KR101845713B1 - Uninterruptible power supply system using 3 leg rectifier-interver structure - Google Patents

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Abstract

3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치는, 외부 사용 전원과 연결되는 전원 입력부, 복수의 스위치를 포함하며, 전원 입력부가 공급하는 전원을 제어하는 충전부 레그, 복수의 스위치를 포함하며 충전부 레그와 병렬로 연결되고, 전원 입력부가 공급하는 전원과 동일한 주파수로 복수의 스위치 각각을 스위칭하는 공통 레그, 복수의 스위치를 포함하며 공통 레그와 병렬로 연결되고, 부하에 공급되는 출력 전원을 제어하는 인버터 레그, 전원 입력부와 충전부 레그 사이에 연결되는 차단부 및 충전부 레그, 공통 레그 및 인버터 레그에 포함된 복수의 스위치 각각을 제어하는 신호 및 차단부를 제어하는 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.An uninterruptible power supply using a 3-leg rectifier-inverter structure is disclosed. The uninterruptible power supply using the 3-leg rectifier-inverter structure according to an embodiment of the present invention includes a power input unit connected to an external power source, a plurality of switches, a charging unit leg for controlling a power supplied from the power input unit, A common leg including a plurality of switches and connected in parallel with the charging legs and switching each of the plurality of switches at the same frequency as that of the power supplied by the power input section, a plurality of switches connected in parallel with the common leg, An inverter leg for controlling the supplied output power, a blocking part connected between the power input part and the charging part leg, and a signal for controlling the plurality of switches included in the charging part leg, the common leg and the inverter leg, And a control unit.

Figure R1020160057035
Figure R1020160057035

Description

3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치{UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY SYSTEM USING 3 LEG RECTIFIER-INTERVER STRUCTURE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an uninterruptible power supply using a 3-leg rectifier-

본 발명은 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 전원에 이상이 생긴 경우라도 무정전 전원 공급 장치 내부에 단락 회로가 형성되어 고전류가 흐르는 경우를 방지할 수 있는 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an uninterruptible power supply apparatus using a 3-leg rectifier-inverter structure, and more particularly, to an uninterruptible power supply apparatus using a 3-leg rectifier-inverter structure capable of preventing a high current from flowing when a short circuit is formed in the uninterruptible power supply apparatus, To an uninterruptible power supply using a 3-leg rectifier-inverter structure.

무정전 전원 공급 장치(UPS : Uninterruptible Power Supply)는 은행, 방송, 증권거래소, 전화교환국, 병원 그리고 반도체 공장 등 여러 산업에서 전원계통의 정전, 순간정전, 전압강하에 대한 대비책으로 주로 사용되고 있다.Uninterruptible power supply (UPS) is used in many industries such as banks, broadcasting, securities exchanges, telephone exchanges, hospitals and semiconductor factories as a countermeasure against power outage, momentary power failure and voltage drop.

이러한 무정전 전원 공급 장치는 교류 전원인 상용 전원을 직류로 변환하여 배터리를 충전하는 정류기 및 배터리에 저장된 전기 에너지를 안정적인 교류 전원으로 변환하여 이를 부하에 공급하는 인버터를 필수 구성 요소로 포함한다.The uninterruptible power supply includes an inverter for converting a commercial power source, which is an alternating current power source, into a direct current and charging the battery, and an inverter for converting electrical energy stored in the battery to a stable AC power source and supplying the same to the load.

이에, 다수의 무정전 전원 공급 장치들에는 단상 펄스폭 변조(PWM : Pulse Width Modulation) 정류기-인버터 구조가 채택되어 적용되고 있다.Accordingly, a single-phase pulse width modulation (PWM) rectifier-inverter structure is adopted for a plurality of uninterruptible power supply devices.

그 중에서도 특히 기존의 4 레그 정류기-인버터 구조를 개량한 3 레그 정류기-인버터 구조는 4 레그 정류기-인버터 구조에 비해 스위칭 소자를 줄여 효율을 증대시킬 수 있다는 점에서 널리 활용되고 있다.In particular, the 3-leg rectifier-inverter structure, which is improved from the conventional 4-leg rectifier-inverter structure, is widely used in that efficiency can be increased by reducing the number of switching elements compared to the 4-leg rectifier-inverter structure.

도 1은 종래 기술에 따른 3 레그 정류기-인버터 구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a conventional 3-leg rectifier-inverter structure.

종래 기술에 따른 3 레그 정류기 인버터 구조는 전원 입력부(10), 입력측 리액터(20), 충전부 레그(30), 공통 레그(40), 인버터 레그(50), 직류 콘텐서(60), 출력측 리액터(70), 출력측 캐패시터(80) 및 부하(90)를 포함한다.The 3-leg rectifier inverter structure according to the prior art includes a power input section 10, an input side reactor 20, a charging section leg 30, a common leg 40, an inverter leg 50, a DC contender 60, 70, an output side capacitor 80, and a load 90.

