KR20200143892A - 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 스위칭소자의 게이트 단자에 인가되는 구동전압을 2레벨로 이원화시켜 공급함으로써, 파워모듈에 쇼트가 발생될 때 상기 스위칭소자의 컬렉터 단자와 이미터 단자 사이에 포화되는 전류에 의해 상기 스위칭소자가 소손되는 것을 방지할 수 있는 스위칭소자의 구동 제어 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

Description

전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치 및 방법 {System and method for controlling the driving of switching element for current converter}
본 발명은 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 파워모듈의 쇼트 발생 시 파워모듈의 스위칭소자에 포화되는 전류량이 증가됨에 의해 스위칭소자가 소손되는 것을 방지하기 위한 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기모터를 구동원으로 사용하는 차량은 상기 전기모터에 공급되는 교류를 발생시키기 위해 인버터가 구비된다. 상기 인버터는 모터 전원으로부터 인가되는 전류의 흐름을 단속(斷續)시키는 파워모듈이 구비되며, 상기 파워모듈은 IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 등의 스위칭소자로 이루어진다.
상기 스위칭소자는 스위칭소자의 게이트 단자에 인가되는 전압에 의해 구동되어 스위칭소자의 컬렉터 단자와 이미터 단자 사이에 전류가 흐를 수 있게 된다.
상기 스위칭소자는 그 물성적인 특성에 의해 게이트 단자에 인가되는 전압이 작으면 파워모듈에 쇼트가 발생하여도 스위칭소자에 포화되는 전류의 양이 적어지게 되며, 상기 스위칭소자에 포화되는 전류(Isc)의 양이 적어짐에 따라 스위칭소자가 일정시간 동안 견뎌야 하는 포화전류 에너지(Isc × time)가 줄어들게 되어 스위칭소자의 소손을 방지할 수 있게 된다. 상기 포화전류 에너지는 스위칭소자의 턴-온 시간 동안 스위칭소자의 컬렉터 단자와 이미터 단자 사이에 포화되는 전류에 의해 스위칭소자의 내부에 작용하는 에너지를 말한다.
그러나 상기 게이트 전압을 감소시키는 것은 스위칭소자의 효과적인 구동을 저해한다. 그 이유는, 상기 게이트 전압이 낮을수록 스위칭소자에 전류가 흐를 때 스위칭소자의 컬렉터 단자와 이미터 단자 사이에 발생하는 전압 강하량이 증가되어 많은 도통 손실이 야기되고, 많은 도통 손실이 야기됨에 따라 인버터의 효율이 감소되어 차량 연비에 악영향을 미치기 때문이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 스위칭소자의 게이트 단자에 인가되는 구동전압을 2레벨로 이원화시켜 공급함으로써 파워모듈에 쇼트가 발생될 때 상기 스위칭소자의 컬렉터 단자와 이미터 단자 사이에 포화되는 전류에 의해 상기 스위칭소자가 소손되는 것을 방지할 수 있는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 전력변환장치용 스위칭소자의 게이트 단자에 인가되는 전압에 의해 턴-온 되는 스위칭소자의 구동 제어 장치로서, 상기 스위칭소자의 1회 턴-온을 기준으로, 상기 게이트 단자에 서로 다른 전압값의 제1구동전압과 제2구동전압을 인가시켜 상기 스위칭소자를 턴-온 시키는 게이트 드라이버; 상기 제1구동전압을 상기 게이트 단자에 인가시킨 뒤에 상기 제2구동전압을 인가시키도록 상기 게이트 드라이버의 작동을 제어하는 제어기;를 포함하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치를 제공한다.
상기 스위칭소자의 구동 제어 장치는 다음과 같은 특징이 있다. 구체적으로 상기 제2구동전압은 상기 제1구동전압보다 일정치 이상 높은 전압이다. 상기 제2구동전압은 스위칭소자가 제1구동전압에 의해 턴-온 된 상태에서 상기 스위칭소자의 게이트 단자에 입력될 수 있다.
상기 게이트 드라이버는, 제1게이트전원과 상기 게이트 단자 사이에 연결되어 턴-온 될 때 상기 게이트 단자에 제1구동전압을 인가시키게 되는 제1스위치; 제2게이트전원과 상기 게이트 단자 사이에 연결되어 턴-온 될 때 상기 게이트 단자에 제2구동전압을 인가시키게 되는 제2스위치;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어기는 상기 제1스위치를 턴-온 시키고 설정된 지연시간이 지난 뒤에 상기 제2스위치를 턴-온 시키게 된다. 또한 상기 스위칭소자가 턴-온 될 때, 상기 스위칭소자의 게이트 단자와 이미터 단자 사이에 인가되는 전압은 상기 지연시간 동안 제1구동전압으로 유지된 뒤에 제2구동전압까지 증가될 수 있다.
