KR100665540B1 - All igbt ups system for input/output three phases - Google Patents

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KR100665540B1
KR100665540B1 KR1020060053327A KR20060053327A KR100665540B1 KR 100665540 B1 KR100665540 B1 KR 100665540B1 KR 1020060053327 A KR1020060053327 A KR 1020060053327A KR 20060053327 A KR20060053327 A KR 20060053327A KR 100665540 B1 KR100665540 B1 KR 100665540B1
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백석민
김성조
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국제통신공업 주식회사
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Abstract

An all-IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) UPS(Uninterruptible Power Supply System) system for inputting/outputting 3-phase is provided to offer a high-performance UPS by setting/storing diverse variables with a keypad, as all functions including PWM(Pulse Width Modulation) generation of a rectifier and an inverter, and generation of bypass power semiconductor switching pulse signal are made of software by using a main controller as a microprocessor. The first transformer(12) converts input power inputted through a 3-phase input switch into 2-phase. A distribution switch switches the input power. An input filter(13) filters volatile/current of the input power to a load side through a primary coil. A PWM rectifier(14) stabilizes the filtered voltage/current. A battery(15) supplies uninterruptible power. The inverter(16) converts battery power into AC power and stably supplies the AC power to the load side when power is failed. An output filter(17) filters the output power for the load side to the inverter during normal power and filters the output of the inverter to the power of the load side during power failure by connecting between the inverter and output load of the rectifier. The second transformer(18) transforms the output power of the output filter into the 3-phase.

Description

3상 입출력 올 아이지비티 유피에스 시스템{All IGBT UPS system for input/output three phases}All IGBT UPS system for input / output three phases}

도 1은 종래기술에 의한 UPS/AVR 복합전원장치의 블록도.1 is a block diagram of a UPS / AVR combined power supply according to the prior art.

도 2는 본 발명에 의한 실시예를 보인 유피에스 시스템 구성도.Figure 2 is a configuration of a UPS system showing an embodiment according to the present invention.

도 3은 도 2의 마이크로 프로세서의 내부 기능 블록도.3 is an internal functional block diagram of the microprocessor of FIG.

도 4는 본 발명에 의한 유피에스 시스템의 다른 실시예 구성도.4 is a configuration diagram of another embodiment of the UPS system according to the present invention;

도 5는 본 발명에 의한 유피에스 시스템의 간략 회로도.5 is a simplified circuit diagram of a UPS system according to the present invention.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 의한 유피에스 시스템의 각 동작모드별 전원 흐름 경로를 보인 설명도.6A to 6E are explanatory diagrams showing power flow paths for respective operation modes of the UPS system according to the present invention;

도 7은 본 발명에 의한 유피에스 시스템의 키패드 및 LCD의 콘트롤판넬 예시도.Figure 7 is an exemplary control panel of the keypad and LCD of the UPS system according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

11 : SCR 12 : 제1트랜스포머11: SCR 12: First Transformer

13 : 입력필터 14 : PWM정류기13: input filter 14: PWM rectifier

15 : 밧데리 16 : 인버터15: battery 16: inverter

17 : 출력필터 18 : 제2트랜스포머17: output filter 18: the second transformer

21 : 3상입력 스위치 22 : 분배 스위치21: 3-phase input switch 22: distribution switch

23 : 3상출력 스위치 70 : 게이트 드라이버23: three-phase output switch 70: gate driver

80 : 제1고속검출부 81 : 제2고속검출부80: first high speed detection unit 81: second high speed detection unit

90 : 마이크로프로세서 91 : PWM발생부90: microprocessor 91: PWM generator

92 : 출력전압 제어부 93 : 주제어부92: output voltage control unit 93: main control unit

94 : 밧데리 충전제어부 95 : 3상 전압모니터링부94: battery charge control unit 95: three-phase voltage monitoring unit

96 : 모드별 설정부 100 : 키패드96: mode setting unit 100: keypad

110 : LCD 120 : 입/출력 제어기110: LCD 120: input / output controller

본 발명은 유피에스(uninterruptible power supply : UPS) 시스템에 관한 것으로서, 제어기능을 소프트웨어화 하여 고효율 고기능의 온라인 유피에스로서 인버터 출력전압을 정전압으로 제어하면서 출력전력은 라인으로부터 공급되도록 출력과 입력과의 완충 전압을 제어하는 전압자동제어(Automatic voltage regulator : 이하, 'AVR'이라 함) 기능을 수행하고 키패드로 모든 기능 변수의 설정을 할 수 있도록 한 직병렬형 3상 입/출력 온라인 올(All) 아이지비티(Insulated Gate Bipolar Transistor : IGBT) 유피에스 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an uninterruptible power supply (UPS) system, which is a high-efficiency, high-performance online UPS that controls the inverter output voltage at a constant voltage while the output power is supplied from the line. Parallel all-in-one 3-phase input / output online All to perform the function of automatic voltage regulator (hereinafter referred to as 'AVR') to control the buffer voltage and to set all the function variables with the keypad. Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) UPS system.

일반적으로 중대형 정보처리장치의 경우에는 정전사태와 같은 전원공급의 중단시, 무정전 전원공급장치(Uninterruptible Power Supply; 이하 UPS라 칭한다)의 전원이 공급되도록 함으로써 정전과 같은 비상시에 작업중인 데이터가 유실되는 문 제를 대비하고 있다.In general, in the case of medium and large information processing devices, when the power supply is interrupted such as a power failure, the data of the uninterruptible power supply (hereinafter referred to as a UPS) is supplied so that working data is lost during an emergency such as a power failure. I am preparing for a problem.

즉, 일반적으로 컴퓨터는 작업 중인 데이터를 램(RAM)에 저장하고 있으므로 작업 중에 전원 공급이 중단되면 작업 중에 있던 많은 데이터들이 사라져 버리며, 이들 데이터를 복원할 수 있는 방법이 없으므로 재 작업을 하여야 하는 불편이 있다. 그래서 대형 컴퓨터와 같이 중요한 작업을 하는 컴퓨터 시스템에서는 무정전 전원 공급 장치(UPS)를 설치하여 전력회사로부터의 전원이 공급 중단되는 경우가 발생되어도 컴퓨터에는 계속 전원이 공급될 수 있도록 하고 있다.That is, in general, computers store working data in RAM, so if power is interrupted during work, many data in the work disappears and there is no way to restore the data. There is this. Therefore, in computer systems that perform important tasks such as large computers, an uninterruptible power supply (UPS) is installed so that the computer can be supplied with power even when the power supply from the power company is interrupted.

한편, 개인용 컴퓨터(PC)에서도 작업 도중 정전으로 인한 불의의 사고에 대처하기 위한 UPS의 필요성은 동일하지만, 기존의 UPS는 가격이 비싸고 부피가 커서 별도의 설치 공간이 필요하여 쉽게 사용되지 못하고 있기는 하나, 최근에는 개인용 컴퓨터 등의 급속한 보급으로 인하여 사무실 및 가정에서도 상기한 UPS의 필요성 및 그 활용도가 높아지고 있는 실정이다.On the other hand, even in a personal computer (PC), the need for a UPS to cope with unforeseen accidents due to a power outage during work is the same, but the conventional UPS is expensive and bulky and requires a separate installation space is not easily used However, in recent years, due to the rapid spread of personal computers, the necessity and utilization of the above-mentioned UPS are increasing in offices and homes.

또한, AVR(Automatic Voltage Regulator)은 입력 전압의 변동에 의해 생기는 불규칙한 전압을 일정하게 출력하는 장치로서, 주로 상기한 UPS와 함께 사용되어 정전보상기능과 전압조정기능 등을 동시에 활용하게 되므로, 최근에는 이러한 UPS와 AVR의 기능을 함께 갖는 다양한 제품들이 개발되고 있다.In addition, the AVR (Automatic Voltage Regulator) is a device that constantly outputs irregular voltage caused by the change of the input voltage. It is mainly used with the UPS, and thus the power failure compensation function and the voltage regulation function are used simultaneously. Various products having the functions of the UPS and the AVR are being developed.

