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KR20220008109A - 3상 인버터 및 그 구동방법 - Google Patents

3상 인버터 및 그 구동방법 Download PDF

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KR20220008109A
KR20220008109A KR1020200086295A KR20200086295A KR20220008109A KR 20220008109 A KR20220008109 A KR 20220008109A KR 1020200086295 A KR1020200086295 A KR 1020200086295A KR 20200086295 A KR20200086295 A KR 20200086295A KR 20220008109 A KR20220008109 A KR 20220008109A
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South Korea
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auxiliary switch
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김재국
권대훈
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 직류전원과; 상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 u상 상단스위치 및 u상 하단스위치와; 상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 v상 상단스위치 및 v상 하단스위치와; 상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 w상 상단스위치 및 w상 하단스위치와; 상기 u상 상단스위치 및 상기 u상 하단스위치 사이의 u상 폴에 u상 빌드업 전류를 공급하는 u상 보조회로부와; 상기 v상 상단스위치 및 상기 v상 하단스위치 사이의 v상 폴에 v상 빌드업 전류를 공급하는 v상 보조회로부와; 상기 w상 상단스위치 및 상기 w상 하단스위치 사이의 w상 폴에 w상 빌드업 전류를 공급하는 w상 보조회로부를 포함하는 3상 인버터를 제공한다.

Description

3상 인버터 및 그 구동방법 {3-Phase Inverter And Method Of Driving The Same}
본 발명은 3상 인버터에 관한 것으로, 특히 보조회로부를 포함하는 3상 인버터 및 그 구동방법에 관한 것이다.
3상 인버터는 단일 직류 입력전원으로부터 3상 교류 출력전압을 3상 부하에 공급하는 소자로서, 3개의 상(phase)이 각각 3개의 폴(pole)을 갖고, 부하는 Y결선 구조를 갖는다.
도 1은 종래의 3상 인버터를 도시한 회로도이고, 도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 3상 인버터의 양의 u상 출력전류 및 음의 u상 출력전류에 대한 타이밍도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 3상 인버터(10)는 직류전원(Vdc), u상, v상 및 W상 상단스위치(STu, STv, STw), u상, v상 및 w상 하단스위치(SBu, SBv, SBw)를 포함한다.
u상 상단스위치(STu) 및 u상 하단스위치(SBu)는 직류전원(Vdc) 양단자에 직렬로 연결되고, v상 상단스위치(STv) 및 v상 하단스위치(SBv)는 직류전원(Vdc) 양단자에 직렬로 연결되고, w상 상단스위치(STw) 및 w상 하단스위치(SBw)는 직류전원(Vdc) 양단자에 직렬로 연결된다.
u상 상단스위치(STu) 및 u상 하단스위치(SBu), v상 상단스위치(STv) 및 v상 하단스위치(SBv), w상 상단스위치(STw) 및 w상 하단스위치(SBw)는 직류전원(Vdc)의 양단자에 병렬로 연결된다.
u상 상단스위치(STu) 및 u상 하단스위치(SBu) 사이의 연결노드인 u상 폴(pole)(Pu)과, v상 상단스위치(STv) 및 v상 하단스위치(SBv) 사이의 연결노드인 v상 폴(Pv)과, w상 상단스위치(STw) 및 w상 하단스위치(SBw) 사이의 연결노드인 w상 폴(Pw)은 Y결선 구조를 갖는 모터와 같은 부하(미도시)에 연결된다.
여기서, u상 상단스위치(STu) 및 u상 하단스위치(SBu)는 턴-온(turn-on) 상태 및 턴-오프(turn-off) 상태를 반대로 갖는 상보(complementary)동작을 수행하고, v상 상단스위치(STv) 및 v상 하단스위치(SBv)와, w상 상단스위치(STw) 및 w상 하단스위치(SBw)도 상보동작을 수행한다.
이에 따라, u상 폴(Pu)은 u상 출력전압(Vu) 및 u상 출력전류(Iu)를 부하에 공급하고, v상 폴(Pv)은 v상 출력전압(Vv) 및 v상 출력전류(Iv)를 부하에 공급하고, w상 폴(Pw)은 w상 출력전압(Vw) 및 w상 출력전류(Iw)를 부하에 공급한다.
즉, 3상 인버터(10)는 직류전원(Vdc)을 3상 교류전원으로 변환하여 부하에 공급할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, u상 상단스위치(STu)는 드레인-소스 전압(Vds_STu)이 저전압(0V)으로부터 고전압(0.6V)으로 증가하는 오프 스위칭 구간(Tsw(off)_STu)과 드레인-소스 전압(Vds_STu)이 고전압(0.6V)으로부터 저전압(0V)으로 감소하는 온 스위칭 구간(Tsw(on)_STu)을 갖고, u상 하단스위치(SBu)는 드레인-소스 전압(Vds_SBu)이 저전압(0V)으로부터 고전압(0.6V)으로 증가하는 오프 스위칭 구간(Tsw(off)_SBu)과 드레인-소스 전압(Vds_SBu)이 고전압(0.6V)으로부터 저전압(0V)으로 감소하는 온 스위칭 구간(Tsw(on)_SBu)을 갖는다.
u상 상단스위치(STu) 및 u상 하단스위치(SBu)는 상보동작을 수행하므로, u상 상단스위치(STu)의 오프 스위칭 구간(Tsw(off)_STu)과 u상 하단스위치(SBu)의 온 스위칭 구간(Tsw(on)_SBu)은 서로 중첩되고, u상 상단스위치(STu)의 온 스위칭 구간(Tsw(on)_STu)과 u상 하단스위치(SBu)의 오프 스위칭 구간(Tsw(off)_SBu)은 서로 중첩된다.
