KR100392310B1 - 자동 강압 조정기 및 그 제어 방법 - Google Patents

자동 강압 조정기 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR100392310B1 KR10-2001-0026251A KR20010026251A KR100392310B1 KR 100392310 B1 KR100392310 B1 KR 100392310B1 KR 20010026251 A KR20010026251 A KR 20010026251A KR 100392310 B1 KR100392310 B1 KR 100392310B1
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Abstract

본 발명은 입력 전압이 기준 전압 이상으로 상승될 경우 강압하여 항상 일정한 전압이 출력되도록 보상해 주기 위한 자동 강압 조정기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 교류 입력 전압(Vi)을 단속하여 초핑하는 단속 수단으로서의 AC초퍼부(100); 상기 AC 초퍼부(100)의 출력 전압(VIO)을 여파하는 여파부(200); 상기 여파부(200)를 통해 여파된 전압(Vfo)만큼 상기 교류 입력 전압을 강압 보상하여 출력 전압(Vo)으로 만드는 전압 보상부(300); 상기 AC 초퍼부(100)의 출력단과 상기 여파부(200)의 입력단 간의 전류 통로를 단속하는 제 1 스위치(SW1); 상기 전압 보상부(300)로부터 상기 여파부(200)를 통해 환류되는 전류 통로를 형성하고 그 전류 통로를 단속하는 제 2 스위치(SW2); 및 상기 전압 보상부(300)의 출력 전압(Vo)을 설정된 지령치와 비교하여 그 결과에 따라 상기 AC 초퍼부(100) 단속 동작을 제어하고, 상기 제 1 및 제 2 스위치(SW1,SW2)의 단속 동작을 제어하는 제어부(400)로 구성되어, 예를들어 높은 조도가 요구되지 않는 시간대에 조명장치에 입력되는 입력전압을 적절히 강압하여 전력절감을 이룰 수 있다.

Description

자동 강압 조정기 및 그 제어 방법{Step down AC regulator and its control method}
본 발명은 자동 강압 조정기 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력 전원으로 정밀한 전압이 요구되는 분야에 있어 입력 전압이 기준 전압 이상으로 상승될 경우 강압하여 항상 일정한 전압이 출력되도록 보상해 주기 위한 자동 강압 조정기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
종래의 교류 전압 제어를 위한 자동 전압 조정기는, 도 1에 도시된 바와 같이 멀티탭 변압기(T)를 기본 구성으로 하여 입력 전압(Vi)의 변동에 관계없이 일정한 전압(Vo)이 출력되도록 하고 있는 바, 간단히 동작을 설명하면 입력 전압(Vi)의 변동을 검출하고, 그 검출된 변동값에 근거하여 변압기(T) 2차측 멀티탭을 트라이액(Triac)과 같은 반도체 스위칭 소자(S)를 이용하여 단속하므로써, 일정한 전압이 출력되도록 하는 것이다.
그런데, 상기와 같은 종래의 자동 전압 조정기에 의하면, 정밀한 전압 제어를 위해서는 탭수 및 그 탭수에 대응하여 반도체 스위칭 소자의 수가 증가하게 되고, 탭 절환을 위한 반도체 스위치 소자의 단속 동작이 입력 전압이 '0'이 되는 순간에 이루어져야 하므로 응답 시간이 제한됨과 아울러 출력 전압이 입력 전압 변동에 대해 이산(離散)적으로 제어되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 입력 교류 전압이 기준 전압 이상으로 상승될 경우 자동 강압 보상하여 부하단에 인가되는 교류 전력이 항상 일정한 전압이 되도록 함으로서 전력 절감을 이룰 수 있도록 하되, 그 강압 보상 시 정밀한 선형적인 전압 제어를 가능토록 하고, 사이즈 저감, 효율 향상 및 입력 전압에 따른 빠른 응답 시간을 구현하도록 된 자동 강압 조정기 및 그 자동 강압 조정기 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래의 멀티탭 변압기를 도입한 자동 전압 조정기의 회로도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 강압 조정기의 회로도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 강압 조정기의 회로도이고,
