KR101392745B1 - Contactless type auxiliary power unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비상 전원 절환 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무접점 방식으로 동작하는 비상 전원 절환 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an emergency power switching apparatus, and more particularly, to an emergency power switching apparatus operating in a contactless manner.
일반적으로, 대형 건물이나 공장 등은 평상시 상용전원을 공급받아 사용하고, 비상시 내부에 설치된 발전 설비 등과 같은 비상전원을 공급받아 사용한다. 즉, 대형 건물이나 공장 등은 평상시 상용 전원을 부하측으로 연결하여 전력을 공급하고, 상용 전원에 이상이 발생할 때 비상 전원을 부하측으로 연결하여 전력을 공급하도록 비상 전원 절환 장치가 설치되어 있다.Generally, large buildings and factories are supplied with commercial power supply at normal times, and emergency power supplies such as power generation facilities installed inside in case of emergency are used. In other words, an emergency power switching device is provided to connect a commercial power supply to a load side of a large building or a factory to supply electric power, and to supply electric power by connecting the emergency power supply to the load when an abnormality occurs in the commercial power supply.
한편, 발전량의 한계로 인해 비상 전원을 공급받는 부하는, 생활공간의 비상조명등과 보일러 설비나 전동출입문 등의 필수 부하로 한정된다. 그런데, 위와 같은 필수 부하들에 대하여 상용전원 또는 비상전원은 비상조명등용 회로와 보일러 설비용 회로를 구분하지 않고 전력을 공급하는 실정이다. 다시 말해서, 비상조명등은 평상시와 비상시를 구분하지 않고 항상 점등 상태를 유지한다. On the other hand, loads that are supplied with emergency power because of the limit of power generation are limited to essential load such as emergency lighting of living space, boiler facility, electric door. However, for the above-mentioned essential loads, a commercial power supply or an emergency power supply system supplies power without distinguishing between an emergency lighting circuit and a boiler facility circuit. In other words, the emergency light does not distinguish between normal and emergency, and always maintains the lighting state.
도 1에 도시된 종래기술에 따른 비상 전원 절환 장치는, 상용전원을 부하로 연결하기 위한 제 1사리스터(100); 태양광발전전원을 부하로 연결하기 위한 제 2사리스터(200); 태양광발전전원과 상용전원과 부하 사이에 장착되어 전원을 동시에 개폐하는 개폐기(1100); 부하에 발생되는 지락전류나 누설전류를 검출하여 감지신호를 전송하는 영상변류기(900); 부하에 발생되는 과전류를 검출하여 감지신호를 전송하는 변류기(1000); 상용전원을 공급받아 전압과 위상을 검출하는 상용전압검출부(300); 태양광발전전원의 전압상태를 조절하는 인버터(400); 인버터를 통해 태양광발전전원을 공급받아 전압과 위상을 검출하는 태양광발전전압검출부(500)를 포함한다. The emergency power switching apparatus according to the related art shown in FIG. 1 comprises: a first satellite (100) for connecting commercial power to a load; A second solar cell (200) for connecting the photovoltaic power supply to a load; A
즉, 도 1에 도시된 종래기술에 따르더라도, 비상조명등 부하와 다른 부하 설비를 구분하지 않고 있기 때문에, 비상조명등은 평상시와 비상시의 구분 없이 항상 점등된 상태를 유지한다. In other words, even in accordance with the prior art shown in Fig. 1, since the emergency lighting load is not distinguished from the other load facilities, the emergency lighting lamp keeps the lighting state at all times without distinguishing between normal and emergency.
그러나 평상시 주변의 여러 조명등이 점등되어 있는 동안 비상조명등이 점등되어 있을 필요가 없는바, 지속적으로 전력을 소비하고 있는 상태이다.
However, since there is no need for the emergency light to be turned on during the normal lighting of the surrounding lights, the power is continuously consumed.
본 발명은 비상조명등에 상용전원의 공급을 차단할 수 있는 무접점 방식 비상 전원 절환 장치를 제공한다.The present invention provides a non-contact type emergency power switching apparatus capable of cutting off the supply of commercial power to an emergency lighting lamp.
또한, 본 발명은 비상시 복수의 전류 경로를 통해 비상 전원을 공급하는 무접점 방식 비상 전원 절환 장치를 제공한다.Further, the present invention provides a non-contact type emergency power switching apparatus for supplying an emergency power via a plurality of current paths in an emergency.
또한, 본 발명은 비상시 형성되는 복수의 전류 경로를 따라 흐르는 부하전류의 쏠림 현상을 방지할 수 있는 무접점 방식 비상 전원 절환 장치를 제공한다.Further, the present invention provides a non-contact type emergency power switching apparatus capable of preventing a load current from flowing along a plurality of current paths formed in an emergency.
