KR101244526B1 - 스위치 구동 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 구동 회로는, 커패시터, 코일 및 전자적 스위치를 포함하는 적어도 두 개의 폐회로; 상기 적어도 두 개의 폐회로의 커패시터에 동일한 전압을 독립적으로 인가하는 전원부; 및 상기 전원부 및 상기 적어도 두 개의 폐회로의 전류 경로를 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 적어도 두 개의 폐회로의 상기 커패시터가 방전 시에는, 서로 다른 위상으로 상기 두 개의 폐회로에 전류가 흐르도록 제어한다. 따라서, 스위치 구동에 따른 시간차를 최소화할 수 있다.

Description

스위치 구동 회로{SWITCH DRIVING CIRCUIT}
본 발명은 전자 반발력을 이용한 매커니즘의 구동 회로에 관한 것으로서, 특히 3상 독립 매커니즘 구동 시 발생할 수 있는 부동극 시간을 최소화할 수 있는 동기화된 스위치 구동 회로에 관한 것이다.
전자 반발력을 이용한 매커니즘은 톰슨 드라이브(Thomson Drive)를 이용한 것으로, 권선을 감은 코일에 순간적인 전류를 인가하고 이에 따라 코일과 코일 위에 위치한 반발판(Repulsion Plate) 사이에 전자 반발력을 발생시켜 반발판을 이동시킴으로써 투임/오픈하는 것이다. 코일에 인가되는 전류는 전용 컨트롤러에 의해서 제어되어 커패시터 뱅크(Capacitor Bank)로부터 인가된다.
전자 반발 매커니즘이 적용된 3상 스위치 및 차단기 등이 3상 독립으로 구동할 경우, 권선을 감은 코일에 전류를 인가하고, 각 코일의 인덕턴스 및 커넥터 접촉 저항 등의 불균형으로 인하여 차단기 또는 스위치의 투입/오픈에 따른 상 별 시간 차이가 생기게 된다. 이러한 시간차는 사고시 이를 차단하거나 사고 전류 우회를 위하여 전극이 투입될 때 특정 상, 예컨대, 가장 늦게 차단되거나 가장 일찍 투입되는 상으로 사고 전류가 쏠리는 현상이 유발되게 되고, 이에 의해 차단 또는 투입 실패의 결과가 발생할 수 있다.
예컨대, 위상차에 따라 3개의 스위치가 개별적으로 충전, 작동하는 개별 구동에 의한 3상 독립 매커니즘에서는, 별도의 충전 장치에 의해 3개 커패시터가 충전되기 때문에, 충전 전압에서 차이가 발생할 수 있다. 또한, 구현하는 과정에서 발생하는 상별 인덕턴스 차이, 커넥터 부착시 발생하는 내부 저항의 차이, SSR(Solid State Relay)의 동작 시간 오차 등으로 인하여 컨트롤러로부터 SSR로 동시에 인가 신호를 전달하였다 하더라도 각 회로에 흐른 전류의 크기 및 변화율에 차이가 발생한다. 이로써 상별 동작 완료까지의 시간차가 크게 발생된다.
또한, 커패시터와 SSR을 공용으로 사용하는 병렬 구동에 의한 3상 독립 매커니즘에서는, 병렬 회로의 특성 각 상의 임피던스에 따라 전류가 분배되므로 매우 큰 시간차가 발생할 수 있다.
본 발명은 전자 반발 매커니즘을 이용한 3상 스위치 또는 차단기의 동작 시 컨트롤러에서의 동작 명령을 동기화하여 투입/오픈 시의 시간차를 최소화할 수 있는 구동 회로를 제공하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 구동 회로는 커패시터, 코일 및 전자적 스위치를 포함하는 적어도 두 개의 폐회로; 상기 적어도 두 개의 폐회로의 커패시터에 동일한 전압을 독립적으로 인가하는 전원부; 및 상기 전원부 및 상기 적어도 두 개의 폐회로의 전류 경로를 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 적어도 두 개의 폐회로의 상기 커패시터가 방전 시에는, 서로 다른 위상으로 상기 두 개의 폐회로에 전류가 흐르도록 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 구동 회로는 적어도 두 개의 커패시터 및 직렬로 연결되는 적어도 두 개의 코일; 상기 적어도 두 개의 커패시터의 사이에 구비되는 적어도 하나의 방향성 스위치 소자; 상기 적어도 두 개의 커패시터 각각에 동일한 전압을 동시에 인가하는 전원부; 및 상기 전원부 및 상기 적어도 하나의 방향성 스위치를 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 적어도 두 개의 커패시터 각각이 방전시에 상기 적어도 하나의 방향성 스위치 소자를 동작시켜 상기 적어도 두 개의 커패시터가 직렬로 연결되도록 제어한다.