도 1은 종래기술에 의한 UPS/AVR 복합전원장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a UPS / AVR combined power supply according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 UPS/AVR 복합전원장치는, 상용교류전원을 직류로 변환하여 배터리(BATT)를 충전시키며 인버터에 직류전원을 공급하는 A/D컨버터(4)와, 상기 직류전원을 교류전력으로 변환하여 부하에 공급하는 D/A 인버터(6)와, 상기 D/A인버터(6)의 이상시 또는 과부하시에 대비하여 상용교류전원 또는 D/A인버터(6)의 교류전원을 출력교류전원으로 하여 선택적으로 외부 시스템으로 인가하는 동기절체 스위치부(7) 및 입력전원을 감시하여 상기 동기절체 스위치부(7)의 동작을 제어하는 CPU(1)으로 구성된다. 도면에서 미설명부호 2는 배터리(BATT)의 충전상태와 전원공급상태 등을 표시하기 위한 전면 패널, 3 및 8은 노이즈 필터이다.As shown in FIG. 1, the conventional UPS / AVR composite power supply device includes an A / D converter 4 for converting commercial AC power into DC to charge a battery Batt and supply DC power to an inverter. The D / A inverter 6 converts the DC power into AC power and supplies the load to the load, and the commercial AC power or D / A inverter 6 in case of abnormality or overload of the D / A inverter 6. ) Is composed of a synchronous transfer switch unit (7) for selectively applying an AC power source of the AC power supply to an external system, and a CPU (1) for monitoring the input power and controlling the operation of the synchronous transfer switch unit (7). . In the drawing, reference numeral 2 denotes a front panel for displaying a charging state and a power supply state of a battery Batt, and 3 and 8 are noise filters.

이하, 상기와 같은 종래 UPS/AVR 복합전원장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the conventional UPS / AVR combined power supply device will be described.

먼저, 입력단자를 거쳐 입력된 상용교류전원은 정상동작시에 A/D컨버터(4)에서 직류전원으로 변환되고, 이는 충전기(5)에 구비된 다수의 배터리(BATT)를 충전한다. 또한, 상기 A/D컨버터(4)의 직류전원은 다시 D/A인버터(7)에서 교류전원으로 변환되어 동기절체 스위치부(7) 및 복수의 출력단자를 통해 외부의 시스템에 인가된다. 이때, A/D컨버터(4)는 단계적으로 저전압과 과전압을 조정하여 입력 전압의 변동에 의해 생기는 불규칙한 전압을 일정하게 하여 출력한다.First, the commercial AC power input via the input terminal is converted from the A / D converter 4 to the DC power in normal operation, which charges a plurality of batteries BATT included in the charger 5. In addition, the DC power of the A / D converter 4 is converted into the AC power from the D / A inverter 7 and applied to the external system through the synchronous transfer switch unit 7 and the plurality of output terminals. At this time, the A / D converter 4 adjusts the low voltage and the overvoltage step by step so as to uniformly output the irregular voltage generated by the variation of the input voltage.

상기와 같은 상태에서 상용교류전원이 정전되면 상기 소정의 전압을 충전한 배터리(BATT)의 직류전원이 D/A인버터(6)에서 교류전원으로 변환되고, 동기절체 스위치부(7)를 통해 외부의 시스템으로 인가됨으로써, 그 외부의 시스템은 정전에도 불구하고 안정된 동작을 할 수 있게 된다.In the above state, when commercial AC power is out of power, the DC power of the battery BAT charged with the predetermined voltage is converted from the D / A inverter 6 to the AC power, and externally via the synchronous transfer switch 7. By being applied to the system, the external system can operate stably despite the power failure.

이와 같은 동작중에 다시 상용 교류전원이 인가되면, 충전기(5)는 다시 배터리(BATT)를 충전하게 된다.If the commercial AC power is applied again during this operation, the charger 5 again charges the battery BATT.

또한, 상기 D/A인버터(6)에 이상이 발생한 경우에는 CPU(1)에서 이를 감지하 여 동기절체 스위치부(7)의 절체 동작에 의해 상용 교류전원을 직접 외부의 시스템에 바이패스(bypass)시켜 인가하게 되며, 이때는 전면 패널(2)에 축전지상태를 보아 사용자가 이상이 발생함을 인식할 수 있다.In addition, when an abnormality occurs in the D / A inverter 6, the CPU 1 detects the error and bypasses the commercial AC power directly to an external system by switching operation of the synchronous transfer switch 7. In this case, the user may recognize that an abnormality occurs by looking at the battery state on the front panel 2.

이와 같은 종래기술에 의하면, 예로서 컴퓨터 한대의 시스템에도 컴퓨터 본체와 모니터, 프린터, 디지타이저, 허브, 플로터, 외장형 모뎀 등이 있는데, 이중에는 정전시에 전원 보상을 필요로 하는 것과 필요로 하지 않는 것이 있는 한편, 전원이 불규칙한 것에는 약한 장비가 있기 때문에 UPS와 AVR 기능이 함께 사용함으로써, UPS와 AVR을 따로 구입하지 않아 비싼 비용을 치르지 않아도 되는 장점이 있다.According to the prior art, for example, a single computer system includes a computer main body, a monitor, a printer, a digitizer, a hub, a plotter, an external modem, and the like, which requires and does not require power compensation during a power failure. On the other hand, because there are weak equipment in the irregular power supply, by using the UPS and the AVR function, there is an advantage that you do not have to pay expensive costs because you do not purchase the UPS and AVR separately.

그러나, 종래의 무정전 전원장치는, 상용라인 측면에서 보면 무정전 전원장치로 말미암아 상용라인의 효율저하, 고조파노이즈 발생, 역률왜곡등 도리어 전원라인의 신뢰성을 떨어뜨리는 일이 많이 발생하고 있다. 특히 최근 발생하는 용량성 부하 증가로 말미암아 고조파 전류로 인한 발전소에 장애가 나타나고 있으며, 피크 전력의 문제가 심각해져 무정전 전원장치 자체로 말미암은 문제에 대한 대책이 매우 필요한 상황이다.However, in the conventional uninterruptible power supply, the uninterruptible power supply has caused a lot of deterioration in the reliability of the power supply line, such as deterioration of efficiency of the commercial line, generation of harmonic noise, and power factor distortion. In particular, due to the recent increase in capacitive loads, there are disturbances in power plants due to harmonic currents, and the problem of peak power is so severe that there is a need for countermeasures caused by the uninterruptible power supply itself.

또한, 부하측면에서 보면, 비선형 부하시 무정전 전원장치의 출력왜율로 말미암아 인접기기에 나쁜 영향을 주어 고품질의 사용전원 공급을 방해하는 면이 있어 이를 근본적으로 개선할 필요성이 증대하고 있다.In addition, from the load side, the output distortion of the uninterruptible power supply device in a non-linear load adversely affects the neighboring devices, thereby hindering the supply of high-quality used power, which necessitates the need for fundamental improvement.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 주제어기를 마이크로 프로세서로 사용하여 정류기와 인버터의 펄스폭변조(PWM) 발생 및 바이패스 전력반도체 스위칭 펄스신호 발생 등을 포함하여 모든 기능이 소프트웨어화되어 시스템에 관련된 여러 가지 변수들을 키패드로 설정시켜 기억되게 함으로써 고기능화 한 유피에스를 제공하기 위한 것이다.Therefore, the present invention devised to solve the above problems is to use the main controller as a microprocessor, all functions, including the generation of pulse width modulation (PWM) of the rectifier and inverter, the generation of bypass power semiconductor switching pulse signal, etc. It is designed to provide a high functionalized UI by storing various parameters related to the system by using a keypad to be memorized.

또한 본 발명은 키패드 입력신호 처리 및 모니터링을 위한 LCD 제어는 8-BIT PIC 마이크로-콘트롤러를 사용하여 주제어기와 통신으로 처리되어 전기적인 외부 환경에 강하고 분리 운용할 수 있도록 한 유피에스를 제공하기 위한 것이다.In another aspect, the present invention is to provide a UPS that the LCD control for keypad input signal processing and monitoring is processed in communication with the main controller using an 8-BIT PIC micro-controller to be strong and separated operation in the electrical external environment. .

