KR20200118932A - 고속 스위칭 인버터 - Google Patents

고속 스위칭 인버터 Download PDF

Info

Publication number
KR20200118932A
KR20200118932A KR1020190040914A KR20190040914A KR20200118932A KR 20200118932 A KR20200118932 A KR 20200118932A KR 1020190040914 A KR1020190040914 A KR 1020190040914A KR 20190040914 A KR20190040914 A KR 20190040914A KR 20200118932 A KR20200118932 A KR 20200118932A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gate
switching
mosfet
voltage
switch
Prior art date
Application number
KR1020190040914A
Other languages
English (en)
Inventor
강태영
경신수
전준혁
Original Assignee
파워큐브세미 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 파워큐브세미 (주) filed Critical 파워큐브세미 (주)
Priority to KR1020190040914A priority Critical patent/KR20200118932A/ko
Publication of KR20200118932A publication Critical patent/KR20200118932A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation

Abstract

본 발명은 인버터에 관한 것이다. 고속 스위칭 인버터는, 직류 전력원이 인가한 제1 전압을 제2 전압으로 승압하는 DC-DC 컨버터, 상기 제2 전압을 교류 전압으로 변환하는 복수의 스위치로 구성된 스위칭 모듈 및 상기 스위칭 모듈을 제어하는 제1 및 제2 게이트 신호를 생성하는 스위칭 컨트롤러를 포함하되, 상기 제1 및 제2 게이트 신호는 바이폴라 PWM 신호일 수 있다.

