KR102350938B1 - Phase locking device of uninterruptible power supply - Google Patents
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Abstract
Description
바이패스 전압과 인버터의 출력 전압의 위상을 동기화할 수 있는 무정전 전원장치의 위상 동기 기기에 관한 것이다.It relates to a phase synchronization device for an uninterruptible power supply capable of synchronizing the phases of a bypass voltage and an output voltage of an inverter.
최근 IT 산업의 발달로 인해 컴퓨터나 통신장비 등 전원환경에 민감한 부하들이 증가하고 있고, 그에 따라 안정된 전기품질을 가진 전원에 대한 수요 및 관심이 급증하고 있다. 그러나, 일반적인 전력계통에는 예기치 못한 사고로 인해 전원공급이 일시적으로 제한될 가능성이 존재하고 있고, 이러한 전력계통의 사고로 인한 컴퓨터 및 정보시스템의 중단은 엄청난 사회적 손실과 혼란을 일으킬 수 있다. 따라서, 전압의 변동, 주파수의 변동, 순간 정전, 과도 정전 등으로 인한 전원 이상의 영향을 받지 않도록 하고, 상시 안정된 전원을 공급하도록 하는 무정전 전원장치(UPS: uninterruptible power supply)를 통한 전력공급의 중요성이 점점 커지고 있다.Recently, due to the development of the IT industry, loads sensitive to the power environment, such as computers and communication equipment, are increasing. However, there is a possibility that the power supply is temporarily limited due to an unexpected accident in the general power system, and the interruption of the computer and information system due to an accident in the power system may cause enormous social loss and confusion. Therefore, the importance of supplying power through an uninterruptible power supply (UPS) that prevents the influence of power abnormalities caused by voltage fluctuations, frequency fluctuations, momentary power failures, transient power failures, etc., and supplies stable power at all times It's getting bigger.
한편, 최근에는 금융, 방송, 기타 산업 등에서 정전시 전력 공급의 신뢰도 가 높은 무정전 전원장치에 대한 요구가 증가되어, 병렬운전 무정전 전원장치의 도입 또한 확산되고 있다. On the other hand, recently, the demand for an uninterruptible power supply with high reliability of power supply in the event of a power outage has increased in finance, broadcasting, and other industries, and the introduction of an uninterruptible power supply for parallel operation is also spreading.
이러한 무정전 전원장치는 초기 기동시 및 장치의 유지 보수시 인버터를 거치지 않고 무정전 전원장치에 연결된 부하에 상용전원의 전력을 직접 공급하는 바이패스 공급모드로부터 인버터에 의해 변환된 교류 전력을 부하에 공급하는 인버터 공급모드로의 전환 시 바이패스 전압과 인버터 출력 전압의 위상이 동기화될 것이 요구되며, 바이패스 전압과 인버터 출력 전압의 위상이 동기화되지 않은 상태에서 바이패스 공급모드에서 인버터 공급모드로 전환 시 바이패스 라인과 인버터 라인에 큰 순환전류가 발생할 수 있다. 이러한 순환전류는 무정전 전원장치의 기동 중지 또는 무정전 전원장치의 소손으로 이어질 수 있으므로, 바이패스 전압과 인버터 출력 전압의 위상을 빠르고 정확하게 동기화하는 기술이 요구된다.These uninterruptible power supply devices supply AC power converted by the inverter to the load in the bypass supply mode, in which commercial power is directly supplied to the load connected to the UPS without going through the inverter during initial startup and maintenance of the device. When switching to the inverter supply mode, the phase of the bypass voltage and the inverter output voltage is required to be synchronized. A large circulating current may occur in the pass line and the inverter line. Since such a circulating current may lead to stopping the start of the uninterruptible power supply device or damage to the uninterruptible power supply device, a technique for quickly and accurately synchronizing the phases of the bypass voltage and the inverter output voltage is required.
무정전 전원장치에서 바이패스 전압과 인버터 출력전압의 위상을 동기화하는 종래기술의 예로서 대한민국 등록특허공보 제10-1617346호 “무정전 전원 공급 장치 및 그의 제어 방법”가 있다. 등록특허 제10-1617346호는 바이패스 회로에서 측정되는 상용 전원의 전압을 기준 전압으로 하여 인버터 출력 전압의 위상이 기준 전압의 위상을 추종하도록 하다가, 상용 전원에 장애가 발생하면 부하에 공급되는 출력 전압을 기준 전압으로 하여 인버터의 출력 전압의 위상이 부하에 공급되는 출력 전압의 위상을 추종하도록 함으로써 상용 전원에 장애가 발생해도 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 무정전 전원장치를 개시한다. 그러나, 등록특허 제10-1617346호는 상용 전원에 장애가 발생했을 때의 인버터 전압의 위상 동기화 동작에 대해 개시할 뿐, 바이패스 공급모드에서 인버터 공급모드로 전환 시 바이패스 전압과 인버터 출력전압의 위상을 보다 빠르고 정확하게 동기화할 수 없었다.As an example of the prior art for synchronizing the phases of the bypass voltage and the inverter output voltage in the uninterruptible power supply, there is the Republic of Korea Patent Publication No. 10-1617346 "Uninterruptible power supply device and control method thereof". Patent Registration No. 10-1617346 uses the voltage of the commercial power measured in the bypass circuit as the reference voltage so that the phase of the inverter output voltage follows the phase of the reference voltage, and when the commercial power fails, the output voltage supplied to the load Disclosed is an uninterruptible power supply device capable of stably supplying power even if a commercial power failure occurs by making the phase of the output voltage of the inverter follow the phase of the output voltage supplied to the load by using as a reference voltage. However, Patent Registration No. 10-1617346 only discloses the phase synchronization operation of the inverter voltage when a commercial power failure occurs, and the phase of the bypass voltage and the inverter output voltage when the bypass supply mode is switched from the bypass supply mode to the inverter supply mode could not be synchronized faster and more accurately.
무정전 전원장치에서 바이패스 교류전압과 인버터 출력 교류전압을 동기화시키는 데에 있어서, 보다 구조 및 구현이 간단하고, 제작 비용은 절감하면서 빠르고 정확하게 바이패스 교류전압과 인버터 출력 교류전압의 위상차를 판별하고, 바이패스 교류전압과 인버터 출력 교류전압의 위상을 동기화 시킬 수 있는 위상 동기 기기를 제공하는 데에 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.In synchronizing the bypass AC voltage and the inverter output AC voltage in the uninterruptible power supply, the structure and implementation are simpler, the manufacturing cost is reduced, and the phase difference between the bypass AC voltage and the inverter output AC voltage is determined quickly and accurately. An object of the present invention is to provide a phase synchronization device capable of synchronizing the phases of the bypass AC voltage and the inverter output AC voltage. It is not limited to the technical problems as described above, and another technical problem may be derived from the following description.
본 발명의 일 측면에 따른 무정전 전원장치의 위상 동기 기기는, 상기 무정전 전원장치에 전력을 공급하는 외부 교류 전원으로부터의 바이패스 교류전압의 파형을 구형파(VC1)로 변환하는 제1 비교기; 상기 무정전 전원장치의 제1 인버터의 출력 교류전압 파형을 구형파(VC2)로 변환하는 제2 비교기; 상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)의 위상을 천이시키는 위상천이기; 상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)와 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)간의 차분을 나타내는 차분파(difference wave)(D1)를 생성하는 제1 차분파생성기; 상기 위상천이기에 의해 위상 천이된 구형파(VS)와 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)간의 차분을 나타내는 차분파(D2)를 생성하는 제2 차분파생성기; 상기 제1 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D1)와 상기 제2 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D2)에 기초하여 상기 바이패스 교류전압과 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 간의 위상차를 결정하는 제1 위상차결정모듈; 상기 제1 위상차결정모듈에 의해 결정된 위상차에 따라 상기 제1 인버터의 출력 교류전압의 위상을 제어하는 제1 인터버제어기를 포함한다.In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a phase-locking device for an uninterruptible power supply, comprising: a first comparator for converting a waveform of a bypass AC voltage from an external AC power supply for supplying power to the uninterruptible power supply into a square wave (V C1 ); a second comparator for converting the output AC voltage waveform of the first inverter of the uninterruptible power supply into a square wave (V C2 ); a phase shifter for shifting the phase of the square wave converted by the first comparator (V C1 ); a first difference wave generator for generating a difference wave (D 1 ) representing a difference between the square wave converted by the first comparator (V C1 ) and the square wave converted by the second comparator (V C2 ); a second differential wave generator that generates a differential wave D 2 representing a difference between the phase shifted square wave V S by the phase shifter and the square wave V C2 converted by the second comparator; The first difference is derived a difference file generated by the group (D 1) and the second difference is derived on the basis of the difference wave (D 2) produced by the group the bypass AC voltage to the first output AC voltage of the inverter. a first phase difference determining module for determining a phase difference between the and a first inverter controller for controlling the phase of the output AC voltage of the first inverter according to the phase difference determined by the first phase difference determining module.
