KR101310007B1 - 전력 변환 장치 및 이의 고장 진단 방법 - Google Patents

전력 변환 장치 및 이의 고장 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치는, 전원 공급 라인의 제 1 라인에 연결되며, 상기 제 1 라인을 통해 입력되는 + 전압(포지티브 전압)에 의해 동작하는 제 1 릴레이; 상기 전원 공급 라인의 제 2 라인에 연결되며, 상기 제 2 라인을 통해 입력되는 - 전압(네거티브 전압)에 의해 동작하는 제 2 릴레이; 및 상기 제 1 및 2 릴레이의 출력단에 연결되며, 상기 제 1 및 2 릴레이의 동작에 따라 입력되는 펄스 신호의 상태를 이용하여 상기 전원 공급 라인의 이상 여부를 판단하는 검지부를 포함하며, 상기 검지부는, 상기 수신한 펄스 신호 내에 레벨 변화 구간이 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 레벨 변화 구간이 존재하면 상기 전원 공급 라인에 이상이 발생하였음을 검지한다.

Description

전력 변환 장치 및 이의 고장 진단 방법{POWER CONVERSION DEVICE AND METHOD OF DIAGNOSING FAIL THEREOF}
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로, 특히 복잡한 펄스 신호의 L(Low) 구간을 계산하는 방식 대신에 에지(edge) 검출 방식을 이용하여 전원 라인의 고장 여부를 진단할 수 있는 전력 변환 장치 및 이의 고장 진단 방법에 관한 것이다.
전력 변환 장치는 전원 공급 방식에 따라 단상 교류 전원(Single Phase Alternating Current) 방식과, 3상 교류 전원(Three Phase Alternating Current) 방식이 있다.
이러한, 전력 변환 장치는 전력 변환의 안정성을 확보하기 위해 단선이나 지락을 검출하고, 상기 단선이나 지락이 검출됨에 따라 이를 외부에 알리는 고장 진단 회로를 포함하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 고장 진단 회로를 포함하는 전력 변환 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전력 변환 장치는, 전원 공급 라인의 라이브단(L)에 연결되는 제 1 다이오드(D1)와, 상기 전원 공급 라인의 내츄럴단(N)에 연결되는 제 2 다이오드(D2)와, 상기 제 1 및 2 다이오드(D1, D2)의 동작에 따라 전원 공급 신호를 전달하는 포토 커플러(10)와, 상기 포토 커플러(10)의 동작에 따라 입력되는 펄스 신호를 분석하고, 상기 펄스 신호의 분석 결과에 따라 단선이나 지락의 발생 여부를 검지하는 검지부(20)를 포함한다.
상기 전원 공급 라인의 미설명 라인인 접지 라인(E)이다.
또한, 상기 전력 변환 장치에서 미설명한 부호는 저항(R1)이다.
이하, 상기와 같이 구성된 전력 변환 장치의 동작을 설명하기로 한다.
제 1 및 2 다이오드(D1, D2)는 기설정된 턴-온 전압에 의해 턴-온 되어, 포토 커플러(10)에 전원을 공급한다.
즉, 제 1 다이오드(D1)는 + 전압(포지티브 전압)이 입력되고, 상기 입력되는 + 전압(포지티브 전압)이 상기 기설정된 턴-온 전압보다 높아지는 시점에 턴-온 되어, 상기 + 전압(포지티브 전압)을 포토 커플러(10)에 제공한다.
또한, 제 2 다이오드(D2)는 - 전압(네거티브 전압)이 입력되고, 상기 입력되는 - 전압(네거티브 전압)이 상기 기설정된 턴-온 전압보다 높아지는 시점에 턴-온 되어, 상기 - 전압(네거티브 전압)을 포토 커플러(10)에 제공한다.
포토 커플러(10)는 상기 제 1 및 2 다이오드(D1, D2)를 통해 공급되는 + 전압(포지티브 전압) 및 - 전압(네거티브 전압)에 의해 동작하며, 그에 따른 펄스 신호를 검지부(20)로 제공한다.
