KR101070729B1 - Controller for AC stabilization using bridge circuit - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상용 교류 전원을 입력받아 0°~ 180°위상 구간과, 180°~ 360°위상 구간별로 각기 정류하는 브릿지 회로, 상기 브릿지 회로에서 정류하여 나온 신호를 스위칭하여 펄스 전원을 출력하는 스위칭부, 상기 스위칭부와 병렬로 연결되어 서지 전압을 흡수하는 서지 전압 흡수부, 상기 스위칭부에서 출력한 펄스 전원을 1차 측으로 입력받고 톱니파 성분을 함유한 전원을 2차 측으로 전달하는 트랜스포머, 상기 트랜스포머의 2차 측으로 전달된 전원의 교류 성분을 필터링시켜 안정화된 출력 전압 또는 출력 전류를 인가하는 2차 전원 출력부, 상기 2차 전원 출력부에서 인가하는 출력 전압 또는 출력 전류의 평균 값에 따라 서로 다른 듀티비의 펄스 제어 신호를 인가하는 PWM 제어부 및, 상기 PWM 제어부에서 인가한 펄스 제어 신호의 듀티비에 따라 서로 다른 시간 동안 일정 레벨의 턴 온 또는 턴 오프 전원을 상기 스위칭부로 출력하여 구동을 제어하는 게이트 드라이버를 포함하여 이루어진 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치에 관한 것으로, 브릿지 회로(DC)를 이용해서 2차 출력 AC 전압 또는 전류를 제어하여, 입력 허용 범위를 50% 이상으로 설정 가능하며, 출력 가변 범위를 0 ~ 100%로 가변하여 설정할 수도 있는 효과가 있다. The present invention receives a commercial AC power input to the 0 ° ~ 180 ° phase section, the bridge circuit for rectifying each 180 ° ~ 360 ° phase section, the switching unit for switching the signal output from the rectified from the bridge circuit to output a pulse power And a surge voltage absorber connected in parallel with the switching unit to absorb a surge voltage, a transformer receiving the pulse power output from the switching unit to the primary side, and transmitting a power containing a sawtooth component to the secondary side, the transformer of the transformer. Different duty depending on the average value of the output voltage or the output current applied to the secondary power output unit for applying the stabilized output voltage or output current by filtering the AC component of the power delivered to the secondary side PWM control unit for applying a pulse control signal of the ratio and the duty ratio of the pulse control signal applied by the PWM control unit The present invention relates to an AC stabilization control apparatus using a bridge circuit including a gate driver for controlling driving by outputting a predetermined level of turn on or turn off power to the switching unit. By controlling the AC voltage or current, the input allowable range can be set to 50% or more, and the output variable range can be set to 0 to 100%.

Description

브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치{Controller for AC stabilization using bridge circuit}AC stabilization control device using bridge circuit {Controller for AC stabilization using bridge circuit}

본 발명은 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브릿지 회로(DC)를 이용해서 2차 출력 AC 전압 또는 전류를 제어하는 것으로, 부하 또는 입력 전원이 변동되더라도 2차 출력 전압 또는 전류를 안정화시키며 나아가 입력 허용 범위도 50% 이상으로 설정 가능하며, 출력 가변 범위를 0 ~ 100%로 가변하여 설정할 수 있는 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an AC stabilization control device using a bridge circuit, and more particularly, to control a secondary output AC voltage or current using a bridge circuit (DC), even if the load or input power is changed, the secondary output voltage. Alternatively, the present invention relates to an AC stabilization control device using a bridge circuit that stabilizes a current and furthermore, an input allowable range can be set to 50% or more, and an output variable range can be set to 0 to 100%.

종래 교류 안정화 제어장치는 크게, 탭 변환 방식과 위상 제어 방식으로 분류되는데, 현재까지 기존의 탭 변환 방식은 출력 전압 안정도가 단지 ±2%이고, 위상 제어 방식은 ±1%이며, 입력 허용범위(또는 입력 정격)도 탭 변환 방식과 위상 제어 방식은 단지 10 ~ 15%에 불과하다.Conventional AC stabilization control devices are largely classified into a tap-change method and a phase control method. To date, the conventional tap-change method has an output voltage stability of only ± 2%, a phase control method of ± 1%, and an input tolerance range ( Or input ratings), the tap-change and phase control methods are only 10-15%.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 입력 허용 범위를 높게(예: 50% 이상) 설정할 수 있도록 하며, 출력 가변 범위도 0 ~ 100%까지 가변하여 설정할 수 있는 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was developed to solve the above problems, it is possible to set the input allowable range high (for example, 50% or more), and the AC output using a bridge circuit that can be set to vary the output variable range from 0 to 100% The purpose is to provide a stabilization control device.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치는, AC stabilization control device using a bridge circuit according to the present invention for achieving this object,

