KR102192729B1 - DC power supply having load protection and method for controlling the DC power supply - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 부하보호기능을 가지는 직류전력공급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부하대상 또는 직류전력공급장치 자체에서 과전압, 과전류 등과 같은 다양한 오류상황이 발생하였을 때 신속하게 대처하여 부하대상을 최대한 안전하게 보호하는 기능을 가지는 직류전력공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DC power supply device having a load protection function and a control method thereof, and more particularly, when various error conditions such as overvoltage and overcurrent occur in a load target or the DC power supply device itself, It relates to a DC power supply device having a function of protecting the object as safely as possible and a control method thereof.
전력공급장치(power supply)는 부하대상에 전력을 공급하는 역할을 하는 것으로, 과전압(over voltage), 과전류(over current) 등과 같이 부하대상에 손상을 발생시킬 만한 오류상황이 발생하는 경우 부하로 공급되는 전력을 차단하는 부하보호기능을 갖추는 경우가 많다. 일례로 한국특허등록 제1682471호("역률 한도를 이용한 누전 차단 장치 및 그 방법과 그 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 기록매체", 2016.11.29.)에는 교류전원 전압의 파형을 검출하여 전압의 피크점 전후 설장한 위상각 범위에서만 직류전력을 공급하도록 이루어지는, 전원공급장치에서의 누전차단장치 및 방법에 관한 기술이 개시된다.The power supply serves to supply power to the load target, and is supplied to the load when an error condition that may cause damage to the load target occurs, such as over voltage and over current. It is often equipped with a load protection function that cuts off the power to be generated. For example, Korean Patent Registration No. 1682471 ("Earth leakage blocking device using a power factor limit and a recording medium in which a method and a program for performing the method is recorded", 2016.11.29.) of the voltage by detecting the waveform of the AC power supply voltage. Disclosed is a technology related to an earth leakage blocking device and method in a power supply device, which is configured to supply DC power only in a phase angle range set before and after a peak point.
위성 등과 같이 매우 구조가 복잡하고 고비용이 소요되지만 극소량만이 생산되는 장치가 부하대상인 경우, 과전압, 과전류 등으로 인하여 부하대상에 손상이 발생하는 것은 큰 경제적 손실을 가져온다. 이상적으로는, 전자장치의 설계 및 제작 시점에서 입력전압 범위가 이미 결정되어 있고, 따라서 그 범위 내에서 어느 정도의 전류가 흐를지도 이미 알고 있다고 볼 수 있다. 그러나 실제로는, 사용자가 의도하지 않았으나 실수에 의하여 장치의 허용가능 입력전압 범위 이상의 전압이 인가될 수도 있고, 장치 내부의 부품 일부가 내구성, 불량 등의 문제로 손상되거나 오동작함에 따라 장치에 걸리는 전압, 전류가 설계대로 형성되지 않을 수도 있다. 즉 이처럼, 이상적으로 올바르게 설계 및 제작하였다 하더라도 실제 운용 중에 예상치 못한 원인이나 실수로 인하여 과전압, 과전류, 저전압(갑작스러운 단전) 등의 문제가 일어날 위험성은 언제나 존재한다.Although the structure is very complex and requires high cost, such as a satellite, when the load target is a device that is produced only in a very small amount, damage to the load target due to overvoltage, overcurrent, etc. causes great economic loss. Ideally, the input voltage range has already been determined at the time of designing and manufacturing the electronic device, and therefore it can be seen that it is already known how much current will flow within that range. However, in practice, a voltage that exceeds the allowable input voltage range of the device may be applied by mistake, although not intended by the user, and the voltage applied to the device as a part of the device is damaged or malfunctions due to problems such as durability, defect, etc. Current may not form as designed. In other words, even if ideally designed and manufactured correctly, there is always a risk of problems such as overvoltage, overcurrent, and undervoltage (sudden power failure) due to unexpected causes or mistakes during actual operation.
이러한 문제를 해결하기 위해서는, 전력공급장치가 다양한 오류상황을 최대한 신속하게 인지하고 대처할 수 있어야 한다. 앞서 설명한, 대표적인 고비용 극소량 생산 부하대상인 위성에 구비되는 전력공급장치의 경우, 해외에서는 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 자체적인 연구가 이루어지고 있다는 보고가 있으나, 아직 국내에서는 심도있게 연구된 바가 없는 실정이다.To solve this problem, the power supply must be able to recognize and respond to various error situations as quickly as possible. In the case of the power supply device provided in the satellite, which is a representative high-cost and very small production load, as described above, there are reports that overseas research is being conducted on its own to solve the above-described problems, but has not yet been studied in depth in Korea. Actually.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 부하대상 또는 직류전력공급장치 자체에서 과전압, 과전류 등과 같은 다양한 오류상황이 발생하였을 때 신속하게 대처하여 부하대상을 최대한 안전하게 보호할 수 있도록 하는, 부하보호기능을 가지는 직류전력공급장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다. 보다 구체적으로는, 전력공급부 및 부하대상 사이에 더 구비되며 고속스위칭제어부를 내장하는 보호제어부를 이용하여, 다양한 오류상황에 대하여 μs 수준의 즉각적인 대응을 수행할 수 있는, 부하보호기능을 가지는 직류전력공급장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to quickly cope with various error situations such as overvoltage, overcurrent, etc. in the load target or the DC power supply device itself. Thus, it is intended to provide a DC power supply device having a load protection function and a control method therefor so that the load object can be protected as safely as possible. More specifically, DC power with load protection function capable of performing an immediate response of μs level to various error situations by using a protection control unit that is further provided between the power supply unit and the load target and has a built-in high-speed switching control unit. It is to provide a supply device and a control method thereof.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부하보호기능을 가지는 직류전력공급장치(1000)는, 적어도 하나의 부하유닛(520)을 포함하는 부하대상(500)에 직류전력을 공급하는 직류전력공급장치(1000)에 있어서, 전력을 출력하는 전력출력부(110), 상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에 구비되어 상기 부하대상(500)에 공급되는 전력의 상태를 감시하는 원격감시부(120), 외부로부터 상기 부하대상(500)에 발생된 오류상황을 입력받아 상기 전력출력부(110)의 전력공급을 중단시키는 외부오류입력부(130)를 포함하는 전력공급부(100); 상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에 구비되어 필요 시 차단을 수행하는 메인고속스위칭제어부(211), 상기 원격감시부(120) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에 구비되어 필요 시 차단을 수행하는 감시고속스위칭제어부(212), 상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상의 (+) 및 (-) 사이에 구비되어 필요 시 단락을 수행함과 동시에 전압을 0V로 안정화시키는 크로우바부(213)를 포함하는 전력전달부(210), 상기 전력공급부(100) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에서 측정되는 전압 또는 전류 값으로 나타나는 오류상황을 감시하여 오류상황 시 상기 외부오류입력부(130)로 전달하는 내부감시부(221), 오류상황 시 상기 전력공급부(100) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결을 차단하는 제어신호를 출력하는 외부제어출력부(223)를 포함하는 FPGA부(220), 상기 전력전달부(210) 및 상기 FPGA부(220)와 연결되어 제어처리를 수행하는 메인처리부(230), 사용자입력을 받거나 사용자에게 정보를 출력하는 인터페이스부(240)를 포함하는 보호제어부(200); 상기 보호제어부(200) 및 상기 부하대상(500) 사이에 구비되어 상기 외부제어출력부(223)로부터 제어신호를 전달받아 기계적으로 전기적 연결을 접속 또는 차단하는 스위치부(300); 상기 전력공급부(100) 및 상기 보호제어부(200)를 제어하는 메인제어부(400); 를 포함할 수 있다.The DC
이 때 상기 부하대상(500)은, 외부로부터 전력을 공급받아 상기 부하유닛(520)과 연결되어 전력을 공급하는 부하(+)단자(511) 및 부하(-)단자(512)를 포함하며, 상기 전력출력부(110)는 상기 부하(+)단자(511)와 연결되는 메인(+)단자(111) 및 상기 부하(-)단자(512)와 연결되는 메인(-)단자(112)를 포함하며, 상기 메인(+)단자(111) 및 상기 부하(+)단자(511) 사이의 전기적 연결을 메인(+)라인이라 하고, 상기 메인(-)단자(112) 및 상기 부하(-)단자(512) 사이의 전기적 연결을 메인(-)라인이라 할 때, 상기 원격감시부(120)는 상기 메인(+)라인 상의 상기 스위치부(300) 후단 위치와 연결되는 감시(+)단자(121) 및 상기 메인(-)라인 상의 상기 스위치부(300) 후단 위치와 연결되는 감시(-)단자(122)를 포함하며, 상기 감시(+)단자(121) 및 상기 스위치부(300) 후단 위치 사이의 전기적 연결을 감시(+)라인이라 하고, 상기 감시(-)단자(122) 및 상기 스위치부(300) 후단 위치 사이의 전기적 연결을 감시(-)라인이라 할 수 있다.In this case, the load target 500 includes a load (+)