일반적으로, 스위치가 스위칭 구간에서 0이 아닌 전압 및 전류를 가질 경우 전압 및 전류의 곱에 비례하는 손실이 발생하는데, 이 경우 스위치는 손실이 발생하는 하드 스위칭(soft switching)으로 동작한다.
반면에, 기생다이오드 등에 의하여 스위치에 전류가 흐를 경우 스위치의 드레인-소스 전압이 0이 되며, 이 경우 스위치는 손실이 발생하지 않는 소프트 스위칭(soft switching)으로 동작한다.
소프트 스위칭은, 온 스위칭 구간에서 전압이 0인 영 전압 스위칭(zero voltage switching: ZVS) 턴-온(turn-on)과 전류가 0인 영 전류 스위칭(zero current switching: ZCS) 턴-온으로 구분되고, 유사하게 오프 스위칭 구간에서도 영 전압 스위칭 턴-오프(ZVS turn-off)와 영 전류 스위칭 턴-오프(ZCS turn-off)로 구분된다.
도 2a에 도시한 바와 같이, u상 하단스위치(SBu)의 온 스위칭 구간(Tsw(on)_SBu)에서, 양의 값을 갖는 u상 출력전류(Iu)는 u상 하단스위치(SBu)의 기생다이오드의 순방향과 동일방향을 가지므로 u상 하단스위치(SBu)를 통하여 흐르고, u상 하단스위치(SBu)의 드레인-소스 전압(Vds_SBu)은 0이 된다.
반면에, u상 상단스위치(STu)의 온 스위칭 구간(Tsw(on)_STu)에서, 양의 값을 갖는 u상 출력전류(Iu)는 u상 상단스위치(STu)의 기생다이오드의 순방향과 반대방향을 가지므로 u상 상단스위치(STu)를 통하여 흐르지 못하고, u상 상단스위치(STu)의 드레인-소스 전압(Vds_STu)은 0이 아닌 값이 된다.
이에 따라, u상 출력전류(Iu)가 양의 값을 가질 경우, u상 하단스위치(SBu)의 온 스위칭 구간(Tsw(on)_SBu)에서 u상 하단스위치(SBu)는 소프트 스위칭(ZVS turn-on)으로 동작하는 반면, u상 상단스위치(STu)의 온 스위칭 구간(Tsw(on)_STu)에서 u상 상단스위치(STu)는 하드 스위칭으로 동작한다.
그리고, u상 상단스위치(STu)의 오프 스위칭 구간(Tsw(off)_STu)에서 u상 상단스위치(STu)는 하드 스위칭으로 동작하고, u상 하단스위치(SBu)의 오프 스위칭 구간(Tsw(off)_SBu)에서 u상 하단스위치(SBu)는 하드 스위칭으로 동작한다.
도 2b에 도시한 바와 같이, u상 상단스위치(STu)의 온 스위칭 구간(Tsw(on)_STu)에서, 음의 값을 갖는 u상 출력전류(Iu)는 u상 상단스위치(STu)의 기생다이오드의 순방향과 동일방향을 가지므로 u상 상단스위치(STu)를 통하여 흐르고, u상 상단스위치(STu)의 드레인-소스 전압(Vds_SBu)은 0이 된다.
반면에, u상 하단스위치(SBu)의 온 스위칭 구간(Tsw(on)_SBu)에서, 음의 값을 갖는 u상 출력전류(Iu)는 u상 하단스위치(SBu)의 기생다이오드의 순방향과 반대방향을 가지므로 u상 하단스위치(STu)를 통하여 흐르지 못하고, u상 하단스위치(SBu)의 드레인-소스 전압(Vds_SBu)은 0이 아닌 값이 된다.
이에 따라, u상 출력전류(Iu)가 음의 값을 가질 경우, u상 상단스위치(STu)의 온 스위칭 구간(Tsw(on)_STu)에서 u상 상단스위치(STu)는 소프트 스위칭(ZVS turn-on)으로 동작하는 반면, u상 하단스위치(SBu)의 온 스위칭 구간(Tsw(on)_STu)에서 u상 하단스위치(SBu)는 하드 스위칭으로 동작한다.
그리고, u상 상단스위치(STu)의 오프 스위칭 구간(Tsw(off)_STu)에서 u상 상단스위치(STu)는 하드 스위칭으로 동작하고, u상 하단스위치(SBu)의 오프 스위칭 구간(Tsw(off)_SBu)에서 u상 하단스위치(SBu)는 하드 스위칭으로 동작한다.
v상 상단스위치(STv) 및 v상 하단스위치(SBv)와 w상 상단스위치(STw) 및 w상 하단스위치(SBw)도 u상 상단스위치(STu) 및 u상 하단스위치(SBu)와 유사하게 동작한다.
이와 같이, 종래의 3상 인버터(10)에서는, 온 스위칭 구간에서 u상, v상, w상 출력전류(Iu, Iv, Iw)의 양 또는 음의 극성에 따라 하단스위치(SBu, SBv, SBw) 또는 상단스위치(STu, STv, STw) 중 일부가 소프트 스위칭(ZVS turn-on)으로 동작하지만, 오프 스위칭 구간에서 u상, v상, w상 출력전류(Iu, Iv, Iw)의 극성과 무관하게 하단스위치(SBu, SBv, SBw) 및 상단스위치(STu, STv, STw)가 하드 스위칭으로 동작한다.
