KR101091277B1 - 부하 감응 전압원 전원 장치 및 이를 이용한 다중 전원 병렬 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부하 감응 전압원 전원 장치 및 이를 이용한 다중 전원 병렬 제어 시스템에 관한 것으로서, 부하에 병렬로 연결되는 하나 이상의 부하 감응 전원 장치가 출력 전류의 변동에 따라서, 출력 전압을 자동으로 조정함으로써, 별도의 수동 소자나 상위 제어기를 추가하지 않고, 또한 병렬 운전되는 전원 장치의 개수의 변동에 상관없이, 전원장치 간의 부하 분배율이 균등하도록 동작하고, 과부하 상황에서 전원장치 및 부하를 보호하는 것이다.
전원 장치, 다중 전원, 병렬 운전, 부하 감응,

Description

부하 감응 전압원 전원 장치 및 이를 이용한 다중 전원 병렬 제어 시스템 {Load current sensing voltage source power supply and multi power parallel control system}
본 발명은 전원 용량의 증대를 위한 전원장치의 병렬 운전에 있어서 불특정 다수의 전원 장치를 병렬 구동하는데 있어서, 병렬 연결된 각 전원장치의 부하 분배율을 균일하게 하기 위한 부하 감응 전압원 전원 제어 장치 및 이를 이용한 다중 전원 병렬 제어 시스템에 관한 것이다.
통상적인 전원 장치는, 도 1에 에 도시한 바와 같이, 정격 출력 전류 범위 내에서는 균일한 전압을 출력하고, 특정 출력 전류 이상에서는 장치 및 부하의 보호를 위하여 출력 전압을 강하시키거나, 동작을 정지시키도록 기능이 주어진다.
그런데 경우에 따라서 다수의 전원 장치를 부하에 병렬로 연결하여 사용하기도 하는데, 이 경우, 병렬로 연결된 전원 장치간의 출력 전압-전류 특성이 완벽하게 일치하지 않기 때문에, 각 전원 장치간의 출력 전류 분배율이 균일하지 않게 된다.
종래에는 병렬 연결되어 운전되는 전원 장치들간의 부하 분배율을 균등하게 하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 상위 제어기(20)와, 다수의 전압 제어 전원 장치(21~2N)로 다중 전원 병렬 제어 시스템을 구성하거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수개의 정전압 전원 장치(31~3N)로 다중 전원 병렬 제어 시스템을 구성하였다.
도 2에 보인 다중 전원 병렬 제어 시스템은, 전압 제어가 가능한 다수개의 전압 제어 전원 장치(21~2N)를 부하에 병렬로 연결하고, 상기 다수 개의 전압 제어 전원 장치(21~2N)의 부하 분배율이 균일하도록 각 전압 제어 장치(21~2N)의 출력 전압을 제어하는 것이다. 이 경우, 상위 제어기(20)의 통제에 의해 정확한 부하 분배가 가능하다는 장점이 있으나, 각각의 전원 장치(21~2N)가 미세 전압 제어 기능을 가져야 하고, 상위 제어기(20)가 더 구비되어야 한다는 문제점을 갖는다. 더하여, 병렬 운전되는 전원 장치의 개수가 변동되는 경우, 각 전원 장치(21~2N)의 부하 분배율을 새롭게 설정해야 하는 불편함이 있다.