종래 기술에 따른 공통 레그(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 스위치를 포함하므로 공통 레그(40)에 포함된 스위치들을 전원 입력부(10)와 동일한 주파수로 스위칭하고, 충전부 레그(30)와 인버터 레그(50)에 포함된 스위치들을 펄스폭 변조(PWM) 주파수로 스위칭하면 고정 주파수의 가변 교류 전원을 얻을 수 있게 된다.1, the switches included in the common leg 40 are switched to the same frequency as that of the power input unit 10, and the charging legs 30 are connected to the common legs 40, And the switches included in the inverter leg 50 are switched to a pulse width modulation (PWM) frequency, a variable AC power of a fixed frequency can be obtained.

이러한 3 레그 정류기-인버터 구조의 각 구성요소들은 전원 입력부(10) 주파수의 허용 범위 내에서는 정상적인 역할을 수행하지만 전원 입력부(10)의 주파수가 허용 범위를 벗어나면 주파수 이상 경보와 함께 충전부 레그(30)의 스위칭 동작이 중단된다.Each of the components of the 3-leg rectifier-inverter structure plays a normal role within the allowable range of the frequency of the power input unit 10, but when the frequency of the power input unit 10 is out of the allowable range, Is stopped.

여기에서, 전원 입력부(10)의 주파수가 허용 범위를 벗어나게 되었다는 것의 의미는 전원 입력부(10)의 주파수와 부하에 공급되는 출력 전압의 주파수가 일치하지 않게 되는 경우를 의미한다.Here, the meaning that the frequency of the power input unit 10 is out of the allowable range means that the frequency of the power input unit 10 and the frequency of the output voltage supplied to the load do not coincide with each other.

이때, 인버터 레그(50)는 부하에 전원을 계속 공급하기 위해 배터리(미도시)로부터 에너지를 공급받아 일정 주파수로 스위칭 동작을 지속하게 된다.At this time, the inverter leg 50 receives energy from a battery (not shown) to continuously supply power to the load, and continues the switching operation at a predetermined frequency.

한편, 전원 입력부(10)의 주파수가 허용 범위를 벗어난 경우 전원 입력부 (10)를 즉시 차단하지 않으면 입력 전원 라인과 충전부 레그의 스위칭 소자에 과전류가 흐르게 되어 스위칭 소자의 손상을 유발할 수 있다.On the other hand, if the frequency of the power input unit 10 is out of the permissible range, an overcurrent flows to the input power line and the switching unit of the charging unit leg, thereby causing damage to the switching unit.

도 2 및 도 3은 정상 상태인 경우와 전원 입력부(10)의 주파수가 허용 범위를 벗어난 경우 3 레그 정류기-인버터 구조의 전류 흐름을 비교하기 위한 도면이다.FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams for comparing the current flows of the three-leg rectifier-inverter structure when the frequency of the power input section 10 is out of the permissible range in the steady state.

도 2 및 도 3에서는 전원 입력부의 정의 반주기에 해당하는 전원을 공급하는 경우를 예로 들어 설명한다.In FIGS. 2 and 3, a power supply corresponding to the positive half cycle of the power input unit is supplied as an example.

도 2에서 충전부 레그(30) 상단의 제1 스위치(31), 공통 레그(40) 하단의 제4스위치(42) 및 인버터 레그(50) 상단의 제5 스위치(51)가 도통된다. 정상 상태에서 스위치가 도 2에 도시된 바와 같이 동작하면 입력측 인버터(20)에 저장된 자기 에너지가 직류측으로 전달되며 직류 콘텐서(60)가 입력전류 is에 의해 충전된다. 2, the first switch 31 at the upper end of the charging section leg 30, the fourth switch 42 at the lower end of the common leg 40, and the fifth switch 51 at the upper end of the inverter leg 50 are turned on. When the switch operates in the normal state as shown in FIG. 2, the magnetic energy stored in the input side inverter 20 is transmitted to the direct current side, and the direct current condenser 60 is charged by the input current i s .

양의 전압은 Vol은 부하(90)에 인가되어 직류 콘덴서(60)가 출력전류 i0로 방전되므로 is-i0 만큼의 전류가 직류 콘덴서(60)를 충전 혹은 방전시키게 된다.A positive voltage is V ol is thereby applied to the load 90, a DC capacitor 60 is discharged by the output current i 0 so i s -i 0 by charging or discharging current is a direct current capacitor (60).

도 3은 전원 입력부(10)의 주파수가 허용 범위를 벗어난 경우 전류의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the flow of current when the frequency of the power input unit 10 is out of the allowable range.