즉, 종래의 3상 인버터(10)에서는, u상, v상, w상 상단스위치(STu, STv, STw)와 u상, v상, w상 하단스위치(SBu, SBv, SBw) 중 적어도 하나가 하드 스위칭으로 동작하므로, 스위칭 손실(switching loss)이 발생하는 문제가 있다.
벡터조절(vector control)에 의하여 최소화 될 수 있는 도전 손실(conduction loss)과 달리 스위칭 손실은 하드 스위칭으로 동작하는 스위치에 의하여 필연적으로 발생하며, 이러한 스위칭 손실에 의하여 3상 인버터(10)의 효율이 감소되는 문제가 있다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 보조회로부를 이용하여 연결노드에 빌드업 전류를 공급함으로써, 스위칭 손실이 감소되고 시스템 효율이 향상되는 3상 인버터 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 직류전원과; 상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 u상 상단스위치 및 u상 하단스위치와; 상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 v상 상단스위치 및 v상 하단스위치와; 상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 w상 상단스위치 및 w상 하단스위치와; 상기 u상 상단스위치 및 상기 u상 하단스위치 사이의 u상 폴에 u상 빌드업 전류를 공급하는 u상 보조회로부와; 상기 v상 상단스위치 및 상기 v상 하단스위치 사이의 v상 폴에 v상 빌드업 전류를 공급하는 v상 보조회로부와; 상기 w상 상단스위치 및 상기 w상 하단스위치 사이의 w상 폴에 w상 빌드업 전류를 공급하는 w상 보조회로부를 포함하는 3상 인버터를 제공한다.
그리고, 상기 u상 보조회로부는, u상 보조직류전원과; 상기 u상 보조직류전원의 양극단자에 연결되는 u상 제1보조스위치와; 상기 u상 제1보조스위치와 상기 u상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 u상 제2보조스위치와; 상기 u상 제1보조스위치 및 상기 u상 제2보조스위치에 연결되는 u상 보조인덕터와; 상기 u상 보조인덕터와 상기 u상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 u상 제3보조스위치와; 상기 u상 보조인덕터 및 상기 u상 제3보조스위치와 상기 u상 폴 사이에 연결되는 u상 제4보조스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 v상 보조회로부는, v상 보조직류전원과; 상기 v상 보조직류전원의 양극단자에 연결되는 v상 제1보조스위치와; 상기 v상 제1보조스위치와 상기 v상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 v상 제2보조스위치와; 상기 v상 제1보조스위치 및 상기 v상 제2보조스위치에 연결되는 v상 보조인덕터와; 상기 v상 보조인덕터와 상기 v상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 v상 제3보조스위치와; 상기 v상 보조인덕터 및 상기 v상 제3보조스위치와 상기 v상 폴 사이에 연결되는 v상 제4보조스위치를 포함하고, 상기 w상 보조회로부는, w상 보조직류전원과; 상기 w상 보조직류전원의 양극단자에 연결되는 w상 제1보조스위치와; 상기 w상 제1보조스위치와 상기 w상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 w상 제2보조스위치와; 상기 w상 제1보조스위치 및 상기 w상 제2보조스위치에 연결되는 w상 보조인덕터와; 상기 w상 보조인덕터와 상기 w상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 v상 제3보조스위치와; 상기 w상 보조인덕터 및 상기 w상 제3보조스위치와 상기 w상 폴 사이에 연결되는 w상 제4보조스위치를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 u상 폴로부터 출력되는 u상 출력전류가 양의 값을 가질 경우, 제1양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고, 제2양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고, 제3양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고, 제4양시간구간 동안, 상기 u상 하단스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고, 제5양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고, 제6양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 가질 수 있다.
또한, 상기 u상 보조인덕터를 흐르는 상기 u상 빌드업 전류는, 상기 제1양시간구간 동안, 0에서 제1전류로 증가하고, 상기 제2양시간구간 동안, 상기 제1전류에서 제2전류로 감소하고, 상기 제3, 제4 및 제5양시간구간 동안, 상기 제2전류로 유지되고, 상기 제6양시간구간 동안, 상기 제2전류에서 0으로 감소할 수 있다.
그리고, 상기 u상 폴로부터 출력되는 u상 출력전류가 음의 값을 가질 경우, 제1음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고, 제2음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고, 제3음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고, 제4음시간구간 동안, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고, 제5음시간구간 동안, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치는 턴-오프 상태를 가질 수 있다.
또한, 상기 u상 보조인덕터를 흐르는 상기 u상 빌드업 전류는, 상기 제1 및 제2음시간구간 동안, 0으로 유지되고, 상기 제3음시간구간 동안, 0에서 제3전류로 감소하고, 상기 제4 및 제5음시간구간 동안, 상기 제3전류에서 0으로 증가할 수 있다.
한편, 본 발명은, u상 보조회로부가 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 u상 상단스위치 및 u상 하단스위치 사이의 u상 폴에 u상 빌드업 전류를 공급하는 단계와; v상 보조회로부가 상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 v상 상단스위치 및 v상 하단스위치 사이의 v상 폴에 v상 빌드업 전류를 공급하는 단계와; w상 보조회로부가 상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 w상 상단스위치 및 w상 하단스위치 사이의 w상 폴에 w상 빌드업 전류를 공급하는 단계와; 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 v상 상단스위치, 상기 v상 하단스위치, 상기 w상 상단스위치 및 상기 w상 하단스위치의 스위칭에 의하여 상기 u상 폴, v상 폴 및 w상 폴로부터 각각 u상 출력전류, v상 출력전류 및 w상 출력전류를 출력하는 단계를 포함하는 3상 인버터의 구동방법을 제공한다.
