단상 및 3상 정류기 조사

소개글

단상 및 3상 정류기 조사에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

살펴보기로 한다.
회로 원리 및 동작
의 양의 반주기( )동안 SCR과는 순방향 바이어스 되어 점호각 에서 Turn On 된다. 이 상태는 가 를 지나 의 극성이 바뀌어도 에서 과가 Turn On 되어 과에 역전압이 인가될 때까지 지속된다. 이것은 부하전류가 연속이기 때문이다.
결과 해석
① 평균 출력전압
② 지연각는 범위내에서 제어 가능하므로 평균출력전압의 크기는 ～로 가변
③ 에서는 순수저항부하인 경우와 달리 출력전압이 음(-)의 값이 된다.
환류 다이오드를 갖는 전파 위상제어 정류회로
- 전파 정류회로에 다이오드를 추가한 회로로 전파 정류회로와 출력 특성이 달라진다.
회로 원리 및 동작
의 양의 반주기( )동안 SCR과는 순방향 바이어스 되어 점호각 에서 Turn On 된다. 이 상태는 가 를 지나 의 극성이 바뀌면 다이오드가 순방향 바이어스 되어 Turn On 되어 과가 turn off 되고 출력 부하전류는 다이오드를 통해 흐른다.
결과 해석
① 출력전압 파형은 저항부하 시와
동일하다. 따라서 역률이 개선 된다.
② 평균 출력전압
■ 단상 세미 위상제어 정류회로(Semi-Rectification Circuit)
단상 전파 위상제어 정류회로에서 하단부의 SCR을 다이오드로 대치하면 단상
Semiconverter가 된다.
회로 원리 및 동작
① 의 양의 반주기()
SCR은 점호각 에서 턴온되어 출력전류는과를 통해 흐른다.
② 의 음의 반주기()
와에 순방향 전압이 인가된다.는 점호각 까지 오프상태이고 다이오드은 순방향 바이어스되어 온 상태가 된다. 에는 역전압이 인가되어 오프되고 출력전류는과을 통해 환류(freewheeling)한다. 이 환류동작은 위상각 = 에서가 턴온될 때까지 계속된다.
결과 해석
① 출력전압 파형은 순수 저항부하인 경우와 동일하다. 따라서 역률이 개선된다.
② 평균전압
정전압 직류출력
- 정전압 직류전원 : 직류전압에 포함된 리플 성분은 적을수록 좋다.
- 정류기의 출력 리플 감소를 시키고 평균값만 부하에 공급하기 위해 L-C filter 사용
( L: 전류리플 감소, C:전압리플 감소)
【1】인덕터 전류의 연속 모드
에 의한 L의 전류 리플
⇒ L이 크면 전류 리플은 작아진다.
L의 크기에 따라 전류의 연속 불연속이 결정
연속과 불연속전류의 경계의 L : 임계인덕턴스
- 임계 인덕턴스 구하기
가정 : C가 매우 커서 전압 리플 =0
정상상태의 의 평균값=0
⇒ 의 평균값 = 평균값
㉠ 의 평균값
(정상상태의 의 평균값=0)
⇒ 의 평균값 =의 평균값=
㉡ 의 평균값
∵
=
㉠=㉡ 이므로
【2】인덕터 전류의 불연속모드
- 임계 인덕턴스보다 L이 작은 경우 인덕터 전류는 불연속
- Thyristor를 턴온하는 시점 에서 를 만족해야 한다.
- 인덕터 전류가 0 으로 되면 =
- 인덕터 전류는 구간에서 흐르므로
=
=
-
위 두 식에서
- 임의의 에서를 구하기 위해서는 이 흐르는 구간을
구해야 한다. ⇒ 를 수치해석으로 구해야한다.
역률
- 위상제어 정류기의 역률 PF(power factor) : 점호각에 따라 변함,
점호각이 클수록 낮아진다.
① 저항 부하 (단상전파)
- 역률 PF(power factor) = ←
: 교류 전압, 전류의 실효값
실효값
- 단상전파 위상제어 정류기 역률 PF(power factor)
PF =
순수 저항부하라도 역률이 1이 되지 않고 에 따라 변한다.
② 유도성 부하 (단상전파)
- 저항시와 다름 ← 출력전류의 실효값이 다르기 때문
- L이 큰 경우 출력전류의 평균값과 실효값은 같다.
실효값
- 역률 PF(power factor) = =
가 0°라도 역률이 1이 되지 않는다.(⇒ 그림4-13(b))
③ 유도성 부하 (환류 다이오드 단상전파 및 세미 컨버터)
- 단상전파 시와 다름 ← 출력전압과 입력 실효전류가 다르다
- L이 큰 경우 출력전류의 평균값과 실효값은 같다.
입력실효전류
- 역률 PF(power factor) = =
역률이 단상전파시보다 향상된다.
예) 가 60° 단상전파 위상제어 정류기 ⇒ PF=0.45
환류 다이오드 단상전파 및 세미 컨버터 ⇒ PF=0.7364
■ 역률과 변압기 용량
- 위상제어 정류회로의 입력측에 변압기를 사용하는 경우 역률은 변압기의 용량에 영향을 줌.
예) 변압기 2차측의 Center tap을 이용한 단상 전파 위상제어 정류회로(저항부하)
권선비 1:1 가정
유효전력
2차측 권선 피상전력
변압기 2차측 역률 PF =
이므로 PF
역률이 단상전파 위상제어 정류회로보다 1/배 나빠진다.
변압기 1차측 역률 PF =
역률이 2차측의 1/배, 변압기의 2차측 용량은 1차측 보다 배 커진다.
* 연습 : 변압기 2차측의 Center tap을 이용한 단상 전파 위상제어 정류회로에서 L부하시
의 경우 PF식 구해 단상전파 위상제어 정류회로의 역률과 비교하기
해) 변압기 2차측 역률 PF =
이므로 PF
역률이 단상전파 위상제어 정류회로보다 1/배 나빠진다.
고조파
- 스위칭에 의한 전력변환장치 고조파 발생 파형의 왜곡현상
- 단상 전파 위상제어 정류회로 : 저항부하시
전원측 인덕턴스 의 영향
■ 전력변환장치의 정확한 해석 스위칭 소자의 온상태 전압 강하, 배선의 표류 인덕턴스
(stray inductance) 등 이 고려되어야 한다.
■ 교류 입력의 변압기와 배선상의 인덕턴스 를 고려한 경우 (단상 위상제어 정류회로)
- 전원전류가에서로 변할 때 전원측의
인덕턴스로 인해 갑자기 변하지 않는다.
이 구간에서는 4개의 Thyristor가 모두 On되며
출력 전압은 Zero가 된다. 이 구간을 중복구간
(overlap interval)이라 하고 중복구간를 중복
각(overlap angle)이라 한다.
- 중복구간, 즉 구간에서는 다음 식이 성립한다.
양변에 를 곱하고 중복각동안 적분하면
=
전압의 감소분
↓
* 중복각 ⇒ 지연각, 전원측의 인덕턴스, 부하전류 및 전원전압 V에 의해 결정
* 중복구간에서는 4개의 SCR이 모두 온상태에 있으므로 출력전압은 감소된다.
이 경우의 출력전압은

키워드

정류기,   단상 ,   3상,   BJT,   SCR