KR20020043773A - 전원부 감시기능을 가진 무정전 전원장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 무정전 전원장치는 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터의 후단에 접속되어 직류로 변환된 전원을 축적하여 정정시 무순단으로 전원을 공급하는 축전지와, 상기 컨버터에 의해 변환된 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터와, 상기 인버터에 이상이 발생하는 경우 바이패스라인으로 무순단 절체를 실행하는 스태틱 스위치와, 상기 스태틱트랜스를 제어하는 제어시퀀스부와, 상기 제어시퀀스부에 전원을 제공하는 제1 및 제2전원부와, 상기 제1 및 제2전원부의 출력단에 설치되어 상기 전원부의 출력전원의 이상여부에 따라 온오프되어 제1 및 제2전원부의 동작불능 여부를 검출하는 동작불능 검출부와, 상기 제1전원부 및 제2전원부에 연결되며, 상기 인버터와 축전지 사이에 설치되어 전압을 검출함으써 축전지의 충전 및 방전을 감시하는 모니터스위치와, 상기 모니터스위치에 연결되어 축전지의 방전을 검출하는 축전지 전원 검출부와, 상기 동작불능 검출부 및 축전지 전원 검출부에 연결되어, 제1전원부와 제2전원부의 이상 및 축전지의 방전시 경보를 발하는 시퀀스 및 경보부로 구성된다.

Description

전원부 감시기능을 가진 무정전 전원장치{AN UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY HAVING FUNCTION FOR MONITORING POWER SUPPLY UNIT}

본 발명은 무정전 전원장치에 관한 것으로, 특히 제어시퀀스용 전원부의 고장 및 교류를 직류로 변환시키는 컨번터의 이상시 이를 감지하여 경보를 발함으로써 동작불량을 사전에 제거하여 공장프로세서의 중단을 예방할 수 있는 전원부 감시기능을 가진 무정전 전원장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소와 같은 대규모 공장에서는 무정전 전원장치가 사용된다. 이러한 무정전 전원장치는 교류전원을 직류전원으로 변환한 후 다시 이를 교류전원으로 재변환하여 정전에 따른 교류입력전원의 차단시 축전지에 저장된 직류전원을 교류전원으로 변환시켜 무순단으로 부하측에 설치되는 각 프래그래머블 로직 제어 및 분산제어장치 등에 전원을 공급한다.

도 1에 이러한 무정전 전원장치가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 무정전 전원장치는 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터(1)와, 상기 컨버터(1)의 후단에 접속되어 정전시 무순단으로 전원을 공급하는 축전지(2)와, 상기 컨버터(1)에 의해 변환된 직류전원을 다시 교류전원으로 변환시키는 인버터(3)와, 상기 인버터(3)에 이상이 발생하는 경우 바이패스라인으로 무순단 절체를 실행하며 장비의 점검과 수리를 하기 위해 절체되는 스태틱 스위치(4)와, 부하단의 전원정격(부하단의 프로그래머블 로직 제어, 분산제어장치 등이 요구하는 전압레벨)을 충족시켜주기 위한 바이패스 트랜스(5)로 구성된다.

상기 구성의 무정전 전원장치는 다음과 같이 작동한다. 우선, 무정전 전원장치의 전원계통은 정상공급 전원라인과 바이패스전원라인이 설치되어 있다. 상기 바이패스 전원라인은 정상공급 전원라인의 인버터(3)에 동작불량이 발생하는 경우 무순단으로 부하단에 전원을 공급하는데, 이때 무순단의 절체는 스태틱스위치(4)에 의해 이루어진다. 또한, 일상적인 장비의 점검 및 정비시에도 상기 바이패스 전원라인이 수동절체로 사용된다.

입력되는 교류전원은 컨버터(1)에서 직류전원으로 변환되어 비상시(즉, 정전시)의 전원으로 이용하기 위해 축전지(2)에 연속 충전됨과 동시에 인버터(3)에 의해 다시 교류전원으로 변환된 후 부하단에 공급된다. 인버터(3)에 이상이 발생하는 경우, 경보검출부(도면표시하지 않음)가 자동으로 스태틱스위치(4)를 동작시켜 전원공급라인을 바이패스 전원라인으로 절체시킨다.

