of switching elements based on the driving signal, and the gate signal output unit , When a driving signal for a turn-on operation of at least one of the plurality of switching elements is input, a switching signal having a level higher than that of the driving signal is output, and a switching signal having a higher level than the driving signal is output, and then driven While the signal is input, a switching signal having a level lower than the level of the driving signal may be output according to a preset condition.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전력변환장치는, 스위칭 소자에 입력되는 신호의 레벨을 변환함으로써, 스위칭 소자에 흐르는 전류 및 스위칭 소자의 양단에 인가되는 전압의 변경을 제어할 수 있어, 이를 통해 스위칭 소자의 턴-온 동작 시 발생하는 손실을 저감할 수 있다. The power conversion device according to various embodiments of the present invention can control changes in the current flowing through the switching element and the voltage applied to both ends of the switching element by converting the level of the signal input to the switching element, thereby switching Loss that occurs during the turn-on operation of the device can be reduced.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전력변환장치는, 스위칭 소자에 입력되는 신호의 레벨을 변환함으로써, 스위칭 소자에 흐르는 전류의 피크 레벨을 줄일 수 있어, 전자파 적합성(EMC)을 개선할 수 있다.In addition, the power conversion device according to various embodiments of the present invention can reduce the peak level of the current flowing through the switching element by converting the level of the signal input to the switching element, thereby improving electromagnetic compatibility (EMC). .
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전력변환장치는, MCU와 같은 일반적인 제어부가 스위칭 소자에 입력되는 신호의 레벨 변환을 제어하는 것이 아니라, 별도의 FPGA(field programmable gate array)를 통해, 스위칭 소자에 입력되는 신호의 레벨을 변환하므로, 보다 신속하게 스위칭 소자의 동작을 제어할 수 있다.In addition, in the power conversion device according to various embodiments of the present disclosure, a general control unit such as an MCU does not control level conversion of a signal input to a switching element, but a switching element through a separate field programmable gate array (FPGA). By converting the level of the signal input to the device, it is possible to control the operation of the switching element more quickly.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력변환장치의 내부 블록도의 일 예이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 인버터 제어부의 내부 블록도의 일 예이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 게이트 신호 출력부의 내부 블록도의 일 예이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력변환장치의 동작의 설명에 참조되는 도면이다.1 is an example of an internal block diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of an internal block diagram of an inverter controller according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are examples of internal block diagrams of a gate signal output unit according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams referred to for explanation of the operation of the power conversion device according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, in order to clearly and briefly describe the present invention, the illustration of parts not related to the description is omitted, and the same reference numerals are used for identical or extremely similar parts throughout the specification.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffixes "module" and "unit" for the constituent elements used in the following description are given in consideration of only the ease of writing in the present specification, and do not impart a particularly important meaning or role by themselves. Therefore, the "module" and "unit" may be used interchangeably with each other.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or additional possibility of additions or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, is not preliminarily excluded.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다. In addition, in this specification, terms such as first and second may be used to describe various elements, but these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력변환장치의 내부 블록도의 일 예이다.1 is an example of an internal block diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 전력변환장치(100)는, 예를 들면, 인버터(110), 인버터 제어부(120), 게이트 구동부(130), 및 게이트 신호 출력부(140)를 포함할 수 있다. 한편, 전력변환장치(100)는, 예를 들면, 입력전압 검출부(A) 및/또는 출력전류 검출부(B)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
인버터(110)는, 예를 들면, 복수의 스위칭 소자를 구비할 수 있고, 게이트 신호 출력부(140)로부터 입력 받은 신호에 기초하여 직류 전원을 모터(150)에 출력할 수 있다. 모터(150)는, 예를 들면, 삼상 동기 모터를 포함할 수 있다.The
보다 구체적으로, 인버터(110)는, 예를 들면, 복수의 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변경하여, 모터(150)에 출력할 수 있다.More specifically, the
예를 들면, 상암 스위칭 소자 및 하암 스위칭 소자가 서로 직렬 연결되어 한 쌍이 되는 경우, 인버터(110)는, 서로 병렬 연결된 총 세 쌍의 상, 하암 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 인버터(110)에 포함되는 각 스위칭 소자에는, 예를 들면, 다이오드가 역병렬로 연결될 수 있다. For example, when the upper arm switching element and the lower arm switching element are connected in series to each other to form a pair, the
dc 단 전압 검출부(A)는, 예를 들면, 직류 전원이 공급되는 dc 단 양단의 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(A)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 예를 들면, 펄스 형태의 이산 신호로서, 인버터 제어부(120)에 입력될 수 있다.The dc terminal voltage detector A may detect, for example, a voltage Vdc across a dc terminal to which DC power is supplied. To this end, the dc terminal voltage detection unit A may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected dc terminal voltage Vdc may be input to the
출력전류 검출부(B)는, 예를 들면, 모터(150)에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 출력전류 검출부(B)는, 예를 들면, 모터(150)에 흐르는 전류를 검출하기 위해, 인버터(120)와 모터(150) 사이에 배치될 수 있다. The output current detection unit B can detect, for example, an output current io flowing through the
출력전류 검출부(B)는, 예를 들면, 3개의 저항 소자를 통해, 모터(150)에 흐르는 각 상의 출력전류(io)인 상 전류(phase current)를 검출할 수 있다. 검출된 출력전류(io)는, 예를 들면, 펄스 형태의 이산 신호로서, 인버터 제어부(120)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성될 수 있다.The output current detection unit B may detect a phase current, which is an output current io of each phase flowing through the
한편, 출력전류 검출부(B)는, 예를 들면, 2개의 저항 소자를 구비할 수도 있다. 이때, 나머지 한 상의 상전류는, 3상 평형을 이용하여, 연산될 수 있다.On the other hand, the output current detection unit B may be provided with, for example, two resistance elements. At this time, the phase current of the remaining one phase may be calculated using a three-phase balance.
