KR101343953B1 - Double conversion uninterruptible power supply of eliminated battery discharger - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 배터리 방전기를 별도로 구성하지 않고, 일반 정류기 또는 인터리브 방식으로 구성된 정류기를 통해 PFC(Power Factor Corrector)기능 뿐만 아니라 배터리 방전기 기능을 수행하도록 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a dual conversion uninterruptible power supply that removes a battery discharger, and more particularly, a battery discharger function as well as a power factor corrector (PFC) function through a rectifier configured by a general rectifier or an interleaved method without separately configuring the battery discharger. It relates to a technique to perform.
상용전원의 정전 및 전압 변동에 민감한 산업용 첨단 장비, 의료기기, 컴퓨터, 금융, 사무용기기 등 고도의 디지털 정보 처리기기의 사용이 증가하면서 무정전전원장치(Uninterruptible Power Supply: UPS)의 사용이 증가하고 있다.The use of uninterruptible power supplies (UPS) is increasing due to the increasing use of advanced digital information processing devices such as industrial high-tech equipment, medical devices, computers, finance, and office equipment that are sensitive to power outages and voltage fluctuations of commercial power. .
UPS의 가장 큰 역할은 입력전원 이상, 정전 등과 같은 사고 발생 시 배터리 전압을 이용하여 일정시간 동안 부하에 필요한 양질의 전압을 공급하는데 있다. 이러한 사고가 발생 할 때 평상시 배터리에 충전된 에너지를 이용하여 끊임없이 부하에 안정적인 전압을 공급해야하기 때문에 배터리 방전기의 역할이 신뢰성 부문에서 매우 중요하다.The main role of the UPS is to supply the high quality voltage required for the load for a certain period of time by using the battery voltage in case of an accident such as an input power failure or power failure. When such an accident occurs, the role of the battery discharger is very important in the reliability field because it is necessary to constantly supply a stable voltage to the load by using the energy charged in the battery.
UPS는 입력전압과 출력전압의 종속성에 따라 크게 Passive-Standby, Line-Interactive, Double-Conversion 방식으로 구분된다.UPS is classified into passive-standby, line-interactive, and double-conversion methods according to the dependency of input voltage and output voltage.
구체적으로, 이중 변환 UPS는 도 1에 도시된 바와 같이 크게 정류기, 인버터, 배터리 충전기, 배터리 방전기, 배터리로 구성된다. 도 1의 (A)는 배터리 충전기의 입력이 직류단인 경우이며, 도 1의 (B)는 배터리 충전기의 입력이 교류단인 경우를 나타낸다.Specifically, the dual conversion UPS is composed of a rectifier, an inverter, a battery charger, a battery discharger, and a battery as shown in FIG. 1. FIG. 1A illustrates a case where an input of a battery charger is a DC terminal, and FIG. 1B illustrates a case where an input of a battery charger is an AC terminal.
그리고, 이중 변환 UPS는 도 2에 도시된 바와 같이 정상 모드, 배터리 모드, 바이패스 모드 등 총 3개의 모드로 동작한다. 도 2의 (A)는 정상 모드로 정류기와 인버터가 동작하여 부하에 안정적인 전원을 공급하면서 배터리 충전기가 배터리를 충전시킨다. 도 2의 (B)는 배터리 모드로 입력전원 이상, 정전 등과 같은 사고 발생 시 동작하며, 배터리 방전기와 인버터가 동작하여 부하에 전원을 공급한다. 도 2의 (C)는 바이패스 모드로 인버터 고장시 또는 과부하시에 동작하며 상용전원을 직접 부하에 공급한다.As shown in FIG. 2, the dual conversion UPS operates in a total of three modes, such as a normal mode, a battery mode, and a bypass mode. 2A illustrates that the battery charger charges the battery while the rectifier and the inverter operate in the normal mode to supply stable power to the load. 2B is a battery mode is operated when an accident such as an input power failure, power failure, etc., the battery discharger and the inverter operates to supply power to the load. FIG. 2 (C) operates in an inverter failure or overload in bypass mode and directly supplies commercial power to the load.
