KR102510108B1

KR102510108B1 - Uninterruptible power supply

Info

Publication number: KR102510108B1
Application number: KR1020220146344A
Authority: KR
Inventors: 류지수; 김지수; 임승범; 김기두
Original assignee: 주식회사 이온
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2023-03-14

Abstract

The present invention converts power of a storage battery into AC power and supplies it to a load when an abnormality occurs in a power source when the AC power of the power source is bypassed to the load, turns an SCR switch off by applying a reverse voltage to the SCR switch if an abnormality occurs in the power source, drives an IGBT, prevents a phenomenon in which a reverse voltage is excessively highly or lowly applied to an operation mode switching section, and rapidly drops a current flowing between two terminals of an anode and a cathode of the SCR switch under a maintenance current to turn the SCR switch off to minimize the operation mode switching section.

Description

Uninterruptible power supply {UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY}

본 발명은 무정전 전원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부하에 전원을 안정적으로 공급하고, 전원 소스의 정전, 새그, 스웰 등 발생에도 부하에 전원을 공급하고, SCR 스위치를 안정적으로 오프하고, SCR 스위치 제어를 원활하게 수행하는 무정전 전원 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an uninterruptible power supply device, and more particularly, to stably supply power to a load, to supply power to a load even in the event of a power source blackout, sag, swell, etc., to stably turn off an SCR switch, It relates to an uninterruptible power supply that smoothly performs switch control.

본 발명에 관련된 종래기술에는 유피에스 시스템, 무정전전원장치, 무정전 자동 절환 장치가 있다. 특허문헌 1 아이지비티 유피에스 시스템은 입력전원이 부하측으로 원활히 출력되는지를 감시하고, 안정된 전원이 입력되는 동안 인버터를 통해 내장된 배터리에 전원을 충전하며, 불안정한 전원 입력이 감지되면 입력전원을 차단하고 충전된 직류전압을 직류/교류 변환수단을 통해 교류전압으로 변환시켜 부하측으로 출력전원을 공급한다. 또한, 특허문헌 2 무정전전원장치 및 이를 이용한 병렬운전방법은 12펄스 위상제어기를 사용하여 정밀도 높은 제어성능을 유지하여 전기적으로 강건한 시스템 성능을 가지고 출력전압은 단상 DQ제어방식을 사용하여 출력 고조파를 전향제어한다. 또한, 특허문헌 3 무정전 전원 공급장치의 비상 바이패스 절체회로는 제어기가 비정상적으로 동작하여 제어기의 BPS 신호가 비정상 상태일 때 양방향 SCR 스위치의 게이트에 펄스 신호를 출력하여 외부 전원이 부하에 공급되도록 한다. 또한, 특허문헌 4 비동기 무정전 자동 절환 장치는 각 전원의 위상의 일치 여부에 관계없이 비동기상태에서도 안정적으로 전원을 절환할 수 있다.Prior art related to the present invention includes a UPS system, an uninterruptible power supply, and an uninterruptible automatic switching device. Patent Document 1 The IGBT UPS system monitors whether input power is smoothly output to the load side, charges power to the built-in battery through an inverter while stable power is input, and cuts off input power when unstable power input is detected. The charged DC voltage is converted into an AC voltage through a DC/AC converter, and output power is supplied to the load side. In addition, the patent document 2 uninterruptible power supply and parallel operation method using the same uses a 12-pulse phase controller to maintain high-precision control performance and electrically robust system performance, and the output voltage converts output harmonics using a single-phase DQ control method Control. In addition, the emergency bypass transfer circuit of the patent document 3 uninterruptible power supply outputs a pulse signal to the gate of the bi-directional SCR switch when the controller operates abnormally and the BPS signal of the controller is in an abnormal state so that external power is supplied to the load. . In addition, the asynchronous uninterruptible automatic switching device of Patent Document 4 can stably switch power even in an asynchronous state regardless of whether the phases of the respective power sources coincide.

그러나 종래기술은 전원 소스에 이상이 발생하면 SCR 스위치에 역전압을 가해 SCR 스위치를 오프하지 않는 문제점이 있다.However, the prior art has a problem in that the SCR switch is not turned off by applying a reverse voltage to the SCR switch when an error occurs in the power source.

등록특허공보 제10-0830351호 아이지비티 유피에스 시스템Registered Patent Publication No. 10-0830351 IGBT UPS system 등록특허공보 제10-1249884호 무정전전원장치 및 이를 이용한 병렬운전방법Registered Patent Publication No. 10-1249884 Uninterruptible Power Supply and parallel operation method using the same 등록특허공보 제10-1260340호 무정전 전원 공급장치의 비상 바이패스 절체회로Registered Patent Publication No. 10-1260340 Emergency bypass transfer circuit of uninterruptible power supply 등록특허공보 제10-1594394호 비동기 무정전 자동 절환 장치Registered Patent Publication No. 10-1594394 Asynchronous Uninterruptible Automatic Switching Device

본 발명은 전원 소스의 교류 전원을 부하에 바이패스할 때 전원 소스에 이상이 발생하면 축전지의 전원을 교류 전원으로 변환하여 부하에 공급하는 무정전 전원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply device that converts power from a storage battery into AC power and supplies it to a load when an abnormality occurs in the power source when the AC power of the power source is bypassed to the load.