또한, 도 3에 보인 다중 전원 병렬 제어 시스템은, 정격 전류 범위 내에서 균일한 전압을 출력하는 정전압 전원 장치(31~3N)들을 병렬로 배치하고, 각 정전압 전원 장치(31~3N)의 출력 측에 균등한 부하 배분을 위하여 출력 저항(R)을 구비함으로써, 병렬 연결된 여러 개의 정전압 전원 장치(31~3N) 각각의 부하분배율을 제어한다. 이러한 다중 전원 병렬 제어 시스템은, 출력 전류가 높아지면 출력 저항(R)의 강하 전압이 높아져 자동적으로 병렬 연결된 정전압 전원 장치(31~3N)들의 부하 분배율이 균등해지며, 병렬로 연결될 전원장치의 개수가 변동되더라도 별도의 추가 조정 없이 균등한 부하 분배가 가능하다는 장점이 있지만, 출력 저항(R)이 출 력 전류의 자승에 비례하여 전력을 소비시키기 때문에, 전력 공급 효율이 크게 저하된다는 단점이 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 다수의 전원 장치들을 병렬로 운전하는데 있어서, 수동 소자나 상위 제어기와 같은 별도의 구성 요소를 부가하지 않고, 전력 손실을 최소화하면서 부하 분배율을 균등하게 할 수 있으며, 또한 병렬 운전의 실행중에 일부 전원 장치의 제거 또는 신규 전원 장치를 추가할 수 있는 부하 감응 전압원 전원장치 및 이를 이용한 다중 전원 병렬 제어 시스템을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은, 입력단으로 인가된 입력전압의 레벨을 지시된 레벨로 조정하여 조정된 전압 레벨을 갖는 출력 전압을 출력단으로 출력하는 출력 전압 조정부; 상기 출력 전압을 측정하는 전압 센서 및 전압 계측부; 상기 출력단의 출력 전류를 측정하는 전류 센서 및 전류 계측부; 상기 전류 센서 및 전류 계측부에서 측정된 출력 전류의 변동에 따라서 상기 출력 전압 조정부의 출력 전압을 조정하기 위한 출력 조정 전압을 산출하는 조정 전압 결정부; 및, 상기 조정 전압 결정부에서 산출된 출력 조정 전압과 상기 전압 센서 및 전압 계측부에서 측정된 출력 전압을 비교하여, 상기 출력 조정 전압이 출력되도록 상기 출력 전압 조정부를 제어하는 전압 제어부를 포함하는 부하 감응 전압원 전원 장치를 제공한다.
상기 부하 감응 전압원 전원 장치에 있어서, 상기 조정 전압 결정부는 상기 출력 전류가 정격 전류의 50% 이상이면 출력 조정 전압을 낮추고, 상기 출력 전류가 정격 전류의 50% 이하이면 출력 조정 전압을 높이는 것을 특징으로 한다.
상기 부하 감응 전압원 전원 장치에 있어서, 상기 조정 전압 결정부는, 상기 출력 전류가 차단 전류 이상이면, 출력 조정 전압을 정격 전압의 -2%~-100%값으로 결정하여, 출력 전압이 0V가 되도록 한다.
상기 조정 전압 결정부는,
Figure 112009081410489-pat00001
의 수학식에 의한 연산을 수행하는 연산 모듈로 구현될 수 있다.
상기 수학식에서, I rate는 정격 전류, I cut는 차단 전류, V max는 최대 출력 전압, V min는 최소 출력 전압, R cut는 차단 저항, I fd는 상기 전류 계측부에서 측정된 출력 전류이고, V dr는 상기 조정 전압 결정부에서 출력되는 출력 조정 전압이다.
더하여, 본 발명은 하나 이상의 부하 감응 전압원 전원 장치가 병렬로 연결되어 이루어지는 다중 전원 병렬 제어 시스템을 제공한다.
본 발명에 의한 부하 감응 전압원 전원장치는, 다른 수동 소자나 상위 제어기의 부가 없이, 출력단의 출력 전류 변동에 따라서 부하 분배율이 일정해지도록 출력 전압을 자동 조정할 수 있으며, 이를 이용하여 다중 전원 병렬 제어 시스템을 구현함으로써, 다수의 전원 장치를 동시에 병렬 운전하는 경우, 부하 분배율의 균등화에 있어서, 별도의 제어를 사용하지 않으면서 별도의 추가 부품이 소요되지 않고, 전력 손실을 최소화시킬 수 있다는 우수한 효과를 제공한다.