그리고, 상기 u상 폴로부터 출력되는 상기 u상 출력전류가 양의 값을 가질 경우, 상기 u상 보조회로부가 상기 u상 폴에 상기 u상 빌드업 전류를 공급하는 단계는, 제1양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와; 제2양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와; 제3양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와; 제4양시간구간 동안, 상기 u상 하단스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와; 제5양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와; 제6양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치는 턴-온 하고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 u상 폴로부터 출력되는 상기 u상 출력전류가 음의 값을 가질 경우, 상기 u상 보조회로부가 상기 u상 폴에 상기 u상 빌드업 전류를 공급하는 단계는, 제1음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와; 제2음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와; 제3음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치를 턴-오프 하는 단계와; 제4음시간구간 동안, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치를 턴-오프 하는 단계와; 제5음시간구간 동안, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치를 턴-오프 하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은, 보조회로부를 이용하여 연결노드에 빌드업 전류를 공급함으로써, 스위칭 손실이 감소되고 시스템 효율이 향상되는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 3상 인버터를 도시한 회로도.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 3상 인버터의 양의 u상 출력전류 및 음의 u상 출력전류에 대한 타이밍도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3상 인버터를 도시한 회로도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3상 인버터의 u상 출력전류 및 u상 빌드업 전류를 도시한 파형도.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 3상 인버터의 양의 u상 출력전류 및 양의 u상 빌드업 전류에 대한 타이밍도.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 3상 인버터의 음의 u상 출력전류 및 음의 u상 빌드업 전류에 대한 타이밍도.
이하, 본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3상 인버터를 도시한 회로도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3상 인버터의 u상 출력전류 및 u상 빌드업 전류를 도시한 파형도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3상 인버터(110)는 직류전원(Vdc), u상, v상 및 W상 상단스위치(STu, STv, STw), u상, v상 및 w상 하단스위치(SBu, SBv, SBw), u상, v상 및 W상 보조회로부(ACu, ACv, ACw)를 포함한다.
u상 상단스위치(STu) 및 u상 하단스위치(SBu)는 직류전원(Vdc) 양단자에 직렬로 연결되고, v상 상단스위치(STv) 및 v상 하단스위치(SBv)는 직류전원(Vdc) 양단자에 직렬로 연결되고, w상 상단스위치(STw) 및 w상 하단스위치(SBw)는 직류전원(Vdc) 양단자에 직렬로 연결된다.
u상 상단스위치(STu) 및 u상 하단스위치(SBu), v상 상단스위치(STv) 및 v상 하단스위치(SBv), w상 상단스위치(STw) 및 w상 하단스위치(SBw)는 직류전원(Vdc)의 양단자에 병렬로 연결된다.
u상 상단스위치(STu) 및 u상 하단스위치(SBu) 사이의 연결노드인 u상 폴(pole)(Pu)과, v상 상단스위치(STv) 및 v상 하단스위치(SBv) 사이의 연결노드인 v상 폴(Pv)과, w상 상단스위치(STw) 및 w상 하단스위치(SBw) 사이의 연결노드인 w상 폴(Pw)은 Y결선 구조를 갖는 모터와 같은 부하(미도시)에 연결된다.
여기서, u상 상단스위치(STu) 및 u상 하단스위치(SBu)는 턴-온(turn-on) 상태 및 턴-오프(turn-off) 상태를 반대로 갖는 상보(complementary)동작을 수행하고, v상 상단스위치(STv) 및 v상 하단스위치(SBv)와, w상 상단스위치(STw) 및 w상 하단스위치(SBw)도 상보동작을 수행한다.
이에 따라, u상 폴(Pu)은 u상 출력전압(Vu) 및 u상 출력전류(Iu)를 부하에 공급하고, v상 폴(Pv)은 v상 출력전압(Vv) 및 v상 출력전류(Iv)를 부하에 공급하고, w상 폴(Pw)은 w상 출력전압(Vw) 및 w상 출력전류(Iw)를 부하에 공급한다.
즉, 3상 인버터(110)는 직류전원(Vdc)을 3상 교류전원으로 변환하여 부하에 공급할 수 있다.
예를 들어, u상, v상 및 W상 상단스위치(STu, STv, STw), u상, v상 및 w상 하단스위치(SBu, SBv, SBw)는 각각 절연게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor: IGBT) 또는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect transistor: MOSFET) 일 수 있다.
u상, v상 및 W상 보조회로부(ACu, ACv, ACw)는 각각 감지된 u상, v상 및 w상 출력전류(Iu, Iv, Iw)에 대응되는 u상, v상 및 w상 빌드업 전류(IAu, IAv, IAw)를 u상, v상 및 w상 폴(Pu, Pv, Pw)에 공급하여 스위칭 손실을 감소시키고 시스템 효율을 향상시키는 역할을 한다.
