KR19990066291A

KR19990066291A - DC Output Uninterruptible Power Supply

Info

Publication number: KR19990066291A
Application number: KR1019980002108A
Authority: KR
Inventors: 김진일; 정용호
Original assignee: 이종수; 엘지산전 주식회사
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-08-16

Abstract

직류 출력형 무정전 전원장치에 관한 것으로 교류 입력을 직류로 변환하여 출력하는 정류기와, 상기 정류기에서 출력되는 직류를 스위칭하여 출력과 연결하는 스위치와, 교류 입력의 이상전압을 검지하여 출력하는 정전 감지부와, 상기 정전 감지부에서 검지된 결과에 따라 게이트를 구동하여 상기 스위치의 스위칭을 제어하는 게이트 구동부와, 방전시 에너지를 공급하는 축전지와, 상기 정류기에서 출력된 직류로 충전하여 상기 축전지의 에너지를 적절히 제어하는 충전기와, 교류 입력의 이상시 상기 축전지에 저장되어 있는 에너지를 적정한 크기의 직류전압으로 변환시켜 출력에 무순단으로 에너지를 공급하는 직류/직류 콘버터로 구성되어 2중 변환회로를 사용하지 않으므로 부피와 무게를 줄임과 동시에 가격도 저렴하고 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a DC output type uninterruptible power supply, comprising: a rectifier for converting an AC input into a DC, a rectifier; And a gate driver for controlling the switching of the switch by driving a gate according to a result detected by the power failure detector, a battery for supplying energy during discharge, and a direct current output from the rectifier to charge the energy of the battery. It consists of a charger that controls properly and a DC / DC converter that converts the energy stored in the battery into a DC voltage of an appropriate size in case of abnormal AC input, and supplies energy uninterruptedly to the output. Therefore, it is possible to reduce the volume and weight while at the same time lowering the cost and increasing the efficiency. And it is.

Description

DC Output Uninterruptible Power Supply

본 발명은 무정전으로 전원을 공급하는 직류 출력형 무정전 전원장치(UPS)에 관한 것이다.The present invention relates to a direct current output uninterruptible power supply (UPS) for supplying power to an uninterruptible power supply.

일반적으로 UPS는 개인용 컴퓨터(PC)와 파일 서버(File Server)용 컴퓨터와 워크 스테이션급 컴퓨터 및 이러한 컴퓨터에 연결된 모니터에 무정전으로 전원을 공급하는 장치이다.In general, a UPS is an uninterruptible power supply for personal computer (PC) and file server (computer) and workstation-class computers and monitors connected to them.

현재 상용화된 대부분의 소형 컴퓨터와 모니터는 모두가 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 전원장치로 사용하기 때문에 이들 장치에 교류가 인가되든지 직류가 인가되든지 아무런 차이가 없다.Most small computers and monitors on the market today use a Switching Mode Power Supply (SMPS) as a power supply, so there is no difference whether AC or AC is applied to these devices.

즉, 모든 SMPS는 입력단에 정류회로를 갖기 때문에 SMPS 내부에서는 항상 직류로 변환되어 이용된다.That is, since all SMPSs have a rectifying circuit at the input terminal, they are always converted to direct current in the SMPS.

이러한 개념을 이용하여 기존의 UPS 출력에 양질의 교류를 출력하는 대신에 상대적으로 제어가 용이하고, 경제적인 DC를 출력하는 UPS의 등장이 요구된다.Using this concept, instead of outputting high-quality alternating current to the existing UPS output, the emergence of a relatively easy to control and economical DC output UPS is required.

종래기술의 무정전 전원장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.The uninterruptible power supply of the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래기술에 따른 무정전 전원장치의 구성을 설명하기 위한 블록도로써, 종래기술의 무정전 전원장치는 AC(Alternating Current)를 입력받아 DC(Direct Current)로 변환하여 출력하는 정류기(11)와, 정류기(11)에서 출력된 DC로 충전하여 방전시 에너지를 공급하는 축전지(12)와, 축전지(12)를 통해 입력되는 DC를 AC로 변환하는 인버터(13)와, 인버터(13)에서 출력된 AC의 고조파를 제거한 후 양질의 교류출력을 UPS 출력으로 하는 필터회로(14)로 구성된다.1 is a block diagram for explaining the configuration of an uninterruptible power supply according to the prior art, the uninterruptible power supply of the prior art is a rectifier (11) for receiving an alternating current (AC) and converts it to a direct current (DC) and outputs it; , The battery 12 charging with DC output from the rectifier 11 to supply energy during discharge, the inverter 13 for converting DC input through the battery 12 into AC, and the output from the inverter 13. After removing the harmonics of the AC, it is composed of a filter circuit (14) having a high-quality AC output to the UPS output.

