KR20210082792A - Power converting apparatus - Google Patents

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KR20210082792A
KR20210082792A KR1020190175084A KR20190175084A KR20210082792A KR 20210082792 A KR20210082792 A KR 20210082792A KR 1020190175084 A KR1020190175084 A KR 1020190175084A KR 20190175084 A KR20190175084 A KR 20190175084A KR 20210082792 A KR20210082792 A KR 20210082792A
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선호동
권기용
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엘지전자 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a power conversion device. According to an embodiment of the present invention, the power conversion device comprises: a first leg including a first switching element, a second switching element connected in series with the first switching element, and a first inductor connected between the first switching element and the second switching element; a second leg connected in parallel with the first leg and including a third switching element, a fourth switching element connected in series with the third switching element, and a second inductor connected between the third switching element and the fourth switching element; and a control circuit for turning on or off first to fourth switching elements.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERTING APPARATUS}POWER CONVERTING APPARATUS

본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion device.

전력 변환 장치는 직류 전력을 교류 전력으로 또는 교류 전력을 직류 전력으로 바꾸기 위한 전기적 장치이다. 이와 같은 전력 변환 장치는 인버터 회로, 컨버터 회로 등을 포함한다.The power conversion device is an electrical device for converting DC power into AC power or AC power into DC power. Such a power conversion device includes an inverter circuit, a converter circuit, and the like.

도 1은 종래 기술에 따른 전력 변환 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a power conversion device according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 전력 변환 장치의 레그에 과전류가 흐를 때의 전류값을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing a current value when an overcurrent flows in the leg of the power conversion device according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 전력 변환 장치(10)는 제1 레그(11), 제2 레그(12), 인덕터(13) 및 제어 회로(14)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a power conversion device 10 according to the prior art includes a first leg 11 , a second leg 12 , an inductor 13 , and a control circuit 14 .

이와 같은 전력 변환 장치(10)는 외부 전원(20)으로부터 공급받은 전력을 제1 레그(11)에 포함된 제1 스위칭 소자(11a) 및 제2 스위칭 소자(11b)와 제2 레그(12)에 포함된 제3 스위칭 소자(12a) 및 제4 스위칭 소자(12b)를 통해 변환하여 전력이 필요한 외부 회로(30)로 출력한다.Such a power conversion device 10 receives the power supplied from the external power source 20 to the first switching element 11a and the second switching element 11b and the second leg 12 included in the first leg 11 . It is converted through the third switching element 12a and the fourth switching element 12b included in the , and output to the external circuit 30 requiring power.

그리고 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(11a, 11b, 12a, 12b)는 제어 회로(14)에 의해 턴-온 또는 턴-오프된다. 이때 제어 회로(14)는 제1 스위칭 소자(11a)와 제2 스위칭 소자(11b)가 동시에 턴-온 되지 않도록 제어하여야 하고, 제3 스위칭 소자(12a)와 제4 스위칭 소자(12b)가 동시에 턴-온 되지 않도록 제어하여야 한다.And the first to fourth switching elements 11a, 11b, 12a, 12b are turned on or off by the control circuit 14 . At this time, the control circuit 14 should control the first switching element 11a and the second switching element 11b not to be turned on at the same time, and the third switching element 12a and the fourth switching element 12b are simultaneously turned on. It must be controlled so that it does not turn on.

그러나 제어 회로(14)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생 등과 같은 원인들로 인하여, 제1 스위칭 소자(11a)와 제2 스위칭 소자(11b)가 동시에 턴-온 되거나, 제3 스위칭 소자(12a)와 제4 스위칭 소자(12b)가 동시에 턴-온 되는 Arm-Short 상태가 발생하게 된다. Arm-Short 상태에서, 제1 레그(11) 또는 제2 레그(12)에 흐르는 전류는 도 2와 같이 제어된다.However, due to causes such as malfunction of the control circuit 14 or generation of noise, the first switching element 11a and the second switching element 11b are simultaneously turned on, or the third switching element 12a and An arm-short state in which the fourth switching element 12b is simultaneously turned on occurs. In the arm-short state, the current flowing in the first leg 11 or the second leg 12 is controlled as shown in FIG. 2 .

도 2를 참조하면, Arm-Short 상태에서 제1 레그(11) 또는 제2 레그(12)에 흐르는 전류는 증가하기 시작하여, 제어 회로(14)가 과전류로 판단하게 되는 전류값인 Im을 초과하게 된다. 이와 같이 과전류가 감지되면, 제어 회로(14)는 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(11a, 11b, 12a, 12b)를 모두 턴-오프 시켜서 과전류가 흐르지 않도록 한다. 2, in the arm-short state, the current flowing in the first leg 11 or the second leg 12 starts to increase, and the control circuit 14 determines the current value I m as overcurrent. will exceed When the overcurrent is sensed in this way, the control circuit 14 turns off all of the first to fourth switching elements 11a, 11b, 12a, and 12b to prevent the overcurrent from flowing.

그러나 제어 회로(14)가 과전류를 감지하고 나서 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(11a, 11b, 12a, 12b)를 모두 턴-오프 시킬 때까지, 제어 회로(14)의 판단, 연산 등의 원인으로 인한 처리 시간(tr)이 소요된다. 이와 같은 처리 시간(tr)동안 Arm-Short 상태의 레그에 흐르는 과전류로 인하여, 스위칭 소자 등의 회로 소자가 손상되게 된다.However, after the control circuit 14 detects the overcurrent, until all of the first to fourth switching elements 11a, 11b, 12a, and 12b are turned off, the control circuit 14 judges, calculates, etc. The processing time (t r ) due to the cause is taken. Due to the overcurrent flowing in the leg in the arm-short state during the processing time t r as described above, circuit elements such as a switching element are damaged.

과전류에 의한 회로 소자의 손상을 방지하기 위한 장치의 일 실시예가 등록특허 KR 10-0845251에 개시된다. 그러나 상기 등록특허에 따른 장치 또한 처리시간으로 인한 회로 소자의 손상을 방지할 수 없는 문제점이 존재한다.An embodiment of a device for preventing damage to circuit elements due to overcurrent is disclosed in Korean Patent Registration No. KR 10-0845251. However, the device according to the registered patent also has a problem in that it cannot prevent damage to circuit elements due to processing time.

따라서 Arm-Short 상태 발생으로 인한 회로 소자의 손상을 방지할 수 있는 장치의 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop a device that can prevent damage to circuit elements due to the occurrence of an arm-short state.

본 발명의 목적은 Arm-Short 상태 발생시 회로 소자의 손상을 방지할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a power conversion device capable of preventing damage to circuit elements when an arm-short state occurs.

또한 본 발명의 목적은 단시간의 Arm-Short 상태 발생시 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a power conversion device capable of preventing an overcurrent from flowing when an arm-short state occurs for a short time.

또한 본 발명의 목적은 Arm-Short 상태 발생 후에 정상적으로 동작할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a power conversion device capable of operating normally after an arm-short state occurs.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned may be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. Moreover, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명에서 전력 변환 장치는 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 이용하여 Arm-Short 상태에서 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시킬 수 있다.In the present invention, the power conversion device may reduce the amount of rise per unit time of the current flowing through the switching element in the arm-short state by using the first inductor and the second inductor.

