KR101741830B1 - 무정전전원장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

무정전전원장치 및 그 방법이 개시된다. 무정전전원장치는 교류 신호를 입력받는 입력부와, 교류 신호의 크기를 적어도 하나 이상의 스위칭 소자를 이용하여 기 설정된 크기로 승압 변환하는 변환부와, 크기 변환된 교류 신호를 정류하는 정류부와, 정류부의 출력 신호를 이용하여 축전지를 충전하는 충전부와, 입력부와 변환부 사이에 위치한 제1 스위치와, 충전부와 변환부 사이에 위치한 제2 스위치를 포함하고, 축전지의 충전시 제1 스위치는 온 상태이고 제2 스위치는 오프 상태이고, 축전지의 방전시 제1 스위치는 오프 상태이고 제2 스위치는 온 상태로 제어된다.

Description

무정전전원장치 및 그 방법{Uninterruptible power supply apparatus and method thereof}
본 발명은 무정전전원장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변압기 사용이 필요 없는 무정전전원장치 및 그 방법에 관한 것이다.
무정전전원장치는 계통 공급 전원(또는 상용 전원 등)이 단전되었을 때 미리 저장된 에너지를 이용하여 일정시간 동안 전력을 중단없이 공급하는 장치이다. 무정전전원장치는 교류 전원을 직류로 정류하여 축전지에 저장한다. 정전시 축전지에 저장된 직류 전원은 인버터를 통해 교류 전원으로 변환하여 부하에 공급한다. 그러나 인버터가 부하의 정격 전압에 맞는 교류 전원을 공급하기 위하여 큰 부피를 차지하는 별도의 변압기가 필요하므로, 무정전전원장치를 소형화하는데 한계가 있다.
공개특허공보 제10-2016-0139533호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 별도의 변압기가 필요 없어 소형화가 가능한 무정전전원장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 무정전전원장치의 일 실시 예는, 교류 신호를 입력받는 입력부; 상기 교류 신호의 크기를 적어도 하나 이상의 스위칭 소자를 이용하여 기 설정된 크기로 승압 변환하는 변환부; 크기 변환된 교류 신호를 정류하는 정류부; 상기 정류부의 출력 신호를 이용하여 축전지를 충전하는 충전부; 상기 입력부와 상기 변환부 사이에 위치한 제1 스위치; 및 상기 충전부와 상기 변환부 사이에 위치한 제2 스위치;를 포함하고, 상기 축전지의 충전시 상기 제1 스위치는 온 상태이고 상기 제2 스위치는 오프 상태이고, 상기 축전지의 방전시 상기 제1 스위치는 오프 상태이고 상기 제2 스위치는 온 상태이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 변압기가 필요 없으므로 무정전전원장치를 소형화할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 무정전전원장치의 출력 신호의 중심점(neutral point)을 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무정전전원장치의 일 실시 예의 구성을 도시한 도면,
도 2는 입력 신호가 단상 교류 신호인 경우의 무정전전원장치의 회로 구성도의 일 예를 도시한 도면,
도 3은 입력 신호가 3상 교류 신호인 경우의 무정전전원장치의 회로 구성도의 일 예를 도시한 도면,
도 4는 입력 신호가 단상 교류 신호인 경우의 무정전전원장치의 회로 구성도의 다른 일 예를 도시한 도면,
도 5는 입력 신호가 3상 교류 신호인 경우의 무정전전원장치의 회로 구성도의 다른 일 예를 도시한 도면,
도 6은 본 실시 예에 따른 무정전전원장치의 다른 실시 예의 구성을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 무정전전원장치의 중성점제어부의 회로 구성도의 일 예를 도시한 도면, 그리고,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 무정전전원장치의 스위칭제어부의 제어 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무정전전원장치 및 그 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 무정전전원장치의 일 실시 예의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 무정전전원장치는 입력부(100), 변환부(110), 정류부(120), 충전부(130), 제1 스위치(140) 및 제2 스위치(150)를 포함한다. 본 실시 예는 설명의 편의를 위하여 무정전전원장치의 출력단(VDC)에 직류를 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터(160)가 존재한다고 가정한다.
