KR100829431B1 - Direct current potential transformer - Google Patents

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Abstract

A DCPT(Direct Current Potential Transformer) is provided to prevent a surge due to mechanical switching by using an electronic switching element. A voltage dividing unit(315) divides an inputted DC voltage. An overvoltage protecting unit(320) is connected to the voltage dividing unit in series with respect to a DC voltage input unit(310). An LC(Inductor-Capacitor) resonant unit(330) is connected to the overvoltage protecting unit in parallel and has a plurality of switching elements(Q1A,Q2A) alternately switched according to a direction of induced electromotive force of a transforming unit(335). The transforming unit separates the DC voltage input unit from a DC voltage output unit(365). A rectifying unit(340) rectifies an output voltage of a secondary side of the transforming unit. An LC filter(345) has a reactor and a capacitor connected in series between an output side and a ground side of the rectifying unit. The DC voltage output unit has a middle point of the reactor and the capacitor as one end and the ground side as the other end. A temperature compensating unit(350) and a fine control unit(355) connected in series are connected to the DC voltage output unit in parallel.

Description

직류 변압기{DIRECT CURRENT POTENTIAL TRANSFORMER}DC transformers {DIRECT CURRENT POTENTIAL TRANSFORMER}

도 1은 종래기술에 따른 직류변압기 전체 회로도,1 is a complete circuit diagram of a DC transformer according to the prior art,

도 2는 종래기술의 주위 온도 대비 출력전압 변화 그래프,Figure 2 is a graph of the output voltage change compared to the ambient temperature of the prior art,

도 3은 본 발명에 따른 직류변압기 전체 회로도.3 is a overall circuit diagram of a DC transformer according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing

310: 직류전압 입력부 315: 분압부310: DC voltage input unit 315: voltage divider

320: 과전압 보호부 325: 디스플레이부320: overvoltage protection unit 325: display unit

330: LC공진부 335: 변압부330: LC resonator 335: transformer

340: 정류부 345: LC필터링부340: rectifying unit 345: LC filtering unit

350: 온도보정부 355: 정밀조정부350: temperature correction unit 355: precision adjustment unit

360: 노이즈저감부 365: 직류전압 출력부360: noise reduction unit 365: DC voltage output unit

본 발명은 직류 변압기(DCPT: Direct Current Potential Transformer)에 관한 것으로, 직류입력전압을 변압하여 직류출력전압을 측정하기 위한 직류 변압기에 관한 것이다.The present invention relates to a direct current potential transformer (DCPT), and to a direct current transformer for transforming a direct current input voltage to measure a direct current output voltage.

일반적으로 직류변압기는 고압의 직류전압을 검출하여 저압의 직류전압으로 출력하는 데에 사용한다. 예를 들어, 1000볼트의 입력전압을 측정하여 5볼트를 출력할 수 있다. 그런데, 직류입력전압은 직접 변압할 수 없기 때문에 교류형태로 변환한 다음 변압기를 사용하여 변압시키고 이를 출력하게 된다.In general, a DC transformer is used to detect a high voltage DC voltage and output the low voltage DC voltage. For example, it can output 5 volts by measuring an input voltage of 1000 volts. However, since the DC input voltage cannot be directly transformed, it is converted into an AC form, and then transformed using a transformer and outputted.

도 1은 종래기술에 따른 직류 변압기 전체 회로도로서, 2002. 10. 9.자 10-2002-61594호로 출원된 것이다.1 is a circuit diagram of a DC transformer according to the prior art, which is filed as a 10-2002-61594.