즉, 포토 커플러(10)는 상기 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)가 턴-온 됨으로써, 상기 + 전압(포지티브 전압) 또는 - 전압(네거티브 전압)이 입력되면, 상기 입력된 + 전압(포지티브 전압) 또는 - 전압(네거티브 전압)에 의해 구동된다.
또한, 포토 커플러(10)은 상기 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)에 턴-온 전압보다 낮은 전압이 입력됨에 따라 상기 제 1 및 2 다이오드가 턴-오프되면, 입력 전압이 존재하지 않음에 따라 동작하지 않는다.
검지부(20)는 상기 포토 커플러(10)의 동작에 따라 입력되는 펄스 신호를 수신하고, 그에 따라 상기 펄스 신호를 분석하여 전력 변환 장치의 고장 여부(단선 또는 지락)를 판단한다.
예를 들어, 일정 구간에서는 상기 포토 커플러(10)가 동작함에 따라 하이 레벨의 펄스 신호가 입력되어야 하지만, 로우 레벨의 펄스 신호가 계속적으로 입력되는 경우, 상기 검지부(20)는 상기 전력 변환 장치에 이상이 발생하였음을 진단한다.
이하, 상기 종래 기술에 따른 고장 진단 과정에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 종래 기술에 따른 펄스 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 상용 교류 전원이 입력됨에 따라 상기 제 1 및 2 다이오드(D1, D2)는 기설정된 턴-온 전압보다 높은 + 전압(포지티브 전압) 또는 - 전압(네거티브 전압)이 입력되는 시점에 턴-온 된다.
여기에서, 제 1 다이오드(D1)의 턴-온 전압은 VD이고, 제 2 다이오드(D2)의 턴-온 전압은 -VD이다.
이때, 상기 상용 교류 전원의 + 전압(포지티브 전압)이 입력되는 시점에서 상기 입력된 + 전압(포지티브 전압)이 상기 제 1 다이오드의 턴-온 전압(VD)보다 높으면, 상기 제 1 다이오드(D1)의 턴-온이 이루어지고, 상기 제 1 다이오드(D1)의 턴-온에 따라 상기 포토-커플러(10)가 동작하게 된다.
또한, 상기 포토 커플러(10)가 동작하게 되면, 상기 검지부(20)로는 주전원(Vcc)의 주파수와 동일한 레벨의 펄스 신호가 입력된다.
다시 말해서, 상기 포토 커플러(10)가 동작하면, 상기 검지부(20)로 주전원(Vcc)의 레벨과 동일한 하이 레벨의 펄스 신호가 입력된다.
또한, 이와 반대로 상기 상용 교류 전원의 - 전압(네거티브 전압)이 입력되는 시점에서 상기 입력된 - 전압(네거티브 전압)이 상기 제 2 다이오드의 턴-온 전압(-VD)보다 높으면, 상기 제 2 다이오드(D2)의 턴-온이 이루어지고, 상기 제 2 다이오드(D1)의 턴-온에 따라 상기 포토-커플러(10)가 동작하게 된다.
한편, 상기 입력되는 + 전압(포지티브 전압) 또는 - 전압(네거티브 전압)이 상기 제 1 및 2 다이오드(D1, D2)의 턴-온 전압보다 낮으면, 상기 포토 커플러(10)의 동작이 이루어지지 않고, 이에 따라 상기 검지부(20)로는 로우 레벨의 펄스 신호가 입력된다.
이때, 상기 제 1 및 2 다이오드(D1, D2)의 턴-온 전압은 고정되어 있고, 상기 입력되는 + 전압(포지티브 전압) 및 - 전압(네거티브 전압)의 파형도 일정하기 때문에, 정상 동작 상태에서 상기 검지부(20)로 입력되는 펄스 신호는 일정 패턴을 가지게 된다.
즉, 정상 상태에서의 펄스 신호는 하이 레벨을 유지하다가 기설정된 폭(L) 만큼의 로우 레벨로 변경되고, 이후 다시 하이 레벨을 유지하는 패턴을 가진다.
다시 말해서, 정상 상태에서의 펄스 신호는 한 주기 내에서 상기 설정된 폭(L) 만큼의 로우 구간을 포함하게 된다.
