KR101727010B1 - 단상 7레벨 연계형 인버터 - Google Patents

단상 7레벨 연계형 인버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인버터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 DC링크의 전원을 7레벨로 변환하여 부하에 공급할 수 있어 출력 레벨수를 증대시킬 수 있고 이에 따라 고조파 왜곡률을 저감할 수 있는 단상 7레벨 연계형 인버터에 관한 것이다.

Description

단상 7레벨 연계형 인버터{Single-phase seven-level grid-connected inverter}
본 발명은 인버터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 DC링크의 전원을 7레벨로 변환하여 부하에 공급할 수 있어 출력 레벨수를 증대시킬 수 있고 이에 따라 고조파 왜곡률을 저감할 수 있는 단상 7레벨 연계형 인버터에 관한 것이다.
최근 화석연료의 고갈 및 이산화탄소의 증가로 인해 신재생에너지를 계통에 연계하고자 하는 노력이 있다.
태양광에너지와 풍력에너지는 신재생에너지 발전 중에서 대부분을 차지하고 있으며, 이러한 에너지를 필요한 형태인 전기에너지로 변환하여 계통에 연계하기 위해서는 인버터가 필수적이다.
한편, 종래의 3레벨 PWM 인버터의 경우 출력 레벨이 낮으므로 스위칭 동작에 의한 고조파 왜곡이 크고, 필터 사이즈가 커지는 등의 다양한 문제점이 존재하는데 이러한 문제점들을 해결하기 위해 다양한 형태의 멀티레벨 인버터들이 요구되고 있다.
대표적으로 다이오드 클램프(dioded-clamped), 커패시터 클램프(capacitor clamped), 캐스케이드 풀 브릿지(cascaded full-bridge) 형태의 인버터가 제안된 바 있다.
본 발명자은 상술한 요구를 충족하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 DC링크 전원을 7레벨 전원을 출력할 수 있고 이에 따라 고조파 왜곡을 저감할 수 있는 새로운 형태의 단상 7레벨 연계형 인버터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 단상 7레벨 연계형 인버터로서, 네 개의 직결된 직류전원을 갖는 DC링크와 부하를 서로 연결하며, 상기 직류전원들의 사이단과 상기 부하의 플러스 단을 연결하며, 상기 DC링크의 전원의 '1/4'레벨 전원, '2/4'레벨 전원 또는 '3/4'레벨 전원을 상기 부하로 공급하는 레벨 전원 공급부; 상기 부하의 마이너스 단과 상기 DC링크의 플러스 단 또는 마이너스 단을 연결하며, 상기 레벨 전원들의 극성을 변화시키는 극성 변환부; 및 상기 부하의 양단에 병렬로 연결되어 상기 부하에 '0'레벨 전원이 형성되게 하는 '0'레벨 전원 형성부;를 포함하여, '0'레벨, '1/4'레벨, '2/4'레벨, '3/4'레벨, '-1/4'레벨, '-2/4'레벨, 및 '-3/4'레벨의 '7'레벨 전원을 출력할 수 있는 단상 7레벨 연계형 인버터를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 DC링크는 플러스 단에서 마이너스 단으로 제1 직류전원, 제2 직류전원, 제3 직류전원 및 제4 직류전원이 순차로 직결되어 형성되며, 상기 레벨 전원 공급부:는, 일단이 상기 제1 직류전원과 상기 제2 직류전원의 사이단에 연결되는 제1 스위치; 일단이 상기 제1 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 제3 직류전원과 상기 제4 직류전원의 사이단에 연결되는 제2 스위치; 일단이 상기 제2 직류전원과 상기 제3 직류전원의 사이단에 연결되는 제3 스위치; 및 일단이 상기 제3 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 사이단에 연결되는 제4 스위치;를 포함하고, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 사이단은 상기 부하의 플러스 단에 연결된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 극성 변환부:는, 일단이 상기 DC링크의 플러스단에 연결되고, 타단은 상기 부하의 마이너스 단에 연결되는 마이너스 극성 형성용 스위치; 및 일단이 상기 마이너스 극성 형성용 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 DC링크의 마이너스 단에 연결되는 플러스 극성 형성용 스위치;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 '0'레벨 전원 형성부:는, 일단이 상기 부하의 플러스 단에 연결되는 제1 '0'레벨 형성용 스위치; 및 일단이 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 부하의 마이너스 단에 연결되는 제2 '0'레벨 형성용 스위치;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 하나의 입력전원을 상기 직류전원들로 분배하기 위한 입력전원 분배부를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 입력전원 분배부:는, 일단이 상기 입력전원의 플러스 단에 연결되는 제1 인덕터; 일단이 상기 제1 인덕터의 타단에 연결되고 타단은 상기 입력전원의 마이너스 단에 연결되어 상기 제1 인덕터를 충전하는 제1 충전용 스위치; 애노드가 상기 제1 인덕터의 타단에 연결되고, 캐소드는 상기 DC링크의 플러스 단에 연결되는 제1 다이오드; 일단이 상기 입력전원의 마이너스 단에 연결되는 제2 인덕터; 일단이 상기 입력전원의 플러스 단에 연결되고 타단은 상기 제2 인덕터의 타단에 연결되어 상기 제2 인덕터를 충전하는 제2 충전용 스위치; 및 애노드가 상기 DC링크의 마이너스 단에 연결되고, 캐소드는 상기 제2 