상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)는 상기 바이패스 교류전압의 파형이 영(0)전위 보다 큰 시간 구간에서는 하이값을 갖고, 영(0)전위 보다 작은 시간 구간에서는 로우값을 갖는 구형파이고, 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)는 상기 제1 인버터의 출력 교류전압의 파형이 영(0)전위 보다 큰 시간 구간에서는 상기 하이값을 갖고, 영(0)전위 보다 작은 시간 구간에서는 상기 로우값을 갖는 구형파일 수 있다. The square wave V C1 converted by the first comparator has a high value in a time section in which the waveform of the bypass AC voltage is greater than the zero potential, and a low value in a time section smaller than the zero potential. and the square wave V C2 converted by the second comparator has the high value in a time interval in which the waveform of the output AC voltage of the first inverter is greater than the zero potential, and the zero potential In a smaller time interval, it may be a spherical file having the above low value.
상기 위상천이기에 의해 천이된 구형파(VS)는 상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)의 위상이 90°천이된 것일 수 있다.The square wave V S shifted by the phase shifter may have a phase shifted by 90° of the square wave V C1 converted by the first comparator.
상기 제1 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D1)는 상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)와 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)의 값이 같은 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)와 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)의 값이 상이한 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 구형파이고, 상기 제2 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D2)는 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)와 상기 위상천이기에 의해 천이된 구형파(VS)의 값이 같은 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)와 상기 위상천이기에 의해 천이된 구형파(VS)의 값이 상이한 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 구형파일 수 있다. The differential wave D 1 generated by the first differential wave generator is a time interval in which the square wave V C1 converted by the first comparator and the square wave V C2 converted by the second comparator have the same value. has a value of 0, and is a square wave having a value of 1 in a time interval in which the values of the square wave (V C1 ) converted by the first comparator and the square wave (V C2 ) converted by the second comparator are different, and The differential wave D 2 generated by the second differential wave generator is 0 in the time interval in which the square wave V C2 converted by the second comparator and the square wave V S shifted by the phase shifter have the same value. It may have a value of and may have a value of 1 in a time interval in which the values of the square wave V C2 converted by the second comparator and the square wave V S shifted by the phase shifter are different.
상기 제1 위상차결정모듈은 상기 제1 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D1)및 상기 제2 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D2) 각각의 평균값에 기초하여 상기 바이패스 교류전압과 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 간의 위상차를 결정할 수 있다.The first phase difference determination module of the first differential derivative produced by the group difference wave (D 1) and the second difference derives the resulting difference by the group wave (D 2) to the bypass flow based on the respective average values A phase difference between the voltage and the output AC voltage of the first inverter may be determined.
상기 제1 위상결정모듈은 상기 제1 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D1)를 상기 차분파(D1)의 평균값을 나타내는 DC파(A1)로 변환하는 제1 평균필터; 및 상기 제2 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D2)를 상기 차분파(D2)의 평균값을 나타내는 DC파(A2)로 변환하는 제2 평균필터를 포함할 수 있다.The first phase determination module includes: a first average filter for converting the differential wave (D 1 ) generated by the first differential wave generator into a DC wave (A 1 ) representing an average value of the differential wave (D 1 ); and a second average filter for converting the differential wave D 2 generated by the second differential wave generator into a DC wave A 2 representing an average value of the differential wave D 2 .
상기 제1 위상결정모듈은 상기 제1 평균필터에 의해 변환된 DC파(A1) 및 상기 제2 평균필터에 의해 변환된 DC파(A2) 각각을 디지털신호(C1, C2)로 변환하는 제1 아날로그-디지털 컨버터를 더 포함하고, 상기 디지털신호(C1)는 상기 제1 평균필터에 의해 변환된 DC파(A1)의 평균값을 나타내고, 상기 디지털신호(C2)는 상기 제2 평균필터에 의해 변환된 DC파(A2)의 평균값을 나타낼 수 있다.The first phase determination module converts each of the DC wave (A 1 ) converted by the first average filter and the DC wave (A 2 ) converted by the second average filter into a digital signal (C 1 , C 2 ) A first analog-to-digital converter for converting is further included, wherein the digital signal (C 1 ) represents an average value of the DC wave (A 1 ) converted by the first average filter, and the digital signal (C 2 ) is the It may represent an average value of the DC wave (A 2 ) converted by the second average filter.
상기 제1 위상결정모듈은 상기 제1 아날로그-디지털 컨버터에 의해 변환된 디지털 신호(C1, C2) 각각이 나타내는 평균값의 크기에 기초하여 상기 바이패스 교류전압과 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 간의 위상차를 결정하는 제1 위상차판별기; 및 상기 제1 위상차판별기에 의해 결정된 상기 바이패스 교류전압과 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 간의 위상차에 기초하여 상기 제1 인버터의 출력 교류전압의 위상을 천이시킴으로써 상기 제1 인버터의 출력 교류전압을 상기 바이패스 교류전압을 추종하여 동기화시키는 제1 인버터제어기를 더 포함할 수 있다.The first phase determination module includes the bypass AC voltage and the output AC voltage of the first inverter based on the magnitude of the average value represented by each of the digital signals C 1 , C 2 converted by the first analog-to-digital converter a first phase difference discriminator for determining a phase difference between the two; and by shifting the phase of the output AC voltage of the first inverter based on the phase difference between the bypass AC voltage determined by the first phase difference separator and the output AC voltage of the first inverter, the output AC voltage of the first inverter It may further include a first inverter controller for synchronizing by following the bypass AC voltage.
상기 무정전 전원장치의 제2 인버터의 출력 교류전압 파형을 구형파(VC3)로 변환하는 제3 비교기; 상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)와 상기 제3 비교기에 의해 변환된 구형파(VC3)간의 차분을 나타내는 차분파(D3)를 생성하는 제3 차분파생성기; 상기 위상천이기에 의해 위상 천이된 구형파(VS)와 상기 제3 비교기에 의해 변환된 구형파(VC3)간의 차분을 나타내는 차분파(D4)를 생성하는 제4 차분파생성기; 상기 제3 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D3)와 상기 제4 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D4)에 기초하여 상기 바이패스 교류전압과 상기 제2 인버터의 출력 교류전압 간의 위상차를 결정하는 제2 위상차결정모듈; 상기 제2 위상차결정모듈에 의해 결정된 위상차에 따라 상기 제2 인버터의 출력 교류전압의 위상을 제어하는 제2 인터버제어기를 더 포함할 수 있다.a third comparator for converting the output AC voltage waveform of the second inverter of the uninterruptible power supply into a square wave (V C3 ); a third differential wave generator that generates a differential wave D 3 representing a difference between the square wave V C1 converted by the first comparator and the square wave V C3 converted by the third comparator; a fourth differential wave generator for generating a differential wave D 4 representing a difference between the phase shifted square wave V S by the phase shifter and the square wave V C3 converted by the third comparator; The bypass AC voltage and the output AC voltage of the second inverter based on the differential wave D 3 generated by the third differential wave generator and the differential wave D 4 generated by the fourth differential wave generator a second phase difference determining module for determining a phase difference between the two; It may further include a second inverter controller for controlling the phase of the output AC voltage of the second inverter according to the phase difference determined by the second phase difference determining module.
무정전 전원장치에 전력을 공급하는 외부 교류 전원의 정전 여부를 판별하는 정전판별회로를 더 포함하고, 상기 정전판별회로에 의해 판별된 상기 외부 교류 전원의 정전 여부에 기초하여 상기 바이패스 교류전압, 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 및 상기 제2 인버터의 출력 교류전압 중 어느 하나의 전압의 파형이 상기 제1 비교기에 의해 변환될 수 있다.Further comprising a power failure discrimination circuit for determining whether an external AC power source for supplying power to the uninterruptible power supply device is out of power, the bypass AC voltage, the A waveform of any one of the output AC voltage of the first inverter and the output AC voltage of the second inverter may be converted by the first comparator.
상기 정전판별회로에 의해 상기 외부 교류전원이 정전이 아닌 것으로 판별되면 상기 바이패스 교류전압의 파형이 상기 제1 비교기에 의해 변환되고, 상기 외부 교류전원이 정전인 것으로 판별되면 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 또는 상기 제2 인버터의 출력 교류전압 중 미리 설정된 어느 하나의 전압의 파형이 상기 제1 비교기에 의해 변환될 수 있다.When it is determined that the external AC power is not blackout by the power failure determination circuit, the waveform of the bypass AC voltage is converted by the first comparator, and when it is determined that the external AC power is blackout, the output of the first inverter A waveform of any one preset among the AC voltage and the output AC voltage of the second inverter may be converted by the first comparator.
