KR20000057456A

KR20000057456A - 돌입전류 방지용 저항기의 보호방법

Info

Publication number: KR20000057456A
Application number: KR1019990705091A
Authority: KR
Inventors: 히로세겐지; 오노아키히사
Original assignee: 하시모토 신이치; 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2000-09-15
Also published as: CN1114988C; EP0948123A1; EP0948123B1; TW379476B; JPH10191639A; DE69739086D1; KR100517122B1; JP3724523B2; EP0948123A4; US6157097A; CN1241320A; WO1998028835A1

Abstract

교류전원의 투입차단을 빈번하게 반복한 때 돌입전류 방지용 저항기의 소손 혹은 단선의 발생을 방지할 목적으로, 콘덴서 입력형 정류회로의 평활콘덴서의 용량과 정류평활 직류전압의 값으로부터 전원투입시의 평활콘덴서에 충전되는 에너지를 산출하고, 상기 에너지와 어느 정해진 시간에 행하여진 전원의 투입차단의 회수로부터 평균전력을 산출하며, 이 평균전력이 전원투입시에 돌입전류를 방지하는 돌입전류 방지용 저항기의 허용전력을 넘는 경우는 알람표시 혹은 알람출력으로 경고, 전원불투입 인터록, 부하측장치의 구동을 정지한다.

미리 평활콘덴서의 용량과 정류평활 직류전압의 값을 알고있는 경우에는, 어느 정해진 시간내의 전원 온오프회수를 계수하고, 소정의 회수를 넘은 경우는 알람표시 혹은 알람출력으로 경고, 전원불투입 인터록, 부하측장치의 구동을 정지한다.

Description

돌입전류 방지용 저항기의 보호방법{Protecting method for inrush current preventing resistor}

종래 콘덴서 입력형 정류회로의 전원장치는 도 8에 도시한 것처럼, 전원투입시의 돌입전류를 방지하기 위해 평활콘덴서(4)의 앞에 돌입전류 방지용 저항기(3)를 설치하고 평활콘덴서(4)의 충전이 완료된 뒤에 릴레이(2) 등에서 돌입전류 방지용 저항기(3)를 단락하도록 구성되어 있다. 동 도면에 있어서 1은 정류회로, 5는 전원의 투입과 차단을 검출하기 위한 검출회로, 6은 예컨대 마이크로컴퓨터 등을 이용한 연산회로, 7은 릴레이 드라이브회로이다. 또, 10은 교류전원, 11은 교류전원을 온오프하는 콘텍터이다.

콘텍터(11)에 의해 교류전원(10)을 투입하면, 평활콘덴서(4)를 충전하는 전류는 돌입전류 방지용 저항기(3)를 통하여 흐른다. 릴레이(2)는 평활콘덴서의 충전이 완료된 뒤에 상기 돌입전류 방지용 저항기(3)를 단락하고, 전원장치의 통상운전시는 상기 돌입전류 방지용 저항기(3)에 흐르는 전류에 의해, 전압강하 혹은 전력손실이 발생하지 않도록 하기 위해 설치되어 있다.

교류전원(10)의 투입시에 평활콘덴서(4)에 충전되는 에너지(E)는 다음 수학식 1에서 구할 수 있다.

[수학식 1]

E=(1/2)·CV²

여기서 C는 콘덴서의 용량[F], V는 정류평활된 직류전원전압[V]이다. 지금 어느 시간간격 t[sec]에 N회의 투입차단이 이루어졌다고 하면, 이때의 평균전력 P[W]는 수학식 2로 나타낼 수 있다.

[수학식 2]

P=EN/t

이 전력의 대부분은 돌입전류 방지용 저항기(3)가 소비하는 것이 된다.

따라서, 교류전원(10)의 투입차단을 빈번하게 반복한 경우는, 수학식 2에서 나타낸 전력 P[W]가 돌입전류 방지용 저항기(3)의 허용전력을 넘어 소손(燒損) 혹은 단선에 이르는 경우가 있다.

