KR200388268Y1 - 발전기용 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발전기용 AVR이 설정 전압 보다 감지 전압이 높아 졌을 때 출력을 차단하여 발전기 전압을 차단하기 위한 발전기용 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출 장치에 관한 것이다.

이러한 과제를 위해 본 고안은 설정 전압과 조정전압(VOLTAGE ADJUST)을 비교하여 에러를 검출하는 에러검출부와, 상기 에러검출부의 출력을 소정레벨로 증폭하여 전원제어부에 출력하는 에러증폭부와, 상기 에러증폭부의 출력과 입력전원(POWER INPUT)을 공급받아 단상 또는 삼상으로 TCR 의 여자 전압을 제어하는 전원제어부와, 상기 전원제어부의 출력을 안정화시키기 위한 안정화 회로부가 구비된 발전기용 자동 전압조정장치에 있어서, 발전기에서 출력되는 입력 감지전압(SENSING INPUT)이 과전압 상태인가 여부를 검출하는 과전압 검출부와, 상기 과전압 검출부의 출력을 제어하여 상기 전원제어부의 동작을 일정시간동안 온, 오프 제어하는 출력제어부를 포함하여 구성된다.

Description

발전기용 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출장치{input over voltage detector in automatic voltage control circuit for generator}

본 고안은 발전기용 자동전압조정장치(이하, AVR 이라 약칭함)에서의 입력 과전압 검출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 발전기용 AVR이 설정 전압 보다 감지 전압이 높아 졌을 때 출력을 차단하여 발전기 전압을 차단하기 위한 발전기용 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출 장치에 관한 것이다.

주지와 같이, 발전기용 AVR의 기본기능은 발전기 전압을 감지하여 일정하게 유지하는 역할을 수행한다.

종래의 발전기용 자동전압조정장치의 블록 구성도는 도1에 도시한 바와 같이 단상 또는 삼상의 전압을 TCR(Thyristor Control Rectifier) 방식으로 제어하여 발전기(1)의 여자기에 공급함으로서 발전기 출력전압을 조정 발전기 전압을 일정하게 유지하도록 구성 되어 있다.

즉, 설정 전압(3)과 조정전압(VOLTAGE ADJUST)을 비교하여 에러를 검출하는 에러검출부(2)와, 상기 에러검출부(2)의 출력을 소정레벨로 증폭하여 전원제어부(5)에 출력하는 에러증폭부(4)와, 상기 에러증폭부(4)의 출력과 입력전원(POWER INPUT)을 공급받아 단상 또는 삼상으로 TCR 의 여자 전압을 제어하는 전원제어부(5)와, 상기 전원제어부(5)의 출력을 안정화시키기 위한 안정화 회로부(6)를 포함하여 구성된다.

발전기에서 과전압이 발생할 수 있는 조건은 여러 가지가 있지만 대표적인 경우를 열거하면 다음과 같다.

결선 오류 ( 전압 검출 라인 오결선 ), AVR 전압 검출 라인 단선, AVR 전압 검출 라인 휴즈 파손, 전압 안정도 조정 불량, 부하 단락 사고, 부하에 직축 과도 리액턴스(용량성 부하, 역률개선용 진상 캐패시터 연결), 전압 가변용 외부 가변저항 불량, 전압 가변용 외부 가변저항 접촉 불량, 편부하시 등을 들 수 있다.

그러나, 도1에 도시된 종래의 발전기용 자동전압조정장치는 발전기(1) 부하에 발전기 파형을 왜곡 시키는 부하 또는 상기 열거한 경우가 발생 되었을때 TCR(Thyristor Control Rectifier)의 제어각을 정확하게 결정할 수 없어 발전기 전압을 원활히 제어 할 수 없고 발전기 전압을 높여 과전압을 발생 시킬 수 있다.