바이패스 교류전압과 인버터 출력 교류전압으로부터 변형된 아날로그 신호를 생성하고, 생성된 아날로그 신호를 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 디지털 신호로 변환한 후 위상차 판별 알고리즘을 통해 바이패스 교류전압과 인버터 출력 교류전압 간의 위상차를 판별하고, 판별된 위상차에 기초하여 인버터 출력 교류전압의 위상을 제어하여 바이패스 교류전압과 인버터 출력 교류전압의 위상을 동기화시킴으로써 보다 간단한 회로를 이용하여 빠르고 정확하게 바이패스 교류전압과 인버터 출력 교류전압의 위상을 동기화시킬 수 있다. A transformed analog signal is generated from the bypass AC voltage and the inverter output AC voltage, the generated analog signal is converted into a digital signal using an analog-to-digital converter, and the bypass AC voltage and inverter output AC voltage are used through a phase difference discrimination algorithm By determining the phase difference between the two and controlling the phase of the inverter output AC voltage based on the determined phase difference to synchronize the phases of the bypass AC voltage and the inverter output AC voltage, the bypass AC voltage and inverter output are quickly and accurately using a simpler circuit. The phase of AC voltage can be synchronized.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 위상 동기 기기를 포함하는 무정전 전원장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 위상 동기 기기의 구성도이다.
도 3 내지 도 8은 도 2에 도시된 위상 동기 기기의 각 구성의 출력신호를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따르는 인버터 제어기의 동작을 나타낸 표이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 위상 동기 기기를 포함하는 무정전 전원장치를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 위상 동기 기기의 구성도이다.1 is a diagram illustrating an uninterruptible power supply including a phase-locked device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the phase-locking device shown in FIG. 1 .
3 to 8 are diagrams illustrating output signals of each component of the phase-locking device shown in FIG. 2 .
9 is a table showing the operation of the inverter controller according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating an uninterruptible power supply including a phase-locked device according to another embodiment of the present invention.
11 is a block diagram of the phase-locking device shown in FIG. 10 .
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 본 발명의 실시예는 본 발명은 무정전 전원장치에서 바이패스 전압과 인버터의 출력 전압의 위상을 동기화할 수 있는 무정전 전원장치의 위상 동기 기기에 관한 것으로, 간략하게 ‘위상 동기 기기’로 호칭될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiment of the present invention described below relates to a phase synchronization device of an uninterruptible power supply device capable of synchronizing the phases of a bypass voltage and an output voltage of an inverter in the uninterruptible power supply device, and briefly 'phase synchronization device' can be called as
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 위상 동기 기기를 포함하는 무정전 전원장치를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 무정전 전원장치는 대표적으로 정류기(110), 인버터(120) 및 배터리(130)로 구성된다. 무정전 전원장치는 이러한 대표적인 구성요소 외에 정류기(110), 인버터(120)의 동작을 제어하는 제어기, 각종 스위치 등 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.1 is a diagram illustrating an uninterruptible power supply including a phase-locked device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the uninterruptible power supply device typically includes a
정류기(110)는 무정전 전원장치에 전력을 공급하는 외부 상용전원으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 인버터(120)는 정류기(110)에 의해 변환된 직류 전력 또는 배터리(130)로부터 공급된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 교류 부하에 공급한다. 한편, 무정전 전원장치의 초기 기동시 또는 유지 보수 시 교류 부하에 교류 전력을 공급하기 위해 외부 전원으로부터의 상용교류 전력이 인입되는 교류입력포트와 교류 부하에 공급될 교류전력이 출력되는 교류출력포트를 연결하는 바이패스라인(LB)이 형성된다. 바이패스라인(LB)과 인버터(120)의 출력단자에는 각각 스위치가 설치되어 있고, 무정전 전원장치는 각 스위치의 온오프에 따라 외부 전원으로부터의 교류 전력이 바이패스라인(LB)을 통해 교류 부하에 공급되는 바이패스 공급모드 또는 인버터(120)에 의해 변환된 교류전력이 교류 부하에 공급되는 인버터 공급모드로 동작된다. 인버터 공급모드로 동작 시, 정류기(110)에 의해 변환된 직류전력 중 일부는 인버터(120)로 입력되어 교류전력으로 변환되고, 나머지는 배터리(130)로 입력되어 배터리를 충전한다. 배터리(130)에 충전된 직류전력은 정전 등 외부 상용전원으로부터의 전력 공급이 중단되는 경우에 방전되어 교류 부하에 공급된다.The
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 바이패스라인(LB)을 통해 전달되는 외부 전원으로부터의 교류 전력을 바이패스 교류전력으로, 바이패스라인(LB)을 통해 전달되는 외부 전원으로부터의 교류 전력의 교류전압을 바이패스 교류전압(VB)으로 지칭할 수 있다. 또한, 인버터(120)에 의해 변환되어 출력된 교류전력을 인버터 출력 교류전력으로, 인버터(120)에 의해 변환되어 출력된 교류전력의 교류전압을 인버터 출력 교류전압(VI)으로 지칭할 수 있다.Hereinafter, for convenience of explanation, the AC power from the external power supply is passed through the bypass line (L B) to by-pass the AC power, the AC power from the external power supply is passed through the bypass line (L B) The AC voltage of may be referred to as a bypass AC voltage (V B ). In addition, the AC power converted by the
본 발명의 일 실시예에 따르는 위상 동기 기기(100)는 바이패스 교류전압(VB) 및 인버터 출력 교류전압(VI)을 센싱하고, 센싱된 바이패스 교류전압(VB) 및 인버터 출력 교류전압(VI)에 기초하여 바이패스 교류전압(VB) 및 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 제어함으로써, 무정전 전원장치의 동작이 바이패스 공급모드에서 인버터 공급모드로 전환 시 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상과 바이패스 교류전압(VB)의 위상을 동기화시킨다. The
이하에서는, 도 2 내지 도 11을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 위상 동기 기기의 실시예를 살펴보도록 한다.Hereinafter, an embodiment of a phase-locked device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 11 .
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 동기 기기의 구성도이다. 도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 동기 기기는 제1 비교기(210), 제2 비교기(220), 위상천이기(230), 제1 차분파생성기(240), 제2 차분파생성기(250), 위상차결정모듈(260) 및 인버터제어기(270)로 구성된다.2 is a block diagram of a phase-locking device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , a phase synchronization device according to an embodiment of the present invention includes a
제1 비교기(210)는 무정전 전원장치에 전력을 공급하는 외부 상용전원으로부터의 바이패스 교류전압(VB)의 파형을 구형파(VC1)로 변환한다. 제1 비교기(210)는 바이패스 교류전압(VB) 파형과 영 전위를 비교함으로써 바이패스 교류전압(VB) 파형을 구형파로 변환할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 비교기(210)는 연산증폭기(OP AMP: operation amplifier)를 이용한 제로크로싱 검출기(zero-crossing detector)로 구현될 수 있다. 제로크로싱 검출기로 구현된 제1 비교기(210)는 포지티브 입력단, 네거티브 입력단, 및 출력단을 갖는다. The first comparator 210 converts the waveform of the bypass AC voltage (V B ) from the external commercial power supply supplying power to the uninterruptible power supply device into a square wave (V C1 ). The
제1 비교기(210)는 포지티브 입력단에 인가된 바이패스 교류전압(VB)의 크기가 네거티브 입력단에 인가된 전압, 즉 0V보다 큰 경우에는 출력단을 통해 미리 설정된 크기를 갖는 하이(high)값(예컨대, 5V)을 출력하고, 포지티브 입력단에 인가된 바이패스 교류전압(VB)의 크기가 0V보다 작은 경우에는 미리 설정된 크기를 갖는 로우(low)값(예컨대, 0V)을 출력함으로써 바이패스 교류전압(VB) 파형을 구형파(VC1)로 변환할 수 있다. The
도 3을 참조하여 살펴보면, 제1 비교기(210)에 의해 변환된 파형(VC1)이 바이패스 교류전압(VB)이 0V보다 큰 경우에는 하이값을, 바이패스 교류전압(VB)이 0V보다 작은 경우에는 로우값을 갖는 구형파가 생성됨을 확인할 수 있다.Referring to 3, the
제2 비교기(220)는 인버터(120)의 출력 교류전압(VI)의 파형을 구형파(VC2)로 변환한다. 제2 비교기(220)는 인버터(120)의 출력 교류전압(VI) 파형과 영 전위를 비교함으로써 인버터(120)의 출력 교류전압(VI) 파형을 구형파로 변환할 수 있다. 제2 비교기(220) 또한 연산증폭기를 이용한 제로크로싱 검출기로 구현될 수 있다. 제로크로싱 검출기로 구현된 제2 비교기(220)는 포지티브 입력단, 네거티브 입력단, 및 출력단을 갖는다. The