상용 교류 전원을 입력받아 0°~ 180°위상 구간과, 180°~ 360°위상 구간별로 각기 정류하는 브릿지 회로, 상기 브릿지 회로에서 정류하여 나온 신호를 스위칭하여 펄스 전원을 출력하는 스위칭부, 상기 스위칭부와 병렬로 연결되어 서지 전압을 흡수하는 서지 전압 흡수부, 상기 스위칭부에서 출력한 펄스 전원을 1차 측으로 입력받고 톱니파 성분을 함유한 전원을 2차 측으로 전달하는 트랜스포머, 상기 트랜스포머의 2차 측으로 전달된 전원의 교류 성분을 필터링시켜 안정화된 출력 전압 또는 출력 전류를 인가하는 2차 전원 출력부, 상기 2차 전원 출력부에서 인가하는 출력 전압 또는 출력 전류의 평균 값에 따라 서로 다른 듀티비의 펄스 제어 신호를 인가하는 PWM 제어부 및, 상기 PWM 제어부에서 인가한 펄스 제어 신호의 듀티비에 따라 서로 다른 시간 동안 일정 레벨의 턴 온 또는 턴 오프 전원을 상기 스위칭부로 출력하여 구동을 제어하는 게이트 드라이버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
A bridge circuit for rectifying each of 0 ° to 180 ° phase sections and 180 ° to 360 ° phase sections by receiving a commercial AC power, A switching unit for outputting pulse power by switching a signal outputted from the bridge circuit, The switching A surge voltage absorbing part connected in parallel with the negative part to absorb the surge voltage, a transformer which receives the pulse power output from the switching part to the primary side and delivers the power containing the sawtooth component to the secondary side, to the secondary side of the transformer Secondary power output unit for applying the stabilized output voltage or output current by filtering the AC component of the transmitted power, pulses of different duty ratio according to the average value of the output voltage or output current applied from the secondary power output unit PWM control unit for applying the control signal and the time difference between the different depending on the duty ratio of the pulse control signal applied by the PWM control unit The turn-on or turn-off power of the constant level output to switch to is characterized in that made in a gate driver for controlling the driving.

바람직하게, 상기 게이트 드라이버는 상기 PWM 제어부에서 인가한 펄스 제어 신호를 입력받고 절연시켜 전달하는 포토 커플러, 상기 포토 커플러에서 입력받은 펄스 제어 신호의 듀티비에 따라 서로 다른 시간 동안 일정 레벨의 턴 온 전원을 상기 스위칭부로 출력시켜 구동시키는 턴 온 전원부 및, 상기 포토 커플러에서 입력받은 펄스 제어 신호의 오프 구간 동안 턴 오프 전원을 상기 스위칭부로 출력시켜 구동 정지시키는 턴 오프 전원부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
Preferably, the gate driver is a photo coupler for receiving, isolating and transmitting the pulse control signal applied by the PWM control unit, the turn-on power supply of a predetermined level for different times according to the duty ratio of the pulse control signal received from the photo coupler And a turn-off power supply for outputting and driving the output to the switching unit, and a turn-off power supply for outputting and turning off the turn-off power supply to the switching unit during the off period of the pulse control signal input from the photo coupler.

그리고, 상기 PWM 제어부는 상기 트랜스포머의 2차 전원 출력부에서 인가하는 2차 출력 전압을 정류하는 브릿지 회로와, 브릿지 회로에서 정류하여 나온 전압을 분배하는 전압 분배기, 기준 전압을 콘트롤러로 입력하는 전압 입력부, 상기 분배된 전압과 기준 전압 간의 오차 값을 보상해주는 오차 증폭 보상기로 된 전압 검출부, 상기 트랜스포머의 2차 전원 출력부에서 인가하는 2차 출력 전류를 정류하는 브릿지 회로와, 브릿지 회로에서 정류하여 나온 전류를 분배하여 콘트롤러로 입력하는 전류 분배기, 기준 전류를 콘트롤러로 입력하는 전류 입력부로 된 전류 검출부 및, 상기 전압 검출부의 전압 분배기에서 분배된 전압과, 전압 입력부에서 입력한 기준 전압 간의 차이 값과 내부 톱니파를 통해 제공되는 설정 기준 전압을 비교하여 교번으로 PWM 펄스 신호를 게이트 드라이버로 출력하고, 상기 전류 검출부의 전류 분배기에서 분배된 전류와, 전류 입력부에서 입력한 기준 전류 간의 차이 값과 내부 톱니파를 통해 제공되는 설정 기준 전압을 비교하여 교번으로 PWM 펄스 신호를 게이트 드라이버로 출력하는 콘트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The PWM control unit may include a bridge circuit rectifying the secondary output voltage applied by the secondary power output unit of the transformer, a voltage divider for distributing the voltage rectified by the bridge circuit, and a voltage input unit for inputting a reference voltage to the controller. A voltage detector configured to compensate an error value between the divided voltage and the reference voltage, a bridge circuit rectifying the secondary output current applied by the secondary power output of the transformer, and a rectified voltage from the bridge circuit. A current detector comprising a current divider for distributing current and inputting the controller, a current detector for inputting a reference current to the controller, and a difference between the voltage divided by the voltage divider of the voltage detector and a reference voltage input from the voltage input unit. Alternate PWM pulses by comparing the set reference voltage provided through the sawtooth wave Outputs the signal to the gate driver, and alternately gates the PWM pulse signal by comparing the difference value between the current distributed by the current distributor of the current detector and the reference current input from the current input unit with the set reference voltage provided through the internal sawtooth wave. Characterized in that it comprises a controller to output to the driver.

본 발명은 브릿지 회로(DC)를 이용해서 2차 출력 AC 전압 또는 전류를 제어할 수 있도록 된 것으로, 부하 변동시 또는 입력 전원 변동시에도 2차 출력 전압 또는 전류를 안정화시킬 수 있으며 나아가 입력 허용 범위도 50% 이상으로 설정 가능하며, 출력 가변 범위를 0 ~ 100%로 가변하여 설정할 수 있다.According to the present invention, the secondary output AC voltage or current can be controlled by using a bridge circuit (DC), and the secondary output voltage or current can be stabilized even when the load fluctuates or the input power fluctuates. 50% or more can be set, and the output variable range can be set to 0 to 100%.