발전기 전압이 과전압이 되면 부하에 연결되어 있는 전자기기들을 손상 시킬 수 있어 인적 및 물적 피해가 발생되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 발전기 전압이 과전압 발생시에 과전압을 감지 일정 시간 후 AVR 출력을 오프시킴으로서 발전기 전압을 차단하여 발전기의 소손 방지 및 동작의 안정화를 도모하는 발전기용 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 설정 전압과 조정전압(VOLTAGE ADJUST)을 비교하여 에러를 검출하는 에러검출부와, 상기 에러검출부의 출력을 소정레벨로 증폭하여 전원제어부에 출력하는 에러증폭부와, 상기 에러증폭부의 출력과 입력전원(POWER INPUT)을 공급받아 단상 또는 삼상으로 TCR 의 여자 전압을 제어하는 전원제어부와, 상기 전원제어부의 출력을 안정화시키기 위한 안정화 회로부가 구비된 발전기용 자동 전압조정장치에 있어서, 발전기에서 출력되는 입력 감지전압(SENSING INPUT)이 과전압 상태인가 여부를 검출하는 과전압 검출부와, 상기 과전압 검출부의 출력을 제어하여 상기 전원제어부의 동작을 일정시간동안 온, 오프 제어하는 출력제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 과전압 검출부는 발전기에서 출력되는 전압 레벨을 검출하는 전압검출회로부와, 상기 전압검출회로부에서 AVR 신호를 출력하는 AVR 출력회로부와,

상기 AVR 출력회로부의 출력신호를 제어하는 출력제어회로부와, 상기 AVR 출력회로부에서 출력되는 과전압을 차단하는 출력차단회로부와, 상기 발전기로부터 출력되는 교류전압을 정류하여 직류로 변환하는 정류부로부터의 과전압을 검출하는 과전압 검출 정류회로부와, 상기 과전압 검출 정류회로부로부터의 출력전압을 분압하는 과전압 검출 분압회로부와, 사용자가 과전압을 설정 및 분압전압과 설정전압을 상호 비교하는 과전압 설정 및 비교회로부와, AVR 출력을 차단 및 제어하는 출력차단 제어회로부로 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 고안을 첨부된 실시예의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 고안에 따른 자동전압 조정장치에서의 입력 과전압 검출장치의 블록구성도를 나타낸 것으로서, 도시한 바와 같이 설정 전압(3)과 조정전압(VOLTAGE ADJUST)을 비교하여 에러를 검출하는 에러검출부(2)와, 상기 에러검출부(2)의 출력을 소정레벨로 증폭하여 전원제어부(5)에 출력하는 에러증폭부(4)와, 상기 에러증폭부(4)의 출력과 입력전원(POWER INPUT)을 공급받아 단상 또는 삼상으로 TCR 의 여자 전압을 제어하는 전원제어부(5)와, 상기 전원제어부(5)의 출력을 안정화시키기 위한 안정화 회로부(6)가 구비된 발전기용 자동 전압조정장치에 있어서, 발전기에서 출력되는 입력 감지전압(SENSING INPUT)이 과전압 상태인가 여부를 검출하는 과전압 검출부(7)와, 상기 과전압 검출부(7)의 출력을 제어하여 상기 전원제어부(5)의 동작을 일정시간동안 온, 오프 제어하는 출력제어부(8)를 포함하여 구성된다.

또한, 도3은 본 고안에 따른 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출장치의 상세회로도를 나타낸 것으로서, 상기한 과전압 검출부(7)는 발전기(1)에서 출력되는 전압 레벨을 검출하는 전압검출회로부(71)와, 상기 전압검출회로부(71)에서 AVR 신호를 출력하는 AVR 출력회로부(72)와, 상기 AVR 출력회로부(72)의 출력신호를 제어하는 출력제어회로부(73)와, 상기 AVR 출력회로부(72)에서 출력되는 과전압을 차단하는 출력차단회로부(74)와, 상기 발전기(1)로부터 출력되는 교류전압을 정류하여 직류로 변환하는 정류부로부터의 과전압을 검출하는 과전압 검출 정류회로부(75)와, 상기 과전압 검출 정류회로부(75)로부터의 출력전압을 분압하는 과전압 검출 분압회로부(76)와, 사용자가 과전압을 설정 및 분압전압과 설정전압을 상호 비교하는 과전압 설정 및 비교회로부(77)와, AVR 출력을 차단 및 제어하는 출력차단 제어회로부(78)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본고안의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 발전기(1)가 기동이 되면 발전기에 잔류 전압이 발생하게 된다.

