KR101405244B1 - 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기 및 이의 부분 부하 단선 검출 방법 - Google Patents

부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기 및 이의 부분 부하 단선 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기 및 이의 부분 부하 단선 검출 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 전력 조정기에 다수의 부하가 병렬로 연결된 상태에서 일부분의 부하가 단선되더라도 부분 부하의 단선을 정확하게 검출할 수 있으며, 따라서 이러한 부분 부하의 정확한 검출에 의해 부분 부하의 단선으로 인해 발생하는 부하의 불평형, 전력 품질 감소, 불필요한 전력 낭비 등을 방지할 수 있고, 시스템의 안정화 및 생산 제품의 불량률 감소를 도모하여 생산효율을 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 부분 부하의 단선이 검출되는 경우 알람 발생에 의해 관리자가 부분 부하의 단선을 신속하게 인지하고 조치할 수 있으므로, 이에 따라 부분 부하의 단선으로 인한 부하기기의 장애 시간을 최소화할 수 있다.

Description

부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기 및 이의 부분 부하 단선 검출 방법{POWER SUPPLY CONTROL APPARATUS HAVING PARTIAL LOAD DISCONNECTION DETECTOR AND METHOD FOR DETECTING PARTIAL LOAD DISCONNECTION USING THE SAME}
본 발명은 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기 및 이의 부분 부하 단선 검출 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 부분 부하 단선 검출기를 구비하여 다수의 부하가 병렬로 연결된 상태에서 일부분의 부하가 단선되더라도 부분 부하의 단선을 정확하게 검출할 수 있는 전력 조정기 및 이의 부분 부하 단선 검출 방법에 관한 것이다.
전력 조정기는 외부의 컨트롤러로부터 입력되는 제어 신호에 따라 전력을 조정하여 출력하는 전력 제어장치로서, 히터, 전기로, 항온조 등의 가열 및 냉각시에 전력량을 제어하기 위해 널리 사용되고 있다.
이와 같은 전력 조정기는 하나의 회로에 하나의 교류전압과 이에 대응하는 전류만이 있는 단상 전력조정기와, 하나의 회로에 전압 및 주파수가 같고 위상의 차가 120도씩인 세가지 교류의 조합이 있는 삼상 전력조정기로 나뉜다.
도 1 및 도 2는 종래의 단상 및 삼상 전력 조정기를 나타낸 블록도이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 전력 조정기는 전력 계통에 연결되어 메인전원을 공급하는 메인전원 연결부(10), 메인전원의 돌입전류를 차단하기 위한 퓨즈부(20), 메인전원의 위상 신호를 검출하는 상 검출부(Phase detection)(30), 외부의 컨트롤러(TIC)로부터 제어신호를 입력받는 제어신호 입력부(40), 외부로부터 입력된 제어신호에 따라 부하에 공급되는 전력을 제어하는 제어부(50), 제어부(50)에 제어전원을 공급하는 제어전원부(60), 제어부(50)의 제어에 의해 부하에 공급되는 전력의 크기를 제어하여 출력하는 전력반도체부(70), 전력반도체부(70)를 구동하는 게이트 구동회로부(80), 전력반도체부(70)로부터 출력되는 출력 전압 및 전류를 부하에 인가하는 부하 연결부(90), 전력반도체부(70)로부터 출력되는 출력 전압 및 출력 전류를 검출하는 출력 전압/전류 검출부(100)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 종래의 전력 조정기는 부하의 저항값 변화를 감지하여 부하의 단선 여부를 검출하는 기능을 구비하고 있으며, 이에 대하여 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 종래의 전력 조정기의 부하 단선 검출 기능을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 전력 조정기에 다수의 부하가 병렬로 연결되어 있는 상태에서 일부분의 부하가 단선되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 전력 조정기에서 용도에 따라 부하(예를 들어 히터)의 용량이 설정되면, 부하는 일정한 저항값을 갖게 된다.