도 2에 도시된 바와 같이 정의 반주기 동안 공통 레그(40) 하단의 제3 스위치(42)는 도통된 상태이다. 전원 입력부(10)의 주파수가 허용 범위를 벗어난 경우 충전부 레그(30)의 동작은 중지되고 전원 입력부(10) - 충전부 레그(30) 하부의 제2 스위치(32) - 공통 레그(40) 하부의 제4 스위치(42)를 연결하는 단락 회로가 형성된다.The third switch 42 at the bottom of the common leg 40 during the positive half period is in an energized state, as shown in FIG. When the frequency of the power input part 10 is out of the allowable range, the operation of the charging part leg 30 is stopped and the operation of the power input part 10 - the second switch 32 under the charging part leg 30 - A short circuit connecting the fourth switch 42 is formed.

따라서, 주파수의 허용 범위를 벗어난 전원 입력부(10)를 차단하지 않을 경우 충전부 레그(30)의 스위칭 소자에 과전류가 인가되어 스위칭 소자의 과열 혹은 소손을 유발할 수 있다.Therefore, when the power input part 10 out of the allowable range of the frequency is not blocked, an overcurrent is applied to the switching element of the charging part leg 30, which may cause overheat or destruction of the switching element.

이에, 전원 입력부(10)의 주파수가 허용 범위를 초과하는 경우 이를 차단할 수 있는 새로운 형태의 3 레그 무정전 전원 공급 장치에 대한 필요성이 대두되었다.Accordingly, a need has arisen for a new type 3-leg uninterruptible power supply capable of blocking the frequency of the power input unit 10 when the frequency exceeds the allowable range.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전원 입력부의 주파수와 부하에 공급되는 전원의 주파수의 차이가 기 설정된 임계값을 초과하는 경우, 전원 입력부를 신속하게 차단할 수 있는 3 레그 정류기-인버터 구조를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a power supply apparatus and a power supply apparatus, Gt; 3-leg < / RTI > rectifier-inverter structure.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical subjects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치는, 외부 사용 전원과 연결되는 전원 입력부, 복수의 스위치를 포함하며, 상기 전원 입력부가 공급하는 전원을 제어하는 충전부 레그, 복수의 스위치를 포함하며 상기 충전부 레그와 병렬로 연결되고, 상기 전원 입력부가 공급하는 전원과 동일한 주파수로 상기 복수의 스위치 각각을 스위칭하는 공통 레그, 복수의 스위치를 포함하며 상기 공통 레그와 병렬로 연결되고, 부하에 공급되는 출력 전원을 제어하는 인버터 레그, 상기 전원 입력부와 상기 충전부 레그 사이에 연결되는 차단부 및 상기 충전부 레그, 상기 공통 레그 및 상기 인버터 레그에 포함된 복수의 스위치 각각을 제어하는 신호 및 상기 차단부를 제어하는 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an uninterruptible power supply using a 3-leg rectifier-inverter structure including a power input unit connected to an external power source, and a plurality of switches, A common leg which includes a plurality of switches and is connected in parallel with the charging section legs and switches the plurality of switches at the same frequency as the power supplied from the power input section, An inverter leg connected in parallel with the common leg for controlling an output power supplied to the load, a blocking part connected between the power input part and the charging part leg, and a switching part connected to the charging part leg, the common leg, And outputs a signal for controlling each of the plurality of switches and a signal for controlling the blocking section And a controller.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차단부는, 초충전 저항, 상기 초충전 저항과 직렬로 연결되는 제1 속단 스위치 및 상기 초충전 저항 및 상기 제1 속단 스위치가 직렬로 연결된 브랜치에 병렬로 연결되는 제2 속단 스위치를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the blocking unit may include a supercharge resistor, a first speed switch connected in series with the supercharge resistor, and a second speed switch connected in parallel to the branch connected in series with the supercharge resistor and the first speed switch And a second speed switch connected to the second speed switch.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 무정전 전원 공급 장치 동작 초기, 상기 제1 속단 스위치를 도통하고, 상기 제2 속단 스위치를 개방하는 제어 신호를 출력할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit may output a control signal that conducts the first speed switch and opens the second speed switch at the beginning of the operation of the uninterruptible power supply.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전원 입력부가 공급하는 전원의 주파수와 상기 부하에 공급되는 출력 전원의 주파수의 차이가 기 설정된 임계값 이하이면 상기 제1 속단 스위치를 개방하고 상기 제2 속단 스위치를 도통하는 제어 신호를 출력할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the difference between the frequency of the power supplied from the power input unit and the frequency of the output power supplied to the load is less than a predetermined threshold value, It is possible to output a control signal for conducting the second speed switch.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전원 입력부가 공급하는 전원의 주파수와 상기 부하에 공급되는 출력 전원의 주파수의 차이가 기 설정된 임계값을 초과하면 상기 제1 속단 스위치 및 상기 제2 속단 스위치를 개방하는 제어 신호를 출력할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the difference between the frequency of the power supply supplied by the power input unit and the frequency of the output power supplied to the load exceeds a predetermined threshold value, It is possible to output a control signal for opening the second-speed stage switch.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전원 입력부에서 생성되는 전원의 정의 반주기 동안 상기 전원의 제로 크로싱을 감지하여 생성한 제1 입력 신호 및 상기 공통 레그 상단의 제3 스위치의 동작 상태를 제1 앤드 게이트에 입력하고, 상기 전원 입력부에서 생성되는 전원의 부의 반주기 동안 상기 전원의 제로 크로싱을 감지하여 생성한 제2 입력 신호 및 상기 공통 레그 하단의 제4 스위치의 동작 상태를 제2 앤드 게이트에 입력하여, 상기 제1 앤드 게이트 도는 상기 제2 앤드 게이트에서 출력 신호가 생성되면, 상기 차단부에 포함된 스위치들을 개방하는 제어 신호를 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the controller may include: a first input signal generated by sensing a zero crossing of the power source during a positive half-cycle of the power generated by the power input unit; The second input signal generated by sensing the zero crossing of the power supply during a negative half period of the power generated by the power input unit and the operation state of the fourth switch at the lower end of the common leg are input to the first AND gate, And the first AND gate may generate a control signal for opening the switches included in the blocking unit when the output signal is generated at the second AND gate.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치에 따르면, 입력 전원의 주파수가 정상 범위를 벗어나는 경우라도 단락 회로가 형성되어 고전류에 의해 스위칭 소자들이 손상되는 경우를 방지할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.According to the uninterruptible power supply using the 3-leg rectifier-inverter structure according to the embodiment of the present invention, even if the frequency of the input power source deviates from the normal range, a short circuit is formed and the switching elements are damaged by the high current Can be prevented.