종래기술에 따른 직류 변압기는 변압기(5)의 입력측에 계전기(1)를 설치하고, 계전기 b, a 접점(2,3,4)을 구성한 후 직류전압의 변압을 위하여 입력측(8)에 직류전압을 공급하면 계전기(1)에 전류가 흘러 여자되고 계전기 b접점(2,3)은 개로되고, 계전기 a접점(4)은 폐로되어 변압기(5)에 교류전압이 인가된다. 계전기 b 접점(2)이 개로되면 계전기(1)에 전류가 흐르지 않으므로 소자되어 상기 계전기 b 접점(2,3)은 폐로, 계전기 a접점(4)은 개로된 후 계전기 b 접점(2)이 폐로되었으므로 다시 계전기(1)에 전류가 흘러 여자되고 계전기 b 접점(2,3)은 개로되고, 계전기 a접점(4)은 폐로되어 변압기(5)에 교류전압을 계속적으로 인가하게 된다.In the DC transformer according to the related art, the relay 1 is installed on the input side of the transformer 5, the relays b and a contacts 2, 3, and 4 are configured, and the DC voltage is applied to the input side 8 for the transformation of the DC voltage. When is supplied, current flows through the relay 1 to excite, the relay b contacts 2 and 3 are opened, the relay a contact 4 is closed, and an alternating voltage is applied to the transformer 5. When the relay b contact 2 is open, no current flows in the relay 1 so that the relay b contacts 2 and 3 are closed, and the relay a contact 4 is open and the relay b contact 2 is closed. As a result, current flows to the relay 1 again, and the relay b contacts 2 and 3 open, and the relay a contact 4 closes to continuously apply an alternating voltage to the transformer 5.

이와 같이 입력측(8)에 직류전압이 공급되고 있는 상태에서는 위의 과정을 반복하여 직류전압이 교류전압으로 바꾸어져서 변압기(5)에 교류전압이 계속 인가된다.As described above, in the state where the DC voltage is supplied to the input side 8, the above process is repeated to change the DC voltage to AC voltage, and the AC voltage is continuously applied to the transformer 5.

그런데, 종래기술에 따른 직류 변압기는 기계식 스위치가 지속적으로 스위칭함으로써 교류 파형을 지속적으로 발생하게 되는 경우에 접점의 마모로 인한 고장 발생 가능성이 높고, 서지 발생도 무시할 수 없다. However, the DC transformer according to the related art has a high possibility of failure due to wear of the contact when the mechanical switch continuously switches to generate an AC waveform, and surge generation cannot be ignored.

또한, 종래기술에 따른 직류 변압기를 주위 온도가 매우 높은 장소에서 사용하는 경우에 정류기(6)에 사용되는 다이오드의 온도 특성상 입력전압이 동일하다 하더라도 출력전압이 온도에 따라 증가하게 되어 입력전압을 정확하게 측정할 수 없는 문제점도 안고 있다. In addition, when the DC transformer according to the prior art is used in a place where the ambient temperature is very high, even if the input voltage is the same due to the temperature characteristic of the diode used in the rectifier 6, the output voltage increases with temperature, so that the input voltage is accurately corrected. There are also problems that cannot be measured.

예를 들어, 종래기술에 따른 직류 변압기는 전동차 내 전장품에 입력되는 전압을 측정하여 출력 전압이 소정 범위를 벗어나게 되면, 입력측에 입력되는 전압을 이상 전압으로 판정하는 데에 사용될 수 있는데, 온대지역에서 운행되는 전동차의 경우에는 별 문제점이 발생되지 않으나, 열대지역에서 운행되는 전동차의 경우에는 실제로는 입력전압이 정상인데도 불구하고, 주위 온도의 상승으로 과전압이 입력되는 것으로 측정상의 오류를 범할 수 있다.For example, the DC transformer according to the prior art may be used to determine the voltage input to the input side as an abnormal voltage when the output voltage is outside the predetermined range by measuring the voltage input to the electrical equipment in the electric vehicle, in a temperate zone In the case of a running electric vehicle, there is no problem. However, in the case of an electric vehicle operating in a tropical region, although an input voltage is actually normal, an overvoltage is input due to an increase in ambient temperature, which may cause a measurement error.