이때, 상기 검지부(20)는 각 주기 내에서 상기 펄스 신호의 로우 레벨 구간을 확인하고, 그에 따라 상기 로우 레벨 구간이 상기 설정된 폭(L) 이상이면 현재 지락이나 단선이 발생하였음을 검지한다.
그러나, 이와 같은 전력 변환 장치는 상기 검지부(20)에 의해 상기 펄스 신호의 주기적인 관측, 처리 및 판단과 같은 감시 동작이 이루어져야 하며, 이에 따라 상기 검지부(20)에 발생하는 부하가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 상기 지락이나 단선의 발생 검지 시점은 상기 로우 레벨의 폭이 기설정된 폭(L)을 넘어서는 시점이며, 이에 따라 상기 지락이나 단선의 발생 검지 시점이 지연되어 전력 변환 장치의 신뢰성에 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서는 새로운 방식으로 지락이나 단선을 검지할 수 있는 전력 변환 장치 및 이의 고장 진단 방법을 제공하도록 한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치는, 전원 공급 라인의 제 1 라인에 연결되며, 상기 제 1 라인을 통해 입력되는 + 전압(포지티브 전압)에 의해 동작하는 제 1 릴레이; 상기 전원 공급 라인의 제 2 라인에 연결되며, 상기 제 2 라인을 통해 입력되는 - 전압(네거티브 전압)에 의해 동작하는 제 2 릴레이; 및 상기 제 1 및 2 릴레이의 출력단에 연결되며, 상기 제 1 및 2 릴레이의 동작에 따라 입력되는 펄스 신호의 상태를 이용하여 상기 전원 공급 라인의 이상 여부를 판단하는 검지부를 포함하며, 상기 검지부는, 상기 수신한 펄스 신호 내에 레벨 변화 구간이 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 레벨 변화 구간이 존재하면 상기 전원 공급 라인에 이상이 발생하였음을 검지한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 고장 진단 방법은, 복수의 전원 공급 라인을 통해 입력되는 전원에 의해 복수의 릴레이가 교차 동작하는 단계; 상기 릴레이의 동작 상태에 따라 출력되는 펄스 신호를 수신하는 단계; 상기 수신한 펄스 신호 내에 레벨 변화 구간이 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 펄스 신호 내에 레벨 변화 구간이 존재하는지 여부에 따라 상기 전원 공급 라인의 이상 여부를 검지하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 정상 동작 상태에서는 기존 기술의 펄스형 신호 대신 레벨형 지속 신호(constant signal)를 출력함으로써, 보다 용이하게 전력 변환 장치의 고장을 진단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 턴-온 전압이 존재하는 다이오드를 릴레이로 대체함으로써, 전력 서지에 의한 소자의 고장 위험을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 펄스 신호에서 L 에지(Low edge)가 존재하는지 여부에 따라 고장 여부를 진단할 수 있음으로써, 펄스 폭을 주기적으로 감시해야 함에 따라 고장 검지 수단에 발생하는 부하를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 상기 펄스 신호에서 L 에지가 검출된 시점에 즉시 고장을 진단할 수 있음으로써, 전력 변환 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 고장 진단 회로를 포함하는 전력 변환 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 펄스 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고장 진단 회로를 포함하는 전력 변환 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 펄스 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 1선 고장 시 입력되는 펄스 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 2선 고장 시 입력되는 펄스 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 고장 진단 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고장 진단 회로를 포함하는 전력 변환 장치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 전력 변환 장치(100)는 전원 입력 라인의 제 1 라인에 연결되며, 상기 제 1 라인을 통해 입력되는 전압에 의해 동작하는 제 1 릴레이(110)와, 상기 전원 입력 라인의 제 2 라인에 연결되며, 상기 제 2 라인을 통해 입력되는 전압에 의해 동작하는 제 2 릴레이(120)와, 상기 제 1 및 2 릴레이(110, 120)의 스위칭 동작에 따라 입력되는 펄스 신호를 이용하여 상기 전력 변환 장치(100)의 고장 여부를 진단하는 검지부(130)와, 상기 제 1 및 2 릴레이(110, 120)의 스위칭 과도기 구간에 상기 검지부(130)로 상기 펄스 신호를 공급하는 콘덴서(140)를 포함한다.