또한, 도면에는 비록 도시하지 않았지만 상기 무정전 전원장치에는 제어시퀀스부가 설치되어 있다. 상기 제어시퀀스부에는 도 2에 도시된 바와 같은 제어시퀀스용 전원부(6,7)에 의해 직류전원 12V와 24V가 공급된다. 무정전 전원장치의 각 부위에 이상이 발생되면, 경보장치(도면표시하지 않음)에 의해 이상여부가 외부로 경보된다. 이때, 이러한 경보는 교류전원의 입력이 차단된 경우, 직류전원이 설정치 이하인 경우, 직류전원의 접지에 불량이 발생한 경우, 인버터(3)가 불량인 겨우, 무정전 전원장치에 과부하가 인가되는 경우, 인버터측의 각 부위의 퓨즈에 불량이 발생하는 경우, 인버터측이 과열된 경우, 인버터의 냉각팬이 불량인 경우, 축전지가 방전되는 경우에 발하게 된다.

일반적으로 무정전 전원장치의 가장 큰 목적은 부하단에 순간적인 정전이나 일정시간의 정전이 발생하는 경우 연속적으로 전원을 공급함으로써 공장 프로세서의 중지가 발생하지 않토록하여 장시간 정전시에도 후속의 안전조치를 가능하게 하는 것이다. 따라서, 전원장치에 어떠한 문제가 발생하더라도 이를 신속히 운전자에게 알릴 수 있도록 각종 경보장치를 구비하고 전원라인을 바이패스 전원라인으로 스태틱스위치에 의해 절체되도록 한다. 또한, 제어시퀀스용 전원도 이중으로 되어 있다.

그러나, 이러한 각종 안전조치를 취함에도 불구하고 무정전 전원장치에는 다음과 같은 심각한 문제가 존재한다.

첫째, 2개의 제어시퀀용 전원부중 한개가 고장나는 경우 경보기능이 없기 때문에 외부에서 전혀 동작상태를 확인할 수 없고 고장이 발생하는 경우에도 실제 전원이 순간적으로 차단되어 무정전 전원장치가 정상적으로 동작하지 못해 공장프로세서가 중단되어야만 전원부에 고장이 난 것을 파악할 수 있게 된다. 이것은 결국 무정전 전원장치가 제기능을 하지 못하는 것으로 대형 설비사고 이후에야 문제를 파악, 조치하는 상황이 발생하게 된다.

둘째, 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 컨버터의 구성부품인 싸이리스터 등에 이상이 발생하여 정상적으로 전원변환기능을 하지 못하는 경우에도 이를 외부로 경보해줄 수 있는 기능이 없을 뿐만 아니라 축전지에서 직류전원이 연속해서 방전하는 현상이 발생되어 직류전원의 이상여부를 확인할 수 없기 때문에 공장프로세서가 정지된 이후에야 상황판단 및 조치가 가능하게 된다. 즉, 무정전 전원장치의 각종 경보동작이 컨버터측에는 직류전원이 일정 레벨 이하일 경우에는 축전지보호 및 정격출력불가관련 무정전 전원장치 자체를 자동정지시키고 경보시키는 기능만이있을 뿐이다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 제어시퀀스에 전원을 제공하는 전원부의 이상 및 축전지 전원의 방전시 이를 검출하여 경보를 발함으로써 동작불량을 사전에 예방하여 공장프로세서의 중단을 방지할 수 있는 전원부 감시기능을 가진 무정전 전원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 무정전 전원장치는 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터의 후단에 접속되어 직류로 변환된 전원을 축적하여 정정시 무순단으로 전원을 공급하는 축전지와, 상기 컨버터에 의해 변환된 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터와, 상기 인버터에 이상이 발생하는 경우 바이패스라인으로 무순단 절체를 실행하는 스태틱 스위치와, 상기 스태틱트랜스를 제어하는 제어시퀀스부와, 상기 제어시퀀스부에 전원을 제공하는 제1 및 제2전원부와, 상기 제1 및 제2전원부의 출력단에 설치되어 상기 전원부의 출력전원의 이상여부에 따라 온오프되어 제1 및 제2전원부의 동작불능 여부를 검출하는 동작불능 검출부와, 상기 제1전원부 및 제2전원부에 연결되며, 상기 인버터와 축전지 사이에 설치되어 전압을 검출함으써 축전지의 충전 및 방전을 감시하는 모니터스위치와, 상기 모니터스위치에 연결되어 축전지의 방전을 검출하는 축전지 전원 검출부와, 상기 동작불능 검출부 및 축전지 전원 검출부에 연결되어, 제1전원부와 제2전원부의 이상 및 축전지의 방전시 경보를 발하는 시퀀스 및 경보부로 구성된다.

