KR101368699B1 - 전압-주파수 가변형 전원장치 - Google Patents

전압-주파수 가변형 전원장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전압-주파수 가변형 전원장치에 관한 것으로, 상용전원을 직류전원으로 변환하는 정류회로, 정류회로로부터 입력되는 직류전원을 설정된 주파수의 교류전원으로 변환하는 브리지 스위칭 회로, 브리지 스위칭 회로에서 출력되는 교류전원을 변압하여 출력하는 고전압 트랜스, 브리지 스위칭 회로의 구동을 위한 게이트 신호를 전송하는 게이트 드라이버, 게이트 드라이버에 PWM 신호를 제공하는 PWM 신호 발생부, PWM 신호 발생부에 설정된 주파수 정보를 제공하는 마이크로 컨트롤러를 포함하되, PWM 신호 발생부는 삼각파 신호를 생성는 삼각파 생성부, 마이크로 컨트롤러로부터 입력받은 설정된 주파수의 정현파 신호를 생성하는 DA 컨버터, 삼각파와 DA 컨버터로부터 입력되는 정현파 신호를 입력받아 게이트 드라이버에 공급되는 PWM 신호를 생성하는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압-주파수 가변형 전원장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 전압-주파수 가변형 전원장치는 마이크로 컨트롤러를 DA 컨버터에서 출력되는 정현파 신호의 전압 및 주파수를 조절하여 출력전원의 전압 및 주파수를 용이하게 가변할 수 있다.

Description

전압-주파수 가변형 전원장치{VOLTAGE-FREQUENCY VARIABLE POWER DEVICE}
본 발명은 스위치 전원장치에 관한 것으로 특히, 전압-주파수 가변형 스위칭 전원장치에 관한 것이다.
전압-주파수 스위칭 전원장치는 세계 각국의 각각 다른 전력 시스템과 환경에 맞는 전자제품, 산업용 기기 등의 제품 개발 및 성능 시험의 용도로 개발되고 있다.
국내의 경우 220V/60Hz의 전원을 표준으로 사용하고 있으나, 미국의 경우 110V/60Hz, 일본의 경우 110V/50Hz 등의 전원을 표준으로 사용하고 있다. 특히, 동남아시아, 중남미 국가의 전력공급이 불안정한 지역의 경우 10~20%의 전력변동율이 있어 전자제품 등에 손상을 줄 수 있다.
종래 전력장치는 아날로그 방식으로 제어되거나, 주파수의 제어가 50Hz와 60Hz로 한정되어 조절되는 방식이 대부분이다. 특히, 대전력 전원장치는 전압-주파수의 제어폭이 크지 않고, 무게와 부피가 지나치게 무겁고 큰 문제점이 상존하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 디지털 제어 방식을 적용하여 전압-주파수 원격제어 전압-주파수 원격계측, 전원장치의 동작상태 등 원격감시가 가능하고, 전압원의 제어 정밀도가 높은 시험용 상용전력시험환경을 제공할 수 있는 전압-주파수 변환 전원장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상용전원을 직류전원으로 변환하는 정류회로; 상기 정류회로로부터 입력되는 상기 직류전원을 설정된 주파수의 교류전원으로 변환하는 브리지 스위칭 회로; 상기 브리지 스위칭 회로에서 출력되는 상기 교류전원을 변압하여 출력하는 고전압 트랜스; 상기 브리지 스위칭 회로의 구동을 위한 게이트 신호를 전송하는 게이트 드라이버; 상기 게이트 드라이버에 PWM 신호를 제공하는 PWM 신호 발생부; 상기 PWM 신호 발생부에 상기 설정된 주파수 정보를 제공하는 마이크로 컨트롤러를 포함하되, 상기 PWM 신호 발생부는 삼각파 신호를 생성는 삼각파 생성부; 상기 마이크로 컨트롤러로부터 입력받은 상기 설정된 주파수의 정현파 신호를 생성하는 DA 컨버터; 상기 삼각파와 상기 DA 컨버터로부터 입력되는 정현파 신호를 입력받아 상기 게이트 드라이버에 공급되는 상기 PWM 신호를 생성하는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압-주파수 가변형 전원장치를 제공할 수 있다.
