▶ 이 책은 전력전자공학을 다룬 이론서입니다. 전력전자공학의 기초적이고 전반적인 내용을 학습할 수 있도록 구성했습니다.
이 책은 이러한 미래지향적인 전력전자분야에서 유능한 전문가로 성장하여 개인적 보람은 물론 국부 창출에도 크게 기여하고자 하는 모든 분들에게 확고한 기술적 토대를 마련해 드리고자 기획되었으며 주요 특징을 정리하면 다음과 같다.
- 기존의 이론 위주로 된 공학도서와는 달리 산업현장의 시스템(필드시스템)을 먼저 보고 여기에 숨어 있는 전력전자기술을 이론적으로 밝혀냄으로써 이론과 실제의 연결에 대한 이해를 쉽게 할 수 있도록 하였다.
- 복잡한 수식을 배제하고 개념을 확실히 파악할 수 있도록 하였다.
- 회로이론을 공부한 학생이라면 더 쉽게 접근이 가능하나 고등학교에서 배운 전기회로와 간단한 미적분 기초 정도의 지식만 있어도 학습이 가능하도록 하였다.
- 배우기(學)만 하고 익히지(習) 아니하면 실력이 향상될 수 없고 절대로 전문가가 될 수 없는 법. 약 2500년 전에 공자께서도 “學而時習之 不亦說乎!”라 하지 않으셨던가! 배운 것을 익히기 위하여 일반적으로 다양한 연습문제를 만들어서 풀어보게 하고 있으나, 더 좋은 방법은 실제로 시스템을 만들어서 실험을 직접 해 보는 것이다. 이 책에서는 컴퓨터 소프트웨어(PLECS)를 활용하여 가상으로 시스템을 만들어서 테스트해 볼 수 있도록 하였다.
- PLECS를 별도로 공부할 필요 없이 이 책을 그냥 따라 하기만 하면 저절로 PLECS를 상당한 수준까지 활용할 수 있는 능력이 갖추어지도록 하였다.
- 대학에서 강의 개설을 하면 담당교수님은 물론 수강하는 모든 학생들이 한 학기 동안 무료로 PLECS의 모든 기능을 다 사용할 수 있도록 소프트웨어 공급사인 PLEXM과 협의를 해 두었다.이 책은 이러한 미래지향적인 전력전자분야에서 유능한 전문가로 성장하여 개인적 보람은 물론 국부 창출에도 크게 기여하고자 하는 모든 분들에게 확고한 기술적 토대를 마련해 드리고자 기획되었으며 주요 특징을 정리하면 다음과 같다.
ㆍ기존의 이론 위주로 된 공학도서와는 달리 산업현장의 시스템(필드시스템)을 먼저 보고 여기에 숨어 있는 전력전자기술을 이론적으로 밝혀냄으로써 이론과 실제의 연결에 대한 이해를 쉽게 할 수 있도록 하였다.
ㆍ복잡한 수식을 배제하고 개념을 확실히 파악할 수 있도록 하였다.
ㆍ회로이론을 공부한 학생이라면 더 쉽게 접근이 가능하나 고등학교에서 배운 전기회로와 간단한 미적분 기초 정도의 지식만 있어도 학습이 가능하도록 하였다.
ㆍ배우기(學)만 하고 익히지(習) 아니하면 실력이 향상될 수 없고 절대로 전문가가 될 수 없는 법. 약 2500년 전에 공자께서도 “學而時習之 不亦說乎!”라 하지 않으셨던가! 배운 것을 익히기 위하여 일반적으로 다양한 연습문제를 만들어서 풀어보게 하고 있으나, 더 좋은 방법은 실제로 시스템을 만들어서 실험을 직접 해 보는 것이다. 이 책에서는 컴퓨터 소프트웨어(PLECS)를 활용하여 가상으로 시스템을 만들어서 테스트해 볼 수 있도록 하였다.
ㆍPLECS를 별도로 공부할 필요 없이 이 책을 그냥 따라 하기만 하면 저절로 PLECS를 상당한 수준까지 활용할 수 있는 능력이 갖추어지도록 하였다.