이와 같은 구성에 의하면 Arm-Short 상태가 발생하더라도 전력 변환 장치에 포함된 회로 소자의 손상을 방지할 수 있다.According to such a configuration, it is possible to prevent damage to circuit elements included in the power conversion device even when an arm-short state occurs.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 변환 장치는 제1 스위칭 소자, 상기 제1 스위칭 소자와 직렬로 연결되는 제2 스위칭 소자 및 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 사이에 연결되는 제1 인덕터를 포함하는 제1 레그, 상기 제1 레그와 병렬로 연결되며, 제3 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자와 직렬로 연결되는 제4 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자와 상기 제4 스위칭 소자의 사이에 연결되는 제2 인덕터를 포함하는 제2 레그 및 상기 제1 스위칭 소자 내지 상기 제4 스위칭 소자를 턴-온 또는 턴-오프시키는 제어 회로를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the power conversion device includes a first switching element, a second switching element connected in series with the first switching element, and a second switching element connected between the first switching element and the second switching element. A first leg including a first inductor, connected in parallel with the first leg, a third switching element, a fourth switching element connected in series with the third switching element, and the third switching element and the fourth switching element and a second leg including a second inductor connected therebetween, and a control circuit for turning on or off the first to the fourth switching elements.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 전력 변환 장치의 상기 제1 인덕터는 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자가 동시에 턴-온 되면, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시키고, 상기 제2 인덕터는 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 동시에 턴-온 되면, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시킨다.Also, in an embodiment of the present invention, when the first switching element and the second switching element are simultaneously turned on in the first inductor of the power conversion device, the current flowing through the first switching element and the second switching element decreases the amount of rise per unit time of the second inductor, and when the third switching element and the fourth switching element are simultaneously turned on, the amount of rise per unit time of the current flowing through the third switching element and the fourth switching element Reduce.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 전력 변환 장치의 상기 제1 레그는 상기 제1 인덕터와 병렬로 연결되는 제1 저항 및 상기 제1 저항과 직렬로 연결되어 상기 제1 저항과 함께 상기 제1 인덕터와 병렬로 연결되는 제1 다이오드를 더 포함하고, 상기 제2 레그는 상기 제2 인덕터와 병렬로 연결되는 제2 저항 및 상기 제2 저항과 직렬로 연결되어 상기 제2 저항과 함께 상기 제2 인덕터와 병렬로 연결되는 제2 다이오드를 더 포함한다.Also in one embodiment of the present invention, the first leg of the power conversion device is connected in series with a first resistor connected in parallel with the first inductor and the first resistor in series with the first inductor together with the first inductor and a first diode connected in parallel with, wherein the second leg includes a second resistor connected in parallel with the second inductor and a second resistor connected in series with the second resistor together with the second resistor. It further includes a second diode connected in parallel with.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 전력 변환 장치의 상기 제1 레그에는 상기 제1 인덕터, 상기 제1 저항 및 상기 제1 다이오드를 따라 흐르는 전류의 경로가 형성되고, 상기 제1 인덕터에 충전된 전력은 상기 제1 저항을 통해 방전되고, 상기 제2 레그에는 상기 제2 인덕터, 상기 제2 저항 및 상기 제2 다이오드를 따라 흐르는 전류의 경로가 형성되고, 상기 제1 인덕터에 충전된 전력은 상기 제1 저항을 통해 방전된다.Also, in an embodiment of the present invention, a path of a current flowing along the first inductor, the first resistor, and the first diode is formed in the first leg of the power conversion device, and the power charged in the first inductor is discharged through the first resistor, and a path of current flowing through the second inductor, the second resistor, and the second diode is formed in the second leg, and the power charged in the first inductor is 1 is discharged through the resistor.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 전력 변환 장치의 상기 제어 회로는 상기 제1 레그 또는 상기 제2 레그를 통해 미리 설정된 전류값 이상의 전류가 흐르면, 상기 제1 스위칭 소자 내지 상기 제4 스위칭 소자를 모두 턴-오프 시킨다.In addition, in one embodiment of the present invention, the control circuit of the power conversion device when a current greater than a preset current value flows through the first leg or the second leg, all of the first switching element to the fourth switching element turn off

또한 본 발명의 일 실시예에서, 전력 변환 장치의 상기 제어 회로는 상기 제1 스위칭 소자 내지 상기 제4 스위칭 소자를 모두 턴-오프시키고, 미리 설정된 시간이 지나면, 상기 제1 스위칭 소자 내지 상기 제4 스위칭 소자를 턴-온 또는 턴-오프시킨다.In addition, in an embodiment of the present invention, the control circuit of the power conversion device turns off all of the first switching element to the fourth switching element, and when a preset time elapses, the first switching element to the fourth switching element Turns the switching element on or off.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 이용하여 Arm-Short 상태에서 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시키므로, Arm-Short 상태 발생시 회로 소자의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.The power conversion device according to an embodiment of the present invention reduces the amount of rise per unit time of the current flowing through the switching element in the arm-short state by using the first inductor and the second inductor, thereby preventing damage to the circuit element when the arm-short state occurs. There are advantages to avoiding it.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 단시간의 Arm-Short 상태 발생시 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량이 작으므로 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, the power conversion device according to an embodiment of the present invention has the advantage of preventing the overcurrent from flowing because the amount of rise per unit time of the current flowing through the switching element is small when the short-time arm-short state occurs.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는 Arm-Short 상태가 발생하더라도 회로 소자의 손상이 발생하지 않으므로, Arm-Short 상태 발생 후에도 정상적으로 동작할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the power conversion device according to an embodiment of the present invention does not cause damage to circuit elements even when an arm-short state occurs, it has an advantage that it can operate normally even after an arm-short state occurs.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.

도 1은 종래 기술에 따른 전력 변환 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전력 변환 장치의 레그에 과전류가 흐를 때의 전류값을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 전력 변환 장치에서 스위칭 소자를 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 제어 회로가 각각의 스위칭 소자에 인가하는 스위칭 신호를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 레그에 과전류가 흐를 때의 전류값을 나타낸 그래프이다.1 is a view showing a power conversion device according to the prior art.
2 is a graph showing a current value when an overcurrent flows in the leg of the power conversion device according to the prior art.
3 is a diagram illustrating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a switching element in the power conversion device of FIG. 3 in more detail.
5 is a diagram illustrating a switching signal applied to each switching element by a control circuit of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are graphs illustrating a current value when an overcurrent flows through a leg of the power conversion device according to an embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features and advantages will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to refer to the same or similar components.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from other components, and unless otherwise stated, the first component may be the second component, of course.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, when it is described that a component is "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are "interposed" between each component. It is to be understood that “or, each component may be “connected,” “coupled,” or “connected” through another component.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.Throughout the specification, unless otherwise stated, each element may be singular or plural.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "consisting of" or "comprising" should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전력 변환 장치를 설명하도록 한다.Hereinafter, a power conversion device according to some embodiments of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 전력 변환 장치에서 스위칭 소자를 보다 상세히 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a switching element in the power conversion device of FIG. 3 in more detail.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 제1 레그(110), 제2 레그(120) 및 제어 회로(130)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention includes a first leg 110 , a second leg 120 , and a control circuit 130 .

