KR101147378B1

KR101147378B1 - 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치

Info

Publication number: KR101147378B1
Application number: KR1020100108956A
Authority: KR
Inventors: 김동균; 곽동걸
Original assignee: 김동균
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-23
Also published as: KR20120047410A

Abstract

본 발명은 활선상태에 놓인 교류전원 또는 직류전원의 직렬 임피던스를 측정할 수 있고, 부하의 크기에 따른 전압강하나 단락사고시 흐를 수 있는 최대전류를 예측할 수 있는 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치는, 제3 제어신호(S2)에 제어되어 부하전류를 단속하는 스위칭소자를 포함하는 시험전류 발생부; 제2 제어신호(S1)에 제어되어 상기 부하전류가 흐르지 않은 때에 전원측 측정단자 사이에 인가되는 전압을 검출하여 기준전압을 출력하는 기준 전압 제공부; 상기 제3 제어신호(S2)에 제어되어 상기 부하전류가 흐르는 때에 상기 전원측 측정단자 사이에 인가되는 전압을 검출하여 강하전압을 출력하는 강하 전압 제공부; 및 제4 제어신호(S3)에 제어되어 상기 기준전압과 상기 강하전압을 출력하는 직렬 임피던스값 출력부를 포함하고, 상기 기준전압 및 강하전압은 제1 제어신호(S0)에 제어되어 방전된다.

Description

전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치{MEASUREMENT APPARATUS FOR MEASURING SERIAL IMPEDANCE IN POWER SOURCE INSTANTANEOUSLY}

본 발명은 교류 또는 직류 전원에서의 직렬 임피던스를 측정하기 위한 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치에 관한 것으로, 상세하게는 공급원으로부터 측정단자까지의 직렬 임피던스를 측정하는 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치에 관한 것이다.

종래에는 전원의 직렬 임피던스를 측정하는 방법으로 값비싼 고급형의 장비를 사용하여 측정하거나, 매우 복잡한 정수를 대입하여 계산한다. 또는, 임의의 주파수를 흐르게 하여 비교 측정하는 방법이 제시되고 있으나, 이는 교류전원과 같은 활선 상태에서는 측정이 불가하고, 병렬임피던스를 측정할 수 있을 뿐, 전원의 직렬 임피던스를 측정할 수는 없다. 또는, 소형 건전지와 같은 직류전원에서의 직렬 임피던스를 일정 규격의 저항을 통하여 방전시킬 때 발생하는 전압강하를 측정하는 정도에 머물고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 활선상태에 놓인 교류전원 또는 직류전원의 직렬 임피던스를 측정할 수 있는 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 부하의 크기에 따른 전압강하나 단락사고시 흐를 수 있는 최대전류를 예측할 수 있는 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

본 발명에 따른 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치는, 제3 제어신호(S2)에 제어되어 부하전류를 단속하는 스위칭소자를 포함하는 시험전류 발생부; 제2 제어신호(S1)에 제어되어 상기 부하전류가 흐르지 않은 때에 전원측 측정단자 사이에 인가되는 전압을 검출하여 기준전압을 출력하는 기준 전압 제공부; 상기 제3 제어신호(S2)에 제어되어 상기 부하전류가 흐르는 때에 상기 전원측 측정단자 사이에 인가되는 전압을 검출하여 강하전압을 출력하는 강하 전압 제공부; 및 제4 제어신호(S3)에 제어되어 상기 기준전압과 상기 강하전압을 출력하는 직렬 임피던스값 출력부를 포함하고, 상기 기준전압 및 강하전압은 제1 제어신호(S0)에 제어되어 방전된다.

바람직하게는, 상기 전원측 측정단자와 병렬연결되어 정류 및 충전하여 제어용 직류 전원을 생성하는 직류전원 생성부; 상기 전원측 측정단자와 병렬연결되어 분압 전압을 제공하는 분압부; 클럭 펄스를 발생하는 클럭 펄스 발생부; 및 상기 제어용 직류 전원을 이용하여 상기 클럭 펄스의 주기로 상기 제2 내지 제4 제어신호를 순차 발생하는 제어 신호 발생부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 전원측 측정단자에는 상용교류전원이 인가될 수 있다.