입력부(100)는 계통 공급 전원(또는 상용 전원) 등의 교류 신호를 입력받는다. 예를 들어, 입력부(100)는 3상 교류 전원을 입력받거나 단상 교류 전원을 입력받을 수 있다. 단상 교류 전원이 입력 신호인 경우의 회로 구성도의 다양한 예가 도 2 및 도 4에 도시되어 있고, 3상 교류 전원이 입력 신호인 경우의 회로 구성도의 다양한 예가 도 3 및 도 5에 도시되어 있다.
변환부(110)는 적어도 하나 이상의 스위칭 소자를 이용하여 교류 신호의 크기를 기 설정된 크기로 승압 변환한다. 변환부(110)는 종래의 변압기로 구현되는 것이 아니라 절연 게이트 쌍극자 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Mode Transistor) 등과 같은 스위칭 소자를 이용한 PWM(Pulse Width Modulation) 컨버터로 구현되어 소형화할 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 변환부(110)는 교류 신호의 (+)값과 (-)값을 모두 기 설정된 크기로 변환할 수 있도록 중성선(Neutral Line)을 기준으로 대칭 배열된 적어도 하나 이상의 스위칭 소자(S1,S2)를 포함할 수 있다.
정류부(120)는 변환부(110)와 함께 크기 변환된 교류 신호를 정류한다. 도 2를 참조하면, 정류부(120)는 일반적으로 적어도 하나 이상의 다이오드(D1,D2)와 적어도 하나 이상의 캐패시터(C1,C2) 등을 직렬로 연결한 구조이며, 정류된 신호의 평활화를 위해 인덕터(L1,L2)를 더 포함할 수 있다.
3상의 상용 교류 전류가 380VAC인 경우에 인버터(160)가 별도의 변압기 없이 정류부(120)에서 출력되는 직류 신호를 이용하여 380VAC의 교류 신호를 만들기 위해서는 정류부(120)의 출력 신호의 크기가 대략 700VDC 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 변환부는 정류부의 출력 신호의 크기가 700VDC 이상이 되도록 교류 신호의 크기를 기 설정된 크기로 승압한다.
충전부(130)는 정류부(120)의 출력 신호를 이용하여 축전지를 충전한다. 그러나 일반적으로 축전지의 전압은 정류부의 출력 신호의 전압보다 낮다. 예를 들어, 입력부의 입력 신호가 3상의 380VAC 교류 신호인 경우에, 축전지의 전압은 대략 360VDC~480VDC이다. 따라서 충전부(130)는 정류부의 출력 신호를 그대로 이용하는 것이 아니라 출력 신호의 전압을 축전지에 맞는 전압으로 강압하여 충전한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면 충전부(130)는 출력 신호를 강압하기 위하여 IGBT 등과 같은 적어도 하나 이상의 스위칭 소자(S3)로 구성된 강압 초퍼(chopper)를 포함한다.
정전 등이 발생하여 축전지를 방전하여야 하는 경우에, 축전지의 전압은 정류부(120)의 출력 신호의 전압보다 낮으므로 이를 승압하기 위한 별도의 구성이 필요하다. 본 실시 예는 축전지의 출력 전압의 승압을 위한 구성을 별도로 포함하지 않고 변환부(110) 등을 승압 초퍼로 활용하여 무정전전원장치의 전체 부피를 감소할 수 있도록 한다.
이를 위해, 본 실시 예는 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150)를 포함한다.
제1 스위치부(140)는 입력부(100)와 변환부(110) 사이에 위치하여 입력부(100)의 교류 신호를 변환부에 전송하거나 입력부와 변환부를 사이를 전기적으로 차단하는 역할을 수행한다.
제2 스위치부(150)는 변환부(110)와 충전부(130) 사이에 위치하여 축전지의 전력을 변환부(110)에 전송하거나 변환부(110)와 충전부(130) 사이를 전기적으로 차단하는 역할을 수행한다.
정상 동작인 경우에, 제1 스위치부(140)는 온(on) 상태가 되고, 제2 스위치부(150)는 오프(off) 상태가 되어, 인버터(160)를 통해 부하 등에 전력이 공급됨과 동시에 충전부(130)의 축전지가 충전된다.
