위상제어정류기 Prf. ByungKuk Lee, Ph.D. Energy Mechatrnics Lab. Schl f Infrmatin and Cmmunicatin Eng. Sungkyunkwan University Tel: 8212994581 Fax: 8212994612 http://seml.skku.ac.kr EML: bkleeskku@skku.edu
위상제어정류회로 (I) 2 / 위상제어정류기 (Phase Cntrlled Rectifier) 의기능 : AC DC 위상제어정류기 Vs1 Vs2 V i 부하 v vs Vsn (a) n상위상제어정류기 Pwer Flw Vs V a a ACDC Phase Cntrlled Rectifier 2상한 (I, IV) 동작 ( 전원부하 ) 출력전압제어가능 지연각 (Delay angle) r Firing angle, α에의해출력전압결정 (b) 단상전파위상제어정류기의입출력전압파형
위상제어정류회로 (II) / SCR Thyristr V V V G ia ig A vak K Current cntrlled device Lw switching frequency Uncntrllable gate turn ff High vlt. and curr. capab. SCR FF ia SCR Triger N ia SCR N Q1 VG G Q2 Q2 Q2 IG G V I ia Q1 Q1 VG IG 문턱전류 (Hlding current) (IH) 유지전류 (Latching current) (IL) Turnn 제어만가능 Turnn 조건 : V AK > 을유지하는상태에서, i G > 인가 Turnff 조건 : i G = 인상태에서일정시간 V AK < 으로유지
단상반파정류회로 R 부하 4 / Circuit & Wavefrm Vs vdide i vs vd R V V D i i) t ii) t 2 Frward bias Reverse vias v v 2V sin t s v vs Vm i R R R ( n drp 무시) sint v v D, i v s v 2V sin t s KVL : v v v s D
단상전파위상제어정류회로 R 부하 (II) Vs 5 / Mde Analysis v 2 v, halfwave is i 2 V (1 cs a ) 2V R (1 csa ) V 신호인가 신호인가 i 1 2 I i ( ) d t 1 2Vsin t R 2 ( ) d( t) a V a sin 2a 1 R 2 2 I, halfwave ig1 ig2 ig ig4 온상태 SCR a a T1, T4 T2, T T1, T4 (b) 파형
단상전파위상제어정류회로 RL 부하 (I) 6 / Lad cnditin Current surce (big L ) L ; i 일정, 연속 SCR : natural cmmutatin i Surce i T1 T2 s V R R V s T T 4 V V L L Lad (a) 회로
단상전파위상제어정류회로 RL 부하 (II) 7 / Lad cnditin Current surce (big L ) i v s 와 i 는변하지않음 V s Lad V s Surce i T1 T2 s T T 4 t a i T1 T2 s T T 4 a t i V i V R L Surce R L Lad a a Vs is V i I I V s i T1 T2 s V R ig1, ig4 a a Lad T T 4 t a Surce L ig2, ig 온상태 SCR T2, T T1, T4 T2, T T1, T4 (b) 파형
8 / 단상전파위상제어정류회로 RL 부하 (III) Lad cnditin Current surce (big L ) v 1 1 a a a a v d( t) 2 2V csa a 18 2V sin t d( t) Vs is V 신호인가 (< α<π) I 2 2V v 2 2V i a a I ig1, ig4 단상에서 α 의도통가능범위 < α<π ig2, ig 온상태 SCR T2, T T1, T4 T2, T T1, T4 (b) 파형
9 / 단상전파위상제어정류회로 RL 부하 (IV) 환류다이오드가추가 i Vs is T1 T2 DF V R Vs T T4 id L is I i V s i T1 T2 s T T 4 D F i D t a V i V R V L R L V i id I V s i T1 T2 s T T 4 D F i D V V R V L R L ig1, ig4 ig2, ig 온상태소자 DF a a T1, T4 DF T2, T DF T1, T4 a t (b) 파형
상반파위상제어정류기 저항부하 (I) 1 / v 2 2 a 15 a a 15 a 2V 2 6V 2 v an [cs( a csa, d( t) 2V sin t d( t) ( ) cs( a 15 a ) )] ia ib ic T1 T2 T i V 부하 Van Vbn Vcn v 2 2 18 a 18 a v an d( t) 2V sin t d( t) 2V [1 cs( a 2 )], ( a 15 ) < 상반파위상제어정류회로 >
