KR100198146B1 - 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치에 관한 것으로서, 소정 변압기를 통해 출력된 각 전원(VS1, VS2)의 위상차를 검출하는 제로크로스검출부, 제로크로스검출부에서 출력된 위상차의 크기를 전압의 크기로 변환하여 출력하는 변환부, 변압기를 통해 출력된 각 전원 중 어떤 전원의 위상이 앞섰는가를 판단하여 위상판단신호를 출력하는 위상판단부로 구성되는 위상차검출수단; 위상차검출수단으로부터 위상차 크기를 나타내는 전압과 위상판단신호를 받아 처리하여 소정의 위상보정신호를 출력하는 제어수단; 및 제어수단으로부터 위상보정신호를 입력받아 VS1과 VS2의 위상차를 보정하는 자동필터로 이루어진다.
본 발명을 사용하면, 위상차가 발생하였을 때 이를 자동으로 보정하여 위상이 동상으로 유지되도록 조절함으로써, 조립 및 시험시간을 단축할 수 있다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치의 개략적인 구성도.
제2도는 본 발명에 따른 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치의 1실시예의 구성도.
제3도는 본 발명에 따른 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치이 1실시예의 파형도.
제4도는 종래의 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터의 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 위상차검출수단 12 : 제로크로스검출부
14 : 변환부 16 : 위상판단부
20 : 제어수단 22 : 선택부
24 : 제1스위칭제어부 26 : 제2스위칭제어부
30 : 자동필터 32 : 제1가변콘덴서
34 : 제2가변콘덴서
본 발명은 전동차의 가변전압 가변주파수(Variable Voltage Variable Frequency : VVVF) 제어 유니트용 자동필터에 관한 것으로, 특히 AC 전원 구간에서 AC 전원을 절연시키면서 위상을 검출한 다음 위상차가 발생되면 이를 자동으로 보정하여 위상이 동일한 위상으로 유지되도록 조절하는 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전동차의 가변전압 가변주파수(VVVF) 제어 유니트로 입력되는 AC 전원의 위상은 동상으로 유지되어야 하며, AC 전원의 위상을 동상으로 유지하기 위해 콘덴서 조합 방식의 자동필터를 조절한다.
이러한 자동필터는 제4도에 도시된 바와 같이, 종래의 자동필터(2)는, 병렬로 연결된 4개의 콘덴서(CA1~CA4)가 변압기(4)의 2차측 코일에 직렬로 연결되고, 4개의 콘덴서(CB1~CB4)가 상기 2차측 코일에 병렬로 연결된 구조로 된다.
상기와 같은 자동필터(2)를 통해 출력되는 AC 전원의 위상을 조절하기 위해서는, 상기 변압기(4)를 통해 공급되는 전원(VS1)을 오실로스코프의 채널 1에 연결하고, 상기 자동필터(2)를 통해 공급되는 전원(VS2)을 채널 2에 연결하여 채널 1과 채널 2에 나타나는 각 전원(VS1, VS2)의 파형을 관찰하여 나타나는 위상차를 보면서 자동필터(2)내의 콘덴서(CA1~CA4, CB1~CB4)를 납땜기를 이용하여 붙였다 떼었다 하는 방법으로 위상차를 줄여 위상차를 +-50us 이내로 유지하는 것이다.
그러나, 상기와 같이 조립 및 시험과정에서 작업자가 콘덴서를 일일이 붙였다 떼었다 하는 작업을 하면서 오실로스코프를 이용하여 확인해야 함에 따라 위상차를 보정하는데 많은 시간과 노력을 소모해야만 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, AC 전원 구간에서 AC 전원을 절연시키면서 위상을 검출한 다음 위상차가 발생되면 이를 자동으로 보정하여 위상이 동상으로 유지되도록 조절함으로써 특별한 조절 작업을 하지 않고도 자동으로 위상차를 조절하여 조립 및 시험시간을 단축할 수 있는 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치는, 소정 변압기를 통해 출력된 각 전원(VS1, VS2)의 위상차를 검출하는 제로크로스검출부, 상기 제로크로스검출부에서 출력된 위상차의 크기를 전압의 크기로 변환하여 출력하는 변환부, 상기 변압기를 통해 출력된 각 전원(VS1, VS2)중 어떤 전원의 위상이 앞섰는가를 판단하여 그에 따라 위상판단신호를 출력하는 위상판단부로 구성되는 위상차검출수단; 상기 위상차검출수단으로부터 위상차 크기를 나타내는 전압과 상기 위상판단신호를 받아 처리하여 소정의 위상보정신호를 출력하는 제어수단; 및 상기 제어수단으로부터 상기 위상보정신호를 입력받아 상기 VS1과 VS2의 위상차를 보정하는 자동필터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 위상을 검출한 다음 위상차가 발생되면 이를 자동으로 보정하여 위상이 동상으로 유지되도록 조절할 수 있는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치의 개략적인 구성도이고, 제2도는 본 발명에 따른 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치의 1실시예의 구성도로서, 본 발명에 따른 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치는, 변압기(4)를 통해 출력된 각 전원(VS1, VS2)의 위상차를 검출하여 출력하는 위상차검출수단(10)과; 상기 위상차검출수단(10)에서 검출된 위상차에 따라 위상보정신호를 출력하는 제어수단(20) 및; 상기 제어수단(20)으로부터 위상보정신호를 입력받아 위상차를 보정하는 자동필터(30)를 포함하여 구성된다.
