KR20220004412A - 전력 변환 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

전력 변환 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20220004412A KR1020200082213A KR20200082213A KR20220004412A KR 20220004412 A KR20220004412 A KR 20220004412A KR 1020200082213 A KR1020200082213 A KR 1020200082213A KR 20200082213 A KR20200082213 A KR 20200082213A KR 20220004412 A KR20220004412 A KR 20220004412A
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Abstract

본 개시는 서로 직렬로 연결되는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와, 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와 각각 역병렬로 연결되는 제1다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드, 제4 다이오드와 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 연결점과 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자의 연결점 사이에서 서로 직렬로 연결되는 제5 다이오드 및 제6 다이오드를 포함하는 레그, 제1 스위칭 소자의 드레인(drain) 단자에 연결되는 직류 양극 단자, 제4 스위칭 소자의 소스(source) 단자에 연결되는 직류 음극 단자, 직류 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 중성점에서 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 평활부 및 직류 양극 단자, 직류 음극 단자 및 중성점 각각에서 출력되는 전위에 따라 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자들 각각의 온(ON)/오프(OFF)를 제어하는 게이트 드라이버를 포함하는 전력 변환 장치를 제공한다.

Description

전력 변환 장치 및 그 제어 방법{POWER CONVERTER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 개시의 전력 변환 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도통 손실을 줄일 수 있는 전력 변환 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
종래 3-레벨 NPC 인버터를 포함하는 전력 변환 장치에서는 다이오드로 도통 시 높은 전압강하에 의한 손실저하를 막기 위해 쇼트키 다이오드를 추가로 연결하였다. 그러나, 다이오드 추가에 따른 비용 상승의 문제가 있었으며, 전류를 측정하기 위한 전류센서를 필요로 하였으며, 전류 흐름에 의한 수동적인 턴온(Turn on)/턴오프(Turn off)제어로 복잡성이 증대되는 문제가 있었다.
또한, 종래 3-레벨 NPC 인버터를 포함하는 전력 변환 장치에서는 스위칭 소자와 각 스위칭 소자와 병렬로 연결되는 수동 소자를 서로 다른 재료의 소자들로 사용하고 각각의 소자들을 따로 연결한 3-레벨 인버터/컨버터 시스템을 개시하고 있으나, 기생 인덕턴스가 매우 커서 추가적인 게이팅 회로를 사용하는 등 그 구성이 매우 복잡한 문제가 있었다.
또한, 종래 3-레벨 NPC 인버터를 포함하는 전력 변환 장치에서는, 각각의 스위칭 소자 및 다이오드가 복수의 모듈로 구성되어 기생 인덕턴스가 증가하는 문제가 있었다.
본 개시는 추가적인 다이오드를 사용하지 않고도 도통 손실을 줄일 수 있는 고효율의 전력 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시는 복수의 스위칭 소자 및 다이오드를 하나의 모듈로 구성하여 인덕턴스를 줄여 전력 변환의 효율을 높일 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시는 전원에서 출력되는 전압 모드에 따라 각각의 스위칭 소자의 동작을 제어하여 다이오드로 도통하는 시간을 줄일 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 서로 직렬로 연결되는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와, 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와 각각 역병렬로 연결되는 제1다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드, 제4 다이오드와 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 연결점과 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자의 연결점 사이에서 서로 직렬로 연결되는 제5 다이오드 및 제6 다이오드를 포함하는 레그, 제1 스위칭 소자의 드레인(drain) 단자에 연결되는 직류 양극 단자, 제4 스위칭 소자의 소스(source) 단자에 연결되는 직류 음극 단자, 직류 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 중성점에서 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 평활부 및 직류 양극 단자, 직류 음극 단자 및 중성점 각각에서 출력되는 전위에 따라 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자들 각각의 온(ON)/오프(OFF)를 제어하는 게이트 드라이버를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 직류 양극 단자에서 전위를 출력하는 경우 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 온(ON)하고, 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자를 오프(OFF)하도록 제어하는 게이트 드라이버를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 중성점에서 전위를 출력하고, 교류 전압이 양(+) 전압인 경우 제1 스위칭 소자를 오프하고 제2 스위칭 소자 온(ON)하도록 제어하는 게이트 드라이버를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 중성점에서 전위를 출력하고, 교류 전압이 음(-) 전압인 경우 제4 스위칭 소자를 오프하고 제3 스위칭 소자 온(ON)하도록 제어하는 게이트 드라이버를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 직류 음극 단자에서 전위를 출력하는 경우 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자를 온하고, 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 오프하도록 제어하는 게이트 드라이버를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 제2 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자가 온(ON)되어 있는 경우, 제1 스위칭 소자의 오프 상태를 유지하도록 제어하는 게이트 드라이버를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 제2 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자(13)가 온(ON)되어 있는 경우, 제4 스위칭 소자의 오프 상태를 유지하도록 제어하는 게이트 드라이버를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 복수의 레그가 병렬로 연결된다.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 제5 다이오드의 캐소드(cathode) 단자가 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 사이에 연결되고, 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 연결점에서 중성점으로의 전류를 막는 방향으로 연결된다.