인버터 제어부(120)는, 예를 들면, 인버터(110)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 출력할 수 있다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는, 예를 들면, 펄스폭 변조 방식(pulse width modulation; PWM)의 제어신호일 수 있다. The
인버터 제어부(120)는, 예를 들면, 모터(150)에 흐르는 출력전류(io) 및/또는 dc 단 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다. The
게이트 구동부(130)는, 예를 들면, 인버터 제어부(120)에 연결될 수 있고, 인버터 제어부(120)로부터 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 수신할 수 있다. 게이트 구동부(130)는, 예를 들면, 인버터 제어부(120)로부터 출력된 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여, 인버터(110)에 구비된 복수의 스위칭 소자의 구동을 위한 게이트 구동 신호(Si)를 생성하여 출력할 수 있다. 게이트 구동 신호(Si)는, 예를 들면, 펄스폭 변조 방식(PWM)의 제어신호일 수 있다.The
게이트 구동부(130)는, 예를 들면, 게이트 구동 신호(Si)를 생성하여 출력하는 복수의 게이트 드라이버(gate driver)(미도시)를 구비할 수 있다. 복수의 게이트 드라이버는, 예를 들면, 인버터 제어부(120)로부터 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 각각 수신할 수 있다.The
복수의 게이트 드라이버는, 예를 들면, 인버터(110)에 구비된 복수의 스위칭 소자에 각각 대응될 수 있고, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여, 대응되는 스위칭 소자의 구동을 위한 게이트 구동 신호(Si)를 각각 출력할 수 있다. The plurality of gate drivers may respectively correspond to a plurality of switching elements provided in the
게이트 신호 출력부(140)는, 예를 들면, 게이트 구동부(130)에 연결될 수 있고, 게이트 구동부(130)로부터 게이트 구동 신호(Si)를 수신할 수 있다.The gate
게이트 신호 출력부(140)는, 예를 들면, 게이트 구동부(130)로부터 출력된 게이트 구동 신호(Si)에 기초하여, 인버터(110)에 구비된 복수의 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 스위칭 신호(Ssw)를 생성할 수 있고, 생성된 스위칭 신호(Ssw)를 인버터(110)에 구비된 복수의 스위칭 소자에 각각 출력할 수 있다. 스위칭 신호(Ssw)는, 예를 들면, 펄스폭 변조 방식(PWM)의 제어신호일 수 있다.The gate
게이트 신호 출력부(140)는, 예를 들면, 게이트 구동 신호(Si)의 입력을 감지할 수 있다. The gate
예를 들면, 게이트 신호 출력부(140)는, 게이트 구동 신호(Si)가 로우(low) 레벨(예: 0 V)에서 하이(high) 레벨(예: 5 V)로 천이되는, 게이트 구동 신호(Si)의 라이징 엣지(rising edge)가 감지되는 경우, 스위칭 소자의 턴-온 동작을 위한 게이트 구동 신호(Si)가 입력된 것으로 판단할 수 있다. For example, the gate
예를 들면, 게이트 신호 출력부(140)는, 게이트 구동 신호(Si)가 하이(high) 레벨(예: 5 V)에서 로우(low) 레벨(예: 0 V)로 천이되는, 게이트 구동 신호(Si)의 폴링 엣지(falling edge)가 감지되는 경우, 스위칭 소자의 턴-오프 동작을 위한 게이트 구동 신호(Si)가 입력된 것으로 판단할 수 있다. For example, the gate
게이트 신호 출력부(140)는, 예를 들면, 스위칭 소자의 턴-온 동작을 위한 게이트 구동 신호(Si)가 입력된 경우, 게이트 구동 신호(Si)의 레벨 보다 높은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)를 생성하여 출력할 수 있다. 한편, 게이트 신호 출력부(140)는, 예를 들면, 게이트 구동 신호(Si)의 레벨 보다 높은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)를 기 설정된 시간 동안 출력할 수도 있다. The gate
예를 들면, 게이트 신호 출력부(140)는, 스위칭 소자의 턴-온 동작을 위한 5 V의 게이트 구동 신호(Si)가 입력된 경우, 10 V의 스위칭 신호(Ssw)를 생성하여, 인버터(110)에 구비된 복수의 스위칭 소자 중 적어도 하나에 출력할 수 있다.For example, the gate
한편, 게이트 신호 출력부(140)는, 예를 들면, 게이트 구동 신호(Si) 보다 높은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)가 출력된 후, 게이트 구동 신호(Si)가 입력되는 동안 기 설정된 조건에 따라 게이트 구동 신호(Si)의 레벨 보다 낮은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)를 생성하여 출력할 수 있다. On the other hand, the gate
예를 들면, 게이트 신호 출력부(140)는, 게이트 구동 신호(Si) 보다 높은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)가 출력된 스위칭 소자에 흐르는 전류(isw)의 전류 값이 기 설정된 제1 전류 값 이상인 경우, 게이트 구동 신호(Si)의 레벨 보다 낮은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)를 생성하여 출력할 수 있다. For example, the gate
한편, 예를 들면, 게이트 신호 출력부(140)는, 게이트 구동 신호(Si)의 레벨 보다 낮은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)가 출력되는 동안, 스위칭 소자에 흐르는 전류(isw)의 전류 값이 기 설정된 제2 전류 값인 경우, 게이트 구동 신호(Si)의 레벨 보다 낮은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)의 출력을 중단할 수 있다.On the other hand, for example, while the switching signal Ssw of a level lower than the level of the gate driving signal Si is output, the gate
예를 들면, 게이트 신호 출력부(140)는, 스위칭 소자의 턴-온 동작을 위한 게이트 구동 신호(Si)가 입력된 시점 또는 게이트 구동 신호(Si) 보다 높은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)가 출력된 시점으로부터 소정 시간이 경과된 경우, 기 설정된 시간 동안 게이트 구동 신호(Si)의 레벨 보다 낮은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)를 생성하여 출력할 수도 있다.For example, the gate
모터(150)는, 예를 들면, 고정자(stator)와 회전자(rotor)를 구비하며, 각 상(a, b, c상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각 상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 할 수 있다.The
모터(150)는, 예를 들면, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interidcr Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.The
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 인버터 제어부의 내부 블록도이다. 도 1에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.2 is an internal block diagram of an inverter controller according to an embodiment of the present invention. Detailed descriptions of contents overlapping with those described in FIG. 1 will be omitted.
