주파수 교환기

주파수 교환기 또는 주파수 변환기는 한 주파수의 교류(AC)를 다른 주파수의 교류로 변환하는 전자 또는 전자기계 소자다. 이 장치는 또한 전압을 변경할 수 있지만, 그렇게 될 경우 이는 주파수 변환보다 교류 전압 변환을 달성하기가 훨씬 쉽기 때문에 주된 목적에 부수된다.

전통적으로 이 장치들은 모터-제너레이터 세트라고 불리는 전자기계 기계였다.^[1] 수은 아크 정류기나 진공관이 있는 장치도 사용 중이었다. 솔리드 스테이트 전자제품의 등장으로, 완전한 전자 주파수 교환기를 구축할 수 있게 되었다. 이러한 기기는 보통 정류기 단계(직류 발생)로 구성되며, 이 단계는 원하는 주파수의 AC를 생성하기 위해 반전된다. 인버터는 사이리스터, IGCT 또는 IGBT를 사용할 수 있다. 전압 변환을 원하는 경우, 변압기는 보통 AC 입력 또는 출력 회로에 포함되며, 이 변압기는 입력 및 출력 AC 회로 사이에 갈바닉 분리를 제공할 수도 있다. 입력 전력에서 잠깐의 정전 시 컨버터의 승차감을 개선하기 위해 DC 회로에도 배터리를 추가할 수 있다.

주파수 교환기는 전력 처리 능력이 몇 와트에서 메가와트까지 다양하다.

적용들

주파수 교환기는 인접한 두 전력 그리드가 다른 효용 주파수로 작동할 때 한 주파수에서 다른 주파수로 벌크 AC 전력을 변환하는 데 사용된다.

가변 주파수 구동(VFD)은 펌프와 팬에 사용되는 것과 같이 AC 모터의 속도 제어에 사용되는 주파수 교환기의 일종이다. AC 모터의 속도는 AC 전원 공급기의 주파수에 따라 달라지기 때문에 주파수를 변경하면 모터 속도를 변경할 수 있다. 이를 통해 팬 또는 펌프 출력이 공정 조건에 맞게 변화할 수 있어 에너지 절약을 제공할 수 있다.

사이클로콘버터도 주파수 교환기의 일종이다. AC-DC 단계를 거쳐 DC-AC 단계를 사용하기 때문에 간접 주파수 교환기인 VFD와 달리, 사이클로콘버터는 중간 단계를 사용하지 않기 때문에 직접 주파수 교환기가 된다.

또 다른 적용 분야는 항공우주산업과 항공산업이다. 종종 비행기는 400Hz의 전력을 사용하기 때문에 지상에 있는 동안 비행기에 전원을 공급하기 위해 사용되는 지상 동력 장치에 50Hz 또는 60Hz에서 400Hz의 주파수 변환기가 필요하다. 항공사는 또한 변환기를 이용하여 승객에게 노트북 등에 사용할 수 있도록 공기 중 벽 전류를 제공할 수 있다. 해군 전함의 무선 및 전투 시스템 장비도 정류 후 DC 신호의 소음을 줄이기 위해 400Hz의 전력으로 작동하는 경우가 많다.

재생 에너지 시스템에서 주파수 변환기는 현대의 멀티메가와트급 풍력 터빈에 사용되는 이중 공급 유도 발전기(DFIG)의 필수 구성 요소다.^[2]

HVDC 시스템은 큰 부하에 대한 주파수 변환기 역할을 할 수 있다.

대체 용도

주파수 변환기는 한 주파수에서 다른 주파수로, 특히 슈퍼히터오디네 수신기에서 무선 주파수 신호를 변환하는 훨씬 낮은 전력 회로를 가리킬 수도 있다. 주파수 믹서를 참조하십시오. 회로는 일반적으로 입력 및 국소 오실레이터로부터 합과 차이 주파수를 생성하는 국소 오실레이터와 주파수 믹서(아날로그 멀티플렉서)로 구성되며, 이 중 1개(중간 주파수)는 추가 증폭을 위해 필요한 반면 다른 것들은 필터링된다. 펜타그리드 컨버터나 단일 튜브의 트라이오드와 헥소드에 의해 역사적으로 동일한 결과를 얻었지만, 단일 트랜지스터가 자체 스케일링 믹서로서 기능함으로써 트랜지스터 라디오에서 경제적으로 구현할 수 있다.

참고 항목

• 캐스케이드 변환기
• 모터-제너레이터
• 정적 인버터 플랜트
• 가변 주파수 구동
• HVDC

참조

외부 링크

• 주파수 변환이란?