KR100337477B1 - Alternating current harmony wave filter reducer - Google Patents
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Abstract
Description
이 발명은 상용 주파수를 갖는 교류 전원 장치에 관한 것으로 더욱 상세히 말하자면, 교류 고조파 필터를 필요로 하지 않는 교류 고조파 필터 저감 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an AC power supply device having a commercial frequency, and more particularly, to an AC harmonic filter reduction device that does not require an AC harmonic filter.
일반적으로, 태양광발전 시스템 및 무정전 전원 장치등은 축전지에 저장된 직류 전원을 상용주파수를 갖는 교류 전원으로 변환시켜 출력하기 위해, 직류/직류 컨버어터(Direct Current/Direct Current Converter)와, 단상 인버터와, 리액터와 콘덴서로 이루어진 교류 고조파 필터를 구성으로 하여, 상용 주파수를 갖는 교류 전원이 출력되도록 한다.In general, a photovoltaic system and an uninterruptible power supply unit include a direct current / direct current converter, a single phase inverter, and the like to convert a direct current power stored in a battery into an alternating current power having a commercial frequency. AC harmonic filter composed of a reactor and a condenser is configured to output an AC power source having a commercial frequency.
따라서, 장치들은 축전지에 저장된 직류 전원을 직류/직류 컨버터에 의해 부하가 요구하는 직류 전원이 되도록 하고, 단상 인버터에서 펄스폭 변조 제어로 스위칭 동작이 수행되도록 하며, 교류 고조파 필터에 의해 고조파가 제거된 교류 전원이 되도록하여 출력단에 출력한다.Therefore, the devices make the DC power stored in the battery the DC power required by the load by the DC / DC converter, the switching operation is performed by the pulse width modulation control in the single phase inverter, and the harmonics are removed by the AC harmonic filter. Output to output terminal to be AC power.
그러나, 교류 고조파 필터는 크기 및 중량이 크기 때문에, 교류 고조파 필터를 구성으로 하는 장치는 전체적인 중량 및 크기가 커지게 되는 단점을 가지게 된다.However, since the AC harmonic filter has a large size and weight, the device having the AC harmonic filter has a disadvantage in that the overall weight and size become large.
그리고, 인버터는 펄스폭 변조 제어를 수행함에 따라 제어 구조가 복잡하고, 구성하기 어려운 단점이 있다.In addition, the inverter has a disadvantage in that the control structure is complicated and difficult to configure as the pulse width modulation control is performed.
따라서 이 발명의 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 장치의 크기 및 중량을 감소시키고 인버터의 제어를 단순하게 하는 교류 고조파 필터 저감 장치를 제공하는데 있다.Therefore, to solve the conventional disadvantages of the present invention, to provide an AC harmonic filter reduction device to reduce the size and weight of the device and simplify the control of the inverter.
도1은 이 발명의 실시예에 따른 교류 고조파 필터 저감 장치의 블록 구성도이고,1 is a block diagram of an AC harmonic filter reducing device according to an embodiment of the present invention;
도2는 이 발명의 실시예에 따른 교류 고조파 필터 저감 장치에서 각 부의 출력 파형도이다.2 is an output waveform diagram of each unit in the AC harmonic filter reduction device according to the embodiment of the present invention.
상기한 기술적과제를 해결하기 위한 이 발명은,The present invention for solving the above technical problem,
제어부의 기준 전압이 단상 교류 전압을 전파 정류한 형태인 DC-DC 컨버터에 의해 축전지에 충전되어 있던 직류 전원을 단상 교류 전원을 전파 정류한 형태로 변환시키고, 인버터에서 상기 전파 정류한 신호를 순차적으로 180°위상 교번 동작이 수행되도록 하여 상용 주파수를 갖는 교류 전원을 발생시킨다.The DC voltage charged in the battery is converted into the form of full-wave rectification of the single-phase AC power by a DC-DC converter in which the reference voltage of the controller is a form of full-wave rectification of the single-phase AC voltage. The 180 ° phase alternating operation is performed to generate an AC power source having a commercial frequency.