상반파위상제어정류기 저항부하 (II) 11 / V Van Vbn Vcn Van V Van Vbn Vcn Van t 6 i a a t 6 i a a t t i b i b i c t i c t 온상태 SCR T T1 T2 T T1 T2 t 온상태 SCR T T1 T2 T T1 t (a) a< (1 ) a< (1 ) (c) a> (9 )
상반파위상제어정류기 RL 부하 12 / T1 V Van Vbn Vcn Van T2 T i t 6 ia ib ic V 부하 a Van Vbn Vcn 상반파위상제어정류회로 i a I t i b I v 2 2 6V 2 a 15 a a 15 a v an csa, d( t) 2V sin t d( t) ( a 18 ) t i c t i t I I RL 부하시출력전압과상전류 (α=8 )
상반파위상제어정류기 전력 1 / 지연각 α < 9 일때 <V> : (), <P> : () 정류모드동작 ( 전동기드라이브 : 역행 ) 지연각 α > 9 일때 <V> : (), <P> : () 인버전모드동작 ( 전동기드라이브 : 제동 ) 2상한운전 ( 전류방향 : 일정, 전압방향 : 양방향 ) 직류전동기구동 : 역행, 제동가능 V Rectificatin i 6 P v I VI csa 2 Inversin < 위상제어정류회로의 2 상한동작모드 >
14 / 상반파위상제어정류기 환류다이오드 T1 V T2 i Vcn Van Vbn Vcn Van T ia ib ic R t DF V Van Vbn Vcn id L t n 출력전압은항상 () < 지연각 α < 15 출력전압파형은저항부하의경우와동일함 T DF T1 DF T2 DF T DF T1 DF (b) 파형 t 1 상한출력특성
상전파위상제어정류기 R 부하 15 / i V Vcb Vab Vac Vbc Vba Vca T1 T T5 Van ia t n Vbn Vcn ib ic V 부하 i a a T4 T6 T2 t 상전파위상제어정류회로 i b t v a 12 a 6 a 12 a 6 2V v ab csa, d( t) 2V sin t d( t) ( a 6 ) i c 온상태 SCR T4 T5 T5, T6 T6, T1 T1, T2 T2, T T, T4 T4, T5 a<6 (a = ) 저항부하시출력전압 및 상전류파형 (a) a<6 (a = ) t
상전파위상제어정류기 R 부하 16 / i V Vcb Vab Vac Vbc Vba Vca Van ia T1 T T5 t n Vbn Vcn ib ic V 부하 a i a T4 T6 T2 t 18 v v ( ) 6 ab d t a 18 2V sin t d( t) a 6 2 V [cs( a 6 ) cs18 ] 2 V [1 cs( a 6 )], (6 a 12 ) i b i c 온상태 SCR T4 T5 T5 T6 T6 T1 T2 T1 T2 T a>6 (a = 9 ) (a) a>6 (a 9 ) T T4 t t
상전파위상제어정류기 RL 부하 17 / i V V cb V ab V ac V bc V ba V ca Van ia T1 T T5 t n Vbn Vcn ib ic V 부하 a 7 i a I T4 T6 T2 t 유도성부하의경우 i b v a 12 a 6 a 12 a 6 2V v ab csa, d( t) 2V sin t d( t) ( a 18 ) i c I I t t
18 / 상전파위상제어정류기 환류다이오드 i V Vcb Vab Vac Vbc Vba Vca Van ia T1 T T5 R a t n Vbn Vcn ib ic DF V i a t L T4 T6 T2 id 환류다이오드가있는경우의 상전파위상제어정류기 i b t 2 V cs a, a 6 2 v V 1 csa 6 (6 a 12 ),, 12 a 18 i c t i D t 출력전압, 상전류및환류다이오드전류파형 (α=7 )
시뮬레이션 단상반파 19 / 저항부하 ( 신호인가 )
시뮬레이션 단상전파 (I) 2 / 저항부하 ( 신호인가, 21 )
시뮬레이션 단상전파 (II) 21 / RL 부하
시뮬레이션 단상전파 (III) 22 / RL 부하 ( 환류다이오드추가 )
시뮬레이션 상반파 (I) 2 / 저항부하 α=15
시뮬레이션 상반파 (II) 24 / α= α=9
시뮬레이션 상반파 (III) 25 / 출력전압 a 상전류 b 상전류 c 상전류 α=15
시뮬레이션 상반파 (IV) 26 / RL 부하 α< ( 저항부하와동일한출력전압 ) α=9
시뮬레이션 상전파 (I) 27 / 저항부하 ( a )
시뮬레이션 상전파 (II) 28 / t 6 t 9 지연각 위상각 이라고가정
시뮬레이션 상전파 (III) 29 / a 6 ( a 9 )
시뮬레이션 상전파 (IV) / t 6 t 15 위상각 이라고가정 지연각