상기 위상차검출수단(10)은, 변압기(4)를 통해 출력된 각 전원(VS1, VS2)의 위상차를 검출하는 제로크로스검출부(12)와; 상기 제로크로스검출부(12)에서 출력된 위상차의 크기를 전압의 크기로 변환하여 출력하는 변환부(14) 및; 상기 변압기(4)를 통해 출력된 각 전원(VS1, VS2)중 어떤 전원의 위상이 앞섰는가를 판단하여 그에 따라 위상판단신호를 출력하는 위상판단부(16)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제어수단(20)은, 상기 변환부(14)에서 출력된 전압을 안정화시킴과 더불어 상기 위상판단부(16)에서 위상판단신호를 입력받아 상기 위상판단신호에 따라 상기 전압을 선택적으로 출력하는 선택부(22)와; 상기 선택부(22)에서 전압을 입력받아 이 전압의 크기에 따라 스위칭제어신호를 출력하는 제1스위칭제어부(24) 및; 상기 선택부(22)에서 전압을 입력받아 이 전압의 크기에 따라 스위칭제어신호를 출력하는 제2스위칭제어부(26)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 자동필터(30)는, 상기 제어수단(20)에서 출력된 위상보정신호에 따라 콘덴서 용량이 변화하는 제1가변콘덴서(32)가 상기 변압기(4)의 2차측 코일에 직렬로 연결되는 한편, 제2가변콘덴서(34)가 상기 변압기(4)의 2차측 코일에 병렬로 연결된 구조로 된다.
그리고, 상기 제1가변콘덴서(32)는, 상기 제1스위칭제어부(24)에서 출력된 스위칭제어신호에 따라 온/오프되는 다수개의 스위치(SW1~SW4)와 다수개의 콘덴서(CA1~CA4)가 각각 직렬로 연결된 구조로 된다.
그리고, 상기 제2가변콘덴서(34)는, 상기 제2스위칭제어부(26)에서 출력된 스위칭제어신호에 따라 온/오프되는 다수개의 스위치(SW5~SW8)와 다수개의 콘덴서(CB1~CB4)가 각각 직렬로 연결된 구조로 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
위상차검출수단(10)은 변압기(4)를 통해 출력된 각 전원(VS1, VS2)의 위상차를 검출하여 출력하고, 제어수단(20)은 상기 위상차검출수단(10)에서 검출된 위상차의 크기에 따라 위상보정신호를 출력하며, 자동필터(30)는 상기 제어수단(20)으로부터 위상보정신호를 입력받아 위상차를 보정한다.
이 때, 상기 제어수단(20)은 자동필터(30)를 통해 출력되는 전원(VS2)의 위상이 변압기(4)를 통해 출력되는 전원(VS1)의 위상보다 늦을 때는 제1가변콘덴서(32)의 용량을 증가시키고, 전원(VS2)의 위상이 전원(VS1)의 위상보다 빠를 때는 제2가변콘덴서(34)의 용량을 증가시키므로써, 위상차를 보정하여 동상을 유지하도록 한다.
즉, 제3도(a)는 위상차가 발생된 전원(VS1, VS2)의 파형을 도시한 것으로, 제로크로스검출부(1)는 상기와 같이 위상차가 발생된 각 전원(VS1, VS2)의 제로크로스점(zero cross point)을 제3도(b)와 같이 검출하고, 위상차를 제3도(c)와 같이 출력한다.
그리고, 제3도(d)는 위상차의 크기를 전압의 크기로 변환한 것으로서, 변환부(14)는 상기 제로크로스검출부(12)에서 출력된 위상차의 크기를 전압의 크기로 변환하여 제3도(d)와 같이 출력한다.
한편, 위상판단부(16)는 상기 변압기(4)를 통해 출력된 각 전원(VS1, VS2)중 어떤 전원의 위상이 앞섰는가를 판단하여 그에 따라 위상판단신호를 출력한다.