또한, 본 발명은 3상 입/출력전압의 빠른 감지 기술을 통하여 라인전압과 연계하여 출력전압의 단전됨이 없도록 출력되고 절체시간이 무시되는 온라인 유피에스를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide an on-line UPS that is output so that the output voltage is not disconnected in conjunction with the line voltage and the transfer time is ignored through the rapid detection technology of the three-phase input / output voltage.

또한, 본 발명은 정상적인 3상 입/출력전압하에서는 라인을 통하여 부하에 고효율로 에너지를 공급하며 인버터는 3상 입/출력 전압과 거의 동일한 전압을 발생시켜 충전을 하면서 비정상적인 전압에 대응하도록 한 유피에스를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention supplies energy to the load with high efficiency through the line under normal three-phase input / output voltage, and the inverter generates a voltage almost the same as the three-phase input / output voltage to charge the abnormal voltage while charging It is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유피에스는, 3상 입력스위치를 통해 입력된 입력전원을 단상으로 변환하는 제1트랜스포머와; 상기 제1트랜스포머를 통해 입력된 입력전원을 스위칭하는 배분스위치와; 상기 배분스위치를 통해 입력된 전원을 1차 코일을 통해서 부하측으로 전압/전류를 필터링하는 입력필터와; 상기 입력필터에 대해 필터링된 전압/전류를 안정화하는 PWM 정류기와; 무정전 전원을 공급하기 위한 밧데리와; 정전시 상기 밧데리 전원을 교류전원으로 변환시켜 부하측에 출력하거나, 정상시에 부하측으로부터 상기 입력전원을 입력받아 직류전원으로 변환하여 상기 밧데리에 충전시키기 위한 인버터와; 상기 인버터와 상기 PWM 정류기의 출력 부하측 사이에 연결되어 정상전원시 부하측 출력전원을 상기 인버터측으로, 정전시 상기 인버터의 출력을 상기 부하측 전원으로 필터링하는 출력필터와; 상기 출력필터와 연결되어 출력 전원을 3상으로 변환하는 상기 제2트랜스포머와; 상기 출력필터와 SCR의 출력을 상기 제2트랜스포머를 통해 전원을 안정화시켜 고속 출력하는 3상출력스위치와; 상기 입력스위치 후단에서 입력전압(Vi)과 입력전류(Is)를, 상기 부하측 연결단에서 출력전압(Vo)과 출력전류(Ip)를, 상기 밧데리에서 직류전압(Vd)을 각각 검출하되, 변압기(Potential Transformer : PT) 및 변류기(Current Transformer : CT)를 이용해 검출된 신호를 저항회로에 의해 지연시간 없이 고속으로 검출하기 위한 제1 및 제2 고속검출부와; 상기 제1 및 제2 고속검출부에 의해 검출되는 입/출력 전압 및 전류와 직류 전압을 입력받고, 키입력에 의해 각종 기능을 설정하여 무정전 제어와 자동전압제어(AVR)기능 및 각종 감시 및 표시와 보호 기능 등을 제어하기 위한 마이크로프로세서와; 상기 마이크로프로세서의 펄스폭변조(PWM) 제어신호에 의거하여 상기 정류기의 펄스폭변조(PWM) 제어 신호를 출력하며 인버터의 펄스폭변조(PWM) 제어 신호를 출력하는 게이트 드라이버와; 각종 기능설정 및 모니터링 제어와 설정치 제어 등을 위해 운전자가 조작할 수 있도록 하는 키패드와, 각종 상태 표시와 아울러 기능 설정시의 메뉴표시와 설정치 표시등을 위한 LCD를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.UPS according to the present invention for achieving the above object, the first transformer for converting the input power input through the three-phase input switch to a single phase; A distribution switch for switching the input power input through the first transformer; An input filter for filtering voltage / current through the primary coil from the power input through the distribution switch; A PWM rectifier for stabilizing the filtered voltage / current for the input filter; A battery for supplying uninterruptible power; An inverter for converting the battery power into an AC power and outputting it to a load side during a power failure, or receiving the input power from the load side in normal operation, converting the battery power into a DC power, and charging the battery; An output filter connected between the inverter and the output load side of the PWM rectifier to filter the load side output power to the inverter side during normal power supply and the output of the inverter to the load side power source in case of power failure; A second transformer connected to the output filter to convert output power into three phases; A three-phase output switch for stabilizing power through the second transformer and outputting the output of the output filter and the SCR; An input voltage Vi and an input current Is at the rear end of the input switch, an output voltage Vo and an output current Ip at the load side connection terminal, and a DC voltage Vd at the battery, respectively, are detected. First and second high speed detectors for detecting signals detected by using a potential transformer (PT) and a current transformer (CT) at high speed without delay by a resistance circuit; Input / output voltage and current and DC voltage detected by the first and second high speed detectors are inputted, and various functions are set by key input to control uninterrupted control, automatic voltage control (AVR) function, and various kinds of monitoring and display. A microprocessor for controlling a protection function or the like; A gate driver for outputting a pulse width modulation (PWM) control signal of the rectifier and a pulse width modulation (PWM) control signal of an inverter based on a pulse width modulation (PWM) control signal of the microprocessor; Keypads for allowing the operator to operate for various function setting, monitoring control and set value control, and various status display as well as LCD for menu display and set value indicator when setting the function.

상기 마이크로프로세서는, 직류 AVR기능을 위하여 상기 PWM 정류기를 제어하여 출력전압을 제어하기 위한 출력전압 제어부와; 상기 밧데리의 충전 전압 및 충전 전류를 제어하는 밧데리 충전 제어부와; 입력 및 출력 전압을 모니터링하여 이에 대한 표시제어와 아울러 경보제어등을 하기 위한 라인 전압 모니터링부와; 각종 모드별 설정값을 저장하여 관리하기 위한 모드별 설정부와; 상기 각부의 제어와 아울러 시스템 운전 조건의 선택과 경보제어, 각종 보호기능 및 바이패스등을 제어하기 위한 주 제어부와; 상기 각부의 제어기능에 따라 상기 주제어부의 제어에 의해 상기 인버터의 게이트 제어를 위한 펄스폭변조 신호를 발생시켜 상기 게이트 드라이버로 출력하는 펄스폭변조 발생부로 구성됨을 특징으로 한다.The microprocessor includes: an output voltage controller for controlling the output voltage by controlling the PWM rectifier for a DC AVR function; A battery charging control unit controlling a charging voltage and a charging current of the battery; A line voltage monitoring unit for monitoring input and output voltages and performing display control and alarm control thereof; A mode setting unit for storing and managing various mode setting values; A main control unit for controlling each unit and controlling selection of system operating conditions, alarm control, various protection functions and bypasses; And a pulse width modulation generator for generating a pulse width modulation signal for controlling the gate of the inverter under the control of the main controller and outputting the pulse width modulation signal to the gate driver.

