KR101658845B1 - 위상 제어 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
위상 제어 장치 및 방법에 관한 본 발명의 기본 과제는 제조 및 기능 제어 시 비용과 수고가 감소되는 위상 제어를 제공하는 것이다. 장치 측면에서 상기 과제는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자들 모두가 제 1 제어 신호용 제 1 입력부를 갖는 공통의 제어기에 연결되어 있음으로써 해결된다. 방법 측면에서 상기 과제는, 목표 값이 제 1 입력 변수로서 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에 사전 설정되고, 각각 스위칭 소자를 통과하는 전류가 측정되어 각자의 제 2 입력 변수로서 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에 전송되며, 부하에서 생성되는 최신 전압 값이 측정되어 제 3 입력 변수로서 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에 전송되고, 그리고 상기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단이 상기 제 1, 제 2 및 제 3 입력 변수에 의해 제어되는 방식으로 모든 스위칭 소자들을 제어하며, 이 경우 최대 2개의 스위칭 소자가 동시에 활성화된다.
Description
본 발명은 전압을 발생시키기 위해 일차 권선 및 이차 권선을 구비한 트랜스포머를 갖는, 바람직하게는 열 공정 공학 기술(thermic process engineering) 분야용 위상 제어 장치에 관한 것이며, 이 경우 상기 이차 권선은 하나의 단부와 적어도 2개의 탭(tap)을 가지며, 각각의 탭에는 각 하나씩의 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 접속되어 있으며, 상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자는 부하의 제 1 접속 단자에 연결되어 있고, 상기 부하의 제 2 접속 단자는 상기 제 2 권선의 단부에 연결되어 있다.
또한, 본 발명은 부하에 대해 제어되어야 할 전기적 변수의 목표 값이 사전에 설정되고, 그리고 회로 내에서 교류 전압 발생기와 부하 사이에 배치되고 위상 제어 공정을 작동시키는 병렬로 접속된 다수의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들의 스위치-온 또는 스위치-오프에 의해 제어가 수행되는 위상 제어 방법과도 관련이 있다.
또한, 본 발명은 부하에 대해 제어되어야 할 전기적 변수의 목표 값이 사전에 설정되고, 그리고 회로 내에서 교류 전압 발생기와 부하 사이에 배치되고 위상 제어 공정을 작동시키는 병렬로 접속된 다수의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들의 스위치-온 또는 스위치-오프에 의해 제어가 수행되는 위상 제어 방법과도 관련이 있다.
종래 기술에는 다수의 위상 제어 장치들이 공지되어 있다. 그 예로는 백열 램프의 휘도 및 전압을 제어하기 위한 디머 회로(dimmer circuit)가 있다.
또한, 열 공정 공학 기술의 응용 분야에서 사용되는 소위 위상 제어기들은 파워-제어기로도 언급되어 공지되어 있다.
이러한 위상 제어기들은 예컨대 Thyrovar(AEG), Sirius(Siemens), Reotron(REO), Optron, Eurotherm, Thermocon, Tematec, Dietz 등과 같이 다양한 제품명으로 공지되어 있다.
한 특수 분야에 있어서, 부분 조절되는 제어기 회로들(전압 연속 제어 장치로도 언급됨)에는 예컨대 사이리스터 트리거 펄스들을 발생시키는 제어기에 의해 각각 제어되는 다수의 사이리스터 어셈블리들(예컨대 2 내지 6 피스(piece))이 필요하다. 따라서, 전압 제어는 위상 제어에 의해 이루어지며, 이 경우 전압의 주파수는 변경되지 않는다.
상기와 같은 유형의 회로 장치들은 위상 제어 공정 측면에서 장점들을 가지며, 동시에 회로망 반작용들을 감소시킨다.
이러한 유형의 회로들은 70년대 이후로 시장에서 잘 알려져 있다. 다수의 위상 제어 제어기는 버스 구조(bus structure)를 통해 또는 다수의 라인들에 의해 적층식으로 그리고 제어부에 연결되어 있다.
이러한 연결은 제어기들 및/또는 제어부들의 초기 비용 요소에 추가로 개별 제어 소자들의 전기적 연결을 위한 연결 기술에 대한 많은 비용 및 제어부들의 제조시 기능 제어에 대한 높은 검사 비용을 초래한다.
또한, 열 공정 공학 기술의 응용 분야에서 사용되는 소위 위상 제어기들은 파워-제어기로도 언급되어 공지되어 있다.
이러한 위상 제어기들은 예컨대 Thyrovar(AEG), Sirius(Siemens), Reotron(REO), Optron, Eurotherm, Thermocon, Tematec, Dietz 등과 같이 다양한 제품명으로 공지되어 있다.
한 특수 분야에 있어서, 부분 조절되는 제어기 회로들(전압 연속 제어 장치로도 언급됨)에는 예컨대 사이리스터 트리거 펄스들을 발생시키는 제어기에 의해 각각 제어되는 다수의 사이리스터 어셈블리들(예컨대 2 내지 6 피스(piece))이 필요하다. 따라서, 전압 제어는 위상 제어에 의해 이루어지며, 이 경우 전압의 주파수는 변경되지 않는다.
상기와 같은 유형의 회로 장치들은 위상 제어 공정 측면에서 장점들을 가지며, 동시에 회로망 반작용들을 감소시킨다.
이러한 유형의 회로들은 70년대 이후로 시장에서 잘 알려져 있다. 다수의 위상 제어 제어기는 버스 구조(bus structure)를 통해 또는 다수의 라인들에 의해 적층식으로 그리고 제어부에 연결되어 있다.
이러한 연결은 제어기들 및/또는 제어부들의 초기 비용 요소에 추가로 개별 제어 소자들의 전기적 연결을 위한 연결 기술에 대한 많은 비용 및 제어부들의 제조시 기능 제어에 대한 높은 검사 비용을 초래한다.
따라서, 본 발명의 기본 과제는 제조 및 기능 제어 시 비용과 수고가 감소되는 위상 제어를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 도입부에 언급한 유형의 위상 제어와 관련한 장치 측면에서 상기 과제는 제어 가능한 전기 스위칭 소자들 모두가 제 1 제어 신호용 제 1 입력부를 갖는 공통의 제어기에 연결됨으로써 해결된다.
상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자들은 종래 기술과는 대조적으로 단 하나의 공통 제어기로 이 공통 제어기의 개개의 제어 라인들에 의해 접속되어 있다. 상기 제어기는 제공된 입력 변수들을 기초로 하여 모든 전기 스위칭 소자들의 제어에 필수적인 제어 신호들을 발생시킨다. 이 목적을 위해 제어기는 제어 신호를 위한 제 1 제어 입력부를 가지며, 상기 제 1 입력부를 통해 제어기는 상위 제어 유닛으로부터, 부하를 통과하는 목표 전류 또는 부하에 인가될 목표 전압과 일치하는 제어 신호를 수신한다.