도 4는 도 2의 단상에 대한 자동 강압 조정기를 3상(U,V,W)에 대한 자동 강압 조정기에 응용 적용한 회로도이고,
도 5는 도 2의 주요 부분의 파형도이고,
도 6은 도 2의 제어부의 AC 초퍼부를 제어하기 위한 펄스폭변조 제어 신호 파형도이고,
도 7은 도 2의 본 발명에서 초기 구동시 제어부에서 수행되는 시퀀스 로직을 설명하는 신호 파형도이고,
도 8은 도 2의 본 발명에서 입력교류전압을 변압기의 제 2권선을 통해 바이패스(bypass)할 경우의 시퀸스 로직을 설명하는 신호 파형도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : AC 초퍼부 200 : 여파부
300 : 전압 보상부 400 : 제어부
S1.S2,S3,S4 : 반도체 스위치 SW1,SW2 : 스위치
L : 인덕터 C : 캐패시터
T : 변압기
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동 강압 조정기는, 교류 입력 전압을 단속(斷續)하는 단속 수단; 상기 단속 수단의 출력 전압을 여파하는 여파 수단; 상기 여파 수단의 출력 전압에 따라 상기 교류 입력 전압을 강압 보상하여 출력측으로 유도하는 전압 보상 수단; 상기 단속 수단의 출력단과 상기 여파 수단의 입력단 간의 전류 통로를 단속하는 제 1 스위치; 상기 전압 보상 수단으로부터 상기 여파 수단을 통해 환류되는 전류의 통로를 형성하고 그 전류 통로를 단속하는 제 2 스위치; 및 상기 전압 보상 수단의 출력 전압을 설정된 지령치와 비교하여 그 결과에 따라 상기 단속 수단의 단속 동작을 제어하고, 상기 제 1 및 제 2 스위치의 단속 동작을 제어하는 제어 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하고, 상기 단속 수단은 상기 교류 입력 전압의 전원 양단에 상호 직렬 연결된 2개의 양방향 스위칭부로 구성하고, 상기 전압 보상 수단은 상기 여파 수단의 출력 전압이 양단에 연결되는 제 1 권선과 상기 교류 입력 전압단이 일측에 연결되고 타측은 상기 출력측에 연결되는 제 2 권선을 구비하는 변압기로 구성함이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동 강압 조정기의 제어 방법은, 상기와 같이 구성된 본 발명의 전압 조정기에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스위치를 개방하는 단계와, 상기 제 2 스위치와 상기 제 1 스위치를 순차적으로 온시키는 단계와, 상기 제 2 스위치를 오프하여 개방하는 단계와, 상기 단속 수단의 단속 동작을 제어하는 단계를 순차적으로 수행하여 초기 구동하는 제 1 단계; 상기 초기 구동 후, 교류 입력 전압의 보상 중지를 위한 특정 모드의 선택 시, 상기 단속 수단의 단속 동작의 제어를 정지하는 단계와, 상기 제 2 스위치를 온시키는 단계와, 상기 제 1 스위치를 오프시키는 단계를 순차적으로 수행하여 상기 제 1 권선에 유기된 전류를 상기 여파수단과 상기 제 2 스위치를 차례로 통하여 환류시키는 제 2 단계; 및 상기 선택된 특정 모드의 해제 시, 상기 제 1 스위치를 온시키는 단계와, 상기 제 2 스위치를 오프시키는 단계와, 상기 단속 수단의 단속 동작을 제어하는 단계를 순차적으로 수행하여 정상 운행 토록 하는 제 3 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 도로조명, 제조공장, 작업장, 슈퍼마켓등의 산업용 집단조명 및 관공서등의 사무실 조명등에 적용되어 높은 조도가 요구되지 않는 시간대에 조명장치에 입력되는 입력전압을 적절히 강압하여 전력절감을 이룰 수 있는 장치로서, 이를 위해 상기 단속 수단으로서의 AC 초퍼와 상기 전압 보상 수단으로서의 직렬보상 변압기를 추가하여 AC쵸퍼에서는 절감하고자 하는 입력전압의 양에 해당되는 보상전압을 발생시키게 되며 이는 변압기를 통해 입력교류전압에 보상되고 출력전압이 강압되어 전력절감을 이루게 된다. 