상기 키패드와 LCD를 분리 구성하는 경우, 8 비트(bit) 마이크로 콘트롤러를 입/출력제어기로서 사용하여 상기 마이크로프로세서와 통신하게 함으로써 독립적인 구성이 가능하고 아울러 마이크로프로세서의 키입력 처리와 표시제어 기능을 분담시키도록 구성할 수 있다.When the keypad and the LCD are separately configured, an 8-bit microcontroller can be used as an input / output controller to communicate with the microprocessor so that independent configuration is possible and the key input processing and display control functions of the microprocessor are controlled. Can be configured to share.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 실시예를 보인 유피에스 시스템 구성도이고, 도 3은 도 2의 마이크로 프로세서의 내부 기능 블록도이며, 도 4는 본 발명에 의한 올 아이지비티 유피에스 시스템의 다른 실시예 구성도이고, 도 5는 본 발명에 의한 올 아이지비티 유피에스 시스템의 간략 회로도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a UPS system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a block diagram illustrating an internal functional block of the microprocessor of FIG. 2, and FIG. 4 is another embodiment of an all-Igency UPS system according to the present invention. Fig. 5 is a simplified circuit diagram of an all-IGBIS system according to the present invention.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 올 아이지비티 유피에스 시스템 은, 3상 입력스위치(21)를 통해 입력된 입력전원을 단상으로 변환하는 제1트랜스포머(12)와, 상기 제1트랜스포머(12)를 통해 입력된 입력전원을 스위칭하는 배분스위치(22)와, 상기 배분스위치(22)를 통해 입력된 전원을 1차 코일을 통해서 부하측으로 전압/전류의 필터링하는 입력필터(13)와, 상기 입력필터(13)에 대해 필터링된 전압/전류를 안정화하는 펄스폭변조(PWM) 정류기(14)와, 무정전 전원을 공급하기 위한 밧데리(15)와, 정전시 상기 밧데리(15) 전원을 교류전원으로 변환시켜 부하측에 출력하거나, 정상시에 부하측으로부터 상기 입력전원을 입력받아 직류전원으로 변환하여 상기 밧데리(15)에 충전시키기 위한 인버터(16)와, 상기 인버터(16)와 상기 PWM 정류기(14)의 출력 부하측 사이에 연결되어 정상전원시 부하측 출력전원을 상기 인버터(16) 측으로, 정전시 상기 인버터(16)의 출력을 상기 부하측 전원으로 필터링 출력하는 출력필터(17)와, 상기 출력필터(17)와 연결되어 출력 전원을 3상으로 변환하는 제2트랜스포머(18)와, 상기 출력필터(17)와 SCR(11)의 출력을 상기 제2트랜스포머(18)를 통해 전원을 안정화시켜 고속 출력하는 3상출력스위치(23)와, 상기 입력스위치 후단에서 입력전압(Vi)과 입력전류(Is)를, 상기 부하측 연결단에서 출력전압(Vo)과 출력전류(Ip)를, 상기 밧데리에서 직류전압(Vd)을 각각 검출하되, 변류기(CT) 및 변압기(PT)를 이용해 검출된 신호를 저항회로에 의해 지연시간 없이 고속으로 검출하기 위한 제1 및 제2 고속 검출부(80,81)와, 상기 제1 및 제2 고속검출부(80,81)에 의해 검출되는 입/출력 전압 및 전류와 직류 전압을 입력받고, 키입력에 의해 각종 기능을 설정하여 무정전 제어와 자동전압제어(AVR)기능 및 각종 감시 및 표시와 보호 기능등을 제어하기 위한 마이크로프로세서(900)와, 상기 마이크로프로세서의 펄스폭변조(PWM) 제어신호에 의거하여 상기 PWM 정류기(14)는 펄스폭변조(PWM) 제어 신호를 출력하며 인버터(16)의 펄스폭변조(PWM) 제어 신호를 출력하는 게이트 드라이버(70)와, 각종 기능설정 및 모니터링 제어와 설정치 제어등을 위해 운전자가 조작할 수 있도록 하는 키패드(100)와, 각종 상태 표시와 아울러 기능 설정시의 메뉴표시와 설정치 표시등을 위한 LCD(110)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.2 to 5, the all-iSIV UPS system according to the present invention includes a first transformer 12 for converting an input power input through a three-phase input switch 21 into a single phase and the first transformer 12; Distribution switch 22 for switching the input power input through the transformer 12, and input filter 13 for filtering the voltage / current of the power input through the distribution switch 22 to the load side through the primary coil And a pulse width modulation (PWM) rectifier 14 for stabilizing the filtered voltage / current with respect to the input filter 13, a battery 15 for supplying an uninterruptible power supply, and a power supply for the battery 15 during power failure. Converts into an AC power and outputs it to the load side, or the inverter 16 receives the input power from the load side in normal state, converts it into DC power and charges the battery 15, the inverter 16 and the PWM. Output load side rectifier 14 Connected to the output filter 17 for filtering and outputting the load side output power to the inverter 16 side during normal power supply and the output of the inverter 16 to the load side power during power failure; A three-phase output switch for stabilizing power at high speed by outputting the output of the second transformer 18 and the output filter 17 and the SCR 11 through the second transformer 18 to convert the output power into three phases. 23, an input voltage Vi and an input current Is at the rear end of the input switch, an output voltage Vo and an output current Ip at the load side connection terminal, and a DC voltage Vd at the battery. First and second high speed detectors 80 and 81 for detecting the signals detected using the current transformer CT and the transformer PT at high speed without a delay time by the resistance circuit; 2 Input / output voltage and current and DC voltage detected by the high-speed detector 80 and 81 A microprocessor 900 for controlling uninterruptible control, automatic voltage control (AVR), and various monitoring, display and protection functions by setting various functions by inputting a key, and pulse width modulation of the microprocessor ( The PWM rectifier 14 outputs a pulse width modulation (PWM) control signal based on a PWM control signal and outputs a pulse width modulation (PWM) control signal of the inverter 16, and various functions. Keypad 100 to allow the operator to operate for setting and monitoring control and set value control, and LCD 110 for displaying the menu and set value indicators when setting the function as well as various status display do.

여기서, 도면에서 입력단과 출력단의 전압 전류 검출을 위한 변압기(PT), 변류기(CT)등은 도면에 표시되지 않았으나 유피에스 시스템 회로에서 이러한 검출은 당업자라면 당연히 쉽게 알 수 있는 사항이므로 도면의 간략화를 위하여 생략한다.Here, the transformer (PT), the current transformer (CT), etc. for detecting the voltage and current of the input and output terminals in the drawing is not shown in the drawing, but the detection in the UPS system circuit is obvious to those skilled in the art. To omit them.

그리고, 상기 PWM 정류기(14)와 병렬로 3상 전원 선중 어느 1상 전원선에 SCR(11)이 설치되어 마이크로프로세서(900)에 의해 비상차단등을 제어할 수 있도록 구성된다.In addition, the SCR 11 is installed in any one-phase power line of the three-phase power line in parallel with the PWM rectifier 14, and configured to control the emergency shutoff lamp by the microprocessor 900.

한편, 상기 마이크로프로세서(900)는, 본 발명의 핵심기능들을 프로그램에 의해 제어하는 것으로 그 기능을 블록으로 표시하면 도 3에 도시된 바와 같다.On the other hand, the microprocessor 900 is to control the core functions of the present invention by a program as shown in FIG.

상기 마이크로프로세서(900)는, 직류 AVR기능을 위하여 펄스폭변조(PWM) 정류기(14) IGBT를 제어하여 출력전압을 제어하기 위한 출력전압 제어부(92)와, 상기 밧데리(15)의 충전 전압 및 충전 전류를 제어하는 밧데리 충전 제어부(94)와, 입력 및 출력 전압을 모니터링하여 이에 대한 표시제어와 아울러 경보 제어 등을 하기 위한 라인 전압 모니터링부(95)와, 각종 모드별 설정값을 저장하여 관리하기 위한 모드별 설정부(96)와, 상기 각부의 제어와 아울러 시스템 운전 조건의 선택과 테스 트 운전, 경보제어, 각종 보호기능 및 바이패스 등을 제어하기 위한 주 제어부(93)와, 상기 각부의 제어기능에 따라 상기 주제어부(93)의 제어에 의해 상기 인버터(16)의 게이트 제어를 위한 펄스폭변조(PWM) 신호를 발생시켜 상기 게이트 드라이버(70)로 출력하는 펄스폭변조(PWM) 발생부(91)로 구성된다.The microprocessor 900, the output voltage control unit 92 for controlling the output voltage by controlling the pulse width modulation (PWM) rectifier 14 IGBT for the DC AVR function, and the charging voltage of the battery 15 and Battery charge control unit 94 for controlling the charging current, the line voltage monitoring unit 95 for monitoring the input and output voltage, and display control and alarm control, and the setting value for each mode is stored and managed A mode setting unit 96 for controlling each unit, a main control unit 93 for controlling selection of system operating conditions, control of test operation, alarm control, various protection functions and bypasses, and each unit The pulse width modulation (PWM) for generating a pulse width modulation (PWM) signal for the gate control of the inverter 16 by the control of the main control unit 93 according to the control function of the output to the gate driver 70 foot It consists of a part 91.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 키패드와 LCD를 독립된 제어기로 구성하는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 8-bit 마이크로 콘트롤러를 입/출력제어기(120)로서 사용하여 상기 마이크로프로세서(900)와 통신하게 함으로써 독립적인 구성이 가능하고 아울러 마이크로프로세서의 키입력 처리와 표시제어 기능을 분담 시키도록 구성할 수 있다.As shown in FIG. 7, when the keypad and the LCD are configured as independent controllers, as shown in FIG. 4, an 8-bit microcontroller is used as the input / output controller 120 to display the microprocessor 900. It can be configured to communicate with and can be configured to share the microprocessor's key input processing and display control functions.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention configured as described above are as follows.

