KR20040087103A - Automatically liner conditioner using a multifunctional filter and a ac voltage controller - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동 전압 조절기에 관한 것으로, 특히 입력 전압이 불안정한 경우에 일정한 전압을 만들어 공급하거나 외란이 많은 전원에 민감한 부하를 보호하기 위한 다목적 필터 및 교류 전압 제어기를 이용한 자동 전압 조절기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic voltage regulator, and more particularly, to an automatic voltage regulator using a multi-purpose filter and an AC voltage controller for supplying a constant voltage or protecting a load sensitive to disturbance power when an input voltage is unstable.
이상적인 전원은 일정한 주파수하에서 일정한 전압 크기를 가지고 고조파 성분을 포함하지 않는 정현파이다.An ideal power source is a sinusoidal wave with a constant voltage magnitude and no harmonic content at a constant frequency.
그러나, 실제 공급되는 AC 교류전원은 선로 사고, 부하 변동, 누전, 정전사태 등으로 인해, 그 전압 도는 전류 레벨 및 주파수는 바람직한 상태로 유지되지 못하고 경우에 따라 써지파 등의 잡음 전력을 포함하게 된다.However, the actual AC AC power supply does not maintain the desired voltage or current level and frequency due to line accidents, load fluctuations, short circuits, power outages, etc., and sometimes includes noise power such as surge waves. .
이와 같은 전압 레벨의 변동 및 급격한 전력의 변동은 그 부하측의 전기기기에 무리를 주게 되고 고장 등을 유발시키는 원인이 된다. 특히, 통신 장비, 공정 제어 시스템 및 컴퓨터 시스템 등에 있어서는 정전압의 정제된 전원이 공급되는 것이 중요하다.Such fluctuations in voltage levels and sudden fluctuations in power can cause electrical loads on the load side and cause failures. In particular, in communication equipment, process control systems, computer systems, and the like, it is important to supply purified power with a constant voltage.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 일반적으로 자동 전압 조절기를 사용하여 입력 전압 또는 부하의 변동에 관계없이 소정의 허용한도내로 그 전압 레벨 및 주파수를 등을 유지하고 있으며, 보통 무정전 전원장치와 함께 사용되어 정전 사태 및 불규칙적인 전원 입력에 대비하고 있다.In order to solve this problem, in general, an automatic voltage regulator is used to maintain the voltage level and frequency within a predetermined allowable limit regardless of input voltage or load variation, and is usually used with an uninterruptible power supply. Be prepared for power outages and irregular power inputs.
현재 가장 많이 사용되는 자동 전압 조절기는 트라이액(triac) 또는 사이리스터(thyristor)를 사용하면서 변압기 탭-변환에 의한 TCR(Tap Changing Regulator) 방식을 주로 사용하고 있다.Currently, the most commonly used automatic voltage regulator uses a triac or thyristor, and mainly uses a tap changing regulator (TCR) method by transformer tap-conversion.
이러한 소자로 구성된 자동 전압 조절기는 간단한 회호와 비교적 저가의 장점이 있지만 느린 응답 특성과 탭-변환 순간에서 출력 전압의 왜곡 및 소자에 과전압-과전류 발생으로 인하여 낮은 신뢰성의 문제점을 갖고 있다.Automatic voltage regulators composed of these devices have the advantages of simple circuits and relatively low cost, but have low reliability problems due to slow response characteristics, distortion of the output voltage at the instant of tap-conversion, and overvoltage-overcurrent in the device.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,다목적 필터 및 교류 전압 제어기를 이용하여 입력 전압과 동상으로 직렬 보상 전압을 생성시키고, 생성된 직렬 보상 전압을 입력 전압에 직렬로 더하여 순간적인 외란에도 항상 일정한 출력 전압을 공급할 수 있는 다목적 필터 및 교류 전압 제어기를 이용한 자동 전압 조절기를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to solve this problem of the prior art, by using a multi-purpose filter and AC voltage controller to generate a series compensation voltage in phase with the input voltage, by adding the generated series compensation voltage in series to the input voltage The present invention aims to provide an automatic voltage regulator using a multi-purpose filter and an AC voltage controller that can supply a constant output voltage even in a moment of disturbance.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자동 전압 조절기에 있어서, 상기 자동 전압 조절기 출력단의 출력 전압을 입력받아 펄스폭 변조 형태의 교류 출력 전압으로 변환하여 직렬 보상 전압을 발생시키는 교류 전압 제어기와, 누설 인덕턴스를 포함하며, 상기 입력 전압과 직렬로 연결되어 상기 입력 전압에 상기 직렬 보상 전압을 더하여 출력단으로 공급하는 직렬 보상 변압기와, 상기 자동 전압 조절기의 입력 전압과 직렬 보상 전압의 잡음을 필터링하는 다목적 필터 회로를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the automatic voltage regulator, an AC voltage controller for generating a series compensation voltage by receiving the output voltage of the output terminal of the automatic voltage regulator is converted into an AC output voltage of the pulse width modulation type; And a series compensation transformer connected in series with the input voltage and supplying the series compensation voltage to the input voltage, and supplying the input voltage to an output terminal, and filtering noise of the input voltage and the series compensation voltage of the automatic voltage regulator. It includes a multipurpose filter circuit.