Description

고속 스위칭 인버터{High speed switching inverter}
본 발명은 인버터에 관한 것이다.
태양광 발전은 태양광으로 전기를 생산하는 발전 시스템이다. 복수의 태양 전지로 구성된 PV 모듈은 직류 전력을 생성한다. 인버터는, 직류 전력을 전력 계통에 공급하거나 교류 전력 부하에 공급하기 위해서, PV 모듈의 출력을 교류 전력으로 변환한다. 인버터는, 직류 전력을 단상 또는 3상 교류 전력으로 변환하기 위해, 복수의 스위치로 구성된 하프 브릿지 또는 풀 브릿지 인버터를 포함한다. 통상적으로, 스위치는, IGBT와 같은 파워 반도체 트랜지스터와 FRD(Fast recovery diode)로 구성된다. IGBT와 FRD로 구성된 하프/풀 브릿지 인버터는, 높은 변환 효율 및 높은 시스템 안정성을 가진다. 그러나 IGBT와 FRD는, 소자 특성으로 인해, 스위칭 주파수를 약 15KHz 이상으로 상승시킬 수 없다는 단점을 가진다.
한국 공개특허공보 제10-2018-0111159
본 발명은, 종래 인버터의 스위칭 주파수보다 상대적으로 높은 스위칭 주파수로 동작 가능한 태양광 인버터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따른 실시예는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 고속 스위칭 컨버터를 제공한다. 고속 스위칭 인버터는, 직류 전력원이 인가한 제1 전압을 제2 전압으로 승압하는 DC-DC 컨버터, 상기 제2 전압을 교류 전압으로 변환하는 복수의 스위치로 구성된 스위칭 모듈 및 상기 스위칭 모듈을 제어하는 제1 및 제2 게이트 신호를 생성하는 스위칭 컨트롤러를 포함하되, 상기 제1 및 제2 게이트 신호는 바이폴라 PWM 신호일 수 있다.
일 실시예로, 상기 스위칭 모듈은, 제1 내지 제4 SJ MOSFET, 및 상기 제1 내지 제4 SJ MOSFET 각각에 역병렬로 결합된 제1 내지 제4 SiC 다이오드를 포함하며, 상기 제1 SJ MOSFET과 상기 제4 SJ MOSFET은 직렬로 연결되고, 상기 제3 SJ MOSFET과 상기 제2 SJ MOSFET은 직렬로 연결되고, 상기 제1 SJ MOSFET과 상기 제2 SJ MOSFET은 상기 제1 게이트 신호로 구동하며, 상기 제1 SJ MOSFET과 상기 제2 SJ MOSFET은 상기 제2 게이트 신호로 구동할 수 있다.
일 실시예로, 상기 스위칭 컨트롤러는, 상기 제1 게이트 신호를 생성하는 제1 및 제2 게이트 드라이버, 상기 제2 게이트 신호를 생성하는 제3 및 제4 게이트 드라이버, 및 상기 제1 내지 제4 게이트 드라이버의 출력단에 결합되어, 상기 제1 및 상기 제2 게이트 신호의 ON 구간 초기의 링잉 구간을 제거하는 게이트 저항을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 고속 스위칭 인버터는, 상기 제1 내지 상기 제4 게이트 드라이버의 출력단에 결합된 백투백 다이오드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인버터는, 종래의 인버터보다 최대 4배 높은 스위칭 주파수로 동작 가능하게 되었다. 또한 소형화 및 낮은 도통 손실로 인한 효율 향상 및 제조 원가 절감이 가능하게 되었다.
이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다. 특히, 첨부된 도면들은, 발명의 이해를 돕기 위해서, 일부 구성 요소를 다소 과장하여 표현하고 있다. 한편, 발명의 상세한 설명 전체에 걸쳐서 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 참조하여 설명된다.
도 1은 고속 스위칭 인버터를 기능적으로 예시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스위칭 모듈의 구성 및 스위칭 동작을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 스위치의 전압-전류 출력을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 게이트 드라이버에 의해 생성되는 PWM 신호를 예시적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 고속 스위칭 인버터를 기능적으로 예시한 블록도이다.
고속 스위칭 인버터는, DC-DC 컨버터(10), 스위칭 모듈(20), 및 스위칭 컨트롤러(30)를 포함한다. 고속 스위칭 인버터는, 예를 들어, PV 모듈 등과 같이, 직류 전력을 공급하는 직류 전력원에 전기적으로 연결되어 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다. 추가적으로, 고속 스위칭 인버터는, 예를 들어, SMPS 등과 같이, 스위칭 컨트롤러(30)를 구동하는 직류 전력을 공급하는 전력 공급 장치(40)를 더 포함할 수 있다.
DC-DC 컨버터(10)는, 직류 전력원이 공급하는 제1 직류 전압을 제2 직류 전압으로 승압한다. DC-DC 컨버터(10)는, 예를 들어, 부스트 컨버터일 수 있다. 부스트 컨버터는, 직류 전력원의 제1 단자 A와 스위칭 모듈(20)의 제1 단자 사이에 연결된 인덕터(11) 및 인덕터(11)에 저장된 전력을 스위칭 모듈(20)에 전달하는 스위칭 트랜지스터(12)를 포함할 수 있다. 스위칭 트랜지스터(12)는 스위칭 모듈(20)의 제1 단자와 직류 전력원의 제2 단자 A' 사이에 연결된다. 직류 전력원의 제2 단자 A'은 스위칭 모듈(20)의 제2 단자에 연결된다. 여기서, 스위칭 트랜지스터(12)는, IGBT에 비해 상대적으로 고속 스위칭이 가능한 파워 반도체, 예를 들어, SiC MOSFET, SJ MOSFET 등일 수 있다. 여기서는, SJ MOSFET을 이용한 구조를 예를 들어 설명한다.
