KR102311258B1 - digital power generation automatic voltage regulator system - Google Patents
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Abstract
소형화되며 발열로 인한 에너지 손실이 최소화되도록, 본 발명은 구동체에 동력 연결되어 회전 가능하게 배치되되 일측에 영구자석부가 구비되는 로터부와, 상기 로터부의 회전시 유도자계가 형성되는 여자코일이 권선된 스테이터부를 포함하는 발전부; 상기 여자코일에 회로 연결되어 최종 출력되는 전압이 선택적으로 가변 및 변환 조절되도록 상기 여자코일에서 발생된 출력전압을 조절하는 디지털 자동전압레귤레이터; 및 상기 여자코일에 회로 연결되어 최종 출력 전압이 실질적으로 균일하게 출력되도록 기설정된 리미트 범위 내로 출력되는 전압을 통과시키는 디지털 출력제어부를 포함하는 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템을 제공한다.In order to be miniaturized and to minimize energy loss due to heat generation, the present invention relates to a rotor part which is rotatably arranged in power connection to a driving body, a permanent magnet part is provided on one side, and an excitation coil in which an inductive magnetic field is formed when the rotor part rotates. a power generation unit including a stator unit; a digital automatic voltage regulator connected to the circuit to adjust the output voltage generated from the excitation coil so that the final output voltage is selectively variable and converted; And it provides a digital power generation automatic voltage control system including a circuit connected to the excitation coil to pass the voltage output within a preset limit range so that the final output voltage is substantially uniformly output.
Description
본 발명은 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전되는 출력 전압을 자동 조절함과 더불어 소형화되며 발열로 인한 에너지 손실이 최소화되는 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a digital power generation automatic voltage control system, and more particularly, to a digital power generation automatic voltage control system that automatically adjusts a generated output voltage and minimizes energy loss due to heat generation.
일반적으로 자동차는 가솔린이나 디젤을 연료로 사용하는데, 가솔린과 디젤은 유해한 물질을 배출하여 대기오염을 일으킬 뿐만 아니라 가솔린 및 디젤 연료를 제조하기 위한 원유가 고갈되고 있어 이를 대체할 수 있는 대체에너지의 개발이 필요한 실정이다. 최근에는 각 산업계에서 대체에너지 개발을 서두르고 있으며 이에 대한 대안으로 전기에너지를 통해 운행되는 전기 자동차를 개발하고 있다. In general, automobiles use gasoline or diesel as fuel. Gasoline and diesel not only emit harmful substances and cause air pollution, but also crude oil for producing gasoline and diesel fuel is exhausted, so the development of alternative energy to replace it is difficult. it is necessary. Recently, each industry is rushing to develop alternative energy, and as an alternative to this, electric vehicles operated through electric energy are being developed.
이러한 전기 자동차는 전기를 사용하여 운행되는 자동차를 의미하는 것으로, 크게 순수 전기 자동차(Batttery Powered Electric Vehicle)와 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle)로 구분될 수 있다. The electric vehicle refers to a vehicle operated using electricity, and may be largely divided into a battery powered electric vehicle and a hybrid electric vehicle.
여기서, 상기 순수 전기 자동차는, 화석 연료를 이용함 없이 전기만을 사용하여 주행하는 자동차로써 일반적으로 전기 자동차라 명칭된다. 그리고, 하이브리드 전기 자동차는 전기 및 화석 연료를 사용하여 주행하는 차량을 의미한다. Here, the pure electric vehicle is a vehicle that runs using only electricity without using fossil fuel, and is generally referred to as an electric vehicle. And, the hybrid electric vehicle refers to a vehicle that runs using electricity and fossil fuels.
이러한 상기 전기 자동차에는 주행을 위한 전기를 공급하는 배터리가 구비된다. 특히, 순수 전기 자동차 및 플러그인(Plug-in) 타입의 하이브리드 전기 자동차는, 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리를 충전하며, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 전기 모터를 구동한다. The electric vehicle is provided with a battery for supplying electricity for driving. In particular, a pure electric vehicle and a plug-in type hybrid electric vehicle charge a battery using power supplied from an external power source, and drive an electric motor using the electric power charged in the battery.
그리고, 상기 전기 자동차와 같이 엔진이 없고 순수 배터리에 저장된 전기에너지로만 운행되는 차량은 배터리의 에너지가 방전되면 이를 충전해야만 주행이 가능하다. 하지만, 상기 전기 자동차의 보급에 비하여 전기 충전을 지원하는 충전스테이션의 설치 등 전기 자동차에 대한 인프라가 그에 턱없이 미치지 못함에 따라 충전장소가 제한되는 단점이 있다. In addition, a vehicle that does not have an engine and operates only with electric energy stored in a pure battery, such as the electric vehicle, can be driven only by charging the battery when the energy of the battery is discharged. However, compared to the spread of the electric vehicle, there is a disadvantage in that the charging place is limited as the infrastructure for the electric vehicle, such as the installation of a charging station supporting electric charging, does not reach it.
여기서, 운전자는 상기 전기 자동차의 주행 도중, 예기치 않은 배터리의 방전 또는 충전이 필요한 상황에서 긴급 출동한 렉카 등의 견인차량에 구비된 비상전력공급장치를 이용해 상기 전기 자동차의 배터리에 전력을 충전할 수 있다. Here, the driver can charge power to the battery of the electric vehicle by using the emergency power supply device provided in the towing vehicle, such as a lorry, which is urgently dispatched in a situation in which unexpected battery discharge or charging is required while the electric vehicle is being driven. have.
이러한 전력공급장치는 상기 견인차량의 엔진에 연결된 발전기의 로터가 수 만 분당회전수(RPM)로 고속 회전됨에 따라 전기 자동차에 공급 가능한 전력이 생산될 수 있다. 이때, 상기 로터가 회전됨에 따라 생산된 교류전압은 정류기를 통해 직류전압으로 바뀌어 전기 자동차에 공급되거나 보조배터리에 저장될 수 있다.In this power supply device, as the rotor of the generator connected to the engine of the towing vehicle rotates at a high speed at tens of thousands of revolutions per minute (RPM), power that can be supplied to the electric vehicle can be produced. At this time, the AC voltage produced as the rotor is rotated may be converted into a DC voltage through a rectifier and supplied to the electric vehicle or stored in an auxiliary battery.
여기서, 상기 보조배터리는 니켈-카드뮴 또는 니켈-메탈하이드라이드와 같은 니켈계열의 배터리가 주로 사용되었으나, 최근 고성능 자동차 배터리에 대한 요구가 높아짐에 따라 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 배터리가 주로 사용되고 있다. Here, as the auxiliary battery, a nickel-based battery such as nickel-cadmium or nickel-metal hydride is mainly used, but a lithium ion battery having a high energy density is mainly used as the demand for a high-performance automobile battery increases in recent years.
그러나, 정격전압 이상의 전력 과잉 공급, 과전류 발생, 저전압으로 인한 방전에 의해 리튬 이온 기반의 상기 보조배터리에 부하가 걸려 과열되는 경우 화재 등의 안전사고가 발생될 가능성이 높으며, 방전시 상기 보조배터리의 재사용이 어려운 문제점이 있었다. However, if the lithium ion-based auxiliary battery is overheated by overloading the lithium-ion-based auxiliary battery due to excessive supply of power above the rated voltage, generation of overcurrent, or discharging due to low voltage, safety accidents such as fire are highly likely to occur. There was a problem that it was difficult to reuse.
한편, 종래의 소형 발전기의 발전 시스템은 소형발전기와, 소형 발전기를 제어하는 파워발전장치로 구성되었다. 여기서, 파워발전장치의 컨트롤부는 발전시 출력되는 RST 파형을 포토커플러를 거쳐 TR 컨트롤 위상제어 방식을 사용하여 구동하게 되었다. On the other hand, the conventional power generation system of a small generator is composed of a small generator and a power generator for controlling the small generator. Here, the control unit of the power generator drives the RST waveform output during power generation using the TR control phase control method through the photocoupler.