따라서 입력전압의 변동범위내에서도 항상 일정한 전압을 출력하는 양질의 전압제어가 가능하며, 응답시간 및 효율이 우수한 장점을 지니게 된다. 이러한 직렬보상방식의 교류 초퍼의 제어에 있어서는 스위치가 모두 꺼진 상태에서의 직렬보상변압기 1차측에 높은 전압이 발생될 수 있으므로 AC쵸퍼의 스위치를 보호하기 위한 대책이 필요한 바, 본 발명은 변압기의 2차측에 주전류가 흐르게 되므로 항상 입력전원측으로 전류를 궤환시켜 줄 수 있도록 스위치를 동작시켜 주기 위한 펄스폭변조방식(Pulse Width Modulation)이 창작되어 도입되었으며, 그 방법은 초기구동시와 바이패스 시의 적절한 시퀀스(Sequence) 로직을 구현하여 변압기 1차측의 고전압발생으로부터 스위치소자를 완전히 보호할 수 있도록 하고, 입력전압의 극성과 PWM 인가파형의 극성에 따라 각 스위치에 인가되는 펄스폭변조방식을 적절히 구성되도록 하여 전류의 흐름을 유지할 수 있도록 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 강압 조정기 및 그 제어 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 강압 조정기의 회로도로서, 교류 입력 전압(Vi)을 단속하여 초핑(chopping)하는 단속 수단으로서의 AC초퍼부(100); 상기 AC 초퍼부(100)의 출력 전압(VIO)을 여파하는 여파부(200); 상기 여파부(200)를 통해 여파된 전압(Vfo)만큼 상기 교류 입력 전압을 강압 보상하여 출력 전압(Vo)으로 만드는 전압 보상부(300); 상기 AC 초퍼부(100)의 출력단과 상기 여파부(200)의 입력단 간의 전류 통로를 단속하는 제 1 스위치(SW1); 상기 전압 보상부(300)로부터 상기 여파부(200)를 통해 환류되는 전류 통로를 형성하고 그 전류 통로를 단속하는 제 2 스위치(SW2); 및 상기 전압 보상부(300)의 출력 전압(Vo)을 설정된 지령치와 비교하여 그 결과에 따라 상기 AC 초퍼부(100) 단속 동작을 제어하고, 상기 제 1 및 제 2 스위치(SW1,SW2)의 단속 동작을 제어하는 제어부(400)로 구성되어 있다.
상기 AC 초퍼부(100)는 상기 교류 입력 전압(Vi)의 전원 양단(+,-)에 상호 직렬 연결된 제 1 및 제 2 스위칭부(110,120)로 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 스위칭부(110,120)의 공통 연결점이 출력단이 형성되어 있다. 상기 제 1 양방향 스위칭부(110)는 상기 전원의 양극(+)에 전류 유입단이 연결된 제 1 반도체 스위치(S1)와, 상기 제 1 반도체 스위치(S1)의 전류 유출단에 전류 유출단이 연결된 제 2 반도체 스위치)S2)와, 상기 제 1 및 제 2 반도체 스위치(S1,S2)의 전류 유입단과 전류 유출단 사이에 각기 역병렬 연결된 제 1 및 제 2 다이오드(D1,D2)로 구성되어 있다. 상기 제 2 양방향 스위칭부(120)는 상기 제 2 반도체 스위치(S2)의 전류 유입단에 전류 유입단이 연결된 제 3 반도체 스위치(S3)와, 상기 제 3 반도체 스위치(S3)의 전류 유출단에 전류 유출단이 연결되고 전류 유입단은 상기 전원의 음극(-)에 연결된 제 4 반도체 스위치(S4)와, 상기 제 3 및 제 4 반도체스위치(S3,S4)의 전류 유입단과 전류 유출단 사이에 각기 역병렬 연결된 제 3 및 제 4 다이오드(D3,D4)로 구성되어 있다.
상기 여파부(200)는 상기 제 1 및 제 2 스위칭부(110,120)의 공통 연결점에 일측이 연결된 캐패시터(C)와, 상기 캐패시터(C)의 타측에 일단이 연결되고 타단은 상기 전원의 음극(-)에 연결된 인덕터(L)가 구비된 L-C 필터로 구성되어 있다.
상기 전압 보상부(300)는 상기 캐패시터(C)에 병렬 연결된 제 1 권선과, 상기 AC 초퍼(100) 후단의 상기 전원의 양극(+)에 일단이 연결되고 타단은 출력단이 되는 제 2 권선을 포함하는 변압기(T)로 구성되어 있다.