도 4에 도시한 바와 같이, u상 출력전류(Iu)는 정현파(sinusoidal wave) 형태를 갖는데, u상 빌드업 전류(IAu)는 극대값이 u상 출력전류(Iu)에 대응되는 다수의 펄스 형태를 가질 수 있다. 이와 유사하게, v상 및 w상 출력전류(Iu, Iv, Iw)는 각각 정현파 형태를 갖고, v상 및 w상 빌드업 전류(IAv, IAw)는 각각 극대값이 v상 및 w상 출력전류(Iv, Iw)에 대응되는 다수의 펄스 형태를 가질 수 있다.
u상 보조회로부(ACu)는, u상 보조직류전원(VAu), u상 제1 내지 제4보조스위치(SAu1 내지 SAu4), u상 보조인덕터(LAu)를 포함한다.
u상 보조직류전원(VAu)는 u상 직류전원(Vdc)보다 작은 값을 가질 수 있다.
u상 제1보조스위치(SAu1)는 u상 보조직류전원(VAu)의 양극단자와 u상 보조인덕터(LAu) 사이에 연결되고, u상 제2보조스위치(SAu2)는 u상 제1보조스위치(SAu1)와 u상 보조직류전원(VAu)의 음극단자 사이에 연결되고, u상 보조인덕터(LAu)는 u상 제1보조스위치(SAu1)와 u상 제4보조스위치(SAu4) 사이에 연결되고, u상 제3보조스위치(SAu3)는 u상 보조인덕터(LAu)와 u상 보조직류전원(VAu)의 음극단자 사이에 연결되고, u상 제4보조스위치(SAu4)는 u상 보조인덕터(LAu)와 u상 폴(Pu) 사이에 연결된다.
v상 보조회로부(ACv)는, v상 보조직류전원(VAv), v상 제1 내지 제4보조스위치(SAv1 내지 SAv4), v상 보조인덕터(LAv)를 포함하고, u상 보조회로부(ACu)와 유사한 연결구조를 갖는다.
w상 보조회로부(ACw)는, w상 보조직류전원(VAw), w상 제1 내지 제4보조스위치(SAw1 내지 SAw4), w상 보조인덕터(LAw)를 포함하고, u상 보조회로부(ACu)와 유사한 연결구조를 갖는다.
도 3의 실시예에서는 u상, v상 및 w상 보조회로부(ACu, ACv, ACw)가 각각 u상, v상 및 w상 보조직류전원(VAu, VAv, VAw)을 포함하는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 u상, v상 및 w상 보조회로부(ACu, ACv, ACw)가 하나의 보조직류전원를 공유하여 제조비용을 절감할 수 있다.
u상 제1 내지 제4보조스위치(SAu1 내지 SAu4), v상 제1 내지 제4보조스위치(SAv1 내지 SAv4), w상 제1 내지 제4보조스위치(SAw1 내지 SAw4)는 각각 절연게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 또는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 일 수 있다.
이에 따라, u상, v상 및 w상 보조회로부(ACu, ACv, ACw)는 각각 u상, v상 및 w상 폴(Pu, Pv, Pw)에 u상, v상 및 w상 빌드업 전류(IAu, IAv, IAw)를 공급하는데, u상, v상 및 w상 출력전류(Iu, Iv, Iw)가 양의 값을 가질 경우 u상, v상 및 w상 상단스위치(STu, STv, STw)가 턴-온(turn-on) 및 턴-오프(turn-off) 되기 전에 양의 값을 갖는 u상, v상 및 w상 빌드업 전류(IAu, IAv, IAw)를 u상, v상 및 w상 폴(Pu, Pv, Pw)에 공급함으로써, u상, v상 및 w상 상단스위치(STu, STv, STw)의 온 스위칭 손실 및 오프 스위칭 손실을 감소시킬 수 있다.
그리고, u상, v상 및 w상 출력전류(Iu, Iv, Iw)가 음의 값을 가질 경우 u상, v상 및 w상 하단스위치(SBu, SBv, SBw)가 턴-온(turn-on) 되기 전에 음의 값을 갖는 u상, v상 및 w상 빌드업 전류(IAu, IAv, IAw)를 u상, v상 및 w상 폴(Pu, Pv, Pw)에 공급함으로써, u상, v상 및 w상 하단스위치(SBu, SBv, SBw)의 온 스위칭 손실을 감소시킬 수 있다.
u상, v상 및 W상 보조회로부(ACu, ACv, ACw)의 동작을 도면을 참조하여 설명한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 3상 인버터의 양의 u상 출력전류 및 양의 u상 빌드업 전류에 대한 타이밍도이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 3상 인버터의 음의 u상 출력전류 및 음의 u상 빌드업 전류에 대한 타이밍도로서, 도 3 및 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
도 5a에 도시한 바와 같이, u상 폴(Pu)로부터 출력되는 u상 출력전류(Iu)가 양의 값(예를 들어, 0.3A)을 갖는 구간은 제1 내지 제6양시간구간(TP1 내지 TP6)으로 구분될 수 있다.
제1양시간구간(TP1) 동안, u상 상단스위치(STu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제3보조스위치(SAu3)는 턴-온 상태를 갖고, u상 하단스위치(SBu), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 보조인덕터(LAu)에 u상 보조직류전원(VAu)이 인가되고 u상 보조인덕터(LAu)에 흐르는 u상 빌드업 전류(IAu)는 점점 증가하여 제1전류(I1)(예를 들어, 0.25)이 되고, u상 상단스위치(STu)에는 u상 출력전류(Iu)가 흐른다.
제2양시간구간(TP2) 동안, u상 상단스위치(STu)는 턴-온 상태를 갖고, u상 하단스위치(SBu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제3보조스위치(SAu3), u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 보조인덕터(LAu)에 역방향 전압이 인가되어 u상 보조인덕터(LAu)에 흐르는 u상 빌드업 전류(IAu)가 감소하여 제2전류(I2)가 된다.