제1 레그(110)는 제1 스위칭 소자(111), 제1 스위칭 소자(111)와 직렬로 연결되는 제2 스위칭 소자(112) 및 제1 스위칭 소자(111)와 제2 스위칭 소자(112)의 사이에 연결되는 제1 인덕터(113)를 포함한다. 이때 제1 레그(110)는 제1 인덕터(113)와 병렬로 연결되는 제1 저항(114) 및 제1 저항(114)과 직렬로 연결되어 제1 저항(114)과 함께 제1 인덕터(113)와 병렬로 연결되는 제1 다이오드(115)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 제1 레그(110)는 제2 레그(120) 및 외부 회로(300)와 병렬로 연결된다.The first leg 110 includes a first switching element 111 , a second switching element 112 connected in series with the first switching element 111 , and a first switching element 111 and a second switching element 112 . It includes a first inductor 113 connected between the. At this time, the first leg 110 is connected in series with the first resistor 114 and the first resistor 114 connected in parallel with the first inductor 113 and the first inductor 113 together with the first resistor 114 . ) and may further include a first diode 115 connected in parallel. The first leg 110 is connected in parallel to the second leg 120 and the external circuit 300 .

제1 스위칭 소자(111)는 제2 스위칭 소자(112)와 직렬로 연결된다. 다시 말해, 제1 스위칭 소자(111)의 일단은 제2 레그(120)의 일단과 연결되고, 제1 스위칭 소자(111)의 타단은 제1 인덕터(113)의 일단과 연결된다.The first switching element 111 is connected in series with the second switching element 112 . In other words, one end of the first switching element 111 is connected to one end of the second leg 120 , and the other end of the first switching element 111 is connected to one end of the first inductor 113 .

제1 스위칭 소자(111)는 제어 회로(130)에 의해 턴-온 또는 턴-오프 된다. 이때 도 4와 같이, 제1 스위칭 소자(111)로 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor; 111)이 사용될 수 있다. 이때 MOSFET(111)은 자체적으로 바디 다이오드를 포함하고 있다. 따라서 MOSFET(111)이 턴-오프 되더라도, MOSFET(111)에 포함된 바디 다이오드를 통해 전류가 흐를 수 있다.The first switching element 111 is turned on or turned off by the control circuit 130 . At this time, as shown in FIG. 4 , a Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET) 111 may be used as the first switching device 111 . At this time, the MOSFET 111 itself includes a body diode. Therefore, even when the MOSFET 111 is turned off, a current may flow through the body diode included in the MOSFET 111 .

도 4에는 제1 스위칭 소자(111)로 MOSFET(111)이 사용된 실시예가 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 스위칭 소자(111)로 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등과 같은 다른 소자가 사용될 수도 있다.4 shows an embodiment in which the MOSFET 111 is used as the first switching element 111 , but the present invention is not limited thereto, and the first switching element 111 is an insulated gate bipolar transistor (IGBT), etc. Other elements may be used.

제2 스위칭 소자(112)는 제1 스위칭 소자(111)와 직렬로 연결된다. 다시 말해, 제2 스위칭 소자(112)의 일단은 제1 인덕터(113)의 타단과 연결되고, 제2 스위칭 소자(112)의 타단은 제2 레그(120)의 타단과 연결된다. 이때 제2 스위칭 소자(112)와 제1 인덕터(113) 사이의 노드에 외부 전원(200)의 일단이 연결된다.The second switching element 112 is connected in series with the first switching element 111 . In other words, one end of the second switching element 112 is connected to the other end of the first inductor 113 , and the other end of the second switching element 112 is connected to the other end of the second leg 120 . At this time, one end of the external power source 200 is connected to a node between the second switching element 112 and the first inductor 113 .

제2 스위칭 소자(112)는 제어 회로(130)에 의해 턴-온 또는 턴-오프 된다. 이때 도 4와 같이, 제2 스위칭 소자(112)로 MOSFET(112)이 사용될 수 있다. 이때 MOSFET(112)은 자체적으로 바디 다이오드를 포함하고 있다. 따라서 MOSFET(112)이 턴-오프 되더라도, MOSFET(112)에 포함된 바디 다이오드를 통해 전류가 흐를 수 있다.The second switching element 112 is turned on or turned off by the control circuit 130 . At this time, as shown in FIG. 4 , a MOSFET 112 may be used as the second switching element 112 . In this case, the MOSFET 112 itself includes a body diode. Therefore, even when the MOSFET 112 is turned off, a current may flow through the body diode included in the MOSFET 112 .

도 4에는 제2 스위칭 소자(112)로 MOSFET(112)이 사용된 실시예가 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 스위칭 소자(112)로 IGBT 등과 같은 다른 소자가 사용될 수도 있다.4 shows an embodiment in which the MOSFET 112 is used as the second switching element 112 , but the present invention is not limited thereto, and other elements such as an IGBT may be used as the second switching element 112 . .

제1 인덕터(113)는 제1 스위칭 소자(111)와 제2 스위칭 소자(112)의 사이에 연결된다. 다시 말해, 제1 인덕터(113)의 일단은 제1 스위칭 소자(111)의 타단과 연결되고, 제1 인덕터(113)의 타단은 제2 스위칭 소자(112)의 일단과 연결된다. 그리고 제1 인덕터(113)와 제2 스위칭 소자(112) 사이의 노드에 외부 전원(200)의 일단이 연결된다.The first inductor 113 is connected between the first switching element 111 and the second switching element 112 . In other words, one end of the first inductor 113 is connected to the other end of the first switching element 111 , and the other end of the first inductor 113 is connected to one end of the second switching element 112 . And one end of the external power source 200 is connected to a node between the first inductor 113 and the second switching element 112 .

이때 제1 인덕터(113)는 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생으로 인해 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)가 동시에 턴-온 되면, 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시킨다.At this time, when the first switching element 111 and the second switching element 112 are simultaneously turned on due to the occurrence of a malfunction or the generation of noise of the control circuit 130 , the first inductor 113 has the first switching element 111 . ) and the amount of rise per unit time of the current flowing through the second switching element 112 is reduced.

제1 저항(114)은 제1 인덕터(113)와 병렬로 연결된다. 그리고 제1 다이오드(115)는 제1 저항(114)과 직렬로 연결되며, 제1 저항(114)과 함께 제1 인덕터(113)와 병렬로 연결된다.The first resistor 114 is connected in parallel with the first inductor 113 . In addition, the first diode 115 is connected in series with the first resistor 114 , and is connected in parallel with the first inductor 113 together with the first resistor 114 .

다시 말해, 제1 저항(114)의 일단은 제1 다이오드(115)의 양극과 연결되며, 제1 저항(114)의 타단은 제2 스위칭 소자(112)와 제1 인덕터(113) 사이의 노드에 연결된다. 또한 제1 다이오드(115)의 양극은 제1 저항(114)의 일단과 연결되며, 제1 다이오드(115)의 음극은 제1 스위칭 소자(111)와 제1 인덕터(113) 사이의 노드에 연결된다.In other words, one end of the first resistor 114 is connected to the anode of the first diode 115 , and the other end of the first resistor 114 is a node between the second switching element 112 and the first inductor 113 . is connected to In addition, the anode of the first diode 115 is connected to one end of the first resistor 114 , and the cathode of the first diode 115 is connected to a node between the first switching element 111 and the first inductor 113 . do.