도 1은 종래 기술에 따른 3 레그 정류기-인버터 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 정상 상태인 경우와 전원 입력부(10)의 주파수가 허용 범위를 벗어난 경우 3 레그 정류기-인버터 구조의 전류 흐름을 비교하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 3 레그 정류기-인버터가 구비된 무정전 전원 공급 장치가 초기에 동작할 때 제1 속단 스위치(422) 및 제2 속단 스위치(423)의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 전원 입력부의 주파수가 정상 범위에 있는 경우 제1 속단 스위치 및 제2 속단 스위치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 전원 입력부의 주파수가 정상 범위를 벗어나는 경우 제1 속단 스위치 및 제2 속단 스위치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제어부가 제어 신호를 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a conventional 3-leg rectifier-inverter structure.
FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams for comparing the current flows of the three-leg rectifier-inverter structure when the frequency of the power input section 10 is out of the permissible range in the steady state.
4 is a view for explaining an uninterruptible power supply using a 3-leg rectifier-inverter structure according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are diagrams illustrating an operation state of the first speed switch 422 and the second speed switch 423 when the uninterruptible power supply having the three-leg rectifier-inverter is initially operated according to an embodiment of the present invention. Fig.
7 is a view for explaining the operation states of the first speed switch and the second speed switch when the frequency of the power input unit is in a normal range according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the operation states of the first speed switch and the second speed switch when the frequency of the power input unit is out of the normal range according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining a process of the control unit outputting a control signal according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Also, the singular forms herein may include plural forms unless specifically stated in the text. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining an uninterruptible power supply using a 3-leg rectifier-inverter structure using a 3-leg rectifier-inverter structure according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치(400)는 전원 입력부(410), 차단부(420), 충전부 레그(430), 공통 레그(440), 인버터 레그(450) 직류 콘덴서(460), 부하(470) 및 제어부(480)를 포함한다.The uninterruptible power supply 400 using the 3-leg rectifier-inverter structure according to an embodiment of the present invention includes a power input unit 410, a cutoff unit 420, a charging unit leg 430, a common leg 440, (450) a DC capacitor (460), a load (470), and a control unit (480).

전원 입력부(410)는 외부 상용 전원과 연결되어 부하(470)에 전원을 공급한다.The power input unit 410 is connected to an external commercial power source to supply power to the load 470.

충전부 레그(430)는 전원 입력부(410)가 공급하는 전원을 제어한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(480)의 제어 신호에 따라 충전부 레그(430)에 포함된 스위치들의 스위칭 동작을 달리하여 전원 입력부(410)에서 입력되는 전류를 제어할 수 있다.The charging section leg 430 controls the power supplied from the power input section 410. According to an embodiment of the present invention, the current input from the power input unit 410 can be controlled by changing the switching operation of the switches included in the charging unit leg 430 according to the control signal of the controller 480. [

공통 레그(440)는 제어부(480)의 제어 신호에 따라 전원 입력부가 공급하는 전원과 동일한 주파수로 공통 레그(440)에 포함된 스위치들의 스위칭 동작을 제어한다.The common leg 440 controls the switching operation of the switches included in the common leg 440 at the same frequency as the power supplied from the power input unit according to the control signal of the controller 480.