제3양시간구간(TP3) 동안, u상 상단스위치(STu), u상 하단스위치(SBu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제3보조스위치(SAu3), u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 빌드업 전류(IAu)는 u상 제2보조스위치(SAu2)의 기생다이오드, u상 보조인덕터(LAu), u상 제4보조스위치(SAu4)의 기생다이오드를 통하여 u상 폴(Pu)에 공급되고, u상 상단스위치(STu)에는 u상 출력전류(Iu)에서 u상 빌드업 전류(IAu)를 감산한 값(Iu-IAu)에 대응되는 감소된 전류가 흐르고, 그 결과 u상 상단스위치(STu)는 오프 스위칭 구간(제2 및 제3양시간구간(TP2, TP3))에서 소프트 스위칭으로 동작하여 스위치의 전류 및 전압의 곱으로 정의되는 u상 상단스위치(STu)의 오프 스위칭 손실이 감소한다.
여기서, u상 빌드업 전류(IAu)의 크기를 조절하여 u상 상단스위치(STu)의 턴-오프 시점에 u상 상단스위치(STu)에 흐르는 전류를 0에 가까운 값으로 설정할 수 있다.
제4양시간구간(TP4) 동안, u상 하단스위치(SBu)는 턴-온 상태를 갖고, u상 상단스위치(STu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제3보조스위치(SAu3), u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 빌드업 전류(IAu)는 u상 제2보조스위치(SAu2)의 기생다이오드, u상 보조인덕터(LAu), u상 제4보조스위치(SAu4)의 기생다이오드를 통하여 u상 폴(Pu)에 공급되고, u상 하단스위치(SBu)의 기생다이오드를 통하여 전류가 흐르고(Iu>IAu), 그 결과 u상 하단스위치(SBu)의 양단의 전압이 0이 되어 u상 하단스위치(SBu)는 온 스위칭 구간(제3양시간구간(TP3))에서 소프트 스위칭으로 동작하여 스위치의 전류 및 전압의 곱으로 정의되는 u상 하단스위치(SBu)의 온 스위칭 손실이 감소한다.
제5양시간구간(TP5) 동안, u상 상단스위치(STu), u상 하단스위치(SBu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제3보조스위치(SAu3), u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 보조인덕터(LAu)에 전압이 인가되지 않아서 u상 보조인덕터(LAu)에 흐르는 u상 빌드업 전류(IAu)는 제2전류(I2)로 그대로 유지된다.
제6양시간구간(TP6) 동안, u상 상단스위치(STu)는 턴-온 상태를 갖고, u상 하단스위치(SBu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제3보조스위치(SAu3), u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 빌드업 전류(IAu)는 u상 제2보조스위치(SAu2)의 기생다이오드, u상 보조인덕터(LAu), u상 제4보조스위치(SAu4)의 기생다이오드를 통하여 u상 폴(Pu)에 공급되고, u상 상단스위치(STu)에는 u상 출력전류(Iu)에서 u상 빌드업 전류(IAu)를 감산한 값(Iu-IAu)에 대응되는 감소된 전류가 흐르고, 그 결과 u상 상단스위치(STu)는 온 스위칭 구간(제5 및 제6양시간구간(TP5, TP6))에서 소프트 스위칭으로 동작하여 스위치의 전류 및 전압의 곱으로 정의되는 u상 상단스위치(STu)의 온 스위칭 손실이 감소한다.
즉, u상 폴(Pu)로부터 출력되는 u상 출력전류(Iu)가 양의 값(예를 들어, 0.3)을 가질 경우, 3상 인버터(110)의 u상 상단스위치(STu)는 온 및 오프 스위칭 구간에서 소프트 스위칭으로 동작하고 u상 하단스위치(SBu)는 온 스위칭 구간에서 소프트 스위칭으로 동작하여, 스위칭 손실이 감소하고 시스템 효율이 향상된다.
v상 및 w상 보조회로부(ACv, ACw)도 u상 보조회로부(ACu)와 동일하게 동작하여 스위칭 손실이 감소하고 시스템 효율이 향상된다.
도 5b에 도시한 바와 같이, u상 폴(Pu)로부터 출력되는 u상 출력전류(Iu)가 음의 값(예를 들어, -0.3A)을 갖는 구간은 제1 내지 제5음시간구간(TN1 내지 TN5)으로 구분될 수 있다.
제1음시간구간(TN1) 동안, u상 상단스위치(STu), u상 하단스위치(SBu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제3보조스위치(SAu3), u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 상단스위치(STu)의 기생다이오드를 통하여 u상 출력전류(Iu)가 흐르고, 그 결과 u상 상단스위치(STu)의 양단의 전압이 0이 되어 u상 상단스위치(STu)는 온 스위칭 구간(제1음시간구간(TN1))에서 소프트 스위칭으로 동작하여 스위치의 전류 및 전압의 곱으로 정의되는 u상 상단스위칭(STu)의 온 스위칭 손실이 감소한다.
제2음시간구간(TN2) 동안, u상 상단스위치(STu)는 턴-온 상태를 갖고, u상 하단스위치(SBu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제3보조스위치(SAu3), u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 상단스위치(STu)와 u상 상단스위치(STu)의 기생다이오드를 통하여 u상 출력전류(Iu)가 흐른다.