또한, 상기 메인고속스위칭제어부(211)는 상기 메인(+)라인 상에 구비되며, 상기 감시고속스위칭제어부(212)는 상기 감시(+)라인 상에 구비되며, 상기 크로우바부(213)는 상기 메인(+)라인 및 상기 메인(-)라인 사이 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 전단 위치에 구비될 수 있다.In addition, the main high-speed switching control unit 211 is provided on the main (+) line, the monitoring high-speed
또한 상기 스위치부(300)는, 상기 메인(+)라인 상에 구비되는 메인(+)스위치(311), 상기 메인(-)라인 상에 구비되는 메인(-)스위치(312), 상기 감시(+)라인 상에 구비되는 감시(+)스위치(321), 상기 감시(-)라인 상에 구비되는 감시(-)스위치(322)를 포함할 수 있다.In addition, the
또한 상기 전력전달부(210)는, 상기 메인(+)라인 상 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 후단 위치에 구비되어 전류를 측정하는 션트부(214)를 포함할 수 있다. 이 때 상기 전력전달부(210)는, 상기 메인(+)라인 및 상기 메인(-)라인 사이 및 상기 션트부(214)의 전단 또는 후단 위치에 구비되어 전력을 소멸시키는 플라이백다이오드부(217) 및 바이패스부하부(218)를 포함할 수 있다.In addition, the
또한 상기 전력전달부(210)는, 상기 메인(+)라인 상 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 후단 위치에 구비되어 전류 흐름을 일방향으로 강제하는 다이오드부(215)를 포함할 수 있다.In addition, the
또한 상기 전력전달부(210)는, 상기 메인(+)라인 상 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 전단 위치에 구비되어 과전류 오류상황 시 전류 흐름을 기계적으로 차단하는 퓨즈부(216)를 포함할 수 있다.In addition, the
또한 상기 직류전력공급장치(1000)는, 상기 전력공급부(100)가, 상기 전력공급부(100) 자체에 발생된 오류상황을 외부로 출력하며 상기 전력출력부(110)의 전력공급을 중단시키는 내부오류출력부(140)을 포함하고, 상기 FPGA부(210)가, 상기 내부오류출력부(140)에서 전달되는 오류상황을 감시하는 외부감시부(222)를 포함할 수 있다.In addition, the DC
또한 상기 FPGA부(220)는, 상기 부하대상(500)에 상기 직류전력공급장치(1000)가 복수 개 구비되는 경우, 하나의 직류전력공급장치(1000)에서 오류상황을 감지하는 경우 나머지 다른 직류전력공급장치(1000)에 오류상황을 전달하는 보호체인부(224)를 포함할 수 있다.In addition, the
또한 상기 FPGA부(220)는, 상기 전력전달부(210)를 제어하기 위한 운전로직을 저장하는 운전로직부(225), 상기 전력전달부(210)에서 전류 및 전압을 측정하기 위한 측정로직을 저장하는 측정로직부(226), 운전시간 진행에 따라 상기 전력전달부(210)에서의 전류 또는 전압 측정에서 발생되는 오류를 보정하기 위한 자가보정로직을 저장하는 자가보정로직부(227), 전력 차단 발생 이후 상기 보호제어부(200)를 초기화시키는 보호리셋부(228), 상기 FPGA부(220)의 구동을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 정보저장부(229), 상기 보호제어부(200) 자체가 정상상태인지를 확인하는 자가시험로직을 저장하는 자가시험로직부(22a), 전력 차단을 위한 외부로부터의 강제신호 또는 사용자입력을 입력받는 외부제어입력부(22b) 중 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.In addition, the
또한 본 발명의 부하보호기능을 가지는 직류전력공급장치의 제어방법은, 상술한 바와 같은 직류전력공급장치(1000)의 제어방법에 있어서, 오류상황이 발생하는 오류발생단계; 상기 메인고속스위칭제어부(211) 및 상기 감시고속스위칭제어부(212)가 차단되는 고속차단단계; 상기 크로우바부(213)가 단락됨과 동시에 상기 전력전달부(210) 전압이 0으로 안정화되는 안정차단단계; 상기 외부제어출력부(223)에서 제어신호를 출력함에 따라 상기 스위치부(300)가 차단되는 기계차단단계; 상기 내부감시부(221)에서 오류상황을 전달함에 따라 상기 외부오류입력부(130)에 의해 상기 전력출력부(110)의 전력공급이 중단되는 전력차단단계; 를 포함할 수 있다.In addition, the control method of the DC power supply device having a load protection function of the present invention, in the control method of the DC
또한 상기 직류전력공급장치의 제어방법은, 상기 직류전력공급장치(1000)가 상기 플라이백다이오드부(217) 및 상기 바이패스부하부(218)를 포함하는 경우, 상기 플라이백다이오드부(217)가 도통되어 잔류전력이 상기 바이패스부하부(218)를 통과함으로써 잔류전력이 소멸되는 전력소멸단계; 를 더 포함할 수 있다.In addition, the control method of the DC power supply device, when the DC
또한 상기 직류전력공급장치의 제어방법은, 상기 부하대상(500)에 상기 직류전력공급장치(1000)가 복수 개 구비되는 경우, 상기 보호체인부(224)에 의하여 오류상황이 감지되지 않은 나머지 다른 직류전력공급장치(1000)에 오류상황이 전달되는 오류전달단계; 를 더 포함할 수 있다.In addition, in the control method of the DC power supply device, when a plurality of the DC
또한 상기 직류전력공급장치의 제어방법은, 상기 부하대상(500)에 발생된 과전압, 상기 부하대상(500)에 발생된 과전류, 상기 부하대상(500)에 발생된 저전압, 상기 전력공급부(100) 또는 상기 보호제어부(200)에서 발생된 오동작 중 선택되는 적어도 하나가 오류상황으로 감지될 수 있다. 이 때 상기 보호제어부(200)에 의하여 미리 결정된 오류기준 이상 또는 이하의 전압 또는 전류가 발생할 때 과전압, 과전류 또는 저전압 오류상황이라고 판단될 수 있다. 또한 상기 오류기준은 단계적으로 복수 개가 설정되며, 상기 보호제어부(200)에 의하여 미리 결정된 상황에 따라 서로 다른 오류기준이 적용되어 차단이 수행될 수 있다.In addition, the control method of the DC power supply device includes an overvoltage generated in the load target 500, an overcurrent generated in the load target 500, a low voltage generated in the load target 500, and the
또한 상기 직류전력공급장치의 제어방법은, 상기 보호제어부(200)에 의하여 오류상황 발생 시점 전후의 미리 결정된 간격만큼의 전압 또는 전류 정보가 저장되도록 이루어질 수 있다.In addition, the control method of the DC power supply device may be configured to store voltage or current information for a predetermined interval before and after an error condition occurs by the
본 발명에 의하면, 부하대상 또는 직류전력공급장치 자체에서 과전압, 과전류 등과 같은 다양한 오류상황이 발생하였을 때 신속하게 대처하여 부하대상을 최대한 안전하게 보호할 수 있는 큰 효과가 있다. 보다 구체적으로는, 전력공급부 및 부하대상 사이에 더 구비되며 고속스위칭제어부를 내장하는 보호제어부를 이용하여, 다양한 오류상황에 대하여 μs 수준의 즉각적인 대응을 수행함으로써, 부하대상에 손상이 발생하기 전에 신속하게 전력공급을 중단함으로써, 부하대상 손상을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when various error conditions such as overvoltage, overcurrent, etc. occur in the load target or the DC power supply device itself, there is a great effect of quickly coping with and protecting the load target as much as possible. More specifically, by using the protection control unit that is further provided between the power supply unit and the load target and has a built-in high-speed switching control unit, it performs an immediate response at the level of μs to various error situations. By stopping the power supply, there is an effect of preventing damage to the load target as much as possible.
특히 본 발명에 의하면, 위성 등과 같이 매우 구조가 복잡하고 고비용이 소요되지만 극소량만이 생산되는 장치가 부하대상인 경우, 일반적인 시험 중에 예상치 못한 원인 또는 실수 등으로 인하여 설계 또는 제작 시점에서의 예상과는 달리 부하대상에 손상이 발생할 위험성이 있는 경우, 부하대상의 손상 위험성을 최소화하면서 시험을 유연하게 수행할 수 있게 해 주는 효과가 있다. 특히 부하대상이 계속 변경되는 경우, 프로젝트 일정 진행에 따라 부하대상에 설치되는 유닛들이 늘어나는 경우, 부하대상 자체가 수정 또는 변경되는 경우 등에도 문제없이 유연하게 대처할 수 있게 해 주는 효과 또한 있다.In particular, according to the present invention, when a device such as a satellite, etc., which is very complex in structure and requires high cost, but only a very small amount is produced is a load target, it is unlikely to be expected at the time of design or manufacture due to unexpected causes or mistakes during general testing. When there is a risk of damage to the load object, there is an effect that allows flexible testing while minimizing the risk of damage to the load object. In particular, there is an effect that enables flexible coping without problems even when the load target is constantly changed, the number of units installed in the load target increases according to the progress of the project schedule, and the load target itself is modified or changed.
더불어 상술한 바와 같은 효과들로 미루어 볼 때, 본 발명의 장치 및 방법은, 위성 뿐 아니라 고비용 극소량 생산이 이루어지는 최첨단장비 또는 실험실용 장비 등의 제작 시에도 매우 효과적으로 활용될 수 있다는 장점 또한 있다.In addition, in view of the above-described effects, the apparatus and method of the present invention also has the advantage that it can be very effectively utilized not only for satellites, but also for the production of high-tech equipment or laboratory equipment, etc., in which high-cost and very small production is performed.
도 1은 본 발명의 직류전력공급장치의 한 실시예.
도 2는 본 발명의 직류전력공급장치의 한 실시예에서의 측정물리량.1 is an embodiment of a DC power supply device of the present invention.