인버터 레그(450)는 제어부(480)의 제어 신호에 따라 복수의 스위치들의 동작을 제어하여 부하(470)에 공급되는 전원을 제어한다. 구체적으로, 부하(470)에 공급되는 전류 또는 전압의 주파수를 제어할 수 있다.The inverter leg 450 controls the operation of the plurality of switches according to the control signal of the controller 480 to control the power supplied to the load 470. Specifically, the frequency of the current or voltage supplied to the load 470 can be controlled.

차단부(420)는 전원 입력부(410)와 충전부 레그(430) 사이에 연결된다. 또한 차단부(420)는 초충전 저항 회로(421), 제1 속단 스위치(422) 및 제2 속단 스위치(423)를 포함한다.The blocking unit 420 is connected between the power input unit 410 and the charging unit leg 430. The cutoff portion 420 also includes a supercharge resistor circuit 421, a first speed switch 422, and a second speed switch 423.

초충전 저항 회로(421)는 제1 속단 스위치(422)와 직렬로 연결되고 직렬로 연결된 초충전 저항(421) 및 제1 속단 스위치(422)에 제2 속단 스위치(423)가 병렬로 연결된다.The second charging resistor circuit 421 is connected in parallel with the first charging switch 422 and the first charging switch 422 connected in series with the first charging switch 422 and connected in series .

초충전 저항(421)은 충전부 레그(430)의 스위치들이 부스트 동작을 하기 전에 전원 입력부(410)에서 공급된 전원을 직류 콘덴서(460)에 공급하기 위한 회로이다.The second charging resistor 421 is a circuit for supplying the power supplied from the power input unit 410 to the DC capacitor 460 before the switches of the charging unit legs 430 perform a boost operation.

초충전 저항(421)은 제1 속단 스위치(422)의 동작에 따라 직류 콘덴서(460)와 도통되어 입력 전압을 제공하거나, 직류 콘덴서(460)와 차단될 수 있다.The second charging resistor 421 may be connected to the DC capacitor 460 to provide an input voltage or may be disconnected from the DC capacitor 460 according to the operation of the first speed switch 422.

이하에서는, 각 상황별 제1 속단 스위치(422) 및 제2 속단 스위치의 동작 과정을 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation procedure of the first speed-change switch 422 and the second-speed-speed switch in each situation will be described.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치가 초기에 동작할 때 제1 속단 스위치(422) 및 제2 속단 스위치(423)의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 illustrate an operation state of the first speed switch 422 and the second speed switch 423 when the uninterruptible power supply using the three-leg rectifier-inverter structure is initially operated according to an embodiment of the present invention. Fig.

구체적으로, 도 5는 정의 반주기 동안의 전류 흐름을 도시한 도면이고 도 6는 부의 반주기 동안 전류 흐름을 도시한 도면이다.Specifically, FIG. 5 shows the current flow during the positive half cycle and FIG. 6 shows the current flow during the negative half cycle.

3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치(400)가 동작을 시작하면, 제어부(480)는 제1 속단 스위치(422)는 도통하고 제2 속단 스위치(423)은 개방하는 제어 신호를 출력한다. 따라서, 전원 입력부(10)로부터 입력되는 전원이 초충전 저항 회로(421)를 통해 직류 컨텐서(460)에 공급되어 직류 컨텐서(460)를 충전할 수 있게 된다.When the uninterruptible power supply 400 using the three-leg rectifier-inverter structure starts to operate, the control unit 480 outputs a control signal to turn on the first speed switch 422 and open the second speed switch 423 do. Accordingly, the power input from the power input unit 10 is supplied to the DC current controller 460 through the supercharge resistor circuit 421, so that the DC current controller 460 can be charged.

도 5를 참조하면, 정의 반주기 동안 충전부 레그(430)의 제1 스위치(431) 및 공통 레그(440)의 제4 스위치(442)가 도통되는바, 초충천 저항 회로(421)-제1 스위치(431)-직류 컨덴서(460)-제4 스위치(432) 경로를 통해 전류가 흐르게 된다.5, the first switch 431 of the charging section leg 430 and the fourth switch 442 of the common leg 440 are turned on during the positive half period, The current flows through the first switch 431, the DC capacitor 460, and the fourth switch 432.

부의 반주기 동안에는, 도 6을 참고하면 충전부 레그(430)의 제2 스위치(432), 공통 레그(440)의 제3 스위치(441)가 도통되는바, 초충전 저항 회로(421)-제2 스위치(432)-직류 컨덴서(460)-제3 스위치(441) 경로를 통해 정의 반주기와는 반대 방향으로 전류가 흐르게 된다.6, the second switch 432 of the charging section leg 430 and the third switch 441 of the common leg 440 are turned on. When the second charging resistor circuit 421 and the second switch 432 of the common leg 440 are turned on, A current flows in a direction opposite to the positive half cycle through the path of the first switch 432, the DC capacitor 460, and the third switch 441.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 전원 입력부의 주파수가 정상 범위에 있는 경우 제1 속단 스위치 및 제2 속단 스위치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining the operation states of the first-speed switch and the second-speed switch when the frequency of the power input unit is in a normal range according to an embodiment of the present invention.

