11-제7장-직류전압제어(1).ppt [호환 모드]elearning.kocw.net/contents4/document/lec/2012/KonKuk/LeeYoungJin/11.pdf · 전력전자이론및설계 건국대최규하 제7장

전력전자이론및설계 건국대 최규하

제7장

직류전력 제어


직류 초퍼 회로


☞ 제어 유형 ; 온-오프제어 à TRC(Time-Ratio Control) 제어

<예> 제어기법 ; PWM, PFM, TLC 등

직류 전력제어

☞ 토폴로지 - 전력용 ; 강압, 승압, 승강압, 다상, 4상한 초퍼

- 제어전원용 ; 벅부스트, 플라이백, 축 컨버터 (SMPS)


강압 초퍼

강압 초퍼의 제어스위치 SW에 대한 온-오프시간을 조절하여펄스형 직류 출력전압을 얻고, 그 평균값을 제어함.

직류 초퍼회로

회로 및 출력파형

Step-down chopper


입출력특성

SSon

O VVTtV a==

- 듀티싸이클의 제어범위 ; [0, 1]

직류 초퍼회로 강압 초퍼

Tton=a듀티싸이클

- 주기 T에 대한 스위치 SW의 ON시간의 비


제어기법(Control Scheme)

SSon

O VVTtV ×== a


PWM ; 주기 T를 고정, SW 온 시간만을 변화함 ~aOV

SonSon

O VftVTtV ××==

PFM ; SW 온 시간을 고정, 주기 T만을 변화함 ~ fVO

),( SLUSon

O VIIfVTtV ×==

TLC ; 주기 T 및 SW 온 시간이 모두 변화함 ,~ ΔIIV OO


PWM 제어기법

SSon

O VVTtV ×== a


; 주기 T를 고정, SW 온 시간만을 변화함

~aOV

주기 T 고정

- ΔI ; 변동

- tON ; 변동


PFM 제어기법


; SW 온 시간을 고정, 주기 T만을 변화함

fVO ~

주기 tON 고정

- ΔI ; 변동

- T ; 변동

SonSon

O VftVTtV ××==


TLC 제어기법


; 주기 T 및 SW 온 시간이 모두 변화함

평균 IO, 맥동ΔI 고정

- tON ; 변동

- T ; 변동

),( SLUSon

O VIIfVTtV ×== ,~ ΔIIV OO


1) 입출력특성을 반복, 구현

2) ”1” à “주기 T”로 변환

3) à 로 변환

4) 기준전압을 정하고, 이상함수를실제 스위칭함수로 변환

강압 초퍼의 펄스신호 변환

SV

1 a

a tw

톱니파 캐리어로 변환됨

직류 크기 K à 펄스폭 tON


)(1

)(1

0

0

OO

T

OOO

SS

T

SSS

IVdtItvT

P

IVdttiVT

P

==

==

ò

ò

6)-(7 1a

==S

O

O

S

II

VV

7)-(7 12 Lin RR

a=

9)-(7

8)-(7

OSR

SR

II

VV

a

a

=

=

강압 초퍼의 주요 수식 1

1) 입출력의관계 (전제 : ) )( OO Iti =


)(10 OO

T

OOO IVdtItvT

P == ò

1a

==S

O

O

S

II

VV

12 Lin RR

a=

OSR

SR

II

VV

a

a

=

=

강압 초퍼의 주요 수식

1) 전력의입출력관계

OV

OI

SI

2) 전류의입출력관계

3) Impedance matching관계

SS

T

SSS IVdttiVT

P == ò )(10

4) 실효값 관계


승압 초퍼회로 유도성 승압방식

승압 초퍼의 스위치 SW를 ON하여, 인덕터에 에너지를 축적, SW의 오프시 다이오드를 거쳐 부하 측으로 에너지를 전달함.


Step-up chopper


승압 초퍼의 동작 상태 유도성 승압방식

그림 7-5 승압 초퍼의 동작 모드

SW ON 상태 SW OFF 상태


승압 초퍼의 동작 – ON상태 유도성 승압방식

SWS

S vdtdiLV +=

1) SW의 ON으로

)( tLVti S

S =à

만약, L에 저항이 존재하면

dtdiLiRV S

SLS +=

)1()( tLR

L

SS

L

eRVti

--=à

)( SL Vtv =인덕터전압

0


승압 초퍼의 동작 – OFF상태 유도성 승압방식

ODS

S VvdtdiLV ++=

2) SW의 OFF로

)( tLVVti OS

S-

=à

만약, L에 저항이 존재하면

dtdiLiRVV S

SLOS +=-

)1()( tLR

L

OSS

L

eRVVti

--

-=à

OSL VVtv -=)(인덕터전압

0


승압 초퍼의 동작 유도성 승압방식

- 정상상태에서 인덕터전압의 평균은 0 이므로

- 인덕터 전압의 평균값을 구하면

OSL VVtv -=)(ON 상태의 인덕터전압

입출력 특성

OFF상태의 인덕터전압

SL Vtv =)(

{ } 0 )( 1)(10

=-+== ò offOSonS

T

LL tVVtVT

dttvT

V

a-==\

11

offS

O

tT

VV


승압 초퍼회로 유도성 승압방식

a-=

11

S

O

VV


승압 초퍼회로 용량성 승압방식


승압 초퍼의 스위치 SW1 & SW2를 동시에 ON하여, 커패시터에에너지를 축적, SCR T1의 ON과 함께 C의 축적에너지가 부하 측으로 에너지를 전달함.

Step-up chopper




승압 초퍼의 스위치 SW1 & SW2를 동시에 ON하여, 커패시터에에너지를 축적, SCR T1의 ON과 함께 C의 축적에너지가 부하 측으로 에너지를 전달함.

Step-up chopper





승압 초퍼의 동작 유도성 승압방식

- SW1 & SW2의 ON 시

- 즉, 부하 전압의 평균값

OSL VVtv -=)(

입출력 특성

SCO Vtvtv == )()(

{ } 0 )(1)(10

=-+== ò offOSonS

T

LL tVVtVT

dttvT

V

a-==\

11

offS

O

tT

VV

- SW1 & SW2의 OFF & SCR의 ON 시

Δ : 충전시간

ton : 충전시간

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