전력전자공학은 전기·전자, 시스템반도체, 자동제어, 메카트로닉스를 아우르는 핵심 공학 분야로, 에너지·모빌리티 산업과 산업 자동화 전반에 걸쳐 그 중요성이 지속적으로 확대되고 있다. 그러나 전력전자 회로는 비선형 동작과 고속 스위칭 특성으로 인해, 이론 중심의 학습만으로는 개념을 온전히 체득하기 어렵다.
이 책은 이러한 한계를 극복하기 위해 시뮬레이션 기반 학습과 마이크로러닝 기법을 결합하여, 복잡한 전력전자 회로의 이론과 개념을 보다 직관적이고 효율적으로 이해할 수 있도록 구성되었다. 전통적인 수식 중심 설명에서 벗어나, 회로의 동작 원리, 파형 해석, 설계 개념을 단계적으로 연계함으로써 학습자가 자연스럽게 이해의 깊이를 확장할 수 있도록 안내한다.
특히 고전압·대전류 환경으로 인해 실제 실험이 어려운 전력변환 회로를, 무료로 사용할 수 있으며 실제 반도체 소자 모델과 빠른 수치해석 성능을 갖춘 LTspice 기반 시뮬레이션을 통해 안전하고 통제된 환경에서 분석할 수 있도록 하여, 이론과 실제 사이의 간극을 효과적으로 해소한다. 또한 유튜브 채널(TripleTech Academy)과 연계된 동영상 콘텐츠를 제공함으로써, 독자가 시뮬레이션 결과와 회로 동작을 직접 확인하며 능동적으로 학습을 확장할 수 있도록 돕는다.
본서는 전력전자를 처음 접하는 학습자부터 현업 엔지니어까지 폭넓은 독자를 대상으로 하며, 공학 이론과 실무 적용 사이에서 명확한 방향성을 제시하는 안내서가 되고자 한다. 저자가 산업 현장에서 축적한 다양한 경험과 사례를 바탕으로, 회로의 동작 원리와 해석 과정을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 다양한 회로 토폴로지와 시뮬레이션 파형을 중심으로 구성하였다.
제시된 예제들은 특정 제품이나 실제 설계를 그대로 구현하기 위한 것이 아니라, 전력전자 회로 토폴로지의 구조와 동작 특성을 이해하기 위한 학습 목적의 모델로 구성되었다. 이를 위해 부품의 용량과 정격 또한 설명에 최적화된 형태로 단순화하여 제시하였다.
본서는 총 10장으로 구성되어 있으며, 전력전자 회로의 핵심 개념을 출발점으로 실제 사례까지 단계적으로 확장되는 구성을 갖는다. 이를 통해 독자는 전력전자 회로를 단순한 수식 해석의 대상이 아니라, 개념을 명확히 이해하고 실제 회로 설계 및 엔지니어링에 적용할 수 있는 기술로 체득할 수 있다. 이 책이 전력전자라는 복잡한 분야를 이해하고 활용하는 데 있어 든든한 길잡이가 되기를 기대한다.
1장 전력전자 기초
1.1 전력전자 기본 용어 ················································3
1.2 RLC 수동부품의 특성 ···········································44
1.3 시뮬레이션 기반 회로 해석 ··································74
2장 정현파 및 비정현파
2.1 정현파 ··································································86
2.2 비정현파 ·····························································104
2.3 비정현파 해석 및 응용 ·······································138
3장 전력 반도체 스위치
3.1 전력 반도체 스위치의 개요 ································162
3.2 전력 반도체 스위치의 특성 ································178
3.3 전력 반도체 스위치의 게이트 구동회로 ··············250
4장 선형 레귤레이터
4.1 선형 레귤레이터의 개요 ·····································268
4.2 선형 레귤레이터의 내부 회로 ·····························276
4.3 선형 레귤레이터의 규격 특성 ·····························292
4.4 선형 레귤레이터의 노이즈 특성 ··························308
4.5 선형 레귤레이터의 응용 ·····································316
5장 DC-DC 컨버터
5.1 DC-DC 컨버터의 개요 ·······································334
5.2 비절연형 스위칭 컨버터 ·····································340
5.3 절연형 스위칭 컨버터 ·········································404
6장 DC-AC 인버터
6.1 DC-AC 인버터의 개요 ·······································448
6.2 전압원 인버터(VSI) ············································464
6.3 전류원 인버터(CSI) ············································526
6.4 Z-소스 인버터(ZSI) ············································534
7장 공진형 컨버터
7.1 공진형 컨버터 개요 ············································550
7.2 공진형 컨버터의 동작 특성 ······························560
7.3 공진형 컨버터의 트랜스포머 ·······························586
7.4 위상천이 풀-브리지 컨버터 ································602
8장 역률 보정
8.1 PFC 개요 ···························································626
8.2 단상 PFC 유형별 동작 특성 ······························636
8.3 삼상 PFC의 구조 및 동작 특성 ·························664
8.4 PFC 설계 시 고려사항 및 응용 ·························672
9장 제어기 설계
9.1 제어기 개요 ·······················································686
9.2 제어기 유형과 보상 기법 ···································704
9.3 제어기의 PID 튜닝 기법 ····································720
9.4 제어기 적용 사례 ···············································736
10장 EMC 해석 및 대책
10.1 EMC 개요 ························································750
10.2 신호 스펙트럼 해석 ··········································764
10.3 스너버 회로의 해석 ··········································782
10.4 EMC 내성 대책 ···············································794