인덕터의 타단에 연결되는 제2 다이오드;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 '0'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치 및 상기 제2 '0'레벨 형성용 스위치가 '온'되어, 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치, 상기 제2 '0'레벨 형성용 스위치 및 상기 부하가 폐루프를 이룬다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 '1/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제2 스위치 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제4 직류전원, 상기 상기 제2 스위치, 상기 부하 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이룬다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 '2/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제4 직류전원, 상기 제3 직류전원, 상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치, 상기 부하 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이룬다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 '3/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제1 스위치 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제4 직류전원, 상기 제3 직류전원, 상기 제2 직류전원, 상기 제1 스위치, 상기 부하 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이룬다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 '-1/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제1 스위치 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제1 직류전원, 상기 제1 스위치, 상기 부하 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이룬다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 '-2/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제1 직류전원, 상기 제2 직류전원, 상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치, 상기 부하 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이룬다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 '-3/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제2 스위치 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제1 직류전원, 상기 제2 직류전원, 상기 제3 직류전원, 상기 제2 스위치, 상기 부하 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이룬다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명의 단상 7레벨 연계형 인버터에 의하면, 적은 스위치의 개수로 7레벨 전원을 출력할 수 있고 출력 레벨 수를 증대에 따라 고조파 왜곡을 저감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터의 스위칭 패턴을 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터의 '0'레벨 전원 출력을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터의 '1/4'레벨 전원 출력을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터의 '2/4'레벨 전원 출력을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터의 '3/4'레벨 전원 출력을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터의 '-1/4'레벨 전원 출력을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터의 '-2/4'레벨 전원 출력을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터의 '-3/4'레벨 전원 출력을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터(100)는 DC링크(10)의 전원을 7레벨의 출력 전원으로 변환하여 부하(Load)에 공급하거나 계통에 연계하기 위한 멀티레벨 인버터이다.
또한, 상기 DC링크(10)는 네 개의 직결된 직류전원(11,12,13,14)을 포함한다.
또한, 상기 직류전원들(11,12,13,14)은 상기 DC링크(10)의 플러스 단에서 마이너스 단으로 제1 직류전원(11), 제2 직류전원(12), 제3 직류전원(13) 및 제4 직류전원(14)이 순차로 직렬연결되어 구성된다.
또한, 본 발명의 단상 7레벨 연계형 인버터(100)는 '0'레벨과 상기 DC링크(10) 양단 전압의 '1/4'레벨, '2/4'레벨, '3/4'레벨, '-1/4'레벨, '-2/4'레벨, 및 '-3/4'레벨 전원을 포함하여 총 7레벨의 전원을 출력한다.
