단상 전파 위상제어 정류회로 설계

▶Gating Block을 사용하지 않는 단상 전파 위상제어 정류회로 설계

이번에는 SCR의 게이트 단자에 인가되는 턴온 신호를 Gating Block을 이용해서 생성하는 것이 아니라 삼각파와 reference값을 Comparator를 통해 비교해서 생성하는 것이다. 여기서 가장 중요한 점이 단상 전파 위상제어 정류회로에 공급하는 교류입력전압과 삼각파의 위상을 동기화시켜줘서 시작점을 똑같이 만드는 것이다. 

 

PSIM 시뮬레이션툴에서 교류입력전압과 동기화를 시켜준 삼각파를 만들기 위해서 사용해야 하는 블록이 있는데 그것은 바로 Discrete external resetable integrator이다.

 

좌측의 그래프는 샘플링 주기 0.001[s]를 가지고 샘플링이 되면서 y=x 형태로 쭉 누적되고 있는 그래프이다. y=x형태로 누적시켜주기 위해서는 integrator 블록의 좌측에 상수 1을 집어넣어주면 된다. 우측의 그래프는 샘플링 주기를 훨씬 짧게 한 그래프이다. 아무튼 이 두개의 그래프를 보여준 결론이 무엇이냐면 resetable integrator 블록을 사용하면 일정한 직선형태가 아니라 샘플링을 통해 일정하게 누적되는 파형을 만들 수 있다는 것이다. 이제 이 파형을 삼각파형으로 만들 것이고 정확하게 말하자면 톱니 파형으로 만들 것이다. 그냥 톱니 파형이 아닌 교류입력전압의 위상과 동기화 된 톱니 파형이다.

 

회로에 공급되는 교류입력전압을 센싱하고 Comparator를 통해 ground 전압과 비교해서 0V보다 큰 교류입력전압을 High Level로 출력시켜주고 0V보다 작은 교류입력전압을 Low Level로 출력시켜준다. 따라서, Comparator로부터 나온 신호는 펄스신호가 되고 교류입력전압의 주파수와 주기가 동일하다. Comparator로부터 나온 High펄스는 resetable integrator에 의해 일정하게 샘플링을 통해 끊임없이 누적되고 있는 파형의 시작점을 리셋시켜줌으로써 톱니파형을 만들어냄과 동시에 교류입력전압과 동기화도 가능한 것이다. 톱니파형의 주기는 교류입력전압의 주기와 동일하다.  

 

이제 톱니파형도 만들었으니 PWM 제어를 위해서 내가 딜레이를 주고자 하는 reference값을 정하고 Comparator를 통해 그 reference값과 톱니파형과 비교하여 SCR의 게이트 단자에 인가해주는 턴온신호를 생성해준다. 필자는 30º만큼 딜레이를 주고 SCR을 턴온시키고자 했으므로 reference값을 30/360 = 1/12로 정해준다.

 

    <30º만큼 딜레이를 주고 SCR을 턴온시켜줬을 때 출력파형>

 

이번 설계의 핵심은 톱니파형과 교류입력전압의 시작점을 같게 해서 동기화 시켜주는 것이다.