예를 들어, 전력 조정기의 출력이 기준 출력 레벨(예를 들어 100%)인 상태에서 출력 전압/전류 검출부(100)를 통해 검출되는 출력 전압(V)이 220V이고, 출력 전류(I)가 20A인 경우, 부하의 저항값(R)은 R = V/I 수식에 의해 11Ω이 되며, 부하가 단선되지 않는 이상 부하의 저항값(R)은 11Ω의 일정한 값을 갖는다.
따라서, 전력 조정기의 운전중에 부하의 저항값(R)을 계산하여 부하의 저항값(R)이 ∞(무한대)이면 부하가 단선된 것으로 판단할 수 있으며, 부하의 저항값(R)이 11Ω을 기준으로 오차범위 내에 있으면 부하가 정상적으로 연결되어 동작하는 것으로 판단할 수 있다. 만약 삼상 전력 조정기의 경우 부하의 저항값(R)이 11Ω을 기준으로 오차범위를 벗어나면 삼상 델타결선 구조에서 부하의 불평형이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
하지만, 도 4에 도시된 바와 같이 전력 조정기에 다수의 부하가 병렬로 연결되어 있는 경우, 다수의 부하가 모두 단선되어 회로가 개방되었을 때에는 부하의 저항값 변화를 감지할 수 있지만, 일부분의 부하만이 단선될 경우에는 부하의 저항값 변화가 작기 때문에 단순히 부하의 저항값 변화만으로는 부분 부하의 단선 여부를 정확하게 검출하기가 어렵다.
또한, 전력조정기의 출력 레벨, 부하(예를 들어 히터)의 온도 특성 및 부하를 구성하는 금속/비금속 물질에 따라 부하의 저항값 변화가 크거나 작을 수 있기 때문에, 단순히 저항값의 변화만을 가지고 부분 부하의 단선 여부를 검출할 경우 부분 부하의 단선을 잘못 검출하게 될 우려가 높다.
이와 같이 부분 부하의 단선 여부를 정확하게 검출하지 못할 경우, 전력 조정기는 출력을 더 높여서 온도를 유지하여야 하고, 삼상 전력 조정기에서는 각 상별로 부하간의 불평형이 발생하게 되어 전력 품질이 떨어지며, 전력 품질의 저하에 의해 시스템의 불안정 및 생산 제품의 불량률이 증가하게 되는 문제점이 있다.
또한, 일부분의 부하가 단선된 것을 검출할 수가 없기 때문에 관리자가 해당 부하의 단선을 인지하기 전까지 해당 부하기기에 장애가 계속되는 문제점도 있다.
등록특허 10-1126127호(2012.03.06)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전력 조정기에 다수의 부하가 병렬로 연결된 상태에서 일부분의 부하가 단선되더라도 부분 부하의 단선을 정확하게 검출함으로써, 부분 부하의 단선으로 인해 발생하는 부하의 불평형, 전력 품질 감소, 불필요한 전력 낭비 등을 방지하면서 시스템의 안정화 및 생산 제품의 불량률 감소를 도모하여 생산효율을 극대화하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부분 부하의 단선 검출시 알람을 발생하여 관리자가 부분 부하의 단선을 신속하게 인지하고 조치할 수 있도록 함으로써, 부분 부하의 단선으로 인한 부하기기의 장애 시간을 최소화하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 조정기는 외부의 컨트롤러로부터 입력되는 제어 신호에 따라 제어부에서 전력반도체부를 통해 부하에 공급되는 전력의 크기를 조정하여 출력하는 전력 조정기에 있어서, 병렬로 연결되어 있는 다수의 부하 중에서 일부분의 부하가 단선되는 것을 검출하는 부분 부하 단선 검출기를 구비하며, 상기 부분 부하 단선 검출기는 출력 전압 및 출력 전류를 검출하는 출력 전압/전류 검출부; 셋업 설정시 상기 출력 전압/전류 검출부로부터 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 기준 출력에서의 부하의 특성값을 검출하여 검출된 부하의 특성값을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준값을 설정하는 부하 특성 검출 및 기준값 설정부; 상기 설정된 부하 기준값을 저장하고, 셋업 설정 이후 상기 출력 전압/전류 검출부로부터 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값을 검출하여 상기 검출된 부하의 특성값을 미리 저장된 부하 기준값과 비교하여 부분 부하의 단선 여부를 검출하는 부분 부하 단선 검출부; 및 부분 부하의 단선 검출시 알람을 발생하는 알람부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 