KR100868372B1 - Uninterruptible power supply apparatus and power failure compensating system - Google Patents
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Abstract
상용 전원의 건전시에는 고속한류차단부(3)는 상용 전원으로부터 직류 리액터를 개재하여 부하에 대하여 전력을 공급하고, 예비전원부(4)는 부하(9)에 대하여 공급할 유효전력 및 무효전력이 함께 0으로 되도록 PQ 제어를 행한다. 또 PQ 제어의 응답성을 사고검출부(2)에서 상용 전원의 사고 검출 주기보다도 길게 설정하여, 사고검출부(2)에서 사고가 검출될 때까지의 사이에 부하(9) 및 사고점에 대하여 예비전원부(4)로부터 순간적인 끊어짐 없이 전력을 공급시킨다. 더욱이, 직류 리액터(14)의 임피던스를 (100Z)/A 이상으로 설정하여 사고시에 부하(9)의 전압이 허용 전압 저하율 보다도 내려가지 않도록 한다. 사고검출부(2)가 전원 사고를 검출하면, 예비전원부(4)에서의 PQ 제어의 정지와 고속 스위치(13a,13b)의 차단을 행한다.When the commercial power source is sound, the high speed current limiting unit 3 supplies power to the load from the commercial power source via a DC reactor, and the preliminary power supply unit 4 has both active power and reactive power to be supplied to the load 9. PQ control is performed so as to be zero. In addition, the responsiveness of the PQ control is set longer than the accident detection cycle of the commercial power supply by the accident detection unit 2, and the spare power supply unit is loaded with respect to the load 9 and the accident point until an accident is detected by the accident detection unit 2. Power is supplied from (4) without instantaneous disconnection. Furthermore, the impedance of the DC reactor 14 is set to (100Z) / A or more so that in the event of an accident, the voltage of the load 9 does not fall below the allowable voltage drop rate. When the accident detection unit 2 detects a power failure, the PQ control is stopped by the spare power supply unit 4 and the high speed switches 13a and 13b are shut off.
Description
본 발명은 상용 전원에서 순간 전압 저하나 정전 등의 사고가 발생했을 때에 순간적인 끊어짐 없이 부하에 급전하는 무정전 전원장치 및 정전 보상 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an uninterruptible power supply and a power failure compensation system for feeding power to a load without a momentary interruption when an accident such as an instantaneous voltage drop or power failure occurs in a commercial power supply.
네트웍 서버(Network Server)나 반도체 제조장치 등 장치나 시스템에서는 정전이나 순간전압저하(이하,'순저'라 한다)에 의해 중대한 손상(Damage)를 받기 때문에, 전원 사고 발생시의 예비 전원으로서 무정전 전원장치(UPS:Uninterruptible Power Supply)가 많이 사용되고 있다. 일반적인 무정전 전원장치는 배터리(축전지)를 구비하고 있어 전원 건전시(평상시)에는 배터리의 충전을 행하고, 전원 트러블 발생시에는 그 배터리로부터 장치나 시스템에 대하여 전력을 공급하여 장치나 시스템의 정지나 오작동을 방지하여 정상으로 기능시킨다.Devices and systems, such as network servers and semiconductor manufacturing equipment, are subject to significant damage due to power outages or momentary voltage drops (hereinafter referred to as "lower levels"). (UPS: Uninterruptible Power Supply) is widely used. A typical uninterruptible power supply has a battery (battery), which charges the battery when it is healthy (normally), and supplies power to the device or system from the battery when a power trouble occurs to stop or malfunction the device or system. Prevent it from functioning normally.
무정전 전원장치의 급전방식에는 상시 인버터(Inverter) 방식(예를 들면 특허문헌 1참조)이나 상시 상용 급전방식 등이 있다.The power feeding method of the uninterruptible power supply device includes a constant inverter method (see
상시 인버터 방식의 무정전 전원장치는 입력 전원에 관계없이 상시 출력 전압이 일정해서 주파수의 혼란이 발생하지 않는다. 또, 전원 트러블시에는 백 업(Backup) 전원으로 순간적인 끊어짐 없이 바꾸어서 전력을 공급할 수 있다. 그렇지만 이 방식의 무정전 전원장치는 인버터 회로 및 컨버터 회로를 이용하여 평상시에도 상용 전원으로부터의 전력을 2회 변환함으로써 변환 로스(Loss)가 발생하여 효율이 85% 정도로 되어 무정전 전원장치 자체의 소비전력이 많아진다고 하는 문제가 있다. 또, 사용하는 회로가 복잡해지므로 고가(高價)가 된다고 하는 문제가 있다.In the inverter type uninterruptible power supply, the output voltage is always constant regardless of the input power source, so that frequency confusion does not occur. In addition, when a power supply trouble occurs, it is possible to supply power by changing to a backup power supply without a momentary disconnection. However, this type of uninterruptible power supply uses an inverter circuit and a converter circuit to convert power from a commercial power supply twice, resulting in a conversion loss, resulting in an efficiency of about 85%, thereby reducing power consumption of the uninterruptible power supply itself. There is a problem that increases. In addition, since the circuit to be used becomes complicated, there is a problem that it becomes expensive.
한편, 상시 상용 급전방식의 무정전 전원장치는 평상시에는 입력 교류 전원을 그대로 부하에 출력하고, 전원 트러블시에는 출력을 축전지로 절환하여 전력을 공급함으로써 무정전 전원장치 자체의 소비전력이 적으며, 배터리 수명도 비교적 길다. 또한, 사용하는 회로가 적고 구조도 간단하기 때문에 저렴하다. 종래 상시 상용 급전방식의 무정전 전원장치는 도 8에 도시한 바와 같은 구성이다. 도 8은 종래 상시 상용 급전방식의 무정전 전원장치에 상용 전원과 부하를 접속한 구성도이다.On the other hand, the uninterruptible power supply of the commercially available power feeding method usually outputs the input AC power to the load as it is, and in case of a power supply, the power is switched to the storage battery to supply power, thereby reducing the power consumption of the uninterruptible power supply itself, and the battery life. Is also relatively long. In addition, it is inexpensive because there are few circuits to use and its structure is simple. Conventional commercial power supply uninterruptible power supply is a configuration as shown in FIG. 8 is a configuration diagram in which a commercial power supply and a load are connected to a conventional uninterruptible power supply device of a conventional commercial power supply system.
무정전 전원장치(101)는 입력단자(106)가 상용 전원(108)에 접속되고, 출력단자(107)가 부하(109)에 접속되어 있다. 무정전 전원장치(101)는 계측용 변압기(111), 제어부(112), 반도체 스위치(113), 배터리(115), 배터리 출력 측정부(116), 충전기와 인버터로 이루어진 변환부(117), 필터 회로(118), 변압기(119) 및 차단기(121)를 구비하고 있다.In the
계측용 변압기(111)는 상용 전원(108)으로부터 공급되는 전원값을 검출하기 위하여 소용 전원의 전압값을 소정의 전압으로 내려서 제어부(112)로 출력한다.The
제어부(112)는 배터리 출력 측정부(116)의 전원값이 소정값 미만으로 되면, 변환부(117)의 충전기에 배터리(115)를 충전시킨다. 또, 제어부(112)는 계측용 변압기(111)로부터 출력되는 전압값이 소정값 이하로 되면, 반도체 스위치[113:사이리스터(thyristor)(113a, 113b)]를 차단하고, 변환부(117)의 인버터를 동작시켜서 배터리(115)로부터 부하(109)에 대하여 전력을 공급시킨다. 반도체 스위치(113)는 사이리스터 113a 및 사이리스터 113b를 구비하고, 상용 전원(108)에서 단락 사고 등의 전원 트러블이 발생한 때에, 부하를 상용 전원(108)으로부터 떼어버리는 스위치이다.The
배터리(115)는 전원 사고가 발생하여 반도체 스위치(113)가 차단되었을 때에 부하(109)로 전력을 공급한다.The
배터리 출력 측정부(116)는 배터리(115)의 전압, 전류를 측정하여 그 결과를 제어부(112)로 출력한다.The battery
변환부(117)의 충전기는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리(115)를 충전하는 컨버터이다. 또, 변환부(117)의 인버터는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력한다.The charger of the
필터 회로(118)는 리액터(Reactor)(118L)와 콘덴서(118C)를 구비하고, 인버터 내부에서 파워 디바이스가 스위칭할 때에 발생하는 노이즈를 흡수하기 위하여 인버터의 부하측에 접속된 고주파 필터이다.The
변압기(119)는 상용 전원(101)으로부터 공급되는 전원을 소정의 전압으로 변환한다. 또, 반도체 스위치(113)의 차단시에는 변환부(117)의 인버터로부터 출력된 전압값을 상용 전원(108)의 전압값으로 변환한다.The
차단기(121)는 무정전 전원장치(101)의 메인터넌스 등 시에 부하(109)에 대하여 상용 전원(108)으로부터 직접 전력을 공급하기 위한 것이다.The
다음, 무정전 전원장치(101)의 동작을 설명한다. 제어부(112)는 평상시에는 반도체 스위치(113)를 '온'으로 하고, 또, 제어부(112)는 변환부(117)의 인버터를 정지시켜서 배터리(115)로부터의 전력 공급을 정지시키고 있다. 이에 의해 상용 전원(108)으로부터 부하(109)에 대하여 전력이 공급된다. 또, 이 때에 제어부(112)는 배터리 출력 측정부(116)가 측정한 배터리(115)의 전압값이 소정값 미만이면, 변환부(117)의 충전기를 동작시켜서 배터리(115)를 충전하고, 배터리 출력 측정부(116)가 측정한 배터리(115)의 전압값이 소정값 이상이면, 변환부(117)의 충전기를 정지시킨다.Next, the operation of the
상용 전원(108)에서 사고가 발생하여 공급 전압이 떨어지면, 제어부(112)는 이 출력 전압의 저하를 계측용 변압기(111)에 의해 고속(1/4 사이클 이하)으로 검출하여 즉시 반도체 스위치(113)를 개방시킴과 함께 인버터(117b)를 동작시키고, 배터리(115)로부터 부하(109)로 전력을 공급시킨다. 유저는 배터리(115)가 소모할 때까지의 사이에 부하를 정상으로 정지시킴으로써 트러블을 방지할 수 있다.When an accident occurs in the
상용 전원(108)이 건전한 상태로 돌아가 공급 전압이 정상값으로 되면, 제어부(112)는 이 출력 전압의 변화를 계측용 변압기(111)에 의해 고속(1/4 사이클 이하)으로 검출하여 즉시 반도체 스위치(113)를 닫는 동시에 변환부(117)의 인버터를 정지시키고, 변환부(117)의 충전기를 동작시켜 배터리(115)를 충전시킨다.When the
특허문헌 1 : 특개평 5-64378 호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 5-64378
종래 상시 상용 급전방식의 무정전 전원장치는 상기한 바와 같이, 상용 전원(108)으로부터의 전압 저하를 검출한 후에 반도체 스위치(113)를 개방하고, 배터리(115)로부터 부하(109)에 대하여 전력을 공급하기 때문에, 전원 이상시의 절환에 반사이클(8~10msec) 정도의 시간이 걸려 그 사이 순간적인 끊어짐이 발생한다. 그 때문에, 2msec 정도의 단시간 전압 저하에서도 영향을 받는 반도체 제조장치와 같은 부하의 경우, 상시 상용 급전방식의 무정전 전원장치를 이용할 수 없고, 종래는, 고가이고 효율이 그다지 좋지 않아 상시 인버터방식의 무정전 전원장치를 예비전원으로서 사용하고 있었다.As described above, the conventional uninterruptible power supply of the conventional commercial power supply type, after detecting the voltage drop from the
본 발명은 예비전원으로 순간적인 끊어짐 없이 바꾸어서 전력을 공급할 수 있는 상시 상용 급전방식의 무정전 전원장치 및 정전 보상 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an uninterruptible power supply and an outage compensation system of an ordinary commercially available power supply system capable of supplying electric power by changing the power supply to a standby power supply without interruption.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 수단으로서 이하의 구성을 구비하고 있다.This invention is equipped with the following structures as a means to solve the said subject.