스위칭 모듈(20)은, DC-DC 컨버터(10)로부터 출력된 제2 직류 전압을 단상 또는 3상 교류 전압으로 변환하여 출력한다. 스위칭 모듈(20)은, 복수의 스위치 S1 내지 S4를 포함한다. 스위치 S1 및 S4는 직렬로 연결되며, 스위치 S3 및 S2는 직렬로 연결된다. 스위치 S1 및 S3의 일단은 스위칭 모듈(20)의 제1 단자에 연결되며, 타단은 스위치 S4 및 S2의 일단에 각각 연결된다. 스위치 S4 및 S2의 타단은 스위칭 모듈(20)의 제2 단자에 연결되며, 스위칭 모듈(20)의 제2 단자는 공통 접지에 연결된다. 스위치 S1 내지 S4는 SJ MOSFET 및 SiC 다이오드로 구성되며, 스위칭 컨트롤러(30)의 제어에 의해 동작한다.
스위칭 컨트롤러(30)는, 스위칭 모듈(20)의 스위칭 동작을 제어하는 복수의 게이트 신호 ±VG1 및 ±VG2를 출력한다. 복수의 게이트 신호 ±VG1 및 ±VG2는, 바이폴라 PWM 신호이며, 스위칭 주파수는 최대 60KHz일 수 있다. 스위칭 컨트롤러(30)는, 스위치 S1 내지 S4를 구동하는 게이트 신호 ±VG1 및 ±VG2를 생성하는 복수의 게이트 드라이버(31a 내지 31d), 및 게이트 드라이버의 출력단에 각각 연결된 게이트 저항(32)을 포함한다. 여기서, 게이트 저항은, 스위치의 턴온 시간을 결정한다. 추가적으로, 스위칭 컨트롤러(30)는, 게이트 드라이버(31a 내지 31d)의 출력단과 스위치 S1 내지 S4의 게이트를 각각 연결하는 전도성 배선에 연결된 백투백 다이오드(33)를 더 포함할 수 있다. 백투백 다이오드(33)는, 예를 들어, 제1 게이트 드라이버(31a)의 출력단과 공통 접지 사이에 연결될 수 있다. 백투백 다이오드(33)는, 게이트 드라이버(31a 내지 31d)와 스위치 S1 내지 S4 사이의 밀러 커패시턴스를 제거할 수 있다. 한편, 스위칭 컨트롤러(30)는, 전력 공급 장치(40)로부터 구동 전력을 공급받을 수 있다. 환류 다이오드(51)는, 스위칭 컨트롤러(30)와 전력 공급 장치(40) 사이에 연결될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 스위칭 모듈의 구성 및 스위칭 동작을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2에 예시된 고속 스위칭 인버터의 스위칭 모듈(20)은 고속 스위칭이 가능한 SJ MOSFET Q1 내지 Q4 및 역방향 회복 손실을 감소시키기 위한 SiC 다이오드 D1 내지 D4로 구성된다. IGBT와 비교할 때, SJ MOSFET은, 최대 4배로 높은 스위칭 주파수로 동작이 가능하며, 상대적으로 낮은 RDS로 인해 도통 손실이 작은 장점이 있다. 그러나 Planar MOSFET과 비교할 때, SJ MOSFET의 역방향 회복 전류 Irr(역방향 회복 전하 Qrr에 비례함)이 상대적으로 크다. 따라서 SJ MOSFET의 바디 다이오드만으로 전류 경로를 형성할 경우, 스위칭 손실이 증가할 수 있다. FRD(Fast recovery diode)의 Qrr과 비교할 때, SiC 다이오드의 Qrr은 약 1/3 내지 약 1/2에 불과하다. Qrr이 증가하면 전압 및 전류의 교차 구간이 증가하게 되며, 이는 스위칭 손실을 유발하는 중요한 원인이다. 바디 다이오드와 마찬가지로, SiC 다이오드는, SJ MOSFET에 역병렬로 결합된다. SiC 다이오드는, 역방향 회복 특성이 바디 다이오드 및 FRD보다 상대적으로 우수하며, 바디 다이오드보다 상대적으로 많은 전류를 흘릴 수 있으므로, 스위칭 손실이 최소화될 수 있게 된다.
제1 스위치 S1 및 제2 스위치 S2는 게이트 신호 VG1 및 -VG1에 의해 실질적으로 동시에 턴온 및 턴오프되도록 구동되며, 제3 스위치 S3 및 제4 스위치 S4는 게이트 신호 VG2 및 -VG2에 의해 실질적으로 동시에 턴온 및 턴오프되도록 구동된다. 제1 게이트 신호 VG1과 제2 게이트 신호 VG2는 바이폴라 PWM 신호이다. 따라서, 제1 게이트 신호 VG1의 ON 구간 동안 제2 게이트 신호 VG2는 OFF 구간이며, 동일한 구간, 예를 들어, 동시에 ON 또는 동시에 OFF되는 구간은 실질적으로 존재하지 않는다. 이에 반해, 유니폴라 PWM 신호의 경우, 제1 게이트 신호와 제2 게이트 신호의 상태가 중첩되는 구간이 존재한다. 바이폴라 PWM 신호에 의한 제어는, 게이트 신호에 존재하는 노이즈 성분으로 인해 영향을 받지 않도록, 전류 경로를 구성하지 않는 스위치를 정확하게 턴오프할 수 있다.
제1 내지 제4 스위치 S1 내지 S4는 제1 내지 제4 모드로 동작한다. 제1 및 제3 모드는 전력 전달 모드이며, 제2 및 제4 모드는 회생 모드이다. 제1 모드에서, 제1 스위치 S1 및 제2 스위치 S2에 ON 신호가 인가되면, Q1 및 Q2는 턴온(D1 및 D2는 턴오프)되어 전류가 a에서 b 방향으로 증가한다. 제2 모드에서, 제3 스위치 S3 및 제4 스위치 S4가 ON 신호가 인가되면, D3 및 D4는 턴온(Q3 및 Q4는 턴오프)되어 전류가 a에서 b 방향으로 감소한다. 제3 모드에서, 제3 스위치 S3 및 제4 스위치 S4가 ON 신호가 인가되면, Q3 및 Q4가 턴온(D3 및 D4는 턴오프)되어 전류가 b에서 a 방향으로 증가한다. 제4 모드에서, 제1 스위치 S1 및 제2 스위치 S2에 ON 신호가 인가되면, D1 및 D2가 턴온(Q1 및 Q2는 턴오프)되어 전류가 b에서 a 방향으로 감소한다.
도 3은 도 2에 도시된 스위치의 전압-전류 출력을 예시적으로 도시한 도면이다.