도 2를 참조하면, 인버터 제어부(120)는, 축변환부(210), 속도 연산부(220), 전류 지령 생성부(230), 전압 지령 생성부(240), 축변환부(250), 및 스위칭 제어신호 출력부(260)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
축변환부(210)는, 예를 들면, 출력 전류 검출부(B)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia, ib, ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα, iβ)로 변환할 수 있다.The
한편, 축변환부(210)는, 예를 들면, 정지좌표계의 2상 전류(iα, iβ)를 회전 좌표계의 2상 전류(id, iq)로 변환할 수 있다. Meanwhile, the
속도 연산부(220)는, 예를 들면, 축변환부(210)에서 축 변화된 정지 좌표계의 2상 전류(iα, iβ)에 기초하여, 연산된 위치()와 연산된 속도()를 출력할 수 있다.The
한편, 전류 지령 생성부(230)는, 예를 들면, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(230)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(235)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 도시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성할 수도 있다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다. On the other hand, the current
한편, 전류 지령 생성부(230)는, 예를 들면, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.Meanwhile, the current
다음, 전압 지령 생성부(240)는, 예를 들면, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id, iq)와, 전류 지령 생성부(230) 등에서의 전류 지령치(i* d, i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d, v* q)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(240)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(244)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(240)는, 예를 들면, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(248)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, 전압 지령 생성부(240)는, 예를 들면, d 축, q축 전압 지령치(v* d, v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터를 더 구비할 수도 있다.Next, the voltage
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d, v* q)는, 예를 들면, 축변환부(250)에 입력될 수 있다.Meanwhile, the generated d-axis and q-axis voltage command values (v * d , v * q ) may be input to, for example, the
축변환부(250)는, 예를 들면, 속도 연산부(220)에서 연산된 위치()와, d축, q축 전압 지령치(v* d, v* q)를 입력받아, 축변환을 수행할 수 있다.The
먼저, 축변환부(250)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(220)에서 연산된 위치()가 사용될 수 있다.First, the
그리고, 축변환부(250)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행할 수 있다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(250)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력할 수 있다.In addition, the
스위칭 제어 신호 출력부(260)는, 예를 들면, 3상 출력 전압 지령치(v*a, v*b, v*c)에 기초하여 펄스폭 변조 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력할 수 있다.The switching control
인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 예를 들면, 게이트 구동부(130)로 출력될 수 있고, 게이트 구동부(130)에서 게이트 구동 신호(Si)로 변환되어 게이트 신호 출력부(140)로 출력될 수 있다. The inverter switching control signal Sic may be output to the
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 게이트 신호 출력부의 내부 블록도의 일 예이다. 도 1 및 2에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 자세한 설명을 생략하도록 한다. 3A and 3B are examples of internal block diagrams of a gate signal output unit according to an embodiment of the present invention. Detailed descriptions of contents overlapping with those described in FIGS. 1 and 2 will be omitted.
