전력전자이론및설계 건국대 최규하
제4장
정류회로
전력전자이론및설계 건국대 최규하
3상 정류회로
전력전자이론및설계 건국대 최규하
3상 정류회로(개요)
- 다이오드 정류회로
- SCR제어 정류회로
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3상 반파 정류회로
- 다이오드 정류회로
3상 반파회로에서 출력 P의 전위는 매 순간 대칭 3상 전원 중 가
장 높은 전압을 갖는 상으로 결정되며 그 상에 연결된 다이오드만
이 일정기간 켜지게 된다.
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Homework 1 – 다이오드 반파 정류회로
- 다이오드 정류회로
3상 반파회로에서 다이오드 D1에 인가되는 전압파형을 구하라.
또, D1의 PIV를 구하라. (단, PSIM으로 풀것)
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1) 상전압 v1과 v3가 만나는 시점
2) ωt=300 시점
3) 상전압 v1이 가장 커지는 시점
- ωt=2700에서 D3가 켜짐
SS
do VVE 1695.12233
==p
SS VVPIV 4495.223 ==
-평균출력전압
-다이오드 PIV
3상 반파 정류회로
- 다이오드 정류회로
- 다이오드의 도통시점
- 다이오드의 차단시점
1) ωt=1500인 시점까지
2) 상전압 v1이 가장 작아지는 시점
3) ωt=1500인 시점이후 D2가 켜짐.
양의 반파 이용시
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0023
02
1
240120
120
+=+=
+=
=
aaa
aa
aaD1’은 ωt=2100에서 켜지기 시작
D2’은 ωt=3300에서 켜지기 시작
D3’은 ωt=900에서 켜지기 시작
3상 반파 정류회로
- 다이오드 정류회로
음의 반파 이용시
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3상 반파 정류회로
- 제어 정류회로
- 제어각 α에 따라 스위칭 위상변화
- α=0인 시점을 필히 알아야 함.
<주의> 제어각 α의 값과 ωt 사이에는
300의 위상차가 있음.
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3상 반파 정류회로
- 제어 정류회로
- 제어각 α 및 부하 인덕터에 따라
전류의 연속 여부가 달라짐
(불연속전류)
(연속전류)
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- 순저항 부하일때 평균전압
aapa cos1695.1cos2233
SS
d VVE == )300( 00 ££a
þýü
îíì ++= )
6cos(1
223 papa
Sd
VE )15030( 00 ££a
- R-L 부하일때 평균전압(연속전류)
3상 반파 정류회로
- 제어 정류회로
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Homework 2 – 3상 제어 정류회로
- SCR 제어 정류회로
부하가 R, R-L부하일 경우 파형을 조사하라.
또, R-L부하에서 L의 크기에 따라 전류연속 여부를 조사하고 그때
의 L의 값을 구하라. (단, PSIM으로 풀것)
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3상 전파 정류회로
- 다이오드 정류회로
3상 전파정류회로는 두 개의 3상 반파회로를 병렬 연결함으로써
그림의 3상 브리지회로 또는 6상 반파회로로 구성된다.
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두 반파회로들의 출력전압
은 그림 (c)와 같이 서로 600
의 상차를 가지므로 직류출
력은 P점과 N점의 전압차로
된다.
3상 전파 정류회로
- 다이오드 정류회로
그림4-15(a)의 3상 브리지 회로
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- 1주기 동안 1-2-3-4-5-6의 순으로 다이오드가 켜짐.
- 각 다이오드는 서로 600 씩 중첩되어 켜짐.
- 3상 브리지회로의 평균전압 LSS
do VVVE 3505.13391.22233
===p
3상 전파 정류회로
- 다이오드 정류회로
1 4 265 3
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1) 상간 리액터가 없을 경우
6상 반파정류회로라 함
6개 권선, 즉 감극성 권선 (v1,v2,v3)
및 가극성 권선 (v1’ ,v2
’ ,v3’)으로,
각 권선은 3상 반파회로에 연결.
출력 측에는 최대의 전압을 갖는 권선의 상전압만이 나타나고
각 다이오드는 600 씩의 도통 구간을 가진다.
3상 전파 정류회로
- 다이오드 정류회로
상간 리액터가 없어 감극성 및 가극성 권선이 동시에 ON되지 못함
따라서 1개의 6상 반파정류회로가 동작되는 것과 같음
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1) 상간 리액터가 없을 경우
6상 반파정류회로라 함
3상 전파 정류회로
- 다이오드 정류회로
v3’ v1
’ v2’
v1 v2 v3
출력 측에는 6상 반파정류회로의 순시 상전압이 나타남
각 다이오드는 600 씩의 도통됨
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2) 상간 리액터가 있을 경우
중복 Y 정류회로라 함
6개 권선, 즉 감극성 권선 (v1,v2,v3)
및 가극성 권선 (v1’ ,v2
’ ,v3’)으로,
각 권선은 3상 반파회로에 연결.