본 발명은 무정전 전원 장치로서의 기능과 아울러 AVR기능을 동시에 수행하는데, 주 제어를 소프트웨어화 시켜 고효율 고기능 온라인 유피에스로서 동작한다. 사용이 가능한 라인 전압에서는 효율을 극대화하기 위해 인버터는 출력전압을 정전압으로 제어하면서 출력전력은 라인으로부터 공급되도록 출력과 입력과의 완충전압을 제어하는 직류 AVR기능을 수행한다, 모든 기능이 소프트웨어화되어 있으며 시스템에 관련된 여러 가지 변수들은 키패드로 설정되어 기억된다.The present invention simultaneously performs the function as an uninterruptible power supply and an AVR function, and operates as a highly efficient high-function online UPS through software main control. In order to maximize the efficiency at the available line voltage, the inverter controls the output voltage to a constant voltage and performs the DC AVR function that controls the buffer voltage between the output and the input so that the output power is supplied from the line. The various parameters related to the system are stored in the keypad.

먼저, 도 5의 회로를 참조해서 기본 흐름을 설명하면, 입력전원(Vi)은 3상입력스위치(21)를 통해 전원이 입력되어 제1트랜스포머(12)를 통해 입력된 전원을 1차 코일을 통해서 부하측으로 출력된다. 이때, 상기 펄스폭변조(PWM) 정류기(14)의 전압 및 전류가 제어되어 출력전압(Vo)의 제어가 이루어져 직류 AVR기능을 수행한 다. 상기 PWM 정류기(14)는 마이크로프로세서(900)의 제어에 의해 펄스폭변조(PWM) 제어된다.First, the basic flow will be described with reference to the circuit of FIG. 5. The input power Vi is inputted through the three-phase input switch 21 to supply power input through the first transformer 12 to the primary coil. Output to the load side through. At this time, the voltage and current of the pulse width modulation (PWM) rectifier 14 are controlled to control the output voltage Vo to perform the DC AVR function. The PWM rectifier 14 is pulse width modulated (PWM) controlled by the control of the microprocessor 900.

정상적인 전원 입력 상황에서는, 상기 출력 부하측 전압(Vo)이 인버터(16)에 연결되고, 상기 인버터(16)는 마이크로프로세서(900)의 제어에 의해서 직류전압으로 변환시켜 밧데리(15)에 충전하게 된다.In a normal power input situation, the output load side voltage Vo is connected to the inverter 16, and the inverter 16 is converted into a DC voltage by the control of the microprocessor 900 to charge the battery 15. .

입력전원이 정전되는 경우, 마이크로프로세서(900)의 제어에 의해 상기 인버터(16)가 제어되어 상기 밧데리(15)의 직류 전원이 교류전원으로 변환되어 출력필터를 통해서 출력 부하측에 공급되어 무정전 전원장치로서 동작하게 되는 것이다.When the input power is out of power, the inverter 16 is controlled by the control of the microprocessor 900 so that the DC power of the battery 15 is converted into AC power and supplied to the output load side through an output filter. It will work as.

본 발명의 PWM 제어는 정류기의 정현파 전압제어 및 인버터 정현파 전압제어를 위해 사용되며, 기존 바이폴라 PWM 방식보다 제어방식에 있어서는 더욱 복잡하지만 리플 전압이 2배정도 줄어들 수 있는 유니폴라(unipolar) PWM 방식을 사용하며, 이는 도 3의 마이크로프로세서(900)의 내부 프로그램상에서 PWM 발생부(91)에 의해 제어되는 것이다. 인버터에서 출력되는 정현파 주파수는 키패드에 의해서 설정될 수 있으며, 라인 주파수와는 다르게 운전될 수도 있다. 즉, 고속 검출부(80)에서 입력 전압(Vi)을 검출할 때 전압의 제로크로싱에 의해 주파수를 감지하고, 입력주파수와 출력주파수가 다른 경우 설정된 출력주파수에 맞게 PWM을 제어하여 자동으로 출력주파수를 설정된 주파수로 맞출 수 있게 된다.The PWM control of the present invention is used for sine wave voltage control and inverter sine wave voltage control of the rectifier, and is more complicated in the control method than the conventional bipolar PWM method, but uses a unipolar PWM method that can reduce the ripple voltage by about 2 times. This is controlled by the PWM generator 91 on the internal program of the microprocessor 900 of FIG. The sinusoidal frequency output from the inverter may be set by the keypad and may be operated differently from the line frequency. That is, when the high speed detector 80 detects the input voltage Vi, the frequency is detected by zero crossing of the voltage, and when the input frequency and the output frequency are different, the PWM is controlled according to the set output frequency to automatically output the output frequency. You can tune to the set frequency.

출력전압 제어부(92)는, 측정된 출력전압과 기준출력전압을 일치시키는 자동전압제어(Automatic voltage regulator : AVR)의 기능을 제어하는 것으로서, 부하에 대한 응답성과 안정성을 얻을 수 있도록 전압제어 및 출력전류 보상제어 기능을 수행한다. 상기 제1,2 고속검출부(80,81)를 통해서 입력전압 및 입력전류와, 출력전압 및 출력전류를 검출하여 설정된 출력전압 및 출력전류를 일치시키도록 연산처리하여 PWM 제어하게 되고, 이에 따라 상기 펄스폭제어(PWM) 정류기(14)의 전압 및 전류가 제어되어 출력전압 및 출력전류 보상이 이루어져 직류 AVR기능을 수행할 수 있게 된다.The output voltage control unit 92 controls the function of the automatic voltage regulator (AVR) that matches the measured output voltage with the reference output voltage. The voltage control and output is performed to obtain responsiveness and stability to the load. Perform the current compensation control function. The first and second high speed detectors 80 and 81 detect the input voltage and the input current, the output voltage and the output current, and perform PWM processing to match the set output voltage and the output current. The voltage and current of the pulse width control (PWM) rectifier 14 are controlled to perform output voltage and output current compensation to perform a DC AVR function.

밧데리 충전 제어부(94)는, 일반적인 부동충전전압(float charging voltage)까지 충전시키는 부동충전과, 처음 설치시나 배터리 저전압까지 방전된 후의 충전시 최대 충전전압까지 충전하는 균등충전을 수행하며, 충전전류는 최대 충전전류로 제한된다. 균등충전시 충전전류가 최대 충전전류값의 10% 이하에 도달하면 부동충전으로 들어가게 된다. 충전전류의 제어는 입력전류와 출력전류의 차에 의해 실효치 전류를 계산하여 밧데리 충전 전류를 검출하며, 최대 충전전류 값으로 제한하여 충전하고 만충전시에 도달할때는 정전압 제어기능으로 충전전류가 감소되고, 충전전류 응답성은 충전 제어 이득으로 결정한다. 균등충전 전압의 온도보상에 있어서 기온이 상온보다 떨어지면 충전전압을 올리며, 상온보다 올라가면 충전전압을 내린다. 상온보다 높은 기온에서의 온도 보상은 양온도보상을 사용하며, 낮은 기온에서의 보상은 음온도 보상을 사용한다.The battery charge control unit 94 performs a floating charge for charging up to a general float charging voltage, and even charging for charging up to a maximum charging voltage at the time of initial installation or charging after being discharged to a battery low voltage. Limited to maximum charging current. When the charging current reaches 10% or less of the maximum charging current value during even charging, it enters the floating charging. The charging current control calculates the effective current based on the difference between the input current and the output current and detects the battery charging current.When charging by limiting to the maximum charging current value and reaching full charge, the charging current is reduced by the constant voltage control function. Charge current responsiveness is determined by the charge control gain. In the temperature compensation of the even charging voltage, if the temperature drops below room temperature, the charging voltage is increased. Temperature compensation at temperatures above room temperature uses positive temperature compensation, and compensation at low temperatures uses negative temperature compensation.