도 3a를 참조하면, 게이트 구동부(130)는, 예를 들면, 게이트 구동 신호(Si)를 생성하여 출력하는 게이트 드라이버(131)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3A, the
본 발명의 도면에서는 하나의 게이트 드라이버(131)만 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 게이트 구동부(130)는, 인버터(110)에 구비된 복수의 스위칭 소자에 각각 대응되는 복수의 게이트 드라이버를 포함할 수 있다. In the drawings of the present invention, only one
게이트 신호 출력부(140)는, 예를 들면, 신호 출력부(141) 및 신호 조합부(142)를 포함할 수 있다. The gate
본 발명의 도면에서는 신호 출력부(141)와 신호 조합부(142)를 각각 하나씩 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 게이트 신호 출력부(140)는, 게이트 구동부(130)가 복수의 게이트 드라이버를 포함하는 경우, 복수의 게이트 드라이버에 각각 대응되는, 복수의 신호 출력부 및 복수의 신호 조합부를 포함할 수 있다. In the drawings of the present invention, each of the
신호 출력부(141)는, 예를 들면, 게이트 드라이버(131)로부터 게이트 구동 신호(Si)를 수신할 수 있고, 수신된 게이트 구동 신호(Si)에 기초하여 기 설정된 레벨의 보상 신호(Sf)를 생성하여 출력할 수 있다.The
예를 들면, 신호 출력부(141)는, 스위칭 소자의 턴-온 동작을 위한 5 V의 게이트 구동 신호(Si)가 입력되는 경우, 제1 레벨(예: 5 V)의 보상 신호(Sf)를 생성하여 출력할 수 있다. 이때, 신호 출력부(141)는, 기 설정된 시간 동안 제1 레벨의 보상 신호(Sf)를 출력할 수도 있다. For example, the
한편, 신호 출력부(141)는, 예를 들면, 스위칭 소자의 턴-온 동작을 위한 게이트 구동 신호(Si)가 입력된 시점 또는 기 설정된 제1 레벨의 보상 신호(Sf)가 출력된 시점으로부터 기 설정된 시간이 경과된 경우, 제1 레벨과 상이한 제2 레벨(예: -2 V)의 보상 신호(Sf)를 생성하여 출력할 수 있다. 이때, 신호 출력부(141)는, 예를 들면, 소정 시간 동안 제2 레벨의 보상 신호(Sf)를 출력할 수도 있다. On the other hand, the
신호 조합부(142)는, 예를 들면, 게이트 드라이버(131)로부터 게이트 구동 신호(Si)를 수신할 수 있고, 신호 출력부(141)로부터 보상 신호(Sf)를 수신할 수 있다. 신호 조합부(142)는, 예를 들면, 게이트 구동 신호(Si)와 보상 신호(Sf)를 합산하여, 스위칭 신호(Ssw)로 출력할 수 있다. The
신호 조합부(142)는, 예를 들면, 복수의 신호를 합산하는 합산기(미도시)를 포함할 수 있다.The
인버터(110)는, 예를 들면, 게이트 신호 출력부(140)에서 출력되는 스위칭 신호(Ssw)에 따라 동작하는 스위칭 소자(SW)를 포함할 수 있다. 본 발명의 도면에서는 하나의 스위칭 소자(SW)만 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 교류 전원을 출력하기 위한 복수의 스위칭 소자를 구비할 수 있다. The
스위칭 소자(SW)는, 예를 들면, 트랜지스터(transistor) 소자일 수 있다. 스위칭 소자(SW)는, 예를 들면, 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT) 및/또는 전계 효과 트랜지스터(Field Effective Transistor; FET)를 포함할 수 있다. 본 발명의 도면에서는 인버터(110)가 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor; IGBT)를 구비하는 것으로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The switching element SW may be, for example, a transistor element. The switching element SW may include, for example, a bipolar junction transistor (BJT) and/or a field effect transistor (FET). In the drawings of the present invention, the
신호 조합부(142)는, 예를 들면, 스위칭 소자(SW)의 입력단(G)으로 스위칭 신호(Ssw)를 출력할 수 있다. 한편, 신호 조합부(142)와 스위칭 소자(SW) 사이에는, 예를 들면, 게이트 저항(Rg)이 배치될 수 있다.The
스위칭 소자(SW)는, 예를 들면, 스위칭 신호(Ssw)에 따라 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 소자(SW)의 턴-온 동작을 위한 스위칭 신호(Ssw)가 입력단(G)에 입력되는 경우, 스위칭 소자(SW)의 일단(C)에서 타단(E)으로 전류(isw)가 흐를 수 있고, 스위칭 소자(SW)의 양단(C, E)에 인가되는 전압의 전압 값이 변경될 수 있다.The switching element SW may perform a switching operation according to, for example, a switching signal Ssw. For example, when the switching signal Ssw for the turn-on operation of the switching element SW is input to the input terminal G, the current isw from one end (C) to the other end (E) of the switching element (SW). ) May flow, and the voltage value of the voltage applied to both ends C and E of the switching element SW may be changed.
한편, 스위칭 소자(SW)의 양단(C, E)에 인가되는 전압의 전압 값 변화량 및 스위칭 소자(SW)의 일단(C)에서 타단(E)으로 흐르는 전류(isw)의 전류 값 변화량은, 예를 들면, 입력단(G)에 입력되는 스위칭 신호(Ssw)의 레벨에 따라 변경될 수 있다. On the other hand, the amount of change in the voltage value of the voltage applied to both ends (C, E) of the switching element (SW) and the amount of change in the current value of the current (isw) flowing from one end (C) to the other end (E) of the switching element (SW), For example, it may be changed according to the level of the switching signal Ssw input to the input terminal G.
예를 들면, 입력단(G)에 입력되는 스위칭 신호(Ssw)의 레벨이 증가하는 경우, 스위칭 소자(SW)의 양단(C, E)에 인가되는 전압의 전압 값 변화량이 증가할 수 있다. For example, when the level of the switching signal Ssw input to the input terminal G increases, the amount of change in the voltage value of the voltage applied to both ends C and E of the switching element SW may increase.
예를 들면, 입력단(G)에 입력되는 스위칭 신호(Ssw)의 레벨이 증가하는 경우, 스위칭 소자(SW)의 일단(C)에서 타단(E)으로 흐르는 전류(isw)의 전류 값 변화량이 증가할 수 있다.For example, when the level of the switching signal Ssw input to the input terminal G increases, the amount of change in the current value of the current isw flowing from one end (C) to the other end (E) of the switching element (SW) increases. can do.