도 1은 종래의 일반적인 무정전 전원장치를 나타내는 도면.

도 2는 종래의 무정전 전원장치의 제어시퀀스부에 전원을 공급하는 전원부를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 무정전 전원장치의 제어시퀀스부에 전원을 공급하는 전원부를 나타내는 도면.

도 4는 축전지와 인버터 사이에 션트와 모니터스위치가 설치되는 형상을 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 컨버터 2 : 축전기

3 : 인버터 4 : 스태틱스위치

6,7 : 제어시퀀스용 전원부 10 : 상태검출부

20 : 시퀀스 및 경보부 27 : 부저

34 : 모니터스위치 D0,D1,D2 : 발광다이오드

이하, 첨부한 도면을 참보하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 무정전 전원장치의 제어시퀀스용 전원부의 동작불능 검출장치를 나타내는 도면이다. 도면에서, 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 제어시퀀스용 전원부의 동작불능 검출장치는 크게 상태검출부(10)와 시퀀스 및 경보부(9)로 구성된다. 상태검출부(10)는 도면에 도시된 바와 같이, 각각의 제어 시퀀스용 전원부(6,7)의 출력단(즉, 다이오드 스위치(11,12)의 전단)에 직류 24V 상태 검출용 릴레이(R1,R2)를 설치하여 제어시퀀스용 전원부(6,7)의 출력전원의 정상여부에 따라 상기 릴레이(R1,R2)가 온,오프되도록 한다. 시퀀스 및 경보부(20)는 상기 상태검출부(10)의 릴레이(R1,R2)의 접점에 연결되어 이상 발생시 경보를 발하는 발광다이오드(D0,D1,D2) 및 부저(27)를 포함한다. 도면에서, 도면부호 21,22,23은 각각 발광다이오드(D0,D1,D2)의 전단에 설치되는 저항이다.

이러한 구조의 동작불능 검출장치의 작동을 이하에서 상세히 설명한다. 제1제어 시퀀스용 전원부(6)가 고장나는 경우 상태 검출용 릴레이(R1)가 오프되고 제2제어 시퀀스용 전원부(7)가 고장나는 경우에는 상태 검출용 릴레이(R2)가 오프된다. 이러한 2개의 제어 시퀀스용 전원부(6,7)는 동일한 작동을 하므로 하나의 전원부(여기서는 제1제어 시퀀스용 전원부)의 동작만을 설명한다.

상기 제1제어 시퀀스용 전원부(6)에 고장이 발생하면, 릴레이(R1)가 오프되어 릴레이(R1)의 자체접점인 b접점이 온되며, 제어부 공통전위인 마이너스(-)전원이 상기 b접점을 경유하여 커넥터(JR-1)을 통해 시퀀스 및 경보부(9)의 다이오드(D0)에 인가되어 점등하게 됨과 동시에 부저(27)가 작동하여 경보를 발하게 된다.

또한, 상기 상태검출용 릴레이의 다른 접점인 a접점이 외부에서 이용가능하도록 출력하게 되며, 이 접점은 프로그래머블 로직 제어기 또는 분산제어장치에 입력되어 운전자가 즉시 무정전 전원장치의 제어시퀀스용 전원부의 이상여부를 확인할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 축전지 전원 감시장치가 설치되어 있다. 상기 축전지 전원 감시장치는 크게 검출부와 시퀀스 경보부로 구성된다. 이러한 축전지 전원 감시부의 검출부가 도 4에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 검출부는 교전원을 직류전원으로 변환시키는 컨버터(1)의 출력측에 축전지(2)로의 충전 및 방전시 이를 감시하는 션트(22)가 설치되어 있으며, 상기 션트(22)의 양단의 전압이 지시계(31)에 의해 검출된다. 또한, 상기 지시계(31)에는 방전여부를 검출하는 모니터스위치(34)가 연결되어 상기 모니터스위치(34)에서 방전이 검출되는 경우 경보용 시퀀스가 동작하여 이를 경보한다. 션트(22) 양단의 전압검출과 지시계(31)의 지시는 축전지(2)로의 충전기 부(-)전압검출, 축전지로부터의 방전시 정(+)전압이 검출된다.

