사이리스터 제어 정류기 (Thyristor-Controlled Rectifier)
쉽게 풀면
사이리스터는 일반 다이오드와 달리 원하는 순간에 게이트 신호를 주어야 전류가 흐르기 시작하는 스위치입니다. 사이리스터 제어 정류기는 이 점을 이용해, 교류 파형의 어느 시점에 사이리스터를 켤지를 조절함으로써 출력되는 직류 전압의 평균값을 마음대로 바꿀 수 있습니다. 마치 수도꼭지를 여는 타이밍을 조절해 평균 수량을 조절하는 것과 비슷한 원리입니다.
왜 중요한가
점호각 조절만으로 대용량 전력의 직류 전압을 손쉽게 제어할 수 있어, 고압 직류 송전(HVDC), 대형 전동기 속도 제어, 산업용 전기로 등 큰 전력을 다루는 응용에서 사이리스터 제어 정류기가 오랫동안 핵심 기술로 다뤄져 왔습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
대형 전동기 기동 제어에 사이리스터 제어 정류기가 활용되는 예시입니다.
사이리스터 제어 정류기의 대표적 단점인 역률 저하 문제를 개선하는 연구를 보여줍니다.
조금 더 깊게 보면
사이리스터 제어 정류기는 점호각을 늦출수록 출력 직류 전압의 평균값이 작아지는 위상제어(phase control) 방식으로 동작하며, 3상 시스템에서는 6펄스 또는 12펄스 구성으로 확장되어 리플을 줄이는 경우가 많습니다. 점호각이 커질수록 입력 전류와 전압 사이의 위상차가 커져 역률이 저하되는 특성을 보입니다. 사이리스터 제어 정류기는 점호각을 조정해 사이리스터가 도통을 시작하는 시점을 지연시킴으로써 출력 직류전압의 크기를 연속적으로 제어할 수 있으며, 점호각이 커질수록 평균 출력전압은 낮아집니다. 점호각이 90도를 넘어서면 평균 출력전압이 음의 값을 가져 전력이 부하에서 전원 쪽으로 되돌아가는 인버터 모드로 동작할 수 있다는 특징도 있습니다.
주의할 점
사이리스터 제어 정류기는 점호각 제어로 인해 입력 전류에 상당한 고조파와 역률 저하를 유발할 수 있어, 최근에는 이러한 단점이 적은 능동형 PWM 정류기로 대체되는 응용이 늘고 있습니다. 점호각이 커질수록 입력전류의 위상이 전압보다 크게 지연되어 역률이 나빠지고 저차 고조파 발생이 증가하는 단점이 있어 대용량 응용에서는 별도의 무효전력 보상이 필요합니다.