이와 같이 발생된 잔류 전압은 전원입력단자(③, ④)에 공급되고, 도3에 도시한 바와 같이 저항(R42)을 통하여 실리콘 제어정류소자(TR5)의 게이트 단자에 공급된다.

이에 따라 실리콘 제어정류소자(TR5)는 도통이 되고 발생된 잔류전압 중 교류 전압 성분 중 양(+)의 부분만을 도통 시키게 된다.

위와 같이 실리콘 제어정류소자(TR5)를 사용하여 교류 전압을 제어하는 방식을 위상제어 및 TCR (Thyristor Control Rectifier) 방식이라고 한다.

도통된 교류 양(+)의 부분은 AVR 출력회로부(72)를 통하여 발전기(1)의 여자기(도시 생략됨)에 공급되어 발전기 전압을 증폭 시키게 된다.

발전기 전압이 상승하여 설정된 전압 이상이 되면 AVR은 출력 제어 입력에 전압을 공급하게 된다.

공급된 전압은 트랜지스터(TR3)의 베이스에 공급이 되고, 트랜지스터(TR3)가 도통이 되면 실리콘 제어정류소자(TR5)를 턴 오프 시키게 된다.

실리콘 제어정류소자(TR5)가 턴 오프 상태가 되면 발전기(1)의 여자기에 전원 공급이 차단이 되고 발전기 전압은 낮아 지게된다.

이와 같이 AVR은 트랜지스터(TR3)의 동작을 제어하여 발전기 여자기에 공급되는 전압을 제어하여 발전기(1)의 전압을 일정하게 유지 하게 된다.

그러나, 예로서 부하에 발전기 전압의 파형을 왜곡 시키는 부하가 연결 되었을 때 교류 전압을 분할하여 전압을 검출 하는 AVR은 발전기 전압을 잘못 판단할 수 가 있다.

발전기 전압파형이 왜곡이 되면 발전기 전압은 일정하지만 AVR은 발전기 전압이 낮아진 것으로 판단하여 발전기 전압을 상승시키게 된다.

발전기 전압이 상승하게 되면 과전압 검출 정류회로부(75)는 단자(③)에 입력되는 교류 전압을 다이오드(D1)를 통하여 반파 정류하고, 다시 콘덴서(C5)를 통하여 직류 전압으로 평활하게 정류한다.

이와 같이 교류 전압을 정류하면 교류 전압의 파형이 왜곡이 되더라도 영향이 없이 정확한 전압을 측정 할 수가 있다.

직류 전압으로 정류된 전압은 저항(R16, R17)을 통하여 제어회로부에서 사용할 수 있는 레벨로 분압 된다. 이때 콘덴서(C18, C19)는 분압 된 전압에 영향을 줄 수 있는 리플전압의 평활에 사용된다.

사용자는 저항(R23)과 가변저항(VR4) 및 저항(R43, R44, R45, R46), 스위치(SW1)를 사용하여 과전압 기준을 설정할 수가 있다.

비교증폭기(U2B)는 사용자들이 설정한 과전압 레벨을 기준으로 교류 전압을 정류하여 분압된 전압과 비교 하게 된다.

이와 같이 비교하여 정류 분압된 전압이 설정 과전압 레벨보다 높아지면 비교증폭기(U2B)의 출력단에는 제어 전원 중 양(+)의 전압이 출력된다.

출력된 전압은 저항(R28)을 통하여 콘덴서(C10)에 충전되고, 출력측 전압을 상승시켜 일정시간 후 제너 다이오드(D12)의 항복 전압보다 충전 전압이 높아지면 제너 다이오드(D12)는 도통하고 제너 다이오드가 도통이 되면 ISO2 포토 커플러(ISO2)의 포토 다이오드에 전압이 인가된다.

제너 다이오드(D13)도 도통이 되면 과전압이 저항(R1)을 통하여 트랜지스터(Q1) 의 베이스에 전압이 공급되어 트랜지스터(Q1)가 동작하여 릴레이(K1)가 동작하므로 릴레이(K1)의 접점을 사용하여 동작표시용 및 기타 용도로 사용 될 수가 있다.

포토 커플러(ISO2)의 포토 다이오드에 전압이 인가되면 포토 커플러(ISO2)의 포토 트렌지스터가 도통된다.