스위칭 주파수는 PWM 신호를 생성하기 위한 삼각파(triangular carrier wave)의 주파수를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나 스위칭 주파수가 증가하면, 스위칭 모듈(20)에 전달된 게이트 신호에 노이즈도 증가하게 된다. 게이트 신호에 포함된 노이즈는, 턴온 및 턴오프시 스위치의 비정상적인 동작을 유발한다. 예를 들어, 턴온 전압 부근에서 발생한 노이즈는, 스위치를 순간적으로 온 또는 오프시킴으로써 스위치에서 출력된 전류 및/또는 전압을 불안정하게 할 수 있다. 또한, 턴온된 스위치의 출력 전류가 오버 슈트되는 링잉(Ringing) 구간을 발생시키며, 이는 스위치가 과도하게 큰 전류를 순간적으로 흐르게 해서, 시스템 전체 안정성에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
(a)는 IGBT로 구성된 스위치의 V-I 출력을 나타낸다. IGBT의 경우, 테일 커런트(A)가 존재한다. 테일 커런트는 스위칭 주파수를 높일수록 증가하여 스위칭 손실과 열손실을 증가시킨다. 따라서 IGBT로 구성된 스위칭 모듈의 경우, 스위칭 주파수는 최대 15KHz로 알려져 있다.
게이트 저항은, 게이트 신호의 턴온 시간을 결정하기 위해 사용된다. (a), (b1), (c1)에 포함된 게이트 저항의 값은 Rg이며, (d1)에 포함된 게이트 저항의 값은 n x Rg이다. 게이트 저항의 값이 증가할수록, 게이트 신호의 상승 구간 및 하강 구간의 기울기가 감소한다. 따라서 스위치의 턴온 및 턴오프 시간이 증가하게 되며 이는 스위칭 손실을 증가시킬 수 있다. SJ MOSFET이 고속 스위칭 주파수에 의해 동작할 수 있으나, 상술한 바와 같이, 게이트 신호에 포함된 노이즈로 인해 시스템 안정성에 문제가 생길 수 있다. 이를 해결하기 위해서, 게이트 저항의 값을 증가시키면, 스위치의 출력 전류 IDS에 발생하는 링잉 구간이 제거될 수 있다. 도 3의 B1, C1, D1을 보면, 게이트 저항 Rg가 증가하면, 게이트 신호 Vg의 ON 구간 초기에 발생하는 링잉 구간이 실질적으로 제거됨을 알 수 있다. 한편, (b2) 내지 (d2)는 SJ MOSFET으로 구성된 스위치의 V-I 출력을 나타내며, (b2)는 SJ MOSFET만으로 구성된 경우, (c2)는 SJ MOSFET과 SiC 다이오드만으로 구성된 경우, (d2)는 (c2)의 구조에 게이트 저항의 값을 증가시킨 경우를 각각 나타낸다.
다이오드의 경우, 전류의 변화율(di/dt)이 클수록 전압 변화율(dv/dt)도 커진다. 전류의 변화율이 커지면, Irr이 커지면서 Qrr도 증가한다. 증가된 Qrr은, 스위치의 출력 전압에 중첩되어 나타나므로, Qrr이 증가할수록 출력 전압 및 전류에 노이즈가 커지게 된다. 역방향 회복 특성이 상대적으로 우수한 SiC 다이오드를 SJ MOSFET에 병렬 연결함으로써, 스위치 전체의 Qrr이 감소, 즉, 전류 변화율이 감소될 수 있다. 한편, 전압 변화율은 게이트 저항을 증가시켜서 감소시킬 수 있다.
증가된 게이트 저항으로 인한 스위칭 손실의 증가는, SJ MOSFET과 SiC 다이오드에 의해 보상될 수 있다. 도 2에서 상술한 바와 같이, SJ MOSFET의 고속 스위칭은, 턴온 및 턴오프 구간에서 전압-전류의 교차 구간의 면적을 감소시켜 결과적으로 스위칭 손실을 감소시킨다. 또한 SiC 다이오드가 바디 다이오드에 비해 상대적으로 많은 전류를 흘릴 수 있으므로, 스위칭 손실이 최소화될 수 있게 된다. 다이오드의 오프 손실은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00001
다이오드의 온 손실은, 오프 손실과 비교할 때, 상대적으로 매우 작으므로, 무시될 수 있다. 다이오드의 오프 손실은, 역방향 전압이 인가되었을 때에 발생하며, Qrr X Vdrr의 25%로 근사화될 수 있다. 여기서, Vdrr은, 다이오드가 온 상태일 때 양단에 걸리는 전압에 비례하며, 다이오드마다의 차이가 크지 않다. 따라서 다이오드의 오프 손실은, Qrr에 의해 결정된다. SiC 다이오드의 Qrr은, 바디 다이오드나 FRD에 비해 매우 작기 때문에 다이오드 오프 손실이 상대적으로 매우 작아진다. 표 1은, IGBT와 FRD로 구현된 스위치와 SJ MOSFET과 SiC 다이오드로 구현된 스위치에서의 상대적인 다이오드 오프 손실을 나타낸다. 아래 표로부터, SiC 다이오드의 오프 손실이 FRD에 비해 약 10배 이상 작음을 알 수 있다.
구분 Qrr Vdrr 다이오드 오프 손실
IGBT+FRD(품번: IKW50N60) 1 1 0.25
SJ MOSFET+SiC SBD(품번: PSH20065) 0.1 0.8 0.02
도 4는 도 1에 도시된 게이트 드라이버에 의해 생성되는 PWM 신호를 예시적으로 도시한 도면이다.제1 및 제2 게이트 신호 VG1, VG2는 바이폴라 PWM 신호이다. 바이폴라 PWM 신호는, 사인파를 삼각파로 샘플링하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 사인파가 삼각파보다 큰 구간은 제1 게이트 신호 VG1에 대응하며, 사인파가 삼각파보다 작은 구간은 제2 게이트 신호 VG2는에 대응할 수 있다. 이와 같은 방식으로 생성된 제1 및 제2 게이트 신호 VG1, VG2에는, 중첩 구간이 존재하지 않는다. 즉, 제1 게이트 신호 VG1가 ON인 구간에서, 제1 게이트 신호 VG1는 인가된 스위치 S1, S2는 전류를 흘리지만 제2 게이트 신호 VG2가 인가된 스위치 S3, S4는 턴오프되어 전류를 실질적으로 흘리지 않는다. 마찬가지로, 제1 게이트 신호 VG1가 OFF인 구간에서, 제1 게이트 신호 VG1는 인가된 스위치 S1, S2는 턴오프되어 전류를 실질적으로 흘리지 않지만 제2 게이트 신호 VG2가 인가된 스위치 S3, S4는 전류를 흘린다. 전류 경로를 형성하는 스위치 S1 내지 S4를 확실하게 턴온 또는 턴 오프시킴으로써, 노이즈에 의한 간섭이 최소화될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