또한, 본 발명의 단상 7레벨 연계형 인버터(100)는 레벨 전원 공급부(110), 극성 변환부(120) 및 '0'레벨 전원 형성부(130)을 포함하고, 하나의 입력 전원(20)이 입력될 경우, 상기 입력 전원(20)을 상기 네 개의 직류전원(11,12,13,14)으로 분압하여 밸런싱하기 위한 입력전원 분배부(200)를 더 포함할 수 있다.
상기 레벨 전원 공급부(110)는 상기 DC링크(10)와 상기 부하의 플러스단을 연결하며, 상기 DC링크(10)의 '1/4'레벨 전원, '2/4'레벨 전원 또는 '3/4'레벨 전원을 선택적으로 상기 부하에 공급한다.
또한, 상기 직류전원들(11,12,13,14)의 크기를 각각 Vc라고 할 때, 상기 '1/4'레벨 전원은 Vc가 되고, 상기 '2/4'레벨 전원은 2Vc가 되며, 상기 '3/4'레벨 전원은 3Vc가 된다.
더욱 자세하게는 상기 레벨 전원 공급부(110)는 일단이 상기 제1 직류전원(11)과 상기 제2 직류전원(12)의 사이단에 연결되는 제1 스위치(111,S1), 일단이 상기 제1 스위치(111)의 타단에 연결되고, 타단은 상기 제3 직류전원(13)과 상기 제4 직류전원(14)의 사이단에 연결되는 제2 스위치(112,S2), 일단이 상기 제2 직류전원(12)과 상기 제3 직류전원(13)의 사이단에 연결되는 제3 스위치(113,SA1) 및 일단이 상기 제3 스위치(113)의 타단에 연결되고, 타단은 상기 제1 스위치(111)와 상기 제2 스위치(112)의 사이단에 연결되는 제4 스위치(114,SA2)를 포함한다.
또한, 상기 제1 스위치(111)와 상기 제2 스위치(112)의 사이단은 상기 부하의 플러스 단에 연결된다.
즉, 상기 레벨 전원 공급부(110)는 스위치들(111,112,113,114)의 '온', '오프' 여부에 따라 '1/4'레벨 전원, '2/4'레벨 전원 또는 '3/4'레벨 전원을 선택적으로 상기 부하에 공급하는 역할을 한다.
상기 극성 변환부(120)는 상기 부하의 마이너스 단과 상기 DC링크(10)의 플러스 단 또는 마이너스 단을 선택적으로 연결하여 상기 레벨 전원 공급부(110)에서 상기 부하로 공급되는 전원의 극성을 결정한다.
또한, 상기 극성 변환부(120)는 일단이 상기 DC링크(10)의 플러스단에 연결되고, 타단은 상기 부하의 마이너스 단에 연결되는 마이너스 극성 형성용 스위치(121,S3) 및 일단이 상기 마이너스 극성 형성용 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 DC링크(10)의 마이너스 단에 연결되는 플러스 극성 형성용 스위치(122,S4)를 포함한다.
즉, 상기 마이너스 극성 형성용 스위치(121)는 상기 부하의 마이너스 단을 상기 DC링크(10)의 플러스 단과 연결하여 상기 레벨 전원 공급부(110)에서 공급되는 전원이 마이너스 극성을 갖게 하고, 상기 플러스 극성 형성용 스위치(122)는 상기 부하의 마이너스 단을 상기 DC링크(10)의 마이너스 단과 연결하여 상기 레벨 전원 공급부(110)에서 공급되는 전원이 플러스 극성을 갖게 한다.
상기 '0'레벨 전원 형성부(130)는 상기 부하의 양단에 병렬로 연결되며, 상기 부하의 양단을 단락시켜 상기 부하에 '0'레벨 즉, '0'전압이 형성되게 한다.
