위상제어 정류기 이론 실습 첨부. SCR 게이트 펄스 만들기 목 차

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1 위상제어 정류기 이론 실습 첨부. SCR 게이트 펄스 만들기 목 차
목 차 이론 실습 첨부. SCR 게이트 펄스 만들기 안녕하세요. 전력변환 장치 즉 전력전자공학에 대해서 강의를 진행하게 될 손호인 입니다. 금일 발표 순서는 전력전자공학의 개요, 전력변환 장치의 핵심 기술인 컨버터 및 인버터 마지막으로 적용 사례 순으로 강의 진행하도록 하겠습니다.

2 1. 지하철 전차선 전원과 정류기 다이오드 정류기 교류전압 vs의 크기가 변하면 직류전압 vo의 크기도 변함
Q1 : 교류전압 vs의 크기가 변하더라도 직류전압 vo의 크기를 일정하게 하려면? → 응용 예 : 지하철 전동차용 전차선 Q2 : 주어진 교류전압 vs에 대하여 직류전압 vo의 크기를 임의로 변화시키려면? → 응용 예 : 직류전동기 속도제어

3 1. 지하철 전차선 전원과 정류기 교류 급전 시스템 부하 : 견인전동기, 에어컨, 히터, 실내등, 방송 등 직류 급전 시스템

4 1. 지하철 전차선 전원과 정류기 노선 구간 급전전압 1호선 서울역↔청량리 소요산↔회기, 남영↔천안, 인천 1.5kVDC
25kVAC 2호선 전 구간 3호선 4호선 당고개↔남태령 선바위↔오이도 5호선 6호선 7호선 8호선 9호선 신논현↔개화

5 <우리나라 전철의 직류급전용 정류기방식>
1. 지하철 전차선 전원과 정류기 직류 급전 시스템 12-펄스 다이오드 정류기 출력전압 변동범위 : 1,000 V~1,900 V 12-펄스 SCR 위상제어 정류기 출력전압 변동범위 : 1,500 V 정도로 일정하게 제어가능 Q : SCR(Silicon-Controlled Rectifier)? 그림 전동차를 위한 직류 급전시스템 지하철 정류기 방식 수도권 12-펄스 다이오드 정류기 부산 12-펄스 SCR 위상제어 정류기 대구 대전 <우리나라 전철의 직류급전용 정류기방식>

6 2. 지하철 전차선 전압은 몇 V일까? SCR 사이리스터의 종류(소용량)
주요 용도 : 릴레이, 램프구동, 소형 전동기 제어, 전력회로의 검출회로 등 그림 (a) 소용량 SCR 사이리스터

7 2. 지하철 전차선 전압은 몇 V일까? SCR 사이리스터의 종류(중용량)
주요 용도 : 산업용 직류전동기 제어, 전기도금설비, 배터리충전기, 유도가열로 등 그림 (b) 중용량 SCR 사이리스터

8 2. 지하철 전차선 전압은 몇 V일까? SCR 사이리스터의 종류(중용량) 주요 용도 : HVDC용 컨버터
핵융합 발전시스템용 대형 전력 변환기 발전기 여자 시스템 등 그림 (c) 대용량 SCR 사이리스터

9 2. 지하철 전차선 전압은 몇 V일까? SCR 사이리스터 적용해 보기 구간 – I
vT (= vAK) > 0 이지만 게이트 신호가 없어서 턴 오프 상태임 (a) 회로 (c) 등가 회로 (b) 파형 그림 단상 반파 위상제어 정류회로와 파형

10 2. 지하철 전차선 전압은 몇 V일까? SCR 사이리스터 적용해 보기 구간 – III
vo 파형 관찰: 직류 → 정류기 라함, vs의 양(+)인 부분만 나타남 → 반파 정류기 위상 a 의 위치 가변 - vo의 평균값 제어 → 위상제어 정류기 - a : 지연각 (delay angle) (a) 회로 (c) 등가 회로 (b) 파형 그림 단상 반파 위상제어 정류회로와 파형

