일반기술

쓰리 레벨 지티오 인버터/컨버터용 스너버 회로

본 기술은 게이트 턴-오프 사이리스터(GTO)를 이용한 3레벨 인버터 또는 컨버터용 스너버 회로에 관한 것으로 3레벨 GTO 인버터 또는 컨버터에서 GTO의 턴-온, 턴-오프시 도통 전류의 상승률 및 소자 양단의 전압 상승률을 제한하기 위한 스너버(SNUBBER) 회로에 관한 것이다.일반적으로 GTO는 사이리스터의 일종으로 게이트 단자로 입력되는 신호에 따라 동작되며, 기존의 사이리스터와는 달리 고전압, 대전류를 제어할 수 있고 턴-오프 기능이 있어 대용량 파워 시스템의 전력 변환 장치인 인버터 또는 컨버터의 스위칭 소자로 많이 이용되고 있다. 그 예로 GTO소자의 동작 특성을 이용하여 서로 다른 두가지 또는 세가지의 상태를 출력하는 인버터를 구성할 수 있다. 그러나 GTO소자는 턴-온시 초기 과도한 도통전류가 흐르므로 이를 제한하여야 하며, 또한 턴-오프시에는 GTO양단의 전압상승에 의한 갑작스런 히트 펄스(HEAT PULSE)발진 및 내부 충전 에너지에 의해 GTO가 턴-온되는 것을 방지하기 위하여 전압 상승률을 제한하여야 한다. 이러한 역할을 담당하기 위하여 GTO 인버터 또는 컨버터에서는 스너버 회로가 필요하다.일반적으로 스너버 회로는 GTO 턴-오프시 전압상승률을 제한하기 위한 병렬 캐패시터 및 GTO 턴-온시 전류 상승률을 제한하기 위한 직렬 인덕터로 구성된다.기존 RCD-RLD 구조의 스너버 회로는 회로가 복잡하고 많은 소자가 사용되므로 인버터 또는 컨버터의 회로구성을 복잡하게 한다. 더욱이 회생회로를 구현할 경우 각 암(ARM)당 4개의 회생 회로가 필요하게 된다. 또한 이러한 RCD-RLD구조의 스너버 회로는 내측 GTO소자의 턴-오프 스너버에 과전압 방전 경로가 없음으로 인하여 외측 GTO소자 및 내측 GTO소자간의 저지 전압 불균형 문제를 유발하며, 이러한 전압 불균형은 내측 GTO 소자부에 과도한 스트레스를 유발하여 소자 파괴의 원인이 된다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 기술은 3레벨 GTO 인버터 또는 컨버터에 사용되는 스너버 회로의 구조를 간략화시켜 사용되는 소자의 수를 감소시킴으로써 인버터 또는 컨버터의 가격 및 점유 면적 크기를 소형화할 수 있으며, 사너버 캐패시터의 용량을 일반적인 RCD-RLD 스너버 회로에 비해 1/2정도로 줄일 수 있으며, 스너버 캐패시터의 2차 다이나믹스 형성에 의한 방전으로 소자의 과전류를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 내측 GTO소자와 외측GTO소자간의 저지 전압 불균형 문제를 해소할 수 있다. 또한, 회생 스너버 구조로 변경시 회생시킬 에너지를 한곳으로 집중하여 회생 회로를 간단화할 수 있으므로 경제적인 이점이 있다.