그런데, 돌입전류 방지용 저항기(3)의 전력용량(W)은, 통상 전원투입시만의 제한된 순간의 사용방법이기 때문에 과부하내량은 높으나, 그 전력용량은 작은 것을 적용하는 일이 많다. 따라서, 빈번하게 전원의 온오프를 반복한 경우는, 온도상승이 높아져 돌입전류 방지용 저항기(3)가 소손되거나 단선되는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 콘덴서 입력형 정류회로를 가지는 전원장치의 평활콘덴서에의 돌입전류를 제한하는 저항기의 소손 혹은 단선을 미연에 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 콘덴서 입력형 정류회로를 가지는 전원장치의 전원투입시의 돌입전류 방지용 저항기의 보호방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예를 설명하는 도면이다.

도 2는 본 발명의 제2실시예를 설명하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 제3실시예를 설명하는 도면이다.

도 4는 에너지 산출순서의 설명도이다.

도 5는 본 발명의 제4실시예를 설명하는 도면이다.

도 6은 본 발명의 제5실시예를 설명하는 도면이다.

도 7은 본 발명의 제6실시예를 설명하는 도면이다.

도 8은 종래예를 설명하는 도면이다.

본 발명은 콘덴서입력형 정류회로의 평활콘덴서의 용량과 정류평활 직류전압의 값으로부터 전원투입시의 평활콘덴서에 충전되는 에너지를 산출하고, 상기 에너지와 어느 정해진 시간에 행하여진 전원의 투입차단의 회수로부터 평균전력을 산출하여, 이 평균전력이 전원투입시의 돌입전류를 방지하는 저항기의 허용전력을 넘은 경우에는 알람표시 혹은 알람출력으로 경고하고 전원의 투입이 되지 않도록 인터록하거나 부하측장치의 구동을 정지하는 것이다.

미리 평활콘덴서의 용량과 정류평활 직류전압의 값을 알고 있을 경우는 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 어느 정해진 시간내에 허용되는 전원온오프회수는 산출할 수 있으므로, 이 전원온오프회수가 정해진 회수를 넘는 경우는 알람표시 혹은 알람출력으로 경고한다.

이하, 본 발명의 제1실시예를 도 1에 근거하여 설명한다. 종래기술을 설명하는 도 8과 같은 부호의 것은 설명을 생략한다. 본 실시예는 전원투입차단 회수를 연산회로(6)에 의해 기억하고, 수학식 2에 의해 얻어지는 전력이 돌입전류 방지용 저항기(3)의 허용전력을 넘은 경우에는 알람표시기 혹은 알람출력회로(8)에 의해 경고표시 혹은 경고출력하는 것이다. 또, 평활콘덴서의 용량과 직류전원을, 전압의 값을 미리 알고있는 경우는 어느 정해진 시간내에 행하여진 전원의 온오프회수만 계수하고, 정해진 회수를 넘은 경우는 알람표시 혹은 알람출력으로 경고한다. 또, 연산해야 할 시간간격에 대해서는 돌입전류 방지용 저항기(3)의 과부하내량을 구해둠으로써 설정할 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 릴레이(2)는 릴레이에 한정하는 것은 아니고, 릴레이 대신 사이리스터 등의 반도체스위치 혹은 전력이 큰 경우는 콘텍터를 이용하여도 좋다. 본 릴레이의 투입차단의 타이밍은 전원투입차단 검츨회로 (5)의 신호를 받아 연산회로(6)에 의해 제어한다.

즉, 전원투입차단 검출회로(5)는 전원을 투입한 경우는 L레벨의 신호를 출력하고, 차단한 경우는 H레벨의 신호를 출력한다. 전원투입시의 전원투입차단 검출회로(5)의 L레벨의 신호를 받아 연산회로(6)는 돌입전류 방지용 저항기(3)의 저항치와 콘덴서(4)의 용량의 곱에서 구하는 시정수보다 충분히 긴 시간 뒤에 릴레이 드라이브회로(7)에 릴레이(2)의 투입신호를 부여한다. 또, 동시에 전원투입회수를 기억한다. 더욱이 전원차단의 H레벨의 신호에 의해 릴레이 드라이브회로(7)에 릴레이 (2)의 차단신호를 부여한다. 이와 같이 연산회로(6)는 릴레이 드라이브회로 (7)에의 제어신호를 부여함과 동시에 전원의 투입차단의 회수를 기억하고, 수학식 2에 근거하여 전력의 연산을 하여, 돌입전류 방지용 저항기(3)의 허용전력을 넘었다면 알람표시기 혹은 알람출력회로(8)에 의해 경고를 내보낸다.

