KR100869581B1 - Uninterruptible power supply system and method of controlling thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무정전전원장치의 인버터에서 과전류 발생시 출력기준전압을 가변하여 인버터 스위치의 시비율(duty ratio)을 제어함으로써 과전류가 흐르는 것을 제한하고, 이로써 인버터 또는 부하에 과전류로 인한 고장 또는 파괴를 미연에 방지하여 무정전전원장치 및 부하 시스템의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 무정전전원장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다. 이를 위한 본 발명은, 교류 입력전원을 직류전원으로 변환하는 정류기와, 상기 정류기의 출력 전압을 배터리 충전 전압으로 감압하거나 배터리의 낮은 전압을 인버터 동작에 적합한 직류 전압으로 승압하는 배터리 충방전기, 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 및 상기 정류기와 충방전기 및 인버터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 무정전전원장치의 제어 방법에 있어서, 상기 무정전전원장치에 결합된 부하의 급변에 따라 과전류가 발생할 때, 상기 인버터에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 상기 무정전전원장치의 출력기준전압을 가변하여 상기 인버터의 시비율(duty ratio)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention restricts the flow of overcurrent by controlling the duty ratio of the inverter switch by varying the output reference voltage when an overcurrent occurs in the inverter of the uninterruptible power supply, thereby preventing failure or destruction due to overcurrent in the inverter or load. The present invention provides an uninterruptible power supply and a method of controlling the same so as to improve the stability and reliability of the uninterruptible power supply and the load system. According to the present invention, a rectifier for converting an AC input power into a DC power source, and a battery charger and a DC power supply for reducing the output voltage of the rectifier to a battery charging voltage or boosting a low voltage of the battery to a DC voltage suitable for inverter operation. An inverter converting the AC power into a load; And a controller for controlling the rectifier, the charger and the inverter, and the controller, wherein the overcurrent occurs in response to a sudden change of the load coupled to the uninterruptible power supply. And controlling the duty ratio of the inverter by varying the output reference voltage of the uninterruptible power supply.

Description

무정전전원장치 및 그 제어 방법{Uninterruptible power supply system and method of controlling thereof}Uninterruptible power supply system and method of controlling Technical Field

도 1은 본 발명에 따른 무정전전원장치의 구성도.1 is a block diagram of an uninterruptible power supply device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 무정전전원장치의 제어 방법의 흐름도.2 is a flowchart of a control method of an uninterruptible power supply device according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 무정전전원장치의 제어 방법의 상세 흐름도.3 is a detailed flowchart of a control method of an uninterruptible power supply device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 무정전전원장치의 제어 방법에서 과전류 발생시 출력전압과 출력전류의 변화를 보이는 파형도.Figure 4 is a waveform diagram showing a change in output voltage and output current when an overcurrent occurs in the control method of the uninterruptible power supply according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 무정전전원장치에 콘덴서 부하를 결합한 경우의 실험 파형도. 5 is an experimental waveform diagram when a capacitor load is coupled to an uninterruptible power supply according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 정류기 20 : 인버터10: rectifier 20: inverter

30 : 충방전기 35 : 배터리30: battery charger 35: battery

50 : 컨트롤러 100 : 무정전전원장치50: controller 100: uninterruptible power supply

200 : (콘덴서) 부하200: (capacitor) load

본 발명은 무정전전원장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 무정전전원장치의 인버터에서 과전류 발생시 출력기준전압을 가변하여 인버터 스위치의 시비율을 제어함으로써 과전류가 흐르는 것을 제한하고, 이로써 인버터 또는 부하에 과전류로 인한 고장 또는 파괴를 미연에 방지하여 무정전전원장치 및 부하 시스템의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 무정전전원장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다. The present invention relates to an uninterruptible power supply and a control method thereof, and more particularly, to limit the flow of overcurrent by varying an output reference voltage when an overcurrent occurs in an inverter of the uninterruptible power supply to control the ratio of inverter switches. The present invention provides an uninterruptible power supply device and a control method thereof, which can improve the stability and reliability of the uninterruptible power supply device and the load system by preventing failure or destruction due to overcurrent in a load.