제2 비교기(220)는 포지티브 입력단에 인가된 인버터 출력 교류전압(VI)의 크기가 네거티브 입력단에 인가된 전압, 즉 0V보다 큰 경우에는 출력단을 통해 미리 설정된 크기를 갖는 하이값(예컨대, 5V)을 출력하고, 포지티브 입력단에 인가된 인버터 출력 교류전압(VI)의 크기가 0V보다 작은 경우에는 미리 설정된 크기를 갖는 로우값(예컨대, 0V)을 출력함으로써 인버터 출력 교류전압(VI) 파형을 구형파(VC2)로 변환할 수 있다. 이때, 제1 비교기(210)와 제2 비교기(220)는 동일한 하이값 및 로우값을 갖는다.The
도 3을 참조하여 살펴보면, 제2 비교기(220)에 의해 변환된 파형(VC2)이 인버터 출력 교류전압(VI)이 0V보다 큰 경우에는 하이값을, 인버터 출력 교류전압(VI)이 0V보다 작은 경우에는 로우값을 갖는 구형파가 생성됨을 확인할 수 있다.Referring to 3, the
위상천이기(230)는 제1 비교기(210)에 의해 변환된 구형파(VC1)의 위상을 천이시킨다. 보다 구체적으로, 위상천이기(230)는 제1 비교기(210)에 의해 변환된 구형파(VC1)의 위상을 90°천이시킨다. 도 3을 참조하여 살펴보면, 제1 비교기(210)에 의해 변환된 구형파(VC1)가 위상천이된 구형파(VS)는 구형파(VC1)를 시간축으로 1/4주기만큼 이동시킨, 즉 위상이 90°천이된 구형파로 변환됨을 확인할 수 있다. 위상천이기(230)는 연산증폭기를 이용한 올패스필터(all pass filter)로 구현될 수 있다.The
제1 차분파생성기(240)는 제1 비교기(210)에 의해 변환된 구형파(VC1)와 제2 비교기(220)에 의해 변환된 구형파(VC2)간의 차분을 나타내는 차분파(difference wave)(D1)를 생성한다. 차분파(D1)는 제1 비교기(210)에 의해 변환된 구형파(VC1)의 파형의 값과 제2 비교기(220)에 의해 변환된 구형파(VC2)의 파형의 값의 차이에 따르는 값을 갖는 구형파이다. 제1 차분파생성기(240)는 제1 비교기(210)에 의해 변환된 구형파(VC1)와 제2 비교기(220)에 의해 변환된 구형파(VC2)를 비교하여 구형파(VC1)와 구형파(VC2)의 값이 같은 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 구형파(VC1)와 구형파(VC2)의 값이 다른 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 구형파를 차분파(D1)로 생성한다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 차분파생성기(240)는 XOR 논리게이트를 이용하여 구현될 수 있다.The first
도 3을 참조하면, 차분파(D1)는 구형파(VC1)와 구형파(VC2)가 동일한 값, 즉 구형파(VC1)와 구형파(VC2)가 각각 하이값을 갖거나, 혹은 각각 로우값을 갖는 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 구형파(VC1)와 구형파(VC2)가 상이한 값, 즉 구형파(VC1)는 하이값을 갖고 구형파(VC2)는 로우값을 갖는 시간 구간 또는 구형파(VC1)는 로우값을 갖고 구형파(VC2)는 하이값을 갖는 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , in the differential wave D1 , the square wave V C1 and the square wave V C2 have the same value, that is, the square wave V C1 and the square wave V C2 have a high value, or a low value, respectively. In the time interval having a value, it has a value of 0 , and the square wave (V C1 ) and the square wave (V C2 ) have different values, that is, the square wave (V C1 ) has a high value and the square wave (V C2 ) has a low value. Alternatively, it may be confirmed that the square wave V C1 has a low value and the square wave V C2 has a value of 1 in a time interval having a high value.
제2 차분파생성기(250)는 제2 비교기(220)에 의해 변환된 구형파(VC2)와 위상천이기(230)에 의해 위상이 천이된 구형파(VS)간의 차분을 나타내는 차분파(D2)를 생성한다. 차분파(D2)는 제2 비교기(220)에 의해 변환된 구형파(VC2)의 파형의 값과 위상천이기(230)에 의해 천이된 구형파(VS)의 파형의 값의 차이에 따르는 값을 갖는 구형파이다. 제2 차분파생성기(250)는 제2 비교기(220)에 의해 변환된 구형파(VC2)와 위상천이기(230)에 의해 천이된 구형파(VS)를 비교하여 구형파(VC2)와 구형파(VS)의 값이 같은 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 구형파(VC2)와 구형파(VS)의 값이 다른 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 구형파를 차분파(D2)로 생성한다. 본 발명의 일 실시예에서, 제2 차분파생성기(250)는 XOR 논리게이트를 이용하여 구현될 수 있다.The second
도 3을 참조하면, 차분파(D2)는 구형파(VC2)와 구형파(VS)가 동일한 값, 즉 구형파(VC2)와 구형파(VS)가 각각 하이값을 갖거나, 혹은 각각 로우값을 갖는 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 구형파(VC2)와 구형파(VS)가 상이한 값, 즉 구형파(VC2)는 하이값을 갖고 구형파(VS)는 로우값을 갖는 시간 구간 또는 구형파(VC2)는 로우값을 갖고 구형파(VS)는 하이값을 갖는 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 것을 확인할 수 있다.3, the differential wave (D 2) is a square wave (V C2) and a square wave (V S) with the same value, i.e., a square wave (V C2) and a square wave (V S) has or have a respective high value, or respectively In the time interval having a low value, it has a value of 0 , and the square wave (V C2 ) and the square wave (V S ) have different values, that is, the square wave (V C2 ) has a high value and the square wave (V S ) has a low value. It can be seen that the interval or square wave V C2 has a low value and the square wave V S has a value of 1 in a time interval having a high value.
위상차결정모듈(260)은 제1 차분파생성기(240)에 의해 생성된 차분파(D1)와 제2 차분파생성기(250)에 의해 생성된 차분파(D2)에 기초하여 바이패스 교류전압(VB)과 인버터(120)의 출력 교류전압(VI) 간의 위상차를 결정한다.The phase
본 발명의 일 실시예에서, 위상차결정모듈(260)은 제1 평균필터(261), 제2 평균필터(262), 아날로그-디지털 컨버터(263) 및 위상차판별기(264)로 구성될 수 있다. 이하에서는 “인버터(120)의 출력 교류전압”을 간략하게 “인버터 출력 교류 전압”으로 호칭할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the phase
제1 평균필터(261)는 제1 차분파생성기(240)에 의해 생성된 차분파(D1)를 차분파(D1)의 평균값을 나타내는 DC(Direct Current)파(A1)로 변환한다. 제1 평균필터(261)는 저역통과필터(Low-pass filter)로 구현될 수 있다. 도 3을 참조하면, 제1 평균필터(261)에 의해 출력된 파형(A1)은 일정한 상수값을 갖는 DC파로 표현되며, 이때의 일정한 상수값은 차분파(D1)의 평균값을 가지는 것을 확인할 수 있다.The first
제2 평균필터(262)는 제2 차분파생성기(250)에 의해 생성된 차분파(D2)를 차분파(D2)의 평균값을 나타내는 DC파(A2)로 변환한다. 제2 평균필터(262)는 저역통과필터로 구현될 수 있다. 도 3을 참조하면, 제2 평균필터(262)에 의해 출력된 파형(A2)은 일정한 상수값을 갖는 DC파로 표현되며, 이 때의 일정한 상수값은 차분파(D2)의 평균값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 제1 평균필터(261)에 의해 변환된 DC파(A1)와 제2 평균필터(262)에 의해 변환된 DC파(A2)를 비교하여 보면, 차분파(D2)에 비해 상대적으로 1의 값을 갖는 시간 구간이 많은 차분파(D1)가 제1 평균필터(261)에 의해 변환된 DC파(A1)의 값이 차분파(D2)가 제2 평균필터(262)에 의해 변환된 DC파(A2)보다 큰 상수값을 가지는 것을 확인할 수 있다.The second
아날로그-디지털 컨버터(263)는 제1 평균필터(261)에 의해 변환된 DC파(A1) 및 제2 평균필터(262)에 의해 변환된 DC파(A2)를 입력받아 각각의 DC파(A1, A2)를 디지털값으로 변환한 상수값(C1, C2)을 출력한다. 예컨대, DC파(A1)가 상수값 0.4를 갖는 DC 파형이고, DC파(A2)가 상수값 0.2를 갖는 DC 파형이라면, 아날로그-디지털 컨버터(263)는 DC파(A1) 및 DC파(A2)을 입력받아 각각에 대해 상수값(C1) 0.4, 상수값(C2) 0.2를 출력할 수 있다.The analog-to-
위상차판별기(264)는 아날로그-디지털 컨버터(263)에 의해 출력된 상수값(C1 및 C2)에 기초하여 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)를 판별한다. The
도 9는 상수값(C1) 및 상수값(C2)에 기초하여 위상차판별기(264)에 의해 결정되는 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 기재된 표가 도시된다. 도 9에 의하면, 일 예에서, 위상차판별기(264)는 아날로그-디지털 컨버터(263)에 의해 출력된 상수값(C1)이 0.4, 상수값(C2)가 0.2인 경우, 상수값(C1) 및 상수값(C2)가 0.5보다 작으므로, 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 0°보다는 크고 90°보다는 작거나 같은 것으로 판별한다. 다른 예에서, 위상차판별기(264)는 아날로그-디지털 컨버터(263)에 의해 출력된 상수값(C1)이 0.7, 상수값(C2)가 0.3인 경우, 상수값(C1)은 0.5보다 크고 상수값(C2)은 0.5보다 작은 값을 가지므로, 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 90°보다는 크고 180°보다는 작거나 같은 것으로 판별한다.9 is a constant value (C 1 ) and a constant value (C 2 ) The phase difference (θ) between the bypass AC voltage (V B ) and the inverter output AC voltage (V I ) determined by the
인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)에 의해 판별된 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)에 기초하여 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 제어한다. 보다 구체적으로, 인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)에 의해 판별된 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)에 따라 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 마이너스(-)방향 또는 플러스(+) 방향으로 이동시켜, 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)이 동기화되도록 한다. 도 9를 참조하면, 인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)에 의해 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 180°보다는 크고 270°보다는 작거나 같은 것으로 판별되면, 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상이 현재 위상에서 플러스(+) 방향으로 이동하도록 인버터 출력 교류전압(VI)을 제어함으로써, 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)를 감소시킨다.
