개념 한 쪽
전기공사기사 교류전력변환기 — 위상제어와 제어정류기의 평균전압
교류전력변환기 세트는 사이리스터를 이용한 교류전압 제어 방식, 단상 전파정류제어의 점호각에 따른 직류 평균전압, 3상 반파정류제어의 출력, 맥동률에서 교류분의 진폭, 제어정류기에서 특정 고조파를 제거하는 방법을 묻는다. 사이클로컨버터의 뜻과 직류를 다른 전압의 직류로 바꾸는 변환기도 묻는다.
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뜻
사이리스터를 이용한 교류전압 제어는 위상제어다. 사이리스터를 켜는 시점, 즉 위상각을 바꾸면 교류에서 평균적으로 전달되는 전력이 달라진다.
단상 전파정류제어에서 전원전압이 100V이고 점호각이 30°이면, 실효값에 √2를 곱해 최대값 141.421V를 구한다. 전파 제어정류기의 평균전압은 (2×최대값÷π)에 점호각의 코사인을 곱해 구하므로, (2×141.421÷π)×cos30°에서 약 77.94V가 된다. 점호각이 커질수록 출력 평균전압은 작아진다.
맥동률은 직류 출력에 대한 교류 성분의 비율을 퍼센트로 나타낸 값이다. 부하전압이 2000V이고 맥동률이 3%이면 교류분의 진폭은 2000에 0.03을 곱한 60V다.
제어정류기에서 특정 고조파를 제거하려면 펄스의 폭과 위치를 정밀하게 조정하는 펄스폭 변조 방식을 쓴다. 파형의 모양을 세밀하게 바꾸어 특정 주파수 성분을 상쇄하는 방법이다.
사이클로컨버터는 교류를 다른 주파수의 교류로 직접 바꾸는 전력변환기이다. 교류를 한 번 직류로 바꾼 뒤 다시 교류로 만드는 간접 방식과 달리, 사이리스터를 이용해 교류 전원의 위상을 바꾸어 직접 원하는 주파수의 교류를 얻는다. 직류를 다른 전압의 직류로 바꾸는 기기는 직류 초퍼이다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 제어 방식 — 사이리스터로 교류의 평균 전력을 바꾸는 것은 위상제어다. ② 평균전압 계산 — 단상 전파정류제어는 최대값에 2/π와 cos(점호각)을 곱한다. 100V·30°이면 약 77.94V다. ③ 정의 — 맥동률은 교류분이 직류분에 차지하는 비율이고, 특정 고조파 제거에는 펄스폭 변조가 쓰인다.
④ 변환기 구분형 — 교류를 다른 주파수의 교류로 바꾸면 사이클로컨버터, 직류를 다른 전압의 직류로 바꾸면 초퍼이다.
자주 묻는 물음
- 사이리스터를 이용한 교류전압 제어 방식을 무엇이라고 하나요?
- 위상제어입니다. 사이리스터를 켜는 위상각을 바꾸면 교류에서 평균적으로 전달되는 전력이 달라집니다.
- 단상 전파정류제어에서 전원전압 100V, 점호각 30°일 때 직류 평균전압은?
- 약 77.94V입니다. (2×최대값÷π)에 점호각의 코사인을 곱하는 식에 최대값 141.421V와 30°를 넣어 구합니다.
- 부하전압 2000V에서 맥동률이 3%이면 교류분의 진폭은?
- 60V입니다. 직류 출력 2000V에 맥동률 0.03을 곱합니다.
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