바람직하게는, 상기 전원측 측정단자에는 직류전원이 인가될 수 있다.

바람직하게는, 상기 기준 전압 제공부는, 제1 레벨의 상기 제2 제어신호(S1)에 턴온되는 제2 스위치(SW2); 상기 제2 스위치(SW2)가 턴온되는 경우에 상기 분압부 내 제5 저항(R5)에 인가된 분압전압의 최대치를 출력하는 제1 비교기(COMP1); 상기 제1 비교기(COMP1)의 출력을 충전하는 제4 커패시터(C4); 및 상기 제4 커패시터(C4)에 충전된 전압과 크기가 동일하면서 측정기를 작동시킬 정도의 낮은 임피던스로 변환하는 제1 출력증폭기(AMP1)를 포함한다.

바람직하게는, 상기 강하 전압 제공부(170)는, 제1 레벨의 제3 제어신호(S2)에 턴온되는 제3 스위치(SW3); 상기 제3 스위치(SW3)가 턴온되는 경우에 분압부 내 제5 저항(R5)에 인가된 분압전압의 최대치를 출력하는 제2 비교기(COMP2); 상기 제2 비교기(COMP2)의 출력을 충전하는 제5 커패시터(C5); 및 상기 제5 커패시터(C5)에 충전된 충전 전압과 크기가 동일하면서 측정기를 작동시킬 정도의 낮은 임피던스로 변환하는 제2 출력증폭기(AMP2)를 포함한다.

본 발명에 따르면, 활선상태에 놓인 교류전원 또는 직류전원의 직렬 임피던스를 측정할 수 있고, 부하의 크기에 따른 전압강하나 단락사고시 흐를 수 있는 최대전류를 예측할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 교류전원용 전원 직렬 임피던스 순간 측정 장치 회로도, 및
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직류전원용 전원 직렬 임피던스 순간 측정 장치 회로도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 교류전원용 전원 직렬 임피던스 순간 측정 장치 회로도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 교류전원용 전원 직렬 임피던스 순간 측정 장치는, 측정 단자부(100), 직류전원 생성부(110), 정류 및 분압부(120), 시험전류 발생부(130), 반파 클럭 펄스 발생부(140), 제어 신호 발생부(150), 기준 전압 제공부(160), 강하 전압 제공부(170), 및 직렬 임피던스값 출력부(180)를 포함한다.

측정 단자부(100)는 전원측 단자(T1, T2)와 연결된다.

직류전원 생성부(110)는 커패시터(C1)를 통해 흐르는 전류를 다이오드(D1) 및 제너다이오드(Z1)로 반파 정류하고, 제너다이오드(Z1)의 크기에 따라 커패시터(C2)에 충전되는 직류전원(V+)의 전위가 결정된다.

정류 및 분압부(120)는 직류전원 생성부(110)와 병렬연결되며, 직렬연결된 다이오드(D2) 및 복수의 저항(R4, R5)을 포함한다. 다이오드(D2)의 특성상 반파정류시키는 것이며, 복수의 저항(R4, R5)은 반파정류된 전압을 분압하여 저항(R5)에 측정할 수 있는 정도의 전압이 인가된다.

시험전류 발생부(130)는 싸이리스터(SCR)를 포함하며, 싸이리스터(SCR)의 제어단자에 제3 신호(S2)가 인가되면 싸이리스터(SCR)가 도통되어 직렬로 접속된 저항(R3)에 반파 전류가 흐른다.

반파 클럭 펄스 발생부(140)는 전원측 단자(T1, T2)와 병렬연결된 저항(R10) 및 제너다이오드(Z2)를 포함하며, 제너다이오드(Z2)의 제너전압에 따라 반파 형태의 클럭 펄스를 발생한다.

제어 신호 발생부(150)는 스위치(SW1)가 오프된 때에는 "H"레벨의 제1 제어신호(S0)를 출력하나, 스위치(SW1)가 온된 때에는 반파 클럭 펄스의 카운트가 개시되어 "H"레벨의 제2 내지 제4 제어신호(S1, S2, S3)를 순차적으로 출력 후 정지한다.

