KR200389751Y1 - Uninterrupted Bypass Linear AC Power Control - Google Patents
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Abstract
본 고안은 트랜스포머와 같은 전자기 변환 수단을 이용한 리니어 제어 방식의 절전용 교류전력 변환과 제어 장치에 관한 것으로, 전원입력에 위상비교제어기(1)와 전압가변용 단권트랜스(2)와 전압 감압용 상호유도리액터(3)를 설치하되, 단권트랜스(2)에 다단탭을 설치하여 이에 상호유도리액터(3)를 스위치어레이(7)로 연결하고, 전원출력에 전압 및 전류비교기를 설치하고, 출력전압비교기(4)와 전류비교기(5)의 출력과 위상비교제어기(1)의 출력에 논리제어기(6)를 설치하여 논리제어기(6)에 의해 스위치어레이(7)를 작동시켜 단권트랜스(4)의 출력전압을 선택적으로 상호유도리액터(3)에 인가시키므로서, 부하측에 필요한 전압을 설정하면 입력전압이 변화하더라도 출력 전압을 일정하게 유지시키는 감안 기능을 가지는 정전압 제어 장치를 제공하여, 부하측에 가하여지는 전압보다는 10 내지 20％정도 감압된 전압으로도 충분히 또 효과적으로 그 기능을 다하는 전기 제품의 경우 감압된 전압을 안정적으로 공급할 수 있게 하므로서 절전의 기능을 수행할 수 있고,부하측 용량에 비해 1/10정도의 상당히 작은 단권트랜스 포머와 상호유도리액터만으로 대용량의 부하전력을 제어할 수 있고 입력전압변동에 대해 안정된 정전압기능을 발휘하거나 수동으로 출력전압을 가변시킬 수 있는 수단을 갖고 부하측의 사정에 따라서 자동으로 입력전원을 바이패스 시킬수 있고, 상기 기능들을 제어함에 있어서 제어손실을 최소화할 수 있는 리니어 전력제어장치와 구성방법을 제공하기 위한 것으로써 전원입력에 병렬로 연결된 가변형 단권트랜스로 소전류전압을 상효유도리액터의 일차측에 인가하고, 상호유도리액터의 2차측전류코일 전압만큼 감압된 부하출력을 얻고 상기 2차측전류코일전압을 1차측 전압가변에 의해 가변할 수 있는 수단을 갖고 입력전압과 출력전압변동에 대해 상기 수단을 이용하여 자동전압조정과 무정전바이패스가 가능하게 구성됨을 특징으로 하는 무정전 바이패스 리니어 교류 전력제어장치에 관한 것이다The present invention relates to a linear power control AC power conversion and control device using an electromagnetic conversion means such as a transformer, the phase comparison controller (1), voltage variable single winding transformer (2) and mutual induction for voltage decompression at power input Install reactor (3), install multi-stage tap on single winding transformer (2), connect mutual induction reactor (3) with switch array (7), install voltage and current comparator at power output, output voltage comparator (4) and a logic controller (6) at the output of the current comparator (5) and the output of the phase comparison controller (1) to operate the switch array (7) by the logic controller (6) of the single winding transformer (4) By selectively applying the output voltage to the mutual induction reactor 3, by setting the required voltage on the load side, a constant voltage control device having a function of keeping the output voltage constant even if the input voltage changes is provided. In the case of electric products that fully and effectively perform the function of voltage reduction about 10 to 20% rather than the voltage applied to the side, it is possible to stably supply the reduced voltage, thereby performing the power saving function. It is possible to control large load power with only a small single-circuit transformer and mutual induction reactor of about 1/10, and it has the means to show stable constant voltage function against input voltage fluctuation or to change output voltage manually. In order to provide a linear power control device and a configuration method that can bypass input power automatically and minimize control loss in controlling the functions. A voltage is applied to the primary side of the phase induction reactor and the mutual induction reactor Means for obtaining a load output decompressed by the secondary side current coil voltage of the circuit and varying the secondary side current coil voltage by the primary side voltage variation, and using the above means for the input voltage and the output voltage variation. An uninterruptible bypass linear alternating current power control device characterized by an uninterruptible bypass configuration.
Description
본 고안은 트랜스포머와 같은 전자기 변환 수단을 이용한 리니어 제어 방식의 교류전력 변환과 제어 장치에 관한 것으로, 특히 부하측에 필요한 전압을 설정하면 입력전압이 변화하더라도 출력 전압을 일정하게 유지시키는 감압 기능과 정전압기능 그리고 무정전 바이패스기능을 가지는 무정전 바이패스 리니어 교류 전력제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a linear control AC power conversion and control device using an electromagnetic conversion means such as a transformer, and in particular, if the required voltage is set on the load side, a decompression function and a constant voltage function keep the output voltage constant even if the input voltage changes. And it relates to an uninterrupted bypass linear AC power control device having an uninterrupted bypass function.
종래의 교류전력제어 및 변환장치로는 단권, 복권식 트랜스포머나 리액터와 같은 리니어방식의 전압변환장치가 있고, 스위칭 반도체소자를 이용한 위상(phase)제어나 P.W.M제어에 의한 전력제어장치들이 있으나 일반트랜스방식의 전력제어장치는 부피와 중량이 너무 커서 실용성이 낮고, 전자회로에 의한 스위칭제어방식의 전력제어장치는 내구성, 신뢰성, 경제성이 좋지 않으며, 주변의 전기적 환경을 저해하는 E.M.I발생들이 문제로 대두되어 왔다.Conventional AC power control and conversion devices include linear voltage conversion devices such as single winding, lottery-type transformers and reactors, and power control devices using phase control or PWM control using switching semiconductor elements, but general transformers. The power control device of the type is too low in practicality because the volume and weight are too large, and the power control device of the switching control method using electronic circuits is not durable, reliable, and economical. Has been.
종래의 리니어 제어방식 중 특히 영국특허(GB2043971A)「정전압제어장치」는 1차측 코일극성전환스위칭 방식에 의한 것으로서 섬세한 정전압제어가 불가능하고, 1차측 코일 전원을 끊고 1차측을 여자시키지 않을 경우 부하측에 직렬로 연결된 2차측코일은 모두 회로 저항으로 변하여 열손실로 인한 과열을 발생시킬 수 있다.Among the conventional linear control methods, the British patent (GB2043971A) `` constant voltage control device '' is a primary coil polarity switching switching method, which does not allow delicate constant voltage control, and when the primary coil power supply is turned off and the primary side is not excited, The secondary side coils connected in series can all be converted into circuit resistances and cause overheating due to heat loss.
