3. 단상 풀브리지 인버터 정현파 PWM 제어 문제(PSIM simulation)

※조건

Vdc = 100V, R = 2Ω, L = 5mH, ma = 0.9, mf = 168, 인버터 주파수 = 100Hz, 데드타임 = 2μsec

 

(a) 이론적으로 인버터 출력전압 기본파 크기는 maVdc이라서 0.9*100 = 90V이다. 그러나 확인해보니까 인버터 출력전압 기본파 크기가 90V로 나오지 않고 84.3V로 나오는데 그 이유가 무엇인가?

:

데드타임의 영향 때문이다. 각 폴에 있는 상단, 하단 스위치가 턴오프 되는 시간이 짧게나마 존재하기 때문에 턴오프 하는 동안 전압도 그만큼 출력되지 못하기 때문이다.  

 

(b) 부하에 인가되는 전압의 고조파성분을 분석하고 고조파성분 가운데 기본파 크기의 10% 이상 되는 크기를 갖는 최초의 고조파는 몇 차의 고조파이며 그 크기는 얼마인지 구하여라.

: 8.43V 이상의 크기를 갖는 최초의 고조파는 333차이고 그 크기는 14.896V이다.

 

(c) 정현파 PWM의 진폭변조지수를 ma = 1.5로 증가시킨 후 인버터 출력전압파형과 부하전류파형을 구하라. 또 여기서 부하에 인가되는 전압의 기본파성분의 크기는 얼마인지 구하라.

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<출력전압파형>

<부하전류파형>

<출력전압 기본파 및 고조파 성분>

 

부하에 인가되는 전압의 기본파 성분 크기 = 116V

 

(d) 위의 (c)항의 경우 기본파 크기의 10% 이상 되는 크기를 갖는 최초의 고조파는 몇 차의 고조파이며 부하에 인가되는 전압의 고조파성분은 위의 (b)의 경우와 비교하여 어떻게 달라지는지 설명하여라.

: 11.6V 이상의 크기를 갖는 최초의 고조파는 3차 고조파이고 그 크기는 15.3V이다. 

 

(e) 문제에서 주어진 단상 풀브리지 인버터 시스템에서 데드타임을 10μsec로 증가시키면 부하전류의 파형이 어떻게 변하는지 관찰하라.

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<데드타임이 10μsec일 때 부하전류 파형>