그러나, 주변 회로 소자의 편차 및 전원 노이즈로 인한 TR소자 베이스 전압의 컨트롤 방식의 오차가 존재하는 문제점이 있었다. 즉, 발전기를 통한 발전시 RST상에서 일시적으로 발생되는 노이즈도 신호로 인식되므로 컨트롤의 효율성이 감소되는 문제점이 있었다. However, there is a problem in that there is an error in the control method of the TR element base voltage due to the deviation of the peripheral circuit element and the power supply noise. That is, there is a problem in that the efficiency of the control is reduced because the noise temporarily generated on the RST is also recognized as a signal during power generation through the generator.
그리고, 소형 발전기 컨트롤부의 제어방식은, AC-DC 정류 방식으로 구조가 복잡하여 소형화가 어렵고 제조단가가 높지만 종래에 일반적으로 사용되는 SMPS(s1witching Mode Power Supply) 방식과, 회로가 간단하며 대전력 정류에 크기 배수 비례하지만 발전 효율이 낮은 트랜스(TRANS) 방식, 반파정류 방식 등이 있다.In addition, the control method of the small generator control unit is an AC-DC rectification method, which is difficult to miniaturize due to its complicated structure and high in manufacturing cost. There are the TRANS method and the half-wave rectification method, which are proportional to the size multiple but have low power generation efficiency.
그러나, 소형 발전기의 크기 제약으로 인해 트랜스 방식 및 SMPS 방식을 사용하기 어려운 문제점이 있었다.However, there is a problem in that it is difficult to use the transformer method and the SMPS method due to the size limitation of the small generator.
이를 해결하기 위해, 소형 발전기에 회로의 소형화가 가능하며 제조단가가 저렴한 반파정류 방식을 적용하여 발전기가 제조될 수 있다.In order to solve this problem, the generator can be manufactured by applying a half-wave rectification method that allows the miniaturization of the circuit to the small generator and has a low manufacturing cost.
그러나, 반파정류 방식이 적용되는 발전기는 출력 전압이 반파정류로서 발전효율이 저하되며, 노이즈 보정을 위한 출력 전압의 제어를 위해 발생되는 발열이 소자에 심각한 손상을 초래하여 내구성이 현저히 저하되고, 발열로 인해 전력이 손실되어 에너지효율이 저하되는 문제점이 있었다. However, in the generator to which the half-wave rectification method is applied, the power generation efficiency is reduced as the output voltage is half-wave rectified, and the heat generated to control the output voltage for noise correction causes serious damage to the element, significantly lowering durability and generating heat. As a result, there was a problem in that power was lost and energy efficiency was lowered.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 발전되는 출력 전압을 자동 조절함과 더불어 소형화되며 발열로 인한 에너지 손실이 최소화되는 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템을 제공하는 것을 해결 과제로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a digital power generation automatic voltage control system that is miniaturized and minimizes energy loss due to heat while automatically adjusting the generated output voltage.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 구동체에 동력 연결되어 회전 가능하게 배치되되 일측에 영구자석부가 구비되는 로터부와, 상기 로터부의 회전시 유도자계가 형성되는 여자코일이 권선된 스테이터부를 포함하는 발전부; 상기 여자코일에 회로 연결되어 최종 출력되는 전압이 선택적으로 가변 및 변환 조절되도록 상기 여자코일에서 발생된 출력전압을 조절하는 디지털 자동전압레귤레이터; 상기 여자코일에 회로 연결되어 최종 출력 전압이 실질적으로 균일하게 출력되도록 기설정된 리미트 범위 내로 출력되는 전압을 통과시키는 디지털 출력제어부; 및 상기 발전부, 상기 디지털 자동전압레귤레이터 및 상기 디지털 출력제어부의 제로크로싱 검출부의 고장 여부를 자동 판별하는 고장감지부를 포함하되, 상기 고장감지부는 상기 제로크로싱 검출부에 의해 기설정된 시간동안 상기 제로크로싱 신호의 미감지시 제1고장신호를 전송하며, 상기 여자코일에 회로 연결된 입력감지부에 의해 측정되는 전압의 미감지시 제2고장신호를 전송하고, 상기 디지털 자동전압레귤레이터의 출력단에 회로 연결된 출력감지부에 의해 측정되는 전압의 미감지시 제3고장신호를 전송하며, 상기 출력감지부에서 측정되는 전압과 최종 출력 전압 및 출력 모드의 조작을 위한 조작부에서 설정된 출력목표값이 상이한 경우 제4고장신호를 전송하되, 상기 제1고장신호, 상기 제2고장신호, 상기 제3고장신호 및 상기 제4고장신호는 각 고장신호의 발생시 알림수단에 의해 상호 상이한 알림신호로 발생됨을 특징으로 하는 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a rotor part which is rotatably arranged in power connection to a driving body, a permanent magnet part is provided on one side, and a stator part wound with an excitation coil in which an induction magnetic field is formed when the rotor part rotates. power generation unit including; a digital automatic voltage regulator connected to the circuit to adjust the output voltage generated from the excitation coil so that the final output voltage is selectively variable and converted; a digital output control unit connected to the excitation coil and passing a voltage output within a preset limit range so that the final output voltage is substantially uniformly output; and a failure detection unit for automatically determining whether the zero-crossing detection unit of the power generation unit, the digital automatic voltage regulator, and the digital output control unit has failed, wherein the failure detection unit includes the zero-crossing signal for a predetermined time by the zero-crossing detection unit. Transmits a first failure signal when no sense is detected, and transmits a second failure signal when the voltage measured by the input detection unit circuit connected to the excitation coil is not detected, and transmits a second failure signal to the output detection unit circuit connected to the output terminal of the digital automatic voltage regulator When the voltage measured by the controller is not detected, the third failure signal is transmitted, and when the voltage measured by the output detection unit is different from the final output voltage and the output target value set in the operation unit for the operation of the output mode, the fourth failure signal is transmitted. , The first failure signal, the second failure signal, the third failure signal and the fourth failure signal are generated as mutually different notification signals by the notification means when each failure signal is generated. provide the system.
여기서, 상기 디지털 자동전압레귤레이터는 상기 입력감지부와, 상기 입력감지부의 출력단에 회로 연결되어 상기 여자코일에서 발생된 교류전압의 출력값을 선택적으로 증가시키는 전압가산 인버터부 및 상기 입력감지부의 출력단에 회로 연결되어 상기 여자코일에서 발생된 교류전압의 출력값을 선택적으로 감소시키는 전압강하 트랜스부를 포함하는 출력전압조절부와, 상기 입력감지부의 출력단에 회로 연결되어 상기 여자코일에서 발생된 교류전압을 선택적으로 직류전압으로 변환하는 정류부와, 상기 출력감지부를 포함함이 바람직하다.Here, the digital automatic voltage regulator is a circuit connected to the input sensing unit and the output terminal of the input sensing unit to selectively increase the output value of the AC voltage generated by the excitation coil, and a circuit at the output terminal of the input sensing unit. An output voltage control unit including a voltage drop transformer connected to selectively decrease an output value of the AC voltage generated by the excitation coil, and a circuit connected to an output terminal of the input sensing unit to selectively convert the AC voltage generated by the excitation coil to direct current It is preferable to include a rectifying unit for converting the voltage and the output sensing unit.
그리고, 상기 디지털 출력제어부는 상기 여자코일에 회로 연결되며, 상기 여자코일로부터 교류 전압의 발생시 제로크로싱 신호를 실시간 검출하는 상기 제로크로싱 검출부와, 상기 제로크로싱 검출부 및 상기 정류부 사이에 회로 연결되어 상기 제로크로싱 신호의 위상차가 기설정치를 이탈시의 전압 주파수를 실시간 조절하여 노이즈를 실질적으로 차단하는 리미트설정부를 포함함이 바람직하다.In addition, the digital output control unit is circuit-connected to the excitation coil, the zero-crossing detection unit for real-time detection of a zero-crossing signal when an AC voltage is generated from the excitation coil, and a circuit connected between the zero-crossing detection unit and the rectifying unit, It is preferable to include a limit setting unit for substantially blocking noise by adjusting the voltage frequency when the phase difference of the crossing signal deviates from the preset value in real time.
