KR102046275B1 - 무정전 전원 장치 - Google Patents

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Abstract

무정전 전원 장치의 제어 회로(6)는 상용 교류 전원(51)으로부터의 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 이상으로 된 경우에는, 제1 내지 제3 스위치(1a 내지 1c)에 오프 명령 신호를 부여함과 함께, 제1 내지 제3 전력 변환기(2a 내지 2c)로부터 각각 제1 내지 제3 직류 전류를 출력시켜서 제1 내지 제3 스위치(1a 내지 1c)를 신속히 소호시킨다. 이때, 제1 내지 제3 직류 전류의 극성은 각각 제1 내지 제3 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 전류(Is1 내지 Is3)의 극성과 동일하고, 제1 내지 제3 직류 전류의 값의 합은 0이다.

Description

무정전 전원 장치
본 발명은 무정전 전원 장치에 관한 것으로, 특히, 상시 상용 급전 방식의 무정전 전원 장치에 관한 것이다.
상시 상용 급전 방식의 무정전 전원 장치는 제1 단자가 상용 교류 전원으로부터의 교류 전력을 받고, 제2 단자가 부하에 접속된 스위치와, 부하에 접속된 전력 변환기를 구비한다. 상용 교류 전원으로부터의 교류 전압이 정상일 경우에는, 스위치가 온 상태로 되어, 상용 교류 전원으로부터의 교류 전력이 스위치를 통하여 부하에 공급된다. 상용 교류 전원으로부터의 교류 전압이 이상으로 된 경우에는, 스위치가 오프 상태로 되어, 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력이 전력 변환기에 의해 교류 전력으로 변환되어 부하에 공급된다.
일본 특허 공개 평11-341686호 공보(특허문헌 1) 및 일본 특허 공개 제2003-333753호 공보(특허문헌 2)에는, 자기 소호 능력을 갖지 않는 스위치를 사용하고, 상용 교류 전원으로부터의 교류 전압이 이상으로 된 경우에는, 전력 변환기의 출력 전류를 제어하여 스위치에 흐르는 전류를 감소시켜, 스위치를 신속히 소호시키는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 평11-341686호 공보 일본 특허 공개 제2003-333753호 공보
그러나, 특허문헌 1, 2에는, 단상용 무정전 전원 장치가 개시되어 있지만, 3상용 무정전 전원 장치는 개시되어 있지 않다. 3상용 무정전 전원 장치를 구성하는 경우에, 단순히 3대의 단상용 무정전 전원 장치를 설치하는 것만으로는, 3상 동작이 불평형으로 되고, 동작이 불안정해진다.
그러므로, 본 발명의 주된 목적은, 안정적으로 동작하는 3상용 무정전 전원 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 무정전 전원 장치는 상시 상용 급전 방식의 무정전 전원 장치이며, 부하에 3상 교류 전류를 공급하기 위한 제1 내지 제3 출력 단자와, 그들의 제1 단자가 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압을 받고, 그들의 제2 단자가 각각 제1 내지 제3 출력 단자에 접속되는 자기 소호 능력을 갖지 않는 제1 내지 제3 스위치와, 각각 제1 내지 제3 출력 단자에 접속되고, 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력에 의해 구동되는 제1 내지 제3 전력 변환기와, 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 것을 검출하는 이상 검출기와, 각각 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류의 순시값을 검출하는 제1 내지 제3 전류 검출기와, 이상 검출기 및 제1 내지 제3 전류 검출기의 검출 결과에 기초하여 제1 내지 제3 스위치 및 제1 내지 제3 전력 변환기를 제어하는 제어 회로를 구비한 것이다. 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 정상일 경우에는, 제1 내지 제3 스위치가 온 상태로 되어, 상용 교류 전원으로부터 제1 내지 제3 스위치를 통하여 부하에 3상 교류 전류가 공급된다. 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 경우에는, 제어 회로로부터 제1 내지 제3 스위치에 오프 명령 신호가 부여됨과 함께, 제1 내지 제3 전력 변환기로부터 각각 제1 내지 제3 직류 전류가 출력되어서 제1 내지 제3 스위치가 소호되고, 또한, 제1 내지 제3 전력 변환기로부터 부하에 3상 교류 전류가 공급되어 부하의 운전이 계속된다. 제1 내지 제3 스위치 각각의 제1 단자로부터 제2 단자를 향하여 흐르는 전류의 극성을 정극성이라 하고, 제1 내지 제3 전력 변환기로부터 각각 제1 내지 제3 출력 단자를 향하여 흐르는 전류의 극성을 정극성이라 하면, 제1 내지 제3 직류 전류의 극성은 각각 제1 내지 제3 스위치에 흐르고 있는 전류의 극성과 동일하고, 제1 내지 제3 직류 전류의 값의 합은 0으로 되어 있다.
본 발명에 따른 다른 무정전 전원 장치는 상시 상용 급전 방식의 무정전 전원 장치이며, 부하에 3상 교류 전류를 공급하기 위한 제1 내지 제3 출력 단자와, 그들의 제1 단자가 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압을 받고, 그들의 제2 단자가 각각 제1 내지 제3 출력 단자에 접속되는 자기 소호 능력을 갖지 않는 제1 내지 제3 스위치와, 각각 제1 내지 제3 출력 단자에 접속되고, 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력에 의해 구동되는 제1 내지 제3 전력 변환기와, 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 것을 검출하는 이상 검출기와, 각각 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류의 순시값을 검출하는 제1 내지 제3 전류 검출기와, 이상 검출기 및 제1 내지 제3 전류 검출기의 검출 결과에 기초하여 제1 내지 제3 스위치 및 제1 내지 제3 전력 변환기를 제어하는 제어 회로를 구비한 것이다. 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 정상일 경우에는, 제1 내지 제3 스위치가 온 상태로 되어, 상용 교류 전원으로부터 제1 내지 제3 스위치를 통하여 부하에 3상 교류 전류가 공급된다. 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 경우에는, 제어 회로로부터 제1 내지 제3 스위치에 오프 명령 신호가 부여됨과 함께, 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류가 각각 제1 내지 제3 직류 전류가 되도록 제1 내지 제3 전력 변환기의 출력 전류가 제어되어 제1 내지 제3 스위치가 소호되고, 또한, 제1 내지 제3 전력 변환기로부터 부하로 3상 교류 전류가 공급되어 부하의 운전이 계속된다. 제1 내지 제3 스위치 각각의 제1 단자로부터 제2 단자를 향하여 흐르는 전류의 극성을 정극성이라 하면, 제1 내지 제3 직류 전류의 극성은 각각 제1 내지 제3 스위치에 흐르고 있는 전류의 극성과 역이어서, 제1 내지 제3 직류 전류의 값의 합은 0으로 되어 있다.