이와 같이 제1 저항(114) 및 제1 다이오드(115)가 제1 인덕터(113)와 병렬로 연결됨으로써, 제1 레그(110)에는 제1 인덕터(113), 제1 저항(114) 및 제1 다이오드(115)를 따라 흐르는 전류의 경로가 형성된다. 다시 말해, 제1 인덕터(113)에서 제1 저항(114)으로 흐르고, 제1 저항(114)에서 제1 다이오드(115)로 흐르고, 제1 다이오드(115)에서 제1 인덕터(113)로 흐르는 전류의 경로가 형성된다.As described above, since the first resistor 114 and the first diode 115 are connected in parallel with the first inductor 113 , the first leg 110 has the first inductor 113 , the first resistor 114 and the second 1 A path of current flowing along the diode 115 is formed. In other words, it flows from the first inductor 113 to the first resistor 114 , flows from the first resistor 114 to the first diode 115 , and flows from the first diode 115 to the first inductor 113 . A path of current is formed.

이와 같이 전류가 흐를 때, 제1 인덕터(113)에 충전된 전력은 제1 저항(114)을 통해 소모되면서 방전된다.When the current flows in this way, the power charged in the first inductor 113 is discharged while being consumed through the first resistor 114 .

제2 레그(120)는 제3 스위칭 소자(121), 제3 스위칭 소자(121)와 직렬로 연결되는 제4 스위칭 소자(122) 및 제3 스위칭 소자(121)와 제4 스위칭 소자(122)의 사이에 연결되는 제2 인덕터(123)를 포함한다. 이때 제2 레그(120)는 제2 인덕터(123)와 병렬로 연결되는 제2 저항(124) 및 제2 저항(124)과 직렬로 연결되어 제2 저항(124)과 함께 제2 인덕터(123)와 병렬로 연결되는 제2 다이오드(125)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 제2 레그(120)는 제1 레그(110) 및 외부 회로(300)와 병렬로 연결된다.The second leg 120 includes a third switching element 121 , a fourth switching element 122 connected in series with the third switching element 121 , and a third switching element 121 and a fourth switching element 122 . and a second inductor 123 connected between them. At this time, the second leg 120 is connected in series with the second resistor 124 and the second resistor 124 connected in parallel with the second inductor 123 , and the second inductor 123 together with the second resistor 124 . ) and may further include a second diode 125 connected in parallel. The second leg 120 is connected in parallel to the first leg 110 and the external circuit 300 .

제3 스위칭 소자(121)는 제4 스위칭 소자(122)와 직렬로 연결된다. 다시 말해, 제3 스위칭 소자(121)의 일단은 제1 레그(110)의 일단과 연결되고, 제3 스위칭 소자(121)의 타단은 제2 인덕터(123)의 일단과 연결된다. The third switching element 121 is connected in series with the fourth switching element 122 . In other words, one end of the third switching element 121 is connected to one end of the first leg 110 , and the other end of the third switching element 121 is connected to one end of the second inductor 123 .

제3 스위칭 소자(121)는 제어 회로(130)에 의해 턴-온 또는 턴-오프 된다. 이때 도 4와 같이, 제3 스위칭 소자(121)로 IGBT(121a)가 사용될 수 있다. 이때 IGBT(121a)와 함께 다이오드(121b)가 병렬로 연결되어 하나의 스위칭 소자로 사용될 수 있다. 따라서 IGBT(121a)가 턴-오프 되더라도, IGBT(121a)와 병렬로 연결된 다이오드(121b)를 통해 전류가 흐를 수 있다.The third switching element 121 is turned on or turned off by the control circuit 130 . In this case, as shown in FIG. 4 , the IGBT 121a may be used as the third switching element 121 . At this time, the diode 121b and the IGBT 121a are connected in parallel to be used as one switching element. Accordingly, even when the IGBT 121a is turned off, a current may flow through the diode 121b connected in parallel with the IGBT 121a.

도 4에는 제3 스위칭 소자(121)로 IGBT(121a) 및 다이오드(121b)가 사용된 실시예가 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제3 스위칭 소자(121)로 MOSFET 등과 같은 다른 소자가 사용될 수도 있다.4 shows an embodiment in which an IGBT 121a and a diode 121b are used as the third switching element 121, but the present invention is not limited thereto. A device may be used.

제4 스위칭 소자(122)는 제3 스위칭 소자(121)와 직렬로 연결된다. 다시 말해, 제4 스위칭 소자(122)의 일단은 제2 인덕터(123)의 타단과 연결되고, 제4 스위칭 소자(122)의 타단은 제1 레그(110)의 타단과 연결된다. 이때 제4 스위칭 소자(122)와 제2 인덕터(123) 사이의 노드에 외부 전원(200)의 타단이 연결된다.The fourth switching element 122 is connected in series with the third switching element 121 . In other words, one end of the fourth switching element 122 is connected to the other end of the second inductor 123 , and the other end of the fourth switching element 122 is connected to the other end of the first leg 110 . At this time, the other end of the external power source 200 is connected to a node between the fourth switching element 122 and the second inductor 123 .

제4 스위칭 소자(122)는 제어 회로(130)에 의해 턴-온 또는 턴-오프 된다. 이때 도 4와 같이, 제4 스위칭 소자(122)로 IGBT(122a)가 사용될 수 있다. 이때 IGBT(122a)와 함께 다이오드(122b)가 병렬로 연결되어 하나의 스위칭 소자로 사용될 수 있다. 따라서 IGBT(122a)가 턴-오프 되더라도, IGBT(122a)와 병렬로 연결된 다이오드(122b)를 통해 전류가 흐를 수 있다.The fourth switching element 122 is turned on or turned off by the control circuit 130 . In this case, as shown in FIG. 4 , the IGBT 122a may be used as the fourth switching element 122 . At this time, the diode 122b and the IGBT 122a are connected in parallel to be used as one switching element. Therefore, even when the IGBT 122a is turned off, a current may flow through the diode 122b connected in parallel with the IGBT 122a.

도 4에는 제4 스위칭 소자(122)로 IGBT(122a) 및 다이오드(122b)가 사용된 실시예가 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제4 스위칭 소자(122)로 MOSFET 등과 같은 다른 소자가 사용될 수도 있다.4 shows an embodiment in which the IGBT 122a and the diode 122b are used as the fourth switching element 122, but the present invention is not limited thereto. A device may be used.

제2 인덕터(123)는 제3 스위칭 소자(121)와 제4 스위칭 소자(122)의 사이에 연결된다. 다시 말해, 제2 인덕터(123)의 일단은 제3 스위칭 소자(121)의 타단과 연결되고, 제2 인덕터(123)의 타단은 제4 스위칭 소자(122)의 일단과 연결된다. 그리고 제2 인덕터(123)와 제4 스위칭 소자(122) 사이의 노드에 외부 전원(200)의 타단이 연결된다.The second inductor 123 is connected between the third switching element 121 and the fourth switching element 122 . In other words, one end of the second inductor 123 is connected to the other end of the third switching element 121 , and the other end of the second inductor 123 is connected to one end of the fourth switching element 122 . And the other end of the external power source 200 is connected to a node between the second inductor 123 and the fourth switching element 122 .