당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 무정전전원장치(uninterruptible power supply system)란 평상시에는 상용교류전원을 정류기를 통하여 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 충전기를 통하여 배터리에 저장하거나 인버터를 통하여 부하에 교류전력을 공급하며, 상용교류전원에 정전, 순간정전, 전압변동과 같은 이상현상이 발생될 경우에는 배터리에 저장된 전력을 인버터를 통하여 부하에 교류전력을 공급하는 장치이다. 따라서 무정전전원장치는 통신시스템, 의료시스템, 방송장비, 전자계산소와 같은 높은 안정성과 신뢰성이 요구되는 전원에 많이 사용된다. As is well known to those skilled in the art, an uninterruptible power supply system usually converts a commercial AC power into a DC power through a rectifier, and stores the converted DC power in a battery through a charger or in a load through an inverter. It supplies power and supplies AC power to the load through the inverter with the power stored in the battery when an abnormality such as power failure, instantaneous power failure or voltage fluctuation occurs in the commercial AC power supply. Therefore, the uninterruptible power supply is widely used for power sources that require high stability and reliability, such as communication systems, medical systems, broadcasting equipment, and electronic computing stations.

그러나, 무정전전원장치의 출력에 정류기 부하와 같이 콘덴서가 부착된 부하가 결합할 경우, 인버터 전압이 인가된 순간에 출력콘덴서와 부하콘덴서의 전압 불균형이 발생되어 인버터와 부하에 과전류가 흐르게 되고 부하콘덴서가 충분히 충전될 때까지 과전류는 계속 흐르게 된다. 이때 흐르는 과전류는 인버터 스위칭 소자의 망실 가능성을 증가시켜 시스템의 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다. However, when a load with a capacitor such as a rectifier load is coupled to the output of the uninterruptible power supply, voltage imbalance between the output capacitor and the load capacitor occurs at the moment when the inverter voltage is applied, causing an overcurrent to flow between the inverter and the load, and the load capacitor The overcurrent continues to flow until is fully charged. At this time, the flowing overcurrent increases the possibility of the inverter switching element being lost, thereby reducing the reliability of the system.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 무정전전원장치의 인버터 에서 과전류 발생시 출력기준전압을 가변하여 인버터 스위치의 시비율을 제어함으로써 과전류가 흐르는 것을 제한하고, 이로써 인버터 또는 부하에 과전류로 인한 고장 또는 파괴를 미연에 방지하여 무정전전원장치 및 부하 시스템의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 무정전전원장치의 제어 방법을 제공하는 데 있다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to limit the flow of overcurrent by varying the output reference voltage when the overcurrent occurs in the inverter of the uninterruptible power supply device to control the rate of the inverter switch, thereby causing a fault or The present invention provides a control method of an uninterruptible power supply that can prevent breakage in advance and improve the stability and reliability of the uninterruptible power supply and the load system.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 무정전전원장치의 인버터에서 과전류 발생시 출력기준전압을 가변하여 인버터 스위치의 시비율을 제어함으로써 과전류가 흐르는 것을 제한하고, 이로써 인버터 또는 부하에 과전류로 인한 고장 또는 파괴를 미연에 방지하여 무정전전원장치 및 부하 시스템의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 무정전전원장치를 제공하는 데 있다. Another technical problem to be achieved by the present invention is to limit the flow of overcurrent by varying the output reference voltage when the overcurrent occurs in the inverter of the uninterruptible power supply by controlling the rate of the inverter switch, thereby failure or destruction due to overcurrent in the inverter or load It is to provide an uninterruptible power supply that can prevent the uninterrupted power and improve the stability and reliability of the uninterruptible power supply and the load system.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 교류 입력전원을 직류전원으로 변환하는 정류기와, 상기 정류기의 출력 전압을 배터리 충전 전압으로 감압하거나 배터리의 낮은 전압을 인버터 동작에 적합한 직류 전압으로 승압하는 배터리 충방전기, 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 및 상기 정류기와 충방전기 및 인버터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 무정전전원장치의 제어 방법에 있어서, 상기 무정전전원장치에 결합된 부하의 급변에 따라 과전류가 발생할 때, 상기 인버터에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 상기 무정전전원장치의 출력기준전압을 가변하여 상기 인버터의 시비율(duty ratio)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치의 제어 방법이 제공된다. The present invention provides a rectifier for converting an AC input power into a DC power source, to reduce the output voltage of the rectifier to a battery charging voltage or to boost a low voltage of the battery to a DC voltage suitable for inverter operation. An inverter for converting a battery charger and a direct current power supply into an alternating current power supply to a load; And a controller for controlling the rectifier, the charger and the inverter, and the controller, wherein the overcurrent occurs in response to a sudden change of the load coupled to the uninterruptible power supply. In order to control the duty ratio of the inverter by varying the output reference voltage of the uninterruptible power supply is provided.

