AC/DC性能の特性

JavaScriptがお使いのブラウザで無効になっているようです。" 我々のサイトを最善の状態でみるために、ブラウザのjavascriptをオンにしてください

AC/DC性能の特性

整流器はAC/DCコンバータとも呼ばれ、AC電源をDC電源に変換するため、最新のパワーエレクトロニクスシステムでは重要な部品です。これらのコンバータが特定のアプリケーションに適しているかどうかは、いくつかの性能の特性によって決まります。AC/DCコンバータの性能を評価するには、入力電流高調波歪み、出力リップル電圧、整流器効率、力率などのいくつかの重要な性能の特性を評価することが不可欠です。さまざまなアプリケーション向けにAC/DCコンバータを設計および評価する電気技術者は、これらの特性を包括的に理解する必要があります。

図1 : 整流器の一般的なスキーム

整流器の一般的なスキームを上の図に示します。

v_p(t) – トランスの時間 – 1次電圧に依存

v_s(t) – トランスの時間 – 2次電圧に依存

v_L(t) – 時間 –整流器の出力における (負荷上) 電圧に依存

負荷のDC電圧は、整流器の出力電圧の期間Tにおける平均です。

$$V_{DC} = \frac{1}{T} \int_0^T v_L(t) \, dt$$

負荷のRMS電圧は、次の式を使用して計算できます。

$$V_L = \sqrt{\frac{1}{T} \int_0^T v_L^2(t) \, dt}$$

2つの電圧の比率は、フォームファクタ (FF) です。

$$FF=\frac{V_L}{V_{DC}}$$

負荷自体が理想的な抵抗であると仮定します。その場合、次の電流が決定できます。

$$i_L(t)=\frac{V_L(t)}{R_L}$$ $$I_{DC}=\frac{V_{DC}}{R_L}$$ $$I_L=\frac{V_L}{R_L}$$

整流率 (η) は整流効率とも呼ばれ、次の式で表されます。

$$η=\frac{P_{DC}}{P_L+P_D}$$

最後の式では、P_Dは 整流器の損失を表します (R_Dは整流器の等価抵抗です)。前の式から、次のようになります。

$$\eta = \frac{V_{DC} \cdot I_{DC}}{V_L \cdot I_L + R_D \cdot I_L^2} = \frac{V_{DC}^2}{V_L^2} \cdot \frac{1}{1 + \frac{R_D}{R_L}}$$

スイッチが理想的な場合 (損失なし、つまりRD = 0)、整流効率は次のようになります。

$$\eta = \frac{V_{DC}^2}{V_L^2} = \frac{1}{FF^2}$$

リップル係数 (RF) は、整流器の出力における電圧波形の平滑性を表します。RFは、負荷電圧とDC電圧の有効AC成分の比率として定義されます。

$$RF = \sqrt{\frac{V_L^2 - V_{DC}^2}{V_{DC}}} = \sqrt{FF^2 - 1}$$

トランスの特性を定義するために使用されるパラメータの1つに、トランス使用率係数 (TUF) があります。

$$TUF=\frac{P_{DC}}{S_T}$$

ここで、S_Tはトランスの定格 (見かけ上) 出力を表します。

変位力率は次のように定義されます。

$$DPF=\cos{\Phi_1}$$

ここで、Φ₁は入力変位角、つまりACライン電流の基本成分と、中性点電圧への関連ライン間の角度変位を表します。

パワーエレクトロニクス