또한, 상기 '0'레벨 전원 형성부(130)는 일단이 상기 부하의 플러스 단에 연결되는 제1 '0'레벨 형성용 스위치(131,SB3) 및 일단이 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치(131)의 타단에 연결되고, 타단은 상기 부하의 마이너스 단에 연결되는 제2 '0'레벨 형성용 스위치(132,SB4)를 포함한다.
즉, 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치(131)와 상기 제2 '0'레벨 형성용 스위치(132)가 동시에 '온'될 경우, 상기 부하에는 '0'레벨 전원이 형성된다.
상기 입력 전원 분배부(200)는 하나의 입력 전원(20)을 상기 DC링크(10)의 각 직류 전원(11,12,13,14)에 분배하여 밸런싱하는 역할을 한다.
또한, 상기 입력 전원 분배부(200)는 일단이 상기 입력전원(20)의 플러스 단에 연결되고, 상기 입력전원(20)이 충전되거나 충전된 전원을 방전하는 제1 인덕터(210,Lu), 일단이 상기 제1 인덕터(210)의 타단에 연결되고 타단은 상기 입력전원(20)의 마이너스 단에 연결되어 상기 제1 인덕터(210)를 충전하는 제1 충전용 스위치(220,Su), 애노드가 상기 제1 인덕터(210)의 타단에 연결되고, 캐소드는 상기 DC링크(10)의 플러스 단에 연결되는 제1 다이오드(230,Du), 일단이 상기 입력전원(20)의 마이너스 단에 연결되고, 상기 입력전원(20)이 충전되거나 충전된 전원을 방전하는 제2 인덕터(240,Ld), 일단이 상기 입력전원(20)의 플러스 단에 연결되고 타단은 상기 제2 인덕터(240)의 타단에 연결되어 상기 제2 인덕터(240)를 충전하는 제2 충전용 스위치(250,Sd) 및 애노드가 상기 DC링크(10)의 마이너스 단에 연결되고, 캐소드는 상기 제2 인덕터(240)의 타단에 연결되는 제2 다이오드(260,Dd)를 포함한다.
또한, 상기 제1 충전용 스위치(220)와 상기 제2 충전용 스위치(250)는 PWM(pulse width modulation) 방식으로 제어되며 PWM 시그널은 180도의 위상차를 갖게 하여 입력 전류의 리플을 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 7레벨 연계형 인버터(100)의 스위칭 패턴을 보여주는 것으로 (a)는 PWM 시그널을 위한 캐리어(carrier) 신호, (b)는 상기 부하에 걸리는 출력 전압, (c)는 상기 제1 스위치(111)의 스위칭 파형, (d)는 상기 제2 스위치(112)의 스위칭 파형, (e)는 상기 마이너스 극성 형성용 스위치(121)의 스위칭 파형, (f)는 상기 플러스 극성 형성용 스위치의 스위칭 파형, (g)는 상기 제3 스위치(113)와 상기 제4 스위치(114)의 스위칭 파형, (h)는 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치(131)와 상기 제2 '0'레벨 형성용 스위치(132)의 스위칭 파형을 보여주는 것이다.
도 2에서도 알 수 있듯이 상기 스위치들의 '온', 오프'조합에 의해 상기 DC링크(10)의 전압이 7레벨로 상기 부하에 출력되고 있는 것을 알 수 있으며, 출력 레벨이 증가하므로 고조파 왜곡을 낮출 수 있음을 알 수 있다.
또한, 도 3은 상기 '0'레벨 전원 출력시 전류의 흐름을 설명하기 위한 것으로, '0'레벨 전원 출력을 위해서는 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치(131) 및 상기 제2 '0'레벨 형성용 스위치(132)가 '온'되고, 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치(131), 상기 제2 '0'레벨 형성용 스위치(132) 및 상기 부하(Load)가 폐루프를 이룬다.
또한, 도 4은 상기 '1/4'레벨 전원 출력시 전류의 흐름을 설명하기 위한 것으로, '1/4'레벨 전원 출력을 위해서는 상기 제2 스위치(112) 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치(122)가 '온'되고, 상기 제4 직류전원(14), 상기 상기 제2 스위치(112), 상기 부하(Load) 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치(122)가 폐루프를 이룬다.
