PWM 및 PAM 변환방식

PWM과 PAM의 정의

PWM과 PAM은 펄스를 이용해 출력을 조절하는 전력 변환 방식이다.

PWM은 펄스의 폭을, PAM은 펄스의 진폭을 바꾼다.

두 방식 모두 전압형 인버터에서 출력 전압을 조정한다.

PWM의 원리

PWM은 정현파 기준신호를 삼각파 반송신호와 비교해 스위치 신호를 만든다.

기준파가 반송파보다 크면 스위치를 켜고, 작으면 끈다.

기준파 진폭에 비례해 펄스 폭이 변하므로 기본파 전압이 조절된다.

변조율은 기준파 최대값과 반송파 최대값의 비로 정의된다.

PAM과 PWM의 비교

PAM과 PWM은 같은 전압형 인버터에서 출력을 조정하지만 대상이 다르다.

PAM은 직류 전압을 가변하고, PWM은 직류 전압을 일정하게 둔다.

그래서 PAM은 가변 직류 회로가 필요해 구조가 복잡하다.

범용 인버터는 스위칭으로 출력을 맞추는 PWM이 주류가 되었다.

PWM 인버터의 구성

PWM 인버터는 정류부, 평활 콘덴서, 인버터부, 제어부로 구성된다.

정류부는 교류를 직류로 바꾸고, 평활 콘덴서는 직류 전압을 일정하게 유지한다.

인버터부는 IGBT 등을 스위칭해 교류를 만들고, 제어부가 펄스 폭을 정한다.

계산 예제와 정답

앞 문제의 답은 콘덴서다. 직류 전압을 일정하게 유지하는 부품이다.

직류 링크 전압 200V, 변조율 0.8일 때 출력 기본파 전압을 구해 보자.

선간 기본파 실효 전압은 루트3을 2루트2로 나눈 값에 m과 Vdc를 곱한다.

대입하면 약 98V가 나온다. 직류 전압 200V보다 낮은 값이다.

PAM과 PWM의 한계

PAM은 저소음 장점이 있지만 모터 효율과 시동 토크에서 문제가 있다.

PWM은 스위칭에 따른 고조파와 손실이 한계다.

스위칭 주파수를 높이면 고조파는 줄고 손실은 커진다. 그래서 필터 설계가 함께 필요하다.

핵심 정리

PAM과 PWM은 무엇을 변조하는지로 구분한다.

PWM은 직류 전압을 일정하게 두고 펄스 폭으로 출력을 조절한다.

PAM은 직류 전압을 가변해 출력을 조절하며 저소음 목적으로 쓰인다.