상기 도면에서는 본 발명의 전력 변환 장치가 단상 3선식 전력 계통에 연결되는 단상 교류 전원 방식을 예로 하였으나, 이는 본 발명의 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 전력 변환 장치가 3상 교류 전원 방식으로 동작할 수도 있을 것이다.
또한, 상기 검지부(130)에서 진단하는 고장은 접지선의 단선 및 지락을 모두 포함한다.
도 3에서 미설명한 부호는 저항(R1, R2, R3, R4)이다.
제 1 릴레이(110)는 전원 입력 라인의 제 1 라인에 연결된다.
상기 제 1 라인은 전원 입력 라인의 라이브 단(L)을 의미할 수 있다.
제 1 릴레이(110)는 제 1 릴레이 코일(112)과, 제 1 릴레이 스위치(114)를 포함한다. 제 1 릴레이 코일(112)은 상기 전원 입력 라인의 제 1 라인을 통해 + 전압(포지티브 전압)을 입력받는다.
이때, 상기 제 1 릴레이 코일(112)에는 상기 + 전압(포지티브 전압)이 입력됨에 따라 상기 + 전압(포지티브 전압)에 의한 전류가 흐르게 된다. 상기 제 1 릴레이 코일(112)에 전류가 흐를 때 상기 제 1 릴레이 스위치(114)는 주전원(Vcc)과 연결된 접점에 접속하여 검지부(130)로 하이 레벨의 펄스 신호를 출력한다.
또한, 상기 제 1 릴레이 코일(112)에는 상기 입력되는 + 전압(포지티브 전압)에 이상이 발생함에 따라 전류가 흐르지 않게 된다. 또한, 상기 제 1 릴레이 코일(112)에 전류가 흐르지 않음에 따라 상기 제 1 릴레이 스위치(114)는 개방되며, 이에 따라 상기 출력되는 펄스 신호에는 로우 레벨로 폴링(falling)되는 에지 신호가 포함된다.
제 2 릴레이(120)는 전원 입력 라인의 제 2 라인에 연결된다.
상기 제 2 라인은 전원 입력 라인의 내츄럴 단(N)을 의미할 수 있다.
제 2 릴레이(120)는 제 2 릴레이 코일(122)과, 제 2 릴레이 스위치(124)를 포함한다. 제 2 릴레이 코일(122)은 상기 전원 입력 라인의 제 2 라인을 통해 - 전압(네거티브 전압)을 입력받는다.
이때, 상기 제 2 릴레이 코일(122)에는 상기 - 전압(네거티브 전압)이 입력됨에 따라 상기 - 전압(네거티브 전압)에 의한 전류가 흐르게 된다. 상기 제 2 릴레이 코일(122)에 전류가 흐를 때 상기 제 2 릴레이 스위치(124)는 주전원(Vcc)과 연결된 접점에 접속하여 검지부(130)로 하이 레벨의 펄스 신호를 출력한다.
또한, 상기 제 2 릴레이 코일(122)에는 상기 입력되는 - 전압(네거티브 전압)에 이상이 발생함에 따라 전류가 흐르지 않게 된다. 또한, 상기 제 2 릴레이 코일(122)에 전류가 흐르지 않음에 따라 상기 제 2 릴레이 스위치(124)는 개방되며, 이에 따라 펄스 신호에는 로우 레벨로 다운되는 에지 신호가 포함된다.
검지부(130)는 상기 제 1 릴레이(110) 및 제 2 릴레이(120)의 동작에 의해 입력되는 펄스 신호를 확인하고, 이에 따라 상기 펄스 신호에 이상이 있는지 여부를 판단한다.
즉, 상기 전력 변환 장치(100)가 정상적으로 동작하는 경우, 상기 검지부(130)에는 상기 주전원(Vcc)에 대응하는 하이 레벨 구간만이 존재하는 펄스 신호가 입력된다.
그러나, 상기 전력 변환 장치(100)에 이상이 발생한 경우, 상기 검지부(130)에는 로우 레벨로 다운되는 에지 신호가 존재한다.
