전기기사 전기기기 · 제어 정류기

Controlled Rectifier & Power Converter

제어 정류기는 다이오드 자리에 SCR 을 넣어, 게이트를 켜는 시점인 점호각 α 로 직류 출력 전압을 조절하는 전력 변환기다. 저항 부하의 단상 반파는 V_dc = (V_m/2π)(1 + cosα), 전류가 끊기지 않는 유도성 부하의 단상 전파는 V_dc = (2V_m/π)cosα 로 α 가 커질수록 출력이 준다. 같은 스위칭 생각을 넓히면 직류를 직류로 바꾸는 초퍼, 직류를 교류로 바꾸는 인버터가 되고, 인버터로 전압과 주파수를 함께 바꾸는 것이 유도전동기의 VVVF 제어예요. 위 버튼으로 변환 방식을 고르고 점호각이나 듀티비 슬라이더를 움직이면 출력 파형과 아래 공식의 값이 함께 바뀌어요.

전력 변환의 네 가지 유형

💡 제어 정류기

다이오드만 쓰는 정류기는 출력 전압이 입력으로 정해진다.

①다이오드 대신 SCR 을 쓰면 점호각 α 를 바꿔 출력 전압을 조절할 수 있다.

②같은 방식으로 직류를 직류로(초퍼), 직류를 교류로(인버터) 바꾸는 장치까지 이어져요.

파형으로 보는 전력 변환

점호각 α45°

🔬 점호각 α

α = 0° 이면 다이오드 정류와 같아 출력이 가장 크다.

①α 가 커질수록 반 주기 안에서 도통하는 구간이 줄어 출력 전압이 준다.

②그림의 단상 반파(저항 부하)는 α = 180° 에서 출력이 0 이 돼요.

핵심 공식

단상 반파 SCR

V_dc = V_m2π(1 + cosα)

α = 45° → V_dc = V_m/(2π) × 1.707

단상 전파 SCR

V_dc = 2V_mπ · cosα

α = 45° → V_dc = 2V_m/π × 0.707

강압형 초퍼

V_o = D · V_s

듀티비 D = T_ON / T

승압형 초퍼

V_o = V_s1 − D

출력이 입력보다 크다(승압)

인버터

f_out 은 스위칭 순서로 정한다

PWM 으로 출력 주파수와 전압을 함께 조절해요

전력 변환기 네 갈래 비교

변환	명칭	핵심 소자	제어 변수	용도
AC→DC	컨버터	SCR	점호각 α	직류 전동기 전원
DC→DC	초퍼	IGBT	듀티비 D	전기차, 직류 전동기
DC→AC	인버터	IGBT	PWM 패턴	UPS, VVVF
AC→AC	사이클로	SCR	점호각	대용량 저속 구동

⚡ VVVF 인버터

VVVF 는 전압 V 와 주파수 f 를 함께 바꾸되 V/f 를 일정하게 지키는 제어이다.

①V/f 가 일정하면 자속이 일정해 토크를 유지한 채 유도전동기의 속도를 넓게 바꿀 수 있다.

②엘리베이터, 전동차, 에어컨 압축기 등에 널리 써요.

시험 포인트 정리

단상 반파 SCR

V_m(1+cosα)2π

α=0° → V_m/π

단상 전파 SCR

2V_m · cosαπ

α=90° → V_dc=0

강압 초퍼

V_o = D · V_s

D = T_ON/T

승압 초퍼

V_s1−D

이상적으로 D → 1 이면 V_o → ∞

🎯 시험 포인트

①단상 전파 제어 정류(유도성 부하)는 V_dc = (2V_m/π)cosα 이고, α = 90° 이면 출력이 0 이다.

②강압형 초퍼는 V_o = DV_s, 승압형은 V_o = V_s/(1 − D) 이다.

③인버터는 직류를 교류로 바꾸며, 핵심 소자는 IGBT 예요.

④사이클로컨버터는 중간 직류 없이 교류를 바로 다른 주파수의 교류로 바꾼다.

⑤VVVF 는 V/f 일정 제어로, 유도전동기 속도 제어의 핵심이다.

📝 대표 기출유형

①[기출유형] 단상 전파 SCR 정류기(유도성 부하)에서 점호각 α = 60° 일 때 출력 전압은? (답: V_dc = (2V_m/π)cos60° = 0.5 × 2V_m/π)

②[기출유형] 입력 100V 직류를 듀티비 40% 로 초핑하면 출력은? (답: V_o = 0.4 × 100 = 40V)

③[기출유형] 직류를 교류로 바꾸는 전력 변환기는? (답: 인버터)

← 이전

정류회로의 특성

변압기의 구조 및 원리

마지막 수정 2026-10-20

이 페이지가 도움 됐다면 후원하기