3상전압 모니터링부(95)는, 3상전압의 정상과 비정상 유무는 정상적인 전압과의 전압차이로 결정되며, 이 값이 지정된 값보다 크면 인버터들을 동작시킨다. 이는 입력전압을 감시하여 제어하게 되는 것이며, 3상 전압 검출시 3상 전압 강하의 경계치에서 히스테리시스 전압을 통하여 3상 운전과 인버터 운전과의 빈번한 변 화를 제거할 수 있다.The three-phase voltage monitoring unit 95 determines whether the normal and abnormality of the three-phase voltage is a voltage difference from the normal voltage, and if the value is larger than the specified value, the inverters are operated. This is to monitor and control the input voltage, and it is possible to eliminate the frequent change between the three-phase operation and the inverter operation through the hysteresis voltage at the boundary of the three-phase voltage drop when detecting the three-phase voltage.

3상 전압이 비정상적인지를 검출하는데 있어서 3상 전압의 검출 시정수를 사용하여 3상 전압의 감도를 둔감시킬 수 있고, 3상 전압의 주파수가 지정된 값에서 변화 허용치 이상 벗어나게 되면 3상으로 운전하지 않고 인버터만 동작시켜 밧데리 전압으로 출력을 보내게 된다.In detecting the abnormality of the three-phase voltage, the detection time constant of the three-phase voltage can be used to reduce the sensitivity of the three-phase voltage.If the frequency of the three-phase voltage exceeds the allowable value of change from the specified value, the operation is not performed in three-phase. Only the inverter operates and sends the output to the battery voltage.

즉, 전압 감시는 계통 히스테리시스 전압을 적용하고, 계통전압 시정수를 사용하여 빈번한 변화를 줄이며, 계통이상주파수 또는 계통이상 전압 밖으로 벗어나는 경우 3상 전압으로 운전하지 않고 인버터만 동작시킨다. 3상 전압으로 운전하지 않고 인버터만 동작시키는 것은, 마이크로프로세서(900)의 제어에 의해 SCR(11)을 차단함으로써 3상전압, 즉 입력전압이 출력부하로 출력되는 것을 차단하고, 인버터(16)를 작동시켜 밧데리(15)의 충전전원을 교류전원으로 변환시켜 부하측 출력전압(Vo)으로 출력하는 것을 의미한다.In other words, the voltage monitoring applies the system hysteresis voltage, reduces the frequent change by using the system voltage time constant, and operates the inverter only without operating as a three-phase voltage when it is out of the system abnormal frequency or the system abnormal voltage. Operating only the inverter without operating with the three-phase voltage is to cut off the three-phase voltage, that is, the input voltage to the output load by cutting off the SCR 11 under the control of the microprocessor 900, the inverter 16 By operating the means to convert the charging power of the battery 15 to AC power to output to the load side output voltage (Vo).

모드별 설정부(96)는 각종 설정치를 설정하기 위한 것으로서, 키패드(100)의 메뉴 선택에 의해 각종 설정치를 설정하여 저장시켜둔다. 그리고, 선택기능으로서, 시스템의 운전주파수가 60㎐인지 50㎐인지를 선택하게 하고, 인버터 운전에 의하여 밧데리 전부가 방전되었다가 3상 전압이 들어오게 되면 시스템을 자동으로 운전할 것인지를 선택하며, 제어보드의 릴레이접전 단자(a 접점 및 b접점) 운전 방식을 선택한다.The setting unit 96 for each mode is for setting various setting values, and sets and stores various setting values by menu selection of the keypad 100. Then, as a selection function, it is possible to select whether the operating frequency of the system is 60 kHz or 50 kHz, select whether to operate the system automatically when all batteries are discharged by the inverter operation and the 3-phase voltage comes in. Select relay contact terminal (a contact and b contact) operation method of board.

또한, 파인 케리브레이션(Fine calibration)을 위하여 아날로그 데이터로부터 수치를 받아들이거나 출력할때 변환이득이 정확하게 되어 있지 않으면 프로세서 에서 오차가 생기므로 변환이득을 재조정할 필요가 있다.Also, if the gain is not correct when accepting or outputting numerical values from analog data for fine calibration, an error will occur in the processor, and the gain needs to be readjusted.

이는 파인 켈이브레이션 파라메타에서 조정할 수 있으며, 밧데리 전압이득은 밧데리 전압의 측정이득을, 출력 전압 이득은 출력전압의 측정이득을, 출력전류 이득은 출력전류의 측정이득을, 충전 전류 이득은 충전전류의 측정이득을, 입력 전압이득은 입력전압의 측정이득을 조절한다. 이러한 변수들은 정격 출력전류를 이용하여 LCD(110)에 나타낸다. 출력전압이득은 증가되면 3상 모드에서는 LCD에 나타나는 값은 증가하며 인버터 모드의 정전압 제어에서는 감소된다.This can be adjusted in fine calibration parameters, where the battery voltage gain is the measurement gain of the battery voltage, the output voltage gain is the measurement gain of the output voltage, the output current gain is the measurement gain of the output current, and the charge current gain is the charge current. The measured gain of the input voltage gain adjusts the measured gain of the input voltage. These variables are displayed on the LCD 110 using the rated output current. As the output voltage gain increases, the value displayed on the LCD in 3-phase mode increases and decreases in constant voltage control in inverter mode.

주 제어부(93)는, 상기 각부를 제어함과 아울러 각부의 제어기능에 따라 PWM발생부(91)를 제어하여 실재 올 아이지비티 유피에스 시스템의 주제어를 실행하게 된다. 경보기능은, 정상적인 3상전압에서는 부저가 울리지 않으며, 비정상적인 3상 전압에서 인버터가 동작될 경우 부저가 울리게 된다. 부저의 울림은 인버터 운전, 보호기능에 의한 이상발생, 밧데리 로우상태 등을 구별하여 서로 다르게 울리도록 한다.The main control unit 93 controls the respective units and controls the PWM generating unit 91 in accordance with the control function of each unit to execute the main words of the actual all-Issue UPS system. In the alarm function, the buzzer does not sound at the normal three-phase voltage, and the buzzer sounds when the inverter is operated at an abnormal three-phase voltage. The buzzer sounds differently by distinguishing inverter operation, abnormality caused by protection function, and battery low status.

인버터 동작시 부저가 울리게 되며, 키패드(100)의 알람 무음 스위치를 누르게 되면 부저가 울리지 않고 이 스위치를 다시 누르면 부저는 울리게 된다. 이상상태인 경우는 부저가 지속적으로 울리게 되며, 이상상태가 아닌 순간적인 과부하시 부저가 지속적으로 울리고 과부하가 해제되면 부저는 울리지 않는다. 또한 올 아이지비티 유피에스 시스템이 정지되어 있을 상태에서 부저가 울린다.When the inverter is operating, the buzzer sounds, and when the alarm silent switch of the keypad 100 is pressed, the buzzer does not sound without pressing the switch again. In case of an abnormal state, the buzzer will sound continuously, and if the momentary overload is not abnormal, the buzzer will sound continuously and if the overload is released, the buzzer will not sound. The buzzer also sounds while the All-Issue YouTube system is stopped.

보호기능은, 밧데리 저전압 상태와, 과전류, 과부하, 밧데리 이상, 바이패스 과전류 등을 보호기능로서 제어하게 된다.The protection function controls the battery undervoltage state, overcurrent, overload, battery abnormality, bypass overcurrent and the like as a protection function.