또한 1차측 코일회로 스위치를 닫고 폐회로화하여 2차측 코일을 통해 부하전류를 흐르게 하면 1차측코일에 유도된 전류가 자체손실로 발열하게되고 전력손실이 커진다. 더욱이 이와 같은 제어방법으로는 스위칭 순간 역기전압이 발생하고 과도현상이 발생하여 부하가 전자제품(COMPUTER, AUDIO, T.V등)일 경우 부하측에 상당한 전자기적인 노이즈를 제공하게 되므로 모터나 히터와 같은 전기회로부하외의 다른 부하조건인 전자제품 등에 대해서는 사용상 제약이 따르게 되고 바이패스시 급격한 전력변화로 정전이 되는 경우가 있어 부하에 많은 영향을 끼치고 있다Also, if the primary coil circuit switch is closed and closed, the load current flows through the secondary coil, and the current induced in the primary coil generates heat by itself and the power loss increases. In addition, such control method generates an instantaneous counter voltage and a transient phenomenon, and when the load is an electronic product (COMPUTER, AUDIO, TV, etc.), it provides considerable electromagnetic noise to the load side. Electronic products, which are other load conditions besides the load, are subject to restrictions on use, and the power failure may be caused by sudden power changes during bypass, which affects the load a lot.
이에 본 고안의 목적은 상술한 문제점을 해결함에 있어서 전원입력에 위상비교제어기(1)와 전압가변용 단권트랜스(2)와 전압 감압용 상호유도리액터(3)를 설치하되, 단권트랜스(2)에 다단탭을 설치하여 이에 상호유도리액터(3)를 스위치어레이(7)로 연결하고, 전원출력에 전압 및 전류비교기를 설치하고, 출력전압비교기(4)와 전류비교기(5)의 출력과 위상비교제어기(1)의 출력에 논리제어기(6)를 설치하여 논리제어기(6)에 의해 스위치어레이(7)를 작동시켜 단권트랜스(4)의 출력전압을 선택적으로 상호유도리액터(3)에 인가시키므로서, 부하측에 필요한 전압을 설정하면 입력전압이 변화하더라도 출력 전압을 일정하게 유지시키는 감안기능을 가지는 정전압 제어 장치를 제공하여, 부하측에 가하여지는 전압보다는 10 내지 20％정도 감압된 전압으로도 충분히 또 효과적으로 그 기능을 다하는 전기 제품의 경우 감압된 전압을 안정적으로 공급할 수 있게 하므로서 절전의 기능을 수행할 수 있고,부하측 용량에 비해 1/10정도의 상당히 작은 단권트랜스 포머와 상호유도리액터만으로 대용량의 부하전력을 제어할 수 있고 입력전압변동에 대해 안정된 정전압기능을 발휘하거나 수동으로 출력전압을 가변시킬 수 있는 수단을 갖고 부하측의 사정에 따라서 자동으로 입력전원을 바이패스 시킬수 있고, 상기 기능들을 제어함에 있어서 제어손실을 최소화할 수 있는 리니어 전력제어장치와 구성방법을 제공하기 위한 것으로써 전원입력에 병렬로 연결된 가변형 단권트랜스로 소전류전압을 상효유도리액터의 일차측에 인가하고, 상호유도리액터의 2차측전류코일 전압만큼 감압된 부하출력을 얻고 상기 2차측전류코일전압을 1차측 전압가변에 의해 가변할 수 있는 수단을 갖고 입력전압과 출력전압변동에 대해 상기 수단을 이용하여 자동전압조정과 무정전바이패스가 가능하게 함으로서 정전 혹은 EMI나 스위칭노이즈가 거의 없는 전력제어장치를 제공하기 위한 것이다Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, the phase comparison controller (1), the voltage variable single winding transformer (2) and the voltage decompression mutual induction reactor (3) in the power input, but in the single winding transformer (2) Install a multi-stage tap to connect the mutual induction reactor (3) to the switch array (7), install a voltage and current comparator at the power output, and compare the output and phase of the output voltage comparator (4) and current comparator (5) Since the logic controller 6 is installed at the output of the controller 1 to operate the switch array 7 by the logic controller 6 to selectively apply the output voltage of the single winding transformer 4 to the mutual induction reactor 3. By setting the required voltage on the load side, a constant voltage control device having a function of keeping the output voltage constant even if the input voltage changes is provided, and the voltage decompressed by about 10 to 20% is sufficient even than the voltage applied to the load side. In addition, in the case of an electric product that performs its functions effectively, it is possible to perform a power-saving function by stably supplying a reduced voltage, and it is possible to perform a large capacity by using only a single winding transformer and a mutual induction reactor of about 1/10 of the load capacity. It can control the load power, have stable constant voltage function against input voltage fluctuation, or have the means to change the output voltage manually, and can bypass input power automatically according to the circumstances of the load side, In order to provide a linear power control device and a configuration method which can minimize the control loss, a variable single winding transformer connected in parallel to the power input is applied with a small current voltage to the primary side of the phase induction reactor, The secondary side current coil is obtained by obtaining a load output decompressed by the secondary side current coil voltage. With the means to change the voltage by the primary side voltage change, the automatic voltage regulation and the uninterrupted bypass are possible by using the above means for the input voltage and the output voltage fluctuation, so that the power control with little blackout or EMI or switching noise To provide a device
본 고안은 첨부된 도면 제1도에 도시된 바와 같이, 전원 입력에 위상비교제어기(1)와 전압 가변용 단권트랜스(2)와 전압 감압용 상호유도리액터(3)를 설치하고, 전원출력에 전압비교기(4)와 전류비교기(5)를 설치하며, 출력전압비교기(4) 및 전류비교기(5)와 위상비교제어기(1)의 출력에 논리제어기(6)를 설치하여, 논리제어기(6)에 의해 스위치어레이(7)를 작동시켜, 단권트랜스(2)를 거친 변형된 출력 전압이나, 단권트랜스(2)를 거치지 아니하는 바이패스 전압을 선택적으로 상호유도리액터(3)에 인가시키므로서, 상호유도리액터(3)의 출력 전압을 조절할 수 있고,상호유도리액터(3)의 2차측 전류코일(32)은 권선이 시작하는 일측을 전원에 연결하고, 권선이 끝나는 다른 일측을 부하(8)와 직렬로 연결한다. 이것은 상호유도리액터(3)의 1차측 전압코일(31)과 2차측 전류코일(32)은 서로 동상으로 연결함을 뜻한다. 전압 가변수단은 이를 가변탭(41)으로 구성시킬 수도 있다.The present invention, as shown in Figure 1 of the accompanying drawings, a phase comparison controller (1), a voltage variable single winding transformer (2) and a voltage reducing mutual induction reactor (3) is installed at a power input, The voltage comparator 4 and the current comparator 5 are provided, and the logic controller 6 is provided at the output of the output voltage comparator 4 and the current comparator 5 and the phase comparator 1, and the logic controller 6 is provided. By operating the switch array (7) by a), by selectively applying the modified output voltage through the single winding transformer (2) or the bypass voltage not passing through the single winding transformer (2) to the mutual induction reactor (3) The output voltage of the mutual induction reactor 3 can be adjusted, and the secondary current coil 32 of the mutual induction reactor 3 connects one end of the winding to a power source and the other end of the winding to the load (8). ) In series. This means that the primary side voltage coil 31 and the secondary side current coil 32 of the mutual induction reactor 3 are connected in phase with each other. The voltage varying means may constitute this with the variable tap 41.
