KR100440393B1 - 3 Phase Step Down AC Regulator - Google Patents

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KR100440393B1
KR100440393B1 KR10-2002-0029195A KR20020029195A KR100440393B1 KR 100440393 B1 KR100440393 B1 KR 100440393B1 KR 20020029195 A KR20020029195 A KR 20020029195A KR 100440393 B1 KR100440393 B1 KR 100440393B1
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류홍제
김종수
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Abstract

본 발명은 빠른 응답 특성과 높은 효율로 3상 입력전압을 적절히 강압하여 부하단에 인가되는 교류출력전압을 선형적으로 정밀하게 제어할 수 있는 3상 강압형 교류전압 제어장치를 제공하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 3상 강압형 교류전압제어장치는, R상과 S상 및 T상의 3상 교류입력을 강압하여 U상과 V상 및 W상의 3상 교류를 부하측으로 출력하는 3상 강압형 교류전압제어장치에 있어서, R상 교류입력과 U상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 1변압기와; S상 교류입력과 V상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 2변압기와; T상 교류입력과 W상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 3변압기와; 상기 제 1 내지 제 3변압기의 1차측에 연결되어, 상기 제 1 내지 제 3변압기의 2차측에서 부하측으로 흐르는 전압을 감소시키는 방향으로 상기 제 1 내지 제 3변압기의 1차측에 전압을 인가하는 제어수단을 포함하여 구성된다.The present invention is to provide a three-phase step-down AC voltage control device capable of linearly and precisely controlling the AC output voltage applied to the load by appropriately stepping down the three-phase input voltage with a fast response characteristics and high efficiency. To this end, the three-phase step-down AC voltage control apparatus according to the present invention, step-down three-phase AC input of the R-phase, S-phase and T-phase, and outputs three-phase AC to the load side of the U-phase, V-phase and W-phase An AC voltage control device comprising: a first transformer having a secondary side connected between an R-phase AC input and a U-phase AC output; A second transformer having a secondary side connected between the S-phase AC input and the V-phase AC output; A third transformer having a secondary side connected between the T-phase AC input and the W-phase AC output; A control connected to a primary side of the first to third transformers to apply a voltage to the primary sides of the first to third transformers in a direction of decreasing a voltage flowing from the secondary side of the first to third transformers to the load side; It comprises a means.

Description

3상 강압형 교류전압 제어장치 { 3 Phase Step Down AC Regulator }Three Phase Step Down AC Voltage Controller {3 Phase Step Down AC Regulator}

본 발명은 3상 강압형 교류전압 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3상 입력전압을 적절히 강압하여 부하단에 인가되는 교류출력전압을 선형적으로 제어하는 3상 강압형 교류전압 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-phase step-down AC voltage control device, and more particularly, to a three-phase step-down AC voltage control device that linearly controls an AC output voltage applied to a load stage by appropriately stepping down a three-phase input voltage. It is about.

종래의 교류전압제어를 위한 방식은 입력전압의 제어를 위해 멀티탭 변압기의 탭을 반도체 소자로 절체하는 방식을 사용한다. 이 경우 정밀한 전압 제어를 위해서는 탭수 및 반도체 스위칭 소자수가 증가하게 되며, 탭절환이 입력전압이 0이 되는 순간에 이루어져야 하므로 응답시간이 제한되고, 출력전압은 입력 전압 변동에 대해 이산적으로 제어되는 단점이 존재한다.The conventional method for AC voltage control uses a method of switching a tap of a multi-tap transformer into a semiconductor device to control an input voltage. In this case, the number of taps and the number of semiconductor switching elements increases for precise voltage control, and the response time is limited because the tap switching should be made at the moment when the input voltage becomes zero, and the output voltage is controlled discretely with respect to the input voltage variation. This exists.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 빠른 응답 특성과 높은 효율로 3상 입력전압을 적절히 강압하여 부하단에 인가되는 교류출력전압을 선형적으로 정밀하게 제어할 수 있는 3상 강압형 교류전압 제어장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is capable of linearly and precisely controlling an AC output voltage applied to a load stage by appropriately stepping down a three-phase input voltage with fast response characteristics and high efficiency. The purpose is to provide a phase step-down AC voltage control device.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 3상 강압형 교류전압제어장치는, R상과 S상 및 T상의 3상 교류입력을 강압하여 U상과 V상 및 W상의 3상 교류를 부하측으로 출력하는 3상 강압형 교류전압제어장치에 있어서, R상 교류입력과 U상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 1변압기와; S상 교류입력과 V상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 2변압기와; T상 교류입력과 W상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 3변압기와; 상기 제 1 내지 제 3변압기의 1차측에 연결되어, 상기 제 1 내지 제 3변압기의 2차측에서 부하측으로 흐르는 전압을 감소시키는 방향으로 상기 제 1 내지 제 3변압기의 1차측에 전압을 인가하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the three-phase step-down AC voltage control device according to the present invention steps down three-phase AC inputs of R phase, S phase, and T phase, and transfers three-phase AC phase of U phase, V phase, and W phase to the load side. A three-phase step-down AC voltage control device for outputting, comprising: a first transformer having a secondary side connected between an R-phase AC input and a U-phase AC output; A second transformer having a secondary side connected between the S-phase AC input and the V-phase AC output; A third transformer having a secondary side connected between the T-phase AC input and the W-phase AC output; A control connected to a primary side of the first to third transformers to apply a voltage to the primary sides of the first to third transformers in a direction of decreasing a voltage flowing from the secondary side of the first to third transformers to the load side; It characterized in that it comprises a means.

상기 제 1변압기는 그 1차측의 제 1단이 상기 제어수단의 제1출력단에 접속되고, 그 1차측의 제 2단이 상기 제어수단의 제2출력단에 접속됨과 동시에 상기 제 2변압기의 1차측의 제 1단과 S상 교류입력단에 공통접속되어 있으며, 상기 제 3변압기는 그 1차측의 제 1단이 상기 제어수단의 제3출력단과 상기 제 2변압기의 1차측의 제 2단에 공통접속되고, 그 1차측의 제 2단이 상기 제어수단의 제1출력단과 상기 제 1변압기의 1차측의 제 1단에 공통접속되어 있다.The first transformer is connected to a first output end of the control means, the first end of the primary side of which is connected to a second output end of the control means, and the primary side of the second transformer. Is connected in common with the first stage and the S-phase AC input terminal of the first transformer, and the first stage of the primary side is commonly connected to the third output terminal of the control means and the second stage of the primary side of the second transformer. The second end of the primary side is commonly connected to the first output end of the control means and the first end of the primary side of the first transformer.

상기 제어수단은 출력전압과 목표출력전압을 근거로 하여 상기 제 1 내지 제 3변압기의 1차측에 인가되는 전압을 결정하도록 되어 있다.The control means is configured to determine the voltage applied to the primary side of the first to third transformers based on the output voltage and the target output voltage.

상기 제어수단은, 상기 제 1변압기의 1차측의 제 1단과 상기 R상 교류입력단사이에 설치되어, 제어신호에 따라 상기 R상 교류입력단과 상기 제 1변압기의 1차측으로의 전류통로를 형성시키는 제 1스위칭회로와; 상기 제 1변압기의 1차측의 제 1단과 제 2단 사이에 병렬로 연결되어, 제어신호에 따라 제 1변압기의 1차측의 제 1단에서 S상 교류입력단으로의 전류통로를 형성시키는 제 2스위칭회로와; 상기 제 3변압기의 1차측의 제 1단과 제 2변압기의 제 1단사이에 병렬로 연결되어, 제어신호에 따라 제 3변압기의 1차측의 제 1단에서 S상 교류입력단으로의 전류통로를 형성시키는 제 3스위칭회로와; 상기 제 3변압기의 1차측의 제 1단과 상기 T상 교류입력단사이에 설치되어, 제어신호에 따라 상기 T상 교류입력단과 상기 제 3변압기의 1차측으로의 전류통로를 형성시키는 제 4스위칭회로를 포함하여 구성된다.The control means is provided between the first end of the primary side of the first transformer and the R phase AC input terminal to form a current path to the R phase AC input terminal and the primary side of the first transformer according to a control signal. A first switching circuit; A second switching connected in parallel between a first end and a second end of the primary side of the first transformer to form a current path from the first end of the primary side of the first transformer to the S phase AC input terminal according to a control signal; Circuits; Connected in parallel between the first stage of the primary side of the third transformer and the first stage of the second transformer, forming a current path from the first stage of the primary side of the third transformer to the S phase AC input stage in accordance with a control signal. A third switching circuit to make; A fourth switching circuit provided between the first end of the primary side of the third transformer and the T phase AC input terminal to form a current path to the primary phase of the T phase AC input terminal and the third transformer according to a control signal; It is configured to include.

상기 제어수단은, 상기 제 1출력단에서 상기 제 1변압기의 1차측으로 인가되는 전압의 고조파 성분을 제거하는 제 1고조파필터와; 상기 제 3출력단에서 상기 제 2변압기의 1차측으로 인가되는 전압의 고조파 성분을 제거하는 제 2고조파필터를 더 포함하여 구성된다.The control means includes: a first harmonic filter for removing harmonic components of a voltage applied from the first output terminal to the primary side of the first transformer; And a second harmonic filter for removing harmonic components of the voltage applied from the third output terminal to the primary side of the second transformer.

상기 제어수단은, 상기 3상 교류입력단으로부터의 과전류시에 상기 제 1 내지 제 4스위칭회로를 상기 제 1 내지 제 3변압기와 분리시키기 위한 과전류보호회로를 더 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 과전류보호회로는, 상기 제 1 및 제 2스위칭회로의 접점과 상기 제 1변압기의 1차측사이에서 전류통로를 개폐하는 제 1스위치와; 상기 제 1변압기의 1차측의 제 1단과 상기 S상 교류입력단 사이에 연결된 제 2스위치와; 상기 제 3변압기의 1차측의 제 1단과 상기 S상 교류입력단 사이에 연결된 제 3스위치와; 상기 제 3 및 제 4스위칭회로의 접점과 상기 제 3변압기의 1차측사이에서 전류통로를 개폐하는 제 4스위치와; 상기 3상 교류입력단의 과전류를검출하는 과전류검출부와; 상기 과전류검출부로부터 과전류검출시에 상기 제 1 및 제 3스위치가 오프상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 차단함과 동시에 상기 제 2 및 제 4스위치를 온상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 형성하도록 하는 한편, 상기 과전류검출부로부터 과전류가 검출되지 않는 경우 상기 제 1 및 제 3스위치를 온상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 형성함과 동시에 상기 제 2 및 제 4스위치를 오프상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 차단하도록 하는 제어신호발생부를 더 포함하여 구성된다.The control means further includes an overcurrent protection circuit for separating the first to fourth switching circuits from the first to third transformers during overcurrent from the three-phase AC input terminal. Here, the overcurrent protection circuit includes: a first switch for opening and closing a current path between the contacts of the first and second switching circuits and the primary side of the first transformer; A second switch connected between the first end of the primary side of the first transformer and the S-phase AC input end; A third switch connected between the first end of the primary side of the third transformer and the S-phase AC input end; A fourth switch for opening and closing a current path between the contacts of the third and fourth switching circuits and the primary side of the third transformer; An overcurrent detector for detecting an overcurrent of the three-phase AC input terminal; Outputs a control signal from the overcurrent detector to turn off the first and third switches when the overcurrent is detected to cut off the current path and to turn the second and fourth switches on. To form a current path, and output a control signal to turn on the first and third switches when the overcurrent is not detected by the overcurrent detection unit to form a current path, and at the same time, the second and fourth And a control signal generator for outputting a control signal for turning off the switch to cut off the current path.