도 1은 본 발명에 따른 다목적 필터 및 교류 전압 제어기를 이용한 자동 전압 조절기를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating an automatic voltage regulator using a multipurpose filter and an AC voltage controller according to the present invention.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
100 : 다목적 필터 200 : 직렬 보상 변압기100 multipurpose filter 200 series compensating transformer
300 : 교류 전압 제어기 310 : 정류기부300: AC voltage controller 310: rectifier part
320 : 에너지 저장부 330 : 인버터부320: energy storage unit 330: inverter unit
400 : 제어부400: control unit
본 발명의 실시 예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해할 수 있을 것이다.There may be a plurality of embodiments of the present invention, and a preferred embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Those skilled in the art will be able to better understand the objects, features and advantages of the present invention through this embodiment.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다목적 필터 및 교류 전압 제어기를 이용한 자동 전압 조절기를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating an automatic voltage regulator using a multipurpose filter and an AC voltage controller according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 다목적 필터 및 교류 전압 제어기를 이용한 자동 자동 전압 조절기는 다목적 필터 회로(100), 직렬 보상 변압기(200), 교류 전압 제어기(300) 및 제어부(400)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the automatic voltage regulator using the multipurpose filter and the AC voltage controller is composed of a multipurpose filter circuit 100, a series compensation transformer 200, an AC voltage controller 300, and a controller 400.
교류 전압 제어기(300)는 정류기부(310), 에너지 저장부(320) 및 인버터부(33)로 구성되며, 펄스폭 변조 기법으로 직류전압인 맥류를 펄스폭 변조 형태의 교류 출력 전압으로 변환하여 직렬 보상 전압(Vc)을 발생한다.The AC voltage controller 300 includes a rectifier 310, an energy storage 320, and an inverter 33. The AC voltage controller 300 converts a pulse voltage, which is a DC voltage, into an AC output voltage in the form of pulse width modulation by a pulse width modulation technique. Generate a series compensation voltage (Vc).
여기서, 교류 전압 제어기(300)는 출력전압(Vo)과 동상뿐만 아니라 역상의 보상 전압(Vc)도 출력할 수 있기 때문에 입력 전압(Vi)에 증감을 가하여 출력전압(Vo)을 일정하게 제어할 수 있다. 이러한 교류 전압 제어기(300)는 다수의 스위칭 소자로 이루어지는데, 이때 사용 가능한 반도체 스위치로는 도통(on)과 소거(off)가 항상 가능한 반도체 소자로, 예를 들면 트랜지스터, IGBT, MOSFET, GTO등을 들 수 있다.Here, since the AC voltage controller 300 may output the compensation voltage Vc of the reverse phase as well as the in phase with the output voltage V o , the AC voltage controller 300 increases or decreases the input voltage V i to maintain the output voltage V o . Can be controlled. The AC voltage controller 300 is composed of a plurality of switching elements. The semiconductor switch that can be used is a semiconductor element that can always be turned on and off, for example, a transistor, an IGBT, a MOSFET, a GTO, or the like. Can be mentioned.
교류 전압 제어기(300)의 정류기부(310)는 스위치(S1∼S4)와 다이오드(D1∼D4)를 각각 병렬로 연결하여 구성되며, 교류전압인 출력전압(Vo)을 직류 전압으로 변환하여 에너지 저장부(320)에 충전시킨다. 이때 정류기부(310)의 스위치(S1∼S4)는 출력전압(Vo)에 의해서 동작하고, 출력전압(Vo) 0V에서 턴 오프로 스위칭 된다.The rectifier part 310 of the AC voltage controller 300 is configured by connecting the switches S1 to S4 and the diodes D1 to D4 in parallel, and converts the output voltage V o , which is an AC voltage, into a DC voltage. The energy storage unit 320 is charged. At this time, the switches S1 to S4 of the rectifier 310 are operated by the output voltage Vo, and are switched to turn off at the output voltage Vo of 0V.
에너지 저장부(320)는 콘덴서 뱅크(Cs)로 구성되어 콘덴서 뱅크(Cs)에 정류기부(310)에서 공급되는 에너지를 저장시킨다. 콘덴서 뱅크(Cs)에 저장된 에너지는 저전압 발생 시에 저전압 보상을 위해 이용된다.The energy storage unit 320 includes a capacitor bank Cs to store energy supplied from the rectifier unit 310 in the capacitor bank Cs. The energy stored in the capacitor bank Cs is used for low voltage compensation when a low voltage occurs.
인버터부(330)는 스위치(S5∼S8)와 다이오드(D5∼D8)를 각각 병렬로 연결하여 구성되며, 제어부(400)에서 발생되는 고조파의 PWM에 의해서 동작된다.The inverter unit 330 is configured by connecting the switches S5 to S8 and the diodes D5 to D8 in parallel, respectively, and is operated by PWM of harmonics generated by the controller 400.
