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원리로 이해하는 전력전자공학 : 기초부터 응용까지

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    책소개

    전력변환기의 원리를 이해하면 전력전자공학의 최신 응용 트렌드가 보인다!

    전력전자공학은 다양한 전력변환기의 원리를 이해하는 것이 매우 중요하다. 전력변환기의 원리를 이해하면 자연스레 동작을 예측할 수 있을 뿐 아니라 각 전력변환기의 특징을 알고 설계에 적용할 수 있다. 이 책은 다양한 전력변환기의 원리를 중심으로 전력변환기의 동작과 특징을 알기 쉽게 정리하였다. 또한 신재생에너지와 전기자동차 등과 같은 전력전자공학의 최신 응용 트렌드를 소개하여, 설계 과제로 확장시킬 수 있는 기반을 마련하였다. 특히 컨버터와 인버터의 동작 원리를 이해할 수 있도록 각 전력변환기의 [PSIM 시뮬레이션 파일]을 온라인으로 제공한다.

    출판사 서평

    [도서 장점]

    1. 전력전자공학의 기초부터 응용(전기자동차, 신재생에너지)까지 폭넓게 다룬다.
    2. 다양한 전력변환기의 동작과 특징을 간략하게 정리했다.
    3. 예제와 연습문제를 통해 실습/실험에서 다루는 소자값 선정 과정을 직접 해볼 수 있다.
    4. 전력변환기를 구현한 [PSIM 시뮬레이션 파일]을 온라인으로 제공한다.

    [부/장별 내용 요약]


    1장. 전력전자공학의 기초
    전력전자 시스템의 구성과 기능, 전력변환 방식을 알아보고, 전력전자공학을 학습하는 데 도움이 되는 기초 회로이론 내용을 학인한다. 또한 전력전자공학의 응용 학문을 소개한다.

    2장. 전력용 반도체 스위치
    전력용 반도체 스위치의 종류를 알아보고, 각 스위치의 구조와 동작 특성을 확인한다.

    3장. 정류기와 AC-AC 컨버터
    AC를 DC로 변환하는 정류기와 AC를 AC로 변환하는 AC-AC 컨버터의 구조와 동작 원리를 확인한다.

    4장. 비절연형 DC-DC 컨버터
    변압기를 사용하지 않는 비절연형 DC-DC 컨버터의 기본 구조와 특성을 이해한다. 또한 강압형 컨버터, 승압형 컨버터, 승강압형 컨버터의 원리와 동작 특성을 해석한다.

    5장. 절연형 DC-DC 컨버터
    변압기를 사용하는 절연형 DC-DC 컨버터의 기본 구조와 특성을 이해한다. 또한 플라이백 컨버터, 포워드 컨버터, 푸시풀 컨버터, 하프 브리지/풀 브리지 컨버터의 원리와 동작 특성을 해석한다.

    6장. 인버터
    DC를 AC로 변환하는 인버터의 기본 구조와 특성을 이해한다. 단상 하프 브리지와 단상 풀 브리지 인버터의 동작 원리를 비교해보고, 3상 전압원 인버터와 3상 전류원 인버터의 제어방식을 확인한다.

    7장. 공진형 컨버터
    공진회로와 ZVS, ZCS의 원리를 이해하고, 공진 스위칭을 이용하는 공진형 컨버터의 구성과 동작을 이해한다.

    8장. 신재생에너지
    풍력에너지 시스템, 태양광에너지 시스템, 연료전지 시스템과 같은 신재생에너지 시스템의 원리와 특징을 이해한다.

    9장. 전기자동차
    전기자동차와 내연기관 자동차의 차이를 알고, 전기자동차를 분류해본다. 전기자동차의 핵심 기술인 모터와 충전기의 동향/기술 동향을 살펴본다.

    목차

    Chapter 01 전력전자공학의 기초
    1.1 개요
    1.1.1 전력전자공학이란?
    1.1.2 전력변환 방식
    1.1.3 전력전자공학의 구성 영역
    1.1.4 전력전자 시스템의 구성과 기능
    1.2 기초 회로이론
    1.2.1 전력과 에너지
    1.2.2 인덕터와 커패시터
    1.2.3 정현파 교류의 해석
    1.2.4 비정현 주기함수의 해석
    1.3 응용 분야
    1.3.1 우주선과 항공기
    1.3.2 전기자동차
    1.3.3 풍력 발전
    1.3.4 태양광 발전
    1.3.5 초고압 직류 송전
    1.3.6 핵융합 발전
    1.3.7 무선 전력전송
    1.3.8 교류 전기기관차
    1.3.9 한국형 고속전철
    1.3.10 TV 디스플레이용 전원
    1.3.11 전기선박
    연습문제

