6.8 KiB
title, description, published, date, tags, editor, dateCreated
| title | description | published | date | tags | editor | dateCreated |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6장 실험 결과 및 분석 — 템플릿 | true | 2026-04-22T06:45:42.806Z | markdown | 2026-04-22T02:25:32.502Z |
6장 실험 결과 및 분석 — 템플릿
실험 데이터 수집 후 [ ] 항목을 채워넣는다. 파형 그림은 "그림 6.X" 번호로 순서대로 삽입.
6.1 DC-DC 컨버터 단독 운전 결과
6.1.1 정상상태 파형
DC-DC 컨버터의 단독 운전 정상상태 파형을 그림 6.1~6.3에 나타낸다. 실험은 정격 부하 조건(4kW, 저압단 전압 500VDC, DC Link 640VDC)에서 수행하였다.
그림 6.1은 DC-DC 컨버터 Buck 모드 운전 시의 저압단 전압(CH2) 및 DC Link 전압(CH1) 파형을 나타낸다. 저압단 전압은 기준값 500VDC에 대하여 평균 [ ]VDC로 측정되었으며, 전압 리플은 [ ]V(p-p)로 확인되었다.
그림 6.1. DC-DC Buck 모드 — 저압단 전압 및 DC Link 전압 파형
(스크린샷 삽입: dcdc/ 폴더)
그림 6.2는 인덕터 전류(CH3) 및 스위칭 노드 전압(CH4) 파형을 나타낸다. 인덕터 전류 리플은 [ ]A(p-p)로 측정되었다.
그림 6.2. DC-DC Buck 모드 — 인덕터 전류 및 스위칭 노드 전압 파형
(스크린샷 삽입: dcdc/ 폴더)
6.1.2 3레벨 동작 확인
그림 6.3은 스위칭 노드 전압 파형의 확대 파형을 나타낸다. 스위칭 노드 전압이 [ ]V, [ ]V, [ ]V의 세 레벨로 전환되는 것이 확인되며, 이는 NPC 3레벨 동작이 정상적으로 이루어지고 있음을 나타낸다.
그림 6.3. DC-DC 스위칭 노드 전압 파형 (3레벨 동작 확인)
(스크린샷 삽입: dcdc/ 폴더)
6.1.3 효율
표 6.1에 DC-DC 컨버터의 운전 모드별 효율 측정 결과를 나타낸다.
표 6.1. DC-DC 컨버터 효율 측정 결과
| 운전 모드 | 입력 전력 [W] | 출력 전력 [W] | 효율 [%] |
|---|---|---|---|
| Buck (정격) | [ ] | [ ] | [ ] |
| Boost (정격) | [ ] | [ ] | [ ] |
| Buck ([ ]% 부하) | [ ] | [ ] | [ ] |
| Boost ([ ]% 부하) | [ ] | [ ] | [ ] |
6.2 DC-AC 인버터 단독 운전 결과
6.2.1 정상상태 파형
DC-AC 인버터의 단독 운전 정상상태 파형을 그림 6.4~6.6에 나타낸다. 실험은 정격 부하 조건(4kW, DC Link 640VDC, AC 출력 380VAC/60Hz)에서 수행하였다.
그림 6.4는 Inverter 모드 운전 시의 AC 출력 전압(CH2) 및 출력 전류(CH3) 파형을 나타낸다. AC 출력 전압(Line-to-Line)은 [ ]VAC(RMS)로 측정되었다.
그림 6.4. DC-AC Inverter 모드 — AC 출력 전압 및 전류 파형
(스크린샷 삽입: dcac/ 폴더)
그림 6.5는 필터 인덕터 전류(CH4) 및 스위칭 노드 전압(CH5) 파형을 나타낸다.
그림 6.5. DC-AC Inverter 모드 — 필터 인덕터 전류 및 스위칭 노드 전압 파형
(스크린샷 삽입: dcac/ 폴더)
6.2.2 3레벨 동작 확인
그림 6.6은 스위칭 노드 전압의 확대 파형을 나타낸다. T-type 인버터의 스위칭 노드 전압이 +[ ]V, 0V, −[ ]V의 세 레벨로 전환되는 것이 확인된다.
