4. 3상 인버터 6-스텝 제어(PSIM simulation)

※조건

Vdc = 100V, R = 1Ω, L = 5mH, 인버터 기본 주파수 = 100Hz, 데드타임 = 3μsec

 

<3상 부하 상전압>

<3상 부하 선간전압>

<부하 중성점 전압>

<3상 부하전류>

 

역률 구하기

<a상 부하 전압, a상 부하 전압의 기본파 성분, a상 부하에 흐르는 전류>

a상 부하에 흐르는 전류는 a상 부하 전압에 비해 약 0.002초 지연된다. 즉, 부하전류는 부하 상전압에 비해 72º만큼 위상지연 된다는 의미이므로 역률은 PF = cos(Φ) = cos(72º) = 0.3이 된다. 

 

<직류전원측 전류>

직류전원측 전류는 인버터 기본 주파수의 6배 주파수를 가졌고 음의 구간이 존재한다. 역률이 0.5보다 작으면 직류전원측 전류는 음의 구간이 발생하고 역률이 0.5보다 크면 음의 구간이 발생하지 않고 양의 구간만 존재한다. 따라서, 현재 역률이 0.3이므로 직류전원측 전류 파형에서 음의 구간이 존재하는 것이다.

 

<PF = 0.3인 경우 IGBT와 다이오드에 흐르는 전류 파형>

역률이 0과 1사이에 있을 때는 IGBT에 흐르는 전류가 다이오드에 흐르는 전류보다 항상 많고 그리고 만약에 역률이 0이라면 IGBT에 흐르는 전류의 평균값과 다이오드에 흐르는 전류의 평균값은 서로 같아진다. 따라서, 역률이 0일때 IGBT에 흐르는 전류량은 minimum값이 되고 다이오드에 흐르는 전류량은 maximum값이 된다. 역률이 1이라면 다이오드에 흐르는 전류는 없으며 IGBT에 전류가 다 흐르게 되므로 IGBT에 흐르는 전류량은 maximum값이 된다. 왜냐하면 역률이라는 것이 부하전류와 부하 상전압 간의 위상차에 의해서 결정되는 것이기 때문에 위상차가 0이라는 것은 인덕턴스의 영향을 하나도 받지 않아서 L에 역기전력이 발생하지 않는다는 의미이니까 다이오드로 흐를 전류가 존재하지 않기 때문이다.