또한, 본 발명은 전원 소스에 이상이 발생하면 SCR 스위치에 역전압을 가해 SCR 스위치를 오프하고, IGBT를 구동하는 무정전 전원 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply device that turns off the SCR switch by applying a reverse voltage to the SCR switch and drives the IGBT when an error occurs in the power source.

또한, 본 발명은 동작 모드 절체 구간에서 역전압이 과도하게 높게 혹은 낮게 인가되는 현상을 방지하는 무정전 전원 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply that prevents a phenomenon in which an excessively high or low reverse voltage is applied in an operation mode switching period.

또한, 본 발명은 SCR 스위치를 오프하기 위해 SCR 스위치의 애노드-캐소드 두 단자 사이에 흐르는 전류를 유지 전류 이하로 신속하게 떨어지게 하는 무정전 전원 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply device that rapidly reduces a current flowing between two terminals of an anode and a cathode of the SCR switch to a holding current or less in order to turn off the SCR switch.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무정전 전원 장치는, 발전소로부터 전기 공급이 중단되거나 전압 변동, 주파수 변동의 장애가 발생해도 전기를 안정적으로 부하(23)에 공급하는 장치로, 축전지(26)에 전원을 저장하여 두고 장애 발생시 축전지(26)에 저장되어 있는 전원을 이용하여 부하(23)에 양질의 안전한 전원을 공급하는 무정전 전원부; 및 전원 소스(21)에 이상이 발생하면 SCR 스위치(22)에 역전압을 가해 상기 SCR 스위치(22)를 오프하고, IGBT(24)를 동작시켜 상기 축전지(26) 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 부하(23)에 공급하는 SCR 오프 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An uninterruptible power supply device according to a preferred embodiment of the present invention is a device that stably supplies electricity to a load 23 even if electricity supply from a power plant is interrupted or a failure in voltage fluctuation or frequency fluctuation occurs, and is a device that supplies power to a storage battery 26 An uninterruptible power supply unit that stores and supplies high-quality safe power to the load 23 using the power stored in the storage battery 26 when a failure occurs; And when an abnormality occurs in the power source 21, reverse voltage is applied to the SCR switch 22 to turn off the SCR switch 22, and the IGBT 24 is operated to convert the power of the storage battery 26 into AC power It is characterized in that it includes; SCR off controller supplying to the load (23).

또한, 상기 무정전 전원부는, 교류 전원으로, 발전소로부터 공급되는 외부 전원인 전원 소스(21); p층과 n층이 교차하는 4개 층의 구조로 되어 있고, 적어도 3개의 p-n 접합을 포함하는 반도체 소자로, 게이트 신호를 사용하고, 턴온은 브레이크 오버 전압을 가함으로써 이루어지고, 역전압이 가해지면 오프되는 SCR 스위치(22); 회로에서 전력을 소비하는 부분으로, 전기기기, 전등과 같은 기구들에 해당되는 부하(23); IGBT(24)는 게이트-이미터간의 전압에 구동되어 입력 신호에 의해서 온/오프가 생기는 자기소호형으로, 대전력의 고속 스위치이 가능한 반도체 소자이고, 상기 전원 소스(21)의 이상으로, 상기 SCR 스위치(22)가 오프될 때 축전지(26)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 인덕터(25)를 거쳐 상기 부하(23)에 공급하는 IGBT(24); 상기 IGBT(24)의 교류 전원을 승압하여 상기 부하(23)에 공급하는 인덕터(25); 및 상기 전원 소스(21)의 전압(Vin), 전류(Iin), 상기 SCR 스위치(22)의 출력 전압(Vout), IGBT(24)의 출력 전류(Iinv)를 센싱하고, 상기 전원 소스(21)의 이상 발생시 상기 SCR 스위치(22)를 오프하고, 상기 IGBT(24)를 구동하여 상기 축전지(26)의 전원을 상기 부하(23)에 공급하는 제어부(5);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the uninterruptible power supply unit is an AC power source, which is an external power source 21 supplied from a power plant; It is a semiconductor device with a structure of four layers in which the p layer and the n layer intersect, and includes at least three p-n junctions. A gate signal is used, and turn-on is performed by applying a break-over voltage and a reverse voltage is applied. an SCR switch 22 that is off to ground; As a part of the circuit that consumes power, the load 23 corresponding to devices such as electric devices and lights; The IGBT 24 is a self-extinguishing type that is driven by a gate-emitter voltage and turned on/off by an input signal, and is a semiconductor device capable of high-speed switching of high power. an IGBT (24) that converts the DC power of the storage battery 26 into AC power when the switch 22 is turned off and supplies it to the load 23 via the inductor 25; an inductor 25 boosting the AC power of the IGBT 24 and supplying it to the load 23; and sensing the voltage (Vin) and current (Iin) of the power source 21, the output voltage (Vout) of the SCR switch 22, and the output current (Iinv) of the IGBT 24, and the power source 21 ), a control unit 5 that turns off the SCR switch 22 and drives the IGBT 24 to supply power from the storage battery 26 to the load 23 when an error occurs. .

