KR101990809B1 - 무정전 전원장치 - Google Patents

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박주훈
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신문규
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    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
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    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads

Abstract

본 발명은 3상 교류전력의 입력에 대해 3상 교류전력 출력용 및 단상 교류전력 출력용으로 선택적 전환 가능한 무정전 전원장치(100)에 관한 것으로, 입력 교류전력을 직류전력으로 정류하는 정류수단(110)과, 상기 정류수단으로부터 출력되는 직류전력을 충전하는 축전장치(120)와, 상기 정류수단 또는 상기 축전장치로부터 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터(130)와, 상기 인버터의 동작을 제어하는 제어부(170)를 포함하고, 상기 무정전 전원장치가 단상 교류전력 출력용으로 사용될 때는, 상기 제어부는 상기 인버터가 출력하는 3상 교류전력의 각 상 간의 위상이 동위상이 되도록 동작시키는 동시에, 상기 인버터의 출력단을 서로 단락시킨 단일 출력단과 중성점 사이에서 교류전력을 출력하도록 제어한다.

Description

무정전 전원장치{UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY}
본 발명은 무정전 전원장치에 관한 것으로, 특히, 3상 교류전력의 입력에 대해 당해 무정전 전원장치가 3상 교류전력 출력용 및 단상 교류전력 출력용으로 선택적 전환이 가능하도록 한 무정전 전원장치에 관한 것이다.
정전의 발생 또는 내부 전기회로의 이상 등의 원인에 의해 부하 측으로 공급되는 전력의 공급이 중단되는 경우에 대비하여 안정적이면서도 연속적으로 부하에 전력을 공급하기 위한 비상전원 공급장치로 무정전 전원장치(Uninterrutible Power Supply : UPS)가 널리 사용되고 있다.
이와 같은 무정전 전원장치로 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 기술이 있다.
특허문헌 1에도 기재되어 있는 것과 같이, 무정전 전원장치는 3상 교류 상용전원을 입력으로 하여 3상 교류전력을 출력하는 3상 입력-3상 출력방식과 단상 교류 상용전원을 입력으로 하여 단상 교류전력을 출력하는 단상 입력-단상 출력방식이 일반적으로 사용되고 있고, 3상 입력-3상 출력방식의 무정전 전원장치를 단상용으로 사용하기 위해서는 무정전 전원장치의 출력단의 3개의 상(phase, R, S, T) 중 어느 한 상과 중성점(N) 사이의 전압을 출력으로 이용하는 방식이 사용되고 있다.
그러나 이 방식은 인버터 출력단의 3개의 상 중 어느 하나의 상의 출력만을 이용하고 있으므로, 3개 상의 출력을 모두 이용하는 경우에 비해 무정전 전원장치의 이용률이 낮아진다는 문제가 있다.
이에 대해 본 발명자들이 확인한 바로는, 3상 입력 3상 출력방식의 무정전 전원장치를 단상 출력용으로 사용하는 경우에 당해 무정전 전원장치 출력단의 3개 상을 모두 이용하는 방식의 무정전 전원장치에 대한 선행기술은 발견할 수 없었다.
등록특허 10-1741830호 공보(2017. 5. 31. 공고)
본 발명은 종래기술의 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 3상 입력 3상 출력방식의 무정전 전원장치를 3상 출력용과 단상 출력용으로 공용으로 사용할 수 있는 동시에, 단상 출력용으로 사용하는 경우에는 당해 무정전 전원장치 출력단의 3개 상의 출력을 모두 이용할 수 있도록 한 무정전 전원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 무정전 전원장치는, 3상 교류전력의 입력에 대해 3상 교류전력 출력용 및 단상 교류전력 출력용으로 선택적 전환이 가능한 무정전 전원장치로, 입력 교류전력을 직류전력으로 정류하는 정류수단과, 상기 정류수단으로부터 출력되는 직류전력을 충전하는 축전장치와, 상기 정류수단 또는 상기 축전장치로부터 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 무정전 전원장치가 단상 교류전력 출력용으로 사용될 때는, 상기 제어부는, 상기 인버터가 출력하는 3상 교류전력의 각 상 간의 위상이 동위상이 되도록 상기 인버터를 동작시키는 동시에, 상기 인버터의 출력단을 서로 단락시킨 단일 출력단으로 하여, 상기 단일 출력단과 중성점 사이에서 단상의 교류전력을 출력하도록 제어한다.