도 3b를 참조하면, 게이트 신호 출력부(140)는, 예를 들면, 전류 검출부(143)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3B, the gate
전류 검출부(143)는, 예를 들면, 스위칭 소자(SW)의 일단(C)에서 타단(E)으로 흐르는 전류(isw)를 검출할 수 있다. 전류 검출부(143)는, 예를 들면, 스위칭 소자(SW)에 전류(isw)의 검출을 위해, 전류센서, 변류기(current transformer; CT), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 전류 검출부(143)에서 검출된 전류(isw)는, 예를 들면, 신호 출력부(141)로 입력될 수 있다.The
신호 출력부(141)는, 예를 들면, 전류 검출부(143)에서 검출된 전류(isw)에 기초하여, 제1 레벨과 상이한 제2 레벨의 보상 신호(Sf)를 생성하여 출력할 수 있다. The
예를 들면, 신호 출력부(141)는, 스위칭 소자(SW)에 흐르는 전류(isw)의 전류 값이 기 설정된 제1 전류 값 이상인 경우, 제2 레벨의 보상 신호(Sf)를 생성하여 출력할 수 있다.For example, when the current value of the current isw flowing through the switching element SW is greater than or equal to a preset first current value, the
예를 들면, 신호 출력부(141)는, 제2 레벨의 보상 신호(Sf)가 출력되는 동안, 스위칭 소자(SW)에 흐르는 전류(isw)의 전류 값이 기 설정된 제2 전류 값에 해당하는 경우, 제2 레벨의 보상 신호(Sf)의 출력을 중단할 수 있다.For example, the
본 발명의 도면에서는 전류 검출부(143)가 스위칭 소자(SW)의 타단에 흐르는 전류를 검출하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 스위칭 소자(SW)의 일단에 흐르는 전류를 검출할 수도 있다.In the drawings of the present invention, it is shown that the
한편, 본 발명에서는 게이트 신호 출력부(140)가 제1 레벨 및 제2 레벨의 보상 신호(Sf)를 생성하여 출력하는 신호 출력부(141)와 게이트 구동 신호(Si)와 보상 신호(Sf)를 합산하는 신호 조합부(142)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, in the present invention, the gate
예를 들면, 신호 출력부(141)는, 스위칭 소자(SW)의 턴-온 동작을 위한 게이트 구동 신호(Si)의 입력에 따라 신호를 출력하는 필터(filter)(예: 고역 통과 필터(high pass filter; HPF))일 수 있다. 이 경우, 필터는 필터링 특성에 따라, 게이트 구동 신호(Si)의 라이징 엣지에 기초하여, 소정 시간 동안 소정의 변화량에 따라 레벨이 변경되는 신호를 출력할 수 있다. For example, the
또한, 예를 들면, 신호 조합부(142)는, 필터에서 출력되는 신호와 게이트 구동 신호(Si)를 합산할 수도 있고, 필터로부터 출력되는 신호가 입력되지 않는 경우에도, 스위칭 소자(SW)에 흐르는 전류(isw)의 변화와 같은 기 설정된 조건에 따라 게이트 구동 신호(Si)의 레벨을 저감하여 출력할 수도 있다.In addition, for example, the
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력변환장치의 동작의 설명에 참조되는 도면이다4A and 4B are views referred to for explanation of the operation of the power conversion device according to an embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, 종래 전력변환장치의 경우, 신호 출력부(140)를 구비하지 않아, 게이트 구동부(130)에서 출력된 게이트 구동 신호(Si)가 인버터(110)에 구비된 복수의 스위칭 소자(SW)에 직접 입력될 수 있다. Referring to FIG. 4A, in the case of a conventional power conversion device, a plurality of switching elements provided in the
도면부호 (a)를 참조하면, t1 시점에, 게이트 구동부(130)로부터 스위칭 소자(SW)의 턴-온 동작을 위한 5 V의 게이트 구동 신호(Si)가 출력되는 것을 확인할 수 있다. Referring to reference numeral (a), it can be seen that at time t1, a gate driving signal Si of 5 V for a turn-on operation of the switching element SW is output from the
도면부호 (b)를 참조하면, 5 V의 게이트 구동 신호(Si)가 인버터(110)에 구비된 스위칭 소자(SW)의 입력단(G)에 입력되는 시점부터, 입력단(G)의 전압(Vg)의 전압 값이 상승하는 것을 확인할 수 있다. Referring to reference numeral (b), from the time when the gate driving signal Si of 5 V is input to the input terminal G of the switching element SW provided in the
도면부호 (c)를 참조하면, 입력단(G)의 전압(Vg)이 문턱 전압(threshold voltage; Vth) 이상인 t2 시점부터, 스위칭 소자(SW)에 전류(isw)가 흐르는 것을 확인할 수 있다. Referring to reference numeral (c), it can be seen that the current isw flows through the switching element SW from the point t2 when the voltage Vg of the input terminal G is equal to or greater than the threshold voltage Vth.
도면 부호 (d)를 참조하면, 스위칭 소자(SW)에 전류(isw)가 흐르는 t2 시점부터, 스위칭 소자(SW)의 양단(C, E)에 인가되는 전압(Vce)의 전압 값이 변경되는 것을 확인할 수 있다. Referring to (d), the voltage value of the voltage Vce applied to both ends C and E of the switching element SW is changed from the point t2 where the current isw flows through the switching element SW. Can be confirmed.
한편, 스위칭 소자(SW)에 흐르는 전류(isw)가 피크(peak) 값(i1)에 도달하는 t4 시점부터, 일정한 전류 값(i2)을 가지는 전류(isw)가 스위칭 소자(SW)에 흐르는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, from the point of time t4 when the current isw flowing through the switching element SW reaches the peak value i1, the current isw having a constant current value i2 flows through the switching element SW. I can confirm.