(1)상용 전원의 사고를 미리 정한 사고 확인 주기로 검출하는 사고검출수단과,(1) accident detection means for detecting an accident of commercial power supply at a predetermined accident confirmation cycle;
상기 상용 전원의 건전시에는 부하에 대하여 상기 상용 전원으로부터 전력을 공급하고, 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원에서 사고를 검출하면, 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단하는 고속한류차단수단과,When the commercial power supply is healthy, high-speed current-limiting current is supplied to the load from the commercial power supply, and when the accident detection means detects an accident in the commercial power supply, the electric current supplying power to the load is cut off from the commercial power supply. Blocking means,
상기 상용 전원의 건전시 및 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원의 사고를 검출할 때까지는 부하에 대하여 공급하는 유효전력 및 무효전력을 함께 0으로 하는 제어로서 그 응답시간이 상기 사고검출수단에 있어서의 상용 전원의 사고 확인 주기보다도 길게 설정된 PQ 제어를 수행하고, 상기 상용 전원의 사고 발생 직후부터 상기 사고검출수단이 사고를 검출하여 상기 고속한류차단수단이 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단할 때까지는 부하와 사고점에 대하여 순간적인 끊어짐 없이 전력을 공급하고, 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원의 사고를 검출한 때에는 상기 PQ 제어를 정지하고, 상기 고속한류차단수단이 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단하면 부하에 대하여만 전력을 공급하는 예비전원수단을 구비한 것을 특징으로 한다.When the commercial power is sound and the accident detecting means detects the accident of the commercial power, the active power and reactive power supplied to the load are all set to 0. The response time is determined by the accident detecting means. A PQ control which is set longer than an accident confirmation period of the commercial power supply, and immediately after the occurrence of the commercial power supply accident, the accident detection means detects the accident and the fast current blocking means supplies the electric power to the load from the commercial power supply. The power supply is supplied to the load and the accident point without interruption until it is interrupted, and when the accident detection means detects the accident of the commercial power supply, the PQ control is stopped, and the fast current limiting means stops from the commercial power supply. If you cut off the circuit that supplies power to the load, the power is supplied only to the load. Which it is characterized in that it includes a standby power unit.
이 구성에 있어서는, 통상은 상용 전원으로부터 부하로 전력이 공급되고, 상용 전원에 사고가 발생하면 그 직후부터 부하에 대하여 예비 전원수단으로부터 전원이 공급된다. 따라서, 종래의 상시 상용 급전방식의 무정전 전원장치와 달리 상용 전원의 사고발생 시에는 예비전원으로부터 순간적인 끊어짐 없이 전력을 공급할 수 있다.In this configuration, power is normally supplied from the commercial power supply to the load, and when an accident occurs in the commercial power supply, power is supplied from the spare power supply means to the load immediately after that. Therefore, unlike the conventional uninterruptible power supply of the conventional commercial power supply system, it is possible to supply power without an instantaneous disconnection from the standby power supply when an accident of the commercial power supply occurs.
(2)상용 전원에 있어서 순간 전압 저하 사고 및 정전 사고를 미리 정한 사고 확인 주기로 검출하는 사고검출수단과,(2) accident detection means for detecting instantaneous voltage drop accidents and power failure accidents in a commercial power supply at predetermined accident confirmation intervals;
상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 개폐하는 고속 스위치를 포함하는 단상정류 브리지회로와, 상기 단상정류 브리지회로의 2개 직류단자 사이에 접속된 직류 리액터를 구비하고, 상기 상용 전원의 건전시 및 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원의 사고를 검출할 때까지는 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 상기 직류 리액터를 매개로 전력을 공급하고, 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원에서 사고를 검출하면 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 상기 고속 스위치로 차단하는 고속한류차단수단과,A single phase rectifying bridge circuit including a high speed switch for opening and closing a converter for supplying power to the load from the commercial power supply, and a DC reactor connected between two DC terminals of the single phase rectifying bridge circuit. The power is supplied from the commercial power supply to the load through the direct current reactor until it is healthy and the accident detection means detects the accident of the commercial power. When the accident detection means detects the accident from the commercial power, A fast current interrupting means for disconnecting a converter for supplying power to a load from a commercial power supply with said high speed switch;
교류 리액터를 포함하는 필터회로와, 인버터와, 직류전원이 직렬로 접속된 구성으로 되고, 상기 상용 전원의 건전시 및 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원의 사고를 검출할 때까지는 상기 부하에 대하여 공급하는 유효전력 및 무효전력을 함께 0으로 하는 PQ 제어를 행하고, 사고의 발생 직후로부터 상기 사고검출수단이 사고를 검출하여 상기 고속한류차단수단이 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단할 때까지는 부하와 사고점에 대하여 순간적인 끊어짐 없이 전력을 공급하고, 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원의 사고를 검출한 때에는 상기 PQ 제어를 정지하고, 상기 고속한류차단수단이 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단하면 상기 부하에 대하여만 필요한 전력을 공급하는 예비전원수단을 포함하며,A filter circuit including an AC reactor, an inverter, and a DC power supply are connected in series, and are supplied to the load until the commercial power is sound and the accident detection means detects the accident of the commercial power. PQ control to set both the active power and the reactive power to 0 together, and the accident detection means detects the accident immediately after the occurrence of the accident, so that the fast current interrupting means cuts off the converter supplying power to the load from the commercial power supply. Until the moment, the power is supplied to the load and the accident point without interruption, and when the accident detection means detects the accident of the commercial power supply, the PQ control is stopped, and the fast current limiting means stops the load from the commercial power supply. When a circuit for supplying power to the circuit is cut off, a reserve for supplying the necessary power to the load only Including power means,
상기 PQ 제어의 응답성이 상기 사고검출수단에서 상용 전원의 사고 확인 주기보다도 길게 설정된 것을 특징으로 한다.The response of the PQ control is set to be longer than the accident confirmation period of the commercial power supply in the accident detection means.
이 구성에 있어서는, 상용 전원의 건전시에는 무정전 전원장치로부터 부하에 대하여 전력을 공급하지 않고 상용 전원으로만 전력 공급하기 때문에, 고속한류차단수단은 상용 전원으로부터 직류 리액터를 매개로 부하에 대하여 전력을 공급하게 되고, 예비전원수단에서는 부하에 대하여 공급하는 유효전력 및 무효전력이 함께 0으로 되도록 PQ 제어가 이루어진다. 또, 정상 상태에서 직류 리액터의 임피던스는 겉보기상 0으로 되므로, 상용 전원의 건전시에는 직류 리액터는 상용 전원에 대하여 악영향을 끼치지 않고, 상용 전원으로부터 부하로 안정하게 전력이 공급된다. 따라서, 상용 전원의 건전시에는 예비전원수단으로부터 부하에 대하여 전력이 공급되지 않으므로 무정전 전원장치는 효율 좋은 상용 전원으로부터만 부하에 대하여 전력을 공급할 수 있다.In this configuration, since the uninterruptible power supply does not supply power to the load when the commercial power supply is healthy, the fast current interrupting means supplies power to the load via the DC reactor from the commercial power supply. In the preliminary power supply means, the PQ control is performed so that the active power and the reactive power supplied to the load become zero together. In addition, since the impedance of the DC reactor is apparently zero in the steady state, when the commercial power source is healthy, the DC reactor does not adversely affect the commercial power source, and power is stably supplied from the commercial power supply to the load. Therefore, since the power is not supplied to the load from the preliminary power supply means when the commercial power source is healthy, the uninterruptible power supply can supply power to the load only from the efficient commercial power source.
