제4장
정류회로
3상 정류회로
3상 정류회로
(개요)- 다이오드 정류회로
- SCR제어 정류회로
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.
Homework 1 – 다이오드 반파 정류회로
- 다이오드 정류회로
3상 반파회로에서 다이오드
D
1에 인가되는 전압파형을 구하라.또,
D
1의 PIV를 구하라. (단, PSIM으로 풀것)1) 상전압
v
1과v
3가 만나는 시점 2) ωt=300 시점3) 상전압
v
1이 가장 커지는 시점- ωt=2700에서
D
3가 켜짐S S
do
V V
E 1 . 1695
2 2 3
3 =
= p
S
S
V
V
PIV
= 3 2 = 2.4495-평균출력전압
-다이오드 PIV
3상 반파 정류회로
- 다이오드 정류회로
- 다이오드의 도통시점
- 다이오드의 차단시점
1) ωt=1500인 시점까지
2) 상전압
v
1이 가장 작아지는 시점 3) ωt=1500인 시점이후D
2가 켜짐.양의 반파 이용시
0 0
2 3
0 2
1
240 120
120
+
= +
=
+
=
=
a a
a
a a
a
D
1’은 ωt=2100에서 켜지기 시작a
D
2’은 ωt=3300에서 켜지기 시작D
3’은 ωt=900에서 켜지기 시작3상 반파 정류회로
- 다이오드 정류회로
음의 반파 이용시
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.
3상 반파 정류회로
- 제어 정류회로
- 제어각 α 및 부하 인덕터에 따라 전류의 연속 여부가 달라짐
(불연속전류)
(연속전류)
- 순저항 부하일때 평균전압
a p a
a cos 1.1695 cos
2 2 3 3
S S
d
V V
E
= = (00 £a
£300)þ ý ü î í
ì + +
= )
cos( 6 2 1
2
3
pp a
a
S d
E V ( 30
0£
a£ 150
0)
- R-L 부하일때 평균전압(연속전류)3상 반파 정류회로
- 제어 정류회로
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)
3상 전파 정류회로
- 다이오드 정류회로
3상 전파정류회로는 두 개의 3상 반파회로를 병렬 연결함으로써 그림의 3상 브리지회로 또는 6상 반파회로로 구성된다.
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
- 1주기 동안 1-2-3-4-5-6의 순으로 다이오드가 켜짐.
- 각 다이오드는 서로 600 씩 중첩되어 켜짐.
- 3상 브리지회로의 평균전압 do
V
SV
SV
LE 2 . 3391 1 . 3505
2 2 3
3 = =
= p
3상 전파 정류회로
- 다이오드 정류회로
1 5 3 6 4 2
1) 상간 리액터가 없을 경우 6상 반파정류회로라 함
6개 권선, 즉 감극성 권선
(v
1,v
2,v
3)
및 가극성 권선(v
1’,v
2’,v
3’)
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
1) 상간 리액터가 없을 경우 6상 반파정류회로라 함
3상 전파 정류회로
- 다이오드 정류회로
v
3’v
1’v
2’v
1v
2v
3출력 측에는 6상 반파정류회로의 순시 상전압이 나타남 각 다이오드는 600 씩의 도통됨
2) 상간 리액터가 있을 경우 중복 Y 정류회로라 함
6개 권선, 즉 감극성 권선
(v
1,v
2,v
3)
및 가극성 권선(v
1’,v
2’,v
3’)
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.
2) 상간 리액터가 있을 경우 중복 Y 정류회로라 함
6개 권선, 즉 감극성 권선
(v
1,v
2,v
3)
및 가극성 권선(v
1’,v
2’,v
3’)
으로, 각 권선은 3상 반파회로에 연결.3상 전파 정류회로
- 중복 Y 정류회로
3상 전파 정류회로
- 중복 Y 정류회로 및 파형
v
2’v
3’v
1’v
2’v
1v
2v
30 0
5 2
0 0
3 6
0 0
1 4
0 5
0 3
1
60 180
300 180
180 180
240 120
+
= +
=
+
= +
=
+
= +
= +
= +
=
=
a a
a
a a
a
a a
a
a a
a a
a a
0 0 0 0 0 0
90 330 210 270 150
30
+
=
«
+
=
«
+
=
«
+
=
«
+
=
«
+
=
«
a w
a w
a w
a w
a w
a w
t t t t t t
3상 전파 정류회로
- 제어 정류회로
켜지는 순서(번호순) 1-2-3-4-5-6
0 0
0 0
1 4
0 5
0 3
1
300 180
180 180
240 120
+
= +
=
+
= +
= +
= +
=
=
a a
a
a a
a
a a
a a
a a
3상 전파 정류회로
- 제어 정류회로
켜지는 순서(번호순) 1-2-3-4-5-6
0
oa =
일 때 전압파형
3상 전파 정류회로
- 제어 정류회로의 제어각에 따른 파형(예시)
0
oa =
일 때 전압파형
3상 전파 정류회로
- 제어 정류회로의 제어각에 따른 파형(예시)
0
oa =
3상 전파 정류회로
3상 전파 정류회로
연속전류일때 평균전압
E
da= E
docos a
3상 전파 정류회로
- 제어 정류회로
<제어각에 따른 정류전압 파형들>
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
-그림의 SCR
T
1이 ON되어 일정 전류I
d가 흐르고 있다가 - ωt=α에서 SCRT
2가 ON되면 일정구간(u) 동안 2개의 SCR이 동시에 ON된다. à 이를 전환중복이라 함.3상 전파 정류회로
- 정류회로의 전환중복
T
1의 전류 감소 &T
2의 전류 증가 시 점 P에서 다음의 KCL이 만족되므로I
dt i t
i
1( ) +
2( ) =
중복구간의 직류출력전압의 손실분을
e
du(t)라 하면 동시에 ON되어 있는 두 폐회로에서 다음의 전압방정식을 얻음.0 ) ( )
) ( ) (
(
1 11
+ + + =
- v t e t
t d
t X di
t
v
S T duw
0 ) ( )
) ( ) (
(
2 22
+ + + =
- v t e t
t d
t X di
t
v
S T duw
중복구간에서의 전압 표현
\ e ( t ) = 1 { v ( t ) + v ( t ) }
3상 전파 정류회로
- 정류회로의 전환중복
P
3상 전파 정류회로
- 전환중복구간에서의 전압파형
{ ( ) ( ) }
2 ) 1
( t v
1t v
2t
e du = +
전압
e
du의 파형은 이상적인 경우에 비해 빗금친 부분만큼 나타나지 않으므로 주 기당 평균전압이 강하된다.정류회로가 q-펄스라 하면 전압강하분
E
u는 다음과 같음.2
) cos(
) cos 2 ( 2
E u t
d e
q v
E
u u du do - += -
=
p ò
aa+w a a
따라서 중복을 고려한 평균전압
E
du는 다음과 같다.2
) cos(
cos
u
E E
E
E
du d u do + += -
=
a a
a
3상 전파 정류회로
- 정류회로의 전환중복
-누설인덕턴스
L
S의 전압dt t L di
t
v
L S( )
)
( =
1평균전압 강하분
E
u u S dqfL
SI
dR
uI
dT
I
E = qL = =
3상 전파 정류회로
- 정류회로의 전환중복
-주기당 빗금친 면적은 q번 발생
전환중복으로 인해 q상 정류기의 직류 평균출력전압
d S
do
du qX I
E
E a p
cos - 2
=
각 중복구간마다 선간 전압파형에 함몰(notch)이 발생, 평균전압의 감소, 파형 왜곡을 초래함.