그림 6.6. DC-AC 스위칭 노드 전압 파형 (3레벨 동작 확인)
(스크린샷 삽입: dcac/ 폴더)
6.2.3 AC 출력 THD
표 6.2에 AC 출력 전압 및 전류의 THD 측정 결과를 나타낸다. 측정된 전압 THD는 한국선급 강선규칙(KR 강선규칙 2026, 6편 1장 8절)에서 규정하는 8% 이하 기준에 대한 충족 여부를 함께 확인한다.
표 6.2. AC 출력 THD 측정 결과
| 항목 | 측정값 [%] | KR 기준 [%] | 충족 여부 |
|---|---|---|---|
| 출력 전압 THD | [ ] | 8 이하 | [○/✗] |
| 출력 전류 THD | [ ] | — | — |
6.2.4 효율
표 6.3. DC-AC 인버터 효율 측정 결과
| 운전 모드 | 입력 전력 [W] | 출력 전력 [W] | 효율 [%] |
|---|---|---|---|
| Inverter (정격) | [ ] | [ ] | [ ] |
| Rectifier (정격) | [ ] | [ ] | [ ] |
6.3 연동 운전 결과
6.3.1 모드별 정상상태 파형
모드 1 (Rectifier + Buck): 발전기 → 배터리 충전
그림 6.7은 모드 1 연동 운전 시의 주요 파형을 나타낸다. DC Link 전압, 저압단 전압, 인덕터 전류, AC 출력 전압·전류가 안정적으로 유지됨을 확인한다.
그림 6.7. 모드 1 연동 운전 정상상태 파형
(오실로1 + 오실로2 파형 삽입)
모드 2 (Boost + Inverter): 배터리 → 추진모터 구동
그림 6.8. 모드 2 연동 운전 정상상태 파형
모드 3 (Boost + Rectifier): 양측 → DC Link
그림 6.9. 모드 3 연동 운전 정상상태 파형
모드 4 (Buck + Inverter): DC Link → 양측
그림 6.10. 모드 4 연동 운전 정상상태 파형
6.3.2 DC Link 전압 안정도
표 6.4는 단독 운전과 연동 운전 시의 DC Link 전압 리플을 비교한다.
표 6.4. DC Link 전압 리플 비교
| 운전 조건 | DC Link 전압 평균 [V] | 전압 리플 (p-p) [V] |
|---|---|---|
| DC-DC 단독 (Buck) | [ ] | [ ] |
| DC-AC 단독 (Inverter) | [ ] | [ ] |
| 연동 모드 1 | [ ] | [ ] |
| 연동 모드 2 | [ ] | [ ] |
6.3.3 시스템 전체 효율
표 6.5. 연동 운전 시스템 전체 효율
| 운전 모드 | 500V측 전력 [W] | 380V측 전력 [W] | 시스템 효율 [%] |
|---|---|---|---|
| 모드 1 | [ ] | [ ] | [ ] |
| 모드 2 | [ ] | [ ] | [ ] |
6.4 결과 종합 및 고찰
본 실험에서는 양방향 3레벨 DC-DC 컨버터 및 DC-AC 인버터 연동 시스템의 정상상태 동작을 네 가지 운전 모드에 걸쳐 검증하였다. 주요 결과는 다음과 같이 요약된다.
첫째, DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터 모두 스위칭 노드 전압 파형에서 3레벨 동작이 확인되었으며, 각 소자의 최대 전압 부담이 DC Link 전압의 절반인 320V로 제한됨을 실험적으로 확인하였다.
둘째, DC-AC 인버터의 AC 출력 전압 THD는 [ ]%로 측정되어 한국선급 강선규칙의 8% 이하 기준을 [충족/초과]하였다.
셋째, 연동 운전 시 DC Link 전압 리플은 [ ]V(p-p)로, 단독 운전 대비 [증가/유사/감소]하는 경향을 보였으며, 이는 [원인 분석 기재].
넷째, 시스템 전체 효율은 모드 2(배터리 → 추진모터) 기준 [ ]%로 측정되었다.
고찰 내용은 실험 데이터 확인 후 구체적으로 작성
미결 항목
- 전체 [ ] 항목: 실험 측정 후 수치 기재
- 파형 그림 번호 최종 확정 (앞 장 그림 수에 따라 조정)
- 6.4 고찰 작성 (실험 결과 기반)