또한 본 발명은 다중 전원 병렬 제어 시스템의 구축에 있어서, 병렬 연결되는 부하 감응 전압원 전원장치의 개수에 상관없이, 정격 전류 범위 내에서는 다수의 부하 감응 전압원 전원 장치 간의 부하 분배율을 자동으로 균일하게 하고, 전압원 전원장치들의 병렬 운전이 실행되고 있는 상황에서 전압원 전원장치가 추가 또는 제거되더라도 부하 분배율을 자동으로 균일하게 하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 부하 감응 전압원 전원 장치가 차단 전류 이상의 과전류가 출력되면, 출력 전압을 급격히 낮춤으로써, 전원 장치 자체 및 부하의 파손을 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 의한 부하 감응 전압원 전원 장치는, 출력 전류에 따라 출력 전압을 조정하는 기능을 구비하여, 병렬 운전시에 부하 분배율을 균일하게 하며, 과부하시 급격한 출력 전압 강하를 통하여 전원 장치 및 부하의 소손을 방지하는 기능을 가진다. 그리고, 본 발명은 이러한 부하 감응 전압원 전원 장치를 통해 구현한 다중 전원 병렬 제어 시스템을 제공한다.
도 4는 본 발명에 의한 부하 감응 전압원 전원 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 부하 감응 전압원 전원 장치(40)는, 출력 전압 조정부(41)와, 전압 센서(42)와, 전류 센서(43)와, 전압 계측부(44)와, 전류 계측부(45)와, 조정 전압 결정부(46)와, 전압 제어부(47)를 포함한다.
출력 전압 조정부(41)는 입력단으로 입력되는 입력 전압의 레벨을 조정하여 출력단으로 출력한다. 상기 출력 전압 조정부(41)는, 하기에서 설명할 전압 제어부(47)에 의해 제어되는 전력 소자를 통해 입력 전압의 레벨을 조정한다. 이때, 사용되는 전력 소자의 종류는, 입력 전력의 형태에 따라 달라진다.
전압 센서(42) 및 전압 계측부(44)는 상기 출력 전압 조정부(41)의 출력단으로 출력되는 출력 전압(Vfd)을 측정한다.
전류 센서(43) 및 전류 계측부(45)는 상기 출력 전압 조정부(41)의 출력단에 흐르는 출력 전류(Ifd)를 측정한다.
조정 전압 결정부(46)는, 상기 전류 센서(43) 및 전류 계측부(45)에 의해 피드백되는 출력 전류(Ifd)에 따라서, 전원 장치(40)의 출력 조정 전압(Vdr)을 결정하는 것으로서, 바람직하게는, 상기 출력 전류가 높으면 출력 조정 전압을 낮게 결정하고, 상기 출력 전류가 낮으면 출력 조정 전압을 높게 함으로써, 출력 전류가 균일해지도록 출력 조정 전압을 결정한다. 또한, 과부하인 경우, 즉, 상기 출력 전류가 차단 전류 이상이면, 출력 조정 전압을 아주 낮게 하여, 전원 장치의 출력 전압이 0V가 되도록 한다.
더 구체적으로, 상기 조정 전압 결정부(46)은 아래의 수학식 1과 같이, 정격 전류(I rate), 차단 전류(I cut), 최대 출력 전압(V max), 최소 출력 전압(V min), 차단 저항(R cut)을 입력 상수로 사용하여, 입력 변수인 출력 전류 값(I fd)의 변동에 따라 출력 변수인 출력 조정 전압(V dr)을 연산한다.