본 발명의 제 1실시예에 있어서는, 상기 제 1스위칭회로가 제 1반도체스위칭소자와 제 1다이오드의 병렬회로와, 제 2반도체스위칭소자와 제 2다이오드의 병렬회로가 직렬연결되어 이루어지고, 상기 제 2스위칭회로가 제 3반도체스위칭소자와 제 3다이오드의 병렬회로와, 제 4반도체스위칭소자와 제 4다이오드의 병렬회로가 직렬연결되어 이루어지며, 상기 제 3스위칭회로가 제 5반도체스위칭소자와 제 5다이오드의 병렬회로와, 제 6반도체스위칭소자와 제 6다이오드의 병렬회로가 직렬연결되어 이루어지고, 상기 제 4스위칭회로가 제 7반도체스위칭소자와 제 7다이오드의 병렬회로와, 제 8반도체스위칭소자와 제 8다이오드의 병렬회로가 직렬연결되어 이루어진다.In the first embodiment of the present invention, the first switching circuit is a parallel circuit of the first semiconductor switching element and the first diode, the parallel circuit of the second semiconductor switching element and the second diode is connected in series, The second switching circuit is a parallel circuit of the third semiconductor switching device and the third diode, the parallel circuit of the fourth semiconductor switching device and the fourth diode is connected in series, and the third switching circuit is connected to the fifth semiconductor switching device The parallel circuit of the fifth diode and the parallel circuit of the sixth semiconductor switching element and the sixth diode are connected in series, and the fourth switching circuit is the parallel circuit of the seventh semiconductor switching element and the seventh diode, and the eighth semiconductor. The switching element and the parallel circuit of the eighth diode are connected in series.

본 발명의 제 1실시예에 있어서는, 상기 제어수단이, 상기 R상 교류입력단과 S상 교류입력단 사이의 전압 극성을 검출하여 제 1전압극성신호와 그 반전신호인 제 1전압극성반전신호를 출력하는 제 1전압극성검출부와; 상기 T상 교류입력단과 S상 교류입력단 사이의 전압 극성을 검출하여 제 2전압극성신호와 그 반전신호인 제 2전압극성반전신호를 출력하는 제 2전압극성검출부와; 상기 출력전압과 목표전압에 근거하여 펄스폭을 변조하여 펄스폭변조신호와 그 반전신호인 펄스폭변조반전신호를 출력하는 펄스폭변조신호발생부와; 상기 제 1 및 제 2전압극성검출부와 상기 펄스폭변조신호발생부의 출력신호에 근거하여 상기 제 1 내지 제 8반도체스위칭소자에 인가되는 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭신호발생부를 더 포함하여 구성된다.In the first embodiment of the present invention, the control means detects the voltage polarity between the R-phase AC input terminal and the S-phase AC input terminal and outputs a first voltage polarity signal and a first voltage polarity inversion signal which is an inverted signal thereof. A first voltage polarity detector; A second voltage polarity detector for detecting a voltage polarity between the T-phase AC input terminal and the S-phase AC input terminal and outputting a second voltage polarity signal and a second voltage polarity inversion signal corresponding to the inverted signal; A pulse width modulation signal generator for modulating a pulse width based on the output voltage and a target voltage and outputting a pulse width modulation signal and a pulse width modulation inversion signal thereof, the pulse width modulation signal; And a switching signal generator for outputting a switching control signal applied to the first to eighth semiconductor switching elements based on output signals of the first and second voltage polarity detectors and the pulse width modulation signal generator.

본 발명의 제 1실시예에 있어서는, 상기 스위칭신호발생부가, 상기 펄스폭변조신호와 상기 제 1전압극성반전신호의 논리합 신호를 제 1반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하고, 상기 펄스폭변조신호와 상기 제 1전압극성신호의 논리합 신호를 제 2반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하며, 상기 펄스폭변조반전신호와 상기 제 1전압극성반전신호의 논리합 신호를 제 3반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하고, 상기 펄스폭변조반전신호와 상기 제 1전압극성신호의 논리합 신호를 제 4반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하며, 상기 펄스폭변조반전신호와 상기 제 2전압극성신호의 논리합 신호를 제 5반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하고, 상기 펄스폭변조반전신호와 상기 제 2전압극성반전신호의 논리합 신호를 제 6반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하고, 상기 펄스폭변조신호와 상기 제 2전압극성신호의 논리합 신호를 제 7반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하고, 상기 펄스폭변조신호와 상기 제 2전압극성반전신호의 논리합 신호를 제 8반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력한다.In the first embodiment of the present invention, the switching signal generator outputs a logic sum signal of the pulse width modulation signal and the first voltage polarity inversion signal as a control signal of the first semiconductor switching element, and the pulse width modulation signal. And output the logic sum signal of the first voltage polarity signal as a control signal of the second semiconductor switching element, and the logic sum signal of the pulse width modulation inversion signal and the first voltage polarity inversion signal as the control signal of the third semiconductor switching element. Outputting a logic sum signal of the pulse width modulation inversion signal and the first voltage polarity signal as a control signal of a fourth semiconductor switching element, and outputting a logic sum signal of the pulse width modulation inversion signal and the second voltage polarity signal; And a logic sum signal of the pulse width modulation inversion signal and the second voltage polarity inversion signal, as a control signal of a five semiconductor switching element. Outputs a control sum of the pulse width modulation signal and the second voltage polarity signal as a control signal of the seventh semiconductor switching element, and outputs a logic sum of the pulse width modulation signal and the second voltage polarity inversion signal. The signal is output as a control signal of the eighth semiconductor switching element.

본 발명의 제 2실시예에 있어서는, 상기 제 1스위칭회로가 서로 음극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로와 서로 양극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로 사이에 제 1반도체스위칭소자가 접속되어 이루어지고, 상기 제 2스위칭회로가 서로 음극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로와 서로 양극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로 사이에 제 2반도체스위칭소자가 접속되어 이루어지며, 상기 제 3스위칭회로가 서로 음극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로와 서로 양극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로 사이에 제 3반도체스위칭소자가 접속되어 이루어지고, 상기 제 4스위칭회로가 서로 음극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로와 서로 양극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로 사이에 제 4반도체스위칭소자가 접속되어 이루어진다.In the second embodiment of the present invention, the first switching circuit is formed by connecting a first semiconductor switching element between two diode series circuits in which cathodes are connected to each other and two diode series circuits in which anodes are connected to each other, The second switching circuit is formed by connecting a second semiconductor switching element between two diode series circuits in which cathodes are connected to each other and two diode series circuits in which anodes are connected to each other, and wherein the third switching circuit is connected to the cathodes. A third semiconductor switching element is connected between two diode series circuits and two diode series circuits in which the anodes are connected to each other, and the fourth switching circuit includes two diode series circuits in which the cathodes are connected to each other and an anode of each other. The fourth semiconductor switching element is connected between the two connected diode series circuits.

본 발명의 제 2실시예에 있어서는, 상기 출력전압과 목표전압에 근거하여 펄스폭을 변조하여 펄스폭변조신호와 그 반전신호인 펄스폭변조반전신호를 출력하는 펄스폭변조신호발생부를 더 포함하여 구성되고, 상기 펄스폭변조신호는 상기 제 1 및 제 4반도체스위칭소자의 스위칭제어신호로서 인가되고, 상기 펄스폭변조반전신호는 상기 제 2 및 제 3반도체스위칭소자의 스위칭제어신호로서 인가된다.In the second embodiment of the present invention, the pulse width modulated signal generator further outputs a pulse width modulated signal and a pulse width modulated inverted signal which is an inverted signal by modulating the pulse width based on the output voltage and the target voltage. And the pulse width modulation signal is applied as a switching control signal of the first and fourth semiconductor switching elements, and the pulse width modulation inversion signal is applied as a switching control signal of the second and third semiconductor switching elements.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 3상 강압형 교류전압 제어장치의 회로구성도,1 is a circuit diagram of a three-phase step-down AC voltage control device according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 각 스위치의 스위칭신호발생 구성 블록도,2 is a block diagram of a switching signal generation configuration of each switch of FIG.

도 3은 도 2의 스위칭신호파형을 설명하기 위한 파형도,3 is a waveform diagram illustrating a switching signal waveform of FIG. 2;

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 3상 강압형 교류전압 제어장치의 회로 구성도,4 is a circuit diagram of a three-phase step-down AC voltage control device according to a second embodiment of the present invention;

도 5는 도 4의 각 스위치의 스위칭신호발생 구성 블록도,5 is a block diagram of a switching signal generation configuration of each switch of FIG. 4;

도 6은 도 5의 스위칭신호파형을 설명하기 위한 파형도이다.6 is a waveform diagram illustrating the switching signal waveform of FIG. 5.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

10,12 : 전압극성검출부 14 : 펄스폭변조(PWM)신호발생부10, 12: voltage polarity detector 14: pulse width modulation (PWM) signal generator

16 : 제 1스위칭신호발생부 18~22 : 과전류검출부16: first switching signal generator 18-22: overcurrent detector

24 : 제 2스위칭신호발생부 R, S, T: 3상 교류입력단24: second switching signal generator R, S, T: three-phase AC input terminal

U, V, W : 3상 교류출력단 C1~C7 : 커패시터U, V, W: 3-phase AC output terminal C1 ~ C7: Capacitor

L1,L2 : 리액터 TR1,TR2,TR3: 직렬보상용 변압기L1, L2: Reactor TR1, TR2, TR3: Series Compensation Transformer

T1~T8 : 반도체스위칭소자(트랜지스터) D1~D16 : 다이오드T1 ~ T8: semiconductor switching element (transistor) D1 ~ D16: diode

SW1~SW4 : 스위치SW1 ~ SW4: Switch

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3상 강압형 교류전압 제어장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a three-phase step-down AC voltage control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 3상 강압형 교류전압 제어장치의 회로구성도이고, 도 2는 도 1의 각 스위치의 스위칭신호발생 구성 블록도이고, 도 3은도 1 및 도 2의 스위칭신호파형을 설명하기 위한 파형도이다.1 is a circuit configuration diagram of a three-phase step-down AC voltage control apparatus according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram of the configuration of the switching signal of each switch of Figure 1, Figure 3 and Figures 1 and 2 Is a waveform diagram for explaining a switching signal waveform.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 3상 교류입력단(R,S,T)에 각각 직렬로 변압기(TR1,TR2,TR3)의 2차측을 연결하고, 상기 변압기(TR1,TR2,TR3)의 1차측은 고조파필터(L1,C3)(L2,C4)를 매개하여 스위칭소자 직렬회로(T1~T4,D1~D4) (T5~T8,D5~D8)에 연결되어 있다.As shown in Fig. 1, in this embodiment, the secondary sides of the transformers TR1, TR2, TR3 are connected in series to the three-phase AC input terminals R, S, T, respectively, and the transformers TR1, TR2, TR3. ) Is connected to the switching element series circuits T1 to T4, D1 to D4 (T5 to T8, D5 to D8) via harmonic filters L1 and C3 (L2 and C4).

