KR20000060772A

KR20000060772A - 직/병렬 조합형 컨버터회로

Info

Publication number: KR20000060772A
Application number: KR1019990009382A
Authority: KR
Inventors: 강찬호
Original assignee: 이건수; 주식회사 동아일렉콤
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-10-16

Abstract

본 발명은 기본 단위의 컨버터를 다수개 사용하되, 입력전압에 따라 필요한 출력용량만큼 상기 컨버터를 직렬 및 병렬로 연결하여 사용함으로서 컨버터의 구성을 표준화 할 수 있으며, 이에 따라 컨버터회로의 구성이 용이하도록 한 직·병렬 조합형 컨버터회로에 관한 것이다.

본 발명의 회로는 기본 단위의 전력변환기능을 하는 다수의 컨버터들과, 입력전압에 따라 사용자에 의해 절환되어 상기 컨버터들을 직렬 또는 병렬상태로 절환시키는 스위칭부를 포함한다.

본 발명의 회로는 또한, 각 컨버터들의 직렬연결시 어느 한쪽 컨버터로의 회로 불평형현상을 방지하는 역률보상용 쵸크코일과, 각 컨버터로 입력되는 돌입 전류를 제한하는 돌입전류 제한용 저항을 포함할 수 있다.

Description

직/병렬 조합형 컨버터회로{serial/parallel connection type converter circuit}

본 발명은 직·병렬 조합형 컨버터회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개이상의 컨버터를 구비하고, 입력전압에 따라 필요한 출력용량만큼 상기 컨버터를 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용함으로서 컨버터를 표준화 할 수 있으며, 이에 따라 컨버터 회로의 구성이 용이한 직·병렬 조합형 컨버터회로에 관한 것이다.

일반적으로, 스위칭모드전원장치(switching mode power supply)에 사용되는 기존의 AC/DC 컨버터회로는 도1에서와 같이, AC 110V/220V의 입력전압을 선택하기 위한 절환스위치(SW)와, 이 절환스위치(SW)의 절환상태에 따라 110V 또는 220V의 AC압력전압을 전파 또는 반파 정류하는 브릿지 정류부(1), 그리고 정류된 전압을 필터링하여 컨버터(2)로 공급하는 필터용 캐패시터(C1)(C2)로 구성된다.

이와 같이 구성된 기존의 AC/DC 컨버터에 있어서, AC 110V가 입력될 경우 스위치(SW)를 "온"시켜서 입력전압을 브릿지 정류부(1)에 의해 전파정류한 후, 후단의 필터용 캐패시터(C1)(C2)를 통해 컨버터(2)로 입력시키게 된다.

한편, AC 220V가 입력될 경우에는 스위치(SW)를 "오프" 시킴으로서 입력전압이 브릿지 정류부(1)를 통해 반파정류된 후, 필터용 캐패시터(C1)(C2)를 통해 컨버터(2)로 입력된다.

그러나, 이와 같이 동작하는 종래의 컨버터회로는 전력변환을 위한 컨버터(2)를 필요한 용량별로 여러 가지 모델로 개발하여 사용하여야 하므로, 이를 위한 설계시간 및 소요비용이 상승하게되는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 기본 단위 또는 기본모델의 컨버터를 다수개 사용하되 입력전압에 따라 필요한 출력 용량만큼 컨버터를 직렬 또는 병렬로 사용하도록 함으로서 컨버터를 표준화할 수 있는 직·병렬 조합형 컨버터회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 독립전류제한소자나 역률보상소자를 공용할 수 있으며, 다수의 컨버터의 직렬연결시 발생될 수 있는 불평형(unbalance) 현상을 방지할 수 있는 직·병렬 조합형 컨버터회로로 제공하는 것이다.

도1은 종래의 2단 절환방식 AC/DC 컨버터회로의 회로도,

도2는 본 발명에 의한 직·병렬 조합형 컨버터회로의 구성 블록도,

도3은 도2의 컨버터회로의 상세회로도,

도4a 및 4b는 직렬 및 병렬 조합된 본 발명의 컨버터회로의 역률보상을 위한 인턱턴스와 전력량과의 관계를 설명하기 위한 회로 구성도,

도5는 본 발명의 컨버터회로의 불평형보호기능을 설명하기 위한 등가 회로도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 정류부 20 : 절환스위치