또, 이 구성에 있어서는, 사고검출수단은 사고 검출을 소정 주기로 행하고 있지만, 사고 발생으로부터 사고 검출까지의 사이에 순간적으로 끊어지지 않고 전력을 공급하기 위해서, PQ 제어의 응답성을 사고검출수단에서 상용 전원의 사고 검출 주기보다도 길게 설정하고 있다. 따라서, 상용 전원에서 순간 전압 저하 사고나 정전 사고가 발생하여도 PQ 제어의 응답이 곧바로 따르지 않기 때문에 연속해서 사고 발생 전과 같은 계통조건에서 PQ 제어가 행해진다. 이 때, 계통측에서 사고가 발생하고 있는 한편으로, PQ 제어는 사고 발생 전의 계통 조건으로 행해지기 때문에 PQ 제어는 정확하게 수행되지 않게된다. 즉 부하 전류가 흐르지 않도록 정확하게 PQ 제어가 행해지지 않고, 예비전원수단으로부터 계통에 대하여 전류가 흘러 버린다. 본 발명에서는 이 때의 전류를 이용하여 직류 리액터와 교류 리액터와의 분압 작용에 의해 부하에 대하여 전력 공급을 계속시킨다. 그리고, 다음의 사고 검출 타이밍에서 PQ 제어가 정지한다. 이 정지후는 예비전원수단으로부터 전력 공급이 이루어진다. 이상과 같이, 사고 발생 타이밍에서 사고 검출 타이밍까지의 기간에 있어서, 부하 및 사고점에 대하여 예비전원수단으로부터 순간적인 끊어짐 없이 전력이 공급된다.In this configuration, the accident detection means performs accident detection at a predetermined cycle, but in order to supply power without disconnecting momentarily from occurrence of an accident to detection of an accident, responsiveness of PQ control is commonly used in the accident detection means. It is set longer than the accident detection cycle of the power supply. Therefore, even if a momentary voltage drop or power failure occurs in a commercial power supply, the response of the PQ control is not immediately followed, so that PQ control is continuously performed under the same system conditions as before the accident occurred. At this time, an accident occurs on the system side, and the PQ control is not performed correctly because the PQ control is performed under the system condition before the occurrence of the accident. That is, PQ control is not performed correctly so that load current does not flow, and electric current flows from a preliminary power supply means to a system. In the present invention, power supply is continued to the load by the partial pressure action of the DC reactor and the AC reactor by using the current at this time. The PQ control stops at the next accident detection timing. After this stop, power is supplied from the spare power supply means. As described above, in the period from the accident occurrence timing to the accident detection timing, electric power is supplied to the load and the accident point without any interruption from the preliminary power supply means.
더욱이, 이 구성에 있어서는 사고검출수단이 상용 전원에서 순저나 정전 등의 사고를 검출하면, 예비전원수단에서는 PQ 제어가 행해짐과 동시에 고속한류차단수단의 고속 스위치로 전로가 차단되어 상용 전원이 떼어 버려진다. 따라서, 고속한류차단수단이 전로를 차단후에는 부하에 대하여 전압이 저하되는 일 없이 예비전원수단으로부터 필요한 전력을 공급할 수 있다.Furthermore, in this configuration, when the accident detection means detects an accident such as a low voltage or a power failure in the commercial power supply, PQ control is performed in the preliminary power supply means, and the converter is cut off by the high speed switch of the high speed current limiting means, and the commercial power is disconnected. All. Therefore, after the fast current interrupting means cuts off the converter, it is possible to supply the necessary power from the preliminary power supply means without lowering the voltage to the load.
(3)상기 부하에 대한 허용 전압 저하율을 A%, 상기 교류 리액터의 임피던스를 Z로 할 때, 상기 직류 리액터의 임피던스를 (100Z)/A로 설정하는 것을 특징으로 한다.(3) When the allowable voltage drop rate for the load is A% and the AC reactor impedance is Z, the impedance of the DC reactor is set to (100Z) / A.
이 구성에 있어서는, 상용 전원에서 지락 사고나 단락 사고가 발행한 경우에도 예비전원수단의 전압은 직류 리액터와 교류 리액터에 의해 분압되어 부하의 전압이 허용 전압 저하율보다도 내려갈 일이 없다.In this configuration, even when a ground fault or short circuit occurs in the commercial power supply, the voltage of the preliminary power supply means is divided by the DC reactor and the AC reactor so that the voltage of the load does not drop below the allowable voltage drop rate.
(4)상기 예비전원수단의 전압과 상기 상용 전원의 전압를 같은 상, 같은 진폭으로 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.(4) A control means is provided for controlling the voltage of the preliminary power supply means and the voltage of the commercial power supply with the same phase and the same amplitude.
이 구성에 있어서는, 상용 전원의 전압과 예비전원수단의 전원과는 위상 및 진폭이 거의 동일한 값으로 되도록 제어되고 있기 때문에, 상용 전원에서 사고가 발생한 때에 예비전원수단으로부터 부하에 대하여 위상 및 진폭의 틀어짐 없는 전력을 바로 공급할 수 있다. 한편, PQ 제어에서는 부하 전류를 0으로 하는 제어를 하고 있지만, 인버터는 상시 구동하고 있다. 이 때문에 계통의 위상과 인버터의 위상을 미리 맞춰 두는 것에 의해 상기 사고 발생 직후에 있어서 예비전원수단으로부터 전력 공급은 위상이 연속한 것이 된다.In this configuration, since the phase and amplitude of the commercial power supply and the power supply of the standby power supply are controlled to have substantially the same values, the phase and amplitude are shifted from the backup power supply to the load when an accident occurs in the commercial power supply. Power can be supplied immediately. On the other hand, in the PQ control, the load current is controlled to 0, but the inverter is always driven. For this reason, by setting the phase of the system and the phase of the inverter in advance, the power supply from the preliminary power supply means is in continuous phase immediately after the occurrence of the accident.
(5)상기 고속 스위치는 한 쌍의 사이리스터이며, 상기 단상정류 브리지회로는 2개의 교류단자 중 한 쪽의 교류단자에 상기 한 쌍의 사이리스터가 접속되고, 상기 단상정류 브리지회로의 2개의 교류단자가 상기 상용 전원과 부하에 각각 접속되는 것을 특징으로 한다.(5) The high speed switch is a pair of thyristors, the single-phase rectifier bridge circuit is a pair of thyristors connected to one of the two AC terminals, the two AC terminals of the single-phase rectifier bridge circuit It is characterized in that connected to the commercial power supply and the load, respectively.
이 구성에 있어서는, 정류회로의 고속 스위치로서 한 쌍의 사이리스터를 사용함으로써 상용 전원에 있어서 사고가 발생하고 나서 10msec 정도의 시간에서 상용 전원으로부터 전력을 공급하는 전로를 차단할 수 있다. 또, 전원 사고시에 상용 전원과 부하 사이의 전로를 사이리스터로 차단한 때에는, 직류 리액터에서 발생하는 유도기전력을 반도체 정류 소자로 단락할 수 있다.In this configuration, by using a pair of thyristors as the high-speed switch of the rectifier circuit, it is possible to shut off the circuit for supplying electric power from the commercial power supply at a time of about 10 msec after an accident occurs in the commercial power supply. In addition, when the circuit between the commercial power supply and the load is interrupted by the thyristor in the event of a power failure, the induced electromotive force generated in the DC reactor can be short-circuited to the semiconductor rectifier element.
(6)상용 전원의 사고를 미리 정한 사고 확인 주기로 검출하는 사고검출수단과, 상기 상용 전원의 건전시 및 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원의 사고를 검출할 때까지는 부하에 대하여 공급하는 유효전력 및 무효전력을 함께 0으로 하는 제어로서, 그 응답시간이 상기 사고검출수단에 있어서의 상용 전원의 사고 확인 주기보다도 길게 설정된 PQ 제어를 행하고, 상기 상용 전원의 사고 발생 직후부터 상기 사고검출수단이 사고를 검출하여 상기 고속한류차단수단이 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단할 때까지는 부하와 사고점에 대하여 순간적인 끊어짐 없이 전력을 공급하고, 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원의 사고를 검출한 때에는 상기 PQ 제어를 정지하고, 상기 고속한류차단수단이 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단하면 부하에 대하여만 전력을 공급하는 예비전원수단을 구비하는 무정전 전원장치와,(6) accident detection means for detecting an accident of commercial power at a predetermined accident confirmation cycle, active power supplied to the load until the commercial power is sound and the accident detection means detects an accident of the commercial power; As the control to set the reactive power to 0, PQ control is set whose response time is longer than the accident confirmation period of the commercial power supply in the accident detection means, and the accident detection means detects the accident immediately after the occurrence of the commercial power supply accident. Until the fast current blocking means detects and cuts off the converter supplying power to the load from the commercial power supply, the electric power is supplied to the load and the accident point without interruption momentarily, and the accident detection means detects the accident of the commercial power supply. When detecting, the PQ control is stopped, and the fast current limiting means is disconnected from the commercial power supply. Blocking the converter for supplying electric power and for under the UPS having the reserve power source means for supplying power only to the load,
상기 고속한류차단수단이 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단하고, 상기 예비전원수단이 부하에 대하여 전력을 공급할 수 없게 되기 전에 시동하는 비상용 발전기와,An emergency generator for blocking the electric current supplying power from the commercial power supply to the load from the commercial current supply and starting before the preliminary power supply means cannot supply power to the load;
상기 부하를 상기 상용 전원 또는 상기 비상용 발전기에 접속시켜, 접속을 절환할 수 있는 스위치를 구비한 것을 특징으로 한다.And a switch capable of connecting the load to the commercial power supply or the emergency generator and switching the connection.
