전력전자이론및설계 건국대 최규하
제4장
정류회로
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단상 정류회로
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순저항 부하일 경우
교류전원 vS(t) > 0 이 되면
D에 양의 전압이 인가되는
순간 D가 ON되면서 부하 R
로 전력이 공급된다.
- 부하전압 ed(t)는 양의 반파만 출력됨
- 출력전압의 맥동주파수= 전원주파수
)()()( tetvtv dDS +=
단상 반파 정류회로 - 다이오드 정류회로
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D
Sd RR
tvti+
=)()(
다이오드의 온상태 저항을 RD라 하면
다이오드전압
0)()( >= tiRtv dDD (4-3)
단상 반파 다이오드 정류회로
평균 출력전압 Edo
SS
do VVE ×== 4502.02p
(4-4)
단상 반파 정류회로 - 다이오드 정류회로+ R부하
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전원의 음의 반주기와 같은 파형이
되며 최대 인가전압은 로 된다.
이를 최대 역전압이라고 한다.SV2
SVPIV 2= (4-5)
PIV(Peak Inverse Voltage) ; 최대 역전압
Diode의 Breakdown전압 > PIV 전압
PIV
단상 반파 정류회로 - 다이오드 정류회로
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R-L 부하에서의 전압방정식
)()()()( tvtRidttdiLtv Dd
dS ++= (4-6)
다이오드를 등가저항 RD로 두고
전류 id(t)의 표현을 구하면
pLRRtvti
D
Sd ++
=)()( (4-7)
dtdp = ; P-연산자
단상 반파 정류회로 - 다이오드 정류회로 + R-L부하
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초기 전류=0이라 할 경우 전류식
þýü
îíì
×+-=- tLR
Sd et
ZVti ffw sin)sin(2)(
출력 평균전압 Edo
)cos1(22 bp
+= Sdo
VE
ωt=π+β에서 전류 id(t)는=0인 조건을 이용, β와 Φ의 관계를 구함
0sin)sin( tan =+-++
-fbp
ffbp e
단상 반파 정류회로 - 다이오드 정류회로 + R-L부하
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1. 회로가 정상상태에 놓일 경우
Rddo ERIE ==
인덕터 전압의 평균값 = 0으로 되어
부하의 평균값 Edo = 저항의 평균전압 ER
2. PIV의 크기가 부하에 따라 달라짐PIV
단상 반파 정류회로 - 다이오드 정류회로 + R-L부하
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R-L 부하에서 구한 결과를 토대로 하여
아래의 회로에 대한 동작을 설명하고
전압 및 전류 파형을 구하시오.
(단, 공급전압의 실효값은 220[V],
직류전압 V의 크기 및 극성 변화 )
(직류전압 = 0[V]일 경우)
문제 1
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- 환류 다이오드의 역할
)()(
pww
--=
tLR
Ad eIti
전류의 통전시간 길어짐,
맥동개선, 역률개선, PIV
의 크기가 일정해짐
- 환류 다이오드의 전류
단상 반파 정류회로 - 다이오드 정류회로 + 환류다이오드
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단상 반파 정류회로 - 다이오드 정류회로 + 환류다이오드
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문제 2 – 다음 두 정류회로의 출력특성을 비교하라
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R-L부하를 갖는 다이오드 정류
회로는 출력의 제어불가능함
α : 제어각, 지연각,
점호각, 위상각
SCR정류회로의 SCR을 ωt=α에서 ON시킴
à 위상제어(phase control)
단상 반파 제어 정류회로 - 변환 및 제어
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제어각 α의 제어 범위
00< α<1800
순방향 저지상태
(forward
blocking state)
역방향 저지상태
(reverse
blocking state)
도통상태
(ON state)
단상 반파 제어 정류회로 - 변환 및 제어
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α : 제어각, 지연각,
점호각, 위상각
단상 반파 제어 정류회로 - 변환 및 제어
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ïþ
ïýü
ïî
ïíì
---=-
-faw
fafw tan)sin()sin(2)(t
Sd et
ZVti전류 id 를 구하면
최대시점 Xm을 지나 전류 id는 ωt= π+β 에서 다시 0으로 되므로
fabp
fafbp tan)sin()sin(-+
--=-+ e
부하측 평균전압 Edα à2coscos ba
a+
= dod EE
단상 반파 제어 정류회로 - 변환 및 제어
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환류다이오드를 사용할 경우
- 전원이 음으로 되는 순간 SCR
에는 역전압이 걸려 꺼지고, 환
류다이오드 Df에는 양의 전압이
걸리면서, 부하측 전류가 Df로
흐르므로 부하의 에너지가 전원
측으로 반환될 수 없다.
단상 반파 제어 정류회로 - 변환 및 제어
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문제 3 – 다음 두 정류회로의 출력특성을 비교하라
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- 정류회로의 다상화
단상 전파 다이오드 정류회로는 교류전원의 전파, 즉 양·음의 양
파를 모두 출력되어, 반파에 비해 한 주기당 출력 전압펄스의 수
가 2 배로 되고, 반파에 비해 평균전압이 2 배 증대. 맥동감소됨.
단상 반파 정류회로의 문제점 – 저전압, 고맥동
펄스의 수로 컨버터를 구분 ; 한 주기당 전압펄스의 수를 q라 할때
q-펄스 컨버터(q-pulse converter, 또는 q-phase rectifier)라고 함.
단상 반파 ; 1-펄스 컨버터
단상 전파 ; 2-펄스 컨버터
단상 전파 정류회로
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(a) 변압기 중간탭이용 회로 (b) 4개 다이오드로 구성된 브리지회로
평균전압 PIV 변압기 q 다이오드 수
그림 4-7(a) 필요 2 2
그림 4-7(b) 불필요 2 4
pSV22
pSV22
SV22
SV2
단상 전파 정류회로
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- 부하유형에 따른 전류파형
단상 전파 정류회로
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- 제어 정류회로의 유형
단상 전파 제어 정류회로
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2cos1 a
a+
= dod EE
출력 평균전압
- 혼합 브리지회로
부하에 무관하게 전압파형이 얻어짐
혼합브리지는
2개의 SCR로
구성
단상 전파 제어 정류회로
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대칭브리지회로는 4개의 SCR로 구성
(R-L 부하중 연속전류시)
aa cosdod EE =
- 대칭 브리지회로
출력 평균전압
단상 전파 제어 정류회로
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- 출력 상태에 따른 전압 및 전류
- 대칭 브리지회로
R-L 부하
2coscos ba
a+
= dod EE
aa cosdod EE =
- 출력 평균전압
R 부하
2cos1 a
a+
= dod EE
(불연속전류시)
(연속전류시)
단상 전파 제어 정류회로
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- 대칭 브리지회로
- 출력 평균전압- 제어각 α에 대한 평균전압의 변화
2coscos ba
a+
= dod EE
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R-L 부하에 다음의 역기전력이 존재할
경우 회로의 동작을 설명하시오.
(단, 공급전압의 실효값은 220[V],
직류전압 V= 110[V]임)
(위의 문제는 직류전동기의 회생제동을 기술하고 있음)(regenerative braking)
문제 4 – 다음 정류회로의 동작을 설명하라
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숙제 4 – 다음 정류회로의 동작을 설명하라
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