상기 브리지 스위칭 회로는 "H" 형태로 결합되는 제1 내지 제4 스위치 소자 및 상기 제1 내지 제4 스위치 소자와 공통으로 연결된 트랜스를 포함하되,
상기 제1 스위치 소자와 상기 제2 스위치 소자의 입력단이 상기 정류회로와 연결되고, 출력단은 상기 제3 및 제4 스위치 소자 각각의 입력단 및 상기 고전압 트랜스에 연결되며,상기 트랜스는 상기 제1 및 제2 스위치 소자의 출력단과 상기 제2 및 제4 스위치 소자의 입력단과 연결될 수 있다.
상기 비교부는 상기 제1 내지 제4 스위치 소자 각각의 게이트 입력단으로 인가되는 게이트 신호들을 생성하기 위한 PWM 신호를 출력하는 제1 내지 제4 비교기를 포함하며, 상기 제1 및 제3 비교기는 상기 제1 및 제3 스위치 소자의 게이트 구동신호를 위한 PWM 신호를 생성하며, 상기 제2 및 제4 비교기는 상기 제2 및 제4 스위치 소자의 게이트 구동신호를 위한 PWM 신호를 생성하되, 상기 제1 및 제3 비교기는 정(+)단자에 상기 삼각파 신호가 입력되고, 부(-)단자에 상기 정현파 신호가 입력되며, 상기 제2 및 제4 비교기는 정(+)단자에 상기 정현파 신호가 입력되고, 부(-)단자에 상기 삼각파 신호가 입력될 수 있다.
상기 제2 및 제4 비교기에 입력되는 정현파 신호의 오프셋을 조절하기 위한 적어도 하나의 오프셋 조정기를 더 포함할 수 있다.
상기 오프셋 조정기는 상기 제2 및 제4 비교기에서 출력되는 PWM 신호가 3~4㎲ 옵셋을 가지고 출력되도록 상기 정현파 신호를 출력시킬 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러는
Figure 112012067060983-pat00001
에 의해 상기 정현파 신호의 출력전압 및 주파수를 조절하는 데이터를 상기 DA 컨버터로 공급할 수 있다. (여기서, G는 이득, sinθ는 1~360도에 해당하는 값, Vout는 출력하고자 하는 전압값, N은 상기 DA 컨버터의 분해능(비트)의 반분한 값임.)
본 발명의 실시 예에 따른 전압-주파수 가변형 전원장치는 상용교류 전압을 기기에 맞도록 설정된 전압 및 주파수를 조정하여 안정된 교류전압으로 출력할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전압-주파수 가변형 전원장치는 PWM 제어시 삼각파와 정현파를 이용하고, 정현파의 오프셋 조절을 통해 브리지 스위칭 소자의 게이트 온/오프를 조절함으로써 출력되는 교류전압의 주파수와 전압을 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전압-주파수 가변형 전원장치를 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 PWM 신호 생성부를 도시한 블록도.
도 3은 도 1에 도시된 브리지 스위칭 회로의 일 예를 도시한 회로도.
도 4는 도 1에 도시된 PWM 신호 생성부에서 출력되는 신호를 도시한 타이밍도.
도 5는 도 4에 도시된 오프셋 조정부를 통해 출력되는 정현파 신호를 도시한 파형도.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전압-주파수 가변형 전원장치를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전압-주파수 가변형 전원장치는 정류회로(30), 릴레이스위치(40), 전압검출분압회로(60), 브리지 스위칭 회로(710), 게이트 드라이버(740), DC-DC컨버터(730), PWM 신호 발생부(80), 마이크로 컨트롤러(90), 고전압 트랜스(100), 전압검출 트랜스(110), AD 컨버터(120)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 정류회로(30)는 상용 교류전원을 직류전원으로 변환한다. 여기서, 정류회로(30)는 브리지 회로 등이 사용될 수 있다. 정류회로(30)의 전단에는 후단의 회로들을 과전류 또는 과전압으로부터 보호하는 보호회로(10)가 구비될 수 있다.