반면, 정전이 발생한 경우에, 제1 스위치부(140)는 오프(off) 상태가 되고, 제2 스위치부(150)는 온(on) 상태가 되어, 축전지의 전력이 변환부(110) 및 정류부(120)를 거쳐 인버터(160) 등에 전달된다. 이때 축전지의 전압은 변환부(110)를 거쳐 정상 동작 상태의 정류부(120)의 출력 전압과 동일한 크기의 전압으로 승압되므로 별도의 변압기가 필요없다.
정전 등의 비상 상태를 가능한 빠른 시간에 파악하여 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150)를 제어하는 방법의 일 예는 도 8 및 도 9에 도시되어 있다. 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150)는 실리콘 제어 정류소자(SCR, Silicon Controlled Rectifier)로 구현될 수 있다.
도 2는 입력 신호가 단상 교류 신호인 경우의 무정전전원장치의 회로 구성도의 일 예를 도시한 도면이고, 도 3은 입력 신호가 3상 교류 신호인 경우의 무정전전원장치의 회로 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 입력부는 단상 교류 신호를 입력받는다. 변환부(110)는 그라운드(GND)를 기준으로 대칭하여 직렬 연결된 두 개의 스위칭 소자(S1,S2)를 포함한다. 본 실시 예는 스위칭 소자(S1,S2)로 두 개의 IGBT를 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 IGBT의 개수는 실시 예에 따라 다양하게 변형 가능하다. 또한, 본 실시 예는 전파 정류(full-wave rectification)를 위하여 그라운드를 기준으로 대칭되는 소자들을 배열하고 있으나, 실시 예에 따라 반파 정류(half-wave rectification)를 위하여 그라운드의 한쪽 구성만을 포함할 수도 있다. 이하의 실시 예에서는 설명의 편의를 위하여 전파 정류의 예에 대해 도시하고 설명한다.
정류부(120)는 직렬 연결된 다이오드(D1,D2)와 캐패시터(C1,C2)를 포함하고, 평활화를 위하여 인덕터(L1, L2)를 더 포함할 수 있다. 캐패시터(C1,C2)의 양단의 값이 정류부(120)의 출력 신호가 된다.
충전부(130)는 정류부(120)의 출력 신호의 전압을 강압하는 스위칭 소자(S3)와 축전지(200)를 포함한다. 이외에 충전부(130)는 충전되는 직류 신호의 평활화와 축전지 보호 등을 위하여 다이오드(D3) 및 인덕터(L3,L4)를 포함할 수 있다.
제1 스위치부(140)는 입력부(100)와 변환부(110) 사이에 위치하고, 정상 동작 시에는 입력부(100)의 교류 신호를 그대로 통과시키고 정전 시에는 입력부(100)를 전기적으로 차단시킨다. 제2 스위치부(150)는 충전부(130)와 변환부(110) 사이에 위치하고, 정상 동작시에는 충전부(130)와 변환부(110)를 전기적으로 차단하고 정전 시에는 축전지(200)의 전력이 변환부(110)에 유입되도록 도통된다. 이를 위해, 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150)는 다수의 SCR로 구현될 수 있다.
정상 동작시, 변환부(110)의 각 스위칭 소자(S1,S2)는 PWM 컨버터로 동작하여 전압을 승압한다. 반면 정전시에, 변환부(110)의 스위칭 소자(S1,S2) 중 S1은 오프(다이오드를 통해 전류 흐름)되고 S2만 동작하여 승압 초퍼로서 동작한다.
도 1 및 도 3을 함께 참조하면, 입력부(100)는 RST의 3상 교류 신호를 입력받는다. 변환부(110), 정류부(120), 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150) 등은 3상 교류 신호를 각각 처리하기 위하여 도 2에서 살핀 구성과 동일한 구성을 병렬로 포함한다. 충전부(130)는 도 2에서 살핀 구성과 동일하다.