전원 입력부(410)의 주파수가 정상 범위에 있는 경우, 즉, 전원 입력부(410)에서 공급되는 전원의 주파수와 부하(470)에 공급되는 주파수의 차이가 기 설정된 임계값 이하인 경우, 제어부(480)는 충전부 레그(430)의 스위치들을 동작시키기 위해 제2 속단 스위치(423)을 도통하는 제어 신호를 출력한다.When the frequency of the power input unit 410 is in the normal range, that is, when the difference between the frequency of the power supplied from the power input unit 410 and the frequency supplied to the load 470 is less than a predetermined threshold value, And outputs a control signal for conducting the second speed switch 423 to operate the switches of the charging section leg 430. [

즉, 제2 속단 스위치(423)를 통해 직류 컨덴서(460)를 더 충전시킴으로써, 충전부 레그(430)의 동작이 가능하도록 한다.That is, the DC capacitor 460 is further charged through the second speed switch 423, so that the charging leg leg 430 can be operated.

제2 속단 스위치(423)가 도통되어 전원 입력부(410)에 공급되면, 전원의 정의 반주기 또는 부의 반주기 때마다 전원 입력부(410)와 동일한 주파수로 충전부 레그(430), 공통 레그(440), 인버터 레그(450)에 포함된 스위치들이 스위칭 동작을 하여 부하(470)에 일정한 주파수의 전원을 공급한다.When the second speed switch 423 is turned on and supplied to the power input unit 410, the charging unit leg 430, the common leg 440, the inverter 440, The switches included in the leg 450 perform a switching operation to supply a constant frequency power to the load 470.

각 레그들(430, 440, 450)에 포함된 스위치들이 전원 입력부(410)와 동일한 주파수로 스위칭 동작을 하여 부하(470)에 일정한 주파수의 전원을 공급하거나 직류 컨덴서(460)를 충전하는 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명한 내용이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.The process of switching the switches included in each of the legs 430, 440 and 450 to the same frequency as that of the power input unit 410 to supply a constant frequency power to the load 470 or charging the DC capacitor 460 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

한편, 도 7에는 제2 속단 스위치(423)가 도통된 상태에서 제1 속단 스위치(422)가 개방되어 있는 것으로 도시하였으나, 제1 속단 스위치(422)가 도통 상태를 유지하도록 제어할 수도 있다.7, the first speed switch 422 is opened in a state in which the second speed switch 423 is conductive. However, the first speed switch 422 may be controlled to maintain the continuity state.

제1 속단 스위치(422)는 제2 속단 스위치(423)와 병렬로 연결되어 있으므로, 임피던스 차이에 의해 제1 속단 스위치(422)가 도통된 상태를 유지하더라도 제2 속단 스위치(423)를 통해 전류가 흐르게 된다. 따라서, 제2 속단 스위치(423)가 도통 상태를 유지한 상태에서 제어부(480)는 제1 속단 스위치(422)를 도통하는 제어 신호를 출력할 수도 있다.Since the first speed switch 422 is connected in parallel with the second speed switch 423, even if the first speed switch 422 is maintained in the conductive state due to the impedance difference, . Thus, in a state in which the second speed switch 423 maintains the conduction state, the control unit 480 may output a control signal for conducting the first speed switch 422. [

제2 속단 스위치(423)가 도통된 상태에서는 제1 속단 스위치(422)의 개방/도통 상태에 영향을 받지 않고, 전류가 도통된 제2 속단 스위치(423)를 통해 흐르게 되기 때문이다.This is because the current flows through the second speed-change switch 423 which is conducted without being affected by the opening / continuing state of the first speed-change switch 422 in the state where the second speed-change switch 423 is conductive.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 전원 입력부의 주파수가 정상 범위를 벗어나는 경우 제1 속단 스위치 및 제2 속단 스위치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining the operation states of the first speed switch and the second speed switch when the frequency of the power input unit is out of the normal range according to an embodiment of the present invention.

여기에서, 전원 입력부(410)의 주파수가 정상 범위를 벗어났다는 것의 의미는 전원 입력부(410)의 주파수와 부하(470)에 공급되는 전원의 주파수가 상이해졌음을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(480)는 전원 입력부(410)의 주파수와 부하(470)에 공급되는 주파수의 차이가 기 설정된 임계값을 초과하면 전원 입력부(410)의 주파수가 정상 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.Here, the fact that the frequency of the power input unit 410 is out of the normal range means that the frequency of the power input unit 410 and the frequency of the power supplied to the load 470 are different. According to an embodiment of the present invention, when the difference between the frequency of the power input unit 410 and the frequency supplied to the load 470 exceeds a preset threshold value, the control unit 480 controls the frequency of the power input unit 410 to be within a normal range As shown in FIG.