2 is a measured physical quantity in one embodiment of the DC power supply device of the present invention.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 부하보호기능을 가지는 직류전력공급장치 및 그 제어방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a DC power supply apparatus having a load protection function according to the present invention having the above-described configuration and a control method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[1] 본 발명의 직류전력공급장치[1] DC power supply device of the present invention
1-1. 부하대상에 대한 설명 및 본 발명의 직류전력공급장치의 개발취지1-1. Description of the load target and the purpose of development of the DC power supply device of the present invention
본 발명의 직류전력공급장치(1000)가 구비되는 부하대상(500)에 대하여 먼저 설명하자면 다음과 같다. 상기 부하대상(500)은 기본적으로 적어도 하나의 부하유닛(520)을 포함하는 시스템으로서, 전력을 용이하게 공급받아 원활하게 내부에 있는 여러 부하유닛(520)들에 분배하여 줄 수 있도록, 외부로부터 전력을 공급받아 상기 부하유닛(520)과 연결되어 전력을 공급하는 부하(+)단자(511) 및 부하(-)단자(512)를 포함한다.The load target 500 provided with the DC
상기 부하대상(500)은 앞서 설명한 바와 같이 위성 등과 같은 복잡한 시스템일 수 있다. 예를 들어 상기 부하유닛(500)이 위성일 경우, 상기 부하유닛(520)은, 위성의 배터리 또는 태양전지판의 전력 출력을 입력받아 전력제어장치 및 전력분배장치에서 전력을 소비하는 전력계부, 위성의 제어 또는 모니터링 소프트웨어가 탑재되고 위성을 운영하기 위한 주제어장치인 컴퓨터부, 우주궤도 상의 위성과 지상의 지구국 통신을 위한 각종 위성통신부, 위성 내부온도 또는 자세 등을 제어하기 위한 센싱&제어부, 위성 임무에 따라 탑재되는 장치들을 포함하는 탑재장치부 등이 될 수 있다.As described above, the load target 500 may be a complex system such as a satellite. For example, when the load unit 500 is a satellite, the
그런데 위성의 성능을 시험할 때, 이러한 각각의 부하유닛(520)들이 모두 완벽하게 제작 및 장착 완료된 상태에서 이루어지는 것은 아니다. 실제적으로 볼 때, 어떤 부하유닛(520)의 설계나 제작 상 예상치 못한 오류가 있어 원하는 성능이 발휘되지 못할 가능성이 언제나 존재하며, 이러한 경우 모든 부분을 제작 완료한 상태에서 해당 부분만 다시 설계하고 제작하여 재장착한다고 할 때 시간적, 경제적 손실이 매우 크게 발생하게 된다. 따라서 성능시험은 제작이 진행되어 가는 중에 지속적으로 이루어지게 된다. 한편 위성의 성능시험은 가장 기본적으로는 지상에서 이루어지게 되는데, 태양전지판으로 작동하는 위성의 경우 우주궤도상에서 받을 수 있는 만큼의 태양에너지를 받을 수 없는 등과 같이, 성능시험이 이루어지는 환경이 실제 장치가 운용되는 환경과 다르기 때문에 발생되는 한계가 있다. 이러한 경우에는 태양전지판 대신 적절한 시뮬레이터를 바꿔 달아서 성능시험을 수행하여야 한다. 즉 성능시험은 장치를 교체해 가면서 이루어질 수도 있다. 요약하자면, 상기 부하대상(500)은 설계나 제작이 진행 중인 시스템, 즉 상기 부하유닛(520)의 개수나 종류 등이 유동적으로 변경되는 시스템일 수 있다.However, when testing the performance of the satellite, all of these
이후 보다 상세히 설명되겠지만, 본 발명의 직류전력공급장치(1000)는 다양한 오류상황에 대하여 신속하게 전력차단을 수행할 수 있기 때문에, 상기 부하유닛(520)을 다양하게 변경시켜 가면서 시험을 진행하더라도 상기 부하유닛(520)에 최소의 손상만이 달성될 수 있도록 과감하게 시험을 진행할 수 있다. 상기 부하대상(500)이 위성인 경우 상기 부하유닛(520) 하나하나가 상당한 고가의 장비인 바, 실제로 상기 부하유닛(520)에 손상을 주어가면서 시험하게 된다면 경제적 손실이 엄청날 것이다. 이 때 본 발명의 직류전력공급장치(1000)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 부하유닛(520)의 개수나 종류 등이 유동적으로 변경되는 경우에도 원활하게 적용할 수 있다. 따라서 본 발명의 직류전력공급장치(1000)를 사용하면, 실제 부하유닛(520)에의 손상을 원천적으로 배제할 수도 있고, 실제 부하유닛(520)을 사용하여 시험한다 하더라도 매우 고속의 전력차단이 이루어지기 때문에 물리적 손상이 발생하기 전에 대처할 수도 있다.Although it will be described in more detail later, since the DC
본 발명의 직류전력공급장치(1000)은 상술한 바와 같은 취지로 개발된 것이다. 도 1은 본 발명의 직류전력공급장치의 한 실시예를 도시하고 있으며, 도 2는 도 1의 실시예에서 측정되는 물리량, 즉 전압, 전류 등의 측정위치를 구체적으로 표시한 것이다. 본 발명의 직류전력공급장치(1000)는 기본적으로 어떠한 부하대상(500)에 직류전력을 공급하는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 직류전력공급장치(1000)는, 크게 전력공급부(100), 보호제어부(200), 스위치부(300), 메인제어부(400)를 포함한다. 상기 전력공급부(100)는 실제로 전력을 공급하는 부분이며, 상기 스위치부(300)는 실제 스위치를 포함하여 이루어져 기계적으로 전기적 연결을 접속 또는 차단하는 부분으로, 이 두 부분은 기존의 전력공급장치에도 기본적으로 포함되는 부분이다. 이 때 본 발명에서는, 상기 보호제어부(200)를 이용하여 전력공급 중에 상기 부하대상(500)에서 발생되는 오류상황들을 세심하게 감시하고, 오류상황 발생 시 신속하게 대처하여 상기 부하대상(500)에서의 손상 발생 위험성을 최소화한다.The DC
이하 각부에 대하여 보다 상세히 설명하되, 먼저 기존의 전원공급장치와 일부 유사할 수 있는 부분들이며 상대적으로 구성이 간소한 상기 전력공급부(100), 상기 스위치부(300)에 대하여 설명하고, 그 후 본 발명의 직류전력공급장치(1000)의 핵심적인 부분인 상기 보호제어부(200)에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, each part will be described in more detail, but first, the
1-2. 전력공급부, 스위치부, 메인제어부 각각의 상세구성1-2. Detailed configuration of each of the power supply unit, switch unit, and main control unit
상기 전력공급부(100)는, 앞서 설명한 바와 같이 실제로 전력을 공급하는 부분으로서, 말하자면 기존의 전력공급장치는 상기 전력공급부(100)만으로 이루어지는 것과 비슷하다고 볼 수 있다. 물론 본 발명에서는 상기 전력공급부(100) 자체에도 오류상황을 감시하는 모듈이 내장되어 있다는 점에서 어느 정도 기존의 전력공급장치와는 상이하다. 상기 전력공급부(110)는 기본적으로 전력출력부(110), 원격감시부(120), 외부오류입력부(130)를 포함하며, 부가적으로 내부오류출력부(140)를 더 포함할 수 있다.As described above, the
상기 전력출력부(110)는, 상기 직류전력공급장치(1000)의 가장 기본적인 역할, 즉 전력을 출력하는 역할을 한다. 상기 전력출력부(110)는 상기 부하(+)단자(511)와 연결되는 메인(+)단자(111) 및 상기 부하(-)단자(512)와 연결되는 메인(-)단자(112)를 포함한다. 이후 보다 설명을 간결하게 하기 위하여, 상기 메인(+)단자(111) 및 상기 부하(+)단자(511) 사이의 전기적 연결을 메인(+)라인이라 하고, 상기 메인(-)단자(112) 및 상기 부하(-)단자(512) 사이의 전기적 연결을 메인(-)라인이라 한다.The
상기 원격감시부(120)는, 상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에 구비되어 상기 부하대상(500)에 공급되는 전력의 상태를 감시하는 역할을 한다. 상기 원격감시부(120)는 상기 메인(+)라인 상의 상기 스위치부(300) 후단 위치와 연결되는 감시(+)단자(121) 및 상기 메인(-)라인 상의 상기 스위치부(300) 후단 위치와 연결되는 감시(-)단자(122)를 포함한다. 역시 이후 보다 설명을 간결하게 하기 위하여, 상기 감시(+)단자(121) 및 상기 스위치부(300) 후단 위치 사이의 전기적 연결을 감시(+)라인이라 하고, 상기 감시(-)단자(122) 및 상기 스위치부(300) 후단 위치 사이의 전기적 연결을 감시(-)라인이라 한다.The
상기 외부오류입력부(130)는, 외부로부터 상기 부하대상(500)에 발생된 오류상황을 입력받아 상기 전력출력부(110)의 전력공급을 중단시키는 역할을 한다. 이후 보다 상세히 설명되겠지만, 상기 외부오류입력부(130)로 오류상황을 전달하는 '외부'는 상기 보호제어부(200)로서, 상기 보호제어부(200)에서 전력공급 중에 상기 부하대상(500)에 과전류, 과전압, 저전압 등과 같은 오류상황이 발생되었음을 감지하면 상기 외부오류입력부(130)로 전력공급을 중단하라는 제어신호를 보내며, 그러면 상기 외부오류입력부(130)가 이 제어신호를 입력받아 상기 전력출력부(110)의 전력공급을 중단시키게 된다.The external
상기 내부오류출력부(140)는, 앞서 설명한 바와 같이 부가적으로 구비될 수 있는 것으로서, 상기 전력공급부(100) 자체에 발생된 오류상황을 외부로 출력하며 상기 전력출력부(110)의 전력공급을 중단시키는 역할을 한다. 역시 이후 보다 상세히 설명되겠지만, 상기 내부오류출력부(140)가 오류상황을 출력하는 '외부'는 역시 상기 보호제어부(200)이다. 즉 상기 보호제어부(200)는, 상기 부하대상(500)에서 발생된 과전압, 과전류, 저전압 등 뿐만 아니라 상기 직류전력공급장치(1000) 자체에서 발생된 오동작도 오류상황으로 감지하여 전력공급 차단을 수행함으로써, 전력공급 중 발생될 수 있는 손상 위험성을 훨씬 저감시킬 수 있다.The internal