도 4는 입력 신호가 단상 교류 신호인 경우의 무정전전원장치의 회로 구성도의 다른 일 예를 도시한 도면이고, 도 5는 입력 신호가 3상 교류 신호인 경우의 무정전전원장치의 회로 구성도의 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 4를 함께 참조하면, 무정전전원장치는 입력부(100), 변환부(110), 정류부(120), 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150)를 포함하며, 이들 각 구성은 도 2에서 살핀 구성과 동일하다. 다만, 도 4의 예에서 충전부(130)는 도 2의 예와 상이하므로, 이 부분에 대해서 설명한다.
충전부(130)는 그라운드(GND)를 기준으로 (+)값과 (-)값을 축전지에 충전하기 위하여, 정류부(120)의 (+)측 출력값을 강압 변환하는 스위칭 소자(S3)와 (-)측 출력값을 강압 변환하는 스위칭 소자(S4)를 각각 포함한다. 인덕터(L3,L4)와 다이오드(D3,D4) 또한 (+)측 및 (-)측에 각각 위치한다.
도 1 및 도 5를 함께 참조하면, 입력부(100)는 RST의 3상 교류 신호를 입력받는다. 변환부(110), 정류부(120), 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150) 등은 3상 교류 신호를 각각 처리하기 위하여 도 4에서 살핀 구성과 동일한 구성을 병렬 포함한다. 충전부(130)는 도 4에서 살핀 구성과 동일하다.
도 6은 본 실시 예에 따른 무정전전원장치의 다른 실시 예의 구성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 무정전전원장치는 입력부(100), 변환부(110), 정류부(120), 충전부(130), 제1 스위치부(140), 제2 스위치부(150), 중성점제어부(600) 및 스위칭제어부(610)를 포함한다. 여기서, 입력부(100), 변환부(110), 정류부(120), 충전부(130), 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150)는 도 1에서 설명한 구성과 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
축전지의 방전시 인버터(160) 등의 부하에서 상(phase) 사이의 균형이 틀어지면 중성점(Neutral Point)이 이동하는 경우가 발생하며, 중성점이 이동하면 부하에 공급하는 출력 전압의 이상 현상이 발생하거나 인버터(160)를 통해 변환된 교류 신호에 직류 성분의 전압이 포함되는 문제점이 발생할 수 있다.
중성점제어부(600)는 중성점의 이동을 제어하기 위하여, 정류부(120)의 (+)측 출력값과 3상 신호의 중성선(Neutral Line)의 제1 전압차이와 정류부(120)의 (-)측 출력값과 중성선의 제2 전압차이를 파악한 후 제1 전압차이와 제2 전압차이가 상이하면 정류부(120)의 (+)측 출력단자와 중성선 사이 또는 정류부(120)의 (-)측 출력단자와 중선선 사이에 순간적인 전압강하를 발생시켜 중성선이 정상위치로 이동하도록 제어한다.
예를 들어, 제1 전압차이가 제2 전압차이보다 크면, 중성점이 (-)측으로 더 이동한 경우이므로, 정류부(120)의 (-)측 출력단자와 중성선 사이에 위치한 저항 소자 등을 통해 전압강하를 발생시킨다. 반대로 제1 전압차이가 제2 전압차이보다 작으면, 중성점이 (+)측으로 더 이동한 경우이므로, 정류부(120)의 (+)측 출력단자와 중성선 사이에 위치한 저항 소자를 통해 전압강하를 발생시킨다. 중성점제어부(600)의 일 실시 예는 도 7에 도시되어 있다.
스위칭제어부(610)는 정전 발생 여부를 실시간 파악하여 정전시 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150)의 온/오프를 제어하여 충전부(130)에 충전된 전력이 빠른 시간 내 출력될 수 있도록 한다. 정전 여부를 파악하는 종래의 다양한 방법이 존재할 수 있으나 본 실시 예는 정전의 고속 검출을 위한 다양한 방법을 도 8 및 도 9에서 제시한다.