본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 제6 다이오드의 애노드(Anode) 단자가 제3 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자의 사이에 연결되고, 중성점에서 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자의 연결점으로의 전류를 본 개시의 실시예에 따른 전력 변환 장치는 막는 방향으로 연결된다.
본 개시의 실시 예에 따르면, 추가적인 다이오드를 사용하지 않고도 도통 손실을 줄일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 전력 변환 장치의 복수의 스위칭 소자 및 다이오드로 인한 기생 인덕턴스를 감소시켜 전력 변환의 효율을 높일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 전원에 출력되는 전압 모드에 따라 각각의 스위칭 소자의 동작을 제어하여 다이오드로 도통되는 시간을 줄여 전력 변환의 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 모듈의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 개시의 일 실시 에에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 1 을 참고하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치(1)의 단상 회로를 나태낸다. 전력 변환 장치(1)가 3상으로 전력을 공급하는 인버터 장치일 경우에는 도 1의 회로를 3상 회로로 구성하여 직류 전력을 교류전력으로 변화해 출력할 수 있다. 또한, 전력 변환 장치(10)가 3상으로 전력을 공급하는 컨버터 장치일 경우 도 1의 회로를 3상 회로로 구성하여 교류전력을 직류 전력으로 변환해 출력할 수 있다.
도 1을 참고하면, 전력 변환 장치(1)는 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)과 제1 다이오드(21), 제2 다이오드(22), 제3 다이오드(23), 제4 다이오드(24), 제5 다이오드(25), 제6 다이오드(26)를 포함하는 레그를 포함할 수 있다. 또한, 전력 변환 장치(1)는 제1 커패시터(31), 제2 커패시터(32)와 교류 단자 AC와 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N을 포함할 수 있다. 제1 커패시터(31) 및 제2 커패시터(32)는 직류 양(+)극 단자 P와 직류 음(-)극 단자 N에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 따라서, 직류 링크가 두 개의 커패시터로 직렬 연결될 수 있다. 또한, 전력 변환 장치(1)는, 제1 스위칭 소자의 드레인(drain) 단자에 연결되는 직류 양극 단자, 제4 스위칭 소자의 소스(source) 단자에 연결되는 직류 음극 단자, 상기 직류 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 중성점에서 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 평활부를 포함할 수 있다.
한편, 제1 다이오드(21), 제2 다이오드(22), 제3 다이오드(23) 및 제4 다이오드(24)는 각각 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자(14)의 바디 다이오드(Body Diode)일 수도 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(11) 및 제1 다이오드(21)는 제1 전력반도체 스위치로, 제2 스위칭 소자(12) 및 제2 다이오드(22)는 제2 전력반도체 스위치로, 제3 스위칭 소자(13) 및 제2 다이오드(23)는 제3 전력반도체 스위치로, 제4 스위칭 소자(14) 및 제4 다이오드(21)는 제4 전력반도체 스위치로 명명할 수도 있다. 전력반도체 스위치는 모스펫(MOSFET), SiC 모스펫(SiC-MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 등을 포함할 수 있다.