또, 상용 전원에 있어서 순간 전압 저하 사고 및 정전 사고를 미리 정한 사고 확인 주기로 검출하는 사고검출수단과,Incident detection means for detecting instantaneous voltage drop accidents and power failure accidents in a commercial power supply in a predetermined accident confirmation cycle,
상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 개폐하는 고속 스위치를 포함하는 단상정류 브리지회로와, 상기 단상정류 브리지회로의 2개 직류단자 사이에 접속된 직류 리액터를 구비하고, 상기 상용 전원의 건전시 및 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원의 사고를 검출할 때까지는 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 상기 직류 리액터를 매개로 전력을 공급하고, 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원에서 사고를 검출하면 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 상기 고속 스위치로 차단하는 고속한류차단수단과,A single phase rectifying bridge circuit including a high speed switch for opening and closing a converter for supplying power to the load from the commercial power supply, and a DC reactor connected between two DC terminals of the single phase rectifying bridge circuit. The power is supplied from the commercial power supply to the load through the direct current reactor until it is healthy and the accident detection means detects the accident of the commercial power. When the accident detection means detects the accident from the commercial power, A fast current interrupting means for disconnecting a converter for supplying power to a load from a commercial power supply with said high speed switch;
직렬로 접속된 필터 회로와, 인버터와, 직류 전원을 구비하고, 상기 필터 회로는 교류 리액터를 포함하고, 상기 상용 전원의 건전시 및 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원의 사고를 검출할 때까지는 상기 부하에 대하여 공급하는 유효전력 및 무효전력을 함께 0으로 하는 PQ 제어를 행하고, 사고의 발생 직후로부터 상기 사고검출수단이 사고를 검출하여 상기 고속한류차단수단이 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단할 때까지는 부하와 사고점에 대하여 순간적인 끊어짐 없이 전력을 공급하고, 상기 사고검출수단이 상기 상용 전원의 사고를 검출한 때에는 상기 PQ 제어를 정지하고, 상기 고속한류차단수단이 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단하면 상기 부하에 대해서만 필요한 전력을 공급하는 예비전원수단을 포함하며,And a filter circuit connected in series, an inverter, and a direct current power source. The filter circuit includes an alternating current reactor. The filter circuit includes the alternating current reactor until the sound source of the commercial power source and the accident detecting unit detect the accident of the commercial power source. PQ control is performed to zero the active power and the reactive power supplied to the load, and the accident detection means detects the accident immediately after the occurrence of the accident, and the fast current interrupting means supplies power to the load from the commercial power supply. Until the circuit is cut off, power is supplied to the load and the accident point without interruption momentarily, and when the accident detection means detects an accident of the commercial power supply, the PQ control is stopped, and the high speed current limiting means If you disconnect the power supply from the power source to the load, only the power needed for that load It includes a backup power supply means,
상기 PQ 제어의 응답성이 상기 사고검출수단에 있어서 상용 전원의 사고 확인 주기보다도 길게 설정된 무정전 전원장치와,An uninterruptible power supply in which the responsiveness of the PQ control is set longer than an accident confirmation period of commercial power in the accident detection means;
상기 고속한류차단수단이 상기 상용 전원으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하는 전로를 차단하고, 상기 예비전원수단이 부하에 대하여 전력을 공급할 수 없게 되기 전에 시동하는 비상용 발전기와,An emergency generator for blocking the electric current supplying power from the commercial power supply to the load from the commercial current supply and starting before the preliminary power supply means cannot supply power to the load;
상기 부하를 상기 상용 전원 또는 상기 비상용 발전기에 접속시켜, 접속을 절환할 수 있는 스위치를 구비한 것을 특징으로 한다.And a switch capable of connecting the load to the commercial power supply or the emergency generator and switching the connection.
상용 전원에서 사고가 발생한 경우, 잠시 동안은 예비전원수단으로부터 부하에 대하여 필요한 전력을 공급할 수 있으나, 어느 정도 시간이 경과하면, 예비전원수단의 직류 전원 전압이 저하하기 때문에, 부하에 대하여 필요한 전력을 공급할 수 없게 된다. 상기 구성에 있어서는, 직류 전원의 전압이 낮아져 예비전원수단으로부터 부하에 대하여 충분한 전력을 공급할 수 없게 되기 전에 비상용 발전기를 시동시켜서 이 비상용 발전기로부터 부하에 대하여 전력을 공급하도록 스위치를 절환하므로 부하에 대하여 계속해서 안정하게 전력을 공급할 수 있다.When an accident occurs in the commercial power supply, the power supply for the load can be supplied from the backup power supply for a while, but after a certain period of time, the DC power supply voltage of the backup power supply decreases, so that the required power supply to the load is reduced. It cannot be supplied. In the above configuration, before the voltage of the DC power supply decreases so that sufficient power cannot be supplied to the load from the preliminary power supply means, the emergency generator is started and the switch is switched to supply power to the load from the emergency generator so that the load is continued. It is possible to supply power stably.
청구항 1에 기재된 무정전 전원장치에 의하면, 통상은 상용 전원으로부터 부하로 전력을 공급하고, 상용 전원에 사고가 발생하면 그 때부터 부하에 대하여 예비전원수단으로부터 전력이 공급되므로, 종래 상시 상용 급전방식의 무정전 전원장치와 달리 상용 전원의 사고발생시에는 예비전원으로부터 순간적인 끊어짐 없이 전력을 공급할 수 있다.According to the uninterruptible power supply device according to
청구항 2에 기재된 무정전 전원장치에 의하면, 상용 전원의 건전시에는 예비전원수단으로부터 부하에 대하여 전력을 공급하지 않고, 상용 전원으로부터만 부하에 대하여 전력을 공급할 수 있다. 또, 고속한류차단수단이 전로를 차단후에는 부하에 대하여 전압이 내려가지 않게 예비전원수단으로부터 필요한 전력을 공급할 수 있다.According to the uninterruptible power supply device according to
청구항 3 기재의 무정전 전원장치에 의하면, 상용 전원에서 지락 사고나 단락 사고가 발행한 경우에도 예비전원수단의 전압은 직류 리액터와 교류 리액터에 의해 분압되어 부하의 전압이 허용 전압 저하율보다도 저하하는 일 없이 전력을 공급할 수 있다.According to the uninterruptible power supply of
청구항 4 기재의 무정전 전원장치에 의하면, 상용 전원의 전압과 예비전원수단의 전압은 위상 및 진폭이 거의 동일한 값이 되도록 제어되므로, 상용 전원에서 사고가 발생한 때에 곧바로 예비전원수단으로부터 부하에 대하여 전력을 공급할 수 있다.According to the uninterruptible power supply of
청구항 5 기재의 무정전 전원장치에 의하면, 상용 전원에서 사고가 발생하고 나서 10msec 정도의 시간에서 상용 전원으로부터 전력을 공급하는 전로를 차단할 수 있다. 또, 전원 사고시에 상용 전원과 부하 사이의 전로를 사이리스터로 차단한 때에는 리액터에서 발생하는 유도기전력을 반도체 정류소자로 단락할 수 있다.According to the uninterruptible power supply device according to
청구항 6 또는 7 기재의 정전 보상 시스템에 의하면, 직류 전원의 전압이 저하해서 예비전원수단으로부터 부하에 대하여 충분한 전력을 공급할 수 없게 되기 전에 비상용 발전기로부터 부하에 대하여 계속 안정하게 전력을 공급할 수 있다.According to the electrostatic compensation system according to
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 무정전 전원장치의 개략 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of an uninterruptible power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 교류 전원 주기에 대한 전류 감쇠시 정수와 등가 임피던스와의 관계를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the relationship between the constant and the equivalent impedance during current attenuation for the AC power cycle.
도 3은 무정전 전원장치의 제어부의 블록도이다.3 is a block diagram of a controller of an uninterruptible power supply.
도 4는 무정전 전원장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.4 is a schematic view for explaining the operation of the uninterruptible power supply.
도 5는 무정전 전원장치의 등가회로 및 벡터(Vector)도이다.5 is an equivalent circuit and a vector diagram of an uninterruptible power supply.
도 6은 무정전 전원장치의 출력 전압 파형 및 제어 타이밍 챠트(Timing chart)이다.6 is an output voltage waveform and a control timing chart of an uninterruptible power supply.
도 7은 무정전 전원장치에 비상용 발전기를 접속한 개략도이다.7 is a schematic diagram of connecting an emergency generator to an uninterruptible power supply.
도 8은 종래 상시 상용 급전방식의 무정전 전원장치에 상용 전원과 부하를 접속한 구성도이다.8 is a configuration diagram in which a commercial power supply and a load are connected to a conventional uninterruptible power supply device of a conventional commercial power supply system.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 무정전 전원장치의 개략 구성도이다. 본 발명의 실시예에 의한 무정전 전원장치는 상시 상용 급전방식으로 부하에 대하여 전력을 공급하지만, 정전이나 순저의 발생시에는 순간적인 끊어짐 없이 보상하도록 구성되어 있다.1 is a schematic configuration diagram of an uninterruptible power supply apparatus according to an embodiment of the present invention. The uninterruptible power supply apparatus according to the embodiment of the present invention supplies power to a load in a commercial power supply system at all times, but is configured to compensate without an instantaneous interruption in the event of a power failure or a sudden low.