인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)에 의해 판별된 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)에 따라 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 마이너스(-)방향 또는 플러스(+)방향으로 미리 설정된 각도만큼 이동시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, 인버터제어기(270)는 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 3°씩 이동시킬 수 있다. The
인버터제어기(270)에 의해 위상이 이동된 인버터 출력 교류전압(VI)의 파형은 다시 제2 비교기(220)에 의해 구형파(VC2)로 변환되는 과정을 거쳐 위상차판별기(264)에 의해 바이패스 교류전압(VB)과의 위상차(θ)가 판별되고, 인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)에 의해 판별된 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)에 따라 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 마이너스(-)방향 또는 플러스(+)방향으로 미리 설정된 각도(예컨대, 3°)만큼 이동시킨다. 이렇게, 위상차판별기(264)에 의한 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ) 판별과 인버터제어기(270)에 의한 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상 이동은 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 미리 설정된 임계값(예컨대, 5°) 이하가 될 때까지 이루어진다. 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상 이동의 중단이 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 0°이 되는 시점이 아니라, 미리 설정된 임계값(예컨대, 5°) 이하가 되는 시점으로 설정되는 것은, 위상차(θ)가 0°이 될 때까지 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 제어하는 경우 위상 동기 기기에 과도한 부하가 인가되어 동기 효율이 저하될 수 있기 때문이다. The waveform of the inverter output AC voltage (V I ) whose phase is shifted by the inverter controller 270 is again converted into a square wave (V C2 ) by the
도 3 내지 도 8은 도 2에 도시된 위상 동기 기기의 각 구성의 출력신호를 도시한 도면이다. 이하에서는 서로 다른 위상차(θ)의 상황에서 위상 동기 기기(100)의 각 구성의 출력신호를 도시한 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 위상 동기 기기의 동작을 살펴보도록 한다.3 to 8 are diagrams illustrating output signals of each component of the phase-locking device shown in FIG. 2 . Hereinafter, the operation of the phase-locked device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 8 showing output signals of each component of the phase-locked
도 3은 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 0°보다는 크고 90°보다는 작거나 같은 경우의 위상 동기 기기(100)의 각 구성의 출력신호를 도시한 도면이다.3 is an output signal of each component of the
제1 비교기(210)는 바이패스 교류전압(VB)을 감지하여 바이패스 교류전압(VB)의 파형이 영(0)전위 보다 큰 시간 구간에서는 하이값(예컨대, 5V)을 갖고, 영(0)전위 보다 작은 시간 구간에서는 로우값(예컨대, 0V)를 갖는 구형파(VC1)로 변환한다. 제2 비교기(220)는 의해 인버터 출력 교류전압(VI)을 감지하여 인버터 출력 교류전압(VI)의 파형이 영(0)전위 보다 큰 시간 구간에서는 하이값(예컨대, 5V)을 갖고, 영(0)전위 보다 작은 시간 구간에서는 로우값(예컨대, 0V)를 갖는 구형파(VC2)로 변환한다. 위상천이기(230)는 제1 비교기(210)에 의해 변환된 구형파(VC1)을 90°위상천이시켜 구형파(VS)로 변환한다.The
제1 차분파생성기(240)는 제1 비교기(210)에 의해 변환된 구형파(VC1)와 제2 비교기(220)에 의해 변환된 구형파(VC2)를 입력받아 구형파(VC1)와 구형파(VC2)를 비교하여, 구형파(VC1)와 구형파(VC2)의 값이 같은 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 구형파(VC1)와 구형파(VC2)의 값이 상이한 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 차분파(D1)를 생성한다. 제2 차분파생성기(250)는 제2 비교기(220)에 의해 변환된 구형파(VC2)와 위상천이기(230)에 의해 위상이 천이된 구형파(VS)를 입력받아 구형파(VC2)와 구형파(VS)를 비교하여, 구형파(VC2)와 구형파(VS)의 값이 같은 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 구형파(VC2)와 구형파(VS)의 값이 상이한 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 차분파(D2)를 생성한다.The first
제1 평균필터(261)는 제1 차분파생성기(240)에 의해 생성된 차분파(D1)를 차분파(D1)의 평균값을 나타내는 DC파(A1)로 변환하고, 제2 평균필터(262)는 제2 차분파생성기(250)에 의해 생성된 차분파(D2)를 차분파(D2)의 평균값을 나타내는 DC파(A2)로 변환한다. The first
아날로그-디지털 컨버터(263)는 제1 평균필터(261)에 의해 변환된 DC파(A1) 및 제2 평균필터(262)에 의해 변환된 DC파(A2)를 입력받아 각각의 DC파(A1 및 A2)를 디지털값으로 변환한 상수값(C1 및 C2)을 출력한다. 도 3에서 확인할 수 있듯이, DC파(A1) 및 DC파(A2)가 변환된 상수값(C1) 및 상수값(C2) 모두 0.5 미만의 값을 갖는 것을 알 수 있다. 위상차판별기(264)는 아날로그-디지털 컨버터(263)에 의해 출력된 상수값(C1) 및 상수값(C2) 모두 0.5 미만의 값을 가지므로, 도 9에 도시된 위상차 판별 알고리즘에 따라 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 0°보다는 크고 90°보다는 작거나 같은 것으로 판별한다.The analog-to-
인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)의 위상차판별 결과에 따라 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 마이너스(-) 방향으로 미리 설정된 각도(예컨대, 3°) 이동시킨다. 인버터제어기(270)에 의해 위상이 이동된 인버터 출력 교류전압(VI)은 바이패스 교류전압(VB)과의 위상차 판별 및 판별 결과에 따른 위상 이동을 반복하면서 바이패스 교류전압(VB)과 위상이 동기화된다.The
도 4 내지 도 8에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 위상 동기 기기의 제1 비교기(210), 제2 비교기(220), 위상천이기(230), 제1 차분파생성기(240), 제2 차분파생성기(250), 제1 평균필터(261), 제2 평균필터(262) 및 아날로그-디지털 컨버터(263)에 대한 설명은 도 3에 도시된 것과 다르지 않으므로, 기재가 장황해지는 것을 방지하기 위해 이하 도 4 내지 도 8에 대한 설명에서는 도 3에 기재된 것으로 갈음하기로 한다.The
도 4는 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 90°보다는 크고 180°보다는 작거나 같은 경우의 위상 동기 기기(100)의 각 구성의 출력신호를 도시한 도면이다. 4 is an output signal of each component of the
위상차판별기(264)는 아날로그-디지털 컨버터(263)에 의해 출력된 상수값(C1)이 0.5 보다 크고, 상수값(C2)이 0.5 보다 작은 값을 가지므로, 도 9에 도시된 위상차 판별 알고리즘에 따라 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 90°보다는 크고 180°보다는 작거나 같은 것으로 판별한다.Since the
인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)의 위상차판별 결과에 따라 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 마이너스(-) 방향으로 미리 설정된 각도(예컨대, 3°) 이동시킨다. The
도 5는 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 180°일 때의 위상 동기 기기(100)의 각 구성의 출력신호를 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating output signals of each configuration of the phase-locking
위상차판별기(264)는 아날로그-디지털 컨버터(263)에 의해 출력된 상수값(C1)이 1이고, 상수값(C2)이 0.5를 가지므로, 도 9에 도시된 위상차 판별 알고리즘에 따라 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 180°인 것으로 판별한다.The
인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)의 위상차판별 결과에 따라 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 마이너스(-) 방향 또는 플러스(+) 방향으로 미리 설정된 각도(예컨대, 3°) 이동시킨다. 위상차판별기(264)에 의해 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 180°로 판별된 경우, 인버터제어기(270)가 인버터 출력 교류전압(VI)을 마이너스(-) 방향으로 이동시킬지 플러스(+) 방향으로 이동시킬지는 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다.The
도 6은 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 180°보다는 크고 270°보다는 작거나 같은 경우의 위상 동기 기기(100)의 각 구성의 출력신호를 도시한 도면이다. 6 is an output signal of each component of the
위상차판별기(264)는 아날로그-디지털 컨버터(263)에 의해 출력된 상수값(C1) 및 상수값(C2)가 모두 0.5 보다 큰 값을 가지므로, 도 9에 도시된 위상차 판별 알고리즘에 따라 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 180°보다는 크고 270°보다는 작거나 같은 것으로 판별한다.Since the
인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)의 위상차판별 결과에 따라 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 플러스(+) 방향으로 미리 설정된 각도(예컨대, 3°) 이동시킨다. The
도 7은 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 180°보다는 크고 270°보다는 작거나 같은 경우의 위상 동기 기기(100)의 각 구성의 출력신호를 도시한 도면이다. 7 is an output signal of each component of the
위상차판별기(264)는 아날로그-디지털 컨버터(263)에 의해 출력된 상수값(C1)이 0.5 미만의 값을 가지고, 상수값(C2)가 0.5 보다 큰 값을 가지므로, 도 9에 도시된 위상차 판별 알고리즘에 따라 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 270°보다는 크고 360°보다는 작거나 같은 것으로 판별한다.Since the
인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)의 위상차판별 결과에 따라 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상을 플러스(+) 방향으로 미리 설정된 각도(예컨대, 3°) 이동시킨다. The
도 8은 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 0°인 경우의 위상 동기 기기(100)의 각 구성의 출력신호를 도시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating output signals of each configuration of the phase-locking
위상차판별기(264)는 아날로그-디지털 컨버터(263)에 의해 출력된 상수값(C1)이 0의 값을 가지고, 상수값(C2)가 0.5의 가지므로, 도 9에 도시된 위상차 판별 알고리즘에 따라 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 0°, 즉 동기화가 이루어진 것으로 판별한다.The
인버터제어기(270)는 위상차판별기(264)의 위상차판별 결과에 따라 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상 이동시키지 않는다. The
한편, 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차(θ)가 0°인 경우와 180°인 경우에 상수값(C2)은 모두 0.5로 동일하다. 이는, 본 발명의 실시예에 따른 위상 동기 기기(100)의 위상 동기 판별 방법이 180°를 기준으로 대칭되기 때문이다. 본 발명의 실시예에 따르는 위상 동기 기기(100)는 상수값(C2) 뿐 아니라 상수값(C1)도 함께 고려하여 위상차를 판별함으로써 위상차(θ)가 0°인 경우와 180°인 경우를 구분할 수 있다.On the other hand, when the phase difference (θ) between the bypass AC voltage (V B ) and the inverter output AC voltage (V I ) is 0° and 180°, the constant value (C 2 ) is the same as 0.5 for both. This is because the phase synchronization determination method of the
본 발명의 실시예에 따른 위상 동기 기기(100)에 의하면, 빠르게 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI)의 위상차를 판별하고 제어할 수 있으며, 보다 간단한 회로로 구현 가능하여 비용면에서도 이점이 있다.According to the
한편, 근래에는 무정전 전원 공급 장치의 신뢰성을 높이기 위해서 또는 용량을 증가시키기 위해 도 10에 도시된 것과 같은 병렬 운전하는 무정전 전원장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 도 10을 참조하여 살펴보면, 병렬 운전하는 무정전 전원장치는 대표적으로 제1 정류기(1010), 제2 정류기(1020), 제1 인버터(1030), 제2 인버터(1040) 및 배터리(130)로 구성된다. 병렬 운전하는 무정전 전원장치는 이러한 대표적인 구성요소 외에 제1 정류기(1010), 제2 정류기(1020), 제1 인버터(1030), 제2 인버터(1040)의 동작을 제어하느 제어기, 각종 스위치 등 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.On the other hand, in recent years, in order to increase the reliability or capacity of the uninterruptible power supply, the demand for an uninterruptible power supply device operated in parallel as shown in FIG. 10 is increasing. Referring to FIG. 10 , an uninterruptible power supply device operated in parallel is typically composed of a
제1 정류기(1010) 및 제2 정류기(1020)는 무정전 전원장치에 전력을 공급하는 외부 전원으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 제1 인버터(1030) 및 제2 인버터(1040)는 제1 정류기(1010) 및 제2 정류기(1020)에 의해 변환된 직류 전력 또는 배터리(130)로부터 공급된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 교류 부하에 공급한다. 이하에서는, 제1 인버터(1030)에 의해 변환되어 출력된 교류전력을 제1 인버터 출력 교류전력으로, 제1 인버터(1030)에 의해 변환되어 출력된 교류전력의 교류전압을 제1 인버터 출력 교류전압(VI1)으로 지칭하고, 제2 인버터(1040)에 의해 변환되어 출력된 교류전력을 제2 인버터 출력 교류전력으로, 제2 인버터(1040)에 의해 변환되어 출력된 교류전력의 교류전압을 제2 인버터 출력 교류전압(VI2)으로 지칭할 수 있다.The
병렬운전 하는 무정전 전원장치 또한 바이패스 공급모드에서 인버터 공급모드로 전환 시 바이패스 교류전압(VB)의 위상, 제1 인버터 출력 교류전압 및 제2 인버터 출력 교류전압(VI2)의 위상이 동기화되어야 한다. When the uninterruptible power supply unit operated in parallel is also switched from the bypass supply mode to the inverter supply mode, the phase of the bypass AC voltage (V B ), the first inverter output AC voltage and the second inverter output AC voltage (V I2 ) are synchronized should be
본 발명의 다른 실시예에 따르는 위상 동기 기기(100)는 병렬 운전하는 무정전 전원장치의 바이패스 교류전압(VB), 제1 인버터 출력 교류전압(VI1) 및 제2 인버터 출력 교류전압(VI2)을 센싱하고, 센싱된 바이패스 교류전압(VB), 제1 인버터 출력 교류전압(VI1) 및 제2 인버터 출력 교류전압(VI2)에 기초하여 바이패스 교류전압(VB), 제1 인버터 출력 교류전압(VI1) 및 제2 인버터 출력 교류전압(VI2)의 위상을 제어함으로써, 병렬운전 하는 무정전 전원장치의 동작이 바이패스 공급모드에서 인버터 공급모드로 전환 시 바이패스 교류전압(VB)을 추종하여 제1 인버터 출력 교류 전압(VI1) 및 제2 인버터 출력 교류전압(VI2)의 위상을 동기화시킨다.The phase-locking
도 11은 병렬운전 하는 무정전 전원장치에서의 위상 동기 기기의 구성도이다. 도 11을 참조하여 살펴보면, 병렬운전 하는 무정전 전원장치에서의 위상 동기 기기는 정전판별회로(1160), 제1 비교기(210), 제2 비교기(220), 제3 비교기(1110), 위상천이기(230), 제1 차분파생성기(240), 제2 차분파생성기(250), 제3 차분파생성기(1120), 제4 차분파생성기(1130), 제1 위상차결정모듈(260), 제2 위상차결정모듈(1140), 제1 인버터제어기(270) 및 제2 인버터제어기(1150)로 구성된다. 여기서, 제1 위상차결정모듈(260) 및 제1 인버터제어기(270)는 단일 운전 무정전 전원장치의 위상차결정모듈(260) 및 인버터제어기(270)에 대응한다.11 is a block diagram of a phase-locked device in an uninterruptible power supply operating in parallel. Referring to FIG. 11 , the phase-lock device in the uninterruptible power supply device operated in parallel includes a power
이하에서는, 설명이 장황해지는 것을 방지하기 위해 단일 운전하는 무정전 전원장치에서의 위상 동기 기기와 비교하여 상이한 부분에 대해서만 설명하도록 한다.Hereinafter, in order to prevent the description from being verbose, only the different parts will be described compared to the phase-locked device in the uninterruptible power supply that operates in a single operation.