상기 제 1 스위치(SW1)는 상기 제 1 및 제 2 스위칭부(110,120)의 공통 연결점과 상기 캐패시터(C) 간의 연결선 상에 설치되어 그 연결선을 통해 흐르는 전류를 단속하도록 구성되어 있고, 상기 제 2 스위치(SW2)는 상기 제 1 스위치(SW1)와 상기 캐패시터(C)의 공통 연결점과 상기 전원의 음극(-) 사이의 연결선 상에 설치되어 그 연결선을 통해 흐르는 환류 전류를 단속하도록 구성되어 있으며, 특히 상기 제 2 스위치(SW2)는 래치(Latch) 형태의 전자 접촉기로 구성함이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 강압 조정기의 회로도로서, 도 2와 비교하여 상기 여파부(200)와 상기 전압 보상부(300)의 각 구성 소자간 연결 관계에만 차이가 있고 그외의 구성 및 연결관계는 모두 동일한 바, 동 도면을 보면, 상기 제 1 및 제 2 스위치(SW1,SW2)의 공통 연결점에 인덕터(L)의 일단이 연결되어 있고, 그 인덕터(L)의 타단과 상기 전원의 음극(-) 간에 캐패시터(C)가 연결되어 있으며, 상기 캐패시터(C)에 병렬로 변압기(T)의 제 1 권선이 연결되어 있고, 그변압기(T)의 제 2 권선의 일단은 상기 전원의 음극(-)에 연결되고 타단은 출력단을 형성하고 있다.
이와 같이, 상기 전압 보상부(300)의 상기 변압기(T)의 위치를 상기 전원의 음극(-) 측으로 옮기게 되면 그 변압기(T)를 단권 변압기로 채택할 수 있어 가격 절감을 이룰 수 있다.
도 4는 도 2의 단상에 대한 자동 강압 조정기를 3상(U,V,W)에 대한 자동 강압 조정기에 응용 적용한 회로도로서, 각 U,V, 및 W상 전원 라인과 접지사이에 상기 제 1 및 제 2 양방향 스위칭부(110,120)의 구성과 동일한 2개의 양방향 스위칭부가 직렬 연결된 3상 스위칭 레그가 각각 설치되어 있고, 각 레그의 암과 접지사이에 도 2의 여파부(200)와 같은 3상 L-C필터가 설치되어 있으며, 상기 각 L-C필터의 출력 신호를 상기 각 상의 전원 라인의 출력단으로 유도하기 위하여 도 2의 전압 유도부(300)와 같은 3상 변압기가 각각 설치되어 있다.
이어, 본 발명에 따른 자동 강압 조정기의 제어 방법을 설명토록 하되, 그 방법은 상기와 같이 구성된 본 발명의 장치에 적용되므로 그 동작과 병행하여 설명토록 한다.
본 발명에 의하면, 입력교류전압(Vi)에 변동이 발생하여 기준전압(Vref) 이상으로 상승될 경우, 상기 제어부(400)는 설정된 지령전압과 검출된 출력전압의 차이에 의거하여 보상전압 지령치를 발생시키고, 그 발생된 보상전압 지령치에 의거하여 펄스폭변조(PWM)방식으로 상기 AC 초퍼부(100)의 해당 반도체 스위치(S1-S4)를 온/오프 제어하여 상기 입력교류전압(Vi)을 직접 초핑(chopping) 함으로써, 상기 AC 초퍼부(100)로부터 초핑된 전압(VIO)이 출력되도록 하고, 그 초핑된 전압(VIO)은 상기 여파부(200)를 통해 여파되어 상기 입력교류전압(Vi)의 변동값에 해당되는 보상전압(Vfo)으로 만들어진 후, 이 보상 전압(Vfo)은 상기 전압 보상부(300)의 상기 변압기(T)의 1차측에서 2차측으로 유도되어 상기 제 2 권선에서 상기 입력교류전압(Vi)이 상기 보상전압(Vfo) 만큼 강압된 후 출력되도록 하는 것으로서, 이하 그 동작을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, 상기 제 1 스위치(SW1)가 온(ON)되어 있고 상기 제 2 스위치(SW2)가 오프(OFF)되어 있는 상태가 정상 운전 상태인 바, 이와 같은 정상 운전 상태에서 도 5의 (a)와 같이 입력교류전압(Vi)이 기준전압(Vref) 이상으로 상승될 시, 상기 AC 초퍼부(100)의 각 반도체 스위치(S1-S4)의 온/오프 제어 