본 발명에 따른 무정전 전원 장치에서는, 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 경우에는, 제1 내지 제3 스위치에 오프 명령 신호가 부여됨과 함께, 제1 내지 제3 전력 변환기로부터 각각 제1 내지 제3 직류 전류가 출력되어 제1 내지 제3 스위치가 소호되고, 제1 내지 제3 직류 전류의 값의 합은 0으로 된다. 따라서, 3상 동작을 평형시킬 수 있고, 안정되게 동작하는 3상용 무정전 전원 장치를 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 무정전 전원 장치에서는, 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 경우에는, 제1 내지 제3 스위치에 오프 명령 신호가 부여됨과 함께, 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류가 각각 제1 내지 제3 직류 전류가 되도록 제1 내지 제3 전력 변환기의 출력 전류가 제어되어 제1 내지 제3 스위치가 소호되고, 제1 내지 제3 직류 전류의 값의 합은 0으로 되어 있다. 따라서, 3상 동작을 평형시킬 수 있고, 안정되게 동작하는 3상용 무정전 전원 장치를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 무정전 전원 장치의 전체 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어 회로의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전류 명령부의 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 무정전 전원 장치에 포함되는 제어 회로의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 스위치 전류 명령부(30)의 구성을 도시하는 회로 블록도이다.
[실시 형태 1]
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 무정전 전원 장치의 전체 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 1에 있어서, 이 무정전 전원 장치는 상시 상용 급전 방식의 무정전 전원 장치이며, 입력 단자(TI1 내지 TI3), 출력 단자(TO1 내지 TO3), 스위치(1a 내지 1c), 전력 변환기(2a 내지 2c), 이상 검출기(3), 전류 검출기(4a 내지 4c, 5a 내지 5c) 및 제어 회로(6)를 구비한다.
입력 단자(TI1 내지 TI3)는, 상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)을 각각 받는다. 출력 단자(TO1 내지 TO3)는, 부하(52)에 3상 교류 전류를 공급하기 위해서, 부하(52)에 접속된다.
스위치(1a 내지 1c)의 제1 단자는 각각 입력 단자(TI1 내지 TI3)에 접속되고, 그들의 제2 단자는 각각 출력 단자(TO1 내지 TO3)에 접속된다. 스위치(1a 내지 1c) 각각은, 자기 소호 능력을 갖지 않는 스위치이며, 예를 들어 1대의 사이리스터를 포함한다. 한 쌍의 사이리스터 중 한쪽의 사이리스터의 애노드 및 캐소드는 각각 제1 및 제2 단자에 접속되고, 다른 쪽의 사이리스터의 애노드 및 캐소드는 각각 제2 및 제1 단자에 접속된다. 스위치(1a 내지 1c) 각각이 기계 스위치로 구성되어 있어도 된다.
스위치(1a 내지 1c)는 제어 회로(6)에 의해 제어되고, 상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 정상인 통상 시는 온 상태로 되고, 상용 교류 전원(51)로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 이상으로 된 경우(예를 들어 정전시)는 오프 상태로 된다.
전력 변환기(2a) 내지 2c)는 각각 출력 단자(TO1 내지 TO3)에 접속되고, 직류 전원(53)으로부터 공급되는 직류 전력에 의해 구동된다. 전력 변환기(2a 내지 2c)는 제어 회로(6)로부터 공급되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호(φ6a 내지 φ6c)에 의해 각각 제어된다. 전력 변환기(2a 내지 2c) 각각은, 정의 직류 전류, 부의 직류 전류 및 교류 전류 중 원하는 전류를 출력한다.
전력 변환기(2a 내지 2c)는 상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 정상인 통상 시는, 전류를 출력하지 않는 스탠바이 상태로 된다. 전력 변환기(2a 내지 2c) 각각은, 상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 이상으로 된 경우에는, 대응하는 스위치에 흐르는 전류와 동극성의 직류 전류를 출력하여 대응하는 스위치를 신속히 소호시킨다. 이때, 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)의 합은 0A로 된다. 추가로, 전력 변환기(2a 내지 2c)는 스위치(1a 내지 1c)를 소호시킨 후에, 부하(52)에 3상 교류 전류를 공급한다.
이상 검출기(3)는 상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 정상인지 여부를 검출하고, 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 정상일 경우에는 이상 검출 신호(φ3)를 비활성화 레벨인 「L」 레벨로 하고, 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 이상으로 된 경우에는 이상 검출 신호(φ3)를 활성화 레벨인 「H」 레벨로 한다. 예를 들어 상용 교류 전원(51)으로부터의 3상 교류 전력의 공급이 정지된 정전 시에는, 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)의 실효값이 감소하고, 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨로 된다.
전류 검출기(4a 내지 4c)는 입력 단자(TI1 내지 TI3)와 스위치(1a 내지 1c) 사이에 설치되고, 각각 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)의 순시값을 검출하고, 검출값을 나타내는 신호(φ4a 내지 φ4c)를 출력한다. 전류 검출기(4a 내지 4c)에는, 입력 단자(TI1 내지 TI3)로부터 출력 단자(TO1 내지 TO3)를 향하여 흐르는 전류의 극성(즉, 스위치(1a 내지 1c)의 제1 단자로부터 제2 단자를 향하여 흐르는 전류의 극성)이 정극성으로 된다.
전류 검출기(5a 내지 5c)는 전력 변환기(2a 내지 2c)와 출력 단자(TO1 내지 TO3) 사이에 설치되고, 각각 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)의 순시값을 검출하고, 검출값을 나타내는 신호(φ5a 내지 φ5c)를 출력한다. 전류 검출기(5a 내지 5c)에는, 전력 변환기(2a 내지 2c)로부터 출력 단자(TO1 내지 TO3)를 향하여 흐르는 전류의 극성이 정극성으로 된다.
제어 회로(6)는 이상 검출기(3)의 출력 신호(φ3), 전류 검출기(4a 내지 4c)의 출력 신호(φ4a 내지 φ4c), 전류 검출기(5a 내지 5c)의 출력 신호(φ5a 내지 φ5c), 출력 단자(TO1 내지 TO3)의 전압(Vo1 내지 Vo3)의 순시값 등에 기초하여, 스위치(1a 내지 1c) 및 전력 변환기(2a 내지 2c)를 제어한다.
제어 회로(6)는 이상 검출 신호(φ3)가 비활성화 레벨인 「L」 레벨일 경우에는, 스위치(1a 내지 1c)에 온 명령 신호를 부여하여 온 상태로 한다. 이 경우에는, 상용 교류 전원(51)으로부터 스위치(1a 내지 1c)를 통하여 부하(52)에 3상 교류 전류가 공급되어, 부하(52)가 운전된다.
제어 회로(6)는 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨로 되었을 경우에는, 스위치(1a 내지 1c)에 오프 명령 신호를 부여함과 함께, 전력 변환기(2a 내지 2c)로부터 출력 단자(TO1 내지 TO3)에 직류 전류를 출력시켜서 스위치(1a 내지 1c)를 신속히 소호시킨다. 이때, 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)의 극성은 각각 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 전류(Is1 내지 Is3)의 극성과 동일하고, 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3) 값의 합은 0으로 되어 있다.
제어 회로(6)는 스위치(1a 내지 1c)를 소호시킨 후에, 전력 변환기(2a 내지 2c)로부터 부하(52)에 3상 교류 전류를 공급시켜서 부하(52)의 운전을 계속시킨다.
도 2는, 제어 회로(6)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2에 있어서, 제어 회로(6)는 스위치 제어부(10), 부호 판정부(11), 전류 명령부(12), 전압 명령부(13), 변환기 제어부(14) 및 PWM 신호 생성부(15)를 포함한다.