기준 전압 제공부(160)는 "H"레벨의 제2 제어신호(S1)에 턴온되는 제2 스위치(SW2), 제2 스위치(SW2)가 턴온되는 경우에 정류 및 분압부(120) 내 제5 저항(R5)에 인가된 분압전압의 최대치를 출력하는 제1 비교기(COMP1), 제1 비교기(COMP1)의 출력을 충전하는 제4 커패시터(C4), 및 제4 커패시터(C4)에 충전된 전압과 크기가 동일하면서 측정기를 작동시킬 정도의 낮은 임피던스로 변환하는 제1 출력증폭기(AMP1)를 포함한다.

강하 전압 제공부(170)는 "H"레벨의 제3 제어신호(S2)에 턴온되는 제3 스위치(SW3), 제3 스위치(SW3)가 턴온되는 경우에 정류 및 분압부(120) 내 제5 저항(R5)에 인가된 분압전압의 최대치를 출력하는 제2 비교기(COMP2), 제2 비교기(COMP2)의 출력을 충전하는 제5 커패시터(C5), 및 제5 커패시터(C5)에 충전된 충전 전압과 크기가 동일하면서 측정기를 작동시킬 정도의 낮은 임피던스로 변환하는 제2 출력증폭기(AMP2)를 포함한다.

직렬 임피던스값 출력부(180)는 제4 제어신호(S3)에 턴온되는 제4 스위치(SW4)를 포함하여, 기준 전압 제공부(160)로부터 출력되는 기준 전압 신호와 강하 전압 제공부(170)로부터 출력되는 강하 전압 신호를 측정기(190)에 출력한다.

본 발명의 일실시예에 따른 교류전원용 전원 직렬 임피던스 순간 측정 장치는 다음과 같이 동작한다.

제어 신호 발생부(150)로부터 출력되는 "H"레벨의 제1 제어신호(S0)에 제어되어 기준 전압 제공부(160) 내 제1 트랜지스터(TR1)와 강하 전압 제공부(170) 내 제2 트랜지스터(TR2)가 턴온되고, 기준 전압 제공부(160) 내 제1 트랜지스터(TR1) 및 강하 전압 제공부(170) 내 제2 트랜지스터(TR2)과 각각 병렬연결된 제4 커패시터(C4) 및 제5 커패시터(C5)에 충전되었던 전압은 모두 방전된다.

이후, 제어 신호 발생부(150)로부터 출력되는 "H"레벨의 제2 제어신호(S1)에 제어되어 기준 전압 제공부(160) 내 제2 스위치(SW2)가 턴온되고, 기준 전압 제공부(160)는 싸이리스터(SCR)가 턴오프된 상태에서 분압저항(R5)에 인가된 전압을 기준전압으로 출력한다.

한편, 제어 신호 발생부(150)로부터 출력되는 "H"레벨의 제3 제어신호(S2)에 제어되어 강하 전압 제공부(170) 내 제3 스위치(SW3)가 턴온되고, 강하 전압 제공부(170)는 싸이리스터(SCR)가 턴온되어 시험전류가 흐르는 상태에서 분압저항(R5)에 인가된 전압을 강하전압으로 출력한다. 이때의 강하전압은 시험전류 발생부(130) 내 싸이리스터(SCR)에 직렬접속된 저항(R3)를 통해 부하전류가 흐르므로 기준전압보다 비교적 낮은 값을 갖는다.

측정기(190)는 도시된 코일형 미터에 국한되지 않으며, 디지털형 미터 등 어느 것을 사용하더라도 무방하다.

여기서, 일 실시예에 따르면, 제1 스위치(SW1)를 온상태로 하는 경우, 제2 내지 제4 제어신호(S1, S2, S3)가 순차적으로 출력된 후 정지할 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따르면, 도시되지는 않았지만, 제1 스위치(SW1)를 온상태로 하는 경우, 제2 내지 제4 제어신호(S1, S2, S3)가 소정의 지연시간 후, 수회 반복하면서 순차 출력될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직류전원용 전원 직렬 임피던스 순간 측정 장치 회로도로서, 도 1의 구성과 대부분 유사하고, 교류전원 대신 직류전원의 전원 직렬 임피던스를 측정하므로 직류전원 생성부(210), 분압부(220), 시험전류 발생부(230), 및 클럭 펄스 발생부(240)의 구성이 상이하다.