도 2는 전원장치의 제2실시예를 도시한 것으로, 알람표시기에 의한 경고표시 혹은 알람출력회로에 의한 경고출력 뿐만 아니라, 돌입전류 방지용 저항기의 허용전력을 넘는 전원의 투입차단이 행하여진 경우는, 릴레이(9)에 의해 교류전원의 공급이 되지 않는 회로구성으로 한 것이다.

이하, 도 2의 동작을 설명한다. 먼저, 교류전원(10)이 콘텍터(11)의 온에 의해 투입된 것으로 한다. 전원투입차단 검출회로(5)는 교류전원(10)이 투입된 것을 검출하면, 연산회로(6)는 릴레이(9)를 투입하기 위한 신호를 릴레이 드라이브회로 (7)에 부여한다. 그리고, 릴레이(9)가 온된다. 릴레이(9)가 온되고, 평활콘덴서(4)가 충전된 뒤에, 연산회로(6)는 릴레이(2)를 온하는 신호를 출력한다. 또, 전원이 차단된 경우는 릴레이(2) 및 릴레이(9)를 차단하는 신호를 릴레이 드라이브회로(7)에 부여한다. 전원투입차단의 빈도가 높고, 수학식 2에서 부여된 전력이 돌입전류 방지용 저항기의 허용전력을 넘는 경우, 연산회로(6)는 알람표시기 혹은 알람출력회로(8)에 경고표시를 출력함과 동시에, 릴레이(2, 9)를 차단하는 신호를 릴레이 드라이브회로(7)에 부여한다. 릴레이(9) 대신에 콘텍터(11)가 전원의 옆에 있고 나이프스위치와 같은 수동조작을 하는 경우가 많아, 조작성이 좋은 릴레이(9)를 이용하는 것이 바람직하다.

또, 도 1 및 도 2에 있어서는, 단상교류 전원의 정류회로의 경우를 도시하였는데, 정류회로는 단상교류 전원용에 한정되는 것은 아니다. 삼상교류 전원, 다상교류 전원의 경우에도 마찬가지로 구성할 수 있다.

이하, 본 발명의 제3실시예를 도 3에 근거하여 설명한다. 동 도면에 있어서 12는 평활콘덴서의 단자전압을 측정하기 위한 전압검출기이다.

콘텍터(11)에 의해 교류전원(10)을 투입하면, 평활콘덴서(4)를 충전하는 전류는 돌입전류 방지용 저항기(3)를 통하여 흐른다. 이때, 평활콘덴서(4)를 충전하는 시정수는 다음 수학식 3으로 구한다.

[수학식 3]

T=RC

여기서, R은 돌입전류 방지용 저항기(3)의 저항치[Ω], C는 평활콘덴서의 용량[F]이다. 따라서, 시정수(T)와 저항치(R)의 값을 알면 C의 값을 산출할 수 있다. 일반적으로 R의 값은 평활콘덴서의 용량치보다도 흩어짐이 작기 때문에 설계치로서 대용하는 것으로 한다. 시정수(T)는 전원투입시의 평활콘덴서의 단자전압의 과도적 변화량으로부터 구할 수 있다. 즉, 평활직류전압 출력의 무부하에서의 정상전압을 V[V]라고 하면, 평활콘덴서의 단자전압이 약 0.63V[V]에 도달하기까지의 시간을 계측함으로써, T의 값을 구할 수 있다. V는 전압검출회로(12)에서 검출한다.

교류전원(10)의 투입시에 콘덴서에 충전되는 에너지(E)는 도 4의 순서에 의해 산정할 수 있다.

이하, 도 4에 의거하여 에너지(E)의 산정순서를 설명한다.