바람직하게는, 상기 인버터의 전류제한 기준치 및 과전류 기준치를 설정하는 단계; 상기 인버터의 현재 출력전압의 위상크기를 검출하는 단계; 상기 인버터의 현재 출력전류의 절대값의 크기를 산출하는 단계; 상기 과전류의 발생여부를 확인하기 위해 상기 출력전류의 절대값의 크기를 상기 전류제한 기준치 및 과전류 기준치와 비교하는 비교 단계를 세부적으로 포함한다. 여기서, 상기 인버터의 전류제한 기준치와 과전류 기준치는 사용자의 입력조작 또는 인버터의 용량에 따라 상이해진다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 상기 출력전류의 절대값의 크기는 전류센서와 같은 센서를 통해 센싱된 값을 이용하여 산출할 수 있다는 것 또한 당업자에게 자명할 것이다. Preferably, setting the current limit reference value and the overcurrent reference value of the inverter; Detecting a phase size of a current output voltage of the inverter; Calculating a magnitude of an absolute value of a current output current of the inverter; And comparing the magnitude of the absolute value of the output current with the current limiting reference value and the overcurrent reference value in order to confirm whether the overcurrent is generated. Here, it will be apparent to those skilled in the art that the current limiting reference value and the overcurrent reference value of the inverter are different according to the user's input operation or the capacity of the inverter. It will also be apparent to those skilled in the art that the magnitude of the absolute value of the output current can be calculated using a value sensed by a sensor such as a current sensor.

바람직하게는, 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 전류제한 기준치 보다 작은 경우, 상기 인버터를 정상모드로 동작시키는 단계; 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 과전류 기준치 보다 크거나 같은 경우, 상기 인버터를 전류제한전압을 영전압으로 변환하고 전류제한모드로 동작시키는 단계; 및 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 과전류 기준치 보다 작고 상기 전류제한 기준치 보다 크거나 같은 경우, 전류제한전압을 전류제한상태가 발생된 시점의 출력기준전압으로 변환하고, 상기 인버터는 전류제한모드로 동작시키는 단계를 세부적으로 더 포함할 수 있다. Preferably, operating the inverter in a normal mode when the magnitude of the absolute value of the output current is smaller than the current limit reference value; When the magnitude of the absolute value of the output current is greater than or equal to the overcurrent reference value, converting the inverter into a zero voltage and operating in the current limit mode; And when the magnitude of the absolute value of the output current is smaller than the overcurrent reference value and greater than or equal to the current limit reference value, converts the current limit voltage into an output reference voltage at the time when the current limit state occurs, and the inverter is in a current limit mode. It may further comprise the step of operating in detail.

본 발명은 상기한 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 교류 입력전원을 직류전원으로 변환하는 정류기와, 상기 정류기의 출력 전압을 배터리 충전 전압으로 감압하거나 배터리의 낮은 전압을 인버터 동작에 적합한 직류 전압으로 승압하는 배터리 충방전기, 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 및 상기 정류기와 충방전기 및 인버터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 무정전전원장 치에 있어서, The present invention provides a rectifier for converting an AC input power into a DC power source, to reduce the output voltage of the rectifier to a battery charging voltage or to boost the low voltage of the battery to a DC voltage suitable for inverter operation. An inverter for converting a battery charger and a direct current power into an alternating current power and supplying it to a load; In the uninterruptible power supply comprising a controller for controlling the rectifier, the charger and the inverter,