상기 스위칭소자 직렬회로(T1~T4,D1~D4)는 R상 교류입력단(R)과 S상 교류입력단(S)에 병렬 연결되어 있으며, 상기 스위칭소자 직렬회로(T5~T8,D5~D8)는 T상 교류입력단(T)과 S상 교류입력단(S)에 병렬 연결되어 있다. 또, 상기 스위칭소자 직렬회로(T1~T4,D1~D4)에는 R상과 S상 교류입력단간의 입력전압을 필터링하기 위한 입력전압 필터용 커패시터(C1)가 병렬 연결되어 있고, 상기 스위칭소자 직렬회로(T5~T8,D5~D8)에는 T상과 S상 교류입력단 사이의 입력전압을 필터링하기 위한 입력전압 필터용 커패시터(C2)가 병렬연결되어 있다.The switching device serial circuits T1 to T4 and D1 to D4 are connected in parallel to the R-phase AC input terminal R and the S-phase AC input terminal S, and the switching device serial circuits T5 to T8 and D5 to D8. Is connected in parallel to the T-phase AC input terminal T and the S-phase AC input terminal S. In addition, an input voltage filter capacitor C1 for filtering an input voltage between an R-phase and an S-phase AC input terminal is connected to the switching element series circuits T1 to T4 and D1 to D4 in parallel. An input voltage filter capacitor C2 for filtering the input voltage between the T-phase and S-phase AC input terminals is connected in parallel to T5 to T8 and D5 to D8.

상기 스위칭소자 직렬회로(T1~T4,D1~D4)는 반도체스위칭소자[여기서, 반도체스위칭소자는 트랜지스터로서 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)나 FET 등을 사용할 수 있다]와 다이오드로 이루어진 제 1 내지 제 4스위칭병렬회로(T1,D1)(T2,D2)(T3,D3)(T4,D4)가 직렬 연결되어 있으며, 상기 스위칭소자 직렬회로(T5~T8,D5~D8)도 반도체스위칭소자와 다이오드로 이루어진 제 5 내지 제 8스위칭병렬회로(T5,D5)(T6,D6)(T7,D7)(T8,D8)가 직렬 연결되어 있다.The switching device series circuits T1 to T4 and D1 to D4 may include a semiconductor switching device (wherein the semiconductor switching device may include an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or an FET as a transistor) and a first to first diodes. 4 switching parallel circuits (T1, D1) (T2, D2) (T3, D3) (T4, D4) are connected in series, and the switching device series circuits (T5-T8, D5-D8) are also semiconductor switching elements and diodes. The fifth to eighth switching parallel circuits T5 and D5 (T6 and D6) and T7 and D7 (T8 and D8) formed in series are connected in series.

상기 스위칭소자 직렬회로(T1~T4,D1~D4)의 제 2 스위칭병렬회로(T2,D2)와 제 3 스위칭병렬회로(T3,D3)의 접속점은 제 1스위치(SW1)와 고조파필터(L1,C3)를 매개로 제 1변압기(TR1)의 1차측에 연결되어 있고, 상기 제 1스위치(SW1)와 고조파필터(L1,C3)의 접속점에는 제 3 스위칭병렬회로(T3,D3)와 제 4 스위칭병렬회로(T4,D4)에 병렬로 제 2스위치(SW2)가 연결되어 있다.The connection points of the second switching parallel circuits T2 and D2 and the third switching parallel circuits T3 and D3 of the switching element series circuits T1 to T4 and D1 to D4 are the first switch SW1 and the harmonic filter L1. Is connected to the primary side of the first transformer TR1 via C3, and the third switching parallel circuit T3 and D3 and the third switching parallel circuit are connected to the connection point of the first switch SW1 and the harmonic filters L1 and C3. The second switch SW2 is connected in parallel to the four switching parallel circuits T4 and D4.

상기 스위칭소자 직렬회로(T5~T8,D5~D8)의 제 6 스위칭병렬회로(T6,D6)와 제 7 스위칭병렬회로(T7,D7)의 접속점은 제 3스위치(SW3)와 고조파필터(L2,C4)를 매개로 제 2변압기(TR2)의 1차측에 연결되어 있고, 상기 제 3스위치(SW3)와 고조파필터(L2,C4)의 접속점에는 제 7스위칭병렬회로(T7,D7)와 제 8 스위칭병렬회로(T8,D8)에 병렬로 제 4스위치(SW4)가 연결되어 있다.The connection points of the sixth switching parallel circuits T6 and D6 and the seventh switching parallel circuits T7 and D7 of the switching element series circuits T5 to T8 and D5 to D8 are the third switch SW3 and the harmonic filter L2. Is connected to the primary side of the second transformer TR2 via C4, and a seventh switching parallel circuit T7, D7 and a seventh switching point are connected to the connection point of the third switch SW3 and the harmonic filters L2, C4. The fourth switch SW4 is connected in parallel to the eight switching parallel circuits T8 and D8.

3상 교류출력단(U,V,W)에는 교류출력전압을 필터링하기 위한 출력전압 필터용 커패시터(C5~C7)가 연결되어 있고, 상기 출력전압 필터용 커패시터(C5~C7)의 하단에 부하가 연결된다.The output voltage filter capacitors C5 to C7 for filtering the AC output voltage are connected to the three-phase AC output terminals U, V, and W. A load is applied to the lower end of the output voltage filter capacitors C5 to C7. Connected.

상기 제 1 내지 제 8스위칭병렬회로(T1,D1)~(T8,D8)에 인가되는 스위칭신호(S1~S8)를 생성하는 구성은, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 3상 교류입력단(R,S,T)에서의 R상 교류입력(R)과 S상 교류입력(S)사이의 전압(VRS)의 극성을 검출하여 도 3에 도시한 바와 같이 전압(VRS)이 양이면 하이레벨이고 음이면 로우레벨인 V_RS신호와, 이 V_RS신호의 반전신호인 /V_RS신호를 출력하는 제 1전압극성검출부(10)와, T상 교류입력(T)과 S상 교류입력(S)사이의 전압(VTS)의 극성을 검출하여 전압(VTS)이 양이면 하이레벨이고 음이면 로우레벨인 V_TS신호와, 이 V_TS신호의 반전신호인 /V_TS신호를 출력하는 제 2전압극성검출부(12)와, 목표전압과 출력전압의 차이에 의하여 펄스폭을 변조하여 도 3에 도시한 바와 같이 펄스폭변조신호(PWM)신호와 그 반전신호(/PWM)를 발생시키는 PWM신호발생부(14)와, 상기 제 1 및 제 2전압극성검출부(10,12)의 출력신호(V_RS,/V_RS,V_TS,/V_TS)와 상기 PWM신호발생부(14)의 출력신호(PWM,/PWM)를 이용하여 스위칭제어신호(S1~S8)를 생성 출력하는 제 1스위칭신호발생부(16)로 구성된다.The configuration for generating the switching signals S1 to S8 applied to the first to eighth switching parallel circuits T1 and D1 to T8 and D8 is as illustrated in FIG. 2. If the polarity of the voltage V RS between the R-phase AC input R and the S-phase AC input S in R, S, and T is detected, and the voltage V RS is positive as shown in FIG. A high voltage and low level V_RS signal, a first voltage polarity detector 10 for outputting a / V_RS signal which is an inverted signal of the V_RS signal, a T phase AC input T and an S phase AC input S A second voltage polarity detector for detecting the polarity of the voltage V TS between the V_TS signal when the voltage V TS is positive and low level when the voltage V TS is positive and / V_TS signal which is an inverted signal of the V_TS signal. (12) and PWM signal generation which modulates the pulse width according to the difference between the target voltage and the output voltage to generate a pulse width modulated signal PWM signal and its inverted signal / PWM as shown in FIG. 14, output signals V_RS, / V_RS, V_TS, / V_TS of the first and second voltage polarity detectors 10 and 12 and output signals PWM and / PWM of the PWM signal generator 14; The first switching signal generation unit 16 generates and outputs the switching control signals S1 to S8 using the < RTI ID = 0.0 >

여기서, 상기 스위칭신호(S1)는 PWM신호와 /V_RS신호의 논리합연산에 의하여 생성된 신호이고, 상기 스위칭신호(S2)는 PWM신호와 V_RS신호의 논리합연산에 의하여 생성된 신호이며, 상기 스위칭신호(S3)는 /PWM신호와 /V_RS신호의 논리합연산에 의하여 생성된 신호이고, 상기 스위칭신호(S4)는 /PWM신호와 V_RS신호의 논리합연산에 의하여 생성된 신호이며, 상기 스위칭신호(S5)는 PWM신호와 /V_TS신호의 논리합연산에 의하여 생성된 신호이고, 상기 스위칭신호(S6)는 PWM신호와 V_TS신호의 논리합연산에 의하여 생성된 신호이며, 상기 스위칭신호(S7)는 /PWM신호와 /V_RS신호의 논리합연산에 의하여 생성된 신호이고, 상기 스위칭신호(S8)는 /PWM신호와 V_TS신호의 논리합연산에 의하여 생성된 신호이다.Here, the switching signal (S1) is a signal generated by the logical operation of the PWM signal and / V_RS signal, the switching signal (S2) is a signal generated by the logical operation of the PWM signal and V_RS signal, the switching signal S3 is a signal generated by the logical sum of the / PWM signal and the / V_RS signal, and the switching signal S4 is a signal generated by the logical sum of the / PWM signal and the V_RS signal, and the switching signal S5. Is a signal generated by the logical operation of the PWM signal and the / V_TS signal, the switching signal (S6) is a signal generated by the logical operation of the PWM signal and the V_TS signal, the switching signal (S7) and / PWM signal A signal generated by the logical sum operation of the / V_RS signal, and the switching signal (S8) is a signal generated by the logical sum operation of the / PWM signal and the V_TS signal.

