아. 이 책 너무 어렵다. 그만 읽어야지..ㅠㅠ
현대전력전자공학 7장
1. DC-AC Converter
NeoStudio에서는 DC-AC Converter를 Inverter로 기록한다.
구형파 동작과 PWM 동작을 함께 기록하고, 전압형과 전류형 인버터를 구분한다.
- 전압형 : VSI
- 전류형 : CSI
2. 전압형 인버터 VSI
전압형 인버터는 DC 전압원을 입력으로 사용하는 구조로 그려져 있다.
+Vi
│
┌────┴────┐
│ │
SA SB
│ │
A─── Load ─B
│ │
SA' SB'
│ │
└────┬────┘
│
-Vi
NeoStudio에는 각 Leg의 스위치를 Upper와 Lower로 구분하여 두 상태를 번갈아 ON/OFF하는 구조가 기록되어 있다.
3. VSI의 Switching Variable
NeoStudio에서는 각 Leg의 스위치 상태를 Switching Variable a, b로 정의한다.
각 변수는 Upper/Lower Switch 상태를 나타내며 한 Leg의 두 Switch를 동시에 ON하지 않는 형태로 기록한다.
4. 단상 인버터의 출력전압
NeoStudio에서는 단상 인버터의 출력전압을 Switching Variable 차로 표현한다.
a와 b의 조합에 따라 출력전압의 부호와 크기가 달라진다.
| a | b | Vo |
|---|---|---|
| 1 | 0 | +Vi |
| 0 | 1 | -Vi |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
5. 구형파 Switching Variable
NeoStudio에서는 구형파 인버터의 Switching Variable을 전기각 ωt에 따라 정의한다.
즉 한 주기 동안 두 Leg를 반주기씩 교대로 동작시키는 형태로 기록되어 있다.
6. 변조함수와 Duty Ratio
두 번째 NeoStudio 페이지에서는 변조함수와 Duty Ratio를 연결하여 기록한다.
F(m, αn) 값은 -1에서 +1 사이에서 변하는 것으로 기록되어 있다.
7. Duty Ratio와 변조함수의 관계
NeoStudio 마지막 페이지에는 변조함수 값에 따른 Duty Ratio 변화가 기록되어 있다.
8. 3상 전압원 인버터
일반 이미지에서는 6개의 스위치와 역병렬 Diode를 이용한 3상 전압원 인버터 구조를 보여준다.
DC Link
+Vi ────────────────
│ │ │
SA SB SC
│ │ │
A B C
│ │ │
SA' SB' SC'
│ │ │
-Vi ────────────────
│ │ │
ZA ZB ZC
│ │ │
└──────N──────┘
각 상에는 A, B, C 출력점이 있고 선간전압과 상전압을 정의한다.
9. 3상 VSI의 선간전압
일반 이미지에는 스위칭 변수 a, b, c를 이용한 선간전압 식이 기록되어 있다.
10. 3상 VSI의 상전압
평형 3상 시스템에서 선간전압으로부터 상전압을 구하는 식도 함께 제시되어 있다.
이를 스위칭 변수 식과 결합하면 다음 관계가 된다.
11. 3상 VSI의 구형파 Switching 순서
일반 이미지에는 구형파 Mode에서 Switching State가 다음 순서로 변하는 파형이 제시되어 있다.
a, b, c의 Switching Variable과 함께 vAB, vBC, vCA, vAN, vBN, vCN의 출력파형이 표시되어 있다.
12. VSI 출력파형
스위칭 상태가 π/3 간격으로 변하면서 선간전압과 상전압이 계단형 파형으로 변화한다.
ωt
0 π/3 2π/3 π 4π/3 5π/3 2π
│-----│------│-----│-----│------│------│
a ──────────────┐
└──────────────
b ──────────────────┐
└────
c ───┐ ┌────────────
└──────────────┘
vAB, vBC, vCA
→ 계단형 선간전압
vAN, vBN, vCN
→ 계단형 상전압
13. 3상 전류원 인버터 CSI
일반 이미지와 손글씨 이미지에서는 DC Current Source를 입력으로 사용하는 3상 전류원 인버터 구조를 보여준다.
