Power Electronics 일반사항

전동기의 가변속 구동
직류전동기는 직류전압을 가변하면 속도를 용이하게 제어할 수 있다. 직류전압을 가변하는 방법으로 초퍼를 사용하여 효율적인 양호한 속도제어를 달성하게 되었다.
한편, 파워일렉트로닉스 기술이 주파수를 효과적으로 자유롭게 변환할 수 있기 때문에 유도기나 동기의 가변속 구동에 사용되어 현저한 진보를 이루었다. 이 중에서 농형유도전동기의 가변속 구동에 있어서는 전압과 주파수의 비가 일정해지도록 변화시키는 V/f 제어는 유도기의 제어법으로서 우수한 방법이기는 하지만 즉응성이 결핍된다.
유도기를 직류기와 동등한 제어성능을 구비한 방법으로서 벡터제어가 고안되었다. 또한 속도제어기를 장치할 수 없는 경우에도 적용 가능한 센서리스 벡터제어가 실용화되었다.회로적으로는 3레벨 인버터회로가 고안되고 GTO에 비해서 효율적이고 고주파로 동작가능한 IGBT를 사용함으로써 출력파형이 개선되고 고조파나 전자소음이 저감되었다.

무정전전원장치
UPS는 베터리와 인버터,충전기 필터 등으로 구성되며 그 성격성 고장이 허용되지 않으므로 장치의 신뢰성을 높이기 위해 용장성을 증가시키는 등 여러 가지 시스템구성이 고안되고 실용화되고 있다.

전력계통에서의 응용
대용량 파워 반도체 디바이스가 개발됨에 따라 전력계통에 여러 가지 파워 일렉트로닉스가 사용되게 되었다. 계통용 정지형 무효전력보상장치 SVC(Static Var Compensator), SVG(Static Var Generator), 직류송전, 주파수변환소, 가변속 양수발전등에 응용되고 있다.
또한 미국에서 제창된 FACTS(Flexible AC Transmission System)는 파워 일렉트로닉스를 적극적으로 도입하여 전력조류를 제어 송전선의 안정도를 향상시키고 송전능력을 증가시킬 수 있다.

전기자동차의 구동
무공해 자동차로 각광받고 있는 전기자동차는 각 자동차 메이커들이 사활을 걸고 개발하고 있으며, 실용화에 근접하고 있다. 구동전동기는 현재 농형 유도전동기와 영구자석식 동기전동기가 주류가 되고 있다. 또한 견고하면서 고속회전에 적합한 SRM(Switched Reluctance Motor)에 대한 기대도 높아지고 있다
전기의 에너지밀도가 낮으므로 이것을 구동하는 인버터는 우선 효율성이 높아야 하고 인버터구동시에 생기는 노이즈를 저감시킬 필요가 있다.

철도분야에의 응용
- 직류전화구간의 직류전동기제어는 직류직권전동기를 초퍼제어하는 기본적인 방법으로부터 복권전동기의 분권계자에 초퍼를 접속하고 전력회생브레이크를 개선한 방법, 타여자 전동기의 전기자와 계자를 별도의 초퍼로 제어하여 전진역행, 전진 브레이크, 후진역행, 후진 브레이크의 4상한의 운전을 원활하게 제어하는 방법 등이 개발되어 실용화되기에 이르렀다.
무정류자화에 의해 보수의 수고가 들지 않는 유도전동기의 인버터 구동은 전술한 3레벨 인버터를 사용한 차량의 실용화 등 이분야의 진보는 눈부시다.
- 교류전화구간에서는 교류를 직류로 변환하는 전단계에 PWM 컨버터를 사용하여 전원의 기본파 역률을 1로 유지하면서 안정된 직류전압을 만들고 후단계의 인버터로 유도기를 구동하는 방식이 실용화되었다. IGBT의 고주파 동작에 의해 전원측 고주파의 저감, 제어기기의 발열손실저감과 저 소음화에 활용되고 있다.

신에너지용 변환장치
에너지문에 환경문제에 대응하는 신에너지로서 태양광발전,연료전지,풍력,파력발전, 그리고 신형 전력저장으로서 플라이 휠, 초전도 코일, 신형 2차전지 등이 있다.
태양전지나 연료전지는 발생하는 전력이 직류이고 초전도코일, 신형2차 전지도 직류로 저장된다. 태양전지와 같이 최대전력을 발생하는 동작점이 존재하는 전원도 있다 이들 에너지를 효과적으로 이용하기 위해서는 전력의 변환 제어가 불가결하고 파워 일렉트로닉스 기술없이 이들 에너지의 활용은 불가능하다.