상기 제 1 내지 제 4스위치(SW1~SW4)에 인가되는 스위칭신호를 생성하는 구성은, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 3상 교류입력단(R,S,T)의 각 단에서 과전류를 검출하는 과전류검출부(18~22)와, 상기 과전류검출부(18~22)의 검출신호와 장치의 초기구동신호를 입력받아 상기 제 1 내지 제 4스위치(SW1~SW4)에 인가되는 스위칭제어신호를 생성 출력하는 제 2스위칭신호발생부(24)로 구성된다.The configuration for generating a switching signal applied to the first to fourth switches SW1 to SW4 detects an overcurrent at each stage of the three-phase AC input terminals R, S, and T, as shown in FIG. Generates a switching control signal applied to the first to fourth switches SW1 to SW4 by receiving the overcurrent detectors 18 to 22, the detection signals of the overcurrent detectors 18 to 22, and the initial drive signal of the apparatus. And a second switching signal generator 24 for outputting.

여기서, 제 2스위칭신호발생부(24)는 장치의 초기구동시에 장치의 제어회로구성이 안정화되기까지는 상기 제 1 및 제 3스위치(SW1,SW3)가 오프(OFF)상태로 되고 상기 제 2 및 제 4스위치(SW2,SW4)가 온(ON)상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하고, 그후 제어회로 구성이 안정화되는 일정시간이 경과하면 상기 제 1 및 제 3스위치(SW1,SW3)가 온(ON)상태로 되고 상기 제 2 및 제 4스위치(SW2,SW4)가 오프상태로 되도록 하는 제어신호를 출력한다. 여기서, 장치의 초기구동시에 변압기(TR1~TR3)의 2차측에서 유기된 전원에 의하여 제 1 내지 제 8스위칭병렬회로(T1,D1)~(T8,D8)가 손상되는 것을 방지하기 위하여 스위치(SW1)(SW3)를 오프상태로 만드는 것이다.Here, the second switching signal generator 24 is the first and the third switch (SW1, SW3) is turned off (OFF) until the control circuit configuration of the device is stabilized at the time of initial operation of the device and the second and Outputs a control signal for the fourth switches SW2 and SW4 to be turned ON, and thereafter, when a predetermined time elapses after the control circuit configuration is stabilized, the first and third switches SW1 and SW3 are turned on ( And a control signal for turning off the second and fourth switches SW2 and SW4. Here, the switch (1) to prevent the first to eighth switching parallel circuits (T1, D1) to (T8, D8) from being damaged by the induced power from the secondary side of the transformers (TR1 to TR3) at the initial operation of the device. It turns off SW1) (SW3).

그리고, 제 2스위칭신호발생부(24)는 상기 과전류검출부(18~22)로부터 과전류가 검출되면 이 과전류에 의하여 제 1 내지 제 8스위칭병렬회로(T1,D1)~(T8,D8)가 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 제 1 및 제 3스위치(SW1,SW3)가 오프(OFF)상태로 되고 상기 제 2 및 제 4스위치(SW2,SW4)가 온(ON)상태로 되도록 하는 제어신호를 출력한다.When the overcurrent is detected from the overcurrent detectors 18 to 22, the second switching signal generator 24 damages the first to eighth switching parallel circuits T1, D1 to T8, D8 by the overcurrent. Outputs a control signal to turn the first and third switches SW1 and SW3 off and to turn the second and fourth switches SW2 and SW4 on. do.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1실시예에 따른 3상 강압형 교류전압 제어장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the three-phase step-down AC voltage control apparatus according to the first embodiment of the present invention configured as described above are as follows.

<초기구동시 및 과전류 검출시><Super start up and over current detection>

스위치(SW1,SW3)가 오프상태이고 스위치(SW2,SW4)가 온상태이므로, 3상 교류입력단(R,S,T)으로부터 스위칭병렬회로(T1~T8,D1~D8)와 고조파필터(L1,C3)(L2,C4)를 경유하여 변압기(TR1~TR3)의 1차측으로 이어지는 전류통로가 차단되며,변압기(TR1~TR3)의 2차측으로부터 1차측으로 유기된 전류는 고조파필터(L1,C3)(L2,C4)와 스위치(SW2)(SW4)를 경유하여 S상 교류입력단으로 흐르게 된다. 따라서, 장치의 제어회로가 안전화되기 전에, 그리고 3상 교류입력단(R,S,T)에 과전류가 흐르는 경우에, 과전류 및 과전압 등에 의하여 스위칭 병렬회로(T1~T8,D1~D8)의 손상을 방지하게 된다.Since the switches SW1 and SW3 are in the OFF state and the switches SW2 and SW4 are in the ON state, the switching parallel circuits T1 to T8, D1 to D8 and the harmonic filter L1 are supplied from the three-phase AC input terminals R, S and T. The current path leading to the primary sides of the transformers TR1 to TR3 is interrupted via the C3, L2 and C4, and the current induced from the secondary side of the transformers TR1 to TR3 to the primary side is harmonic filter L1, C3) (L2, C4) and the switch (SW2) (SW4) flows to the S-phase AC input terminal. Therefore, damage to the switching parallel circuits T1 to T8, D1 to D8 is caused by overcurrent and overvoltage before the control circuit of the device is secured and when overcurrent flows through the three-phase AC input terminals R, S and T. Will be prevented.

<정상동작시><Normal operation>

스위치(SW1,SW3)가 온상태이고 스위치(SW2,SW4)가 오프상태이므로, 3상 교류입력단(R,S,T)으로부터 스위칭병렬회로(T1~T8,D1~D8)와 고조파필터(L1,C3)(L2,C4)를 경유하여 변압기(TR1~TR3)의 1차측으로 이어지는 전류통로가 형성되며, 변압기(TR1~TR3)의 2차측으로부터 1차측으로 유기된 전류는 고조파필터(L1,C3)(L2,C4)와 스위칭병렬회로(T1~T8,D1~D8)를 경유하여 S상 교류입력단으로 흐르는 전류통로도 형성된다.Since the switches SW1 and SW3 are on and the switches SW2 and SW4 are off, the switching parallel circuits T1 to T8, D1 to D8 and the harmonic filter L1 are supplied from the three-phase AC input terminals R, S and T. A current path leading to the primary sides of the transformers TR1 to TR3 is formed via the C3, L2 and C4, and the current induced from the secondary side of the transformers TR1 to TR3 to the primary side is harmonic filter L1, A current path flowing to the S-phase AC input terminal is also formed via C3) (L2, C4) and the switching parallel circuits T1 to T8, D1 to D8.

시점 t1Time t1

반도체스위칭소자(T1)가 오프 상태이므로 R상 교류입력단(R)으로부터 스위칭병렬회로로의 전류경로가 차단되어, 변압기(TR1)의 1차측에 인가되는 전압이 0V로 된다.Since the semiconductor switching element T1 is in the off state, the current path from the R-phase AC input terminal R to the switching parallel circuit is interrupted, and the voltage applied to the primary side of the transformer TR1 becomes 0V.

또, 반도체스위칭소자(T6)가 오프 상태이므로 T상 교류입력단(R)으로부터 스위칭병렬회로로의 전류경로가 차단되어, 변압기(TR3)의 1차측에 인가되는 전압이 0V로 된다.In addition, since the semiconductor switching element T6 is in the off state, the current path from the T-phase AC input terminal R to the switching parallel circuit is interrupted, and the voltage applied to the primary side of the transformer TR3 becomes 0V.

시점 t2Time t2

반도체스위칭소자(T1,T2)가 온상태이고 반도체스위칭소자(T3)가 오프상태이므로 R상 교류입력단(R)으로부터의 전압이 고조파필터(L1,C3)를 경유하여 변압기(TR1)의 1차측에 인가되는데, 이때 변압기(TR1)의 1차측에는 펄스폭변조신호의 듀티비에 따라 평활화된 전압이 인가되고, 이 인가 전압에 의하여 변압기 2차측에서는 R상 전압을 감소시키는 방향으로 소정 전압이 유기된다. 이에 따라 U상으로 출력되는 출력전압이 상기 소정 전압만큼 강압된다.Since the semiconductor switching elements T1 and T2 are on and the semiconductor switching elements T3 are off, the voltage from the R-phase AC input terminal R passes through the harmonic filters L1 and C3 to the primary side of the transformer TR1. In this case, a voltage smoothed according to the duty ratio of the pulse width modulation signal is applied to the primary side of the transformer TR1, and a predetermined voltage is induced in the direction of decreasing the R phase voltage on the secondary side of the transformer by the applied voltage. do. Accordingly, the output voltage output to the U phase is stepped down by the predetermined voltage.

또, 반도체스위칭소자(T5,T6)가 온상태이고 반도체스위칭소자(T8)가 오프상태이므로 S상 교류입력단(S)으로부터 전압이 고조파필터(C4,L2), 제 6 및 제 5스위칭병렬회로(T6,D6)(T5,D5)를 매개로 변압기(TR3)의 2차측에 인가되는데, 이때 변압기(TR3)의 2차측에는 펄스폭변조신호의 듀티비에 따라 평활화된 전압이 인가되고, 이 인가 전압은 변압기 2차측에서는 T상 전압을 증가시키는 방향의 소정 전압이다. 이에 따라 W상으로 출력되는 출력전압이 상기 소정 전압만큼 강압된다.In addition, since the semiconductor switching elements T5 and T6 are in the on state and the semiconductor switching element T8 is in the off state, voltages from the S-phase AC input terminal S are harmonic filters C4 and L2, and the sixth and fifth switching parallel circuits. It is applied to the secondary side of the transformer TR3 via (T6, D6) (T5, D5), and at this time, a voltage smoothed according to the duty ratio of the pulse width modulation signal is applied to the secondary side of the transformer TR3. The applied voltage is a predetermined voltage in the direction of increasing the T-phase voltage on the transformer secondary side. As a result, the output voltage output to the W phase is stepped down by the predetermined voltage.