본 발명에 따르면 충전 장치와 구동 장치가 개별적으로 동작하여 코일에 흐르는 전류간 간섭을 최소화하여 스위치 구동에서 발생되는 시간차를 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 구동 회로의 회로도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치 구동 회로의 회로도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 회로도에 의한 회로에서 반발판 작동 시의 전류 흐름을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 구동 회로의 회로도를 나타낸다. 도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 구동 회로(100)는, 위상을 달리하여 동작하는 3개의 폐회로(a, b, c), 전원부 및 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다. 3개의 폐회로(a, b, c)에 구비된 코일(141, 142, 1443)에 전류가 인가됨에 따라, 전류의 시간적 변화율에 의해 반발판(미도시)이 운동할 수 있다. 도 1에서 예시되는 스위치 구동 회로는 예컨대, 차단기로서 동작할 수 있다.
전원부는 전원(110), 스위치(120) 및 폐회로의 개수에 따라 구비되는 방향성 스위치(111, 112, 113)를 포함할 수 있다. 방향성 스위치(111, 112, 113)는 예컨대 다이오드로 구성될 수 있다. 방향성 스위치(111, 112, 113)는 커패시터(131, 132,133)의 충전이 완료된 후 커패시터(131, 132,133) 간의 간섭을 방지하는 기능을 한다. 전원부의 스위치(120)는 컨트롤러(150)에 의해 온-오프되며, 스위치(120)가 온 일 때에는 폐회로(a, b, c)의 커패시터(131, 132,133)에 동일한 전압 V이 독립적으로 인가되어 충전될 수 있다. 즉, 커패시터(131, 132, 133)가 충전 시에는 커패시터들이 서로 병렬로 연결된다. 한편, 스위치(120)가 오프일 때에는 폐회로(a, b, c)가 각각 독립의 폐루프를 형성하고, 커패시터(131, 132, 133)에 충전된 전압에 의해 전류가 화살표 방향으로 흐를 수 있다. 즉, 컨트롤러(150)는 전원부를 제어하여 커패시터(131, 132, 133)의 충전을 제어할 수 있다.
폐회로(a, b, c) 각각은 커패시터(131, 132,133), 코일(141, 142, 143) 및 전자적 스위치(121, 122, 123)를 포함할 수 있다. 전자적 스위치(121, 122, 123)는 반도체 스위치(Solid State Relay)로 구성되어 컨트롤러(150)로부터 인가되는 신호에 의해 동작할 수 있다. 커패시터(131, 132,133)가 방전 시에는, 컨트롤러(150)가 소정 위상 차로 전자적 스위치1, 2 및 3을 동작시키고, 이에 따라 커패시터(131, 132, 133)와 코일(141, 142, 143)이 연결되어 전류가 흐르도록 제어할 수 있다. 코일(141, 142, 143)에 전류가 흐르면 코일(141, 142, 143) 내부에 위치한 반발판이 이동할 수 있다.
즉, 컨트롤러(150)에 의해 폐회로(a, b, c)의 전류 경로가 제어될 수 있다. 폐회로(a, b, c)에 포함된 커패시터, 전자적 스위치, 코일은 동일한 동작 특성을 위해 동일한 사양으로 구성될 수 있다.
도 1에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 구동 회로(100)에 의하면, 1개의 전원(110)에 의해 커패시터들에 동일한 전압이 인가, 충전되므로 각 폐회로(a, b, c,)간의 구동의 동기화가 수월해지고, 전원(110)으로부터 각 폐회로(a, b, c)의 커패시터(131, 132, 133)들 간에 방향성 스위치(111, 112, 113)가 배치되어 폐회로(a,b,c)들 간의 전류 역류 및 간섭이 최소화된다. 즉, 폐회로(a b, c)가 분리되는 효과가 생긴다. 도 1에서는 3개의 폐회로를 포함하는 3상 매커니즘을 예시하지만 적어도 2개의 폐회로를 포함하여 구동되는 다른 실시예에 대해서도 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치 구동 회로의 회로도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치 구동 회로(200)는 적어도 두 개의 커패시터(231, 232, 233) 및 직렬로 연결되는 적어도 두 개의 코일(241, 242, 243) 및 커패시터들(231, 232, 233)의 사이에 구비되는 적어도 하나의 방향성 스위치 소자(221, 222)를 포함할 수 있다. 또한, 커패시터(231, 232, 233)들 중 하나와 직렬로 연결되는 코일(241, 242, 243) 사이에는 방향성 스위치 소자(223)가 배치되고, 전원부 및 컨트롤러(250)를 더 포함할 수 있다.