또한, 스위칭 소자(SW)에 일정한 전류 값(i2)을 가지는 전류(isw)가 흐르는 t4 시점부터, 스위칭 소자(SW)의 양단(C, E)에 인가되는 전압(Vce)의 전압 값 변화량이 증가하는 것을 확인할 수 있다. In addition, from the point of time t4 where the current isw having a constant current value i2 flows through the switching element SW, the amount of change in the voltage value of the voltage Vce applied to both ends C and E of the switching element SW It can be seen that it increases.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전력변환장치(200)은 게이트 구동부(130)와 인버터(110) 사이에 접속되는 게이트 신호 출력부(140)를 구비하므로, 게이트 신호 출력부(140)에서 출력된 스위칭 신호(Ssw)가 인버터(110)에 구비된 복수의 스위칭 소자(SW)에 입력될 수 있다.Referring to FIG. 4B, since the power conversion device 200 according to various embodiments of the present invention includes a gate
도면부호 (a)를 참조하면, t1 시점에, 게이트 구동부(130)로부터 스위칭 소자(SW)의 턴-온 동작을 위한 5 V의 게이트 구동 신호(Si)가 출력되는 것을 확인할 수 있다. Referring to reference numeral (a), it can be seen that at time t1, a gate driving signal Si of 5 V for a turn-on operation of the switching element SW is output from the
도면부호 (b)를 참조하면, 게이트 구동 신호(Si)가 로우(low) 레벨(예: 0 V)에서 하이(high) 레벨(예: 5 V)로 천이되는, 게이트 구동 신호(Si)의 라이징 엣지가 t1 시점에 감지됨에 따라, 신호 출력부(141)로부터 V1 레벨(예: 5 V)의 보상 신호(Sf)가 출력되는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 스위칭 소자(SW)의 입력단(G)에는 게이트 구동 신호(Si)의 레벨보다 V1 레벨 만큼 높은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)가 입력될 수 있다.Referring to reference numeral (b), the gate driving signal Si transitions from a low level (eg 0 V) to a high level (eg 5 V). As the rising edge is sensed at the time t1, it can be seen that the compensation signal Sf of the V1 level (eg, 5 V) is output from the
한편, t1 시점에 스위칭 소자(SW)의 입력단(G)에 입력되는, 게이트 구동 신호(Si)의 레벨보다 V1 레벨 만큼 높은 레벨은, 예를 들면, t1 시점에 입력단(G)의 전압(Vg)이 문턱 전압(Vth) 이상이 되도록 하는 레벨일 수 있다.Meanwhile, a level higher than the level of the gate driving signal Si by V1 level input to the input terminal G of the switching element SW at the time t1 is, for example, the voltage Vg of the input terminal G at the time t1 ) May be a level that is equal to or greater than the threshold voltage Vth.
한편, 신호 출력부(141)는 기 설정된 시간인 T1 구간 동안 V1 레벨의 보상 신호(Sf)를 출력할 수 있다. 또는, 신호 출력부(141)가 필터인 경우, 필터링 특성에 따라, 게이트 구동 신호(Si)의 라이징 엣지에 기초하여 T1 구간 동안 소정의 변화량에 따라 레벨이 변경되는 신호를 출력할 수도 있다.Meanwhile, the
도면부호 (c)를 참조하면, 게이트 구동 신호(Si)의 레벨보다 V1 레벨 만큼 높은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)가 스위칭 소자(SW)의 입력단(G)에 입력되는 t1 시점부터, 입력단(G)의 전압(Vg)의 전압 값이 문턱 전압(Vth)에서부터 상승하는 것을 확인할 수 있다.Referring to reference numeral (c), from the point of time t1 when the switching signal Ssw of a level higher by the level V1 than the level of the gate driving signal Si is input to the input terminal G of the switching element SW, the input terminal G It can be seen that the voltage value of the voltage Vg of) rises from the threshold voltage Vth.
한편, 도 4a의 도면부호 (b)의 T1 구간과 비교하면, 게이트 신호 출력부(140)를 구비하는 경우의 전압 변화량이 종래 게이트 신호 출력부(140)를 구비하지 않는 경우의 전압 변화량보다 다소 큰 것을 확인할 수 있다.On the other hand, compared with the period T1 of reference numeral (b) of FIG. 4A, the voltage change amount when the gate
또한, 도 4a의 도면부호 (b)와 비교하면, 게이트 신호 출력부(140)를 구비하는 경우, 게이트 구동부(130)로부터 스위칭 소자(SW)의 턴-온 동작을 위한 게이트 구동 신호(Si)가 출력되는 t1 시점에 입력단(G)의 전압(Vg)이 이미 문턱 전압(Vth) 이상이므로, 종래에 비해 스위칭 소자(SW)가 빠르게 턴-온 되도록 제어할 수 있음을 확인할 수 있다.In addition, compared with reference numeral (b) of FIG. 4A, when the gate
도면부호 (d)를 참조하면, 입력단(G)의 전압(Vg)이 문턱 전압(Vth) 이상인 t1 시점부터, 스위칭 소자(SW)에 전류(isw)가 흐르는 것을 확인할 수 있다. Referring to reference numeral (d), it can be seen that the current isw flows through the switching element SW from the time point t1 when the voltage Vg of the input terminal G is equal to or greater than the threshold voltage Vth.