제3음시간구간(TN3) 동안, u상 상단스위치(STu), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-온 상태를 갖고, u상 하단스위치(SBu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제3보조스위치(SAu3)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 보조인덕터(LAu)에 직류전원(Vdc)이 인가되고 u상 보조인덕터(LAu)에 흐르는 u상 빌드업 전류(IAu)는 점점 감소(절대값이 점점 증가)하여 제3전류(I3)(예를 들어, -0.25)가 되고, u상 상단스위치(STu)에는 u상 출력전류(Iu)가 흐른다.
제4음시간구간(TN4) 동안, u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-온 상태를 갖고, u상 상단스위치(STu), u상 하단스위치(SBu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제3보조스위치(SAu3)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 빌드업 전류(IAu)는 u상 제1보조스위치(SAu1)의 기생다이오드, u상 보조인덕터(LAu), u상 제4보조스위치(SAu4)의 기생다이오드를 통하여 u상 폴(Pu)에 공급되고, u상 상단스위치(STu)에는 u상 출력전류(Iu)에서 u상 빌드업 전류(IAu)를 감산한 값(Iu-IAu)에 대응되는 감소된 전류가 흐르고, 그 결과 u상 상단스위치(STu)는 오프 스위칭 구간(제4음시간구간(TN4))에서 소프트 스위칭으로 동작하여 스위치의 전류 및 전압의 곱으로 정의되는 u상 상단스위치(STu)의 오프 스위칭 손실이 감소한다.
여기서, u상 빌드업 전류(IAu)의 크기를 조절하여 u상 상단스위치(STu)의 턴-오프 시점에 u상 상단스위치(STu)에 흐르는 전류를 0에 가까운 값으로 설정할 수 있다.
제5음시간구간(TN5) 동안, u상 하단스위치(SBu), u상 제4보조스위치(SAu4)는 턴-온 상태를 갖고, u상 상단스위치(STu), u상 제1보조스위치(SAu1), u상 제2보조스위치(SAu2), u상 제3보조스위치(SAu3)는 턴-오프 상태를 갖는다.
이에 따라, u상 빌드업 전류(IAu)는 u상 제1보조스위치(SAu2)의 기생다이오드, u상 보조인덕터(LAu), u상 제4보조스위치(SAu4)를 통하여 u상 폴(Pu)에 공급되고, u상 하단스위치(SBu)에는 u상 출력전류(Iu)에서 u상 빌드업 전류(IAu)를 감산한 값(Iu-IAu)에 대응되는 절대값이 감소된 전류가 흐르고, 그 결과 u상 하단스위치(SBu)는 온 스위칭 구간(제6양시간구간(TN6))에서 소프트 스위칭으로 동작하여 스위치의 전류 및 전압의 곱으로 정의되는 u상 하단스위치(STu)의 온 스위칭 손실이 감소한다.
즉, u상 폴(Pu)로부터 출력되는 u상 출력전류(Iu)가 음의 값(예를 들어, -0.3V)을 가질 경우, 3상 인버터(110)의 u상 상단스위치(STu)는 온 및 오프 스위칭 구간에서 소프트 스위칭으로 동작하고 u상 하단스위치(SBu)는 온 스위칭 구간에서 소프트 스위칭으로 동작하여, 스위칭 손실이 감소하고 시스템 효율이 향상된다.
v상 및 w상 보조회로부(ACv, ACw)도 u상 보조회로부(ACu)와 동일하게 동작하여 스위칭 손실이 감소하고 시스템 효율이 향상된다.
이러한 3상 인버터(110)에서는, u상 출력전류(Iu)가 양의 값을 가질 경우, u상 상단스위치(STu)가 턴-온 상태가 되기 전에는 u상 보조인덕터(LAu)는 리셋되지 않고 u상 빌드업 전류(IAu)는 0으로 감소하지 않는다.
반면에, u상 출력전류(Iu)가 음의 값을 가질 경우, u상 하단스위치(SBu)가 턴-온 상태를 갖는 동안 u상 빌드업 전류(IAu)가 0으로 절대값이 감소한다. 이러한 음의 u상 빌드업 전류(IAu)의 파형을 양의 u상 빌드업 전류(IAu)의 파형과 동일한 형태로 설정할 경우, u상 하단스위치(SBu)의 오프 스위칭 손실이 감소하지만, 제어가 복잡해지고 도전 손실이 증가할 수 있다.