또한, 본 발명은 복수의 전류 경로 상에 배치되는 반도체 스위칭 소자의 온도차를 최소화할 수 있는 무접점 방식 비상 전원 절환 장치를 제공한다.
Further, the present invention provides a non-contact type emergency power switching device capable of minimizing a temperature difference of a semiconductor switching device disposed on a plurality of current paths.
본 발명에 따른 무접점 방식 비상 전원 절환 장치는, 상시전원의 인가 여부를 검출하여 검출신호를 출력하는 상시전원검출부; 상기 검출신호에 응답하여 상시전원단속용제어신호와 비상전원단속용제어신호를 출력하는 제어부; 상기 상시전원단속용제어신호에 제어되어 스위칭하는 상시전원단속부; 상기 비상전원단속용제어신호에 제어되어 스위칭하고, 복수의 비상부하를 위하여 상이한 전류 경로를 형성하도록 구성된 비상전원단속부; 및 상기 비상전원단속부와 직렬연결된 스위칭평형부를 포함한다.The non-contact type emergency power switching apparatus according to the present invention includes: a constant power detection unit for detecting whether or not a constant power source is applied and outputting a detection signal; A control unit for outputting a control signal for intermittent power intermittence and a control signal for interrupting an emergency power supply in response to the detection signal; An intermittent power intermittent part controlled by the control signal for intermittent power intermittence switching; An emergency power interrupter configured to control and switch to the control signal for interrupting the emergency power supply, and to form a different current path for a plurality of emergency loads; And a switching equilibrium unit connected in series with the emergency power intermittent unit.
바람직하게는, 상기 복수의 비상부하 중 비상조명등은 상기 상시전원으로부터 전력을 공급받지 않는다.Preferably, the emergency light among the plurality of emergency loads is not supplied with power from the constant power source.
바람직하게는, 상기 비상전원단속부는, 상기 비상조명등과 접속되는 제1 반도체 스위칭 소자; 및 상기 복수의 비상부하 중 비상조명등을 제외한 나머지 비상부하 중 적어도 어느 하나와 접속되는 제2 반도체 스위칭 소자를 포함한다.Preferably, the emergency power source intermittently includes: a first semiconductor switching element connected to the emergency light; And a second semiconductor switching element connected to at least any one of the plurality of emergency loads other than the emergency light.
바람직하게는, 상기 스위칭평형부는 상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자와 각각 직렬연결된 저항이다.Preferably, the switching equilibrium portion is a resistance connected in series with the first and second semiconductor switching elements, respectively.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자는 양방향 스위칭 소자 또는 역병렬 결합된 단방향 스위칭 소자이다.Preferably, the first and second semiconductor switching elements are bi-directional switching elements or antiparallel coupled unidirectional switching elements.
바람직하게는, 상기 저항의 저항값은 상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자의 열저항값과 과도열 임피던스의 합의 범주 내에서 결정될 수 있다.
Preferably, the resistance value of the resistance can be determined within a range of the sum of the thermal resistance value and the transient thermal impedance of the first and second semiconductor switching elements.
본 발명에 따르면, 비상조명등에 상용전원을 공급하지 않고, 비상전원만 공급함으로써 평상시에 불필요하게 소비되는 전력을 절약할 수 있다. 또한, 비상시 복수의 전류 경로를 통해 비상 전원을 공급함으로써 비상조명등용 전류 경로와 다른 필수부하용 전류 경로를 구분지을 수 있다. 또한, 비상시 형성되는 복수의 전류 경로 상에 배치되는 반도체 스위칭 소자의 온도차를 최소화함으로써 복수의 전류 경로를 따라 흐르는 부하전류의 쏠림 현상을 방지할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to save power unnecessarily consumed at normal times by supplying only the emergency power source without supplying commercial power to the emergency lighting lamp. In addition, when emergency power is supplied through a plurality of current paths in an emergency, it is possible to distinguish current paths for emergency lighting lamps from current paths for other essential loads. In addition, by minimizing the temperature difference of the semiconductor switching elements disposed on the plurality of current paths formed in the emergency, the load current flowing along the plurality of current paths can be prevented from leaning.
도 1은 종래기술에 따른 비상 전원 절환 장치의 전체 블럭도, 및
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비상 전원 절환 장치의 전체 회로도이다.1 is an overall block diagram of an emergency power switching apparatus according to the prior art, and Fig.
2 is an overall circuit diagram of an emergency power switching apparatus according to an embodiment of the present invention.