한편, 도 4a의 도면부호 (c)와 비교하면, 신호 출력부(141)에서 제1 레벨의 보상 신호(Sf)가 출력되는 경우에 스위칭 소자(SW)에 흐르는 전류(isw)의 전류 값 변화량은, 종래 게이트 신호 출력부(140)를 구비하지 않는 경우의 전류 변화량보다 다소 큰 것을 확인할 수 있다.On the other hand, compared to the reference numeral (c) of FIG. 4A, the amount of change in the current value of the current isw flowing through the switching element SW when the first level compensation signal Sf is output from the
한편, 스위칭 소자(SW)에 흐르는 전류(isw)의 전류 값이 종래 피크 값(i1)보다 작은 소정 전류 값(i1')에 도달하는 t3' 시점부터, 신호 출력부(141)로부터 V2 레벨(예: -2 V)의 보상 신호(Sf)가 출력되는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 스위칭 소자(SW)의 입력단(G)에는 게이트 구동 신호(Si)의 레벨보다 V2 레벨 만큼 낮은 레벨의 스위칭 신호(Ssw)가 입력될 수 있다. On the other hand, from the point of time t3' when the current value of the current isw flowing through the switching element SW reaches a predetermined current value i1' smaller than the conventional peak value i1, the V2 level from the signal output unit 141 ( Example: It can be seen that the compensation signal Sf of -2 V) is output. In this case, a switching signal Ssw having a level lower than the level of the gate driving signal Si by a level V2 may be input to the input terminal G of the switching element SW.
또한, T3'' 구간 동안 입력단(G)의 전압(Vg)의 전압 값이 감소하고, 종래 피크 값(i1)보다 작은 소정 전류 값(i1')의 전류(isw)가 스위칭 소자(SW)에 흐르는 것을 확인할 수 있다.In addition, during the period T3'', the voltage value of the voltage Vg of the input terminal G decreases, and the current isw of a predetermined current value i1' smaller than the conventional peak value i1 is applied to the switching element SW. You can see that it flows.
한편, 도면부호 (d)를 참조하면, 종래 전력변환장치의 스위칭 소자(SW)에 흐르는 전류(isw)가 피크 값(i1)에 도달하는 t4 시점부터, 스위칭 소자(SW)에 일정한 전류 값(i2)을 가지는 전류(isw)가 흐르는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, referring to reference numeral (d), from the time point t4 when the current isw flowing through the switching element SW of the conventional power conversion device reaches the peak value i1, a constant current value ( It can be seen that the current (isw) with i2) flows.
또한, 스위칭 소자(SW)에 일정한 전류 값(i2)을 가지는 전류(isw)가 흐르는 t4 시점부터, V2 레벨의 보상 신호(Sf)의 출력이 중단되는 것을 확인할 수 있다. In addition, it can be seen that the output of the compensation signal Sf of the V2 level is stopped from the time t4 when the current isw having a constant current value i2 flows through the switching element SW.
한편, 신호 출력부(141)는, 기 설정된 시간인 T3'' 구간 동안 V2 레벨의 보상 신호(Sf)를 출력할 수도 있고, V2 레벨의 보상 신호(Sf)가 출력되는 동안, 스위칭 소자(SW)를 통해 흐르는 전류(isw)의 전류 값이 i2에 도달하는 경우, 제2 레벨의 보상 신호(Sf)의 출력을 중단할 수도 있다.Meanwhile, the
도면 부호 (e)를 참조하면, 스위칭 소자(SW)에 전류(isw)가 흐르는 t1 시점부터, 스위칭 소자(SW)의 양단(C, E)에 인가되는 전압(Vce)의 전압 값이 변경되는 것을 확인할 수 있고, 입력단(G)에 입력되는 스위칭 신호(Ssw)의 레벨에 따라 전압 변화량이 변경되는 것을 확인할 수 있다. Referring to (e), the voltage value of the voltage Vce applied to both ends (C, E) of the switching element (SW) is changed from the time t1 where the current (isw) flows through the switching element (SW). It can be seen that the voltage change amount is changed according to the level of the switching signal Ssw input to the input terminal G.
따라서, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 인버터(110)에 구비된 스위칭 소자(SW)에 입력되는 신호의 레벨을 변환함으로써, 스위칭 소자(SW)에 흐르는 전류(isw) 및 스위칭 소자(SW)의 양단(C, E)에 인가되는 전압(Vce)의 변경을 제어할 수 있어, 이를 통해 스위칭 소자(SW)의 턴-온 동작 시 발생하는 손실을 저감할 수 있다. Accordingly, according to various embodiments of the present disclosure, by converting the level of a signal input to the switching element SW provided in the
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 인버터(110)에 구비된 스위칭 소자(SW)에 입력되는 신호의 레벨을 변환함으로써, 스위칭 소자(SW)에 흐르는 전류(isw)의 피크 레벨을 줄일 수 있어, 전자파 적합성(EMC)을 개선할 수 있다.In addition, according to various embodiments of the present invention, by converting the level of a signal input to the switching element SW provided in the
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, MCU와 같은 일반적인 제어부가 스위칭 소자(SW)에 입력되는 신호의 레벨 변환을 제어하는 것이 아니라, 게이트 신호 출력부(140)와 같은 별도의 FPGA(field programmable gate array)를 통해, 스위칭 소자(SW)에 입력되는 신호의 레벨을 변환하므로, 보다 신속하게 스위칭 소자(SW)의 동작을 제어할 수 있다.In addition, according to various embodiments of the present disclosure, a general controller such as an MCU does not control level conversion of a signal input to the switching element SW, but a separate field programmable controller such as the gate
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The accompanying drawings are only for making it easier to understand the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes and equivalents included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include water or substitutes.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.Likewise, while depicting the actions in the drawings in a specific order, it should not be understood that such actions should be performed in that particular order or sequential order shown in order to obtain a desired result, or that all illustrated actions should be performed. . In certain cases, multitasking and parallel processing can be advantageous.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. In addition, various modifications are possible by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.