이와 같이 구성된 무정전 전원장치의 동작을 설명하면 AC 입력이 정류기(11)를 통해서 직류로 변환시킨 다음에 이 직류 출력이 축전지(12)에 연결되어 축전지(12)를 충전시킴과 동시에 인버터(13)에 에너지를 공급하게 된다.Referring to the operation of the uninterruptible power supply configured as described above, the AC input is converted into direct current through the rectifier 11, and then the direct output is connected to the battery 12 to charge the battery 12 and at the same time the inverter 13 To supply energy.

인버터(13)는 직류를 교류로 변환시킨 다음에 필터회로(14)에서 고조파를 제거하고 양질의 교류 츨력이 UPS 출력으로 되어 컴퓨터와 모니터에 전원을 공급하게 된다.The inverter 13 converts direct current into alternating current, removes harmonics from the filter circuit 14, and the high-quality alternating current output is the UPS output to supply power to the computer and the monitor.

만약, AC 입력에 정전이 발생하거나 허용오차를 벗어난 전압이 인가되면 정류기(11)는 동작을 중지하고, 정류기(11)는 동작을 중지하고 정류기(11) 출력단에 연결된 축전지(12)가 인버터(13)에 에너지를 공급함으로써 무순단으로 동작이 가능하게 된다.If a power failure occurs or an out of tolerance voltage is applied to the AC input, the rectifier 11 stops operation, the rectifier 11 stops operation, and the battery 12 connected to the rectifier 11 output terminal is connected to an inverter ( By supplying energy to 13, operation can be performed in an unsuccessful manner.

이와 같은 종래기술의 무정전 전원장치에서 평상시에 AC 입력이 정류기(11)에 의해서 직류로 변환된 다음 다시 인버터(13)를 통해서 교류로 역변환되는 2중 변환회로를 사용하기 때문에 시스템 효율이 나쁘고, 가격이 비싸지며 특히, 축전지(12)의 전압이 낮은 경우에는 인버터(13)에 60㎐ 승압용 변압기를 사용해야하기 때문에 제품의 부피나 무게가 증가하고 가격상승이 발생되는 문제점이 있다.In such an uninterruptible power supply of the prior art, since the AC input is normally converted into direct current by the rectifier 11 and then converted back into alternating current through the inverter 13, the system efficiency is poor, and the price is low. This is expensive, in particular, when the voltage of the battery 12 is low, because a 60 kV boost transformer must be used for the inverter 13, there is a problem that the volume or weight of the product increases and the price increases.

또한, 인버터(13)의 출력단에 연결된 필터회로(14)도 가격상승이 발생되는 문제점이 있다.In addition, the filter circuit 14 connected to the output terminal of the inverter 13 also has a problem that the price rise occurs.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 UPS의 효율을 상승시키고 부피와 무게를 줄임과 동시에 가격도 저렴하게 하는 직류 출력형 무정전 전원장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art is to provide a DC output type uninterruptible power supply to increase the efficiency of the UPS, reduce the volume and weight and at the same time low cost.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 직류 출력형 무정전 전원장치의 특징은 교류 입력을 직류로 변환하여 출력하는 정류기와, 상기 정류기에서 출력되는 직류를 스위칭하여 출력과 연결하는 스위치와, 교류 입력의 이상전압을 검지하여 출력하는 정전 감지부와, 상기 정전 감지부에서 검지된 결과에 따라 게이트를 구동하여 상기 스위치의 스위칭을 제어하는 게이트 구동부와, 방전시 에너지를 공급하는 축전지와, 상기 정류기에서 출력된 직류로 충전하여 상기 축전지의 에너지를 적절히 제어하는 충전기와, 교류 입력의 이상시 상기 축전지에 저장되어 있는 에너지를 적정한 크기의 직류전압으로 변환시켜 출력에 무순단으로 에너지를 공급하는 직류/직류 콘버터로 구성됨에 있다.Features of the DC output type uninterruptible power supply according to the present invention for achieving the above object is a rectifier for converting and outputting an AC input to direct current, a switch for switching the direct current output from the rectifier to the output, and the AC input A power failure detector for detecting and outputting an abnormal voltage, a gate driver controlling a switching of the switch by driving a gate according to a result detected by the power failure detector, a storage battery for supplying energy during discharge, and an output from the rectifier Charger to control the energy of the battery properly by charging with a direct current, DC / DC converter to supply energy to the output in a stepless manner by converting the energy stored in the battery to a DC voltage of an appropriate size in case of an AC input abnormality It consists of.