다시 말해서, 정상적인 전압 시 인버터부(330)는 제어부(400)에서 입력되는 PWM의 듀티비에 따라 스위치(S6, S8)를 온 시킴과 더불어 다이오드(D6, D8)를 도통시켜 바이패스 경로를 직렬 보상 변압기(200)의 1차측에 만든다. 이 과정에서 1차측은 단락 상태가 되며 2차측 역시 단락 상태를 유지하게 된다. 따라서, 입력 전압(Vi)은 다목적 필터 회로(100)와 직렬 보상 변압기(200)의 2차측을 통해 출력단으로 공급된다.In other words, during normal voltage, the inverter unit 330 turns on the switches S6 and S8 according to the duty ratio of the PWM input from the control unit 400 and conducts diodes D6 and D8 to conduct the bypass path in series. On the primary side of the compensating transformer 200. In this process, the primary side is short-circuited and the secondary side is also kept short. Thus, the input voltage (V i) is fed to the output stage through the secondary side of the multi-purpose filter circuit 100 in series with the transformer compensation (200).
저전압 발생 시 에너지 저장부(320)에 축적된 에너지를 이용하여 인버터부(330)는 제어부(400)로부터 신호를 받아 스위치(S5∼S8)를 PWM 제어 모드로 동작시켜 부족한 전압만큼 보상전압(Vc)을 발생시키고, 발생된 보상전압(Vc)은 직렬 보상 변압기(200)를 통해 입력 전압(Vi)에 더해져 출력단에 공급된다. 이 과정을 통해 저전압 발생 시에도 자동 전압 조절기는 일정한 전압을 출력단으로 공급하게 된다.When the low voltage is generated, the inverter unit 330 receives the signal from the controller 400 by using the energy stored in the energy storage unit 320 and operates the switches S5 to S8 in the PWM control mode to compensate for the compensation voltage V. generating a c) and, the generated compensation voltage (V c) is added to the input voltage (V i) over the serial compensation transformer 200 is supplied to the output stage. Through this process, the automatic voltage regulator supplies a constant voltage to the output stage even when a low voltage occurs.
제어부(400)는 입력 전압의 극성과 교류 전압 제어기(300)에 요구되는 보상전압(Vc)에 따라 서로 다른 듀티비를 갖는 PWM 신호를 발생시켜 인버터부(330)의 각각의 스위치(S5∼S8)에 제공하며, 각각의 스위치(S5∼S8)는 제어부(400)에서 발생된 PWM 신호에 따라 스위칭 동작하여 저전압 시에 부족한 전압만큼의 보상전압(Vc)을 직렬 보상 변압기(200)에 공급한다.The control unit 400 generates PWM signals having different duty ratios according to the polarity of the input voltage and the compensation voltage Vc required by the AC voltage controller 300 to switch each of the switches S5 to S8 of the inverter unit 330. Each switch S5 to S8 switches according to the PWM signal generated by the controller 400 to supply the compensating voltage V c as a voltage insufficient at the low voltage to the series compensating transformer 200. do.
직렬 보상 변압기(200)는 직렬 보상 변압기를 이용한 것으로누설인덕턴스(Llk)를 포함한다.The series compensating transformer 200 uses a series compensating transformer and includes a leakage inductance L lk .
다목적 필터 회로(100)는 입력 필터 콘덴서(Ci), 누설인덕턴스(Llk), 및 출력 필터 콘덴서(C0)로 이루어지며, 누설인덕턴스(Llk)는 입력 필터 콘덴서(Ci) 및 출력 필터 컨덴서(C0)와 함께 교류 전압 제어기(300)의 인버터부(330)에서 쵸핑되어 출력되는 펄스폭 변조 형태의 교류 전압을 필터링하고, 입력 전압의 잡음을 필터링한다.The multipurpose filter circuit 100 is composed of an input filter capacitor C i , a leakage inductance L lk , and an output filter capacitor C 0 , and the leakage inductance L lk is an input filter capacitor C i and an output. Along with the filter capacitor C 0 , the AC voltage of the pulse width modulation type that is chopped and output from the inverter unit 330 of the AC voltage controller 300 is filtered, and the noise of the input voltage is filtered.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 교류 전압 제어기를 이용하여 입력 전압과 동상으로 직렬 보상 전압을 생성시키고, 생성된 직렬 보상 전압을 입력 전압에 직렬로 더함으로써, 순간적인 외란에도 항상 일정한 출력 전압을 공급할 수 있다.As described above, the present invention generates a series compensation voltage in phase with the input voltage using an AC voltage controller, and adds the generated series compensation voltage in series to the input voltage, thereby providing a constant output voltage even in the event of instantaneous disturbance. Can be.
또한, 본 발명은 다목적 필터를 이용하여 교류 전압 제어기에서 출력된 직렬 보상 전압을 필터링하고, 왜곡된 입력 전압을 필터링할 수 있다.In addition, the present invention may filter the series compensation voltage output from the AC voltage controller and filter the distorted input voltage by using the multipurpose filter.
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