Figure 112009081410489-pat00002
상기 조정 전압 결정부(46)는, 디지털 프로세서가 내장된 전원 장치의 경우, 도 5a에 도시한 바와 같이, 상기 수학식 1과 같은 연산을 수행하도록 프로그램된 조정 전압 연산 모듈(50)로 구현될 수 있으며, 아날로그 값에 의해 제어되는 전원 장치의 경우 도 5b에 도시한 바와 같은 조정 전압 연산 회로(51)로 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 상기 조정 전압 연산 회로(51)는, -입력단으로 제1 저항(R1)을 통해 출력 전류값(Ifd)이 입력되고, 상기 -입력단과 자신의 출력단이 제2 저항(R2)에 의해 연결되며, +입력단은 접지된 제1 연산 증폭기(OP1)와, -입력단은 제3 저항(R3)을 통해 상기 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력단에 연결됨과 동시에, 제4 저항(R4)을 통해 정격 전류값(Irate)를 입력받고, 제 5 저항(R5)를 통해 자신의 출력단과 연결되며, +입력단은 접지된 제2 연산 증폭기(OP2)와, - 입력단이 제6 저항(R6)을 통해 상기 제2 연산 증폭기(OP2)의 출력단에 연결됨과 동시에 자신의 출력단에 제7 저항(R7)을 통해 연결되고, +입력단은 접지된 제3 연산 증폭기(OP3)와, -입력단으로 제11 저항(R11)을 통해 출력 전류값이 입력되고, +입력단으로 차단 전류값(Icut)이 입력되는 제4 연산 증폭기(OP4)와, 상기 제4 연산 증폭기(OP4)의 출력단에 애노드가 연결되고 캐소드는 제12 저항(R12)을 통해 상기 제4 연산 증폭기(OP4)의 -입력단에 연결되는 핀다이오드(D1)와, -입력단이 제13 저항(R13)을 통해 상기 핀다이오드(D1)의 캐소드에 연결됨과 동시에 제14 저항(R14)을 통해 자신의 출력단에 연결되고, +입력단은 접지되는 제5 연산증폭기(OP5)와, -입력단이 제8 저항(R8)을 통해 제3 연산증폭기(OP3)의 출력단에 연결됨과 동시에 제9 저항(R9)를 통해 제5 연산증폭기(OP5)의 출력단에 연결되고, 제 10 저항(R10)을 통해 자신의 출력단과 연결되고, +입력단은 접지되어, -출력 조정 전압값(-Vdr)을 출력하는 제6 연산증폭기(OP6)를 포함하여 이루어진다.
상기 연산 회로(51)에 있어서, 제1 내지 제14 저항(R1~R14)의 저항값은 다음과 같다.
Figure 112009081410489-pat00003
따라서, 상기 연산 회로(51)로부터 출력되는 출력 조정 전압(Vdr)은 상기 수학식 1과 같은 결과를 도출한다.
상기와 같이 구현되는 조정 전압 결정부(46)는 도 6과 같은 출력 전압-출력 전류의 특성을 갖는다.
전압 제어부(47)는 상기 조정 전압 결정부(46)에서 계산된 출력 조정 전압(Vdr)으로 전원 장치(40)의 출력 전압을 조정하기 위해, 상기 전압 계측부(44)에 서 측정되어 출력 전압(Vfd)과의 오차를 연산하여, 정격 전압(Vref)의 범위 내에서 상기 오차가 제거되도록 출력 전압 조정부(41)를 제어한다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 의한 부하 감응 전압원 전원 장치(40)는, 동작 초기 최대 출력 전압(Vmax)을 출력하고, 동시에 전류 센서(43)를 통해 출력 전류(Ifd)를 감지하며, 상기 감지된 출력 전류는 전류 계측부(45)를 통해 조정 전압 결정부(46)로 입력된다.
상기 조정 전압 결정부(46)는 도 6과 같은 전류-전압 특성으로, 출력 조정 전압(Vdr)을 결정한다. 즉, 상기 조정 전압 결정부(46)는, 출력 전류(Ifd)가 정격 전류(Irate)의 50% 이상이면 출력 조정 전압을 낮추고, 출력 전류(Ifd)가 정격 전류(Irate)의 50% 이하이면 출력 조정 전압을 높인다. 이 때, 최대 전압 조정 폭은 정격 전압의 4% 정도로 정하는 경우, 정격 출력 범위 내에서 최대 출력 조정 전압은 정격의 2% 정도의 값이 되고, 최소 출력 조정 전압은 정격의 -2% 정도의 값이 된다. 만약, 과부하 상황이라면, 즉, 출력 전류(Ifd)가 차단 전류 이상이라면, 정격 전압의 -2%~-100%값이 되어, 전원 장치에서 출력되는 출력 전압은 0V가 된다.
