인버터

3. 전력 변환 회로

일반적으로 사용하는 DC-AC 전력변환 인버터는 주파수 및 전압이 고정되어 있거나 변경 가능하더라도 운전 중 조작이 불가능하며, 출력파형과 드라이브 방식에 따라 4가지 종류로 나뉜다.

3. 1. DC-AC 인버터 회로

3. 2. 형광등 점등용 인버터 회로

3. 3. DC-DC 컨버터의 인버터 회로

4. 모터 제어 회로

구동 주파수가 낮고, 대전류, 대전력이다. 주로 삼상 유도 전동기 또는 동기 전동기를 구동하며, 스위칭 소자를 각 상 2조씩 사용한 삼상 출력 인버터가 사용된다. 직입 시동과 비교하여 인버터 방식에서는 전동기의 회전 속도 및 출력 토크 조정이 용이해짐으로써 효율을 대폭 개선할 수 있다. 에너지 절약의 관점에서도 전동기는 직입 제어에서 인버터 방식으로 교체하는 것이 권장된다.

회전 자계식 교류 전동기에서는 전기자 유기 기전력과 주파수:회전수가 거의 비례하므로, 인버터에 의해 유기 기전력 + 임피던스 강하의 전압을 더하여 정기동 전류, 정슬립(정지각)으로 제어하는 방식이 개발되었다. 철도계에서는 그것을 VVVF 인버터 제어, VVVF(가변 전압 가변 주파수 제어)라고 부른다.

VVVF 인버터의 스위칭 소자로서, 저출력용은 바이폴라 트랜지스터, MOS-FET, 고출력용은 게이트 턴오프 사이리스터(자기 소호형 사이리스터)나, 더욱 고속의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)가 주로 사용되고 있다. 더욱이, IGBT보다 온(on)시 저항이 작고 소비 전력이 적어지는 SiC 파워 반도체(탄화규소 MOSFET)^[26]로의 교체가 2015년 1월 오다큐 선의 영업 운전^[27]부터, 야마노테 선의 E235계 차량, 도카이도 신칸센 N700S의 2020년 운행 개시^[28]로 이어지고 있다.

속도 0을 포함한 임의 전압, 임의 주파수의 정현파를 생성하는 방식은 기본적으로 PWM(펄스 폭 변조) 방식에 의존하고 있지만, 대용량 소자의 최대 동작 전압이 부족하다는 점에서 중간 전압을 설정한 "3레벨 인버터"도 사용되며, 그것에 대해 온·오프 2값의 PWM 인버터를 "2레벨 인버터"라고 부른다. 공장 등에서 더욱 큰 전동기를 제어하는 경우 "5레벨 인버터" 등 레벨 수를 더욱 늘린 것이 사용되는 경우도 있다.

5. 인버터의 입력 및 출력

인버터는 다양한 입력 및 출력 특성을 가진다. 일반적인 DC-AC 전력 변환 인버터는 주파수 및 전압이 고정되어 있거나 변경 가능하더라도 운전 중 조작이 불가능하며, 출력 파형과 드라이브 방식에 따라 여러 종류로 나뉜다.

전동기 제어용 인버터는 동기전동기와 유도전동기에 따라 다른 방식을 사용한다. 입력 전압은 사용 영역에 따라 다르며, KTX-산천과 같은 농형 유도전동기용 인버터는 1200Vrms의 전원을 정류하여 사용한다. 대부분 VVVF 동작을 하며, 드라이브 주파수는 규모가 커질수록 작아지는 경향이 있는데, 이는 FET나 IGBT의 게이트 제어 시 대형 기기일수록 게이트 충전 전하량이 커져 고주파 스위칭을 할 수 없기 때문이다.

CCFL, EEFL, EL, HFL 등 여러 조명 장비에는 고전압 고주파수의 교류 전원을 인가하는 인버터가 사용된다. 특히 형광 램프(FL) 형식의 조명에 많이 사용되며, 최근의 무전극 램프도 마그네트론을 구동하기 위한 Mhz 급 인버터가 쓰인다.

인버터의 출력 파형은 회로 설계에 따라 구형파, 사인파, 수정 사인파, 펄스 사인파 또는 근사 사인파 펄스폭 변조(PWM) 등 다양하다. 일반적인 인버터는 구형파 또는 준구형파를 생성한다. 사인파의 순도는 전체 고조파 왜곡률(THD)로 측정하며, 낮은 THD가 바람직하다.