스위치 제어부(10)는 이상 검출 신호(φ3)가 비활성화 레벨인 「L」 레벨일 경우에는, 스위치(1a 내지 1c)에 온 명령 신호를 부여하여 스위치(1a 내지 1c)를 온 상태로 하고, 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨로 되었을 경우에는, 스위치(1a 내지 1c)에 오프 명령 신호를 부여하여 스위치(1a 내지 1c)를 오프 상태로 한다. 또한, 자기 소호 능력을 갖지 않는 스위치(1a 내지 1c)를 오프 상태로 하기 위해서는, 스위치(1a 내지 1c)에 오프 명령 신호를 부여해, 또한 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류를 0으로 할 필요가 있다.
부호 판정부(11)는 전류 검출기(4a 내지 4c)의 출력 신호(φ4a 내지 φ4c)에 기초하여, 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 전류(Is1 내지 Is3) 각각의 극성을 판정하고, 판정 결과를 나타내는 신호(D1 내지 D3)를 출력한다. 전류(Is1 내지 Is3)가 정극성일 경우에는 신호(D1 내지 D3)는 「H」 레벨로 되고, 전류(Is1 내지 Is3)가 부극성일 경우에는 신호(D1 내지 D3)는 「L」 레벨로 된다. 부호 판정부(11)는, 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)가 충분히 작아져서 부호의 판정이 불가능해졌을 경우에는, 신호(D1 내지 D3)를 모두 「L」 레벨로 한다.
전류 명령부(12)는 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨로 되었을 경우에 활성화되어, 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)와 동 극성의 직류 전류(Io1 내지 Io3)가 전력 변환기(2a 내지 2c)로부터 출력되도록 전류 명령값(IC1 내지 IC3)을 생성한다. 이에 의해, 부하 전류(IL1 내지 IL3)의 적어도 일부가 전력 변환기(2a 내지 2c)로부터 공급되게 되고, 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)가 감소하여 스위치(1a 내지 1c)가 신속히 소호된다. 이때, 전류 명령값(IC1 내지 IC3)의 합은 0으로 되고, 직류 전류(Io1 내지 Io3)의 합은 0으로 된다.
전압 명령부(13)는 상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)과 동일한 주파수로 정현파형으로 변화하는 3상 전압 명령값(VCA1 내지 VCA3)을 출력한다. 전류 명령값(IC1 내지 IC3) 및 전압 명령값(VCA1 내지 VCA3)은, 변환기 제어부(14)에 부여된다.
변환기 제어부(14)는 이상 검출 신호(φ3), 전류 명령값(IC1 내지 IC3), 전압 명령값(VCA1 내지 VCA3), 전류 검출기(5a 내지 5c)의 출력 신호(φ5a 내지 φ5c) 및 출력 전압(Vo1 내지 Vo3)에 기초하여 동작한다.
변환기 제어부(14)는 이상 검출 신호(φ3)가 비활성화 레벨인 「L」 레벨일 경우에는, 전압 명령값(VCA1 내지 VCA3)과 출력 전압(Vo1 내지 Vo3)의 편차(VCA1-Vo1, VCA2-Vo2, VCA3-Vo3)에 따른 레벨의 전압 명령값(VC1 내지 VC3)을 출력한다. 이에 의해, 출력 전압(Vo1 내지 Vo3)이 각각 전압 명령값(VCA1 내지 VCA3)에 일치하도록, 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)가 제어되고, 전력 변환기(2a 내지 2c)가 스탠바이 상태로 된다.
변환기 제어부(14)는 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨로 되었을 경우에는, 전류 명령값(IC1 내지 IC3)과 전류 검출기(5a 내지 5c)의 검출값(Io1 내지 Io3)의 편차(IC1-Io1, IC2-Io2, IC3-Io3)에 따른 레벨의 전압 명령값(VC1 내지 VC3)을 출력한다. 이에 의해, 전류 검출기(5a 내지 5c)의 검출값(Io1 내지 Io3)이 각각 전류 명령값(IC1 내지 IC3)에 일치하도록 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)가 제어되고, 스위치(1a 내지 1c)가 신속히 소호된다.
변환기 제어부(14)는 스위치(1a 내지 1c)를 소호시킨 후에, 전압 명령값(VCA1 내지 VCA3)과 출력 전압(Vo1 내지 Vo3)의 편차(VCA1-Vo1, VCA2-Vo2, VCA3-Vo3)에 따른 레벨의 전압 명령값(VC1 내지 VC3)을 출력한다. 이에 의해, 출력 전압(Vo1 내지 Vo3)이 각각 전압 명령값(VCA1 내지 VCA3)에 일치하도록 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)가 제어되고, 부하(52)의 운전이 계속된다.
PWM 신호 생성부(15)는 전압 명령값(VC1 내지 VC3)에 따라서 각각 PWM 신호(φ6a 내지 φ6c)를 생성하고, 생성된 PWM 신호(φ6a 내지 φ6c)를 각각 전력 변환기(2a 내지 2c)에 부여한다.
도 3은, 전류 명령부(12)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 3에 있어서, 전류 명령부(12)는 신호 발생기(20a 내지 20c), 가산기(21), 승산기(22a 내지 22c, 24a 내지 24c), 감산기(23a 내지 23c) 및 스위치(25a 내지 25c)를 포함한다.
신호 발생기(20a 내지 20b)는 각각 부호 판정부(11)의 출력 신호(D1 내지 D3)를 받는다. 신호 발생기(20a)는 신호(D1)가 「H」 레벨일 경우에는 「1」을 출력하고, 신호(D1)가 「L」 레벨일 경우에는 「0」을 출력한다. 신호 발생기(20b)는 신호(D2)가 「H」 레벨일 경우에는 「1」을 출력하고, 신호(D2)가 「L」 레벨일 경우에는 「0」을 출력한다. 신호 발생기(20c)는 신호(D3)가 「H」 레벨일 경우에는 「1」을 출력하고, 신호(D3)가 「L」 레벨일 경우에는 「0」을 출력한다.
가산기(21)는 신호 발생기(20a 내지 20c)의 출력값을 가산한다. 승산기(22a 내지 22c)는 각각 신호 발생기(20a 내지 20c)의 출력값에 「3」을 승산한다. 감산기(23a 내지 23c)는 각각 승산기(22a 내지 22c)의 출력값으로부터 가산기(21)의 출력값을 감산한다. 승산기(24a 내지 24c)는 각각 감산기(23a 내지 23c)의 출력값에 「K」를 승산한다. K는, 정의 실수이다. 승산기(24a 내지 24c)의 출력값은, 각각 전류 명령값(IC1 내지 IC3)으로 된다.
스위치(25a 내지 25c)의 한쪽 단자는 각각 승산기(24a 내지 24c)의 출력값을 받고, 그들의 다른 쪽 단자는 변환기 제어부(14)에 접속된다. 스위치(25a 내지 25c)는 이상 검출 신호(φ3)가 비활성화 레벨인 「L」 레벨일 경우에는 오프되고, 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨일 경우에는 온된다.
스위치(1a 내지 1c)가 온 상태로 되어 스위치(1a 내지 1c)에 3상 교류 전류(Is1 내지 Is3)가 흐르고 있을 경우에는, 신호(D1 내지 D3) 중 어느 2개의 신호가 「H」 레벨로 되고, 또한 1개의 신호가 「L」 레벨로 되거나, 신호(D1 내지 D3) 중 어느 2개의 신호가 「L」 레벨로 되고, 또한 1개의 신호가 「H」 레벨로 된다.