이때, 정류기는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 기능을 수행하며 다이오드 정류기, SCR 정류기, PFC, PWM 컨버터 등으로 구성할 수 있다.In this case, the rectifier performs a function of converting an AC voltage into a DC voltage and may be configured as a diode rectifier, an SCR rectifier, a PFC, a PWM converter, or the like.
먼저, 다이오드 정류기는 가장 간단하게 구성 가능한 방법으로 AC 전압을 DC 전압으로 변환할 수 있지만, 직류단 전압과 입력 전류를 제어할 수 없어 입력 역률이 낮은 단점이 있고, SCR 정류기는 다이오드 정류기와는 다르게 직류단 전압을 제어 할 수는 있지만 입력 전류는 제어가 불가능해서 역시 입력 역률이 낮다.First of all, diode rectifier can convert AC voltage to DC voltage in the simplest configurable way, but it has a disadvantage of low input power factor because it can't control DC stage voltage and input current, and SCR rectifier is different from diode rectifier. Although the DC link voltage can be controlled, the input current is also out of control, so the input power factor is also low.
그리고, PFC와 PWM 컨버터는 직류단 전압과 입력 전류를 제어할 수 있는 장점이 있으나, 제어가 복잡하다는 단점이 있다.In addition, PFC and PWM converters have the advantage of controlling the DC voltage and the input current, but has the disadvantage of complicated control.
한편, 인버터는 직류단 전압을 교류 전압으로 변환하는 기능을 수행하며, 2-레벨 인버터, 3-레벨 인버터 등으로 구성할 수 있다. 이때, 2-레벨 인버터는 가장 일반적인 방법으로 인버터의 폴 전압이 +Vdc/2, -Vdc/2 두 가지로 나오는 방식이다.On the other hand, the inverter performs a function of converting the DC terminal voltage to an AC voltage, it can be configured as a two-level inverter, a three-level inverter and the like. At this time, the two-level inverter is the most common method of the pole voltage of the inverter comes out of + V dc / 2, -V dc / 2.
그리고, 3-레벨 인버터는 인버터의 폴 전압이 인버터의 출력 전압에 따라서 양의 전압이 나오는 구간에서는 +Vdc/2와 0이 교대로 나오고, 음의 전압이 나오는 구간에서는 -Vdc/2와 0이 교대로 나오는 방식이다.Then, the three-level inverter in the pole section of the drive voltage shown a positive voltage according to the output voltage of the inverter + V dc / 2 and 0 is out alternately, in the period the voltage is out of negative -V dc / 2 and 0 is alternately.
한편, 배터리 충전기는 평상시에 배터리를 충전하는 기능을 하며, 용량 및 목적에 따라서 플라이백 컨버터, 포워드 컨버터, 푸쉬풀 컨버터, 하프-브릿지 컨버터, 풀-브릿지 컨버터, 벅 컨버터, 부스트 컨버터 등의 DC/DC 컨버터로 구성할 수 있다.On the other hand, the battery charger functions to charge the battery at normal times, and according to the capacity and purpose, the DC / DC of the flyback converter, forward converter, push-pull converter, half-bridge converter, full-bridge converter, buck converter, boost converter, etc. It can be configured as a DC converter.
배터리 방전기는 입력전원 이상, 정전, 과부하 등과 같은 사고 발생 시 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 직류단 전압을 일정하게 유지하는 기능을 수행하며, 용량 및 목적에 따라서 배터리 충전기와 마찬가지로 DC/DC 컨버터로 구성할 수 있다.The battery discharger maintains a constant DC link voltage by using the energy stored in the battery in case of an accident such as an input power failure, power failure, or overload.It consists of a DC / DC converter like a battery charger according to its capacity and purpose. can do.
즉, 종래의 이중변환 UPS는 전술한 바와 같은 구성요소에서 알 수 있듯이, 배터리 방전기를 별도로 제작하여 배터리 방전기 역할을 수행할 수 있도록 설계해야만 하는 문제점이 있다.That is, the conventional double conversion UPS has a problem in that it must be designed to perform the role of battery discharger by separately manufacturing a battery discharger, as can be seen in the above components.