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.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비상 전원 절환 장치의 전체 회로도로서, 상시전원검출부(210), 제어부(220), 상시전원단속부(230), 비상전원단속부(240), 스위칭평형부(250), 및 직류전원발생부(260)를 포함한다.FIG. 2 is an overall circuit diagram of an emergency power switching apparatus according to an embodiment of the present invention. The emergency
상시전원검출부(210)는 상시전원이 인가되면 광을 방출하는 포토다이오드(PD), 포토다이오드(PD)로부터 방출되는 광에 턴온되는 포토트랜지스터(PT)를 포함한다. 여기서 도면부호 D1은 엘이디로서 상시전원이 인가되면 광을 표출한다.The constant
제어부(220)는 포토트랜지스터(PT)의 턴온에 따라 "L"레벨신호를 인가받아 상시전원단속부(230, Q1, Q2)를 턴온시키는 제어신호와, 비상전원단속부(240, Q3, Q4, Q5)를 턴오프시키는 제어신호를 출력한다. 그리고, 포토트랜지스터(PT)가 턴오프되면 "H"레벨신호를 인가받아 상시전원단속부(230)를 턴오프시키는 제어신호와, 비상전원단속부(240)를 턴온시키는 제어신호를 출력한다.The control unit 220 receives a control signal for turning on the constant power intermittence unit 230 (Q1, Q2) by receiving an "L" level signal in response to the turn-on of the phototransistor PT and a control signal for turning on the emergency
그런데, 비상전원단속부(240) 내 반도체 스위칭 소자들은 릴레이에 비해 기계적 소음이 발생하지 않고, 전기적 노이즈가 발생하지 않고, 수명이 반영구적이라는 장점은 있으나, 비상조명등용 전류 경로를 위한 스위칭 소자(Q4)와, 보일러용 전류 경로를 위한 스위칭 소자(Q5)가 병렬 연결된 상태이므로 부하 전류 쏠림 현상이 나타난다. The semiconductor switching elements in the
구체적으로, 스위칭 소자(Q4)와 스위칭 소자(Q5)에 동일한 시점에 턴온 신호를 인가하더라도 두 스위칭 소자 중 어느 하나가 먼저 턴온되면 나중에 턴온되는 스위칭 소자로는 더 작은 부하전류가 흐르게 되고, 먼저 턴온되는 스위칭 소자에 열이 더 많이 발생하게 된다.More specifically, even if a turn-on signal is applied to the switching element Q4 and the switching element Q5 at the same time, if any one of the two switching elements is turned on first, a smaller load current flows into the switching element that is turned on later. So that more heat is generated in the switching elements.
특히, 유도 부하가 심화되면 병렬 연결된 반도체 스위칭 소자인 트라이액(Q4, Q5)이 파손에 이르게 된다. 이는 전류(轉流, dv/dt)에 의해 발생하는바, 인가전압의 위상보다 부하전류의 위상이 뒤진 상태로, 반도체 스위칭 소자를 흐르는 부하전류는 0인 반면, 트라이액 양단에는 높은 전압이 인가된다. In particular, when the inductive load is increased, the triacs Q4 and Q5, which are connected in parallel, are damaged. This is caused by the current (dv / dt), the phase of the load current is lower than the phase of the applied voltage, the load current flowing through the semiconductor switching element is zero, while a high voltage is applied across the triac do.
즉, 트라이액이 턴오프 되려는 시점에 트라이액 양단에 순시 선로전압이 회로의 표유용량(漂遊容量)과 트라이액의 용량을 제한하는 비율로 나타난다.That is, at the point when the triac is to be turned off, the instantaneous line voltage across the triac appears at a rate that limits the stray capacitance of the circuit and the capacity of the triac.
이와 같이 유도 부하가 심화되면, 트라이액(Q4, Q5) 양단에 전류(轉流, dv/dt)시간과 그 크기가 다르게 나타나게 된다. 이는 트라이액의 턴오프 시점이 각기 다른 것을 의미하며, 개별 트라이액의 온도차를 유발한다. 트라이액의 온도 상승은 Turn-On Switching, Turn-Off 또는 전류(轉流, dv/dt) 통전 등이 요인으로, 그 중에서도 특히 Turn-Off 또는 전류(轉流, dv/dt) 능력은 온도에 크게 좌우되며, Turn-Off 기능이 불확실하게 된다.When the inductive load is intensified in this way, the current (dv / dt) time and the magnitude of the current appear at both ends of the triacs (Q4 and Q5). This means that the turn off points of the triac are different, which causes the temperature difference of the individual triacs. The temperature rise of the triac is caused by Turn-On Switching, Turn-Off or current (dv / dt) energization, especially turn-off or current (dv / dt) And the turn-off function becomes uncertain.