이와 같이, 본 발명의 무정전 전원장치에 의하면 3상 입력-3상 출력용의 무정전 전원장치를 3상 출력용과 단상 출력용으로 공용으로 사용할 수 있는 동시에, 3상 입력-단상 출력용으로 사용하는 경우에도 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터의 3개 상의 출력을 모두 이용할 수 있으므로 무정전 전원장치의 이용률을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태의 무정전 전원장치의 전체적인 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 도 1의 무정전 전원장치가 3상 출력용으로 사용될 때의 인버터의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1의 무정전 전원장치가 단상 출력용으로 사용될 때의 인버터의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 1의 무정전 전원장치가 각각 3상 출력용 및 단상 출력으로 사용될 때의 인버터의 출력 파형을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태의 무정전 전원장치(100)에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태의 무정전 전원장치(100)의 전체적인 구성에 대해서 간단하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태의 무정전 전원장치의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타내는 것과 같이, 상용 3상 교류 전원에 접속된 입력단을 Ai, Bi, Ci로 하고, 출력단을 Ao, Bo, Co로 하면, 본 실시형태의 무정전 전원장치(100)는 상기 입력단(Ai, Bi, Ci)과 상기 출력단(Ao, Bo, Co) 사이에 접속된 정류 및 충전부(110)와 축전장치(120)와 인버터(130)와 평활용 필터(140) 및 전환스위치(150)를 포함하며, 이들 정류 및 충전부(110), 축전장치(120), 인버터(130), 평활용 필터(140) 및 전환스위치(150)에 의해 주회로(A)가 구성되고, 주회로(A)의 출력은 출력단(Ao, Bo, Co)을 통해서 부하(미 도시)로 공급된다.
정류 및 충전부(110)는 입력단(Ai, Bi, Ci)을 통해서 입력되는 교류전력을 정류하여 직류전력으로 변환하고, 변환된 직류전력을 축전장치(120)에 충전하는 동시에 인버터(130) 측으로 출력한다.
도 1에서는 설명의 편의상 정류부와 충전부를 하나의 구성으로 하여 설명하고 있으나, 정류 기능과 충전 기능을 별개의 구성으로 분리해도 좋다.
정류 및 충전부(110)의 정류부는 예를 들어 브리지 접속된 6개의 트랜지스터로 이루어지는 스위칭소자와 각 트랜지스터의 컬렉터와 이미터 사이에 접속된 다이오드로 구성할 수 있고, 이들 스위칭소자로는 트랜지스터 이외에도 게이트 턴 오프 사이리스터(Gate Turn-Off thyristor : GTO)나 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor : IGBT) 등으로 해도 좋다. 또, 본 실시형태에서는 IGBT의 고속 스위칭 특성을 이용하는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)방식에 의해 교류전력을 직류전력으로 정류한다.
일반적으로, 입력단(Ai, Bi, Ci)으로 입력하는 3상 교류전력의 전압이 380V인 경우, 후술하는 인버터(130)가 변압기와 같은 별도의 승압장치 없이 정류 및 충전부(110)의 정류부가 출력하는 직류전력을 380V의 교류전력으로 변환하기 위해서는 정류부의 출력 전압은 직류 700V 이상이 것이 바람직하다.
또, 정류 및 충전부(110)의 충전부는 정류부가 출력하는 직류전력을 이용하여 축전장치(120)를 충전하며, 이때, 축전장치(120)의 전압은 정류부의 출력전압보다 낮으므로 충전부는 정류부의 출력전압을 축전장치(120)에 적합한 전압으로 강압하여 충전하도록 한다.
축전장치(120)는 정류 및 충전부(110)에 접속되어서 정류 및 충전부(110)가 출력하는 직류전력을 충전하고, 충전된 직류전력을 후술하는 인버터(130)로 출력하며, 예를 들어 납 축전지와 같은 다양한 종류의 축전지 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
인버터(130)는 정류 및 충전부(110) 및 축전장치(120)와 접속되어서 정류 및 충전부(110)가 출력하는 직류전력 또는 축전장치(120)에 충전된 직류전력을 교류전력으로 변환하며, 상세한 구성 및 동작의 상세에 대해서는 후술한다.