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 제어부(400)는, 도 5의 (a)와 같은 상기 입력교류전압(Vi)의 정(+)의 반주기 동안은 도 6과 같이 상기 제 2 및 제 4 반도체 스위치(S2,S4)는 온(ON) 상태를 유지토록 하면서 상기 제 1 반도체 스위치(S1)와 상기 제 3 반도체 스위치(S3)를 교번하여 온/오프되도록 펄스폭변조(PWM) 방식으로 제어하고, 이어 상기 입력교류전압(Vi)의 부(-)의 반주기 동안은 상기 제 1 및 제 3 반도체 스위치(S1,S3)는 온 상태를 유지토록 하면서 상기 제 2 반도체 스위치(S2)와 상기 제 4 반도체 스위치(S4)를 교번하여 온/오프되도록 펄스폭변조(PWM) 방식으로 제어함으로써, 상기 AC 초퍼부(100)를 통해 상기 교류입력전압(Vi)의 정/부(+/-) 구간이 직접 초핑된 펄스 신호로서 도 5의 (b)와 같은 교류 펄스폭변조 보상전압(VIO)이 만들어져 출력되도록 한다.
이후, 상기 AC 초퍼부(100)로부터 출력된 상기 도 5의 (b)와 같은 교류 펄스폭변조 보상전압(VIO)은 상기 여파부(200)를 통해 여파되어 도 5의 (c)와 같이 입력전압 변동치에 해당하는 정현파 교류 보상전압(Vfo)으로 변환되고, 그 정현파 교류 보상전압(Vfo)은 상기 전압 보상부(300)의 상기 변압기(T)의 1차측 권선으로부터 2차측 권선으로 유도되어 상기 교류 입력전압(Vi)을 상기 정현파 교류 보상전압(Vfo) 만큼 강압 보상해 줌으로써. 출력 전압(Vo)이 도 7의 (d)와 같이 기준전압(Vref) 레벨로 일정하게 유지된다. 이때, 상기 변압기(T)로부터 일정 전류가 회생되어 전력 절감을 이룬다.
한편, 상기 정상 운전 상태(즉, SW1은 온되고 SW2는 오프된 상태)에서, 본 발명을 그대로 초기 구동하거나 또는 입력교류전압(Vi)을 상기 변압기(T)의 제 2권선을 통해 바이패스(bypass)할 경우, 상기 전압 보상부(300)의 상기 변압기(T)의 제 2 권선으로부터 제 1 권선측에 유기되는 에너지에 의해 상기 AC 초퍼부(100)의 상기 반도체 스위치(S1-S4)들이 소손되므로, 그 소손 방지를 위한 본 발명의 제어 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 초기 구동시 상기 제어부(400)에서 수행되는 시퀀스 로직으로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 스위치(SW1,SW2)가 개방된 상태에서 초기 전원(Power)이 인가되면, 상기 제 2 스위치(SW2)와 상기 제 1 스위치(SW1)를 순차적으로 온시키고, 이어 상기 제 2 스위치(SW2)를 오프하여 개방한 후, 상기 AC 초퍼(100)의 각 반도체 스위치(S1-S2)를 제어하기 위한 PWM 신호를 출력하여 상술된 바와 같이 상기 AC 초퍼(100)의 단속 동작을 제어함으로서, 정상 상태의 동작으로 진입토록 한다.
즉, 전원(Power)의 초기 투입시에 상기 제 1 및 제 2 스위치(SW1,SW2)가 개방된 상태에서 먼저 상기 제 2 스위치(SW2)를 투입하여 그 제 2 스위치(SW2) 양단의 전압을 0으로 만들게 되면 이때 상기 변압기(T)를 통해 2차측에서 1차측으로 유기된 전류는 상기 제 1 스위치(SW1)가 개방되어 있기 때문에 상기 AC 초퍼부(100)측으로는 흐르지 않고 상기 여파부(200)와 상기 제 2 스위치(SW2)를 통해 환류되어 회생되며, 이후 상기 제 1 스위치(SW1)를 투입하여 상기 AC 쵸퍼부(100)를 상기 여파부(200)를 매개로 상기 전압 보상부(300)와 연결하고, 상기 제 2 스위치(SW2)를 개방한 후 PWM 신호를 출력하여 상기 AC 초퍼부(100)의 각 반도체 스위치(S1-S4)를 제어함으로서, 상기 반도체 스위치 소자(S1-S4)를 보호한다.