상기 스위치부(300)는, 상기 보호제어부(200) 및 상기 부하대상(500) 사이에 구비되어, 상기 보호제어부(200)(이후 상세히 설명되겠지만, 보다 명확하게는 상기 보호제어부(200) 내의 외부제어출력부(223))로부터 제어신호를 전달받아 기계적으로 전기적 연결을 접속 또는 차단하는 역할을 한다. 상기 스위치부(300)가 아니더라도 이후 설명될 상기 보호제어부(200) 내부에서 전력공급을 차단하는 여러 부분들이 있지만, 전력공급이 차단된다 해도 잔류전력이 회로 내에 얼마간 잔존할 수도 있는 등의 문제가 있으므로, 특히 큰 전류를 사용하는 경우에는 기계적인 절연이 이루어지는 것이 가장 안전하고 확실하다. 상기 스위치부(300)는 바로 이러한 이유에서 구비되는 것이다.The
보다 확실한 전력차단이 수행될 수 있도록, 상기 스위치부(300)는 앞서 설명한 4개의 전력공급라인들에 각각 스위치가 형성되는 형태로 이루어질 수 있다. 즉 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 스위치부(300)는, 상기 메인(+)라인 상에 구비되는 메인(+)스위치(311), 상기 메인(-)라인 상에 구비되는 메인(-)스위치(312), 상기 감시(+)라인 상에 구비되는 감시(+)스위치(321), 상기 감시(-)라인 상에 구비되는 감시(-)스위치(322)를 포함할 수 있다.In order to perform more reliable power cut-off, the
상기 메인제어부(400)는 상기 전력공급부(100) 및 상기 보호제어부(200)를 제어하는 역할을 하는 것으로, 말하자면 통합적인 제어, 처리, 분석 등을 수행한다.The
예를 들어, 이후 보다 상세히 설명되겠지만, 본 발명의 직류전력공급장치(1000)는 상기 부하대상(500)에 복수 개가 구비될 수 있다. 물론 각각의 상기 직류전력공급장치(1000) 자체적으로 서로 통신하면서 연계 제어가 이루어질 수 있는 모듈들이 내장되기는 하지만, 이들을 전체적으로 통합 관리하는 주체가 필요할 수 있는데, 상기 메인제어부(400)가 그러한 역할을 수행할 수 있다.For example, as will be described in more detail later, the DC
또한 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 직류전력공급장치(1000)는 위성 등과 같은 매우 복잡한 시스템을 상기 부하대상(500)으로 할 수 있으며, 특히 설계 및 제작 과정 중 다양한 시점에서의 성능시험에 사용될 수 있다. 이러한 성능시험 중에는 다양한 측정 데이터를 저장 및 분류하고 다양하게 가공하여 분석하는 작업이 이루어지게 되는데, 역시 상기 메인제어부(400)가 그러한 역할을 수행할 수 있다.In addition, as described above, the DC
물론 위에서 설명한 예시 이외에도, 상기 전력공급부(100) 및 상기 보호제어부(200) 자체적으로 제어처리를 수행하는 외에 통합적인 제어처리가 필요한 경우 상기 메인제어부(400)가 그러한 역할을 수행할 수 있다.Of course, in addition to the above-described examples, the
1-2. 보호제어부 : 보호제어부의 전반적인 구성, 전력전달부의 상세구성1-2. Protection control unit: Overall configuration of protection control unit, detailed configuration of power transmission unit
상기 보호제어부(200)는 본 발명의 직류전력공급장치(1000)의 가장 중심적인 부분으로서, 실질적으로 다양한 오류상황을 감지하고 신속하게 전력공급을 차단하도록 제어가 이루어지는 부분이다. 상기 보호제어부(200)는 실제 전력차단을 수행하는 하드웨어들로 이루어지는 전력전달부(210), 전력차단 수행을 위한 다양한 소프트웨어들을 내장하는 FPGA부(220), 상기 전력전달부(210) 및 상기 FPGA부(220)와 연결되어 제어처리를 수행하는 메인처리부(230), 터치스크린, 키보드, 마우스 등과 같이 사용자입력을 받거나 사용자에게 정보를 출력하는 인터페이스부(240)를 포함한다.The
이하에서는 상기 보호제어부(200)의 주요 하드웨어들로 이루어지는 상기 전력전달부(210)에 대하여 상세히 설명한다. 상기 전력전달부(210)는 도시된 바와 같이, 기본적으로 메인고속스위칭제어부(211), 감시고속스위칭제어부(212), 크로우바부(213)를 포함할 수 있으며, 부가적으로 션트부(214), 다이오드부(215), 퓨즈부(216), 플라이백다이오드부(217), 바이패스부하부(218)를 더 포함할 수 있다.Hereinafter, the
상기 메인고속스위칭제어부(211)는, 상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에 구비되어 필요 시 차단을 수행하는 역할을 한다. 보다 명확하게는, 상기 메인고속스위칭제어부(211)는 상기 메인(+)라인 상에 구비된다. 상기 메인고속스위칭제어부(211)는 MOSFET으로 구현될 수 있으며, 따라서 μs 수준으로의 매우 빠른 스위칭이 가능하다.The main high-speed switching control unit 211 is provided on an electrical connection between the
상기 감시고속스위칭제어부(212)는, 상기 원격감시부(120) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에 구비되어 필요 시 차단을 수행하는 역할을 한다. 보다 명확하게는, 상기 감시고속스위칭제어부(212)는 상기 감시(+)라인 상에 구비된다. 상기 감시고속스위칭제어부(212) 역시 상기 메인고속스위칭제어부(211)와 마찬가지로 MOSFET으로 구현될 수 있다.The supervisory high speed switching
상기 크로우바부(213)는, 상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상의 (+) 및 (-) 사이에 구비되어 필요 시 단락을 수행함과 동시에 전압을 0V로 안정화시키는 역할을 한다. 보다 명확하게는, 상기 크로우바부(213)는 상기 메인(+)라인 및 상기 메인(-)라인 사이 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 전단 위치에 구비된다. 단락과 동시에 회로 내부의 전압을 0V로 안정화시키는 크로우바(crowbar) 회로의 구체적인 구성 자체는 공지기술인 바 여기에서는 상세한 설명은 생략한다. 또한 상기 크로우바부(213)도 고속으로 동작하는 스위칭소자이므로, 상기 메인고속스위칭제어부(211) 또는 상기 감시고속스위칭제어부(212)와 마찬가지로 MOSFET을 포함하여 구현될 수도 있고, SCR(Silicon Controlled Rectifier, 실리콘 정류 소자)를 포함하여 구현될 수도 있다.The
상기 션트부(214)는, 상기 메인(+)라인 상 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 후단 위치에 구비되어 전류를 측정하는 역할을 한다. 상기 션트부(214)를 구성하는 션트(shunt)저항에서 읽는 전압 값을 이용하여 실제 전류를 읽을 수 있는데, 올바르고 원활한 측정이 이루어지기 위해서는 저항값이 낮으면서도 고용량이며 정밀한 저항으로 구현되는 것이 바람직하다. 이 때 상기 메인(+)라인 및 상기 메인(-)라인 사이 및 상기 션트부(214)의 전단 또는 후단 위치에는 도시된 바와 같이 각각 플라이백다이오드부(217) 및 바이패스부하부(218)가 구비되어 있음으로써, 전력차단 시 내부 회로에 잔존해 있는 전력을 빠르게 소멸시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The
상기 다이오드부(215)는, 상기 메인(+)라인 상 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 후단 위치에 구비되어 전류 흐름을 일방향으로 강제하는 역할을 한다. 일반적으로 다이오드는 역전류 방지를 위하여 일반적인 전기회로에 거의 기본적으로 구비되는 부품인바 더 상세한 설명은 생략한다.The
상기 퓨즈부(216)는, 상기 메인(+)라인 상 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 전단 위치에 구비되어 과전류 오류상황 시 전류 흐름을 기계적으로 차단하는 역할을 한다. 일반적으로 퓨즈는 과전류가 발생하면 녹아서 끊어짐으로서 완전 절연이 이루어지게 하는 것으로서 역시 과전류 방지를 위하여 일반적인 전기장치에 거의 기본적으로 구비되는 부품인바 더 상세한 설명은 생략한다.The
상술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 상기 전력전달부(210)는, 이하 설명될 상기 FPGA부(220)에 의하여 제어됨으로써 다양한 오류상황에서 신속하게 전력차단을 실현한다. 특히 가장 먼저 차단을 수행하는 부분이 상기 메인고속스위칭제어부(211)인데, 앞서 설명한 바와 같이 상기 메인고속스위칭제어부(211)는 μs 수준의 빠른 스위칭이 가능하기 때문에 오류상황 시 거의 즉각적인 전력차단을 실현할 수 있다. 또한 전력차단 시에는, 상기 크로우바부(213)에 의하여 회로 내부의 전압이 신속하게 0V로 안정화되며, 상기 플라이백다이오드부(217) 및 상기 바이패스부하부(218)에 의하여 회로 내에 잔존하고 있는 전력 또한 빠르게 소멸됨으로써, 갑작스러운 전력차단 시에도 장치 자체의 안정성이 확보된다.The
1-3. 보호제어부 : FPGA부의 상세구성1-3. Protection control unit: detailed configuration of the FPGA unit
앞서 설명한 바와 같이 상기 전력전달부(210)는 하드웨어적으로 전력차단 및 안정화 등을 수행하는 부분이다. 이러한 상기 전력전달부(210)가 원활하게 동작하기 위해서는 다양한 로직 등과 같은 소프트웨어에 의한 제어가 이루어져야 하는데, 이러한 소프트웨어들이 모여 있는 것이 바로 상기 FPGA부(220)이다.As described above, the
이하에서는 상기 보호제어부(200)의 주요 소프트웨어들을 포함하는 상기 FPGA부(220)에 대하여 상세히 설명한다. 상기 FPGA부(220)는 도시된 바와 같이, 기본적으로 내부감시부(221), 외부제어출력부(223)를 포함할 수 있으며, 부가적으로 외부감시부(222), 보호체인부(224), 운전로직부(225), 측정로직부(226), 자가보정로직부(227), 보호리셋부(228), 정보저장부(229), 자가시험로직부(22a), 외부제어입력부(22b)를 더 포함할 수 있다.Hereinafter, the