도 7은 본 발명에 따른 무정전전원장치의 중성점제어부의 회로 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 중성점제어부(600)는 중성선을 기준으로 대칭 배열된, 스위칭 소자(Sa,Sb)와 저항 소자(R1,R2)의 병렬 구조를 포함한다. 본 실시 예는 스위칭 소자(Sa,Sb)의 일 예로 IGBT를 도시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
정류부(120)의 출력 신호의 (+)측 값이 Vd이고 (-)측 값이 -Vd라고 하자. 이 경우 (Vd-N)의 절대값과 (-Vd-N)의 절대값을 비교하여, |Vd-N|>|N-(-Vd)|이면 중성점이 -Vd쪽에 가깝기 때문에 제1 스위칭 소자(Sa)를 도통시키면 전류는 제1 스위칭 소자(Sa)와 제2 저항 소자(R2)를 통해 흐르게 되어 순간적으로 (Vd-N)의 절대값이 낮아지게 되어 중성점이 정상위치로 돌아간다.
반대로, |Vd-N|<|N-(-Vd)|이면, 중성점이 Vd쪽에 가깝게 이동한 경우이다. 이 경우 제2 스위칭 소자(Sb)를 도통시키면 전류는 제1 저항 소자(R1)와 제2 스위칭 소자(Sb)를 통해 흐르게 되어 순간적으로 (-Vd-N)의 절대값이 낮아지게 되며, 중성점이 다시 정상위치로 돌아간다.
중성점제어부(600)는 (Vd-N) 및 (-Vd-N)의 값을 고속으로 검출하여 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 온/오프를 제어하여 중성점의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 중성점제어부는 대략 20KHz의 주파수로 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 중성점 이동을 제어할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 무정전전원장치의 스위칭제어부의 제어 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 8을 함께 참조하면, 스위칭제어부(610)는 입력부(100)를 통해 입력되는 교류 신호의 정류 신호(800)와 그 정류 신호(800)를 90도 지연시킨 지연 신호(810)를 합산하여 얻은 신호(820)의 전압이 기 설정된 값 이하로 내려가는지를 기초로 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150)의 온/오프를 제어한다. 예를 들어, 스위칭제어부(610)는 합산 신호(820)가 기 설정된 값 이하가 되면 정전으로 판단하고, 제1 스위치부(140)를 오프 상태로 변경하고, 제2 스위치부(150)를 온 상태로 변경하여 축전지의 전력이 공급되도록 한다.
스위칭제어부(610)는 시간 지연 요소인 캐패시터(도 2 내지 도 4의 C1,C2) 없이 다이오드만을 통과한 정류 신호(800)와 그 정류 신호(800)를 90도 지연시킨 지연 신호(810)를 이용할 수 있다. 입력부(100)의 교류 신호가 3상 교류 전원이면, 스위칭제어부(610)는 각 상별로 정류 신호와 지연 신호를 합산하여 얻은 신호의 전압이 기 설정된 값 이하로 내려가지는 각각 파악한다.
도 9를 참조하면, 스위칭제어부(610)는 자체 생성한 기준신호(900)와 입력부(100)의 입력 신호(즉, 교류신호)를 차감하여 얻은 차감신호(910)를 적분(920)하고 저역 필터링(930)하여 얻은 값을 차감신호에 다시 피드백하여 평균오차값을 산출한다. 일 예로, 디지털 저역 필터링하여 얻은 평균 오차값을 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017001693573-pat00001
그리고 스위칭제어부(610)는 평균 오차값을 기 설정된 순간전압강하설정값과 비교하여 정전인지 파악한다. 예를 들어, 순간전압강하설정값이 평균오차값보다 크면 정상 동작 상태이고, 반대로 순간전압강하설정값이 평균오차값보다 작으면 정전으로 판단하고 제1 스위치부(140) 및 제2 스위치부(150)의 온/오프를 제어한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 교류 신호를 입력받는 입력부;
    상기 교류 신호의 크기를 적어도 하나 이상의 스위칭 소자를 이용하여 기 설정된 크기로 승압 변환하는 변환부;
    크기 변환된 교류 신호를 정류하는 정류부;
    상기 정류부의 출력 신호를 이용하여 축전지를 충전하는 충전부;
    상기 입력부와 상기 변환부 사이에 위치하여 상기 교류 신호를 상기 변환부에 전송하거나 상기 입력부와 상기 변환부 사이를 전기적으로 차단하는 제1 스위치; 및
    상기 충전부와 상기 변환부 사이에 위치하여 상기 축전지의 전력을 상기 변환부에 전송하거나 상기 변환부와 상기 충전부 사이를 전기적으로 차단하는 제2 스위치;를 포함하고,