ㆍ대학에서 강의 개설을 하면 담당교수님은 물론 수강하는 모든 학생들이 한 학기 동안 무료로 PLECS의 모든 기능을 다 사용할 수 있도록 소프트웨어 공급사인 PLEXM과 협의를 해 두었다.
1 앗! 여기에도 전력전자가! 1.1 가전제품에 숨어 있는 전력전자 찾기 1.2 산업용 제품과 전력전자의 만남 1.3 전기추진시스템의 핵심-전력전자! 1.4 신재생에너지의 가공은 전력전자가 1.5 스마트그리드의 링커-전력전자 1.6 기타 다양한 전력전자 응용분야 1.7 전력전자를 컴퓨터로 익히기 1.7.1 PLECS 일단 사용하고 보기 2 교류를 직류로 바꾼다? 2.0 다이오드에 전류 역주행은 없다. 2.1 다이오드를 사용하여 단상교류를 직류로 변환하기 2.1.1 저항부하인 경우 2.1.2 리액터-저항부하인 경우 2.1.3 커패시터-저항부하인 경우 2.2 다이오드를 사용하여 3상교류를 직류로 변환하기 - 2장 부록 2.A Simulation Script 사용하기 - 2장 연습문제 3 직류를 왜 또 직류로 바꾸나? 3.0 DC-DC 컨버터와의 만남 3.1 필요로 하는 직류전원을 어떻게 얻을 것인가? 3.1.1 제어저항을 이용하여 출력전압을 얻는 방법 3.1.2 어떻게 하면 높은 효율로 출력전압을 제어할 수 있을까? 3.2 Buck 컨버터 3.2.1 전력변환기의 구성 3.2.2 일정한 듀티비로 Buck 컨버터를 동작시켜 보자 3.2.3 Buck 컨버터의 출력전압과 듀티비의 ...관계는? 3.2.4 Buck 컨버터 동작에 대한 정리 3.2.5 정상상태 해석 3.3 Boost 컨버터 3.3.1 컨버터 구성 및 동작원리 3.3.2 Boost 컨버터의 출력전압과 듀티비의 관계 3.3.3 정상상태 해석 3.4 Buck-Boost 컨버터 3.4.1 컨버터 구성 및 동작원리 3.4.2 정상상태 해석 3.5 Forward 컨버터 3.5.1 컨버터 구성 및 동작원리 3.5.2 컨버터의 실제적인 구성 3.5.3 정상상태 해석 3.6 Flyback 컨버터 3.6.1 컨버터 구성 및 동작원리 3.6.2 정상상태 해석 3.7 PLECS를 이용한 태양전지 모델 설계 3.7.1 태양전지모듈 설계 3.7.2 태양전지모듈의 서브시스템 마스킹 방법 3.7.3 태양전지 시뮬레이터를 이용한 배터리전압 충전장치 시뮬레이션 적용예 - 3장 부록 3.A DC-DC 컨버터의 제어 3.A.1 Buck 컨버터의 일정한 듀티비 동작 3.A.2 제어기가 포함된 Buck 컨버터의 동작 - 3장 연습문제 4 교류를 가변직류로 변환하기 4.0 지하철 전차선 전원과 정류기와의 관계는? 4.1 지하철 전차선 전압은 몇 V일까? 4.1.1 SCR 사이리스터 알아보기 4.1.2 SCR 사이리스터 적용해 보기 4.2 단상교류를 가변직류로 변환하기 4.2.1 저항부하인 경우 4.2.2 유도성 부하인 경우 4.2.3 직류 출력전압을 항상 플러스(+)로 하려면? 4.2.4 역률은 다? 4.2.5 어! 