문운당

최근 에너지 자원의 고갈과 환경 파괴 문제로 인해 다양한 분야에서 에너지 절약에 대한 이슈가 증가하고 있다. 다양한 산업 응용분야에서 AC–AC 전력변환 시스템이 사용되며, 가장 많이 사용되는 토폴로지는 AC–DC–AC 간접 전력변환 방식의 백투백(Back–to–Back) 컨버터이다. 백투백 컨버터는 교류를 직류로 변환하고, 다시 직류를 교류로 변환하여 가변 전압 및 가변 주파수의 AC–AC 전력변환을 수행하며, 두 개의 인버터와 커패시터나 인덕터와 같이 부피가 큰 에너지 저장 소자를 갖는 직류단으로 구성된다. 이러한 백투백 컨버터는 수명이 짧다는 치명적인 단점이 있어, 이의 대안으로 매트릭스 컨버터(Matrix Converter)에 대한 연구가 진행 중이다.

매트릭스 컨버터는 직류단에너지 저장 소자 없이 직접 AC–AC 전력변환을 수행할 수 있는 전력변환장치의 한 종류이다. 직류단 에너지 저장 소자가 없기 때문에 시스템의 부피 및 무게를 저감시킬 수 있으며, 4상한 구동이 가능하고 정현적인 입력 전류를 갖는다.

이 책에서는 매트릭스 컨버터의 구조 및 변조 방법 등에 대하여 이론적으로 살펴보고, 다양한 매트릭스 컨버터의 제어 방법에 대해 다룬다. 산업용으로 널리 쓰이기 위해 극복해야 할 문제점들에 대하여 다루며, 매트릭스 컨버터 구동의 주요 관심사를 살펴보고 최신 기법을 정리한다. 이 책은 전력전자공학을 전공하는 대학원생이나 매트릭스 컨버터를 기초부터 공부하고자 하는 연구소 및 산업체의 연구원들에게 매트릭스 컨버터에 대한 기본 지식을 전달하는 책으로, 다양한 변조 방법 및 제어 방법들을 소개한다.

박영수

- 現 아주대학교 강사

Chapter 1 매트릭스 컨버터 개요

1.1 AC-AC 전력변환장치

1.2 매트릭스 컨버터의 역사

1.3 매트릭스 컨버터의 응용분야

1.4 매트릭스 컨버터의 국내외 연구개발 동향

1.5 참고문헌

Chapter 2 직접형 매트릭스 컨버터

2.1 시스템 구성

2.2 다양한 변조 방법

2.3 출력 전압 및 입력 전류

2.4 시뮬레이션

2.5 결론

2.6 참고문헌

Chapter 3 직접형 매트릭스 컨버터를 이용한 유도 전동기 구동

3.1 직접형 매트릭스 컨버터를 이용한 유도 전동기 구동 시스템의 구성

3.2 유도 전동기의 다양한 제어 방법

3.3 모델 예측 제어 방법을 이용한 유도 전동기의 토크 리플 저감

3.4 참고문헌

Chapter 4 간접형 매트릭스 컨버터

4.1 시스템 구성

4.2 변조 방법

4.3 제어 방법

4.4 시뮬레이션

4.5 실험

4.6 참고문헌

Chapter 5 간접형 매트릭스 컨버터 구동 장치의 스위칭 손실 저감5.1 불연속 변조 방법

5.2 시뮬레이션

5.3 실험

5.4 참고문헌

Chapter 6 출력 측 계통 불평형 상태에서 평형 전류 제어

6.1 불평형 전압과 전류의 정상분 및 역상분 검출

6.2 새로운 지령 전류 결정

6.3 시뮬레이션

6.4 실험

6.5 참고문헌

Chapter 7 간접형 매트릭스 컨버터를 이용한 다출력 시스템

7.1 다출력 시스템의 토폴로지

7.2 다출력 시스템의 변조 방법

7.3 시뮬레이션

7.4 실험

7.5 참고문헌

Chapter 8 스파스 매트릭스 컨버터

8.1 토폴로지

8.2 정류 기법

8.3 변조 방법

8.4 구동 범위

8.5 참고문헌

Chapter 9 Z–소스 스파스 매트릭스 컨버터

9.1 토폴로지

9.2 동작 원리

9.3 변조 방법

9.4 시뮬레이션

9.5 실험

9.6 결론

9.7 참고문헌

Chapter 10 승압 모드로 동작하는 매트릭스 컨버터

10.1 토폴로지

10.2 응용분야 및 연구동향

10.3 변조 방법

10.4 승압 원리 및 전압 전달비의 고려

10.5 시뮬레이션 – 출력 전압 크기 제어

10.6 참고문헌

Chapter 11 승압 모드로 동작하는 매트릭스 컨버터를 이용한 영구자석 동기전동기 구동

11.1 영구자석 동기전동기의 벡터 제어

11.2 회로 구성 및 제어 목적

11.3 입력 및 출력 전류 제어

11.4 시뮬레이션

11.5 실험

11.6 참고문헌

Chapter 12 간접형 매트릭스 컨버터의 스위치 소자 고장 진단

12.1 다양한 개방 고장 진단 방법

12.2 스위치 소자의 개방 고장에 따른 분석

12.3 개방 고장 진단 방법

12.4 시뮬레이션

12.5 참고문헌