전원부는 전원(210) 및 스위치(220)로 구성될 수 있다. 컨트롤러(250)에 의해 스위치(220)가 작동하면, 커패시터들(231, 232, 233) 각각에 동일한 전압 V가 동시에 인가, 충전될 수 있다. 즉, 커패시터들의 충전 시에는 방향성 스위치 소자(221, 222, 223)는 작동하지 않아 커패시터들은 저항 소자(251, 252, 253, 254)를 사이에 두고 서로 병렬로 연결될 수 있다. 저항 소자(251, 252, 253, 254)의 저항값은 커패시터들(231, 232, 233) 간 전류가 흐르지 않을 수 있도록 설정될 수 있다.
컨트롤러(250)는, 커패시터(231, 232, 233)의 충전이 완료되면 스위치(220)를 오프시켜 커패시터(231, 232, 233)를 방전시킬 수 있다. 또한, 컨트롤러(250)는, 커패시터(231, 232, 233) 각각이 방전시에 방향성 스위치 소자(221, 222, 223)를 동작시키고, 저항 소자(251, 252, 253, 254)에 의해 전류는 방향성 스위치 소자(221, 222, 223)로 흐르게 된다. 즉, 커패시터(231, 232, 233)가 서로 직렬로 연결될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 구동 회로(200)에 의하면 커패시터(231, 232, 233)가, 충전시에는 병렬로 연결되도록, 방전시에는 직렬로 연결되도록 동작할 수 있다.
도 3은 도 2의 회로도에 의한 회로에서 반발판 이동 시의 전류 흐름을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 스위치 구동 회로(200) 동작 시에 직렬로 연결되는 3개 커패시터(231, 232, 233) 전체에는, 원래 충전 전압 V의 3배의 전압이 걸리게 되고, 경로(d)의 전류가 코일(241, 242, 243)에 흐르게 된다. 이에 따라 코일(241, 242, 243)에 위치한 반발판(미도시)이 이동하게 된다.
즉, 도 2에서 예시되는 스위치 구동 회로(200)에 의하면, V 전압을 인가하여 충전하더라도, 스위치 구동 회로가 동작시에는 3V에 의해 회로가 동작되어 전력 효율이 증가할 수 있다. 또한, 컨트롤러(250)가 방향성 스위치 소자(221, 222, 223)를 동작시킬 때 시간차가 생기더라도, 각 코일(241, 242, 243)은 직렬로 연결되어 있어 코일(241, 242, 243)에 흐르는 전류의 시간적 변화율은 모두 동일하다. 즉, 스위치 구동 회로(200)의 완료 시점에서의 시간차는 최소화될 수 있다. 또한, 스위치 구동 회로(200)의 동작시에 커패시터(231, 232, 233)가 직렬로 연결됨으로써 전체 커패시턴스는 1/3 배로 감소하지만, 직렬 연결된 코일로 인해 인덕턴스가 3배가 되기 때문에, 공진 주파수의 변화도 적게 된다. 또한, 커패시턴스의 감소에 따른 충전에너지 감소는 3배로 증가된 전압에 의해 보상받을 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에서는 3개의 코일을 포함하는 매커니즘을 예시하지만 적어도 2개의 코일을 포함하여 구동되는 다른 실시예에 대해서도 적용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 스위치 구동 회로에 있어서,
    적어도 두 개의 커패시터 및 직렬로 연결되는 적어도 두 개의 코일;
    상기 적어도 두 개의 커패시터의 사이에 구비되는 적어도 하나의 방향성 스위치 소자;
    상기 적어도 두 개의 커패시터 각각에 동일한 전압을 동시에 인가하는 전원부; 및
    상기 전원부 및 상기 적어도 하나의 방향성 스위치를 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 적어도 두 개의 커패시터 각각이 방전시에 상기 적어도 하나의 방향성 스위치 소자를 동작시켜 상기 적어도 두 개의 커패시터가 직렬로 연결되도록 제어하는 스위치 구동 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 적어도 두 개의 커패시터 각각이 충전시에 상기 적어도 하나의 방향성 스위치 소자를 중단시켜 상기 적어도 두 개의 커패시터가 병렬로 연결되도록 제어하는 스위치 구동 회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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