평활용 필터(140)는 리액터와 커패시터로 구성되는 L-C 필터로서, 인버터(130)가 출력하는 교류전력의 파형을 최대한 사인파에 가까운 파형으로 평활하는 필터이다.
무정전 전원장치(100)는 상기 주회로(A)와는 별도의 회로인 바이패스 회로(B)를 더 구비하며, 이에 의해 예를 들어 주회로(A)의 인버터(130) 등에 고장이 발생한 때에 출력단(Ao, Bo, Co)을 통해 부하 측으로 공급되는 전력의 공급원을 주회로(A)에서 바이패스 회로(B)로 전환한다.
전환스위치(150) 및 전환스위치(160)는 각각 예를 들어 실리콘제어 정류소자(silicon controlled rectifier : SCR) 등으로 구성되어서, 상기와 같이 주회로(A)의 인버터(130) 등에 고장이 발생한 때에 출력단(Ao, Bo, Co)을 통해서 부하 측으로 공급되는 전력의 공급을 주회로(A)에서 바이패스 회로(B) 측으로 전환하고, 고장이 복구되면 출력단(Ao, Bo, Co)을 통해서 부하 측으로 공급되는 전력의 공급을 상기와 반대방향으로 전환한다.
본 실시형태에서는 정류 및 충전부(110), 축전장치(120), 평활용 필터(140), 전환스위치(150), 전환스위치(160) 및 바이패스 회로(B) 등은 모두 공지의 구성을 이용하고 있으므로, 여기에서는 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
다음에, 도 2, 도 3 및 도 4 (a)를 참조하면서 본 실시형태의 무정전 전원장치(100)의 인버터(130)의 구성 및 무정전 전원장치(100)가 각각 3상 출력용으로 사용될 때 및 단상 출력용으로 사용될 때의 동작에 대해서 설명한다.
3상 출력용 및 단상 출력용으로의 전환은 예를 들어 미 도시의 표시장치 등을 이용하여 적절하게 선택하도록 할 수 있다.
도 2는 도 1의 무정전 전원장치가 3상 출력용으로 사용될 때의 인버터의 동작을 설명하기 위한 도면, 도 3은 도 1의 무정전 전원장치가 단상 출력용으로 사용될 때의 인버터의 동작을 설명하기 위한 도면, 도 4는 도 1의 무정전 전원장치가 3상 출력용 및 단상 출력용으로 각각 사용될 때의 인버터의 출력 파형을 나타내는 도면으로, (a)는 무정전 전원장치가 3상 출력용으로 사용될 때의 인버터의 R 상, S 상 및 T 상 각각의 출력전압의 파형을, (b)는 무정전 전원장치가 단상 출력용으로 사용될 때의 인버터의 출력전압의 파형을 각각 나타낸다.
도면의 간략화를 위해서, 도 2 및 도 3에서는 평활용 필터(140) 출력단의 전환스위치(150)는 도시를 생략하고 있다.
인버터(130)는 각각 2개씩 직렬 접속된 6개의 스위칭 트랜지스터가 정류 및 충전부(110) 또는 축전장치(120)로부터 입력되는 직류전원 입력단(DC+, DC-)에 각각 병렬로 접속되어 있고, 각 트랜지스터의 컬렉터와 이미터 사이에는 각각 다이오드가 병렬로 접속되어 구성되며, 본 실시형태에서는 스위칭 트랜지스터로 6개의 IGBT(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)를 이용하고 있다.
또, IGBT(Q1)와 IGBT(Q4), IGBT(Q3)와 IGBT(Q6) 및 IGBT(Q5)와 IGBT(Q2)는 각각 직류전원 입력단(DC+, DC-)과 병렬로 접속되어 있고, IGBT(Q1)의 이미터와 IGBT(Q4)의 컬렉터 사이의 접속점은 평활용 필터(140)의 R 상의 리액터 측과 접속되고, IGBT(Q3)의 이미터와 IGBT(Q6)의 컬렉터 사이의 접속점은 평활용 필터(140)의 S 상의 리액터 측과 접속되며, IGBT(Q5)의 이미터와 IGBT(Q2)의 컬렉터 사이의 접속점은 평활용 필터(140)의 T 상의 리액터 측과 접속되어 있다.
