인버터, DC-AC 변환 장치

인버터, DC를 AC로 변환

◈ 인버터(inverter)는 직류(DC) 전원을 교류(AC) 전원으로 변환해주는 전자기기입니다.  컨버터는 반대로 AC-DC로 바꿔주는 장치를 의미합니다. 최근 사용량이 늘어서, 주로 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 차량 변환기, 배전 시스템 등에서 사용됩니다.

 

인버터

◈인버터는 주로 다음과 같은 기능을 수행합니다:

DC-AC 변환: 인버터는 직류 전원을 교류 전원으로 변환합니다. 태양광 발전 시스템이나 풍력 발전 시스템에서 생성된 직류 전력은 주로 인버터를 통해 가정이나 상업용 전력망에 연결하기 위해 교류로 변환됩니다.

전력 변환 및 제어: 인버터는 입력된 전력을 변환하고, 출력 전압, 주파수 및 전류를 제어합니다. AC로 바꾸는 장치이다 보니까 원하는 진폭, 주파수 만큼으로 바꿀 수가 있죠. 이를 통해 연결된 전력망에 안정적인 전력을 제공하고, 연결된 장비나 시스템의 요구에 맞게 전력을 조절할 수 있습니다.

그리드 연결: 태양광 발전 시스템이나 풍력 발전 시스템의 경우, 생성된 전력을 전력망에 연결해야 합니다. DC를 그대로 전력망에 연결할 수는 없으니까요. 인버터는 이를 가능하게 하며, 그리드에 안정적으로 전력을 공급할 수 있습니다.

안전 기능: 인버터는 과전류, 과전압, 저전압 등과 같은 전력 이상 상황에 대한 안전 기능을 제공합니다. 전류를 바꿔주는 장치이기 때문에, 중간에서 안전 기능을 한번 수행해줍니다. 이러한 기능은 전력망이나 연결된 장비를 보호하고 안정성을 유지하는 데 도움을 줍니다.

◈ 인버터는 다양한 종류와 크기가 있으며, 사용되는 애플리케이션에 따라 다양한 기술과 제어 방식이 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 태양광 인버터는 최대 출력 전력, MPPT (최대 전력 추적) 기능 등을 갖추고 있습니다.

인버터는 현재 대규모 전력 시스템에서 주로 사용되는 기술입니다.

 

인버터 회로

 

◈ 전자공학 관점에서  이것은 주로 반도체 소자인 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)이나 IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)와 같은 전력 반도체 스위치를 사용하여 구현됩니다.

인버터는 다양한 토폴로지(topology)로 설계될 수 있으며, 널리 사용되는 몇 가지 유형은 다음과 같습니다:

단일 위상 인버터: 이 유형의 인버터는 하나의 출력 위상을 가지며, 주로 작은 규모의 가정용 전자기기나 소형 인버터 애플리케이션에 사용됩니다.

다상 인버터: 다상 인버터는 보다 복잡한 위상 구성을 가지며, 주로 고출력 인버터 애플리케이션에서 사용됩니다. 주로 3상 인버터가 일반적이며, 3상 교류 전원을 제공하여 다상 전력 네트워크를 구동합니다.

인버터의 기능적인 측면에서는 다음과 같은 요소들이 중요합니다:

PWM (Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조): 인버터는 PWM 기술을 사용하여 출력 교류의 전압과 주파수를 제어합니다. 이를 통해 원하는 전압과 주파수를 생성할 수 있으며, 출력 전압의 변화를 조절하여 필요한 전력을 제공합니다. 이를 통해 원하는 신호 파형을 만들어 낼수 있죠.

제어 및 보호 회로: 인버터에는 전력 변환 및 출력 제어를 위한 회로가 포함되어 있습니다. 이 회로는 입력 전압, 전류, 출력 전압 등을 모니터링하고 제어합니다. 또한, 과전류, 과전압, 저전압 등과 같은 이상 상황을 감지하고 보호하기 위한 회로도 포함됩니다. 

필터링: 인버터 출력은 주파수 조정 및 전력 변환 과정에서 일부 고조파를 포함할 수 있습니다. 따라서 필터 회로를 사용하여 출력에서 고조파를 제거하고 깨끗한 교류 전원을 제공합니다. 패스 필터 등에 관해선 다음에 따로 정리하겠습니다.

제어 알고리즘: 인버터의 동작은 내부적으로 제어 알고리즘에 의해 조정됩니다. 이 알고리즘은 주로 PWM 제어, MPPT 기능 등을 구현하여 최적의 출력을 달성하고 전력 손실을 최소화합니다.

인버터는 전력 전자 분야에서 중요한 역할을 담당하며, 재생 에너지 시스템, 산업 자동화, 전력 변환 및 제어 등 다양한 애플리케이션에서 사용됩니다.

 

 

 

#와이디 생각

- 시간 날때 마다 개념 하나 둘 씩 정리하겠습니다.

- 모든 포스팅이 그렇듯, 개념에 대해서만 작성합니다.