도 1은 본 발명에 따른 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치를 도시한 회로도
도 2는 본 발명에 따른 PWM 제어부의 바람직한 실시예를 도시한 회로도
도 3은 본 발명에 따른 게이트 드라이버의 바람직한 실시예를 도시한 회로도1 is a circuit diagram showing an AC stabilization control apparatus using a bridge circuit according to the present invention
Figure 2 is a circuit diagram showing a preferred embodiment of the PWM control unit according to the present invention
3 is a circuit diagram showing a preferred embodiment of the gate driver according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention.

다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.However, the embodiments described below are merely to describe in detail enough to be able to easily carry out the invention by those skilled in the art to which the present invention pertains, thereby limiting the protection scope of the present invention It does not mean.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted and like reference numerals denote like parts throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification and claims, when a part includes a certain component, it means that it may include other components, not to exclude other components unless specifically stated otherwise.

본 발명의 대표 도면은 도 1이다.A representative drawing of the present invention is FIG.

도 1의 장치는 본 발명에 따른 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치를 도시한 것으로, 브릿지 회로(101), 스위칭부(102), 서지 전압(surge 電壓) 흡수부(103), 트랜스포머(104), 2차 전원 출력부(105)로 된 것이다.1 shows an AC stabilization control device using a bridge circuit according to the present invention, wherein the bridge circuit 101, the switching unit 102, the surge voltage absorbing unit 103, and the transformer 104 are shown. , The secondary power output unit 105.

즉, 상용 교류 전원(정현파)을 입력받아 0°~ 180°위상 구간과, 180°~ 360°위상 구간별로 각기 정류하는 브릿지 회로(101), 브릿지 회로(101)에서 정류하여 나온 신호를 스위칭하여 펄스 전원을 출력하는 스위칭부(102), 스위칭부(102)와 병렬로 연결되어 서지 전압을 흡수하는 서지 전압 흡수부(103), 스위칭부(102)에서 출력한 펄스 전원을 1차 측으로 입력받고 톱니파 성분을 함유한 전원을 2차 측으로 전달하는 트랜스포머(104), 트랜스포머(104)의 2차 측으로 전달된 전원의 교류 성분을 필터링시켜 안정화된 출력 전압 또는 출력 전류를 인가하는 2차 전원 출력부(105)로 된 것이다.That is, by inputting the commercial AC power (sine wave) and switching the rectified signal from the bridge circuit 101, bridge circuit 101 to rectify each of 0 ° ~ 180 ° phase section, and 180 ° ~ 360 ° phase section The switching unit 102 for outputting pulse power, the surge voltage absorbing unit 103 connected in parallel with the switching unit 102 to absorb the surge voltage, and the pulse power output from the switching unit 102 are received to the primary side. A secondary power output unit for applying a stabilized output voltage or an output current by filtering an alternating current component of a transformer 104 that transmits power containing a sawtooth component to a secondary side, and a power component delivered to a secondary side of the transformer 104 ( 105).

그리고, 상기 2차 전원 출력부(105)에서 인가하는 출력 전압 또는 출력 전류의 평균값에 따라 서로 다른 듀티비의 펄스 제어 신호를 인가하는 PWM 제어부(106)와, PWM 제어부(106)에서 인가한 펄스 제어 신호를 입력받고 입력받은 펄스 제어 신호의 듀티비에 따라 서로 다른 시간 동안 일정 레벨의 턴 온(예: +15V) 또는 턴 오프(-5V) 전원을 상기 스위칭부(102)로 출력하는 게이트 드라이버(107)를 포함하여 이루어진 것이다.Then, the PWM control unit 106 for applying pulse control signals having different duty ratios according to the average value of the output voltage or the output current applied by the secondary power output unit 105 and the pulse applied by the PWM control unit 106. A gate driver that receives a control signal and outputs a predetermined level of turn on (eg, + 15V) or turn off (-5V) power to the switching unit 102 according to the duty ratio of the input pulse control signal. (107).

여기서, 브릿지 회로(101)는 DC를 이용해서 AC를 제어할 수 있도록 연결 설치된 것으로, 제1, 2, 3, 4 다이오드로 구성되며 제1 다이오드와 제3 다이오드 사이의 접점이 상용 교류 전원에 연결되고 제2 다이오드와 제4 다이오드 사이의 접점이 트랜스포머(104)의 1차 측에 연결된 것이다. 그래서, 상용 교류 전원으로부터 정현파(혹은, 사인파) 신호를 입력받고 입력받은 정현파 신호를 0°~ 180°위상 구간과, 180°~ 360°위상 구간별로 각기 정류한 후 정류하여 나온 전원을 스위칭부(102)로 인가한다.Here, the bridge circuit 101 is installed to be connected to control the AC by using a DC, consisting of the first, second, third, fourth diodes and the contact between the first diode and the third diode is connected to the commercial AC power source And the contact between the second diode and the fourth diode is connected to the primary side of the transformer 104. Therefore, the sine wave (or sine wave) signal is input from a commercial AC power source, and the rectified sine wave signal is rectified for each of 0 ° to 180 ° phase sections and 180 ° to 360 ° phase sections, and then the rectified power source is switched. 102).

