KR100896466B1 - 정전 검출장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 정전 검출장치에 관한 것으로서, 외부로부터 입력되는 교류 전압의 파형을 검출하는 입력 전원 검출부와, 입력 전원 검출부에서 검출한 전압 파형을 1주기 지연시켜 출력하는 지연부와, 입력 전원 검출부에서 검출된 전압 파형과 지연부에서 1주기 지연된 전압 파형을 비교하는 비교부와, 비교부로부터 입력 전원 검출부에서 검출된 전압 파형과 지연부에서 1주기 지연된 전압 파형을 비교한 전압 파형이 입력되면 이를 토대로 정전 또는 순간전압강하를 판단하고, 판단결과 정상 동작이거나 순간전압강하인 경우 외부로부터 공급되는 전원을 부하로 공급하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위치로 출력하며, 정전인 경우 충전부에 충전된 전압을 부하로 공급하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위치로 출력하는 제어부, 그리고 제어부의 제어에 따라 외부로부터 공급되는 전원을 부하로 공급하거나 또는 충전부에 충전된 전압을 부하로 공급하도록 스위칭하는 스위치를 포함한다. 따라서, 종래의 정류방식 및 단순기본파형 비교방식과 달리 현장에서 실제로 사용중인 전원파형을 그대로 비교하여 정교하고 정밀한 정전 검출을 수행할 수 있고, 세밀한 시간단위로 조정하여 정전 검출을 수행할 수 있다.

정전, 순간전압강하(sag), 검출, 지연, 파형 비교

Description

정전 검출장치{Apparatus for detecting electricity failure}

본 발명은 정전 검출장치에 관한 것이다.

보다 상세하게는 실제 사용중인 파형 검출지연에 따른 파형 비교를 통해 순시전압이나 순간파형에 따라 정전과 순간전압강하(sag)를 검출할 수 있도록 하는 정전 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 무정전 전원장치나 무정전 회로 등에서 정전이나 순간전압강하 등의 검출방식으로는 평활회로나 커패시터 입력방식을 적용한 정류회로를 주로 사용한다.

도 1은 종래의 정류회로를 이용한 정전 검출방식을 설명하기 위한 도면으로서, a와 b의 회로에서와 같이 정상적으로 동작중인 상태에서 정전이 되는 경우 출력단에 구비된 커패시터(C)에 충전된 전압이 점차 하강되고, 커패시터에 충전된 전압이 정전으로 감지되는 전압 이하로 떨어지면 정전으로 판단한다.

또한, 도 1의 c 회로에서와 같이 반파 성분을 이용하여 정전이나 순간전압강 하를 검출하는 방식에서도, 정상적인 동작상태에서 정전이 되는 경우 전압 파형이 제로값으로 떨어지지 않고 일정한 값을 유지하는 지점에서 정전으로 판단한다.

도 2는 종래의 정전 검출방식에서 기준 파형을 기준으로 정전과 순간전압하강을 비교하기 위한 도면으로서, b에서와 같이 검출된 전압 파형이 비교용 기준 전압 파형 a에 비하여 순간적으로 급강하하는 경우에는 정전으로 판단하며, c에서와 같이 검출된 전압 파형이 비교용 기준 전압 파형 a에 비하여 일시적으로 하강되는 경우에는 순간전압강하로 판단(즉 검출된 전압 파형이 비교용 기준 전압 파형 a에 비하여 10% 내지 20%의 차이가 있는 경우 순간전압강하로 판단)한다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 정류회로를 이용한 정전 검출방식은, 정전 또는 순간전압강하가 어느 기준에 의해 발생되고, 어느 정도까지를 정전 또는 순간전압강하로 감지하느냐에 따라서 검출 결과가 매우 상이할 수 있는 문제점이 발생하였다.

또한, 종래의 정전 검출방식에서는 검출된 전압 파형이 제로값에 근접되는 제로 크로싱(zero crossing) 지점에서는 정전을 효율적으로 감지하지 못하는 문제점이 있었으며, 현장에서 실 사용중인 파형의 주기적인 왜곡상태를 잘못 감지하여 정전으로 오동작하는 문제점이 있었다.