전력 인버터 장치의 교류(AC) 출력 주파수는 보통 표준 전력선 주파수인 50 또는 60 헤르츠와 같다. 다만, 모터 구동용 설계에서는 가변 주파수를 통해 가변 속도 제어를 할 수 있다.^[1]

전력 인버터의 AC 출력 전압은 부하 변화에도 불구, 대개 배전 단계의 전력망 전압으로 조절된다.^[1] 일부 인버터는 선택 가능하거나 연속적으로 가변적인 출력 전압을 제공하기도 한다.^[1] 인버터는 와트(W) 또는 킬로와트(kW) 단위로 표시되는 전체 전력 정격을 갖는다.

5. 1. 입력 전압

5. 2. 출력 파형

5. 2. 1. 구형파 (Square wave)

5. 2. 2. 사인파 (Sine wave)

5. 2. 3. 수정 사인파 (Modified sine wave)

5. 2. 4. 근사 사인파 PWM (Near sine wave PWM)

5. 3. 출력 주파수

5. 4. 출력 전압

5. 5. 출력 전력

6. 배터리

배터리로 구동되는 인버터의 '''가동 시간'''은 배터리 용량과 특정 시간에 인버터에서 소비되는 전력량에 따라 달라진다. 인버터를 사용하는 장비의 수가 증가하면 가동 시간이 감소한다. 인버터의 가동 시간을 연장하려면 인버터에 배터리를 추가할 수 있다.^[10]

'''인버터 배터리 용량 계산 공식:'''^[11]

:''배터리 용량 (Ah) = 총 부하 (와트) × 사용 시간 (시간) / 입력 전압 (V)''

인버터에 배터리를 추가할 때, 설치에는 두 가지 기본 옵션이 있다.

• 직렬 연결: 인버터의 전체 입력 전압을 높이려면 배터리를 직렬로 연결할 수 있다. 직렬 연결에서는 하나의 배터리가 방전되면 다른 배터리는 부하에 전원을 공급할 수 없다.
• 병렬 연결: 인버터의 용량을 늘리고 가동 시간을 연장하려면 배터리를 병렬로 연결할 수 있다. 이렇게 하면 배터리 세트의 전체 암페어시 (Ah) 정격이 증가한다. 그러나 하나의 배터리가 방전되면 다른 배터리는 그 배터리를 통해 방전된다. 이로 인해 전체 팩이 빠르게 방전되거나 과전류가 발생하여 화재가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 대형 병렬 배터리는 다이오드 또는 지능형 모니터링을 통해 연결하여 저전압 배터리를 다른 배터리와 분리할 수 있다.

7. 인버터의 용도

인버터는 매우 다양한 분야에서 활용되며, 각 분야마다 사용되는 인버터 회로는 서로 완전히 다르다. 크게 모터 제어, DC-AC 인버터, DC-DC 컨버터, 방전 램프용 안정기 등으로 분류할 수 있다.^[1]