도 8은 본 발명에서 입력교류전압(Vi)을 상기 변압기(T)의 제 2권선을 통해 바이패스(bypass)할 경우의 시퀸스 로직으로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 초기 구동 후 정상 운전 상태에서, 교류 입력 전압(Vi)의 보상 중지를 위한 바이패스 스위치(Bypass SW)가 인가되어 바이 패스 모드의 선택 시, 먼저 상기 AC 초퍼부(100)의 각 반도체 스위치(S1-S4)를 제어하는 PWM 출력을 정지시키고, 상기 제 2 스위치(SW2)를 온시키고, 그리고 상기 제 1 스위치(SW1)를 오프시키는 제어 과정을 순차적으로 수행하여 상기 제 2 스위치(SW2)를 통해 상기 변압기(T)의상기 제 1 권선에 유기된 전류를 접지측으로 흘리도록 한다. 이어, 상기 바이패스 스위치(Bypass SW)를 통한 상기 선택된 바이패스 모드의 해제시, 먼저 상기 제 1 스위치(SW1)를 온시키고, 상기 제 2 스위치(SW2)를 오프시킨 후, 상기 PWM 신호를 출력하여 상기 AC 초퍼부(100)의 각 반도체 스위치(S1-S4)를 제어하는 제어 과정을 순차적으로 수행하여 정상 운행 상태로 재진입토록 한다.
즉, 상기와 같은 정상 상태의 운전 중에 바이패스(bypass)가 필요한 경우, 상기 바이패스 스위치(Bypass SW)의 상태를 검출하여, 먼저 제 8도에 나타나는 것과 같이 PWM 출력을 정지한 후에 상기제 2 스위치(SW2)를 투입하여 환류회로를 구성한 다음 상기 제 1 스위치(SW1)를 개방토록 하고, 이후 바이패스가 불필요해 져 상기 바이패스 스위치를 개방하면 역순으로 먼저 상기 제 1 스위치(SW1)를 투입한 후 상기 제 2 스위치(SW2)를 개방하고 이후 PWM 출력을 상기 AC 초퍼부(100)의 상기 각 반도체 소자(S1-S4)인가토록 한다. 이때 바이패스 중에 전원이 차단되었다 재 투입되는 경우에도 바이패스 상태가 유지될 수 있도록 상기 제 2 스위치(SW2)는 랫치(Latch)형태의 전자 접촉기를 사용한다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동 강압 조정기 및 그 제어 방법에 의하면, AC 쵸퍼와 보조 변압기로 구성되는 새로운 방식을 사용하여 입력교류전압이 기준전압 이상으로 상승할 경우 그 전압을 보상하여 가준전압 레벨로 출력함으로써 전력의 절감을 이룰 수 있음은 물론, 기존의 탭절환방식에 비해 응답시간이 우수하게되고, 효율이 더욱 높은 장점을 지니게 된다. 또한, 기존의 탭절환방식에 있어서는 전압변동범위가 정밀하게 요구될수록 많은 탭과 반도체 스위치 소자가 필요하였으나 본 발명의 경우 고정된 반도체 스위치 소자수로 정밀한 전압제어가 가능하고 용량에 비례하여 증가되는 변압기의 크기 및 중량이 제거되어 교류전력절감장치의 크기를 기존의 방식에 비해 대폭 줄일 수 있는 장점을 지닌다. 본 발명에 따른 자동 강압 조정기의 제어 방법에 의해 AC 쵸퍼의 스위칭 소자를 보호하면서 안정적인 동작이 가능한 효과가 창출된다.