    상기 축전지의 충전시 상기 제1 스위치는 온 상태이고 상기 제2 스위치는 오프 상태이고,
    상기 축전지의 방전시 상기 제1 스위치는 오프 상태이고 상기 제2 스위치는 온 상태이고, 상기 축전지의 전력은 상기제2 스위치를 통해 상기 변환부에 전송되고 상기 변환부에 의해 기 설정된 크기로 승압 변환되는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 변환부는,
    3상의 교류 전원에 대한 중성선을 기준으로 대칭하여 배열된 적어도 하나 이상의 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 절연 게이트 쌍극자 트랜지스터로 구성되고,
    상기 제1 및 제2 스위치는 실리콘 제어 정류소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 충전부는,
    상기 정류부의 출력 신호를 적어도 하나 이상의 스위칭 소자를 이용하여 기 설정된 크기로 강압 변환하여 충전하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 정류부의 (+)측 출력값과 중성선의 제1 전압차이와 상기 정류부의 (-)측 출력값과 중성선의 제2 전압차이를 파악한 후 상기 제1 전압차이와 상기 제2 전압차이가 상이하면 정류부의 (+)측 출력단자와 중성선 사이 또는 정류부의 (-)측 출력단자와 중선선 사이의 순간적인 전압강하를 발생시켜 중성선을 정상위치로 제어하는 중성점제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 중성점제어부는,
    적어도 하나 이상의 스위칭 소자와 저항소자의 병렬 구성을 3상의 교류 전원에 대한 중성선을 기준으로 대칭하여 복수 개 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    정전 여부를 기초로 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온-오프를 제어하는 스위칭제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 스위칭제어부는,
    상기 교류 신호를 정류한 정류 신호와 상기 정류 신호를 90도 지연한 지연 신호를 합산한 신호의 크기가 기 설정된 크기 이하이면, 상기 제1 스위치를 오프로 제어하고 상기 제2 스위치를 온으로 제어하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 스위칭제어부는,
    기준신호와 상기 교류 신호의 차감신호를 적분하고 필터링하여 구한 값을 상기 차감신호에 피드백하여 얻은 평균오차값이 기 설정된 순간전압강하설정값보다 크면, 상기 제1 스위치를 오프로 제어하고 상기 제2 스위치를 온으로 제어하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101990809B1 (ko) 2019-02-11 2019-06-19 신문규 무정전 전원장치
KR102235963B1 (ko) * 2020-10-20 2021-04-07 (주)서울전원시스템 입력 및 출력 변압기가 없는 절연형 무정전전원장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100875530B1 (ko) * 2008-03-19 2008-12-26 국제통신공업 주식회사 초퍼기술을 이용한 트랜스포머레스 전력 변환장치
KR101174891B1 (ko) * 2010-06-01 2012-08-17 삼성에스디아이 주식회사 전력 저장 시스템 및 그 제어방법
KR101248112B1 (ko) * 2011-04-28 2013-03-27 정석언 중성점 전압을 클램핑하는 ups

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100875530B1 (ko) * 2008-03-19 2008-12-26 국제통신공업 주식회사 초퍼기술을 이용한 트랜스포머레스 전력 변환장치
KR101174891B1 (ko) * 2010-06-01 2012-08-17 삼성에스디아이 주식회사 전력 저장 시스템 및 그 제어방법
KR101248112B1 (ko) * 2011-04-28 2013-03-27 정석언 중성점 전압을 클램핑하는 ups

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101990809B1 (ko) 2019-02-11 2019-06-19 신문규 무정전 전원장치
KR102235963B1 (ko) * 2020-10-20 2021-04-07 (주)서울전원시스템 입력 및 출력 변압기가 없는 절연형 무정전전원장치

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