• 모터 제어:
• 인버터를 이용하여 교류 전동기(유도 전동기, 동기 전동기)의 속도와 토크를 제어한다. (가변전압가변주파수제어 (VVVF 제어))
• 엘리베이터, 펌프, 팬, 철도 차량 (전철, 전기 기관차), 전기 자동차, 에어컨, 냉장고, 세탁기 등에 사용된다.
• 기존 직류 전동기를 사용하던 분야(엘리베이터, 철도 차량 등)에서는 전동기의 브러시를 없애 유지보수를 줄이고, 기존 유도 전동기를 사용하던 분야에서는 출력 제어를 통해 절전 및 제어 목표 추종성을 향상시켰다.
• 전원 장치:
• 무정전 전원 장치(UPS) 등의 전력 보상 장치로 사용되어, 일정 주파수와 전압의 교류를 지속적으로 발생시킨다. (정지형 인버터 (SIV)라고도 함)
• 공장 기계, 서버, PC 등의 백업 전원, 자동차용 12V 전원으로 가정용 100V 기기를 사용하는 차량용 인버터, 태양광 발전의 파워 컨디셔너 등에 사용된다.
• 방전등 안정기:
• 형광등의 고주파 점등에 사용된다.
• 조명 기구, 액정 디스플레이의 백라이트에 사용되는 냉음극관 점등용 등으로 사용되지만, LED 조명의 보급으로 점차 사라질 것으로 보인다.
• 유도 가열용 고주파 전력 발생 장치: 전자 레인지에 사용된다.
• 마그네트론 여기용 고주파 전력 발생 장치: 전자 레인지, 레이더에 사용된다.
• 기타 용도:
• 휴대용 소비자 기기: 사용자가 배터리를 연결하여 조명, 텔레비전, 주방 가전제품, 전동 공구와 같은 다양한 전기 제품을 작동하는 데 필요한 AC 전력을 생성한다.
• 발전 시스템: 전력 회사 또는 태양광 발전 시스템 등에서 DC 전력을 AC 전력으로 변환한다.
• 대형 전자 시스템 내부: DC 전원에서 AC 전원을 얻어야 하는 경우 사용된다. (예: 전기 발광, 형광등 백라이트 구동)
• 상용 주파수 변환: 50Hz 국가에서 60Hz 전원이 필요한 경우, 인버터를 사용하여 주파수를 변환한다.
• CCFL, EEFL, EL, HFL 등 조명 장비에 고전압 고주파수 교류 전원을 공급한다.

7. 1. DC 전원 사용

7. 2. 무정전 전원 장치 (UPS)

7. 3. 전동기 속도 제어

가변 출력 전압 범위를 생성하도록 설계된 인버터 회로는 종종 모터 속도 제어기에 사용된다. 제어 및 피드백 회로는 인버터 부분의 최종 출력을 조정하는 데 사용되며, 이는 궁극적으로 기계적 부하에서 작동하는 모터의 속도를 결정한다. 모터 속도 제어는 산업용 모터 구동 장비, 전기 자동차, 철도 수송 시스템 및 전동 공구 등 다양한 요구 사항을 포함한다.^[12]

인버터는 냉동 또는 공조 시스템에서 가변냉매유량을 제어하기 위해 압축기 모터의 속도를 제어하는 데 사용될 수 있으며, 시스템 성능을 조절한다. 이러한 설비를 인버터 압축기라고 한다. 인버터의 가변 주파수 AC는 브러시리스 모터 또는 유도 전동기를 구동하며, 그 속도는 공급되는 AC의 주파수에 비례하므로 압축기를 가변 속도로 작동시킬 수 있다. 압축기의 시동/정지 사이클을 없애 효율을 높인다. 일반적으로 마이크로컨트롤러는 냉각할 공간의 온도를 모니터링하고 원하는 온도를 유지하기 위해 압축기의 속도를 조절한다. 최초의 인버터 에어컨은 1981년 일본의 도시바에서 출시되었다.^[13]

구동 주파수가 낮고, 대전류 대전력이다. 구동 대상은 삼상 유도 전동기 또는 동기 전동기가 대부분이며, 스위칭 소자를 각 상 2조씩 사용한 삼상 출력 인버터가 사용된다. 직입 시동과 비교하여 인버터 방식에서는 전동기의 회전 속도 조정 및 출력 토크 조정이 용이해짐으로써 효율을 대폭 개선할 수 있다.

회전 자계식 교류 전동기에서는 전기자 유기 기전력과 주파수:회전수가 거의 비례하므로, 인버터에 의해 유기 기전력 + 임피던스 강하의 전압을 더하여 정기동 전류, 정슬립(정지각)으로 제어하는 방식이 개발되어, 철도계에서는 그것을 VVVF 인버터 제어, VVVF 제어라고 부른다.

VVVF 인버터의 스위칭 소자로서, 저출력용은 바이폴라 트랜지스터, MOS-FET, 고출력용은 게이트 턴오프 사이리스터(자기 소호형 사이리스터)나, 더욱 고속의 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT)가 주로 사용되고 있다. 더욱이, IGBT보다 온(on)시 저항이 작고 소비 전력이 적어지는 SiC 파워 반도체(탄화규소 MOSFET)^[26]로의 교체가 이루어지고 있다.