이때 제2 인덕터(123)는 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생으로 인해 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)가 동시에 턴-온 되면, 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시킨다.In this case, when the third switching element 121 and the fourth switching element 122 are simultaneously turned on due to the occurrence of a malfunction of the control circuit 130 or the generation of noise, the second inductor 123 is turned on to the third switching element 121 . ) and the amount of rise per unit time of the current flowing through the fourth switching element 122 is reduced.

제2 저항(124)은 제2 인덕터(123)와 병렬로 연결된다. 그리고 제2 다이오드(125)는 제2 저항(124)과 직렬로 연결되며, 제2 저항(124)과 함께 제2 인덕터(123)와 병렬로 연결된다.The second resistor 124 is connected in parallel with the second inductor 123 . The second diode 125 is connected in series with the second resistor 124 , and is connected in parallel with the second inductor 123 together with the second resistor 124 .

다시 말해, 제2 저항(124)의 일단은 제2 다이오드(125)의 양극과 연결되며, 제2 저항(124)의 타단은 제4 스위칭 소자(122)와 제2 인덕터(123) 사이의 노드에 연결된다. 또한 제2 다이오드(125)의 양극은 제2 저항(124)의 일단과 연결되며, 제2 다이오드(125)의 음극은 제3 스위칭 소자(121)와 제2 인덕터(123) 사이의 노드에 연결된다.In other words, one end of the second resistor 124 is connected to the anode of the second diode 125 , and the other end of the second resistor 124 is a node between the fourth switching element 122 and the second inductor 123 . is connected to Also, the anode of the second diode 125 is connected to one end of the second resistor 124 , and the cathode of the second diode 125 is connected to the node between the third switching element 121 and the second inductor 123 . do.

이와 같이 제2 저항(124) 및 제2 다이오드(125)가 제2 인덕터(123)와 병렬로 연결됨으로써, 제2 레그(120)에는 제2 인덕터(123), 제2 저항(124) 및 제2 다이오드(125)를 따라 흐르는 전류의 경로가 형성된다. 다시 말해, 제2 인덕터(123)에서 제2 저항(124)으로 흐르고, 제2 저항(124)에서 제2 다이오드(125)로 흐르고, 제2 다이오드(125)에서 제2 인덕터(123)로 흐르는 전류의 경로가 형성된다.As described above, the second resistor 124 and the second diode 125 are connected in parallel with the second inductor 123 , so that the second leg 120 has the second inductor 123 , the second resistor 124 and the second resistor 124 . 2 A path of current flowing along the diode 125 is formed. In other words, it flows from the second inductor 123 to the second resistor 124 , flows from the second resistor 124 to the second diode 125 , and flows from the second diode 125 to the second inductor 123 . A path of current is formed.

이와 같이 전류가 흐를 때, 제2 인덕터(123)에 충전된 전력은 제2 저항(124)을 통해 소모되면서 방전된다.As such, when the current flows, the power charged in the second inductor 123 is discharged while being consumed through the second resistor 124 .

제어 회로(130)는 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)를 턴-온 또는 턴-오프 시킨다. 다시 말해, 제어 회로(130)는 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)에 스위칭 신호를 인가함으로써, 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)가 턴-온 또는 턴-오프 되도록 제어한다.The control circuit 130 turns on or turns off the first to fourth switching elements 111 , 112 , 121 , and 122 . In other words, the control circuit 130 applies a switching signal to the first to fourth switching elements 111 , 112 , 121 , 122 , so that the first to fourth switching elements 111 , 112 , 121 , 122) is turned on or turned off.

이와 같은 제어 회로(130)는 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors)중 적어도 하나를 포함하는 물리적인 요소를 포함하여 구현될 수 있다.Such a control circuit 130 is ASICs (Application Specific Integrated Circuits), DSPs (Digital Signal Processors), DSPDs (Digital Signal Processing Devices), PLDs (Programmable Logic Devices), FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), controllers (controllers) , micro-controllers, and microprocessors may be implemented by including a physical element including at least one.

제어 회로(130)가 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)에 인가하는 스위칭 신호의 일 실시예가 도 5에 도시되어 있다.An embodiment of a switching signal applied by the control circuit 130 to the first to fourth switching elements 111 , 112 , 121 and 122 is illustrated in FIG. 5 .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 제어 회로가 각각의 스위칭 소자에 인가하는 스위칭 신호를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a switching signal applied to each switching element by a control circuit of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 시간(t)에 따라 외부 전원(200)으로부터 공급되는 교류 전압(VI)을 나타낸 그래프, 시간(t)에 따라 제어 회로(130)에 의해 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122) 각각에 인가되는 스위칭 신호(VS1, VS2, VS3, VS4)를 나타낸 그래프를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5 , a graph showing the AC voltage V I supplied from the external power source 200 according to time t, the first to fourth switching elements by the control circuit 130 according to time t A graph showing the switching signals V S1 , V S2 , V S3 , and V S4 applied to each of the switching elements 111 , 112 , 121 and 122 can be seen.

먼저, 외부 전원(200)으로부터 공급되는 교류 전압(VI)이 양의 값을 가지면, 제어 회로(130)는 제1 스위칭 소자(111)를 턴-온 시키고, 제2 스위칭 소자(112) 및 제4 스위칭 소자(122)를 턴-오프 시킨다. 그리고 제어 회로(130)는 제3 스위칭 소자(121)가 턴-온 및 턴-오프를 반복하도록 제어한다.First, when the AC voltage (V I ) supplied from the external power source 200 has a positive value, the control circuit 130 turns on the first switching element 111 , and the second switching element 112 and The fourth switching element 122 is turned off. And the control circuit 130 controls the third switching element 121 to repeat turn-on and turn-off.

이때 제3 스위칭 소자(121)가 턴-온 되면, 외부 전원(200)으로부터 공급되는 전류는 제1 인덕터(113), 제1 스위칭 소자(111), 제3 스위칭 소자(121) 및 제2 인덕터(123)를 거쳐서 외부 전원(200)으로 돌아오게 된다. 그리고 제3 스위칭 소자(121)가 턴-오프 되면, 외부 전원(200)으로부터 공급되는 전류는 제1 인덕터(113), 제1 스위칭 소자(111), 외부 회로(300) 및 제4 스위칭 소자(122)에 포함된 다이오드(122b)를 거쳐서 외부 전원(200)으로 돌아오게 된다.At this time, when the third switching element 121 is turned on, the current supplied from the external power source 200 is the first inductor 113 , the first switching element 111 , the third switching element 121 , and the second inductor. It is returned to the external power source 200 through (123). And when the third switching element 121 is turned off, the current supplied from the external power source 200 is the first inductor 113 , the first switching element 111 , the external circuit 300 and the fourth switching element ( It is returned to the external power source 200 through the diode 122b included in 122 .

또한, 외부 전원(200)으로부터 공급되는 교류 전압(VI)이 음의 값을 가지면, 제어 회로(130)는 제2 스위칭 소자(112)를 턴-온 시키고, 제1 스위칭 소자(111) 및 제3 스위칭 소자(121)를 턴-오프 시킨다. 그리고 제어 회로(130)는 제4 스위칭 소자(122)가 턴-온 및 턴-오프를 반복하도록 제어한다.In addition, when the AC voltage (V I ) supplied from the external power source 200 has a negative value, the control circuit 130 turns on the second switching element 112, and the first switching element 111 and The third switching element 121 is turned off. And the control circuit 130 controls the fourth switching element 122 to repeat turn-on and turn-off.