이에 따라 실 사용중인 파형을 비교함으로써 순간적인 정전이나 순간전압강하를 정확하고 세밀하게 검출하고, 이를 무정전 전원장치나 무정전 회로 등에 적용할 수 있는 기술 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 입력 전원의 검출 파형과 입력 전원의 검출 파형을 1주기 지연시킨 파형의 비교를 통해 순시전압이나 순간파형에 따라 정전 또는 순간전압강하를 정밀하게 검출할 수 있도록 하는 정전 검출장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 입력 전원의 검출 파형과 입력 전원의 검출 파형을 1주기 지연시킨 파형의 비교를 통해 제로 크로싱 지점에서도 정전이나 순간전압강하를 검출할 수 있도록 하고 주기적인 정상 왜곡파형을 정전으로 오동작하지 않도록 하는 정전 검출장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 입력 전원 검출시 임피던스가 높은 증폭기를 사용하여 파형의 왜곡이나 전압 하강 없이 입력 노이즈(noise)나 파형을 그대로 출력하여 비교할 수 있도록 하는 정전 검출장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전 검출장치는, 외부로부터 입력되는 교류 전압의 파형을 검출하고, 검출된 전압 파형을 지연부와 비교부로 출력하는 입력 전원 검출부와, 입력 전원 검출부에서 검출한 현재의 전압 파형을 1주기 지연시키고, 1주기 지연된 전압 파형을 비교부로 출력하는 지연부와, 입력 전원 검출부에서 검출된 전압 파형과 지연부에서 1주기 지연된 전압 파형을 입력받아 이를 비교하고, 비교된 전압 파형을 제어부로 출력하는 비교부와, 비교부로부터 입력 전원 검출부에서 검출된 전압 파형과 지연부에서 1주기 지연된 전압 파형을 비교한 전압 파형이 입력되면 이를 토대로 정전 또는 순간전압강하를 판단하고, 판단결과 정상 동작이거나 순간전압강하인 경우 외부로부터 공급되는 전원을 부하로 공급하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위치로 출력하며, 정전인 경우 충전부에 충전된 전압을 부하로 공급하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위치로 출력하는 제어부, 그리고 제어부로부터 입력되는 스위칭 제어신호를 토대로 외부로부터 공급되는 전원을 그대로 부하로 공급하도록 스위칭하거나 또는 충전부에 충전된 전압을 부하로 공급하도록 스위칭하는 스위치를 포함한다.
그리고 제어부는, 정전 또는 순간전압강하로 판단하기 위한 감지기간이 미리 설정되어 있고, 비교부로부터 입력 전원 검출부에서 검출된 전압 파형과 지연부에서 1주기 지연된 전압 파형을 비교한 전압 파형이 입력되면 이를 토대로 정전 또는 순간전압강하를 판단하되, 비교부에서 비교한 전압 파형에서 일시적으로 강하된 전압 파형이 검출되면 감지기간 내에 전압 파형이 검출되는지를 확인하여, 전압 파형이 검출되지 않으면 정전으로 판단하고 전압 파형이 검출되면 순간전압강하로 판단하도록 구성하는 것이 바람직하다.

삭제

그리고 제어부는, 비교부로부터 입력받은 비교 전압 파형을 토대로 정전으로 판단되는 경우 정전 판단 시점 이후의 비교 전압 파형은 무시하며, 정전 판단 시점 이후 10 내지 20주기가 경과되면 비교부로부터 입력되는 입력 전원 검출부에서 검출된 전압 파형과 지연부에서 1주기 지연된 전압 파형의 비교 전압 파형을 토대로 정전 또는 순간전압강하 판단을 다시 수행하도록 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 제어부는, 비교부로부터 입력받은 비교 전압 파형을 토대로 정전 또는 순간전압강하를 판단할 때, 비교 전압 파형이 제로값을 통과하는 제로 크로싱 지점에서도 정전 또는 순간전압강하의 판단이 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이 본 발명의 정전 검출장치에 따르면, 입력 전원의 검출 파형과 입력 전원의 검출 파형을 1주기 지연시킨 파형의 비교를 통해 정전 또는 순간전압강하를 정밀하게 검출함으로써, 종래의 정류방식과 달리 정교하고 정밀한 정전 검출을 수행할 수 있으며, 세밀한 시간 단위로 조정하여 정전 검출을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 입력 전원의 검출 파형과 입력 전원의 검출 파형을 1주기 지연시킨 파형의 비교를 통해 종래의 제로 크로싱 지점에서 수행할 수 없었던 정전 검출이 가능하며고, 주기적인 왜곡상태의 파형을 순간 정전이나 순간전압강하로 잘못 감지하는 문제점을 해결하며, 입력 전원 검출시 임피던스가 높은 증폭기를 사용하여 입력 노이즈나 파형을 그대로 출력하여 비교하기 때문에 정밀한 정전 검출을 수행할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 정전 검출장치를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 정전 검출장치의 일 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 4는 본 발명의 정전 검출장치에서 사용하는 입력 전원의 검출 파형과 1주기 지연시킨 검출 파형을 비교하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 정전 검출장치는, 입력 전원 검출부(10), 지연 부(20), 비교부(30), 제어부(40), 스위치(50), 충전부(60), 부하(70) 등으로 구성된다.

입력 전원 검출부(10)는 외부로부터 입력되는 교류 전압의 파형을 검출하고, 검출된 전압 파형을 지연부(20)와 비교부(30)로 출력한다.

이때 입력 전원 검출부(10)는 입력 임피던스가 높은 증폭기를 사용하여 입력 전압의 파형 왜곡이나 전압 하강(drop) 없이 비교부(30)로 출력하도록 하며, 이에 따라 비교부(30)에서 입력 노이즈나 파형을 그대로 유지한 상태로 정밀한 비교를 수행할 수 있게 된다.

지연부(20)는 입력 전원 검출부(10)에서 검출한 전압 파형을 1주기 지연시켜 비교부(30)로 출력한다. 이때 지연부(20)는 2 내지 20주기의 지연된 전압 파형을 내부 메모리에 임시로 저장하고, 임시 저장된 2 내지 20주기의 지연된 전압 파형을 비교부(30)로 출력하여 입력 전원 검출부(10)에서 검출된 현재의 전압 파형과 비교하도록 한다.

비교부(30)는 입력 전원 검출부(10)에서 검출된 전압 파형과 지연부(20)에서 1주기 지연된 전압 파형을 입력받아 이를 비교하고, 비교된 전압 파형을 제어부(40)로 출력한다.

예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 입력 전원 검출부(10)에서 검출된 a의 파형과 지연부(20)에서 1주기 지연된 b의 파형을 c에서와 같이 비교(예로 a파형의 3번과 b 파형의 1번, a 파형의 4번과 b 파형의 2번과 비교)하고, 비교 결과에 따른 전압 파형을 제어부(40)로 출력하는 것이다.

제어부(40)는 비교부(30)로부터 입력 전원 검출부(10)에서 검출된 전압 파형과 지연부(20)에서 1주기 지연된 전압 파형을 비교한 전압 파형이 입력되면 이를 토대로 정전 또는 순간전압강하를 판단하고, 판단결과 정상 동작이거나 순간전압강하인 경우 외부로부터 공급되는 전원을 부하(70)로 공급하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위치(50)로 출력하며, 정전인 경우 충전부(60)에 충전된 전압을 부하(70)로 공급하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위치(50)로 출력한다.

이때 제어부(40)에는 정전 또는 순간전압강하로 판단하기 위한 감지기간( 즉 시간으로서, 정전 판단에 대한 1msec 단위의 세밀한 조정이 가능하다 )이 미리 설정되어 있다. 그리고 비교부(30)에서 비교한 전압 파형에서 일시적으로 강하된 전압 파형이 검출되면, 사전에 설정되어 있는 감지기간 내에 전압 파형이 검출되는지의 여부를 확인하게 되는데, 사전에 설정된 감지기간 내에 전압 파형이 검출되지 않는 경우에는 정전으로 판단하며, 사전에 설정된 감지기간 내에 전압 파형이 검출되는 경우에는 순간전압강하로 판단한다.

또한, 제어부(40)는 비교부(30)로부터 입력받은 비교 전압 파형을 토대로 정전으로 판단되는 경우 정전 판단 시점 이후의 비교 전압 파형은 무시하며, 정전 판단 시점 이후 10 내지 20주기가 경과되면 비교부(30)로부터 입력되는 입력 전원 검출부(10)에서 검출된 전압 파형과 지연부(20)에서 1주기 지연된 전압 파형의 비교 전압 파형을 토대로 정전 또는 순간전압강하 판단을 다시 수행한다.

또한, 제어부(40)는 비교부(30)로부터 입력받은 비교 전압 파형을 토대로 정전 또는 순간전압강하를 판단할 때, 비교 전압 파형이 제로값을 통과하는 제로 크로싱 지점에서도 정전 또는 순간전압강하의 판단이 가능하다.

스위치(50)는 제어부(40)로부터 입력되는 스위칭 제어신호를 토대로 외부로부터 공급되는 전원을 그대로 부하(70)로 공급하거나 또는 충전부(60)에 충전된 전압을 부하(70)로 공급하도록 스위칭한다.

충전부(60)는 정상 동작 상태에서는 제어부(40)의 제어에 따라 외부 입력 전 원을 충전하며, 정전시에는 충전된 전압을 부하(70)로 공급한다.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 정전 검출장치의 동작과정을 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 정전 검출장치에서 수행되는 정전 검출의 예를 설명하기 위한 파형도이다.

우선, 입력 전원 검출부(10)는 외부로부터 입력되는 교류 전압의 파형을 검출하고, 지연부(20)는 입력 전원 검출부(10)에서 검출한 전압 파형을 1주기 지연시킨다.

비교부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 입력 전원 검출부(10)에서 검출된 전압 파형인 a와 지연부(20)에서 1주기 지연된 전압 파형인 b를 비교하고, 비교 전압 파형을 제어부(40)로 출력한다.

제어부(40)는 비교부(30)로부터 입력되는 비교 전압 파형을 토대로 정상 동작이거나 순간전압강하로 판단되는 경우 외부로부터 공급되는 전원이 그대로 부하(70)로 공급하도록 스위치(50)를 제어한다.

그러나, 비교부(30)로부터 입력되는 비교 전압 파형을 토대로 정전으로 판단되는 경우 충전부(60)에 충전된 전압이 부하(70)로 공급되도록 스위치(50)를 제어한다.

예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 비교부(30)에서 비교한 비교 전압 파형을 기준으로 'A' 지점에서 일시적으로 전압이 강하되면, 제어부(40)는 일시적으로 강하된 전압 파형이 미리 설정되어 있는 감지기간 내에 재차 검출되는지를 확인하고, 확인 결과 전압 파형이 미리 설정되어 있는 감지기간 내에 재차 검출되면 순간전압강하로 판단하여 외부로부터 공급되는 전원이 그대로 부하(70)로 공급되는 정상 동작 상태를 유지하도록 제어한다. 이때, 도면상의 실선은 입력전압 검출부(10)에서 검출된 파형이며, 도면상의 점선은 지연부(20)에서 1주기 지연된 전압 파형이다.

이에 따라 전술한 도 2에서 설명한 바와 같이 종래의 비교용 기준 전압 파형과 실제 검출된 전압 파형을 비교하는 방식에서는 순간전압강하로 판단하여야 하는데도 불구하고 정전으로 판단하여 오동작되는 경우가 발생될 수 있지만, 본 발명에서와 같이 1주기 지연된 현재 사용중인 파형을 비교하는 방식은 정전으로 판단하여 오동작되는 경우가 없다. 즉 단순 정형화된 기본파형과 현장파형을 단순비교하여 정전이나 순간전압강하를 감지하는 것이 아니고, 현장에서 실제 사용중인 파형을 비교하여 주기적인 정상왜곡파형을 잘못 감지하여 오동작되는 것을 방지하도록 하는 것이다.

그리고 순간전압강하의 판단과 달리, 비교부(30)에서 비교한 비교 전압 파형을 기준으로 'B' 지점에서 일시적으로 전압이 강하되면, 제어부(40)는 전압 파형이 미리 설정되어 있는 감지기간을 초과할 때까지 검출되지 않는지를 확인하고, 확인 결과 전압 파형이 미리 설정되어 있는 감지기간을 초과할 때까지 검출되지 않으면 정전으로 판단하여 충전부(60)에 충전된 전압이 부하(70)로 공급되도록 제어한다.

또한, 제어부(40)는 상술한 바와 같이 'B' 지점에서 정전으로 판단되는 경우, 'B' 지점 이후에 검출되는 파형은 무시하며, 'B' 지점 이후 10 내지 20주기가 경과되면 비교부(30)로부터 입력되는 입력 전원 검출부(10)에서 검출된 전압 파형과 지연부(20)에서 1주기 지연된 전압 파형의 비교 전압 파형을 토대로 정전 또는 순간전압강하 판단을 다시 수행한다.

이에 따라 종래의 순시전압이나 순간파형에 따라 정전 또는 순간전압강하를 정밀하게 검출할 수 있게 되며, 종래의 정전 검출방식으로는 수행할 수 없었던 제로 크로싱 지점에서도 정전 또는 순간전압강하의 판단이 가능하게 된다.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 정류회로를 이용한 정전 검출방식을 설명하기 위한 도면.

도 2는 종래의 정전 검출방식에서 기준 파형을 기준으로 정전과 순간전압하강을 비교하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 정전 검출장치의 일 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명의 정전 검출장치에서 사용하는 입력 전원의 검출 파형과 1주기 지연시킨 검출 파형을 비교하는 방식을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 정전 검출장치에서 수행되는 정전 검출 예를 설명하기 위한 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 입력 전원 검출부 20 : 지연부

30 : 비교부 40 : 제어부

50 : 스위치 60 : 충전부

70 : 부하

Claims (4)

1. 외부로부터 입력되는 교류 전압의 파형을 검출하고, 검출된 전압 파형을 지연부와 비교부로 출력하는 입력 전원 검출부,

   상기 입력 전원 검출부에서 검출한 현재의 전압 파형을 1주기 지연시키고, 1주기 지연된 전압 파형을 비교부로 출력하는 지연부,

   상기 입력 전원 검출부에서 검출된 전압 파형과 상기 지연부에서 1주기 지연된 전압 파형을 입력받아 이를 비교하고, 비교된 전압 파형을 제어부로 출력하는 비교부,

   상기 비교부로부터 상기 입력 전원 검출부에서 검출된 전압 파형과 상기 지연부에서 1주기 지연된 전압 파형을 비교한 전압 파형이 입력되면 이를 토대로 정전 또는 순간전압강하를 판단하고, 판단결과 정상 동작이거나 순간전압강하인 경우 외부로부터 공급되는 전원을 부하로 공급하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위치로 출력하며, 정전인 경우 충전부에 충전된 전압을 부하로 공급하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위치로 출력하는 제어부, 그리고

   상기 제어부로부터 입력되는 스위칭 제어신호를 토대로 외부로부터 공급되는 전원을 그대로 부하로 공급하도록 스위칭하거나 또는 충전부에 충전된 전압을 부하로 공급하도록 스위칭하는 스위치를

   포함하는 정전 검출장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   정전 또는 순간전압강하로 판단하기 위한 감지기간이 미리 설정되어 있고,

   상기 비교부로부터 상기 입력 전원 검출부에서 검출된 전압 파형과 상기 지연부에서 1주기 지연된 전압 파형을 비교한 전압 파형이 입력되면 이를 토대로 정전 또는 순간전압강하를 판단하되, 상기 비교부에서 비교한 전압 파형에서 일시적으로 강하된 전압 파형이 검출되면 상기 감지기간 내에 전압 파형이 검출되는지를 확인하여, 전압 파형이 검출되지 않으면 정전으로 판단하고 전압 파형이 검출되면 순간전압강하로 판단하는 정전 검출장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 비교부로부터 입력받은 비교 전압 파형을 토대로 정전으로 판단되는 경우 정전 판단 시점 이후의 비교 전압 파형은 무시하며,

   정전 판단 시점 이후 10 내지 20주기가 경과되면 상기 비교부로부터 입력되는 상기 입력 전원 검출부에서 검출된 전압 파형과 상기 지연부에서 1주기 지연된 전압 파형의 비교 전압 파형을 토대로 정전 또는 순간전압강하 판단을 다시 수행하는 정전 검출장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 비교부로부터 입력받은 비교 전압 파형을 토대로 정전 또는 순간전압강하를 판단할 때, 비교 전압 파형이 제로값을 통과하는 제로 크로싱 지점에서도 정전 또는 순간전압강하의 판단이 가능한 정전 검출장치.

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