도 1은 종래기술에 따른 무정전 전원장치의 구성을 설명하기 위한 블록도1 is a block diagram illustrating the configuration of an uninterruptible power supply according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 직류 출력형 무정전 전원장치의 구성을 설명하기 위한 회로도2 is a circuit diagram for explaining the configuration of a DC output type uninterruptible power supply according to the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

21 : 정류기 22 : 스위치21: rectifier 22: switch

23 : 정전 감지부 24 : 게이트 구동부23: power failure detection unit 24: gate driver

25 : 축전지 26 : 충전기25 storage battery 26 charger

27 : DC/DC 콘버터27: DC / DC converter

이하, 본 발명에 따른 직류 출력형 무정전 전원장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a DC output type UPS according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 직류 출력형 무정전 전원장치의 구성을 설명하기 위한 회로도로써, 교류 입력을 직류로 변환하여 출력하는 정류기(21)와, 정류기(21)에서 출력되는 직류를 스위칭하여 UPS 출력과 연결하는 스위치(22)와, 교류 입력의 이상전압을 검지하여 출력하는 정전 감지부(23)와, 정전 감지부(23)에서 검지된 결과에 따라 게이트를 구동하여 스위치(22)의 스위칭을 제어하는 게이트 구동부(24)와, 방전시 에너지를 공급하는 축전지(25)와, 정류기(21)에서 출력된 직류로 충전하여 축전지(25)의 에너지를 적절히 제어하는 충전기(26)와, 교류 입력의 이상시 축전지(25)에 저장되어 있는 에너지를 적정한 크기의 직류전압으로 변환시켜 UPS 출력에 무순단으로 에너지를 공급하는 DC/DC 콘버터(27)로 구성된다.2 is a circuit diagram for explaining the configuration of a DC output type uninterruptible power supply according to the present invention. The rectifier 21 converts an AC input into a DC and outputs a DC output by switching a DC output from the rectifier 21 to a UPS output. And a switch 22 connected to the switch, a power failure detector 23 for detecting and outputting an abnormal voltage of an AC input, and a gate driven according to a result detected by the power failure detector 23 to switch the switch 22. A gate driver 24 for controlling, a storage battery 25 for supplying energy at the time of discharge, a charger 26 for charging the direct current output from the rectifier 21 to control the energy of the storage battery 25, and an AC input. Is a DC / DC converter 27 for converting the energy stored in the storage battery 25 into a DC voltage of an appropriate size and supplying energy to the UPS output in an unconditional manner.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 직류 출력형 무정전 전원장치의 동작을 설명하면 먼저, AC 입력이 정상적일 경우에는 정류기(21)를 통해서 정류된 파형이 스위치(22)를 통해서 UPS 출력에 연결되어 부아에 직류전력을 공급하며, 충전기(26)를 통해서 축전지(25)를 충전시킨다.Referring to the operation of the DC output type uninterruptible power supply according to the present invention configured as described above, first, when the AC input is normal, the waveform rectified through the rectifier 21 is connected to the UPS output through the switch 22 to the bua The DC power is supplied, and the storage battery 25 is charged through the charger 26.

만약에 AC 입력이 허용오차를 벗어난 경우 즉, 정전시 스위치(22)를 차단시키고, 충전기(26)의 동작도 중지시킨다.If the AC input is out of tolerance, i.e., the switch 22 is cut off in case of power failure, and the operation of the charger 26 is also stopped.

그 다음에 DC/DC 콘버터(27)를 동작시켜서 축전지(25)에 저장되어 있는 에너지를 적정한 크기의 직류전압으로 변환 시킨 다음에 UPS 출력에 무순단으로 에너지를 공급하게 되며, AC 입력이 정상으로 복귀한 경우에는 스위치(22)를 재동작시키고 DC/DC 콘버터(27)의 동작을 중지시키며 충전기(26)를 재동작시켜서 방전된 축전지(25)를 다시 충전시킨다.Then, the DC / DC converter 27 is operated to convert the energy stored in the battery 25 into a DC voltage of an appropriate size, and then supply the energy to the UPS output in an uninterrupted manner. When it returns, the switch 22 is reactivated, the operation | movement of the DC / DC converter 27 is stopped, the charger 26 is reactivated, and the discharged battery 25 is recharged.