이때 제4 스위칭 소자(122)가 턴-온 되면, 외부 전원(200)으로부터 공급되는 전류는 제4 스위칭 소자(122) 및 제2 스위칭 소자(112)를 거쳐서 외부 전원(200)으로 돌아오게 된다. 그리고 제4 스위칭 소자(122)가 턴-오프 되면, 외부 전원(200)으로부터 공급되는 전류는 제2 인덕터(123), 제3 스위칭 소자(121)에 포함된 다이오드(121b), 외부 회로(300) 및 제2 스위칭 소자(112)를 거쳐서 외부 전원(200)으로 돌아오게 된다.At this time, when the fourth switching element 122 is turned on, the current supplied from the external power source 200 returns to the external power source 200 through the fourth switching element 122 and the second switching element 112 . . And when the fourth switching element 122 is turned off, the current supplied from the external power source 200 is the second inductor 123 , the diode 121b included in the third switching element 121 , and the external circuit 300 . ) and the second switching element 112 to return to the external power source 200 .

제어 회로(130)는 이와 같이 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)를 턴-온 또는 턴-오프 시킴으로써, 외부 전원(200)으로부터 공급되는 전력이 외부 회로(300)로 공급되도록 한다.The control circuit 130 turns on or off the first to fourth switching elements 111 , 112 , 121 , and 122 as described above, so that the power supplied from the external power source 200 is transferred to the external circuit 300 . ) to be supplied.

그러나 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생으로 인해 도 5와 같이 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)가 동시에 턴-온 되지 않으면서, 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)가 동시에 턴-온 되지 않도록 제어되지 않을 수 있다.However, the first switching element 111 and the second switching element 112 are not simultaneously turned on as shown in FIG. 5 due to the occurrence of malfunction or noise of the control circuit 130, and the third switching element 121 is not turned on at the same time. and the fourth switching element 122 may not be controlled so that it is not turned on at the same time.

다시 말해, 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생으로 인해 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)가 동시에 턴-온 되거나, 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)가 동시에 턴-온 되는 Arm-Short 상태가 발생할 수 있다.In other words, the first switching element 111 and the second switching element 112 are simultaneously turned on, or the third switching element 121 and the fourth switching element are turned on due to the occurrence of a malfunction of the control circuit 130 or the occurrence of noise. An arm-short state in which the device 122 is simultaneously turned on may occur.

제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)가 동시에 턴-온 되면, 외부 회로(300), 제1 스위칭 소자(111), 제1 인덕터(113) 및 제2 스위칭 소자(112)를 순서대로 흐르는 전류의 경로가 형성된다. 이때 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)에 흐르는 전류의 양이 상승하게 되면서, 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)를 통해 미리 설정된 전류값 이상의 과전류가 흐르게 될 수 있다. 이와 같은 상황에서 제1 인덕터(113)는 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시킨다.When the first switching element 111 and the second switching element 112 are simultaneously turned on, the external circuit 300 , the first switching element 111 , the first inductor 113 , and the second switching element 112 . A path of current flowing in this order is formed. At this time, as the amount of current flowing through the first switching element 111 and the second switching element 112 increases, the overcurrent exceeding the preset current value through the first switching element 111 and the second switching element 112 is increased. can flow In this situation, the first inductor 113 reduces the amount of rise per unit time of the current flowing through the first switching element 111 and the second switching element 112 .

즉, 제1 인덕터(113)는 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생이 장시간 지속됨에 따라 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)가 동시에 턴-온 되는 상황에서, 제1 인덕터(113)는 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시킴으로써, 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)에 흐르는 전류가 미리 설정된 전류값을 크게 초과하지 않도록 한다.That is, the first inductor 113 is a situation in which the first switching element 111 and the second switching element 112 are simultaneously turned on as the malfunction or the generation of noise of the control circuit 130 continues for a long time, The first inductor 113 reduces the amount of rise per unit time of the current flowing through the first switching element 111 and the second switching element 112 , thereby flowing through the first switching element 111 and the second switching element 112 . Make sure that the current does not significantly exceed the preset current value.

또한, 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생이 단시간 지속됨에 따라 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)가 동시에 턴-온 되는 상황에서, 제1 인덕터(113)는 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시킴으로써, 제1 스위칭 소자(111) 및 제2 스위칭 소자(112)를 통해 흐르는 전류가 미리 설정된 전류값 이상을 가지지 않도록 한다.In addition, in a situation in which the first switching element 111 and the second switching element 112 are simultaneously turned on as the malfunction or noise generation of the control circuit 130 continues for a short time, the first inductor 113 is By reducing the amount of rise per unit time of the current flowing through the first switching element 111 and the second switching element 112, the current flowing through the first switching element 111 and the second switching element 112 is a preset current value Make sure you don't have any more

이와 같은 상황에서 제1 인덕터(113)에 충전된 전력은 제1 인덕터(113), 제1 저항(114) 및 제1 다이오드(115)를 따라 전류가 흐르면서, 제1 저항(114)에 의해 소모되면서 방전된다.In this situation, the electric power charged in the first inductor 113 is consumed by the first resistor 114 while current flows along the first inductor 113 , the first resistor 114 , and the first diode 115 . is discharged as

또한, 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)가 동시에 턴-온 되면, 외부 회로(300), 제3 스위칭 소자(121), 제2 인덕터(123) 및 제4 스위칭 소자(122)를 순서대로 흐르는 전류의 경로가 형성된다. 이때 제1 인덕터(113)는 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)에 흐르는 전류의 양이 상승하게 되면서, 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)를 통해 미리 설정된 전류값 이상의 과전류가 흐르게 될 수 있다. 이와 같은 상황에서 제2 인덕터(123)는 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시킨다.In addition, when the third switching element 121 and the fourth switching element 122 are simultaneously turned on, the external circuit 300, the third switching element 121, the second inductor 123, and the fourth switching element ( 122), a path of current flowing in order is formed. At this time, as the amount of current flowing through the third switching element 121 and the fourth switching element 122 increases in the first inductor 113 , the third switching element 121 and the fourth switching element 122 pass through the first inductor 113 . An overcurrent greater than a preset current value may flow. In this situation, the second inductor 123 reduces the amount of rise per unit time of the current flowing through the third switching element 121 and the fourth switching element 122 .

즉, 제2 인덕터(123)는 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생이 장시간 지속됨에 따라 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)가 동시에 턴-온 되는 상황에서, 제2 인덕터(123)는 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시킴으로써, 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)에 흐르는 전류가 미리 설정된 전류값을 크게 초과하지 않도록 한다.That is, the second inductor 123 is a situation in which the third switching element 121 and the fourth switching element 122 are simultaneously turned on as the occurrence of a malfunction or the generation of noise of the control circuit 130 continues for a long time, The second inductor 123 decreases the amount of rise per unit time of the current flowing through the third switching element 121 and the fourth switching element 122 , thereby flowing through the third switching element 121 and the fourth switching element 122 . Make sure that the current does not significantly exceed the preset current value.