무정전 전원장치(1)는 사고검출부(2), 고속한류차단부(3), 예비전원부(4) 및 바이패스부(5)를 구비하며, 입력단자(6)가 상용 전원(8)에 접속되고, 출력단자(7)가 부하(9)에 접속되어 있다. 사고검출부(2)는 계측용 변압기(11) 및 제어부(12)로 이루어진다. 고속한류차단부(3)는 단상정류 브리지회로인 브리지회로(13) 및 직류 리액터(14)로 이루어진다. 예비전원부(4)는 직류 전원인 배터리(15), 배터리 출력 측정부(16), 변환부(17), 필터회로(18), 변압기(19) 및 전원 출력 측정부(20)로 이루어진다. 바이패스부(5)는 차단기(21)로 이루어진다.The
사고검출부(2)는 상용 전원(8)에서 전원 사고가 발생하여 순저나 정전이 일어나는 것을 검출한다. 고속한류차단부(3)는 상용 전원(8)에서 전원 사고가 발생한 때에 상용 전원(8)과 부하(9) 사이의 전기회로를 차단한다. 예비전원부(4)는 상용 전원(8)에서 전원 사고가 발생한 때에 부하(9)에 대하여 전력을 공급한다. 바이패스부(5)는 고속한류차단부(3)와 예비전원부(4)를 바이패스하여 상용 전원(8)과 부하(9)를 직접 접속한다.The
계측용 변압기(11)는 상용 전원(8)의 교류 전압을 측정하여 그 결과를 제어부(12)로 출력한다.The measuring
제어부(12)는 계측용 변압기(11)로부터 출력된 상용 전원의 전압 측정 결과에 기초하여 브리지회로(13)의 개폐동작이나 변환부(17)의 충전이나 출력 동작을 제어한다. 또, 제어부(12)는 배터리 출력 측정부(16)의 측정 결과에 기초하여 변환부(17)의 충전 동작을 제어한다. 더욱이, 제어부(12)는 전원 출력 측정부(20)의 측정 결과에 기초하여 변환부(17)의 출력 전력을 제어한다.The
한편, 제어부(12)는 예비전원부(4)로부터 전력이 공급되고 있어, 상용 전원(8)에서 전원 사고가 발생하여도 그 영향을 받지 않고 동작한다. 또, 제어부(12)는 계측용 변압기(11), 배터리 출력 측정부(16) 및 전원 출력 측정부(20)로부터 출력된 신호를 1/4사이클 마다 검출하고 있다.On the other hand, the
브리지회로(13)는 2개의(한 쌍) 사이리스터(13a,13b)와, 2개의(한 쌍) 다이오드(13c,13d)로 이루어지고, 2개의 교류단자(13a1,13a2)와, 2개의 직류단자(13d1,13d2)를 구비하고 있다. 교류단자(13a1)에는 사이리스터(13a)의 애노드와 사이리스터(13b)의 캐소드가 접속되고, 교류단자(13a2)에는 다이오드(13c)의 캐소드와 다이오드(13d)의 애노드가 접속되어 있다. 또, 직류단자(13d1)에는 사이리스터(13a)의 캐소드와 다이오드(13d)의 캐소드가 접속되고, 직류단자(13d2)에는 사이리스터(13b)의 애노드와 다이오드(13c)의 애노드가 접속되어 있다. 더욱이, 직류단자(13d1)과 직류단자(13d2)의 사이에는 직류 리액터(14)가 접속되어 있다. 더해서, 교류단자(13a1)에는 상용 전원(8)을 접속하는 입력단자(6)가 접속되고, 교류단자(13a2)에는 부하(9)를 접속하는 출력단자(7)가 접속되어 있다.The
한편, 브리지회로(13)에 있어서, 교류단자(13a1)을 출력단자(7)에 접속하고, 교류단자(13a2)를 입력단자(6)에 접속하여도 좋다.On the other hand, in the
직류 리액터(14)는 상용 전원(8)에서 전원 사고 발생시에 예비전원부(4)로부터 상용 전원(8)에 대하여 흐르는 전류를 제한한다.The DC reactor 14 limits the current flowing from the preliminary
배터리(15)는 상용 전원(8)에서 정전이나 순저가 발생한 때 부하(9)로 공급할 전력(전기에너지)을 축적하고 있다.The
배터리 출력 측정부(16)는 직류 계측용 변류기와 직류 계측용 변압기를 구비하여(도시안됨) 배터리의 직류 전압 및 직류 전류를 측정하고, 그 결과를 제어부(12)로 출력한다.The battery
변환부(17)는 충전부(콘덴서)(17a) 및 인버터(17b)를 구비하고 있다(도시안됨), 충전부(17a)는 배터리(15)를 부동 충전하기 위해 제어부(12)로부터 출력된 제어신호에 기초하여 교류전력을 직류전력으로 변환하다. 또, 인버터(17b)는 부하(9)에 대하여 전력을 공급하기 위해 제어부(12)로부터 출력된 제어신호에 기초하여 배터리(15)에 축적된 직류전력을 교류전력으로 변환한다.The
한편, 배터리(15)를 충전기 분리방식(직류 스위치방식)으로 충전하도록 구성하여도 좋으며, 이 경우에는 변환부(17)를 인버터(17b)만의 구성으로 하여 충전기를 별개로 독립하여 설계하면 좋다.On the other hand, the
필터회로(18)는 리액터(18L)와 콘덴서(18C)를 구비하며, 인버터 내부에서 파워 디바이스가 스위칭 할 때에 발생하는 노이즈를 흡수하는 고주파 필터이다.The
변압기(19)는 상용 전원(8)의 전압을 소정 전압으로 내리고, 또, 인버터(17b)의 출력 전압을 상용 전원과 거의 동일한 전압으로 승압한다.The
전원 출력 측정부(20)는 교류 계측용 변류기(20a)와 교류 계측용 변압기(20v)를 구비하여 인버터 전류 및 부하 전압을 측정하고 그 결과를 제어부(12)로 출력한다.The power
차단기(21)는 무정전 전원장치(1)의 메인터넌스시나 고장시 등에 회로 차단 상태로 절환하는 것으로, 무정전 전원장치(1)를 바이패스하여 상용 전원(8)으로부터 부하(9)에 대하여 직접 전력을 공급하기 위한 것이다.The
여기서, 무정전 전원장치(1)는 정상 운전시에는 교류측에서 본 임피던스가 거의 0이 되고, 사고 발생시에만 큰 임피던스를 보이도록 전류 감쇠시 정수와 계통 주파수 주기와의 관계를 아래와 같이 설정하고 있다. 도 2는 교류 전원 주기에 대한 전류 감쇠시 정수와 등가 임피던스와의 관계를 나타낸 그래프이다. 상기한 바와 같이 구성된 무정전 전원장치(1)에 있어서 리액터(14)의 리액턴스 성분, 저항성분, 한 쌍의 사이리스터(13a,13b) 및 한 쌍의 다이오드(13c,13d)로 이루어진 브리지회로(13)에 의해 결정되는 전류 감쇠시 정수와, 계통측에서 본 등가 임피던스와는 도 2에 나타낸 바와 같이, 전류 감쇠시 정수가 커지는 만큼 등가 임피던스가 작아지는 관계를 가지고 있다. 한편, 정상 동작시의 회로 임피던스는 매우 작은 것이 바람직하다. 여기서, 일반적으로는 계통 단락 사고시의 자기 전류를 정력전류의 3배 정도로 억제하도록 직류 리액턴스가 선정된다. 즉, 정격전류 베이스의 33%의 임피던스를 브리지회로(13)에 갖게 한다. 한편, 상기와 같이 통상의 운전상태에서는 등가 임피던스를 매우 작게 하는 것이 바람직하고, 실용상은 정격전류 베이스로 3%, 즉 도 2에 나타낸 등가 임피던스가 직류 리액터 L이 나타내는 교류 임피던스 0.09pu(=3%/33%) 이하로 그 요구를 충족시킬 수 있다. 따라서, 무정전 전원장치(1)의 전류 감쇠시 정수를 도 2에 기초하여 계통 주파수 주기의 2.5배 이상으로 설정하고 있다.Here, the
다음, 제어부(12)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 도 3은 무정전 전원장치의 제어부의 블록도이다. 제어부(12)는 전압판정부(31), 사이리스터 제어부(32), 동기신호 생성부(33), 자주 운전용 위상신호 작성부(34), 절환 스위치(35), PQ 연산부(36), PQ 제어부(37), 절환 스위치(38), 배터리 상태 판정부(39), 출력 전압 기준 정현파 작성부(40) 및 인버터 출력 제어부(41)를 구비하고 있다.Next, the detailed structure of the
전압판정부(31)는 계측용 변압기(11)로부터 출력된 상용 전원(8)의 교류 전압값에 대응한 신호와, 소정의 설정값에 기초하여 상용 전원(8)의 전압이 소정의 설정 전압값보다도 낮아졌는지 소정의 설정 전압값인지 또는 소정의 설정 전압값으로 복전 되었는지를 판정한다. 그리고 이 판정결과에 대응한 신호를 사이리스터 제어부(32)로 출력한다. 또 상용 전원(8)에서 순저나 정전이 일어나는 경우, 전압판정부(31)는 전압 배터리 상태 판정부(39)에 대하여 그 취지를 알리는 신호를 출력한다.The
사이리스터 제어부(32)는 전압판정부(31)로부터 출력된 신호에 기초하여 사이리스터 점등 신호를 브리지회로(13)의 사이리스터(13a, 13b)로 출력하고, 이들 사이리스터의 개폐(점등, 소등)를 제어한다.The
동기신호 생성부(33)는 예비전원부(4)의 출력전압을 상용 전원(8)의 출력전압에 동기시키기 위한 신호를 생성하고, 스위치(35)를 매개로 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)로 이 신호를 출력한다. 한편, 동기신호 생성부(33)는 이 신호를 자주 운전용 위상신호 작성부(34)에도 출력한다.The
자주 운전용 위상신호 작성부(34)는 무정전 전원장치(1)가 상용 전원(8)과 부하(9) 사이의 전로를 차단하여 자주 운전할 때에 출력할 전압의 위상신호를 작성하기 위한 것이다. 한편, 자주 운전용 위상신호 작성부(34)는 상용 전원(8)의 건전시에 동기신호 생성부(33)로부터 출력된 신호에 기초하여 상용 전원(8)의 출력 전압과 위상을 맞추어 제어를 행하고 있다.The self-operating
절환 스위치(35)는 전압판정부(31)로부터 출력된 스위치 콘트롤 신호에 따라 서 절환된다. 즉, 상용 전원(8)이 건전 상태 또는 상용 전원(8)의 교류 전압이 복전 했을 경우, 동기신호 생성부(33)로부터 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)로 신호가 출력되도록 스위치(35)가 절환된다. 한편, 상용 전원(8)의 교류 전압이 소정 설정 전압보다도 낮은 경우에는 자주 운전용 위상신호 작성부(34)로부터 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)로 신호가 출력되도록 스위치(35)가 절환된다.The