속도 0을 포함한 임의 전압, 임의 주파수의 정현파를 생성하는 방식은 기본적으로 PWM(펄스 폭 변조) 방식에 의존하고 있지만, 대용량 소자의 최대 동작 전압이 부족하다는 점에서 중간 전압을 설정한 "3레벨 인버터"도 사용되며, 그것에 대해 온·오프 2값의 PWM 인버터를 "2레벨 인버터"라고 부른다.

7. 4. 전력망 (Power grid)

계통 연계 인버터는 전력 배전 시스템에 전력을 공급하도록 설계되었다.^[14] 이들은 계통과 동기적으로 전력을 전달하며 고조파 성분을 최소화한다. 또한 안전상의 이유로 정전 시 위험하게 계통에 전력을 계속 공급하지 않도록 계통 전력의 존재 여부를 감지하는 수단이 필요하다.

싱크로컨버터는 회전 발전기를 시뮬레이션하도록 설계된 인버터로, 계통 안정화에 사용될 수 있다. 이들은 일반 발전기보다 계통 주파수 변화에 더 빠르게 반응하도록 설계될 수 있으며, 기존 발전기가 수요 또는 생산의 급격한 변화에 대응할 수 있는 시간을 제공할 수 있다.

수백 메가와트급의 대형 인버터는 HVDC 시스템에서 교류 배전 시스템으로 전력을 전달하는 데 사용된다. 고압직류송전(HVDC)에서는 교류 전력을 정류하여 고전압 직류 전력으로 변환한 후 다른 장소로 송전한다. 수전단에서는 고압직류변환소(HVDC converter station) 내의 인버터가 전력을 다시 교류로 변환한다. 인버터는 계통 주파수 및 위상과 동기화되어야 하며 고조파 발생을 최소화해야 한다.

7. 5. 태양광 (Solar)

태양광 인버터는 태양광 발전 시스템의 시스템 구성 요소이며, 계통 연계형 및 독립형 시스템 모두에 사용될 수 있다. 태양광 인버터는 최대 전력점 추적 및 아일랜드 현상 방지 보호를 포함하여 태양광 발전 어레이와 함께 사용하도록 특별한 기능을 가지고 있다.^[15]

태양광 마이크로 인버터는 기존 인버터와 다른데, 각 태양전지판에 개별 마이크로 인버터가 부착되기 때문이다. 이렇게 하면 시스템의 전반적인 효율을 높일 수 있다. 여러 마이크로 인버터의 출력은 결합되어 전력 계통에 공급된다.

다른 용도로는 기존 인버터를 태양광 충전 컨트롤러로 유지 관리되는 배터리 뱅크와 결합할 수 있는데, 이러한 구성 요소의 조합은 종종 태양광 발전기로 불린다.^[15]

7. 6. 유도 가열 (Induction heating)

인버터는 유도 가열을 위해 저주파 주전원 교류 전력을 고주파로 변환한다. 이를 위해 교류 전력은 먼저 정류되어 직류 전력을 제공하고, 인버터는 이 직류 전력을 다시 고주파 교류 전력으로 변환한다. 사용되는 직류 전원의 수가 줄어듦에 따라 구조가 더욱 안정적이 되며, 단계 수가 증가하여 기준 정현파 전압을 더 잘 달성할 수 있어 출력 전압의 분해능이 높아진다. 이러한 구성은 최근 교류 전원 공급 장치 및 가변 속도 드라이브 애플리케이션에서 매우 인기를 얻고 있으며, 추가적인 클램핑 다이오드나 전압 균형 커패시터가 필요 없다.

레벨 시프트 변조 기술에는 다음 세 가지 종류가 있다.

• 위상 반대 배치(POD)
• 대체 위상 반대 배치(APOD)
• 위상 배치(PD)

7. 7. 전기 충격 무기

전기충격기와 테이저건은 소형 9V DC 배터리로부터 수만 볼트의 AC 전압을 생성하기 위해 DC/AC 인버터를 사용한다. 먼저 9V DC 전압은 소형 고주파 변압기를 이용하여 400~2000V AC로 변환된 후, 정류되어 고전압 축전기에 일시적으로 저장된다. 미리 설정된 임계 전압에 도달하면(에어갭 또는 트라이액을 통해 설정됨), 축전기는 축적된 전하를 모두 펄스 변압기로 방전하여 최종 출력 전압인 20~60kV로 승압한다.^[1] 이 원리는 전자 플래시와 파리채에서도 사용되지만, 이들은 고전압을 얻기 위해 축전지 기반의 전압 승압기에 의존한다.^[1]