전원 입력부(410)의 주파수가 정상 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 제어부(480)는 제2 속단 스위치(423)를 개방하는 제어 신호를 출력한다. 마찬가지로, 제1 속단 스위치(422)가 도통되어 있는 상태라면 제1 속단 스위치(422)도 개방하는 제어 신호를 출력한다.When it is determined that the frequency of the power input unit 410 is out of the normal range, the controller 480 outputs a control signal for opening the second speed switch 423. Likewise, if the first speed switch 422 is conductive, the first speed switch 422 also outputs a control signal that opens.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 전원 입력부(410) - 충전부 레그(430) 하부의 제2 스위치(432) - 공통 레그(440) 하부의 제4 스위치(442)를 연결하는 단락 회로가 형성되어 과전류에 의해 각 스위칭 소자들이 손상되는 경우를 미연에 방지할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.3, a short circuit is formed to connect the second switch 432 under the power input unit 410, the charging unit leg 430, and the fourth switch 442 under the common leg 440 The effect that each switching element is damaged by the overcurrent can be prevented in advance.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제어부가 제어 신호를 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining a process of the control unit outputting a control signal according to an embodiment of the present invention.

도 9에서 상단의 앤드 게이트는 정의 반주기 동안 전원 입력부(410)의 주파수가 정상 범위 안에서 동작하는지 판단하기 위한 것이고, 하단의 앤드 게이트는 부의 반주기 동안 전원 입력부(410)의 주파수가 정상 범위 안에서 동작하는지 판단하기 위한 것이다.9, the AND gate at the top is for determining whether the frequency of the power input unit 410 is operating within the normal range during the positive half cycle, and the ending gate at the bottom of the half cycle period for the negative half cycle It is to judge.

정의 반주기 동안에는 공통 레그(440)의 제3 스위치(441)가 개방되고 제4 스위치(442)가 도통된다. 따라서, 정의 반주기 동안 전원 입력부(410)에서 발생된 전원의 제로 크로싱(입력 전원의 영점)을 감지하여 입력 신호를 생성하고 이를 제3 스위치(441)의 동작 상태와 앤드링을 취하게 되면, 공통 레그의 제3 스위치(441)가 비정상적으로 동작하는 경우에 상단의 앤드 게이트에서 출력 신호가 생성된다.During the positive half cycle, the third switch 441 of the common leg 440 is opened and the fourth switch 442 is turned on. Accordingly, when the zero crossing (zero point of the input power) of the power generated by the power input unit 410 during the positive half cycle is detected and the input signal is generated and the operation state and the ending of the third switch 441 are taken, An output signal is generated at the upper end gate when the third switch 441 of the leg is operating abnormally.

즉, 정상 상태에서 정의 반주기 동안 입력 신호가 영점을 지나는 동안 제3 스위치(441)가 개방 상태를 유지해야함에도 불구하고, 제3 스위치(441)가 도통되면 상단의 앤드 게이트에서 출력 신호가 생성된다.That is, when the third switch 441 is turned on, the output signal is generated at the upper end gate, although the third switch 441 must maintain the open state while the input signal passes the zero point during the positive half period in the steady state .

부의 반주기 동안에는 공통 레그(440)의 제3 스위치(441)가 도통되고 제4 스위치(442)가 개방된다. 따라서, 부의 반주기 동안 전원 입력부(410)에서 발생된 전원의 제로 크로싱(입력 전원의 영점)을 감지하여 입력 신호를 생성하고 이를 제4 스위치(442)의 동작상태와 앤드링을 취하게 되면, 공통 레그의 제4 스위치(442)가 비정상적으로 동작하는 경우에 하단의 앤드 게이트에서 출력 신호가 생성된다.During the negative half period, the third switch 441 of the common leg 440 is conducted and the fourth switch 442 is opened. Accordingly, when the zero crossing (zero point of the input power) of the power generated by the power input unit 410 during the negative half period is detected to generate the input signal and the operation state and the ending of the fourth switch 442 are taken, When the fourth switch 442 of the legs operates abnormally, an output signal is generated at the lower end gate.

즉, 전원 입력부(410)에서 발생된 주파수가 정상 상태를 벗어난 경우 상단 앤드 게이트 또는 하단 앤드 게이트에서 출력 신호가 생성되는바, 앤드 게이트들의 출력 신호를 입력으로 OR 게이트를 입력하여 OR 게이트에서 출력 신호가 생성되면 제1 속단 스위치(422) 및 제2 속단 스위치(423)를 개방하는 제어 신호를 출력한다.That is, when the frequency generated by the power input unit 410 is out of the steady state, an output signal is generated at the upper end gate or the lower end end gate, and the output signal of the end gate is inputted to the OR gate, And outputs a control signal for opening the first speed switch 422 and the second speed switch 423.

즉, 입력 주파수(410)의 주파수가 정상 상태를 벗어난 경우, 단락 회로가 형성되어 고전류에 의해 스위칭 소자들이 손상되는 경우를 방지할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.That is, when the frequency of the input frequency 410 is out of the steady state, an effect that a short circuit is formed and the switching elements are damaged by a high current can be prevented.