직류전원 생성부(210)는 레귤레이터(REG)를 이용하여 직류전원(V+)을 생성한다.

분압부(220)는 직류전원을 이용하므로 다이오드를 생략할 수 있다.

시험전류 발생부(230)는 제3 제어신호(S2)에 제어되는 전계 효과 트랜지스터(TR3)를 이용할 수 있다. 한편, 전계 효과 트랜지스터(TR3) 대신 릴레이 소자를 사용할 수도 있다.

클럭 펄스 발생부(240)는 오실레이터(OSC)를 이용하여 발생하는 클럭을 제어신호 발생부(250)에 제공한다.

나머지 구성 및 동작은 동일하므로 생략한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100, 200: 측정 단자부
110, 210: 직류전원 생성부
120: 정류 및 분압부 220: 분압부
130, 230: 시험전류 발생부
140: 반파 클럭 펄스 발생부 240: 클럭 펄스 발생부
150, 250: 제어 신호 발생부
160, 260: 기준 전압 제공부
170, 270: 강하 전압 제공부
180, 280: 직렬 임피던스값 출력부
190, 290: 측정기

Claims

제3 제어신호(S2)에 제어되어 부하전류를 단속하는 스위칭소자를 포함하는 시험전류 발생부;
제2 제어신호(S1)에 제어되어 상기 부하전류가 흐르지 않은 때에 전원측 측정단자 사이에 인가되는 전압을 검출하여 기준전압을 출력하는 기준 전압 제공부;
상기 제3 제어신호(S2)에 제어되어 상기 부하전류가 흐르는 때에 상기 전원측 측정단자 사이에 인가되는 전압을 검출하여 강하전압을 출력하는 강하 전압 제공부;
제4 제어신호(S3)에 제어되어 상기 기준전압과 상기 강하전압을 출력하는 직렬 임피던스값 출력부;
상기 전원측 측정단자와 병렬연결되어 정류 및 충전하여 제어용 직류 전원을 생성하는 직류전원 생성부;
상기 전원측 측정단자와 병렬연결되어 분압 전압을 제공하는 분압부;
클럭 펄스를 발생하는 클럭 펄스 발생부; 및
상기 제어용 직류 전원을 이용하여 상기 클럭 펄스의 주기로 상기 제2 내지 제4 제어신호를 순차 발생하는 제어 신호 발생부를 포함하고,
상기 기준전압 및 강하전압은 제1 제어신호(S0)에 제어되어 방전되는 것을 특징으로 하는 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 전원측 측정단자에는 상용교류전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 전원측 측정단자에는 직류전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 기준 전압 제공부는,
제1 레벨의 상기 제2 제어신호에 턴온되는 제2 스위치(SW2);
상기 제2 스위치(SW2)가 턴온되는 경우에 상기 분압부 내 제5 저항(R5)에 인가된 분압전압의 최대치를 출력하는 제1 비교기(COMP1);
상기 제1 비교기(COMP1)의 출력을 충전하는 제4 커패시터(C4); 및
상기 제4 커패시터(C4)에 충전된 전압과 크기가 동일하면서 측정기를 작동시킬 정도의 낮은 임피던스로 변환하는 제 1출력증폭기(AMP1)
를 포함하는 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 강하 전압 제공부(170)는,
제1 레벨의 제3 제어신호(S2)에 턴온되는 제3 스위치(SW3);
상기 제3 스위치(SW3)가 턴온되는 경우에 분압부 내 제5 저항(R5)에 인가된 분압전압의 최대치를 출력하는 제2 비교기(COMP2);
상기 제2 비교기(COMP2)의 출력을 충전하는 제5 커패시터(C5); 및
상기 제5 커패시터(C5)에 충전된 충전 전압과 크기가 동일하면서 측정기를 작동시킬 정도의 낮은 임피던스로 변환하는 제2 출력증폭기(AMP2)
를 포함하는 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치.