실험5 다이오드 정류기(삼상) 삼상 반파 회로, 삼상 전파 회로 - 전력변환 회로에 대해 소개하고(전력전자-산업전자 수업내용), 이에 대한 시뮬레이션(Psim tool사용)을 행한다.

소개글

실험5 다이오드 정류기(삼상) 삼상 반파 회로, 삼상 전파 회로 - 전력변환 회로에 대해 소개하고(전력전자-산업전자 수업내용), 이에 대한 시뮬레이션(Psim tool사용)을 행한다.에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 개요
1.1. 목적

2. 시스템 구성
2.1. 과제1-삼상 전파정류회로
2.1.1. schematic 및 설정
2.1.2. simulation 결과
2.2.3. 이론값 및 결과분석
2.2. 과제2
2.2.1. schematic 및 설정
2.2.2. simulation 결과 및 결과분석
2.3. 과제3
2.3.1. schematic 및 설정
2.3.2. simulation 결과
2.3.3. 이론값 및 결과분석
2.4. 과제4
2.4.1. schematic 및 설정
2.4.2. simulation 결과
2.4.3. 결과분석 및 고찰

3. 참고문헌

본문내용

실험(5)
Team Project
삼상 반파 회로
삼상 전파 회로
담당교수
*** 교수님
담당조교
*** 조교님
1. 개요
1.1. 목적
전력전자공학은 신재생 에너지, 전기자동차 등과 같은 주요 산업 분야에 널리 사용되는 실용학문이다. 본 실험에서는 전력변환 회로에 대해 소개하고(전력전자-산업전자 수업내용), 이에 대한 시뮬레이션(Psim tool사용)을 행한다.
2. 시스템 구성
2.1. 과제1-삼상 전파정류회로
2.1.1. schematic 및 설정
2.1.2. simulation 결과
2.2.3. 이론값 및 결과분석
simulation 상의 출력전류, 출력전압의 평균값과 이론값은 대체로 일치한다는 것을 확인할 수 있었습니다. total time을 조정하여 출력전류, 출력전압의 주기와 일치시킨다면 조금 더 이론값에 가까운 값을 얻을 수 있을 것입니다.
또한 삼상반파정류회로와 비교했을 때 구간이 6조각으로 쪼개져 상대적으로 더 평활한 출력전압을 얻을 수 있었습니다.
2.2. 과제2
2.2.1. schematic 및 설정
2.2.2. simulation 결과 및 결과분석
전원에서의 전압은 다이오드에 의해 전파정류되어 R-C회로에 전압을 공급하고 있습니다. 초기에는 이러한 전원으로부터 캐패시터는 충전을 완료합니다. 이후 전압이 최고 피크값 이후 떨어질 때 캐패시터는 방전을 시작합니다. 방전이 끝나기 전에 다시 정류된 전압이 상승하므로 출력전압은 상대적으로 평활한 전압을 유지할 수 있습니다. 이때 캐패시터의 용량을 크게 한다면 더욱 더 평활한 출력전압을 얻을 수 있습니다.
2.3. 과제3
2.3.1. schematic 및 설정
60㎐이므로 주어진 전압원과 전류는 0.01667의 주기를 가지므로 simulation의 total time을 0.01667로 설정하였습니다. total time에 따라서 평균값 및 RMS값이 변하므로 더욱 더 정확한 값을 위해서는 1/60에 근사한 값으로 total time을 설정하는 것이 필요합니다.
2.3.2. simulation 결과
2.3.3. 이론값 및 결과분석
먼저 의 평균값을 살펴보겠습니다. 이론적 평균값은 198.07 [V]로 simulation의 결과값인 198.03 [V]와 근사하다는 것을 알 수 있습니다. 또한 의 실효값의 이론값은 11 [A]로 simulation의 결과값인 7.778 [A]와 근사하다는 것을 알 수 있습니다. simulation의 total time 값을 주기 1/60에 가깝게 설정하면 할수록 오차를 줄일 수 있습니다.
이론값 계산은 원래의 반주기에 해당되는 구간 (0, )을 적분하였습니다. 반면에 simulation은 구간 (0, )에 대해서 구했지만 (0, ) 주기(time으로는 1/60의 반주기)로 반복되는 형태이므로 결과는 같습니다.
2.4. 과제4
2.4.1. schematic 및 설정
60㎐이므로 주어진 전압원과 전류는 0.01667의 주기를 가지므로 simulation의 total time을 0.01667로 설정하였습니다. total time에 따라서 평균값 및 RMS값이 변하므로 더욱 더 정확한 값을 위해서는 1/60에 근사한 값으로 total time을 설정하는 것이 필요합니다.
2.4.2. simulation 결과
2.4.3. 결과분석 및 고찰
L성분이 없는 단상 전파정류회로(과제 3)과 비교하여 추가된 L성분이 회로에서 어떤 차이를 만드는지 설명 드리겠습니다. 이를 살펴보기 위해서 회로에 3개의 전압계와 1개의 전류계를 추가하였습니다. 먼저 정류되기 전의 전압원은 1/60을 주기로 정현파 형태를 나타내는 것을 알 수 있습니다.
다음으로 출력전류 를 보면 인턱턴스에 의해서 에 의해서 전압이 상승할 때는 전류의 기울기가 증가하고, 전압이 하강할 때는 전류의 기울기가 줄어드는 것을 볼 수 있습니다. 전류값은 simulation 상태에서는 과도상태를 나타내고 있기 때문에 는 현재는 상승하고 있습니다. 또한 부하 인덕턴스 값이 상대적으로 크기 때문에 정상상태에서는 출력전류는 평활되어 리플성분을 거의 포함하지 않습니다.
인덕터 전압 의 극성이 바뀌는 지점을 라고 하면 0부터 까지의 구간에서는 인턱터 L을 통해 흐르는 출력전류 는 계속 증가하여 인턱터에 저장되는 에너지 또한 증가합니다. 보다 커지면 는 음이 되어 인덕터를 통해 흐르는 출력전류는 감소하기 시작합니다. wt가 보다 커지기 시작하면 교류 입력전압은 음이 되어도 출력전류는 양의 값을 유지하면서 계속 감소합니다. 이전 구간 동안 인덕터에 축적된 에너지가 이전 구간에서 모두 방출되지 못했기 때문입니다. 인덕터의 에너지를 모두 방출하기 위해서 출력전류는 계속 흐르게 되고 에너지 방출은 종료됩니다.
반파에서 는 에서 전류가 끊기며 0으로 수렴하지만, 전파에서는 전류()가 끊기지 않고 지속적으로 증가하여 의 값이 지속됩니다. 전류의 증가값으로 인해 인덕터에 더 많은 값이 저장되기에 에서의 의 값이 더 커지게 되고, 의 파형이 점점 늘어나는 경향을 보입니다.
3. 참고문헌
노의철 외 2명, 『전력전자공학 2판』, 문선당, 2011, pp. 86-88

키워드

홍익,   홍대,   전자전기,   실험5,   전력변환 회로,   Psim tool,   삼상 반파 회로,   삼상 전파 회로,   다이오드 정류기