신호(D1 내지 D3) 중 어느 2개의 신호(예를 들어 D1, D2)가 「H」 레벨로 되고, 또한 1개의 신호(이 경우에는 D3)가 「L」 레벨로 되어 있는 경우에는, 3개의 신호 발생기(20a 내지 20c) 중 어느 2개의 신호 발생기(이 경우에는 20a, 20b)의 출력값이 「1」로 되고, 또한 1개의 신호 발생기(이 경우에는 20c)의 출력값이 「0」으로 되고, 가산기(21)의 출력값이 「2」로 된다. 3개의 승산기(22a 내지 22c) 중 어느 2개의 승산기(이 경우에는 22a, 22b)의 출력값이 「3」으로 되고, 또한 1개의 승산기(이 경우에는 22c)의 출력값이 「0」으로 된다.
3개의 감산기(23a 내지 23c) 중 어느 2개의 감산기(이 경우에는 23a, 23b)의 출력값이 「1」로 되고, 또한 1개의 감산기(이 경우에는 23c)의 출력값이 「-2」로 된다. 3개의 승산기(24a 내지 24c) 중 어느 2개의 승산기(이 경우에는 24a, 24b)의 출력값이 「K」로 되고, 또한 1개의 승산기(이 경우에는 24c)의 출력값이 「-2K」로 된다. 따라서, 3개의 전류 명령값(IC1 내지 IC3) 중 어느 2개의 전류 명령값이 「K」로 되고, 또한 1개의 전류 명령값이 「-2K」로 되고, 3개의 전류 명령값(IC1 내지 IC3)의 합은 K+K-2K=0으로 된다.
예를 들어, 스위치(1a, 1b)에 흐르는 전류(Is1, Is2)의 극성이 정이며, 스위치(1c)에 흐르는 전류(Is3)의 극성이 부인 경우에는, 전류 명령값(IC1, IC2)이 「K」로 되고, 전류 명령값(IC3)이 「-2K」로 된다. 이 경우, 전류 명령값(IC1 내지 IC3)의 극성은 각각 전류(Is1 내지 Is3)의 극성과 동일해져서, 전류 명령값(IC1 내지 IC3)의 값의 합은 0으로 된다.
신호(D1 내지 D3) 중 어느 2개의 신호(예를 들어 D1, D2)가 「L」 레벨로 되고, 또한 1개의 신호(이 경우에는 D3)가 「H」 레벨로 되어 있는 경우에는, 3개의 신호 발생기(20a 내지 20c) 중 어느 2개의 신호 발생기(이 경우에는 20a, 20b)의 출력값이 「0」으로 되고, 또한 1개의 신호 발생기(이 경우에는 20c)의 출력값이 「1」로 되고, 가산기(21)의 출력값이 「1」로 된다. 3개의 승산기(22a 내지 22c) 중 어느 2개의 승산기(이 경우에는 22a, 22b)의 출력값이 「0」으로 되고, 또한 하나의 승산기(이 경우에는 22c)의 출력값이 「3」으로 된다.
3개의 감산기(23a 내지 23c) 중 어느 2개의 감산기(이 경우에는 23a, 23b)의 출력값이 「-1」로 되고, 또한 1개의 감산기(이 경우에는 23c)의 출력값이 「2」로 된다. 3개의 승산기(24a 내지 24c) 중 어느 2개의 승산기(이 경우에는 24a, 24b)의 출력값이 「-K」로 되고, 또한 1개의 승산기(이 경우에는 24c)의 출력값이 「2K」로 된다. 따라서, 3개의 전류 명령값(IC1 내지 IC3) 중 어느 2개의 전류 명령값이 「-K」로 되고, 또한 1개의 전류 명령값이 「2K」로 되어, 3개의 전류 명령값(IC1 내지 IC3)의 합은 -K-K+2K=0으로 된다.
예를 들어, 스위치(1a, 1b)에 흐르는 전류(Is1, Is2)의 극성이 부이며, 스위치(1c)에 흐르는 전류(Is3)의 극성이 정일 경우에는, 전류 명령값(IC1, IC2)이 「-K」로 되고, 전류 명령값(IC3)이 「2K」로 된다. 이 경우, 전류 명령값(IC1 내지 IC3)의 극성은 각각 전류(Is1 내지 Is3)의 극성과 동일해져서, 전류 명령값(IC1 내지 IC3)의 값의 합은 0으로 된다.
즉, 스위치(1a, 1b)에 흐르는 전류(Is1, Is2)의 극성이 동일한 경우에는, 전류 명령값(IC1, IC2)의 절댓값이 「K」(제1 값)로 되고, 전류 명령값(IC3)의 절댓값이 「2K」(제2 값)로 된다. 스위치(1b, 1c)에 흐르는 전류(Is2, Is3)의 극성이 동일한 경우에는, 전류 명령값(IC2, IC3)의 절댓값이 「K」로 되고, 전류 명령값(IC1)의 절댓값이 「2K」로 된다. 스위치(1c, 1a)에 흐르는 전류(Is3, Is1)의 극성이 동일한 경우에는, 전류 명령값(IC3, IC1)의 절댓값이 「K」로 되고, 전류 명령값(IC2)의 절댓값이 「2K」로 된다.
스위치(1a 내지 1c)가 소호로 되어 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)가 충분히 작아졌을 경우에는, 신호(D1 내지 D3)가 모두 「L」 레벨로 된다. 이 경우에는, 신호 발생기(20a 내지 20c), 가산기(21), 승산기(22a 내지 22c, 24a 내지 24c), 감산기(23a 내지 23c)의 출력값이 모두 「0」으로 되고, 전류 명령값(IC1 내지 IC3)은 모두 0으로 된다. 변환기 제어부(14)는 전류 명령값(IC1 내지 IC3)이 모두 0으로 되었을 때, 스위치(1a 내지 1c)가 소호되었다고 판단한다.
이어서, 이 무정전 전원 장치의 동작에 대하여 설명한다. 상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 정상일 경우에는, 이상 검출기(3)에 의해 이상 검출 신호(φ3)가 비활성화 레벨인 「L」 레벨로 된다. 이상 검출 신호(φ3)가 「L」 레벨일 경우에는, 스위치 제어부(10)로부터 스위치(1a 내지 1c)에 온 명령 신호가 부여되어 스위치(1a 내지 1c)가 온 상태로 되고, 상용 교류 전원(51)으로부터 스위치(1a 내지 1c)를 통하여 부하(52)에 3상 교류 전류가 공급되어, 부하(52)가 운전된다. 이때, 전력 변환기(2a 내지 2c)는 스탠바이 상태로 된다.
상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 이상으로 된 경우에는, 이상 검출기(3)에 의해 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨로 된다. 이상 검출 신호(φ3)가 「H」 레벨로 되면, 스위치 제어부(10)로부터 스위치(1a 내지 1c)에 오프 명령 신호가 부여됨과 함께, 전력 변환기(2a 내지 2c)가 직류 전원(53)의 직류 전력에 의해 구동되어, 직류 전류(Io1 내지 Io3)를 출력한다.