이에 따라, 상기 검지부(130)는 상기 수신되는 펄스 신호로부터 로우 레벨로 다운되는 에지 신호의 존재 여부를 검지하고, 그에 따라 상기 에지 신호가 존재하지 않는 경우, (다시 말해서 하이 레벨의 펄스 신호만이 입력되는 경우), 현재 상기 전력 변환 장치(100)가 정상적으로 동작하고 있음을 검지한다.
그러나, 상기 검지부(130)는 상기 펄스 신호에 로우 레벨로 다운되는 에지 신호가 존재하는 경우, 현재 상기 전력 변환 장치(100)에 이상이 발생하였음을 검지한다.
한편, 상기 제 1 릴레이(110) 및 제 2 릴레이(120)에 포함되는 제 1 릴레이 스위치(114)와, 제 2 릴레이 스위치(124)의 과도기 구간에는 상기 전력 변환 장치가 정상적으로 동작하는 상태에서도 순간적으로 로우 레벨로 다운되는 에지 신호가 존재할 수 있다.
이는, 상기 제 1 릴레이(110) 및 제 2 릴레이(120)를 동작시키기 위한 어느 정도의 턴-온 전압으로 인해 발생할 수 있으며, 상기 제 1 릴레이 스위치(114)가 개방되고, 제 2 릴레이 스위치(124)가 단락되는 시점(상기 입력되는 상용 교류 전원이 0이 되는 시점)에 발생할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 실시 예에서는 콘덴서(140)를 포함한다.
상기 콘덴서(140)는 상기 제 1 릴레이(110) 및 제 2 릴레이(120)의 동작에 따라 입력되는 주전원(Vcc)에 의해 충전 동작을 수행한다.
또한, 상기 콘덴서(140)는 상기 제 1 릴레이(110) 및 제 2 릴레이(120)의 과도기 구간에 방전 동작을 수행한다.
즉, 상기 콘덴서(140)는 상기 제 1 릴레이(110) 및 제 2 릴레이(120)의 과도기 구간에 방전 동작을 수행하여, 상기 순간적으로 발생할 수 있는 에지 신호를 하이 레벨로 유지시켜 준다.
이에 따라, 상기 제 1 릴레이(110) 및 제 2 릴레이(120)의 과도기 구간에서도 상기 콘덴서(140)의 방전에 의해 상기 검지부(130)에는 하이 레벨만을 유지하는 펄스 신호가 입력된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 펄스 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 정상적인 동작 상태에서의 상기 제 1 릴레이(110) 및 제 2 릴레이(120)의 동작에 의해 상기 검지부(130)에는 하이 레벨 구간만이 존재하는 펄스 신호가 입력된다.
이때, 외부로부터 입력되는 상용 교류 전원이 0이 되는 시점에는 상기 펄스 신호의 레벨에 변화가 발생할 수 있는데, 이때 상기 콘덴서(140)의 방전이 이루어짐에 따라 상기 펄스 신호의 레벨은 계속하여 하이 레벨을 유지하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 1선 고장 시 입력되는 펄스 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 전원 입력 라인에 이상이 발생한 경우(지락 또는 단선), 상기 펄스 신호는 하이 레벨 구간을 유지하다가 로우 레벨로 다운되는 에지 신호를 포함한다.
이때, 상기 펄스 신호 내에서 상기 로우 레벨로 다운되는 에지 신호가 검출되는 시점이 상기 전원 입력 라인에 이상이 발생한 시점이며, 이는 상기 검지부(130)에 의해 검지될 수 있다.
이때, 상기 전원 입력 라인 중 어느 하나의 라인에만 이상이 발생한 경우, 상기 펄스 신호에는 하이 레벨 구간 -> 로우 레벨 구간 -> 하이 레벨 구간과 같은 변화가 발생한다.
상기에서 펄스 신호의 하이 레벨 구간은 상기 전원 입력 라인 중 정상적인 전원 입력 라인을 통해 전원이 공급되는 시점에 발생하며, 상기 로우 레벨 구간은 상기 전원 입력 라인 중 이상이 발생한 전원 입력 라인을 통해 전원이 공급되는 시점에 발생한다.
