GaN MOSFET를 이용한 유도전동기 구동용 고효율 인버터에 관한 연구

Abstract

본 논문은 차세대 전력반도체인 GaN(Gallium Nitride) MOSFET를 유도전동기 구동용 인버터에 적용하여, 기존의 Si(Silicon) MOSFET를 이용한 인버터보다 효율이 개선됨을 입증한 연구이다. GaN MOSFET의 특성은 기존의 Si MOSFET와 비교했을 때, 높은 항복전압과 낮은 기생 커패시턴스로 인하여 ON 저항이 대폭 감소하고 빠른 스위칭 속도를 구현할 수 있어서 이를 인버터에 적용할 경우, 전도 및 스위칭 손실과 노이즈를 감소시킬 수 있어서 인버터의 효율 및 특성개선에 유리하다. 본 논문에서는, 상용전압 AC 220V, 스위칭 주파수 20kHz, 0∼70Hz의 가변 운전주파수를 가진 2.2kW급 유도 전동기 구동용으로 GaN MOSFET를 이용한 인버터를 설계 및 제작하였으며, 실험을 통해 효율개선의 특성을 입증하였다. 또한 기존의 Si MOSFET를 이용한 인버터와 효율 특성을 비교하기 위한 실험을 수행 하였으며, 그 결과 본 논문에서 제시한 GaN MOSFET의 인버터가 Si MOSFET의 인버터보다 효율이 전 부하 범위에서 개선됨을 확인하였고, 최대효율은 98.41%로 우수한 특성을 보였다.