상기 내부감시부(221)는, 상기 전력공급부(100) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에서 측정되는 전압 또는 전류 값으로 나타나는 오류상황을 감시하여 오류상황 시 상기 외부오류입력부(130)로 전달하는 역할을 한다. 상기 부하대상(500)에 오류상황이 발생하는지의 여부는 상기 전력전달부(210)를 형성하는 회로 상에서 측정되는 전압 또는 전류 값을 통해 감지될 수 있는데, 따라서 여기에서의 '내부'는 상기 보호제어부(200) 내부를 의미한다고 보면 된다. 한편 상기 전력공급부(100) 쪽에서는 상기 보호제어부(200)를 '외부'로 칭하였으며, 상기 전력공급부(100) 자체에 발생된 오류상황을 외부로 출력하며 상기 전력출력부(110)의 전력공급을 중단시키는 내부오류출력부(140)를 더 구비할 수 있다고 설명하였다. 상기 전력공급부(100) 입장에서의 '외부'는 상기 보호제어부(200)를 의미하며, 따라서 상기 보호제어부(200)에는 상기 내부오류출력부(140)에서 전달되는 오류상황을 감시하는 상기 외부감시부(222)가 더 구비될 수 있다.The
상기 외부제어출력부(223)는, 오류상황 시 상기 전력공급부(100) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결을 차단하는 제어신호를 출력하는 역할을 한다. 앞서 상기 스위치부(300)에서 설명한 바와 같이, 상기 외부제어출력부(223)에서 출력된 제어신호는 상기 스위치부(300)를 동작시키는 것으로, 즉 상기 외부제어출력부(223)는 확실한 전력차단을 위한 기계적 차단을 수행한다. 이 때 상기 외부제어출력부(223)는, 앞서 설명한 상기 내부감시부(221) 또는 상기 외부감시부(222)에서 오류상황을 감지했을 때 상기 스위치부(300)를 차단시킨다.The external control output unit 223 serves to output a control signal for blocking an electrical connection between the
상기 보호체인부(224)는, 상기 부하대상(500)에 상기 직류전력공급장치(1000)가 복수 개 구비되는 경우에 동작되는 것으로서, 하나의 직류전력공급장치(1000)에서 오류상황을 감지하는 경우 나머지 다른 직류전력공급장치(1000)에 오류상황을 전달하는 역할을 한다. 즉 여러 직류전력공급장치(1000) 중에 단 하나만 오류상황을 감지하더라도, 모든 직류전력공급장치(1000)에서 바로 전력을 끊어줌으로써 상기 부하대상(500)을 더욱 안전하게 보호할 수 있다.The protection chain unit 224 is operated when a plurality of the DC
상기 운전로직부(225)는, 상기 전력전달부(210)를 제어하기 위한 운전로직을 저장하는 역할을 한다. 상기 운전로직부(225)에 저장되는 운전로직은, 상기 전력전달부(210)에 포함된 스위칭소자들(메인고속스위칭제어부, 감시고속스위칭제어부, 크로우바부, 바이패스부하부 등)을 제어하는 로직, 상기 FPGA부(220) 내 다른 부분들과 상호연동하여 상기 전력전달부(210)의 구동을 제어하는 로직 등이 포함된다.The driving
상기 측정로직부(226)는, 상기 전력전달부(210)에서 전류 및 전압을 측정하기 위한 측정로직을 저장하는 역할을 한다. 구체적으로 상기 측정로직부(226)에서는, 상기 션트부(214)에서 전류 값(도 2에서 I)을 측정하고, 상기 스위치부(300) 및 상기 부하대상(500) 사이 위치에서 메인(+)라인 및 메인(-)라인 간의 전압 값(도 2에서 V3)을 측정하도록 이루어질 수 있다. 더불어 상기 전력전달부(210) 내 상태 분석 등을 위하여, 상기 측정로직부(226)에서는 상기 메인고속스위칭제어부(211) 전후단의 전압 값(도 2에서 V1, V2)을 더 측정하도록 이루어질 수 있다.The measurement logic unit 226 serves to store measurement logic for measuring current and voltage in the
상기 자가보정로직부(227)는, 운전시간 진행에 따라 상기 전력전달부(210)에서의 전류 또는 전압 측정에서 발생되는 오류를 보정하기 위한 자가보정로직을 저장하는 역할을 한다. 앞서 설명한 상기 측정로직부(226)에서는 아날로그적인 전압, 전류 값을 측정하는데, 시간이 지남에 따라 올바른 측정값을 읽고 있는지 확인하기 위해서는 실제의 부하에 전력을 흐르게 하여 전압, 전류 등을 상호비교하거나 또는 기준값 대비 측정값의 관계를 알아야 한다. 이러한 보정(calibration) 동작을 수행함에 있어서, 미리 검증되고 내장되어 있는 기준전압 등을 내부에 설계하여 보정로직을 구현해 두면 보정 동작이 훨씬 원활하고 용이하게 이루어질 수 있다. 상기 자가보정로직부(227)는 바로 이러한 로직들이 저장되는 부분인 것이다.The self-correcting
상기 보호리셋부(228)는, 전력 차단 발생 이후 상기 보호제어부(200)를 초기화시키는 역할을 한다. 상기 보호제어부(200)가 전력차단을 수행한 이후에 사용자는 후속작업으로서, 예를 들어 상기 측정로직부(226)에서 측정된 데이터를 상기 메인제어부(400)로 옮겨 분석하는 등의 작업을 수행하게 된다. 이러한 작업이 수행된 후 다시 전체 시스템을 켜기 전에 상기 보호제어부(200)가 초기상태로 신속하게 전환되어야 하는데, 물론 상기 운전로직부(225)나 상기 측정로직부(226)에 이러한 로직을 넣어서 리셋동작을 수행할 수도 있겠으나, 이러한 리셋동작을 전담하는 상기 보호리셋부(228)가 구비됨으로써 더욱 원활한 리셋동작이 이루어질 수 있게 된다. 상기 보호리셋부(228)에서는 상기 전력전달부(210) 내의 스위칭소자들을 점검하고 초기화시키는 등의 동작을 할 수 있다.The protection reset unit 228 serves to initialize the
상기 정보저장부(229)는, 상기 FPGA부(220)의 구동을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 역할을 한다. 예를 들어 상기 측정로직부(226)에서 측정된 전압 또는 전류 등의 정보들이 저장될 수도 있는 등, 메모리가 필요한 작업이라면 모두 상기 정보저장부(229)를 활용할 수 있음은 물론이다.The information storage unit 229 serves to store programs and data for driving the
상기 자가시험로직부(22a)는, 상기 보호제어부(200) 자체가 정상상태인지를 확인하는 자가시험로직을 저장하는 역할을 한다. 상기 메인제어부(400) 입장에서는, 상기 전력공급부(100) 뿐만 아니라 상기 보호제어부(200)도 시험 전 또는 구동 직전 하드웨어가 올바르게 동작할 수 있는 상태(즉 정상상태)인지 확인하는 단계를 거쳐야 한다. 이러한 자가시험을 수행하기 위한 로직이 상기 자가시험로직부(22a)에 저장되는 것이다.The self-test logic unit 22a serves to store a self-test logic that checks whether the
상기 외부제어입력부(22b)는, 전력 차단을 위한 외부로부터의 강제신호 또는 사용자입력을 입력받는 역할을 한다. 예를 들어 오류상황이 발생하지 않은 상황이라 하더라도 사용자가 긴급 강제차단 스위치를 누르면 전력이 일시에 차단되는 기능을 사용하고 싶을 수도 있는데, 상기 외부제어입력부(22b)가 바로 이러한 신호를 입력받는 역할을 할 수 있다.The external control input unit 22b serves to receive a forced signal or a user input from the outside for power cut off. For example, even in a situation where no error situation has occurred, the user may want to use a function to temporarily cut off power when the user presses the emergency forced shutoff switch, and the external control input unit 22b serves to receive such a signal. can do.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 오류상황이 감지되면 상기 전력전달부(210)의 상기 메인고속스위칭제어부(211)가 즉각적으로(μs 수준의 반응속도로) 동작하여 전력을 차단한다. 이 때 상기 부하대상(500)에 공급되고 있던 전력의 크기가 그리 크지 않은 경우라면 반도체칩 수준에서의 차단만으로도 충분히 전력차단이 이루어질 수 있지만, 전력의 크기가 클 경우 상당한 전력이 잔존할 수 있다. 그러나 본 발명에서는, 반도체칩 수준의 차단을 통해 즉각적인 전력차단을 1차적으로 수행함과 동시에, 상기 내부감시부(221) 또는 상기 외부감시부(222)를 이용하여 기계적인 전력차단을 수행함으로써 확실한 전력차단이 실현될 수 있도록 한다.As described above, in the present invention, when an error condition is detected, the main high-speed switching control unit 211 of the
기계적인 전력차단에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 내부감시부(221) 또는 상기 외부감시부(222)와 연계하여 동작하는 상기 외부오류입력부(130) 또는 상기 내부오류입력부(140)는, 상기 전력공급부(100)에서의 전력공급 자체를 중단시킨다. 시간순으로 설명하자면, 상기 내부감시부(221) 또는 상기 외부감시부(222)에서 오류상황을 감지하면, 상기 외부오류입력부(130) 도는 상기 내부오류입력부(140)가 전력공급 자체를 중단함과 동시에, 상기 외부제어출력부(223)에 의하여 상기 스위치부(300)가 기계적으로 차단된다. 상기 스위치부(300)는 기계장치이기 때문에 반도체칩 수준의 신속한 반응속도로 전력을 차단할 수는 없지만, 반면 기계장치이기 때문에 기계적 연결을 끊어버림으로써 확실하게 전력을 차단할 수 있다.The mechanical power cutoff will be described in more detail as follows. The external
이처럼 본 발명에서는, 오류상황 시 μs 수준의 반응속도로 반도체칩 수준에서 일차적인 전력차단을 수행하고, 이와 함께 전력공급을 중단하고 스위치를 여는 등의 기계적인 전력차단까지 수행함으로써, 부하대상에 손상이 미처 발생하기 이전에 신속하면서도 완벽하고 확실한 전력차단을 실현할 수 있다.As described above, in the present invention, in the case of an error situation, by performing a primary power cut off at the semiconductor chip level at a reaction speed of μs level, and also performing a mechanical power cut off such as stopping power supply and opening a switch, damage to the load target. Before this occurs, it is possible to realize a quick, complete and reliable power cutoff.