그리고, 선택부(22)는 상기 변환부(14)에서 출력된 전압을 안정화시킴과 더불어 상기 위상판단부(16)에서 위상판단신호를 입력받아 상기 위상판단신호에 따라 제1스위칭제어부(24) 또는 제2스위칭제어부(26)로 상기 전압을 선택적으로 출력한다.
그리고, 제1스위칭제어부(24)와 제2스위칭제어부(26)는 상기 선택부(22)에서 전압을 입력받아 이 전압의 크기에 따라 스위칭제어신호를 출력한다.
그리고, 각 스위치(SW1~SW4)는 상기 제1스위칭제어부(24)에서 출력된 스위칭제어신호에 따라 온/오프되어 다수개의 콘덴서(CA1~CA4)로 이루어지는 콘덴서의 용량을 제어하는 것이다.
즉, 상기 제1스위칭제어부(24)는 제3도(e)에 도시된 바와 같이, 상기 선택부(22)에서 출력된 전압값에 따라 상기 스위치(SW1~SW4)를 선택적으로 온/오프시키는 것이다.
예를 들어, 상기 선택부(22)에서 출력된 전압이 1V이며 스위치(SW1)을 온시키고, 2V이면 스위치(SW2)를 온시키는 것이다.
그리고, 스위치(SW5~SW8)는 상기 제2스위칭제어부(26)에서 출력된 스위칭제어신호에 따라 온/오프도어 다수개의 콘덴서(CB1~CB4)로 이루어지는 콘덴서의 용량을 제어하는 것이다.
이상에서 살펴본 바오 같이 본 발명에 따르면, AC 전원 구간에서 AC 전원을 절연시키면서 위상을 검출한 다음 위상차가 발생되면 이를 자동으로 보정하여 위상이 동상으로 유지되도록 조절함으로써 특별한 조절 작업을 하지 않고도 자동으로 위상차를 조절하여 조립 및 시험시간을 단축할 수 있는 것이다.
Claims (5)
- 소정 변압기(4)를 통해 출력된 각 전원(VS1, VS2)의 위상차를 검출하는 제로크로스검출부(12), 상기 제로크로스검출부(12)에서 출력된 위상차의 크기를 전압의 크기로 변환하여 출력하는 변환부(14), 상기 변압기(4)를 통해 출력된 각 전원(VS1, VS2)중 어떤 전원의 위상이 앞섰는가를 판단하여 그에 따라 위상판단신호를 출력하는 위상판단부(16)로 구성되는 위상차검출수단(10); 상기 위상차검출수단(10)으로부터 위상차 크기를 나타내는 전압과 상기 위상판단신호를 받아 처리하여 소정의 위상보정신호를 출력하는 제어수단(20); 및 상기 제어수단(20)으로부터 상기 위상보정신호를 입력받아 상기 VS1과 VS2의 위상차를 보정하는 자동필터(30)를 포함하여 이루어지는 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어수단(20)은, 상기 변환부(14)에서 출력된 전압을 안정화시킴과 더불어 상기 위상판단부(16)에서 출력되는 상기 위상판단신호에 따라 상기 전압을 선택적으로 출력하는 선택부(22); 상기 선택부(22)에서 전압을 입력받아 이 전압의 크기에 따라 소정 스위칭제어신호를 상기 위상보정신호로서 출력하는 제1스위칭제어부(24) 및; 상기 선택부(22)에서 전압을 입력받아 이 전압의 크기에 따라 스위칭제어신호를 상기 위상보정신호로서 출력하는 제2스위칭제어부(26)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치.
- 제2항에 있어서, 상기 자동필터(30)는, 상기 제어수단(20)에서 출력된 위상보정신호에 따라 콘덴서 용량이 변화하는 소정의 제1가변콘덴서(32)가 상기 변압기(4)의 2차측 코일에 직렬로 연결되는 한편, 소정의 제2가변콘덴서(34)가 상기 변압기(4)의 2차측 코일에 병열로 연결된 구조로 된 것을 특징으로 하는 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치.
- 제3항에 있어서, 상기 제1가변콘덴서(32)는, 상기 제1스위칭제어부(24)에서 출력된 스위칭제어신호에 따라 온/오프되는 다수개의 스위치(SW1~SW4)와 다수개의 콘덴서(CA1~CA4)가 각각 직렬로 연결된 구조로 된 것을 특징으로 하는 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치.
- 제3항에 있어서, 상기 제2가변콘덴서(34)는, 상기 제2스위칭제어부(26)에서 출력된 스위칭제어신호에 따라 온/오프되는 다수개의 스위치(SW5~SW8)와 다수개의 콘덴서(CB1~CB4)가 각각 직렬로 연결된 구조로 된 것을 특징으로 하는 전동차의 가변전압 가변주파수 제어 유니트용 자동필터 제어장치.
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