그리고, 상기 디지털 출력제어부에 회로 연결되며, 출력 전압 및 출력 모드의 조작을 위한 조작부에 연결되는 디지털 신호처리부와, 상기 디지털 신호처리부에 회로 연결되되 상기 디지털 자동전압레귤레이터의 출력단에서 출력되는 출력 전압을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하되, 상기 디지털 신호처리부는 자동모드에서 상기 발전부의 시간당회전수와 출력 전압이 비례되도록 상기 디지털 자동전압레귤레이터에 제1조작신호를 인가하며, 셋팅모드에서 상기 발전부의 시간당회전수에 관계없이 출력 전압이 기설정값으로 유지되도록 상기 디지털 자동전압레귤레이터에 제2조작신호를 인가하며, 다운모드에서 상기 발전부의 시간당회전수와 출력 전압이 반비례되도록 상기 디지털 자동전압레귤레이터에 제3조작신호를 인가함이 바람직하다.And, a digital signal processing unit circuit connected to the digital output control unit and connected to an operation unit for operating an output voltage and an output mode, and a circuit connected to the digital signal processing unit, the output voltage output from the output terminal of the digital automatic voltage regulator Further comprising a display unit for displaying, wherein the digital signal processing unit applies a first operation signal to the digital automatic voltage regulator so that the output voltage is proportional to the number of revolutions per hour of the power generation unit in an automatic mode, and the rotation per hour of the power generation unit in a setting mode A second operation signal is applied to the digital automatic voltage regulator so that the output voltage is maintained at a preset value regardless of the number, and a third operation signal is applied to the digital automatic voltage regulator so that the output voltage is inversely proportional to the number of revolutions per hour of the generator in the down mode. It is preferable to apply an operation signal.
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상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above solution means, the present invention provides the following effects.
첫째, 여자코일에서 교류 전압 발생시 검출되는 제로크로싱 신호의 위상차가 기설정치를 이탈시의 전압 주파수를 실시간 조절하여 노이즈가 실질 제거됨과 동시에 디지털 자동전압레귤레이터를 통해 여자코일에서 발전되는 전압 진폭 범위가 자동 조정되는 시너지 효과를 제공하여 최종 출력 전압의 품질이 개선될 수 있다.First, when the phase difference of the zero-crossing signal detected when an AC voltage is generated in the excitation coil, the voltage frequency is adjusted in real time when the preset value is deviating from the preset value, so that the noise is substantially removed and the voltage amplitude range generated in the excitation coil is automatically adjusted through the digital automatic voltage regulator. The quality of the final output voltage can be improved by providing a synergistic effect that is tuned.
둘째, 엔진 과속시 과부하가 발생되어 RPM 사용범위가 제한되던 종래와 달리, 구동체의 회전속도에 관계없이 발전부를 통해 발전되는 전압을 전압 가산인버터부와 전압 강하트랜스부를 통해 보정하여 최종 출력 전압을 디지털 방식으로 자유롭게 조절하여 전대역 RPM에서 사용가능하므로 범용성이 현저히 개선될 수 있다. Second, unlike the prior art, in which the RPM range was limited due to overload during engine overspeed, the voltage generated through the power generation unit regardless of the rotational speed of the driving body is corrected through the voltage addition inverter unit and the voltage drop transformer unit to obtain the final output voltage. It can be freely adjusted digitally and can be used in the full range RPM, so the versatility can be significantly improved.
셋째, 회로 소자의 배치 편차 또는 전원 특성 등의 원인에 의해 자연 발생되는 노이즈가 여자코일에 회로 연결된 디지털 출력제어부를 통해 디지털 마이컴 방식으로 실시간 검출 및 차단됨에 따라 최종 출력되는 전압의 위상이 실질적으로 균일하게 전달되므로 제품의 신뢰도가 현저히 개선될 수 있다.Third, the phase of the final output voltage is substantially uniform as noise that is naturally generated due to a cause such as arrangement deviation of circuit elements or power characteristics is detected and blocked in real time by a digital microcomputer method through a digital output controller circuit connected to the excitation coil. Therefore, the reliability of the product can be significantly improved.
넷째, 디지털 자동전압레귤레이터를 통해 여자코일에서 발전되는 전압 출력이 실시간 디지털 제어되므로 최종 출력되는 전압값이 실질적인 선형으로 연속적으로 출력되어 제품의 신뢰도가 개선되며 부하 발생에 따른 발열로 인한 에너지 손실이 최소화되므로 에너지효율이 현저히 개선될 수 있다. Fourth, as the voltage output generated from the excitation coil is digitally controlled in real time through the digital automatic voltage regulator, the final output voltage value is output substantially linearly and continuously, improving product reliability and minimizing energy loss due to heat generation due to load Therefore, energy efficiency can be significantly improved.
다섯째, 고장감지부가 발전부, 정류부, 측정부, 디지털 자동전압레귤레이터 및 디지털 출력제어부의 고장 여부를 순차적으로 자동 판별하여 다양한 고장신호를 전송하므로 사용자가 고장발생 영역을 용이하게 확인할 수 있어 작업편의성이 현저히 개선될 수 있다. Fifth, since the fault detection unit automatically determines whether the power generation unit, rectifier unit, measurement unit, digital automatic voltage regulator and digital output control unit are faulty in sequence and transmits various fault signals, the user can easily check the area where the fault occurs and work convenience is improved. can be significantly improved.
여섯째, 디지털 출력제어부의 제어방식이 반파 방식이 아닌 AC-DC 정전압 방식으로 변경됨에 따라 발열이 감소됨과 동시에 노이즈에 의한 오작동이 최소화되며, 종래의 발전기보다 소형화되어 외부 장치에 적용시 공간활용성이 현저히 개선될 수 있다. Sixth, as the control method of the digital output control unit is changed to the AC-DC constant voltage method instead of the half-wave method, heat generation is reduced and malfunctions due to noise are minimized. can be significantly improved.
