SEML ppt 서식

Size: px

Start display at page:

Download "SEML ppt 서식"

주리 어금
6 years ago
Views:

1 Presented by Byoung-Kuk Lee, Ph. D., Senior IEEE Energy Mechtronics Lb. College of Informtion nd Communiction Eng. Sungkyunkwn University Tel: Fx: EML:

2 PWM AC-DC 컨버터회로 단상 PWM AC-DC 컨버터 (I) v o v s A t t < 단상 PWM AC-DC 컨버터토폴로지 > i s t 다이오드정류기 출력전압크기제어및입력단역률이 v i t 작고 THD 가큼 PWM AC-DC 컨버터를통하여역률제 어및출력전압크기제어가능 1/0

3 PWM AC-DC 컨버터회로 단상 PWM AC-DC 컨버터 (II) i s i v s i * s _ upper * s _ under t1 Ts T s wt < 구간 A 확대파형 > < 구간 I 전류증가구간 > < 구간 II 전류감소구간 > 센싱받은입력전류를입력전압과동상인전류지령값과같아지도록제어 Hysteresis 제어이용 V o_ref - PI Controller I S_ref X i S_ref - V o Sin(wt) i S Switching Function i s_under <i s : T &T 3 on( 전류증가 ) < 제어블록다이어그램 > I s_upper >i s : T &T 3 off( 전류감소 ) /0

4 PWM AC-DC 컨버터회로 3 상 PWM AC-DC 컨버터 (I) v s v c v * t t < 3 상 PWM AC-DC 컨버터토폴로지 > 기본동작원리는단상 PWM 컨버터와 동일 v v n t t i s t 3/0

5 PWM AC-DC 컨버터회로 3 상 PWM AC-DC 컨버터 (II) V i < 3상 PWM AC-DC 컨버터토폴로지 > V s I 상, b 상, c 상은기준파를 10 o 위상차 s 가나도록제어함으로써출력전압위 상제어 I s V s Ι s V i Ι s v s v v n i s v s θ v * c vi s v s i s PF=1 ( 동상 ) t t t t t 4/0

6 DC-AC 인버터회로 CVCF & VVVF Squre Wve Inverter 직류측 _ O _ i DC P 상 b상 c상 N S i v S b i b v b b S c v c c i c v b v bc 교류측 3상부하 v c v n _ v _ bn n _ v cn : 출력전압의크기고정, 출력주파수제어 Pulse Width modultion Inverter : 출력전압의크기및주파수동시제어 Three Phse Voltge Source Inverter 교류전동기구동분야 & 교류전원장치분야 VVVF (Vrible Voltge Vrible Frequency ) : 교류전동기의가변속구동을위해출력전압의크기 & 주파수가동시에가변되도록제어 CVCF (Constnt Voltge Constnt Frequency) : 안정된교류전원을출력하기위해출력전압의크기와주파수를일정하게유지 : UPS (Uninterruptible Power Supply), 신재생에너지는활용하는 PCS 5/0

7 DC-AC 인버터회로 3 상인버터회로의구성 직류측 _ O _ i DC P 상 b상 c상 N S i v S b i b v b b S c v c c i c v b v bc 교류측 3상부하 v c v n _ v _ bn n _ v cn VDC V ( 출력상전압 v, vb, vc ), ( 출력선간전압 v, v, v ) V, 0, V 1 1 ( 부하상전압 v, v, v ) V, V, 0, V, V DC n bn cn DC DC DC DC b bc c DC DC 회로의구성 전압관계를고려하기위하여 DC 입력중성점을가상접지를표현 Top-Bottom 소자는상보적으로동작 각각의스위칭소자에환류를위한다이오드를병렬로부착 출력에 3의배수및짝수고조파를제외한홀수고조파발생 (6k±1 차수의고조파 ) 8개의서로다른스위칭상태만존재, 부하에 5종류 (0, Vdc/3, -Vdc/3, Vdc/3, -Vdc/3) 의상전압존재 6/0