도 7은 본 발명에 의한 부하 감응 전압원 전원 장치로 구현된 다중 전원 병렬 제어 시스템의 구성도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 다중 전원 병렬 제어 시스템은, 본 발명에 의한 다수개의 부하 감응 전압원 전원 장치(71~7N)를 부 하 라인에 병렬로 연결하여 구현된다.
상기와 같이 구성된 다중 전원 병렬 제어 시스템에 있어서, 병렬 연결된 부하 감응 전압원 전원 장치(71~7N)들 중에서 많은 출력 전류를 출력하는 부하 감응 전압원 전원장치는 보다 낮은 출력 전압을 갖고, 적은 출력 전류를 출력하는 부하 감응 전압원 전원장치는 보다 높은 출력 전압을 가진다. 이에 의하면, 상대적으로 높은 출력 전압을 가진 부하 감응 전압원 전원장치는 낮은 출력 전압을 가진 부하 감응 전압원 전원장치보다 큰 전류를 흘리려는 특성을 가지게 된다. 따라서, 출력 전류가 높아진 부하 감응 전압원 전원장치는 출력 전압을 낮추게 되고, 출력 전류가 낮아진 부하 감응 전압원 전원장치는 출력 전압을 높이게 되며, 결과적으로 병렬 연결된 다수의 부하 감응 전압원 전원 장치(71~7N)의 출력 전류와 출력 전압은 동일해진다.
더하여, 본 발명에 의한 다중 전원 병렬 제어 시스템에, 전원 장치를 더 추가하고자 하는 경우, 신규 부하 감응 전압원 전원장치가 추가로 병렬 연결되면, 신규로 투입된 부하 감응 전압원 전원장치가 일부 부하를 분담하게 되고, 이에 따라서 기존의 부하 감응 전압원 전원장치들은 부하율이 낮아지게 되고, 전류 하강에 따라 각 부하 감응 전압원 전원장치들의 출력 전압이 약간씩 상승되는 결과를 가져온다. 결과적으로 다중 전원 병렬 제어 시스템에서 병렬 연결된 부하 감응 전압원 전원 장치들은 동일한 동작 특성을 가지므로, 결국 동일한 출력 전압으로 동일한 출력 전류를 형성하면서 유지된다. 결국, 부하 감응 전압원 전원장치를 신규로 투입하는 경우, 다중 전원 병렬 제어 시스템에 연결된 전체 부하 감응 전압원 전원 장치의 출력 전압은 전체적으로 약간 상승한 상태에서 동일한 출력 전압 및 동일한 출력 전류를 유지하게 된다.
다른 예로서, 다중 전원 병렬 제어 시스템(70)에서 병렬 운전되고 있는 다수의 부하 감응 전압원 전원장치(71~7N)들 중에서 하나의 부하 감응 전압원 전원장치(7N)가 제거되면, 남아 있는 부하 감응 전압원 전원장치들(71~7N-1)이 제거된 부하 감응 전압원 전원장치(7N)의 부하를 나누어 분담해야 하므로, 부하율이 높아지게 되고, 이에 따른 출력 전류의 상승은 각 부하 감응 전압원 전원장치(71~7N-1)들의 출력 전압을 약간씩 하강시키는 결과를 가져온다. 앞서 설명한 원리에 의하여, 본 발명에 의한 다중 전원 병렬 제어 시스템(70)에서 병렬 연결된 부하 감응 전압원 전원장치들(71~7N-1)은 동일한 동작 특성을 가지므로, 결국 동일한 전압으로 동일한 출력 전류를 형성하면서 유지된다. 결과적으로, 다중 전원 병렬 제어 시스템(70)에서 하나의 부하 감응 전압원 전원장치(7N)가 제거되면, 남아있는 부하 감응 전압원 전원 장치(71~7N-1)의 출력 전압은 전체적으로 약간 하강한 상태에서, 동일 전압 및 동일 전류를 유지하게 된다.