밧데리 저전압은 밧데리 전압이 전격전압의 85%까지 방전되면서 출력전압을 허용치까지 유지시키지 못하면, 밧데리 저전압신호를 발생시킨다. 이때 인버터의 운전은 최대 30초이며 밧데리 저전압에서 3상 전압이 복구되면 정상적인 운전으로 회복된다.The battery low voltage generates a battery low voltage signal when the battery voltage is discharged to 85% of the electric shock voltage and the output voltage is not maintained to the allowable value. At this time, the inverter operates for 30 seconds at maximum. When the 3-phase voltage is restored from the battery low voltage, the inverter returns to normal operation.

과전류는, 인버터 운전에서 출력전류가 부하상태의 이상으로 과전류가 300% 이상 지속적으로 발생하게 되면, 인버터를 보호하기 위하여 시스템이 정지한다.The overcurrent stops the system in order to protect the inverter when the overcurrent continuously occurs over 300% due to the output current exceeding the load state in the inverter operation.

과부하는, 인버터를 과부하로부터 보호하기 위한 것으로 출력전류가 정격전류 이상 운전 시 설정된 과부하로 1분까지의 누적된 양보다 크면 과부하로 인식한다.Overload is to protect the inverter from overload. If the output current is greater than the accumulated amount of up to 1 minute due to the overload set during operation over the rated current, it is recognized as overload.

밧데리 이상은, 인버터 운전에서 밧데리 전압이 정격전압의 85%까지 방전되면 이상신호를 발생시키며 인버터를 정지시킨다. 입력전원이 인가되었을 경우 밧데리가 개방되어 있을 때에도 밧데리 이상을 경보하며 이 경우에는 인버터를 계속 운전하며 밧데리가 연결되면 정상상태로 회복된다.Battery abnormality generates an abnormal signal and stops the inverter when the battery voltage is discharged to 85% of the rated voltage in the inverter operation. If the input power is applied, the battery will be alarmed even when the battery is open. In this case, the inverter will continue to operate and will return to normal when the battery is connected.

바이패스 과전류는, 3상 전압으로 동작하고 있을 때 출력단락 혹은 이상이 발생하여 바이패스 스위치를 보호하기 위하여 바이패스 스위치를 오프시킨다. 이상 전류의 기준치는 과전류 값이다.Bypass overcurrent turns off the bypass switch to protect the bypass switch when an output short or fault occurs when operating on a three-phase voltage. The reference value of the abnormal current is an overcurrent value.

그리고 테스트 기능은, 3상 전압과 관계없이 인버터를 테스트하기 위하여 키패드의 테스트 단자를 누르게 되면 SCR(14)을 오프시켜 10초간 인버터를 운전시킨 후에 정상적인 운전에 들어간다.When the test terminal of the keypad is pressed to test the inverter regardless of the three-phase voltage, the test function turns off the SCR 14 to operate the inverter for 10 seconds before entering normal operation.

초기화 기능은, 고장(fault) 초기화, 파라메타 초기화, 시스템 초기화가 있 으며, 고장 초기화는 과거 발생된 고장 기록들을 제거하여 준비상태를 만드는 것이며, 파라메타 초기화는 모든 변수나 선택기능을 디폴트 값으로 정한다. 시스템 초기화는 시스템을 재시작한다.Initialization functions include fault initialization, parameter initialization, and system initialization. Fault initialization removes past fault records and prepares them for readiness. Parameter initialization sets all variables or selection functions to their default values. System initialization restarts the system.

한편, 키패드와 LCD를 독립적인 콘트롤러로 구성하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 마이크로프로세서(900)와 통신하는 8-비트 마이크로 콘트롤러인 입/출력 제어기(120)를 더 사용하여 구성할 수 있으며, 독립적으로 구성되는 키패드 및 LCD에 의한 콘트롤판넬은 도 7에 도시된 바와 같이 상단에 시스템의 흐름을 나타내는 상태도와 2개의 LED를 구비하여 입력전원의 정상을 나타내는 "Line"과, 인버터로 운전되고 있음을 나타내는 "Inverter"와, 입력전원이 출력으로 공급되는 "Bypass", 시스템 비정상임을 나타내는 "Fault", "Overload"를 구비하여 구성된다.Meanwhile, when the keypad and the LCD are configured as independent controllers, the input / output controller 120 which is an 8-bit microcontroller communicating with the microprocessor 900 may be further configured as shown in FIG. 4. Independently configured keypad and LCD control panel has a state diagram showing the flow of the system at the top as shown in FIG. "Inverter" to indicate the presence of a signal, "Bypass" to supply the input power to the output, "Fault" to indicate that the system is abnormal, and "Overload".

LCD(110)는, 첫째줄은 유피에스의 전체적인 상황을 나타내며, 둘째줄은 유피에스의 각종 내부 변수를 나타낸다. 밧데리 전압용량, 밧데리 전압, 밧데리 전류, 출력전압, 출력전류, 입력전압, 입력전류, 출력주파수, 온도, 상태 표시 및 정전횟수, 날짜 및 시간 등을 표시하며, 표시 선택은 키패드(100)의 상하키를 이용하여 값을 읽을 수 있도록 한다.In the LCD 110, the first line represents the overall situation of the UE, and the second line represents various internal variables of the UE. Battery voltage capacity, battery voltage, battery current, output voltage, output current, input voltage, input current, output frequency, temperature, status display and the number of power failure, date and time, etc., the display selection is up and down of the keypad 100 Use keys to read the value.

키패드(100)의 "Mode"는 메뉴에 들어가거나 나오게 되고 변수의 자리이동을 제어하며, 상하 이동키는 변수 수치의 증/감 메뉴의 종류 및 디스플레이 변수를 바꾸는 역할을 하며, 알람은 알람의 온/오프 상태를 바꾸고, "O", "I"는 메뉴가 선택되거나 변수가 설정되며, 시스템을 정지 및 운전하고, 고장시 시스템을 다시 시작한다.The "Mode" of the keypad 100 enters or exits a menu and controls the movement of a variable, and the up and down keys change the type and display variables of a variable value and an alarm. To change the off state, "O", "I" means that the menu is selected or the parameter is set, the system is stopped and operated, and the system is restarted in the event of a fault.

상기와 같은 기능들을 수행하는 마이크로프로세서에 의해 본 발명의 유피에스 시스템은, 3상 운전과, 인버터운전 및 바이패스 제어를 하게 되는데, 그 상태를 살펴보면 도 6a 내지 도 6e와 같다.The UPS system of the present invention by the microprocessor performing the above functions, the three-phase operation, the inverter operation and the bypass control, the state is as shown in Figure 6a to 6e.

정상 동작은 3상 운전 모드로서, 도 6a에 도시된 바와 같이 입력전원으로 , 펄스폭변조(PWM)정류기(14)를 제어하여 직류 AVR 및 밧데리(15)를 충전하며 , 아울러 인버터(16)의 기능에 의해 출력부하에 안정된 전원을 공급하는 정상운전이다.Normal operation is a three-phase operation mode, as shown in FIG. 6A, by using an input power source, the pulse width modulated (PWM) rectifier 14 is controlled to charge the DC AVR and the battery 15, and the inverter 16 It is normal operation to supply stable power to output load by function.

정전 동작은, 도 6b에 도시된 바와 같이, 입력전원의 정전이 감지되면 인버터(16)를 제어하여 밧데리(15)의 전원이 부하측으로 출력되는 인버터 모드로서 운전된다.As illustrated in FIG. 6B, the blackout operation is operated as an inverter mode in which the power supply of the battery 15 is output to the load side by controlling the inverter 16 when a power failure of the input power is detected.

정전 복귀는, 도 6c에 도시된 바와 같이, 입력의 전원이 펄스폭변조(PWM)정류기(14)를 제어하여 직류 AVR 및 밧데리(15)를 재충전하며, 아울러 인버터(16)의 기능에 의해 출력부하에 안정된 전원을 공급하는 정상운전으로 복귀되어 제어가 된다.In the power failure return, as shown in FIG. 6C, the power supply of the input controls the pulse width modulated (PWM) rectifier 14 to recharge the DC AVR and the battery 15, and is also output by the function of the inverter 16. Control is returned to the normal operation of supplying stable power to the load.