이에 따라, 상기 검지부(130)는 상기 펄스 신호 내에서 에지 신호가 계속적으로 유지되는지, 아니면 에지 신호의 유지 후에 다시 하이 레벨로 업 되는지 여부를 판단한다.
그리고, 검지부(130)는 상기 펄스 신호 내에서 일정 간격을 두고, 에지 신호가 간격별로 발생한다면, 상기 전원 입력 라인 중 어느 하나의 전원 입력 라인에만 이상이 발생하였다고 검지한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 2선 고장 시 입력되는 펄스 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 전원 입력 라인에 이상이 발생한 경우(지락 또는 단선), 상기 펄스 신호는 하이 레벨 구간을 유지하다가 로우 레벨로 다운되는 에지 신호를 포함한다.
이때, 상기 펄스 신호 내에서 상기 로우 레벨로 다운되는 에지 신호가 검출되는 시점이 상기 전원 입력 라인에 이상이 발생한 시점이며, 이는 상기 검지부(130)에 의해 검지될 수 있다.
이때, 상기 전원 입력 라인에 모두 이상이 발생한 경우, 상기 펄스 신호는 상기 에지 신호가 발생한 시점부터 로우 레벨을 계속하여 유지하게 된다.
이에 따라, 상기 검지부(130)는 상기 펄스 신호 내에서 에지 신호가 계속적으로 유지되는지, 아니면 에지 신호의 유지 후에 다시 하이 레벨로 업 되는지 여부를 판단한다.
그리고, 검지부(130)는 상기 펄스 신호가 로우로 다운된 에지 신호를 계속하여 유지한다면, 상기 전원 입력 라인 모두에 이상이 발생하였다고 검지한다.
상기 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치는 정상 동작 상태에서 기존 기술의 펄스형 신호 대신 레벨형 지속 신호(constant signal)를 출력함으로써, 보다 용이하게 전력 변환 장치의 고장을 진단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 턴-온 전압이 존재하는 다이오드를 릴레이로 대체함으로써, 전력 서지에 의한 소자의 고장 위험을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 펄스 신호에서 L 에지(Low edge)가 존재하는지 여부에 따라 고장 여부를 진단할 수 있음으로써, 펄스 폭을 주기적으로 감시해야 함에 따라 고장 검지 수단에 발생하는 부하를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 상기 펄스 신호에서 L 에지가 검출된 시점에 즉시 고장을 진단할 수 있음으로써, 전력 변환 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 장치의 고장 진단 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 고장 진단 방법은 먼저 입력되는 펄스 신호를 검지한다(110단계).
이어서, 상기 펄스 신호를 분석하여, 상기 펄스 신호 내에 로우 레벨로 다운되는 에지 신호가 존재하는지 여부를 판단한다(120단계).
즉, 상기 펄스 신호가 하이 레벨만을 계속 유지하는지, 아니면 상기 펄스 신호가 로우 레벨로 다운되는 에지 신호를 포함하는지 여부를 판단한다.
이어서, 상기 판단결과(120단계) 상기 펄스 신호 내에 에지 신호가 존재하면, 상기 에지 신호가 존재하는 구간을 확인한다(130단계).
그리고, 상기 확인한 에지 신호 구간을 이용하여 상기 에지 신호가 발생한 시점 이후에 하이 레벨 구간이 존재하는지 여부를 판단한다(140단계).
다시 말해서, 하이 레벨 구간, 에지 신호 구간, 하이 레벨 구간, 에지 신호 구간과 같이, 상기 펄스 신호가 하이-로우 레벨을 반복하는지 여부를 판단한다.
이후, 상기 판단결과(140단계) 상기 에지 신호가 하이-로우 레벨을 반복하면, 상기 에지 신호가 발생한 시점을 복수의 전원 공급 라인 중 하나의 전원 공급 라인의 지락 발생 시점으로 검지한다(150단계).
또한, 상기 판단결과(140단계), 상기 펄스 신호가 하이-로우 레벨을 반복하지 않고, 로우 레벨만을 계속하여 유지한다면, 상기 에지 신호가 발생한 시점을 상기 복수의 전원 공급 라인의 지락 발생 지점으로 검지한다(160단계).