PQ 연산부(36)는 전원출력 측정부(36)의 연산결과에 기초하여 인버터(17b)로부터 출력되는 교류전압(정현파)의 위상 정보 및 진폭 정보를 작성하고, 절환 스위치(38)를 매개로 이들의 정보를 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)로 출력한다.The
절환 스위치(38)는 전압판정부(31)로부터 출력된 스위치 컨트롤 신호에 따라서 절환된다. 즉, 상용 전원(8)이 건전 상태 또는 상용 전원(8)의 교류 전압이 복전 했을 경우에는, PQ 제어부(37)로부터 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)로 신호가 출력되도록 스위치(38)가 절환된다. 한편, 상용 전원(8)의 전압이 소정 설정 전압보다도 낮은 경우에는 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)로 신호가 출력되지 않도록 스위치(38)가 절환된다. 여기서, 후술되는 동작 설명에서는 절환 스위치(35,38)를 래치형의 스위치로서 설명한다.The switching
배터리 상태 판정부(39)는 배터리 출력 측정부(16)로부터 출력된 배터리(15)의 직류 전압 및 직류 전류의 측정결과에 기초하여 배터리(15)를 충전할 필요가 있는지 또는 만충전인지를 판단한다. 그리고, 그 판단 결과에 따른 위상 정보를 출력전압 기준 정현파 작성부(40)가 작성하여 인버터 출력제어부(41)로 출력한다. 또, 배터리 상태 판정부(39)는 상용 전원(8)에 있어서 순저나 정전이 일어나 전압판정 부(31)로부터 신호가 출력되면, 위상신호의 출력을 정지하고 배터리(15)의 충전을 중지시킨다.The battery
출력 전압 기준 정현파 작성부(40)는 동기신호 생성부(33)와, PQ 제어부(37)와 배터리 상태 판정부(39)로부터 출력되는 신호, 또는 자주 운전용 위상신호 작성부(34)로부터 출력되는 신호에 기초하여 인버터(17b)로부터 출력되는 정현파 전압의 위상 및 진폭 정보를 작성하고, 이 정보를 인버터 출력제어부(41)로 출력한다.The output voltage reference
인버터 출력제어부(41)는 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)로부터 출력된 신호에 기초하여 변환부(17)의 인버터(17b)로부터 출력되는 전력을 제어하는 신호나, 충전기(17a)에 배터리(15)를 충전시키기 위한 제어신호를 출력한다.The
다음, 무정전 전원장치(1)의 동작에 대해서 도 3, 도 4에 기초하여 설명한다. 도 4는 무정전 전원장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다. 무정전 전원장치(1)는 상시 상용 급전방식으로 부하에 대하여 전력을 공급하지만, 정전이나 순저 발생시에는 순간적인 끊어짐 없이 보상할 수 있다.Next, the operation of the
(A) 건전시(상용급전시)(A) Healthy (commercial dispatch)
무정전 전원장치(1)는 상용 전원(8)의 건전시, 즉 상용 전원(8)에서 전원 사고가 발생하지 않고 순저나 정전이 일어나지 않은 때에는, 예비전원부(4)로부터 부하에 대하여 전력을 공급하지 않고, 상용 전원(8)으로부터만 전력 공급한다.The
무정전 전원장치(1)에서는 도 4(A)에 나타낸 바와 같이, 고속한류차단부(3)의 사이리스터(13a)와 사이리스터(13b)가 함께 점등되어 닫힌 상태로 제어되고, 상용 전원(8)으로부터 고속한류차단부(3)를 매개로 부하(9)로 전력이 공급된다.In the
고속한류차단부(3)에 있어서 직류 리액터(14)에는 상시 같은 방향으로 전류가 흐르기 때문에, 직류 리액터(14)의 임피던스는 겉보기상 0이 되고, 교류단자(13a1,13a2)측에서 본 임피던스도 0으로 된다.Since the current flows in the DC reactor 14 at the same time in the high-speed
예비전원부(4)는 상용 전원(8)의 건전시에는, 부하(9)에 대하여 전력이 공급되지 않도록 제어되고 있다. 즉, 예비전원부(4)에서 부하(9)에 대하여 공급할 유효전력(P) 및 무효전력(Q)의 어느 것이나 모두 0으로 하는 제어(이하, PQ 제어라 한다)가 행해진다. 또 예비전원부(4)의 변환부(17)에서는 배터리(15)의 부동 충전을 행하는 직류 전압제어와 상용 전원(8)과 거의 같은 상, 같은 진폭의 전압을 출력하는 출력 전압 제어가 행해진다.The spare
건전시에서 제어부(12)의 각부의 동작에 대해서 설명한다. 제어부(123)에서는, 계측용 변압기(11)에서 출력된 신호를 상기한 바와 같이 1/4 사이클 마다 검출하고 있다. 전압판정부(31)는 전압이 통상의 경우에는 동기신호 생성부(33)가 출력한 신호가 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)로 출력되도록 절환 스위치(35)를 절환시키는 신호를 출력한다. 또 전압판정부(31)는 PQ 제어부(37)로부터의 신호를 출력하기 위해서 절환 스위치(38)를 절환시키기 위한 신호를 출력한다. 더욱이, 전압판정부(31)는 배터리 상태 판정부(39)에 배터리(15)가 만충전 상태가 아닐 경우 배터리를 충전시키기 위하여 배터리 상태 판정부(39)로 신호를 출력한다. 더해서, 전압판정부(31)는 사이리스터 제어부(32)에 대하여 브리지회로(13)의 사이리스터(13a,13b)를 '온'시키는 신호를 출력한다. 사이리스터 제어부(32)는 이 신호를 검출하면 사이리스터 점등 신호를 출력한다. 한편, 상용 전원(8)의 건전시에서는 사이리스터(13a,13b)는 항시 점등상태(온상태)이다.The operation of each part of the
(PQ 제어)(PQ control)
제어부(12)에서는, 상기의 PQ 제어를 행할 때에는 부하(9)에 대하여 공급할 유효전력(P) 및 무효전력(Q) 어느 것이나 모두 0으로 하기 위해서, 예비전원부(4)로부터 부하(9)로 출력되는 전류를 0으로 하는 제어가 행해진다. 도 5는 무정전 전원장치의 등가회로 및 벡터도이다. 도 5(A)에 있어서, 상용 전원(8)의 출력전압을 V1, 예비전원부(4)의 전압을 V2, 부하(9)의 전압을 VL, 상용 전원(8) 측의 리액턴스를 X1, 예비전원부(4)의 리액턴스를 X2라 한다. 또, 상용 전원(8)으로부터 예비전원부(4)로 전류 I1가 흐르고, 예비전원부(4)로부터 부하(9)로 전류 I2가 흐르며, 상용 전원(8)으로부터 부하(9)로 전류 I3가 흐르는 것으로 한다. 또, 이하의 설명에서는 V∠θv를 전압 벡터(V)라 칭하고, I∠θi를 전류 벡터(I)라 칭한다.In the
예비전원부(4)의 전압 벡터(V2)와 부하전압의 전압 벡터(VL)가 같은 경우, 예비전원부(4)로부터 부하(9)에 대하여 전류는 흐르지 않는다. 또, 이 경우, 전류 벡터 I1와 전류 벡터 I2가 같은 크기로 각각 방향이 정반대이면 좋다. 이것들의 관계를 충족시키도록 한 경우, 각 벡터의 관계는 도 5(B)에 나타난 바와 같이 된다. 한편, 도면에서 전압 벡터 V(x1+x2)는 리액턴스(x1)의 전압 벡터(Vx1)와 리액턴스(x2)의 전압 벡터(Vx2)를 더한 것이다.When the voltage vector V2 of the preliminary
PQ 연산부(36)는 상기의 관계를 충족하기 위하여 전원출력 측정부(20)가 측정한 인버터 전류와 부하 전압에 기초하여 유효전력(P)과 무효전력(Q)을 연산한다. 계속해서 PQ 제어부(37)는 유효전력 P=O로 하기 위해서 인버터(17b)로부터 출력되 는 정현파 전압의 위상을 보정하는 소정의 값 △θ을 산출한다. 또한, 무효전력 Q=O로 하기 위해서 인버터(17b)로부터 출력하는 정현파 전압의 진폭을 보정하는 소정의 값 △A를 산출한다. 그리고, PQ 제어부(37)는 산출한 △θ 및 △A의 정보를 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)에 출력한다.The
출력 전압 기준 정현파 작성부(40)는 PQ 제어부(37) 등으로부터 출력된 신호에 근거해서 기준 정현파를 작성한다. PQ 제어부(37)로부터 출력된 신호만에 근거해서 정현파를 작성한 경우 인버터(17b)가 출력하는 정현파 전압은,The output voltage reference
V2=(A+△A)sin(ωt +△θ) -----(식 1)V2 = (A + ΔA) sin (ωt + Δθ) ----- (Equation 1)
이 된다. 따라서, 인버터(17b)의 출력 전압(V2)을 위 식과 같이 하는 것으로, 예비전원부(4)로부터 부하(9)에 공급되는 전력을 0로 할 수 있다.Becomes Therefore, by setting the output voltage V2 of the
한편, 예비전원부(4)로부터 출력하는 전압(V2)을 보정하는 위상(△θ)과 유효전력(P)과의 관계 및 예비전원부(4)로부터 출력하는 전압(V2)을 보정하는 진폭(△A)과 무효전력(Q)과의 관계는 무정전 전원장치(1)를 접속할 상용전원(8)의 임피던스(impedance)나 무정전 전원장치(1)의 임피던스(impedance)에 근거해서 연산하는 것으로 용이하게 구할 수 있다.On the other hand, the relationship between the phase (Δθ) for correcting the voltage V2 output from the spare
(충전제어)(Charge control)