  1. 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 고속 스위칭 컨버터에 있어서,
    직류 전력원이 인가한 제1 전압을 제2 전압으로 승압하는 DC-DC 컨버터;
    상기 제2 전압을 교류 전압으로 변환하는 복수의 스위치로 구성된 스위칭 모듈; 및
    상기 스위칭 모듈을 제어하는 제1 및 제2 게이트 신호를 생성하는 스위칭 컨트롤러를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 게이트 신호는 바이폴라 PWM 신호인, 고속 스위칭 인버터
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭 모듈은,
    제1 내지 제4 SJ MOSFET; 및
    상기 제1 내지 제4 SJ MOSFET 각각에 역병렬로 결합된 제1 내지 제4 SiC 다이오드를 포함하며,
    상기 제1 SJ MOSFET과 상기 제4 SJ MOSFET은 직렬로 연결되고,
    상기 제3 SJ MOSFET과 상기 제2 SJ MOSFET은 직렬로 연결되고,
    상기 제1 SJ MOSFET과 상기 제2 SJ MOSFET은 상기 제1 게이트 신호로 구동하며,
    상기 제1 SJ MOSFET과 상기 제2 SJ MOSFET은 상기 제2 게이트 신호로 구동하는, 고속 스위칭 인버터.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭 컨트롤러는,
    상기 제1 게이트 신호를 생성하는 제1 및 제2 게이트 드라이버;
    상기 제2 게이트 신호를 생성하는 제3 및 제4 게이트 드라이버; 및
    상기 제1 내지 제4 게이트 드라이버의 출력단에 결합되어, 상기 제1 및 상기 제2 게이트 신호의 ON 구간 초기의 링잉 구간을 제거하는 게이트 저항을 포함하는, 고속 스위칭 인버터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 내지 상기 제4 게이트 드라이버의 출력단에 결합된 백투백 다이오드를 더 포함하는, 고속 스위칭 인버터.
KR1020190040914A 2019-04-08 2019-04-08 고속 스위칭 인버터 KR20200118932A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190040914A KR20200118932A (ko) 2019-04-08 2019-04-08 고속 스위칭 인버터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190040914A KR20200118932A (ko) 2019-04-08 2019-04-08 고속 스위칭 인버터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200118932A true KR20200118932A (ko) 2020-10-19