이론과 실제가 다르네요? 4.3 3상교류를 가변직류로 변환하기 4.3.1 6-펄스 위상제어 정류회로 4.3.2 12-펄스 위상제어 정류기 4.4 PWM 컨버터 - 4장 부록 4.A AC-AC 위상제어 컨버터 4.B PWM 컨버터의 열해석 4.C Subsystem기능과 Circuit Browser 기능 - 4장 연습문제 5 직류로부터 교류를 만들어 보자 5.0 인버터의 발견-KTX의 엔진은 인버터이다 5.1 인버터가 하는 일은? 5.1.1 인버터의 임무는 부하가 요구하는 교류를 만들어 공급하기 5.1.2 인버터는 어떻게 교류파형을 만드나? 5.2 단상의 교류를 만들기 위한 하드웨어는? 5.2.1 단상 풀브리지 인버터 한눈에 살펴보기 5.2.2 IGBT는 인버터의 핵심요소이다. 5.2.3 인버터의 동작을 이해하기 위한 첫걸음 5.3 단상교류를 만들기 위한 제어방법은? 5.3.1 구형파 교류전압을 만들려면 어떻게 제어해야 하는가? 5.3.2 구형파 제어 시 부하가 인덕터인 경우 인버터 동작 살펴보기 5.3.3 데드타임은 왜 필요할까? 5.3.4 인버터가 공급하는 교류파형에 대하여 5.3.5 기본파의 크기를 제어하려면 5.3.6 준구형파 제어 시 인덕터 부하를 갖는 인버터 동작 살펴보기 5.3.7 펄스폭 변조(PWM)에 대한 개념잡기 5.3.8 정현파 PWM 제어로 보다 정현파에 가까운 교류를 얻어보자 5.3.10 PLECS로 구현한 정현파 PWM 제어 5.4 3상의 교류를 만들기 위한 하드웨어는? 5.4.1 3상 인버터가 공급하는 3상 전압들 5.5 3상의 교류를 만들기 위한 제어방법은? 5.5.1 3상교류전압을 만드는 가장 간단한 방법은? 5.5.2 6-스텝 제어할 때 인버터가 만드는 3상 전압의 파형 5.5.3 6-스텝 제어할 때 직류측 전류는? 5.5.4 6-스텝 제어할 때 IGBT와 다이오드에는 어떤 전류가 흐를까? 5.5.5 기본파의 크기와 주파수를 제어할 수 있는 정현파 PWM 제어 - 5장 부록 5.A IGBT 제조회사 리스트(2014년 1월 현재) - 5장 연습문제
- 연습문제 해답
- 부록 PLECS 설치하기
- 찾아보기1 앗! 여기에도 전력전자가!
1.1 가전제품에 숨어 있는 전력전자 찾기
1.2 산업용 제품과 전력전자의 만남
1.3 전기추진시스템의 핵심-전력전자!
1.4 신재생에너지의 가공은 전력전자가
1.5 스마트그리드의 링커-전력전자
1.6 기타 다양한 전력전자 응용분야
1.7 전력전자를 컴퓨터로 익히기
1.7.1 PLECS 일단 사용하고 보기
2 교류를 직류로 바꾼다?
2.0 다이오드에 전류 역주행은 없다.
2.1 다이오드를 사용하여 단상교류를 직류로 변환하기
2.1.1 저항부하인 경우
2.1.2 리액터-저항부하인 경우
2.1.3 커패시터-저항부하인 경우
2.2 다이오드를 사용하여 3상교류를 직류로 변환하기
ㆍ2장 부록
2.A Simulation Script 사용하기
ㆍ2장 연습문제
3 직류를 왜 또 직류로 바꾸나?
3.0 DC-DC 컨버터와의 만남
3.1 필요로 하는 직류전원을 어떻게 얻을 것인가?
3.1.1 제어저항을 이용하여 출력전압을 얻는 방법
3.1.2 어떻게 하면 높은 효율로 출력전압을 제어할 수 있을까?
