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그림 (가)는 4개의 IGBT 모듈로 구성된 단상 풀브리지 인버터회로이… | [7급 국가직 전기기기] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 전기기기] 24년 1회차
그림 (가)는 4개의 IGBT 모듈로 구성된 단상 풀브리지 인버터회로이고, 그림 (나)는 부하 인덕터 LL을 준구형파(quasi-square waveform)로 제어할 때, 출력전압 vov_o의 파형과 턴온 게이팅 신호를 나타낸 것이다. 인버터가 부하에서 전원으로 에너지를 공급하는 회생모드(regeneration mode)로 동작하는 구간은? (단, 부하전류 ioi_o는 초깃값이 0이다)

문제 이미지
1
0<t<t10 < t < t_1
2
t1<t<t2t_1 < t < t_2
3
t2<t<t3t_2 < t < t_3
4
t3<t<t4t_3 < t < t_4
해설

회생모드는 출력전압과 부하전류의 부호가 반대인 구간으로, 양(+)의 전류가 남아 있는 상태에서 출력전압이 −VDC-V_{DC}가 되는 t2<t<t3t_2 \lt t \lt t_3 구간이다.

부하 인덕터에서 vo=Ldiodtv_o = L\dfrac{di_o}{dt}이므로 vo=+VDCv_o=+V_{DC}이면 전류가 증가하고, vo=0v_o=0이면 일정하며, vo=−VDCv_o=-V_{DC}이면 감소한다. 초깃값이 0인 전류는 첫 구간에서 증가해 양(+)의 값을 유지하다가 음의 전압 구간에서 감소한다.

t2<t<t3t_2 \lt t \lt t_3에서는 Q(3)·Q(4)에 게이트 신호가 있지만 전류가 양(+)이므로 다이오드 D(3)·D(4)가 도통해 인덕터 에너지가 전원으로 되돌아간다. 상승 구간과 하강 구간의 폭이 같으므로 전류는 t3t_3에서 0이 된다.

  • 0<t<t10 \lt t \lt t_1: Q(1)·Q(2)가 도통해 vov_o와 ioi_o가 모두 양(+)이므로 전원이 부하에 에너지를 공급하는 역행 구간이다.
  • t1<t<t2t_1 \lt t \lt t_2: 출력전압이 0이고 전류가 Q(1)과 D(3)를 통해 환류하므로 전원과의 에너지 교환이 없다.
  • t3<t<t4t_3 \lt t \lt t_4: 전류가 0을 지나 음(−)으로 증가하고 전압도 음(−)이어서 Q(3)·Q(4)를 통해 전원이 다시 에너지를 공급하는 역행 구간이다.

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