일곱째, 발전부, 디지털 출력제어부 및 디지털 자동전압레귤레이터가 단일화된 시스템으로서 구성되므로 이를 적용하여 제조되는 제품의 사용 효율성 및 비용 절감에 따른 경제성이 개선될 수 있다.Seventh, since the power generation unit, the digital output control unit, and the digital automatic voltage regulator are configured as a single system, the use efficiency of the product manufactured by applying it and the economic efficiency according to the cost reduction can be improved.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템의 제어상태를 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템에서 고장감지부의 제어방법을 나타낸 흐름도.1 is a block diagram showing a digital power generation automatic voltage control system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the control state of the digital power generation automatic voltage control system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a control method of a failure detection unit in a digital power generation automatic voltage control system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템을 상세히 설명한다.Hereinafter, a digital power generation automatic voltage control system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템의 제어상태를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템에서 고장감지부의 제어방법을 나타낸 흐름도이다. 1 is a block diagram illustrating a digital power generation automatic voltage adjustment system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing a control state of the digital power generation automatic voltage adjustment system according to an embodiment of the present invention. And, FIG. 3 is a flowchart illustrating a control method of a failure detection unit in a digital power generation automatic voltage control system according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템(500)은 발전부(200), 디지털 자동전압레귤레이터(180) 및 디지털 출력제어부(70)를 포함함이 바람직하다. 1 to 3 , the digital power generation automatic
여기서, 상기 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템(500)은 차량 또는 선박 엔진, 비상전력충전용 차량 등에 연결되어 전력을 생산하는 소형화된 발전장치 및 발전시스템을 포괄하는 개념으로 이해함이 바람직하다. 그리고, 상기 디지털 신호처리부(61), 디지털 자동전압레귤레이터(180) 및 상기 디지털 출력제어부(70)는 하나의 마이컴으로 구비되되 상호 상이한 각 기능별로 구분된 것으로 이해함이 바람직하다. Here, the digital power generation automatic
한편, 도 1을 참조하면, 상기 발전부(200)는 로터부(20)와, 스테이터부(30)를 포함함이 바람직하다. 이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 발전부(200)가 이너로터형으로 구비되는 경우를 예로써 도시 및 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, referring to FIG. 1 , the
그리고, 상기 로터부(20)는 차량 또는 선박의 엔진으로서 구비되는 구동체(10)에 동력 연결되도록 구비됨이 바람직하다. 상세히, 상기 구동체(10)는 회전됨에 따라 상기 로터부(20)에 구동력을 제공하도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 구동체(10)는 차량 또는 선박 등에 구비되는 엔진장치로 이해함이 바람직하며, 상기 구동체(10)는 전력공급차량에 설치되는 엔진장치로 구비될 수도 있다. 여기서, 상기 구동체(10)는 상기 로터부(20)의 회전축부에 동력 연결됨에 따라 상기 구동체(10)의 구동력이 상기 회전축부의 회전력으로 전환될 수 있다. In addition, it is preferable that the
또한, 상기 로터부(20)는 영구자석부(23)를 포함함이 바람직하다. 상세히, 상기 영구자석부(23)가 상기 로터부(20)에 배치되기 위해 구비되는 요크몸체부는 상기 회전축부의 외주 일측을 감싸는 중공형으로 구비되되 상기 회전축부의 회전시 일체로 회전되도록 구비될 수 있다. 여기서, 상기 요크몸체부의 외주에는 상기 영구자석부(23)와, 상기 영구자석부(23)를 상기 요크몸체부에 고정시키기 위해 구비되는 테이퍼고정부가 교번 배치될 수 있다.In addition, it is preferable that the
그리고, 상기 스테이터부(30)의 코어부는 중공형으로 구비되어 상기 로터부(20)의 반경방향 외측에 배치됨이 바람직하다. 여기서, 상기 코어부는 상기 로터부(20)의 상기 영구자석부(23)의 외주를 감싸며 배치되되, 상기 로터부(20)와 상호간 기설정된 이격거리를 두고 배치됨이 바람직하다. In addition, it is preferable that the core part of the
또한, 상기 코어부는 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부의 외주를 감싸며 배치됨이 바람직하다. 여기서, 상기 코어부의 축방향 길이는 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부를 포함하는 상기 로터부(20)의 축방향 길이에 대응되어 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 코어부의 내경은 상기 로터부(20)의 외경을 초과하도록 형성됨이 바람직하다. In addition, it is preferable that the core part surrounds the outer periphery of the
그리고, 상기 여자코일(31)은 상기 로터부(20)가 회전됨에 따라 유도자계가 형성되도록 상기 코어부의 슬롯에 권선됨이 바람직하다. 이때, 상기 여자코일(31)은 3상 코일로 권선됨이 가장 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 슬롯은 상기 보빈의 내주에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 함몰 형성됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 영구자석부(23) 및 상기 여자코일(31) 간에 발생되는 유도자계가 선택적으로 형성될 수 있다. In addition, the
또한, 상기 로터부(20)가 상기 구동체(10)에 연동되어 상기 구동체(10)의 회전속도에 대응되어 회전됨에 따라 상기 스테이터부(30)의 여자코일(31)에서 교류전압이 발생됨으로 이해함이 바람직하다. In addition, as the
그리고, 상기 스테이터부(30)는 제1커버부 및 제2커버부를 포함하되, 상기 제1커버부 및 상기 제2커버부는 상기 코어부의 축방향 양측에 각각 배치되어 상호간 결합됨이 바람직하다. 상세히, 상기 제1커버부는 상기 코어부의 일단부측에 배치되되, 일측이 개구된 원주 형상으로 구비되며 상기 코어부의 외경과 대응되는 외경으로 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제2커버부는 상기 코어부의 타단부측에 배치되되, 일측이 개구된 원주 형상으로 구비되며 상기 코어부의 외경과 대응되는 외경으로 형성됨이 바람직하다. 여기서, 상기 제2커버부는 중공형으로 구비되되, 내경이 상기 회전축부의 일단부 외경보다 미세하게 크게 형성될 수 있다. 이때, 경우에 따라 상기 제2커버부의 내주 및 상기 회전축부의 일단부 사이에 베어링 등의 장치가 더 구비될 수도 있다. 이에 따라, 상기 코어부, 상기 제1커버부, 상기 제2커버부를 포함하는 상기 스테이터부(30) 내부에 상기 구동체(10)에 연동된 상기 로터부(20)가 배치되어 회전될 수 있다. In addition, the
한편, 도 1을 참조하면, 상기 디지털 출력제어부(70)는 상기 여자코일(31)에 회로 연결되어 최종 출력 전압이 실질적으로 균일하게 출력되도록 기설정된 리미트범위로 출력되는 전압만을 통과시키도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 기설정된 리미트범위라 함은 상기 여자코일(31)에서 발전된 전력을 충전대상체에 공급시 상기 충전대상체가 안정적으로 구동되기 위한 기설정된 전압 주파수 범위를 의미하며, 상기 리미트범위로부터 이탈되는 전압 주파수는 노이즈로 정의됨으로 이해함이 바람직하다. 예컨대, 상기 노이즈는 상기 여자코일(31)로부터 평균적으로 출력되는 전압 주파수와 비교시 그 전압 주파수값이 현저히 저하되어 출력되는 상태로 이해할 수 있다. On the other hand, referring to FIG. 1 , the digital
여기서, 상기 디지털 출력제어부(70)는 상기 여자코일(31) 및 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 사이에 회로 연결되며, 상기 여자코일로(31)부터 교류 전압의 발생시 제로크로싱 신호를 실시간 검출하는 제로크로싱 검출부(71)를 포함함이 바람직하다.Here, the digital
이때, 상기 제로크로싱 검출부(71)는 상기 여자코일(31)에 교류 전원이 발전됨에 따라 주파수 단위로 발생되는 제로크로싱 신호를 실시간 모니터링하도록 구비되는 마이크로프로세서로서 구비됨이 가장 바람직하며, 또는 그에 대한 회로로서 구비될 수도 있다. 즉, 상기 제로크로싱 검출부(71)는 상기 여자코일(31)로부터 상기 제로크로싱 검출부(71)에 입력되는 입력 파형을 실시간으로 분석하도록 구비됨이 바람직하다. At this time, the zero-crossing
여기서, 상기 제로크로싱 신호는 교류 전원이 인가됨에 따라 발생되는 신호로 교류 전압이 양에서 음, 음에서 양으로 전환시 0V가 되는 지점에서 감지될 수 있으며, 교류 전원의 주파수에 대응되는 주기로 발생될 수 있다. 또는, 상기 제로크로싱 신호는 교류 전압의 진폭 최대 및 최저치 간의 위상 타이밍을 마이컴 방식 연산하여 감지될 수도 있다. Here, the zero-crossing signal is a signal generated when AC power is applied and can be sensed at a point where the AC voltage becomes 0V when the AC voltage is switched from positive to negative and negative to positive, and is generated at a cycle corresponding to the frequency of the AC power. can Alternatively, the zero-crossing signal may be detected by calculating the phase timing between the maximum and minimum amplitudes of the AC voltage using a microcomputer method.