본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 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.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed methods should be considered from an illustrative point of view, not from a restrictive point of view. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (6)

외부 사용 전원과 연결되는 전원 입력부;
복수의 스위치를 포함하며, 상기 전원 입력부가 공급하는 전원을 제어하는 충전부 레그;
복수의 스위치를 포함하며 상기 충전부 레그와 병렬로 연결되고, 상기 전원 입력부가 공급하는 전원과 동일한 주파수로 상기 복수의 스위치 각각을 스위칭하는 공통 레그;
복수의 스위치를 포함하며 상기 공통 레그와 병렬로 연결되고, 부하에 공급되는 출력 전원을 제어하는 인버터 레그;
상기 전원 입력부와 상기 충전부 레그 사이에 연결되는 차단부; 및
상기 충전부 레그, 상기 공통 레그 및 상기 인버터 레그에 포함된 복수의 스위치 각각을 제어하는 신호 및 상기 차단부를 제어하는 신호를 출력하는 제어부를 포함하되,
상기 차단부는,
초충전 저항;
상기 초충전 저항과 직렬로 연결되는 제1 속단 스위치; 및
상기 초충전 저항 및 상기 제1 속단 스위치가 직렬로 연결된 브랜치에 병렬로 연결되는 제2 속단 스위치를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 전원 입력부가 공급하는 전원의 주파수와 상기 부하에 공급되는 출력 전원의 주파수의 차이가 기 설정된 임계값 이하이면 상기 제2 속단 스위치를 도통하는 제어 신호를 출력하고,
상기 전원 입력부가 공급하는 전원의 주파수와 상기 부하에 공급되는 출력 전원의 주파수의 차이가 기 설정된 임계값을 초과하면 상기 제1 속단 스위치 및 상기 제2 속단 스위치를 개방하는 제어 신호를 출력하는 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치.
A power input unit connected to an external power source;
A charging section leg including a plurality of switches and controlling power supplied from the power input section;
A common leg that includes a plurality of switches and is connected in parallel with the charging section legs and switches each of the plurality of switches at the same frequency as the power supplied from the power input section;
An inverter leg including a plurality of switches and connected in parallel with the common leg, the inverter leg controlling output power supplied to the load;
A blocking part connected between the power input part and the charging part leg; And
And a control unit for outputting a signal for controlling each of the plurality of switches included in the charging unit leg, the common leg, and the inverter leg, and a signal for controlling the blocking unit,
The cut-
Second charge resistance;
A first speed switch connected in series with the super charging resistor; And
And a second speed switch connected in parallel to the branch in which the super charging resistor and the first speed switch are connected in series,
Wherein,
And outputs a control signal for conducting the second speed switch when the difference between the frequency of the power supplied from the power input unit and the frequency of the output power supplied to the load is less than a preset threshold value,
And outputs a control signal for opening the first speed switch and the second speed switch when the difference between the frequency of the power supplied from the power input unit and the frequency of the output power supplied to the load exceeds a predetermined threshold value, Uninterruptible power supply using rectifier - inverter structure.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
무정전 전원 공급 장치 동작 초기, 상기 제1 속단 스위치를 도통하고, 상기 제2 속단 스위치를 개방하는 제어 신호를 출력하는 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치.
The method according to claim 1,
Wherein,
An uninterruptible power supply using a three-leg rectifier-inverter structure for conducting an initial uninterruptible power supply operation, conducting the first speed switch and outputting a control signal for opening the second speed switch.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 전원 입력부에서 생성되는 전원의 정의 반주기 동안 상기 전원의 제로 크로싱을 감지하여 생성한 제1 입력 신호 및 상기 공통 레그 상단의 제3 스위치의 동작 상태를 제1 앤드 게이트에 입력하고, 상기 전원 입력부에서 생성되는 전원의 부의 반주기 동안 상기 전원의 제로 크로싱을 감지하여 생성한 제2 입력 신호 및 상기 공통 레그 하단의 제4 스위치의 동작 상태를 제2 앤드 게이트에 입력하여, 상기 제1 앤드 게이트 도는 상기 제2 앤드 게이트에서 출력 신호가 생성되면, 상기 차단부에 포함된 스위치들을 개방하는 제어 신호를 생성하는 3 레그 정류기-인버터 구조를 이용한 무정전 전원 공급 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
A first input signal generated by sensing zero crossing of the power source during a positive half-cycle of the power generated by the power input unit, and an operation state of a third switch at an upper end of the common leg are input to a first end gate, The second input signal being generated by detecting the zero crossing of the power source during a negative half period of the generated power source and the operation state of the fourth switch at the lower end of the common leg are input to the second AND gate, And generates a control signal for opening the switches included in the blocking unit when an output signal is generated at the second AND gate.
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