제어기에 의해서는 트리거링되어야 할 제어 가능한 전기 스위칭 소자들이 선택되고 상기 제어기에 의해 발생된 제어 신호에 의한 상기 스위칭 소자들의 트리거링이 수행된다. 이 경우 트리거링은 하나 또는 최대 2개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 동시에 활성화되는 방식으로, 즉 제어기의 제어 신호에 의해 트리거링되는 방식으로 이루어진다. 여기서 활성화라는 용어는, 적어도 잠정적으로 전류가 상응하는 제어 가능한 전기 스위칭 소자를 통해 흐른다는 것을 의미한다. 비활성화된 제어 가능한 전기 스위칭 소자들과 관련해서는 제어기가 적합한 제어 신호를 발생시킴으로써, 상기 비활성화된 스위칭 소자들을 통해서는 전류가 흐르지 않도록 한다.
본 발명의 한 실시 예에서는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자에 직렬로 퓨즈가 배치되어 있다.
트랜스포머의 이차 권선의 탭과 관련 제어 가능한 전기 스위칭 소자 사이에는 바람직하게 제어 가능한 전기 스위칭 소자 내에서 단락이 발생할 경우 상기 트랜스포머를 보호하기 위한 라인 퓨즈가 중간 접속되어 있다.
본 발명의 한 특정 실시 예에서는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자에 직렬로 전류 측정기가 배치되어 있고, 상기 전류 측정기는 제어기의 관련 제 2 입력부에 연결되어 있다.
예컨대 라인 퓨즈와 제어 가능한 전기 스위칭 소자 사이에는 전류 측정기가 중간 접속되어 있으며, 상기 전류 측정기는 상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자를 통과하는 전류를 검출한다. 상기 전류 측정기는 라인들을 통해, 각각의 전류 측정기에 있어서 관련 제 2 입력부를 갖는 제어기에 연결되어 있다.
본 발명의 한 추가 실시 예에서는, 부하에 직렬로 전류 측정기가 배치되어 있고, 상기 전류 측정기는 제어기의 관련 제 2 입력부에 연결되어 있다.
대안적으로 전류 측정기는 부하 회로 내에서 예컨대 제어 가능한 전기 스위칭 소자들과 부하 사이에 중간 접속될 수 있다. 본 실시 예에서 전류 측정의 정확성은 스위칭 소자당 각 하나씩의 전류 측정기를 사용하는 경우보다 낮지만, 그러나 다수의 적용 예들에 있어서 충분하다. 본 발명에 따르면, 단 하나의 전류 측정기를 사용하는 것이 가능한데, 그 이유는 제어기가 현재 활성화된 스위칭 소자에 대한 정보를 갖고, 그에 따라 측정된 전류값이 정확히 하나의 어셈블리로 할당될 수 있기 때문이다.
본 발명의 한 실시 예에서는, 부하에 병렬로 전압 측정기가 접속되어 있고, 상기 전압 측정기는 제어기의 제 3 입력부에 연결되어 있다.
부하에서 현재 생성되는 전압은 상기 부하에 병렬로 접속된 전압 측정기에 의해 측정된다. 상기 전압 측정기는 자체 라인들을 통해 제어기의 제 3 입력부에 연결되어 있다.
본 발명의 한 간단한 실시 예에서는, 전류 측정기 및/또는 전압 측정기가 일차 권선 및 이차 권선을 구비하고 갈바니 전기적 결합 해제에 사용되는 트랜스포머로서 설계되어 있다. 이 경우에는 전류값 및/또는 전압값의 규정이 적합한 측정 어셈블리들이 장착된 제어기 내에서 이루어진다. 실시될 전류 측정들에 있어서는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자들의 수와는 무관하게 2개의 측정 어셈블리만을 필요한데, 그 이유는 단지 최대 2개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자만이 동시에 활성화되기 때문이다. 측정 어셈블리와 측정될 제 2 입력부의 연결은 멀티플렉서(multiplexer)를 통해 구현되며, 이 경우 상기 멀티플렉서는 제어기에 의해서 제어되고, 상기 제어기는 트링거링되어야 할 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 선택한다.
본 발명의 한 특정 실시 예에서는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 반병렬(antiparallel)로 접속된 2개의 사이리스터에 의해 형성된다.
본 발명의 한 추가 실시 예에서는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 트라이악(triac)에 의해 형성된다.
제어 가능한 전기 스위칭 소자는 트라이악 또는 반병렬로 접속된 2개의 사이리스터에 의해 구현될 수 있으며, 이 경우 상기 전기 스위칭 소자의 제어 라인들은 상기 트라이악 트리거 펄스들 또는 사이리스터 트리거 펄스들을 발생시키는 제어기에 연결되어 있다.
본 발명에 따르면, 도입부에 언급된 유형의 위상 제어와 관련한 방법 측면에서 본 발명의 과제는, 목표 값이 제 1 입력 변수로서 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에 사전 설정되고, 각각 제어 가능한 전기 스위칭 소자를 통과하는 전류가 측정되어 각자의 제 2 입력 변수로서 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에 전송되며, 부하에서 생성되는 최신 전압값이 측정되어 제 3 입력 변수로서 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에 전송되고, 그리고 상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단이 상기 제 1, 제 2 및 제 3 입력 변수에 의해 제어되는 방식으로, 제어 가능한 전기 스위칭 소자들 전체를 제어하며, 이 경우 최대 2개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 동시에 활성화됨으로써 해결된다.
제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에는, 부하를 통과하는 목표 전류 또는 부하에 인가되는 목표 전압과 일치하는 목표 값이 사전에 설정된다. 제어 가능한 전기 스위칭 소자를 통과하는 전류가 측정되고 제 2 입력 변수로서 제어기에 제공된다. 제 3 입력 변수로는 부하 상에서 전압이 검출되고 마찬가지로 제 3 입력 변수로서 제어기에 제공된다.
사전 설정된 목표 값, 즉 측정된 전류값들 및 측정된 전압값에 상응하는 제 1 입력 변수에 의해 제어되는 방식으로 제어기에 의해서 목표한 규정들에 도달하는데 있어서 필수적인 제어 가능한 전기 스위칭 소자들 또는 어셈블리들이 선택되어 위상 제어에 필수적인 트리거 펄스들을 발생시킨다.
본 발명에 따르면, 도입부에 언급한 유형의 위상 제어와 관련한 장치 측면에서 상기 과제는 제어 가능한 전기 스위칭 소자들 모두가 제 1 제어 신호용 제 1 입력부를 갖는 공통의 제어기에 연결됨으로써 해결된다.
상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자들은 종래 기술과는 대조적으로 단 하나의 공통 제어기로 이 공통 제어기의 개개의 제어 라인들에 의해 접속되어 있다. 상기 제어기는 제공된 입력 변수들을 기초로 하여 모든 전기 스위칭 소자들의 제어에 필수적인 제어 신호들을 발생시킨다. 이 목적을 위해 제어기는 제어 신호를 위한 제 1 제어 입력부를 가지며, 상기 제 1 입력부를 통해 제어기는 상위 제어 유닛으로부터, 부하를 통과하는 목표 전류 또는 부하에 인가될 목표 전압과 일치하는 제어 신호를 수신한다.
