단상 싸일리스터 컨버터

다이오드와 싸일리스터의 차이는..?

• Diode Rectifier

- DC output 조절 못함 ( 입력 교류전압이 정해지면 자동으로 Vo,dc 정해짐 )

- 한 방향으로만 전력 전달 가능

 

•  Thyristor converter

- DC output 조절 가능

- 전력을 양방향으로 전달 가능 ( 부하 -> 전원 가능)

 

이 싸일리스터 컨버터는 DC 모터 제어, 지하철, 대용량 전력 전송, 대용량 전력 전환에 많이 응용됨

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먼저 Single-Phase Half-Wave Converter + R load 부터

Single-Phase Half-Wave Converter + R load

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[ 출력 파형 ]

싸일리스터는 도통하는 전류가 0이 될 때 off 되므로 vo가 0이 되는 순간 off 된다.

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[ 출력 특성 ( Vo,dc / Vo,rms / Io,dc / Io,rms ) ]

alpha = 0' 이면 Single-Phase Half-Wave Rectifier + R과 완전히 같다

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숫자가 더러운 관계로 출력 특성 평가 PaSs!

io 파형이 푸리에로 나타내기 더러운 관계로 입력 특성 / 입력 특성 평가도 Pass!!

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그 다음은 Single-Phase Full-Wave Converter + L load

그런데 이제 alpha가 0< a <90' 일 때

Single-Phase Full-Wave Converter + L load

** DC 전류원처럼 작동하는 highly inductive load이기에 출력전류는 무조건 어딘가로 흘러가야 한다. 따라서 T1, T2가 켜지기 전에 T3, T4가 켜져있었다고 가정한다.

 

** 전류가 옮겨가는 commutation 현상 발생

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[ 출력 파형 ]

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[ 출력 특성 ( Vo,dc / Vo,rms / Io,dc / Io,rms ) ]

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[ 출력 특성 평가 ( efficiency / RF / FF ) ]

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[ 입력 특성 ( Is1 / theta1 / Is ) ]

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[ 입력 특성 평가 ( PF / DF / THD / CF ) ]

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이번에는 똑같이 Single-Phase Full-Wave Converter + L load 인데

그런데 이제 alpha가 90'< a <180' 일 때

 

정류기는 똑같은데 트리거 주는 시간만 바꿈

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[ 출력 파형 ]

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[ 출력 특성 ( Vo,dc / Vo,rms / Io,dc / Io,rms ) ] 

이건 위에 거랑 같다. a가 0 < a < 90' 이든 90' < a < 180이든...

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[ 출력 특성 평가 ( efficiency / RF / FF ) ]

출력 특성이 같으니까 이것도 당연히 같다

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[ 입력 특성 ( Is1 / theta1 / Is ) ]

Is1은 rms값이니까 루트2로 나눠줘야한다!! 까먹지 말기

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[ 입력 특성 평가 ( PF / DF / THD / CF ) ] 

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정리하자면, alpha가 바뀌면 출력 전압 파형이 뒤집힌다.

 

0 < a < 90' (Rectification)	90' < a < 180' (Inversion)

 

그런데, thyristor가 완전히 꺼지려면 역전압을 걸어주는 시간 (turn off time) 이 충분히 길어야 한다.

a가 너무 커지면 역전압을 걸어주는 시간이 충분하지 않아 완전히 꺼지지 않을 수 있다.

따라서 a는 보통 0 < a < 165' 정도를 보장해야 한다. 물론 이 시간은 소자마다 달라서 datasheet를 확인해야한다.