또한, 상기 SCR 오프 제어기는, 동작 모드 절체 구간에서 과도 상태 특성을 개선하기 위해 무정전 전원 장치의 동작 모드 전환시 입력 전압에 비례한 인가 역전압 계산으로 전압이 과도하게 높게 혹은 낮게 되지 않도록 최적의 역전압을 생성하는 피드포워드 제어기(31); 상기 전원 소스(21)의 입력 전류와 기준 전류를 비교하여 피드백 제어기(33)로 출력하는 제1덧셈기(32); 기준값을 영으로 설정하고, 기준값과 입력 전류를 비교하여 전류의 방향과 크기에 따라 최적의 역전압을 계산하고, 상기 SCR 스위치(22)의 애노드-캐소드 양단에 흐르는 전류를 유지 전류 이하로 신속하게 떨어지도록 역전압을 생성하는 피드백 제어기(33); 및 상기 피드포워드 제어기(31)와 상기 피드백 제어기(33)의 역전압을 더해서 최종 역전압을 상기 SCR 스위치(22)에 출력하는 제2덧셈기(34);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the SCR off controller calculates an applied reverse voltage in proportion to the input voltage when the operation mode of the UPS is switched to improve the transient state characteristics in the operation mode switching section, so that the voltage does not become excessively high or low. a feed forward controller 31 that generates a voltage; a first adder 32 comparing the input current of the power source 21 with the reference current and outputting the result to the feedback controller 33; The reference value is set to zero, the reference value and the input current are compared to calculate the optimal reverse voltage according to the direction and magnitude of the current, and the current flowing across the anode-cathode of the SCR switch 22 is quickly reduced to less than the holding current. a feedback controller 33 that generates a reverse voltage to fall; and a second adder 34 for outputting a final reverse voltage to the SCR switch 22 by adding the reverse voltages of the feed forward controller 31 and the feedback controller 33.

또한, 상기 제어부(5)는, 샘플링 데이터를 저장하고, 일정 시간 동안 샘플링 데이터의 크기 별로 발생 회수를 누적하여 확률 분포를 계산하고, 또 다른 일정 시간 동안의 확률 분포를 계산하고, 두 확률 분포의 차, 면적 차, 차 거리 누적을 계산해서(S101) 샘플링 회로 이상, 데이터 오류, 데이터 변화를 예측하고, 이에 하드웨어 고장, 데이터 오류, 데이터 변화에 대응하는 것을 특징으로 한다.In addition, the controller 5 stores sampling data, calculates a probability distribution by accumulating the number of occurrences for each size of the sampling data for a predetermined time, calculates a probability distribution for another predetermined time, and calculates the probability distribution of the two probability distributions. It is characterized in that the sampling circuit abnormality, data error, and data change are predicted by calculating the difference, area difference, and difference distance accumulation (S101), and responding to hardware failure, data error, and data change accordingly.

본 발명은 전원 소스의 교류 전원을 부하에 바이패스할 때 전원 소스에 이상이 발생하면 축전지의 전원을 교류 전원으로 변환하여 부하에 공급함으로써 부하에 전원을 안정적으로 공급하는 효과를 가질 수 있다.The present invention can have the effect of stably supplying power to the load by converting the power of the storage battery into AC power and supplying it to the load when an abnormality occurs in the power source when the AC power of the power source is bypassed to the load.

또한, 본 발명은 전원 소스에 이상이 발생하면 SCR 스위치에 역전압을 가해 SCR 스위치를 오프하고, IGBT를 구동함으로써 전원 소스의 이상 발생에도 부하에 전원을 공급하는 효과를 가질 수 있다.In addition, the present invention can have an effect of supplying power to a load even when an error occurs in the power source by applying a reverse voltage to the SCR switch to turn off the SCR switch and driving the IGBT when an error occurs in the power source.

또한, 본 발명은 동작 모드 절체 구간에서 역전압이 과도하게 높게 혹은 낮게 인가되는 현상을 방지함으로써 SCR 스위치를 안정적으로 오프하는 효과를 가질 수 있다.In addition, the present invention can have an effect of stably turning off the SCR switch by preventing a phenomenon in which an excessively high or low reverse voltage is applied in an operation mode switching section.

또한, 본 발명은 SCR 스위치를 오프하기 위해 SCR 스위치의 애노드-캐소드 두 단자 사이에 흐르는 전류를 유지 전류 이하로 신속하게 떨어지게 함으로써 SCR 스위치 제어를 원활하게 수행하는 효과를 가질 수 있다.In addition, the present invention can have the effect of smoothly performing the SCR switch control by quickly reducing the current flowing between the two terminals of the anode and the cathode of the SCR switch to the holding current or less in order to turn off the SCR switch.