이때, 직류 전류(Io1 내지 Io3)의 극성은, 각각 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 전류(Is1 내지 Is3)의 극성과 동일하게 된다. 직류 전류(Io1 내지 Io3)의 값의 합은 0으로 된다. 부하 전류(IL1 내지 IL3)의 적어도 일부가 직류 전류(Io1 내지 Io3)에 의해 치환되어 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)가 감소하고, 스위치(1a 내지 1c)가 신속히 소호되어 오프 상태로 된다. 스위치(1a 내지 1c)가 오프 상태로 되면, 전력 변환기(2a 내지 2c)로부터 부하(52)에 3상 교류 전류가 공급되어, 부하(52)의 운전이 계속된다.
이 실시 형태 1에서는, 상용 교류 전원(51)으로부터의 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 이상으로 된 경우에는, 스위치(1a 내지 1c)에 오프 명령 신호가 부여됨과 함께, 전력 변환기(2a 내지 2c)로부터 직류 전류(Io1 내지 Io3)가 출력되어 스위치(1a 내지 1c)가 신속히 소호된다. 이때, 직류 전류(Io1 내지 Io3) 값의 합이 0으로 되므로, 3상 동작을 평형시킬 수 있고, 안정되게 동작하는 3상용 무정전 전원 장치를 실현할 수 있다.
또한, 이 실시 형태 1에서는, 전류 검출기(4a 내지 4c)를 스위치(1a 내지 1c)의 상용 교류 전원(51) 측에 설치하고, 상용 교류 전원(51)으로부터 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)를 전류 검출기(4a 내지 4c)에 의해 검출하였다. 그러나, 전류 검출기(4a 내지 4c)를 스위치(1a 내지 1c)의 부하(52) 측에 설치하고, 스위치(1a 내지 1c)로부터 부하(52)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)를 전류 검출기(4a 내지 4c)에 의해 검출해도 동일한 결과가 얻어진다.
추가로, 이 실시 형태 1에서는, 전력 변환기(2a 내지 2c)를 구동시키기 위한 직류 전원(53)을 설치했지만, 이 직류 전원(53)으로서 배터리(전력 저장 장치)를 설치해도 상관없다. 상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 정상일 경우, 제어 회로(6)는 배터리의 단자간 전압이 목표 배터리 전압이 되도록 전력 변환기(2a 내지 2c)를 제어한다. 전력 변환기(2a 내지 2c)는 제어 회로(6)에 의해 제어되고, 상용 교류 전원(51)으로부터 스위치(1a 내지 1c)를 통하여 공급되는 3상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리에 축적한다.
상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 이상으로 된 경우, 전력 변환기(2a 내지 2c)는 배터리의 직류 전력에 의해 구동되어, 스위치(1a 내지 1c)를 소호시킨 후에, 부하(52)에 3상 교류 전력을 공급한다. 따라서, 예를 들어 정전이 발생한 경우에서도, 배터리에 직류 전력이 축적되어 있는 기간은 부하(52)의 운전을 계속할 수 있다. 배터리 대신 콘덴서가 설치되어 있어도 상관없다.
[실시 형태 2]
도 4는, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 무정전 전원 장치에 포함되는 제어 회로(6A)의 구성을 도시하는 블록도이며, 도 2와 대비되는 도면이다. 무정전 전원 장치의 전체 구성은 도 1에 도시된 대로이다.
제어 회로(6A)는, 이상 검출기(3)의 출력 신호(φ3), 전류 검출기(4a 내지 4c)의 출력 신호(φ4a 내지 φ4c), 전류 검출기(5a 내지 5c)의 출력 신호(φ5a 내지 φ5c) 등에 기초하여, 스위치(1a 내지 1c) 및 전력 변환기(2a 내지 2c)를 제어한다.
제어 회로(6A)는, 이상 검출 신호(φ3)가 비활성화 레벨인 「L」 레벨일 경우에는, 스위치(1a 내지 1c)에 온 명령 신호를 부여하여 온 상태로 된다. 이 경우에는, 상용 교류 전원(51)으로부터 스위치(1a 내지 1c)를 통하여 부하(52)에 3상 교류 전류가 공급되어, 부하(52)가 운전된다.
제어 회로(6A)는, 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨로 되었을 경우에는, 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)가 각각 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)로 되도록 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)를 제어하여 스위치(1a 내지 1c)를 소호시킨다. 이때, 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)의 극성은 각각 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 전류(Is1 내지 Is3)의 극성과 역이어서, 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)의 값의 합은 0으로 되어 있다. 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)의 절댓값은, 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 3상 교류 전류(Is1 내지 Is3)의 진폭보다도 충분히 작은 값으로 설정된다.
제어 회로(6A)는, 스위치(1a 내지 1c)를 소호시킨 후에, 전력 변환기(2a 내지 2c)로부터 부하(52)에 3상 교류 전류를 공급시켜서 부하(52)의 운전을 계속시킨다.
도 4에 있어서, 제어 회로(6A)가 도 2의 제어 회로(6)와 상이한 점은, 전류 명령부(12), 전압 명령부(13) 및 변환기 제어부(14)가 스위치 전류 명령부(30, 31), 스위치 전류 제어부(32) 및 변환기 전류 제어부(33)로 치환되어 있는 점이다.
스위치 전류 명령부(30)는 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨로 되었을 경우에 활성화되어, 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 전류(Is1 내지 Is3)와 역극성의 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)가 스위치(1a 내지 1c)에 흐르도록, 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)의 목표값인 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)을 생성한다. 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 전류(Is1 내지 Is3)가 각각 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)를 향하여 변화하는 도중에 0A로 되고, 스위치(1a 내지 1c)가 신속히 소호된다. 이때, 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)의 합은 0으로 되고, 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)의 값의 합은 0으로 된다.
스위치 전류 명령부(31)는 상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)과 동일한 주파수로 정현파형으로 변화되는 전류(Io1 내지 Io3)가 스위치(1a 내지 1c)에 흐르도록, 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)의 목표값인 전류 명령값(ICB1 내지 ICB3)을 생성한다. 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3, ICB1 내지 ICB3)은, 스위치 전류 제어부(32)에 부여된다.
스위치 전류 제어부(32)는 이상 검출 신호(φ3), 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3) 및 전류 검출기(4a 내지 4c)의 출력 신호(φ4a 내지 φ4c)에 기초하여 동작한다.
스위치 전류 제어부(32)는 이상 검출 신호(φ3)가 비활성화 레벨인 「L」 레벨일 경우에는, 전류 명령값(ICB1 내지 ICB3)과 전류 검출기(4a 내지 4c)의 검출값(Is1 내지 Is3)의 편차(ICB1-Is1, ICB2-Is2, ICB3-Is3)에 따른 레벨의 전류 명령값(ICC1 내지 ICC3)을 출력한다. 이에 의해, 전류 검출기(4a 내지 4c)의 검출값(Is1 내지 Is3)이 전류 명령값(ICB1 내지 ICB3)에 일치하도록, 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)가 제어되고, 전력 변환기(2a 내지 2c)가 스탠바이 상태로 된다.
스위치 전류 제어부(32)는 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨로 되었을 경우에는, 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)과 전류 검출기(4a 내지 4c)의 검출값(Is1 내지 Is3)의 편차(ICA1-Is1, ICA2-Is2, ICA3-Is3)에 따른 레벨의 전류 명령값(ICC1 내지 ICC3)을 출력한다. 이에 의해, 전류 검출기(4a 내지 4c)의 검출값(Is1 내지 Is3)이 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)에 일치하도록, 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)가 제어되고, 스위치(1a 내지 1c)가 소호된다.