그리고, 상기 디지털 출력제어부(70)는 상기 제로크로싱 검출부(71) 및 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 사이에 회로 연결되어 상기 제로크로싱 신호의 위상차가 기설정치를 이탈시의 전압 주파수를 실시간 조절하여 노이즈를 실질적으로 차단하는 리미트설정부(72)를 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 리미트설정부(72)는 상기 리미트범위로부터 이탈되어 발생되는 노이즈를 마이컴 방식으로 타이밍 연산 제어하여 실시간 제거하도록 구비되는 마이크로프로세서로서 구비됨이 바람직하다. In addition, the digital
여기서, 상기 리미트설정부(72)는 상기 제로크로싱 검출부(71)에서 검출되는 상기 제로크로싱 신호의 주파수(위상차)가 기설정된 리미트범위로부터 이탈되는 경우 이를 노이즈로 판단하여 상기 여자코일(31)에서 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)로 전달되는 노이즈를 실시간 차단 및 제거함이 바람직하다. Here, when the frequency (phase difference) of the zero-crossing signal detected by the zero-crossing
또한, 상기 리미트설정부(72)는 상기 여자코일(31)로부터 입력된 리미트범위로부터 이탈되는 출력 주파수를 마이컴 디지털 방식으로 보강 또는 상쇄시켜 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)로 전달할 수 있다. 이때, 상기 디지털출력제어부(70)는 상기 자동전압레귤레이터(180)와 회로 연결되어 상기 여자코일(31)의 출력 주파수를 보강 또는 상쇄시킬 수 있다. In addition, the
따라서, 상기 발전부(200)에서 전자기유도를 통한 교류 전압의 발전시 회로 소자의 배치 편차 또는 전원 특성 등의 원인에 의해 자연 발생되는 노이즈가 상기 여자코일(31) 및 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 사이에 회로 연결된 상기 디지털 출력제어부(70)를 통해 디지털 마이컴 방식으로 실시간 검출 및 차단된다. 이에 따라, 최종 출력되는 전압의 위상이 실질적으로 균일하게 전달되므로 제품의 신뢰도가 현저히 개선될 수 있다. Accordingly, when the
한편, 상기 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템(500)은 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 및 상기 디지털 출력제어부(70)에 회로 연결되며, 최종 출력 전압 및 출력 모드의 조작을 위한 조작부(65)에 통신 연결되는 상기 디지털 신호처리부(61)를 더 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 디지털 신호처리부(61), 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 및 상기 디지털 출력제어부(70)는 하나의 마이컴으로 구비되되 상호 상이한 각 기능별로 구분된 것으로 이해함이 바람직하다. On the other hand, the digital power generation automatic
여기서, 상기 디지털 파워 발전시스템(500)이 하이브리드 자동차에 적용되는 경우 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)는 상기 발전부(200)와는 독립 개별적으로 작동 가능하게 구비될 수 있다. 즉, 상기 발전부(200)가 구비되지 않는 경우에도 별도의 자동전압조절을 위한 장치로써 사용될 수 있다. Here, when the digital
이때, 상기 디지털 파워 발전시스템(500)이 하이브리드 자동차에 적용되는 경우 보조전원부(미도시)가 차량 내부에 구비된 외부 출력 보조장치로서 구비될 수 있다. In this case, when the digital
여기서, 상기 발전부(200)에서 발전되는 전력과는 별개로 상기 디지털 출력제어부(70)를 통한 전원 공급을 통해 디지털 신호처리부(61), 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 및 상기 디지털 출력제어부(70)가 구동되어 상기 발전부(200)에서 발전되는 출력 전압의 크기를 보정하며, 자연 발생되는 노이즈를 제거한 최종 출력 전압을 출력부(63)를 통해 공급할 수 있다. 이때, 상기 출력부(63)를 통해 최종 출력 전압에 대한 전원이 외부로 공급될 수 있다.Here, the digital
또한, 상기 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템(500)은 상기 디지털 신호처리부(61)에 회로 연결되되 상기 출력감지부(186)의 출력단에 회로 연결된 상기 출력부(63)에서 최종 출력되는 출력 전압을 표시하도록 구비되는 디스플레이부(64)를 더 포함함이 바람직하다. 이를 통해, 상기 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템(500)의 동작상태를 상기 디스플레이부(64)를 통해 시작적으로 용이하게 확인 가능하므로 사용편의성이 개선될 수 있다. In addition, the digital power generation automatic
그리고, 상기 조작부(65)는 사용자에 의해 상기 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템(500)의 상기 출력부(63)에서 최종 출력되는 출력 전압 특성을 조절하도록 구비될 수 있으며, 상기 조작부(65)를 통한 조작상태가 상기 디스플레이부(64)에 연동되어 표시되도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 조작부(65)는 VCU(Vehicle Control Unit), ECU(Electronic Control Unit), OBC(On Board Charger) 등의 외부 컨트롤러로서 구비될 수 있으며, 상기 디지털 신호처리부(61)와 양방향 프로토콜 연결될 수 있다. And, the
한편, 도 1을 참조하면, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)는 상기 여자코일(31)에 회로 연결되어 최종 출력되는 전압이 선택적으로 가변 및 변환 조절되도록 상기 여자코일(31)에서 발생된 출력전압을 자종 조절함이 바람직하다. Meanwhile, referring to FIG. 1 , the digital
그리고, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)는 입력감지부(181), 출력전압조절부(182), 정류부(185) 및 출력감지부(186)를 포함함이 바람직하다. In addition, the digital
여기서, 상기 입력감지부(181)는 입력단이 상기 여자코일(31)과 회로 연결되어 상기 여자코일(31)에서 출력되는 전압 및 전류를 감지하도록 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 입력감지부(181)는 입력전압측정부 및 입력전류감지부를 포함하여 구비될 수 있다. Here, it is preferable that the
이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 입력감지부(181)가 상기 리미트설정부(72) 및 상기 제로크로싱 검출부(71)를 경유하여 상기 여자코일(31)에 회로 연결되는 경우를 예로써 도시 및 설명하나, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)의 입력단이 상기 여자코일(31)에 회로 연결되는 구성이라면 연결 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 입력감지부(181)는 입력단이 상기 리미트설정부(72)에 회로 연결되어 상기 여자코일(31)에 간접적으로 회로 연결될 수 있으며, 또는 경우에 따라 상기 여자코일(31) 및 상기 제로크로싱 검출부(71) 사이에 회로 연결되어 구비될 수도 있다. At this time, in an embodiment of the present invention, the case in which the
그리고, 상기 출력전압조절부(182)는 전압가산 인버터부(183) 및 전압강하 트랜스부(184)를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 전압가산 인버터부(183) 및 상기 전압강하 트랜스부(184)는 상기 출력부(63)에 각각 연결되어 전원을 출력할 수 있다.In addition, the output
여기서, 상기 전압가산 인버터부(183)는 상기 입력감지부(181)의 출력단에 병렬로 회로 연결되어 상기 여자코일(31)에서 발생된 교류전압의 출력값을 선택적으로 증가시키도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 전압가산 인버터부(183)는 상기 여자코일(31)에서 출력된 전압에 더하여 상기 출력부(63)를 통한 전압 출력이 구비됨이 바람직하며, 마이크로프로세서 내부 구성요소로서 구비될 수 있다. Here, it is preferable that the voltage
그리고, 상기 전압강하 트랜스부(184)는 상기 입력감지부(181)의 출력단에 병렬로 회로 연결되어 상기 여자코일(31)에서 발생된 교류전압의 출력값을 선택적으로 감소시키도록 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 전압강하 트랜스부(184)는 상기 여자코일(31)에서 출력된 전압을 강하트랜스하도록 구비됨이 바람직하며, 마이크로프로세서 내부 구성요소로서 구비될 수 있다. In addition, the
이에 따라, 상기 발전부(200)의 여자코일(31)에서 출력된 전압을 상기 출력전압조절부(182)의 전압가산 인버터부(183) 및 전압강하 트랜스부(184)를 통해 선택적으로 가산 및 강하시킴에 따라 최종 출력 전압을 자유롭게 조절 가능하여 전대역 RPM에서 하이브리드 차량 등에 적용되는 상기 발전부(200)의 안정적인 구동이 가능하므로 범용성이 현저히 개선될 수 있다. 이때, 상기 여자코일(31)에서 발생되는 교류전압이 과소 또는 과대한 값으로 출력되는 경우 상기 출력전압조절부(182)가 이를 실시간으로 보강하여 교류전압이 기설정범위로 일정하게 유지될 수 있다.Accordingly, the voltage output from the