상기와 같은 동작을 하는 이 발명의 구성은,The configuration of the present invention to operate as described above,
축전지와,Storage battery,
단상 교류 전원을 전파 정류한 형태를 가진 기준 신호를 출력하는 제어부와,A control unit for outputting a reference signal having a form of full-wave rectification of single-phase AC power,
상기 제어부에서 출력하는 기준 신호를 입력으로하여 상기 축전지에 축적된 직류 전원을 상기 기준 신호에 따른 직류 전원으로 변환시키는 제1 직류/직류 컨버터부와,A first DC / DC converter unit for converting DC power stored in the battery into DC power according to the reference signal by inputting a reference signal output from the controller;
상기 제1직류/직류 컨버터부에서 출력하는 직류 신호의 소정의 부분을 회생시키는 제2직류/직류 컨버터부와,A second DC / DC converter unit for regenerating a predetermined portion of the DC signal output from the first DC / DC converter unit;
상기 제2직류/직류 컨버터부에 의해 회생되고 난 나머지 부분을 입력하여 180°위상 교번 스위칭 동작을 수행함으로써, 교류 파형으로 만드는 인버터부로 이루어진다.By inputting the remaining portion regenerated by the second DC / DC converter unit to perform a 180 ° phase alternating switching operation, the inverter unit to make an AC waveform.
이하 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 한 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the following examples are merely examples of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.
도 1은 이 발명의 실시예에 따른 교류 고조파 필터 저감 장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an AC harmonic filter reduction device according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도1에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 교류 고조파 필터 저감 장치는,As shown in the accompanying Figure 1, the AC harmonic filter reduction device according to an embodiment of the present invention,
축전지(100)와, 제어부(200)와, DC/DC 컨버터(300)와, 소용량 DC/DC 컨버터(400)와, 인버터(500)로 이루어진다.A storage battery 100, a control unit 200, a DC / DC converter 300, a small capacity DC / DC converter 400, and an inverter 500 are provided.
축전지(100)는 저장된 전원을 직류 전원 형태로 출력한다.The storage battery 100 outputs the stored power in the form of DC power.
제어부(200)는 단상교류 전원을 전파 정류한 형태의 기준 신호를 가진다.The control unit 200 has a reference signal in the form of full-wave rectified single-phase AC power.
DC/DC 컨버터(300)는 제어부(200)의 기준 신호에 따라 축전지(100)의 직류전원을 부하가 원하는 형태의 직류 전원으로 변환시킨다.The DC / DC converter 300 converts the DC power of the storage battery 100 into a DC power of a type desired by a load according to the reference signal of the controller 200.
도 3에 도시되어 있듯이, 상기 DC/DC 컨버터(300)는, 제1스위치(SW311), 제2스위치(SW)312), 제3스위치(SW313), 제4스위치(SW314)와, 1차측코일(L310)과, 2차측 코일(L320)과, 제1다이오드(D321), 제2다이오드(D322)와, 코일(L322) 및 커패시터(C320)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the DC / DC converter 300 includes a first switch SW311, a second switch SW312, a third switch SW313, a fourth switch SW314, and a primary side. A coil L310, a secondary side coil L320, a first diode D321, a second diode D322, a coil L322, and a capacitor C320 are included.
소용량 DC/DC 컨버터(400)는 DC-DC 컨버터(300)보다 고속 스위칭 동작을 수행하여 DC/DC 컨버터(300)의 직류 전원 파형이 단상 교류 파형을 전파 정류한 파형이 되기 위해 회생되어야 할 부분을 회생시키고, 나머지 전압이 인버터(500)의 입력이 되도록 한다.The small-capacity DC / DC converter 400 performs a faster switching operation than the DC-DC converter 300 so that the DC power waveform of the DC / DC converter 300 needs to be regenerated to become a waveform in which the single-phase AC waveform is full-wave rectified. Regenerates and makes the remaining voltage the input of the inverter 500.