즉, 시점 t1에서 t11사이(VRS가 +극성인 구간)에서는 PWM펄스의 듀티비에 따라 변압기(TR1)의 2차측에서 R상 전압을 감소시키는 방향으로 소정 전압이 유기되고, 시점 t12에서 t22(VRS가 -극성인 구간)사이에서는 PWM펄스의 듀티비에 따라 변압기(TR1)의 2차측에서 R상 전압을 증가시키는 방향으로 소정 전압이 인가되어, 전체적으로 R상 전압을 강하시켜서 U상 전압을 출력하게 된다.That is, between the time points t1 and t11 (the section where V RS is + polar), a predetermined voltage is induced in the direction of decreasing the R-phase voltage on the secondary side of the transformer TR1 according to the duty ratio of the PWM pulses, and at time t12, t22. Between the sections where V RS is -polar, a predetermined voltage is applied in the direction of increasing the R-phase voltage at the secondary side of the transformer TR1 according to the duty ratio of the PWM pulses, thereby lowering the R-phase voltage as a whole to the U-phase voltage. Will print

한편, 시점 t1에서 t7사이와 시점 t19에서 t22사이(VTS가 -극성인 구간)에서는 PWM펄스의 듀티비에 따라 변압기(TR3)의 2차측에서 T상 전압을 증가시키는 방향으로 소정 전압이 인가되고, 시점 t8에서 t18(VTS가 +극성인 구간)사이에서는 PWM펄스의 듀티비에 따라 변압기(TR1)의 2차측에서 T상 전압을 감소시키는 방향으로 소정 전압이 유기되어, 전체적으로 T상 전압을 강하시켜서 W상 전압을 출력하게 된다.On the other hand, at a time t1 to t7 and a time t19 to t22 (a section in which V TS is -polar), a predetermined voltage is applied in the direction of increasing the T phase voltage at the secondary side of the transformer TR3 according to the duty ratio of the PWM pulses. and, it is a predetermined voltage induced at a time point t8 in the direction of reducing the T-phase voltage in the secondary side of the transformer (TR1) in accordance with the duty ratio of the PWM pulse in between t18 (V TS is + polar region), the whole T-phase voltage Dropping to output W phase voltage.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제 1실시예에 따른 3상 강압형 교류전압 제어장치에 의하면, 원하는 출력전압의 발생을 위해 미리 설정된 지령전압과 출력전압의 차이에 의해 펄스폭 변조방식에 의해 제 1스위칭신호발생부(16)에서 스위칭소자직렬회로(T1,D1)(T2,D2)(T3,D3)(T4,D4)(T5,D5)(T6,D6)(T7,D7)(T8,D8)를 제어하여 3상 입력교류전압중 두상의 입력전압을 직접 쵸핑하여 보상전압이 발생된다. 이렇게 발생된 교류 PWM전압이 고조파필터부(L1,C3)(L2,C4)에 의해 정현파 교류전압으로 변환되며 변압기(TR1~TR3)를 통해 강압하고자 하는 전압폭 만큼에 해당되는 보상전압이 입력전압에 반대방향으로 더해져 출력전압을 원하는 수준으로 낮게 유지하여 전력절감을 이룰 수 있으며, 이때 전력절감을 위해 변압기(TR1~TR3)로부터 일정전류가 전원측으로 회생되게 된다.As described above, according to the three-phase step-down AC voltage control device according to the first embodiment of the present invention, the pulse width modulation method is performed by the pulse width modulation method based on the difference between the preset command voltage and the output voltage to generate a desired output voltage. In the switching signal generator 16, the switching element series circuits T1, D1, T2, D2, T3, D3, T4, D4, T5, D5, T6, D6, T7, D7, T8, D8) is controlled and the compensating voltage is generated by directly chopping the input voltages of the two phases of the three-phase input exchange voltage. The AC PWM voltage generated as described above is converted into a sinusoidal AC voltage by the harmonic filter units L1 and C3 (L2 and C4), and a compensation voltage corresponding to the voltage width to be stepped down through the transformers TR1 to TR3 is input voltage. In the opposite direction, the output voltage can be kept low to a desired level to achieve power savings. At this time, a constant current is regenerated from the transformers TR1 to TR3 to the power supply side for power reduction.

상기한 제 1실시예는 전력의 절감을 위해 8개의 스위치로 구성되는 스위칭소자직렬회로(T1,D1)(T2,D2)(T3,D3)(T4,D4)(T5,D5)(T6,D6)(T7,D7)(T8,D8)인 교류 쵸퍼와 3대의 변압기(TR1~TR3)로 구성되는 새로운 방식을 사용하여 보상전압을 발생시켜 입력전압보다 출력전압을 낮게 제어하여 전력의 절감을 이룰 수 있는 3상 강압형 교류전압제어장치로, 기존의 탭절환방식에 비해 응답시간이 우수하게 되고, 효율이 더욱 높은 장점을 지니게 된다. 또한 기존의 탭절환방식에 있어서는 전압변동범위가 정밀하게 요구될수록 많은 탭과 반도체 스위치 소자가 필요하였으나 상기 실시예의 경우 고정된 반도체 스위칭소자 수로 정밀한 전압제어가 가능하고 용량에 비례하여 증가되는 변압기의 크기 및 중량이 제거되어 3상 강압형 교류전압제어장치의 크기를 기존의 방식에 비해 대폭 줄일 수 있는 장점을 지닌다.In the first embodiment, switching element series circuits T1 and D1 (T2 and D2) (T3 and D3) (T4 and D4) (T5 and D5) (T6, D6) (T7, D7) (T8, D8) using a new method consisting of an AC chopper and three transformers (TR1 to TR3) to generate a compensation voltage to control the output voltage lower than the input voltage to save power It is a three-phase step-down AC voltage control device that can be achieved, the response time is superior and the efficiency is higher than the conventional tap switching method. In addition, in the conventional tap-changing method, as the voltage fluctuation range is precisely required, more taps and semiconductor switch elements are required, but in the case of the above-described embodiment, a precise voltage control is possible with a fixed number of semiconductor switching elements and the size of the transformer increases in proportion to the capacity. And the weight is removed has the advantage that can significantly reduce the size of the three-phase step-down AC voltage control device compared to the conventional method.

또한 스위칭소자직렬회로인 교류 쵸퍼의 안정적인 동작이 가능하도록 PWM로직을 구현하여 인가임으로써 부하의 종류와 관계없이 반도체 스위칭 소자를 보호하게 된다.In addition, by applying PWM logic to enable stable operation of the AC chopper, which is a switching device series circuit, the semiconductor switching device is protected regardless of the type of load.

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 3상 강압형 교류전압 제어장치의 회로구성도이고, 도 5는 도 4의 각 스위치의 스위칭신호발생 구성 블록도이고, 도 6은 도 4 및 도 5의 스위칭신호파형을 설명하기 위한 파형도이다.4 is a circuit diagram of a three-phase step-down AC voltage control device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram of a switching signal generation configuration of each switch of FIG. 4, and FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the switching signal waveform.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 3상 교류입력단(R,S,T)에 각각 직렬로 변압기(TR1,TR2,TR3)의 2차측을 연결하고, 상기 변압기(TR1,TR2,TR3)의 1차측은 고조파필터(L1,C3)(L2,C4)를 매개하여 스위칭소자 직렬회로(T1~T2,D1~D8) (T3~T4,D9~D16)에 연결되어 있다.As shown in FIG. 4, in this embodiment, the secondary sides of the transformers TR1, TR2, TR3 are connected in series to the three-phase AC input terminals R, S, and T, respectively, and the transformers TR1, TR2, TR3. ) Is connected to the switching element series circuits T1-T2, D1-D8 (T3-T4, D9-D16) via harmonic filters L1, C3 (L2, C4).

상기 스위칭소자 직렬회로(T1~T2,D1~D8)는 R상교류입력단(R)과 S상 교류입력단(S)에 병렬 연결되어 있으며, 상기 스위칭소자 직렬회로(T3~T4,D9~D16)는 T상교류입력단(T)과 S상 교류입력단(S)에 병렬 연결되어 있다. 또, 상기 스위칭소자 직렬회로(T1~T2,D1~D8)에는 R상과 S상 교류입력단간의 입력전압을 필터링하기 위한 입력전압 필터용 커패시터(C1)가 병렬 연결되어 있고, 상기 스위칭소자직렬회로(T3~T4,D9~D16)에는 T상과 S상 교류입력단간의 입력전압을 필터링하기 위한 입력전압 필터용 커패시터(C2)가 병렬연결되어 있다.The switching device series circuits T1 to T2 and D1 to D8 are connected in parallel to the R phase AC input terminal R and the S phase AC input terminal S, and the switching device series circuits T3 to T4 and D9 to D16. Is connected in parallel to the T-phase AC input terminal (T) and the S-phase AC input terminal (S). In addition, an input voltage filter capacitor C1 for filtering an input voltage between an R-phase and an S-phase AC input terminal is connected in parallel to the switching element series circuits T1 to T2 and D1 to D8. In (T3 to T4, D9 to D16), an input voltage filter capacitor C2 for filtering the input voltage between the T-phase and S-phase AC input terminals is connected in parallel.

상기 스위칭소자 직렬회로(T1~T2,D1~D8)는 반도체스위칭소자와 다이오드로 이루어진 제 1 및 제 2스위칭병렬회로(T1,D1~D4)(T2,D5~D8)가 직렬 연결되어 있으며, 상기 스위칭소자 직렬회로(T3~T4,D9~D16)도 반도체스위칭소자와 다이오드로 이루어진 제 3 및 제 4스위칭병렬회로(T3,D9~D12)(T4,D13~D16)가 직렬 연결되어 있다.The switching device series circuits T1 to T2 and D1 to D8 have first and second switching parallel circuits T1, D1 to D4 (T2, D5 to D8) made of a semiconductor switching element and a diode connected in series. The switching device serial circuits T3 to T4 and D9 to D16 also have a third and fourth switching parallel circuits T3, D9 to D12 (T4, D13 to D16) each formed of a semiconductor switching element and a diode.

상기 스위칭소자 직렬회로(T1~T2,D1~D8)의 제 1스위칭병렬회로(T1,D1~D4)와 제 2스위칭병렬회로(T2,D5~D8)의 접속점은 제 1스위치(SW1)와 고조파필터(L1,C3)를 매개로 제 1변압기(TR1)의 1차측에 연결되어 있고, 상기 제 1스위치(SW1)와 고조파필터(L1,C3)의 접속점에는 제 2스위칭병렬회로(T2,D5~D8)에 병렬로 제 2스위치(SW2)가 연결되어 있다.The connection points of the first switching parallel circuits T1, D1-D4 and the second switching parallel circuits T2, D5-D8 of the switching element series circuits T1-T2, D1-D8 are connected to the first switch SW1. It is connected to the primary side of the first transformer TR1 via the harmonic filters L1, C3, and the second switching parallel circuit T2, at the connection point of the first switch SW1 and the harmonic filters L1, C3. The second switch SW2 is connected in parallel to D5 to D8).

상기 스위칭소자 직렬회로(T3~T4,D9~D16)의 제 3스위칭병렬회로(T3,D9~D12)와 제 3스위칭병렬회로(T4,D13~D16)의 접속점은 제 3스위치(SW3)와 고조파필터(L2,C4)를 매개로 제 2변압기(TR2)의 1차측에 연결되어 있고, 상기 제 3스위치(SW3)와 고조파필터(L3,C4)의 접속점에는 제 3스위칭병렬회로(T3,D9~D12)에 병렬로 제 4스위치(SW4)가 연결되어 있다.The connection points of the third switching parallel circuits T3, D9 to D12 and the third switching parallel circuits T4, D13 to D16 of the switching element series circuits T3 to T4 and D9 to D16 are connected to the third switch SW3. It is connected to the primary side of the second transformer TR2 via the harmonic filters L2, C4, and the third switching parallel circuit T3, at the connection point of the third switch SW3 and the harmonic filters L3, C4. The fourth switch SW4 is connected in parallel to D9 to D12.

3상 교류출력단(U,V,W)에는 교류출력전압을 필터링하기 위한 출력전압 필터용 커패시터(C5~C7)가 연결되어 있고, 상기 출력전압 필터용 커패시터(C5~C7)의 하단에 부하가 연결된다.The output voltage filter capacitors C5 to C7 for filtering the AC output voltage are connected to the three-phase AC output terminals U, V, and W. A load is applied to the lower end of the output voltage filter capacitors C5 to C7. Connected.

