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각 상별로 0전압 및 제1레벨 내지 제3레벨의 전압 중 어느 한 전압을 출력하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터에 있어서,서로 직렬로 연결되는 제1 내지 3커패시터를 포함하며, 양단이 직류 전원에 연결되는 DC링크 커패시터부; 및상기 DC링크 커패시터부에 위상별로 병렬로 연결되는 제1 내지 3레그;를 포함하고,상기 제1 내지 3레그 각각은,양단이 상기 제1커패시터와 연결되며, 서로 직렬로 연결되어 상보적으로 동작하는 제1-1스위치와 제1-2스위치를 포함하는 제1스위치부;양단이 상기 제3커패시터와 연결되며, 서로 직렬로 연결되어 상보적으로 동작하는 제3-1스위치와 제3-2스위치를 포함하는 제3스위치부;일단이 상기 제1-1스위치와 상기 제1-2스위치 사이에 연결되고, 타단이 출력단에 연결되는 제2-1스위치와 일단이 상기 제3-1스위치와 상기 제3-2스위치 사이에 연결되고, 타단이 상기 출력단에 연결되는 제2-2스위치를 포함하는 제2스위치부;상기 제1-2스위치, 상기 제3-1스위치 및 상기 출력단 사이에 위치해 상기 제1 내지 3스위치부에 포함되는 스위치에 개방고장이 발생하면, 출력경로를 바꾸도록 동작하는 내결함성 스위치부; 및출력하고자 하는 전압에 따라 상기 제1 내지 3스위치부의 스위칭을 제어하고, 상기 제1 내지 3스위치부에 포함되는 스위치에 개방 고장이 발생하면 상기 내결함성 스위치부의 스위칭을 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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제1항에 있어서,상기 내결함성 스위치부는,일단이 상기 제1-2스위치와 연결되는 제1내결함 스위치;일단이 상기 제3-1스위치와 연결되며, 타단이 상기 제1내결함 스위치의 타단과 연결되어 상기 제1내결함 스위치와 직렬로 연결되는 제3내결함 스위치;일단이 제1내결함 스위치와 상기 제3내결함 스위치 사이에 연결되는 제2내결함 스위치; 및일단이 상기 제2내결함 스위치의 타단에 연결되고, 타단이 상기 출력단에 연결되되, 상기 제2내결함 스위치와 역직렬(Anti-series)로 연결되는 제4내결함 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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제2항에 있어서,상기 제1내결함 스위치와 상기 제3내결함 스위치는 서로 상보적으로 동작하고,상기 제2내결함 스위치와 상기 제4내결함 스위치는 동일한 게이팅 신호에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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4
제3항에 있어서,상기 제어기는,상기 제1-2스위치에 개방 고장이 발생하고, 상별 출력 전압 지령이 0일 때, 상기 제1-1스위치, 상기 제2-1스위치, 상기 제3-1스위치, 상기 제2내결함 스위치, 상기 제3내결함 스위치 및 상기 제4내결함 스위치는 오프로 제어하고, 상기 제2-2스위치, 상기 제3-2스위치 및 상기 제1내결함 스위치는 온으로 제어하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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5
제3항에 있어서,상기 제어기는,상기 제1-2스위치에 개방 고장이 발생하고, 상별 출력 전압 지령이 상기 제1레벨 범위이면, 상기 제1-1스위치, 상기 제2-1스위치, 상기 제2내결함 스위치, 상기 제3내결함 스위치 및 상기 제4내결함 스위치는 오프로 제어하고, 상기 제2-2스위치 및 상기 제1내결함 스위치는 온으로 제어하고, 상기 제3-1스위치 및 상기 제3-2스위치는 소정 듀티비로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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6
제3항에 있어서,상기 제어기는,상기 제1-2스위치에 개방 고장이 발생하고, 상별 출력 전압 지령이 상기 제2레벨 범위이면, 상기 제1-1스위치, 상기 제3-2스위치 및 상기 제3내결함 스위치는 오프로 제어하고, 상기 제3-1스위치, 상기 제1내결함 스위치는 온으로 제어하며, 상기 제2-1스위치, 상기 제2-2스위치, 상기 제2내결함 스위치 및 상기 제4내결함 스위치는 소정 듀티비로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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7
제3항에 있어서,상기 제어기는,상기 제1-2스위치에 개방 고장이 발생하고, 상별 출력 전압 지령이 상기 제3레벨 범위이면, 상기 제2-2스위치, 상기 제3-2스위치 및 상기 제3내결함 스위치는 오프로 제어하고, 상기 제2-1스위치, 상기 제3-1스위치 및 상기 제1내결함 스위치는 온으로 제어하며, 상기 제1-1스위치, 상기 제2내결함 스위치 및 상기 제4내결함 스위치는 소정 듀티비로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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8
제3항에 있어서,상기 제어기는,상기 제2-1스위치에 개방 고장이 발생하고, 상별 출력 전압 지령이 상기 제1레벨 범위이면, 상기 제1-1스위치 및 상기 제1내결함 스위치는 오프로 제어하고, 상기 제1-2스위치, 상기 제2-2스위치 및 상기 제3내결함 스위치는 온으로 제어하며, 상기 제3-1스위치, 상기 제3-2스위치, 상기 제2내결함 스위치 및 상기 제4내결함 스위치는 소정 듀티비로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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9
제3항에 있어서,상기 제어기는,상기 제2-1스위치에 개방 고장이 발생하고, 상별 출력 전압 지령이 상기 제2레벨 범위이면, 상기 제1-1스위치 및 상기 제3-2스위치는 오프로 제어하고, 상기 제1-2스위치, 상기 제3-1스위치, 상기 제2내결함 스위치 및 상기 제4내결함 스위치는 온으로 제어하며, 상기 제2-2스위치, 상기 제1내결함 스위치 및 상기 제3내결함 스위치는 소정 듀티비로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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10
제3항에 있어서,상기 제어기는,상기 제2-2스위치에 개방 고장이 발생하고, 상별 출력 전압 지령이 상기 제1레벨 범위이면, 상기 제1-1스위치, 상기 제3-2스위치 및 상기 제1내결함 스위치는 오프로 제어하고, 상기 제1-2스위치, 상기 제3-1스위치 및 상기 제3내결함 스위치는 온으로 제어하며, 상기 제2-1스위치, 상기 제2내결함 스위치 및 상기 제4내결함 스위치는 소정 듀티비로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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11
제3항에 있어서,상기 제어기는,상기 제3-1스위치에 개방 고장이 발생하고, 상별 출력 전압 지령이 상기 제1레벨 범위이면, 상기 제1-1스위치, 상기 제2-1스위치 및 상기 제1내결함 스위치는 오프로 제어하고, 상기 제1-2스위치, 상기 제2-2스위치 및 상기 제3내결함 스위치는 온으로 제어하며, 상기 제3-2스위치, 상기 제2내결함 스위치 및 상기 제4내결함 스위치는 소정 듀티비로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제1 내지 3스위치부 및 상기 내결함성 스위치부에 포함되는 스위치의 듀티비는 개방 고장이 발생한 스위치의 종류와 정규화된 상별 출력 전압 지령인 에 따라 아래 수식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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제1항에 있어서,상기 제1 내지 3커패시터 각각의 커패시턴스는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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제1항에 있어서,상기 직류 전원과 상기 DC링크 커패시터부 사이에 위치해 상기 제1 내지 3커패시터의 전압을 밸런싱하는 전압 밸런싱부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 4레벨 능동 중성점 클램프 인버터
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