도 1은 본 발명 무정전 전원 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 2는 전원 이상, SCR 오프, 전원 보상 구간을 보인 파형도이다.
도 3은 도 1 무정전 전원 장치의 SCR 오프 제어기 구성을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명을 설명하기 위한 데이터 오류를 검증하는 구성을 설명하는 예시도이다.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 하드웨어 자원과 운영체제, 코어인 제어부의 동작, 제어부 동작을 실행할 권한을 부여하는 시스템 인증 구성을 설명하는 예시도이다.1 is an exemplary diagram showing the configuration of an uninterruptible power supply according to the present invention.
2 is a waveform diagram showing a power failure, SCR off, and power compensation section.
3 is an exemplary view showing the configuration of an SCR off controller of the uninterruptible power supply of FIG. 1;
4 is an exemplary view illustrating a configuration for verifying data errors to explain the present invention.
5 is an exemplary view illustrating a system authentication configuration for granting authority to execute hardware resources, an operating system, an operation of a control unit, which is a core, and an operation of a control unit for explaining the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 종래 주지된 사항에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략하거나 간단히 한다. 본 발명의 설명에 포함된 구성은 개별 또는 복합 결합 구성되어 동작한다.Hereinafter, an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, descriptions of conventionally known matters are omitted or simplified to clarify the gist of the present invention. The configurations included in the description of the present invention operate in individual or complex combination configurations.

도 1은 본 발명 무정전 전원 장치의 구성을 보인 예시도로서, 도 1을 참조하면, 무정전 전원 장치는 전원 소스(21), SCR 스위치(22), 부하(23), IGBT(24), 인덕터(25), 축전지(26), 제어부(5)를 포함한다.1 is an exemplary diagram showing the configuration of the uninterruptible power supply of the present invention. Referring to FIG. 1, the uninterruptible power supply includes a power source 21, an SCR switch 22, a load 23, an IGBT 24, an inductor ( 25), a storage battery 26, and a control unit 5.

무정전 전원 장치는 발전소로부터 전기 공급이 중단되거나 전압 변동, 주파수 변동의 장애가 발생해도 전기를 안정적으로 부하(23)에 공급하는 장치로, 축전지(26)에 전원을 저장하여 두고 장애 발생시 축전지(26)에 저장되어 있는 전원을 이용하여 부하(23)에 양질의 안전한 전원을 공급한다.An uninterruptible power supply is a device that stably supplies electricity to a load 23 even when electricity supply from a power plant is interrupted or a failure of voltage fluctuation or frequency fluctuation occurs. Supply good quality and safe power to the load 23 using the power stored in .

전원 소스(21)는 교류 전원으로, 발전소로부터 공급되는 외부 전원이다.The power source 21 is AC power and is external power supplied from a power plant.

SCR 스위치(22)는 p층과 n층이 교차하는 4개 층의 구조로 되어 있고, 적어도 3개의 p-n 접합을 포함하는 반도체 소자로, 게이트 신호를 사용하고, 턴온은 브레이크 오버 전압을 가함으로써 이루어지고, 역전압이 가해지면 오프된다. 역전압은 IGBT(24)에 의해 생성된다.The SCR switch 22 has a structure of four layers in which the p layer and the n layer intersect, and is a semiconductor device including at least three p-n junctions, using a gate signal, and turning on by applying a breakover voltage. and turns off when reverse voltage is applied. A reverse voltage is generated by IGBT 24.

부하(23)는 회로에서 전력을 소비하는 부분으로, 전기기기, 전등과 같은 기구들에 해당된다.The load 23 is a part that consumes power in the circuit and corresponds to devices such as electric devices and lights.

IGBT(24)는 게이트-이미터간의 전압이 구동되어 입력 신호에 의해서 온/오프가 생기는 자기소호형으로, 대전력의 고속 스위치이 가능한 반도체 소자이고, 전원 소스(21)의 이상으로, SCR 스위치(22)가 오프될 때 축전지(26)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 인덕터(25)를 거쳐 부하(23)에 공급한다.The IGBT 24 is a self-extinguishing type in which the gate-emitter voltage is driven and turned on/off by an input signal, and is a semiconductor device capable of high-speed switching of high power. 22) is turned off, the DC power of the storage battery 26 is converted into AC power and supplied to the load 23 via the inductor 25.

인덕터(25)는 IGBT(24)의 교류 전원을 승압하여 부하(23)에 공급한다.The inductor 25 boosts the AC power of the IGBT 24 and supplies it to the load 23.

제어부(5)는 전원 소스(21)의 전압(Vin), 전류(Iin), SCR 스위치(22)의 출력 전압(Vout), IGBT(24)의 출력 전류(Iinv)를 센싱하고, 전원 소스(21)의 이상 발생시 SCR 스위치(22)를 오프하고, IGBT(24)를 구동하여 축전지(26)의 전원을 부하(23)에 공급한다.The controller 5 senses the voltage (Vin) and current (Iin) of the power source 21, the output voltage (Vout) of the SCR switch 22, and the output current (Iinv) of the IGBT 24, and the power source ( When an error occurs in 21), the SCR switch 22 is turned off and the IGBT 24 is driven to supply power from the storage battery 26 to the load 23.