한편, u상 출력전류(Iu)의 1주기 동안 소비되는 평균전력을 0에 가깝게 하기 위하여, u상 보조직류전원(VAu)에서 소비되는 에너지와 u상 보조직류전원(VAu)에 인가되는 에너지를 동일하게 설정할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 3상 인버터
STu, STv, STw: u상, v상, w상 상단스위치
SBu, SBv, SBw: u상, v상, w상 하단스위치
ACu, ACv, ACw: u상, v상, w상 보조회로부

Claims (10)

  1. 직류전원과;
    상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 u상 상단스위치 및 u상 하단스위치와;
    상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 v상 상단스위치 및 v상 하단스위치와;
    상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 w상 상단스위치 및 w상 하단스위치와;
    상기 u상 상단스위치 및 상기 u상 하단스위치 사이의 u상 폴에 u상 빌드업 전류를 공급하는 u상 보조회로부와;
    상기 v상 상단스위치 및 상기 v상 하단스위치 사이의 v상 폴에 v상 빌드업 전류를 공급하는 v상 보조회로부와;
    상기 w상 상단스위치 및 상기 w상 하단스위치 사이의 w상 폴에 w상 빌드업 전류를 공급하는 w상 보조회로부
    를 포함하는 3상 인버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 u상 보조회로부는,
    u상 보조직류전원과;
    상기 u상 보조직류전원의 양극단자에 연결되는 u상 제1보조스위치와;
    상기 u상 제1보조스위치와 상기 u상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 u상 제2보조스위치와;
    상기 u상 제1보조스위치 및 상기 u상 제2보조스위치에 연결되는 u상 보조인덕터와;
    상기 u상 보조인덕터와 상기 u상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 u상 제3보조스위치와;
    상기 u상 보조인덕터 및 상기 u상 제3보조스위치와 상기 u상 폴 사이에 연결되는 u상 제4보조스위치
    를 포함하는 3상 인버터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 v상 보조회로부는,
    v상 보조직류전원과;
    상기 v상 보조직류전원의 양극단자에 연결되는 v상 제1보조스위치와;
    상기 v상 제1보조스위치와 상기 v상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 v상 제2보조스위치와;
    상기 v상 제1보조스위치 및 상기 v상 제2보조스위치에 연결되는 v상 보조인덕터와;
    상기 v상 보조인덕터와 상기 v상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 v상 제3보조스위치와;
    상기 v상 보조인덕터 및 상기 v상 제3보조스위치와 상기 v상 폴 사이에 연결되는 v상 제4보조스위치
    를 포함하고,
    상기 w상 보조회로부는,
    w상 보조직류전원과;
    상기 w상 보조직류전원의 양극단자에 연결되는 w상 제1보조스위치와;
    상기 w상 제1보조스위치와 상기 w상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 w상 제2보조스위치와;
    상기 w상 제1보조스위치 및 상기 w상 제2보조스위치에 연결되는 w상 보조인덕터와;
    상기 w상 보조인덕터와 상기 w상 보조직류전원의 음극단자 사이에 연결되는 v상 제3보조스위치와;
    상기 w상 보조인덕터 및 상기 w상 제3보조스위치와 상기 w상 폴 사이에 연결되는 w상 제4보조스위치
    를 포함하는 3상 인버터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 u상 폴로부터 출력되는 u상 출력전류가 양의 값을 가질 경우,
    제1양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고,
    제2양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고,
    제3양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고,
    제4양시간구간 동안, 상기 u상 하단스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고,
    제5양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고,
    제6양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖는 3상 인버터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 u상 보조인덕터를 흐르는 상기 u상 빌드업 전류는,
    상기 제1양시간구간 동안, 0에서 제1전류로 증가하고,
    상기 제2양시간구간 동안, 상기 제1전류에서 제2전류로 감소하고,
    상기 제3, 제4 및 제5양시간구간 동안, 상기 제2전류로 유지되고,
    상기 제6양시간구간 동안, 상기 제2전류에서 0으로 감소하는 3상 인버터.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 u상 폴로부터 출력되는 u상 출력전류가 음의 값을 가질 경우,
    제1음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고,
    제2음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고,
    제3음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고,
    제4음시간구간 동안, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치는 턴-오프 상태를 갖고,
    제5음시간구간 동안, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제4보조스위치는 턴-온 상태를 갖고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치는 턴-오프 상태를 갖는 3상 인버터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 u상 보조인덕터를 흐르는 상기 u상 빌드업 전류는,
    상기 제1 및 제2음시간구간 동안, 0으로 유지되고,
    상기 제3음시간구간 동안, 0에서 제3전류로 감소하고,
    상기 제4 및 제5음시간구간 동안, 상기 제3전류에서 0으로 증가하는 3상 인버터.
  8. u상 보조회로부가 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 u상 상단스위치 및 u상 하단스위치 사이의 u상 폴에 u상 빌드업 전류를 공급하는 단계와;
    v상 보조회로부가 상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 v상 상단스위치 및 v상 하단스위치 사이의 v상 폴에 v상 빌드업 전류를 공급하는 단계와;
    w상 보조회로부가 상기 직류전원의 양단자에 직렬로 연결되는 w상 상단스위치 및 w상 하단스위치 사이의 w상 폴에 w상 빌드업 전류를 공급하는 단계와;
    상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 v상 상단스위치, 상기 v상 하단스위치, 상기 w상 상단스위치 및 상기 w상 하단스위치의 스위칭에 의하여 상기 u상 폴, v상 폴 및 w상 폴로부터 각각 u상 출력전류, v상 출력전류 및 w상 출력전류를 출력하는 단계
    를 포함하는 3상 인버터의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 u상 폴로부터 출력되는 상기 u상 출력전류가 양의 값을 가질 경우,
    상기 u상 보조회로부가 상기 u상 폴에 상기 u상 빌드업 전류를 공급하는 단계는,
    제1양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와;
    제2양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와;
    제3양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와;
    제4양시간구간 동안, 상기 u상 하단스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와;
    제5양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와;
    제6양시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치는 턴-온 하고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계
    를 포함하는 3상 인버터의 구동방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 u상 폴로부터 출력되는 상기 u상 출력전류가 음의 값을 가질 경우,
    상기 u상 보조회로부가 상기 u상 폴에 상기 u상 빌드업 전류를 공급하는 단계는,
    제1음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와;
    제2음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-오프 하는 단계와;
    제3음시간구간 동안, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치를 턴-오프 하는 단계와;
    제4음시간구간 동안, 상기 u상 제4보조스위치를 턴-온 하고, 상기 u상 상단스위치, 상기 u상 하단스위치, 상기 u상 제1보조스위치, 상기 u상 제2보조스위치, 상기 u상 제3보조스위치를 턴-오프 하는 단계와;
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    를 포함하는 3상 인버터의 구동방법.
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