    Chapter 02 전력용 반도체 스위치

    2.1 개요
    2.1.1 전력용 반도체 스위치란?
    2.1.2 이상적인 스위치의 특징
    2.1.3 실제적인 스위치의 특징
    2.2 다이오드
    2.2.1 다이오드의 동작 및 전압-전류 특성
    2.2.2 다이오드의 종류
    2.3 전력용 트랜지스터
    2.3.1 전력용 트랜지스터의 구조
    2.3.2 트랜지스터를 이용한 스위칭 소자의 특징
    2.4 사이리스터
    2.4.1 사이리스터의 구조
    2.4.2 사이리스터의 전압-전류 특성
    2.4.3 사이리스터의 종류
    2.5 MOSFET
    2.5.1 MOSFET의 구조와 특성
    2.5.2 MOSFET의 전압-전류 특성
    2.5.3 MOSFET의 종류
    2.5.4 전력용 MOSFET
    2.6 IGBT
    2.6.1 전력용 스위치의 비교
    2.6.2 IGBT의 동작과 특성
    2.6.3 IGBT의 안전 동작 영역
    2.7 전력용 반도체 스위치 비교
    2.8 추가 부품
    2.8.1 트랜지스터 구동회로
    2.8.2 사이리스터 구동회로
    2.8.3 MOSFET 구동회로
    2.8.4 IGBT 구동회로
    2.8.5 냉각
    2.8.6 과전압 보호 방안
    2.8.7 과전류 보호 방안
    2.8.8 스너버 회로
    연습문제

    Chapter 03 정류기와 AC-AC 컨버터

    3.1 개요
    3.2 단상 반파 정류기
    3.2.1 단상 반파 다이오드 정류기
    3.2.2 환류 다이오드
    3.2.3 사이리스터를 사용한 단상 반파 위상제어 정류기
    3.2.4 커패시터 필터가 적용된 반파 다이오드 정류기
    3.3 단상 전파 정류기
    3.3.1 단상 브리지 전파 정류기
    3.3.2 단상 혼합 브리지 정류기
    3.3.3 중간탭 반파 정류기
    3.4 3상 반파 정류기
    3.5 3상 전파 정류기
    3.6 AC-AC 컨버터
    연습문제

    Chapter 04 비절연형 DC-DC 컨버터

    4.1 개요
    4.1.1 DC-DC 컨버터의 분류
    4.1.2 인덕터와 커패시터의 동작 원리
    4.2 강압형 컨버터
    4.2.1 동작 원리
    4.2.2 DCM에서의 동작 원리
    4.3 승압형 컨버터
    4.3.1 동작 원리
    4.3.2 DCM에서의 동작 원리
    4.4 승강압형 컨버터
    4.4.1 동작 원리
    4.4.2 DCM에서의 동작 원리
    4.5 비절연형 DC-DC 컨버터의 설계
    4.5.1 강압형 컨버터의 설계
    4.5.2 승압형 컨버터의 설계
    4.5.3 승강압형 컨버터의 설계
    연습문제

    Chapter 05 절연형 DC-DC 컨버터

    5.1 개요
    5.1.1 절연형 DC-DC 컨버터의 종류
    5.1.2 변압기의 동작 원리
    5.2 플라이백 컨버터
    5.2.1 동작 원리
    5.2.2 DCM에서의 동작 원리
    5.2.3 출력 리플 전압
    5.3 포워드 컨버터
    5.3.1 동작 원리
    5.3.2 자화 인덕터의 동작
    5.3.3 2차 측 인덕터의 동작
    5.3.4 출력 커패시터 전압
    5.4 푸시풀 컨버터
    5.5 하프 브리지 컨버터
    5.6 풀 브리지 컨버터
    연습문제

    Chapter 06 인버터

    6.1 개요
    6.1.1 인버터의 정의와 분류
    6.1.2 전압원 인버터와 전류원 인버터
    6.2 단상 하프 브리지 인버터
    6.2.1 단상 하프 브리지 인버터
    6.2.2 PWM 전압제어
    6.2.3 프로그램에 의한 고조파 소거법
    6.2.4 과변조
    6.3 단상 풀 브리지 인버터
    6.3.1 단상 풀 브리지 인버터
    6.3.2 구형파 전압제어
    6.3.3 준구형파 전압제어
    6.3.4 PWM 전압제어
    6.4 3상 전압원 인버터
    6.4.1 3상 6-스텝 전압원 인버터
    6.4.2 3상 PWM 전압원 인버터
    6.4.3 프로그램에 의한 고조파 소거법
    6.4.4 전압원 인버터의 전류제어 기법
    6.5 3상 전류원 인버터
    6.5.1 3상 구형파 전류원 인버터
    6.5.2 3상 PWM 전류원 인버터
    6.6 멀티레벨 인버터
    6.6.1 멀티레벨 PWM 인버터
    6.6.2 멀티셀 (H 브리지) PWM 인버터
    연습문제