이를 더욱 자세히 살펴보면 먼저, 정류기(21)는 도 2와 같이 단순한 브릿지 전파 정류회로로 구성시킬 수가 있으며, 스위치(22)는 정전시나 이상전압이 AC 입력에 인가될 때 DC/DC 콘버터(27)의 동작이 방해받지 않도록 회로를 차단시키는 기능을 수행한다.Looking at this in more detail, first, the rectifier 21 can be configured as a simple bridge full-wave rectification circuit as shown in Figure 2, the switch 22 of the DC / DC converter 27 when a power failure or an abnormal voltage is applied to the AC input It performs the function of breaking the circuit so that the operation is not disturbed.

이 스위치(22)는 SCR 뿐만 아니라 MOSFET, IGBT, BJT, GTO, SSR(Solid State Relay) 등의 반도체 스위치로 대치가 가능하고, 순시 정전이 허용되는 경우에는 기계접점 릴레이의 사용도 가능하다.This switch 22 can be replaced by semiconductor switches such as MOSFETs, IGBTs, BJTs, GTOs, solid state relays (SSRs) as well as SCRs, and mechanical contact relays can be used when instantaneous power failures are allowed.

한편, 정전 감지부(23)는 AC 입력의 이상전압을 검지하여 스위치(22)를 게이트 구동부(24)를 통해서 차단하거나 도통시키는 역할을 수행하며, DC/DC 콘버터(27)의 제어회로에 인가되어 동작 여부를 결정한다.Meanwhile, the power failure detecting unit 23 detects an abnormal voltage of the AC input to block or conduct the switch 22 through the gate driver 24, and is applied to the control circuit of the DC / DC converter 27. To determine whether it is operating.

한편, 충전기(26)는 가장 단순한 플라이백(Flyback) 형태로 구성되어 있는데, 브리지 다이오드(D1, D2, D3, D4)와 돌입전류 방지용 더미스터(R1), 커패시터( C1)로 구성된 정류회로 출력을 스위치 소자 FET1을 제어하여 축전지(25)에 공급되는 에너지를 적절히 제어한다.On the other hand, the charger 26 is configured in the simplest flyback form, the rectifier circuit output consisting of bridge diodes (D1, D2, D3, D4), inrush current prevention dummyster (R1), capacitor (C1) The switch element FET1 is controlled to appropriately control the energy supplied to the storage battery 25.

이 부분의 충전기(26) 회로에도 플라이백 콘버터 뿐만 아니라 포워드 콘버터, 푸시풀(Push Pull) 콘버터등 다양한 형태의 SMPS 전력회로가 이용될 수 있다.In this part of the charger 26 circuit, various types of SMPS power circuits such as a forward converter, a push pull converter, as well as a flyback converter may be used.

한편, 축전지(25)는 경제성, 조립의 용이성, 안정성 및 보수유지의 편리를 위해서 12V∼48V 정도를 사용하는 것이 적합하므로 충전기(26)에는 절연 변압기(TR1)를 이용하였다.On the other hand, since the storage battery 25 is suitable to use about 12V to 48V for economical efficiency, ease of assembly, stability, and convenience of maintenance, the isolation transformer TR1 is used for the charger 26.

그리고, DC/DC 콘버터(27)에도 충전기(26)에도 플라이백 콘버터 뿐만 아니라 포워드 콘버터, 푸시풀 콘버터 뿐만 아니라 다양한 형태의 공진형 콘버터 및 SMPS 전력회로가 이용가능하며, UPS의 용량에 따라서 가장 경제적인 형태를 선택하면 된다.In addition to the flyback converter, the DC / DC converter 27 and the charger 26, as well as the forward converter and the push-pull converter, various types of resonant converters and SMPS power circuits are available, and according to the capacity of the UPS, the most economical This is done by selecting the form.

본 발명에 따른 직류 출력형 무정전 전원장치는 2중 변환회로를 사용하지 않으므로 부피와 무게를 줄임과 동시에 가격도 저렴하고 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.Since the DC output type uninterruptible power supply according to the present invention does not use a double conversion circuit, it is possible to reduce the volume and weight, and at the same time, reduce the cost and increase the efficiency.

Claims

In an uninterruptible power supply,

A rectifier for converting and outputting an AC input into a direct current, a switch for switching a direct current output from the rectifier and connecting it to an output, a power failure detector for detecting and outputting an abnormal voltage of the AC input, and a detection of the power failure detection unit A gate driver for controlling the switching of the switch by driving a gate according to the result, a storage battery for supplying energy during discharge, a charger for properly controlling the energy of the storage battery by charging with direct current output from the rectifier, and an AC input. DC-type DC power supply, characterized in that composed of a direct current / direct current converter converts the energy stored in the battery to a DC voltage of an appropriate size to supply the energy in an uninterrupted manner.