도 2는 종래기술의 주위 온도 대비 출력전압 변화 그래프이다.Figure 2 is a graph of the output voltage change compared to the ambient temperature of the prior art.

입력전압은 일정함에도 불구하고, 주위 온도가 상승함에 따라 출력전압이 증가함을 알 수 있다.Although the input voltage is constant, it can be seen that the output voltage increases as the ambient temperature increases.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 전자식 스위칭 소자를 사용하는 직류 변압기를 제공함에 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems is an object of the present invention to provide a direct current transformer using an electronic switching device.

또한, 본 발명의 다른 목적은 주위 온도가 상승하더라도 입력전압 대비 출력전압은 소정 범위 내의 비율을 유지할 수 있는 직류 변압기를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a DC transformer that can maintain the ratio of the input voltage to the output voltage within a predetermined range even if the ambient temperature rises.

본 발명에 따른 직류 변압기는, 직류전압 입력부; 입력되는 직류전압을 분압하기 위한 분압부; 상기 직류전압 입력부에 대하여 상기 분압부와 직렬연결된 과전압보호부; 상기 과전압보호부와 병렬연결되고, 하기 변압부의 유기 기전력의 방향에 따라 교번하여 스위칭되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 LC공진부; 상기 직류전압 입력부와 하기 직류전압 출력부를 회로적으로 분리시키기 위한 변압부; 상기 변압부의 2차측 출력전압을 정류하여 출력하기 위한 정류부; 상기 정류부의 출력측과 접지측 사이에 직렬연결된 리액터 및 커패시터를 포함하는 LC필터; 상기 리액터 및 커패시터의 중점을 일단으로 하고, 상기 접지측을 타단으로 하는 직류전압 출력부; 및 상기 직류전압 출력부에 대하여 병렬연결되는 직렬연결의 온도보정부 및 정밀조정부를 포함할 수 있다.DC transformer according to the present invention, the DC voltage input unit; A voltage divider for dividing the input DC voltage; An overvoltage protection unit connected in series with the voltage divider to the DC voltage input unit; An LC resonator unit connected to the overvoltage protection unit in parallel and including a plurality of switching elements that are alternately switched in accordance with a direction of the organic electromotive force of the following transformer unit; A transformer unit for circuit-separating the DC voltage input unit and the following DC voltage output unit; A rectifying unit for rectifying and outputting the secondary output voltage of the transformer unit; An LC filter including a reactor and a capacitor connected in series between an output side and a ground side of the rectifier; A direct current voltage output unit having one end of the center of the reactor and the capacitor at the other end of the ground side; And a temperature adjusting and precision adjusting unit of a series connection connected in parallel with the DC voltage output unit.

바람직하게는, 상기 온도보정부는, 부온도계수 소자이다.Preferably, the temperature correction unit is a negative temperature coefficient element.

바람직하게는, 상기 과전압보호부와 상기 LC공진부 사이에 위치되고, 상기 직류전압 입력부에 인가되는 전압이 정상인 경우 이를 표시할 수 있는 LED를 포함하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.Preferably, the electronic device may further include a display unit positioned between the overvoltage protection unit and the LC resonance unit and including an LED for displaying the voltage when the voltage applied to the DC voltage input unit is normal.

바람직하게는, 상기 정밀조정부는 가변저항이다.Preferably, the precision adjustment unit is a variable resistor.

바람직하게는, 상기 직류전압 출력부에 대하여 병렬연결되어 상기 LC 필터를 통과한 노이즈를 상기 접지측으로 흘려보내기 위한 노이즈저감부를 더 포함할 수 있다.Preferably, the electronic device may further include a noise reduction part connected in parallel with the DC voltage output part to flow noise passing through the LC filter to the ground side.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 직류변압기 전체 회로도이다.3 is a circuit diagram of a direct current transformer according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 직류변압기는, 직류전압 입력부(310), 분압부(315), 과전압 보호부(320), 디스플레이부(325), LC공진부(330), 변압부(335), 정류부(340), LC필터링부(345), 온도보정부(350), 정밀조정부(355), 노이즈저감부(360), 및 직류전압 출력부(365)를 포함한다.DC transformer according to an embodiment of the present invention, the DC voltage input unit 310, voltage divider 315, overvoltage protection unit 320, display unit 325, LC resonator 330, transformer 335 , Rectifier 340, LC filtering unit 345, temperature compensator 350, precision adjusting unit 355, noise reduction unit 360, and DC voltage output unit 365.

