3상 전파 위상제어 정류회로 : 저항부하

안녕하세요

이번 시간에는 3상 전파 위상제어 정류회로 저항 부하 조건에 대하여 공부하는 시간을 가지도록 하겠습니다.

먼저 평형 3상 전원의 개념을 살펴보면 

각 상의 전원 전압 크기가 동일하고 위상이 서로 120도 차이나는 전원을 뜻합니다.

1. 3상 전파 위상제어 정류회로

각 전원에 사이리스터를 연결하여 반파 위상제어 정류회로를 구성합니다.

T1, T3, T5는 서로 common cathode 연결 구조를 가지는 것을 확인할 수 있습니다.

T4, T6, T2는 서로 Common anode 연결 구조로 구성되어 있습니다.

2. 3상 반파 위상제어 정류회로 동작분석

 

[첫 번째는 T1, T6 도통 시 동작 모드 및 파형분석입니다.]

0도 < alpha < 60도, alpha = 30도

alpha+60도 ≤ wt < alpha+120도 구간에서 T1과 T6가 도통 시 동작하게 됩니다. 

wt = alpha+60도에서 T1에 게이트 구동 전류를 인가하게 되면

Common cathode 구조로 인하여 Van > Vcn이 됩니다.따라서 T5 off - T1 on 동작으로 Vab가 출력됩니다.

 

120도 ≤ wt < alpha+120도 구간에서는

T2, T3, T4, T5 게이트 구동 전류를 인가하지 않기 때문에 Vab는 양의 반주기가 유지되며

T1과 T6 도통 상태도 유지됩니다.

 

[두 번째는 T1, T2 도통 시 동작 모드 및 파형분석입니다.]

0도 < alpha < 60도, alpha = 30도

 

alpha+120도 ≤ wt < alpha+180도 구간에서 T1과 T2가 도통 시 동작하게 됩니다.

wt = alpha+120도에서 T2에 게이트 구동 전류를 인가하게 되면 

Common anode 구조로 인하여 Vbn > Vcn이 됩니다. 

따라서 T6 off - T2 on 동작으로 Vac가 출력됩니다.

 

180도 ≤ wt < alpha+180도 구간에서는

T3, T4, T5, T6 게이트 구동 전류를 인가하지 않기 때문에 Vac는 양의 반주기가 유지되며

T1과 T2 도통 상태도 유지됩니다.

 

[세 번째는 T3, T2 도통 시 동작 모드 및 파형분석입니다.]

0도 < alpha < 60도, alpha = 30도

 

alpha+180도 ≤ wt < alpha+240도 구간에서 T3와 T2가 도통 시 동작하게 됩니다.

wt = alpha+180도에서 T3에 게이트 구동 전류를 인가하게 되면 

Common cathode 구조로 인하여 Vbn > Vcn이 됩니다. 

따라서 T1 off - T3 on 동작으로 Vbc가 출력됩니다.

 

240도 ≤ wt < alpha+240도 구간에서는

T1, T4, T5, T6 게이트 구동 전류를 인가하지 않기 때문에 Vbc는 양의 반주기가 유지되며

T3과 T2 도통 상태도 유지됩니다.

 

 

[네 번째는 T3, T4 도통 시 동작 모드 및 파형분석입니다.]

0도 < alpha < 60도, alpha = 30도

 

alpha+240도 ≤ wt < alpha+240도 구간에서 T3과 T4가 도통 시 동작하게 됩니다.

wt = alpha+240도에서 T4에 게이트 구동 전류를 인가하게 되면 

Common anode 구조로 인하여 Vcn > Van이 됩니다. 

따라서 T2 off - T4 on 동작으로 Vbc가 출력됩니다.

 

300도 ≤ wt < alpha+300도 구간에서는

T1, T2, T5, T6 게이트 구동 전류를 인가하지 않기 때문에 Vba는 양의 반주기가 유지되며

T3과 T4 도통 상태도 유지됩니다.

 

 

[다섯 번째는 T5, T4 도통 시 동작 모드 및 파형분석입니다.]

0도 < alpha < 60도, alpha = 30도

 

alpha+300도 ≤ wt < alpha+300도 구간에서 T5와 T4가 도통 시 동작하게 됩니다.

wt = alpha+300도에서 T5에 게이트 구동 전류를 인가하게 되면 

Common cathode 구조로 인하여 Vcn > Vbn이 됩니다. 

따라서 T3 off - T5 on 동작으로 Vca가 출력됩니다.

 

360도 ≤ wt < alpha+360도 구간에서는

T1, T2, T3, T6 게이트 구동 전류를 인가하지 않기 때문에 Vca는 양의 반주기가 유지되며

T5과 T4 도통 상태도 유지됩니다.

 

3상 전파 위상제어 정류회로의 저항 부하 조건에서 출력 전압 평균값과 출력 전류 평균값은 다음과 같습니다. 

각 SCR에 io이 한 주기의 1/3인 120도 동안 흐를 때 SCR 전류의 평균값은 다음과 같습니다.

3. alpha = 90도 조건에서의 회로 동작 분석

 

 

60도 < alpha < 120도, alpha = 90도

alpha+60도 ≤ wt < 180도 구간에서 T1와 T6가 도통 시 동작하게 됩니다.

wt = alpha+60도에서 T1, T6에 게이트 구동 전류를 인가하게 되면 Vab가 출력됩니다.

T2, T3, T4, T5 게이트 구동 전류를 인가하지 않기 때문에 Vab는 양의 반주기가 유지되며

T1과 T6 도통 상태도 유지됩니다.

 

60도 < alpha < 120도, alpha = 90도

180도 ≤ wt < alpha+120도 구간에서 T1와 T6가 turn off 동작하게 됩니다.

다음 파형에서 T1과 T2에 각각 구동 전류를 인가해주면 출력 측에 전력이 전달됩니다.따라서 한 주기에서 SCR 당 2번의 구동 전류를 인가해 주어야 하는 단점이 존재합니다.

 

평균 전압과 전류는 다음과 같습니다.

 

이번 시간에는 3상 전파 위상 정류회로에서 저항 부하 조건에 대하여 공부하였습니다.

다음 시간에는 유도성 부하 조건에 대하여 살펴보도록 하겠습니다.

감사합니다.