제어기에 의해서는 트리거링되어야 할 제어 가능한 전기 스위칭 소자들이 선택되고 상기 제어기에 의해 발생된 제어 신호에 의한 상기 스위칭 소자들의 트리거링이 수행된다. 이 경우 트리거링은 하나 또는 최대 2개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 동시에 활성화되는 방식으로, 즉 제어기의 제어 신호에 의해 트리거링되는 방식으로 이루어진다. 여기서 활성화라는 용어는, 적어도 잠정적으로 전류가 상응하는 제어 가능한 전기 스위칭 소자를 통해 흐른다는 것을 의미한다. 비활성화된 제어 가능한 전기 스위칭 소자들과 관련해서는 제어기가 적합한 제어 신호를 발생시킴으로써, 상기 비활성화된 스위칭 소자들을 통해서는 전류가 흐르지 않도록 한다.
본 발명의 한 실시 예에서는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자에 직렬로 퓨즈가 배치되어 있다.
트랜스포머의 이차 권선의 탭과 관련 제어 가능한 전기 스위칭 소자 사이에는 바람직하게 제어 가능한 전기 스위칭 소자 내에서 단락이 발생할 경우 상기 트랜스포머를 보호하기 위한 라인 퓨즈가 중간 접속되어 있다.
본 발명의 한 특정 실시 예에서는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자에 직렬로 전류 측정기가 배치되어 있고, 상기 전류 측정기는 제어기의 관련 제 2 입력부에 연결되어 있다.
예컨대 라인 퓨즈와 제어 가능한 전기 스위칭 소자 사이에는 전류 측정기가 중간 접속되어 있으며, 상기 전류 측정기는 상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자를 통과하는 전류를 검출한다. 상기 전류 측정기는 라인들을 통해, 각각의 전류 측정기에 있어서 관련 제 2 입력부를 갖는 제어기에 연결되어 있다.
본 발명의 한 추가 실시 예에서는, 부하에 직렬로 전류 측정기가 배치되어 있고, 상기 전류 측정기는 제어기의 관련 제 2 입력부에 연결되어 있다.
대안적으로 전류 측정기는 부하 회로 내에서 예컨대 제어 가능한 전기 스위칭 소자들과 부하 사이에 중간 접속될 수 있다. 본 실시 예에서 전류 측정의 정확성은 스위칭 소자당 각 하나씩의 전류 측정기를 사용하는 경우보다 낮지만, 그러나 다수의 적용 예들에 있어서 충분하다. 본 발명에 따르면, 단 하나의 전류 측정기를 사용하는 것이 가능한데, 그 이유는 제어기가 현재 활성화된 스위칭 소자에 대한 정보를 갖고, 그에 따라 측정된 전류값이 정확히 하나의 어셈블리로 할당될 수 있기 때문이다.
본 발명의 한 실시 예에서는, 부하에 병렬로 전압 측정기가 접속되어 있고, 상기 전압 측정기는 제어기의 제 3 입력부에 연결되어 있다.
부하에서 현재 생성되는 전압은 상기 부하에 병렬로 접속된 전압 측정기에 의해 측정된다. 상기 전압 측정기는 자체 라인들을 통해 제어기의 제 3 입력부에 연결되어 있다.
본 발명의 한 간단한 실시 예에서는, 전류 측정기 및/또는 전압 측정기가 일차 권선 및 이차 권선을 구비하고 갈바니 전기적 결합 해제에 사용되는 트랜스포머로서 설계되어 있다. 이 경우에는 전류값 및/또는 전압값의 규정이 적합한 측정 어셈블리들이 장착된 제어기 내에서 이루어진다. 실시될 전류 측정들에 있어서는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자들의 수와는 무관하게 2개의 측정 어셈블리만을 필요한데, 그 이유는 단지 최대 2개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자만이 동시에 활성화되기 때문이다. 측정 어셈블리와 측정될 제 2 입력부의 연결은 멀티플렉서(multiplexer)를 통해 구현되며, 이 경우 상기 멀티플렉서는 제어기에 의해서 제어되고, 상기 제어기는 트링거링되어야 할 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 선택한다.
본 발명의 한 특정 실시 예에서는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 반병렬(antiparallel)로 접속된 2개의 사이리스터에 의해 형성된다.
본 발명의 한 추가 실시 예에서는, 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 트라이악(triac)에 의해 형성된다.
제어 가능한 전기 스위칭 소자는 트라이악 또는 반병렬로 접속된 2개의 사이리스터에 의해 구현될 수 있으며, 이 경우 상기 전기 스위칭 소자의 제어 라인들은 상기 트라이악 트리거 펄스들 또는 사이리스터 트리거 펄스들을 발생시키는 제어기에 연결되어 있다.
본 발명에 따르면, 도입부에 언급된 유형의 위상 제어와 관련한 방법 측면에서 본 발명의 과제는, 목표 값이 제 1 입력 변수로서 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에 사전 설정되고, 각각 제어 가능한 전기 스위칭 소자를 통과하는 전류가 측정되어 각자의 제 2 입력 변수로서 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에 전송되며, 부하에서 생성되는 최신 전압값이 측정되어 제 3 입력 변수로서 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에 전송되고, 그리고 상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단이 상기 제 1, 제 2 및 제 3 입력 변수에 의해 제어되는 방식으로, 제어 가능한 전기 스위칭 소자들 전체를 제어하며, 이 경우 최대 2개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 동시에 활성화됨으로써 해결된다.
제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 수단에는, 부하를 통과하는 목표 전류 또는 부하에 인가되는 목표 전압과 일치하는 목표 값이 사전에 설정된다. 제어 가능한 전기 스위칭 소자를 통과하는 전류가 측정되고 제 2 입력 변수로서 제어기에 제공된다. 제 3 입력 변수로는 부하 상에서 전압이 검출되고 마찬가지로 제 3 입력 변수로서 제어기에 제공된다.
사전 설정된 목표 값, 즉 측정된 전류값들 및 측정된 전압값에 상응하는 제 1 입력 변수에 의해 제어되는 방식으로 제어기에 의해서 목표한 규정들에 도달하는데 있어서 필수적인 제어 가능한 전기 스위칭 소자들 또는 어셈블리들이 선택되어 위상 제어에 필수적인 트리거 펄스들을 발생시킨다.
본 발명의 해결책은 실시 예를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 위상 제어 장치의 예이고,
도 2는 본 발명에 따른 위상 제어 장치의 제 1 실시 예이며,
도 3은 본 발명에 따른 위상 제어 장치의 제 2 실시 예이다.
도 1은 종래 기술에 따른 위상 제어 장치의 예이고,
도 2는 본 발명에 따른 위상 제어 장치의 제 1 실시 예이며,
도 3은 본 발명에 따른 위상 제어 장치의 제 2 실시 예이다.
도 1에 따른 회로 장치의 분석은 종래 기술의 단점을 보여주고 있는데, 이러한 종래 기술의 단점은 상기와 같은 유형의 회로들의 경우에는 작동과 관련하여 1개 내지 최대 2개의 위상 제어 제어기가 동시에 작동된다는 것이다. 따라서, 예컨대 4개의 제어기로 구성되는 위상 제어의 경우에는 적어도 2개의 제어기가 저지된다. 대체로 사이리스터 또는 트라이악(3)과 같은 하부에 연결된 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)을 제어하는 제어기들(2)은 공통의 제어부(9)에 의해, 예컨대 프로그래머블 로직 제어기(programmable logic controller; PLC)(SPS)에 의해 제어된다.