또한, 도 5는 상기 '2/4'레벨 전원 출력시 전류의 흐름을 설명하기 위한 것으로, '2/4'레벨 전원 출력을 위해서는 상기 제3 스위치(113), 상기 제4 스위치(114) 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치(122)가 '온'되고, 상기 제4 직류전원(14), 상기 제3 직류전원(130), 상기 제3 스위치(113), 상기 제4 스위치(114), 상기 부하(Load) 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치(122)가 폐루프를 이룬다.
또한, 도 6은 상기 '3/4'레벨 전원 출력시 전류의 흐름을 설명하기 위한 것으로, '3/4'레벨 전원 출력을 위해서는 상기 제1 스위치(111) 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치(122)가 '온'되고, 상기 제4 직류전원(14), 상기 제3 직류전원(13), 상기 제2 직류전원(12), 상기 제1 스위치(111), 상기 부하(Load) 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치(122)가 폐루프를 이룬다.
또한, 도 7은 상기 '-1/4'레벨 전원 출력시 전류의 흐름을 설명하기 위한 것으로, '-1/4'레벨 전원 출력을 위해서는 상기 제1 스위치(111) 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치(121)가 '온'되고, 상기 제1 직류전원(11), 상기 제1 스위치(111), 상기 부하(Load) 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치(121)가 폐루프를 이룬다.
또한, 도 8은 상기 '-2/4'레벨 전원 출력시 전류의 흐름을 설명하기 위한 것으로, '-2/4'레벨 전원 출력을 위해서는 상기 제3 스위치(113), 상기 제4 스위치(114) 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치(121)가 '온'되고, 상기 제1 직류전원(11), 상기 제2 직류전원(12), 상기 제3 스위치(113), 상기 제4 스위치(114), 상기 부하(Load) 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치(121)가 폐루프를 이룬다.
또한, 도 9는 상기 '-3/4'레벨 전원 출력시 전류의 흐름을 설명하기 위한 것으로, '-3/4'레벨 전원 출력을 위해서는 상기 제2 스위치(112) 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치(121)가 '온'되고, 상기 제1 직류전원(11), 상기 제2 직류전원(12), 상기 제3 직류전원(13), 상기 제2 스위치(112), 상기 부하(Load) 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치(121)가 폐루프를 이룬다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10:DC링크 11:제1 직류전원
12:제2 직류전원 13:제3 직류전원
14:제4 직류전원 100:단상 7레벨 연계형 인버터
110:레벨 전원 공급부 111:제1 스위치
112:제2 스위치 113:제3 스위치
114:제4 스위치 120:극성 변환부
121:마이너스 극성 형성용 스위치 122:플러스 극성 형성용 스위치
130:'0'레벨 전원 형성부 131:제1 '0'레벨 형성용 스위치
132:제2 '0'레벨 형성용 스위치 200:입력 전원 분배부
210:제1 인덕터 220:제1 충전용 스위치
230:제1 다이오드 240:제2 인덕터
250:제2 충전용 스위치 260:제2 다이오드

Claims (13)

  1. 단상 7레벨 연계형 인버터로서, 네 개의 직결된 직류전원을 갖는 DC링크와 부하를 서로 연결하며,
    상기 직류전원들의 사이단과 상기 부하의 플러스 단을 연결하며, 상기 DC링크의 전원의 '1/4'레벨 전원, '2/4'레벨 전원 또는 '3/4'레벨 전원을 상기 부하로 공급하는 레벨 전원 공급부;
    상기 부하의 마이너스 단과 상기 DC링크의 플러스 단 또는 마이너스 단을 연결하며, 상기 레벨 전원들의 극성을 변화시키는 극성 변환부; 및
    상기 부하의 양단에 병렬로 연결되어 상기 부하에 '0'레벨 전원이 형성되게 하는 '0'레벨 전원 형성부;를 포함하여,
    '0'레벨, '1/4'레벨, '2/4'레벨, '3/4'레벨, '-1/4'레벨, '-2/4'레벨, 및 '-3/4'레벨의 '7'레벨 전원을 출력할 수 있는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 DC링크는 플러스 단에서 마이너스 단으로 제1 직류전원, 제2 직류전원, 제3 직류전원 및 제4 직류전원이 순차로 직결되어 형성되며,
    상기 레벨 전원 공급부:는,
    일단이 상기 제1 직류전원과 상기 제2 직류전원의 사이단에 연결되는 제1 스위치;
    일단이 상기 제1 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 제3 직류전원과 상기 제4 직류전원의 사이단에 연결되는 제2 스위치;
    일단이 상기 제2 직류전원과 상기 제3 직류전원의 사이단에 연결되는 제3 스위치; 및
    일단이 상기 제3 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 사이단에 연결되는 제4 스위치;를 포함하고,