릴레이 스위치(40)는 전원장치를 자동 또는 원격제어를 통해 온 또는 오프시킨다. 릴레이 스위치(40)는 전력용 반도체 소자 등이 사용될 수 있으며, 스위치 제어는 마이크로 컨트롤러(90)로부터 입력된 제어신호를 통해 릴레이 스위치(40)를 제어하는 릴레이 제어회로(50)를 통해 이루어질 수 있다.
전압검출분압회로(60)는 변환된 직류전압의 크기를 계측하기 위한 것으로, 릴레이 스위치(40)를 통해 입력되는 직류전압을 마이크로 컨트롤러(90)측으로 전달한다.
AD 컨버터(120)는 전압검출분압회로(60)에서 입력되는 직류 전압을 마이크로 컨트롤러(90)에 제공하며, 전원장치의 출력단측에 위치하는 고전압트랜스(100)로부터 입력되는 교류전압을 직류전압을 변환하여 마이크로 컨트롤러(90)에 제공한다.
여기서, 고전압트랜스(100)에서 출력되는 교류 전압은 전압검출 트랜스(110)를 통해 AD 컨버터(120)에 입력가능한 레벨로 변환될 수 있다.
마이크로 컨트롤러(90)는 외부 제어장치(130) 또는 수동전압 주파수조절기(140)에서 사용자가 설정한 전압 또는 주파수 정보를 수신하여 이에 상응하는 제어신호를 생성한다. 예를 들면, 마이크로 컨트롤러(90)는 비교부(840)에서 출력되는 PWM 신호를 생성하도록 하는 디지털 주파수 및 전압 신호를 DA 컨버터(830)에 공급한다.
마이크로 컨트롤러(90)는 비교부(840)의 오프셋을 조절하는 오프셋 제어신호를 생성할 수도 있다. 그리고 마이크로 컨트롤러(90)는 릴레이 제어부(50)에 공급되는 제어신호를 생성할 수 있다.
브리지 스위칭 회로(710)는 출력하고자 하는 전압과 주파수를 가지는 전원을 생성하여 고전압 트랜스(100)에 제공한다. 브리지 스위칭 회로(710)는 고속의 펄스형태의 PWM 신호에 따라 전력을 스위칭하여 설정된 전압 및 주파수를 가지는 정현파 신호를 출력할 수 있다.
브리지 스위칭 회로(710)는 전력용 반도체 스위치 소자 등이 사용될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 IGBT가 사용된 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 유사한 특성을 가지는 반도체 스위치 소자가 사용될 수 있다. 브리지 스위칭회로는 복수의 반도체 스위치 소자가 "H" 형태로 결합되며, 각각의 반도체 스위치 소자의 온 및 오프에 의해 설정된 전압 및 설정된 주파수를 가지는 교류전원이 출력된다. 브리지 스위칭 회로(710)에 대한 설명은 도 3을 참조하여 다시 하기로 한다.
게이트 드라이버(740)는 브리지 스위칭 회로(710)의 대전력 반도체 스위치 소자의 게이트단에 게이트 구동신호를 공급할 수 있다. 게이트 드라이버(740)는 마이크로 컨트롤러(90) 및 비교부(840)를 통해 입력되는 게이트 제어신호를 통해 게이트 온 또는 게이트 오프 신호를 브리지 스위칭 회로(710)에 공급한다.
게이트 드라이버(740)는 DC-DC 컨버터(730)에서 입력되는 직류 전압 또는 직류 전류를 게이트 온 또는 게이트 오프 되도록 제어되는 신호에 따라 브리지 스위칭 회로(710)에 제공한다. DC-DC 컨버터(730)는 1차측 전원과 2차측 전원이 분리된다.