또한 본 발명에서는, 전력변환장치용 스위칭소자의 게이트 단자에 인가되는 전압에 의해 턴-온 되는 스위칭소자의 구동 제어 방법으로서, 게이트 드라이버에 의해 상기 게이트 단자에 제1구동전압을 인가시켜 상기 스위칭소자를 턴-온 시키는 단계; 상기 스위칭소자가 턴-온 된 상태에서, 상기 게이트 드라이버에 의해 상기 게이트 단자에 상기 제1구동전압과 다른 전압값을 갖는 제2구동전압을 인가시켜 상기 게이트 단자의 전압값을 제2구동전압으로 변경시키는 단계;를 포함하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 방법도 제공한다.
본 발명에 따른 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치 및 방법에 의하면, 스위칭소자의 게이트 단자에 인가되는 구동전압이 2레벨로 제어될 수 있다.
상기 스위칭소자의 구동 제어 장치는, 스위칭소자가 온(ON) 상태로 전환되어 구동을 시작하는 턴-온 초기에는 상대적으로 낮은 제1구동전압에 의해 스위칭소자를 구동시키고, 상기 스위칭소자가 턴-온 되고 일정시간이 경과한 뒤에는 상대적으로 높은 제2구동전압에 의해 스위칭소자를 구동시킨다. 그에 따라, 전력변환장치의 쇼트 발생 시에 스위칭소자의 컬렉터 단자와 이미터 단자 사이에 포화되는 전류량이 감소되어 상기 스위칭소자가 포화전류에 의해 소손되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 파워모듈의 정상 구동시에는 종래(즉, 게이트-이미터 전압을 2레벨로 제어하지 않을 때)와 동등 수준으로 인버터의 도통 특성이 구현될 수 있다.
도 1은 차량의 모터 전력 시스템을 나타낸 도면
도 2는 인버터 구동 시스템을 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 스위칭소자 구동 제어 장치를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 스위칭소자 구동 제어 장치의 상세 구조를 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 2레벨 구동전압의 신호를 나타낸 도면
도 6a는 본 발명에 따른 2레벨 구동전압의 미적용시 스위칭소자내에 포화되는 전류량을 나타낸 도면
도 6b는 본 발명에 따른 2레벨 구동전압의 적용시 스위칭소자내에 포화되는 전류량을 나타낸 도면
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
전기모터를 구동원으로 사용하는 차량은 상기 전기모터에 공급되는 교류를 발생시키기 위한 전력변환장치로서 인버터가 구비될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 인버터(3)는 모터(1)의 전원(2)으로부터 인가되는 직류의 흐름을 단속(斷續)하여 교류를 발생시키는 3상의 파워모듈(31)을 포함하며, 상기 각 파워모듈(31)은 직렬로 연결된 2개의 스위칭소자(311)로 구성된다. 상기 스위칭소자(311)는 게이트-이미터 전압(Vge)의 제어를 통해 턴-온 될 수 있는 IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 및 FET(Field Effective Transister) 등이 적용될 수 있다.
상기 스위칭소자(311)는 구동전압이 인가되는 게이트 단자(G)와 상기 게이트 단자(G)에 구동전압이 인가될 때 도통되어 전류가 흐르게 되는 컬렉터 단자(C) 및 이미터 단자(E)가 구비된다. 상기 스위칭소자(311)는 상기 게이트 단자(G)에 구동전압이 인가될 때 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이가 도통될 수 있다. 다시 말해, 상기 스위칭소자(311)는 스위칭소자(311)의 게이트-이미터 회로에 소정의 구동전압이 인가될 때 컬렉터-이미터 구간이 도통되어 상기 컬렉터-이미터 구간에 전류가 흐를 수 있게 된다. 즉, 상기 스위칭소자(311)는 게이트 단자(G)에 구동전압이 인가될 때 턴-온 되어 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이가 도통된다.
