3상 전파 정류회로의 고조파 분석 및 단상, 3상 비교

안녕하세요

이번 시간에는 3상 전파 정류회로의 고조파분석과 단상 및 3상 비교를 공부하도록 하겠습니다.

분석하기 앞서 지난 시간에 배웠던 유도성 부하 조건으로 출력 전류가 일정한 직류 전류로 살펴보겠습니다.

유도성 부하 시 회로 해석은 아래 글을 참고 부탁드립니다.

2022.04.20 - [전력전자/전력전자기초] - 3상 전파 다이오드 정류기 : 유도성 부하

 

 

아래 회로를 참고하여 고조파 성분 분석을 진행하도록 하겠습니다.

3상 전파 다이오드 정류회로

입력단은 3상 교류 성분을 가지며 출력 전류는 일정한 직류전류를 가지는 조건입니다.

동작 파형은 아래와 같습니다.

3상 전파 다이오드 정류회로 입력전압,전류 파형

Vs는 입력 전압을 나타내며 is는 다이오드의 턴온, 턴 오프에 따라 교류 성분의 전류가 흐르게 됩니다.

is는 준구형파 형태로 나타나게 되며 실효값은 아래 식과 같습니다.

푸리에 해석에 의하여 기본파의 실효값 IS1은 다음과 같습니다.

푸리에 해석을 통해 도출된 고조파 성분에서 짝수 고조파와 3 배수 고조파는 0이 되는데

3 배수는 영상분 성분이므로 상쇄되어 0이 됩니다.

따라서 파형 왜곡에 기여가 많은 저차 고조파가 사라지기에 고조파로 인한 문제를 저감 시킬 수 있습니다.

도출된 고조파 성분은 다음과 같습니다.

3상 전파 다이오드 정류기 고조파 성분

 

이렇게 3상 전파 다이오드 정류회로의 고조파 성분을 살펴보았습니다.

단상 다이오드 정류회로와 3상 다이오드 정류회로를 비교하여 왜곡률과 역률 등을 살펴보겠습니다.

입력 전압은 220V로 동일한 조건에서 다음과 같이 도출됩니다.

 

 

단상 반파는 입력 전압에 비해 출력 전압 낮으며, 단상 전파는 동일함을 확인할 수 있습니다.

3상 반파 및 전파는 입력 전압보다 큰 출력 전압을 얻을 수 있습니다.

 

RF는 Ripple factor로 리플률을 나타내며

직류 측 평균 전압에 대해 직류 측에 포함된 리플 성분의 상대적 크기를 의미합니다.

 

단상보다 3상이 RF가 적으며 반파보다 전파의 RF가 작음을 확인할 수 있습니다.

 

FF는 Form factor로 파형률이라고 명칭하며 평균값에 대한 실효값의 비율을 나타냅니다.

오늘은 고조파 성분과 단상 및 3상에 대한 비교 해보았습니다.

분석을 하기 위하여 여러 가지 개념이 도입되었기 때문에 혼란이 생길 수 있을 것으로 예상됩니다.

천천히 살펴보면서 공부하시기 바랍니다.

감사합니다.