또한, 상기 정류부(185)는 상기 입력감지부(181)의 출력단에 병렬로 회로 연결되어 상기 여자코일(31)에서 발생된 교류전압을 선택적으로 직류전압으로 변환하도록 구비될 수 있다. 또는, 경우에 따라 상기 정류부는 상기 전압가산 인터버투 및 상기 전압강하 트랜스부의 출력단에 회로 연결될 수도 있다. 여기서, 상기 정류부(185)는 마이크로프로세서로서 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 정류부(185)는 두 개의 다이오드가 직렬 연결된 회로가 세 쌍으로 구비되되 상호간 병렬 연결되며, 다이오드의 출력단측이 플러스전압단자로 구비되고 다이오드의 입력단측이 마이너스전압단자로 구비될 수 있다. 또한, 3상 코일로 구비되어 상기 코어부에 3개소로 권선된 상기 여자코일(31)이 직렬 연결된 각 상기 다이오드의 사이로 각각 회로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 영구자석부(23)가 회전됨에 따라 상기 여자코일(31)에 발생된 교류전압이 상기 정류부(51)에서 직류 전압으로 변환되어 출력될 수 있다.In addition, the rectifying
한편, 상기 출력감지부(186)는 상기 출력전압조절부(182) 및 상기 정류부(185)의 출력단에 회로 연결되어 상기 출력전압조절부(182) 또는 상기 정류부(185)에서 변환된 전압 및 전류를 측정하도록 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 출력감지부(186)는 출력전압측정부와, 출력전류측정부를 포함하여 구비될 수 있다. Meanwhile, the
그리고, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)는 상기 조작부(65)에 의해 입력되되 상기 출력부(63)에서 출력되는 최종 출력 전압 특성을 조절하도록 상기 디지털 신호처리부(61)에 회로 연결될 수 있다. 이때, 상기 입력감지부(181) 및 상기 출력감지부(186)는 상기 디지털 신호처리부(61)와 회로 연결될 수 있다. 여기서, 최종 출력 전압 특성에는 최종 출력 전압의 교류/직류 종류, 출력 전압값, 위상 주파수 등이 포함될 수 있다. In addition, the digital
또한, 상기 출력부(63)에서의 출력목표값의 출력 전압 특성이 상기 조작부(65)를 통해 입력 및 설정되면 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)는 상기 여자코일(31)에서 출력되는 전압을 자동 조정함이 바람직하다. In addition, when the output voltage characteristic of the output target value from the
여기서, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)는 상기 입력감지부(181)에서 츨정되는 전압값이 상기 조작부(65)에서 설정된 출력목표값 미만인 경우 상기 전압가산 인버터부(183)에 제1제어신호를 전송할 수 있다. Here, the digital
또한, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)는 상기 입력감지부(181)에서 츨정되는 전압값이 상기 조작부(65)에서 설정된 출력목표값을 초과하는 경우 상기 전압가산 인버터부(183)에 제2제어신호를 전송할 수 있다. In addition, the digital
예컨대, 출력목표값이 200V의 교류전압으로 설정되었으나 상기 입력감지부(181)에서 측정되는 전압값이 200V에 미달 또는 초과되는 경우 디지털 자동전압레귤레이터(180)가 상기 전압가산 인버터부(183) 및 상기 전압강하 트랜스부(184) 중 어느 하나를 제어하여 출력목표값이 신속하게 보정될 수 있다. For example, when the output target value is set to an AC voltage of 200V, but the voltage value measured by the
이에 따라, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)가 상기 입력감지부(181) 및 상기 출력감지부(186)로부터 측정된 전압 세기에 대응하여 상기 출력전압조절부(182)의 전압가산 인버터부(183) 및 전압강하 트랜스부(184)를 자동 제어하여 하여 출력목표값이 신속 정밀하게 보정될 수 있다. Accordingly, the digital
한편, 상기 전압가산 인버터부(183), 상기 전압강하 트랜스부(184), 상기 정류부(185) 및 상기 출력감지부(186)의 출력단측에 회로 연결되는 상기 출력부(63)는 상기 여자코일(31)로부터 출력되는 전기에너지를 전기 자동차 등의 충전대상체에 공급하기 위해 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 출력부(63)가 상기 충전대상체에 연결됨에 따라 상기 발전부(200)에 의해 생산되어 상기 디지털 출력제어부(70) 및 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)에 의해 보정된 전력을 공급할 수 있다.On the other hand, the
따라서, 상기 스테이터부(30)의 여자코일(31)에서 발전되는 교류전압이 상기 출력전압조절부(182)의 전압가산 인버터부(183) 및 전압강하 트랜스부(184)에 의해 자동 보정되어 상기 로터부(20)에 동력 연결된 상기 구동체(10)의 회전속도와 관계없이 기설정치로 일정하게 유지되므로 상기 발전부(200)의 과부하가 방지되어 내구성 및 안전성이 현저히 개선될 수 있다. Accordingly, the AC voltage generated by the
특히, 상기 여자코일(31)에서 발전되는 전압 출력이 상기 디지털 출력제어부(70) 및 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)에 의해 1μs 시간단위로 실시간 디지털 제어된다. 따라서, 최종적으로 출력되는 전압값이 실질적인 선형으로 연속적으로 출력되어 제품의 신뢰도가 개선되며 소자의 부하 발생에 따른 발열로 인한 에너지 손실이 최소화되므로 에너지효율이 현저히 개선될 수 있다. In particular, the voltage output generated by the
즉, 종래의 아날로그 방식의 발전기 특성상 최종적으로 출력되는 전압값이 기설정치를 기준으로 미세하게 증감되지만, 디지털 제어가 적용된 본 발명에서 전압값 최대치/최저치간의 차이가 실질적으로 백만분의 일초 단위로 차이가 신속하게 0에 수렴되도록 실시간 조절되어 최소화되므로 출력 전압에 대한 신뢰도가 개선되며 이에 따른 제품의 품질이 현저히 개선될 수 있다. 이와 동시에, 상기 발전부(200)가 종래의 발전기보다 소형화되어 외부 장치에 적용시 공간활용성이 현저히 개선될 수 있다. That is, due to the characteristics of the conventional analog generator, the final output voltage value is slightly increased or decreased based on the preset value. Since is adjusted in real time to quickly converge to 0 and minimized, the reliability of the output voltage is improved and the quality of the product can be significantly improved accordingly. At the same time, since the
한편, 도 2를 참조하면, 상기 조작부(65)를 통해 자동모드, 셋팅모드, 다운모드 및 터보모드가 사용자에 의해 선택적으로 입력 및 절환될 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 2 , an automatic mode, a setting mode, a down mode, and a turbo mode may be selectively input and switched by a user through the
여기서, 상기 디지털 신호처리부(61)는 자동모드에서 상기 발전부(200)의 시간당회전수(RPM)와 상기 출력부(63)에서의 최종 출력 전압이 비례되도록 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)에 제1조작신호를 인가할 수 있다. 이때, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)에 상기 제1조작신호가 인가되면, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)는 상기 여자코일(31)에서 발전되는 전압 출력이 비례 조절되도록 상기 전압가산 인버터부(183) 및 상기 전압강하 트랜스부(184) 중 어느 하나를 자동 제어할 수 있다. Here, the digital
그리고, 상기 디지털 신호처리부(61)는 셋팅모드에서 상기 발전부(200)의 시간당회전수에 관계없이 상기 출력부(63)에서의 최종 출력 전압이 기설정값으로 유지되도록 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)에 제2조작신호를 인가할 수 있다. 여기서, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)에 상기 제2조작신호가 인가되면, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 상기 여자코일(31)에서 발전되는 전압 출력이 기설정값으로 유지되도록 상기 전압가산 인버터부(183) 및 상기 전압강하 트랜스부(184) 중 어느 하나를 자동 제어할 수 있다. And, the digital
또한, 상기 디지털 신호처리부(61)는 다운모드에서 상기 발전부(200)의 시간당회전수와 상기 출력부(63)에서의 최종 출력 전압이 반비례되도록 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)에 제3조작신호를 인가할 수 있다. 이때, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)에 상기 제3조작신호가 인가되면, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)는 상기 여자코일(31)에서 발전되는 전압 출력이 반비례 조절되도록 상기 전압가산 인버터부(183) 및 상기 전압강하 트랜스부(184) 중 어느 하나를 자동 제어할 수 있다. In addition, the digital
더욱이, 상기 디지털 신호처리부(61)는 터보모드에서 상기 발전부(200)의 시간당회전수(RPM)와 상기 출력부(63)에서의 최종 출력 전압이 비례되되 상기 제1조작신호의 인가시의 최종 출력 전압보다 증가되도록 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)에 제4조작신호를 인가할 수 있다. 이때, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)에 상기 제4조작신호가 인가되면, 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)는 상기 여자코일(31)에서 발전되는 전압 출력이 조절되도록 상기 전압가산 인버터부(183) 및 상기 전압강하 트랜스부(184) 중 어느 하나를 자동 제어할 수 있다. Moreover, the digital
