반송파기반 PWM 기법 (Carrier-Based PWM Technique)
한 줄 정의: 원하는 파형(변조파)과 톱니파·삼각파 같은 반송파를 비교해 스위칭 온오프 시점을 결정하는 펄스폭변조(PWM) 방식입니다.
쉽게 풀면
얻고 싶은 전압 파형을 그린 곡선과, 일정한 주기로 오르내리는 톱니 모양 신호를 겹쳐 놓는다고 생각하면 됩니다. 곡선이 톱니보다 높은 구간에서는 스위치를 켜고, 낮은 구간에서는 끕니다. 이렇게 하면 켜고 끄는 시간의 비율이 원하는 파형 모양을 따라가면서 평균적으로 원하는 전압을 만들어냅니다. 반송파의 주파수가 높을수록 더 촘촘하게 조절할 수 있습니다.
왜 중요한가
PWM은 인버터, 모터 드라이브, 전원장치 등 거의 모든 전력전자 시스템에서 출력 전압을 조절하는 가장 기본적인 방법이기 때문에 중요합니다. 반송파기반 방식은 구현이 비교적 간단하면서도 계산량이 적어, 실시간 제어가 필요한 산업용 시스템에서 널리 사용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"본 논문에서는 반송파기반 PWM 기법에 3고조파 주입 기법을 결합하여 직류단 전압 이용률을 향상시켰다."
기본적인 반송파 비교 방식에 추가 기법을 더해 성능을 개선한 연구 사례입니다.
"제안된 반송파기반 PWM 기법은 공간벡터변조 대비 낮은 계산 부담으로 유사한 고조파 성능을 달성한다."
다른 변조 방식과 성능을 비교하며 반송파기반 PWM의 장점을 설명하는 예문입니다.
조금 더 깊게 보면
반송파기반 PWM은 정현파 PWM(SPWM)이 가장 기본 형태이며, 여기에 3고조파나 영상분 신호를 더해 출력 전압 범위를 넓히는 변형도 많이 쓰입니다. 다레벨 컨버터에서는 여러 개의 반송파를 위상이나 레벨을 다르게 배치하는 방식으로 확장되기도 합니다.
주의할 점
반송파 주파수를 무작정 높이면 고조파는 줄일 수 있지만 스위칭 손실이 커지므로, 응용 목적에 맞는 절충점을 찾아야 합니다.