이와같이 구성된 상호유도리액터(3)는 전류코일권선(32)이 전압코일(31)에 대해 동상으로 감겨있기 때문에 전원 전압의 10％정도를 감압해서 부하(8)측에 공급하고자 할 경우 출력전압(V2) = 전원전압(VS) - 전류코일전압(Vx)이므로 전류코일(32)전압(Vx)는 전원 전압(Vs)의 10％에 해당되는 코일을 권선 하기만하면 되고, 상호유도리액터(3)의 용량은, 부하에 흐르는 전류(IL)×전류코일전압(Vx)으로 결정되므로, 부하(8)에 공급해야할 전력용량의 1/10정도로 족하게 된다. 즉, 전류코일전압(Vx)은 1차측 전압코일(31)의 권선(n)과 전류코일권선(n2)의 비율 그리고 1차측 전압코일(31)의 전압에 의해 결정되므로 1차측전압코일(31)에 전압이 인가되면 입력전원전압(Vs)은 전류코일전압(Vx)만큼 감쇄되어 부하(8)에 인가된다.Since the current coil winding 32 is wound in phase with respect to the voltage coil 31, the mutual induction reactor 3 configured as described above outputs about 10% of the power supply voltage to supply the load 8 to the load 8 side. V 2 ) = power supply voltage (VS)-current coil voltage (Vx), so the current coil (32) voltage (V x ) need only winding a coil corresponding to 10% of the power supply voltage (Vs), and the mutual induction reactor ( Since the capacity of 3) is determined by the current I L x the current coil voltage Vx flowing through the load, the capacity of 3) is about 1/10 of the power capacity to be supplied to the load 8. That is, the current coil voltage Vx is determined by the ratio of the winding n of the primary side voltage coil 31 and the current coil winding n 2 and the voltage of the primary side voltage coil 31, so that the primary side voltage coil ( When a voltage is applied to 31, the input power supply voltage Vs is attenuated by the current coil voltage Vx and applied to the load 8.
그러나 부하의 종류나 필요에 따라서 부하에 공급되는 전압을 가변시킬 필요가 있을 경우 2차측 전류코일권선(n2)에 탭을 내서 조정하게되면 부하 전류량(IL)이 너무 커서 스위칭장치의 규격이 커지고 전류량(IL)이 커질수록 더욱 곤란해진다. 그리고 1차측 전압코일권선(n1)에 탭을 내어서 조정하면 전류량이 적으므로 스위칭장치의 실용성은 높아지지만 2차측전류코일전압(Vx)을 50％ 감소시키는데 1차측 전압코일(n1)의 권선은 2배를 더 감아야하고, 다시 50％를 더 감소시키는데는 1차측전압코일(n1)을 4배나 더 감아야 하므로 권선량이 너무 증대하게되고 2차전류코일(n2)에 유도되는 전류량도 코일 권선비율에 비례하여 감소하므로 부하전류를 제어하지 못할 뿐만아니라 정상적인 상호유도리액터의 기능을 발휘하지 못한다. 또한 2차측 전류코일전압(Vx)을 증가시킬 경우 1차측전압코일(n1)의 권선을 감소시켜야 하는데 이때는 1차측전압코일(n1)에 전류가 크게 증가하고 효율도 떨어지며 자속포화상태가 일어나기쉽다. 이와 같은 종래의 제어방법 대신 본 발명에서는 대전류가 흐르는 2차측전류코일(32)을 부하(8)에직렬로 고정연결하고, 1차측전압코일(31)에 가변전압을 인가함으로써 2차측전류코일(32)의 전압(Vx)을 가변시킬수 있게하는 것이다. 즉 1차측전압코일(n1)에는 2차측전류코일(n2) 전류보다 매우작은 전류가 흐르므로 1차측전압코일(n1)에 연결할 가변전압탭이 있는 단권트랜스(2)의 용량이 상호유도리액터(3)와 마찬가지로 부하전류용량의 1/10정도면 되는 것이다.However, if it is necessary to vary the voltage supplied to the load according to the type of load or the need, it is necessary to tap out the secondary current coil winding (n 2 ) to adjust the load current amount (IL) so large that the size of the switching device becomes large. The larger the current amount I L , the more difficult it becomes. And a primary voltage coil winding (n 1) in the if my come adjustment because the amount of current is less increases the practicality of the switching device, but the secondary current coil voltage (Vx) tab, the primary voltage coil to reduce 50% (n 1) The winding has to be wound twice as many times, and again the primary side voltage coil (n 1 ) has to be wound four times as much to further reduce 50%, which leads to an increase in the amount of winding and leads to the secondary current coil (n 2 ). Since the amount of current decreases in proportion to the coil winding ratio, it cannot control the load current and also does not function as a normal mutual induction reactor. In addition, if the secondary side current coil voltage (Vx) is increased, the winding of the primary side voltage coil (n 1 ) should be decreased. In this case, the current increases in the primary side voltage coil (n 1 ), the efficiency decreases, and the magnetic flux saturation occurs. easy. In the present invention instead of the conventional control method as described above, the secondary side current coil 32 through which a large current flows is fixedly connected to the load 8 in series, and a variable voltage is applied to the primary side voltage coil 31 to provide a secondary side current coil ( The voltage Vx of 32 can be varied. In other words, the capacity of the primary voltage coil (n 1), the secondary current coil (n 2) single winding transformer (2), so that a very small current flow than the electric current with a variable voltage tap connected to the primary voltage coil (n 1) Mutual Like the induction reactor 3, about 1/10 of the load current capacity is sufficient.