스위치 전류 제어부(32)는 스위치(1a 내지 1c)를 소호시킨 후에, 전류 명령값(ICB1 내지 ICB3)과 전류 검출기(4a 내지 4c)의 검출값(Is1 내지 Is3)의 편차(ICB1-Is1, ICB2-Is2, ICB3-Is3)에 따른 레벨의 전류 명령값(ICC1 내지 ICC3)을 출력한다. 이에 의해, 전류 검출기(4a 내지 4c)의 검출값(Is1 내지 Is3)이 전류 명령값(ICB1 내지 ICB3)에 일치하도록, 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)가 제어되고, 부하(52)의 운전이 계속된다.
변환기 전류 제어부(33)는 전류 명령값(ICC1 내지 ICC3)과 전류 검출기(5a) 내지 5c)의 검출값(Io1 내지 Io3)의 편차(ICC1-Io1, ICC2-Io2, ICC3-Io3)에 따른 레벨의 전압 명령값(VC1 내지 VC3)을 출력한다.
PWM 신호 생성부(15)는 전압 명령값(VC1 내지 VC3)을 따라서 각각 PWM 신호(φ6a 내지 φ6c)를 생성하고, 생성된 PWM 신호(φ6a 내지 φ6c)를 각각 전력 변환기(2a) 내지 2c)에 부여한다.
도 5는, 스위치 전류 명령부(30)의 구성을 도시하는 블록도이며, 도 3과 대비되는 도면이다. 도 5를 참조하여, 스위치 전류 명령부(30)가 도 3의 전류 명령부(12)와 상이한 점은, 인버터(40a 내지 40c)가 추가되고, 승산기(24a 내지 24c)가 승산기(41a 내지 41c)와 치환되어 있는 점이다. 인버터(40a 내지 40c)는 각각 부호 판정부(11)의 출력 신호(D1 내지 D3)를 받고, 신호(D1 내지 D3)의 반전 신호(/D1 내지 /D3)를 출력한다. 승산기(41a 내지 41c)는 각각 감산기(23a 내지 23c)의 출력값에 「M」을 승산한다. M은, 정의 실수이다. 승산기(41a 내지 41c)의 출력값은, 각각 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)으로 된다.
스위치(25a 내지 25c)의 한쪽 단자는 각각 승산기(41a 내지 41c)의 출력값을 받고, 그들의 다른 쪽 단자는 스위치 전류 제어부(32)에 접속된다. 스위치(25a) 내지 25c)는 이상 검출 신호(φ3)가 비활성화 레벨인 「L」 레벨일 경우에는 오프되고, 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨일 경우에는 온된다.
스위치(1a 내지 1c)가 온 상태로 되어 스위치(1a 내지 1c)에 3상 교류 전류가 흐르고 있을 경우에는, 신호(D1 내지 D3) 중 어느 2개의 신호가 「H」 레벨로 되고, 또한 1개의 신호가 「L」 레벨로 되거나, 신호(D1 내지 D3) 중 어느 2개의 신호가 「L」 레벨로 되고, 또한 1개의 신호가 「H」 레벨로 된다.
신호(D1 내지 D3) 중 어느 2개의 신호(예를 들어 D1, D2)가 「H」 레벨로 되고, 또한 1개의 신호(이 경우에는 D3)가 「L」 레벨로 되어 있는 경우에는, 신호(/D1 내지 /D3) 중 어느 2개의 신호(이 경우에는 /D1, /D2)가 「L」 레벨로 되고, 또한 1개의 신호(이 경우에는 /D3)가 「H」 레벨로 된다.
이 경우에는, 3개의 신호 발생기(20a 내지 20c) 중 어느 2개의 신호 발생기(이 경우에는 20a, 20b)의 출력값이 「0」으로 되고, 또한 하나의 신호 발생기(이 경우에는 20c)의 출력값이 「1」로 되고, 가산기(21)의 출력값이 「1」로 된다. 3개의 승산기(22a 내지 22c) 중 어느 2개의 승산기(이 경우에는 22a, 22b)의 출력값이 「0」으로 되고, 또한 1개의 승산기(이 경우에는 22c)의 출력값이 「3」으로 된다.
3개의 감산기(23a 내지 23c) 중 어느 2개의 감산기(이 경우에는 23a, 23b)의 출력값이 「-1」로 되고, 또한 1개의 감산기(이 경우에는 23c)의 출력값이 「2」로 된다. 3개의 승산기(41a 내지 41c) 중 어느 2개의 승산기(이 경우에는 41a, 41b)의 출력값이 「-M」으로 되고, 또한 1개의 승산기(이 경우에는 41c)의 출력값이 「2M」으로 된다. 따라서, 3개의 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3) 중 어느 2개의 전류 명령값(이 경우에는 ICA1, ICA2)이 「-M」으로 되고, 또한 1개의 전류 명령값(이 경우에는 ICA3)이 「2M」으로 되어, 3개의 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)의 합은 -M-M+2M=0으로 된다.
예를 들어, 스위치(1a, 1b)에 흐르는 전류(Is1, Is2)의 극성이 정이며, 스위치(1c)에 흐르는 전류(Is3)의 극성이 부인 경우에는, 전류 명령값(ICA1, ICA2)이 「-M」으로 되고, 전류 명령값(ICA3)이 「2M」으로 된다. 이 경우, 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)의 극성은 각각 전류(Is1 내지 Is3)의 극성과 역으로 되어, 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)의 값의 합은 0으로 된다.
신호(D1 내지 D3) 중 어느 2개의 신호(예를 들어 D1, D2)가 「L」 레벨로 되고, 또한 1개의 신호(이 경우에는 D3)가 「H」 레벨로 되어 있는 경우에는, 신호(/D1 내지 /D3) 중 어느 2개의 신호(이 경우에는 /D1, /D2)가 「H」 레벨로 되고, 또한 1개의 신호(이 경우에는 /D3)가 「L」 레벨로 된다.
이 경우에는, 3개의 신호 발생기(20a 내지 20c) 중 어느 2개의 신호 발생기(이 경우에는 20a, 20b)의 출력값이 「1」이 되고, 또한 1개의 신호 발생기(이 경우에는 20c)의 출력값이 「0」으로 되고, 가산기(21)의 출력값이 「2」로 된다. 3개의 승산기(22a 내지 22c) 중 어느 2개의 승산기(이 경우에는 22a, 22b)의 출력값이 「3」으로 되고, 또한 1개의 승산기(이 경우에는 22c)의 출력값이 「0」으로 된다.
3개의 감산기(23a 내지 23c) 중 어느 2개의 감산기(이 경우에는 23a, 23b)의 출력값이 「1」로 되고, 또한 1개의 감산기(이 경우에는 23c)의 출력값이 「-2」로 된다. 3개의 승산기(41a 내지 41c) 중 어느 2개의 승산기(이 경우에는 41a, 41b)의 출력값이 「M」으로 되고, 또한 1개의 승산기(이 경우에는 41c)의 출력값이 「-2M」으로 된다. 따라서, 3개의 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3) 중 어느 2개의 전류 명령값(이 경우에는 ICA1, ICA2)이 「M」으로 되고, 또한 1개의 전류 명령값(이 경우에는 ICA3)이 「-2M」으로 되어, 3개의 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)의 합은 M+M-2M=0으로 된다.