상기 컨트롤러는 상기 무정전전원장치에 결합된 부하의 급변에 따라 과전류가 발생할 때, 상기 인버터에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 상기 무정전전원장치의 출력기준전압을 가변하여 상기 인버터의 시비율(duty ratio)을 제어하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치가 제공된다. The controller may vary the output reference voltage of the uninterruptible power supply to prevent overcurrent from flowing when the overcurrent occurs due to a sudden change in the load coupled to the uninterruptible power supply. There is provided an uninterruptible power supply, characterized in that for controlling.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 무정전전원장치 및 그 제어 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the uninterruptible power supply device and a control method according to the present invention. In the following description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 본 발명에 따른 무정전전원장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 무정전전원장치의 제어 방법의 흐름도이다. 도 3은 본 발명에 따른 무정전전원장치의 제어 방법의 상세 흐름도이고, 도 4는 본 발명에 따른 무정전전원장치의 제어 방법에서 과전류 발생시 출력전압과 출력전류의 변화를 보이는 파형도, 도 5는 본 발명에 따른 무정전전원장치에 콘덴서 부하를 결합한 경우의 실험 파형도이다.1 is a configuration diagram of an uninterruptible power supply device according to the present invention, Figure 2 is a flow chart of a control method of the uninterruptible power supply device according to the present invention. 3 is a detailed flowchart of a method for controlling an uninterruptible power supply according to the present invention, FIG. 4 is a waveform diagram showing a change in output voltage and output current when an overcurrent occurs in the method for controlling an uninterruptible power supply according to the present invention. Experimental waveform diagram when a capacitor load is coupled to an uninterruptible power supply according to the invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무정전전원장치(100)는 교류 입력전원을 직류전원으로 변환하는 정류기(10)와, 정류기(10)의 출력 전압을 배터리(35) 충전 전압으로 감압하거나 배터리(35)의 낮은 전압을 인버터 동작에 적합한 직류 전압으 로 승압하는 배터리 충방전기(30), 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하(200)에 공급하는 인버터(20) 및 정류기(10)와 충방전기(30) 및 인버터(20)를 제어하는 컨트롤러(50)를 포함하여 이루어지며, 여기서 컨트롤러(50)는 무정전전원장치(100)에 결합된 부하(콘덴서 부하)(200)의 급변에 따라 과전류가 발생할 때, 인버터(20)에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 무정전전원장치(100)의 출력기준전압을 가변하여 인버터(20)의 시비율(duty ratio)을 제어한다. Referring to FIG. 1, the uninterruptible power supply 100 according to the present invention includes a rectifier 10 for converting an AC input power into a DC power source, and decompresses an output voltage of the rectifier 10 to a charge voltage of a battery 35 or a battery. The battery charger / discharger 30 boosts the low voltage of the voltage to a DC voltage suitable for inverter operation, and the inverter 20 and rectifier 10 that converts DC power into AC power and supplies the load 200 to the load 200. It comprises a controller 50 for controlling the discharger 30 and the inverter 20, where the controller 50 is overcurrent according to the sudden change of the load (capacitor load) 200 coupled to the uninterruptible power supply 100 Is generated, the duty ratio of the inverter 20 is controlled by varying the output reference voltage of the uninterruptible power supply 100 in order to prevent an overcurrent from flowing through the inverter 20.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무정전전원장치의 제어 방법은, 인버터(20)의 전류제한 기준치(CL; Current Limit) 및 과전류 기준치(OC; Over Current)를 설정하는 단계(S100); 인버터(20)의 현재 출력전압의 위상크기를 검출하고, 현재 출력전류의 절대값의 크기(

Figure 112007016119122-pat00001
)를 산출하는 단계(S200); 상기 과전류의 발생여부를 확인하기 위해 상기 출력전류의 절대값의 크기를 상기 전류제한 기준치 및 과전류 기준치와 비교하는 비교 단계(S300, S400, S500)를 포함하고, 더불어서 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 전류제한 기준치 보다 작은 경우, 상기 인버터를 정상모드로 동작시키는 단계(S55); 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 과전류 기준치 보다 크거나 같은 경우, 전류제한전압을 영전압으로 변환하고 상기 인버터를 전류제한모드로 동작시키는 단계(S350); 및 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 과전류 기준치 보다 작고 상기 전류제한 기준치 보다 크거나 같은 경우, 전류제한전압을 전류제한상태가 발생된 시점의 출력기준전압으로 변환하고, 상기 인버터는 전류제한모드로 동작시키는 단계(S450)를 포함하여 이루어진 다. Referring to FIG. 2, the control method of the uninterruptible power supply apparatus according to the present invention may include setting a current limit reference value (CL) and an overcurrent reference value (OC) of the inverter 20 (S100); The phase size of the current output voltage of the inverter 20 is detected, and the magnitude of the absolute value of the current output current (
Figure 112007016119122-pat00001
Calculating (S200); And comparing the magnitudes of the absolute values of the output currents with the current limit reference values and the overcurrent reference values (S300, S400, S500) to confirm whether the overcurrent is generated, and further, the magnitudes of the absolute values of the output currents. Is less than the current limit reference value, operating the inverter in a normal mode (S55); If the magnitude of the absolute value of the output current is greater than or equal to the overcurrent reference value, converting the current limiting voltage to zero voltage and operating the inverter in a current limiting mode (S350); And when the magnitude of the absolute value of the output current is smaller than the overcurrent reference value and greater than or equal to the current limit reference value, converts the current limit voltage into an output reference voltage at the time when the current limit state occurs, and the inverter is in a current limit mode. It includes a step (S450) to operate.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 무정전전원장치 및 그 제어 방법의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. A preferred embodiment of the uninterruptible power supply apparatus and its control method according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 무정전전원장치 및 그 제어 방법에 있어서, 컨트롤러(50)는 사용자의 입력조작에 따라 전류제한 기준치(CL) 및 과전류 기준치(OC)를 설정하며(S100), 현재 출력전압의 위상크기(sinωt)를 검출하고, 현재 출력전류의 절대값의 크기(