또한, IGBT(Q1), IGBT(Q3) 및 IGBT(Q5)와 IGBT(Q4), IGBT(Q6) 및 IGBT(Q2)는 각각 서로 상보적(complementary)으로 동작하며, 스위칭 트랜지스터로는 IGBT 이외에도 예를 들어 GTO 등, 다른 스위칭소자를 이용해도 좋다.
또, 인버터(130)는 제어부(170)를 가지며, 제어부(170)로부터 공급되는 게이트 제어신호에 의해 IGBT(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)가 스위칭 동작을 함으로써 인버터(130)는 직류전원 입력단(DC+, DC-)을 통해서 정류 및 충전부(110) 또는 축전장치(120)로부터 입력되는 직류전력을 교류전력으로 변환한다.
다음에, 도 2 및 도 4 (a)를 참조하면서 본 실시형태의 무정전 전원장치(100)가 3상 출력용으로 사용될 때의 제어부(170)에 의한 인버터의 제어동작에 대해서 설명한다.
먼저, 본 실시형태의 무정전 전원장치(100)가 3상 입력-3상 출력용 무정전 전원장치로 사용할 수 있도록 하기 위해서는 출력단(Ao, Bo, Co)으로 출력되는 교류전력의 각 상(R, S, T) 간의 위상차가 120°가 되도록 제어부(170)가 인버터(130)를 제어하며, 이에 의해 정류 및 충전부(110) 또는 축전장치(120)로부터 공급되는 직류전력을 인버터(130)가 교류전력으로 변환한다.
구체적으로는, R 상에 대해, 도 4 (a)의 R 상의 출력 파형의 첫 번째 정(+) 극성 주기에서 제어부(170)는 인버터(130)의 IGBT(Q1)에 정해진 횟수만큼 게이트 제어신호를 인가하여 IGBT(Q1)를 턴 온(turn on) 시키면 인버터(130)는 IGBT(Q1)가 턴 온 될 때마다 구형파 형태의 정 극성의 펄스신호를 출력하며, 이와 같은 정 극성 펄스의 반복 출력에 의해 한 주기의 정 극성 펄스가 출력신호로서 출력되고, 이 신호는 평활용 필터(140)를 통해서 사인파에 가까운 신호로 평활 된 후 출력단자(Ao)로 출력된다.
이어서, 첫 번째 부(-) 극성 주기에서 제어부(170)는 인버터(130)의 IGBT(Q4)에 정해진 횟수만큼 게이트 제어신호를 인가하여 IGBT(Q4)를 턴 온 시키고, IGBT(Q4)가 턴 온 될 때마다 구형파 형태의 정 극성의 펄스신호를 출력하며, 이와 같은 부 극성 펄스의 반복 출력에 의해 한 주기의 부 극성 펄스가 출력신호로서 출력되고, 이 신호는 평활용 필터(140)를 통해서 사인파에 가까운 신호로 평활 된 후 출력단자(Ao)로 출력된다.
이와 같은 정 극성 펄스와 부 극성 펄스의 출력동작의 반복에 의해 R 상의 정현파 교류전력이 출력단자(Ao)를 통해서 출력되게 된다.
또, S 상에 대해서는, 상기 R 상과는 120°의 위상차를 두고, 즉 R 상보다 120° 늦은 시각에, 도 4 (a)의 S 상의 출력 파형의 첫 번째 정(+) 극성 주기에서 제어부(170)는 인버터(130)의 IGBT(Q3)에 정해진 횟수만큼 게이트 제어신호를 인가하여 IGBT(Q1)를 턴 온(turn on) 시키면 인버터(130)는 IGBT(Q3)가 턴 온 될 때마다 구형파 형태의 정 극성의 펄스신호를 출력하며, 이와 같은 정 극성 펄스의 반복 출력에 의해 한 주기의 정 극성 펄스가 출력신호로서 출력되고, 이 신호는 평활용 필터(140)를 통해서 사인파에 가까운 신호로 평활 된 후 출력단(Bo)으로 출력된다.