상기 게이트 단자(G)는 게이트 드라이버(4)를 통해 구동전압을 인가받을 수 있으며, 상기 게이트 드라이버(4)는 제어기(6)에 의해 제어될 수 있다. 상기 제어기(6)는 상기 모터를 제어하기 위한 차량의 모터 제어기일 수 있다(도 2 참조). 또한 상기 게이트 단자(G)는 게이트 드라이버(4)를 통해 구동전압을 공급하기 위한 게이트전원(2)에 연결된다(도 3 참조).
그리고 도 1과 같은 모터 전력 시스템에서, 상기 컬렉터 단자(C)는 전원(2)의 양극단에 연결될 수 있고, 상기 이미터 단자(E)는 전원(2)의 음극단에 연결될 수 있다.
참고로, 도 3에서 스위칭소자(311)의 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E)에 병렬 연결되어 있는 다디오드(312)는 스위치-오프 시간이 짧은 프리휠링 다이오드(freewheeling diode)(312)이다. 상기 스위칭소자(311)는 역방향 차단성능을 증대시키기 위해 상기 프리휠링 다이오드(312)가 선택적으로 연결될 수 있다.
상기 스위칭소자(311)는 그 물성적인 특성에 의해 게이트 단자(G)에 인가되는 전압이 작으면 파워모듈(31)에 쇼트가 발생하여도 스위칭소자(311)에 포화되는 전류의 양이 적어지게 되며, 상기 스위칭소자(311)에 포화되는 전류(Isc)의 양이 적어짐에 따라 스위칭소자(311)가 일정시간 동안 견뎌야 하는 포화전류 에너지(Isc × time)가 줄어들게 되어 스위칭소자(311)의 소손을 방지할 수 있게 된다.
그러나 상기 스위칭소자(311)의 게이트-이미터 전압(Vge)을 감소시키는 것은 스위칭소자(311)의 효과적인 구동을 저해한다. 그 이유는, 상기 게이트-이미터 전압(Vge)이 낮을수록 스위칭소자(311)에 전류가 흐를 때 스위칭소자(311)의 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이에 발생하는 전압 강하량(Vce)이 증가되어 많은 도통 손실이 야기되고, 많은 도통 손실이 야기됨에 따라 인버터(3)의 효율이 감소되어 차량 연비에 악영향을 미치기 때문이다.
이에 본 발명에서는 스위칭소자(311)의 게이트 단자(G)에 인가되는 구동전압을 2레벨로 이원화시켜 제어하는 스위칭소자(311)의 구동 제어 장치를 제공한다. 상기 구동 제어 장치는 스위칭소자(311)를 턴-온 시키기 위한 상기 구동전압을 2레벨로 게이트 단자에 인가함으로써 파워모듈(31)에 쇼트가 발생될 때 상기 스위칭소자(311)의 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이에 포화되는 전류에 의해 상기 스위칭소자(311)가 소손되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 구동 제어 장치는 스위칭소자(311)의 게이트 단자(G)에 구동전압을 인가시키는 게이트 드라이버(4)와 상기 게이트 드라이버(4)의 작동을 제어하는 제어기(6)를 포함하여 구성된다.
상기 게이트 드라이버(4)는 게이트전원(2)과 스위칭소자(311)의 게이트 단자(G) 사이에 배치될 수 있다. 상기 게이트 드라이버(4)는 상기 게이트전원(2)에서 출력되는 구동전압을 선택적으로 게이트 단자(G)에 인가시켜 스위칭소자(311)를 턴-온 시킬 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 게이트 드라이버(4)는 펄스폭변조(PWM) 방식으로 구동전압을 게이트 단자(G)에 인가시킬 수 있도록 구성된다. 상기 구동전압은 구형파 신호 형태로 출력 제어되어 게이트 단자(G)에 인가될 수 있다.
상기 게이트 드라이버(4)는 구동전압을 2레벨로 이원화시켜 게이트 단자(G)에 순차적으로 입력시킬 수 있다. 즉, 상기 게이트 드라이버(4)는 서로 다른 전압값을 갖는 제1구동전압과 제2구동전압을 게이트 단자(G)에 인가시킬 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 게이트 단자(G)에 인가되는 구동전압을 2레벨로 출력시키기 위해, 상기 게이트 드라이버(4)는 상기 제어기(6)에 의해 온/오프 제어되는 제1스위치(41)와 제2스위치(42)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1스위치(41)는 제1게이트전원(51)과 게이트 단자(G) 사이에 연결되어 상기 게이트 단자(G)에 제1구동전압을 인가시킬 수 있도록 구성된다. 상기 제2스위치(42)는 제2게이트전원(52)과 상기 게이트 단자(G) 사이에 연결되어 상기 게이트 단자(G)에 제2구동전압을 인가시킬 수 있도록 구성된다.