Figure 112007016119122-pat00002
)를 전류제한 기준치(CL) 및 과전류 기준치(OC)와 비교한다(S200)(S300)(S400)(S500). 여기서, 과전류 기준치(OC)는 전류제한 기준치(CL) 보다 큰 값으로 하는 것이 바람직하다. 인버터(20)는 컨트롤러(50)의 제어에 의해 출력전류의 절대값의 크기(
Figure 112007016119122-pat00003
)에 따라 도 4에 도시한 바와 같이 정상모드(normal mode)와 전류제한모드(current limit mode)로 동작한다. 출력전류 절대값의 크기(
Figure 112007016119122-pat00004
)가 전류제한 기준치(CL) 보다 작은 경우, 인버터(20)는 컨트롤러(50)의 제어에 의해 정상모드로 동작하고, 인버터 스위치들(미도시)은 컨트롤러(50)에 의해 제어되어 정격출력전압을 발생한다. 1 to 3, in the uninterruptible power supply apparatus and control method thereof according to the present invention, the controller 50 sets the current limit reference value CL and the overcurrent reference value OC according to a user's input operation ( S100), detects the phase magnitude sinωt of the current output voltage, and magnitudes of the absolute value of the current output current
Figure 112007016119122-pat00002
) Is compared with the current limit reference value CL and the overcurrent reference value OC (S200) (S300) (S400) (S500). Here, it is preferable to make the overcurrent reference value OC larger than the current limit reference value CL. The inverter 20 controls the magnitude of the absolute value of the output current under the control of the controller 50 (
Figure 112007016119122-pat00003
As shown in FIG. 4, the device operates in a normal mode and a current limit mode. Magnitude of absolute value of output current (
Figure 112007016119122-pat00004
Is smaller than the current limit reference value CL, the inverter 20 operates in the normal mode by the control of the controller 50, and the inverter switches (not shown) are controlled by the controller 50 to output the rated output voltage. Occurs.

상기 출력전류 절대값의 크기가 과전류 기준치(OC) 보다 크거나 같은 경우, 컨트롤러(50)의 제어에 의해 전류제한전압(sin_limit)은 영전압이 되고, 인버터(20)는 컨트롤러(50)의 제어에 의해 전류제한모드로 동작한다. 상기 출력전류 절대값의 크기가 과전류 기준치(OC) 보다 작고 전류제한 기준치(CL) 보다 크거나 같 은 경우, 컨트롤러(50)의 제어에 의해 전류제한전압(sin_limit)은 전류제한상태가 발생된 시점의 출력기준전압(sin_ref)으로 변환되고 인버터(20)는 전류제한모드로 동작한다. 인버터(20)가 전류제한모드인 경우, 새로운 출력기준전압은 현재 출력전압의 극성 및 전류제한전압(sin_limit)과 출력기준전압(sin_ref)의 크기 비교에 따라 다르게 생성된다. 현재 출력전압이 양의 값이고, 출력기준전압(sin_ref)이 전류제한전압(sin_limit) 보다 크거나 같을 경우에 새로운 출력기준전압(sin_ref)은 양의 값으로 다음 공식과 같이 된다. When the magnitude of the absolute value of the output current is greater than or equal to the overcurrent reference value OC, the current limit voltage sin_limit becomes zero voltage under the control of the controller 50, and the inverter 20 controls the controller 50. It operates in the current limit mode. When the magnitude of the absolute value of the output current is smaller than the overcurrent reference value OC and greater than or equal to the current limit reference value CL, the current limit voltage sin_limit is controlled by the controller 50 when the current limit state occurs. Is converted to the output reference voltage sin_ref and the inverter 20 operates in the current limiting mode. When the inverter 20 is in the current limit mode, the new output reference voltage is generated differently according to the polarity of the current output voltage and the magnitude comparison of the current limit voltage sin_limit and the output reference voltage sin_ref. If the current output voltage is a positive value and the output reference voltage sin_ref is greater than or equal to the current limit voltage sin_limit, the new output reference voltage sin_ref is a positive value.

sin_ref = sim_limit + KP(CL - |io|)sin_ref = sim_limit + K P (CL-| i o |)

상기 공식에서 CL은 전류제한 기준치이고, Kp는 비례이득상수이다. In the above formula, CL is the current limit reference value and K p is the proportional gain constant.