조정기는 외부의 컨트롤러로부터 입력되는 제어 신호에 따라 제어부에서 전력반도체부를 통해 부하에 공급되는 전력의 크기를 조정하여 출력하는 전력 조정기에 있어서, 병렬로 연결되어 있는 다수의 부하 중에서 일부분의 부하가 단선되는 것을 검출하는 부분 부하 단선 검출기를 구비하며, 상기 부분 부하 단선 검출기는 출력 전압 및 출력 전류를 검출하는 출력 전압/전류 검출부; 셋업 설정시 전력 조정기의 출력 레벨이 변화되는 동안 상기 출력 전압/전류 검출부로부터 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값들을 검출하여 검출된 부하의 특성값들을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정하는 부하 특성 검출 및 기준 패턴 설정부; 상기 설정된 부하 기준 패턴을 저장하고, 셋업 설정 이후 상기 출력 전압/전류 검출부로부터 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값을 검출하여 상기 검출된 부하의 특성값을 미리 저장된 부하 기준 패턴의 해당 출력에 따른 부하 기준값과 비교하여 부분 부하의 단선 여부를 검출하는 부분 부하 단선 검출부; 및 부분 부하의 단선 검출시 알람을 발생하는 알람부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법은, 병렬로 연결되어 있는 다수의 부하 중에서 일부분의 부하가 단선되는 것을 검출할 수 있는 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법에 있어서, (a) 셋업 설정시 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 기준 출력에서의 부하의 특성값을 검출하여 검출된 부하의 특성값을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준값을 설정 및 저장하는 단계; (b) 셋업 설정 이후 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값을 검출하여 상기 검출된 부하의 특성값을 미리 저장된 부하 기준값과 비교하여 부분 부하의 단선 여부를 검출하는 단계; 및 (c) 부분 부하의 단선 검출시 알람을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법은, 병렬로 연결되어 있는 다수의 부하 중에서 일부분의 부하가 단선되는 것을 검출할 수 있는 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법에 있어서, (a) 셋업 설정시 전력 조정기의 출력 레벨이 변화되는 동안 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값들을 검출하여 검출된 부하의 특성값들을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정 및 저장하는 단계; (b) 셋업 설정 이후 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값을 검출하여 상기 검출된 부하의 특성값을 미리 저장된 부하 기준 패턴의 해당 출력에 따른 부하 기준값과 비교하여 부분 부하의 단선 여부를 검출하는 단계; 및 (c) 부분 부하의 단선 검출시 알람을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전력 조정기에 다수의 부하가 병렬로 연결된 상태에서 일부분의 부하가 단선되더라도 부분 부하의 단선을 정확하게 검출할 수 있으며, 따라서 이러한 부분 부하의 정확한 검출에 의해 부분 부하의 단선으로 인해 발생하는 부하의 불평형, 전력 품질 감소, 불필요한 전력 낭비 등을 방지할 수 있고, 시스템의 안정화 및 생산 제품의 불량률 감소를 도모하여 생산효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 부분 부하의 단선이 검출되는 경우 알람 발생에 의해 관리자가 부분 부하의 단선을 신속하게 인지하고 조치할 수 있으므로, 이에 따라 부분 부하의 단선으로 인한 부하기기의 장애 시간을 최소화할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 단상 및 삼상 전력 조정기를 나타낸 블록도이다.