7. 8. 기타 용도

• 휴대용 소비자 기기: 사용자가 배터리 또는 배터리 세트를 기기에 연결하여 조명, 텔레비전, 주방 가전제품, 전동 공구와 같은 다양한 전기 제품을 작동하는 데 필요한 AC 전력을 생성할 수 있다.
• 발전 시스템: 전력 회사 또는 태양광 발전 시스템과 같은 곳에서 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 데 사용된다.
• 대형 전자 시스템 내부: DC 전원에서 AC 전원을 얻어야 하는 엔지니어링 요구 사항이 있는 경우 사용된다. 예를 들어, DC 전원으로 작동하는 전자 기기에는 고주파 AC 전원이 필요한 전기 발광 또는 형광등 백라이트를 구동하기 위한 소형 인버터가 포함될 수 있다.
• 상용 주파수 변환: 예를 들어 50Hz 국가의 사용자가 소형 모터나 특정 전자 장치와 같이 주파수가 특정한 장비를 작동하기 위해 60Hz 전원이 필요한 경우, 50Hz 주전원에서 작동하는 12V 전원 공급 장치와 같은 DC 전원에서 60Hz 출력 인버터를 사용하여 주파수를 변환할 수 있다.
• CCFL, EEFL, EL, HFL 등 여러 조명장비에 고전압 고주파수의 교류전원을 인가하는 인버터들이 사용된다. 특히 FL(형광램프) 형식의 조명에 많이 사용된다. 최근의 무전극 램프도 마그네트론을 구동하기 위한 Mhz 급 인버터가 쓰인다.

8. 인버터의 유지보수

인버터는 고체 회로 소자만으로 구성되어 유지보수가 필요 없는 장치로 오해되기도 하지만, 실제로는 컨버터와 인버터를 조합한 장치에서 컨버터 부분의 평활용 전해 콘덴서는 경년 열화를 피할 수 없는 유한 수명 부품이므로 언젠가는 교체해야 한다. 고장으로 장시간 정지되는 것이 바람직하지 않은 용도에서는 예방 정비 차원에서 전해 콘덴서를 5~10년 간격으로 정기 교체하는 것이 좋다.^[1]

전동기 등에 사용되는 비교적 용량이 큰 인버터는 최근 소형화가 진행되어 소자를 팬으로 강제 냉각하는 경우가 많다. 따라서 팬도 2~4년 간격으로 정기 교체하는 것이 바람직하다.^[1]

9. 인버터의 제어 방식

H-브리지(H-bridge) 토폴로지를 기반으로, 기본 주파수 가변 브리지 컨버터와 펄스폭 변조(PWM)라는 두 가지 기본적인 제어 전략이 있다.^[17] H-브리지 회로에서 왼쪽 상단 스위치를 "S1", 다른 스위치를 시계 반대 방향으로 "S2, S3, S4"라고 할 때, 기본 주파수 가변 브리지 컨버터의 경우 스위치는 전력망의 AC와 같은 주파수로 동작한다. 그러나 AC 주파수를 결정하는 것은 스위치의 개폐 속도이다. S1과 S4가 켜지고 다른 두 스위치가 꺼지면 부하에는 양의 전압이 공급되고 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 스위치의 온-오프 상태를 제어하여 AC의 크기와 위상을 조정할 수 있다. 또한 특정 고조파를 제거하도록 스위치를 제어할 수도 있다. 여기에는 출력 파형에 노치 또는 0 상태 영역을 만들도록 스위치를 제어하거나 서로 위상이 다른 두 개 이상의 컨버터의 출력을 병렬로 추가하는 것이 포함된다.

PWM 제어 전략에서는 S3, S4 스위치 두 개만 AC 측의 주파수 또는 임의의 저주파수로 동작할 수 있다. 다른 두 스위치는 훨씬 더 빠르게(일반적으로 100 kHz) 스위칭하여 크기는 같지만 지속 시간이 다른 사각파 전압을 생성하는데, 이는 더 큰 시간 척도에서 크기가 변하는 전압처럼 동작한다.