따라서, 반도체 스위칭 소자(트라이액)의 Turn-On 시간과 온도를 통제할 필요가 있다. 이를 위하여 접합부 내부의 열저항(熱抵抗)과 과도열 임피던스(過渡熱 Impedance)에 상응하는 저항(250, R1, R2, R3)을 트라이액에 직렬로 연결하여 Trun-On시 과도전류나 Ringing 현상을 최소화할 수 있다.Therefore, it is necessary to control the turn-on time and temperature of the semiconductor switching element (triac). To this end, a resistor (250, R1, R2, R3) corresponding to the thermal resistance (thermal resistance) and the transient thermal impedance of the junction is connected in series to the triac, Can be minimized.
결국, 스위칭평형부(250)를 통해 개별 트라이액의 턴온 시간차를 1㎐ 이내로 유지함으로써 트라이액의 온도 상승을 억제할 수 있다. 스위칭평형부(250) 내 각 상의 저항(R1, R2, R3)값은 트라이액의 열저항값과 과도 상태에서 발생하는 과도열 Impedance의 합의 범주 내에서 부하 종류에 따라 설계함이 바람직하다. As a result, the temperature rise of the triac can be suppressed by keeping the turn-on time difference of the individual triac through the
여기서, 직류전원발생부(260)는 비상전원을 입력받아 직류전압으로 변환하는 정류부 및 정류부로부터 출력되는 소정 레벨의 직류전압을 제어부에서 사용할 전원전압으로 변환하여 출력하는 직류전압변환부를 포함한다.
The
210: 상시전원검출부
220: 제어부
230: 상시전원단속부
240: 비상전원단속부
250: 스위칭평형부
260: 직류전원발생부210:
220:
230: Constant power intermittent part
240: Emergency power supply interrupter
250: switching equilibrium part
260: DC power generator
Claims (6)
상기 검출신호에 응답하여 상시전원단속용제어신호와 비상전원단속용제어신호를 출력하는 제어부;
상기 상시전원단속용제어신호에 제어되어 스위칭하는 상시전원단속부;
상기 비상전원단속용제어신호에 제어되어 스위칭하고, 복수의 비상부하를 위하여 상이한 전류 경로를 형성하도록 구성된 비상전원단속부; 및
스위칭 평형을 위하여 상기 비상전원단속부와 직렬연결된 저항을 포함하고,
상기 비상전원단속부는,
상기 복수의 비상부하 중 비상조명등과 접속되는 제1 반도체 스위칭 소자; 및
상기 복수의 비상부하 중 비상조명등을 제외한 나머지 비상부하 중 적어도 어느 하나와 접속되는 제2 반도체 스위칭 소자
를 포함하는 무접점 방식 비상 전원 절환 장치.
A normal power detection unit for detecting whether or not the normal power source is applied and outputting a detection signal;
A control unit for outputting a control signal for intermittent power intermittence and a control signal for interrupting an emergency power supply in response to the detection signal;
An intermittent power intermittent part controlled by the control signal for intermittent power intermittence switching;
An emergency power interrupter configured to control and switch to the control signal for interrupting the emergency power supply, and to form a different current path for a plurality of emergency loads; And
And a resistor in series with said emergency power interrupter for switching balancing,
Wherein the emergency power interrupter comprises:
A first semiconductor switching element connected to an emergency light among the plurality of emergency loads; And
And a second semiconductor switching element connected to at least one of the plurality of emergency loads other than the emergency light,
The emergency power switching device comprising:
상기 복수의 비상부하 중 비상조명등은 상기 상시전원으로부터 전력을 공급받지 않는 것을 특징으로 하는 무접점 방식 비상 전원 절환 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the emergency light among the plurality of emergency loads does not receive power from the constant power source.
상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자는 양방향 스위칭 소자 또는 역병렬 결합된 단방향 스위칭 소자인 것을 특징으로 하는 무접점 방식 비상 전원 절환 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the first and second semiconductor switching elements are bidirectional switching elements or anti-parallel coupled unidirectional switching elements.
상기 저항의 저항값은 상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자의 열저항값과 과도열 임피던스의 합의 범주 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 무접점 방식 비상 전원 절환 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the resistance value of the resistor is determined within a range of a sum of a thermal resistance value and an excessive thermal impedance of the first and second semiconductor switching elements.
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KR1020140008160A KR101392745B1 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Contactless type auxiliary power unit |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101622677B1 (en) * | 2015-11-03 | 2016-05-20 | 에이치제이산전(주) | Auxiliary power unit for emergency light upon fire state or power failaure |
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KR101135859B1 (en) * | 2011-11-04 | 2012-04-16 | 배재환 | Distribution switchboard with emergency ramp |
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2014
- 2014-01-23 KR KR1020140008160A patent/KR101392745B1/en active IP Right Grant
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