[2] 본 발명의 직류전력공급장치의 제어방법[2] Control method of the DC power supply device of the present invention
[1]에서는 본 발명의 직류전력공급장치(1000)의 장치 구성을 중심으로 설명하였으며, 이 과정에서 상기 직류전력공급장치(1000)의 제어방법이 어느 정도 설명되었다. 그러나 앞서의 설명은 장치 중심적인 설명이었기 때문에 단계적으로 어떤 동작이 일어나는지 파악하기 어려울 수 있다. [2]에서는 이러한 점을 보완하도록, 상기 직류전력공급장치(1000)의 제어방법을 순차적으로 설명한다. 본 발명의 직류전력공급장치(1000)의 제어방법은, 기본적으로 오류발생단계, 고속차단단계, 안정차단단계, 기계차단단계, 전력차단단계를 포함할 수 있다.In [1], the device configuration of the DC
상기 오류발생단계는 오류상황이 발생하는 단계로서, 즉 본 발명의 직류전력공급장치(1000)의 전력차단 동작이 일어나기 위한 조건이 발생하는 단계이다. 여기에서 오류상황이란, 앞서 장치 설명에서 언급한 바와 같이, 상기 부하대상(500)에 발생된 과전압, 상기 부하대상(500)에 발생된 과전류, 상기 부하대상(500)에 발생된 저전압, 상기 전력공급부(100) 또는 상기 보호제어부(200)에서 발생된 오동작 등이 될 수 있다.The error generation step is a step in which an error condition occurs, that is, a step in which a condition for power-off operation of the DC
상기 고속차단단계에서는, 상기 메인고속스위칭제어부(211) 및 상기 감시고속스위칭제어부(212)가 차단된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 메인/감시고속스위칭제어부(211)(212)는 모두 μs 수준의 반응속도로 즉각적인 동작이 이루어진다. 상기 부하대상(500)에 과전압, 과전류이 발생하는 등과 같은 오류상황이 발생한다 하여도, 상기 부하대상(500)에 손상이 실제로 발생하려면 이러한 과전압, 과전류 상태가 어느 정도의 시간 동안 지속되어야 한다. 그러나 상기 고속차단단계에서 즉각적인 전력차단이 이루어짐으로써, 손상이 실제로 발생될 만큼의 오류상황 지속이 이루어지지 않게 되어, 일차적인 보호가 확보될 수 있게 된다.In the high-speed blocking step, the main high-speed switching control unit 211 and the supervisory high-speed
상기 안정차단단계에서는, 상기 크로우바부(213)가 단락됨과 동시에 상기 전력전달부(210) 전압이 0으로 안정화된다. 상기 부하대상(500)에 오류상황이 발생할 정도의 전력이라면 상기 보호제어부(200)에도 무리를 주어 손상을 발생시킬 가능성이 있으며, 또한 잔존전력으로 인하여 후속동작에 오동작이 발생할 수도 있다. 이러한 위험성을 방지하고자, 상기 고속차단단계와 거의 동시에 상기 안정차단단계가 수행되어 상기 전력전달부(210)를 안정화시키는 것이다.In the stable shut-off step, the
상기 기계차단단계에서는, 상기 외부제어출력부(223)에서 제어신호를 출력함에 따라 상기 스위치부(300)가 차단된다. 상기 고속차단단계에서 이루어지는 전력차단은 사실 반도체칩 수준에서의 전력차단인 바, 반응속도는 매우 빠르지만 완벽한 전력차단이 이루어지지는 못할 수 있다. 반면 상기 스위치부(300)는 기계장치로 이루어져 있기 때문에 반응속도는 상당히 느리지만, 실제 기계적인 연결을 끊어버림으로써 전력을 차단하기 때문에, 완벽하고 확실한 전력차단을 실현할 수 있다. 실질적으로 상기 고속차단단계, 상기 안정차단단계, 상기 기계차단단계의 시작은 거의 동시에 이루어지지만, 상기 고속차단단계 및 상기 안정차단단계는 (반도체칩 수준에서 이루어지는 동작이기 때문에) 거의 즉각적으로 이루어지는 반면, 상기 기계차단단계는 (기계장치가 실제로 움직여서 이루어지는 동작이기 때문에) 실제로 스위치가 열려서 실현이 되기까지 약간의 시간이 더 걸리게 된다. 그러나 상기 고속차단단계에서 전력이 일차적으로 차단되었으므로 상기 부하대상(500)에는 최소한 손상이 발생될 만큼의 오류상황이 지속되지는 않으며, 약간의 시차를 두고 상기 기계차단단계가 실현됨으로써 상기 부하대상(500)에 공급되는 전력이 완전히 차단되어 손상 위험성이 완전히 제거될 수 있게 된다.In the machine blocking step, the
상기 전력차단단계에서는, 상기 내부감시부(221)에서 오류상황을 전달함에 따라 상기 외부오류입력부(130)에 의해 상기 전력출력부(110)의 전력공급이 중단된다. 앞서의 단계들은 사실상 상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 간의 전기적 연결을 끊어버리는 동작일 뿐으로, 상기 전력출력부(110)에서 계속 전력이 공급되고 있다면 다른 외부 구조물 등을 통하여 상기 부하대상(500)이나 또는 주변의 다른 장치로 전기가 흘러갈 위험성이 남아있다. 이러한 누전 위험성까지 완전히 제거하기 위하여, 앞서의 단계들을 수행하여 상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 간의 전기적 연결을 끊어버린 후, 상기 전력출력부(110)에서의 전력공급까지 중단시키는 것이다. 이와 같이 함으로써 완전히 안전한 전력차단이 이루어질 수 있게 된다.In the power cut-off step, power supply to the
또한 상기 직류전력공급장치의 제어방법은, 상기 직류전력공급장치(1000)가 상기 플라이백다이오드부(217) 및 상기 바이패스부하부(218)를 포함하는 경우, 전력소멸단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of controlling the DC power supply device may further include a power dissipation step when the DC
상기 전력소멸단계에서는, 상기 플라이백다이오드부(217)가 도통되어 잔류전력이 상기 바이패스부하부(218)를 통과함으로써 잔류전력이 소멸된다. 상기 부하대상(500)에 공급되고 있던 전력이 작을 경우에는 잔류전력의 문제가 크지 않겠으나, 전력이 클 경우에는 잔류전력으로 인하여 상기 보호제어부(200) 내에서 오동작이나 부품의 손상이 발생할 우려가 있다. 그러나 상기 전력소멸단계가 수행됨에 따라 이러한 위험성이 잘 제거될 수 있다.In the power dissipation step, the
또한 상기 직류전력공급장치의 제어방법은, 상기 부하대상(500)에 상기 직류전력공급장치(1000)가 복수 개 구비되는 경우, 오류전달단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of controlling the DC power supply device may further include an error transmission step when a plurality of the DC
상기 오류전달단계에서는, 상기 보호체인부(224)에 의하여 오류상황이 감지되지 않은 나머지 다른 직류전력공급장치(1000)에 오류상황이 전달된다. 상기 오류전달단계가 수행됨에 따라, 앞서 설명한 바와 같이, 여러 직류전력공급장치(1000) 중에 단 하나만 오류상황을 감지하더라도, 모든 직류전력공급장치(1000)에서 바로 전력을 끊어줌으로써 상기 부하대상(500)을 더욱 안전하게 보호할 수 있다.In the error transmission step, the error situation is transmitted to the other DC
한편, 앞서 상기 직류전력공급장치의 제어방법에서, 상기 부하대상(500)에 발생된 과전압, 상기 부하대상(500)에 발생된 과전류, 상기 부하대상(500)에 발생된 저전압, 상기 전력공급부(100) 또는 상기 보호제어부(200)에서 발생된 오동작 중 선택되는 적어도 하나가 오류상황으로 감지될 수 있다고 설명하였다. 이 때 상기 보호제어부(200)는, 미리 결정된 오류기준 이상 또는 이하의 전압 또는 전류가 발생할 때 과전압, 과전류 또는 저전압 오류상황이라고 판단할 수 있다.Meanwhile, in the above control method of the DC power supply device, the overvoltage generated in the load target 500, the overcurrent generated in the load target 500, the low voltage generated in the load target 500, and the power supply unit ( 100) or at least one selected from among the malfunctions generated by the
그런데, 예를 들어 꺼져있던 시스템을 켜는 첫 순간에는 갑자기 큰 전력이 공급됨으로써, 실질적으로 부품 손상을 일으키지는 않지만 순간적인 과전압, 과전류 상태가 될 수 있다. 또한 상기 부하대상(500)은 복수 개의 상기 부하유닛(520)을 포함할 수 있는데, 상기 부하유닛(520)들 중 어느 것은 꺼져있다가 필요에 따라 켜지는 동작이 이루어질 수 있는데, 이러한 경우에도 시스템 전체를 시동할 때와 유사하게 약간의 과전압, 과전류 상태가 발생할 수 있다. 이러한 경우 상기 직류전력공급장치(1000)가 단지 과전압 오류기준을 넘었다는 이유만으로 전력공급을 차단해 버린다면, 원활한 시스템 또는 부하유닛의 시동이 이루어질 수 없을 것이다. However, for example, a large amount of power is suddenly supplied at the first moment of turning on a system that was turned off, which may result in an instantaneous overvoltage or overcurrent condition, although it does not substantially cause component damage. In addition, the load target 500 may include a plurality of the
이러한 문제를 해소하기 위하여, 상기 오류기준은 단계적으로 복수 개가 설정되며, 상기 보호제어부(200)에 의하여 미리 결정된 상황에 따라 서로 다른 오류기준이 적용되어 차단이 수행되도록 할 수 있다.In order to solve this problem, a plurality of error criteria are set step by step, and different error criteria may be applied according to a situation predetermined by the
더불어 앞서 본 발명의 직류전력공급장치(1000)는 상기 부하대상(500)의 시험을 다양하고 과감하게 수행할 수 있게 해 준다고 설명하였다. 이 과정에서, 오류상황이라고 판단될 만한 사건이 발생하면 해당 시점 부근에서의 데이터를 잘 분석하는 것이 필요하다.In addition, it has been described above that the DC
이를 위하여 상기 직류전력공급장치의 제어방법은, 상기 보호제어부(200)에 의하여 오류상황 발생 시점 전후의 미리 결정된 간격만큼의 전압 또는 전류 정보가 저장되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 이 간격은 예를 들어 오류상황 발생 시점을 중심으로 [이전 3초/이후 7초], [이전 7초/이후 3초] 등과 같이, 사용자 필요나 목적, 경험적인 판단 등에 따라 적절하게 미리 결정될 수 있다.To this end, the control method of the DC power supply device is preferably configured to store voltage or current information for a predetermined interval before and after an error condition occurs by the
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application thereof is diverse, as well as anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible.
