전력전자 공학의 정의
전력전자 공학(Power Electronics)은 전기 에너지를 효율적으로 변환하고 제어하는 데 초점을 맞춘 공학 분야입니다.
반도체 스위칭 소자와 전자 회로를 이용해 전력을 변환, 제어, 전달하는 기술을 다룹니다. 전력전자 공학은 전기공학과 전자공학의 교차점에 위치하며, 전력을 효율적으로 관리하는 기술로.
전원을 전력 변환기(Power Converter)를 통해 부하(Load)로 전달하는 중간 과정에 변환환과정
이자체의 중점으로 배운다 말할수 있죠 그 결과로 AC-DC, DC-AC, DC-DC 변환에 대해서 다루며 그과정에서 승압을 하거나 감압을 하는 공학적인 메커니즘을 공부하는 학문을 전력전자 공학이라 칭합니다.
전력전자 공학의 기본 개념
조금더 나가볼까요? 주요한 세부적으로 뭘 공부해야할지 알아야하니까요
우선 맨처음 다루는건 반도체 소자 입니다. 사실 반도체 스위칭 소자라고도 하는데, IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터), MOSFET(금속산화반도체 전계효과 트랜지스터), SCR(실리콘 제어 정류기)와 같은 소자들은 고효율 전력 변환을 가능하게 하죠
그이후 이소자를 통해 에너지 변환에 대해서 다룹니다. 전력 전자 기술은 에너지 손실을 최소화하면서 전기 에너지를 다른 형태로 변환하는 데 중점을 두기에 이를 제어하는 방법이나 이론을 이해해야죠 인버터나 컨버터를 배운다 이해하시면 됩니다.
기기를 만들었으면 전기를 제어해야겠죠? 이걸 "파형 생성 및 제어"라 칭합니다. 전력전자 장치는 원하는 전기 신호 파형을 생성하거나 제어하는 데 사용되기에 6step나 pwm이 여기서 등장합니다.
결국 이를 통틀어 제어 시스템이라 칭합니다. 전력 전자 시스템은 일반적으로 디지털 제어기(예: DSP 또는 마이크로컨트롤러)를 통해 정밀하게 제어 해야하는 전체 시스템을 이해하는 학문이라 보시면 됩니다.
전력전자 공학을 왜 알아야 하는가?
무언가 공부하기 전에 이걸먼저 집고 넘어가는 편입니다. 학문의 필요성이랄까요?
세부적으로 이야기 해봅시다. 사실 전기차를 제어하는데 있어 이 전력전자가 쓰이는 분야가 좀많습니다.
모터 제어 분야에서는 PWM(Pulse Width Modulation)을 활용에 속도와 토크를 제어하고 배터리 관리 시스템(BMS)에서는 배터리의 전압, 전류, 온도를 모니터링하고 최적의 상태를 유지하는 역할을 하죠 심지어 충전 표준(급속 충전, 완속 충전 등)에 맞춰 배터리를 충전할 수 있도록 설계 해야하는데 이때 LDC부터 고속충전을 하는데 활용되는 기반학문이 전력전자라고 보셔도 됩니다.
결국은 전기차를 구성하는 기본 학문이라 보셔도 되겠네요 다음글부터는 반도체부터 쫙 다뤄보죠