Claims (8)

  1. 교류 입력 전압을 단속(斷續)하는 단속 수단;
    상기 단속 수단의 출력 전압을 여파하는 여파 수단;
    상기 여파 수단의 출력 전압에 따라 상기 교류 입력 전압을 보상하여 출력측으로 유도하는 전압 보상 수단;
    상기 단속 수단의 출력단과 상기 여파 수단의 입력단 간의 전류 통로를 단속하는 제 1 스위치;
    상기 전압 보상 수단으로부터 상기 여파수단을 통해 환류하는 전류 통로를 형성하고 그 전류 통로를 단속하는 제 2 스위치; 및
    상기 전압 보상 수단의 출력 전압을 설정된 지령치와 비교하여 그 결과에 따라 상기 단속 수단의 단속 동작을 제어하고, 상기 제 1 및 제 2 스위치의 단속 동작을 제어하는 제어 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동 강압 조정기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단속 수단은 상기 교류 입력 전압의 상기 전원 양단에 상호 직렬 연결된 2개의 양방향 스위칭부로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 강압 조정기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 보상 수단은,
    상기 여파 수단의 출력 전압이 양단에 연결되는 제 1 권선; 및
    상기 교류 입력 전압단이 일측에 연결되고 타측은 상기 출력측에 연결되는 제 2 권선을 구비하는 변압기로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 강압 조정기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 스위치는 상기 제 1 권선으로부터 상기 여파수단을 통해 환류하는 전류 통로를 형성함과 아울러 그 통로를 단속하는 것을 특징으로 하는 자동 강압 조정기.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 스위치는 래치(Latch)형 전자 접촉기로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 강압 조정기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 초기 구동시, 상기 제 1 및 제 2 스위치가 개방된 상태에서 상기 제 2 스위치와 상기 제 1 스위치를 순차적으로 온시키고, 이후 상기 제 2 스위치를 오프하여 개방한 후 상기 단속 수단의 단속 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 강압 조정기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 제 1 스위치는 온 상태이고 상기 제 2 스위치는 오프 상태로 정상 운전 중에, 상기 보상 전압 수단의 보상 작용 중지 신호의 입력 시, 상기 단속 수단의 단속 동작 제어정지 → 상기 제 2 스위치의 온 → 상기 제 1 스위치의 오프의 동작을 순차적으로 제어한 후, 상기 보상 작용 중지 신호의 해제 시, 상기 제 1 스위치의 온 → 상기 제 2 스위치의 오프 → 상기 단속 수단의 단속 동작 제어 시작의 동작을 순차적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 강압 조정기.
  8. 교류 입력 전압을 단속하는 단속 수단과, 상기 단속 수단의 출력 전압을 여파하는 여파 수단과, 상기 여파 수단의 출력 전압이 양단에 연결되는 제 1 권선과 상기 교류 입력 전압단이 일측에 연결되고 타측은 상기 출력측에 연결되는 제 2 권선을 구비하는 변압기로 구성되어 상기 여파 수단의 출력 전압에 따라 상기 교류 입력 전압을 보상하여 출력측으로 유도하는 전압 보상 수단과, 상기 단속 수단의 출력단과 상기 여파 수단의 입력단 간의 전류 통로를 단속하는 제 1 스위치와, 상기 전압 보상 수단의 변압기 1차 권선으로부터 상기 여파 수단을 통해 환류하는 전류의 통로를 형성하고 그 통로를 단속하는 제 2 스위치를 구비하는 자동 강압 조정기에서, 상기 단속 수단 및 상기 제 1 및 제 2 스위치의 단속 동작을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스위치를 개방하는 단계와, 상기 제 2 스위치와 상기 제1 스위치를 순차적으로 온시키는 단계와, 상기 제 2 스위치를 오프하여 개방하는 단계와, 상기 단속 수단의 단속 동작을 제어하는 단계를 순차적으로 수행하여 초기 구동하는 제 1 단계;
    상기 초기 구동 후, 교류 입력 전압의 보상 중지를 위한 특정 모드 선택 시, 상기 단속 수단의 단속 동작의 제어를 정지하는 단계와, 상기 제 2 스위치를 온시키는 단계와, 상기 제 1 스위치를 오프시키는 단계를 순차적으로 수행하여, 상기 제 1 권선에 유기된 전류를 상기 여파수단과 상기 제 2 스위치를 통해 환류시키는 제 2 단계; 및
    상기 선택된 특정 모드의 해제 시, 상기 제 1 스위치를 온시키는 단계와, 상기 제 2 스위치를 오프시키는 단계와, 상기 단속 수단의 단속 동작을 제어하는 단계를 순차적으로 수행하여 정상 운행 토록 하는 제 3 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동 강압 조정기의 제어 방법.
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