본 발명의 실시 예에서는 브리지 스위칭 회로(710)에 포함된 각각의 IGBT의 게이트 입력부를 보호하기 위하여 스위치 보호회로(720)를 추가로 구비할 수 있다. 스위치 보호회로(720)는 저항회로와 제너다이오드 등으로 구성된 클램프 보호회로로써 스위칭 회로로 구성될 수 있다.
PWM 신호 발생기(80)는 삼각파 발진기(810), 타이밍 조절장치(820), DA 컨버터(830) 및 비교부(840)를 포함할 수 있다.
삼각파 발진기(810)는 일정 주기를 가지는 삼각파를 발생시킨다. 도 1에 도시된 바와 같이, 삼각파 발진기(810)는 10KHz의 주파수를 가지는 기준파형을 생성하여 비교부(840)에 제공한다.
DA 컨버터(830)는 마이크로 컨트롤러(90)에서 입력된 정현파 데이터 신호를 아날로그 신호로 변환하여 비교부(840)에 제공한다. DA 컨버터(830)는 마이크로 컨트롤러(90)에서 1도 단위로 계산된 사인값을 기준으로 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, DA 컨버터(830)가 12비트 분해능을 가진다면 총 4096개의 출력단위를 가질 수 있으며, 교류전원은 양(+)주기와 음(-)주기를 반복하므로 기본값인 4096의 1/2인 2048을 기준으로 한다. 여기서 출력전압이 0V일 때 DA 컨버터(830)의 출력값은 2048을 출력한다.
DA 컨버터(830)에서 2048을 기준으로 전압을 제어하기 위하여 이득을 조절하며, 이득은 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112013096011544-pat00009
여기서, sinθ는 1~360도에 해당하는 사인값이며, Vout은 출력하고자 하는 전압값, N은 2048, G는 이득임.
상기에서 주파수의 생성은 비교적 간단하여 주기적으로 DA 컨버터(830)에 공급되는 360개의 sinθ의 출력주기를 조절하는 것으로 해결할 수 있다.
비교부(840)는 삼각파 발진기(810) 및 DA 컨버터(830)에서 입력되는 삼각파 신호와 정현파 아날로그 신호를 이용하여 게이트 드라이버(740)에 공급될 게이트 구동신호를 생성한다. 비교부(840)는 복수의 비교기가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 비교부(840)는 복수의 비교기를 사용할 수 있다. 이에 대한 설명은 추후 도 2을 통해 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 본 발명에서는 비교부(840)와 게이트 드라이버(740) 사이에 논리 보호회로(150)를 추가로 구비할 수 있다. 이때, 논리 보호회로(150)는 비교부(840)에서 출력되는 신호들의 레벨을 유지시킬 수 있다.
고전압 트랜스(100)는 브리지 스위칭 회로(710)에서 입력되는 교류전원을 상용 전압레벨로 승압시켜 출력한다.
도 2는 도 1에 도시된 DA 컨버터, 삼각파 발진기 및 비교부를 상세히 도시한 블록도이고, 도 3은 브리지 스위칭 회로를 도시한 회로도이며, 도 4는 도 2에 도시된 비교부에서 출력되는 신호에 따라 게이트 드라이버에서 출력되는 게이트 신호들의 타이밍을 도시한 타이밍도이고, 도 5는 정상적인 정현파와 오프셋이 조절된 정현파의 진폭 지연을 도시한 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 비교부(840)는 제1 내지 제4 비교기(842 내지 848)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 비교기(842 내지 848)에는 삼각파 발진기(810)에서 입력되는 삼각파 신호와 DA 컨버터(830)로부터 제공되는 정현파 신호가 입력된다. 이때, 제1 비교기(842)와 제3 비교기(846)는 정(+) 단자에 삼각파 신호가 입력되고, 부(-) 단자에 정현파 신호가 입력된다. 제2 및 제4 비교기(844, 848)는 정(+) 단자에 정현파 신호가 입력되고, 부(-) 단자에 삼각파 신호가 입력된다.
