강의노트 DC-AC 컨버터 - 하프-브리지 인버터

기본스위칭블록을 이용한 인버터의 구현

DC-AC 컨버터는 인버터라고도 하며, 아래 그림은 하프-브리지 인버터 (Half-Bridge Inverter) 구조를 나타낸다. 구조는 앞의 기본스위칭블록과 동일하며 듀티비를 정현적으로 변화시킴으로써 원하는 주파수와 위상의 교류를 구현한다.

하프-브리지 인버터 (Half-Bridge Inverter)

위 그림에서 $V_{an}$을 극전압이라고 한다. 이를 듀티비로 나타낸다. 이때 스위치 $S_{a}$가 켜지는 듀티비를 $D$라고 하면, $\bar{S_{a}}$의 듀티비는 $1-D$가 된다. 따라서, 극전압 $V_{an}$은 다음과 같다.

$$V_{an}=D\left(\dfrac{V_{dc}}{2}\right)+(1-D)\left(-\dfrac{V_{dc}}{2}\right)$$

따라서 다음과 같은 결과로 이어진다.

$$V_{an}=\dfrac{V_{dc}}{2}(2 D - 1)$$

● $D$ 를 변조(Modulation)함으로써 원하는 교류 정현파를 만들 수 있음

여기에서 교류 정현파를 형성하기 위하여 다음과 같은 변조(Modulation) 방법으로서 $D$ 를 다음과 같이 정의한다.

$$D =\dfrac{1}{2}+\dfrac{D_{m}}{2}\sin \omega t \; ,\quad \omega = 2 \pi f$$

이를 위의 식에 적용하면 극 전압은 다음과 같이 된다.

$$V_{a}= \left( \dfrac{V_{dc}}{2}D_{m} \right) \sin wt = V_{m} \sin wt$$

위 식에서

• $V_{m}=\dfrac{V_{dc}}{2}D_{m}$
• $D_m \, ( 0 \le D_m \le 1)$: 변조지수(Modulcation Index)