스위칭부(102)는 상호 간에 병렬로 연결된 제5 다이오드와 MOS-FET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)로 된 것으로, MOS-FET의 드레인 단자가 브릿지 회로(101)의 제1, 4 다이오드의 캐소드에 연결되고 소스 단자가 제2, 3 다이오드의 애노드 단자에 연결된 것이다. 그래서, 브릿지 회로(101)를 통해 정류되어 나온 전원을 게이트 드라이버(107)에서 소정 시간 동안 인가하는 턴 온 또는 턴 오프 신호에 따라 즉, 입력 상용 전원의 값에 의해 서로 다른 시간 동안 인가되는 턴 온 또는 턴 오프 전압에 따라 스위칭하여 펄스 전원을 트랜스포머(104) 1차 측으로 입력한다. 그렇게 하여, 부하 변동 또는 입력되는 상용 전원이 변동되더라도 트랜스포머(104) 2차 출력 전압 또는 전류를 안정화시키게 된다.The switching unit 102 includes a fifth diode and a MOS-FET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) connected in parallel to each other, and the drain terminals of the MOS-FETs are the first and fourth of the bridge circuit 101. It is connected to the cathode of the diode and the source terminal is connected to the anode terminal of the second and third diodes. Therefore, the turn-on applied for different time by the turn-on or turn-off signal for applying the power rectified through the bridge circuit 101 for a predetermined time from the gate driver 107, that is, the value of the input commercial power. Alternatively, the pulse power is input to the transformer 104 primary side by switching according to the turn-off voltage. In this way, the transformer 104 secondary output voltage or current is stabilized even if the load fluctuations or the input commercial power supply fluctuate.

서지 전압(surge 電壓) 흡수부(103)는 상호 간에 병렬로 연결된 저항과 커패시터로 이루어진 것으로, 펄스 전원을 트랜스포머(104) 1차 측으로 입력하는 스위칭부(102)와 병렬로 연결되며, 상기 저항과 커패시터의 일끝단은 스위칭부(102)를 구성하는 MOS-FET의 드레인 단자에 연결되고, 타끝단은 상기 MOS-FET의 소스 단자에 연결된다. 그래서, 단시간 내에 심하게 변화하는 과도 전압인 서지 전압을 흡수한다. The surge voltage absorbing part 103 is formed of a resistor and a capacitor connected in parallel to each other, and is connected in parallel with a switching part 102 for inputting pulse power to the transformer 104 primary side. One end of the capacitor is connected to the drain terminal of the MOS-FET constituting the switching unit 102, and the other end is connected to the source terminal of the MOS-FET. Thus, it absorbs a surge voltage which is a transient voltage that changes severely within a short time.

트랜스포머(104)는 1차 측 일끝단이 스위칭부(102)의 출력 단자(소스 단자)에 연결된 제2 다이오드의 캐소드에 연결되고 1차 측 타끝단이 상용 교류 전원에 연결되며, 2차 측은 2차 전원 출력부(105)에 연결된 것으로, 스위칭부(102)에서 출력한 펄스 전원을 1차 측으로 입력받고 라인 인덕턴스 또는 트랜스포머(104) 자체의 인덕턴스 성분 등에 의해 톱니파 성분을 함유한 전원(왜곡된 사인 파)을 2차 측으로 전달한다. Transformer 104 has one end of the primary side connected to the cathode of the second diode connected to the output terminal (source terminal) of the switching unit 102, the other end of the primary side is connected to a commercial AC power supply, the secondary side is 2 Connected to the secondary power output unit 105, a power source containing a sawtooth wave component by inputting the pulse power output from the switching unit 102 to the primary side and the inductance component of the line 104 or the transformer 104 itself (distorted sine) Par) to the secondary side.

2차 전원 출력부(105)는 트랜스포머(104) 2차 측에 병렬로 연결된 커패시터와, 그 커패시터의 일단에 연결된 전류 트랜스(CT)를 포함한 구조로, 더욱 상세하게는 트랜스포머(104)의 2차 측으로 전달된 전원의 교류 성분을 상기 커패시터에 의해 필터링시켜 안정화된 출력 전압을 인가하거나 또는 전류 트랜스(CT)를 통해 안정화된 출력 전류를 인가하는 구조로 된 것이다.The secondary power output unit 105 is a structure including a capacitor connected in parallel to the secondary side of the transformer 104, and a current transformer (CT) connected to one end of the capacitor, more specifically, the secondary of the transformer 104 The alternating current component of the power delivered to the side is filtered by the capacitor to apply a stabilized output voltage or a stabilized output current through a current transformer CT.

PWM 제어부(106)는 트랜스포머(104)에 연결되어 안정화된 출력 전압 또는 출력 전류를 인가하는 2차 전원 출력부(105)와 게이트 드라이버(107) 사이에 설치된 것으로, 상기 2차 전원 출력부(105)에서 인가하는 출력 전압 또는 출력 전류의 평균값에 따라 서로 다른 듀티비의 펄스 제어 신호를 게이트 드라이버(107)로 인가한다. The PWM controller 106 is installed between the secondary power output unit 105 and the gate driver 107 connected to the transformer 104 to apply a stabilized output voltage or output current, and the secondary power output unit 105 is provided. The pulse control signals having different duty ratios are applied to the gate driver 107 according to the average value of the output voltage or the output current.

게이트 드라이버(107)는 스위칭부(102)를 구성하는 MOS-FET와 상기 PWM 제어부(106) 사이에 설치된 것으로, PWM 제어부(106)에서 인가한 펄스 제어 신호를 입력받고 입력받은 펄스 제어 신호의 듀티비에 따라 즉, 입력 상용 전원의 값에 따라 서로 다른 시간 동안 일정 레벨의 턴 온(예: +15V) 또는 턴 오프(-5V) 전원을 상기 스위칭부(102)의 MOS-FET로 출력시켜 구동을 제어하는 것이다. The gate driver 107 is installed between the MOS-FET constituting the switching unit 102 and the PWM control unit 106. The gate driver 107 receives a pulse control signal applied by the PWM control unit 106 and receives a duty of the pulse control signal. Depending on the ratio, i.e., depending on the value of the input commercial power, a predetermined level of turn-on (for example, + 15V) or turn-off (-5V) power is output to the MOS-FET of the switching unit 102 for driving. To control.