이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같은 출력 신호를 얻을 수 있다.
이때, 제1 오프셋 조정기(910)는 제2 비교기(844)로 인가되는 정현파 신호의 오프셋을 조절하며, 제2 오프셋 조정기(920)는 제4 비교기(848)로 인가되는 정현파 신호의 오프셋을 조절한다. 제1 및 제2 오프셋 조정기(910, 920)의 기능에 대해서는 후술하기로 한다.
브리지 스위칭 회로(710)는 제1 내지 제4 스위치 소자(712 내지 718) 및 트랜스(950)를 포함할 수 있다. 브리지 스위칭 회로(710)는 도 3에 도시된 바와 같이, "H"자로 서로 결합되며, 제1 및 제2 스위치 소자(712, 714)의 입력단은 정류회로(30)측과 연결되며, 제3 및 제4 스위치 소자(716, 718)의 출력단은 전원장치의 출력측과 연결된다. 이때, 제1 및 제2 스위치 소자(712, 714)의 출력단과 제3 및 제4 스위치 소자(716, 718)의 입력단은 트랜스(950)를 사이에 두고 서로 연결될 수 있다.
상기의 제1 비교기(842)는 브리지 스위칭 회로(710)의 제1 스위치 소자(712)측으로 입력되는 PWM 신호를 출력한다. 제2 비교기(844)는 브리지 스위칭 회로(710)의 제3 스위치 소자(716) 측으로 입력되는 PWM 신호를 출력한다. 제3 비교기(846)는 브리지 스위칭 회로(710)의 제2 스위치 소자(714) 측으로 입력되는 PWM 신호를 출력하며, 제4 비교기(848)는 제4 스위치 소자(718) 측으로 입력되는 PWM 신호를 출력한다.
여기서, 제1 내지 제4 비교기(842 내지 848) 각각에서 출력되는 신호들은 게이트 드라이버(740)에 입력되며, 입력된 신호들은 게이트 드라이버(740)를 통해 브리지 스위칭 회로(710)의 각 게이트 단자에 공급된다.
여기서, 제1 내지 제4 비교기(842 내지 848)에서 출력되는 PWM 신호는 도 4에 도시된 바와 같이, H1, L1, H2, L2로 표시될 수 있다. 도 4에 도시된 타이밍 도는 ON1과 ON2의 시간에 제1 스위치 소자(712)에서 트랜스(950)를 거쳐 제4 스위치 소자(718) 방향으로 전류가 흐르는 것을 나타낸다. 이때, 출력 전압이 0V일 때, 제1 스위치 소자(712)와 제2 스위치 소자(714)에 공급되는 H1과 H2는 같은 폭의 PWM 파형을 가질 수 있다.
H1과 H2가 같은 폭의 가지는 파형을 동시에 출력할 경우 제1 스위치 소자(712)와 제2 스위치 소자(714)가 동시에 ON 상태를 유지하고, 제3 스위치 소자(716) 및 제4 스위치 소자(718)는 OFF 상태가 됨으로써 부하에는 출력이 나가지 않는 상태가 되어 0V가 된다.
또한, H1의 파형이 H2보다 넓은 폭을 가질 경우 브리지 스위칭 회로(710)는 양(+)의 전압을 출력하고, 이와 반대로 H1보다 H2의 파형의 폭이 넓으면 음(-)의 전압을 출력한다.
H1과 H2의 펄스폭은 DA 컨버터(830)의 정현파 전압이 커질 경우 넓어지며, 정현파의 전압이 작아지면 좁아진다. 브리지 스위칭 회로(710)의 주파수는 DA 컨버터(830)의 정현파 신호의 주파수와 동일하다. 이에 따라, DA 컨버터의 정현파 전압의 제어를 통해 H1, H2, L1, L2의 펄스폭 제어를 통해 브리지 스위칭 회로(710)의 파형을 조절할 수 있다.