그러므로 단권트랜스(2)의 연속 가변전압이나 몇 단계의 탭전압을 상호유도리액터(3)의 1차측 전압코일에 인가함으로써 그에 비례한 부하(8)전압을 제어할 수 있고 불연속적인 과도현상을 최소화할 수 있으며, 상호유도리액터(3)의 효율저하나 손실 그리고 과열을 최소화할 수 있는 것이다.Therefore, by applying the continuous variable voltage of the single winding transformer 2 or the tap voltage of several steps to the primary side coil of the mutual induction reactor 3, the load (8) voltage can be controlled in proportion to it and the discontinuous transient is minimized. It is possible to reduce the efficiency, loss and overheating of the mutual induction reactor (3).
그리고 상호유도 리액터(3)의 2차측 전류코일(32)은 권선의 일측 시작점을 전원에 연결하고 권선이 끝나는 다른 일측을 부하(8)와 연결한다. 2차측 전류코일(32)의 굵기는 부하(8)의 정격전류를 충분히 흘릴수 있도록 설계하고, 2차측 전류코일(32)의 권선전압(Vx)은 입력정격 전압의 20％ 이하로 한다. 상호유도 리액터(3)의 1차측에 결합하는 단권트랜스(2)의 전압가변 수단은 가변탭으로 구성시킬 수 있으나, 첨부된 도면 제4도에 도시된 바와 같이, 단권트랜스(2)의 시작권선부터 중간까지 수개의 고정탭(S0,Sl,S2,S3,Sn)을 만들고, 각각의 고정탭에 선택적으로 연결되는 스위치어레이(7)를 설치하고, 스위치어레이(7)의 공통 탭을 상호유도 리액터(3)의 1차측 전압코일(31)의 일측에 연결하고, 1차측 전압코일(31)의 다른 일측은 전원의 접지 공통라인에 연결하며, 단권트랜스(2)의 권선 끝 하단부(SD)에 별도의 독립된 스위치(71)를 연결하고 스위치(71)의 출력단자를 스위치어레이(7)의 공동단자에 연결하여 구성시키는 것이 바람직하다. 각 스위치는 릴레이 또는 트라이액 등과 같은 소자로 구성시킬 수 있다. 상호유도 리액터(3)의 2차측 전류코일(32)은 부하(8)와 직렬로 연결한다.The secondary current coil 32 of the mutual induction reactor 3 connects one starting point of the winding to the power source and the other end of the winding to the load 8. The thickness of the secondary side current coil 32 is designed to sufficiently flow the rated current of the load 8, and the winding voltage Vx of the secondary side current coil 32 is 20% or less of the input rated voltage. The voltage varying means of the single winding transformer 2 coupled to the primary side of the mutual induction reactor 3 may be configured with variable taps, but as shown in FIG. 4 of the accompanying drawings, the starting winding of the single winding transformer 2 is shown. Several fixed taps (S0, Sl, S2, S3, Sn) from the middle to the middle, install a switch array (7) selectively connected to each fixed tap, and mutually induce a common tap of the switch array (7) It is connected to one side of the primary side voltage coil 31 of the reactor 3, the other side of the primary side voltage coil 31 is connected to the ground common line of the power supply, the winding end lower end (SD) of the single winding transformer (2) It is preferable to connect a separate independent switch 71 and to connect the output terminal of the switch 71 to the common terminal of the switch array (7). Each switch can be configured with a device such as a relay or a triac. The secondary side current coil 32 of the mutual induction reactor 3 is connected in series with the load 8.
출력전압(V2)=전원전압(Vs)-전류코일 전압(Vx)이므로, 상호유도리액터(3)의 이차전류코일(32)은 전원 전압(Vs)의 10％에 해당되는 코일을 1차 전압코일(7)에 대해 동상으로 감아 형성시키므로서, 전원 전압의 10％정도를 감압해서 부하(8)측에 공급하게 한다. 이와 같이, 전류코일(32)은 전원 전압(Vs)의 10％에 해당되는 코일을 권선하면 되고, 상호유도 리액터(3)의 용량은 부하(8)의 전류(IL) X 전류코일(32)의 전압(Vx)으로 결정되므로, 상호유도리액터(3)의 용량은 부하(8) 용량의 1/10 정도의 소형으로 충분하다. 이차전류코일(32)의 전압(Vx)은 1차측 전압코일(31)의 권선과 이차전류코일(32)의 권선의 비율, 그리고 1차측 전압코일(31)의 전압에 의해 결정되므로, 일차측 전압코일(31)에 인가되는 전압에 따라 입력전원 전압(Vs)은 전류코일 전압(Vx) 만큼 감소되어 부하(8)에 공급되고, 따라서, Vx X IL만큼의 전력을 감소시킬수 있다.Since the output voltage (V2) = power supply voltage (Vs)-current coil voltage (Vx), the secondary current coil 32 of the mutual induction reactor (3), the coil corresponding to 10% of the power supply voltage (Vs) to the primary voltage By winding the coil 7 in phase, it is made to reduce the pressure of about 10% of the power supply voltage to supply it to the load 8 side. As such, the current coil 32 may be wound around a coil corresponding to 10% of the power supply voltage Vs, and the capacity of the mutual induction reactor 3 is equal to the current IL of the load 8 and the current coil 32. Since it is determined by the voltage Vx, the capacity of the mutual induction reactor 3 is small enough to be about 1/10 of the capacity of the load 8. The voltage Vx of the secondary current coil 32 is determined by the ratio of the windings of the primary side voltage coil 31 and the windings of the secondary current coil 32 and the voltage of the primary side voltage coil 31. According to the voltage applied to the voltage coil 31, the input power supply voltage Vs is reduced by the current coil voltage Vx and supplied to the load 8, thus reducing the power by Vx X IL.