이어서, 첫 번째 부(-) 극성 주기에서 제어부(170)는 인버터(130)의 IGBT(Q6)에 정해진 횟수만큼 게이트 제어신호를 인가하여 IGBT(Q6)를 턴 온 시키고, IGBT(Q6)가 턴 온 될 때마다 구형파 형태의 정 극성의 펄스신호를 출력하며, 이와 같은 부 극성 펄스의 반복 출력에 의해 한 주기의 부 극성 펄스가 출력신호로서 출력되고, 이 신호는 평활용 필터(140)를 통해서 사인파에 가까운 신호로 평활 된 후 출력단(Bo)으로 출력된다.
이와 같은 정 극성 펄스와 부 극성 펄스의 출력동작의 반복에 의해 S 상의 정현파 교류전력이 출력단(Bo)을 통해서 출력되게 된다.
또, T 상에 대해서도, 상기 S 상과는 120°의 위상차를 두고(R 상과는 240°의 위상차를 두고), 즉 S 상보다 120° 늦은 시각에, 도 4 (a)의 T 상의 출력 파형의 첫 번째 정(+) 극성 주기에서 제어부(170)는 인버터(130)의 IGBT(Q5)에 정해진 횟수만큼 게이트 제어신호를 인가하여 IGBT(Q5)를 턴 온(turn on) 시키면 인버터(130)는 IGBT(Q5)가 턴 온 될 때마다 구형파 형태의 정 극성의 펄스신호를 출력하며, 이와 같은 정 극성 펄스의 반복 출력에 의해 한 주기의 정 극성 펄스가 출력신호로서 출력되고, 이 신호는 평활용 필터(140)를 통해서 사인파에 가까운 신호로 평활 된 후 출력단(Co)으로 출력된다.
이어서, 첫 번째 부(-) 극성 주기에서 제어부(170)는 인버터(130)의 IGBT(Q2)에 정해진 횟수만큼 게이트 제어신호를 인가하여 IGBT(Q2)를 턴 온 시키고, IGBT(Q2)가 턴 온 될 때마다 구형파 형태의 정 극성의 펄스신호를 출력하며, 이와 같은 부 극성 펄스의 반복 출력에 의해 한 주기의 부 극성 펄스가 출력신호로서 출력되고, 이 신호는 평활용 필터(140)를 통해서 사인파에 가까운 신호로 평활 된 후 출력단자(Co)로 출력된다.
이와 같은 정 극성 펄스와 부 극성 펄스의 출력동작의 반복에 의해 S 상의 정현파 교류전력이 출력단자(Co)를 통해서 출력되게 된다.
이상과 같은 제어부(170)의 제어에 의해 인버터(130)는 각 상(R, S, T)의 위상이 각각 서로 120°의 위상차를 갖는 3상 교류전력을 출력단(Ao, Bo, Co)으로 출력하며, 따라서 본 실시형태의 무정전 전원장치(100)는 3상 입력-3상 출력용 무정전 전원장치로서 동작하게 된다.
다음에, 도 3 및 도 4(b)를 참조하면서 본 실시형태의 무정전 전원장치(100)가 단상 출력용으로 사용될 때의 제어부(170)에 의한 인버터의 제어동작에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 무정전 전원장치(100)가 3상 입력-단상 출력용 무정전 전원장치로 사용할 수 있도록 하기 위해서는 출력단(Ao, Bo, Co)으로 출력되는 3상 교류전력의 각 상(R, S, T) 간의 위상이 동위상이 되도록, 다시 말해 3상 교류전력의 각 상(R, S, T) 간의 위상차가 0이 되도록 제어부(170)가 인버터(130)를 제어하는 동시에, 출력단(Ao, Bo, Co)을 서로 단락시켜서 단일 출력단(Out)으로 하고, 이 단일 출력단(Out)과 출력단의 중성점(No) 사이에 교류전력을 출력하도록 한다.