11 2. 지하철 전차선 전압은 몇 V일까? SCR 사이리스터 적용해 보기 출력전압/전류 평균값 그림 (b) 파형

12 그림 4.2.1 단상전파 위상제어 정류회로(저항부하)
3. 단상교류를 가변직류로 변환하기 저항부하인 경우 구간 – I vs > 0 - T1 , T4 : 순방향 바이어스 - T2 , T3 : 역방향 바이어스 iG가 인가되지 않아서 T1 ~ T4 모두 오프상태 (a) 회로 그림 단상전파 위상제어 정류회로(저항부하) (b) 파형

13 그림 4.2.1 단상전파 위상제어 정류회로(저항부하)
3. 단상교류를 가변직류로 변환하기 저항부하인 경우 구간 – II wt = a 에서 T1 , T4에 게이트 신호인가 → T1 , T4 턴 온 pi = vsis , pi = vsis , pi = po (a) 회로 그림 단상전파 위상제어 정류회로(저항부하) (b) 파형

14 그림 4.2.1 단상전파 위상제어 정류회로(저항부하)
3. 단상교류를 가변직류로 변환하기 저항부하인 경우 구간 – III wt > p → vs < 0 → io = 0 → T1 , T4 턴 오프 - T1 , T4 : 역방향 바이어스 - T2 , T3 : 순방향 바이어스 (a) 회로 그림 단상전파 위상제어 정류회로(저항부하) (b) 파형

15 그림 4.2.1 단상전파 위상제어 정류회로(저항부하)
3. 단상교류를 가변직류로 변환하기 저항부하인 경우 구간 – IV wt = p+a 에서 T2 , T3에 게이트 신호인가 → T2 , T3 턴 온 출력전압파형 : vs 의 양(+)과 음(-) 모두 나타남 → 전파 정류기 <vo>는 반파정류기의 2배가 됨 (a) 회로 그림 단상전파 위상제어 정류회로(저항부하) (b) 파형

16 실습 과제 아래 그림의 단상전파 위상제어 정류회로에서 전원전압 vs는 220 V, 60 Hz이고 부하저항 R은 10 이다. SCR의 지연각 a가 30 일 때 다음을 구하라. (1) 출력전압 최대값 (2) 출력전압 평균값 (3) 입력전압, 출력전압 및 출력전류를 그림 1에 복사하여라. (4) SCR의 지연각 a가 60 일 때 입력전압, 출력전압 및 출력전류를 그림 2에 복사하여라.

17 [ 그림 1. a가 30 일 때 입력전압, 출력전압 및 출력전류 ]
실습 결과 [시간스케일: 100mS, 20mS/div] [ 그림 1. a가 30 일 때 입력전압, 출력전압 및 출력전류 ]

18 [ 그림 2. a가 60 일 때 입력전압, 출력전압 및 출력전류 ]
실습 결과 [시간스케일: 100mS, 20mS/div] [ 그림 2. a가 60 일 때 입력전압, 출력전압 및 출력전류 ]

19 실습 결과 [ 그림 3. a가 30 일 때 FFT] [ 그림 4. a가 60 일 때 FFT]

20 □ 첨부. SCR 및 게이트 펄스 만들기 1. PSIM의 주메뉴에서 [Elements] - [Power] - [Switches] - [THY]을 선택하거나 부품 툴 바에서 아이콘을 클릭한다. 2. PSIM의 주메뉴에서 [Elements] - [Power] - [Switches] - [Gating Block]을 선택하거나 부품 툴 바에서 아이콘을 클릭한다. 3. 게이팅 펄스 신호를 생성시키기 위한 심벌이 나타나면 원하는 위치에 마우스를 클릭한다. 4. 파라메타를 입력하기 위하여 Gating Block을 더블 클릭한다. 5. <그림 3.19> (a)와 같은 대화상자가 나타난다. SCR Gating Block