도 2는 전원 이상, SCR 오프, 전원 보상 구간을 보인 파형도로서, 도 2를 참조하면, 전원 구간(I), SCR 오프 구간(II), 전원 보상 구간(III)을 포함한다.FIG. 2 is a waveform diagram showing a power failure, SCR off, and power compensation period. Referring to FIG. 2, a power period (I), an SCR off period (II), and a power compensation period (III) are included.

전원 구간(I)은 전원 소스(21)가 부하(23)에 안정적으로 공급되는 구간이고, SCR 오프 구간(II)은 전원 소스(21)에 이상, 정전, 새그, 스웰이 발생해서 전원 파형에 이상이 발생하고, SCR 스위치(22)가 오프하는 구간이고, 전원 보상 구간(III)은 IGBT(24)가 동작해서 축전지(26) 전원이 부하(23)에 공급되는 구간이다.The power section (I) is a section in which the power source 21 is stably supplied to the load 23, and the SCR off section (II) is a section in which an abnormality, power outage, sag, or swell occurs in the power source 21 to change the power waveform. It is a period in which an abnormality occurs and the SCR switch 22 is turned off, and a power compensation period (III) is a period in which the IGBT 24 operates and power from the storage battery 26 is supplied to the load 23.

도 3은 도 1 무정전 전원 장치의 SCR 오프 제어기 구성을 보인 예시도로서, 도 3을 참조하면, SCR 오프 제어기는 피드포워드 제어기(31), 제1덧셈기(32), 피드백 제어기(33), 제2덧셈기(34)를 포함한다. 실시예로, SCR 오프 제어기는 제어부(5)에 구현될 수 있다.3 is an exemplary view showing the configuration of the SCR off controller of the uninterruptible power supply of FIG. 1. Referring to FIG. 3, the SCR off controller includes a feed forward controller 31, a first adder 32, a feedback controller 33, It includes a two-adder (34). As an embodiment, the SCR off controller may be implemented in the controller 5.

SCR 오프 제어기는 전원 소스(21)에 이상이 발생하면 SCR 스위치(22)에 역전압을 가해 SCR 스위치(22)를 오프하고, IGBT(24)를 동작시켜 축전지(26) 전원을 교류 전원으로 변환하여 부하(23)에 공급한다.When an error occurs in the power source 21, the SCR off controller applies reverse voltage to the SCR switch 22 to turn off the SCR switch 22, and operates the IGBT 24 to convert the battery 26 power into AC power and supplied to the load 23.

피드포워드 제어기(31)는 동작 모드 절체 구간에서 과도 상태 특성을 개선하기 위해 무정전 전원 장치의 동작 모드 전환시 입력 전압에 비례한 인가 역전압 계산으로 전압이 과도하게 높게 혹은 낮게 되지 않도록 최적의 역전압을 생성한다.The feed forward controller 31 calculates the applied reverse voltage in proportion to the input voltage when the operation mode of the UPS is switched in order to improve the transient state characteristics in the operation mode switching section, thereby providing an optimal reverse voltage so that the voltage does not become excessively high or low. generate

제1덧셈기(32)는 전원 소스(21)의 입력 전류와 기준 전류를 비교하여 피드백 제어기(33)로 출력한다.The first adder 32 compares the input current of the power source 21 and the reference current and outputs the result to the feedback controller 33 .

피드백 제어기(33)는 기준값을 영으로 설정하고, 기준값과 입력 전류를 비교하여 전류의 방향과 크기에 따라 최적의 역전압을 계산하고, SCR 스위치(22)의 애노드-캐소드 양단에 흐르는 전류를 유지 전류 이하로 신속하게 떨어지도록 역전압을 생성한다.The feedback controller 33 sets the reference value to zero, compares the reference value with the input current, calculates the optimal reverse voltage according to the direction and magnitude of the current, and maintains the current flowing across the anode-cathode of the SCR switch 22. It creates a reverse voltage that quickly drops below the current.

제2덧셈기(34)는 피드포워드 제어기(31)와 피드백 제어기(33)의 역전압을 더해서 최종 역전압을 SCR 스위치(22)에 출력한다.The second adder 34 adds the reverse voltages of the feed forward controller 31 and the feedback controller 33 and outputs the final reverse voltage to the SCR switch 22.

도 4는 본 발명을 설명하기 위한 데이터 오류를 검증하는 구성을 설명하는 예시도이다.4 is an exemplary view illustrating a configuration for verifying data errors to explain the present invention.