또한, 상기 다중 전원 병렬 제어 시스템(70)에서도, 전압 강하가 크면 부하전류가 과도하다는 것을 대변하며, 이와 같이 과부하 상태가 되면, 각 부하 감응 전압원 전원 장치(71~7N)에서 보호 동작(출력 전압을 0으로 함)을 수행하여, 전원 장치 및 부하를 보호할 수 있다.
즉, 본 발명에 의한 부하 감응 전압원 전원 장치(71~7N)는, 기 설정된 차단 전류(Icut) 이상의 출력 전류(Ifd)를 가지게 되면, 출력 조정 전압(Vdr)이 정격 전압의 -2% 보다 훨씬 더 낮은 값이 되어, 약간의 출력 전류 상승에도 부하 감응 전압원 전원 장치(71~7N)의 출력 전압은 큰 전압 강하를 나타낸다. 이에 의하면, 과부하 상태에서 전원장치 및 부하를 보호하게 되며, 부하 임피던스가 정상으로 회복될 때, 상기 부하 감응 전압원 전원 장치(71~7N)의 출력도 동시에 정상화된다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 의해 구현된 부하 감응 전압원 전원 장치의 출력 전류-출력 전압 특성을 측정하여 나타낸 것으로서, 상기 부하 감응 전압원 전원 장치는의 300V의 정격 출력과 9kW 전력 용량을 가지는데, 이 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 부하전류가 없을 때는, 306V를 출력하고, 출력 전류가 정격 최대 출력을 가질 때, 출력 전압은 294V로 낮추어 동작한다.
다음으로, 도 9a 내지 도 9b는 상술한 실시 예에서, 부하 감응 전압원 전원 장치의 개수를 달리하여 구현된 다중 전원 병렬 제어 시스템의 동작 상황을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 9a는, 9kW 부하(90)를 대상으로, 도 8과 같은 동작 특성을 갖는 하나의 부하 감응 전압원 전원 장치(91)를 연결한 경우이다. 이 경우에, 상기 부하 감응 전압원 전원 장치(91)는, 초기 출력 전압이 정격 300V를 유지하다가 전류가 30A 이상 유입되면서 출력 전압을 295V 정도로 낮추어 공급하게 된다.
도 9b는 9kW 부하(90)를 대상으로, 도 8과 같은 동작 특성을 갖는 2 개의 부하 감응 전압원 전원장치(91,92)를 연결한 경우이다.
예를 들어, 도 9a에서와 같이 한 개의 부하 감응 전압원 전원장치(91)가 유지되는 상황에서 하나의 부하 감응 전압원 전원장치(92)가 추가로 연결되면, 추가된 부하 감응 전압원 전원장치(92)의 초기 출력 전압이 300V이므로 많은 전류를 흘리게 되고, 순간적으로 출력 전압을 낮추는 동작을 하게 되며, 동시에 기존의 부하 감응 전압원 전원장치(91)는 출력 전류가 줄어들게 되므로 출력 전압을 상향 조절하게 된다. 결국 도 9b에 도시한 바와 같이 두 개의 부하 감응 전압원 전원장치(91,92)는 300V 전압에 15A 전류를 출력하는 상태로 안정화된다.
또 다른 예로서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 두 개의 부하 감응 전압원 전원장치(91,92)가 동시에 동작을 시작하는 경우, 두 부하 감응 전압원 전원 장치(91,92)는, 모두 초기 출력 전압이 300V를 가지고 각각의 출력 전류는 15A를 유지하게 된다. 만약 두 출력 전압에 미세한 차이가 발생하면, 높은 전압을 가진 부하 감응 전압원 전원장치의 출력 전류가 약간 높게 형성될 수 있다.