전원투입차단 검출회로(5)와 연산회로(6)에서 교류전원(10)이 투입되었는지의 여부를 감시한다(스텝 1). 다음에 전압검출회로(12)의 값을 연산회로(6)가 읽어들이고, 평활콘덴서의 단자전압을 측정한다(스텝 2). 평활콘덴서의 단자전압이 0.63V[V]로 되었는지 여부를 연산회로(6)에서 판정한다(스텝 3). 그리고, 이 전압이 될 때까지의 시간을 연산회로(6)에서 산출한다(스텝 4). 다음에 연산회로(6)에서는 스텝 4에서 구한 시간으로부터 시정수(T)를 구해 평활콘덴서용량(C)을 산출한다 (스텝 5). 그 후 연산회로(6)에서 에너지(E)를 산출한다(스텝 6).

도 5는 전원장치의 제4실시예를 도시한 것으로, 알람표시기에 의한 경고표시 혹은 알람출력회로(8)에 의한 경고출력뿐만 아니라, 돌입전류 방지용 저항기(3)의 허용전력을 넘는 전원의 투입차단이 행하여진 경우는 릴레이(9)에 의해 교류전원의 공급이 되지않게 되는 회로구성을 한 것이다.

이하에 도 5의 동작을 설명한다. 먼저, 교류전원(10)이 콘텍터(11)의 온에 의해 투입된 것으로 한다. 전원투입차단 검출회로(5)는 교류전원이 투입된 것을 검출하면, 연산회로(6)에 신호를 출력한다. 연산회로(6)는 릴레이(9)를 투입하기 위한 신호를 릴레이 드라이브회로(7)에 부여한다. 그리고, 릴레이(9)가 온된다. 릴레이(9)가 온되면, 평활콘덴서(4)가 충전되는데, 이 때, 동시에 상술한 스텝 1 내지 5의 순서에서 평활콘덴서(4)의 용량을 구해, 충전에너지를 산출한다. 그 뒤, 평활콘덴서(4)의 충전시정수보다도 충분히 긴 시간경과 후에 연산회로(6)는 릴레이(2)를 온하는 신호를 출력한다. 또, 전원이 차단된 경우는 릴레이(2) 및 릴레이(9)를 차단하는 신호를 릴레이 드라이브회로(7)에 부여한다. 전원투입차단 빈도가 높고, 수학식 1에서 얻어지는 전력이 돌입전류 방지용 저항기(3)의 허용전력을 넘은 경우 연산회로(6)는 알람표시기 혹은 알람출력회로(8)에 의한 경고표시 또는 출력과 함께 릴레이(2, 9)를 차단하는 신호를 릴레이 드라이브회로(7)에 부여한다.

다음으로 제5, 제6실시예를 도 6 및 도 7에 나타낸다. 도 6 및 도 7에서는 릴레이 드라이브회로(7)에 릴레이 드라이브신호뿐만 아니라 부하측 장치의 구동정지신호 등의 제어신호를 송출하는 I/O포트기능을 포함하고 있다. 부하측장치(13)는 예컨대, DC/DC컨버터 혹은 모터를 구동하는 인버터회로이다. 또, 부하측장치(13)에는 교류전원(10)을 오프한 경우에 평활콘덴서(4)의 충전전하를 방전하기 위한 회로도 포함된다.

제5, 제6실시예에서는 부하측은 특히 한정하고 있지 않다(수동부하, 능동부하, 그외의 장치를 포함). 부하측의 구동을 제어할 수 있는 경우는 평활직류 전압출력을 무부하상태로 함으로써, 2회째에 교류전원(10)을 투입하는 경우는 평활콘덴서에는 아직 충전전하가 잔류하고 있기 때문에 돌입전류는 작은 값이 된다. 따라서, 반복되는 전원투입차단에 의해 평균전력이 돌입전류 방지용 저항기(3)의 허용전력을 넘은 경우는 부하측장치의 구동을 정지함으로써 다음에 전원을 투입한 경우의 돌입전류에 의한 에너지를 경감할 수 있고, 돌입전류 방지용 저항기의 부하도 경감할 수 있다. 부하측장치를 구동정지함으로써, 단순히 경고표시 혹은 경고출력만을 하는 경우에 비교하여, 이상을 감지하기 쉬운 이점이 있다. 또, 부하측장치 (13)에의 구동정지신호는 연산회로(6)로부터의 지시에 의해 릴레이 드라이브회로 (7)를 경유하여 부여된다.