30a·30b : 돌입전류방지부 40a·40b : 역률보상부

50a·50b : 컨버터

D1∼D6 : 다이오드 C1∼C5 : 캐패시터

R1·R2 : 저항 L1·L2 : 쵸크코일

a1·a2·b : 스위치 접점

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 동일한 내부 사양을 가지며 전력변환기능을 하는 적어도 한쌍의 컨버터들과, 입력전압에 따라 사용자에 의해 절환되어 상기 컨버터들을 직렬 또는 병렬연결 상태로 절환시키는 스위치부로 구성된 직·병렬 조합형 컨버터회로를 구성하는 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 입력전압이 AC전압인 AC/DC 컨버터회로인 경우, 상기 AC전압을 정류하는 정류부가 추가로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 컨버터들의 직력연결시 한쪽 컨버터로의 불평형현상을 방지하기 위한 역률보상부와, 컨버터의 직·병렬 절환 동작시 발생될 수 있는 돌입전류를 제한하기 위한 돌입전류 방지부가 구비된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 직·병렬 조합형 컨버터회로의 구체적인 구성, 작용 및 효과를 상세히 설명한다.

본 발명의 직·병렬 조합형 컨버터회로로는 DC 24V/48V 겸용 입력전원, 단상 AC 110V/220V 겸용 입력전원, 그리고 3상 220V/380V 겸용 입력전원에 동일하게 적용될 수 있다. 즉, DC 24V/48V 겸용 입력전원의 경우, DC 24V 입력용 컨버터만을 개발하여 필요한 출력용량만큼 직·병렬로 절환하여 사용할 수 있으며(DC 입력의 경우 역률보상부 삭제됨), 단상 AC 110V/220V 겸용 또는 3상 220V/380V겸용 입력전원의 경우에는 단상 AC 110V 입력용 컨버터 또는 3상 AC 220V 입력용 컨버터만을 개발하여 직·병렬로 절환하여 사용할 수 있다.

도2는 본 발명에 의한 직·병렬 조합형 컨버터회로의 구성 블록도이고, 도3은 도2의 컨버터회로의 상세회로도이다. 도2 및 도3은 입력전압이 3상 220V/380V인 경우를 실예를 들었다.

도2 및 도3을 참조하여, 본 발명의 직·병렬 조합형 컨버터회로는 3상 AC 220V/380V 를 전파정류하는 정류부(10)와, 3상 220V 또는 AC 380V의 입력전압에 따라 사용자에 의해 전환되어, AC 220V 입력의 경우 상기 컨버터(50a)(50b)를 서로 병렬연결상태로 연결하며, AC 380V입력의 경우 상기 컨버터(50a)(50b)를 서로 직렬연결상태로 연결하는 스위치부(20)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스위치부(20)는 서로 상반되게 "온/오프" 동작하는 연동접점(a1)(a2) 및 접점 (b)로 구성된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 각 컨버터(50a)(50b)의 전단부에는 각 컨버터(50a)(50b)들의 직렬연결시 어느 한쪽 컨버터회로의 불평형현상을 방지하기 위한 역률보상부(40a)(40b)와, 컨버터회로에 발생될 수 있는 돌입전류를 제한하기 위한 돌입전류방지부(30a)(30b)가 구비된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 역률보상부(40a)(40b)는 쵸크코일(L1)(L2)로 구성되며, 상기 돌입전류방지부(30a)(30b)는 돌입전류 제한용 저항(R1)(R2)로 각각 구성된다.

한편, 상기 정류부(10)는 입력전압이 DC 24V/48V 전압인 경우 회로구성에서 제외되고, 역률보상부(40a)(40b)도 제외된다.

이 설명 부호중 D1∼D6는 정류용 다이오드, C3는 필터용 캐패시터이다. 이와 같이 구성된 본 발명의 직·병렬 조합형 컨버터회로에 있어서, 입력전압이 3상 220V인 경우, 스위치부(20)내의 연동접점(a1)(a2)은 "온"상태로 되고, 접점(b)은 "오프" 상태로 절환됨으로서, 각 컨버터(50a)(50b)가 서로 병렬연결상태로 된다.

한편, 입력전압이 3상 380V인 경우, 스위치부(20)내의 연동접점(a1)(a2)은 "오프" 상태로 되고, 접점(b)은 "온" 상태로 절환됨으로서, 각 컨버터(50a)(50b)는 서로 직렬연결상태로 된다.

이때, 3상 220V의 입력의 경우는 3상 380V의 입력시와 비교하여 입력전류량은 2배로 되고 전압은 1/2배로 되는 한편, 3상 380V의 입력의 경우는 3상 220V의 입력시와 비교하여 입력전압이 2배로 되고 전류량은 1/2배로 된다. 따라서 3상 220V 및 380V 입력시 각 컨버터(50a)(50b)가 각각 병렬 및 직렬로 연결되므로, 결과적으로 하나의 컨버터당 흐르는 전류량과 전압은 모두 같게된다. 따라서, 기본 사양의 컨버터만을 개발하면, 컨버터회로의 필요한 출력용량별로 각 컨버터들을 직·병렬로 연결하여 사용가능하게 된다.