다음으로, 도 9c는 9kW 부하(90)를 대상으로, 도 8과 같은 동작 특성을 갖는 세 개의 부하 감응 전압원 전원장치(91~93)가 연결된 다중 전원 병렬 제어 시스템이다. 상기 다중 전원 병렬 제어 시스템이, 도 9b와 같이 2개의 부하 감응 전압원 전원장치(91,92)가 유지되는 상황에서 1개의 부하 감응 전압원 전원장치(93)가 추가된 경우라면, 신규로 추가된 부하 감응 전압원 전원장치(93)의 초기 출력 전압이 300V이므로 많은 전류를 흘리게 되고, 순간적으로 출력 전압을 낮추는 동작을 하게 되며, 동시에 기존의 나머지 2개의 부하 감응 전압원 전원장치(91,92)는 출력 전류가 줄어들게 되므로 출력 전압을 상향 조절하게 된다. 결국 도 9c에 도시한 바와 같이, 세 개의 부하 감응 전압원 전원 장치(91~93)는 302V 전압에 9.94A 전류를 출력하는 상태로 안정화된다. 여기서, 3개의 부하 감응 전압원 전원장치(91~93)가 동시에 동작을 시작하는 경우에는, 세 개의 부하 감응 전압원 전원장치(91~93)의 초기 출력 전압이 모두 300V이므로, 각각의 출력 전류는 9.94A를 유지하게 된다. 이때, 출력 전류가 작으므로 세 개의 부하 감응 전압원 전원 장치(91~93)는, 출력 전압을 302V로 높이는 동작을 하며 안정화 된다. 만약 세 개의 부하 감응 전압원 전원 장치(91~93) 간에 출력 전압의 미세한 차이가 있다면, 높은 전압을 가진 부하 감응 전압원 전원장치의 출력 전류가 약간 높게 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 일반적인 전원 장치의 출력 전압-전류 특성을 설명하는 그래프이다.
도 2는 균등 부하 배분을 위한 종래의 다중 전원 병렬 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 3은 균등 부하 배분을 위한 종래의 다른 다중 전원 병렬 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 부하 감응 전압원 전원 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 부하 감응 전압원 전원 장치의 조정 전압 결정부의 상세 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 부하 감응 전압원 전원 장치의 조정 전압 결정부의 다른 구성을 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 부하 감응 전압원 전원 장치에 있어서 조정 전압 결정부의 출력 전압-전류 특성을 설명하는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 부하 감응 전압원 전원 장치로 구현된 다중 전원 병렬 제어 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 8은 본 발명에 따른 다중 전원 병렬 제어 시스템에 있어서의 출력 전압-전류 특성을 설명하는 그래프이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 다중 전원 병렬 제어 시스템에 있어서의 전압원의 개수에 따른 동작 상황을 예시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
40 : 부하 감응 전압원 전원 장치 41 : 출력 전압 조정부
42 : 전압 센서 43 : 전류 센서
44 : 전압 계측부 45 : 전류 계측부
46 : 조정 전압 결정부 47 : 전압 제어부
50 : 조정 전압 연산 모듈 51 : 조정 전압 연산 회로
70 : 다중 전원 병렬 제어 시스템

Claims (7)

  1. 입력단으로 인가된 입력전압의 레벨을 지시된 레벨로 조정하여 조정된 전압 레벨을 갖는 출력 전압을 부하가 연결되는 출력단으로 출력하는 출력 전압 조정부;
    상기 출력단의 출력 전압을 측정하는 전압 센서 및 전압 계측부;
    상기 출력단의 출력 전류를 측정하는 전류 센서 및 전류 계측부;
    상기 전류 센서 및 전류 계측부에서 측정된 출력 전류의 변동에 따라서 상기 출력 전압 조정부의 출력 전압을 조정하기 위한 출력 조정 전압을 산출하되, 상기 출력 전류가 차단 전류 이상이면 상기 출력 전압이 0V가 되도록 상기 출력 조정 전압을 낮추는 조정 전압 결정부; 및
    상기 조정 전압 결정부에서 산출된 출력 조정 전압과 상기 전압 센서 및 전압 계측부에서 측정된 출력 전압을 비교하여, 상기 출력 조정 전압이 출력되도록 상기 출력 전압 조정부를 제어하는 전압 제어부를 포함하는 부하 감응 전압원 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조정 전압 결정부는
    상기 출력 전류가 정격 전류의 50% 이상이면 상기 출력 조정 전압을 낮추고, 상기 출력 전류가 정격 전류의 50% 이하이면 상기 출력 조정 전압을 높이는 것을 특징으로 하는 부하 감응 전압원 전원 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조정 전압 결정부는
    최대 전압 조정폭이 정격 전압의 k%(k는 0보다 크고 100보다 작은 실수)로 정해지는 경우, 상기 출력 전류가 상기 차단 전류 이상이면, 상기 출력 조정 전압을 상기 정격 전압의 -k/2%~-100%값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 부하 감응 전압원 전원 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 조정 전압 결정부는
    Figure 112009081410489-pat00004
    의 수학식에 의한 연산을 수행하는 연산 모듈로 구현되는 것을 특징으로 하는 부하 감응 전압원 전원 장치.