8 DC-AC 인버터회로 3 상인버터동작 1/Vdc 1/Vdc o S 1 S b1 Sc1 b c S S b Sc n 스위칭함수 ( 한 Leg의두스위치는번갈아 On/Off하는상보스위칭 ) <S, Sb, Sc> Sx = 1 or 0 (x =, b, c) ON = 1, OFF = 0 7/0

9 DC-AC 인버터회로 Switching Function & Switching stte b c b c b c b c <0 0 0> <1 0 0> <1 1 0> <0 1 0> b c b c b c b c <0 1 1> <0 0 1> <1 0 1> <1 1 1> < Eight Possible Phse Leg Switch Combintions for VSI > 8/0

10 DC-AC 인버터회로 3 상부하의연결상태 O Z Z 1 _ 3 _ 3 n Z P N O Z 1 _ 3 Z n _ 3 (010) Active Vector (101) Active Vector Z P N _ O _ Z Z Z n P _ O _ n Z Z Z P N N (111) Zero Vector (000) Zero Vector 9/0

11 DC-AC 인버터회로 스위칭상태및출력전압 b q <0 1 0> <1 1 0> b <0 1 0> <1 1 0> <0 1 1> <1 1 1> <0 0 0> <0 1 1> <0 0 0> <1 1 1> d <1 0 0> <0 0 1> <1 0 1> <1 0 0> <0 0 1> <1 0 1> c c 스위칭상태 폴전압 출력상전압 ( 부하전압 ) S Sb Sc Vo Vbo Vco Vn Vbn Vcn Vdc/ -Vdc/ -Vdc/ Vdc/ -Vdc/ -Vdc/ Vdc/3 -Vdc/3 -Vdc/ Vdc/ Vdc/ -Vdc/ Vdc/3 Vdc/3 -Vdc/ Vdc/ Vdc/ -Vdc/ -Vdc/3 Vdc/3 -Vdc/ Vdc/ Vdc/ Vdc/ -Vdc/3 Vdc/3 Vdc/ Vdc/ -Vdc/ Vdc/ -Vdc/3 -Vdc/3 Vdc/ Vdc/ -Vdc/ Vdc/ Vdc/3 -Vdc/3 Vdc/ Vdc/ Vdc/ Vdc/ /0

12 DC-AC 인버터회로 Squre Wve Control (I) VDC VDC _ O i DC _ S4 = S 1 Six Step Inverter 상 b 상 c 상 S 1 S 3 S i 5 v i b v b vb i c v bc v c S 6 S = S 3 = S 5 v c 3상부하 Z Z Z v n S S S 5 S S b S n _ _ 3 _ 1 3 t t t t t t 각극의두스위치를필요한출력주파수의반주기씩번갈아스위칭 출력전압이 3 상전압이되도록하기위해각상의극전압은서로 10 도위상차를갖도 록스위칭 출력전압한주기에서로다른 6 개구간이존재 구형파제어 (101) (100) (110) (010) (011) (001) 3 상인버터에서가장큰전압출력, 출력주파수만제어 11/0

13 DC-AC 인버터회로 Squre Wve Control (II) Six Step Inverter (101) (100) (110) (010) (011) (001) 상전압은한주기에 60도구간씩 6차례에걸쳐그값이 Vdc/3씩단계적으로변함 : Six Step Inverter 기본파의크기 제어불가 기본파의주파수 제어가능 고조파성분 제어불가 1/0

14 PWM DC-AC 인버터회로 PWM (Pulse Width Modultion) 출력주파수뿐만아니라출력전압의크기조절 목적 출력전압의기본파크기제어 출력전압의기본파주파수제어 고조파성분저감 단점 PWM 스위칭손실증가 이용가능한출력감소 PWM Inverter 인버터가주어진지령전압과동일한크기및주파수를갖는기본파전압발생을위해각상의스위치를 On/Off 구동펄스를생성하는것 불필요한고조파나스위칭손실등을최소화위해스위칭패턴결정 전압변조지수 (Modultion Index) 직류단전압 Vdc/ 에대한인버터출력상전압에포함된기본파의크기비표현방법 13/0

