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복수의 스위치 소자를 포함하며, 상기 복수의 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라 각각 9개 레벨을 갖는 3상 출력전압을 생성하는 스위치부;
상기 출력전압에 대한 벡터 제어를 수행하여, 3상 기준 전압값을 생성하는 벡터 제어부; 및
FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현되며, 상기 3상 기준 전압값에 따라, 상기 복수의 스위치 소자에 대한 PWM 제어를 수행하는 PWM 제어부;를 포함하며,
상기 스위치부는,
상기 3상 출력 전압을 생성하기 위한 3개의 셀을 포함하며,
상기 3개의 셀 각각은, 직렬 연결된 두 개의 단위 셀을 포함하며,
상기 3개의 셀 각각은,
직렬 연결된 제1 내지 제4 스위치 소자로 이루어진 제1 스위치 그룹;
직렬 연결된 제5 내지 제8 스위치 소자로 이루어지며 상기 제1 스위치 그룹과 나란히 배치되는 제2 스위치 그룹;
직렬 연결된 제9 내지 제12 스위치 소자로 이루어진 제3 스위치 그룹; 및
직렬 연결된 제13 내지 제16 스위치 소자로 이루어지며 상기 제3 스위치 그룹과 나란히 배치되는 제4 스위치 그룹;을 포함하며,
상기 제1 및 제2 스위치 그룹은 제1 단위 셀을 이루고, 상기 제3 및 제4 스위치 그룹은 상기 제1 단위 셀과 직렬 연결되는 제2 단위 셀을 이루는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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제1항에 있어서,
상기 단위 셀은,
3 레벨을 갖는 출력 전압을 생성하는 다이오드 클램프 인버터이며,
상기 3개의 셀 각각은 상기 두 개의 단위 셀의 출력 전압의 조합에 따라 9 레벨을 갖는 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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제1항에 있어서,
상기 3개의 셀 각각은,
상기 제1, 2, 7, 8, 9, 10, 15, 16 스위치 소자가 온되면 제1 레벨, 상기 제2, 3, 7, 8, 9, 10, 15, 16 스위치 소자가 온되면 제2 레벨, 상기 제2, 3, 7, 6, 9, 10, 15, 16 스위치 소자가 온되면 제3 레벨, 상기 제2, 3, 6, 7, 10, 11, 15, 16 스위치 소자가 온되면 제4 레벨, 상기 제2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15 스위치 소자가 온되면 제5 레벨, 상기 제2, 3, 6, 7, 10, 11, 13, 14 스위치 소자가 온되면 제6 레벨, 상기 제2, 3, 6, 7, 11, 12, 13, 14 스위치 소자가 온되면 제7 레벨, 상기 제2, 3, 5, 6, 11, 12, 13, 14 스위치 소자가 온되면 제8 레벨, 상기 제3, 4, 5, 6, 11, 12, 13, 14 스위치 소자가 온되면 제9 레벨을 형성하여 총 9개의 출력전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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6
제1항에 있어서,
상기 제1과 제3 스위치 소자, 상기 제2와 제4 스위치 소자, 상기 제5와 제7 스위치 소자, 상기 제6과 제8스위치 소자, 상기 제9와 제11스위치 소자, 상기 제10과 제12 스위치 소자, 상기 제13과 제15 스위치 소자, 상기 제14와 제16스위치 소자는 하나의 쌍을 이루며, 하나의 스위치 소자의 온 동작시에 다른 하나의 스위치 소자는 오프 동작하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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7
제1항에 있어서,
상기 벡터 제어부는,
샘플링 시간마다 상기 3상 출력 전압에 대한 벡터 제어를 수행하여, 각 상에 대한 기준 전압값을 생성하고, 생성된 기준 전압값을 순차적으로 상기 PWM 제어부에 전달하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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8
제1항에 있어서,
상기 벡터 제어부는,
기준 전압값을 나타내는 13비트의 기준 전압값 비트 및 상기 기준 전압값이 적용될 상을 나타내는 3비트의 선택비트를 포함하는 16비트 데이터를 생성하여 상기 PWM 제어부에 전달하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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9
제8항에 있어서,
상기 벡터 제어부는,
상기 기준 전압값 비트는 상기 선택비트의 동작 시간 및 상기 선택비트의 동작 시간 전후로 기설정된 시간 동안 기준 전압값 데이터를 유지하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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10
제9항에 있어서,
상기 선택비트의 동작 시간은 1㎲인 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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제8항에 있어서,
상기 PWM 제어부는,
상기 3비트의 선택 비트 중 어느 하나의 비트가 0 되는 경우, 상기 13비트의 기준 전압값 비트를 상기 0 되는 비트에 대응되는 상에 대한 기준 전압값으로 독취하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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12
제1항에 있어서,
상기 PWM 제어부는,
외부 클럭 주파수에 대응하는 기본 반송신호를 생성하고, 상기 생성된 기본 반송신호를 기초로, 상기 반송신호와 동상인 M-밴드 반송신호와, 180도 위상차를 갖는 W-밴드 반송신호를 생성하는 반송신호 생성부;
상기 생성된 M-밴드 반송신호, W-밴드 반송신호의 레벨을 조정하여 8개의 반송신호를 생성하는 8 레벨 시프트부; 및
상기 생성된 8개의 반송신호와 상기 벡터 제어부로부터 수신된 3상 기준전압을 비교하여 상기 스위치부의 스위치 소자 각각에 대한 PWM 신호를 생성하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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제12항에 있어서,
상기 PWM 제어부는,
상기 스위치부의 과전류를 검출하며, 과전류가 검출되면 상기 비교기의 PWM 신호 생성을 정지하는 보호부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨 인버터
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