The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics (전력전자학회논문지)

The Korean Institute of Power Electronics (전력전자학회)
권호 표지

Development of the 120kV/70A High Voltage Switching Circuit with MOSFETs Operated by Simple Gate Drive Unit

120kV/70A MOSFETs Switch의 구동회로 개발

  • Published : 2003.02.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

A 120kV/70A high voltage switch has been installed at Korea Atomic Energy Research Institute(KAERI) in Taejon to supply power with Korea Superconducting Tokamak Advanced Research(KSTAR) Neutral Beam Injection(NBI) system. NBI system requires fast cutoff of the flower supply voltage for protection of the grid when arc detected and fast turn-on the voltage for sustaining the beam current. Therefore the high voltage switch and arc current detection circuit are important part of the NBI power supply. There are much need for high voltage solid state switches in NBI system and a broad area of applications. This switch consisted of 100 series connected MOSFETs and adopted the proposed simple and reliable gate drive circuit without bias supply. Various results taken during the commissioning phase with a 100kW resistive load and NBI source arc shown. This paper presents the detailed design of 120kV/70A high voltage MOSFETs switch and simple gate drive circuit. Problems with the high voltage switch and gate driver during thefabrication and test and solutions are also presented.

현재 120kV/70A 고압 스위치가 KSTAR의 NBI 시스템에 사용되기 위하여 대전의 원자력 연구소에 설치되어 있다. NBI 시스템은 아크 발생시 이온 소스를 보호하기 위하여 전압의 빠른 차단 및 빔 전류의 유시를 위하여 전압의 빠른 턴온이 요구된다. 따라서 고압 스위치와 아크 검출회로는 NBI 시스템에서 중요한 부분을 차지하고 있다. 고압의 반도체 스위치는 NBI 시스템 뿐만 아니라 산업전반에서 요구되고 있다. NBI 시스템에 적용된 120kV/70A 고압 스위치는 100개의 MOSFET 소자를 직렬연결하였으며 본 논문에서 제안한 바이어스 전원이 없는 간단한 구동회고를 사용하였다. 실험식에서의 시험 및 현장에서 100kW의 모의 저항부하와 NBI 이온 소스에 적용한 실험결과를 제시하였다. 본 논문은 120kV/70A 고압 MOSFET 스위치와 간단한 게이트 구동회로의 설계를 제시하였으며, 제작 및 시험기간 동안의 문제점 및 해결방안에 대해서도 제시하였다.

Keywords

References

  1. IEEE Trans. on Power Electronics v.12 no.4 The Series Connection of IGBT's with Active Voltage Sharing Patrick R
  2. Proc. IEEE Ind. App. Soc. Meet. Active Voltage Balancement of Series Connected IGBTs A. Consoli
  3. Proc. of Thirty-Second IAS Annual Meeting v.2 Snubberless Balancement of Series Connected Insulated Gate Devices by a Novel Gate Control Startegy A. Galluzzo
  4. Proc. of the 1996 IEEE IECON 22nd v.2 The Techniques of the Serial and Paralleled IGBTs Jiann-Fuh Chen
  5. Proc. of Thirty-Third LAS Annual Meeting v.2 Series Connection of IGBTs in Hard-Switching Applications G. Busatto