정전판별회로(1160)는 무정전 전원장치에 전력을 공급하는 외부 상용전원으로부터 전력을 공급받지 못하는 정전 상황이 발생하였는지 여부를 판별하고, 판별 결과에 따라 제1 비교기(210)에 입력되는 전압을 결정한다. 보다 구체적으로, 정전판별회로(1160)는 무정전 전원장치에 외부 상용전원이 인가되고 있으면(즉, 정전이 아닌 경우), 제1 비교기(210)에 의해 바이패스 교류전압(VB)의 파형이 변환되도록 한다. 반면, 정전판별회로(1160)는 정전으로 인해 외부 상용전원이 인가되지 않음이 결정되면, 제1 비교기(210)에 의해 제1 인버터 출력 교류전압(VI1) 또는 제2 인버터 출력 교류전압(VI2) 중 미리 설정된 하나의 전압의 파형이 변환되도록 한다.The power
제3 차분파생성기(1120)는 제1 비교기(210)에 의해 변환된 구형파(VC1)와 제3 비교기(1110)에 의해 변환된 구형파(VC3)를 비교하여 구형파(VC1)와 구형파(VC3)의 값이 같은 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 구형파(VC1)와 구형파(VC3)의 값이 다른 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 구형파를 차분파(D3)로 생성한다. The third
제4 차분파생성기(1130)는 위상천이기(230)에 의해 천이된 구형파(VS)와 제3 비교기(1110)에 의해 변환된 구형파(VC3)를 비교하여 구형파(VS)와 구형파(VC3)의 값이 같은 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 구형파(VS)와 구형파(VC3)의 값이 다른 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 구형파를 차분파(D4)로 생성한다. The fourth differential wave generator 1130 compares the square wave V S shifted by the
제2 위상차결정모듈(1140)은 제3 차분파생성기(1120)에 의해 생성된 차분파(D3)와 제4 차분파생성기(1130)에 의해 생성된 차분파(D4)에 기초하여 바이패스 교류전압(VB)과 제2 인버터의 출력 교류전압(VI2) 간의 위상차를 결정한다.The second phase
본 발명의 일 실시예에서, 제2 위상차결정모듈(1140)은 제3 평균필터(1141), 제4 평균필터(1142), 제2아날로그-디지털 컨버터(1143) 및 제2 위상차판별기(1144)로 구성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second phase
제3 평균필터(1141)는 제3 차분파생성기(1120)에 의해 생성된 차분파(D3)를 차분파(D3)의 평균값을 나타내는 DC파(A3)로 변환하고, 제4 평균필터(1142)는 제4 차분파생성기(1130)에 의해 생성된 차분파(D4)를 차분파(D4)의 평균값을 나타내는 DC파(A4)로 변환한다.The third
제2아날로그-디지털 컨버터(1143)는 제3 평균필터(1141)에 의해 변환된 DC파(A3) 및 제4 평균필터(1142)에 의해 변환된 DC파(A4)를 입력받아 각각의 DC파(A3 및 A4)를 디지털값으로 변환한 상수값(C3및 C4)을 출력한다. The second analog-to-
제2 위상차판별기(1144)는 도 9에 도시된 표의 알고리즘에 따라 위상차판별기(264)는 제2아날로그-디지털 컨버터(1143)에 의해 출력된 상수값(C3 및 C4)에 기초하여 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI2)의 위상차(θ)를 판별한다. The second
제2 인버터제어기(1150)는 제2 위상차판별기(1144)에 의해 판별된 바이패스 교류전압(VB)과 제2 인버터 출력 교류전압(VI2)의 위상차(θ)에 기초하여 도 9에 도시된 표의 알고리즘에 따라 제2 인버터 출력 교류전압(VI2)의 위상을 제어한다.The
본 실시예에 따른 병렬운전하는 무정전 전원장치의 위상 동기 기기(100)에 의하면, 제1 인버터제어기(270)에 의해 바이패스 교류전압(VB)과 제1 인버터 출력 교류전압(VI1)이 동기화되고, 제2 인버터제어기(1150)에 의해 바이패스 교류전압(VB)과 인버터 출력 교류전압(VI2)이 동기화되므로, 결국 바이패스 교류전압(VB), 제1 인버터 출력 교류전압(VI1) 및 제2 인버터 출력 교류전압(VI2)이 동기화된다.According to the phase
한편, 정전판별회로(1160)에 의해 무정전 전원장치에 전력을 공급하는 외부 전원으로부터 전력을 공급받지 못하는 정전 상황이 발생된 것으로 판별되고, 이에 따라 바이패스 교류전압(VB)을 대신하여 제1 인버터 출력 교류전압(VI1) 또는 제2 인버터 출력 교류전압(VI2) 중 미리 설정된 어느 하나의 전압이 제1 비교기(210)에 의해 변환되는 경우, 미리 설정된 어느 하나의 인버터 출력 전압의 위상을 추종하여 다른 하나의 인버터 출력 전압의 위상이 동기화되므로, 병렬 운전하는 무정전 전원장치의 두 개의 인버터의 출력 전압의 위상이 서로 동기화되어 동작할 수 있다. On the other hand, it is determined that the power failure situation does not receive power from an external power source for supplying power to an uninterruptible power supply by the power
본 실시예에 따른 병렬운전하는 무정전 전원장치의 위상 동기 기기(100)에 따르면, 병렬운전하는 무정전 전원장치에서도 제1 인버터(1030) 및 제2 인버터(1040) 사이에 순환전류를 발생시키지 않으면서 바이패스 동작모드에서 인버터 동작모드로 동작 모드로 안정적으로 전환할 수 있으며, 정전 시에도 두 개의 인버터 중 어느 하나의 인버터를 기준 전압으로 하여 다른 하나의 인버터의 전압의 위상을 추종하도록 함으로써 안정적으로 전력을 공급할 수 있다.According to the
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로해석되어야 할 것이다.So far, preferred embodiments of the present invention have been mainly looked at. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the above description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
100: 위상 동기 기기
110: 정류기
120: 인버터
210, 220: 제1 비교기, 제2 비교기
230: 위상천이기
240, 250: 제1 차분파생성기, 제2 차분파생성기
261, 262: 제1 평균필터, 제2 평균필터
263: 아날로그-디지털 컨버터
264: 위상차판별기
270: 인버터제어기100: phase-locked device
110: rectifier
120: inverter
210, 220: first comparator, second comparator
230: phase shifter
240, 250: a first differential waveform generator, a second differential waveform generator
261, 262: first average filter, second average filter
263: analog-to-digital converter
264: phase difference detector
270: inverter controller
Claims (11)
상기 무정전 전원장치에 전력을 공급하는 외부 교류 전원으로부터의 바이패스 교류전압의 파형을 구형파(VC1)로 변환하는 제1 비교기;
상기 무정전 전원장치의 제1 인버터의 출력 교류전압 파형을 구형파(VC2)로 변환하는 제2 비교기;
상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)의 위상을 천이시키는 위상천이기;
상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)와 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)간의 차분을 나타내는 차분파(difference wave)(D1)를 생성하는 제1 차분파생성기;
상기 위상천이기에 의해 위상 천이된 구형파(VS)와 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)간의 차분을 나타내는 차분파(D2)를 생성하는 제2 차분파생성기;
상기 제1 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D1)와 상기 제2 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D2)에 기초하여 상기 바이패스 교류전압과 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 간의 위상차를 결정하는 제1 위상차결정모듈;
상기 제1 위상차결정모듈에 의해 결정된 위상차에 따라 상기 제1 인버터의 출력 교류전압의 위상을 제어하는 제1 인터버제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기.A phase synchronization device for an uninterruptible power supply, comprising:
a first comparator for converting a waveform of a bypass AC voltage from an external AC power supply for supplying power to the uninterruptible power supply device into a square wave (V C1 );
a second comparator for converting the output AC voltage waveform of the first inverter of the uninterruptible power supply into a square wave (V C2 );
a phase shifter for shifting the phase of the square wave converted by the first comparator (V C1 );
a first difference wave generator for generating a difference wave (D 1 ) representing a difference between the square wave converted by the first comparator (V C1 ) and the square wave converted by the second comparator (V C2 );
a second differential wave generator that generates a differential wave D 2 representing a difference between the phase shifted square wave V S by the phase shifter and the square wave V C2 converted by the second comparator;
The first difference is derived a difference file generated by the group (D 1) and the second difference is derived on the basis of the difference wave (D 2) produced by the group the bypass AC voltage to the first output AC voltage of the inverter. a first phase difference determining module for determining a phase difference between the
and a first inverter controller controlling the phase of the output AC voltage of the first inverter according to the phase difference determined by the first phase difference determining module.
상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)는 상기 바이패스 교류전압의 파형이 영(0)전위 보다 큰 시간 구간에서는 하이값을 갖고, 영(0)전위 보다 작은 시간 구간에서는 로우값을 갖는 구형파이고,
상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)는 상기 제1 인버터의 출력 교류전압의 파형이 영(0)전위 보다 큰 시간 구간에서는 상기 하이값을 갖고, 영(0)전위 보다 작은 시간 구간에서는 상기 로우값을 갖는 구형파인 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기.The method of claim 1,
The square wave V C1 converted by the first comparator has a high value in a time section in which the waveform of the bypass AC voltage is greater than the zero potential, and a low value in a time section smaller than the zero potential. has a spherical wave,
The square wave V C2 converted by the second comparator has the high value in a time section in which the waveform of the output AC voltage of the first inverter is greater than the zero potential, and in a time section smaller than the zero potential. A phase-locked device, characterized in that the square wave having the low value.
상기 위상천이기에 의해 천이된 구형파(VS)는 상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)의 위상이 90°천이된 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기.The method of claim 1,
The phase shifted square wave (V S ) by the phase shifter is a phase-locked device, characterized in that the phase of the square wave (V C1 ) converted by the first comparator is shifted by 90°.
