KR101491872B1 - 전력 공급장치 - Google Patents

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    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G01R31/42—AC power supplies

Abstract

본 발명은 냉장고 및 세탁기 등과 같은 각종 가전제품의 동작을 테스트할 경우에 전압 및 주파수를 가변시켜 공급하는 전력 공급장치에 관한 것으로서 인버터가 입력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 출력 지령전압, 부하로 공급되는 교류전력의 전압을 검출한 검출전압, 주파수 상승신호 및 주파수 하강신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생하며, 발생한 PWM 신호에 따라 상기 직류전력을 스위칭시켜 교류전력을 생성하며, 생성한 교류전력의 전압을 트랜스포머가 변환하여 가전제품에 공급하며, 가전제품에 공급하는 교류전력의 전압을 트랜스포머가 검출하여 인버터에 제공한다.

Description

전력 공급장치{Power supply Apparatus}
본 발명은 전력 공급장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 냉장고 및 세탁기 등과 같은 각종 가전제품의 동작을 테스트할 경우에 전압 및 주파수를 가변시켜 가전제품에 공급하는 전력 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고 및 세탁기 등과 같은 각종 부하를 제조 및 생산을 할 경우에 가전제품의 동작특성 및 신뢰성 등을 테스트하게 된다.
상기 가전제품의 동작특성 및 신뢰성 등을 테스트할 경우에 가전제품에 동작전력을 공급하여 동작시켜야 되는 것으로서 통상적으로 AVR(Automatic Voltage Regulator)를 사용하여 가전제품에 동작전력을 공급하고 있다.
그러나 상기 AVR은 입력되는 교류전력의 전압이 변동되거나 또는 가전제품의 부하가 변동될 경우에 가전제품으로 공급되는 교류전력의 전압이 변동된다.
그러므로 입력되는 교류전력의 전압이 변동되거나 또는 가전제품의 부하가 변동되어 가전제품으로 공급되는 교류전력의 전압이 변동될 경우에 이를 신속하게 검출하여 원래의 전압으로 교류전력을 공급할 필요가 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 입력되는 교류전력의 전압이 변동되거나 또는 가전제품의 부하가 변동되어 가전제품으로 공급되는 교류전력의 전압이 변동될 경우에 이를 신속하게 검출하여 원래의 전압으로 교류전력을 공급하는 전력 공급장치를 제공한다.
또한 본 발명은 교류전력의 전압 및 주파수를 간단히 가변시켜 가전제품에 공급하는 전력 공급장치를 제공한다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 전력 공급장치는 출력 지령전압을 발생하는 HMI(Human Machine Interface)와, 입력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 상기 출력 지령전압, 부하로 공급되는 교류전력의 전압을 검출한 검출전압, 주파수 상승신호 및 주파수 하강신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생하며, 발생한 PWM 신호에 따라 상기 직류전력을 스위칭시켜 교류전력을 생성하는 인버터와, 상기 인버터가 생성한 교류전력의 전압을 변환하여 부하로 출력하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머가 상기 부하로 출력하는 교류전력의 전압을 검출하여 상기 인버터에 검출전압으로 출력하는 트랜스듀서를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 전력 공급장치는 상기 입력되는 교류전력을 스위칭시켜 상기 인버터에 공급하는 MCCB(Molded Case Circuit Breaker)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 HMI는 상기 인버터와 RS485 통신을 수행하여 상기 출력 지령전압을 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 인버터와 상기 트랜스포머의 사이에 상기 인버터가 생성한 교류전력에서 잡음을 제거하는 필터가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 트랜스포머는 일차코일이 △ 결선되고, 이차코일이 Y결선된 것을 특징으로 한다.
상기 트랜스포머와 상기 부하의 사이에 상기 트랜스포머가 출력하는 교류전력을 스위칭하기 위한 MCCB(Molded Case Circuit Breaker)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 인버터는 상기 PWM 신호를 발생하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 검출전압에서 상기 출력 지령전압을 감산하는 제 1 연산기와, 제 1 연산기의 출력신호를 미리 설정된 이득 값에 따라 PID(Proportional Integral Derivative) 제어하여 전압 제어신호를 발생하는 PID 제어기와, 50㎐ 또는 60㎐의 주파수 설정신호에 주파수 상승신호를 가산하고, 주파수 하강신호를 감산하는 제 2 연산기와, 상기 제 2 연산기의 출력신호에 따라 부하로 공급할 교류전력의 주파수를 계산하는 주파수 계산기와, 상기 주파수 계산기가 계산한 주파수에 따라 가감속 제어신호를 발생하여 PWM 신호의 가속 또는 감속을 설정하는 가감속 설정부와, 상기 전압 제어신호 및 상기 가감속 제어신호에 따라 상기 직류전력을 스위칭시킬 PWM 신호를 발생하는 PWM 신호 발생기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 전력 공급장치에 따르면, 가전제품에 공급되는 교류전력의 전압 및 주파수를 작업자가 조절할 수 있으므로 가전제품이 전압 변동 및 주파수 변동에 따른 동작특성 및 신뢰성 등을 간단히 테스트할 수 있다.