Family

ID=73042930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190040914A KR20200118932A (ko) 2019-04-08 2019-04-08 고속 스위칭 인버터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200118932A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180111159A (ko) 2017-03-31 2018-10-11 엘에스산전 주식회사 태양광 인버터

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180111159A (ko) 2017-03-31 2018-10-11 엘에스산전 주식회사 태양광 인버터

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10320278B2 (en) Semiconductor device having a decreased switching loss
US10044258B2 (en) Active snubber
US10498247B2 (en) DC-DC converter
US10903758B2 (en) Hybrid multilevel inverters with reduced voltage stress
US20180076628A1 (en) Multilevel Inverter Device and Method
US5107151A (en) Switching circuit employing electronic devices in series with an inductor to avoid commutation breakdown and extending the current range of switching circuits by using igbt devices in place of mosfets
US10164550B2 (en) Method, circuit configuration and bridge circuit for charging a capacitance effective on main current terminals of semiconductor switch
US8866342B2 (en) Power converting apparatus
US5784269A (en) Three phase high power factor converter using phase selection circuit
EP2117121A1 (en) Semiconductor power switch
US10554150B2 (en) Three-level inverter
US11095232B2 (en) Hybrid I-T type multi-level converters
JP7270139B2 (ja) Ｄｃ／ｄｃ変換装置
US10090778B2 (en) Multi-phase power device with two-phase modulation scheme
WO2019154138A1 (zh) 一种用于逆变器或整流器的电桥电路
US11695335B2 (en) Hybrid boost converters
US11973419B2 (en) Inverter circuit and method, for example for use in power factor correction
CN107546974B (zh) 具有级联二极管电路的升压电路和逆变器拓扑
KR20200118932A (ko) 고속 스위칭 인버터
US10812014B1 (en) Modular photovoltaic string inverter system adapted for SiC MOSFETs
Matsui Bidirectional soft switching arm topology for a nonresonant HF link converter
JP7432892B2 (ja) 電力変換装置
US20230261562A1 (en) Power conversion device and control method thereof
JPH07264844A (ja) 直流チョッパの並列接続時におけるロスレススナバ回路とその駆動方式
Yin et al. Single-Phase Active Split-Source Inverter with High AC Gain

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application