5급 공채 2차

2023년 5급 공채 기술 2차 전력전자공학

문제 3개 · 50점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (15점)

다음 부스트 컨버터가 전류 연속모드(CCM: Continuous Conduction Mode)로 부하측에 1[kW]를 공급할 때, 다음 물음에 답하시오. (단, L＝10[μH], R＝10[Ω], 출력전압의 평균값은 100[V]이며, 모든 소자는 이상적이고, C \,는 출력전압의 리플을 무시할 수 있을 정도로 충분히 크다) (총 15점)
[그림]
  1. (1) 입력전압(V_{i}) 범위가 15～40[V]일 때, 전류 연속모드(CCM)로 동작하기 위한 최소 스위칭 주파수를 구하시오. (11점)
  2. (2) 스위칭 주파수를 50[kHz], 입력전압 20[V]로 고정한 경우, 스위칭소자(S \,)와 다이오드(D)에 흐르는 전류의 평균값을 구하시오. (4점)

제2문 (15점)

다음 회로에서 스위치 S_{1}과 S_{2}의 스위칭 주파수는 20[kHz]로 동일하고, 각각의 시비율은 D_{1}, D_{2}이며, 출력전압(V_{o})은 24[V]이고, 출력평균전류(I_{o})는 2.4[A]일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 회로는 정상상태이며, 모든 소자는 이상적이고, 커패시터 전압(C_{1})은 V_{dc}로 일정하고, 인덕터 (L, L_{M})에 흐르는 전류는 연속이다) (총 15점)
[그림]
  1. (1) 컨버터의 전압이득 (\frac{{V_{{o}}}}{{V_{{i}}}})을 구하시오. (6점)
  2. (2) 스위치 S_{2}의 시비율 D_{2}＝0.2에서 출력전압 리플(trianglev_{o})이 출력전압(V_{{o}})의 5[%] 이내를 만족하기 위한 출력 커패시터(C_{2})의 최소 커패시턴스를 구하시오. (6점)
  3. (3) 플라이백 컨버터 회로구조는 주로 100[W] 미만의 소용량 전력변환회로에 활용된다. 이유를 설명하시오. (3점)

제3문 (20점)

다음과 같은 단상 위상제어 정류회로에서 전원전압 v_{s}＝V_{m}si n ( omegat )[V], 출력전류 i_{o}＝I[A]로 일정하며 사이리스터 점호각 \alpha≤60°일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, T_{1}과 T_{2}는 사이리스터이고, D_{1}과 D_{2}는 다이오드이며, 모든 소자는 이상적이다) (총 20점)
[그림]
  1. (1) 입력전류(i_{s}) 및 각 소자의 전류(i_{{T \, 1}}, i_{{T \, 2}}, i_{{D \, 1}}, i_{{D \, 2}}) 파형을 그리시오. (5점)
  2. (2) 출력전압(v_{o}) 및 각 소자의 전압(v_{{T \, 1}}, v_{{T \, 2}}, v_{{D \, 1}}, v_{{D \, 2}}) 파형을 그리시오. (5점)
  3. (3) 출력전압(v_{o})의 평균값(V_{o})과 실횻값(V_{{r ms}})을 구하시오. (5점)
  4. (4) 전원 측에서 본 피상전력(S \,), 평균전력(P), 역률(PF)을 구하시오. (5점)