도 2에 따른 본 발명의 해결책은 위상 제어(1)의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3) 모두에 대해 단 하나의 제어부(9) 및 제어기(2)를 사용한다는 것이다. 이러한 제어기(2)에는 제어부(9)(SPS)로부터 단지 제어되어야 할 미리 주어진 전기적 변수에 대한 목표 값만이 미리 주어진다. 이와는 대조적으로 종래 기술에 따르면 각각의 제어기(2)에 대해 하나의 설정값이 형성되는데, 이를 위해서는 상기 제어기(2)를 통해 개개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자(3)가 제어된다. (도 1)
상기 제어기(2)에 의해서는 필요한 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)만 선택되고 트리거링된다. 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)의 선택 및 트리거링은 제어기(2) 자체에 의해 이루어지기 때문에, 계속해서 제어부(9)와 제어기(2) 사이에서는 어떠한 유형의 커뮤니케이션도 필요하지 않다.
제어기(2)에는 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)에 대해 설정될 목표 값과 같은 필요한 모든 정보들, 전류 및 전압의 실제값들이 공지되기 때문에, 시스템은 추가의 직접적인 제어기 구성 부품들 또는 측정 트랜스듀서들을 필요로 하지 않는다.
2개의 파워 유닛 또는 어셈블리의 동시 트리거링은 기술적으로 문제를 보이지 않으므로 - 예컨대 3상 전류 기술에서는 3개의 어셈블리가 동시에 공급됨 -, 트리거링 및 전류 측정을 위한 전압 단자들의 수만 모사(reproduce)되고 내부 로킹이 도입되기만 하면 된다.
도 1에는 6개의 개별 제어기(2)를 포함하는 위상 제어 장치(1)가 도시되어 있다. 각각의 제어기(2)는 예컨대 반병렬로 접속된 2개의 사이리스터(3)로 형성되는 각 하나씩의 제어 가능한 전기 스위칭 소자(3)에 연결되어 있다. 상기 사이리스터들은 관련 제어기(2)의 제어 신호들에 의해 제어된다. 또한, 각각의 제어기(2)는 각 하나씩의 제 2 입력부를 통해 전류 측정을 위한 관련 수단(4)에 연결되어 있다. 사이리스터들과 트랜스포머(11)의 관련 탭(16) 사이에는 라인 퓨즈(5)가 접속되어 있다. 이러한 회로 구성 부품들은 소위 어셈블리(6)로 형성된다.
회로 장치는 상기와 같은 유형의 6개의 어셈블리(6)를 포함하고, 이 경우 각각의 제어기(2)는 전류 측정을 위한 관련 수단(4)과의 연결을 위한 입력부들 외에도 전압 측정을 위한 공통 수단(7)과의 연결을 위한 제 3의 추가 입력부를 가지며, 상기 전압 측정을 위한 공통 수단은 작동될 부하(8)에서 최신 생성되는 전압을 검출한다.
또한, 도 1에는 6개의 제어기(2)를 제어하기 위한 SPS 형태의 제어부(9) 및 상기 제어부(9)에 연결된 실효값 형성 수단(10)이 도시되어 있다.
부하(8)에서 필요한 전압을 제공하기 위해 트랜스포머(11)가 제공되어 있으며, 상기 트랜스포머는 일차 권선(13) 및 다수의 탭(16)을 구비하는 이차 권선(14)을 갖는다. 도 1에는 전압들(50V, 100V 150V, 200V, 250V 및 300V)용 탭들이 도시되어 있으며, 이 경우 각각의 탭(16)에는 하나의 어셈블리(6)가 할당되어 있다.
후속해서 도 1에 따른 종래 기술로부터 회로 장치의 기능성이 기술된다. 예에는 어셈블리들(B 및 A)을 어셈블리들(C 및 B)로 교체할 경우의 제어 시퀀스가 기재되어 있다.
110°el의 제어각을 갖고 문자 "A"로 표기된 어셈블리(6A) 그리고 "B"로 표기된 어셈블리(6B)는 전류 흐름이 탭에서 생성되는 "250V"의 전압의 포지티브 반파(half wave)의 제로 교차에 의해 시작되는 소위 완전 변조(full modulation)를 작동시킨다는 내용이 가정으로서 사전에 설정된다.
따라서, 전류 흐름은 부분 스케치(D)에 도시된 바와 같이 어셈블리(6B)에 의해 제어되는 방식으로, 부하에 의해 제 1 포지티브 반파에서 제로 교차를 시작한다.
부분 스케치들(D 및 E)은 각각 완전 사인파 진동(sinusoidal oscillation)의 전압-시간 곡선을 도시한다. 상기 부분 스케치들에는 300V의 전압 표시를 갖는 탭(16)의 전압에 상응하게 300V의 진폭을 갖는 사인파 진동 및 250V의 전압 표시를 갖는 탭(16)의 전압에 상응하게 250V의 진폭을 갖는 사인파 진동이 각각 도시되어 있다. 각각 상응하는 어셈블리(6)에 의해 실행된 전류 흐름은 부분 스케치에서 검게 채워진 각각의 반파 부분으로 도시되어 있다.
부분 스케치(E)에 도시된 바와 같이, 110°el 지점에서는 어셈블리(6B)에서 어셈블리(6A)로 전환되며, 이 경우 포지티브 반파에서의 전류 흐름은 180°에서 전압의 제로 교차를 종료한다. 네거티브 반파에서의 전류 흐름은 위에서 도시된 것과 유사하게 어셈블리(6B)에 의해 제어되는 방식으로 네거티브 반파로의 전압 제로 교차를 시작한다. 네거티브 반파의 제어각이 110°el인 경우에는 상기 네거티브 반파의 단부에 도달할 때까지 다시 어셈블리(6A)로 전환된다.
제어각과 관련하여 제어에 필요한 제어 데이터들은 SPS(PLC)의 제어부(9)로부터 버스 시스템을 통해, 예컨대 프로피버스(profibus)를 통해 제어기들(2)에 전송된다.
개별 어셈블리들(6)에서는 전류가 측정된다. 또한, 합산 전류 또는 총 전류는 실효값 형성 장치(10)에 연결된 합산 전류 트랜스듀서(12)를 통해 검출된다.
실효값은 실효값 형성 장치(10)에 의해 형성되고 정상 신호 또는 실제값으로 라인을 통해 제어부(9)에 전달된다. 이러한 측정값(피드백 값)을 기초로 하여 신호들이 도면에는 도시되지 않은 상위 장치에 의해 형성되는 미리 주어진 목표 값과 비교되며, 상기 상위 장치는 제어기들(2)의 상응하는 제어각들을 산출하고 제어 신호를 각각 트리거링될 제어기들(2)에 전송한다.
마찬가지로 도면에 도시되지 않은 추가 회로는 제어기(2)를 네거티브 위상에서 트리거링하지 않기 위해, 제어기(2)의 아웃고잉(outgoing) 제어 신호가 어셈블리(6B)에서 180°el에서 저지되는 방식으로 제어 펄스를 로킹한다. 제어기(2)는 표준 제어부로서 0°내지 180°el의 스위치-온 지속 시간에 대해 설계한다.