반대로, 현재 출력전압이 음의 값이고, 출력기준전압(sin_ref)이 전류제한전압(sin_limit) 보다 작거나 같을 경우에 새로운 출력기준전압은 음의 값으로 다음 공식과 같이 된다. Conversely, when the current output voltage is negative and the output reference voltage sin_ref is less than or equal to the current limit voltage sin_limit, the new output reference voltage is negative and is expressed as follows.

sin_ref = sim_limit - KP(CL - |io|)sin_ref = sim_limit-K P (CL-| i o |)

컨트롤러(50)는 현재의 출력전압과 정격 출력기준전압(sin_ref)의 크기를 비교하여 그 차이값을 영으로 만들기 위한 변조지수(m: modulation index)를 계산하며, 인버터 스위치의 시비율(D)은 컨트롤러(50)의 변조지수(m)와 새로운 출력기준전압(sin_ref)을 곱하여 얻게 된다. 이와 같이 무정전전원장치의 출력에 과전류가 발생할 때 출력기준전압을 가변하여 인버터 스위치의 시비율을 제어함으로써 과전류가 흐르는 것을 제한하여 인버터 또는 부하에 과전류로 인한 고장 또는 파괴를 방지할 수 있다. 따라서, 전체 시스템의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. The controller 50 compares the magnitude of the current output voltage with the rated output reference voltage sin_ref, calculates a modulation index (m) for making the difference zero, and calculates the application ratio D of the inverter switch. Is obtained by multiplying the modulation index (m) of the controller 50 by the new output reference voltage sin_ref. As such, when overcurrent occurs at the output of the uninterruptible power supply, the output reference voltage is controlled to control the ratio of the inverter switch, thereby limiting the overcurrent flow, thereby preventing failure or destruction due to overcurrent in the inverter or load. Therefore, the stability and reliability of the whole system can be improved.

도 4는 본 발명의 제어 방법을 적용한 경우 과전류 발생시 출력전압과 출력전류의 변화를 파형으로 나타낸 것이다. Figure 4 shows the waveform of the change in output voltage and output current when overcurrent occurs when the control method of the present invention is applied.

우선, 무정전전원장치(100)에 콘덴서 부하가 연결되지 않았을 때, 인버터(20)는 컨트롤러(50)의 제어에 의해 정상모드로 동작하여 정격출력전압을 발생시킨다. 여기서, 무정전전원장치(100)의 출력단에 콘덴서 부하(200)가 연결되면, 순간적으로 과전류 기준치의 출력전류가 인버터(20) 및 부하(200)에 흐르게 되는 전류제한상태가 된다. 이때, 전류제한전압은 영전압으로 변환되고 인버터(20)는 컨트롤러(50)의 제어에 의해 전류제한모드로 동작한다. 출력전압은 순간적으로 거의 영전압이 되었다가 출력기준전압을 가변함으로써 서서히 증가되고 출력전류는 전류제한 기준치 보다 낮게 제어되어 부하콘덴서(미도시)를 충전시킨다. 출력기준전압이 정격출력전압과 동일하게 되면 인버터(20)는 컨트롤러(50)의 제어에 의해 정상모드로 동작하여 인버터(20)는 정격출력전압을 부하(200)에 공급한다. 인버터(20)가 정상모드로 동작하다가 출력전압이 부하콘덴서 전압보다 높아지면, 컨트롤러(50)의 제어에 의해 전류제한 기준치의 출력전류가 흐르게 되는 전류제한상태가 된다. 전류제한전압은 전류제한상태가 발생된 시점의 출력전압으로 변환되고, 인버터(20)는 컨트롤러(50)의 제어에 의해 전류제한모드로 동작한다. 출력전압은 출력기준전압을 가변함으로써 서서히 증가되고 출력전류는 전류제한 기준치로 제어되어 부하콘덴서를 충전시킨다. 출력기준전압이 정격출력전압과 동일하게 되면, 인버터(20)는 컨트롤러(50)의 제어에 의해 정상모드로 동작한다. 위의 동작을 반복 수행하게 되면 콘 덴서 부하(200)는 충분히 충전되어 더 이상 과전류가 흐르지 않게 되고 인버터(20)는 정상모드로 동작한다. First, when the capacitor load is not connected to the uninterruptible power supply 100, the inverter 20 operates in the normal mode under the control of the controller 50 to generate the rated output voltage. Here, when the capacitor load 200 is connected to the output terminal of the uninterruptible power supply device 100, the output current of the overcurrent reference value instantaneously enters the current limit state in which the inverter 20 and the load 200 flow. At this time, the current limiting voltage is converted to zero voltage and the inverter 20 operates in the current limiting mode under the control of the controller 50. The output voltage instantaneously becomes almost zero voltage and gradually increases by varying the output reference voltage, and the output current is controlled below the current limit reference value to charge the load capacitor (not shown). When the output reference voltage is equal to the rated output voltage, the inverter 20 operates in the normal mode under the control of the controller 50, and the inverter 20 supplies the rated output voltage to the load 200. When the inverter 20 operates in the normal mode and the output voltage becomes higher than the load capacitor voltage, the controller 50 enters the current limit state in which the output current of the current limit reference value flows. The current limiting voltage is converted into an output voltage at the time when the current limiting state occurs, and the inverter 20 operates in the current limiting mode under the control of the controller 50. The output voltage is gradually increased by varying the output reference voltage and the output current is controlled by the current limit reference value to charge the load capacitor. When the output reference voltage becomes equal to the rated output voltage, the inverter 20 operates in the normal mode under the control of the controller 50. When the above operation is repeated, the capacitor load 200 is sufficiently charged so that no overcurrent flows anymore, and the inverter 20 operates in the normal mode.