본 발명의 목적은, 배터리 방전기를 별도로 구성하지 않고, 일반 정류기 또는 인터리브 방식으로 구성된 정류기가 PFC(Power Factor Corrector)기능 뿐만 아니라 배터리 방전기 기능을 수행하도록 제어함으로써, 보드 사이즈를 최소화 할 수 있고 배터리 방전기에 해당하는 부품 구입에 대한 비용을 절감시키는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to control board rectifiers configured as a general rectifier or an interleaved method to perform not only a PFC (Power Factor Corrector) function but also a battery discharger function without separately configuring a battery discharger, thereby minimizing board size and allowing a battery discharger to discharge. The purpose is to reduce the cost of purchasing the corresponding parts.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치는, 배터리 충전기 입력이 직류단인 경우, 정류기(100)와 인버터(200)를 통해서 부하에 에너지를 공급함과 동시에 배터리 충전기(300)를 통해서 배터리(B)를 충전시키되, 입력전압이 불규칙하거나 정전이 발생하는 경우, 자동으로 배터리 모드로 절체되어 정류기가 DC/DC 컨버터로 동작을 해서 배터리(B) 전압을 일정한 직류전압으로 승압시켜 인버터(200)를 통해 부하로 안정적인 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.In the dual conversion uninterruptible power supply device which removes the battery discharger of the present invention for achieving the above technical problem, when the battery charger input is a DC terminal, the battery charger while supplying energy to the load through the
배터리 충전기 입력이 교류단인 경우, 정류기(100)와 인버터(200)를 통해서 부하에 에너지를 공급함과 동시에 배터리 충전기(300)가 배터리(B)를 충전시키되, 입력전압이 불규칙하거나 정전이 발생하는 경우, 자동으로 배터리 모드로 절체되어 정류기가 DC/DC 컨버터로 동작을 해서 배터리(B) 전압을 일정한 직류전압으로 승압시켜 인버터(200)를 통해 부하로 안정적인 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.When the battery charger input is an AC stage, the battery charger 300 charges the battery B while supplying energy to the load through the
상기와 같은 본 발명에 따르면, 배터리 방전기를 별도로 구성하지 않고, 일반 정류기 또는 인터리브 방식으로 구성된 정류기가 PFC(Power Factor Corrector)기능 뿐만 아니라 배터리 방전기 기능을 수행하도록 제어함으로써, 보드 사이즈를 최소화 할 수 있고 배터리 방전기에 해당하는 부품 구입에 대한 비용을 절감하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the board size can be minimized by controlling the rectifier configured as a general rectifier or an interleaved method to perform the battery discharger function as well as the power factor corrector (PFC) function without separately configuring the battery discharger. The cost of purchasing the parts corresponding to the battery discharger can be reduced.
도 1은 종래의 배터리 방전기를 구성한 이중변환 UPS를 도시한 구성도.
도 2는 종래의 방전기가 구비된 이중변환 UPS 동작모드를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치의 동작 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치의 정류기 회로도를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치의 정류기를 n개의 인터리브 방식으로 구성한 회로도를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치의 제어 시스템 구성을 도시한 도면.1 is a configuration diagram showing a double conversion UPS constituting a conventional battery discharger.
2 is a diagram illustrating a double conversion UPS operation mode equipped with a conventional discharger.
Figure 3 is a block diagram showing a double conversion uninterruptible power supply with a battery discharger in accordance with the present invention.
Figure 4 is a configuration diagram of the operation of the dual conversion uninterruptible power supply with a battery discharger in accordance with the present invention.
5 is a diagram illustrating a rectifier circuit diagram of a double conversion uninterruptible power supply device having a battery discharger according to the present invention;
FIG. 6 is a circuit diagram of n interleaved rectifiers of a double conversion uninterruptible power supply device having a battery discharger according to the present invention; FIG.
7 is a diagram illustrating a control system configuration of a double conversion uninterruptible power supply device having a battery discharger according to the present invention;
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It should be interpreted in terms of meaning and concept. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치(A)는, 종래의 구성과 상이하게 별도의 배터리 방전기 구성없이, 일반 또는 인터리브 방식으로 구성된 정류기(100), 인버터(200), 배터리 충전기(300) 및 배터리(B)를 포함하여 구성되며, 배터리 충전기 입력이 직류단인 경우, 도 3의 (A)와 같이 구성되고, 배터리 충전기 입력이 교류단인 경우, 도 3의 (B)와 같이 구성된다.