구체적으로는, R, S, T 각 상에 대해, 도 4 (b)의 출력 파형의 첫 번째 정(+) 극성 주기에서 제어부(170)는 인버터(130)의 IGBT(Q1), IGBT(Q3) 및 IGBT(Q5)에 동시에 정해진 횟수만큼 게이트 제어신호를 인가하여 IGBT(Q1), IGBT(Q3) 및 IGBT(Q5)를 동시에 턴 온(turn on) 시키면 IGBT(Q1), IGBT(Q3) 및 IGBT(Q5)가 턴 온 될 때마다 인버터(130)는 각 상 간(R, S, T)의 위상이 동일한 구형파 형태의 정 극성의 펄스신호를 출력하며, 이와 같은 정 극성 펄스의 반복 출력에 의해 한 주기의 서로 위상이 동일한 동위상의 정 극성 펄스가 출력신호로서 출력되고, 이 신호는 평활용 필터(140)를 통해서 사인파에 가까운 신호로 평활 된 후 출력단(Ao, Bo, Co)으로 출력된다.
이어서, 첫 번째 부(-) 극성 주기에서 제어부(170)는 인버터(130)의 IGBT(Q2), IGBT(Q4), IGBT(Q6)에 동시에 정해진 횟수만큼 게이트 제어신호를 인가하여 IGBT(Q2), IGBT(Q4), IGBT(Q6)를 동시에 턴 온 시키면 인버터(130)는 IGBT(Q2), IGBT(Q4), IGBT(Q6)가 턴 온 될 때마다 각 상 간(R, S, T)의 위상이 동일한 구형파 형태의 정 극성의 펄스신호를 출력하며, 이와 같은 부 극성 펄스의 반복 출력에 의해 한 주기의 서로 위상이 동일한 부 극성 펄스가 출력신호로서 출력되고, 이 신호는 평활용 필터(140)를 통해서 사인파에 가까운 신호로 평활 된 후 출력단(Ao, Bo, Co)으로 출력된다.
이와 같은 정 극성 펄스와 부 극성 펄스의 출력동작의 반복에 의해 서로 동일한 위상을 갖는 정현파 교류전력이 출력단(Ao, Bo, Co)를 통해서 출력되게 된다.
이때 출력단(Ao, Bo, Co)으로 출력되는 교류전력은 서로 위상이 동일하므로 출력단(Ao, Bo, Co)을 서로 단락시켜도 문제가 없으므로, 출력단(Ao, Bo, Co)을 서로 단락시켜서 단일 출력단(Out)으로 하고, 이 단일 출력단(Out)과 출력단의 중성점(No) 사이에 교류전력을 출력하도록 한다.
출력단(Ao, Bo, Co)의 3개의 단자를 서로 단락시키는 방법은, 예를 들어 출력단(Ao, Bo, Co)의 3개의 단자를 서로 단락시킨 단락상태와 개방 상태 사이에서 전환하는 스위칭 수단(미 도시)을 설치하고, 제어부(170)의 제어에 의해 이 스위칭수단을 단락 상태로 스위칭하는 방법, 또는, 출력단(Ao, Bo, Co)의 3개의 단자를 수동으로 서로 단락시킬 수 있는, 예를 들어 쇼트 바(short bar)와 같은 단락수단을 이용하여 수동으로 단락시키는 방법 등을 이용할 수 있다.
본 실시형태의 무정전 전원장치(100)를 3상 입력-단상 출력용의 무정전 전원장치로 사용할 때는 바이패스 회로(B)의 출력단, 상세하게는 전환스위치(150)와 전환스위치(160) 사이를 개방하여 인버터(130) 등에 고장이 발생한 때에 바이패스 회로(B)를 통해서 입력단(Ai, Bi, Ci)에서 출력단(Ao, Bo, Co)으로 교류전력이 공급되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 실시형태의 무정전 전원장치(100)에 의하면 3상 입력-단상 출력용으로 사용하는 경우에도 출력되는 3개 상의 전력을 모두 이용할 수 있으므로 무정전 전원장치의 이용률을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한도 내에서 다양한 변경 또는 변형이 가능하다.