또한, 전력 변환 장치(1)는 게이트 드라이버(40)를 포함할 수 있다. 게이트 드라이버(40)는 스위칭 소자들을 제어할 수 있다. 게이트 드라이버(40)는 제1 게이트 드라이버(41), 제2 게이트 드라이버(42), 제3 게이트 드라이버(43) 및 제4 게이트 드라이버(44)를 포함할 수 있다. 게이트 드라이버(40)는 스위칭 소자(11, 12, 13, 14) 각각에 전압을 인가하거나 차단함으로써 스위칭 소자 각각을 온(ON)하거나 오프(OFF)할 수 있다.
제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)는 직류 전원의 양(+)극 단자에서 음(-)극 단자로 서로 직렬로 연결될 수 있다.
또한, 제5 다이오드(25) 및 제 6 다이오드(26)는 서로 직렬로 연결될 수 있으며, 제5 다이오드(25) 및 제6 다이오드(26)의 연결점은 제1 커패시터(31) 및 제2 커패시터(32)의 중성점 O에서 연결될 수 있다.
한편, 제5 다이오드(25) 및 제6 다이오드(26)는 제너 다이오드(Zener diode)일 수 있다. 제너 다이오드는 반도체 다이오드의 일종으로서, 매우 낮은 항복 전압 특성을 갖고 있어 역방향으로 소정의 항복 전압이 가해졌을 때 전류가 흐르는 특징을 가질 수 있다. 따라서, 제5 다이오드(25) 및 제6 다이오드(26)는 과전압으로부터 회로소자를 보호할 수 있다.
한편, 제5 다이오드(25)의 캐소드(cathode) 단자는 제1 스위칭 소자(11) 및 제2 스위칭 소자(12)의 사이에 연결되고, 제1 스위칭 소자(11) 및 제2 스위칭 소자(12)의 연결점에서 직류 전원의 중성점 O로의 전류를 막는 방향으로 연결될 수 있다.
또한, 제6 다이오드(26)의 애노드(Anode) 단자는 제3 스위칭 소자(13) 과 제4 스위칭 소자(14) 사이에 연결되고, 직류 전원의 중성점 O에서 제3 스위칭 소자(13)와 제4 스위칭 소자(14)의 연결점으로의 전류를 막는 방향으로 연결될 수 있다.
한편, 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)와 상기 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14) 각각과 역병렬로 연결되는 제1 다이오드(21), 제2 다이오드(22), 제3 다이오드(23), 제4 다이오드(24)와 제5 다이오드(25), 제6 다이오드(26)은 소정의 밴드 갭(Eg) 이상을 갖는 와이드 밴드 갭(Wide Band Gap, WBG) 반도체 소자일 수 있다. 와이드 밴드갭 반도체 소자는 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga2O3), 질화알루미늄(AlN) 또는 다이아몬드 등의 재료로 구성된 소자일 수 있다.
따라서, 전력 변환 장치(1)는 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14) 각각에 역병렬로 연결되는 제1 다이오드(21), 제2 다이오드(22), 제3 다이오드(23), 제4 다이오드(24)에 도통시 높은 전압강하에 의한 손실 저하를 막기 위해 추가 다이오드(예를 들어 쇼트키 다이오드)를 연결하지 않고도 도통 손실을 최소화할 수 있다.
전력 변환 장치(1)는 추가 다이오드에 흐르는 전류를 측정위한 전류센서가 필요하지 않아 비용을 낮을 수 있으며, 전류 도통에 따라 온오프 제어를 하지 않아도 되기 때문에 복잡성을 낮출 수 있다.
또한, 와이드 밴드 갭 반도체 소자인 스위칭 소자 및 다이오드를 하나의 모듈로 패키지화할 수 있어 기생 인덕턴스를 줄일 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 모듈의 구성 예를 나타내는 도면이다.
전력 변환 장치(1)는 하나의 모듈로 구성된 제1 스위칭 소자(11), 제2 스위칭 소자(12), 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)와 제1 다이오드(21), 제2 다이오드(22), 제3 다이오드(23), 제4 다이오드(24)와 제5 다이오드(25), 제6 다이오드(26)를 포함할 수 있다.