As shown in FIG. 3, the dual conversion uninterruptible power supply A removing the battery discharger according to the present invention is a
구체적으로, 본 발명에 따른 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치(A)는, 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 배터리 충전기 입력이 직류단인 경우, 일반 또는 인터리브 방식으로 구성된 정류기(100)와 인버터(200)를 통해서 부하에 에너지를 공급함과 동시에 배터리 충전기(300)가 배터리(B)를 충전시키되, 입력전압이 불규칙하거나 정전이 발생하는 경우, 자동으로 배터리 모드로 절체되어 정류기(100)가 DC/DC 컨버터로 동작을 해서 배터리(B) 전압을 일정한 직류전압으로 승압시켜 인버터(200)를 통해 부하로 안정적인 전원을 공급하도록 구성된다.Specifically, the dual conversion uninterruptible power supply (A) removing the battery discharger according to the present invention, as shown in (A) of Figure 3, when the battery charger input is a DC terminal, a rectifier configured in a general or interleaved manner ( While supplying energy to the load through the
한편, 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 배터리 충전기 입력이 교류단인 경우, 일반 또는 인터리브 방식으로 구성된 정류기(100)와 인버터(200)를 통해서 부하에 에너지를 공급함과 동시에 배터리 충전기(300)가 에너지를 배터리(B)에 충전시키되, 입력전압이 불규칙하거나 정전이 발생하는 경우, 자동으로 배터리 모드로 절체되어 정류기(100)가 DC/DC 컨버터로 동작하여 배터리(B) 전압을 일정한 직류전압으로 승압시켜 인버터(200)를 통해 부하로 안정적인 전원을 공급한다.
Meanwhile, as shown in FIG. 3B, when the battery charger input is an AC terminal, the battery charger 300 simultaneously supplies energy to the load through the
한편, 도 4는 본 발명에 따른 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치(A)의 모드별 동작 구성도를 도시한 도면이다.On the other hand, Figure 4 is a view showing the operation configuration diagram for each mode of the double conversion uninterruptible power supply (A) removing the battery discharger according to the present invention.
도 4의 (A)와 같이 평상시 정상모드로 동작하여, 일반 또는 인터리브 방식으로 구성된 정류기(100)가 PFC(Power Factor Corrector)로 기능을 수행하여 상용 입력전원으로부터 입력 전류를 제어하여 역률을 단위 역률로 제어하면서 직류단 전압을 일정하게 제어하여 인버터(200)에 공급하고, 인버터(200)는 정류기(100)로부터 인가받은 전원을 부하에 안정적으로 공급하며, 배터리 충전기(300)는 DC/DC 컨버터로 구성되어 배터리(B)에 에너지를 저장한다.
As shown in FIG. 4A, the
한편, 입력전원의 이상 또는 정전과 같이 사고 발생시, 즉각적(무순단)으로 배터리 모드로 전환하여 도 4의 (B)와 같이 정류기(100)가 DC/DC 컨버터 기능을 수행하고, 배터리(B)의 전압을 일정한 직류전압으로 승압시켜 인버터(200)를 통해 부하에 양질의 안정적인 전원을 공급한다.On the other hand, in the event of an accident such as an abnormal power supply or power failure, the battery mode is immediately switched to the battery mode, and the
그리고, 도4의 (C)는 바이패스 모드로 인버터 고장시 또는 과부하시에 동작하며 상용전원을 직접 부하에 공급한다.4C shows the bypass mode, which operates when the inverter breaks down or overloads, and supplies commercial power directly to the load.
또한, 본 발명에 따른 일반 또는 인터리브 방식으로 구성된 정류기(100)는 중성점(Neutral)이 있는 방식으로, 부스트 컨버터, 하프-브릿지 컨버터, 비엔나 컨버터, 또는 Two-Switch 컨버터 중에 어느 하나로 구성될 수 있다.