이 두 전략은 서로 다른 고조파를 생성한다. 첫 번째 전략의 경우, 푸리에 분석을 통해 고조파의 크기는 4/(π*k)가 된다(k는 고조파의 차수). 따라서 고조파 에너지의 대부분은 저차 고조파에 집중된다. 한편, PWM 전략의 경우 빠른 스위칭으로 인해 고조파 에너지는 고주파수에 존재한다. 고조파의 특성이 다르기 때문에 총 고조파 왜율(THD) 및 고조파 제거 요구 사항도 달라진다. "THD"와 유사하게 "파형 품질"이라는 개념은 고조파로 인한 왜곡 수준을 나타낸다. H-브리지가 직접 생성하는 AC의 파형 품질은 기대만큼 좋지 않을 수 있다.

파형 품질 문제는 여러 가지 방법으로 해결할 수 있다. 커패시터(축전기)와 인덕터(인덕터)를 사용하여 파형을 필터링할 수 있다. 설계에 변압기가 포함되어 있는 경우 변압기의 1차측 또는 2차측, 또는 양쪽 모두에 필터링을 적용할 수 있다. 저역 통과 필터는 파형의 기본 성분이 출력으로 통과하도록 하면서 고조파 성분의 통과는 제한한다. 인버터가 고정 주파수로 전력을 공급하도록 설계된 경우 공진 필터를 사용할 수 있다. 주파수 조정이 가능한 인버터의 경우 필터는 최대 기본 주파수보다 높은 주파수로 조정해야 한다.

대부분의 부하는 인덕턴스를 포함하고 있으므로, 스위치가 꺼질 때 피크 인덕티브 부하 전류에 대한 경로를 제공하기 위해 각 반도체 스위치에 피드백 정류기 또는 역평행 다이오드를 연결하는 경우가 많다. 역평행 다이오드는 AC/DC 컨버터 회로에 사용되는 ''프리휠링 다이오드''와 다소 유사하다.

푸리에 분석에 따르면, 구형파와 같이 180도 지점에 대해 반대칭인 파형은 3차, 5차, 7차 등 홀수 고조파만 포함한다. 특정 너비와 높이의 단계를 가진 파형은 고조파를 증폭하는 대신 특정 저차 고조파를 감쇠시킬 수 있다. 예를 들어, 구형파의 양수 부분과 음수 부분 사이에 0 전압 단계를 삽입하면 3의 배수인 모든 고조파(3차, 9차 등)를 제거할 수 있다. 그러면 5차, 7차, 11차, 13차 등만 남게 된다. 필요한 단계의 너비는 양수 및 음수 단계 각각의 주기의 1/3이고, 0 전압 단계 각각의 주기의 1/6이다.^[18]

구형파를 변경하는 것은 펄스폭 변조(PWM)의 한 예이다. 구형파 펄스의 폭을 변조하거나 조절하는 것은 종종 인버터의 출력 전압을 조절하거나 조정하는 방법으로 사용된다. 전압 제어가 필요하지 않은 경우, 선택된 고조파를 줄이거나 제거하기 위해 고정 펄스 폭을 선택할 수 있다. 고조파 제거 기술은 일반적으로 가장 낮은 고조파에 적용되는데, 그 이유는 필터 구성 요소가 훨씬 작고 저렴할 수 있는 고주파수에서 필터링이 훨씬 더 실용적이기 때문이다. ''다중 펄스폭'' 또는 ''캐리어 기반'' PWM 제어 방식은 많은 좁은 펄스로 구성된 파형을 생성한다. 초당 좁은 펄스 수로 나타나는 주파수를 ''스위칭 주파수'' 또는 ''캐리어 주파수''라고 한다. 이러한 제어 방식은 파형의 품질을 개선하는 동시에 넓은 범위의 출력 전압 및 주파수 조정을 허용하기 때문에 가변 주파수 모터 제어 인버터에 자주 사용된다.