또, 제어부(12)에서는 상기와 같이 배터리(15)의 충전 제어를 행하고 있다. 즉 배터리 상태 판정부(39)는 배터리 출력 측정부(16)로부터 출력된 배터리(15)의 직류 전압 및 직류 전류의 측정 결과에 기초하여 배터리(15)를 충전 할 필요가 있는지 또는 만충전인지를 판단한다. 배터리(15)에 대하여 충전이 필요할 경우, 배터 리 상태 판정부(39)는 변환부(17)의 충전기(17a)로부터 배터리(15)에 대하여 전류가 흘러서 배터리(15)의 충전이 행하여지도록 위상 정보를 작성한다. 배터리 상태 판정부(39)에서 작성된 위상 신호의 정보는 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)에 출력되어 인버터(17b)로부터 출력하는 정현파 전압의 위상을 보정하기 위한 정보로서 사용된다. 한편, 배터리(15)가 만충전인 경우에는 배터리 상태 판정부(39)는 위상 신호를 작성하지 않고, 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)에 위상 신호의 정보는 출력 하지 않는다.Moreover, the
한편, 충전기 분리 방식으로 배터리(15)를 충전할 경우에는 이 제어는 쓰지 않는다.On the other hand, this control is not used when the
(예비전원 출력 밸런스 제어)(Spare Power Output Balance Control)
또, 제어부(12)에서는 순저나 정전이 발생했을 때에, 예비전원부(4)로부터 출력되는 전압 파형의 위상·진폭의 차이가 없는 전압을 출력시키기 위해서 예비전원부(4)의 출력 전압의 위상·진폭을 상용 전원(8)의 출력 전압의 위상·진폭과 동기시키는 제어를 행하고 있다. 동기신호 생성부(33)는 계측용 변압기(11)가 출력한 상용 전원(8)의 교류 전압 측정 결과에 근거하여 상용 전원(8)의 출력 전압에 있어서의 위상·진폭의 정보를 절환 스위치(switch)(35)를 개재하여 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)에 출력한다. 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)는 동기신호 생성부(33)로부터 출력된 정보에 근거하여 인버터(17b)로부터 출력되는 정현파 전압의 위상을 보정한다.In addition, the
이렇게, 상용 전원(8)의 건전시에는 제어부(12)에서 상기와 같은 제어가 행 하여져 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)는 동기신호 생성부(33)와, PQ 제어부(37)와, 배터리 상태 판정부(39)로부터의 진폭이나 위상의 보정 정보에 근거하여 인버터(17b)로부터 출력되는 정현파 전압의 위상 및 진폭의 정보를 작성하고, 이 정보를 인버터 출력 제어부(41)에 출력한다. 또한, 변환부(17)는 인버터 출력제어부(41)로부터 출력된 신호에 근거한 동작을 행한다.In this way, when the
(B)사고발생시(B) In case of accident
무정전 전원장치(1)는 상용 전원(8)에서 전원 사고가 발생해서 순저나 정전이 일어났을 경우, 예비전원부(4)로부터 순간적인 끊어짐 없이 전력을 공급한다. 즉, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이, 예비전원부(4)에서는 금방 전압원으로서 사고점에 전류가 공급(출력 전압제어)됨과 함께 부하(9)에 대하여 배터리(15)에 축적한 전력이 공급된다. 사고검출부(2)에서 순저나 정전이 검출되면, 고속한류차단부(3)의 사이리스터(13a, 13b)에 차단 신호가 출력된다. 또한, 이 때, 예비전원부(4)에서는 PQ 제어가 중지되어 배터리(15)의 충전이 중지된다.The
부하 전압 VL은 직류 리액터(14)와 교류 리액터(18L)와의 분압에 의해 결정되는 전압으로 된다. 즉, 배터리 전압을 Vs, 직류 리액터(14)의 임피던스를 Z1, 교류 리액터(18L)의 임피던스를 Z2라고 했을 경우, 부하 전압 VL은,The load voltage VL is a voltage determined by the partial pressure of the DC reactor 14 and the
VL=Z1/(Z1 + Z2)×Vs------(식 2)VL = Z1 / (Z1 + Z2) × Vs ------ (Equation 2)
로 된다.It becomes
(사고발생)(Incident)
무정전 전원장치(1)에서는 상용 전원에서 순간 전압 저하나 정전 등의 전원 사고를 1/4 사이클마다 검출하고 있다. 또, 상용 전원의 건전시에는 예비전원부(4)로부터 전력 공급이 이루어지지 않도록 PQ 제어를 행하고 있다. 한편, 전원 사고가 발생하면, 부하(9) 및 사고점에 대하여 예비전원부(4)로부터 순간적인 끊어짐 없이 전력을 공급하기 위해서, 이하와 같은 제어를 행하고 있다.The
사고 발생시에 있어서 제어부(12)의 각부 동작에 대해서 설명한다. 도 6은 무정전 전원장치의 출력 전압 파형 및 제어 타이밍 차트다. 상용 전원(8)으로부터는 도 6에 나타낸 바와 같은 정현파 전압이 출력되고 있다. 제어부(12)에서는 계측용 변압기(11)로부터 출력된 신호를 상기와 같이 1/4 사이클마다 검출하고 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 전압판정부(31)는 순저 또는 정전 발생(도 6에 나타낸 (1))으로부터 최장 1/4 사이클(50Hz의 경우 5msec) 후까지(t1 기간 내에) 순저 또는 정전을 검출한다(도 6에 나타낸 (2)).The operation of each part of the
무정전 전원장치(1)에서는 순저나 정전이 발생하면 예비전원부(4)으로부터 상용 전원(8)의 사고점 및 부하(9)에 대하여 즉시 전력 공급을 시작해서 연속해서 전력을 공급하도록 PQ 제어의 응답성을 제어부(12)가 상용 전원의 전원 사고를 검출하는 주기보다도 긴 시간인 10msec∼수100msec로 설정하고 있다. 따라서, 상용 전원에 있어서 순간 전압 저하 사고나 정전 사고가 발생해도 PQ 제어의 응답이 곧바로 따르지 않기 때문에 계속해서 사고 발생전과 같은 계통 조건으로 PQ 제어가 행하여진다. 이 때, 계통측(상용 전원측)에서 사고가 발생하고 있는 한편에서, PQ 제어는 사고 발생 전의 계통조건으로 행하여지기 때문에 PQ 제어는 정확하게 행하여지지 않게 된다. 즉, 부하 전류가 흐르지 않도록 정확하게 PQ 제어가 행하여지지 않고, 예비전원부(4)로부터 계통에 대하여 전류가 흘러버린다. 본 발명에서는 이 때의 전류를 이용하여 직류 리액터(14)와 교류 리액터(18L)와의 분압 작용에 의해 부하(9)에 대하여 전력 공급을 계속시킨다.In the
이렇게 예비전원부(4)는 전원 사고가 발생해도 잠시 동안은 전원 건전시와 같은 제어를 행하므로 부하(9)에 대하여 공급하는 유효전력(P) 및 무효전력(Q)을 0로 하는 제어가 행하여지지 않고, 예비전원으로부터 전원공급 상용 전원(8)의 사고점 및 부하(9)에 대하여 전력 공급이 즉시 개시된다.Thus, even if a power failure occurs, the spare
이 때, 예비전원부(4)로부터는 상용 전원(8)의 사고점과 부하(9)에 대하여 전류가 흐르기 때문에 부하 전압 VL은 직류 리액터(14)와 교류 리액터(18L)와의 분압에 의해 결정되는 전압으로 된다. 그 때문에, 부하(9)에 대한 허용 전압 저하율을 A%, 교류 리액터(18L)의 임피던스를 Z2이라고 했을 때, 직류 리액터(14)의 임피던스 Z1을 (100Z2)/A 이상으로 설정하는 것으로, 예비전원부(4)로부터 부하(9)로 출력하는 전압을 허용 전압 저하율보다도 큰 값으로 할 수 있다.At this time, since a current flows from the preliminary
예를 들면, 부하(9)에 대한 허용 전압 저하율이 10%의 경우, 교류 리액터(18L)의 임피던스(Z2)와 직류 리액터(14)의 임피던스(Z1)와의 비를, Z1:Z2=10:1에 설정하는 것으로, 예비전원부(4)로부터 부하(9)에 출력하는 전압의 저하율을 10% 미만으로 할 수 있다.For example, when the allowable voltage drop rate for the
(사고검출)(Detection of accidents)
무정전 전원장치(1)는 사고 검출 타이밍에서 PQ 제어를 정지한다(도 6에 나타낸 (3)). 또한, 이 PQ 제어의 정지 후에는 예비전원부(4)로부터 전력공급이 행하 여진다.The
제어부(12)의 전압판정부(31)는 전원 사고를 검출하면, 자주 운전용 위상신호 작성부(34)의 신호가 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)에 출력되도록 절환 스이치(35)를 절환하는 신호를 출력한다.When the
또한, 전압판정부(31)는 예비전원부(4)의 PQ 제어를 정지하고, 예비전원부(4)로부터 부하에 대하여 전력을 공급하기 위해서 절환 스위치(38)를 절환하는 신호를 출력한다. 이에 의해, PQ 제어부(37)로부터의 신호가 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)로 출력이 정지된다.In addition, the
더욱이, 전압판정부(31)는 배터리 상태 판정부(39)에 배터리(15)의 충전을 중지시키도록 배터리 상태 판정부(39)에 신호를 출력한다. 또한, 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)는 자주 운전용 위상신호 작성부(34)로부터 출력된 신호(위상정보)에 근거해서 정현파 전압의 파형을 작성하여 인버터 출력 제어부(41)로 신호를 출력한다. 따라서, 상용 전원(8)의 사고점과 부하(9)에 대하여 예비전원부(4)로부터 계속해서 전력이 공급된다.Further, the