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 사이단은 상기 부하의 플러스 단에 연결되는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 극성 변환부:는,
    일단이 상기 DC링크의 플러스단에 연결되고, 타단은 상기 부하의 마이너스 단에 연결되는 마이너스 극성 형성용 스위치; 및
    일단이 상기 마이너스 극성 형성용 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 DC링크의 마이너스 단에 연결되는 플러스 극성 형성용 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 '0'레벨 전원 형성부:는,
    일단이 상기 부하의 플러스 단에 연결되는 제1 '0'레벨 형성용 스위치; 및
    일단이 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 부하의 마이너스 단에 연결되는 제2 '0'레벨 형성용 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 입력전원을 상기 직류전원들로 분배하기 위한 입력전원 분배부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력전원 분배부:는,
    일단이 상기 입력전원의 플러스 단에 연결되는 제1 인덕터;
    일단이 상기 제1 인덕터의 타단에 연결되고 타단은 상기 입력전원의 마이너스 단에 연결되어 상기 제1 인덕터를 충전하는 제1 충전용 스위치;
    애노드가 상기 제1 인덕터의 타단에 연결되고, 캐소드는 상기 DC링크의 플러스 단에 연결되는 제1 다이오드;
    일단이 상기 입력전원의 마이너스 단에 연결되는 제2 인덕터;
    일단이 상기 입력전원의 플러스 단에 연결되고 타단은 상기 제2 인덕터의 타단에 연결되어 상기 제2 인덕터를 충전하는 제2 충전용 스위치; 및
    애노드가 상기 DC링크의 마이너스 단에 연결되고, 캐소드는 상기 제2 인덕터의 타단에 연결되는 제2 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 '0'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치 및 상기 제2 '0'레벨 형성용 스위치가 '온'되어, 상기 제1 '0'레벨 형성용 스위치, 상기 제2 '0'레벨 형성용 스위치 및 상기 부하가 폐루프를 이루는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 '1/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제2 스위치 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제4 직류전원, 상기 상기 제2 스위치, 상기 부하 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이루는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 '2/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제4 직류전원, 상기 제3 직류전원, 상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치, 상기 부하 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이루는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 '3/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제1 스위치 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제4 직류전원, 상기 제3 직류전원, 상기 제2 직류전원, 상기 제1 스위치, 상기 부하 및 상기 플러스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이루는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 '-1/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제1 스위치 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제1 직류전원, 상기 제1 스위치, 상기 부하 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이루는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 '-2/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제1 직류전원, 상기 제2 직류전원, 상기 제3 스위치, 상기 제4 스위치, 상기 부하 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이루는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 '-3/4'레벨 전원을 출력할 경우, 상기 제2 스위치 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 '온'되고, 상기 제1 직류전원, 상기 제2 직류전원, 상기 제3 직류전원, 상기 제2 스위치, 상기 부하 및 상기 마이너스 극성 형성용 스위치가 폐루프를 이루는 것을 특징으로 하는 단상 7레벨 연계형 인버터.



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