입력되는 교류전력의 전압이 변동되거나 또는 가전제품의 부하가 변동되어 가전제품으로 공급되는 교류전력의 전압이 변동될 경우에 이를 신속하게 검출하여 가전제품에는 안정된 전압의 교류전력을 공급할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 전력 공급장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 도면,
도 2는 본 발명의 전력 공급장치에서 인버터 내에 구비되어 있는 제어부의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 도면, 및
도 3은 본 발명의 전력 공급장치에 따라 가전제품에 공급되는 전력의 전압 및 주파수를 설명하기 위한 도면이다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 본 발명의 전력 공급장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 도면이다. 여기서, 여기서, 부호 100은 MCCB(Molded Case Circuit Breaker)이다. 상기 MCCB(100)는 외부에서 입력되는 교류전력을 스위칭한다.
부호 110은 HMI(Human Machine Interface)이다. 상기 HMI(110)는 부하로 출력할 출력 지령전압을 발생한다.
부호 120은 인버터이다. 상기 인버터(120)는 상기 MCCB(100)가 출력하는 교류전력을 직류전력으로 변환한다. 또한 상기 인버터(120)에는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 HMI(110)가 발생하는 출력 지령전압과 부하로 공급되는 전압을 검출한 검출전압과, 주파수 상승신호(FRE_UP) 및 주파수 하강신호(FRE_DO)에 따라 PWM 신호를 발생한다. 또한 상기 인버터(120)는 상기 PWM 신호에 따라 상기 직류전력을 스위칭하여 교류전력으로 변환한다.
부호 130은 필터이다. 상기 필터(130)는 상기 인버터(120)에서 출력되는 교류전력을 필터링하여 잡음을 제거한다.
부호 140은 트랜스포머이다. 상기 트랜스포머(140)는 상기 필터(130)에서 필터링된 교류전력을 가전제품에서 요구하는 전압으로 변환한다. 예를 들면, 상기 트랜스포머(140)는 △ 결선의 일차코일과 Y 결선의 이차코일을 구비하여 상기 필터(130)에서 필터링된 교류전력이 △ 결선의 일차코일에 인가되고, △ 결선의 일차코일에 인가된 교류전력이 Y 결선의 이차코일로 유도되어 가전제품에서 요구하는 전압으로 변환한다.
부호 150은 MCCB이다. 상기 MCCB(150)는 상기 트랜스포머(140)가 출력하는 교류전력을 스위칭하여 가전제품인 부하로 공급한다.
부호 160은 트랜스듀서이다. 상기 트랜스듀서(160)는 상기 트랜스포머(140)가 출력하는 교류전력의 전압을 검출하고, 검출한 전압을 미리 설정된 비율로 강압한 후 상기 인버터(120)에 검출전압으로 출력한다.
도 2는 본 발명의 전력 공급장치에서 인버터 내에 구비되어 있는 제어부의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 200은 제 1 연산기이다. 상기 제 1 연산기(200)는 상기 검출전압에서 상기 출력 지령전압을 감산한다.
부호 210은 PID(Proportional Integral Derivative) 제어기이다. 상기 PID 제어기(210)는 상기 제 1 연산기(200)의 출력신호를 미리 설정된 이득 값에 따라 PID 제어하여 전압 제어신호(Vout)를 발생한다.
부호 220은 제 2 연산기이다. 상기 제 2 연산기(220)는 설정된 50/60㎐ 제어신호에 주파수 상승신호(FRE_UP)를 가산하고, 주파수 하강신호(FRE_DO)를 감산한다.
부호 230은 주파수 계산기이다. 상기 주파수 계산기(230)는 상기 제 2 연산기(220)의 출력신호에 따라 부하로 공급할 교류전력의 주파수를 계산한다.
부호 240은 가감속 설정부이다. 상기 가감속 설정부(240)는 상기 주파수 계산기(230)가 계산한 주파수에 따라 PWM 신호의 가속 또는 감속을 설정하는 가감속 제어신호(F_out)를 발생한다.
부호 250은 PWM 신호 발생기이다. 상기 PWM 신호 발생기(250)는 상기 PID 제어기(210)가 발생하는 전압 제어신호(Vout)와 상기 가감속 설정부(240)가 발생하는 가감속 제어신호(F_out)에 따라 상기 직류전력을 스위칭시킬 PWM 신호를 발생한다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 전력 발생장치는 가전제품으로 동작전력을 공급할 경우에 외부로부터 입력되는 교류전력이 MCCB(100)를 통해 인버터(120)로 입력된다. 상기 인버터(120)는 상기 입력되는 교류전력을 정류 및 평활하여 직류전력으로 변환한다.