상기 제 1 내지 제 4스위칭병렬회로(T1,D1~D4)(T2,D5~D8)(T3,D9~D12) (T4,D13~D16)에 인가되는 스위칭신호(S1~S4)를 생성하는 구성은, 도 5에 도시한 바와 같이, 목표전압과 출력전압의 차이에 의하여 펄스폭을 변조하여 도 6에 도시한 바와 같이 펄스폭변조신호(PWM)신호와 그 반전신호(/PWM)를 발생시키는 PWM신호발생부(14)를 포함하여 구성된다. 상기 펄스폭변조신호(PWM)신호는 제 1스위칭병렬회로(T1,D1~D4)와 제 4스위칭병렬회로(T4,D13~D16)의 스위칭 제어신호로서 인가되고, 그 반전신호(/PWM)신호는 제 2스위칭병렬회로(T2,D5~D8)와 제 3스위칭병렬회로(T3,D9~D12)의 스위칭 제어신호로서 인가된다.Generating switching signals S1 to S4 applied to the first to fourth switching parallel circuits T1, D1 to D4, T2, D5 to D8, T3, D9 to D12, and T4, D13 to D16. 5, the pulse width is modulated by the difference between the target voltage and the output voltage to generate a pulse width modulated signal PWM signal and its inverted signal / PWM as shown in FIG. It is configured to include a PWM signal generating unit 14 to. The pulse width modulation signal PWM is applied as a switching control signal of the first switching parallel circuits T1, D1 to D4 and the fourth switching parallel circuits T4, D13 to D16, and the inverted signal / PWM. The signal is applied as a switching control signal of the second switching parallel circuits T2, D5 to D8 and the third switching parallel circuits T3, D9 to D12.

상기 제 1 내지 제 4스위치(SW1~SW4)에 인가되는 스위칭신호를 생성하는 구성은, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 3상 교류입력단(R,S,T)의 각 단에서 과전류를 검출하는 과전류검출부(18~22)와, 상기 과전류검출부(18~22)의 검출신호와 장치의 초기구동신호를 입력받아 상기 제 1 내지 제 4스위치(SW1~SW4)에 인가되는 스위칭제어신호를 생성 출력하는 제 2스위칭신호발생부(24)로 구성된다.The configuration for generating a switching signal applied to the first to fourth switches SW1 to SW4 detects an overcurrent at each stage of the three-phase AC input terminals R, S, and T, as shown in FIG. Generates a switching control signal applied to the first to fourth switches SW1 to SW4 by receiving the overcurrent detectors 18 to 22, the detection signals of the overcurrent detectors 18 to 22, and the initial drive signal of the apparatus. And a second switching signal generator 24 for outputting.

여기서, 제 2스위칭신호발생부(24)는 상기한 제 1실시예와 동일하게 동작한다.Here, the second switching signal generator 24 operates in the same manner as in the first embodiment.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 2실시예에 따른 3상 강압형 교류전압 제어장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the three-phase step-down AC voltage control device according to a second embodiment of the present invention configured as described above are as follows.

<초기구동시 및 과전류 검출시><Super start up and over current detection>

스위치(SW1,SW3)가 오프상태이고 스위치(SW2,SW4)가 온상태이므로, 3상 교류입력단(R,S,T)으로부터 스위칭병렬회로(T1~T4,D1~D16)와 고조파필터(L1,C3)(L2,C4)를 경유하여 변압기(TR1~TR3)의 1차측으로 이어지는 전류통로가 차단되며, 변압기(TR1~TR3)의 2차측으로부터 1차측으로 유기된 전류는 고조파필터(L1,C3)(L2,C4)와 스위치(SW2)(SW4)를 경유하여 S상 교류입력단으로 흐르게 된다. 따라서, 장치의 제어회로가 안전화되기 전에, 그리고 3상 교류입력단(R,S,T)에 과전류가 흐르는 경우에, 과전류 및 과전압 등에 의하여 스위칭 병렬회로(T1~T4,D1~D16)의 손상을 방지하게 된다.Since the switches SW1 and SW3 are in the OFF state and the switches SW2 and SW4 are in the ON state, the switching parallel circuits T1 to T4, D1 to D16 and the harmonic filter L1 are connected from the three-phase AC input terminals R, S and T. The current path leading to the primary sides of the transformers TR1 to TR3 is interrupted via the C3 L2 and C4, and the current induced from the secondary side of the transformers TR1 to TR3 to the primary side is harmonic filter L1, C3) (L2, C4) and the switch (SW2) (SW4) flows to the S-phase AC input terminal. Therefore, damage to the switching parallel circuits T1 to T4, D1 to D16 is prevented by overcurrent and overvoltage before the control circuit of the device is secured and when overcurrent flows to the three-phase AC input terminals R, S and T. Will be prevented.

<정상동작시><Normal operation>

스위치(SW1,SW3)가 온상태이고 스위치(SW2,SW4)가 오프상태이므로, 3상 교류입력단(R,S,T)으로부터 스위칭병렬회로(T1~T4,D1~D16)와 고조파필터(L1,C3)(L2,C4)를 경유하여 변압기(TR1~TR3)의 1차측으로 이어지는 전류통로가 형성되며, 변압기(TR1~TR3)의 2차측으로부터 1차측으로 유기된 전류는 고조파필터(L1,C3)(L2,C4)와 스위칭병렬회로(T1~T4,D1~D16)를 경유하여 S상 교류입력단으로 흐르는 전류통로도 형성된다.Since the switches SW1 and SW3 are on and the switches SW2 and SW4 are off, the switching parallel circuits T1 to T4, D1 to D16 and the harmonic filter L1 are supplied from the three-phase AC input terminals R, S and T. A current path leading to the primary sides of the transformers TR1 to TR3 is formed via the C3, L2 and C4, and the current induced from the secondary side of the transformers TR1 to TR3 to the primary side is harmonic filter L1, A current path flowing to the S-phase AC input terminal via C3) (L2, C4) and the switching parallel circuits T1 to T4, D1 to D16 is also formed.

시점 t1Time t1

반도체스위칭소자(T1,T2)가 오프 상태이므로 R상 교류입력단(R)으로부터 스위칭병렬회로로의 전류경로가 차단되어, 변압기(TR1)의 1차측에 인가되는 전압이 0V로 된다.Since the semiconductor switching elements T1 and T2 are in the off state, the current path from the R-phase AC input terminal R to the switching parallel circuit is cut off, and the voltage applied to the primary side of the transformer TR1 becomes 0V.

또, 반도체스위칭소자(T3,T4)가 오프 상태이므로 T상 교류입력단(T)으로부터 스위칭병렬회로로의 전류경로가 차단되어, 변압기(TR3)의 1차측에 인가되는 전압이 0V로 된다.In addition, since the semiconductor switching elements T3 and T4 are in the off state, the current path from the T-phase AC input terminal T to the switching parallel circuit is interrupted, and the voltage applied to the primary side of the transformer TR3 becomes 0V.

시점 t2Time t2

반도체스위칭소자(T1)가 온상태이고 반도체스위칭소자(T2)가 오프상태이므로 R상 교류입력단(R)으로부터의 전압이 고조파필터(L1,C3)를 경유하여 변압기(TR1)의 1차측에 인가되는데, 이때 변압기(TR1)의 1차측에는 펄스폭변조신호의 듀티비에 따라 평활화된 전압이 인가되고, 이 인가 전압에 의하여 변압기 2차측에서는 R상 전압을 감소시키는 방향으로 소정 전압이 유기된다. 이에 따라 U상으로 출력되는 출력전압이 상기 소정 전압만큼 강압된다.Since the semiconductor switching element T1 is in the on state and the semiconductor switching element T2 is in the off state, the voltage from the R-phase AC input terminal R is applied to the primary side of the transformer TR1 via the harmonic filters L1 and C3. In this case, a voltage smoothed according to the duty ratio of the pulse width modulation signal is applied to the primary side of the transformer TR1, and a predetermined voltage is induced in the direction of decreasing the R phase voltage on the secondary side of the transformer by the applied voltage. Accordingly, the output voltage output to the U phase is stepped down by the predetermined voltage.

또, 반도체스위칭소자(T4)가 온상태이고 반도체스위칭소자(T3)가 오프상태이므로 T상 교류입력단(T)으로부터의 전압이 고조파필터(L2,C4)를 경유하여 변압기(TR3)의 1차측에 인가되는데, 이때 변압기(TR3)의 1차측에는 펄스폭변조신호의 듀티비에 따라 평활화된 전압이 인가되고, 이 인가 전압에 의하여 변압기(TR3)의 2차측에서는 T상 전압을 감소시키는 방향으로 소정 전압이 유기된다. 이에 따라 W상으로 출력되는 출력전압이 상기 소정 전압만큼 강압된다.In addition, since the semiconductor switching element T4 is in the on state and the semiconductor switching element T3 is in the off state, the voltage from the T-phase AC input terminal T passes through the harmonic filters L2 and C4 to the primary side of the transformer TR3. In this case, a voltage smoothed in accordance with the duty ratio of the pulse width modulation signal is applied to the primary side of the transformer TR3, and in the direction of decreasing the T phase voltage on the secondary side of the transformer TR3 by the applied voltage. The predetermined voltage is induced. As a result, the output voltage output to the W phase is stepped down by the predetermined voltage.

즉, 시점 t1에서 t11사이(VRS가 +극성인 구간)에서는 PWM펄스의 듀티비에 따라 변압기(TR1)의 2차측에서 R상 전압을 감소시키는 방향으로 소정 전압이 유기되고, 시점 t12에서 t22(VRS가 -극성인 구간)사이에서는 PWM펄스의 듀티비에 따라 변압기(TR1)의 2차측에서 R상 전압을 증가시키는 방향으로 소정 전압이 인가되어, 전체적으로 R상 전압을 강하시켜서 U상 전압을 출력하게 된다.That is, between the time points t1 and t11 (the section where V RS is + polar), a predetermined voltage is induced in the direction of decreasing the R-phase voltage on the secondary side of the transformer TR1 according to the duty ratio of the PWM pulses, and at time t12, t22. Between the sections where V RS is -polar, a predetermined voltage is applied in the direction of increasing the R-phase voltage at the secondary side of the transformer TR1 according to the duty ratio of the PWM pulses, thereby lowering the R-phase voltage as a whole to the U-phase voltage. Will print

한편, 시점 t1에서 t7사이와 시점 t19에서 t22사이(VTS가 +극성인 구간)에서는 PWM펄스의 듀티비에 따라 변압기(TR1)의 2차측에서 T상 전압을 감소시키는 방향으로 소정 전압이 유기되고, 시점 t8에서 t18(VTS가 -극성인 구간)사이에서는 PWM펄스의 듀티비에 따라 변압기(TR3)의 2차측에서 T상 전압을 증가시키는 방향으로 소정 전압이 인가되어, T상 전압을 강하시켜서 W상 전압을 출력하게 된다.On the other hand, at a time point t1 to t7 and a time point t19 to t22 (a section in which V TS is + polarity), a predetermined voltage is induced in a direction of decreasing the T phase voltage on the secondary side of the transformer TR1 according to the duty ratio of the PWM pulse. and, t18 at time t8 - is a predetermined voltage in the direction of expanding the T-phase voltage in the secondary side of a transformer (TR3) in accordance with the duty ratio of the PWM pulse in between (V TS is polar zone) is applied, a T-phase voltage It drops and outputs W-phase voltage.