전압판정부(31)는 순저 또는 정전을 검출한 때는 상기의 동작 이외에, 사이리스터 제어부(32)에 대하여 브리지(bridge)회로(13)의 사이리스터(13a,13b)를 오프(소등)시키는 신호를 출력한다. 사이리스터 제어부(32)는 이 신호를 검출하면, 사이리스터 점등 신호의 출력을 정지시킨다. 그러나, 사이리스터(13a,13b)는 부하 전류가 0으로 되지 않으면 오프되지 않기 때문에, 사이리스터 제어부(32)가 사이리스터의 점등 신호를 출력하는 것을 정지하고 나서 수msec 뒤에 소등한다(도 6에 나 타낸 (4)). 따라서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 순저나 정전이 발생하고 나서 사이리스터가 소등할 때까지의 사이(=t1+t2)에, 최장 1/2 사이클(50Hz의 경우 10msec)이 필요가 되지만, 사고 발생 타이밍부터 사고 검출 타이밍까지의 사이에 있어서, 부하 및 사고점에 대하여 예비전원수단으로부터 순간적인 끊어짐 없이 전력이 공급된다.The
한편, PQ 제어에서는 부하 전류를 0로 하는 제어를 행하고 있지만, 인버터(17b)를 상시 구동하고 있다. 이 때문에, 상기와 같이, 계통(상용 전원8)의 전압위상과 인버터(17b)의 전압 위상과를 미리 맞춰 두는 것에 의해 전원 사고 발생 직후에 있어서 예비전원부(4)에서의 출력 전압은 위상이 연속한 것이 된다.On the other hand, in the PQ control, the load current is controlled to 0, but the
(C) 보상시(C) reward
고속한류차단부(3)의 사이리스터(13a,13b)가 소등되어 상용 전원(8)과 부하(9) 사이의 전로가 차단되면, 도 4(C)에 나타낸 바와 같이, 예비전원부(4)로부터는 100%의 전압으로 부하(9)에 대하여만 전력이 공급되어 순저·정전이 보상된다.When the
보상시에 있어서 제어부(12)의 각부의 동작에 대해서 설명한다. 제어부(12)에서는 사고 발생과 같은 제어가 행하여진다. 다시 말해, 제어부(12)에서는 전압판정부(31)가 계측용 변압기(11)로부터 출력된 신호를 상기와 같이 1/4 사이클마다 검출하고 있다. 전압판정부(31)는 상용 전원(8)에서 순저 또는 정전이 발생하고 있는 사이, 순저 또는 정전을 검출하고, 절환 스위치(35,38), 배터리 상태 판정부(39) 및 사이리스터 제어부(32)에 대하여 신호를 출력하지 않는다. 그 때문에, 절환 스위치(35)는 자주 운전용 위상신호 작성부(34)의 신호가 출력 전압 기준 정 현파 작성부(40)로 출력되도록 상태가 유지되어 있고, 절환 스위치(38)는 PQ 제어부(37)로부터의 신호가 출력되지 않도록 상태가 유지되어 있다. 또한, 배터리 상태 판정부(39)는 계속해서 배터리(15)의 충전을 중지시키므로, 신호를 출력하지 않고, 사이리스터 제어부(32)도 사이리스터의 점등 신호를 출력하지 않는다. 따라서, 출력 전압 기준 정현파 작성부(40)는 자주 운전용 위상신호 작성부(34)로부터 출력된 신호(위상정보)에 근거해서 정현파 전압의 파형을 작성하여 인버터 출력 제어부(41)로 신호를 출력하고, 부하(9)에 대하여 계속 예비전원부(4)로부터만 전력이 공급된다.The operation of each part of the
(D)복전시(D) Restoration
상용 전원(8)에 있어서 전원 사고가 해소되어 복전한 경우, 무정전 전원장치(1)에서는 도 4(A)에 근거해서 설명한 바와 같이, 고속한류차단부(3)의 사이리스터(13a)와 사이리스터(13b)가 함께 점등되어 닫힌 상태에 제어되고, 상용 전원(8)으로부터 고속한류차단부(3)를 개재하여 부하(9)로 전력이 공급되며, 예비전원부(4)로부터의 전력 공급은 정지된다.When the power supply accident is eliminated in the
여기서, 상용 전원에 있어서 사고가 발생했을 경우, 잠시 동안은 예비전원수단으로부터 부하에 대하여 필요한 전력을 공급할 수 있다. 그러나, 무정전 전원장치(1)만으로부터 부하(9)에 대하여 전력 공급한 상태가 이어지고, 어느 정도 시간이 경과하면, 예비전원수단의 직류 전원의 전압이 저하하므로, 부하에 대하여 필요한 전력을 공급할 수 없게 된다. 그래서, 무정전 전원장치(1)의 백업(backup)용 전원으로서, 비상용 발전기를 부하에 접속하는 시스템(system) 구성으로 하면 좋다. 도 7은 무정전 전원장치에 비상용 발전기를 접속한 개략도다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 부하(9)에 대하여 무정전 전원장치(1)를 접속하는 동시에 이 무정전 전원장치(1)의 입력단자(6)에 전원 계통 절환 스위치(52)를 마련하고, 상용 전원(8)과 비상용 발전기(51)와의 접속을 바꿀 수 있게 구성한다.Here, when an accident occurs in the commercial power supply, the necessary power can be supplied to the load from the spare power supply means for a while. However, the state in which power is supplied to the
이 정전 보상 시스템 아래와 같이 동작한다. 우선, 계통측에서 전원 사고가 발생하면, 무정전 전원장치(1)의 예비전원부(4)로부터 부하(9)에 대하여 상기의 설명과 같이 전력이 공급된다. 또한, 비상용 발전기(51)는 계통측에서의 사고 발생후에 예비전원부(4)로부터 부하(9)에 대하여 충분한 전력을 공급할 수 없게 되기 전의 소정 타이밍에서 시동된다. 그리고, 제어부(12)는 전원계통 절환 스위치(52)에 제어 신호를 출력하고, 비상용 발전기(51)를 시동해서 동작이 안정한 시점에서 전원계통 절환 스위치(52)를 비상용 발전기(51)측으로 절환한다.This power failure compensation system operates as follows. First, when a power supply accident occurs on the grid side, power is supplied from the preliminary
무정전 전원장치(1)의 제어부(12)는 계측용 변압기(11)로 비상용 발전기(51)의 출력 위상을 감시하고 있어, 예비전원부(4)의 출력이 비상용 발전기(51)의 출력과 동기하도록 변환부(17)를 제어한다. 제어부(12)는 예비전원부(4)의 출력과 비상용 발전기(51)의 출력이 동기하면, 고속한류차단부(3)의 사이리스터 13a 및 사이리스터 13b를 점등시켜서, 고속한류차단부(3)를 개재하여 비상용 발전기(51)로부터 부하(9)에 전력을 공급시킨다. 또한, 이 때, 제어부(12)는 변환부(17)의 동작을 절환하여 예비전원부(4)로부터 부하(9)로의 전력 공급을 정지하고, 배터리(15)의 충전을 시작한다. 한편, 비상용 발전기(51)로부터 부하(9)에 대하여 전력공급을 행하고 있는 사이는, 예비전원부(4)의 배터리(15)를 충전하도록 설정하면 좋다.The
상용 전원(8)에 있어서 전원 사고가 해소되어 복전한 경우에는, 제어부(12)는 사이리스터 13a 및 사이리스터 13b를 소등하는 동시에 변환부(17)의 동작을 절환하여 예비전원부(4)로부터 부하로의 전력을 공급시킨다. 한편, 이 때, 예비전원부(4)의 출력은 비상용 발전기(51)의 출력과 동기하도록 제어되고 있다. 계속해서, 제어부(12)는 전원계통 절환 스위치(52)에 제어 신호를 출력하고, 스위치를 상용 전원(8)측으로 절환다. 제어부(12)는 계측용 변압기(11)로 상용 전원(8)의 출력 위상을 감시하고 있어, 예비전원부(4)의 출력이 상용 전원(8)의 출력과 동기하도록 변환부(17)를 제어한다. 제어부(12)는 예비전원부(4)의 출력과 상용 전원(8)의 출력이 동기하면, 고속한류차단부(3)의 사이리스터 13a 및 사이리스터 13b을 점등시키고, 고속한류차단부(3)를 개재하여 상용 전원(8)으로부터 부하(9)에 전력을 공급시킨다. 또한, 이 때, 제어부(12)는 변환부(17)의 동작을 절환하여 예비전원부(4)로부터 부하(9)에의 전력 공급을 정지하고, 배터리(15)의 충전을 시작하며 건전시의 상태로 된다.When the power supply accident is eliminated in the
이렇게, 배터리(15)의 전압이 저하해서 예비전원부(4)로부터 부하(9)에 대하여 충분한 전력을 공급할 수 없게 되기 전에 비상용 발전기(51)를 시동시켜서 전력을 공급하므로, 부하(9)에 대하여 계속 안정해서 전력 공급할 수 있다.In this way, before the voltage of the
또한, 비상용 발전기(51)에는 무정전 전원장치(1)의 고속한류차단부(3)가 상용 전원(8)과 부하(9) 사이의 전로를 차단하고 나서 소정 시간후에 시동하도록 타임 회로를 마련해 두면 좋다. 이에 의해, 예비전원부(4)의 공급 전력이 소정값 이하가 되어서, 부하(9)에 대하여 필요한 전력을 공급할 수 없게 되기 전에 비상용 발전기(51)로부터 전력을 공급할 수 있다.In addition, if the
한편, 이상의 설명에서는 무정전 전원장치(1)에 있어서, 예비전원부(4)의 직류 전원과 배터리(축전지)를 이용한 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 다른 것을 사용해도 좋다. 예를 들면, 전기 2중층 캐패시터(capacitor)나 콘덴서(condenser) 등이 직류 전원으로서 적합하다. 또한, 플라이 휘일(flywheel)을 전원으로서 채용한 구성이어도 좋다.In the above description, the case where the direct current power source and the battery (storage battery) of the preliminary
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