In addition, the
도 5는 본 발명에 따른 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치(A)의 정류기(100)에 대한 회로도이다.5 is a circuit diagram of the
본 발명에 따른 회로 구성은 단상을 기준으로 구성하였으나, 3상의 무정전전원장치의 경우, 3상 4선식으로 중성선이 하나로 묶이기 때문에 단상 3개를 병렬로 연결하면, 3상으로 구성하여 사용할 수 있다.The circuit configuration according to the present invention is configured based on a single phase, but in the case of a three-phase uninterruptible power supply, since the neutral wires are grouped together in a three-phase four-wire type, three single-phase connections in parallel can be used in three phases. .
도 5의 (A)는 부스트 컨버터를 적용한 회로이며, 동작원리는 스위치가 ON되어 있는 동안은 입력전원이 인덕터 양단에 연결되어 전류의 충전이 이루어지고, 스위치가 OFF되면 충전된 전류가 출력단에 전달된다. 부스트 컨버터로 구성하면 스위칭 소자의 내압이 부스트 컨버터 직류단 전압의 절반인 장점이 있다.5A is a circuit to which a boost converter is applied, and an operation principle is that input power is connected to both ends of the inductor while the switch is turned on to charge the current, and when the switch is turned off, the charged current is transferred to the output terminal. do. The boost converter has the advantage that the breakdown voltage of the switching element is half the voltage of the boost converter DC terminal.
또한, 도 5의 (B)는 하프-브릿지 컨버터를 적용한 회로로, 하프-브릿지 컨버터 회로의 장점은 스위칭 소자 2개만을 사용하기 때문에 구성이 간단하지만 스위칭 소자의 내압이 직류단 전압으로 높은 단점이 있다.In addition, (B) of FIG. 5 is a circuit to which a half-bridge converter is applied. The advantage of the half-bridge converter circuit is simple because only two switching elements are used, but the breakdown voltage of the switching element is high due to the DC voltage. have.
또한, 도 5의 (C)는 비엔나 컨버터를 적용한 회로로, 비엔나 스위치의 스위칭 상태와 입력전류의 극성에 따라 결과적으로 PFC의 출력이 +Vdc/2, -Vdc/2을 갖고, 이때 스위칭 소자의 내압은 직류단 전압이 된다.In addition, (C) of FIG. 5 is a circuit to which a Vienna converter is applied, and as a result, the output of the PFC has + V dc / 2 and -V dc / 2 depending on the switching state of the Vienna switch and the polarity of the input current. The breakdown voltage of the device is a DC terminal voltage.
그리고, 도 5의 (D)는 Two-Switch 컨버터를 적용한 회로이며, 위에서 언급한 다른 컨버터에 비해 매우 간결한 구성으로 되어 있지만 이 역시 스위칭 소자의 내압은 직류단 전압이 된다.
5 (D) is a circuit to which a two-switch converter is applied, and has a very simple configuration compared to the other converters mentioned above, but the breakdown voltage of the switching element is a DC terminal voltage.
도 6은 본 발명의 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치(A)에 n개의 정류기를 인터리브 방식으로 구성한 회로이며, 이때 정류기는 도 5의 정류기 방식이 모두 해당된다.FIG. 6 is a circuit in which n rectifiers are interleaved in the double conversion uninterruptible power supply A in which the battery discharger of the present invention is removed, and the rectifiers correspond to the rectifier method of FIG. 5.
구체적으로, 인터리브 동작은 위상차에 의해 분배 된 전류 간 상쇄효과가 발생되어 고주파 리플을 1/n배로 저감이 가능하고, 스위칭(동작) 주파수의 n배의 효과를 획득할 수 있으며, 단일 정류기에 비해 전력손실도 저감 및 역률 THD 감소 등의 장점을 가지게 된다.Specifically, the interleaving operation generates a canceling effect between currents distributed by phase difference, thereby reducing the high frequency ripple by 1 / n times, and obtaining the effect of n times the switching (operating) frequency, compared to a single rectifier. Power loss is also reduced and power factor THD is reduced.
또한, 스위치, 인덕터, 커패시터 등의 능/수동 소자의 병렬구성으로 인해 입력전류가 병렬로 연결되는 정류기의 개 수 만큼 나누어지므로 각 정류기에 사용되는 부품의 전류정격을 줄일 수 있다. 이로 인하여 정격용량 선정의 용이성, 효율 향상, 열 특성을 개선 할 수 있다.