도 4를 참조하면, 제어부(5)는 샘플링 데이터를 저장하고, 일정 시간 동안 샘플링 데이터의 크기 별로 발생 회수를 누적하여 확률 분포를 계산하고, 또 다른 일정 시간 동안의 확률 분포를 계산하고, 두 확률 분포의 차, 면적 차, 차 거리 누적을 계산해서(S101) 샘플링 회로 이상, 데이터 오류, 데이터 변화를 예측하고, 이에 대응할 수 있다(S102). 제어부(5)는 예측 결과를 사용자에게 알림으로써 사용자가 대응하거나 제어부(5)가 하드웨어 고장, 데이터 오류, 데이터 변화에 대응할 수 있다.Referring to FIG. 4, the control unit 5 stores sampling data, calculates a probability distribution by accumulating the number of occurrences for each size of the sampling data for a predetermined time, calculates a probability distribution for another predetermined time, and calculates two probabilities. By calculating the distribution difference, area difference, and difference distance accumulation (S101), sampling circuit abnormalities, data errors, and data changes can be predicted and responded to (S102). The control unit 5 may respond to the user by notifying the user of the prediction result, or the control unit 5 may respond to hardware failure, data error, or data change.

샘플링 데이터는 전원 소스(21)의 전압(Vin), 전류(Iin), SCR 스위치(22)의 출력 전압(Vout), IGBT(24)의 출력 전류(Iinv)를 포함하고, 제어부(5)는 샘플링 데이터에 기반하여 데이터 오류를 검증한다.The sampling data includes the voltage (Vin) and current (Iin) of the power source 21, the output voltage (Vout) of the SCR switch 22, and the output current (Iinv) of the IGBT 24, and the controller 5 Data errors are verified based on the sampling data.

제어부(5)는 일정 시간 동안 마다 각각의 확률 분포 추이를 보고, 확률 분포 중 특이 현상 이상을 예측하고, 이상 사고에 대응하고, 확률 분포에 대해 데이터 변화가 일정하면 정상 동작을 외부에 알린다. 또한, 제어부(5)는 일정 시간 간격을 조정하기 위해 데이터 변화율을 피드백한다. 예를 들어, 데이터 변화율이 크면 일정 시간 간격을 늘리고, 데이터 변화율이 작으면 일정 시간 간격을 줄인다.The controller 5 looks at the trend of each probability distribution for a certain period of time, predicts an abnormal phenomenon among the probability distribution, responds to an abnormal accident, and informs the outside of normal operation if the data change is constant with respect to the probability distribution. In addition, the control unit 5 feeds back the data change rate in order to adjust the predetermined time interval. For example, if the data change rate is large, the certain time interval is increased, and if the data change rate is small, the certain time interval is decreased.

도 5는 본 발명을 설명하기 위한 단위제어기의 하드웨어 자원, 코어인 제어부의 동작, 제어부 동작을 실행할 권한을 부여하는 시스템 인증 구성을 설명하는 예시도로서, 도 5를 참조하면, 본 발명은 제어부(5), 통신부(16), 메모리(2), 센싱부(8), 디지털 입출력부(3)를 포함한다.5 is an exemplary view illustrating a system authentication configuration for granting authority to execute hardware resources of a unit controller, an operation of a control unit that is a core, and an operation of a control unit for explaining the present invention. Referring to FIG. 5, the present invention provides a control unit ( 5), a communication unit 16, a memory 2, a sensing unit 8, and a digital input/output unit 3.

제어부(5)는 센서값과 디지털 입력 데이터에 기반해 제어 알고리즘(피드포워드 제어, 피드백 제어)에 의해 출력 상태를 결정하고, 결정된 상태에 따른 동작을 수행한다.The control unit 5 determines an output state by a control algorithm (feed-forward control, feedback control) based on the sensor value and digital input data, and performs an operation according to the determined state.

통신부(16)는 단위제어기(6)와 인증서버(7) 및 클라우드(9) 서버 사이의 데이터 채널을 구성한다.The communication unit 16 constitutes a data channel between the unit controller 6, the authentication server 7, and the cloud 9 server.

메모리(2)는 램, 롬 및 플래시 메모리와 같은 비소멸성 저장장치를 포함할 수 있으며, 각종 제어/통신 데이터 및 사용자 데이터를 저장 처리한다.The memory 2 may include non-perishable storage devices such as RAM, ROM, and flash memory, and stores and processes various control/communication data and user data.

센싱부(8)는 전원 소스(21)의 전압(Vin), 전류(Iin), SCR 스위치(22)의 출력 전압(Vout), IGBT(24)의 출력 전류(Iinv) 등의 정보를 MCU가 읽어 들일 수 있는 형태로 가공해 준다.The sensing unit 8 transmits information such as the voltage (Vin) and current (Iin) of the power source 21, the output voltage (Vout) of the SCR switch 22, and the output current (Iinv) of the IGBT 24 to the MCU. It is processed into a readable form.

디지털 입출력부(3)는 제어상 필요한 디지털 입출력 상태를 제공한다.The digital input/output unit 3 provides digital input/output conditions required for control.