도 4에 도시되어 있듯이, 상기 소용량 DC/DC 컨버터(400)는 1차측코일(L410)과 스위치(SW410)와, 2차측코일(L420)과 다이오드(D420)과 커패시터(C420)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the small-capacity DC / DC converter 400 includes a primary side coil L410 and a switch SW410, a secondary side coil L420, a diode D420, and a capacitor C420.
인버터(500)는 회생되고 난 나머지 전압을 입력받아, 180°위상 교번 스위칭 동작을 수행한다.The inverter 500 receives the rest of the regenerated voltage and performs 180 ° phase alternating switching operation.
여기서, 인버터(500)는 1/2주기씩 번갈아 위상 교번 동작을 하는 제1위상 교번부(510)와, 제2위상 교번부(520)로 이루어진다.In this case, the inverter 500 includes a first phase alternating unit 510 and a second phase alternating unit 520 that perform phase alternating operations alternately every 1/2 cycle.
도 5에 도시되어 있듯이, 상기 제1위상 교번부(510)는 제1트랜지스터(Q511)와, 제1다이오드(D511)와, 제2트랜지스터(Q512) 및 제2다이오드(D512)로 이루어지고, 상기 제2위상 교번부(520)는 제3트랜지스터(Q521)와, 제3다이오드(D521)와, 제4트랜지스터(Q522) 및 제4다이오드(D522)로 이루어진다.As shown in FIG. 5, the first phase alternating unit 510 includes a first transistor Q511, a first diode D511, a second transistor Q512, and a second diode D512. The second phase alternator 520 includes a third transistor Q521, a third diode D521, a fourth transistor Q522, and a fourth diode D522.
이하, 도1 내지 도 5를 참조로하여 이 발명의 실시예에 따른 교류 고조파 필터 저감 장치의 동작을 설명한다.1 to 5, the operation of the AC harmonic filter reduction apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
도2는 도1에 도시된 각 부의 출력 신호를 나타낸 파형도이다.FIG. 2 is a waveform diagram showing output signals of respective units shown in FIG.
축전지(100)는 태양광 발전 시스템 또는 무정전 전원 장치 등에 의해 전원이 축적되어 있으며, 방전시 도 2a와 같은 직류 형태의 전원을 방전한다. 이때, 축전지(100)는 방전하는 직류 전원을 DC/DC 컨버터(300)로 출력한다.In the storage battery 100, power is accumulated by a solar power generation system or an uninterruptible power supply, and the like, and discharges a DC power as shown in FIG. At this time, the storage battery 100 outputs the discharged DC power to the DC / DC converter (300).
DC/DC 컨버터(300)는 축전지(100)로부터 방전되는 직류 전원을 입력으로 하며, 도2b와 같은 60Hz의 단상 교류 전원을 전파 정류한 형태의 기준 전압을 가지는 제어부(200)로 구성된다.The DC / DC converter 300 receives a DC power discharged from the battery 100 as an input, and includes a control unit 200 having a reference voltage in the form of full-wave rectification of a 60 Hz single-phase AC power as shown in FIG. 2B.
따라서, DC-DC 컨버터(300)는 축전지(100)로부터 입력되는 직류 전원을 제어부(200)에서 출력하는 구형파의 펄스 폭에 따라 부하가 요구하는 형태의 직류 전원으로 변환시킨다.Therefore, the DC-DC converter 300 converts the DC power input from the storage battery 100 into a DC power of the type required by the load according to the pulse width of the square wave output from the controller 200.
다시 말해, DC-DC 컨버터(300)는 제어부(200)의 기준 전압에 따른 제어에 의해 도 2c와 같은 출력을 가지게 된다.In other words, the DC-DC converter 300 has an output as shown in FIG. 2C by the control according to the reference voltage of the controller 200.