상기 제1 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D1)는 상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)와 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)의 값이 같은 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)와 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)의 값이 상이한 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 구형파이고,
상기 제2 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D2)는 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)와 상기 위상천이기에 의해 천이된 구형파(VS)의 값이 같은 시간 구간에서는 0의 값을 갖고, 상기 제2 비교기에 의해 변환된 구형파(VC2)와 상기 위상천이기에 의해 천이된 구형파(VS)의 값이 상이한 시간 구간에서는 1의 값을 갖는 구형파인 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기.The method of claim 1,
The differential wave D 1 generated by the first differential wave generator is a time interval in which the square wave V C1 converted by the first comparator and the square wave V C2 converted by the second comparator have the same value. has a value of 0, and is a square wave having a value of 1 in a time interval in which the values of the square wave (V C1 ) converted by the first comparator and the square wave (V C2 ) converted by the second comparator are different,
The differential wave D 2 generated by the second differential wave generator has the same value of the square wave V C2 converted by the second comparator and the square wave V S shifted by the phase shifter in the same time interval. It has a value of 0 and is a square wave having a value of 1 in a time interval in which the values of the square wave V C2 converted by the second comparator and the square wave V S shifted by the phase shifter are different. phase-locked device.
상기 제1 위상차결정모듈은 상기 제1 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D1)및 상기 제2 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D2) 각각의 평균값에 기초하여 상기 바이패스 교류전압과 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 간의 위상차를 결정하는 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기.The method of claim 1,
The first phase difference determination module of the first differential derivative produced by the group difference wave (D 1) and the second difference derives the resulting difference by the group wave (D 2) to the bypass flow based on the respective average values A phase-locking device, characterized in that the phase difference between the voltage and the output AC voltage of the first inverter is determined.
상기 제1 위상차결정모듈은
상기 제1 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D1)를 상기 차분파(D1)의 평균값을 나타내는 DC파(A1)로 변환하는 제1 평균필터; 및
상기 제2 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D2)를 상기 차분파(D2)의 평균값을 나타내는 DC파(A2)로 변환하는 제2 평균필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기.6. The method of claim 5,
The first phase difference determining module is
a first average filter for converting the differential wave D 1 generated by the first differential wave generator into a DC wave A 1 representing an average value of the differential wave D 1 ; and
and a second average filter for converting the differential wave D 2 generated by the second differential wave generator into a DC wave A 2 representing the average value of the differential wave D 2 . device.
상기 제1 위상차결정모듈은
상기 제1 평균필터에 의해 변환된 DC파(A1) 및 상기 제2 평균필터에 의해 변환된 DC파(A2) 각각을 디지털신호(C1, C2)로 변환하는 제1 아날로그-디지털 컨버터를 더 포함하고,
상기 디지털신호(C1)는 상기 제1 평균필터에 의해 변환된 DC파(A1)의 평균값을 나타내고, 상기 디지털신호(C2)는 상기 제2 평균필터에 의해 변환된 DC파(A2)의 평균값을 나타내는 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기.7. The method of claim 6,
The first phase difference determining module is
First analog-digital converting each of the DC wave (A 1 ) converted by the first average filter and the DC wave (A 2 ) converted by the second average filter into digital signals (C 1 , C 2 ) further comprising a converter;
The digital signal C 1 represents an average value of the DC wave A 1 converted by the first average filter, and the digital signal C 2 is the DC wave A 2 converted by the second average filter. ) A phase-locked device, characterized in that it represents the average value of.
상기 제1 위상차결정모듈은
상기 제1 아날로그-디지털 컨버터에 의해 변환된 디지털 신호(C1, C2) 각각이 나타내는 평균값의 크기에 기초하여 상기 바이패스 교류전압과 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 간의 위상차를 결정하는 제1 위상차판별기; 및
상기 제1 위상차판별기에 의해 결정된 상기 바이패스 교류전압과 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 간의 위상차에 기초하여 상기 제1 인버터의 출력 교류전압의 위상을 천이시킴으로써 상기 제1 인버터의 출력 교류전압을 상기 바이패스 교류전압을 추종하여 동기화시키는 제1 인버터제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기.8. The method of claim 7,
The first phase difference determining module is
A first for determining a phase difference between the bypass AC voltage and the output AC voltage of the first inverter based on the magnitude of the average value represented by each of the digital signals C 1 , C 2 converted by the first analog-to-digital converter phase difference detector; and
The output AC voltage of the first inverter is obtained by shifting the phase of the output AC voltage of the first inverter based on the phase difference between the bypass AC voltage determined by the first phase difference separator and the output AC voltage of the first inverter. Phase-locking device, characterized in that it further comprises a first inverter controller for synchronizing by following the bypass AC voltage.
상기 무정전 전원장치의 제2 인버터의 출력 교류전압 파형을 구형파(VC3)로 변환하는 제3 비교기;
상기 제1 비교기에 의해 변환된 구형파(VC1)와 상기 제3 비교기에 의해 변환된 구형파(VC3)간의 차분을 나타내는 차분파(D3)를 생성하는 제3 차분파생성기;
상기 위상천이기에 의해 위상 천이된 구형파(VS)와 상기 제3 비교기에 의해 변환된 구형파(VC3)간의 차분을 나타내는 차분파(D4)를 생성하는 제4 차분파생성기;
상기 제3 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D3)와 상기 제4 차분파생성기에 의해 생성된 차분파(D4)에 기초하여 상기 바이패스 교류전압과 상기 제2 인버터의 출력 교류전압 간의 위상차를 결정하는 제2 위상차결정모듈;
상기 제2 위상차결정모듈에 의해 결정된 위상차에 따라 상기 제2 인버터의 출력 교류전압의 위상을 제어하는 제2 인터버제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기.The method of claim 1,
a third comparator for converting the output AC voltage waveform of the second inverter of the uninterruptible power supply into a square wave (V C3 );
a third differential wave generator that generates a differential wave D 3 representing a difference between the square wave V C1 converted by the first comparator and the square wave V C3 converted by the third comparator;
a fourth differential wave generator for generating a differential wave D 4 representing a difference between the phase shifted square wave V S by the phase shifter and the square wave V C3 converted by the third comparator;
The bypass AC voltage and the output AC voltage of the second inverter based on the differential wave D 3 generated by the third differential wave generator and the differential wave D 4 generated by the fourth differential wave generator a second phase difference determination module for determining a phase difference between the two;
and a second inverter controller for controlling the phase of the output AC voltage of the second inverter according to the phase difference determined by the second phase difference determining module.
무정전 전원장치에 전력을 공급하는 외부 교류 전원의 정전 여부를 판별하는 정전판별회로를 더 포함하고,
상기 정전판별회로에 의해 판별된 상기 외부 교류 전원의 정전 여부에 기초하여 상기 바이패스 교류전압, 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 및 상기 제2 인버터의 출력 교류전압 중 어느 하나의 전압의 파형이 상기 제1 비교기에 의해 변환되는 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기. 10. The method of claim 9,
Further comprising a power failure determination circuit for determining whether the power outage of the external AC power supply to the uninterruptible power supply device,
The waveform of any one of the bypass AC voltage, the output AC voltage of the first inverter, and the output AC voltage of the second inverter is displayed on the basis of whether the external AC power is outage determined by the power failure discrimination circuit. A phase-locked device, characterized in that it is converted by a first comparator.
상기 정전판별회로에 의해
상기 외부 교류전원이 정전이 아닌 것으로 판별되면 상기 바이패스 교류전압의 파형이 상기 제1 비교기에 의해 변환되고,
상기 외부 교류전원이 정전인 것으로 판별되면 상기 제1 인버터의 출력 교류전압 또는 상기 제2 인버터의 출력 교류전압 중 미리 설정된 어느 하나의 전압의 파형이 상기 제1 비교기에 의해 변환되도록 하는 것을 특징으로 하는 위상 동기 기기.
11. The method of claim 10,
by the electrostatic discrimination circuit
When it is determined that the external AC power is not a power failure, the waveform of the bypass AC voltage is converted by the first comparator,
When it is determined that the external AC power is blackout, the waveform of any one preset voltage among the output AC voltage of the first inverter or the output AC voltage of the second inverter is converted by the first comparator phase-locked device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210147127A KR102350938B1 (en) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | Phase locking device of uninterruptible power supply |
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KR102350938B1 true KR102350938B1 (en) | 2022-01-14 |
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KR (1) | KR102350938B1 (en) |
Citations (3)
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---|---|---|---|---|
KR20110122319A (en) * | 2010-05-04 | 2011-11-10 | 주식회사 팩테크 | Method and system for controlling phase-shift dc/dc full-bridge converter |
KR20160006309A (en) * | 2014-07-08 | 2016-01-19 | 주식회사 크로마아이티 | Power filtter device with parallel extension |
KR101617346B1 (en) * | 2015-11-13 | 2016-05-02 | 대농산업전기(주) | Uninterruptible power supply and method for controlling thereof |
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2021
- 2021-10-29 KR KR1020210147127A patent/KR102350938B1/en active IP Right Grant
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KR101617346B1 (en) * | 2015-11-13 | 2016-05-02 | 대농산업전기(주) | Uninterruptible power supply and method for controlling thereof |
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