전원에 병렬로 연결한 위상비교 제어기(1)의 출력을 OR 논리제어기(6)의 일측에 연결하고, 부하(8)측의 전류를 비교하는 출력 전류비교기(5)의 출력을 OR 논리제어기(6)의 다른 일측에 연결한다. OR 논리제어기(6)의 출력을 스위치(71)의 제어입력(S)에 연결하고, 또 스위치어레이(7)를 모두 OFF시키는 제어입력(C)에 연결한다. 한편 부하측에 공급되는 출력전압(V2)을 비교하는 출력전압 비교기(4)를 상호유도 리액터(3) 출력과 병렬로 연결하고, 출력전압 비교기(4)의 출력을 스위치어레이(7)의 스위치선택제어입력(S)에 연결한다. 또한 위상비교 제어기(1)의 입력에는 위상 비교 기준 전압을 설명할 수 있는 가변저항이 연결되어 있다.The output of the phase comparison controller 1 connected in parallel to the power supply is connected to one side of the OR logic controller 6, and the output of the output current comparator 5 comparing the current on the load 8 side is OR logic controller ( Connect to the other side of 6). The output of the OR logic controller 6 is connected to the control input S of the switch 71 and to the control input C which turns off all the switch arrays 7. On the other hand, the output voltage comparator 4 comparing the output voltage V2 supplied to the load side is connected in parallel with the mutual induction reactor 3 output, and the output of the output voltage comparator 4 is switched by the switch array 7. Connect to the control input (S). In addition, a variable resistor for explaining the phase comparison reference voltage is connected to the input of the phase comparison controller 1.
그리하여, 전원이 인가되면 위상비교 제어기(1)는 기준전압(CV)에 의해 비교된 신호를 H 또는 L상태로 출력한다. 이 신호는, OR 논리제어기(6)를 통해, 위상비교 제어기(1)의 기준 전압보다 낮은 입력 전압에서는 바이패스 스위치(71)가 ON되고 스위치어레이(7)는 모두 OFF되어 입력전원이 출력에 직결되며, 한편 위상비교 제어기(1)의 기준전압보다 높은 입력 전압에서는 바이패스 스위치(71)가 OFF되고 스위치 어레이(7)는 어느 하나가 ON된 상태가 되어 상호유도 리액터(3)의 1차측 코일(31)이 여자되고 일정전압(Vx)이 감압된 출력전압(V2)이 부하에 공급된다.Thus, when power is applied, the phase comparison controller 1 outputs the signal compared by the reference voltage CV in the H or L state. Through the OR logic controller 6, this signal is turned on at the input voltage lower than the reference voltage of the phase comparison controller 1, and the bypass switch 71 is turned on and the switch array 7 is turned off so that the input power is supplied to the output. On the other hand, at the input voltage higher than the reference voltage of the phase comparison controller 1, the bypass switch 71 is turned off and any one of the switch arrays 7 is turned on so that the primary side of the mutual induction reactor 3 is turned on. The output voltage V2 of which the coil 31 is excited and the constant voltage Vx is reduced is supplied to the load.
이와같은 위상비교 제어기(1)의 작동과 기준전압(CV)에 의해 제7b도와 같은 교류의 위상제어 출력파형을 얻을 수 있다. 이러한 위상제어 출력의 평균 전압은 바이패스직결(D) ON시간과 감안절전(S) 시간의 비율로 조절된다. 또한 입력전압(Vs)이 출력 전압비교기(4)에 의해 설정된 기준전압보다 올라가면 출력전압 비교기(4)의 출력신호에 의해 스위치 어레이(7)의 스위치 연결탭이 상향 선택되어 상호유도 리액터(3)의 2차 전류코일 전압(Vx)를 높여 출력전압을 일정하게 한다. 이와같은 선형제어 출력 파형을 제7a도에 도시하였다. 그리고 부하전류(IL)가 출력 전류비교기(5)에 의해 설정된 기준 전류보다 더 많이 흐르게 되면 출력전류 비교기(5)의 출력신호에 의해 바이패스 스위치(71)가 ON되고 스위치어레이(7)는 모두 OFF된다. 따라서 모터 기동시와 같이 부하 전류가 많이 요구될 경우는 즉시 입력전원을 바이패스시켜서 부하가 필요로 하는 전력을 충분히 공급하는 것이다. 정상 전류 환원되면 바이패스 스위치(71)는 OFF되고 절전모드 스위치어레이(7)가 ON된다.The phase control output waveform of AC as shown in FIG. 7B can be obtained by the operation of the phase comparison controller 1 and the reference voltage CV. The average voltage of the phase control output is adjusted by the ratio of the bypass direct (D) ON time and the power saving (S) time. In addition, when the input voltage Vs rises above the reference voltage set by the output voltage comparator 4, the switch connection tap of the switch array 7 is selected upward by the output signal of the output voltage comparator 4 so that the mutual induction reactor 3 Increase the secondary current coil voltage (Vx) of to make the output voltage constant. This linear control output waveform is shown in FIG. 7A. When the load current IL flows more than the reference current set by the output current comparator 5, the bypass switch 71 is turned on by the output signal of the output current comparator 5, and the switch array 7 is completely OFF. Therefore, when a load current is required such as when starting a motor, the input power is bypassed immediately to supply sufficient power required by the load. When the normal current is reduced, the bypass switch 71 is turned off and the power saving mode switch array 7 is turned on.
또한 상호유도 리액터(3)의 1차측 전압코일(31)의 권선시작점이 단권트랜스(2)의 상단측(21)에 연결되면 2차측 전류코일(8)의 전압(Vx)는 최대가 되고 절전량도 최대가 된다. 단권트랜스(2)의 중간탭(예컨대 S3)에 상호유도리액터(3)의 1차측 전압콩리(31)이 연결되어, 상호유도리액터(3)의 1차측 전압(V1)이 감소되면 2차측 전류코일(32)의 전압(Vx)도 감소되고 절전량도 감소된다. 따라서 입력전압(Vs)가 높아지면 중간탭(S3)은 전압이 높은(21)쪽으로 연결하여 출력전압(V2)을 일정하게 유지시킬 수 있다. 또한 모터기동이나, 방전램프 등을 점등시킬때에 있어서와 같이, 부하측에 높은 전압을 공급할 필요가 있을 경우에는, 1차측 전압코일(31)의 권선시작점을 단권트랜스(2)의 다른 하단측(22)에 연결하여 상호유도리액터(3)의 1차코일이 단락회로를 구성하게 하므로서, 상호유도 리액터(3)의 자속이 상쇄되고 2차측의 전류코일(32)이 도체로 변하게 하여 대전류를 흘릴 수 있게 하여 별도의 바이패스 스위치를 사용하지 않고서도 부하(8)에 입력전원을 직접 공급할 수 있게 된다. 즉, 상호유도리액터(3)의 2차측 전류코일(32)의 양단에 별도의 대용량 전류스위치를 연결하지 않아도 되며 1차측코일(31)의 선형전압 가변이나 탭절환 스위칭을 하여도 단권트랜스(2)의 병렬회로에 의해 폐회로가 형성되므로 고압 써지와 같은 과도기 형상을 최소화 할 수 있다.In addition, when the winding start point of the primary side voltage coil 31 of the mutual induction reactor 3 is connected to the upper side 21 of the single winding transformer 2, the voltage Vx of the secondary side current coil 8 becomes the maximum and is cut. The total amount is also maximum. When the primary side voltage core 31 of the mutual induction reactor 3 is connected to the intermediate tap (for example, S3) of the single winding transformer 2, the secondary side current is reduced when the primary side voltage V1 of the mutual induction reactor 3 decreases. The voltage Vx of the coil 32 is also reduced and the amount of power saving is also reduced. Therefore, when the input voltage Vs increases, the intermediate tap S3 may be connected to the higher voltage 21 to keep the output voltage V2 constant. In addition, when it is necessary to supply a high voltage to the load side, such as when starting a motor or turning on a discharge lamp, the winding starting point of the primary side voltage coil 31 is set at the other lower side of the single winding transformer 2 ( 22) so that the primary coil of the mutual induction reactor 3 forms a short circuit, so that the magnetic flux of the mutual induction reactor 3 is canceled and the current coil 32 of the secondary side turns into a conductor to flow a large current. This allows the input power to be directly supplied to the load 8 without using a separate bypass switch. That is, a separate large-capacity current switch does not need to be connected to both ends of the secondary side current coil 32 of the mutual induction reactor 3, and the single winding transformer 2 can be operated even if the linear voltage variable or the tap-change switching of the primary side coil 31 is performed. Because the closed circuit is formed by parallel circuit of), it is possible to minimize the transient shape such as high voltage surge.
한편 입력전압(Vs)이 내려가면 단권트랜스(2)의 권선 상단측(21)쪽의 중간탭을 향해 이동시키므로서 전압 하강을 보상시키고, 나아가 입력전압이 출력전압 비교기(4)에 설정된 일정 기준 전압 이하로 내려가면 중간탭이 권선 상단측(21)에 연결되어 전압코일(31)과 전류코일(32)이 병렬로 연결되고 자속이 상쇄되어 부하(8)에 전원전압을 100％ 공급할 수 있게 한다.On the other hand, when the input voltage Vs decreases, the voltage drop is compensated by moving toward the middle tap on the upper end side 21 of the winding of the single winding transformer 2, and the input voltage is set by the output voltage comparator 4. When the voltage is lowered below, the intermediate tap is connected to the upper end side of the winding 21 so that the voltage coil 31 and the current coil 32 are connected in parallel, and the magnetic flux is canceled to supply 100% of the power supply voltage to the load 8. do.
이와 같은 본 고안의 기본 원리와 구성에 의해 자동전압조정기능(정전압)과 부하측에 입력 전원을 바이패스 시킬수 있는 기능을 상세히 설명한다.The basic principle and configuration of the present invention will be described in detail the automatic voltage regulation function (constant voltage) and the ability to bypass the input power to the load side.
전원(100)과 병렬로 단권트랜스(2)를 연결하고, 전압가변수단으로서 단권트랜스의 중간에 수개의 선택적 고정탭을 만들고, 각각의 고정탭에 스위치(S1∼Sn)을 각각 직렬로 인결하고, 스위치의 다른 일측들을 공통으로하여 상호유도리액터(3)의 1차측전압코일(31)의 일측에 연결하고, 1차측전압코일(31)의 다른 일측은 전원접지공통라인(44)에 연결한다. 각 스위치는 릴레이 또는 트라이액 등과 같은 소자를 사용할 수 있으며, 각 스위치의 제어입력들을 전압레벨선택기(43)의 출력단(0∼n)에 연결한다. 전압레벨선택기(43)는 D/A변환장치를 내장하고 있고 출력전압비교기(4)로 부터 입력되는 전압비교신호레벨에 따라 각 스위치단(0∼n)을 선택한다. 그리하여 단권트랜스(2)에 설치한 수개의 고정탭을 선택이 가능한 선택적 고정탭으로 구성시킨다.Connect the single winding transformer 2 in parallel with the power supply 100, make several selective fixed taps in the middle of the single winding transformer as the voltage variable stage, and switch S 1 to S n in series with each fixed tap, respectively. The other side of the switch is connected to one side of the primary side voltage coil 31 of the mutual induction reactor 3, and the other side of the primary side voltage coil 31 is connected to the power ground common line 44. Connect. Each switch may use a device such as a relay or a triac, and the like, and connect the control inputs of each switch to the output terminals 0 to n of the voltage level selector 43. The voltage level selector 43 has a built-in D / A converter and selects each switch stage 0 to n in accordance with the voltage comparison signal level input from the output voltage comparator 4. Thus, several fixed taps installed in the single winding transformer 2 are constituted by an optional fixed tap that can be selected.