또한, 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생이 단시간 지속됨에 따라 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)가 동시에 턴-온 되는 상황에서, 제2 인덕터(123)는 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시킴으로써, 제3 스위칭 소자(121) 및 제4 스위칭 소자(122)를 통해 흐르는 전류가 미리 설정된 전류값 이상을 가지지 않도록 한다.In addition, in a situation in which the third switching element 121 and the fourth switching element 122 are simultaneously turned on as the malfunction or the generation of noise of the control circuit 130 continues for a short time, the second inductor 123 is By reducing the amount of rise per unit time of the current flowing through the third switching element 121 and the fourth switching element 122 , the current flowing through the third switching element 121 and the fourth switching element 122 is a preset current value Make sure you don't have any abnormalities.

이와 같은 상황에서 제2 인덕터(123)에 충전된 전력은 제2 인덕터(123), 제2 저항(124) 및 제2 다이오드(125)를 따라 전류가 흐르면서, 제2 저항(124)에 의해 소모되면서 방전된다.In such a situation, the power charged in the second inductor 123 is consumed by the second resistor 124 while current flows along the second inductor 123 , the second resistor 124 , and the second diode 125 . is discharged as

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 제1 인덕터(113) 및 제2 인덕터(123)를 이용하여 Arm-Short 상태에서 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시키므로, Arm-Short 상태 발생시 회로 소자의 손상을 방지할 수 있다.As described above, the power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention uses the first inductor 113 and the second inductor 123 to reduce the amount of rise per unit time of the current flowing through the switching element in the arm-short state. , it is possible to prevent damage to circuit elements when an arm-short condition occurs.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 제1 인덕터(113) 및 제2 인덕터(123)를 이용하여 Arm-Short 상태에서 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시키므로, 단시간의 Arm-Short 상태 발생시 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량이 작으므로 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.In addition, the power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention uses the first inductor 113 and the second inductor 123 to reduce the amount of rise per unit time of the current flowing through the switching element in the arm-short state, When an arm-short state occurs for a short time, the amount of rise per unit time of the current flowing through the switching element is small, so it is possible to prevent overcurrent from flowing.

Arm-Short 상태에서 상술한 바와 같이 전류값이 조절되는 상황에서, 제어 회로(130)는 제1 레그(110) 및 제2 레그(120)를 통해 미리 설정된 전류값 이상의 전류가 흐르면, 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)를 모두 턴-오프 시킨다.In a situation where the current value is adjusted as described above in the arm-short state, the control circuit 130 performs a first switching when a current greater than a preset current value flows through the first leg 110 and the second leg 120 . All of the elements to the fourth switching elements 111, 112, 121, and 122 are turned off.

이때 미리 설정된 전류값은 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)가 손상되기 시작하는 전류값과 일정한 마진을 가지도록 설정될 수 있다.In this case, the preset current value may be set to have a constant margin with the current value at which the first to fourth switching elements 111 , 112 , 121 , and 122 are damaged.

예를 들어, 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)에 Ic [A]이상의 전류가 흐르게 되면 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)가 손상되는 경우, 미리 설정된 전류값은 Ic [A] 보다 작은 Im [A]로 설정될 수 있다. 이때 Ic [A]과 Im [A]의 차이값은 제어 회로(130)가 과전류 감지시 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)가 모두 턴-오프 되도록 처리하는 시간(tr)과 Arm-Short 상태에서 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 곱한 값으로 결정될 수 있다.For example, when a current of I c [A] or more flows through the first to fourth switching elements 111, 112, 121, and 122, the first to fourth switching elements 111, 112, 121, 122 ) is damaged, the preset current value can be set to I m [A] smaller than I c [A]. At this time, the difference between I c [A] and I m [A] is processed so that all of the first to fourth switching elements 111 , 112 , 121 and 122 are turned off when the control circuit 130 detects the overcurrent It can be determined as a value obtained by multiplying the time (t r ) by the amount of rise per unit time of the current flowing through the switching element in the arm-short state.

즉, 미리 설정된 전류값은 Arm-Short 상태 발생에 의해 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)가 손상되기 시작하는 전류값보다 제어 회로(130)가 과전류 감지시 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)가 모두 턴-오프 되도록 처리하는 시간(tr)과 Arm-Short 상태에서 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량의 곱한 값만큼 작은 값으로 설정될 수 있다.That is, the preset current value is higher than the current value at which the first to fourth switching elements 111, 112, 121, and 122 start to be damaged due to the occurrence of an arm-short state when the control circuit 130 detects an overcurrent. 1 to the fourth switching element (111, 112, 121, 122) is as small as the product of the time (t r ) for processing so that all of the switching elements are turned off and the amount of rise per unit time of the current flowing through the switching element in the arm-short state It can be set to a value.

그리고 제어 회로(130)는 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)를 모두 턴-오프 시키고, 미리 설정된 시간이 지나면, 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)를 턴-온 또는 턴-오프 시킬 수 있다.And the control circuit 130 turns off all of the first to fourth switching elements 111, 112, 121, 122, and when a preset time elapses, the first to fourth switching elements 111, 112, 121, 122) can be turned on or off.

이때 미리 설정된 시간은 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)가 모두 턴-오프 되고, 제1 스위칭 소자 내지 제4 스위칭 소자(111, 112, 121, 122)에 흐르는 전류가 충분히 감소하는 데 걸리는 시간으로 설정될 수 있다.At this time, for the preset time, all of the first to fourth switching elements 111, 112, 121, and 122 are turned off, and the first to fourth switching elements 111, 112, 121, and 122 flow through It can be set to the time it takes for the current to decrease sufficiently.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치(100)는 제1 인덕터(113) 및 제2 인덕터(123)를 이용하여 Arm-Short 상태에서 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시키므로, Arm-Short 상태 발생시 회로 소자의 손상을 방지하므로, Arm-Short 상태 발생 후에도 정상적으로 동작할 수 있다.As described above, the power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention uses the first inductor 113 and the second inductor 123 to reduce the amount of rise per unit time of the current flowing through the switching element in the arm-short state. , It prevents damage to circuit elements when an arm-short condition occurs, so it can operate normally even after an arm-short condition occurs.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치의 레그에 과전류가 흐를 때의 전류값을 나타낸 그래프이다.6 and 7 are graphs showing a current value when an overcurrent flows in a leg of the power conversion device according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생이 장시간 지속되는 상황에서, 전력 변환 장치(100)의 Arm-Short 상황이 발생한 레그에 흐르는 전류를 나타낸 그래프를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6 , in a situation in which the occurrence of malfunction of the control circuit 130 or generation of noise continues for a long time, a graph showing the current flowing in the leg in which the arm-short situation of the power conversion device 100 occurs can be confirmed.

이때 전력 변환 장치(100)에 포함된 인덕터에 의해 Arm-Short 상황이 발생한 레그에 흐르는 전류의 상승량이 감소되므로, Arm-Short 상황이 발생한 레그에 흐르는 전류가 미리 설정된 전류값을 초과하더라도, 도 2에 도시된 바와 같은 종래 기술에 따른 전력 변환 장치(100)를 이용할 때에 비하여 적게 초과하는 것을 확인할 수 있다.At this time, since the amount of increase of the current flowing in the leg in which the arm-short situation occurs is reduced by the inductor included in the power conversion device 100, even if the current flowing in the leg in which the arm-short situation occurs exceeds a preset current value, FIG. 2 It can be seen that the amount exceeds less than when using the power conversion device 100 according to the prior art as shown in FIG.