도 5는 콘덴서 부하를 결합한 경우 본 발명의 제어 방법을 적용한 무정전전원장치의 실험 파형도이다. 5 is an experimental waveform diagram of an uninterruptible power supply device to which the control method of the present invention is applied when a capacitor load is combined.

도 5의 실험 파형을 살펴보면, 무정전전원장치(100)에 콘덴서 부하(200)가 결합된 경우 인버터 스위치의 시비율을 제어함으로써 출력전류는 전류제한 기준치를 넘지 않으며 출력전압은 서서히 정격출력전압으로 회복됨을 알 수 있다. Referring to the experimental waveform of FIG. 5, when the capacitor load 200 is coupled to the uninterruptible power supply 100, by controlling the application rate of the inverter switch, the output current does not exceed the current limit reference value, and the output voltage gradually recovers to the rated output voltage. It can be seen.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 무정전전원장치 및 그 제어 방법은, 무정전전원장치의 인버터에서 과전류 발생시 출력기준전압을 가변하여 인버터 스위치의 시비율(duty ratio)을 제어함으로써 과전류가 흐르는 것을 제한하고, 이로써 인버터 또는 부하에 과전류로 인한 고장 또는 파괴를 미연에 방지하여 무정전전원장치 및 부하 시스템의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 하는 이점을 제공한다. As described above, the uninterruptible power supply and the control method thereof according to the present invention limit the flow of overcurrent by controlling the duty ratio of the inverter switch by varying the output reference voltage when an overcurrent occurs in the inverter of the uninterruptible power supply. This provides an advantage of improving the stability and reliability of the uninterruptible power supply and the load system by preventing failure or destruction due to overcurrent to the inverter or the load.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, those skilled in the art to which the present invention pertains may make various changes without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be appreciated that modifications or variations may be made. Therefore, changes in the future embodiments of the present invention will not be able to escape the technology of the present invention.

Claims (6)