다레벨 인버터는 고조파 상쇄에 대한 또 다른 접근 방식을 제공한다. 다레벨 인버터는 여러 전압 레벨에서 여러 단계를 나타내는 출력 파형을 제공한다. 예를 들어, 두 개의 전압에서 분할 레일 직류 입력 또는 중앙 접지가 있는 양수 및 음수 입력을 사용하여 더 사인파에 가까운 파형을 생성할 수 있다. 양극 레일과 접지, 양극 레일과 음극 레일, 접지 레일과 음극 레일을 순차적으로 인버터 출력 단자에 연결한 다음 모두 접지 레일로 연결하면 인버터 출력에서 단계파가 생성된다. 이것은 3레벨 인버터(두 전압 및 접지)의 예이다.^[19]

펄스폭 변조(PWM) 외에 펄스진폭 변조(PAM)도 사용된다.

10. 역사

일반적으로 사용하는 DC-AC 전력변환 인버터는 주파수 및 전압이 고정되어 있거나 변경 가능하더라도 운전 중 조작이 불가능하며, 출력 파형과 드라이브 방식에 따라 4가지 종류로 나뉜다. CCFL, EEFL, EL, HFL 등 여러 조명 장비에 고전압, 고주파수의 교류 전원을 인가하는 인버터도 있는데, 특히 FL(형광램프) 형식의 조명에 많이 사용된다. 최근의 무전극 램프에도 마그네트론 구동을 위한 Mhz 급 인버터가 쓰인다.

19세기 후반부터 20세기 중반까지 직류에서 교류로의 전력 변환은 회전 변환기 또는 전동기-발전기 세트(M-G 세트)를 사용하여 이루어졌다. 20세기 초에는 진공관과 가스 충전관이 인버터 회로의 스위치로 사용되기 시작했다. 가장 널리 사용된 관 형태는 싸이라트론이었다.

"인버터"라는 용어는 전기 기계식 인버터의 기원에서 나왔다. 초기 교류-직류 변환기는 유도 또는 동기식 교류 모터를 발전기(다이나모)에 직접 연결하여 발전기의 정류자가 직류를 생성하기 위해 정확한 순간에 연결을 반전시켰다. 이후 모터 및 발전기 권선이 한 개의 전기자에 결합되고, 한쪽 끝에는 슬립 링, 다른 쪽 끝에는 정류자가 있으며, 필드 프레임은 하나뿐인 동기식 변환기가 개발되었다. 두 경우 모두 교류가 입력되고 직류가 출력된다. M-G 세트의 경우 직류는 교류로부터 별도로 생성되는 것으로, 동기식 변환기의 경우 "기계적으로 정류된 교류"로 간주할 수 있다. 보조 및 제어 장비를 사용하면 M-G 세트나 회전 변환기를 "역으로 작동"시켜 직류를 교류로 변환할 수 있는데, 이는 반전된 변환기, 즉 인버터이다.^[22]

10. 1. 초기 인버터

10. 2. 제어 정류기 인버터

10. 3. 정류기 및 인버터 펄스 수

참조

_[1] 서적 The Authoritative Dictionary of IEEE Standards Terms, Seventh Edition IEEE Press
_[2] 웹사이트 Inverter frequently asked questions https://www.powerstr[...] 2020-11-13
_[3] 문서 How to Choose an Inverter for an Independent Energy System https://www.solar-el[...] 2001
_[4] 웹사이트 The importance of total harmonic distortion https://www.allabout[...] 2019-04-19
_[5] 웹사이트 E project http://www.wpi.edu/P[...] wpi.edu 2020-05-19
_[6] 서적 Power Electronics and Motor Drive Systems Academic Press
_[7] 서적 Power Electronics and Motor Drive Systems Academic Press
_[8] 서적 Practical variable speed drives and power electronics https://books.google[...] Newnes
_[9] 웹사이트 Inverter Basics and Selecting the Right Model - Northern Arizona Wind & Sun http://www.windsun.c[...] 2011-08-16
_[10] 웹사이트 Runtime of Power Inverter by batteries https://chipdealer.c[...] 2024-03-13
_[11] 뉴스 Inverter Battery Capacity Calculator & Easy To Follow Formula https://inverterbatt[...] 2020-07-22
_[12] 뉴스 New and Cool: Variable Refrigerant Flow Systems https://info.aia.org[...] American Institute of Architects 2013-08-06
_[13] 웹사이트 Toshiba Science Museum: World's First Residential Inverter Air Conditioner https://toshiba-mira[...]
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