본 발명의 일실시예에 따르면, 입력되는 직류전압이 1000볼트인 경우에 분압 부(315)는 대략 980볼트를 분압시킬 수 있고, 직류전압 입력부(310)에 대하여 분압부(315)와 직렬연결된 과전압보호부(320) 양단에 걸리는 전압은 대략 20볼트이다. 한편, 과전압보호부(320)는 입력전압에 서지가 포함되는 경우에 이를 접지측으로 보낼 수 있도록 제너다이오드를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the input DC voltage is 1000 volts, the voltage divider 315 may divide approximately 980 volts, and is connected in series with the voltage divider 315 with respect to the DC voltage input 310. The voltage across the overvoltage protection unit 320 is approximately 20 volts. On the other hand, the over-voltage protection unit 320 may include a zener diode so that when a surge is included in the input voltage can be sent to the ground side.

디스플레이부(325)는 입력전압이 정상적으로 인가되는 경우에 이를 표시할 수 있도록 LED를 포함할 수 있다.The display unit 325 may include an LED to display when the input voltage is normally applied.

과전압보호부(320)과 병렬연결된 LC공진부(330)는 변압부(335)의 유기 기전력의 방향에 따라 교번하여 스위칭되는 복수의 스위칭 소자(Q1A, Q2A)를 포함한다.The LC resonator 330 connected in parallel with the overvoltage protection unit 320 includes a plurality of switching elements Q1A and Q2A that are alternately switched according to the direction of the organic electromotive force of the transformer 335.

변압부(335)는 1차측과 2차측을 회로적으로 분리시킨다.The transformer 335 separates the primary side and the secondary side into circuits.

정류부(340)는 교번하여 출력되는 2차측의 출력전압을 정류하여 출력한다.The rectifier 340 rectifies and outputs the output voltage of the secondary side which is alternately output.

LC필터(345)는 정류부(340)의 출력단에 결합되어 정류부(340)로부터 출력되는 맥류를 평활화한다.The LC filter 345 is coupled to the output terminal of the rectifier 340 to smooth the pulse flow output from the rectifier 340.

LC필터(345)의 출력단에 결합된 온도보정부(350)는 부온도계수 소자(NTC)로 구성되어, 주위 온도가 상승함에 따라 저항값이 줄어들게 되고, 이에 따라 정류부의 다이어드 특성상 주위 온도가 상승함으로 인한 출력전압의 상승분을 상쇄시킨다. The temperature compensator 350 coupled to the output end of the LC filter 345 is composed of a negative temperature coefficient element (NTC), so that the resistance value decreases as the ambient temperature rises. The increase in output voltage due to the increase is canceled.

온도보정부(350)와 직렬연결되어 출력부(365)에 대하여 병렬연결되는 정밀조정부(355)는 가변저항으로 구성되어, 초기 동작시에 입력전압 대비 출력전압의 비율을 세팅하는 경우에 사용된다.The precision adjusting unit 355 connected in series with the temperature correction unit 350 and connected in parallel with the output unit 365 is composed of a variable resistor, which is used to set the ratio of the output voltage to the input voltage at the initial operation. .