바이패스는, 도 6d에 도시된 바와 같이, 인버터를 제어하지 않고서 즉, 유피에스는 동작하지 않고 입력 전원이 그대로 부하측 3상출력스위치(23)로 전달되는 바이패스 기능을 제어하며, 유피에스측 밧데리(15)에 충전하는 것이다.Bypass, as shown in FIG. 6D, does not control the inverter, that is, the UPS does not operate and controls the bypass function in which the input power is transferred to the load side three-phase output switch 23 as it is, and the UPS side It is to charge the battery (15).

비상 바이패스는, 도 6e에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유피에스 시스템과 병렬로 메인터넌스 바이패스 스위치(MBS)가 구비되어 그 비상 스위치를 통해서 부하측에 입력전원이 전달되는 것이고, SCR(11)을 차단시켜 유피에스측에는 전원이 전혀 인가되지 않도록 한 것으로서 유피에스 고장수리나 기타 비상 시에 유피에스 운전을 회피하기 위한 것이다.As shown in FIG. 6E, the emergency bypass is provided with a maintenance bypass switch (MBS) in parallel with the UPS system of the present invention so that input power is transmitted to the load side through the emergency switch, and the SCR 11 is provided. It is to prevent the operation of the UPS in case of troubleshooting or other emergency.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 올 아이지비티 유피에스 시스템으로서, 3상입출력 전압에서는 효율을 극대화하기 위하여 AVR기능을 겸할 수 있으며, 무정전 전원 장치로서 인버터 기능들은 모든 기능제어를 소프트웨어화된 고효율, 고역율, 고기능의 유피에스 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention is an all-Igei UPS system, which can also function as an AVR function in order to maximize efficiency at a three-phase I / O voltage. It has the effect of providing a high power factor, high performance PU system.

Claims (3)

3상 입력스위치를 통해 입력된 입력전원을 단상으로 변환하는 제1트랜스포머와;A first transformer for converting the input power input through the three-phase input switch into a single phase; 상기 제1트랜스포머를 통해 입력된 입력전원을 스위칭하는 배분스위치와;A distribution switch for switching the input power input through the first transformer; 상기 배분스위치를 통해 입력된 전원을 1차 코일을 통해서 부하측으로 전압/전류의 필터링하는 입력필터와;An input filter for filtering voltage / current through the primary coil, the power input through the distribution switch; 상기 입력필터에 대해 필터링된 전압/전류를 안정화하는 펄스폭변조(PWM)정류기와;A pulse width modulator (PWM) rectifier for stabilizing the filtered voltage / current for the input filter; 무정전 전원을 공급하기 위한 밧데리와;A battery for supplying uninterruptible power; 정전시 상기 밧데리 전원을 교류전원으로 변환시켜 부하측에 안정된 전원으로 공급하기 위한 인버터와;An inverter for converting the battery power into AC power and supplying stable power to a load side during a power failure; 상기 인버터와 상기 정류기의 출력 부하측 사이에 연결되어 정상전원시 부하측 출력전원을 상기 인버터 측으로, 정전시 상기 인버터의 출력을 상기 부하측 전원으로 필터링하는 출력필터와;An output filter connected between the inverter and the output load side of the rectifier to filter the load side output power to the inverter side during a normal power supply and the output of the inverter to the load side power during a power failure; 상기 출력필터와 연결되어 출력 전원을 3상으로 변환하는 제2트랜스포머와;A second transformer connected to the output filter and converting output power into three phases; 상기 출력필터와 SCR의 출력을 제2트랜스포머를 통해 전원을 안정화시켜 고속 출력하는 3상출력스위치와;A three-phase output switch for stabilizing power through a second transformer and outputting the output of the output filter and the SCR; 상기 입력스위치 후단에서 입력전압(Vi)과 입력전류(Is)를, 상기 부하측 연결단에서 출력전압(Vo)과 출력전류(Ip)를, 상기 밧데리에서 직류전압(Vd)을 각각 검출하되, 변류기(CT) 및 변압기(PT)를 이용해 검출된 신호를 저항회로에 의해 지연시간 없이 고속으로 검출하기 위한 제1 및 제2 고속 검출부와;An input voltage Vi and an input current Is at the rear end of the input switch, an output voltage Vo and an output current Ip at the load side connection terminal, and a DC voltage Vd at the battery are respectively detected. First and second high speed detectors for detecting signals detected using the CT and the transformer PT at high speed without delay time by a resistance circuit; 상기 제1 및 제2 고속검출부에 의해 검출되는 입/출력 전압 및 전류와 직류 전압을 입력받고, 키입력에 의해 각종 기능을 설정하여 무정전 제어와 자동전압제어(AVR)기능 및 각종 감시 및 표시와 보호 기능을 제어하기 위한 마이크로프로세서와;Input / output voltage and current and DC voltage detected by the first and second high speed detectors are inputted, and various functions are set by key input to control uninterrupted control, automatic voltage control (AVR) function, and various kinds of monitoring and display. A microprocessor for controlling the protection function; 상기 마이크로프로세서의 펄스폭변조(PWM) 제어신호에 의거하여 상기 인버터의 PWM 제어 신호를 출력하는 게이트 드라이버; 및A gate driver for outputting a PWM control signal of the inverter based on a pulse width modulation (PWM) control signal of the microprocessor; And 각종 기능설정 및 모니터링 제어와 설정치 제어를 위해 운전자가 조작할 수 있도록 하는 키패드와, 각종 상태 표시와 아울러 기능 설정시의 메뉴표시와 설정치 표시를 위한 디스플레이(LCD)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 3상 입출력 올 아이지비티 유피에스 시스템.3, characterized in that it comprises a keypad for allowing the operator to operate for various function setting and monitoring control and set value control, and a status display, and a display (LCD) for displaying menus and setting values when setting functions. All inputs and outputs all idle UPS system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마이크로프로세서는, 직류 자동전압제어(AVR) 기능을 위하여 상기 펄스폭변조(PWM)정류기를 통한 직류전압 제어부와;The microprocessor includes: a DC voltage control unit through the pulse width modulation (PWM) rectifier for a DC automatic voltage control (AVR) function; 상기 밧데리의 충전 전압 및 충전 전류를 제어하는 밧데리 충전 제어부와;A battery charging control unit controlling a charging voltage and a charging current of the battery; 입력 및 출력 전압을 모니터링하여 이에 대한 표시제어와 아울러 경보제어 등을 하기 위한 3상 전압 모니터링부와;A three-phase voltage monitoring unit for monitoring the input and output voltages and performing display control and alarm control thereof; 각종 모드별 설정값을 저장하여 관리하기 위한 모드별 설정부와;A mode setting unit for storing and managing various mode setting values; 상기 각부의 제어와 아울러 시스템 운전 조건의 선택과 경보제어, 각종 보호기능 및 바이패스를 제어하기 위한 주 제어부; 및A main control unit for controlling each unit and controlling selection of system operating conditions, alarm control, various protection functions, and bypass; And 상기 각부의 제어기능에 따라 상기 주제어부의 제어에 의해 상기 인버터의 게이트 제어를 위한 PWM 신호를 발생시켜 상기 게이트 드라이버로 출력하는 PWM 발생부로 구성됨을 특징으로 하는 3상 입출력 올 아이지비티 유피에스 시스템.And a PWM generator for generating a PWM signal for controlling the gate of the inverter under the control of the main controller and outputting the PWM signal to the gate driver. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 키입력 처리와 표시제어 기능을 분담하는 8 비트 마이크로 콘트롤러를 입/출력제어기로서 사용하여, 상기 마이크로 프로세서와 통신하게 하여 상기 키패드와 디스플레이(LCD)를 독립적인 콘트롤러로 구성한 것을 특징으로 하는 3상 입출력 올 아이지비티 유피에스 시스템.Three-phase input / output characterized in that the keypad and the display (LCD) are configured as independent controllers by communicating with the microprocessor using an 8-bit microcontroller that shares key input processing and display control functions as an input / output controller. All-Igency UPS System.
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