In addition, due to the parallel configuration of active / passive devices such as switches, inductors, and capacitors, the input current is divided by the number of rectifiers connected in parallel, thereby reducing the current rating of the components used in each rectifier. This can improve the ease of selecting the rated capacity, improve the efficiency, and improve the thermal characteristics.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치(A)의 제어 시스템 구성도이다.On the other hand, Figure 7 is a control system configuration of a double conversion uninterruptible power supply (A) with a battery discharger according to the present invention.
도 7의 (A)에 도시된 바와 같이, 정상 모드 제어동작은 입력전압, 전류, 출력전압이 디지털 제어기에 입력되고 DC링크 언밸런스를 없애기 위해 각각의 전압, 전류제어기를 복합적인 다중루프로 사용하여 연산된 결과는 최종적으로 VPFC 신호로 출력된다. 이때, 디지털 제어기는 PI, IP, 또는 PR 제어기 중에 어느 하나로 구성될 수 있다.As shown in Fig. 7A, the normal mode control operation uses input voltages, currents, and output voltages to the digital controller and uses respective voltage and current controllers in a complex multi-loop to eliminate DC link unbalance. The calculated result is finally output as a V PFC signal. In this case, the digital controller may be configured as any one of a PI, an IP, and a PR controller.
또한, 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 배터리 모드 제어동작은 입력전압을 제외한 나머지 값들이 디지털 제어기에 입력되고, 각각의 전압, 전류제어기를 복합적인 다중루프로 사용하여 연산된 결과가 최종적으로 VConv 신호로 출력되며, 제어기는 마찬가지로 PI, IP, 또는 PR 제어기 중에 어느 하나로 구성된다.In addition, as shown in (B) of FIG. 7, the battery mode control operation is performed by inputting the remaining values except the input voltage to the digital controller, and using the multiple multi-loops for the respective voltage and current controllers. Finally, it is output as a V Conv signal, and the controller is similarly configured as either a PI, IP, or PR controller.
이때, PI(Proportional-Integral) 제어기는, 오차신호를 적분하여 제어신호를 만들어내는 적분제어를 병렬로 연결하여 사용하는 제어기로, 비례제어 부분과 더불어 오차신호를 적분(Integral)하여 제어신호를 만드는 적분제어를 함께 쓴다는 뜻에서 이 기법에 의한 제어기를 비례적분 제어기, 또는 PI제어기라 지칭한다. 정상상태 오차를 없애면서 시스템의 반응을 빠르게 하려면 PI제어기를 사용하면 된다.At this time, the PI (Proportional-Integral) controller is a controller that connects the integral control in parallel to generate a control signal by integrating the error signal, and uses a parallel control. The controller based on this technique is referred to as proportional integral controller or PI controller in the sense that integral control is used together. You can use a PI controller to speed up the system's response while eliminating steady-state errors.
또한, IP(Integral-Proportional) 제어기는, PI제어기와 비교해서 P제어기 부분의 위치를 변경하여 구성하는데 지령값과 실제 측정값의 오차를 비례 제어하는 PI제어기와는 달리 IP제어기는 실제 측정값에 대한 비례 제어를 한다는 차이점이 있다.In addition, the IP (Integral-Proportional) controller is configured by changing the position of the P controller compared with the PI controller. Unlike the PI controller which proportionally controls the error between the command value and the actual measured value, the IP controller is applied to the actual measured value. The difference is that they have proportional control.
또한, IP제어기는 PI제어기와 다르게 전달함수에 영점이 없어서 오버슈트 및 안정화 시간 등을 원하는 특성이 되도록 제어이득을 설정하기 용이하며, 동일한 크기의 오버슈트를 기준으로 할 때 PI제어기보다 이득을 더 크게 할 수가 있다. 즉, 대역폭을 크게 할 수 있어 외란에 대해 더 좋은 응답 특성을 가질 수 있는 장점이 있다.Also, unlike the PI controller, the IP controller does not have a zero point in the transfer function, so it is easy to set the control gain to obtain the desired characteristics such as overshoot and stabilization time, and more gain than the PI controller based on the same size of overshoot. I can make it big. That is, it is possible to increase the bandwidth has the advantage that can have a better response characteristics for disturbance.
