2.3장_전력전자공학의 기초(인덕터와 커패시터)

인덕터와 커패시터에 축적된 에너지

-인덕터, 커패시터 → 에너지 저장소자

-전력전자회로에서 스위치 온/오프에 따라 자기 및 전기에너지를 저장하거나 방출

 

 

인덕터에 축적된 에너지

<에너지→전력의 적분>

시간 t1에서 t2동안 인덕터에 저장되는 에너지

 

 

커패시터에 축적된 에너지

<에너지→전력의 적분>

시간 t1에서 t2동안 커패시터에 저장되는 에너지

 

 

초기값이 0인 경우

-인덕터에 축적된 에너지

-커패시터에 축적된 에너지

 

주기파형의 경우

-인덕터와 커패시터는 각 주기마다 에너지의 저장과 방출을 반복

-IL과 Vc를 iL과 vc의 실효값이라 가정하면, 

인덕터에 축적된 평균값

커패시터에 축적된 에너지의 평균값

 

 

 

정상상태 해석에서의 인덕터와 커패서의 성질

Volt-Second 밸런스(단위 V-sec → 자속의 단위 Wb와 동일)

-정상상태에서 인덕터 양단에 걸리는 전압의 평균값은 0이다

  = 정상상태에서 인덕터 양단에 걸리는 전압의 한주기 적분값은 0이다

-정상상태에서 인덕터 내부에 증가된 자속과 감소된 자속의 양이 같아야 한다는 뜻

-한 주기 동안 증가된 자속의 크기가 더 클 경우 → 시간이 흐를수록 인덕터 전류 증가

-한 주기 동안 감소된 자속의 크기가 더 클 경우 → 시간이 흐를수록 인덕터 전류 감소

 

 

Amp-Second 밸런스(단위 A-sec → 전하량의 단위 C와 동일)

-정상상태에서 커패시터에 흐르는 전류의 평균값은 0이다

  = 정상상태에서 커패시터에 흐르는 전류의 한주기 적분값은 0이다

-정상상태에서 커패시터 내부에 축적된 전하의 양과 방출된 전하의 양이 같아야 한다는 뜻

-한 주기 동안 푹적된 전하의 양이 더 클 경우 → 시간이 흐를수록 커패시터 전압 증가

-한 주기 동안 방출된 전하의 양이 더 클 경우 →  시간이 흐를수록 커패시터 전압 감소

 

 

 

스위칭 순간에서의 인덕터와 커패시터의 성질

-전력전자회로에서는 스위치의 ON/OFF에 따라 불연속 전압이나 전류 발생 (KVL, KCL 항상 성립)

-인덕터 전류는 수간적으로 변할 수 없음 → slope를 가지고 변화

 *인덕터 전류가 순간적으로 변하려면 무한대 전압이 발생해야함 → 현실적으로 불가능

 *스위칭 순간 인덕터 전류값은 변화가 없음 → 스위칭 순간 인덕터를 등가 정전류원으로 간주 가능

 

-커패시터 전압은 순간적으로 변할 수 없음 → slope를 가지고 변화

 

  *커패시터 전압이 순간적으로 변하려면 무한대 전류가 발생해야함 → 현실적으로 불가능

  *스위칭 순간 커패시터 전압값은 변화가 없음 → 스위칭 순간 커패시터를 등가 정전압원으로 간주 가능