노이즈저감부(360)는 출력부(365)에 대하여 병렬연결되어 LC 필터(345)를 통 과한 노이즈를 접지측으로 흘려보낸다. 노이즈저감부(360)는 제너다이오드로 구성할 수 있다.The noise reduction unit 360 is connected in parallel with the output unit 365 to flow noise passing through the LC filter 345 to the ground side. The noise reduction unit 360 may be configured as a zener diode.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상부한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

본 발명에 따르면 직류 변압기에 전자식 스위칭 소자를 사용함으로써 기계식 스위칭에 따른 서지를 방지할 수 있고, 접점의 마모와 같은 고장 발생 가능성을 낮출 수 있으며, 주위 온도가 상승하더라도 입력전압 대비 출력전압을 소정 범위 내의 비율로 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by using the electronic switching element in the DC transformer can prevent the surge due to mechanical switching, can reduce the possibility of failure such as wear of the contact, and even if the ambient temperature rises, the output voltage compared to the input voltage in a predetermined range It is effective to maintain the ratio within.

Claims (6)

직류전압 입력부;DC voltage input unit; 입력되는 직류전압을 분압하기 위한 분압부;A voltage divider for dividing the input DC voltage; 상기 직류전압 입력부에 대하여 상기 분압부와 직렬연결된 과전압보호부;An overvoltage protection unit connected in series with the voltage divider to the DC voltage input unit; 상기 과전압보호부와 병렬연결되고, 하기 변압부의 유기 기전력의 방향에 따라 교번하여 스위칭되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 LC공진부;An LC resonator unit connected to the overvoltage protection unit in parallel and including a plurality of switching elements that are alternately switched in accordance with a direction of the organic electromotive force of the following transformer unit; 상기 직류전압 입력부와 하기 직류전압 출력부를 회로적으로 분리시키기 위한 변압부;A transformer unit for circuit-separating the DC voltage input unit and the following DC voltage output unit; 상기 변압부의 2차측 출력전압을 정류하여 출력하기 위한 정류부;A rectifying unit for rectifying and outputting the secondary output voltage of the transformer unit; 상기 정류부의 출력측과 접지측 사이에 직렬연결된 리액터 및 커패시터를 포함하는 LC필터;An LC filter including a reactor and a capacitor connected in series between an output side and a ground side of the rectifier; 상기 리액터 및 커패시터의 중점을 일단으로 하고, 상기 접지측을 타단으로 하는 직류전압 출력부; 및A direct current voltage output unit having one end of the center of the reactor and the capacitor at the other end of the ground side; And 상기 직류전압 출력부에 대하여 병렬연결되는 직렬연결의 온도보정부 및 정밀조정부Temperature adjusting and precision adjusting unit of the series connection is connected in parallel to the DC voltage output unit 를 포함하는 직류 변압기DC transformer including 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 온도보정부는, 부온도계수 소자인 직류 변압기.The temperature compensator is a DC transformer of a negative temperature coefficient element. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 과전압보호부와 상기 LC공진부 사이에 위치되고, 상기 직류전압 입력부에 인가되는 전압이 정상인 경우 이를 표시할 수 있는 LED를 포함하는 디스플레이부A display unit positioned between the overvoltage protection unit and the LC resonance unit and configured to display an LED when the voltage applied to the DC voltage input unit is normal; 를 더 포함하는 직류 변압기.DC transformer further comprising a. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 정밀조정부는 가변저항인 직류 변압기.The precision control unit is a variable voltage DC transformer. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 직류전압 출력부에 대하여 병렬연결되어 상기 LC 필터를 통과한 노이즈를 상기 접지측으로 흘려보내기 위한 노이즈저감부A noise reduction part connected in parallel with the DC voltage output part to send noise passing through the LC filter to the ground side 를 더 포함하는 직류 변압기.DC transformer further comprising a. 제5항에 있어서,       The method of claim 5, 상기 노이즈저감부는 제너다이오드인 직류 변압기.       The noise reduction unit is a DC transformer Zener diode.
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KR20060072384A (en) * 2004-12-23 2006-06-28 재단법인 포항산업과학연구원 Dc to dc converter of parallel resonance type

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