그리고, PR(Proportional-Resonant) 제어기는, 무한 이득을 교류 기본파 성분에 넣을 수 있기 때문에 PR 제어기는 PI 제어기에서 사용되는 디커플링 기법과 복잡한 변환 없이 제로 정상상태오차에 도달할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the PR-proportional-resonant controller can put infinite gain into the AC fundamental components, the PR controller has an advantage of reaching zero steady-state error without the decoupling technique and the complicated conversion used in the PI controller.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.
A: 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치
100: 정류기 200: 인버터
300: 배터리 충전기 B: 배터리A: double conversion uninterruptible power supply with battery discharger removed
100: rectifier 200: inverter
300: battery charger B: battery
Claims (6)
배터리 충전기 입력이 직류단인 경우, 정류기(100)와 인버터(200)를 통해서 부하에 에너지를 공급함과 동시에 배터리 충전기(300)가 에너지를 배터리(B)에 충전시키되, 입력전압이 불규칙하거나 정전이 발생하는 경우, 자동으로 배터리 모드로 절체되어 배터리(B)에 저장된 에너지를 정류기(100)가 DC/DC 컨버터로 동작을 해서 배터리(B) 전압을 일정한 직류전압으로 승압시켜 인버터(200)를 통해 부하로 안정적인 전원을 공급하고,
배터리 충전기 입력이 교류단인 경우, 정류기(100)와 인버터(200)를 통해서 부하에 에너지를 공급함과 동시에 배터리 충전기(300)가 에너지를 배터리(B)에 충전시키되, 입력전압이 불규칙하거나 정전이 발생하는 경우, 자동으로 배터리 모드로 절체되어 배터리(B)에 저장된 에너지를 정류기(100)가 DC/DC 컨버터로 동작을 해서 배터리(B) 전압을 일정한 직류전압으로 승압시켜 인버터(200)를 통해 부하로 공급하고,
입력전압, 전류, 출력전압을 입력받고, DC링크 언밸런스를 없애기 위해 각각의 전압, 전류를 복합적인 다중루프로 사용하여 연산된 결과를 최종적으로 VPFC 신호로 출력하는 디지털 제어기;를 포함하되,
상기 디지털 제어기는,
PI(Proportional Integral) 제어기, IP(Integral Proportional) 제어기, 또는 PR(Proportional Resonant) 제어기 중에 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치.
In a double conversion uninterruptible power supply,
When the battery charger input is a DC terminal, the battery charger 300 charges energy to the battery B while supplying energy to the load through the rectifier 100 and the inverter 200, but the input voltage is irregular or power failure In case of occurrence, the battery B is automatically switched to the battery mode, and the rectifier 100 operates as a DC / DC converter to boost the battery B voltage to a constant DC voltage through the inverter 200. Supply stable power to the load,
When the battery charger input is an AC stage, the battery charger 300 charges the energy to the battery B while supplying energy to the load through the rectifier 100 and the inverter 200, but the input voltage is irregular or a power failure occurs. In this case, the battery is automatically switched to the battery mode, the rectifier 100 operates as a DC / DC converter to boost the battery B voltage to a constant DC voltage and loads the energy stored in the battery B through the inverter 200. Supplied with
A digital controller that receives an input voltage, a current, an output voltage, and finally outputs a result calculated as a V PFC signal by using each of the voltages and currents in a complex multi-loop to eliminate DC link unbalance.
The digital controller comprising:
A dual conversion uninterruptible uninterruptible power supply having a battery discharger characterized in that it is composed of any one of a PI (Proportional Integral) controller, an IP (Integral Proportional) controller, or a PR (Proportional Resonant) controller.
PFC(Power Factor Corrector)로 기능을 수행하여 상용 입력전원으로부터 입력 전류를 제어하여 역률을 단위 역률로 제어하면서 상기 인버터(200)로 일정한 직류전압을 공급하는 정류기(100);
상기 정류기(100)로부터 인가받은 전원을 부하에 안정적으로 전원을 공급하는 인버터(200); 및
DC/DC 컨버터로 구성되어 배터리(B)에 에너지를 저장하는 배터리 충전기(300);를 포함하되,
입력전원의 이상 또는 정전과 같이 사고 발생시, 즉각적(무순단)으로 배터리 모드로 전환하여 상기 정류기(100)가 DC/DC 컨버터 기능을 수행하고, 배터리(B)의 전압을 일정한 직류전압으로 승압시켜 상기 인버터(200)에 안정적으로 공급하고, 부하에 양질의 안정된 에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치.