그리고 상기 인버터(120)의 내부에는 제어부가 구비되어 있는 것으로서 HMI(110)가 상기 제어부로 출력 지령전압을 전달한다. 예를 들면, 상기 HMI(110)와 상기 제어부는 RS485 통신으로 연결되어 있고, 상기 HMI(110)에는 작업자가 테스트할 가전제품으로 공급할 출력 지령전압이 설정되어 있는 것으로서 상기 HMI(110)는 RS485 통신으로 상기 출력 지령전압을 상기 제어부에 전달한다.
또한 트랜스듀서(160)가 트랜스포머(140)의 출력전압을 검출하고, 검출한 전압을 미리 설정된 일정 비율로 강압한 후 검출전압으로 출력하여 상기 인버터(120)내의 제어부로 입력된다.
또한 가전제품을 테스트하는 작업자가 설정하는 주파수 상승신호(FRE_UP) 및 주파수 하강신호(FRE_DO)가 상기 인버터(120)내의 제어부로 입력된다.
상기 제어부는 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 연산기(200)가 상기 트랜스듀서(160)의 검출전압에서 상기 HMI(110)가 전달한 상기 출력 지령전압을 감산하여 오차전압을 발생하고, 발생한 오차전압을 PID 제어기(210)가 미리 설정되어 있는 이득 값으로 PID 제어를 실행하여 전압 제어신호(Vout)를 발생한다.
그리고 제 2 연산기(220)는 입력되는 50㎐ 또는 60㎐의 신호에 주파수 상승신호(FRE_UP)는 가산하고, 주파수 하강신호(FRE_DO)는 감산하여 교류전력의 주파수 신호를 발생한다.
상기 제 2 연산기(220)가 발생하는 주파수 신호는 주파수 계산기(230)로 입력되어 교류전력의 주파수가 계산되고, 계산된 주파수가 가감속 설정부(240)로 입력되어 PWM 신호의 가속 또는 감속이 설정되고, 설정된 가속 또는 감속에 따른 가감속 제어신호(F_out)를 발생한다.
상기 PID 제어기(210)가 발생하는 전압 제어신호(Vout) 및 상기 가감속 설정부(240)가 발생하는 가감속 제어신호(F_out)는 PWM 신호 발생기(250)로 입력되는 것으로서 상기 PWM 신호 발생기(250)는 상기 전압 제어신호(Vout) 및 상기 가감속 제어신호(F_out)에 따라 PWM 신호를 발생한다.
상기 제어부가 PWM 신호를 발생하면, 상기 인버터(120)는 상기 PWM 신호에 따라 상기 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 생성한다.
상기 인버터(120)가 생성한 교류전력은 필터(130)를 통해 잡음신호가 제거된 후 트랜스포머(140)의 일차코일에 인가되어 이차코일로 유도된다. 즉, 상기 트랜스포머(140)는, 상기 필터(130)에서 필터링된 교류전력이 △ 결선의 일차코일에 인가되고, △ 결선의 일차코일에 인가된 교류전력이 Y 결선의 이차코일로 유도되어 가전제품에서 요구하는 전압의 교류전력으로 변환한다.
상기 트랜스포머(140)에서 전압이 변환된 교류전력은 MCCB(150)를 통해 가전제품으로 공급된다.
여기서, 가전제품이 3상 교류전력을 사용할 경우에 상기 MCCB(150)를 통해 출력되는 3상 교류전력을 공급하여 구동시킬 수 있다. 그리고 상기 가전제품이 단상 교류전력을 사용할 경우에는 상기 MCCB(150)를 통해 출력되는 3상 교류전력 중에서 중성점을 기준으로 하여 어느 하나의 상의 교류전력을 공급하여 동작시킬 수 있다.
이와 같이 동작함에 있어서, 본 발명은 상기 트랜스포머(140)의 이차코일로 유도된 교류전력의 전압이 트랜스듀서(160)에 의해 검출되고, 검출된 전압이 미리 설정된 비율로 강압된 후 검출전압으로 출력되어 상기 인버터(120) 내의 제어부로 입력된다.
그러므로 외부에서 입력되는 교류전력의 전압이 변동되거나 또는 가전제품의 부하가 변동되어 상기 트랜스포머(140)가 출력하는 교류전력의 전압이 변동될 경우에 이를 트랜스듀서(160)가 바로 검출하여 제어부로 입력시킴으로써 상기 트랜스포머(140)가 출력하는 교류전력의 전압의 변동에 따라 제어부가 신속하게 PWM 신호의 발생을 조절하여 가전제품에는 안정된 전압의 교류전력을 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 전력 공급장치에 따라 가전제품에 공급되는 전력의 전압 및 주파수를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 전력 공급장치는 운전지령이 있고, 주파수가 60㎐로 설정되어 있을 경우에 가전제품으로 공급되는 교류전력의 전압이 출력 지령전압으로 될 때까지 증가시켜 발생한다.
이와 같은 상태에서 주파수가 50㎐로 설정되면, 본 발명의 전력 공급장치는 50㎐의 주파수를 가지는 교류전력을 발생하고, 다시 주파수가 60㎐로 설정될 경우에 60㎐의 주파수를 가지는 교류전력을 발생하여 가전제품에 공급한다.
이와 같이 본 발명의 전력 공급장치가 60㎐ 및 출력 지령전압을 가지는 교류전력을 발생하여 가전제품에 공급하는 상태에서 주파수 상승신호(FRE_UP)가 발생할 경우에 교류전력의 주파수를 순차적으로 증가 예를 들면, 주파수 상승신호(FRE_UP)가 발생할 때마다 교류전력의 주파수를 1㎐씩 증가시키고, 주파수 하강신호(FRE_DO)가 발생할 경우에는 교류전력의 주파수를 1㎐씩 감소시켜 가전제품에 공급한다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 150 : MCCB(Molded Case Circuit Breaker)
110 : HMI(Human Machine Interface)
120 : 인버터 130 : 필터
140 : 트랜스포머 160 : 트랜스듀서
200 : 제 1 연산기
210 : PID(Proportional Integral Derivative) 제어기
220 : 제 2 연산기 230 : 주파수 계산기
240 : 가감속 설정부
250 : PWM(Pulse Width Modulation) 신호 발생기