15 PWM DC-AC 인버터회로 SPWM (Sinusoidl PWM) (I) SPWM : 지령전압과삼각파를비교하여그크기의대소에따라인버터의각상의스위치를조작 정현파형태의지령전압을사용하여전압을변조하기때문에정현파전압변조방식이라명칭 지령전압 > 삼각파 : 위스위치 ON ( 출력폴전압 : VDC/) 지령전압 < 삼각파 : 아래스위치 ON ( 출력폴전압 : -VDC/) 샘플링시간단위로제어되므로동특성이우수, 스위칭주파수가삼각파주파수로일정하게유지, 구현이간단 출력가능한상전압의최대치는 VDC/ 로한정 (MI = 1) 폴전압 14/0

16 PWM DC-AC 인버터회로 SPWM (Sinusoidl PWM) (II) V PO(1) 1 V DC m 3 V 3V V m LL(1) PO(1) DC 3 V V 0.61V LL(1),mx DC DC m 기준파의진폭반송파의진폭 반송파의주파수 m f 기준파의주파수 fc f 15/0

17 PWM DC-AC 인버터회로 3 상 SPWM 인버터 < 3 상 PWM AC-DC 컨버터토폴로지 > 기본동작원리는단상 PWM AC-DC 컨버터와동일 기준파를 10 o 씩위상차를두어제어함으로써 3상 AC전압을출력 스위칭주파수 : 반송파주파수로제어 출력전압크기 : 기준파진폭으로제어 출력전압주파수 : 기준파주파수로제어 16/0

18 PWM AC-DC-AC 인버터회로 단상및 3 상회로 Vrition Vs Is L Vd - b c 3-Phse Motor Vs Is L Vc1 - Vc - Vd - b c 3-Phse Motor Vs Is L Vc1 - Vc - Vd c - b 3-Phse Motor Full-Bridge Converter Six-Switch Inverter Hlf-Bridge Converter Six-Switch Inverter Hlf-Bridge Converter Four-Switch Inverter 3-Phse Motor 3-Phse Motor 17/0

19 전력전자기초이론 MATLAB 기초사용법 PWM 컨버터 & 인버터시뮬레이션실습 BLDC 전동기드라이브시뮬레이션실습

20 Introduction of MATLAB MATLAB 의개요 MATrix LABortory 행렬을기본데이터로사용하는계산환경 M-file을사용한프로그래밍 심볼로이루어진수식을계산하는기호계산 수치해석, 행렬연산, 신호처리및간편한그래픽기능등을통합 고성능의수치계산및결과의가시화기능을제공하는프로그램 사용자와쌍방향흐름의대화식프로그램 : 명령어입력하면바로결과출력 MATLAB 신호처리, 통계학, 영상처리, 제어, fuzzy logic, 재정, 화학공정등다양한 Toolbox 제공 데이터처리및알고리즘개발에매우편리 19/0

21 Introduction of MATLAB MATLAB 의코딩체계 MATLAB 코딩체계 = 수학적인기호 간단한 C 문법 MATLAB 의전형적인이용범위 수학과관련된계산 알고리즘개발 상황모델링과 dt분석 MATLAB 여러가지과학과공학적인그래픽적표현 GUI(Grphicl User Interfce) 에의한에플리케이션개발 0/0

상인버터 지능형전력변환실험실 ( IPCL ) Intelligent Power Conversion Laboratory 1

상인버터 지능형전력변환실험실 ( IPCL ) Intelligent Power Conversion Laboratory 1 6-5. 상인버터 상인버터 기능및동작원리 : ì ( 출력상전압,, ) Î í, - î ü ý þ { } ( 출력선간전압,, ) Î, 0, - ì ( 부하상전압,, ) Î í,, 0, -, - î n n n ü ý þ 상인버터 6 개의스위치로구성된 상인버터 à 상,, (0 위상차 ) S -S 4, S -S 6, S 5 -S 는서로 omplementry swithing