도 3은 종래의 전력 조정기의 부하 단선 검출 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 전력 조정기에 다수의 부하가 병렬로 연결되어 있는 상태에서 일부분의 부하가 단선되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전력 조정기를 나타낸 블록도로, 도 5는 단상 전력 조정기, 도 6은 삼상 전력 조정기를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 도 7에서 부하 기준값을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전력 조정기를 나타낸 블록도로, 도 9는 단상 전력 조정기, 도 10은 삼상 전력 조정기를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12 내지 도 15는 도 11에서 부하 기준 패턴을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명에 의해 설정된 부하 기준 패턴의 일예를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명에 의한 부분 부하 단선 검출 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전력 조정기를 나타낸 블록도로, 도 18은 단상 전력 조정기, 도 19는 삼상 전력 조정기를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 설명한다.
본 발명을 설명하기에 앞서 본 발명의 기본 개념에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 전력 조정기에 다수의 부하가 병렬로 연결된 상태에서 일부분의 부하가 단선되는 경우, 부하의 저항값 변화가 작기 때문에 단순히 부하의 저항값 변화만으로는 부분 부하의 단선 여부를 검출하기가 어려울 뿐만 아니라, 전력조정기의 출력 레벨, 부하의 온도 특성 및 부하를 구성하는 금속/비금속 물질에 따라 부하의 저항값 변화가 크거나 작을 수 있기 때문에 단순히 저항값의 변화만을 가지고 부분 부하의 단선 여부를 검출하게 되면 부분 부하의 단선을 잘못 검출하게 되는 문제점이 있다.
이를 위해 본 발명의 전력 조정기는 부분 부하 단선 검출기를 구비하여 일부분의 부하가 단선되는 경우에도 각 개별 부하의 단선을 검출할 수 있도록 하며, 이러한 본 발명의 특징은 이하에서 설명되는 실시예를 통해 보다 더 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
(제 1 실시예)
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전력 조정기를 나타낸 블록도로, 도 5는 단상 전력 조정기, 도 6은 삼상 전력 조정기를 나타낸 것이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 8은 도 7에서 부하 기준값을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전력 조정기는 메인전원 연결부(10), 퓨즈부(20), 상 검출부(Phase detection)(30), 제어신호 입력부(40), 제어부(50), 제어전원부(60), 전력반도체부(70), 게이트 구동회로부(80) 및 부하 연결부(90)를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전력 조정기는 부분 부하 단선 검출기(200)를 구비하며, 부분 부하 단선 검출기(200)는 출력 전압/전류 검출부(210), 부하 특성 검출 및 기준값 설정부(220), 부분 부하 단선 검출부(230) 및 알람부(240)를 포함하여 구성된다.
여기에서, 출력 전압/전류 검출부(210)는 전력 조정기의 출력 전압 및 출력 전류를 검출하기 위한 것으로, 본 실시예서와 같이 부분 부하 단선 검출기(200)에 포함될 수도 있고 경우에 따라 전력 조정기 내부에 포함될 수 있다(도 1 및 도 2 참조).
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 조정기는 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 전력 조정기와 비교하여 부분 부하 단선 검출기(200)를 구비하는 것을 제외하고는 다른 구성요소는 동일하며, 설명의 중복을 피하기 위해 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 셋업 설정시(S700), 출력 전압/전류 검출부(210)에서는 제어부(50)의 제어에 의해 전력 조정기의 출력이 기준 출력 레벨(예를 들어 80%)에 맞춰진 상태에서 기준 출력에서의 출력 전압 및 출력 전류를 검출한다(S710).
여기에서, 기준 출력 레벨은 전력 조정기의 실제 운전조건을 만족하는 출력 레벨인 것이 바람직하다.
그 다음, 부하 특성 검출 및 기준값 설정부(220)에서는 출력 전압/전류 검출부(210)로부터 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 기준 출력에서의 부하의 특성값을 검출하여 검출된 부하의 특성값을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준값을 설정한다(S720).
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 전력 조정기의 출력이 80%의 기준 출력 레벨에 맞춰진 상태에서 출력 전압 및 출력 전류를 기초로 부하의 저항값을 검출하여 검출된 부하의 저항값을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준값을 설정할 수 있으며, 필요에 따라 출력 전압, 출력 전류, 컨덕턴스 등을 부하 기준값으로 설정할 수 있다.
그 다음, 부분 부하 단선 검출부(230)에서는 상기 설정된 부하 기준값을 내부 메모리(미도시)에 저장한다(S730).
셋업 설정 이후(S740), 부분 부하 단선 검출부(230)에서는 출력 전압/전류 검출부(210)로부터 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값을 검출하고(S750), 검출된 부하의 특성값을 미리 저장된 부하 기준값과 비교하여 부분 부하의 단선 여부를 검출한다(S760~S770).
이때, 부분 부하 단선 검출부(230)에서는 검출된 부하의 특성값이 미리 저장된 부하 기준값과 비교하여 오차범위를 벗어나는 경우 부분 부하의 단선이 발생한 것으로 검출하며, 이에 대하여 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
예를 들어, 부하 기준값이 20Ω, 오차범위가 10%로 설정되어 있는 상태에서 23Ω의 부하 저항값이 검출된 경우, 부분 부하 단선 검출부(230)에서는 부하 저항값이 부하 기준값과 비교하여 오차범위인 10%를 벗어나기 때문에 부분 부하의 단선이 발생한 것으로 검출한다.
만약 오차범위가 20%로 설정되어 있다면, 부하 저항값이 부하 기준값과 비교하여 오차범위인 20% 내에 있기 때문에 부분 부하의 단선이 발생하지 않은 것으로 검출한다.
여기에서, 오차범위는 전력 조정기의 출고시 미리 디폴트값으로 설정되거나 셋업 설정시 관리자에 의해 설정될 수 있다.
부분 부하의 단선이 발생한 것으로 검출되면, 알람부(240)에서는 알람을 발생하며(S780), 이와 같은 부분 부하의 단선 검출은 전력 조정기의 동작이 종료될 때까지 계속된다(S790).
이와 같이 셋업 설정시 부하의 특성값을 검출하여 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준값으로 설정해놓고, 셋업 설정 이후에 부하의 특성값을 미리 설정된 부하 기준값과 비교하면, 일부분의 부하가 단선되더라도 부분 부하의 단선을 간단하게 검출할 수 있다.
그리고, 부분 부하의 단선이 검출되는 경우, 알람 발생에 의해 관리자가 부분 부하의 단선을 신속하게 인지하고 조치할 수 있으며, 이에 따라 부분 부하의 단선으로 인한 부하기기의 장애 시간을 최소화할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 기준 출력에서의 부하의 특성값을 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준값으로 설정하는 경우에 대하여 설명하였지만, 전력조정기의 출력 레벨, 부하의 온도 특성 등이 변화되는 경우 부분 부하의 단선을 정확하게 검출하기 위해서는 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준값이 달라져야 한다.
이를 위해 본 발명에서는 다음에 설명하는 바와 같이 셋업 설정시 전력 조정기의 출력 레벨을 변화시켜가면서 부하의 특성값들을 검출하여 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정해놓고, 셋업 설정 이후에 부하의 특성값을 부하 기준 패턴의 해당 출력에 따른 부하 기준값과 비교하여 부분 부하의 단선을 정확하게 검출할 수 있도록 하며, 이에 대하여 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
(제 2 실시예)
도 9 및 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전력 조정기를 나타낸 블록도로, 도 9는 단상 전력 조정기, 도 10은 삼상 전력 조정기를 나타낸 것이다. 그리고, 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 12 내지 도 15는 도 11에서 부하 기준 패턴을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전력 조정기는 메인전원 연결부(10), 퓨즈부(20), 상 검출부(Phase detection)(30), 제어신호 입력부(40), 제어부(50), 제어전원부(60), 전력반도체부(70), 게이트 구동회로부(80), 부하 연결부(90)를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전력 조정기는 부분 부하 단선 검출기(300)를 구비하며, 부분 부하 단선 검출기(300)는 출력 전압/전류 검출부(310), 부하 특성 검출 및 기준 패턴 설정부(320), 부분 부하 단선 검출부(330) 및 알람부(340)를 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전력 조정기는 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 전력 조정기와 비교하여 부분 부하 단선 검출기(300)를 구비하는 것을 제외하고는 다른 구성요소는 동일하며, 설명의 중복을 피하기 위해 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 셋업 설정시(S800), 제어부(50)에서는 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이 제1 설정시간(t1) 동안 전력반도체부(70)를 통해 부하에 공급되는 전력의 크기를 제어하여 전력 조정기의 실제 운전조건을 만족하도록 하면서 부하의 변화를 안정화시킨다(S810).
그 다음, 제어부(50)에서는 제 2 설정시간(t2) 동안 전력반도체부(70)를 통해 출력 레벨을 변화시키고(S820), 그 동안 부하 특성 검출 및 기준 패턴 설정부(320)에서는 출력 전압/전류 검출부(310)로부터 입력되는 출력 전압 및 출력 전류를 기초로 부하의 특성값들을 검출하여 검출된 부하의 특성값들을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정한다(S821).
즉, 부하의 특성값들을 검출하기 이전에 부하에 공급되는 전력의 크기를 제어하여 전력 조정기의 실제 운전조건을 만족하도록 하면서 부하의 변화를 안정화시키고, 그 이후에 전력 조정기의 출력 레벨을 변화시켜가면서 부하의 특성값들을 검출하여 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정한다.
본 실시예에서는 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이 전력 조정기의 출력 레벨을 변화시켜가면서 부하 기준 패턴을 설정하는 것에 대하여 설명하였지만, 부하 기준 패턴을 얻기 위한 전력 조정기의 출력 레벨 제어 방식은 실시예에 따라 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.
도 16은 본 발명에 의해 설정된 부하 기준 패턴의 일예를 나타낸 도면으로, 도 16에 도시된 바와 같이 부하 기준 패턴은 전력 조정기의 출력 레벨에 따른 부하 기준값들을 포함하여 이루어지며, 전력 조정기의 출력 레벨이 변화되는 경우 부하 기준 패턴에서 해당 출력에 대한 부하 기준값을 찾아 부하의 특성값과 비교하면 부분 부하의 단선을 정확하게 검출할 수 있다.
다음으로, 부분 부하 단선 검출부(330)는 상기 설정된 부하 기준 패턴을 내부 메모리(미도시)에 저장한다(S830).
그리고, 셋업 설정 이후(S840), 부분 부하 단선 검출부(330)에서는 출력 전압/전류 검출부(310)로부터 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값을 검출하고(S850), 검출된 부하의 특성값을 미리 저장된 부하 기준 패턴의 해당 출력에 따른 부하 기준값과 비교하여 부분 부하의 단선 여부를 검출한다(S860~S870).
이때, 부분 부하 단선 검출부(330)에서는 검출된 부하의 특성값이 부하 기준 패턴의 해당 출력에 따른 부하 기준값과 비교하여 오차범위를 벗어나는 경우 부분 부하의 단선이 발생한 것으로 검출한다.
부분 부하의 단선 검출시, 알람부(340)에서는 알람을 발생하여 관리자가 부하의 단선을 신속하게 인지하고 조치할 수 있도록 하며(S880), 이와 같은 부분 부하의 단선 검출은 전력 조정기의 동작이 종료될 때까지 계속된다(S890).
이와 같이 셋업 설정시 전력 조정기의 출력 레벨을 변화시켜가면서 부하의 특성값들을 검출하여 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정해놓고, 셋업 설정 이후에 부하의 특성값을 부하 기준 패턴의 해당 출력에 따른 부하 기준값과 비교하면 전력 조정기의 출력 레벨이 변경되어도 부분 부하의 단선을 정확하게 검출할 수 있다.
도 17은 본 발명에 의한 부분 부하 단선 검출 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에서는 셋업 설정시 기준 출력 레벨(예를 들어 60%)에서 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준값(예를 들어 20Ω)을 설정해놓고, 셋업 설정 이후에 부하의 특성값(예를 들어 23Ω)이 미리 설정된 부하 기준값과 비교하여 10%의 오차범위를 벗어나면 부분 부하의 단선이 발생한 것으로 검출하며, 이에 따라 일부분의 부하가 단선되더라도 부분 부하의 단선을 간단하게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에서는 셋업 설정시 전력 조정기의 출력 레벨을 변화시켜가면서 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정해놓고, 셋업 설정 이후에 해당 출력(예를 들어 80%)에서 부하의 특성값(예를 들어 23Ω)이 미리 설정된 부하 기준 패턴의 부하 기준값(예를 들어 22Ω)과 비교하여 10%의 오차범위 내에 있으면 부분 부하의 단선이 발생하지 않은 것으로 검출하며, 이에 따라 전력 조정기의 출력 레벨이 변경되는 경우에도 부분 부하의 단선 여부를 정확하게 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 전력 조정기에 다수의 부하가 병렬로 연결된 상태에서 일부분의 부하가 단선되더라도 부분 부하의 단선을 정확하게 검출할 수 있으며, 이에 따라 부분 부하의 단선으로 인해 발생하는 부하의 불평형, 전력 품질 감소, 불필요한 전력 낭비 등을 방지할 수 있고, 시스템의 안정화 및 생산 제품의 불량률 감소를 도모하여 생산효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 부분 부하의 단선이 검출되는 경우 알람을 발생하여 관리자가 부분 부하의 단선을 신속하게 인지하고 조치할 수 있으므로, 이에 따라 부분 부하의 단선으로 인한 부하기기의 장애 시간을 최소화할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 전력 조정기의 내부에 부분 부하 검출기가 구비된 경우에 대하여 설명하였지만, 필요에 따라 부분 부하 검출기를 전력 조정기의 외부에 연결하여 사용하는 것도 가능하며, 이에 대하여 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
(제 3 실시예)
도 18 및 도 19는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전력 조정기를 나타낸 블록도로, 도 18은 단상 전력 조정기, 도 19는 삼상 전력 조정기를 나타낸 것이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전력 조정기는 도 9 및 도 10에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전력 조정기와 비교하여 부분 부하 단선 검출기(300)가 전력 조정기의 외부에 구비되는 것을 제외하고는 그 구성 및 동작이 동일하며, 설명의 중복을 피하기 위해 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것으로, 본 발명의 범위가 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 다른 형태로 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 메인전원 연결부
20 : 퓨즈부
30 : 상 검출부(Phase detection)
40 : 제어신호 입력부
50 : 제어부
60 : 제어전원부
70 : 전력반도체부
80 : 게이트 구동회로부
90 : 부하 연결부
100 : 출력 전압/전류 검출부
200 : 부분 부하 단선 검출기
210 : 출력 전압/전류 검출부
220 : 부하 특성 검출 및 기준값 설정부
230 : 부분 부하 단선 검출부
240 : 알람부
300 : 부분 부하 단선 검출기
310 : 출력 전압/전류 검출부
320 : 부하 특성 검출 및 기준 패턴 설정부
330 : 부분 부하 단선 검출부
340 : 알람부

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 외부의 컨트롤러로부터 입력되는 제어 신호에 따라 제어부에서 전력반도체부를 통해 부하에 공급되는 전력의 크기를 조정하여 출력하는 전력 조정기에 있어서,
    병렬로 연결되어 있는 다수의 부하 중에서 일부분의 부하가 단선되는 것을 검출하는 부분 부하 단선 검출기를 구비하며,
    상기 부분 부하 단선 검출기는,
    출력 전압 및 출력 전류를 검출하는 출력 전압/전류 검출부;
    셋업 설정시 전력 조정기의 출력 레벨이 변화되는 동안 상기 출력 전압/전류 검출부로부터 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값들을 검출하여 검출된 부하의 특성값들을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정하는 부하 특성 검출 및 기준 패턴 설정부;
    상기 설정된 부하 기준 패턴을 저장하고, 셋업 설정 이후 상기 출력 전압/전류 검출부로부터 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값을 검출하여 상기 검출된 부하의 특성값을 미리 저장된 부하 기준 패턴의 해당 출력에 따른 부하 기준값과 비교하여 부분 부하의 단선 여부를 검출하는 부분 부하 단선 검출부; 및
    부분 부하의 단선 검출시 알람을 발생하는 알람부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    셋업 설정시 제어부에서 제 1 설정시간 동안 부하에 공급되는 전력을 제어하여 전력 조정기의 실제 운전조건을 만족하면서 부하의 변화가 안정화되도록 한 후 제 2 설정시간 동안 전력 조정기의 출력 레벨을 변화시키며,
    상기 부하 특성 검출 및 기준 패턴 설정부는 전력 조정기의 출력 레벨이 변화되는 상기 제 2 설정시간 동안 상기 출력 전압/전류 검출부로부터 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값들을 검출하여 검출된 부하의 특성값들을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정하는 것을 특징으로 하는 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 부하 기준 패턴은 전력 조정기의 출력 레벨에 따른 부하 기준값들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 부분 부하 단선 검출부는 상기 검출된 부하의 특성값이 미리 저장된 부하 기준 패턴의 해당 출력에 따른 부하 기준값과 비교하여 오차범위를 벗어나는 경우 부분 부하의 단선이 발생한 것으로 검출하는 것을 특징으로 하는 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 부분 부하 단선 검출기는 전력 조정기의 내부 또는 외부에 구비되는 것을 특징으로 하는 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 병렬로 연결되어 있는 다수의 부하 중에서 일부분의 부하가 단선되는 것을 검출할 수 있는 부분 부하 단선 검출기를 구비한 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법에 있어서,
    (a) 셋업 설정시 전력 조정기의 출력 레벨이 변화되는 동안 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값들을 검출하여 검출된 부하의 특성값들을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정 및 저장하는 단계;
    (b) 셋업 설정 이후 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값을 검출하여 상기 검출된 부하의 특성값을 미리 저장된 부하 기준 패턴의 해당 출력에 따른 부하 기준값과 비교하여 부분 부하의 단선 여부를 검출하는 단계; 및
    (c) 부분 부하의 단선 검출시 알람을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    셋업 설정시 제 1 설정시간 동안 부하에 공급되는 전력을 제어하여 전력 조정기의 실제 운전조건을 만족하면서 부하의 변화가 안정화되도록 한 후 제 2 설정시간 동안 전력 조정기의 출력 레벨을 변화시키는 제 1 단계와,
    전력 조정기의 출력 레벨이 변화되는 상기 제 2 설정시간 동안 출력 전압 및 출력 전류를 입력받아 부하의 특성값들을 검출하여 검출된 부하의 특성값들을 기초로 부분 부하의 단선 여부를 검출하기 위한 부하 기준 패턴을 설정 및 저장하는 제 2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 부하 기준 패턴은 전력 조정기의 출력 레벨에 따른 부하 기준값들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 검출된 부하의 특성값이 미리 저장된 부하 기준 패턴의 해당 출력에 따른 부하 기준값과 비교하여 오차범위를 벗어나는 경우 부분 부하의 단선이 발생한 것으로 검출하는 것을 특징으로 하는 전력 조정기의 부분 부하 단선 검출 방법.
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