Claims (6)

  1. 출력 지령전압을 발생하는 HMI(Human Machine Interface), 상기 출력 지령전압, 부하로 공급되는 교류전력의 전압을 검출한 검출전압, 주파수 상승신호 및 주파수 하강신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생하는 제어부를 포함하며, 입력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 상기 PWM 신호에 따라 상기 직류전력을 스위칭시켜 교류전력을 생성하는 인버터, 상기 인버터가 생성한 교류전력의 전압을 변환하여 부하로 출력하는 트랜스포머, 및 상기 트랜스포머가 상기 부하로 출력하는 교류전력의 전압을 검출하여 상기 인버터에 검출전압으로 출력하는 트랜스듀서를 포함하는 전력 공급장치에 있어서, 상기 제어부는;
    상기 검출전압에서 상기 출력 지령전압을 감산하는 제1연산기;
    상기 제1연산기의 출력신호를 미리 설정된 이득 값에 따라 PID(Proportional Integral Derivative) 제어하여 전압 제어신호를 발생하는 PID 제어기;
    50㎐ 또는 60㎐의 주파수 설정신호에 주파수 상승신호를 가산하고, 주파수 하강신호를 감산하는 제2연산기;
    상기 제2연산기의 출력신호에 따라 부하로 공급할 교류전력의 주파수를 계산하는 주파수 계산기;
    상기 주파수 계산기가 계산한 주파수에 따라 가감속 제어신호를 발생하여 PWM 신호의 가속 또는 감속을 설정하는 가감속 설정부; 및
    상기 전압 제어신호 및 상기 가감속 제어신호에 따라 상기 직류전력을 스위칭시킬 PWM 신호를 발생하는 PWM 신호 발생기를 포함하는 전력 공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 HMI는;
    상기 인버터와 RS485 통신을 수행하여 상기 출력 지령전압을 전달하는 것을 특징으로 하는 전력 공급장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터와 상기 트랜스포머의 사이에;
    상기 인버터가 생성한 교류전력에서 잡음을 제거하는 필터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전력 공급장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 트랜스포머는;
    일차코일이 △ 결선되고, 이차코일이 Y결선된 것을 특징으로 하는 전력 공급장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
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