출력전압비교기(4)의 입력은 부하출력과 병렬로 연결하고 출력전압비교기(4)의 출력은 전압레벨선택기(43)의 A/D입력에 연결한다. 또, 상호유도리액터(3)의 2차측 전류코일 양단에 병렬로 바이패스 스위치(81)를 연결하고 입력전압 비교검출기(42)를 전원과 병렬로 연결하고 입력전압비교검출기(42)의 출력을 OR논리회로(17)의 입력에 연결하고 OR논리의 출력을 제로크로싱제어기(16)입력에 연결하고, 제로크로싱제어기(16)출력을 바이패스 스위치(81)의 제어입력과 전압레벨선택기(43)의 리셋트입력에 연결한다. 또, 상호유도리액터(3)의 출력라인에 전류검출C.T(18)를 설치하고 전류검출C.T 출력을 전류비교기(5)의 입력에 연결하고 출력전류비교기(5)의 출력을 OR논리의 다른 입력을 연결한다.The input of the output voltage comparator 4 is connected in parallel with the load output and the output of the output voltage comparator 4 is connected to the A / D input of the voltage level selector 43. In addition, the bypass switch 81 is connected in parallel across the secondary current coil of the mutual induction reactor 3, the input voltage comparison detector 42 is connected in parallel with the power supply, and the output of the input voltage comparison detector 42 is connected. The OR logic circuit 17 is connected to the input of the OR logic output to the zero crossing controller 16 input, and the zero crossing controller 16 output to the control input of the bypass switch 81 and the voltage level selector 43 Connect to reset input of). In addition, a current detection CT 18 is installed at the output line of the mutual induction reactor 3, the current detection CT output is connected to the input of the current comparator 5, and the output of the output current comparator 5 is connected to another input of OR logic. Connect
이와 같이 구성된 본 고안의 리니어 전력제어장치의 정전압제어 기능을 설명한다.The constant voltage control function of the linear power control device of the present invention configured as described above will be described.
출력전압(V2)이 출력전압비교기(4)의 내부에 설정한 기준 전압보다 낮아지면 출력전압비교기(4)의 출력은 증가하고 전압레벨선택기(43)는 단권트랜스(2)의 탭스위치를 낮은 전압쪽(Sn→S1)으로 선택하여 일차측 전압코일(31)에 인가되는 전압이 낮아지므로 2차측 전류코일전압(Vx)도 낮아지게 되고 출력전압(V2)은 증가하게 된다. 또한 출력전압(V2)이 출력전압비교기(4)의 내부에 설정한 기준전압보다 증가하게되면 출력전압비교기(4)의 출력은 감소하게되고 전압레벨선택기(43)는 단권트랜스(2)의 탭스위치를 높은 전압쪽(S1→Sn)으로 선택하여 일차측 전압코일(31)에 인가되는 전압을 올림으로써 2차측 전류코일 전압(Vx)도 높아지게 되고 출력전압(V2)은 감소하게 된다.When the output voltage V 2 is lower than the reference voltage set inside the output voltage comparator 4, the output of the output voltage comparator 4 increases and the voltage level selector 43 opens the tap switch of the single winding transformer 2. Since the voltage applied to the primary side voltage coil 31 is lowered by selecting the lower voltage side (Sn → S1), the secondary side current coil voltage Vx is also lowered and the output voltage V 2 is increased. In addition, when the output voltage V 2 becomes higher than the reference voltage set inside the output voltage comparator 4, the output of the output voltage comparator 4 is decreased, and the voltage level selector 43 of the single winding transformer 2 By selecting the tap switch to the higher voltage side (S 1 → S n ), the voltage applied to the primary side voltage coil 31 is increased to increase the secondary side current coil voltage Vx and decrease the output voltage V 2 . do.
이와 같이 본 고안의 전력제어장치의 출력전압은 V2 = Vs - (V1 ×n2 / n1)의 관계로 정리될 수 있으며, 출력전압(V2)을 피드백 제어하여 실제로 V1의 소전류전압을 제어함으로써 일정한 수준으로 대전류 출력전압(V2)을 안정시킬수 있는 것이다.Thus, the output voltage of the power control apparatus of the present design is V 2 = Vs - (V 1 × n 2 / n 1) of which can be summarized as relations, the output voltage (V 2) to the feedback control to actually address of the V 1 By controlling the current voltage, the large current output voltage (V 2 ) can be stabilized at a constant level.
다음으로 본 고안의 무정전바이패스 기능을 설명한다.Next, the uninterruptible bypass function of the present invention will be described.
일반적으로 모터가 기동할때와 같이 부하(8)의 전류가 많이 필요할 경우나 또는 입력전압이 현저히 저하하여 본 발명에서 제공하는 자동전압조정기능만으로는 부하(8)에 충분한 전력을 공급하기 힘들 때 부하에 전원전압을 100％ 바이패스시킬 필요가 있다.In general, when a large amount of current is required in the load 8 such as when the motor is started, or when the input voltage is remarkably reduced, the automatic voltage regulation function provided by the present invention alone does not provide sufficient power to the load 8. It is necessary to bypass the power supply voltage by 100%.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 전류검출CT(18)에 의해 검출되는 출력전류(IL)가 출력전류비교기(5)내부에 설정한 기준치 이상 증가하면 출력전류비교 기(5)의 출력은 H상태가 되고 제로크로싱제어기(16) 출력이 H신호를 출력하고 바이패스 스위치(81)를 ON시킨다. 이때 제로크로싱 제어기(16)는 A.C교류의 O전위에서 스위칭하도록 신호를 출력하므로 바이패스 스위치(81)과 스파크를 일으키지않고 전기적 노이즈도 최소화할 수 있다. 또한 전원입력전압(Vs)이 입력전압비교검출기(42)내부에 설정한 기준전압이하로 입력전압이 떨어지면 입력전압검출기(42) 출력이 H신호를 출력하고 OR회로(17)와 제로크로싱제어기(16)를 통해서 바이패스 스위치(81)를 ON시킨다. 이때도 A.C교류의 O전위에서 스위칭하도록 신호를 출력한다. 이와 같이 바이패스 스위치(81)가 ON되면 입력전원 전압이 코일(32)을 거치지 않고 바로 출력부하(8)에 연결되는 것이다.In order to achieve this purpose, if the output current IL detected by the current detection CT 18 increases by more than the reference value set in the output current comparator 5, the output of the output current comparator 5 becomes H state. The zero crossing controller 16 outputs the H signal and turns on the bypass switch 81. At this time, since the zero crossing controller 16 outputs a signal to switch at the O potential of the A.C alternating current, it is possible to minimize electrical noise without causing a spark with the bypass switch 81. In addition, when the input voltage drops below the reference voltage set in the input voltage comparison detector 42, the input voltage detector 42 outputs the H signal, and the OR circuit 17 and the zero crossing controller ( 16) Turn the bypass switch 81 on. At this time, the signal is output to switch at O potential of A.C exchange. As such, when the bypass switch 81 is turned on, the input power voltage is directly connected to the output load 8 without passing through the coil 32.