여기서, H1의 한주기 펄스에서 H2가 H1 주기의 중앙 시간에 동시에 펄스를 출력함으로써, 결과적으로 H1의 파형이 2개로 분할되어 제1 스위치 소자(712)와 제2 스위치 소자(714)가 스위칭되므로 낮은 스위칭 속도를 통해 2배의 스위칭 속도를 얻을 수 있는 장점이 있다. 즉, 브리지 스위칭 회로(710)는 10KHz의 속도로 스위칭 되고 있으나, 제1 및 제2 스위치 소자(712, 714)와 제3 및 제4 스위치 소자(716, 718)가 주기를 분할하여 20KHz의 PWM 주파수로 채배되는 것과 같은 효과를 얻어 스위칭 동작 속도가 2배가 되는 효과가 발생한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따르면 게이트 드라이버(740)에서 브리지 스위칭 회로(710)로 공급되는 게이트 신호들간에 서로 시간차를 두고 공급한다.
구체적으로, 도 5의 타이밍 도를 참조하면, L1과 L2 파형을 만들기 위한 파형은 H1과 H2 파형을 만들기 위한 파형과 차이가 있다. 즉, L1은 H1의 반대파형인 부 파형을 출력하고, L2 파형도 H2 파형의 부 파형으로 출력되어야 한다. 그러나 H1과 H2는 L1과 L2에 비해 전위가 높은 쪽과 직접 연결되므로 브리지 스위칭 회로의 스위치 소자들간의 스위칭 속도 차이가 발생된다. 예를 들면, 제1 스위치 소자(712)가 ON일 경우 제3 스위치 소자(716)는 OFF 상태를 유지해야 하지만 매우 짧은 시간 동안 동시에 ON이 될 경우 제1 및 제3 스위치 소자(712, 716)가 쇼트 상태가 되어 과전류가 흐르는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 제2 및 제4 스위치 소자(714, 718)의 경우도 상기와 동일한 이유로 과전류에 의한 문제가 발생될 수 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, L1과 L2는 H1과 H2보다 3~4㎲ 정도 먼저 OFF 되고 H1과 H2가 ON에서 OFF 상태로 변환된 상태에서도 3~4㎲ 정도 길게 유지시킨다. 상기의 경우와 같이 L1, L2의 게이트 신호를 유지하기 위하여, 본 발명에서는 오프셋 회로를 구비한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 오프셋 조정기(910)와 제2 오프셋 조정기(920)를 구비하여 도 5에 도시된 그래프와 같이 정현파 신호가 3~4㎲ 펄스가 지연되도록 제1 내지 제4 비교기(842 내지 848)의 하나의 입력단에 오프셋 신호를 제공한다.
10; 보호회로 30: 정류회로
40: 릴레이 스위치 50: 릴레이 제어회로
60: 전압검출 분압회로 80: PWM 신호 생성부
90: 바이크로 컨트롤러 100: 고전압 트랜스
110: 전압검출 트랜스 120: AD 컨버터
130: RS 232 140: 수동전압 주파수조절장치
710: 브리지 스위칭 회로 730: 게이트 드라이버
810: 삼각파 발진기 830: DA 컨버터
840: 비교부

Claims (6)

  1. 상용전원을 직류전원으로 변환하는 정류회로;
    상기 정류회로로부터 입력되는 상기 직류전원을 설정된 주파수의 교류전원으로 변환하는 브리지 스위칭 회로;
    상기 브리지 스위칭 회로에서 출력되는 상기 교류전원을 변압하여 출력하는 고전압 트랜스;
    상기 브리지 스위칭 회로의 구동을 위한 게이트 신호를 전송하는 게이트 드라이버;
    상기 게이트 드라이버에 PWM 신호를 제공하는 PWM 신호 발생부;
    상기 PWM 신호 발생부에 상기 설정된 주파수 정보를 제공하는 마이크로 컨트롤러를 포함하되,
    상기 PWM 신호 발생부는 삼각파 신호를 생성는 삼각파 생성부;
    상기 마이크로 컨트롤러로부터 입력받은 상기 설정된 주파수의 정현파 신호를 생성하는 DA 컨버터;
    상기 삼각파와 상기 DA 컨버터로부터 입력되는 정현파 신호를 입력받아 상기 게이트 드라이버에 공급되는 상기 PWM 신호를 생성하는 비교부를 포함하되,
    상기 마이크로 컨트롤러는
    Figure 112013096011544-pat00010
    에 의해 상기 정현파 신호의 출력전압 및 주파수를 조절하는 데이터를 상기 DA 컨버터로 공급하는 것을 특징으로 하는 전압-주파수 가변형 전원장치.
