2. 단상 풀브리지 인버터 준구형파 제어 문제(PSIM simulation)

※조건

Vdc = 100VR = 5ΩL = 10mH출력전압의 주파수 = 100Hz준구형파의 제어변수 α = 30º데드타임 = 3μsec

<각 스위칭 소자들의 게이팅 신호>

 

(a) 부하에 인가되는 전압의 12차까지의 고조파성분의 크기를 구하라.

1차 고조파: 122.767V

3차 고조파: 30V

5차 고조파: 6.584V

7차 고조파: 4.73V

9차 고조파: 10.01V

11차 고조파: 11.16V

 

(b) 부하전류의 파형을 보이고 12차까지의 고조파성분의 크기를 구하라. 또 부하전류의 최대값, 최소값, 실효값을 구하라.

<부하전류의 파형>

최대값: 16.16A

최소값: -16.15A

실효값: 10.869A

 

<부하전류의 고조파 성분>

1차 고조파: 15.4A

3차 고조파: 1.69A

5차 고조파: 0.338A

7차 고조파: 0.1A

9차 고조파: 0.134A

11차 고조파: 0.156A

 

(c) IGBT Q1에 흐르는 전류의 파형을 보이고 IGBT에 흐르는 전류의 평균값과 실효값을 구하라.

평균값: 4.52A

실효값: 7.5A

 

(d) 다이오드 D1에 흐르는 전류의 파형을 보이고 다이오드에 흐르는 전류의 평균값과 실효값을 구하라.

평균값: 0.42A

실효값: 1.7A

 

※피드백

스위칭 소자들의 게이팅 신호를 생성하기 위해서 PWM 제어에서 필요한 삼각파를 만들기 위해 삼각파 블록을 바로 사용하지 않고 resetable integrator 블록을 사용해서 100Hz 주파수를 가지는 삼각파를 만들었다. 여기서 주의해야할 점이 resetable integrator는 사용자가 설정해주는 샘플링 주파수에 따라서 계속 쌓아 올리기 때문에 샘플링 주파수를 높게 설정할수록 직선에 가까워진다. 따라서, 샘플링 주파수를 낮게 설정하면 출력파형들이 이상하게 나와서 되도록이면 적당히 높게 설정하는 것이 좋다. 

<샘플링 주파수를 조금 낮게 설정해줬을 때 출력되는 파형>

위의 그래프를 보면 알 수 있듯이 Q1에 흐르는 전류 파형 모양이 작대기 모양으로 이상하게 출력되고 Q2 파형을 만들기 위해서 OR 게이트로 파형 두개를 합쳐놓았는데 Q2 파형 중간에 겹쳐진 표시가 나타난다.