상기 제1게이트전원(51)은 제1구동전압을 출력시킬 수 있도록 구성되며, 상기 제1스위치(41)는 제어기(6)에 의해 턴-온 될 때 상기 제1구동전압을 게이트 단자(G)로 입력시킬 수 있다. 상기 제1스위치(41)는 제어기(6)에 의해 온 상태로 전환될 때 클로즈 상태가 되는 상시 오픈 타입의 전자 스위치일 수 있다. 상기 제1스위치(41)가 클로즈 상태로 턴-온 될 때 상기 제1게이트전원(51)과 게이트 단자(G)는 전류 흐름이 가능하도록 도통될 수 있다.
상기 제2게이트전원(52)은 제2구동전압을 출력시킬 수 있도록 구성되며, 상기 제2스위치(42)는 제어기(6)에 의해 턴-온 될 때 상기 제2구동전압을 게이트 단자(G)로 입력시킬 수 있게 된다. 상기 제2스위치(42)는 제어기(6)에 의해 온 상태로 전환될 때 클로즈 상태가 되는 상시 오픈 타입의 전자 스위치일 수 있다. 상기 제2스위치(42)가 클로즈 상태로 턴-온 될 때 상기 제2게이트전원(52)과 게이트 단자(G)가 통전될 수 있다.
상기 제1구동전압은 상기 제2구동전압과 다른 전압값을 갖는다. 즉, 상기 제1구동전압은 상기 제2구동전압보다 설정된 기준전압 이상 낮은 전압일 수 있다. 다시 말해, 상기 제2구동전압은 제1구동전압보다 상기 기준전압 이상 높은 전압일 수 있다. 상기 제2구동전압은 스위칭소자(311)를 정상적으로 턴-온 시키게 되는 전압값으로 설정되며, 상기 제1구동전압은 제2구동전압보다 낮은 전압값으로 설정되기는 하나 스위칭소자(311)를 정상적으로 턴-온 시킬 수 있는 전압값으로 설정된다. 또한, 상기 제2구동전압은 스위칭소자(311)의 턴-온 상태를 정상적으로 유지시킬 수 있는 전압값으로 설정되며, 상기 제1구동전압은 스위칭소자(311)의 포화전류는 감소시킬 수 있으나 스위칭소자(311)의 스위칭 손실 및 도통 손실의 증가는 초래하지 않는 전압값으로 설정된다. 예를 들어, 상기 제1구동전압은 12V일 수 있고, 상기 제2구동전압은 15V일 수 있으며, 이때 상기 기준전압은 3V일 수 있다.
상기 제어기(6)는 상기 게이트 드라이버(4)의 스위치 작동을 제어하여서 상기 제1구동전압이 게이트 단자(G)에 인가된 다음 상기 제2구동전압이 상기 게이트 단자(G)에 인가되도록 한다. 이를 위해 상기 제어기(6)는, 상기 제1스위치(41)와 제2스위치(42)를 구동시킬 때, 상기 제1스위치(41)를 먼저 턴-온 시킨 다음 설정된 지연시간이 경과하면 상기 제2스위치(42)를 턴-온 시킨다. 즉, 상기 제어기(6)는 스위칭소자(311)의 턴-온 시점에 제1스위치(41)를 구동시키고, 상기 턴-온 시점에서 상기 지연시간이 지난 뒤에 상기 제2스위치(42)를 구동시킨다. 다시 말해, 상기 제어기(6)는 제2스위치(42)를 스위칭소자(311)의 턴-온 시점보다 일정시간 지연시켜 구동시킨다. 상기 지연시간은 제1구동전압에 의해 턴-온 되는 스위칭소자의 도통 손실이 증가되지 않는 짧은 시간으로 설정될 수 있다.
