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

단상 전파 제어 정류회로

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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