첫 번째 이미지에서는 전력전자를 전력용 반도체 소자를 바탕으로 전력변환기를 이용하여 전기에너지를 변환·제어하는 기술로 기록한다.

원본에는 현대 전력전자의 시작을 GE의 SCR과 연결한 메모가 있다.

SCR에 대해서는 장점은 많지만 사용이 쉽지 않았다는 단점 메모가 함께 기록되어 있다.

첫 번째 이미지는 전력변환 방향을 네 가지로 구분한다.

              DC
          ┌────┴────┐
          │         │
      Chopper    Inverter
          │         │
          ▼         ▼
         DC         AC

         AC
      ┌───┴────────────┐
      │                │
  Rectifier      Cycloconverter
      │                │
      ▼                ▼
     DC                AC
    

두 번째 이미지는 여러 개의 이상적인 Switch를 사용하는 가상 전력 Converter를 그린다.

        Source
          │
      ┌── S1 ──────────┐
      │                │
      │                RL
      │                │
      └── S2 ──────────┘
           ╲ S3,S4

             S5
             │
        Load Side
    

S1~S5의 상태를 바꾸어 입력전압의 극성과 부하 연결상태를 제어하는 구조이다.

원본에서는 Converter를 여러 Switching State로 구분한다.

초기 상태에서는 S1, S2, S3, S4가 Open이고 S5가 Close인 상태를 기록한다.

두 번째 이미지에서는 Switch를 순서에 따라 동작시켜 입력의 극성이 변해도 부하에는 같은 방향의 전압을 공급하는 정류 동작을 설명한다.

정류 후 출력은 완전한 DC가 아니라 DC 성분에 Ripple이 포함된 형태로 기록한다.

세 번째 이미지는 전력변환기의 출력파형을 평가하기 위한 성능지수를 정리한다.

• Ripple Factor
• Total Harmonic Distortion
• 효율 η
• Power Factor

Ripple Factor는 출력의 AC 성분과 DC 성분의 비로 기록되어 있다.

ψ는 파형의 실효값과 관련된 기호로 사용된다.

THD는 기본파 성분과 고조파 성분을 비교하는 지표로 기록한다.

• ψ₁ : 기본파 실효치
• ψ_h : Harmonic 성분

전력변환 효율은 입력전력과 출력전력의 비로 기록한다.

Power Factor는 원본에서 다음 형태로 기록한다.

• P : 유효전력
• S : 피상전력

세 번째와 네 번째 이미지에서는 과거 전력변환기의 제어방법으로 위상제어를 기록한다.

출력파형을 일부 구간에서만 도통시켜 평균값을 조정하는 방식이다.

네 번째 이미지는 먼저 가변저항으로 출력전압을 조절하는 단순한 회로를 그린다.

      Vi ── Rth ──┬──── Vo
                  │
                  R
                  │
                 GND
    

같은 회로에서 효율을 계산하면 원본에서는

으로 기록한다.

가변저항 방식의 문제를 해결하기 위한 위상제어 소자로 SCR을 기록한다.

SCR에서는 Delay Angle과 Firing Angle을 이용해 도통시점을 결정한다.

원본에는 SCR은 Gate로 Turn-On 시점은 제어할 수 있지만, 동작 중 Turn-Off는 자유롭게 제어하기 어렵다는 메모가 있다.

SCR의 양방향 동작과 관련하여 Triac을 함께 기록한다.

AC 위상제어에 이용하는 구조로 메모되어 있다.

원본에서는 위상제어를 사용하면 출력파형이 잘려 Harmonic 문제가 커진다고 기록한다.

이를 줄이기 위해 Filter가 많이 필요하다는 메모가 있다.

다섯 번째 이미지에서는 위상제어와 달리 PWM을 이용하여 전압을 제어하는 방법을 기록한다.

상태 0과 상태 1을 빠르게 반복하면서 Duty Ratio를 조절하여 평균 출력전압을 만든다.

PWM에서는 두 Switching State를 사용한다.

두 상태에 머무는 시간의 비율을 Duty Ratio로 조절한다.

원본에서는 Duty Ratio를 d로 표시한다.

d를 조절하여 평균 출력전압을 바꾼다.

다섯 번째 이미지는 PWM 전압은 모양 자체는 복잡하지만 높은 주파수 Harmonic이 큰 방향으로 이동한다고 기록한다.

부하 RL은 Low-Pass Filter처럼 동작하여 높은 주파수 Harmonic을 줄이는 방향으로 기록되어 있다.

                    Power Electronics
                           │
                           ▼
               Semiconductor Switching
                           │
                           ▼
                   Power Converter
                           │
          ┌────────────────┼────────────────┐
          ▼                ▼                ▼
       AC→DC             DC→AC           DC→DC / AC→AC
     Rectifier          Inverter
          │
          ▼
       DC + Ripple
          │
          ▼
      Performance Index
     RF / THD / η / PF
          │
          ▼
        Control
          │
      ┌───┴─────────┐
      ▼             ▼
 Phase Control     PWM
      │             │
 SCR / Triac    Duty Ratio
      │             │
      ▼             ▼
 Harmonic      High-Frequency
 Problem         Harmonic
                      │
                      ▼
                   RL Load
                    LPF