이하, 도 1의 본 발명에 따른 교류 안정화 제어장치의 PWM 제어부와 게이트 드라이버의 바람직한 실시예를 첨부된 도 2와 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, a preferred embodiment of the PWM controller and the gate driver of the AC stabilization control apparatus according to the present invention of FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 본 발명에 따른 교류 안정화 제어장치의 PWM 제어부의 바람직한 실시예를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a preferred embodiment of the PWM control unit of the AC stabilization control apparatus according to the present invention.

도 2와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PWM 제어부(106)는 크게, 전압 검출부(201), 전류 검출부(202), 콘트롤러(203)로 된 것이다.As shown in FIG. 2, the PWM control unit 106 according to a preferred embodiment of the present invention includes a voltage detector 201, a current detector 202, and a controller 203.

여기서, 상기 전압 검출부(201)는 트랜스포머(104)의 2차 전원 출력부(105)에서 인가하는 2차 출력 전압을 정류하는 브릿지 회로와, 브릿지 회로에서 정류하여 나온 전압을 분배하는 전압 분배기(R8, R10), 기준 전압을 콘트롤러로 입력하는 전압 입력부(R2), 상기 분배된 전압과 기준 전압 간의 오차 값을 보상해주는 오차 증폭 보상기(R5, R6, C6)로 된 것이다. Here, the voltage detector 201 includes a bridge circuit for rectifying the secondary output voltage applied by the secondary power output unit 105 of the transformer 104 and a voltage divider R8 for distributing the voltage rectified by the bridge circuit. , R10), a voltage input unit R2 for inputting a reference voltage to the controller, and error amplification compensators R5, R6, and C6 for compensating an error value between the divided voltage and the reference voltage.

전류 검출부(202)는 트랜스포머(104)의 2차 전원 출력부(구체적으론, 전류 트랜스(CT))(105)에서 인가하는 2차 출력 전류를 정류하는 브릿지 회로와, 브릿지 회로에서 정류하여 나온 전류를 분배하여 콘트롤러(203)로 입력하는 전류 분배기(R1, R3) 및, 기준 전류를 콘트롤러(203)로 입력하는 전류 입력부로 된 것이다.The current detector 202 is a bridge circuit for rectifying the secondary output current applied by the secondary power output unit (specifically, the current transformer (CT)) 105 of the transformer 104, and the current that is rectified by the bridge circuit. Current dividers R1 and R3 for distributing and inputting to the controller 203 and a current input unit for inputting a reference current to the controller 203.

콘트롤러(203)는 상기 전압 검출부(201)의 전압 분배기에서 분배된 전압과, 전압 입력부에서 입력한 기준 전압 간의 차이 값을 구한 후, 구해진 차이 값을 소정 증폭도만큼 증폭하고, 증폭된 차이 값과 내부 톱니파를 통해 제공되는 설정 기준 전압을 비교하여 교번으로 PWM 펄스 신호를 게이트 드라이버(107)로 출력한다.The controller 203 obtains a difference value between the voltage divided by the voltage divider of the voltage detector 201 and the reference voltage input from the voltage input unit, and then amplifies the obtained difference value by a predetermined amplification degree. The PWM pulse signal is alternately output to the gate driver 107 by comparing the set reference voltage provided through the sawtooth wave.

그리고, 상기 전류 검출부(202)의 전류 분배기에서 분배된 전류와, 전류 입력부에서 입력한 기준 전류 간의 차이 값을 구한 후, 구해진 차이 값을 소정 증폭도만큼 증폭하고, 증폭된 차이 값과 내부 톱니파를 통해 제공되는 설정 기준 전압을 비교하여 교번으로 PWM 펄스 신호를 게이트 드라이버(107)로 출력하는 것이다.After obtaining a difference value between the current distributed by the current divider of the current detector 202 and the reference current input from the current input unit, the difference value is amplified by a predetermined amplification degree, and amplified by the amplified difference value and the internal sawtooth wave. The PWM signals are alternately output to the gate driver 107 by comparing the provided reference voltages.

그리고, 이렇게 출력된 PWM 펄스 신호는 스위칭부(102)의 MOS-FET의 온, 오프 동작 제어시 사용된다.
In addition, the output PWM pulse signal is used to control the on / off operation of the MOS-FET of the switching unit 102.