따라서, 사용자의 조작에 대응되어 자동모드, 셋팅모드, 다운모드 및 터보모드가 입력 및 절환되면 상기 출력부(63)에서의 최종 출력 전압을 상기 발전부(200)의 시간당회전수(RPM)에 대응되어 선택적으로 자유롭게 조절 가능하므로 사용편의성이 개선될 수 있다. Therefore, when the automatic mode, setting mode, down mode, and turbo mode are input and switched in response to a user's operation, the final output voltage from the
한편, 상기 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템(500)은 상기 발전부(200), 상기 정류부(185), 상기 출력감지부(186), 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 및 상기 디지털 출력제어부(70)의 제로크로싱 검출부(71)의 고장 여부를 자동 판별하는 고장감지부(61a)를 더 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 고장감지부(61a)는 상기 디지털 신호처리부(61), 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 및 상기 디지털 출력제어부(70)와 일체로 하나의 마이컴으로서 구비됨이 바람직하다. On the other hand, the digital power generation automatic
상세히, 도 3을 참조하면, 상기 고장감지부(61a)는 상기 발전부(200)가 동작되어 상기 여자코일(31)에 전력이 발전되는 상태에서, 상기 제로크로싱 검출부(71)에 의해 상기 제로크로싱 신호가 기설정된 시간동안 감지되는지 여부를 판단한다(s120). In detail, referring to FIG. 3 , the
여기서, 상기 고장감지부(61a)는 상기 제로크로싱 검출부(71)에 의해 기설정된 시간동안 상기 제로크로싱 신호의 미감지시 상기 디지털 신호처리부(61)에 제1고장신호를 전송한다(s121). 이때, 상기 제1고장신호는 상기 디지털 신호처리부(61)를 통해 상기 디스플레이부(64)로 전송될 수 있으며, 별도로 구비되는 알림수단으로 전송될 수도 있다. 그리고, 사용자는 제1고장신호를 확인 후 상기 여자코일(31)의 결선여부, 상기 발전부(200)의 고장여부 등에 대한 점검을 수행할 수 있다. Here, the
이어서, 상기 고장감지부(61a)는 상기 여자코일(31)에 전압이 측정되는지 여부를 상기 입력감지부(181)를 통해 판단한다(s122). 즉, 상기 고장감지부(61a)는 상기 여자코일(31)에 회로 연결된 입력감지부(181)에 의해 측정되는 전압의 감지한다. Next, the
또한, 상기 고장감지부(61a)는 상기 여자코일(31)에 회로 연결된 상기 입력감지부(181)에 의한 전압변화의 미감지시 상기 디지털 신호처리부(61)에 제2고장신호를 전송한다(s123). 그리고, 사용자는 제2고장신호를 확인 후 상기 여자코일(31)의 결선여부, 상기 발전부(200)의 고장여부 등에 대한 점검을 수행할 수 있다. In addition, the
이어서, 상기 고장감지부(61a)는 상기 출력부(63)에서 측정되는 최종 출력 전압이 측정되는지 여부를 상기 출력감지부(186)를 통해 판별한다(s124). 즉, 상기 고장감지부(61a)는 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)의 출력단에 회로 연결된 상기 출력감지부(186)에 의해 측정되는 전압을 감지한다. Next, the
여기서, 상기 고장감지부(61a)는 상기 출력감지부(186)에서 측정되는 최종 출력 전압의 미감지시 상기 디지털 신호처리부(61)에 제3고장신호를 전송한다(s125). 그리고, 사용자는 제3고장신호를 확인 후 상기 출력부(63)의 결선여부, 상기 여자코일(31) 및 상기 발전부(200) 내부의 각 소자의 고장여부 등에 대한 점검을 수행할 수 있다. Here, the
그리고, 상기 고장감지부(61a)는 상기 조작부(65)에서 설정된 출력목표값과 상기 출력감지부(186)에서 측정되는 전압이 상호 일치하는지 여부를 판단한다(s126). Then, the
이때, 상기 고장감지부(61a)는 상기 출력목표값과 상기 출력감지부(186)에서 측정되는 전압이 상이한 경우 상기 디지털 신호처리부(61)에 제4고장신호를 전송한다(s127). 그리고, 사용자는 제4고장신호를 확인 후 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)의 고장여부, 상기 여자코일(31), 상기 전압가산 인버터부(183), 상기 전압강하 트랜스부(184) 및 상기 정류부(185)의 결선여부 등에 대한 점검을 수행할 수 있다. At this time, the
더욱이, 상기 디지털 신호처리부(61)에는 상기 고장감지부(61a)에 의한 각 고장신호의 발생시 알림신호를 발생시키는 알림수단이 더 구비될 수도 있다. 이때, 상기 알림수단은 상기 디스플레이부(64)로서 구비될 수 있으며, 스피커 등으로도 구비될 수도 있고, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 알림수단은 제1고장신호, 제2고장신호, 제3고장신호 및 제4고장신호 마다 상이한 방식으로 알림수단을 발생시킬 수 있다. 예컨대, 상기 알림수단은 각 고장신호 마다 상이한 색상, 또는 상이한 횟수 및 간격의 신호음을 발생시킬 수 있다. Moreover, the digital
따라서, 상기 고장감지부(61a)가 상기 발전부(200), 상기 정류부(185), 상기 출력감지부(186), 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 및 상기 디지털 출력제어부(70)의 고장 여부를 순차적으로 자동 판별하여 다양한 고장신호를 전송하므로 사용자가 고장발생 영역을 용이하게 확인할 수 있어 작업편의성이 현저히 개선될 수 있다. Accordingly, the
이를 통해, 본 발명에 따른 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템(500)은 RST 아날로그 위상제어 입력을 사용하던 종래와 달리 디지털화된 입력 위상제어 컨트롤이 가능하도록 구비됨으로써 에너지효율이 증대되며 소자가 간소화에 따른 비용 절감을 통해 경제성이 현저히 개선될 수 있다. 더욱이, 사용 가능한 소자의 종류가 다양화되어 부품 수급 양산성이 개선될 수 있다. Through this, the digital power generation automatic
또한, 상기 발전부(200)를 통한 발전 기능과 더불어 하나의 마이컴으로서 구비된 상기 디지털 신호처리부(61), 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180) 및 상기 디지털 출력제어부(70)를 통해 상기 발전부(200)의 발전 전압을 디지털 방식으로 조절 가능하므로 사용편의성이 개선될 수 있다.In addition, in addition to the power generation function through the
이를 통해, 상기 여자코일(31)에서 교류 전압 발생시 검출되는 제로크로싱 신호의 위상차가 기설정치를 이탈시의 전압 주파수를 실시간 조절하여 노이즈가 실질 제거됨과 동시에 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)의 전압가산 인버터부(183) 및 전압강하 트랜스부(184)의 제어를 통해 상기 여자코일(31)에서 발전되는 전압 진폭 범위가 자동 조정되는 시너지 효과를 제공하여 최종 출력 전압의 품질이 개선될 수 있다.Through this, noise is substantially removed by real-time adjustment of the voltage frequency when the phase difference of the zero-crossing signal detected when the AC voltage is generated in the
이와 동시에, 엔진 과속시 과부하가 발생되어 RPM 사용범위가 제한되던 종래와 달리, 상기 구동체(10)의 회전속도에 관계없이 상기 발전부(200)를 통해 발전되는 전압을 전압 가산인버터부와 전압 강하트랜스부를 통해 보정하여 최종 출력 전압을 디지털 방식으로 자유롭게 조절하여 전대역 RPM에서 사용가능하므로 범용성이 현저히 개선될 수 있다. At the same time, the voltage generated through the
또한, 상기 디지털 출력제어부(70)의 제어방식이 반파 방식이 아닌 AC-DC 정전압 방식으로 변경됨에 따라 발열이 감소됨과 동시에 노이즈에 의한 오작동이 최소화되며, 종래의 발전기보다 소형화되어 외부 장치에 적용시 공간활용성이 현저히 개선될 수 있다. In addition, as the control method of the digital
더불어, 상기 발전부(200), 상기 디지털 출력제어부(70) 및 상기 디지털 자동전압레귤레이터(180)가 단일화된 시스템으로서 구성되므로 이를 적용하여 제조되는 제품의 사용 효율성 및 비용 절감에 따른 경제성이 개선될 수 있다.In addition, since the
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In this case, terms such as "include", "comprise" or "comprise" described above mean that the corresponding component may be inherent unless otherwise stated, so other components are excluded. Rather, it should be construed as being able to include other components further. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms commonly used, such as those defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and modifications can be implemented by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the scope of the claims of the present invention. and such modifications are within the scope of the present invention.