본 발명은 빈번하게 전원의 온오프를 반복한 경우에도 돌입전류 방지용 저항기(3)의 소손 혹은 단선을 방지할 수 있기 때문에 돌입전류 방지용 저항기(3)의 소손에 의한 전원장치의 치명적인 사고 예컨대, 화재등의 발생을 방지할 수 있다.

또, 소손사고에는 이르지 않고 단선으로 끝난 경우에도, 다음에 전원을 투입한 경우에는 돌입전류 방지용 저항기(3)에 의한 돌입전류의 방지가 되지않으므로, 평활콘덴서를 충전할 때에 돌입전류 방지용 저항기 단락용 릴레이(2)를 통하여 과대한 전류가 흘러 정류용 다이오드의 파괴, 릴레이(2)의 용착 등의 2차파괴가 발생할 가능성이 있으나, 본 발명은 이들 2차파괴에 의한 위험성을 방지할 수 있다.

더욱이, 평활콘덴서(4)의 단자전압을 검출함으로써, 입력교류 전원전압의 변동, 콘덴서용량의 흩어짐 등의 영향을 받지않으므로, 콘덴서의 충전에너지를 정확히 구할 수 있으며 돌입전류 방지용 저항기(3)의 설계상의 마진을 최적으로 선정할 수 있다.

또, 100V계, 200V계의 교류전원에 공용할 때의 전원장치의 경우는 연산정수의 설정미스 등에 의한 트러블을 회피할 수 있으므로 보다 신뢰성이 높은 전원장치를 제공할 수 있다.

Claims

콘덴서입력형 정류회로의 평활콘덴서의 용량과, 정류평활 직류전압의 값으로부터 전원투입시의 평활콘덴서에 충전되는 에너지를 산출하고, 상기 에너지와 어느 정해진 시간에 행하여진 전원의 투입차단 회수로부터 평균전력을 산출하여, 이 평균전력이 전원투입시의 돌입전류를 방지하는 저항기의 허용전력을 넘은 경우에는, 알람표시 혹은 알람출력으로 경고하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 방지용 저항기의 보호방법.
콘덴서입력형 정류회로의 평활콘덴서의 용량과, 정류평활 직류전압의 값으로부터 전원투입시의 평활콘덴서에 충전되는 에너지를 산출하고, 상기 에너지와 어느 정해진 시간에 행하여진 전원의 투입차단 회수로부터 평균전력을 산출하여, 이 평균전력이 전원투입시의 돌입전류를 방지하는 저항기의 허용전력을 넘은 경우에는, 전원의 투입이 되지 않도록 인터록 하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 방지용 저항기의 보호방법.
콘덴서입력형 정류회로의 평활콘덴서의 용량과, 정류평활 직류전압의 값으로부터 전원투입시의 평활콘덴서에 충전되는 에너지를 산출하고, 상기 에너지와 어느 정해진 시간에 행하여진 전원의 투입차단 회수로부터 평균전력을 산출하여, 이 평균전력이 전원투입시의 돌입전류를 방지하는 저항기의 허용전력을 넘은 경우에는, 부하측장치의 구동을 정지하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 방지용 저항기의 보호방법.
콘덴서입력형 정류회로를 가지는 전원장치에 있어서, 어느 정해진 시간내에 행하여진 전원의 투입차단 회수를 계수하고, 전원투입차단회수가 소정의 회수를 넘는 경우는, 알람표시 혹은 알람출력으로 경고하는 것을 특징으로 하는 전원장치의 돌입전류 방지용 저항기의 보호방법.
콘덴서입력형 정류회로를 가지는 전원장치에 있어서, 어느 정해진 시간내에 행하여진 전원의 투입차단 회수를 계수하고, 전원투입차단회수가 소정의 회수를 넘는 경우는, 전원의 투입이 되지않도록 인터록 하는 것을 특징으로 하는 전원장치의 돌입전류 방지용 저항기의 보호방법.
콘덴서입력형 정류회로를 가지는 전원장치에 있어서, 어느 정해진 시간내에 행하여진 전원의 투입차단 회수를 계수하고, 전원투입차단회수가 소정의 회수를 넘는 경우는, 부하측장치의 구동을 정지하는 것을 특징으로 하는 전원장치의 돌입전류 방지용 저항기의 보호방법.