축전지 전원 감시장치의 경보용 시퀀스는 도 3에 도시된 시퀀스 및 경보부(20)에 도시되어 있다. 상기 도 3에서 상기 축전지 전원 감시장치의 경보용시퀀스는 저항(23)과 다이오드(D2)로 이루어져 있다.

이러한 축전지 전원 감시장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

션트(22) 양단의 지시계(31)에 연결된 모니터스위치(34)는 션트(22)의 양단에 정(+)전압이 인가되면 접점출력이 이루어도록 설정된다. 모니터스위치(34)의 출력접점은 2개의 a접점으로 구성되어 시퀀스 경보부로 출력하며, 이중 한 접점이 무정전 전원장치 본체부의 경보용으로 이용되고 나머지 한접점은 제어 시퀀스용 전원부 동작불능장치와 같이 외부에서 이용 가능하도록 원격감시용으로 이용된다.

모니터스위치(34)의 a접점의 한부분은 도 3에 도시된 바와 같이 마이너스전원에 연결된다. 모니터스위치(34)가 동작하여 a접점이 온되면, 상기 마이너스전원이 a접점을 경유하여 커넥터(JR-3)을 통해 시퀀스 및 경보부(20)의 다이오드(D2)에 인가되어 상기 다이오드(D2)가 점등함과 동시에 부저를 울려 이상을 경보한다. 또한, 나머지 a접점은 프로그래머블 로직제어기 또는 분산제어장치로 입력되어 운전자가 무정전 전원장치의 방전여부를 즉시 인식함으로써 컨버터의 이상여부를 확인 및 조치할 수 있게 된다.

본 발명은 상설한 바와 같이, 제어시퀀스에 전원을 제공하는 전원부의 이상 및 축전지 전원의 방전시 이를 검출하여 경보를 발함으로써 대형설비사고를 방지하고 이에 따라 인명재해를 방지할 수 있게 된다. 또한, 동작불량을 사전에 감지하여 조치를 취할 수 있기 때문에 공장프로세서가 중단하여 막대한 손해가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터;

   상기 컨버터의 후단에 접속되어 직류로 변환된 전원을 축적하여 정정시 무순단으로 전원을 공급하는 축전지;

   상기 컨버터에 의해 변환된 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터;

   상기 인버터에 이상이 발생하는 경우 바이패스라인으로 무순단 절체를 실행하는 스태틱 스위치;

   상기 스태틱트랜스를 제어하는 제어시퀀스부;

   상기 제어시퀀스부에 전원을 제공하는 제1 및 제2전원부;

   상기 제1 및 제2전원부의 출력단에 설치되어 상기 전원부의 출력전원의 이상여부에 따라 온오프되어 제1 및 제2전원부의 동작불능 여부를 검출하는 동작불능 검출부;

   상기 제1전원부 및 제2전원부에 연결되며, 상기 인버터와 축전지 사이에 설치되어 전압을 검출함으써 축전지의 충전 및 방전을 감시하는 모니터스위치;

   상기 모니터스위치에 연결되어 축전지의 방전을 검출하는 축전지 전원 검출부; 및

   상기 동작불능 검출부 및 축전지 전원 검출부에 연결되어, 제1전원부와 제2전원부의 이상 및 축전지의 방전시 경보를 발하는 시퀀스 및 경보부로 구성된 무정전 전원장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 시퀀스 및 경보부는,

   상기 제1전원부 및 제2전원부의 이상시 점등되는 제1 및 제2발광다이오드;

   상기 축전지의 방전시 점등되는 제3발광다이오드; 및

   상기 제1전원부와 제2전원부의 이상 및 축전지의 방전시 경보를 발하는 부저로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.