100: 전력변환장치
110: 인버터
120: 인버터 제어부
130: 게이트 구동부
140: 게이트 신호 출력부
150: 모터
A: dc 단 전압 검출부
B: 출력전류 검출부100: power converter
110: inverter
120: inverter control unit
130: gate driver
140: gate signal output unit
150: motor
A: DC voltage detector
B: output current detection unit
Claims (10)
상기 복수의 스위칭 소자의 구동을 위한 구동 신호를 출력하는 게이트 구동부; 및
상기 인버터 및 상기 게이트 구동부 사이에 접속되고, 상기 구동 신호에 기초하여, 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 신호를 상기 복수의 스위칭 소자에 각각 출력하는 게이트 신호 출력부를 포함하고,
상기 게이트 신호 출력부는,
상기 복수의 스위칭 소자 중 적어도 하나의 턴-온 동작을 위한 상기 구동 신호가 입력되는 경우, 상기 구동 신호의 레벨 보다 높은 레벨의 상기 스위칭 신호를 출력하고,
상기 구동 신호 보다 높은 레벨의 스위칭 신호가 출력된 후, 상기 구동 신호가 입력되는 동안 기 설정된 조건에 따라 상기 구동 신호의 레벨 보다 낮은 레벨의 상기 스위칭 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.An inverter having a plurality of switching elements and converting DC power into AC power and outputting the converted;
A gate driver outputting a driving signal for driving the plurality of switching elements; And
A gate signal output unit connected between the inverter and the gate driving unit and configured to respectively output a switching signal for controlling an operation of a switching element to the plurality of switching elements based on the driving signal,
The gate signal output unit,
When the driving signal for a turn-on operation of at least one of the plurality of switching elements is input, outputting the switching signal of a level higher than the level of the driving signal,
After the switching signal having a higher level than the driving signal is output, the switching signal having a level lower than the level of the driving signal is output according to a preset condition while the driving signal is input.
상기 턴-온 동작을 위한 구동 신호가 입력되는 경우, 제1 레벨의 신호를 생성하여 출력하는 신호 출력부; 및
상기 구동 신호와 상기 신호 출력부에서 출력되는 신호를 합산하여 상기 스위칭 신호로 출력하는 신호 조합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 1,
A signal output unit generating and outputting a signal of a first level when a driving signal for the turn-on operation is input; And
And a signal combination unit for summing the driving signal and a signal output from the signal output unit and outputting the switching signal.
상기 신호 출력부는,
기 설정된 제1 시간 동안 상기 제1 레벨의 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 2,
The signal output unit,
Power conversion device, characterized in that for outputting the signal of the first level for a predetermined first time.
상기 신호 출력부는,
상기 구동 신호가 로우(low) 레벨에서 하이(high) 레벨로 천이되는, 라이징 엣지(rising edge)가 감지되는 경우, 상기 스위칭 소자의 턴-온 동작을 위한 구동 신호가 입력된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 3,
The signal output unit,
When a rising edge in which the driving signal transitions from a low level to a high level is detected, it is determined that a driving signal for a turn-on operation of the switching element is input. Power conversion device.
상기 구동 신호는, 펄스폭 변조 방식(pulse width modulation; PWM)의 신호인 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 4,
The drive signal is a power conversion device, characterized in that the pulse width modulation (PWM) signal.
상기 복수의 스위칭 소자에 흐르는 전류를 각각 검출하는 전류 검출부를 더 포함하고,
상기 신호 출력부는,
상기 전류 검출부를 통해 기 설정된 제1 전류 값 이상의 전류가 검출되는 경우, 제2 레벨의 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 4,
Further comprising a current detection unit for detecting each of the current flowing through the plurality of switching elements,
The signal output unit,
When a current greater than or equal to a preset first current value is detected through the current detection unit, a second level signal is generated and output.
상기 신호 출력부는,
상기 제2 레벨의 신호를 출력하는 동안 기 설정된 제2 전류 값의 전류가 검출되는 경우, 상기 제2 레벨의 신호의 출력을 중단하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 6,
The signal output unit,
And when a current of a preset second current value is detected while outputting the second level signal, the output of the second level signal is stopped.
상기 신호 출력부는,
상기 라이징 엣지가 감지되는 시점 또는 상기 제1 레벨의 신호가 출력되는 시점으로부터 기 설정된 제2 시간이 경과된 경우, 제2 레벨의 신호를 기 설정된 제3 시간 동안 출력하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 4,
The signal output unit,
When a preset second time has elapsed from a time when the rising edge is detected or a time when the first level signal is output, the second level signal is output for a preset third time. .
상기 게이트 구동부는,
상기 복수의 스위칭 소자 중 대응되는 스위칭 소자에 상기 구동 신호를 각각 출력하는 복수의 게이트 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 2,
The gate driver,
And a plurality of gate drivers each outputting the driving signal to a corresponding switching element among the plurality of switching elements.
상기 게이트 신호 출력부는,
상기 복수의 게이트 드라이버에 각각 대응되는, 복수의 신호 출력부 및 복수의 신호 조합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.The method of claim 9,
The gate signal output unit,
And a plurality of signal output units and a plurality of signal combination units respectively corresponding to the plurality of gate drivers.
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