관련 제어기(2)에 대한 개개의 전류 측정기(4)의 직접 전류 경로는 신속한 어셈블리 전류 제한을 위해서 필요한데, 그 이유는 제어부(9)의 처리 속도가 이러한 기능을 충족시킬 수 없기 때문이다. 제어부(9)는 추가로 릴리스된 제어기들(2)의 상태를 검사하고 상태 및 오류 정보를 평가한다.
부하(8)에서 생성되는 출력 전압(출력 전류)이 예컨대 온도가 너무 높으므로 인하여 감소되어야 하는 경우에는, 어셈블리(6A)의 제어기(2)에 대한 제어각이 증가되는데, 예컨대 110°el에서 160°el로 증가된다. 이러한 사이리스터들(3)에 대한 제어각 증가는 단지 180°el까지만 가능한데, 그 이유는 결과적으로 전체 반파에서는 변조와 더불어 전류 흐름이 더 이상 이루어지지 않기 때문이다.
제어각이 180°el인 경우에는 제어기(2)가 스위치-오프되어 있기는 하지만, 계속해서 항상 스탠바이 상태로 존재한다. 전체 전류는 이제 어셈블리(6B)의 제어기(2)에 의해 트리거링된 전기 스위칭 소자들(3)만을 통해서 흐른다.
상기와 같은 경우에는 완전 변조가 달성되며, 고조파는 발생되지 않는다.
부하(8)에서 출력 전압이 계속해서 감소되어야 하는 경우에는, 어셈블리(6A)의 제어기(2)가 제어부(9)에 의해서 저지되고, 어셈블리(6C)의 제어기(2)는 릴리스 된다. 이제 전류 흐름은 포지티브 반파에서 시작하여 어셈블리(6C)에 의해 제어되는 방식으로 전압의 제로 교차를 시작한다. 이러한 절반 진동 동안에는 미리 주어진 제어각이 달성되면 어셈블리(6B)로 전환된다.
이러한 제어 시퀀스를 구현하기 위해서는, 제어부(9)의 다수의 순환 시간을 상응하게 이용하는 3개의 제어기(2)를 트리거링하기 위한 상기 제어부(9)의 몇몇 활동이 필수적이다.
후속해서는 제어 시퀀스가 본 발명에 따른 해결책에 의해 도시된다. (도 2)
이 경우 110°el의 제어각을 갖는 문자 "A"로 표기된 어셈블리(6A) 그리고 "B"로 표기된 어셈블리(6B)는 전류 흐름이 탭에서 생성되는 "250V"의 전압의 포지티브 반파의 제로 교차에 의해 시작되는 소위 완전 변조를 작동시킨다는 동일한 가정이 적용된다.
따라서, 전류 흐름은 부분 스케치(D)에 도시된 바와 같이 어셈블리(6B)에 의해 제어되는 방식으로 제 1 포지티브 반파에서 제로 교차를 시작한다. 부분 스케치(E)에 도시된 바와 같이, 110°el 지점에서는 어셈블리(6B)에서 어셈블리(6A)로 전환되며, 이 경우 포지티브 반파에서의 전류 흐름은 180°에서 전압의 제로 교차를 종료한다. 네거티브 반파에서의 전류 흐름은 위에서 도시된 바와 유사하게 어셈블리(6B)에 의해 제어되는 방식으로 네거티브 반파로의 전압 제로 교차를 시작한다. 네거티브 반파의 제어각이 110°el인 경우에는 네거티브 반파의 단부에 도달할 때까지 다시 어셈블리(6A)로 전환된다.
본 발명에 따른 회로 장치에서는 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3) 모두에 대해 하나의 공통의 제어기(2)가 사전에 설정된다. 예에서는 상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)이 사이리스터로 설계되어 있다.
이러한 제어기(2)에는 단지 목표 값만이 제어부(9)로부터 사전에 주어진다. 제어기(2)는 전류 측정기(4) 및 전압 측정기(7)의 측정값을 자체적으로 평가하고, 필수 어셈블리들(6)에 대한 제어각들을 검출하며 그리고 사이리스터들에 대한 제어 신호들을 발생시킨다.
이 목적을 위해 제어기(2)는 제 1 입력부(17)를 통해서 제어부(9)에 연결되어 있고, 제 2 입력부들(18.1 내지 18.6)을 통해서는 관련 전류 측정기에 연결되어 있으며, 그리고 제 3 입력부(19)를 통해서는 전압 측정기(7)에 연결되어 있다. 도 2에 도시된 예에서는 전류 측정기(4) 및 전압 측정기(7)가 부하(8) 위에 트랜스포머로 설계되어 있으며, 전류들 및 전압의 측정은 제어기(2) 내부에 있는 도면에는 도시되지 않은 부품들에 의해 실시된다.
최대 2개의 어셈블리(6)만 동시에 작동되기 때문에, 또한 개개의 전류 측정기들(4)의 2개의 전류 측정만 평가되어야 한다. 이 때문에 제어기(2) 내에서는 전류 측정을 위한 2개의 측정 트랜스듀서만 사전 설정된다. 제어기(2) 내에 위치하는 적합한 멀티플렉서(마찬가지로 도면에 도시되어 있지 않음)를 통해서는 접속된 전류 측정기들(4)에 대한 제어기(2)의 제 2 입력부(18.1 내지 18.6)가 활성된 어셈블리들(6)에 속하며 평가 기능을 수행해야 하는 2개의 내부 측정 트랜스듀서에 접속된다.
어셈블리들(6A 및 6B)의 전류 측정기들(4)은 필수 전제 조건이라는 가정하에 있다. 본 발명에 따른 상기 실시 예에서는 합산 전류 트랜스듀서(12) 및 실효값 형성 장치(10)가 생략될 수 있다.
아날로그 측정 신호로부터 디지털 측정값을 형성하는 AD-트랜스듀서로서 내부 측정 트랜스듀서로의 전류 입력부 릴리스 및 출력 펄스의 출력은 내부에서 결합되며, 그 결과 단지 시간 대하여 전류 야기하거나 또는 활성화된 어셈블리(6)만이 측정 기술적으로 검출되며, 상기 어셈블리 내에서는 사리이스트가 트리거링된다.
스위칭 소자들(사이리스터들, 트라이악)의 특성 곡선의 비선형성들은 알고리즘에 의해 보정된다. 제어부(9)는 단 하나의 목표 값만을 조절기(2)에 제공하며, 어셈블리들(6)로의 실제 분배는 조절기(2) 자체의 로직에 의해 자동으로 적절하게 수행된다. 그로 인해 제어부로 전송되어야 하는 소수의 상태 보고 및 오류 정보가 평가될 수 있다.
또한, 제어부의 내부 작동 시간들에 기인하고, 예컨대 100ms 크기 범위에 놓여 있을 수 있는 지연 시간들을 고려할 필요가 없다.
추가의 로킹 회로들 그리고 주전원 주파수(20ms)에 의해 결정된 시퀀스들의 검토를 계속해서 고려할 필요가 없다.
도 3에는 본 발명에 따른 위상 제어 장치의 제 2 변형 예가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 장치와의 차이점은 전류 측정기들(4)을 이용한 전류 측정이 어셈블리(6) 내에 배치된 각 하나씩의 전류 측정기(4)에 의해서 이루어지는 것이 아니라, 단 하나의 전류 측정기(4)에 의해 이루어진다는 것이다. 이러한 단일 전류 측정기는 부하(8)의 부하 회로 내에서 예컨대 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)과 부하(8) 사이에 배치되어 있다.