상간 리액터로 감극성 및 가극성 권선이 동시에 ON됨
따라서 2개의 3상 반파정류회로가 동시에 동작되는 것과 같음
3상 전파 정류회로
- 중복 Y 정류회로
출력 측에는 두 반파정류회로의 출력의 평균값이 나타남
각 다이오드는 1200 씩의 도통 구간을 가진다.
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2) 상간 리액터가 있을 경우
중복 Y 정류회로라 함
6개 권선, 즉 감극성 권선 (v1,v2,v3)
및 가극성 권선 (v1’ ,v2
’ ,v3’)으로,
각 권선은 3상 반파회로에 연결.
3상 전파 정류회로
- 중복 Y 정류회로
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3상 전파 정류회로
- 중복 Y 정류회로 및 파형
v2’ v3
’ v1’ v2
’
v1 v2 v3
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0052
0036
0014
05
03
1
60180
300180
180180
240
120
+=+=
+=+=
+=+=
+=
+=
=
aaa
aaa
aaa
aa
aa
aa
0
0
0
0
0
0
9033021027015030
+=«
+=«
+=«
+=«
+=«
+=«
aw
aw
aw
aw
aw
aw
tttttt
3상 전파 정류회로
- 제어 정류회로
켜지는 순서(번호순)1-2-3-4-5-6
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0052
0036
0014
05
03
1
60180
300180
180180
240
120
+=+=
+=+=
+=+=
+=
+=
=
aaa
aaa
aaa
aa
aa
aa
3상 전파 정류회로
- 제어 정류회로
켜지는 순서(번호순)1-2-3-4-5-6
o0=a
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일 때 전압파형
3상 전파 정류회로
- 제어 정류회로의 제어각에 따른 파형(예시)
o0=a
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일 때 전압파형
3상 전파 정류회로
- 제어 정류회로의 제어각에 따른 파형(예시)
o0=a
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3상 전파 정류회로
전력전자이론및설계 건국대 최규하
3상 전파 정류회로
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연속전류일때 평균전압 aa cosdod EE =
3상 전파 정류회로
- 제어 정류회로
<제어각에 따른 정류전압 파형들>
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3상 전파 정류회로
- 정류회로의 전류중복
전환중복 : 교류전원측 인덕턴스(변압기 누설인덕턴스) 때문에 정류
회로에서 두 개의 반도체 스위치가 동시에 도통되는 현상이다.
전환(commutation) : 다이오드나 SCR이 꺼지거나 어느 한 소자를
통해서 흐르던 전류(current)가 다른 소자를 통해 그 흐름이 바뀜.
- 다이오드, SCR과 직렬로 인덕턴스 성분이 없는 경우에는 역전압
이 인가되면, 즉시 턴-오프됨.
- 인덕턴스가 존재하면 L의 축적 에너지가 완전히 방출될 때까지 전
류(current)가 흐르므로 반도체 소자가 꺼질 수 없음.
환
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-그림의 SCR T1이 ON되어 일정 전류 Id가 흐르고 있다가
- ωt=α에서 SCR T2가 ON되면 일정구간(u) 동안 2개의
SCR이 동시에 ON된다. à 이를 전환중복이라 함.
3상 전파 정류회로
- 정류회로의 전환중복
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T1의 전류 감소 & T2의 전류 증가 시
점 P에서 다음의 KCL이 만족되므로
dItiti =+ )()( 21
중복구간의 직류출력전압의 손실분을
edu(t)라 하면 동시에 ON되어 있는 두
폐회로에서 다음의 전압방정식을 얻음.
0)()()()( 11
1 =+++- tetvtdtdiXtv duTS w
0)()()()( 22
2 =+++- tetvtdtdiXtv duTS w
중복구간에서의 전압 표현 { })()(21)( 21 tvtvtedu +=\
3상 전파 정류회로
- 정류회로의 전환중복
P
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3상 전파 정류회로
- 전환중복구간에서의 전압파형
{ })()(21)( 21 tvtvtedu +=
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전압 edu의 파형은 이상적인 경우에 비해
빗금친 부분만큼 나타나지 않으므로 주
기당 평균전압이 강하된다.
정류회로가 q-펄스라 하면 전압강하분
Eu는 다음과 같음.
2)cos(cos)(
2 2uEtdevqE do
u
duu+-
=-= ò+ aaw
pa
a
따라서 중복을 고려한 평균전압 Edu는 다음과 같다.
2)cos(cos uEEEE douddu
++=-=
aaa
3상 전파 정류회로
- 정류회로의 전환중복
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-누설인덕턴스 LS의 전압
dttdiLtv SL)()( 1=
평균전압 강하분 Eu dudSdS
u IRIqfLTIqLE ===
3상 전파 정류회로
- 정류회로의 전환중복
-주기당 빗금친 면적은 q번 발생
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전환중복으로 인해
q상 정류기의 직류
평균출력전압
dS
dodu IqXEEp
a2
cos -=
각 중복구간마다 선간 전압파형에 함몰(notch)이 발생, 평균전압의 감소, 파형 왜곡을 초래함.
3상 전파 정류회로
- 정류회로의 전환중복