이상 설명한 바와 같이 제 2실시예에 따른 3상 강압형 교류전압 제어장치에 의하면, 상기한 제 1실시예와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있음과 동시에 제 1실시예보다는 회로구성의 간단화를 달성할 수 있게 된다.As described above, according to the three-phase step-down AC voltage control device according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be achieved, and the circuit configuration can be simplified rather than the first embodiment. You can do it.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described typical preferred embodiments, but can be carried out in various ways without departing from the gist of the present invention, various modifications, alterations, substitutions or additions are common in the art Those who have knowledge will easily understand. If the implementation by such improvement, change, replacement or addition falls within the scope of the appended claims, the technical idea should also be regarded as belonging to the present invention.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 도로조명, 제조공장, 작업장, 슈퍼마켓 등의 산업용 집단조명 및 관공서 등의 사무실 조명 등에 적용되어 높은 조도가 요구되지 않는 시간대에 조명장치에 입력되는 입력전압을 적절히 강압하여 전력절감을 이룰 수 있다.As described in detail above, according to the present invention, it is applied to industrial group lighting such as road lighting, manufacturing plants, workshops, supermarkets, and office lighting such as public offices, so that the input voltage input to the lighting apparatus at a time when high illumination is not required is appropriate. Power saving can be achieved by stepping down.

이를 위해 스위칭소자 직렬회로인 교류 쵸퍼와 직렬보상변압기를 추가하여 교류 쵸퍼에서는 절감하고자 하는 입력전압의 양에 해당되는 보상전압을 발생시키게 되며, 이는 변압기를 통해 입력전압에 보상되고 출력전압이 강압되어 전력절감을 이루게 된다.To this end, by adding an AC chopper and a series compensating transformer, which are switching circuits in series, the AC chopper generates a compensation voltage corresponding to the amount of the input voltage to be reduced, which is compensated for the input voltage through the transformer and the output voltage is stepped down. Power savings will be achieved.

따라서 입력전압의 변동범위내에서도 항상 일정한 전압을 출력하는 양질의 전압제어가 가능하며, 응답시간 및 효율이 우수한 장점을 지니게 된다. 이러한 직렬보상방식의 교류쵸퍼의 제어에 있어서는 스위치가 모두 꺼진 상태에서의 직렬보상변압기 1차측에 높은 전압이 발생될 수 있으므로 교류 쵸퍼의 스위치를 보호하기 위한 대책이 필요하며, 변압기의 2차측에 주전류가 흐르게 되므로 항상 입력전원측으로 전류를 궤환시켜 줄 수 있도록 스위치를 동작시켜 주기 위한 펄스폭변조방식을 채용한다. 본 발명에서는 입력전압의 극성과 PWM인가파형의 극성에 따라 각 스위치에 인가되는 펄스폭변조방식을 적절히 구성되도록 하여 전류의 흐름을 유지할 수 있게 된다.Therefore, it is possible to control high-quality voltage that always outputs a constant voltage even within the fluctuation range of input voltage, and has the advantage of excellent response time and efficiency. In the control of the AC compensator of the series compensation method, since a high voltage may be generated on the primary side of the serial compensating transformer when all the switches are turned off, measures to protect the AC chopper switch are necessary. As the current flows, the pulse width modulation method is adopted to operate the switch so that the current can be fed back to the input power. In the present invention, it is possible to properly configure the pulse width modulation method applied to each switch according to the polarity of the input voltage and the polarity of the PWM application waveform to maintain the flow of current.

Claims (13)