따라서, 스위칭 소자 및 다이오드들 각각을 분리하여 복수의 모듈로 구성할 때보다 인덕턴스를 감소시킬 수 있기 때문에 도통 손실을 낮출 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
게이트 드라이버(40)는 직류 양극 단자 P 전위를 출력하는 경우 제1 스위칭 소자(11) 및 제2 스위칭 소자(12)에 전압을 인가하여 온(ON)하고, 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)는 오프(OFF)하도록 제어할 수 있다. P 전위를 출력하는 경우란 제1 커패시터(31) 및 제2 커패시터(32)가 직렬로 연결되어 구성되는 직류 전원의 최상위 전위를 출력하는 것을 의미할 수 있으며, 양(+) 전압(+E)을 출력하는 경우일 수 있다.
따라서, 전력 변환 장치(1)에서는 제1 스위칭 소자(11)에서 제2 스위칭 소자(12)의 경로로 전류가 흐를 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
게이트 드라이버(40)는 중성점 O 전위를 출력하는 경우, AC 전압이 양(+) 전압인 경우 제1 스위칭 소자(11)를 오프(OFF)하고, 및 제2 스위칭 소자(12)에 전압을 인가하여 온(ON)하도록 제어할 수 있다. O 전위를 출력하는 경우란 제1 커패시터(31) 및 제2 커패시터(32)가 직렬로 연결되어 구성되는 직류 전원의 중간 전위를 출력하는 것을 의미할 수 있으며, 0 전압을 출력하는 경우일 수 있다
따라서, 전력 변환 장치(1)에서는 제5 다이오드(25)에서 제2 스위칭 소자(12)의 경로로 전류가 흐를 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
게이트 드라이버(40)는 O 전위를 출력하는 경우, AC 전압이 음(-) 전압인 경우 제4 스위칭 소자(14)를 오프(OFF)하고, 및 제3 스위칭 소자(13)에 전압을 인가하여 온(ON)하도록 제어할 수 있다.
따라서, 전력 변환 장치(1)에서는 제3 스위칭 소자(13)에서 제6 다이오드(26)의 경로로 전류가 흐를 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 도면이다.
게이트 드라이버(40)는 N 전위를 출력하는 경우 제3 스위칭 소자(13) 및 제4 스위칭 소자(14)에 전압을 인가하여 온(ON)하고, 제1 스위칭 소자(11) 및 제2 스위칭 소자(12)는 오프(OFF)하도록 제어할 수 있다. N 전위를 출력하는 경우란 제1 커패시터(31) 및 제2 커패시터(32)가 직렬로 연결되어 구성되는 직류 전원의 최하위 전위를 출력하는 것을 의미할 수 있으며, 음(-) 전압(-E)을 출력하는 경우일 수 있다
따라서, 전력 변환 장치(1)에서는 제3 스위칭 소자(13)에서 제4 스위칭 소자(14)의 경로로 전류가 흐를 수 있다.
한편, 게이트 드라이버(40)는 제2 스위칭 소자(12) 및 제3 스위칭 소자(13)가 온(ON)되어 있는 경우, 제1 스위칭 소자(11)를 온(ON)하지 않도록 제어할 수 있다.
또한, 게이트 드라이버(40)는 제2 스위칭 소자(12) 및 제3 스위칭 소자(13)가 온(ON)되어 있는 경우, 제4 스위칭 소자(14)를 온(ON)하지 않도록 제어할 수 있다.