1000 : 직류전력공급장치
100 : 전력공급부
110 : 전력출력부
111 : 메인(+)단자 112 : 메인(-)단자
120 : 원격감시부
121 : 감시(+)단자 122 : 감시(-)단자
130 : 외부오류입력부 140 : 내부오류출력부
200 : 보호제어부
210 : 전력전달부
211 : 메인고속스위칭부 212 : 감시고속스위칭부
213 : 크로우바부 214 : 션트부
215 : 다이오드부 216 : 퓨즈부
217 : 플라이백다이오드부 218 : 바이패스부하부
220 : FPGA부
221 : 내부감시부 222 : 외부감시부
223 : 외부제어출력부 224 : 보호체인부
225 : 운전로직부 226 : 측정로직부
227 : 자가보정로직부 228 : 보호리셋부
229 : 정보저장부 22a : 자가시험로직부
22b : 외부제어입력부
230 : 메인처리부 240 : 인터페이스부
300 : 스위치부
311 : 메인(+)스위치 312 : 메인(-)스위치
321 : 감시(+)스위치 322 : 감시(-)스위치
400 : 메인제어부
500 : 부하대상
511 : 부하(+)단자 512 : 부하(-)단자
520 : 부하유닛1000: DC power supply device
100: power supply
110: power output unit
111: main (+) terminal 112: main (-) terminal
120: remote monitoring unit
121: monitoring (+) terminal 122: monitoring (-) terminal
130: external error input unit 140: internal error output unit
200: protection control unit
210: power transmission unit
211: main high-speed switching unit 212: monitoring high-speed switching unit
213: crowbar part 214: shunt part
215: diode part 216: fuse part
217: flyback diode part 218: bypass load part
220: FPGA unit
221: internal monitoring unit 222: external monitoring unit
223: external control output unit 224: protective chain unit
225: driving logic part 226: measuring logic part
227: self-correction logic unit 228: protection reset unit
229: information storage unit 22a: self-test logic unit
22b: external control input unit
230: main processing unit 240: interface unit
300: switch part
311: main (+) switch 312: main (-) switch
321: monitoring (+) switch 322: monitoring (-) switch
400: main control unit
500: load target
511: load (+) terminal 512: load (-) terminal
520: load unit
Claims (18)
전력을 출력하는 전력출력부(110), 상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에 구비되어 상기 부하대상(500)에 공급되는 전력의 상태를 감시하는 원격감시부(120), 외부로부터 상기 부하대상(500)에 발생된 오류상황을 입력받아 상기 전력출력부(110)의 전력공급을 중단시키는 외부오류입력부(130)를 포함하는 전력공급부(100);
상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에 구비되어 필요 시 차단을 수행하는 메인고속스위칭제어부(211), 상기 원격감시부(120) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에 구비되어 필요 시 차단을 수행하는 감시고속스위칭제어부(212), 상기 전력출력부(110) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상의 (+) 및 (-) 사이에 구비되어 필요 시 단락을 수행함과 동시에 전압을 0V로 안정화시키는 크로우바부(213)를 포함하는 전력전달부(210),
상기 전력공급부(100) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결 상에서 측정되는 전압 또는 전류 값으로 나타나는 오류상황을 감시하여 오류상황 시 상기 외부오류입력부(130)로 전달하는 내부감시부(221), 오류상황 시 상기 전력공급부(100) 및 상기 부하대상(500) 사이의 전기적 연결을 차단하는 제어신호를 출력하는 외부제어출력부(223)를 포함하는 FPGA부(220),
상기 전력전달부(210) 및 상기 FPGA부(220)와 연결되어 제어처리를 수행하는 메인처리부(230),
사용자입력을 받거나 사용자에게 정보를 출력하는 인터페이스부(240)
를 포함하는 보호제어부(200);
상기 보호제어부(200) 및 상기 부하대상(500) 사이에 구비되어 상기 외부제어출력부(223)로부터 제어신호를 전달받아 기계적으로 전기적 연결을 접속 또는 차단하는 스위치부(300);
상기 전력공급부(100) 및 상기 보호제어부(200)를 제어하는 메인제어부(400);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
In the DC power supply device 1000 for supplying DC power to the load target 500 including at least one load unit 520,
Remote monitoring for monitoring the state of power supplied to the load object 500 by being provided on the electrical connection between the power output unit 110 outputting power, the power output unit 110 and the load object 500 A power supply unit 100 including a unit 120, an external error input unit 130 for receiving an error condition generated in the load object 500 from the outside and stopping the power supply of the power output unit 110;
The main high-speed switching control unit 211, the remote monitoring unit 120, and the load target 500 are provided on the electrical connection between the power output unit 110 and the load target 500 and perform cut-off when necessary. Between the (+) and (-) on the electrical connection between the supervisory high-speed switching control unit 212, the power output unit 110 and the load target 500, which is provided on the electrical connection between the monitoring and performs interruption when necessary. A power transmission unit 210 including a crowbar unit 213 that is provided and stabilizes the voltage to 0V while performing a short circuit when necessary,
An internal monitoring unit 221 that monitors an error condition expressed as a voltage or current value measured on the electrical connection between the power supply unit 100 and the load target 500 and transmits it to the external error input unit 130 in case of an error condition. , FPGA unit 220 including an external control output unit 223 for outputting a control signal for blocking the electrical connection between the power supply unit 100 and the load target 500 in an error situation,
A main processing unit 230 connected to the power transmission unit 210 and the FPGA unit 220 to perform control processing,
Interface unit 240 for receiving user input or outputting information to a user
Protection control unit 200 including a;
A switch unit 300 provided between the protection control unit 200 and the load target 500 to receive a control signal from the external control output unit 223 to mechanically connect or cut off an electrical connection;
A main control unit 400 for controlling the power supply unit 100 and the protection control unit 200;
DC power supply device comprising a.
상기 부하대상(500)은, 외부로부터 전력을 공급받아 상기 부하유닛(520)과 연결되어 전력을 공급하는 부하(+)단자(511) 및 부하(-)단자(512)를 포함하며,
상기 전력출력부(110)는 상기 부하(+)단자(511)와 연결되는 메인(+)단자(111) 및 상기 부하(-)단자(512)와 연결되는 메인(-)단자(112)를 포함하며,
상기 메인(+)단자(111) 및 상기 부하(+)단자(511) 사이의 전기적 연결을 메인(+)라인이라 하고, 상기 메인(-)단자(112) 및 상기 부하(-)단자(512) 사이의 전기적 연결을 메인(-)라인이라 할 때,
상기 원격감시부(120)는 상기 메인(+)라인 상의 상기 스위치부(300) 후단 위치와 연결되는 감시(+)단자(121) 및 상기 메인(-)라인 상의 상기 스위치부(300) 후단 위치와 연결되는 감시(-)단자(122)를 포함하며,
상기 감시(+)단자(121) 및 상기 스위치부(300) 후단 위치 사이의 전기적 연결을 감시(+)라인이라 하고, 상기 감시(-)단자(122) 및 상기 스위치부(300) 후단 위치 사이의 전기적 연결을 감시(-)라인이라 하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
The method of claim 1,
The load target 500 includes a load (+) terminal 511 and a load (-) terminal 512 that receive power from the outside and are connected to the load unit 520 to supply power,
The power output unit 110 includes a main (+) terminal 111 connected to the load (+) terminal 511 and a main (-) terminal 112 connected to the load (-) terminal 512. Includes,
The electrical connection between the main (+) terminal 111 and the load (+) terminal 511 is referred to as a main (+) line, and the main (-) terminal 112 and the load (-) terminal 512 When the electrical connection between) is called the main (-) line,
The remote monitoring unit 120 includes a monitoring (+) terminal 121 connected to a rear end position of the switch unit 300 on the main (+) line and a rear end position of the switch unit 300 on the main (-) line It includes a monitoring (-) terminal 122 connected to,
The electrical connection between the monitoring (+) terminal 121 and the rear end position of the switch unit 300 is referred to as a monitoring (+) line, and between the monitoring (-) terminal 122 and the rear end position of the switch unit 300 DC power supply device, characterized in that the electrical connection of the monitoring (-) line.
상기 메인고속스위칭제어부(211)는 상기 메인(+)라인 상에 구비되며,
상기 감시고속스위칭제어부(212)는 상기 감시(+)라인 상에 구비되며,
상기 크로우바부(213)는 상기 메인(+)라인 및 상기 메인(-)라인 사이 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 전단 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
The method of claim 2,
The main high-speed switching control unit 211 is provided on the main (+) line,
The monitoring high-speed switching control unit 212 is provided on the monitoring (+) line,
The crowbar part (213) is a direct current power supply device, characterized in that provided between the main (+) line and the main (-) line and at a front end position of the main high-speed switching control part (211).
상기 메인(+)라인 상에 구비되는 메인(+)스위치(311), 상기 메인(-)라인 상에 구비되는 메인(-)스위치(312), 상기 감시(+)라인 상에 구비되는 감시(+)스위치(321), 상기 감시(-)라인 상에 구비되는 감시(-)스위치(322)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
The method of claim 2, wherein the switch unit 300,
The main (+) switch 311 provided on the main (+) line, the main (-) switch 312 provided on the main (-) line, the monitoring provided on the monitoring (+) line ( +) switch (321), a DC power supply device, characterized in that it comprises a monitoring (-) switch (322) provided on the monitoring (-) line.
상기 메인(+)라인 상 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 후단 위치에 구비되어 전류를 측정하는 션트부(214)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
The method of claim 2, wherein the power transmission unit 210,
And a shunt unit (214) provided on the main (+) line and at a rear end of the main high-speed switching control unit (211) to measure current.
상기 메인(+)라인 및 상기 메인(-)라인 사이 및 상기 션트부(214)의 전단 또는 후단 위치에 구비되어 전력을 소멸시키는 플라이백다이오드부(217) 및 바이패스부하부(218)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
The method of claim 5, wherein the power transmission unit 210,
Includes a flyback diode part 217 and a bypass load part 218 provided between the main (+) line and the main (-) line and at the front or rear end of the shunt part 214 to dissipate power DC power supply device, characterized in that.