한편, 컨버터회로의 출력용량이 더욱 커지게 되면, 병렬로 연결된 두 개의 컨버터만을 기본 단위로하여 두쌍의 컨버터들로 회로를 구성할 수 있으며, 출력 용량이 더욱 커지면, 병렬연결된 3개의 컨버터를 기본단위로하여 회로를 구성할 수 있으므로, 얼마든지 용량추가가 가능하게 된다.

도4a 및 4b는 직렬 또는 병렬연결상태의 본 발명의 컨버터회로의 역률보상을 위한 인턱턴스와 전력량과의 관계를 설명하기 위한 회로 구성도이다. 즉, 도4a는 3상 AC 380V 입력시 스위치부(20)에 의해 각 컨버터(50a)(50b)가 직렬연결된 상태를, 그리고 도4b는 3상 AC 220V 입력시 스위치부(20)에 의해 각 컨버터(50a)(50b)가 병렬연결된 상태를 나타낸다.

즉, 3상 AC 220V 입력시나 380V 입력시에 모두 같은 전류(I)량이 흐르게 되므로, 전체 전력량(W)은 두 경우 모두 W=2L×I²=2LI²므로 동일하게 된다. 여기서, L은 각 쵸크코일(L1)(L2)의 인턱턴스값이다. 따라서, 역률보상용 쵸크코일(L1)(L2) 은 동일한 인턱턴스값을 갖는 것을 사용할 수 있게 된다.

도5는 본 발명의 직·병렬 조합형 컨버터회로의 불평형보로기능을 설명하기 위한 등가회로도이다.

도5를 참조하면, 3상 AC 380V 의 입력시 각 컨버터(50a)(50b)가 직렬연결될 때 캐패시턴스(C)는 최초순간(t=0)에 쇼트상태로 되어 순간적인 시간차이에 대하여 불평형이 될 수 있으나, 역률보상용 쵸크코일(L1)(L2)의 인턱턴스(L)가 회로에 부가됨으로서 최초순간(t=0)에 임피던스가 존재하게 되므로, 순간적인 불평형을 방지하여 회로동작을 안정화시키게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 기본 모델의 컨버터들을 다수개 구비 하고, 입력전압에 따라 컨버터회로의 출력용량에 맞게 이 컨버터들을 직렬 및 병렬 상태로 절환하여 사용함으로써 컨버터의 구성을 표준화할 수 있으며, 이에 따라 컨버터회로의 구성이 용이하게 되는 장점이 있다.

Claims

기본용량단위의 전력변환기능을 하는 다수의 컨버터(50a)(50b)들과, 입력 전압에 따라 사용자에 의해 절환되어 상기 컨버터(50a)(50b)들을 직렬 또는 병렬연결상태로 절환시키는 스위치부(20)로 구성된 것을 특징으로 하는 직·병렬 조합형 컨버터회로.
제1항에 있어서, 상기 입력전압이 AC전압으로서, 이 AC입력전압을 정류하여 상기 컨버터(50a)(50b)로 공급하는 정류부(10)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 직·병렬 조합형 컨버터회로.
제1항에 있어서, 상기 스위치부(20)가 서로 상반되게 "온/오프" 동작되어 상기 컨버터(50a)(50b)들을 직렬 또는 병렬로 접속시키는 연동접점(a1)(a2) 및 접점(b)으로 구성된 것을 특징으로 하는 직·병렬 조합형 컨버터회로.
제1항에 있어서, 상기 컨버터회로의 출력용량증가에 따라, 병렬연결된 다수의 컨버터들을 기본단위로 하여 다수쌍의 상기 컨버터들로 상기 컨버터회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 직·병렬 조합형 컨버터회로.
제1항에 있어서, 상기 각 컨버터(50a)(50b)의 전단에 각각 연결되어, 상기 컨버터(50a)(50b)의 직렬연결시 어느 한쪽 컨버터로의 회로 불평형 현상을 방지 하기 위한 역률보상부(40a)(40b)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 직·병렬 조합형 컨버터회로.
제1항에 있어서, 상기 각 컨버터(50a)(50b)의 전단에 각각 연결되어, 상기 컨버터(50a)(50b)들로 입력되어 돌입전류를 제한하기 위한 돌입전류방지부(30a)(30b)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 직·병렬 조합형 컨버터회로.