한편, 상기 판단결과(120단계), 상기 펄스 신호가 하이 레벨만을 계속 유지하면, 전원 공급 라인이 정상임을 검지한다(170단계).
이와 같이 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 정상 동작 상태에서는 기존 기술의 펄스형 신호 대신 레벨형 지속 신호(constant signal)를 출력함으로써, 보다 용이하게 전력 변환 장치의 고장을 진단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 턴-온 전압이 존재하는 다이오드를 릴레이로 대체함으로써, 전력 서지에 의한 소자의 고장 위험을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 펄스 신호에서 L 에지(Low edge)가 존재하는지 여부에 따라 고장 여부를 진단할 수 있음으로써, 펄스 폭을 주기적으로 감시해야 함에 따라 고장 검지 수단에 발생하는 부하를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 상기 펄스 신호에서 L 에지가 검출된 시점에 즉시 고장을 진단할 수 있음으로써, 전력 변환 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100: 전력 변환 장치
110: 제 1 릴레이
112: 제 1 릴레이 코일 114: 제 1 릴레이 스위치
120: 제 2 릴레이
122: 제 2 릴레이 코일 124: 제 2 릴레이 스위치
130: 검지부
140: 콘덴서

Claims (16)

  1. 전원 공급 라인의 제 1 라인에 연결되며, 상기 제 1 라인을 통해 입력되는 + 전압(포지티브 전압)에 의해 동작하는 제 1 릴레이;
    상기 전원 공급 라인의 제 2 라인에 연결되며, 상기 제 2 라인을 통해 입력되는 - 전압(네거티브 전압)에 의해 동작하는 제 2 릴레이; 및
    상기 제 1 및 2 릴레이의 출력단에 연결되며, 상기 제 1 및 2 릴레이의 동작에 따라 입력되는 펄스 신호를 수신하고, 상기 수신된 펄스 신호의 상태를 이용하여 상기 전원 공급 라인의 이상 여부를 판단하는 검지부를 포함하며,
    상기 검지부는,
    상기 수신된 펄스 신호 내에 레벨 변화 구간이 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 레벨 변화 구간이 존재하면 상기 전원 공급 라인에 이상이 발생하였음을 검지하는 전력 변환 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 릴레이는,
    상기 제 1 라인을 통해 입력되는 + 전압(포지티브 전압)에 의해 전류가 흐르는 제 1 릴레이 코일과,
    상기 제 1 릴레이 코일에 전류가 흐를 때, 주전원(Vcc)과 연결된 접점에 접속하는 제 1 릴레이 스위치를 포함하고,
    상기 제 2 릴레이는,
    상기 제 2 라인을 통해 입력되는 - 전압(네거티브 전압)에 의해 전류가 흐르는 제 2 릴레이 코일과,
    상기 제 2 릴레이 코일에 전류가 흐를 때, 주전원(Vcc)과 연결된 접점에 접속하는 제 2 릴레이 스위치를 포함하는 전력 변환 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 및 2 릴레이 스위치는,
    상기 제 1 및 2 라인을 통해 입력되는 교차 입력되는 + 전압(포지티브 전압) 및 - 전압(네거티브 전압)에 의해 교차 동작하여, 상기 주전원(Vcc)에 대응하는 하이(High) 레벨의 펄스 신호를 상기 검지부로 출력하는 전력 변환 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 검지부는,
    상기 수신된 펄스 신호가 상기 주전원에 대응하는 하이(High) 레벨만을 계속하여 유지하는 경우, 상기 전원 공급 라인이 정상임을 검지하는 전력 변환 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 및 2 릴레이 스위치의 출력단에 연결되며, 상기 제 1 및 2 릴레이를 통해 입력되는 주전원(Vcc)에 의해 충전 동작을 수행하는 콘덴서를 더 포함하는 전력 변환 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 콘덴서는,
    상기 제 1 및 2 릴레이의 과도기 구간에 방전 동작을 수행하며,
    상기 과도기 구간에 출력되는 펄스 신호는 상기 콘덴서의 방전 동작에 의해 하이(High) 레벨을 계속하여 유지하는 전력 변환 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 및 2 릴레이 스위치 중 적어도 하나는,
    상기 전원 공급 라인에 이상이 발생함에 따라 단락 동작 조건 내에서 개방되며,
    상기 단락 동작 조건 내에서 개방되는 릴레이 스위치에 의해 상기 수신되는 펄스 신호에 레벨 변화가 발생하는 전력 변환 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 검지부는,
    상기 수신되는 펄스 신호에 로우(Low) 레벨로 다운되는 에지 신호가 존재하는 경우, 상기 전원 공급 라인에 이상이 발생하였음을 검지하는 전력 변환 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 검지부는,
    상기 수신된 펄스 신호 내에 하이(High) 레벨 구간 및 에지 신호 구간이 반복하여 발생하면, 상기 제 1 및 2 라인 중 어느 하나의 라인에만 이상이 발생하였음을 검지하고,
    상기 수신된 펄스 신호 내에 에지 신호 구간이 계속 유지되면, 상기 제 1 및 2 라인 모두에 이상이 발생하였음을 검지하는 전력 변환 장치.