I_i
↑
┌───────┬───────┬───────┐
│ │ │
SA SB SC
│ │ │
A B C
│ │ │
SA' SB' SC'
│ │ │
└───────┴───────┴───────┘
A, B, C 각 상의 부하전류를 iA, iB, iC로 표시한다.
14. CSI의 6개 스위치
손글씨 이미지에서는 CSI에 6개의 스위치가 사용된다고 기록한다.
- SA
- SA’
- SB
- SB’
- SC
- SC’
각 스위치 상태를 a, a’, b, b’, c, c’로 연결하여 기록한다.
15. CSI의 상전류 관계
손글씨 이미지에는 각 상 전류를 상·하 스위칭 변수 차로 표현한다.
예를 들어 a=1, a’=0이면 해당 상에 DC Link 전류가 흐르는 것으로 기록되어 있다.
16. CSI의 스위치 조합
손글씨 이미지에는 스위치 변수를 실제 스위치 조합과 연결하여 기록한다.
- a : SA, SB’
- b : SA, SC’
- c : SB, SC’
- a’ : SB, SA’
- b’ : SC, SA’
- c’ : SC, SB’
17. CSI의 선전류 관계
손글씨 이미지에는 선전류를 상전류의 조합으로 표현한 행렬식도 기록되어 있다.
18. CSI의 구형파 Switching Variable
일반 이미지에는 3상 CSI의 구형파 Mode에서 a, a’, b, b’, c, c’의 Switching Variable이 π/3 간격으로 변화하는 파형이 제시되어 있다.
ωt
0 π/3 2π/3 π 4π/3 5π/3 2π
│-----│------│-----│-----│------│------│
a
a'
b
b'
c
c'
→ 각 Switch가 일정 구간씩 순차적으로 ON
19. CSI의 출력전류 파형
동일 이미지 하단에는 iA, iB, iC와 iAB, iBC, iCA의 파형이 함께 표시되어 있다.
20. VSI와 CSI 비교
| 구분 | VSI | CSI |
|---|---|---|
| 입력 | DC Voltage Source | DC Current Source |
| 주요 출력 | 전압 | 전류 |
| 3상 변수 | a, b, c | a, a’, b, b’, c, c’ |
| 회로 | 3개 Leg, 6 Switch | 3개 Leg, 6 Switch |
| 구형파 | π/3 간격 상태 변화 | π/3 간격 Switching 변화 |
21. 전체 흐름
DC-AC Converter
│
▼
Inverter
│
┌──────────┴──────────┐
▼ ▼
VSI CSI
│ │
DC Voltage Source DC Current Source
│ │
▼ ▼
3상 Switch 3상 Switch
a, b, c a,a',b,b',c,c'
│ │
▼ ▼
선간 / 상전압 상 / 선전류
│ │
└──────────┬──────────┘
▼
구형파 Switching
│
▼
π/3 간격 변화
22. 이미지 · NeoStudio 핵심 정리
| 항목 | 원본 내용 |
|---|---|
| DC-AC | Inverter |
| VSI | 전압형 인버터 |
| CSI | 전류형 인버터 |
| 단상 VSI 출력 | Vo = Vi(a-b) |
| 구형파 | a, b를 반주기씩 교대로 동작 |
| Duty Ratio | dan = 1/2[1+F(m,αn)] |
| 반대 Duty | dbn = 1/2[1-F(m,αn)] |
| 변조함수 | -1 ≤ F(m,αn) ≤ 1 |
| 3상 VSI | a, b, c Switching Variable 사용 |
| VSI 선간전압 | vAB, vBC, vCA |
| VSI 상전압 | vAN, vBN, vCN |
| VSI 상태 순서 | 5 → 4 → 6 → 2 → 3 → 1 |
| CSI | DC Current Source + 6 Switch |
| CSI 상전류 | iA, iB, iC |
| CSI Switching | a, a’, b, b’, c, c’ |
| CSI 출력 | 상전류 및 선전류가 구형파로 변화 |