인증 서버(7)는 단위제어기(6)로부터 킷값을 수신하고, 단위제어기(6)로부터 이중화된 데이터 채널을 통해 킷값과 사용자 정보를 수신하여 단위제어기(6)의 킷값과 사용자 정보를 비교하고, 사용자 정보를 대응시켜 단위제어기(6)의 시스템 이용에 대한 인증을 처리한다. 인증 서버(7)는 인증 결과를 단위제어기(6)로 전송하여 시스템에 대한 사용자의 사용을 허가한다. 단위제어기(6)의 이중화된 데이터 채널로 인해 킷값 손실이 최소화되는 효과를 가질 수 있다.The authentication server 7 receives the kit value from the unit controller 6, receives the kit value and user information from the unit controller 6 through a duplicated data channel, and compares the kit value and user information of the unit controller 6; Corresponding user information processes authentication for system use of the unit controller 6. The authentication server 7 transmits the authentication result to the unit controller 6 to allow the user to use the system. Due to the duplicated data channels of the unit controller 6, loss of kit value can be minimized.

인증 서버(7)는 사용자 정보의 히스토리 분석을 수행하고, 시간 흐름에 따라 사용자 정보의 일관성, 변화를 비교 판단한다. 히스토리 분석에서 사용자 정보가 일관성을 나타내면 사용자의 사용을 허가하고, 변화를 나타내면 사용자의 사용을 허가하지 않는다. 사용자 정보가 일관성을 나타낼 때 사용자의 시스템 사용을 허가함으로써 사용자 정보가 변조된 사용자가 시스템에 접근하지 못하도록 보안을 강화한다.The authentication server 7 performs a history analysis of user information, and compares and determines consistency and change of user information over time. In the history analysis, if the user information shows consistency, the user's use is permitted, and if it shows change, the user's use is not permitted. When the user information shows consistency, the user's use of the system is permitted, thereby strengthening security to prevent a user whose user information has been altered from accessing the system.

인증 서버(7)는 일관성, 변화, 빈도, 빈도 추이, 빈도가 높음에 가중치를 부여해서 가중치 조합으로 신뢰되지 않은 사용자의 접근을 차단한다. 예를 들어, 빈도의 임계치가 초과하면 초과 누적수에 비례하여 신뢰되지 않은 사용자의 접근을 차단하고, 장시간에 걸쳐 접근 시도하는 사용자를 인증 처리할 수 있다. 이때, 신뢰되지 않은 사용자에 대해 추가 인증을 요청한다.The authentication server 7 assigns weights to consistency, change, frequency, frequency trend, and high frequency, and blocks access by untrusted users with a combination of weights. For example, if the frequency threshold is exceeded, access by untrusted users is blocked in proportion to the excess cumulative number, and users attempting access over a long period of time can be authenticated. At this time, additional authentication is requested for untrusted users.

시스템의 사용을 인증하는 수단인 단위제어기(6)는 시스템과 직접 연결하지 않고, 인증 서버(7)를 통한 우회 경로를 형성함으로써 인터넷망을 이루는 네트워크가 내부망과 외부망으로 구성되어 아이피 주소 설정 과정이 번거로울 때 단위제어기(6)를 이용한 인증 과정이 원활히 수행되는 장점이 있다. 이때, 단위제어기(6)에는 시스템이 탑재되고, 단위제어기(6)는 인증 단말 수단이 되고, 인증 서버(7)는 인증 서버 수단이 된다.The unit controller (6), which is a means of authenticating the use of the system, does not connect directly to the system, but forms a detour through the authentication server (7), so that the network constituting the Internet network is composed of an internal network and an external network to set an IP address. When the process is cumbersome, there is an advantage in that the authentication process using the unit controller 6 is smoothly performed. At this time, the system is mounted on the unit controller 6, the unit controller 6 serves as an authentication terminal means, and the authentication server 7 serves as an authentication server means.

클라우드(9)는 프로세서, 메모리(2), 입출력장치, 통신부(16)를 관리하는 운영체제의 지원 하에 컨테이너의 모듈화로, 웹, DB, 프로토콜, 라이브러리의 서비스를 제공하며, 제어부(5)는 컨테이너의 서비스를 이용한 클라우드 애플리케이션을 실행한다. 컨테이너라고 하는 표준 소프트웨어 패키지는 애플리케이션의 코드를 관련 구성 파일, 라이브러리 및 앱 실행에 필요한 종속성과 함께 번들로 제공한다.The cloud 9 provides services of the web, DB, protocol, and library by modularizing the container under the support of the operating system that manages the processor, memory 2, input/output device, and communication unit 16, and the control unit 5 controls the container Run a cloud application using the service of A standard software package, called a container, bundles an application's code along with the associated configuration files, libraries, and dependencies needed to run the app.

클라우드(9)는 다수의 단위제어기(6)를 통합 제어하고, 단위제어기(6)로부터 수신된 센서값을 저장하여 시간 흐름에 따라 모니터링하고, 단위제어기(6)의 동작 에러를 처리하고, 에러 메시지를 다른 단위제어기(6)로 알리고, 제어 대상인 단위제어기(6)를 스위칭 제어한다.The cloud 9 performs integrated control of a plurality of unit controllers 6, stores the sensor values received from the unit controllers 6, monitors them over time, processes operation errors of the unit controllers 6, and The message is notified to other unit controllers 6, and the unit controller 6 to be controlled is switched and controlled.