    상기 수학식에서, I rate는 정격 전류, I cut는 차단 전류, V max는 최대 출력 전압, V min는 최소 출력 전압, R cut는 차단 저항, I fd는 상기 전류 계측부에서 측정된 출력 전류이고, V dr는 상기 조정 전압 결정부에서 출력되는 출력 조정 전압이다.
  5. 제2항에 있어서, 상기 조정 전압 결정부는
    -입력단으로 제1 저항(R1)을 통해 출력 전류값(Ifd)이 입력되고, 상기 -입력단과 자신의 출력단이 제2 저항(R2)에 의해 연결되며, +입력단은 접지된 제1 연산 증폭기(OP1)와,
    -입력단은 제3 저항(R3)을 통해 상기 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력단에 연결 됨과 동시에, 제4 저항(R4)을 통해 정격 전류값(Irate)를 입력받고, 제 5 저항(R5)를 통해 자신의 출력단과 연결되며, +입력단은 접지된 제2 연산 증폭기(OP2)와,
    - 입력단이 제6 저항(R6)을 통해 상기 제2 연산 증폭기(OP2)의 출력단에 연결됨과 동시에 자신의 출력단에 제7 저항(R7)을 통해 연결되고, +입력단은 접지된 제3 연산 증폭기(OP3)와,
    -입력단으로 제11 저항(R11)을 통해 출력 전류값이 입력되고, +입력단으로 차단 전류값(Icut)이 입력되는 제4 연산 증폭기(OP4)와,
    상기 제4 연산 증폭기(OP4)의 출력단에 애노드가 연결되고 캐소드는 제12 저항(R12)을 통해 상기 제4 연산 증폭기(OP4)의 -입력단에 연결되는 핀다이오드(D1)와,
    -입력단이 제13 저항(R13)을 통해 상기 핀다이오드(D1)의 캐소드에 연결됨과 동시에 제14 저항(R14)을 통해 자신의 출력단에 연결되고, +입력단은 접지되는 제5 연산증폭기(OP5)와,
    -입력단이 제8 저항(R8)을 통해 제3 연산증폭기(OP3)의 출력단에 연결됨과 동시에 제9 저항(R9)를 통해 제5 연산증폭기(OP5)의 출력단에 연결되고, 제 10 저항(R10)을 통해 자신의 출력단과 연결되고, +입력단은 접지되어, -출력 조정 전압 값(-Vdr)을 출력하는 제6 연산증폭기(OP6)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부하 감응 전압원 전원 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    Figure 112009081410489-pat00005
    (여기서, I rate는 정격 전류, I cut는 차단 전류, V max는 최대 출력 전압, V min는 최소 출력 전압, R cut는 차단 저항, I fd는 출력 전류이다.)인 것을 특징으로 하는 부하 감응 전압원 전원 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 기재된 하나 이상의 부하 감응 전압원 전원 장치가 부하에 병렬로 연결되어 이루어지는 다중 전원 병렬 제어 시스템.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001224176A (ja) * 2000-02-08 2001-08-17 Fdk Corp 電流バランス式並列電源システム用の電源装置
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