전력전자
2판
한빛아카데미
2025년 05월 09일 출간
국내도서 : 2025년 03월 17일 출간
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- ISBN 9791173409752
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작품소개
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전력전자 시스템의 기초와 응용을 동시에!
전력전자공학의 새로운 접근법
이 책은 전기전자 계열 학부생과 산업체 연구원을 대상으로,전력전자 시스템의 기초 지식부터 응용 분야에 이르는 방대한 주제를 핵심 개념 위주로 소개한다. 정량적이고 수학적인 이론 전개는 가급적 배제하고 전력회로의 원리와 동작 위주의 정성적인 내용으로 구성했다. 또한 학생들의 흥미를 유발하기 위해 응용 분야별 접근 방식과 실제 제품에서 활용되는 다양한 구현기술을 다루었다.
이번 2판에서는 피드백 제어 설계, 역률 보상회로, 공간 벡터의 펄스 폭 변조 등의 신규 주제를 추가
하고 , LTspice와 Sciamble Workbench 시뮬레이션 도구를 통해 예제 및 연습문제를 강화했다.
* 본 도서는 대학 강의용 교재로 개발되었으므로 연습문제 해답은 제공하지 않습니다.
전력전자공학의 새로운 접근법
이 책은 전기전자 계열 학부생과 산업체 연구원을 대상으로,전력전자 시스템의 기초 지식부터 응용 분야에 이르는 방대한 주제를 핵심 개념 위주로 소개한다. 정량적이고 수학적인 이론 전개는 가급적 배제하고 전력회로의 원리와 동작 위주의 정성적인 내용으로 구성했다. 또한 학생들의 흥미를 유발하기 위해 응용 분야별 접근 방식과 실제 제품에서 활용되는 다양한 구현기술을 다루었다.
이번 2판에서는 피드백 제어 설계, 역률 보상회로, 공간 벡터의 펄스 폭 변조 등의 신규 주제를 추가
하고 , LTspice와 Sciamble Workbench 시뮬레이션 도구를 통해 예제 및 연습문제를 강화했다.
* 본 도서는 대학 강의용 교재로 개발되었으므로 연습문제 해답은 제공하지 않습니다.
Chapter 1 구현기술로 정의되는 전력전자공학
1.1 전력전자의 개요
1.2 전력전자의 응용과 역할
1.3 에너지와 환경 : 지속 가능한 전기에너지 공급을 위한 전력전자의 역할
1.4 고효율 및 고전력 밀도의 필요성
1.5 전력전자 인터페이스 구조
1.6 전압-링크 구조
1.7 와이드 밴드갭 소재 기반의 반도체 소자동향
1.8 시뮬레이션 및 하드웨어 프로토타이핑 활용
연습문제
Chapter 2 스위칭 파워-폴 설계
2.1 전력 트랜지스터와 전력 다이오드
2.2 전력 트랜지스터 선택
2.3 전력 다이오드 선택
2.4 스위칭 특성과 파워-폴에서의 전력 손실
2.5 이상적인 스위치와 다이오드의 정당성
2.6 설계 고려사항
2.7 PWM IC
2.8 하드웨어 프로토타이핑
연습문제
부록
Chapter 3 스위치 모드 DC-DC 컨버터 : 스위칭 분석, 토폴로지 선택 및 설계
3.1 DC-DC 컨버터
3.2 DC 정상 상태에서의 스위칭 파워-폴
3.3 단순화 가정
3.4 공통적인 동작 원리
3.5 DC 정상상태에서의 벅 컨버터 스위칭 분석
3.6 DC 정상상태에서의 부스트 컨버터 스위칭 분석
3.7 DC 정상상태에서의 벅-부스트 컨버터 분석
3.8 토폴로지 선택
3.9 최악의 경우를 고려한 설계 기법
3.10 매우 낮은 출력 전압을 위한 동기식 정류 벅 컨버터
3.11 컨버터의 인터리브
3.12 펄스 폭 변조를 이용한 DC-DC 컨버터 조절
3.13 연속 전도 모드에서의 컨버터의 동적 평균 표현
3.14 양방향 스위칭 파워-폴
3.15 불연속 전도 모드
연습문제
부록
Chapter 4 스위치 모드 DC 전원 장치의 피드백 제어기 설계
4.1 피드백 제어의 소개와 목적
4.2 선형 제어 이론의 복습
4.3 다양한 전달함수 블록의 선형화
4.4 전압 모드 제어에서의 피드백 제어기 설계
4.5 피크 전류 모드 제어
4.6 DCM에서의 피드백 제어기 설계
연습문제
부록
Chapter 5 다이오드 정류기를 사용한 계통 입력의 정류
5.1 전력전자 시스템의 개요
5.2 왜곡과 역률
5.3 전력전자 시스템의 프론트 엔드 분류
5.4 다이오드-브릿지 정류기의 프론트 엔드
5.5 초기 구동 시 과도 돌입 전류를 방지하는 방법
5.6 양방향 전력 흐름이 가능한 프론트 엔드
연습문제
Chapter 6 역률 보정회로 및 피드백 제어기 설계
6.1 서론
6.2 단상 역률 보정회로의 동작 원리
6.3 역률 보정회로 제어
6.4 내부 전류 제어루프 설계
6.5 외부 전압 제어루프 설계
6.6 단상 역률 보정회로 시스템의 예시
6.7 시뮬레이션 결과
6.8 입력 전압의 피드포워드
6.9 역률 보정회로의 기타 제어 방법
연습문제
부록
Chapter 7 자기회로에 대한 개념
7.1 암페어 턴수와 지속
7.2 인덕턴스 L
7.3 패러데이 법칙 : 시간에 따른 쇄교 자속의 변화에 의한 코일의 유도 전압
7.4 누설 인덕턴스와 자화 인덕턴스
7.5 변압기
연습문제
Chapter 8 스위치 모드 DC 전원 공급 장치
8.1 스위치 모드 DC 전원 공급 장치의 응용
8.2 전기적 절연의 필요성
8.3 절연형 변압기의 DC-DC 컨버터 분류
8.4 플라이백 컨버터
8.5 포워드 컨버터
8.6 풀-브릿지 컨버터
8.7 하프-브릿지와 푸쉬-풀 컨버터
8.8 실제 고려사항
연습문제
Chapter 9 고주파 인덕터와 변압기 설계
9.1 서론
9.2 자기회로 설계 기본
9.3 인덕터와 변압기 제작
9.4 면적 산출법
9.5 인덕터의 설계 예시
9.6 포워드 컨버터 변압기의 설계 예시
9.7 열적 조건
연습문제
Chapter 10 DC-DC 컨버터 및 하프-브리지 공진형 컨버터에서의 소프트 스위칭
10.1 서론
10.2 스위칭 파워-폴에서의 하드 스위칭
10.3 스위칭 파워-폴에서의 소프트 스위칭
10.4 하프-브릿지 공진형 컨버터
연습문제
Chapter 11 모터 드라이브와 무정전 전원 공급 장치, 전력 시스템에서의 스위치 모드 전력 응용 분야
11.1 서론
11.2 전기 모터 드라이브의 응용 분야
11.3 무정전 전원 공급 장치의 응용 분야
11.4 스위치 모드 전력전자의 응용 분야
연습문제
Chapter 12 모터 드라이브, UPS 및 전력 시스템 응용을 위한 DC 및 저주파수 AC 전압의 합성
12.1 서론
12.2 양방향 스위칭 파워-폴의 기본 구성
12.3 DC 모터 드라이브용 컨버터
12.4 저주파 AC 합성
12.5 단상 인버터
12.6 3상 인버터
12.7 멀티레벨 인버터
12.8 양방향 전력 전달을 위한 컨버터
12.9 매트릭스 컨버터(직접 링크 시스템)
연습문제
Chapter 13 사이리스터 컨버터
13.1 서론
13.2 사이리스터
13.3 단상 위상 제어 사이리스터 컨버터
13.4 3상 풀-브릿지 사이리스터 컨버터
13.5 전류-링크 시스템
연습문제
Chapter 14 전력전자공학의 계통 응용 분야
14.1 서론
14.2 전력 반도체 소자와 그 역량
14.3 전력전자 시스템의 분류
14.4 분산 전원의 응용 분야
14.5 전력전자 부하
14.6 전력 품질 솔루션
14.7 송배전 응용
연습문제
1.1 전력전자의 개요
1.2 전력전자의 응용과 역할
1.3 에너지와 환경 : 지속 가능한 전기에너지 공급을 위한 전력전자의 역할
1.4 고효율 및 고전력 밀도의 필요성
1.5 전력전자 인터페이스 구조
1.6 전압-링크 구조
1.7 와이드 밴드갭 소재 기반의 반도체 소자동향
1.8 시뮬레이션 및 하드웨어 프로토타이핑 활용
연습문제
Chapter 2 스위칭 파워-폴 설계
2.1 전력 트랜지스터와 전력 다이오드
2.2 전력 트랜지스터 선택
2.3 전력 다이오드 선택
2.4 스위칭 특성과 파워-폴에서의 전력 손실
2.5 이상적인 스위치와 다이오드의 정당성
2.6 설계 고려사항
2.7 PWM IC
2.8 하드웨어 프로토타이핑
연습문제
부록
Chapter 3 스위치 모드 DC-DC 컨버터 : 스위칭 분석, 토폴로지 선택 및 설계
3.1 DC-DC 컨버터
3.2 DC 정상 상태에서의 스위칭 파워-폴
3.3 단순화 가정
3.4 공통적인 동작 원리
3.5 DC 정상상태에서의 벅 컨버터 스위칭 분석
3.6 DC 정상상태에서의 부스트 컨버터 스위칭 분석
3.7 DC 정상상태에서의 벅-부스트 컨버터 분석
3.8 토폴로지 선택
3.9 최악의 경우를 고려한 설계 기법
3.10 매우 낮은 출력 전압을 위한 동기식 정류 벅 컨버터
3.11 컨버터의 인터리브
3.12 펄스 폭 변조를 이용한 DC-DC 컨버터 조절
3.13 연속 전도 모드에서의 컨버터의 동적 평균 표현
3.14 양방향 스위칭 파워-폴
3.15 불연속 전도 모드
연습문제
부록
Chapter 4 스위치 모드 DC 전원 장치의 피드백 제어기 설계
4.1 피드백 제어의 소개와 목적
4.2 선형 제어 이론의 복습
4.3 다양한 전달함수 블록의 선형화
4.4 전압 모드 제어에서의 피드백 제어기 설계
4.5 피크 전류 모드 제어
4.6 DCM에서의 피드백 제어기 설계
연습문제
부록
Chapter 5 다이오드 정류기를 사용한 계통 입력의 정류
5.1 전력전자 시스템의 개요
5.2 왜곡과 역률
5.3 전력전자 시스템의 프론트 엔드 분류
5.4 다이오드-브릿지 정류기의 프론트 엔드
5.5 초기 구동 시 과도 돌입 전류를 방지하는 방법
5.6 양방향 전력 흐름이 가능한 프론트 엔드
연습문제
Chapter 6 역률 보정회로 및 피드백 제어기 설계
6.1 서론
6.2 단상 역률 보정회로의 동작 원리
6.3 역률 보정회로 제어
6.4 내부 전류 제어루프 설계
6.5 외부 전압 제어루프 설계
6.6 단상 역률 보정회로 시스템의 예시
6.7 시뮬레이션 결과
6.8 입력 전압의 피드포워드
6.9 역률 보정회로의 기타 제어 방법
연습문제
부록
Chapter 7 자기회로에 대한 개념
7.1 암페어 턴수와 지속
7.2 인덕턴스 L
7.3 패러데이 법칙 : 시간에 따른 쇄교 자속의 변화에 의한 코일의 유도 전압
7.4 누설 인덕턴스와 자화 인덕턴스
7.5 변압기
연습문제
Chapter 8 스위치 모드 DC 전원 공급 장치
8.1 스위치 모드 DC 전원 공급 장치의 응용
8.2 전기적 절연의 필요성
8.3 절연형 변압기의 DC-DC 컨버터 분류
8.4 플라이백 컨버터
8.5 포워드 컨버터
8.6 풀-브릿지 컨버터
8.7 하프-브릿지와 푸쉬-풀 컨버터
8.8 실제 고려사항
연습문제
Chapter 9 고주파 인덕터와 변압기 설계
9.1 서론
9.2 자기회로 설계 기본
9.3 인덕터와 변압기 제작
9.4 면적 산출법
9.5 인덕터의 설계 예시
9.6 포워드 컨버터 변압기의 설계 예시
9.7 열적 조건
연습문제
Chapter 10 DC-DC 컨버터 및 하프-브리지 공진형 컨버터에서의 소프트 스위칭
10.1 서론
10.2 스위칭 파워-폴에서의 하드 스위칭
10.3 스위칭 파워-폴에서의 소프트 스위칭
10.4 하프-브릿지 공진형 컨버터
연습문제
Chapter 11 모터 드라이브와 무정전 전원 공급 장치, 전력 시스템에서의 스위치 모드 전력 응용 분야
11.1 서론
11.2 전기 모터 드라이브의 응용 분야
11.3 무정전 전원 공급 장치의 응용 분야
11.4 스위치 모드 전력전자의 응용 분야
연습문제
Chapter 12 모터 드라이브, UPS 및 전력 시스템 응용을 위한 DC 및 저주파수 AC 전압의 합성
12.1 서론
12.2 양방향 스위칭 파워-폴의 기본 구성
12.3 DC 모터 드라이브용 컨버터
12.4 저주파 AC 합성
12.5 단상 인버터
12.6 3상 인버터
12.7 멀티레벨 인버터
12.8 양방향 전력 전달을 위한 컨버터
12.9 매트릭스 컨버터(직접 링크 시스템)
연습문제
Chapter 13 사이리스터 컨버터
13.1 서론
13.2 사이리스터
13.3 단상 위상 제어 사이리스터 컨버터
13.4 3상 풀-브릿지 사이리스터 컨버터
13.5 전류-링크 시스템
연습문제
Chapter 14 전력전자공학의 계통 응용 분야
14.1 서론
14.2 전력 반도체 소자와 그 역량
14.3 전력전자 시스템의 분류
14.4 분산 전원의 응용 분야
14.5 전력전자 부하
14.6 전력 품질 솔루션
14.7 송배전 응용
연습문제
작가정보
1969년 캐나다 뉴브런즈윅 대학교에서 석사 학위를 취득했으며, 1973년 미국 위스콘신 대학교에서 전기공학 박사 학위를 받았다. 1976년부터 2024년까지 미국 미네소타 대학교에서 전기 및 컴퓨터공학과 교수로 재직했다. 주로 전력 시스템, 재생 에너지, 드라이브 및 에너지 저장 분야의 응용 프로그램을 위한 전력 전자 인터페이스의 모델링, 분석 및 제어에 기여하였다.
저자(글) Siddharth Raju
인도 안나 대학교에서 학사 학위를 취득했으며, 2017년 미국 미네소타 대학교에서 전기공학 박사 학위를 받았다. 미국 미네소타 대학교의 전기 및 컴퓨터공학과 조교수로 재직 중이다. 전력전자, 전기 구동 및 실시간 임베디드 제어를 주로 연구하고 있다.
한양대학교 전기공학과에서 학사 및 석사 학위를 취득했으며, 2009년에 미국 버지니아 공과대학교 전기컴퓨터공학과에서 박사 학위를 받았다. 1999년부터 2004년까지 (주)효성 중공업연구소에서 선임연구원으로 근무했으며, 2009년부터 미국 실리콘벨리에 위치한 National Semiconductor(현 Texas Instrument)에서 박사후 책임연구원으로 재직했다. 2010년부터 한양대학교 서울캠퍼스에서 전기·생체공학부 교수로 재직 중이다. 지금까지 SCI급 최저명 논문 50여 편을 비롯한 200여 편의 논문을 출간했으며 해외 특허 5편을 비롯한 50여 편의 국내외 특허를 출원했다. 저서로는 『전력전자회로해석(2판)』 (복두출판사, 2024) 등이 있다.
아주대학교 전자공학과에서 학사 학위, 동대학교 제어계측공학과에서 석사 학위를 취득했으며, 고려대학교 전기공학과에서 박사 학위를 받았다. 덴마크 올보대학교(Aalborg University)에서 약 3년간 연구교수로 근무했으며, 2006년부터 전북대학교 전기공학과 조교수로 재직했다. 2007년부터 아주대학교에서 전자공학과 및 미래모빌리티공학과 교수로 재직 중이다. 저서로는 『Reliability Improvement Technology for Power Converter』(Springer, 2017), 『고급 전력전자공학』(문운당, 2019), 『전동기 제어』(문운당, 2021), 『스마트 인버터』(문운당, 2021) 등이 있다
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