포토 커플러(ISO2)의 포토 트렌지스터가 도통이 되면 트랜지스터(TR2)의 베이스 레벨은 트랜지스터(TR2)가 동작할 수 없는 전압으로 하강된다.

트랜지스터(TR2)가 동작되지 못하면 트랜지스터(TR1)의 베이스 전압 레벨은 트랜지스터(TR1)가 동작할 수 있는 전압으로 상승을 하고 전계효과 트랜지스터(F1)의 게이트에도 전계효과 트랜지스터(F1)가 동작할 수 있는 전압이 공급된다.

전계효과 트랜지스터(F1)가 동작을 하면 실리콘 제어정류소자(TR5)의 게이트레벨은 실리콘 제어정류소자(TR5)가 구동 할 수 없는 전압으로 하강되어 실리콘 제어정류소자(TR5)는 턴 오프되어 AVR의 출력 제어부(73)에는 전원공급이 차단되어 발전기 전압을 차단시키게 된다.

이상에서와 같이 본 고안에 따른 발전기용 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출 장치에 의하면, 발전기 전압이 과전압이 발생 되면 부하에 연결되어 있는 전자기기들을 손상시킬 우려가 있으므로 이를 사전에 방지하기 위해 과전압 발생시에 과전압을 감지 일정 시간 후 AVR 출력을 오프시킴으로서 발전기 전압을 차단하여 발전기의 소손 방지 및 동작의 안정화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 발전기용 자동전압조정장치의 블록구성도.

도2는 본 고안에 따른 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출장치의 블록구성도.

도3은 본 고안에 따른 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출장치의 상세회로도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 발전기 7: 과전압 검출부

8: 출력 제어부 71: 전압 검출 회로부

72 : 자동전압조정조정장치(AVR) 출력회로부

73 : 출력 제어 회로부 74 : 출력차단 회로부

75 : 과전압 검출 정류회로부 76 : 과전압 검출 분압 회로부

77 : 과전압 설정 비교 회로부 78 : 출력차단 제어회로부

Claims (2)

1. 설정 전압(3)과 조정전압(VOLTAGE ADJUST)을 비교하여 에러를 검출하는 에러검출부(2)와, 상기 에러검출부(2)의 출력을 소정레벨로 증폭하여 전원제어부(5)에 출력하는 에러증폭부(4)와, 상기 에러증폭부(4)의 출력과 입력전원(POWER INPUT)을 공급받아 단상 또는 삼상으로 TCR 의 여자 전압을 제어하는 전원제어부(5)와, 상기 전원제어부(5)의 출력을 안정화시키기 위한 안정화 회로부(6)가 구비된 발전기용 자동 전압조정장치에 있어서,

   발전기(1)에서 출력되는 입력 감지전압(SENSING INPUT)이 과전압 상태인가 여부를 검출하는 과전압 검출부(7)와,

   상기 과전압 검출부(7)의 출력을 제어하여 상기 전원제어부(5)의 동작을 일정시간동안 온, 오프 제어하는 출력제어부(8)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전기용 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 과전압 검출부(7)는 발전기(1)에서 출력되는 전압 레벨을 검출하는 전압검출회로부(71)와,

   상기 전압검출회로부(71)에서 AVR 신호를 출력하는 AVR 출력회로부(72)와,

   상기 AVR 출력회로부(72)의 출력신호를 제어하는 출력제어회로부(73)와,

   상기 AVR 출력회로부(72)에서 출력되는 과전압을 차단하는 출력차단회로부(74)와, 상기 발전기(1)로부터 출력되는 교류전압을 정류하여 직류로 변환하는 정류부로부터의 과전압을 검출하는 과전압 검출정류회로부(75)와,

   상기 과전압 검출 정류회로부(75)로부터의 출력전압을 분압하는 과전압 검출 분압회로부(76)와, 사용자가 과전압을 설정 및 분압전압과 설정전압을 상호 비교하는 과전압 설정 및 비교회로부(77)와,

   AVR 출력을 차단 및 제어하는 출력차단 제어회로부(78)로 구성된 것을 특징으로 하는 발전기용 자동전압조정장치에서의 입력 과전압 검출 장치.