DC/DC 컨버터(300)는 제어부(200)에서 출력하는 신호에 따라 구동하는 4개의 NPN 트랜지스터 또는 4개의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 구현되는 스위치(SW311, SW312, SW313, SW314)와, 변압기와 출력측에 위치한 커패시터(C320)등으로 이루어져 있다.The DC / DC converter 300 is a switch (SW311, SW312, SW313, SW314) implemented with four NPN transistors or four Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs) driven according to a signal output from the controller 200, and a transformer. And a capacitor (C320) located at the output side.
따라서, 제어부(200)에서 출력하는 기준 신호에 따라 상기 4개의 NPN 트랜지스터 또는 4개의 IGBT의 베이스에 연결된 스위치(SW311, SW312, SW313, SW314)가교대로 구동하고, 그에 따라 변압기에 걸리는 전압이 증가 또는 감소하는 방향으로 출력되어 출력 필터를 거쳐 직류 전원을 출력한다.Accordingly, the switches SW311, SW312, SW313, and SW314 connected to the bases of the four NPN transistors or the four IGBTs are alternately driven according to the reference signal output from the controller 200, thereby increasing or decreasing the voltage applied to the transformer. It is output in the decreasing direction and outputs DC power through the output filter.
그러나, DC/DC 컨버터(300)는 출력측에 장착된 커패시터(C320)에 의해 도 2c와 같이 기준 신호와 동일하지 않은 즉, 위상이 완만한 신호가 출력된다.However, the DC / DC converter 300 outputs a signal that is not the same as the reference signal, that is, the phase is smooth, as shown in FIG. 2C by the capacitor C320 mounted on the output side.
그래서, 도 2c와 같은 파형을 도3의 (b)와 같은 파형이 되도록 하기 위해, 소용량 DC/DC 컨버터(400)가 DC/DC 컨버터(300)의 출력측과 입력측 사이에 피드 포워드(feed forward) 연결되어 있다.Thus, in order to make the waveform as shown in FIG. 2C to be the waveform as shown in FIG. 3B, the small-capacity DC / DC converter 400 feeds between the output side and the input side of the DC / DC converter 300. It is connected.
소용량 DC/DC 컨버터(400)는 고속 스위칭 동작을 하여 DC/DC 컨버터(300)에서 출력하는 신호의 파형중 도2d에 점선으로 표시된 부분 즉, 1/2주기 부분을 회생한다. 즉, 1/2주기 부분의 전압을 입력측으로 회생시킨다.The small-capacity DC / DC converter 400 performs a high-speed switching operation and regenerates a portion indicated by a dotted line in FIG. 2D, that is, a half cycle portion, of the waveform of the signal output from the DC / DC converter 300. That is, the voltage of the 1/2 cycle portion is regenerated to the input side.
따라서, 소용량 DC/DC 컨버터(400)에 의해 회생되고 난 나머지 전압 파형은 도 2e와 같이 기준 신호와 동일한 신호가 되어 인버터(500)로 입력된다.Therefore, the remaining voltage waveform regenerated by the small-capacity DC / DC converter 400 becomes the same signal as the reference signal as shown in FIG. 2E and is input to the inverter 500.
여기서, 소용량 DC/DC 컨버터(400)는 회생시킨 전압을 DC/DC 컨버터(300)로 피드 포워드 입력이 되도록 한다.Here, the small-capacity DC / DC converter 400 enables the feed forward input to the regenerated voltage to the DC / DC converter 300.
그러면, 인버터(500)는 입력되는 신호를 180° 위상 교번시킨다.Inverter 500 then alternates the incoming signal by 180 ° phase.
