인버터의 기능 : DC입력 전압을 원하는 크기와 주파수의 AC출력 전압으로 변환하는 것

목차

◈인버터의 기능
◈용도
◈기능 및 동작 원리
◈동작 원리
◈3상 부하의 연결 상태
◈3상 인버터의 스위칭 상태표
◈이상 적인 특성
◈3상 인버터의 스위칭함수
◈3상 인버터의 회로 구성
◈출력의 상전압
◈출력의 선간 전압
◈6스텝 인버터
◈6 스텝 제어
◈PWM 3상 인버터
◈3상 전류원 인버터

본문내용

◈인버터의 기능
→DC입력 전압을 원하는 크기와 주파수의 AC출력 전압으로 변환하는 것
◈용도
→가변속 AC전동기 구동, 유도 가열, 예비, 무 정전
◈기능 및 동작 원리
→단일직류 입력전원으로부터 3상 교류출력전압을 발생하여 3상 부하에 공급함
◈동작 원리
→
◈3상 부하의 연결 상태
→부하전압의 여러 파형들을 결정하기 위해서 부하는 평형 Y결선이고 상당저항이 R인 저항부하라 하자. 회로해석은 6개의 동작구간들을 차례로 고려하여 수행할 수 있다. 0° - 60°의 구간에는 그림 (a) 와 같이 동작한다.
스위치는 S1 과 S3가 닫혀지고, a상과 c상이 병렬로 연결되며, b상은 스위치 S5를 경유하여 전원에 연결된다. 60° - 120° 구간에서는 그림 (b)와 같이 동작한다.
◈3상 인버터의 스위칭 상태표
◈이상 적인 특성
◈3상 인버터의 스위칭함수
◈3상 인버터의 회로 구성
◈출력의 상전압
◈출력의 선간 전압
◈6스텝 인버터
→가장 간단한 제어는 출력주기의 180° 동안 각 스위치를 닫으며, 나머지 180°동안 스위치를 연다. 6개의 스위치는 3상 출력을 발생하기 위해 주기적인 패턴으로 닫혀 진다. S는 S1 동작 후에 120° 닫혀 지고, S3 는 S 후에 120° 닫혀 진다. S4 는 S1후에 180° 닫혀 진다. S5와 S6는 각각 S 와 S3 후에 180° 닫혀 진다. 이러한 스위칭 동작의 결과로 스위치는 각 60°마다 열리고 닫히며, 출력은 6스텝 파형으로 나타난다.
◈6 스텝 제어
제어 특성 : 기본파의 크기와 고조파 성분 을 제어하지 못하며, 기본파의 주파수는 제어 가능 하다. 6 스텝 제어는 3상 인버터로 얻을 수 있는 최대전압을 출력으로 발생 시킨다.
◈PWM 3상 인버터
→3상 인버터의 PWM방법은 PWM방법이 안정된 전압을 공급해야만 하고, 2차고조파가 서로 상쇄되는 회로구조를 가져야 한다는 점에서 제한적이라 하겠다. 이러한 제한의 하나는 반주기 동안의 펄스의 수는 3으로 나뉘어질 수 있어야 한다는 것이다. 또 하나의 제한은 펄스의 수는 홀수이어야 한다는 것이다. 그 과정은 여러 방법으로 수행될 수 있으므로, 앞서 기술한 방법은 단지 대표적인 것이다. 그것은 최적의 방법이 아니나 그 특성은 상대적으로 이해하기 쉽고 단상의 과정과 유사하다.
왼쪽 그림은 120°의 위상 변위된 두 개 의 정현파와 삼각변조파를 나타낸다. 요 구된 출력진폭을 갖는 정현파는 삼각파 형의 중앙에 중심이 맞춰진다. 만약 a가 삼각파보다 크다면, 스위치 S1은 닫히며 스위치S4는 열린다. 반대로 삼각파가 정 현파보다도 작다면 S1이 열릴 경우 S4가 닫혀 진다. 마찬가지 방법으로 b상의 극 점은 정현파 B를 이용하여 제어되는데 그 결과도 역시 그림에 나타 내었다. 패 턴은 오른쪽으로 120°이동된 것을 제외 하고는 a상과 같으며 c상도 비슷하게 제 어 된다.
◈3상 전류원 인버터
→왼쪽의 그림은 3상 인버터의 전력 회로도 로, 직류 전류원이 직류 링크를 거쳐 공급 된다. 이 회로의 다이리스터는 게이트신호 가 인가되는 순서대로 번호가 붙여지며 게 이트신호는 부하단자 A, B, C의 정상전류 가 흐르도록 가해진다.
<3상 전류원 인버터>
왼쪽의 그림은 게이트신호 및 이 신호에 의한 이상적인 전류파형을 나타낸다. 두 개 의 다이리스터만이 어느 순간 에 도통한다. 전류과정은 위 의 그림의 다이리스터 Q2가 전호된 직후 스위치가 개방된 다고 간주함으로 이해될 수 있다. 이것은 캐패시터의 전 류 펄스를 흐르게 하여 이 펄 스가 V 가 정전압이 되도록 C1을 충전한다. 동시에 RL 부하회로의 전류는 증가한다.
캐패시터가 완전히 충전되어 시스템이 정상상태에 도달했을 때 부하전류의 흐름은 아래그림 a의 굵은 선과 같이 된다. Q3가 점호 되고 동시에 Q1의 게이트신호 I을 없앨 때 캐패시터 C1은 방전을 시작하여 즉시 Q1을 소모 시킨다. 이때 부하전류의 흐름은 그림 b의 굵은 선과 같이 된다. 캐패시터가 다시 완전히 충전될 때 특히 충전되 C3와 함께 Q3을 전류를 흘릴 준비를 하며, 부하전류가 흐르는 길은 그림 c의 굵은 선과 같이 된다. 이와같은 동작으로 Q4의 점호는 Q2를 전류하게 한다.

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