본 발명에 따르면 상기와 같은 방식의 전류 측정이 가능한데, 그 이유는 제어기(2)가 스위칭 소자들(3)을 트리거링함으로써, 현재 활성화된 스위칭 소자(3)에 대한 특성 정보를 갖기 때문이다. 특정 시점에 측정된 전류는 따라서 상기 시점에 활성화된 스위칭 소자(3) 할당되어 축적될 수 있다.
도 2에 따른 본 발명의 해결책은 위상 제어(1)의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3) 모두에 대해 단 하나의 제어부(9) 및 제어기(2)를 사용한다는 것이다. 이러한 제어기(2)에는 제어부(9)(SPS)로부터 단지 제어되어야 할 미리 주어진 전기적 변수에 대한 목표 값만이 미리 주어진다. 이와는 대조적으로 종래 기술에 따르면 각각의 제어기(2)에 대해 하나의 설정값이 형성되는데, 이를 위해서는 상기 제어기(2)를 통해 개개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자(3)가 제어된다. (도 1)
상기 제어기(2)에 의해서는 필요한 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)만 선택되고 트리거링된다. 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)의 선택 및 트리거링은 제어기(2) 자체에 의해 이루어지기 때문에, 계속해서 제어부(9)와 제어기(2) 사이에서는 어떠한 유형의 커뮤니케이션도 필요하지 않다.
제어기(2)에는 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)에 대해 설정될 목표 값과 같은 필요한 모든 정보들, 전류 및 전압의 실제값들이 공지되기 때문에, 시스템은 추가의 직접적인 제어기 구성 부품들 또는 측정 트랜스듀서들을 필요로 하지 않는다.
2개의 파워 유닛 또는 어셈블리의 동시 트리거링은 기술적으로 문제를 보이지 않으므로 - 예컨대 3상 전류 기술에서는 3개의 어셈블리가 동시에 공급됨 -, 트리거링 및 전류 측정을 위한 전압 단자들의 수만 모사(reproduce)되고 내부 로킹이 도입되기만 하면 된다.
도 1에는 6개의 개별 제어기(2)를 포함하는 위상 제어 장치(1)가 도시되어 있다. 각각의 제어기(2)는 예컨대 반병렬로 접속된 2개의 사이리스터(3)로 형성되는 각 하나씩의 제어 가능한 전기 스위칭 소자(3)에 연결되어 있다. 상기 사이리스터들은 관련 제어기(2)의 제어 신호들에 의해 제어된다. 또한, 각각의 제어기(2)는 각 하나씩의 제 2 입력부를 통해 전류 측정을 위한 관련 수단(4)에 연결되어 있다. 사이리스터들과 트랜스포머(11)의 관련 탭(16) 사이에는 라인 퓨즈(5)가 접속되어 있다. 이러한 회로 구성 부품들은 소위 어셈블리(6)로 형성된다.
회로 장치는 상기와 같은 유형의 6개의 어셈블리(6)를 포함하고, 이 경우 각각의 제어기(2)는 전류 측정을 위한 관련 수단(4)과의 연결을 위한 입력부들 외에도 전압 측정을 위한 공통 수단(7)과의 연결을 위한 제 3의 추가 입력부를 가지며, 상기 전압 측정을 위한 공통 수단은 작동될 부하(8)에서 최신 생성되는 전압을 검출한다.
또한, 도 1에는 6개의 제어기(2)를 제어하기 위한 SPS 형태의 제어부(9) 및 상기 제어부(9)에 연결된 실효값 형성 수단(10)이 도시되어 있다.
부하(8)에서 필요한 전압을 제공하기 위해 트랜스포머(11)가 제공되어 있으며, 상기 트랜스포머는 일차 권선(13) 및 다수의 탭(16)을 구비하는 이차 권선(14)을 갖는다. 도 1에는 전압들(50V, 100V 150V, 200V, 250V 및 300V)용 탭들이 도시되어 있으며, 이 경우 각각의 탭(16)에는 하나의 어셈블리(6)가 할당되어 있다.
후속해서 도 1에 따른 종래 기술로부터 회로 장치의 기능성이 기술된다. 예에는 어셈블리들(B 및 A)을 어셈블리들(C 및 B)로 교체할 경우의 제어 시퀀스가 기재되어 있다.
110°el의 제어각을 갖고 문자 "A"로 표기된 어셈블리(6A) 그리고 "B"로 표기된 어셈블리(6B)는 전류 흐름이 탭에서 생성되는 "250V"의 전압의 포지티브 반파(half wave)의 제로 교차에 의해 시작되는 소위 완전 변조(full modulation)를 작동시킨다는 내용이 가정으로서 사전에 설정된다.
따라서, 전류 흐름은 부분 스케치(D)에 도시된 바와 같이 어셈블리(6B)에 의해 제어되는 방식으로, 부하에 의해 제 1 포지티브 반파에서 제로 교차를 시작한다.
부분 스케치들(D 및 E)은 각각 완전 사인파 진동(sinusoidal oscillation)의 전압-시간 곡선을 도시한다. 상기 부분 스케치들에는 300V의 전압 표시를 갖는 탭(16)의 전압에 상응하게 300V의 진폭을 갖는 사인파 진동 및 250V의 전압 표시를 갖는 탭(16)의 전압에 상응하게 250V의 진폭을 갖는 사인파 진동이 각각 도시되어 있다. 각각 상응하는 어셈블리(6)에 의해 실행된 전류 흐름은 부분 스케치에서 검게 채워진 각각의 반파 부분으로 도시되어 있다.
부분 스케치(E)에 도시된 바와 같이, 110°el 지점에서는 어셈블리(6B)에서 어셈블리(6A)로 전환되며, 이 경우 포지티브 반파에서의 전류 흐름은 180°에서 전압의 제로 교차를 종료한다. 네거티브 반파에서의 전류 흐름은 위에서 도시된 것과 유사하게 어셈블리(6B)에 의해 제어되는 방식으로 네거티브 반파로의 전압 제로 교차를 시작한다. 네거티브 반파의 제어각이 110°el인 경우에는 상기 네거티브 반파의 단부에 도달할 때까지 다시 어셈블리(6A)로 전환된다.
제어각과 관련하여 제어에 필요한 제어 데이터들은 SPS(PLC)의 제어부(9)로부터 버스 시스템을 통해, 예컨대 프로피버스(profibus)를 통해 제어기들(2)에 전송된다.
개별 어셈블리들(6)에서는 전류가 측정된다. 또한, 합산 전류 또는 총 전류는 실효값 형성 장치(10)에 연결된 합산 전류 트랜스듀서(12)를 통해 검출된다.
실효값은 실효값 형성 장치(10)에 의해 형성되고 정상 신호 또는 실제값으로 라인을 통해 제어부(9)에 전달된다. 이러한 측정값(피드백 값)을 기초로 하여 신호들이 도면에는 도시되지 않은 상위 장치에 의해 형성되는 미리 주어진 목표 값과 비교되며, 상기 상위 장치는 제어기들(2)의 상응하는 제어각들을 산출하고 제어 신호를 각각 트리거링될 제어기들(2)에 전송한다.