도 3은 본 발명에 따른 교류 안정화 제어장치의 게이트 드라이버의 바람직한 실시예를 도시한 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a preferred embodiment of the gate driver of the AC stabilization control apparatus according to the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 드라이버(107)는 스위칭부(102)를 구성하는 MOS-FET와 PWM 제어부(106) 사이에 설치된 것으로, PWM 제어부(106)에서 인가한 펄스 제어 신호를 입력받고 절연시켜 전달하는 포토 커플러(301)와, 포토 커플러(301)에서 입력받은 펄스 제어 신호의 듀티비(온 구간의 시간)에 따라 즉, 가변적인 입력 상용 전원의 값에 따라 서로 다른 시간 동안 일정 레벨의 턴 온(예: +15V) 전원을 상기 스위칭부(102)의 MOS-FET로 출력시켜 구동시키는 턴 온 전원부(302) 및, 포토 커플러(301)에서 입력받은 펄스 제어 신호의 오프 구간 동안 턴 오프(예: -5V) 전원을 상기 스위칭부(102)의 MOS-FET로 출력시켜 구동 정지시키는 턴 오프 전원부(303)로 된 것이다.The gate driver 107 according to the preferred embodiment of the present invention is installed between the MOS-FET and the PWM controller 106 constituting the switching unit 102, and receives a pulse control signal applied from the PWM controller 106. The photo coupler 301 is insulated from the photo coupler 301 and the duty ratio of the pulse control signal input from the photo coupler 301 (that is, the time of the on period), that is, the predetermined level for a different time depending on the variable input commercial power value. Turn-on (eg, + 15V) power of the turn-on power supply unit 302 for outputting and driving the MOS-FET of the switching unit 102 and the turn-on during the off period of the pulse control signal input from the photo coupler 301. The turn-off power supply unit 303 outputs off (eg, -5V) power to the MOS-FET of the switching unit 102 to stop driving.

마지막으로, 전술한 도 1 내지 도 3의 본 발명에 따른 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치의 동작을 첨부된 도 1을 참조하여 설명한다.
Lastly, the operation of the AC stabilization control apparatus using the bridge circuit according to the present invention of FIGS. 1 to 3 described above will be described with reference to FIG. 1.

먼저, 본 발명에 따른 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치는 브릿지 회로(101)가 상용 교류 전원으로부터 교류 전원(정현파 혹은, 사인파)을 입력받는다.First, in the AC stabilization control apparatus using the bridge circuit according to the present invention, the bridge circuit 101 receives an AC power source (sine wave or sine wave) from a commercial AC power source.

다음, 입력받은 교류 전원을 0°~ 180°위상 구간과, 180°~ 360°위상 구간별로 각기 정류한 후 정류하여 나온 신호를 스위칭부(102)로 인가한다.Next, the rectified input AC power is rectified for each of 0 ° to 180 ° phase sections and 180 ° to 360 ° phase sections, and then applied to the switching unit 102.

상기 브릿지 회로(101)는 DC를 이용해서 AC를 제어할 수 있도록 연결 설치된 것으로, 제1, 2, 3, 4 다이오드로 구성되며 제1 다이오드와 제2 다이오드 사이의 접점이 상용 교류 전원에 연결되고 제3 다이오드와 제4 다이오드 사이의 접점이 트랜스포머(104)의 1차 측에 연결된 것이다.The bridge circuit 101 is connected and installed to control AC using DC, and is composed of first, second, third and fourth diodes, and a contact point between the first diode and the second diode is connected to a commercial AC power source. The contact between the third diode and the fourth diode is connected to the primary side of the transformer 104.

다음, 스위칭부(102)는 브릿지 회로(101)를 통해 정류되어 나온 전원을 게이트 드라이버(107)에서 소정 시간 동안 인가하는 턴 온 전압(예: +15V) 또는 턴 오프 전압(예: -5V)에 따라 즉, 입력 상용 전원의 값에 의해 서로 다른 시간 동안 인가되는 턴 온 또는 턴 오프 신호에 따라 스위칭한다.Next, the switching unit 102 may turn-on voltage (eg, + 15V) or turn-off voltage (eg, -5V) to apply the power rectified through the bridge circuit 101 for a predetermined time from the gate driver 107. That is, according to the value of the input commercial power source is switched according to the turn on or turn off signal applied for different times.

그렇게 하여, 펄스 전원을 트랜스포머(변압기)(104) 1차 측으로 입력한다.Thus, the pulse power supply is input to the transformer (transformer) 104 primary side.

그 결과, 부하 변동 또는 입력 전원이 변동되더라도 트랜스포머(104) 2차 출력 전압 또는 출력 전류를 안정화시키게 된다.As a result, the transformer 104 secondary output voltage or output current is stabilized even if the load variation or the input power is varied.

상기 스위칭부(102)는 병렬로 연결된 다이오드와 MOS-FET로 된 것이다.The switching unit 102 is a diode and a MOS-FET connected in parallel.

그리고, MOS-FET의 드레인 단자가 상기 브릿지 회로(101)의 제1, 4 다이오드의 캐소드에 연결되고 소스 단자가 제2, 3 다이오드의 애노드 단자에 연결된 것이다.The drain terminal of the MOS-FET is connected to the cathodes of the first and fourth diodes of the bridge circuit 101 and the source terminal is connected to the anode terminals of the second and third diodes.

한편, 서지 전압(surge 電壓) 흡수부(103)는 스위칭부(102)의 온 또는 오프시, 단시간 내에 심하게 변화하는 과도 전압인 서지 전압을 흡수한다. On the other hand, the surge voltage absorbing part 103 absorbs the surge voltage which is a transient voltage which changes severely within a short time when the switching part 102 is turned on or off.

상기 서지 전압 흡수부(103)는 상호 간에 병렬로 연결된 저항과 커패시터로 이루어진 것으로, 펄스 전원을 트랜스포머(104) 1차 측으로 입력하는 스위칭부(102)와 병렬로 연결되며, 상기 저항과 커패시터의 일끝단은 스위칭부(102)를 구성하는 MOS-FET의 드레인 단자에 연결되고, 타끝단은 상기 MOS-FET의 소스 단자에 연결된 것이다. The surge voltage absorber 103 is formed of a resistor and a capacitor connected in parallel to each other, and is connected in parallel with a switching unit 102 for inputting pulse power to the transformer 104 primary side, and the one of the resistor and the capacitor. The end is connected to the drain terminal of the MOS-FET constituting the switching unit 102, the other end is connected to the source terminal of the MOS-FET.