예를 들어, 스위치(1a, 1b에 흐르는 전류(Is1, Is2)의 극성이 부이며, 스위치(1c)에 흐르는 전류(Is3)의 극성이 정일 경우에는, 전류 명령값(ICA1, ICA2)이 「M」으로 되고, 전류 명령값(ICA3)이 「-2M」으로 된다. 이 경우, 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)의 극성은 각각 전류(Is1 내지 Is3)의 극성과 역으로 되어, 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)의 값의 합은 0으로 된다.
즉, 스위치(1a, 1b)에 흐르는 전류(Is1, Is2)의 극성이 동일한 경우에는, 전류 명령값(ICA1, ICA2)의 절댓값이 「M」(제1 값)으로 되고, 전류 명령값(ICA3)의 절댓값이 「2M」(제2 값)으로 된다. 스위치(1b, 1c)에 흐르는 전류(Is2, Is3)의 극성이 동일한 경우에는, 전류 명령값(ICA2, ICA3)의 절댓값이 「M」으로 되고, 전류 명령값(ICA1)의 절댓값이 「2M」으로 된다. 스위치(1c, 1a)에 흐르는 전류(Is3, Is1)의 극성이 동일한 경우에는, 전류 명령값(ICA3, ICA1)의 절댓값이 「M」으로 되고, 전류 명령값(ICA2)의 절댓값이 「2M」으로 된다.
스위치(1a 내지 1c)가 소호로 되어 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)가 충분히 작아졌을 경우에는, 신호(/D1 내지 /D3)가 모두 「H」 레벨로 된다. 이 경우에는, 신호 발생기(20a 내지 20c)의 출력값이 모두 「1」로 되고, 가산기(21) 및 승산기(22a 내지 22c)의 출력값이 모두 「3」으로 되고, 감산기(23a 내지 23c) 및 승산기(41a 내지 41c)의 출력값이 모두 「0」으로 되고, 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)은 모두 0으로 된다. 스위치 전류 제어부(32)는 전류 명령값(ICA1 내지 ICA3)이 모두 0이 되었을 때, 스위치(1a 내지 1c)가 소호되었다고 판단한다.
이어서, 이 무정전 전원 장치의 동작에 대하여 설명한다. 상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 정상일 경우에는, 이상 검출기(3)에 의해 이상 검출 신호(φ3)가 비활성화 레벨인 「L」 레벨로 된다. 이상 검출 신호(φ3)가 「L」 레벨일 경우에는, 스위치 제어부(10)로부터 스위치(1a 내지 1c)에 온 명령 신호가 부여되어 스위치(1a 내지 1c)가 온 상태로 되고, 상용 교류 전원(51)으로부터 스위치(1a 내지 1c)를 통하여 부하(52)에 3상 교류 전류가 공급되어, 부하(52)가 운전된다. 이때, 전력 변환기(2a 내지 2c)는 스탠바이 상태로 된다.
상용 교류 전원(51)으로부터 공급되는 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 이상으로 된 경우에는, 이상 검출기(3)에 의해 이상 검출 신호(φ3)가 활성화 레벨인 「H」 레벨로 된다. 이상 검출 신호(φ3)가 「H」 레벨로 되면, 스위치 제어부(10)로부터 스위치(1a 내지 1c)에 오프 명령 신호가 부여됨과 함께, 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 전류(Is1 내지 Is3)와 역극성의 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)가 스위치(1a 내지 1c)에 흐르도록 전력 변환기(2a 내지 2c)가 제어된다. 전력 변환기(2a 내지 2c)는 직류 전원(53)의 직류 전력에 의해 구동되어, 직류 전류(Io1 내지 Io3)를 출력한다.
이때, 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)의 합은 0으로 된다. 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 전류(Is1 내지 Is3)가 역극성의 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)를 향하여 변화할 때에 스위치(1a 내지 1c)에 흐르는 전류(Is1 내지 Is3)의 값이 감소하고, 스위치(1a 내지 1c)가 신속히 소호되어 오프 상태로 된다. 스위치(1a 내지 1c)가 오프 상태로 되면, 전력 변환기(2a 내지 2c)로부터 부하(52)에 3상 교류 전류가 공급되어, 부하(52)의 운전이 계속된다.
또한, 스위치(1a 내지 1c)에 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)를 흘렸는데도 스위치(1a 내지 1c)를 소호시키지 못한 경우에는, 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)와 역극성의 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)가 스위치(1a 내지 1c)에 흐르도록 전력 변환기(2a 내지 2c)의 출력 전류(Io1 내지 Io3)가 다시 제어된다. 이 동작은, 스위치(1a 내지 1c)가 소호될 때까지 반복된다.
이 실시 형태 2에서는, 상용 교류 전원(51)으로부터의 3상 교류 전압(Vi1 내지 Vi3)이 이상으로 된 경우에는, 스위치(1a 내지 1c)에 오프 명령 신호가 부여됨과 함께, 스위치(1a 내지 1c)에 흐르고 있는 전류(Is1 내지 Is3)와 역극성의 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)가 스위치(1a 내지 1c)에 흐르도록 전력 변환기(2a 내지 2c)가 제어되어 스위치(1a 내지 1c)가 신속히 소호된다. 이때, 직류 전류(IDC1 내지 IDC3)의 값의 합이 0A로 되므로, 3상 동작을 평형시킬 수 있고, 안정되게 동작하는 3상용 무정전 전원 장치를 실현할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 설명이 아니라 청구범위에 의해 나타나고, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
TI1 내지 TI3: 입력 단자
TO1 내지 TO3: 출력 단자
1a 내지 1c, 25a 내지 25c: 스위치
2a 내지 2c: 전력 변환기
3: 이상 검출기
4a 내지 4c, 5a 내지 5c: 전류 검출기
6, 6A: 제어 회로
10: 스위치 제어부
11: 부호 판정부
12: 전류 명령부
13: 전압 명령부
14: 변환기 제어부
15: PWM 신호 생성부
20a 내지 20c: 신호 발생기
21: 가산기
22a 내지 22c, 24a 내지 24c, 41a 내지 41c: 승산기
23a 내지 23c: 감산기
30, 31: 스위치 전류 명령부
32: 스위치 전류 제어부
33: 변환기 전류 제어부
40a 내지 40c: 인버터
51: 상용 교류 전원
52: 부하
53: 직류 전원

Claims (6)

  1. 상시 상용 급전 방식의 무정전 전원 장치이며,
    부하에 3상 교류 전류를 공급하기 위한 제1 내지 제3 출력 단자와,
    그들의 제1 단자가 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압을 받고, 그들의 제2 단자가 각각 상기 제1 내지 제3 출력 단자에 접속되는 자기 소호 능력을 갖지 않는 제1 내지 제3 스위치와,
    각각 상기 제1 내지 제3 출력 단자에 접속되고, 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력에 의해 구동되는 제1 내지 제3 전력 변환기와,
    상기 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 것을 검출하는 이상 검출기와,
    각각 상기 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류의 순시값을 검출하는 제1 내지 제3 전류 검출기와,
    상기 이상 검출기 및 상기 제1 내지 제3 전류 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 내지 제3 스위치 및 상기 제1 내지 제3 전력 변환기를 제어하는 제어 회로를 구비하고,
    상기 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 정상일 경우에는, 상기 제1 내지 제3 스위치가 온 상태로 되어, 상기 상용 교류 전원으로부터 상기 제1 내지 제3 스위치를 통하여 상기 부하에 3상 교류 전류가 공급되고,