게이트 드라이버(40)는 전류의 방향을 고려하지 않고 전위 출력에 따라 스위칭 소자를 제어함으로써 스위칭 소자들 각각의 바디 다이오드로 도통하는 시간을 줄일 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (23)

  1. 서로 직렬로 연결되는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자, 상기 제4 스위칭 소자와 각각 역병렬로 연결되는 제1다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드, 제4 다이오드와 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 연결점과 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자의 연결점 사이에서 서로 직렬로 연결되는 제5 다이오드 및 제6 다이오드를 포함하는 레그;
    상기 제1 스위칭 소자의 드레인(drain) 단자에 연결되는 직류 양극 단자, 상기 제4 스위칭 소자의 소스(source) 단자에 연결되는 직류 음극 단자, 상기 직류 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 중성점에서 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 평활부;
    상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자의 연결점과 연결되는 교류 단자; 및
    상기 직류 양극 단자, 상기 직류 음극 단자 및 중성점 각각에서 출력되는 전위에 따라 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자들 각각의 온(ON) 또는 오프(OFF)를 제어하는 게이트 드라이버를 포함하는,
    전력 변환 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는
    상기 직류 양극 단자에서 전위를 출력하는 경우 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 온(ON)하고, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자를 오프(OFF)하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 중성점에서 전위를 출력하고, 교류 전압이 양(+) 전압인 경우 상기 제1 스위칭 소자를 오프하고 상기 제2 스위칭 소자 온(ON)하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 중성점에서 전위를 출력하고, 교류 전압이 음(-) 전압인 경우 상기 제4 스위칭 소자를 오프하고 상기 제3 스위칭 소자 온(ON)하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 직류 음극 단자에서 전위를 출력하는 경우 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자를 온하고, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 오프하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 온(ON)되어 있는 경우, 상기 제1 스위칭 소자의 오프 상태를 유지하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자(13)가 온(ON)되어 있는 경우, 상기 제4 스위칭 소자의 오프 상태를 유지하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 레그는 복수 개이고 복수의 레그가 병렬로 연결되는,
    전력 변환 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제5 다이오드의 캐소드(cathode) 단자는 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 사이에 연결되고, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 연결점에서 상기 중성점으로의 전류를 막는 방향으로 연결되는,
    전력 변환 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제6 다이오드의 애노드(Anode) 단자는 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자의 사이에 연결되고, 상기 중성점에서 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자의 연결점으로의 전류를 막는 방향으로 연결되는,
    전력 변환 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제5 다이오드 및 제6 다이오드는 제너 다이오드(Zener diode)인,
    전력 변환 장치.
  12. 서로 직렬로 연결되는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자, 제4 스위칭 소자와, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자, 상기 제4 스위칭 소자와 각각 역병렬로 연결되는 제1다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드, 제4 다이오드와 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 연결점과 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자의 연결점 사이에서 서로 직렬로 연결되는 제5 다이오드 및 제6 다이오드를 포함하는 레그; 및
    상기 스위칭 소자들 및 상기 다이오드들은 소정의 밴드 갭 이상을 갖는 와이드 밴드 갭(Wide Band Gap, WBG) 반도체 소자이고 하나의 모듈로 패키지된 것을 특징으로 하는,
    전력 변환 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자의 드레인(drain) 단자에 연결되는 직류 양극 단자, 상기 제4 스위칭 소자의 소스(source) 단자에 연결되는 직류 음극 단자, 상기 직류 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 중성점에서 연결되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 평활부를 더 포함하는,
    전력 변환 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 직류 양극 단자, 상기 직류 음극 단자 및 중성점 각각에서 출력되는 전위에 따라 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자들 각각의 온(ON) 또는 오프(OFF)를 제어하는 게이트 드라이버를 더 포함하는,
    전력 변환 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는
    상기 직류 양극 단자에서 전위를 출력하는 경우 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 온(ON)하고, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자를 오프(OFF)하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 중성점에서 전위를 출력하고, 교류 전압이 양(+) 전압인 경우 상기 제1 스위칭 소자를 오프하고 상기 제2 스위칭 소자 온(ON)하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 중성점에서 전위를 출력하고, 교류 전압이 음(-) 전압인 경우 상기 제4 스위칭 소자를 오프하고 상기 제3 스위칭 소자 온(ON)하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 직류 음극 단자에서 전위를 출력하는 경우 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자를 온하고, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 오프하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 온(ON)되어 있는 경우, 상기 제1 스위칭 소자의 오프 상태를 유지하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자(13)가 온(ON)되어 있는 경우, 상기 제4 스위칭 소자의 오프 상태를 유지하도록 제어하는,
    전력 변환 장치.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 제5 다이오드의 캐소드(cathode) 단자는 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 사이에 연결되고, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 연결점에서 상기 중성점으로의 전류를 막는 방향으로 연결되는,
    전력 변환 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제6 다이오드의 애노드(Anode) 단자는 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자의 사이에 연결되고, 상기 중성점에서 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자의 연결점으로의 전류를 막는 방향으로 연결되는,
    전력 변환 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제5 다이오드 및 제6 다이오드는 제너 다이오드(Zener diode)인,
    전력 변환 장치.
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