    Chapter 07 공진형 컨버터

    7.1 개요
    7.1.1 부하 공진의 원리
    7.1.2 ZCS와 ZVS
    7.2 스위치 공진형 컨버터
    7.2.1 ZCS-QRC
    7.2.2 ZVS-QRC
    7.2.3 멀티 공진형 컨버터
    7.3 부하 공진형 컨버터
    7.3.1 직렬 공진형 컨버터
    7.3.2 병렬 공진형 컨버터
    7.3.3 직병렬 공진형 컨버터
    7.3.4 LLC 공진형 컨버터
    7.4 기타 공진형 컨버터
    연습문제

    Chapter 08 신재생에너지

    8.1 개요
    8.2 풍력에너지 시스템
    8.2.1 풍력에너지 시스템의 원리
    8.2.2 풍력에너지 시스템의 구성과 특징
    8.2.3 풍력에너지 시스템의 미래 과제
    8.3 태양광에너지 시스템
    8.3.1 태양광에너지 시스템의 원리
    8.3.2 태양전지의 구조와 특성
    8.3.3 태양광에너지 시스템의 응용
    8.3.4 태양광에너지 시스템의 미래 과제
    8.4 연료전지 시스템
    8.4.1 연료전지 시스템의 원리
    8.4.2 연료전지의 종류
    8.4.3 연료전지 시스템의 응용
    8.4.4 연료전지 시스템의 미래 과제

    Chapter 09 전기자동차

    9.1 개요
    9.1.1 전기자동차의 필요성
    9.1.2 전기자동차와 내연기관 자동차의 차이점
    9.1.3 전기자동차의 장단점
    9.2 전기자동차의 분류
    9.2.1 하이브리드 전기자동차
    9.2.2 플러그인 하이브리드 전기자동차
    9.2.3 연료전지 전기자동차
    9.3 전기자동차의 요소 기술
    9.3.1 전기자동차용 모터
    9.3.2 전기자동차용 배터리
    9.4 전기자동차용 충전기의 동향
    9.5 전기자동차용 충전기의 기술개발 동향

    참고문헌
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    저자소개

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    현재 성균관대학교 전자전기공학부 교수로, 성균관대학교 전기공학과에서 학사, 서울대학교 전기공학과에서 석사 및 박사 학위를 취득하였다. 한국전력공사 기술연구소 연구원으로 근무하였으며, 미국 테네시 주립대학교 객원 교수를 역임하였다. 2010년 전력전자학회장 임기를 마치고, 현재 삼성전기에서 지원받는 에너지 파워 연구 센터장으로 전기자동차, 직류배전, 배터리 BMS 연구를 하고 있다. 2006년부터 2008년까지는 현대로템 기술자문위원으로 활동하였으며, 2011년부터 2014년까지 직류표준화연구회 회장을 역임하였다. 저서(공저)로는 [전기기계] (동일출판

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    현재 안양대학교 전기전자공학과 교수로, 서울대학교 전기공학과에서 학사, 석사 및 박사 학위를 취득하였다. 한국기계연구소 부설 기업기술지원센터의 연구원, 한국항공우주연구원의 선임연구원으로 근무하였으며, 미국 테네시 주립대학교에서 객원 교수를 역임하였다. 주요 연구 분야는 전동기 제어로, 특히 현대제어이론을 이용한 전동기제어에 관한 연구를 하고 있다. 역서로는 [현대 전력전자공학] (한빛아카데미, 2011)이 있다.

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    현재 한경대학교 전기공학과 교수로, 한양대학교 전기공학과에서 학사, 석사 및 박사 학위를 취득하였으며, 1994년부터 1996년까지 서남대학교 전기공학과 교수로 재직하였다. 현재 대한전기학회 종신회원이며 전력전자학회 이사로 활동하고 있다. 주요 연구 분야는 현대제어이론을 이용한 전력변환기제어이다. 역서로는 [현대 전력전자공학] (한빛아카데미, 2011), [공학수학] (Pearson, 2013)이 있다.

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    한양대학교에서 전자공학과 학사, KAIST 전기 및 전자공학과에서 석사 및 박사 학위를 취득하였다. LG전자 홈어플라이언스 연구소 선임연구원으로 근무하였다. 남서울대학교 전자공학과 교수로 근무하였으며, 2014년 작고하였다. 저서(공저)로는 [실무자를 위한 전원 EMC 대책기술] (방형식디자인, 2010), 역서로는 [현대 전력전자공학] (한빛아카데미, 2011)이 있다.

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    현재 성균관대학교 전자전기공학부 교수로, 한양대학교 전기공학과에서 학사, 석사, 미국 Texas A&M 대학에서 박사 학위를 취득하였다. 한국전기연구원 전력전자팀의 선임연구원으로 근무하였다. 주요 연구 분야는 전기자동차용 충전기 및 배터리 저장장치용 전력변환장치이다.

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