    (여기서, G는 이득, sinθ는 1~360도에 해당하는 값, Vout는 출력하고자 하는 전압값, N은 상기 DA 컨버터의 분해능(비트)의 반분한 값임.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 브리지 스위칭 회로는 "H" 형태로 결합되는 제1 내지 제4 스위치 소자 및 상기 제1 내지 제4 스위치 소자와 공통으로 연결된 트랜스를 포함하되,
    상기 제1 스위치 소자와 상기 제2 스위치 소자의 입력단이 상기 정류회로와 연결되고, 출력단은 상기 제3 및 제4 스위치 소자 각각의 입력단 및 상기 고전압 트랜스에 연결되며,
    상기 트랜스는 상기 제1 및 제2 스위치 소자의 출력단과 상기 제2 및 제4 스위치 소자의 입력단과 연결된 것을 특징으로 하는 전압-주파수 가변형 전원장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비교부는 상기 제1 내지 제4 스위치 소자 각각의 게이트 입력단으로 인가되는 게이트 신호들을 생성하기 위한 PWM 신호를 출력하는 제1 내지 제4 비교기를 포함하며,
    상기 제1 및 제3 비교기는 상기 제1 및 제3 스위치 소자의 게이트 구동신호를 위한 PWM 신호를 생성하며, 상기 제2 및 제4 비교기는 상기 제2 및 제4 스위치 소자의 게이트 구동신호를 위한 PWM 신호를 생성하되,
    상기 제1 및 제3 비교기는 정(+)단자에 상기 삼각파 신호가 입력되고, 부(-)단자에 상기 정현파 신호가 입력되며,
    상기 제2 및 제4 비교기는 정(+)단자에 상기 정현파 신호가 입력되고, 부(-)단자에 상기 삼각파 신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 전압-주파수 가변형 전원장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 및 제4 비교기에 입력되는 정현파 신호의 오프셋을 조절하기 위한 적어도 하나의 오프셋 조정기를 더 포함하는 전압-주파수 가변형 전원장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오프셋 조정기는
    상기 제2 및 제4 비교기에서 출력되는 PWM 신호가 3~4㎲ 옵셋을 가지고 출력되도록 상기 정현파 신호를 출력시키는 것을 특징으로 하는 전압-주파수 가변형 전원장치.
  6. 삭제
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642274A (en) 1994-07-26 1997-06-24 U.S. Philips Corporation Low noise sinusoidal controller for pulse width modulated converters
US6556461B1 (en) 2001-11-19 2003-04-29 Power Paragon, Inc. Step switched PWM sine generator

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IEEE 논문(제목: State-of-the-Art Verification of the Hard-Driven GTO Inverter Development for a 100-MVA Intertie), 논문발표 1998년 11월 *
IEEE 논문(제목: State-of-the-Art Verification of the Hard-Driven GTO Inverter Development for a 100-MVA Intertie), 논문발표 1998년 11월*
경북대학교 석사학위논문(제목: 직류링크 스위치를 갖는 단상 5레벨 인버터), 논문발표 2010년 12월 *
경북대학교 석사학위논문(제목: 직류링크 스위치를 갖는 단상 5레벨 인버터), 논문발표 2010년 12월*

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