마찬가지로 도면에 도시되지 않은 추가 회로는 제어기(2)를 네거티브 위상에서 트리거링하지 않기 위해, 제어기(2)의 아웃고잉(outgoing) 제어 신호가 어셈블리(6B)에서 180°el에서 저지되는 방식으로 제어 펄스를 로킹한다. 제어기(2)는 표준 제어부로서 0°내지 180°el의 스위치-온 지속 시간에 대해 설계한다.
관련 제어기(2)에 대한 개개의 전류 측정기(4)의 직접 전류 경로는 신속한 어셈블리 전류 제한을 위해서 필요한데, 그 이유는 제어부(9)의 처리 속도가 이러한 기능을 충족시킬 수 없기 때문이다. 제어부(9)는 추가로 릴리스된 제어기들(2)의 상태를 검사하고 상태 및 오류 정보를 평가한다.
부하(8)에서 생성되는 출력 전압(출력 전류)이 예컨대 온도가 너무 높으므로 인하여 감소되어야 하는 경우에는, 어셈블리(6A)의 제어기(2)에 대한 제어각이 증가되는데, 예컨대 110°el에서 160°el로 증가된다. 이러한 사이리스터들(3)에 대한 제어각 증가는 단지 180°el까지만 가능한데, 그 이유는 결과적으로 전체 반파에서는 변조와 더불어 전류 흐름이 더 이상 이루어지지 않기 때문이다.
제어각이 180°el인 경우에는 제어기(2)가 스위치-오프되어 있기는 하지만, 계속해서 항상 스탠바이 상태로 존재한다. 전체 전류는 이제 어셈블리(6B)의 제어기(2)에 의해 트리거링된 전기 스위칭 소자들(3)만을 통해서 흐른다.
상기와 같은 경우에는 완전 변조가 달성되며, 고조파는 발생되지 않는다.
부하(8)에서 출력 전압이 계속해서 감소되어야 하는 경우에는, 어셈블리(6A)의 제어기(2)가 제어부(9)에 의해서 저지되고, 어셈블리(6C)의 제어기(2)는 릴리스 된다. 이제 전류 흐름은 포지티브 반파에서 시작하여 어셈블리(6C)에 의해 제어되는 방식으로 전압의 제로 교차를 시작한다. 이러한 절반 진동 동안에는 미리 주어진 제어각이 달성되면 어셈블리(6B)로 전환된다.
이러한 제어 시퀀스를 구현하기 위해서는, 제어부(9)의 다수의 순환 시간을 상응하게 이용하는 3개의 제어기(2)를 트리거링하기 위한 상기 제어부(9)의 몇몇 활동이 필수적이다.
후속해서는 제어 시퀀스가 본 발명에 따른 해결책에 의해 도시된다. (도 2)
이 경우 110°el의 제어각을 갖는 문자 "A"로 표기된 어셈블리(6A) 그리고 "B"로 표기된 어셈블리(6B)는 전류 흐름이 탭에서 생성되는 "250V"의 전압의 포지티브 반파의 제로 교차에 의해 시작되는 소위 완전 변조를 작동시킨다는 동일한 가정이 적용된다.
따라서, 전류 흐름은 부분 스케치(D)에 도시된 바와 같이 어셈블리(6B)에 의해 제어되는 방식으로 제 1 포지티브 반파에서 제로 교차를 시작한다. 부분 스케치(E)에 도시된 바와 같이, 110°el 지점에서는 어셈블리(6B)에서 어셈블리(6A)로 전환되며, 이 경우 포지티브 반파에서의 전류 흐름은 180°에서 전압의 제로 교차를 종료한다. 네거티브 반파에서의 전류 흐름은 위에서 도시된 바와 유사하게 어셈블리(6B)에 의해 제어되는 방식으로 네거티브 반파로의 전압 제로 교차를 시작한다. 네거티브 반파의 제어각이 110°el인 경우에는 네거티브 반파의 단부에 도달할 때까지 다시 어셈블리(6A)로 전환된다.
본 발명에 따른 회로 장치에서는 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3) 모두에 대해 하나의 공통의 제어기(2)가 사전에 설정된다. 예에서는 상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)이 사이리스터로 설계되어 있다.
이러한 제어기(2)에는 단지 목표 값만이 제어부(9)로부터 사전에 주어진다. 제어기(2)는 전류 측정기(4) 및 전압 측정기(7)의 측정값을 자체적으로 평가하고, 필수 어셈블리들(6)에 대한 제어각들을 검출하며 그리고 사이리스터들에 대한 제어 신호들을 발생시킨다.
이 목적을 위해 제어기(2)는 제 1 입력부(17)를 통해서 제어부(9)에 연결되어 있고, 제 2 입력부들(18.1 내지 18.6)을 통해서는 관련 전류 측정기에 연결되어 있으며, 그리고 제 3 입력부(19)를 통해서는 전압 측정기(7)에 연결되어 있다. 도 2에 도시된 예에서는 전류 측정기(4) 및 전압 측정기(7)가 부하(8) 위에 트랜스포머로 설계되어 있으며, 전류들 및 전압의 측정은 제어기(2) 내부에 있는 도면에는 도시되지 않은 부품들에 의해 실시된다.
최대 2개의 어셈블리(6)만 동시에 작동되기 때문에, 또한 개개의 전류 측정기들(4)의 2개의 전류 측정만 평가되어야 한다. 이 때문에 제어기(2) 내에서는 전류 측정을 위한 2개의 측정 트랜스듀서만 사전 설정된다. 제어기(2) 내에 위치하는 적합한 멀티플렉서(마찬가지로 도면에 도시되어 있지 않음)를 통해서는 접속된 전류 측정기들(4)에 대한 제어기(2)의 제 2 입력부(18.1 내지 18.6)가 활성된 어셈블리들(6)에 속하며 평가 기능을 수행해야 하는 2개의 내부 측정 트랜스듀서에 접속된다.
어셈블리들(6A 및 6B)의 전류 측정기들(4)은 필수 전제 조건이라는 가정하에 있다. 본 발명에 따른 상기 실시 예에서는 합산 전류 트랜스듀서(12) 및 실효값 형성 장치(10)가 생략될 수 있다.
아날로그 측정 신호로부터 디지털 측정값을 형성하는 AD-트랜스듀서로서 내부 측정 트랜스듀서로의 전류 입력부 릴리스 및 출력 펄스의 출력은 내부에서 결합되며, 그 결과 단지 시간 대하여 전류 야기하거나 또는 활성화된 어셈블리(6)만이 측정 기술적으로 검출되며, 상기 어셈블리 내에서는 사리이스트가 트리거링된다.
스위칭 소자들(사이리스터들, 트라이악)의 특성 곡선의 비선형성들은 알고리즘에 의해 보정된다. 제어부(9)는 단 하나의 목표 값만을 조절기(2)에 제공하며, 어셈블리들(6)로의 실제 분배는 조절기(2) 자체의 로직에 의해 자동으로 적절하게 수행된다. 그로 인해 제어부로 전송되어야 하는 소수의 상태 보고 및 오류 정보가 평가될 수 있다.
또한, 제어부의 내부 작동 시간들에 기인하고, 예컨대 100ms 크기 범위에 놓여 있을 수 있는 지연 시간들을 고려할 필요가 없다.