The method of claim 1,
A rectifier (100) which performs a function as a power factor corrector (PFC) to control the input current from a commercial input power source to supply a constant DC voltage to the inverter 200 while controlling the power factor to a unit power factor;
An inverter (200) for stably supplying power to the load from the power supplied from the rectifier (100); And
It includes; a battery charger 300 configured as a DC / DC converter to store energy in the battery (B),
In case of an accident such as an abnormal power supply or power failure, the rectifier 100 performs a DC / DC converter function by immediately switching to battery mode and boosts the voltage of the battery B to a constant DC voltage. A dual conversion uninterruptible power supply having a battery discharger, characterized in that to stably supply to the inverter 200, supplying stable energy of good quality to the load.
상기 정류기(100)는,
중성점(Neutral)을 포함하여 구성되며,
부스트 컨버터, 하프-브릿지 컨버터, 비엔나 컨버터, 또는 Two-Switch 컨버터 중에 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치.
The method of claim 1,
The rectifier 100,
It consists of a neutral (Neutral),
12. A dual conversion uninterruptible power supply with no battery discharger, characterized in that it comprises one of a boost converter, a half-bridge converter, a Vienna converter, or a two-switch converter.
상기 정류기(100)는,
3상 4선식으로 중성선이 하나로 묶여 구성되며, 단상 3개를 병렬로 연결하여 3상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치.
The method of claim 1,
The rectifier 100,
A dual conversion uninterruptible power supply having a battery discharger, characterized in that the three-phase four-wire type, the neutral wire is bundled into one, consisting of three phases by connecting three single phases in parallel.
상기 정류기(100)는,
인터리브 방식으로 구성되어 위상차에 의해 분배 된 전류 간 상쇄효과 발생에 따라 고주파 리플을 저감시키되,
스위치, 인덕터 및 커패시터를 포함하는 능동 또는 수동 소자를 병렬로 배치하여 입력전류가 병렬로 연결되는 정류기의 개수만큼 나누어지도록 구성하여 각 정류기에 사용되는 부품의 전류정격을 저감시키는 것을 특징으로 하는 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치.The method of claim 1,
The rectifier 100,
It is composed of interleaved method to reduce high frequency ripple according to occurrence of offset effect between currents distributed by phase difference.
Battery discharger characterized in that the active or passive elements including switches, inductors and capacitors are arranged in parallel so that the input current is divided by the number of rectifiers connected in parallel to reduce the current rating of the components used in each rectifier. Removed double conversion uninterruptible power supply.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130093611A KR101343953B1 (en) | 2013-08-07 | 2013-08-07 | Double conversion uninterruptible power supply of eliminated battery discharger |
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| KR1020130093611A KR101343953B1 (en) | 2013-08-07 | 2013-08-07 | Double conversion uninterruptible power supply of eliminated battery discharger |
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107809131A (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-16 | 伊顿制造（格拉斯哥）有限合伙莫尔日分支机构 | Uninterrupted power source |
| US10291041B2 (en) | 2015-12-02 | 2019-05-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Power supply system having lithium battery |
| RU212595U1 (en) * | 2021-12-21 | 2022-07-29 | Акционерное общество "Проектно-конструкторское бюро "РИО" | DEVICE OF UNINTERRUPTED POWER SUPPLY OF AUTOMATED COMMUNICATION COMPLEX |
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| KR100509263B1 (en) * | 2004-04-21 | 2005-08-22 | 주식회사 크로마아이티 | A high efficiency uninterruptible power supply of a on and off line compositeness to come |
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2013
- 2013-08-07 KR KR1020130093611A patent/KR101343953B1/en active IP Right Grant
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| RU221961U1 (en) * | 2023-10-10 | 2023-12-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" | UNIVERSAL POWER SUPPLY WITH STORAGE FOR OPERATING CURRENT SOURCE WITH VOLTAGE 110 OR 230 V |
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