교류 입력전원을 직류전원으로 변환하는 정류기와, 상기 정류기의 출력 전압을 배터리 충전 전압으로 감압하거나 배터리의 전압을 인버터 동작 정격 직류 전압으로 승압하는 배터리 충방전기, 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 및 상기 정류기와 충방전기 및 인버터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 무정전전원장치의 제어 방법에 있어서, A rectifier for converting AC input power to DC power, and a battery charger and a battery for reducing the output voltage of the rectifier to a battery charging voltage or boosting the voltage of the battery to the rated DC voltage of the inverter. An inverter to supply; And a controller for controlling the rectifier, the charger and the inverter, and the controller. 상기 무정전전원장치에 결합된 부하의 급변에 따라 과전류가 발생할 때, 상기 인버터에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 상기 무정전전원장치의 출력기준전압을 가변하여 상기 인버터의 시비율(duty ratio)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치의 제어 방법. Controlling the duty ratio of the inverter by varying the output reference voltage of the uninterruptible power supply when the overcurrent occurs due to the sudden change of the load coupled to the uninterruptible power supply, to prevent the overcurrent flows to the inverter Control method of the uninterruptible power supply characterized in that it comprises a step. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 인버터의 전류제한 기준치 및 과전류 기준치를 설정하는 단계;Setting a current limit reference value and an overcurrent reference value of the inverter; 상기 인버터의 현재 출력전압의 위상크기를 검출하는 단계;Detecting a phase size of a current output voltage of the inverter; 상기 인버터의 현재 출력전류의 절대값의 크기를 산출하는 단계;Calculating a magnitude of an absolute value of a current output current of the inverter; 상기 과전류의 발생여부를 확인하기 위해 상기 출력전류의 절대값의 크기를 상기 전류제한 기준치 및 과전류 기준치와 비교하는 비교 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치의 제어 방법. And comparing the magnitude of the absolute value of the output current with the current limiting reference value and the overcurrent reference value to determine whether the overcurrent is generated. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 전류제한 기준치 보다 작은 경우, 상기 인버터를 정상모드로 동작시키는 단계;Operating the inverter in a normal mode when the magnitude of the absolute value of the output current is smaller than the current limit reference value; 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 과전류 기준치 보다 크거나 같은 경우, 전류제한전압을 영전압으로 변환하고 상기 인버터를 전류제한모드로 동작시키는 단계; 및When the magnitude of the absolute value of the output current is greater than or equal to the overcurrent reference value, converting the current limiting voltage to zero voltage and operating the inverter in a current limiting mode; And 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 과전류 기준치 보다 작고 상기 전류제한 기준치 보다 크거나 같은 경우, 전류제한전압을 전류제한상태가 발생된 시점의 출력기준전압으로 변환하고, 상기 인버터는 전류제한모드로 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치의 제어 방법. When the magnitude of the absolute value of the output current is smaller than the overcurrent reference value and greater than or equal to the current limit reference value, the current limiting voltage is converted into the output reference voltage at the time when the current limiting condition occurs, and the inverter enters the current limiting mode. Control method of the uninterruptible power supply comprising a step of operating. 교류 입력전원을 직류전원으로 변환하는 정류기와, 상기 정류기의 출력 전압을 배터리 충전 전압으로 감압하거나 배터리의 전압을 인버터 동작 정격 직류 전압으로 승압하는 배터리 충방전기, 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 및 상기 정류기와 충방전기 및 인버터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 무정전전원장치에 있어서, A rectifier for converting AC input power to DC power, and a battery charger and a battery for reducing the output voltage of the rectifier to a battery charging voltage or boosting the voltage of the battery to the rated DC voltage of the inverter. An inverter to supply; In the uninterruptible power supply comprising a controller for controlling the rectifier, the charger and the inverter, 상기 컨트롤러는, 상기 무정전전원장치에 결합된 부하의 급변에 따라 과전류가 발생할 때, 상기 인버터에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 상기 무정전전원장치의 출력기준전압을 가변하여 상기 인버터의 시비율(duty ratio)을 제어하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.When the overcurrent occurs due to the sudden change of the load coupled to the uninterruptible power supply, the controller varies the output reference voltage of the uninterruptible power supply so as to prevent the overcurrent from flowing. Uninterruptible power supply, characterized in that for controlling. 제4항에 있어서, 상기 컨트롤러는, The method of claim 4, wherein the controller, 상기 인버터의 전류제한 기준치 및 과전류 기준치를 설정하는 단계; 상기 인버터의 현재 출력전압의 위상크기를 검출하는 단계; 상기 인버터의 현재 출력전류의 절대값의 크기를 산출하는 단계; 및 상기 과전류의 발생여부를 확인하기 위해 상기 출력전류의 절대값의 크기를 상기 전류제한 기준치 및 과전류 기준치와 비교하는 비교 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치. Setting a current limit reference value and an overcurrent reference value of the inverter; Detecting a phase size of a current output voltage of the inverter; Calculating a magnitude of an absolute value of a current output current of the inverter; And comparing the magnitude of the absolute value of the output current with the current limiting reference value and the overcurrent reference value to determine whether the overcurrent is generated. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 컨트롤러는, The method of claim 4 or 5, wherein the controller, 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 전류제한 기준치 보다 작은 경우, 상기 인버터를 정상모드로 동작시키는 단계; 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 과전류 기준치 보다 크거나 같은 경우, 전류제한전압을 영전압으로 변환하고 상기 인버터를 전류제한모드로 동작시키는 단계; 및 상기 출력전류의 절대값의 크기가 상기 과전류 기준치 보다 작고 상기 전류제한 기준치 보다 크거나 같은 경우, 전류제한전압을 전류제한상태가 발생된 시점의 출력기준전압으로 변환하고, 상기 인버터는 전류제한모드로 동작시키는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.Operating the inverter in a normal mode when the magnitude of the absolute value of the output current is smaller than the current limit reference value; When the magnitude of the absolute value of the output current is greater than or equal to the overcurrent reference value, converting the current limiting voltage to zero voltage and operating the inverter in a current limiting mode; And when the magnitude of the absolute value of the output current is smaller than the overcurrent reference value and greater than or equal to the current limit reference value, converts the current limit voltage into an output reference voltage at the time when the current limit state occurs, and the inverter is in a current limit mode. Uninterruptible power supply, characterized in that for performing the step of operating.
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