    상기 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 경우에는, 상기 제어 회로로부터 상기 제1 내지 제3 스위치에 오프 명령 신호가 부여됨과 함께, 상기 제1 내지 제3 전력 변환기로부터 각각 제1 내지 제3 직류 전류가 출력되어 상기 제1 내지 제3 스위치가 소호되고, 또한, 상기 제1 내지 제3 전력 변환기로부터 상기 부하에 3상 교류 전류가 공급되어 상기 부하의 운전이 계속되고,
    상기 제1 내지 제3 스위치 각각의 제1 단자로부터 제2 단자를 향하여 흐르는 전류의 극성을 정극성이라고 하여, 상기 제1 내지 제3 전력 변환기로부터 각각 상기 제1 내지 제3 출력 단자를 향하여 흐르는 전류의 극성을 정극성이라 하면, 상기 제1 내지 제3 직류 전류의 극성은 각각 상기 제1 내지 제3 스위치에 흐르고 있는 전류의 극성과 동일하고, 상기 제1 내지 제3 직류 전류의 값의 합은 0으로 되어 있는, 무정전 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 내지 제3 전류 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류 각각의 극성을 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 상기 제1 내지 제3 직류 전류의 극성을 각각 상기 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류의 극성과 동일 극성으로 설정하고,
    상기 제1 및 제2 스위치에 흐르는 전류의 극성이 동일한 경우에는, 상기 제1 및 제2 직류 전류 각각의 값의 절댓값을 제1 값으로 설정하고, 상기 제3 직류 전류의 값의 절댓값을 상기 제1 값의 2배인 제2 값으로 설정하고,
    상기 제2 및 제3 스위치에 흐르는 전류의 극성이 동일한 경우에는, 상기 제2 및 제3 직류 전류 각각의 값의 절댓값을 상기 제1 값으로 설정하고, 상기 제1 직류 전류 값의 절댓값을 상기 제2 값으로 설정하고,
    상기 제3 및 제1 스위치에 흐르는 전류의 극성이 동일한 경우에는, 상기 제3 및 제1 직류 전류 각각의 값의 절댓값을 상기 제1 값으로 설정하고, 상기 제2 직류 전류의 값의 절댓값을 상기 제2 값으로 설정하고,
    상기 제1 내지 제3 전력 변환기는, 상기 제어 회로에 의해 설정된 상기 제1 내지 제3 직류 전류를 출력하는, 무정전 전원 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직류 전원은, 직류 전력을 축적하는 전력 저장 장치이며,
    상기 제1 내지 제3 전력 변환기는,
    상기 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 정상일 경우에는, 상기 상용 교류 전원으로부터 상기 제1 내지 제3 스위치를 통하여 공급되는 3상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 전력 저장 장치에 축적하고,
    상기 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 경우에는, 상기 전력 저장 장치의 직류 전력에 의해 구동되어, 상기 제1 내지 제3 직류 전류 및 3상 교류 전류를 출력하는, 무정전 전원 장치.
  4. 상시 상용 급전 방식의 무정전 전원 장치이며,
    부하에 3상 교류 전류를 공급하기 위한 제1 내지 제3 출력 단자와,
    그들의 제1 단자가 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압을 받고, 그들의 제2 단자가 각각 상기 제1 내지 제3 출력 단자에 접속되는 자기 소호 능력을 갖지 않는 제1 내지 제3 스위치와,
    각각 상기 제1 내지 제3 출력 단자에 접속되고, 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력에 의해 구동되는 제1 내지 제3 전력 변환기와,
    상기 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 것을 검출하는 이상 검출기와,
    각각 상기 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류의 순시값을 검출하는 제1 내지 제3 전류 검출기와,
    상기 이상 검출기 및 상기 제1 내지 제3 전류 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 내지 제3 스위치 및 상기 제1 내지 제3 전력 변환기를 제어하는 제어 회로를 구비하고,
    상기 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 정상일 경우에는, 상기 제1 내지 제3 스위치가 온 상태로 되어, 상기 상용 교류 전원으로부터 상기 제1 내지 제3 스위치를 통하여 상기 부하에 3상 교류 전류가 공급되고,
    상기 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 경우에는, 상기 제어 회로로부터 상기 제1 내지 제3 스위치에 오프 명령 신호가 부여됨과 함께, 상기 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류가 각각 제1 내지 제3 직류 전류로 되도록 상기 제1 내지 제3 전력 변환기의 출력 전류가 제어되어 상기 제1 내지 제3 스위치가 소호되고, 또한, 상기 제1 내지 제3 전력 변환기로부터 상기 부하에 3상 교류 전류가 공급되어 상기 부하의 운전이 계속되고,
    상기 제1 내지 제3 스위치 각각의 제1 단자로부터 제2 단자를 향하여 흐르는 전류의 극성을 정극성이라 하면, 상기 제1 내지 제3 직류 전류의 극성은 각각 상기 제1 내지 제3 스위치에 흐르고 있는 전류의 극성과 역이어서, 상기 제1 내지 제3 직류 전류의 값의 합은 0으로 되어 있는, 무정전 전원 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 내지 제3 전류 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류 각각의 극성을 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 상기 제1 내지 제3 직류 전류의 극성을 각각 상기 제1 내지 제3 스위치에 흐르는 전류의 극성과 역의 극성으로 설정하고,
    상기 제1 및 제2 스위치에 흐르는 전류의 극성이 동일한 경우에는, 상기 제1 및 제2 직류 전류 각각의 값의 절댓값을 제1 값으로 설정하고, 상기 제3 직류 전류의 값의 절댓값을 상기 제1 값의 2배인 제2 값으로 설정하고,
    상기 제2 및 제3 스위치에 흐르는 전류의 극성이 동일한 경우에는, 상기 제2 및 제3 직류 전류 각각의 값의 절댓값을 상기 제1 값으로 설정하고, 상기 제1 직류 전류의 값의 절댓값을 상기 제2 값으로 설정하고,
    상기 제3 및 제1 스위치에 흐르는 전류의 극성이 동일한 경우에는, 상기 제3 및 제1 직류 전류 각각의 값의 절댓값을 상기 제1 값으로 설정하고, 상기 제2 직류 전류의 값의 절댓값을 상기 제2 값으로 설정하고,
    상기 제1 내지 제3 전력 변환기는, 상기 제어 회로에 의해 설정된 상기 제1 내지 제3 직류 전류를 출력하는, 무정전 전원 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 직류 전원은, 직류 전력을 축적하는 전력 저장 장치이며,
    상기 제1 내지 제3 전력 변환기는,
    상기 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 정상일 경우에는, 상기 상용 교류 전원으로부터 상기 제1 내지 제3 스위치를 통하여 공급되는 3상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 전력 저장 장치에 축적하고,
    상기 상용 교류 전원으로부터의 3상 교류 전압이 이상으로 된 경우에는, 상기 전력 저장 장치의 직류 전력에 의해 구동되어, 상기 제1 내지 제3 직류 전류 및 3상 교류 전류를 출력하는, 무정전 전원 장치.
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