100 무정전 전원장치
110 정류 및 충전부
120 축전장치
130 인버터
140 평활용 필터
150, 160 전환스위치
170 제어부
Ai, Bi, Ci 입력단
Ao, Bo, Co 출력단
Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 IGBT

Claims (3)

  1. 3상 교류전력의 입력에 대해 3상 교류전력 출력용 및 단상 교류전력 출력용으로 선택적 전환이 가능한 무정전 전원장치로,
    입력 교류전력을 직류전력으로 정류하는 정류수단과,
    상기 정류수단으로부터 출력되는 직류전력을 충전하는 축전장치와,
    상기 정류수단 또는 상기 축전장치로부터 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터와,
    상기 인버터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 무정전 전원장치가 단상 교류전력 출력용으로 사용될 때는, 상기 제어부는, 상기 인버터가 출력하는 3상 교류전력의 각 상 간의 위상이 동위상이 되도록 상기 인버터를 동작시키는 동시에, 상기 인버터의 출력단을 서로 단락시킨 단일 출력단으로 하여, 상기 단일 출력단과 중성점 사이에서 단상의 교류전력을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원장치.
  2. 3상 교류전력의 입력에 대해 3상 교류전력 출력용 및 단상 교류전력 출력용으로 선택적 전환이 가능한 무정전 전원장치로,
    입력 교류전력을 직류전력으로 정류하는 정류수단과,
    상기 정류수단으로부터 출력되는 직류전력을 충전하는 축전장치와,
    상기 정류수단 또는 상기 축전장치로부터 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터와,
    상기 인버터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 무정전 전원장치가 단상 교류전력 출력용으로 사용될 때는,
    상기 제어부는 상기 인버터가 출력하는 3상 교류전력의 각 상 간의 위상이 동위상이 되도록 상기 인버터를 제어하며,
    상기 무정전 전원장치는 상기 인버터의 3개 상의 출력단을 서로 단락시킨 단일 출력단과 중성점 사이에서 상기 단상 교류전력을 출력하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 인버터는 상기 직류전력이 입력되는 입력단에 병렬로 접속된 6개의 스위칭 트랜지스터와 상기 각각의 스위칭 트랜지스터의 컬렉터와 이미터 사이에 각각 병렬로 접속된 다이오드로 구성되고, 상기 6개의 스위칭 트랜지스터는 각각 2개씩 서로 직렬 접속된 3개의 스위칭 트랜지스터 세트로 이루어지며,
    상기 3개의 스위칭 트랜지스터 세트 각각의 컬렉터와 이미터 사이의 접속점은 각각 상기 인버터의 각 상의 출력단과 접속되고,
    각각 2개씩 서로 직렬 접속되어 있는 상기 스위칭 트랜지스터는 각각 서로 상보적으로 동작하며,
    상기 제어부는, 상기 인버터가 출력하는 교류전력의 출력 파형의 정 극성 주기에서는 서로 상보적으로 동작하는 6개의 스위칭 트랜지스터 중 어느 일방의 3개의 스위칭 트랜지스터가 동시에 스위칭 동작을 하고, 상기 인버터가 출력하는 교류전력의 출력 파형의 부 극성 주기에서는 나머지 3개의 스위칭 트랜지스터가 동시에 스위칭 동작을 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005229666A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Fuji Electric Systems Co Ltd 無停電電源装置
JP2010536316A (ja) * 2007-08-10 2010-11-25 アメリカン パワー コンバージョン コーポレイション 無停電電源装置に選択的な電力を供給するよう構成された入力および出力電力モジュール
JP2012016196A (ja) * 2010-07-01 2012-01-19 Daishin Industries Ltd インバータ発電機の並列運転方式
JP2017028970A (ja) * 2015-07-28 2017-02-02 東洋電機製造株式会社 電力変換装置及び車両
KR101741830B1 (ko) 2017-01-05 2017-05-31 (주)티에스 무정전전원장치 및 그 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005229666A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Fuji Electric Systems Co Ltd 無停電電源装置
JP2010536316A (ja) * 2007-08-10 2010-11-25 アメリカン パワー コンバージョン コーポレイション 無停電電源装置に選択的な電力を供給するよう構成された入力および出力電力モジュール
JP2012016196A (ja) * 2010-07-01 2012-01-19 Daishin Industries Ltd インバータ発電機の並列運転方式
JP2017028970A (ja) * 2015-07-28 2017-02-02 東洋電機製造株式会社 電力変換装置及び車両
KR101741830B1 (ko) 2017-01-05 2017-05-31 (주)티에스 무정전전원장치 및 그 방법

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