신경망 학습은 온도, 고도, 지문 등 각종 센서, 이미지, 적외선 등 카메라, 라이더와 같은 입력 장치로부터 수집된 시계열 데이터로부터 특징량 선택, 알고리즘 선택을 통해 모델을 선택하고, 학습, 성능 검증 과정에 의한 반복 시행 착오를 거쳐 모델 선택을 반복한다. 성능 검증이 마치면 인공지능 모델이 선택된다.Neural network learning selects a model through feature selection and algorithm selection from time-series data collected from input devices such as various sensors such as temperature, altitude, and fingerprints, cameras such as images and infrared rays, and LIDAR, and then repeats learning and performance verification processes. Repeat model selection through trial and error. After performance verification is complete, an artificial intelligence model is selected.

제어부(5)는 센서값 판단에 신경망을 이용한 딥러닝 알고리즘을 수행하고, 신경망 학습에 훈련 데이터를 이용하고, 시험 데이터로 신경망 성능을 검증한다.The control unit 5 performs a deep learning algorithm using a neural network to determine the sensor value, uses training data to learn the neural network, and verifies the performance of the neural network with test data.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and various modifications can be made by anyone skilled in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes are within the scope of the claims.

2: 메모리
3: 디지털입출력부
5: 제어부
6: 단위제어기
7: 인증 서버
8: 센싱부
9: 클라우드
16: 통신부
21: 전원 소스
22: SCR(Silicon Controlled Rectifier) 스위치
23: 부하
24: IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)
25: 인덕터
31: 피드포워드 제어기
32: 제1덧셈기
33: 피드백 제어기
34: 제2덧셈기2: memory
3: digital input/output
5: control unit
6: unit controller
7: authentication server
8: sensing unit
9: cloud
16: Department of Communications
21: power source
22: SCR (Silicon Controlled Rectifier) switch
23: load
24: IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
25: inductor
31: feed forward controller
32: first adder
33: feedback controller
34: second adder

Claims

It is a device that stably supplies electricity to the load 23 even if electricity supply from the power plant is interrupted or failure of voltage fluctuation or frequency fluctuation occurs. an uninterruptible power supply unit supplying high-quality and safe power to the load 23 using power; and
When an abnormality occurs in the power source 21, a reverse voltage is applied to the SCR (Silicon Controlled Rectifier) switch 22 to turn off the SCR switch 22, and the IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 24 is operated to operate the storage battery (26) an SCR off controller that converts power into AC power and supplies it to the load 23;
The uninterruptible power supply unit,
A power source 21 that is external power supplied from a power plant as AC power;
It is a semiconductor device with a structure of four layers in which the p layer and the n layer intersect, and includes at least three pn junctions. A gate signal is used, and turn-on is performed by applying a breakover voltage and a reverse voltage is applied. an SCR switch 22 that is off to ground;
As a part of the circuit that consumes power, the load 23 corresponding to devices such as electric devices and lights;
It is a self-extinguishing type in which the gate-emitter voltage is driven and turned on/off by an input signal, and it is a semiconductor device capable of high-speed switch with high power. In addition to the power source 21, the SCR switch 22 an IGBT (24) that converts the DC power of the battery 26 into AC power when turned off and supplies it to the load 23 via the inductor 25;
an inductor 25 boosting the AC power of the IGBT 24 and supplying it to the load 23; and
The voltage (Vin) and current (Iin) of the power source 21, the output voltage (Vout) of the SCR switch 22, and the output current (Iinv) of the IGBT 24 are sensed, and the power source 21 A controller 5 that turns off the SCR switch 22 and drives the IGBT 24 to supply power from the storage battery 26 to the load 23 when an error occurs in
The SCR off controller,
In order to improve the transient state characteristics in the operation mode switching section, a feed forward controller that generates an optimal reverse voltage so that the voltage does not become excessively high or low by calculating the applied reverse voltage in proportion to the input voltage when the operation mode of the UPS is switched ( 31);
a first adder 32 comparing the input current of the power source 21 with the reference current and outputting the result to the feedback controller 33;
The reference value is set to zero, the reference value and the input current are compared to calculate the optimal reverse voltage according to the direction and magnitude of the current, and the current flowing across the anode-cathode of the SCR switch 22 is quickly reduced to less than the holding current. a feedback controller 33 that generates a reverse voltage to fall; and
A second adder 34 for outputting a final reverse voltage to the SCR switch 22 by adding the reverse voltages of the feed forward controller 31 and the feedback controller 33,
The control unit 5,
The sampling data is stored, the probability distribution is calculated by accumulating the number of occurrences for each size of the sampling data for a certain period of time, the probability distribution is calculated for another certain period of time, and the difference between the two probability distributions, the area difference, and the difference distance accumulation are calculated. Calculate (S101) to predict sampling circuit abnormalities, data errors, and data changes, and respond to hardware failures, data errors, and data changes,
Includes an authentication server 7 that authenticates the system,
The authentication server 7 receives the kit value from the control unit 5, receives the kit value and user information from the control unit 5 through a duplicated data channel, compares the kit value of the control unit 5 with user information, , Uninterruptible power supply, characterized in that processing the authentication for the system use of the control unit (5) by matching the user information.

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