추가의 로킹 회로들 그리고 주전원 주파수(20ms)에 의해 결정된 시퀀스들의 검토를 계속해서 고려할 필요가 없다.
도 3에는 본 발명에 따른 위상 제어 장치의 제 2 변형 예가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 장치와의 차이점은 전류 측정기들(4)을 이용한 전류 측정이 어셈블리(6) 내에 배치된 각 하나씩의 전류 측정기(4)에 의해서 이루어지는 것이 아니라, 단 하나의 전류 측정기(4)에 의해 이루어진다는 것이다. 이러한 단일 전류 측정기는 부하(8)의 부하 회로 내에서 예컨대 제어 가능한 전기 스위칭 소자들(3)과 부하(8) 사이에 배치되어 있다.
본 발명에 따르면 상기와 같은 방식의 전류 측정이 가능한데, 그 이유는 제어기(2)가 스위칭 소자들(3)을 트리거링함으로써, 현재 활성화된 스위칭 소자(3)에 대한 특성 정보를 갖기 때문이다. 특정 시점에 측정된 전류는 따라서 상기 시점에 활성화된 스위칭 소자(3) 할당되어 축적될 수 있다.
1. 위상 제어
2. 제어기
3. 제어 가능한 전기 스위칭 소자(사이리스터/트라이악)
4. 전류 측정기
5. 퓨즈
6. 어셈블리
7. 전압 측정기 8. 부하
9. 제어부 10. 실효값 형성기
11. 트랜스포머 12. 합산 전류 트랜스듀서
13. 일차 권선 14. 이차 권선
15. 이차 권선의 단부 16. 이차 권선의 탭
17. 제 1 입력부 18. 제 2 입력부
19. 제 3 입력부
2. 제어기
3. 제어 가능한 전기 스위칭 소자(사이리스터/트라이악)
4. 전류 측정기
5. 퓨즈
6. 어셈블리
7. 전압 측정기 8. 부하
9. 제어부 10. 실효값 형성기
11. 트랜스포머 12. 합산 전류 트랜스듀서
13. 일차 권선 14. 이차 권선
15. 이차 권선의 단부 16. 이차 권선의 탭
17. 제 1 입력부 18. 제 2 입력부
19. 제 3 입력부
Claims (8)
- 전압의 주파수의 변화 없이 열적 공학(thermal engineering)을 위한 실행 제어기로서의, 위상 제어(phase-fired control)를 위한 장치(arrangement)로서,
전압을 발생시키기 위한 일차 및 이차 권선을 포함하는 트랜스포머를 갖고, 상기 이차 권선은 하나의 단부 및 적어도 2개의 탭들을 가지며, 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 각각의 탭에 연결되고 각각의 제어 가능한 전기 스위칭 소자가 부하의 제 1 접속부에 연결되며, 상기 부하의 제 2 접속부가 상기 이차 권선의 단부에 연결되고, 모든 제어 가능한 전기 스위칭 소자들이 단일의 공통 제어기에 연결되어 상기 단일의 공통 제어기에 의해 제어되며, 상기 공통 제어기는 상기 부하를 통해 흐르는 세트 전류 또는 상기 부하에 인가될 세트 전압의 목표 값에 대응하는 제어 신호를 수신하기 위한 제 1 입력부를 갖고, 상기 공통 제어기에 의해 제어되고 동시에 활성이 되도록 두 개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 자동으로 선택하도록 구성되며, 상기 공통 제어기는 상기 두 개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들에 대한 제어각을 결정하고, 상기 목표 값에 따라 활성 제어 가능한 스위칭 소자를 통해 흐르는 전류의 임의의 제어각에서 상기 두 개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들 중 제 1 스위칭 소자로부터 제 2 스위칭 소자로 전환하기 위한 위상 제어 신호들을 생성하며, 활성 제어 가능한 전기 스위칭 소자와 탭 사이에, 또는 상기 활성 제어 가능한 전기 스위칭 소자와 상기 부하 사이에 전류 측정기(ammeter)가 배치되고, 상기 전류 측정기는 상기 공통 제어기의 제 2 입력부에 연결되며, 상기 공통 제어기는 활성 제어 가능한 전기 스위칭 소자를 통해서만 흐르는 상기 제 2 입력부에서의 전류를 측정하는,
위상 제어를 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자에 직렬로 퓨즈가 배치되어 있는,
위상 제어를 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 부하에 병렬로 전압 측정기가 연결되고, 상기 전압 측정기는 상기 제어기의 제 3 입력부에 연결되는,
위상 제어를 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 제어 가능 전기 스위칭 소자는 두 개의 반병렬(anti-parallel) 연결된 사이리스터들을 포함하는,
위상 제어를 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 제어 가능한 전기 스위칭 소자는 트라이악을 포함하는,
위상 제어를 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 공통 제어기는, 상기 장치에서의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들의 개수와 무관하게, 단지 두 개의 전류 측정 장치들을 포함하고, 상기 두 개의 전류 측정 장치들은 상기 공통 제어기에 의해서 단지 상기 활성 제어 가능한 전기 스위칭 소자의 제 2 입력부로 선택적으로 연결되는,
위상 제어를 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
전기적으로 제어 가능한 스위칭 소자와 상기 부하 사이에 연결된 단일의 전류 측정기를 갖고, 특정 시간에 측정된 전류는 상기 공통 제어기에 의해서 상기 특정 시간에 활성인 제어가능한 스위칭 소자에 할당되는,
위상 제어를 위한 장치. - 위상 제어를 위한 방법으로서,
제어 가능한 전기 변수의 목표 세트 값이 부하에 대해 특정되어 다수의 병렬 연결된 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 온 또는 오프로 전환함으로써 제어되고, 상기 스위칭 소자들은 교류 전류 생성기와 상기 부하 사이의 전류 회로에 배치되고, 두 개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들이 동시에 활성인 위상 공정으로 동작하며, 상기 목표 세트 값은 상기 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하기 위한 단일 공통 제어기에 제 1 입력 값으로서 특정되고, 임의의 시간 지점에 단지 활성 제어 가능한 전기 스위칭 소자를 통해서 흐르는 전류가, 상기 교류 전류 생생기와 활성 제어 가능한 스위칭 소자 사이에 또는 상기 활성 제어 가능한 스위칭 소자와 상기 부하 사이에 직렬로 배치된 전류 측정기에 의해서 측정되어 제 2 입력 값으로서 상기 공통 제어기로 전송되며, 상기 부하 상의 전압이 측정되어 상기 공통 제어기로 제 3 입력 값으로서 전송되고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 입력 값들에 의해서 제어되는 상기 공통 제어기는, 동시에 활성 및 제어되도록 자동으로 두 개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 선택하고, 상기 두 개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들에 대한 제어각을 결정하며, 상기 목표 세트 값에 따라 활성 제어 가능한 스위칭 소자를 통해 흐르는 전류의 임의의 제어각에서 상기 두 개의 제어 가능한 전기 스위칭 소자들 중 제 1 스위칭 소자로부터 제 2 스위칭 소자로 전환하기 위한 위상 제어 신호들을 결정하도록 모든 제어 가능한 전기 스위칭 소자들을 제어하는,
위상 제어를 위한 방법.
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