500: 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템
10: 구동체 20: 로터부
23: 영구자석부 30: 스테이터부
31: 여자코일 61: 디지털 신호처리부
61a: 고장감지부 63: 출력부
64: 디스플레이부 65: 조작부
70: 디지털 출력제어부 71: 제로크로싱 검출부
72: 리미트설정부 180: 디지털 자동전압레귤레이터
181: 입력감지부 182: 출력전압조절부
183: 전압가산 인버터부 184: 전압강하 트랜스부
185: 정류부 186: 출력감지부
200: 발전부 500: digital power generation automatic voltage regulation system
10: driving body 20: rotor part
23: permanent magnet part 30: stator part
31: excitation coil 61: digital signal processing unit
61a: failure detection unit 63: output unit
64: display unit 65: operation unit
70: digital output control unit 71: zero crossing detection unit
72: limit setting unit 180: digital automatic voltage regulator
181: input detection unit 182: output voltage control unit
183: voltage addition inverter unit 184: voltage drop transformer unit
185: rectifying unit 186: output sensing unit
200: power generation unit
Claims (5)
상기 여자코일에 회로 연결되어 최종 출력되는 전압이 선택적으로 가변 및 변환 조절되도록 상기 여자코일에서 발생된 출력전압을 조절하는 디지털 자동전압레귤레이터;
상기 여자코일에 회로 연결되어 최종 출력 전압이 실질적으로 균일하게 출력되도록 기설정된 리미트 범위 내로 출력되는 전압을 통과시키는 디지털 출력제어부; 및
상기 발전부, 상기 디지털 자동전압레귤레이터 및 상기 디지털 출력제어부의 제로크로싱 검출부의 고장 여부를 자동 판별하는 고장감지부를 포함하되,
상기 고장감지부는 상기 제로크로싱 검출부에 의해 기설정된 시간동안 상기 제로크로싱 신호의 미감지시 제1고장신호를 전송하며, 상기 여자코일에 회로 연결된 입력감지부에 의해 측정되는 전압의 미감지시 제2고장신호를 전송하고,
상기 디지털 자동전압레귤레이터의 출력단에 회로 연결된 출력감지부에 의해 측정되는 전압의 미감지시 제3고장신호를 전송하며, 상기 출력감지부에서 측정되는 전압과 최종 출력 전압 및 출력 모드의 조작을 위한 조작부에서 설정된 출력목표값이 상이한 경우 제4고장신호를 전송하되,
상기 제1고장신호, 상기 제2고장신호, 상기 제3고장신호 및 상기 제4고장신호는 각 고장신호의 발생시 알림수단에 의해 상호 상이한 알림신호로 발생됨을 특징으로 하는 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템.a power generation unit including a rotor unit connected to the driving body to be rotatably disposed and having a permanent magnet at one side, and a stator unit wound with an excitation coil in which an induction magnetic field is formed when the rotor unit rotates;
a digital automatic voltage regulator connected to the circuit to adjust the output voltage generated from the excitation coil so that the final output voltage is selectively variable and converted;
a digital output control unit connected to the excitation coil and passing a voltage output within a preset limit range so that the final output voltage is substantially uniformly output; and
A failure detection unit for automatically determining whether the power generation unit, the digital automatic voltage regulator and the zero-crossing detection unit of the digital output control unit are faulty,
The failure detection unit transmits a first failure signal when the zero-crossing signal is not detected for a predetermined time by the zero-crossing detection unit, and a second failure signal when the voltage measured by the input detection unit circuit connected to the excitation coil is not detected. to send,
When the voltage measured by the output sensing unit connected to the output terminal of the digital automatic voltage regulator is not detected, a third failure signal is transmitted, and the voltage measured by the output sensing unit, the final output voltage, and the operation unit for operating the output mode If the set output target value is different, the fourth failure signal is transmitted,
The first fault signal, the second fault signal, the third fault signal, and the fourth fault signal are generated as mutually different notification signals by the notification means when each fault signal is generated. .
상기 디지털 자동전압레귤레이터는
상기 입력감지부와,
상기 입력감지부의 출력단에 회로 연결되어 상기 여자코일에서 발생된 교류전압의 출력값을 선택적으로 증가시키는 전압가산 인버터부 및 상기 입력감지부의 출력단에 회로 연결되어 상기 여자코일에서 발생된 교류전압의 출력값을 선택적으로 감소시키는 전압강하 트랜스부를 포함하는 출력전압조절부와,
상기 입력감지부의 출력단에 회로 연결되어 상기 여자코일에서 발생된 교류전압을 선택적으로 직류전압으로 변환하는 정류부와,
상기 출력감지부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템. The method of claim 1,
The digital automatic voltage regulator
the input sensing unit;
A voltage addition inverter circuit connected to the output terminal of the input detection unit to selectively increase the output value of the AC voltage generated by the excitation coil and a circuit connected to the output terminal of the input detection unit to select the output value of the AC voltage generated by the excitation coil An output voltage control unit including a voltage drop transformer to reduce
a rectifying unit connected to the output terminal of the input sensing unit to selectively convert the AC voltage generated in the excitation coil into a DC voltage;
Digital power generation automatic voltage control system, characterized in that it comprises the output detection unit.
상기 디지털 출력제어부는
상기 여자코일에 회로 연결되며, 상기 여자코일로부터 교류 전압의 발생시 제로크로싱 신호를 실시간 검출하는 상기 제로크로싱 검출부와,
상기 제로크로싱 검출부 및 상기 정류부 사이에 회로 연결되어 상기 제로크로싱 신호의 위상차가 기설정치를 이탈시의 전압 주파수를 실시간 조절하여 노이즈를 실질적으로 차단하는 리미트설정부를 포함함을 특징으로 하는 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템.3. The method of claim 2,
The digital output control unit
The zero-crossing detection unit is connected to the circuit to the excitation coil and detects a zero-crossing signal in real time when an AC voltage is generated from the excitation coil;
Digital power generation automatic, characterized in that it comprises a limit setting unit that is connected to a circuit between the zero-crossing detecting unit and the rectifying unit to substantially block noise by adjusting the voltage frequency when the phase difference of the zero-crossing signal deviates from a preset value in real time voltage regulation system.
상기 디지털 출력제어부에 회로 연결되며, 출력 전압 및 출력 모드의 조작을 위한 조작부에 연결되는 디지털 신호처리부와,
상기 디지털 신호처리부에 회로 연결되되 상기 디지털 자동전압레귤레이터의 출력단에서 출력되는 출력 전압을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하되,
상기 디지털 신호처리부는
자동모드에서 상기 발전부의 시간당회전수와 출력 전압이 비례되도록 상기 디지털 자동전압레귤레이터에 제1조작신호를 인가하며,
셋팅모드에서 상기 발전부의 시간당회전수에 관계없이 출력 전압이 기설정값으로 유지되도록 상기 디지털 자동전압레귤레이터에 제2조작신호를 인가하며,
다운모드에서 상기 발전부의 시간당회전수와 출력 전압이 반비례되도록 상기 디지털 자동전압레귤레이터에 제3조작신호를 인가함을 특징으로 하는 디지털 파워 발전 자동 전압 조절 시스템.The method of claim 1,
a digital signal processing unit circuitly connected to the digital output control unit and connected to an operation unit for operating an output voltage and an output mode;
Further comprising a display unit circuit connected to the digital signal processing unit for displaying the output voltage output from the output terminal of the digital automatic voltage regulator,
The digital signal processing unit
Applying a first operation signal to the digital automatic voltage regulator so that the number of revolutions per hour and the output voltage of the power generation unit are proportional to each other in the automatic mode,
A second operation signal is applied to the digital automatic voltage regulator so that the output voltage is maintained at a preset value regardless of the number of revolutions per hour of the power generation unit in the setting mode,
Digital power generation automatic voltage control system, characterized in that by applying a third operation signal to the digital automatic voltage regulator so that the number of revolutions per hour and the output voltage of the power generation unit are in inverse proportion to each other in the down mode.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |