KR101563900B1 - 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기 - Google Patents

역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 제공되는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기는, 3상 교류전원(Va,Vb,Vc)이 각각의 리액터(La,Lb,Lc)와 커패시터(Ca,Cb,Cc)를 포함하는 공진회로부와 접속되고 상기 공진회로부는 3상 다이오드 브릿지 정류부의 상단부 다이오드(D1,D2,D3)와 하단부 다이오드(D4,D5,D6)의 중성점에 접속된 회로를 포함하는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기에 있어서, 상기 3상 교류전원(Va,Vb,Vc)에 각 상(phase)별로 커패시터(Cra,Crb,Crc)가 각각 직렬연결되고, 상기 3상 다이오드 브릿지 정류부의 하단부 다이오드(D4,D5,D6)의 캐소드부에 제1 및 제2 스위칭소자(Q1,Q2)가 직렬연결되고, 상기 3상 다이오드 브릿지 정류부에 제1 및 제2 다이오드(D7,D8)의 직렬연결 및 출력단 커패시터(Co)가 각각 병렬연결되고, 상기 제1,2 다이오드(D7,D8)의 중성점(N1)과 상기 커패시터(Cra,Crb,Crc)의 종단부는 제1커패시터(C1)를 통해 연결되며, 커패시터(Cra,Crb,Crc)와 제1커패시터(C1)의 중성점(N2)과 상기 제1,2 스위칭소자(Q1,Q2)의 중성점(N3)는 제2커패시터(C2)를 통해 연결된다

Description

역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기{SYNCHRONOUS RECTIFIER CIRCUIT OF THREE-PHASE STEP DOWN RESONANT TYPE WITH HIGH POWER FACTOR}
본 발명은 공진형 능동정류기에 관한 것으로서, 특히 3상 다이오드 브릿지 정류기와 부하단 사이에 소정의 컨버터를 연결하여 역률을 개선하면서 3상 교류전압을 직류전압으로 평활하고 그 평활된 직류전압을 컨버터를 통해 강압된 직류전압으로 출력하도록 하는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기에 관한 것이다.
최근 전력사용량이 증가하면서 발전소로부터 공급받은 전력을 효율적으로 사용하는 것이 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 이에 전력을 효율적으로 사용할 수 있는 역률 개선에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 통상적으로 시스템 에어컨이나 다수의 가전제품에서 이러한 역률개선을 위해 수동정류기를 사용하고 있다.
도 1은 종래의 수동정류기의 회로도이다. 도 1에서와 같이 종래의 정류기에서는 3상 전원부(10)에 각 상(phase)별로 리액터(21)와 커패시터(22)로 구성된 공진회로(20)가 연결된다. 3상 전원부(10)에 필터부(미도시)가 접속된다. 이러한 공진회로(20)는 3상 다이오드 브릿지 정류부(30)와 연결되고 3상 다이오드 브릿지 정류기(30)와 부하단(50) 사이에는 LC 필터(40)가 연결된다.
부하단(50)은 다양한 부하가 연결될 수 있다. 예컨대 에어컨시스템이나 가전제품의 경우 인버터모듈(미도시)이 연결될 수 있다. 이 경우, 전원부(10)의 3상 교류전원은 3상 다이오드 브릿지 정류기(30) 및 LC 필터(40)를 거치면서 평활되어 인버터모듈로 직류전원(Vo)로 출력되며, 이러한 직류전원(Vo)를 이용하여 인버터를 구동하게 된다.
하지만, 이러한 종래의 정류기에서는 각 상(phase)의 전류 왜곡 문제가 발생한다. IEEE 61000-3-4 표준에 의하면 정류기의 THD(Total Harmonic Distortion)가 3% 미만이어야 하지만, 종래의 정류기의 THD는 30% 이상이므로 고조파 규제를 만족하지 못하고 에너지 효율저감의 문제를 야기한다.
또한, 종래의 정류기에서는 높은 내압을 갖는 고가의 3상 인버터모듈을 사용해야 한다. 즉, 3상 교류전원을 평활시켜 출력하는 직류전원(Vo)이 높기 때문에 높은 내압을 가진 고가의 3상 인버터모듈을 사용해야만 인버터를 구동시킬 수 있다. 이는 전체 시스템의 부피와 원가의 상승을 야기하는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-0915982호
이에, 본 발명은 고조파 규제를 만족하도록 역률을 개선하여 에너지 효율성을 향상시키고 낮은 내압의 3상 인버터 모듈을 사용하여 인버터를 구동시킬 수 있는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 3상 교류전원을 평활시켜 강압된 직류전원을 보장하여 경량화 및 원가경쟁력이 있는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기를 제공하는데 추가적인 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기는,
3상 교류전원(Va,Vb,Vc)이 각각의 리액터(La,Lb,Lc)와 커패시터(Ca,Cb,Cc)를 포함하는 공진회로부와 접속되고 상기 공진회로부는 3상 다이오드 브릿지 정류부의 상단부 다이오드(D1,D2,D3)와 하단부 다이오드(D4,D5,D6)의 중성점에 접속된 회로를 포함하는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기에 있어서, 상기 3상 교류전원(Va,Vb,Vc)에 각 상(phase)별로 커패시터(Cra,Crb,Crc)가 각각 직렬연결되고, 상기 3상 다이오드 브릿지 정류부의 하단부 다이오드(D4,D5,D6)의 애노드부에 제1 및 제2 스위칭소자(Q1,Q2)가 직렬연결되고, 상기 3상 다이오드 브릿지 정류부에 제1 및 제2 다이오드(D7,D8)의 직렬연결 및 출력단 커패시터(Co)가 각각 병렬연결되고, 상기 제1,2 다이오드(D7,D8)의 중성점(N1)과 상기 커패시터(Cra,Crb,Crc)의 종단부는 제1커패시터(C1)를 통해 연결되며, 커패시터(Cra,Crb,Crc)와 제1커패시터(C1)의 중성점(N2)과 제1,2 스위칭소자(Q1,Q2)의 중성점(N3)는 제2커패시터(C2)를 통해 연결된다.
본 발명에서, 상기 제2커패시터(C2)에 리액터(Lr)가 연결된다.
본 발명에서, 상기 제2커패시터(C2) 및 리액터(Lr)을 통해 각 상(phase)의 전류가 흐를 때 상기 전류의 왜곡(distortion)이 방지된다.
본 발명에서, 상기 제1 및 제2 스위칭소자(Q1,Q2)는 각각 50%의 듀티비(duty ratio)로 스위칭된다.
본 발명에서, 상기 3상 교류전원이 상기 3상 다이오드 브릿지 정류부에 의해 Vdc 직류전압으로 평활되고 상기 평활된 Vdc 직류전압은 상기 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)에 각각 분배되어 강압된 직류전압으로 충전되고 상기 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)에 충전된 직류전압은 상기 출력단 커패시터(Co)에 합쳐져 충전된다.
본 발명에서, 상기 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)의 정전용량이 동일한 경우 상기 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)에 각각 Vdc/4 직류전압으로 충전되고 상기 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)에 각각 충전된 Vdc/4 직류전압은 상기 출력단 커패시터(Co)에 합쳐져 Vdc/2 직류전압으로 충전된다.
본 발명에 따르면 고조파의 기준인 THD가 3% 미만이므로 IEEE61000-3-4 표준의 고조파 규제를 만족한다. 이에 따라 에너지 효율이 향상되고 발전소로부터 공급받는 전력의 낭비를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 각 상(phase) 전류의 왜곡문제가 발생하지 않으며 소형의 리액터를 사용하므로 시스템의 부피와 무게 및 원가저감의 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면 인버터모듈에 연결하는 경우 강압된 직류전압으로 출력전압을 낮출 수 있기 때문에 종래의 정류기 대비 상대적으로 낮은 내압을 갖는 저가의 3상 인버터모듈을 사용하여 인버터를 구동할 수 있다.
도 1은 종래의 수동정류기의 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기의 회로도.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기의 모드별 전류도통 경로를 나타낸 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기에서 제1 및 제3 모드의 전류도통과정에 따른 등가회로도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기의 시뮬레이션 회로도.
도 10은 도 9에서의 시뮬레이션 결과에 따른 전압 및 전류의 파형도.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한, 종래기술과 동일한 구성에 대한 반복적인 설명은 생략하고, 종래기술과 동일한 구성에 대하여 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 역률개선용 3상 강압 공진형 능동정류기의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기는 전원부(10)의 3상 교류전원(Va,Vb,Vc)은 각각 리액터(La,Lb,Lc)와 커패시터(Ca,Cb,Cc)로 구성된 공진회로부(20)와 접속되고, 이러한 공진회로부(20)는 3상 다이오드 브릿지 정류부(30)와 접속된다.
3상 다이오드 브릿지 정류부(30)는 6개의 다이오드(D1~D6)로 구성된다. 6개의 다이오드(D1~D6)를 통해 출력되는 출력전류는 상단부 다이오드(D1,D2,D3)중 하나와 하단부 다이오드(D4,D5,D6)중 하나가 온(on)되어 흐르게 된다. 즉 상단부에서는 임의의 시간에 3상 전원 각각이 공진회로부(20)를 통과한 값들 중 전압크기가 양의 방향으로 가장 큰 상의 다이오드가 온(on)되고 나머지 2개의 다이오드는 역방향 바이어스되어 오프(off)상태를 유지한다. 하단부에서는 역으로 3상 전원 각각이 공진회로부(20)를 통과한 값들 중 전압크기가 음의 방향으로 가장 큰 상의 다이오드가 온(on)된다. 따라서, 다이오드는 상호 120°의 위상차를 가지고 온(on)되고, 상하 다이오드는 상호 180°의 위상차를 가지고 온(on)된다. 이러한 동작에 의해 3상 입력교류전압은 3상 다이오드 브릿지 정류기(30)에 의해 직류전압으로 평활되어 후단의 커패시터(Cdc)에 Vdc로 충전된다.
본 발명에 따른 역률개선용 3상 강압 공진형 능동정류기에서는 3상 다이오드 브릿지 정류부(30)와 부하단(50) 사이에 컨버터 회로(100)가 접속된다. 컨버터 회로(100)에서 3상 교류전원(Va,Vb,Vc)에 각 상(phase)별로 커패시터(Cra,Crb,Crc)가 각각 직렬연결된다. 3상 다이오드 브릿지 정류부(30)의 하단부 다이오드(D4,D5,D6)의 애노드에 제1스위칭소자(Q1) 및 제2스위칭소자(Q2)가 직렬로 연결된다. 이러한 제1,2 스위칭소자(Q1,Q2)는 제어부(미도시)에 의해 온/오프(on/off) 스위칭을 수행하여 전류의 흐름을 제어한다.
또한, 컨버터 회로(100)에서 3상 다이오드 브릿지 정류부(30)에 제1 및 제2 다이오드(D7,D8)의 직렬연결 및 출력단 커패시터(Co)가 각각 병렬로 연결된다. 이로써 제1,2 다이오드(D7,D8)의 직렬연결과 출력단 커패시터(Co)는 서로 병렬연결된다.
또한, 제1,2 다이오드(D7,D8)의 중성점(N1)과 커패시터(Cra,Crb,Crc)의 종단부는 제1커패시터(C1)를 통해 연결되고, 커패시터(Cra,Crb,Crc)와 제1커패시터(C1)의 중성점(N2)과 제1,2 스위칭소자(Q1,Q2)의 중성점(N3)는 제2커패시터(C2)를 통해 연결된다. 본 실시 예에서 제1 및 제2 커패시터(C1,C2) 간의 정전용량은 동일함이 바람직하지만 다를 수도 있다.
여기서, 본 발명에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기에서 제1 및 제2 스위치(Q1,Q2)는 각각 50%의 듀티비(duty ratio)로 스위칭된다. 또한, 각각의 상(phase)의 전압에 따라 3상 다이오드 브릿지 정류기(30)의 다이오드(D1~D6)가 다르게 도통함으로써 3상 교류전원전압을 직류전압으로 평활시키고 그 평활된 직류전압을 컨버터회로(100)에서 소정의 직류전압으로 강압시켜 부하단(50)에 출력되도록 한다. 나아가, 커패시터(Cra,Crb,Crc)와 리액터(Lr)를 이용하여 각 상(phase)의 전류의 왜곡이 발생하는 것을 억제하도록 한다.
이하에서, 각 모드별로 전류의 도통과정을 설명하기로 한다.
[모드해석]
본 발명에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기에서 각 상(phase) 전압의 크기가 예컨대 Va>Vb>Vc인 조건에서 모드해석을 수행한다. 도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기의 모드별 전류도통 경로를 나타낸 도면이다. 이러한 각 모드는 설명의 편의상 시간(t)의 구간으로 구분하도록 한다.
1) 제1모드(t0~t1)
도 3과 같이 제1모드(t0~t1)는 공진회로부(20)의 리액터 Lc에 흐르는 전류가 음의 값이고 제1 스위칭소자(Q1)가 온(on)되고 제2 스위칭소자(Q2)는 오프(off)된 상태이다. 이때, 3상 다이오드 브릿지 정류기(30)에서 다이오드 D1,D5,D6이 도통되고 나머지는 차단된다. 3상 교류전압은 3상 다이오드 브릿지 정류기(30)를 통해 평활되어 커패시터(Cdc)에 직류전압(Vdc)으로 충전되고, 이러한 직류전압(Vdc)에 의해 전류가 출력단 커패시터(Co), 제2 다이오드(D2), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 리액터(Lr) 및 제1 위칭소자(Q1)의 폐회로를 통해 흐르게 된다. 이에 커패시터(Cdc)에 충전된 직류전압(Vdc)은 출력단 커패시터(Co), 제1 및 제2 커패시터(C2)에 분배되어 충전된다.
제1모드에서의 전류도통 경로에 대한 등가회로가 도 7에 도시된다. 도 7의 등가회로에서 커패시터(Cdc)에 충전된 직류전압(Vdc)은 출력단 커패시터(Co)에 충전된 전압(Vo)와 제1 및 제2 커패시터(C2)에 각각 충전된 전압(Vc1,Vc2)의 합계가 된다. 즉, Vdc=Vo+Vc1+Vc2의 관계가 성립한다. 예컨대, 제1,제2 커패시터(C1,C2)의 용량이 동일하다면 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)에 각각 동일하게 분배된다. 더하여 출력단 커패시터(Co)가 제1,2 커패시터(C1,C2)보다 용량이 2배이면 Vo=2Vc1=2Vc2가 된다. 이 경우 Vo=Vdc/2의 관계가 성립하고 3상 교류전압이 Vdc 직류전압으로 평활되고 컨버터 회로(100)에 의해 출력단에는 Vdc/2로 강압된 직류전압이 출력되는 것이다. 물론, 출력단 커패시터(Co), 제1 및 제2 커패시터(C2)의 정전용량을 조정함으로써 다르게 출력되도록 할 수도 있다.
이처럼 본 발명에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기에서는 제1 및 제2 스위칭소자(Q1,Q2)의 선택적 스위칭 동작에 의해 3상 입력교류전원을 평활시켜 직류전압(Vdc)로 변환하고 컨버터 회로(100)를 통해 최종 출력단에서 출력직류전원을 강압할 수 있게 된다. 바람직하게는 Vdc/2의 직류전압으로 강압함이 바람직하다.
2) 제2모드(t1~t2)
도 4와 같이 제2모드(t1~t2)는 공진회로부(20)의 리액터 Lc에 흐르는 전류가 음의 값이고 제1 스위칭소자(Q1)가 오프(off)이고, 제2 스위칭소자(Q2)가 온(on)인 상태이다. 이때, 다이오드 D1과 D6이 도통되고 나머지는 차단된다. 제2모드에서는 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)에 각각 충전된 직류전압(Vdc/4)에 의해 전류가 제1다이오드(D7), 출력단 커패시터(Co), 제2스위칭소자(Q2), 리액터(Lr)의 폐회로를 통해 흐르게 된다. 이에 상기한 예에서 제1 및 제2 커패시터(C,C2)에 각각 충전된 직류전압(Vdc/4)은 출력단 커패시터(Co)에 합쳐져서 Vdc/2 직류전압으로 충전된다.
제2모드에서의 전류도통 경로에 대한 등가회로가 도 8에 도시된다. 도 8의 등가회로에서 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)에 각각 충전된 직류전압(Vdc/4)은 출력단 커패시터(Co)에 각각 충전된 전압과 같다. 즉, Vo=Vc1+Vc2의 관계가 성립한다. 예컨대, 제1,제2 커패시터(C1,C2)의 용량이 동일하다면 Vo=2Vc1=2Vc2가 된다. 그런데 Vc1=Vc2=Vdc/4이므로 Vo=Vdc/2의 관계가 성립한다. 따라서 3상 교류전압이 Vdc 직류전압으로 평활되고 그 평활된 직류전압(Vdc)는 컨버터 회로(100)에 의해 출력단에는 Vdc/2로 강압되어 출력되는 것이다. 물론, 출력단 커패시터(Co), 제1 및 제2 커패시터(C2)의 정전용량이 조정된다면 다른 출력값을 가지게 된다. 이처럼 제2모드에서도 상기한 제1모드와 같이 출력단에 1/2로 강압된 직류전압을 출력할 수 있다.
이때, 상기한 제1모드 및 제2모드에서의 전압강압의 원리는 후술하는 제3모드 및 제4 모드에도 동일하게 적용된다. 구체적으로, 제1스위칭소자(Q1)가 온(on)되고 제2스위칭소자(Q2)가 오프(off)될 때 (제1,3모드)는 커패시터(Cdc)에 충전된 평활된 직류전압(Vdc)가 제1,2 커패시터(C1,C2) 및 출력단 커패시터(Co)에 각각의 용량에 따라 분배되어 충전되고, 출력단 커패시터(Co)에 충전되는 출력전압(Vo)은 평활된 직류전압(Vdc)보다 강압된 값을 갖는다. 예컨대 각 커패시터의 용량에 따라 Vo=Vdc/2로 출력할 수도 있다. 또한, 제1스위칭소자(Q1)가 오프(off)되고 제2스위칭소자(Q2)가 온(on)될 때(제2,4모드)는 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)에 각각 충전된 직류전압이 합쳐져 출력단 커패시터(Co)에 출력전압(Vo)로 충전된다. 상기한 예의 경우 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)에 각각 충전된 직류전압 Vdc/4이 합쳐져 출력단 커패시터(Co)에 Vdc/2로 충전된다. 이로써 평활된 직류전압(Vdc)에 대하여 1/2의 값으로 강압된 직류전압이 출력되는 것이다. 또한, 커패시터(Cra,Crb,Crc) 및 리액터(Lr)을 통해 각 상(phase)의 전류가 흐를 때 전류의 왜곡발생이 억제된다.
3) 제3모드(t2~t3)
도 5와 같이 제3모드(t2~t3)는 공진회로부(20)의 리액터 Lc에 흐르는 전류가 음의 값이고 제1 스위칭소자(Q1)가 온(on)이고, 제2 스위칭소자(Q2)가 오프(off)인 상태이다. 이때, 다이오드 D1과 D6이 도통되고 나머지는 모두 차단된다. 제3모드에서도 상기한 제1모드와 같은 전류의 도통으로 전압강압이 일어나므로 중복설명은 생략한다.
4) 제4모드(t3~t4)
도 6과 같이 제4모드(t3~t4)는 공진회로부(20)의 리액터 Lc에 흐르는 전류가 음의 값이고 제1 스위칭소자(Q1)가 오프(off)이고 제2 스위칭소자(Q2)가 온(on)인 상태이다. 이때, 다이오드 D1,D2,D6이 도통되고 나머지는 모두 차단된다. 제4모드에서도 상기한 제2모드와 같은 전류의 도통으로 전압강압이 일어나므로 중복설명은 생략한다.
[실시 예]
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기의 시뮬레이션 회로도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에서 3상 입력교류전원을 430V/50㎐로, 공진회로(20)의 리액터(La,Lb,Lc) 및 커패시터(Ca,Cb,Cc)를 각각 2mH 및 4μ로 구현하였다. 또한, 커패시터(Cra,Crb,Crc)는 2μ로 구현하고, 출력단 커패시터(Co) 및 제1,2 커패시터(C1,C2)를 각각 2.2μ로, 리액터(Lr)를 30mH로 구현하였다. 그리고 부하단(50)에는 17.5Ω의 저항을 연결하였다. 이처럼 구성된 실시 예에 대한 시뮬레이션 결과는 도 10과 같다.
도 10은 도 9에서의 시뮬레이션 결과에 따른 3상 교류전압, 평활된 직류전압, 상(phase) 전류 및 리액터(Lr)에서의 전류에 대한 파형도이다.
도 10의 (a)에는 3상 입력교류전압(Va,Vb,Vc) 및 평활된 직류전압(Vdc)에 대한 파형이 도시되고, (b)에서는 각 상(phase)의 전류에 대한 파형도를 도시하며, (c)에는 리액터(Lr)를 통해 흐르는 전류의 파형을 도시하고 있다. 도면에서 알 수 있듯이, 3상 입력교류전압(Va,Vb,Vc)에 대하여 평활된 직류전압(Vdc)이 일정하게 유지됨을 알 수 있고, 각 상 전류 및 리액터(Lr)의 전류에 왜곡현상이 발생하지 않음을 알 수 있다.
상술한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 전원부 20 : 공진회로부
21 : 리액터(La,Lb,Lc) 22 : 커패시터(Ca,Cb,Cc)
30 : 3상 다이오드 브릿지 정류부 40 : LC필터
50 : 부하단 100 : 컨버터 회로

Claims (6)

  1. 3상 교류전원(Va,Vb,Vc)이 각각의 리액터(La,Lb,Lc)와 커패시터(Ca,Cb,Cc)를 포함하는 공진회로부와 접속되고 상기 공진회로부는 3상 다이오드 브릿지 정류부의 상단부 다이오드(D1,D2,D3)와 하단부 다이오드(D4,D5,D6)의 중성점에 접속된 회로를 포함하는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기에 있어서,
    상기 3상 교류전원(Va,Vb,Vc)에 각 상(phase)별로 커패시터(Cra,Crb,Crc)가 각각 직렬연결되고,
    상기 3상 다이오드 브릿지 정류부의 하단부 다이오드(D4,D5,D6)의 애노드부에 제1 및 제2 스위칭소자(Q1,Q2)가 직렬연결되고,
    상기 3상 다이오드 브릿지 정류부에 제1 및 제2 다이오드(D7,D8)의 직렬연결 및 출력단 커패시터(Co)가 각각 병렬연결되고,
    상기 제1,2 다이오드(D7,D8)의 중성점(N1)과 상기 커패시터(Cra,Crb,Crc)의 종단부는 제1커패시터(C1)를 통해 연결되며,
    상기 커패시터(Cra,Crb,Crc)와 제1커패시터(C1)의 중성점(N2)과 상기 제1,2 스위칭소자(Q1,Q2)의 중성점(N3)는 제2커패시터(C2)를 통해 연결되는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2커패시터(C2)에 리액터(Lr)가 연결되는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2커패시터(C2) 및 리액터(Lr)을 통해 각 상(phase)의 전류가 흐를 때 상기 전류의 왜곡(distortion)이 방지되는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스위칭소자(Q1,Q2)는 각각 50%의 듀티비(duty ratio)로 스위칭되는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 3상 교류전원이 상기 3상 다이오드 브릿지 정류부에 의해 Vdc 직류전압으로 평활되고 상기 평활된 Vdc 직류전압은 상기 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)에 각각 분배되어 강압된 직류전압으로 충전되고 상기 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)에 충전된 직류전압은 상기 출력단 커패시터(Co)에 합쳐져 충전되는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)의 정전용량이 동일한 경우 상기 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)에 각각 Vdc/4 직류전압으로 충전되고 상기 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)에 각각 충전된 Vdc/4 직류전압은 상기 출력단 커패시터(Co)에 합쳐져 Vdc/2 직류전압으로 충전되는 역률 개선용 3상 강압 공진형 능동정류기.

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