R상과 S상 및 T상의 3상 교류입력을 강압하여 U상과 V상 및 W상의 3상 교류를 부하측으로 출력하는 3상 강압형 교류전압제어장치에 있어서,In the three-phase step-down AC voltage control device for stepping down the three-phase AC input of the R-phase, S-phase, and T-phase, and outputting three-phase AC to the load side of the U-phase, V-phase, and W-phase, R상 교류입력과 U상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 1변압기와;A first transformer having a secondary side connected between the R phase AC input and the U phase AC output; S상 교류입력과 V상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 2변압기와;A second transformer having a secondary side connected between the S-phase AC input and the V-phase AC output; T상 교류입력과 W상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 3변압기와;A third transformer having a secondary side connected between the T-phase AC input and the W-phase AC output; 상기 제 1변압기의 1차측의 제 1단과 상기 R상 교류입력단사이에 설치되어, 제어신호에 따라 상기 R상 교류입력단과 상기 제 1변압기의 1차측으로의 전류통로를 형성시키는 제 1스위칭회로와;A first switching circuit provided between the first end of the primary side of the first transformer and the R phase AC input terminal and forming a current path to the R phase AC input terminal and the primary side of the first transformer according to a control signal; ; 상기 제 1변압기의 1차측의 제 1단과 제 2단 사이에 병렬로 연결되어, 제어신호에 따라 제 1변압기의 1차측의 제 1단에서 S상 교류입력단으로의 전류통로를 형성시키는 제 2스위칭회로와;A second switching connected in parallel between a first end and a second end of the primary side of the first transformer to form a current path from the first end of the primary side of the first transformer to the S phase AC input terminal according to a control signal; Circuits; 상기 제 3변압기의 1차측의 제 1단과 제 2변압기의 제 1단사이에 병렬로 연결되어, 제어신호에 따라 제 3변압기의 1차측의 제 1단에서 S상 교류입력단으로의 전류통로를 형성시키는 제 3스위칭회로와;Connected in parallel between the first stage of the primary side of the third transformer and the first stage of the second transformer, forming a current path from the first stage of the primary side of the third transformer to the S phase AC input stage in accordance with a control signal. A third switching circuit to make; 상기 제 3변압기의 1차측의 제 1단과 상기 T상 교류입력단사이에 설치되어, 제어신호에 따라 상기 T상 교류입력단과 상기 제 3변압기의 1차측으로의 전류통로를 형성시키는 제 4스위칭회로와;A fourth switching circuit provided between the first end of the third side of the third transformer and the T phase AC input end to form a current path to the T phase AC input end and the primary side of the third transformer according to a control signal; ; 상기 R상 교류입력단과 S상 교류입력단 사이의 전압 극성을 검출하여 제 1전압극성신호와 그 반전신호인 제 1전압극성반전신호를 출력하는 제 1전압극성검출부와;A first voltage polarity detector for detecting a voltage polarity between the R-phase AC input terminal and the S-phase AC input terminal and outputting a first voltage polarity signal and a first voltage polarity inversion signal corresponding to the inverted signal; 상기 T상 교류입력단과 S상 교류입력단 사이의 전압 극성을 검출하여 제 2전압극성신호와 그 반전신호인 제 2전압극성반전신호를 출력하는 제 2전압극성검출부와;A second voltage polarity detector for detecting a voltage polarity between the T-phase AC input terminal and the S-phase AC input terminal and outputting a second voltage polarity signal and a second voltage polarity inversion signal corresponding to the inverted signal; 상기 출력전압과 목표전압에 근거하여 펄스폭을 변조하여 펄스폭변조신호와 그 반전신호인 펄스폭변조반전신호를 출력하는 펄스폭변조신호발생부와;A pulse width modulation signal generator for modulating a pulse width based on the output voltage and a target voltage and outputting a pulse width modulation signal and a pulse width modulation inversion signal thereof, the pulse width modulation signal; 상기 제 1 및 제 2전압극성검출부와 상기 펄스폭변조신호발생부의 출력신호에 근거하여 상기 제 1 내지 제 4스위칭회로에 인가되는 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭신호발생부와;A switching signal generator for outputting a switching control signal applied to the first to fourth switching circuits based on output signals of the first and second voltage polarity detectors and the pulse width modulation signal generator; 상기 3상 교류입력단으로부터의 과전류시에 상기 제 1 내지 제 4스위칭회로를 상기 제 1 내지 제 3변압기와 분리시키기 위한 과전류보호회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3상 강압형 교류전압제어장치.And an overcurrent protection circuit for separating the first to fourth switching circuits from the first to third transformers during an overcurrent from the three-phase AC input terminal. 삭제delete 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 1 내지 제 4스위칭회로는 출력전압과 목표출력전압을 근거로 하여 상기 제 1 내지 제 3변압기의 1차측에 인가되는 전압을 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 3상 강압형 교류전압제어장치.The first to fourth switching circuits are configured to determine the voltage applied to the primary side of the first to third transformer based on the output voltage and the target output voltage. . 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1출력단에서 상기 제 1변압기의 1차측으로 인가되는 전압의 고조파 성분을 제거하는 제 1고조파필터와;A first harmonic filter for removing harmonic components of the voltage applied from the first output stage to the primary side of the first transformer; 상기 제 3출력단에서 상기 제 2변압기의 1차측으로 인가되는 전압의 고조파 성분을 제거하는 제 2고조파필터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3상 강압형 교류전압제어장치.And a second harmonic filter for removing harmonic components of the voltage applied from the third output terminal to the primary side of the second transformer. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 과전류보호회로는,The overcurrent protection circuit, 상기 제 1 및 제 2스위칭회로의 접점과 상기 제 1변압기의 1차측사이에서 전류통로를 개폐하는 제 1스위치와;A first switch for opening and closing a current path between the contacts of the first and second switching circuits and the primary side of the first transformer; 상기 제 1변압기의 1차측의 제 1단과 상기 S상 교류입력단 사이에 연결된 제 2스위치와;A second switch connected between the first end of the primary side of the first transformer and the S-phase AC input end; 상기 제 3변압기의 1차측의 제 1단과 상기 S상 교류입력단 사이에 연결된 제 3스위치와;A third switch connected between the first end of the primary side of the third transformer and the S-phase AC input end; 상기 제 3 및 제 4스위칭회로의 접점과 상기 제 3변압기의 1차측사이에서 전류통로를 개폐하는 제 4스위치와;A fourth switch for opening and closing a current path between the contacts of the third and fourth switching circuits and the primary side of the third transformer; 상기 3상 교류입력단의 과전류를 검출하는 과전류검출부와;An overcurrent detector for detecting an overcurrent of the three-phase AC input terminal; 상기 과전류검출부로부터 과전류검출시에 상기 제 1 및 제 3스위치가 오프상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 차단함과 동시에 상기 제 2 및 제 4스위치를 온상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 형성하도록 하는 한편, 상기 과전류검출부로부터 과전류가 검출되지 않는 경우 상기 제 1 및 제 3스위치를 온상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 형성함과 동시에 상기 제 2 및 제 4스위치를 오프상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 차단하도록 하는 제어신호발생부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3상 강압형 교류전압제어장치.Outputs a control signal from the overcurrent detector to turn off the first and third switches when the overcurrent is detected to cut off the current path and to turn the second and fourth switches on. To form a current path, and output a control signal to turn on the first and third switches when the overcurrent is not detected by the overcurrent detection unit to form a current path, and at the same time, the second and fourth And a control signal generator for outputting a control signal to turn off the switch to cut off the current path. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제어신호발생부는, 장치의 초기구동신호를 입력받아 장치의 작동 개시 직후 일정시간동안 상기 제 1 및 제 3TM위치가 오프상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 차단함과 동시에 상기 제 2 및 제 4스위치를 온상태로 되도록하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 형성하도록 하는 한편, 상기 일정시간이 경과하면 상기 제 1 및 제 3스위치를 온상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 형성함과 동시에 상기 제 2 및 제 4스위치를 오프상태로 되도록 하는 제어신호를 출력하여 전류통로를 차단하도록 하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 3상 강압형 교류전압제어장치.The control signal generation unit receives an initial drive signal of the device and outputs a control signal for turning off the first and third TM positions for a predetermined time immediately after the operation of the device is interrupted to cut off the current passage and at the same time. And outputting a control signal for turning the fourth switch on, thereby forming a current path, and outputting a control signal for turning the first and third switches on after the predetermined time has elapsed. And outputting a control signal to turn off the second and fourth switches to turn off the current path to cut off the current path. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1스위칭회로는 제 1반도체스위칭소자와 제 1다이오드의 병렬회로와, 제 2반도체스위칭소자와 제 2다이오드의 병렬회로가 직렬연결되어 이루어지고,The first switching circuit is formed by connecting a parallel circuit of a first semiconductor switching element and a first diode, and a parallel circuit of a second semiconductor switching element and a second diode. 상기 제 2스위칭회로는 제 3반도체스위칭소자와 제 3다이오드의 병렬회로와, 제 4반도체스위칭소자와 제 4다이오드의 병렬회로가 직렬연결되어 이루어지며,The second switching circuit is formed by connecting a parallel circuit of a third semiconductor switching element and a third diode, and a parallel circuit of a fourth semiconductor switching element and a fourth diode. 상기 제 3스위칭회로는 제 5반도체스위칭소자와 제 5다이오드의 병렬회로와, 제 6반도체스위칭소자와 제 6다이오드의 병렬회로가 직렬연결되어 이루어지고,The third switching circuit is a parallel circuit of the fifth semiconductor switching element and the fifth diode, the parallel circuit of the sixth semiconductor switching element and the sixth diode is connected in series, 상기 제 4스위칭회로는 제 7반도체스위칭소자와 제 7다이오드의 병렬회로와, 제 8반도체스위칭소자와 제 8다이오드의 병렬회로가 직렬연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 3상 강압형 교류전압제어장치.The fourth switching circuit is a three-phase step-down AC voltage control device, characterized in that the parallel circuit of the seventh semiconductor switching element and the seventh diode, the parallel circuit of the eighth semiconductor switching element and the eighth diode is connected in series. 삭제delete 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 스위칭신호발생부는, 상기 펄스폭변조신호와 상기 제 1전압극성반전신호의 논리합 신호를 제 1반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하고, 상기 펄스폭변조신호와 상기 제 1전압극성신호의 논리합 신호를 제 2반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하며, 상기 펄스폭변조반전신호와 상기 제 1전압극성반전신호의 논리합 신호를 제 3반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하고, 상기 펄스폭변조반전신호와 상기 제 1전압극성신호의 논리합 신호를 제 4반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하며, 상기 펄스폭변조반전신호와 상기 제 2전압극성신호의 논리합 신호를 제 5반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하고, 상기 펄스폭변조반전신호와 상기 제 2전압극성반전신호의 논리합 신호를 제 6반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하고, 상기 펄스폭변조신호와 상기 제 2전압극성신호의 논리합 신호를 제 7반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하고, 상기 펄스폭변조신호와 상기 제 2전압극성반전신호의 논리합 신호를 제 8반도체스위칭소자의 제어신호로서 출력하는 것을 특징으로 하는 3상 강압형 교류전압제어장치.The switching signal generator outputs a logic sum signal of the pulse width modulation signal and the first voltage polarity inversion signal as a control signal of a first semiconductor switching element, and includes a logic sum signal of the pulse width modulation signal and the first voltage polarity signal. Is output as a control signal of the second semiconductor switching element, and a logic sum signal of the pulse width modulation inversion signal and the first voltage polarity inversion signal is output as a control signal of the third semiconductor switching element, and the pulse width modulation inversion signal and Outputting a logic sum signal of the first voltage polarity signal as a control signal of a fourth semiconductor switching element, and outputting a logic sum signal of the pulse width modulation inversion signal and the second voltage polarity signal as a control signal of a fifth semiconductor switching element; Outputting a logic sum signal of the pulse width modulation inversion signal and the second voltage polarity inversion signal as a control signal of a sixth semiconductor switching element; The logic sum signal of the width modulation signal and the second voltage polarity signal is output as a control signal of the seventh semiconductor switching element, and the logic sum signal of the pulse width modulation signal and the second voltage polarity inversion signal is controlled by the eighth semiconductor switching element. A three-phase step-down AC voltage control device for outputting as a signal. R상과 S상 및 T상의 3상 교류입력을 강압하여 U상과 V상 및 W상의 3상 교류를 부하측으로 출력하는 3상 강압형 교류전압제어장치에 있어서,In the three-phase step-down AC voltage control device for stepping down the three-phase AC input of the R-phase, S-phase, and T-phase, and outputting three-phase AC to the load side of the U-phase, V-phase, and W-phase, R상 교류입력과 U상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 1변압기와;A first transformer having a secondary side connected between the R phase AC input and the U phase AC output; S상 교류입력과 V상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 2변압기와;A second transformer having a secondary side connected between the S-phase AC input and the V-phase AC output; T상 교류입력과 W상 교류출력사이에 2차측이 연결된 제 3변압기와;A third transformer having a secondary side connected between the T-phase AC input and the W-phase AC output; 상기 제 1변압기의 1차측의 제 1단과 상기 R상 교류입력단사이에 설치되어, 제어신호에 따라 상기 R상 교류입력단과 상기 제 1변압기의 1차측으로의 전류통로를 형성시키기 위해 서로 음극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로와 서로 양극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로 사이에 제 1반도체스위칭소자가 접속되어 이루어진 제 1스위칭회로와;It is provided between the first end of the primary side of the first transformer and the R phase AC input terminal, and the cathodes are connected to each other to form a current path to the R phase AC input terminal and the primary side of the first transformer according to a control signal. A first switching circuit comprising a first semiconductor switching element connected between the two diode series circuits and two diode series circuits in which anodes are connected to each other; 상기 제 1변압기의 1차측의 제 1단과 제 2단 사이에 병렬로 연결되어, 제어신호에 따라 제 1변압기의 1차측의 제 1단에서 S상 교류입력단으로의 전류통로를 형성시키기 위해 서로 음극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로와 서로 양극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로 사이에 제 2반도체스위칭소자가 접속되어 이루어진 제 2스위칭회로와;Connected in parallel between the first stage and the second stage of the primary side of the first transformer, the cathodes of each other to form a current path from the first stage of the primary side of the first transformer to the S phase AC input stage according to a control signal. A second switching circuit in which a second semiconductor switching element is connected between the connected two diode series circuits and two diode series circuits in which anodes are connected to each other; 상기 제 3변압기의 1차측의 제 1단과 제 2변압기의 제 1단사이에 병렬로 연결되어, 제어신호에 따라 제 3변압기의 1차측의 제 1단에서 S상 교류입력단으로의 전류통로를 형성시키기 위해 서로 음극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로와 서로 양극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로 사이에 제 3반도체스위칭소자가 접속되어 이루어진 제 3스위칭회로와;Connected in parallel between the first stage of the primary side of the third transformer and the first stage of the second transformer, forming a current path from the first stage of the primary side of the third transformer to the S phase AC input stage in accordance with a control signal. A third switching circuit in which a third semiconductor switching element is connected between two diode series circuits in which cathodes are connected to each other and two diode series circuits in which anodes are connected to each other so as to be connected to each other; 상기 제 3변압기의 1차측의 제 1단과 상기 T상 교류입력단사이에 설치되어, 제어신호에 따라 상기 T상 교류입력단과 상기 제 3변압기의 1차측으로의 전류통로를 형성시키기 위해 서로 음극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로와 서로 양극이 접속된 2개의 다이오드 직렬회로 사이에 제 4반도체스위칭소자가 접속되어 이루어진 제 4스위칭회로와;It is provided between the first end of the primary side of the third transformer and the T phase AC input terminal, and the cathodes are connected to each other to form a current path to the primary phase of the T phase AC input terminal and the third transformer according to a control signal. A fourth switching circuit comprising a fourth semiconductor switching element connected between the two diode series circuits and two diode series circuits in which anodes are connected to each other; 상기 출력전압과 목표전압에 근거하여 펄스폭을 변조하여 펄스폭변조신호를 상기 제 1 및 제 4반도체스위칭소자의 스위칭제어신호로서 인가하고, 그 반전신호인 펄스폭변조반전신호를 상기 제 2 및 제 3반도체스위칭소자의 스위칭제어신호로서 인가하는 펄스폭변조신호발생부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3상 강압형 교류전압제어장치.The pulse width modulated signal is modulated based on the output voltage and the target voltage to apply a pulse width modulated signal as a switching control signal of the first and fourth semiconductor switching elements, and the pulse width modulated inverted signal, the inverted signal, is applied to the second and A three-phase step-down AC voltage control device comprising a pulse width modulation signal generator for applying as a switching control signal of a third semiconductor switching element. 삭제delete
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09182296A (en) * 1995-12-20 1997-07-11 Aichi Electric Co Ltd Reactive power compensation device
KR20010097551A (en) * 2000-04-24 2001-11-08 권영한 Automatic voltage regulator
JP2002095259A (en) * 2000-07-12 2002-03-29 Fuji Electric Co Ltd Power factor improvement circuit
JP2002091578A (en) * 2000-09-14 2002-03-29 Toshiba Corp Voltage regulator and phase regulator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09182296A (en) * 1995-12-20 1997-07-11 Aichi Electric Co Ltd Reactive power compensation device
KR20010097551A (en) * 2000-04-24 2001-11-08 권영한 Automatic voltage regulator
JP2002095259A (en) * 2000-07-12 2002-03-29 Fuji Electric Co Ltd Power factor improvement circuit
JP2002091578A (en) * 2000-09-14 2002-03-29 Toshiba Corp Voltage regulator and phase regulator

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