따라서 미리 설정된 전류값(Im)을 스위칭 소자가 손상되기 시작하는 전류값(Ic)과 일정한 마진을 주어 설정함으로써, 스위칭 소자의 손상을 방지할 수 있다.Therefore, by setting the preset current value (I m ) to the current value (I c ) at which the switching element starts to be damaged and a constant margin, it is possible to prevent damage to the switching element.

또한, 도 7을 참조하면, 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생이 단시간 지속되는 상황에서, 전력 변환 장치(100)의 Arm-Short 상황이 발생한 레그에 흐르는 전류를 나타낸 그래프를 확인할 수 있다.In addition, referring to FIG. 7 , in a situation in which the occurrence of malfunction of the control circuit 130 or the generation of noise continues for a short time, a graph showing the current flowing in the leg in which the arm-short situation of the power conversion device 100 occurs can be confirmed. have.

이때 전력 변환 장치(100)에 포함된 인덕터에 의해 Arm-Short 상황이 발생한 레그에 흐르는 전류의 상승량이 감소되므로, 제어 회로(130)의 오동작 발생 또는 노이즈의 발생이 사라질 때까지 Arm-Short 상황이 발생한 레그에 흐르는 전류가 미리 설정된 전류값(Im) 이상으로 증가하지 않는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 단시간의 Arm-Short 상태 발생시 스위칭 소자에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.At this time, since the amount of rise of the current flowing in the leg in which the arm-short condition occurs is reduced by the inductor included in the power conversion device 100, the arm-short condition is maintained until the malfunction or noise of the control circuit 130 disappears. It can be seen that the current flowing in the generated leg does not increase above the preset current value (I m ). As described above, when an arm-short state occurs for a short time, it is possible to prevent overcurrent from flowing through the switching element.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in this specification, and various methods can be obtained by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. It is obvious that variations can be made. In addition, although the effects according to the configuration of the present invention are not explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized.

100: 전력 변환 장치 110: 제1 레그
111: 제1 스위칭 소자 112: 제2 스위칭 소자
113: 제1 인덕터 114: 제1 저항
115: 제1 다이오드 120: 제2 레그
121: 제3 스위칭 소자 122: 제4 스위칭소자
123: 제2 인덕터 124: 제2 저항
125: 제2 다이오드 130: 제어 회로100: power conversion device 110: first leg
111: first switching element 112: second switching element
113: first inductor 114: first resistor
115: first diode 120: second leg
121: third switching element 122: fourth switching element
123: second inductor 124: second resistor
125: second diode 130: control circuit

Claims (6)

제1 스위칭 소자, 상기 제1 스위칭 소자와 직렬로 연결되는 제2 스위칭 소자 및 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 사이에 연결되는 제1 인덕터를 포함하는 제1 레그;
상기 제1 레그와 병렬로 연결되며, 제3 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자와 직렬로 연결되는 제4 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자와 상기 제4 스위칭 소자의 사이에 연결되는 제2 인덕터를 포함하는 제2 레그; 및
상기 제1 스위칭 소자 내지 상기 제4 스위칭 소자를 턴-온 또는 턴-오프시키는 제어 회로를 포함하는
전력 변환 장치.
a first leg including a first switching element, a second switching element connected in series with the first switching element, and a first inductor connected between the first switching element and the second switching element;
a third switching element connected in parallel with the first leg, a fourth switching element connected in series with the third switching element, and a second inductor connected between the third switching element and the fourth switching element; a second leg comprising; and
and a control circuit for turning on or off the first to the fourth switching elements.
power converter.
 제1항에 있어서,
상기 제1 인덕터는
상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자가 동시에 턴-온 되면, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시키고,
상기 제2 인덕터는
상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 동시에 턴-온 되면, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자에 흐르는 전류의 단위 시간당 상승량을 감소시키는
전력 변환 장치.
According to claim 1,
The first inductor is
When the first switching element and the second switching element are simultaneously turned on, the amount of rise per unit time of the current flowing through the first switching element and the second switching element is reduced,
The second inductor is
When the third switching element and the fourth switching element are simultaneously turned on, the amount of rise per unit time of the current flowing through the third switching element and the fourth switching element is reduced.
power converter.
 제1항에 있어서,
상기 제1 레그는
상기 제1 인덕터와 병렬로 연결되는 제1 저항 및 상기 제1 저항과 직렬로 연결되어 상기 제1 저항과 함께 상기 제1 인덕터와 병렬로 연결되는 제1 다이오드를 더 포함하고,
상기 제2 레그는
상기 제2 인덕터와 병렬로 연결되는 제2 저항 및 상기 제2 저항과 직렬로 연결되어 상기 제2 저항과 함께 상기 제2 인덕터와 병렬로 연결되는 제2 다이오드를 더 포함하는
전력 변환 장치.
According to claim 1,
the first leg
A first resistor connected in parallel with the first inductor and a first diode connected in series with the first resistor and connected in parallel with the first inductor together with the first resistor,
the second leg
A second resistor connected in parallel with the second inductor and a second diode connected in series with the second resistor and connected in parallel with the second inductor together with the second resistor
power converter.
 제3항에 있어서,
상기 제1 레그에는 상기 제1 인덕터, 상기 제1 저항 및 상기 제1 다이오드를 따라 흐르는 전류의 경로가 형성되고,
상기 제1 인덕터에 충전된 전력은 상기 제1 저항을 통해 방전되고,
상기 제2 레그에는 상기 제2 인덕터, 상기 제2 저항 및 상기 제2 다이오드를 따라 흐르는 전류의 경로가 형성되고,
상기 제1 인덕터에 충전된 전력은 상기 제1 저항을 통해 방전되는
전력 변환 장치.
4. The method of claim 3,
A path of a current flowing along the first inductor, the first resistor, and the first diode is formed in the first leg;
Power charged in the first inductor is discharged through the first resistor,
A path of a current flowing through the second inductor, the second resistor, and the second diode is formed in the second leg;
The power charged in the first inductor is discharged through the first resistor.
power converter.
 제1항에 있어서,
상기 제어 회로는
상기 제1 레그 또는 상기 제2 레그를 통해 미리 설정된 전류값 이상의 전류가 흐르면, 상기 제1 스위칭 소자 내지 상기 제4 스위칭 소자를 모두 턴-오프 시키는
전력 변환 장치.
According to claim 1,
The control circuit is
When a current greater than a preset current value flows through the first leg or the second leg, turning off all of the first switching element to the fourth switching element
power converter.
 제5항에 있어서,
상기 제어 회로는
상기 제1 스위칭 소자 내지 상기 제4 스위칭 소자를 모두 턴-오프시키고, 미리 설정된 시간이 지나면, 상기 제1 스위칭 소자 내지 상기 제4 스위칭 소자를 턴-온 또는 턴-오프시키는
전력 변환 장치.6. The method of claim 5,
The control circuit is
Turning off all of the first switching element to the fourth switching element, and when a preset time elapses, turning on or off the first switching element to the fourth switching element
power converter.
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JP2001086733A (en) * 1999-07-15 2001-03-30 Ngk Insulators Ltd Gate drive circuit in power semiconductor switch
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