이에 따라, 상기 게이트 단자(G)에 인가되는 구동전압은 2레벨로 구현될 수 있다(도 5 참조). 스위칭소자(311)의 1회 턴-온을 기준으로, 상기 스위칭소자(311)의 턴-온이 시작되는 시점에 상기 제1구동전압이 게이트 단자(G)에 인가되고, 상기 제1구동전압이 게이트 단자(G)에 인가되고 상기 지연시간이 경과한 뒤에 상기 제2구동전압이 상기 게이트 단자(G)에 인가된다. 상기 제2구동전압은 스위칭소자(311)가 턴-온 된 상태에서 게이트 단자(G)에 인가된다. 즉, 상기 게이트 단자(G)에 제1구동전압이 인가된 상태에서 상기 제1구동전압보다 높은 제2구동전압이 인가된다. 다시 말해, 상기 스위칭소자(311)는 제1구동전압에 의해 온(ON) 상태로 전환된 된 다음 제2구동전압이 인가된다. 따라서, 상기 스위칭소자(311)의 턴-온 시에, 상기 스위칭소자(311)의 게이트 단자(G)와 이미터 단자(E) 사이에 전압(게이트-이미터 전압, Vge)은, 상기 지연시간 동안 제1구동전압으로 유지된 이후에 제2구동전압까지 증가된다.
상기 스위칭소자(311)는 제1구동전압에 의해 턴-온 되고 제2구동전압에 의해 턴-온 상태가 유지된다. 따라서, 스위칭소자(311)의 턴-온 초기에는 게이트 단자(G)에 제2구동전압이 인가되기 전보다 낮은 컬렉터 전류(Ic)가 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이에 흐르게 되며, 상기 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이에 포화되는 전류의 양(포화 전류량)이 상대적으로 적게 발생한다(도 6a 및 도 6b 참조). 다시 말해, 상기 제2구동전압만 게이트 단자(G)에 인가시켜 스위칭소자(311)를 턴-온 시킬 때보다, 상기 제1구동전압과 제2구동전압을 순차적으로 게이트 단자(G)에 인가시켜 스위칭소자(311)를 턴-온 시킬 때에 스위칭소자(311)의 포화전류량이 적게 발생한다. 상기 포화전류량은 스위칭소자(311)가 1회 턴-온 되어 온(ON) 상태가 유지되는 시간 동안 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이에 포화되는 전류의 양이다.
따라서, 상기 스위칭소자(311)가 구비되는 파워모듈(31)에 쇼트가 발생하게 되더라도, 상기 스위칭소자(311)의 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이에 포화되는 전류의 양이 상대적으로 감소됨에 의해, 스위칭소자(311)의 소손을 야기시키는 포화전류 에너지가 감소되며, 파워모듈(31)의 쇼트 발생 시에도 상기 스위칭소자(311)가 소손되는 것을 방지할 수 있게 된다. 다시 말해, 상기 제1구동전압만 게이트 단자(G)에 인가된 상태에서는, 제2구동전압이 게이트 단자(G)에 인가된 상태일 때보다, 컬렉터 전류(Ic)가 낮은 레벨로 도통되어 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이에 포화전류량이 적게 발생된다. 상기 포화전류량이 감소됨에 의해 스위칭소자(311)의 포화전류 에너지가 감소되어 스위칭소자(311)가 소손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 상기 파워모듈(31)에 쇼트가 발생하지 않을 때에는, 상기 지연시간 동안만 제1구동전압에 의해 스위칭소자(311)가 도통되고, 상기 지연시간이 경과한 뒤에는 제2구동전압에 의해 스위칭소자(311)의 도통 상태가 유지되므로, 상기 스위칭소자(311)는 정상적인 구동이 가능하게 되며 도통 손실의 증가를 초래하지 않게 된다. 또한 상기 파워모듈(31)에 쇼트가 발생하지 않은 정상 상황일 때에는, 상기 제1구동전압이 게이트 단자(G)에 인가됨에 의해 충분한 컬렉터 전류(Ic)가 도통되며, 따라서 스위칭소자(311)의 정상적인 구동이 이루어지게 된다.
또한, 게이트 단자(G)에 1레벨의 구동전압이 인가될 때(도 6a 참조)보다 게이트 단자(G)에 2레벨의 구동전압이 인가될 때(도 6b) 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이에 포화전류량이 감소됨에 따라, 이미터 단자(E)에서 검출되는 전압(Vsense)값도 상승 기울기가 감소하게 된다.
상기와 같이 구성되는 스위칭소자의 구동 제어 장치는, 스위칭소자(311)의 구동전압을 2레벨로 제어하기 때문에, 상기 스위칭소자(311)가 턴-온 될 때 스위칭소자(311)내에 포화되는 전류량이 저감되어 파워모듈(31)의 쇼트 발생 시 상기 스위칭소자(311)가 소손되는 것을 방지하고 상기 파워모듈(31)을 보호할 수 있게 된다.