다음, 스위칭부(102)로부터 펄스 전원이 발생되면, 트랜스포머(104)는 스위칭부(102)에서 출력한 펄스 전원을 1차 측으로 입력받는다.Next, when pulse power is generated from the switching unit 102, the transformer 104 receives the pulse power output from the switching unit 102 to the primary side.

이어, 라인 인덕턴스 또는 트랜스포머(104) 자체의 인덕턴스 성분 등에 의해 톱니파 성분을 함유한 전원(THD약5-7%)을 2차 측으로 전달한다. Then, the power source (THD about 5-7%) containing the sawtooth wave component is transmitted to the secondary side by the line inductance or the inductance component of the transformer 104 itself.

상기 트랜스포머(104)는 1차 측 일끝단이 스위칭부(102)의 출력 단자(소스 단자)에 연결된 제2 다이오드의 캐소드에 연결되고, 1차 측 타끝단이 상용 교류 전원에 연결되며, 2차 측은 2차 전원 출력부(105)에 연결된 것이다.The transformer 104 has a primary end connected to a cathode of a second diode connected to an output terminal (source terminal) of the switching unit 102, and the other end connected to a commercial AC power source. The side is connected to the secondary power output 105.

다음, 2차 전원 출력부(105)는 트랜스포머(104)의 2차 측으로 전달된 전원의 교류 성분을 상기 커패시터에 의해 필터링시켜 안정화된 출력 전압을 인가하거나 또는 전류 트랜스(CT)를 통해 안정화된 출력 전류를 인가한다.Next, the secondary power output unit 105 filters the AC component of the power delivered to the secondary side of the transformer 104 by the capacitor to apply a stabilized output voltage or to output stabilized through a current transformer CT. Apply a current.

상기 2차 전원 출력부(105)는 트랜스포머(104) 2차 측에 병렬로 연결된 커패시터와, 그 커패시터의 일단에 연결된 전류 트랜스(CT)를 포함한 구조로, 더욱 상세하게는 트랜스포머(104)의 2차 측으로 전달된 전원의 교류 성분을 상기 커패시터에 의해 필터링시켜 안정화된 출력 전압을 인가하거나 또는 전류 트랜스(CT)를 통해 안정화된 출력 전류를 인가하는 구조로 된 것이다.The secondary power output unit 105 is a structure including a capacitor connected in parallel to the secondary side of the transformer 104, and a current transformer (CT) connected to one end of the capacitor, more specifically, 2 of the transformer 104 The AC component of the power delivered to the vehicle side is filtered by the capacitor to apply a stabilized output voltage or a stabilized output current through a current transformer CT.

한편, PWM 제어부(106)는 트랜스포머(104)에 연결되어 안정화된 출력 전압 또는 출력 전류를 인가하는 2차 전원 출력부(105)와 게이트 드라이버(107) 사이에 설치되어, 상기 2차 전원 출력부(105)에서 인가하는 출력 전압 또는 출력 전류의 평균값에 따라 서로 다른 듀티비의 펄스 제어 신호를 게이트 드라이버(107)로 인가한다. On the other hand, the PWM controller 106 is installed between the secondary power output unit 105 and the gate driver 107 connected to the transformer 104 to apply a stabilized output voltage or output current, the secondary power output unit Pulse control signals having different duty ratios are applied to the gate driver 107 according to the average value of the output voltage or the output current applied at 105.

그렇게 하여, 게이트 드라이버(107)를 통해 소정 시간 동안 인가하는 턴 온 전압(예: +15V) 또는 턴 오프 전압(예: -5V)에 따라 즉, 가변적인 입력 상용 전원의 값에 의해 서로 다른 시간 동안 인가되는 턴 온 또는 턴 오프 전압에 따라 스위칭부(102)의 MOS-FET가 스위칭되도록 한다.In this way, depending on the turn-on voltage (eg, + 15V) or turn-off voltage (eg, -5V) applied for a predetermined time through the gate driver 107, that is, different times depending on the value of the variable input commercial power source. The MOS-FET of the switching unit 102 is switched according to the turn on or turn off voltage applied during the operation.

그래서, 부하 변동 또는 입력되는 상용 전원이 변동되더라도 트랜스포머(변압기) 2차 출력 전압 또는 출력 전류는 안정화되도록 한다.Thus, even if the load fluctuations or the input commercial power supply fluctuate, the transformer (transformer) secondary output voltage or output current is stabilized.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 브릿지 회로 102 : 스위칭부
103 : 서지 전압 흡수부 104 : 트랜스포머
105 : 2차 전원 출력부 106 : PWM제어부
107 : 게이트 드라이버 201 : 전압 검출부
202 : 전류 검출부 203 : 콘트롤러
301 : 포토 커플러 302 : 턴 온 전원부
303 : 턴 오프 전원부Explanation of symbols on the main parts of the drawings
101: bridge circuit 102: switching unit
103: surge voltage absorber 104: transformer
105: secondary power output unit 106: PWM control unit
107: gate driver 201: voltage detector
202: current detector 203: controller
301: photo coupler 302: turn-on power supply
303: turn-off power supply

Claims (3)

상용 교류 전원을 입력받아 0°~ 180°위상 구간과, 180°~ 360°위상 구간별로 각기 정류하는 브릿지 회로;
상기 브릿지 회로에서 정류하여 나온 신호를 스위칭하여 펄스 전원을 출력하는 스위칭부;
상기 스위칭부와 병렬로 연결되어 서지 전압을 흡수하는 서지 전압 흡수부;
상기 스위칭부에서 출력한 펄스 전원을 1차 측으로 입력받고 톱니파 성분을 함유한 전원을 2차 측으로 전달하는 트랜스포머;
상기 트랜스포머의 2차 측으로 전달된 전원의 교류 성분을 필터링시켜 안정화된 출력 전압 또는 출력 전류를 인가하는 2차 전원 출력부;
상기 2차 전원 출력부에서 인가하는 출력 전압 또는 출력 전류의 평균 값에 따라 서로 다른 듀티비의 펄스 제어 신호를 인가하는 PWM 제어부; 및
상기 PWM 제어부에서 인가한 펄스 제어 신호의 듀티비에 따라 서로 다른 시간 동안 일정 레벨의 턴 온 또는 턴 오프 전원을 상기 스위칭부로 출력하여 구동을 제어하는 게이트 드라이버를 포함하여 이루어진 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치.A bridge circuit for receiving commercial AC power and rectifying each of 0 ° to 180 ° phase sections and 180 ° to 360 ° phase sections;
A switching unit for outputting pulse power by switching a signal rectified by the bridge circuit;
A surge voltage absorber connected in parallel with the switching unit to absorb a surge voltage;
A transformer configured to receive the pulsed power output from the switching unit on the primary side and transfer the power containing the sawtooth component to the secondary side;
A secondary power output unit for filtering the AC component of the power delivered to the secondary side of the transformer to apply a stabilized output voltage or output current;
A PWM controller which applies pulse control signals having different duty ratios according to the average value of the output voltage or the output current applied by the secondary power output unit; And
AC stabilization control using a bridge circuit including a gate driver to control the driving by outputting a predetermined level of turn on or turn off power to the switching unit for different times according to the duty ratio of the pulse control signal applied by the PWM control unit Device. 제 1 항에 있어서,
상기 게이트 드라이버는
상기 PWM 제어부에서 인가한 펄스 제어 신호를 입력받고 절연시켜 전달하는 포토 커플러;
상기 포토 커플러에서 입력받은 펄스 제어 신호의 듀티비에 따라 서로 다른 시간 동안 일정 레벨의 턴 온 전원을 상기 스위칭부로 출력시켜 구동시키는 턴 온 전원부; 및
상기 포토 커플러에서 입력받은 펄스 제어 신호의 오프 구간 동안 턴 오프 전원을 상기 스위칭부로 출력시켜 구동 정지시키는 턴 오프 전원부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치.The method of claim 1,
The gate driver
A photo coupler that receives, insulates, and transmits the pulse control signal applied by the PWM control unit;
A turn-on power supply unit which outputs and drives a predetermined level of turn-on power to the switching unit for different times according to the duty ratio of the pulse control signal received from the photo coupler; And
And a turn-off power supply unit which outputs turn-off power to the switching unit and stops driving during the off period of the pulse control signal received from the photo coupler. 제 1 항에 있어서,
상기 PWM 제어부는
상기 트랜스포머의 2차 전원 출력부에서 인가하는 2차 출력 전압을 정류하는 브릿지 회로와, 브릿지 회로에서 정류하여 나온 전압을 분배하는 전압 분배기, 기준 전압을 콘트롤러로 입력하는 전압 입력부, 상기 분배된 전압과 기준 전압 간의 오차 값을 보상해주는 오차 증폭 보상기로 된 전압 검출부;
상기 트랜스포머의 2차 전원 출력부에서 인가하는 2차 출력 전류를 정류하는 브릿지 회로와, 브릿지 회로에서 정류하여 나온 전류를 분배하여 콘트롤러로 입력하는 전류 분배기, 기준 전류를 콘트롤러로 입력하는 전류 입력부로 된 전류 검출부; 및
상기 전압 검출부의 전압 분배기에서 분배된 전압과, 전압 입력부에서 입력한 기준 전압 간의 차이 값과 내부 톱니파를 통해 제공되는 설정 기준 전압을 비교하여 교번으로 PWM 펄스 신호를 게이트 드라이버로 출력하고, 상기 전류 검출부의 전류 분배기에서 분배된 전류와, 전류 입력부에서 입력한 기준 전류 간의 차이 값과 내부 톱니파를 통해 제공되는 설정 기준 전압을 비교하여 교번으로 PWM 펄스 신호를 게이트 드라이버로 출력하는 콘트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브릿지 회로를 이용한 교류 안정화 제어장치.













The method of claim 1,
The PWM control unit
A bridge circuit for rectifying the secondary output voltage applied by the secondary power output unit of the transformer, a voltage divider for distributing the voltage rectified by the bridge circuit, a voltage input unit for inputting a reference voltage to the controller, and the divided voltage; A voltage detector configured to compensate an error value between the reference voltages;
Bridge circuit for rectifying the secondary output current applied from the secondary power output of the transformer, a current divider for distributing the current rectified from the bridge circuit to the controller, and a current input unit for inputting the reference current to the controller A current detector; And
Comparing the difference value between the voltage divided by the voltage divider of the voltage detector, the reference voltage input from the voltage input unit and the set reference voltage provided through the internal sawtooth wave, and alternately outputs a PWM pulse signal to the gate driver, the current detector And a controller which alternately outputs the PWM pulse signal to the gate driver by comparing the difference value between the current distributed in the current divider with the reference value input from the current input unit and the set reference voltage provided through the internal sawtooth wave. AC stabilization control device using a bridge circuit.













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