3.2 Buck 컨버터
3.2.1 전력변환기의 구성
3.2.2 일정한 듀티비로 Buck 컨버터를 동작시켜 보자
3.2.3 Buck 컨버터의 출력전압과 듀티비의 관계는?
3.2.4 Buck 컨버터 동작에 대한 정리
3.2.5 정상상태 해석
3.3 Boost 컨버터
3.3.1 컨버터 구성 및 동작원리
3.3.2 Boost 컨버터의 출력전압과 듀티비의 관계
3.3.3 정상상태 해석
3.4 Buck-Boost 컨버터
3.4.1 컨버터 구성 및 동작원리
3.4.2 정상상태 해석
3.5 Forward 컨버터
3.5.1 컨버터 구성 및 동작원리
3.5.2 컨버터의 실제적인 구성
3.5.3 정상상태 해석
3.6 Flyback 컨버터
3.6.1 컨버터 구성 및 동작원리
3.6.2 정상상태 해석
3.7 PLECS를 이용한 태양전지 모델 설계
3.7.1 태양전지모듈 설계
3.7.2 태양전지모듈의 서브시스템 마스킹 방법
3.7.3 태양전지 시뮬레이터를 이용한 배터리전압 충전장치 시뮬레이션 적용예
ㆍ3장 부록
3.A DC-DC 컨버터의 제어
3.A.1 Buck 컨버터의 일정한 듀티비 동작
3.A.2 제어기가 포함된 Buck 컨버터의 동작
ㆍ3장 연습문제
4 교류를 가변직류로 변환하기
4.0 지하철 전차선 전원과 정류기와의 관계는?
4.1 지하철 전차선 전압은 몇 V일까?
4.1.1 SCR 사이리스터 알아보기
4.1.2 SCR 사이리스터 적용해 보기
4.2 단상교류를 가변직류로 변환하기
4.2.1 저항부하인 경우
4.2.2 유도성 부하인 경우
4.2.3 직류 출력전압을 항상 플러스(+)로 하려면?
4.2.4 역률은 다?
4.2.5 어! 이론과 실제가 다르네요?
4.3 3상교류를 가변직류로 변환하기
4.3.1 6-펄스 위상제어 정류회로
4.3.2 12-펄스 위상제어 정류기
4.4 PWM 컨버터
ㆍ4장 부록
4.A AC-AC 위상제어 컨버터
4.B PWM 컨버터의 열해석
4.C Subsystem기능과 Circuit Browser 기능
ㆍ4장 연습문제
5 직류로부터 교류를 만들어 보자
5.0 인버터의 발견-KTX의 엔진은 인버터이다
5.1 인버터가 하는 일은?
5.1.1 인버터의 임무는 부하가 요구하는 교류를 만들어 공급하기
5.1.2 인버터는 어떻게 교류파형을 만드나?
5.2 단상의 교류를 만들기 위한 하드웨어는?
5.2.1 단상 풀브리지 인버터 한눈에 살펴보기
5.2.2 IGBT는 인버터의 핵심요소이다.
5.2.3 인버터의 동작을 이해하기 위한 첫걸음
5.3 단상교류를 만들기 위한 제어방법은?
5.3.1 구형파 교류전압을 만들려면 어떻게 제어해야 하는가?
5.3.2 구형파 제어 시 부하가 인덕터인 경우 인버터 동작 살펴보기
5.3.3 데드타임은 왜 필요할까?
5.3.4 인버터가 공급하는 교류파형에 대하여
5.3.5 기본파의 크기를 제어하려면
5.3.6 준구형파 제어 시 인덕터 부하를 갖는 인버터 동작 살펴보기
5.3.7 펄스폭 변조(PWM)에 대한 개념잡기
5.3.8 정현파 PWM 제어로 보다 정현파에 가까운 교류를 얻어보자
5.3.10 PLECS로 구현한 정현파 PWM 제어
5.4 3상의 교류를 만들기 위한 하드웨어는?
5.4.1 3상 인버터가 공급하는 3상 전압들
5.5 3상의 교류를 만들기 위한 제어방법은?
5.5.1 3상교류전압을 만드는 가장 간단한 방법은?
5.5.2 6-스텝 제어할 때 인버터가 만드는 3상 전압의 파형
5.5.3 6-스텝 제어할 때 직류측 전류는?
5.5.4 6-스텝 제어할 때 IGBT와 다이오드에는 어떤 전류가 흐를까?
5.5.5 기본파의 크기와 주파수를 제어할 수 있는 정현파 PWM 제어
ㆍ5장 부록
5.A IGBT 제조회사 리스트(2014년 1월 현재)
ㆍ5장 연습문제
ㆍ연습문제 해답
ㆍ부록 PLECS 설치하기
ㆍ 찾아보기
노의철 [저]
부경대학교 전기공학과 교수
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