한편 바이패스 스위치(81)가 ON되어 있는 동안 상호유도리액터(3)의 1차측전압코일(31)에 전압이 인가되면 2차측 전류코일(32)에 전압이 유도되고 단락회로가 형성되므로 대전류가 흐르게 되고, 큰 열손실이 발행하게 된다. 그러므로 바이패스 스위치(81)가 ON되어 있는 동안에는 1차측전압코일(31)의 전원을 OFF할 수 있어야 한다. 따라서 본 발명에서의 이러한 기능을 설명한다. 바이패스 스위치(81) 입력이 H신호일 때 전압레벨선택기(43)의 리세트(RESET)입력에 H가 인가되므로 전압레벨선택기의 모든 출력이 리세트되고(선택출력단 0)1차전압제어스위치(S1∼Sn)가 모두 OFF되고, 1차측 전압코일(31)에 인가되는 전압이 차단된다.On the other hand, if a voltage is applied to the primary side voltage coil 31 of the mutual induction reactor 3 while the bypass switch 81 is turned on, a voltage is induced in the secondary side current coil 32 and a short circuit is formed. Will cause a large heat loss. Therefore, the power supply of the primary side voltage coil 31 should be able to be turned off while the bypass switch 81 is turned on. Therefore, this function in the present invention will be described. When the bypass switch 81 input is the H signal, H is applied to the reset input of the voltage level selector 43 so that all outputs of the voltage level selector are reset (selection output stage 0) and the primary voltage control switch ( S 1 to S n are all turned off, and the voltage applied to the primary side voltage coil 31 is cut off.
이와 같은 방법으로 바이패스 스위치(81)를 ON하면 전력손실이 거의 없이 전원(100)을 부하(8)에 바이패스 시킬수 있다.When the bypass switch 81 is turned on in this manner, the power supply 100 can be bypassed to the load 8 with almost no power loss.
한편 바이패스 스위치(81)가 ON으로 되어 바이패스가 이루어질 경우 극심한 전력의 변동으로 이를 견디지 못하고 정전이 되는 경우가 있다. 이를 예방하고자 전원(100)과 부하(8)사이에 저항(82)과 마그네틱(83)을 부착하여 급격한 전력 변동를 방지하여 정전없이 바이패스할 수 있도록 하였다.On the other hand, when the bypass switch 81 is turned on and the bypass is made, there is a case in which power failure is not possible due to extreme power fluctuations. To prevent this, a resistor 82 and a magnetic 83 are attached between the power supply 100 and the load 8 to prevent sudden power fluctuations so that bypass can be performed without a power failure.
이와같은 본 고안은 리니어 트랜스 포머의 원리를 이용한 부하전력의 1/10정도의 소형 상호유도 리액터를 통해 에너지절약에 필요한 적정 전력을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 이중위상제어 또는 리니어전압제어를 통해 양질의 평균교류 전압을 제공할 수 있고, 스위칭 과도기의 노이즈와 충격 전류를 최소화할 수 있으며, 매우 작은 규격의 단권트랜스와 상호유도리액터와 같은 전자기 전력변환장치를 이용하여 일정한 감압전력을 부하에 공급할 수 있을뿐만 아니라 자동으로 출력전압 조정이 가능하고 필요에 따라서 또는 자동으로 전원을 100％ 무정전 바이패스 시킬수 있어 소형, 경량화 그리고 신뢰성 높은 염가의 절전용 무정전 바이패스 리니어 교류전력 제어장치를 제공할 수 있는 것이다.The present invention is not only able to supply adequate power for energy saving through a small mutually induction reactor of about 1/10 of the load power using the principle of linear transformer, but also provides high-quality average through double phase control or linear voltage control. It can provide AC voltage, minimize the noise and impact current of switching transient, and can supply constant decompression power to the load by using electromagnetic power converter such as single-circuit transformer and mutual induction reactor of very small size. In addition, the output voltage can be adjusted automatically and the power can be bypassed 100% uninterrupted as needed or automatically, providing a compact, lightweight and reliable low power uninterruptible bypass linear AC power control device.
도 1은 본 고안에 따른 전력제어장치의 구성도1 is a block diagram of a power control device according to the present invention
도 2 는 본 발명의 전력제어 출력 파형 설명도로써 제7a도는 선형제어 출력 파형도이고 제7b도는 위상제어 출력 파형도임.2 is an explanatory diagram of a power control output waveform of the present invention, and FIG. 7A is a linear control output waveform diagram and FIG. 7B is a phase control output waveform diagram.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 : 위상비교 제어기 2 : 단권트랜스 21 : 상단측 22 : 하단측 3 : 상호유도리액터 31 : 전압코일 32 : 전류코일 4 : 전압 비교기 41:전압가변탭 42: 입력전압비교검출기 43: 전압레벨선택기 5 : 전류비교기 6 : 논리제어기 7 : 스위치어레이 71 : 스위치 16:제로크로싱제어기 17:OR논리회로 18: 전류검충C.T 8 : 부하 81: 바이패스 스위치 82 : 마그네틱 83: 저항 100: 전원DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Phase comparison controller 2 Single winding transformer 21 Top side 22 Bottom side 3 Inductive reactor 31 Voltage coil 32 Current coil 4 Voltage comparator 41 Voltage variable tap 42 Input voltage comparison detector 43 Voltage level selector 5 Current Comparator 6 Logic Controller 7 Switch Array 71 Switch 16: Zero Crossing Controller 17 OR Logic Circuit 18 Current Check CT 8 Load 81 Bypass Switch 82 Magnetic 83 Resistance 100 Power
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100752413B1 (en) | 2005-12-05 | 2007-08-28 | (주) 에스아이이 | Electric power stabilizing apparatus |
| CN115528794A (en) * | 2021-12-31 | 2022-12-27 | 百纳德（扬州）电能系统股份有限公司 | UPS power supply with output frequency stabilizing structure |
-
2005
- 2005-04-26 KR KR20-2005-0011527U patent/KR200389751Y1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
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| CN115528794B (en) * | 2021-12-31 | 2023-10-20 | 百纳德（扬州）电能系统股份有限公司 | UPS power supply with output frequency stabilizing structure |
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