  10. 복수의 전원 공급 라인을 통해 입력되는 전원에 의해 복수의 릴레이가 교차 동작하는 단계;
    상기 릴레이의 동작 상태에 따라 출력되는 펄스 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신한 펄스 신호 내에 레벨 변화 구간이 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 펄스 신호 내에 레벨 변화 구간이 존재하는지 여부에 따라 상기 전원 공급 라인의 이상 여부를 검지하는 단계를 포함하는 전력 변환 장치의 고장 진단 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 릴레이가 교차 동작하는 단계는,
    + 전압(포지티브 전압)이 입력됨에 따라 상기 입력되는 + 전압(포지티브 전압)에 의해 제 1 릴레이가 동작하는 단계와,
    - 전압(네거티브 전압)이 입력됨에 따라 상기 입력되는 - 전압(네거티브 전압)에 의해 제 2 릴레이가 동작하는 단계를 포함하는 전력 변환 장치의 고장 진단 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 펄스 신호는,
    상기 전원 공급 라인이 정상이면, 상기 교차 동작하는 제 1 및 2 릴레이에 의해 하이 레벨(High) 만을 유지하며,
    상기 전원 공급 라인에 이상이 발생하면, 단락 동작 조건 내에서 개방되는 릴레이에 의해 레벨 변화가 발생하는 전력 변환 장치의 고장 진단 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 펄스 신호 내에 레벨 변화 구간이 존재하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 수신된 펄스 신호 내에 하이(High) 레벨에서 로우(Low) 레벨로 다운되는 에지 신호가 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 전력 변환 장치의 고장 진단 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 전원 공급 라인의 이상 여부를 검지하는 단계는,
    상기 수신된 펄스 신호 내에 에지 신호가 존재하지 않으면, 상기 전원 공급 라인이 정상임을 검지하는 단계와,
    상기 수신된 펄스 신호 내에 에지 신호가 존재하면, 상기 전원 공급 라인에 이상이 발생하였음을 검지하는 단계를 포함하는 전력 변환 장치의 고장 진단 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 에지 신호가 존재하면, 상기 에지 신호가 존재하는 구간을 확인하는 단계가 더 포함되며,
    상기 전원 공급 라인에 이상이 발생하였음을 검지하는 단계는,
    상기 펄스 신호 내에서 일정 간격을 두고 상기 에지 신호가 존재하면, 상기 복수의 전원 공급 라인 중 어느 하나의 라인에만 이상이 발생하였음을 검지하는 단계와,
    상기 펄스 신호 내에서 상기 에지 신호 구간이 계속 유지되면, 상기 복수의 전원 공급 라인 모두에 이상이 발생하였음을 검지하는 단계를 포함하는 전력 변환 장치의 고장 진단 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 및 2 릴레이를 통해 공급되는 주전원을 충전하고, 상기 제 1 및 2 릴레이의 과도기 구간에 상기 충전한 주전원을 방전하는 단계를 더 포함하며,
    상기 과도기 구간에 출력되는 펄스 신호는,
    상기 방전되는 주전원에 의해 상기 하이 레벨을 계속 유지하는 전력 변환 장치의 고장 진단 방법.
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