다시 말해, 인버터(500)는 입력되는 전압 신호(도2e)가 '0'볼트에 도달할 때, 즉 도 2e에서 1/2주기가 될 때 제1위상 교번부(510)가 구동하고, 제2위상 교번부(520)를 구동하지 않도록 한다. 그러면, 제1위상 교번부(510)의 동작에 의해 인버터(500)에 입력된 전원은 제1위상 교번부(510)을 거쳐 처음부터 1/2주기동안 도 2f에 도시된 바와같은 포지티브 영역에서의 정현파의 1/2주기 파형을 나타낸다.In other words, the inverter 500 is driven when the first phase alternator 510 is driven when the input voltage signal (Fig. 2e) reaches '0' volts, that is, 1/2 cycle in Fig. 2e, Do not drive the two-phase alternator 520. Then, the power input to the inverter 500 by the operation of the first phase alternator 510 passes through the first phase alternator 510 in the positive region as shown in FIG. Represents a half-period waveform of sinusoidal wave.
그리고, 다시 입력되는 전압 신호가 '0'볼트에 도달할 때, 즉 도2e에서 T(한)주기가 될 때 제2위상 교번부(520)가 구동하고 제1위상 교번부(510)를 구동하지 않도록 하여 1/2주기(T)부터 T동안 도2f에 도시된 바와같은 신호 파형이 발생되도록 한다.When the voltage signal inputted again reaches a '0' volt, that is, when the period becomes T (one) in FIG. 2E, the second phase alternator 520 is driven and the first phase alternator 510 is driven. In this case, the signal waveform as shown in Fig. 2F is generated during the half period T to T.
여기서, 제1위상 교번부(510)는 도 5에 도시된 바와 같이 동일 타입의 각 2개의 트랜지스터(Q511, Q512)로 구성되고, 제2위상 교번부(520)는 제1위상 교번부(520)의 트랜지스터와 동일 타입의 2개의 트랜지스터(Q521, Q522)로 구성되어 질 수 있다.Here, the first phase alternator 510 is composed of two transistors Q511 and Q512 of the same type as shown in FIG. 5, and the second phase alternator 520 is the first phase alternator 520. And two transistors Q521 and Q522 of the same type.
그러므로, 인버터부(500)는 위상 교번을 제어하는 4개의 트랜지스터를 이용하여 180° 위상교번 동작을 수행한다.Therefore, the inverter unit 500 performs a 180 ° phase shift operation using four transistors for controlling phase shift.
이때, 제1 및 제2위상 교번부(520)의 트랜지스터가 입력되는 신호의 1/2주기마다 순차적으로 교번 동작하도록 제어하는 것은 회로적으로 간단히 구성할 수 있다.In this case, controlling the transistors of the first and second phase alternating units 520 to alternately operate every 1/2 cycle of the input signal may be simply configured.
따라서, 인버터(500)는 간단한 회로로 펄스 폭 제어를 수행하지 않고도 180°위상 교번 동작이 이루어지도록 할 수 있다.Therefore, the inverter 500 may allow 180 ° phase alternating operation to be performed without performing pulse width control by a simple circuit.
결국, 인버터(500)은 도2f와 같이 교류 전원을 출력하게 된다.As a result, the inverter 500 outputs AC power as shown in FIG. 2F.
이 발명은 펄스 폭 제어 및 교류 고조파 필터를 사용하지 않고도 직류 전원을 교류 전원으로 만들어 출력함으로써, 비용이 절감되고 전체 시스템을 소형, 경량화 할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of reducing the cost and making the entire system small and light by outputting the DC power source with the AC power source without using the pulse width control and the AC harmonic filter.
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Priority Applications (1)
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| KR1019980027605A KR100337477B1 (en) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | Alternating current harmony wave filter reducer |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980027605A KR100337477B1 (en) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | Alternating current harmony wave filter reducer |
Publications (2)
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR940003153A (en) * | 1992-07-16 | 1994-02-21 | 이호철 | Storage AC Power Supply |
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1998
- 1998-07-09 KR KR1019980027605A patent/KR100337477B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR940003153A (en) * | 1992-07-16 | 1994-02-21 | 이호철 | Storage AC Power Supply |
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| KR19980071987A (en) | 1998-10-26 |
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