상기 메인(+)라인 상 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 후단 위치에 구비되어 전류 흐름을 일방향으로 강제하는 다이오드부(215)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
The method of claim 2, wherein the power transmission unit 210,
And a diode unit (215) provided on the main (+) line and at a rear end position of the main high-speed switching control unit (211) to force current flow in one direction.
상기 메인(+)라인 상 및 상기 메인고속스위칭제어부(211) 전단 위치에 구비되어 과전류 오류상황 시 전류 흐름을 기계적으로 차단하는 퓨즈부(216)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
The method of claim 2, wherein the power transmission unit 210,
A fuse unit 216 provided on the main (+) line and at a front end position of the main high-speed switching control unit 211 to mechanically block the current flow in case of an overcurrent error situation
DC power supply device comprising a.
상기 전력공급부(100)가, 상기 전력공급부(100) 자체에 발생된 오류상황을 외부로 출력하며 상기 전력출력부(110)의 전력공급을 중단시키는 내부오류출력부(140)을 포함하고,
상기 FPGA부(220)가, 상기 내부오류출력부(140)에서 전달되는 오류상황을 감시하는 외부감시부(222)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
The method of claim 1, wherein the DC power supply device (1000),
The power supply unit 100 includes an internal error output unit 140 that outputs an error condition generated in the power supply unit 100 itself to the outside and stops the power supply of the power output unit 110,
The FPGA unit 220, a DC power supply device, characterized in that it comprises an external monitoring unit (222) for monitoring the error condition transmitted from the internal error output unit (140).
상기 부하대상(500)에 상기 직류전력공급장치(1000)가 복수 개 구비되는 경우,
하나의 직류전력공급장치(1000)에서 오류상황을 감지하는 경우 나머지 다른 직류전력공급장치(1000)에 오류상황을 전달하는 보호체인부(224)를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
The method of claim 1, wherein the FPGA unit 220,
When a plurality of DC power supply devices 1000 are provided in the load target 500,
When one DC power supply device 1000 detects an error situation, the DC power supply device, characterized in that it comprises a protection chain unit 224 for transmitting the error situation to the other DC power supply device (1000).
상기 전력전달부(210)를 제어하기 위한 운전로직을 저장하는 운전로직부(225),
상기 전력전달부(210)에서 전류 및 전압을 측정하기 위한 측정로직을 저장하는 측정로직부(226),
운전시간 진행에 따라 상기 전력전달부(210)에서의 전류 또는 전압 측정에서 발생되는 오류를 보정하기 위한 자가보정로직을 저장하는 자가보정로직부(227),
전력 차단 발생 이후 상기 보호제어부(200)를 초기화시키는 보호리셋부(228),
상기 FPGA부(220)의 구동을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 정보저장부(229),
상기 보호제어부(200) 자체가 정상상태인지를 확인하는 자가시험로직을 저장하는 자가시험로직부(22a),
전력 차단을 위한 외부로부터의 강제신호 또는 사용자입력을 입력받는 외부제어입력부(22b)
중 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치.
The method of claim 1, wherein the FPGA unit 220,
A driving logic unit 225 that stores driving logic for controlling the power transmission unit 210,
A measurement logic unit 226 storing measurement logic for measuring current and voltage in the power transmission unit 210,
A self-correcting logic unit 227 that stores a self-correcting logic for correcting an error occurring in the current or voltage measurement in the power transmission unit 210 as the driving time progresses,
A protection reset unit 228 for initializing the protection control unit 200 after power cutoff occurs,
An information storage unit 229 for storing programs and data for driving the FPGA unit 220,
A self-test logic unit (22a) that stores a self-test logic that checks whether the protection control unit 200 itself is in a normal state,
External control input unit (22b) receiving a forced signal or user input from the outside for power cutoff
DC power supply device, characterized in that it further comprises at least one selected from.
오류상황이 발생하는 오류발생단계;
상기 메인고속스위칭제어부(211) 및 상기 감시고속스위칭제어부(212)가 차단되는 고속차단단계;
상기 크로우바부(213)가 단락됨과 동시에 상기 전력전달부(210) 전압이 0으로 안정화되는 안정차단단계;
상기 외부제어출력부(223)에서 제어신호를 출력함에 따라 상기 스위치부(300)가 차단되는 기계차단단계;
상기 내부감시부(221)에서 오류상황을 전달함에 따라 상기 외부오류입력부(130)에 의해 상기 전력출력부(110)의 전력공급이 중단되는 전력차단단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치의 제어방법.
In the control method of the DC power supply device 1000 according to claim 1,
An error generation step in which an error situation occurs;
A high-speed blocking step in which the main high-speed switching control unit 211 and the supervisory high-speed switching control unit 212 are blocked;
A stable shut-off step in which the voltage of the power transmission unit 210 is stabilized to zero while the crowbar part 213 is short-circuited;
A mechanical blocking step in which the switch unit 300 is cut off as a control signal is output from the external control output unit 223;
A power cut-off step of stopping power supply of the power output unit 110 by the external error input unit 130 as the internal monitoring unit 221 transmits an error condition;
Control method of a DC power supply device comprising a.
오류상황이 발생하는 오류발생단계;
상기 메인고속스위칭제어부(211) 및 상기 감시고속스위칭제어부(212)가 차단되는 고속차단단계;
상기 크로우바부(213)가 단락됨과 동시에 상기 전력전달부(210) 전압이 0으로 안정화되는 안정차단단계;
상기 외부제어출력부(223)에서 제어신호를 출력함에 따라 상기 스위치부(300)가 차단되는 기계차단단계;
상기 내부감시부(221)에서 오류상황을 전달함에 따라 상기 외부오류입력부(130)에 의해 상기 전력출력부(110)의 전력공급이 중단되는 전력차단단계;
상기 플라이백다이오드부(217)가 도통되어 잔류전력이 상기 바이패스부하부(218)를 통과함으로써 잔류전력이 소멸되는 전력소멸단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치의 제어방법.
In the control method of the DC power supply device 1000 according to claim 6,
An error generation step in which an error situation occurs;
A high-speed blocking step in which the main high-speed switching control unit 211 and the supervisory high-speed switching control unit 212 are blocked;
A stable shut-off step in which the voltage of the power transmission unit 210 is stabilized to zero while the crowbar part 213 is short-circuited;
A mechanical blocking step in which the switch unit 300 is cut off as a control signal is output from the external control output unit 223;
A power cut-off step of stopping power supply of the power output unit 110 by the external error input unit 130 as the internal monitoring unit 221 transmits an error condition;
A power dissipation step in which the flyback diode unit 217 is conducted so that the residual power passes through the bypass load unit 218 so that the residual power is extinguished;
Control method of a DC power supply device comprising a.
오류상황이 발생하는 오류발생단계;
상기 메인고속스위칭제어부(211) 및 상기 감시고속스위칭제어부(212)가 차단되는 고속차단단계;
상기 크로우바부(213)가 단락됨과 동시에 상기 전력전달부(210) 전압이 0으로 안정화되는 안정차단단계;
상기 외부제어출력부(223)에서 제어신호를 출력함에 따라 상기 스위치부(300)가 차단되는 기계차단단계;
상기 내부감시부(221)에서 오류상황을 전달함에 따라 상기 외부오류입력부(130)에 의해 상기 전력출력부(110)의 전력공급이 중단되는 전력차단단계;
상기 보호체인부(224)에 의하여 오류상황이 감지되지 않은 나머지 다른 직류전력공급장치(1000)에 오류상황이 전달되는 오류전달단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치의 제어방법.
In the control method of the DC power supply device 1000 according to claim 10,
An error generation step in which an error situation occurs;
A high-speed blocking step in which the main high-speed switching control unit 211 and the supervisory high-speed switching control unit 212 are blocked;
A stable shut-off step in which the voltage of the power transmission unit 210 is stabilized to zero while the crowbar part 213 is short-circuited;
A mechanical blocking step in which the switch unit 300 is cut off as a control signal is output from the external control output unit 223;
A power cut-off step of stopping power supply of the power output unit 110 by the external error input unit 130 as the internal monitoring unit 221 transmits an error condition;
An error transmission step of transmitting an error situation to the other DC power supply device 1000 where an error situation is not detected by the protection chain unit 224;
Control method of a DC power supply device comprising a.
상기 부하대상(500)에 발생된 과전압, 상기 부하대상(500)에 발생된 과전류, 상기 부하대상(500)에 발생된 저전압, 상기 전력공급부(100) 또는 상기 보호제어부(200)에서 발생된 오동작 중 선택되는 적어도 하나가 오류상황으로 감지되는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치의 제어방법.
The method according to any one of claims 12 to 14,
Overvoltage generated in the load target 500, overcurrent generated in the load target 500, a low voltage generated in the load target 500, a malfunction occurring in the power supply unit 100 or the protection control unit 200 A method of controlling a DC power supply, characterized in that at least one selected from among is detected as an error condition.
상기 보호제어부(200)에 의하여 미리 결정된 오류기준 이상 또는 이하의 전압 또는 전류가 발생할 때 과전압, 과전류 또는 저전압 오류상황이라고 판단되는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치의 제어방법.
The method of claim 15,
The control method of a DC power supply device, characterized in that it is determined as an overvoltage, overcurrent, or undervoltage error condition when a voltage or current above or below a predetermined error criterion occurs by the protection control unit 200.
상기 오류기준은 단계적으로 복수 개가 설정되며, 상기 보호제어부(200)에 의하여 미리 결정된 상황에 따라 서로 다른 오류기준이 적용되어 차단이 수행되는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치의 제어방법.
The method of claim 16,
The control method of a DC power supply device, characterized in that a plurality of error criteria are set step by step, and different error criteria are applied according to a situation determined in advance by the protection control unit 200 to perform blocking.
상기 보호제어부(200)에 의하여 오류상황 발생 시점 전후의 미리 결정된 간격만큼의 전압 또는 전류 정보가 저장되는 것을 특징으로 하는 직류전력공급장치의 제어방법.The method according to any one of claims 12 to 14,
The control method of a DC power supply device, characterized in that the protection control unit 200 stores voltage or current information for a predetermined interval before and after an error condition occurs.
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