또한 상기 구동 제어 장치는, 스위칭소자(311)의 구동전압을 2레벨로 제어하기 때문에, 상기 스위칭소자(311)의 컬렉터 단자(C)와 이미터 단자(E) 사이에 발생하는 전압 강하량(Vce)이 증가되어 스위칭소자(311)의 도통 손실이 증가되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 도통 손실의 증가로 인해 인버터(3)의 효율이 감소되어 차량 연비가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 모터 2 : 전원
3 : 인버터 31 : 파워모듈
311 : 스위칭소자 G : 게이트 단자
C : 컬렉터 단자 E : 이미터 단자
312 : 프리휠링 다이오드 4 : 게이트 드라이버
41 : 제1스위치 42 : 제2스위치
51 : 제1게이트전원 52 : 제2게이트전원
6 : 제어기

Claims (12)

  1. 전력변환장치용 스위칭소자의 게이트 단자에 인가되는 전압에 의해 턴-온 되는 스위칭소자의 구동 제어 장치로서,
    상기 스위칭소자의 1회 턴-온을 기준으로, 상기 게이트 단자에 서로 다른 전압값의 제1구동전압과 제2구동전압을 인가시켜 상기 스위칭소자를 턴-온 시키는 게이트 드라이버;
    상기 제1구동전압을 상기 게이트 단자에 인가시킨 뒤에 상기 제2구동전압을 인가시키도록 상기 게이트 드라이버의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2구동전압은 상기 제1구동전압보다 일정치 이상 높은 전압인 것을 특징으로 하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    제1게이트전원과 상기 게이트 단자 사이에 연결되어 턴-온 될 때 상기 게이트 단자에 제1구동전압을 인가시키게 되는 제1스위치;
    제2게이트전원과 상기 게이트 단자 사이에 연결되어 턴-온 될 때 상기 게이트 단자에 제2구동전압을 인가시키게 되는 제2스위치;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1스위치를 턴-온 시키고 설정된 지연시간이 지난 뒤에 상기 제2스위치를 턴-온 시키는 것을 특징으로 하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 스위칭소자가 턴-온 될 때, 상기 스위칭소자의 게이트 단자와 이미터 단자 사이에 인가되는 전압은 상기 지연시간 동안 제1구동전압으로 유지된 뒤에 제2구동전압까지 증가되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2구동전압은 스위칭소자가 제1구동전압에 의해 턴-온 된 상태에서 상기 스위칭소자의 게이트 단자에 입력되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 장치.
  7. 전력변환장치용 스위칭소자의 게이트 단자에 인가되는 전압에 의해 턴-온 되는 스위칭소자의 구동 제어 방법으로서,
    게이트 드라이버에 의해 상기 게이트 단자에 제1구동전압을 인가시켜 상기 스위칭소자를 턴-온 시키는 단계;
    상기 스위칭소자가 턴-온 된 상태에서, 상기 게이트 드라이버에 의해 상기 게이트 단자에 상기 제1구동전압과 다른 전압값을 갖는 제2구동전압을 인가시켜 상기 게이트 단자의 전압값을 제2구동전압으로 변경시키는 단계;
    를 포함하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2구동전압은 상기 제1구동전압보다 일정치 이상 높은 전압인 것을 특징으로 하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    제1게이트전원과 상기 게이트 단자 사이에 연결되어 턴-온 될 때 상기 게이트 단자에 제1구동전압을 인가시키게 되는 제1스위치;
    제2게이트전원과 상기 게이트 단자 사이에 연결되어 턴-온 될 때 상기 게이트 단자에 제2구동전압을 인가시키게 되는 제2스위치;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2스위치는, 상기 제1스위치가 턴-온 되고 설정된 지연시간이 지난 뒤에, 제어기에 의해 턴-온 되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 스위칭소자가 턴-온 될 때, 상기 스위칭소자의 게이트 단자와 이미터 단자 사이에 인가되는 전압은 상기 지연시간 동안 제1구동전압으로 유지된 뒤에 제2구동전압으로 증가되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2구동전압은 스위칭소자가 제1구동전압에 의해 턴-온 된 상태에서 상기 스위칭소자의 게이트 단자에 입력되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치용 스위칭소자의 구동 제어 방법.
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