KR20040043916A - Apparatus for maintaining the constant voltage of power generator with a power compensating circuit - Google Patents

Apparatus for maintaining the constant voltage of power generator with a power compensating circuit Download PDF

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KR20040043916A
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권태열
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Abstract

PURPOSE: A constant voltage device having a power compensation circuit is used for a generator is provided to maintain a load voltage of a generator in a state of constant voltage by controlling the power compensation circuit for compensating low voltage according to a variation of output voltages. CONSTITUTION: A constant voltage device having a power compensation circuit is used for a generator includes a voltage detector, an automatic constant voltage controller, a semiconductor, a buffer load, and a control power supply. The voltage detector(20) measures continuously a real voltage of a generator(70). The automatic constant voltage controller(30) compares the real voltage to a reference voltage and generates a control output according to a compared result. The semiconductor(50) receives the control output and controls the power by using a power semiconductor device. The buffer load(60) is used for receiving the controlled power from the semiconductor. The control power supply(40) is connected to the automatic constant voltage controller in order to control the power of the generator.

Description

전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치{APPARATUS FOR MAINTAINING THE CONSTANT VOLTAGE OF POWER GENERATOR WITH A POWER COMPENSATING CIRCUIT}Constant voltage device for generator with power compensation circuit {APPARATUS FOR MAINTAINING THE CONSTANT VOLTAGE OF POWER GENERATOR WITH A POWER COMPENSATING CIRCUIT}

본 발명은 제철소용 이동용발전기(비상용,휴대용 포함)의 출력전압을 정전압으로 제어하는 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철소의 정전작업시 사용되는 이동용 발전기(비상용, 휴대용 포함)의 출력 전압을 정전압으로 제어하기 위하여 전력 보상용 버퍼부하 장치부와 이를 제어하기위한 전력용 반도체 장치부를 포함하여 구성되는 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit for controlling the output voltage of a mobile generator (including emergency and portable) for a steel mill to a constant voltage, and more specifically, a mobile generator (emergency use) used in an electrostatic work of a steel mill. The present invention relates to a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit including a power compensation buffer load device unit and a power semiconductor device unit for controlling the output voltage.

일반적으로, 제철소 특성상 정비작업시에는 어느 단위설비 하나만을 정지시킨 채로 정비 작업을 시행할 수 없기 때문에 전 공장을 정전 시킨 후 제철설비의 정밀점검 및 정비작업이 이루어져야 한다.In general, due to the nature of steel mills, maintenance work cannot be carried out with only one of the unit facilities stopped.

이때는 비상용 발전기를 가동하여 그 전원으로 각종 전기 기기의 정밀 시험작업이 이루어지고 있으나 전원 전압의 변동이 규정치 이상으로 발생되면 상기작업을 행할 수가 없다.At this time, the emergency generator is operated and the precision test work of various electric devices is performed with the power supply, but when the fluctuation of a power supply voltage exceeds a predetermined value, the said work cannot be performed.

특히 고압차단기 시험용 장비인 진공 브레이커 내압장비(Vacuum Breaker Tester VIDAR 10 ~ 60Kv DC) 사용 시 정전압이 가해지지 않으면 고압차단기 시험작업이 불가능 하거나 잘못된 데이터가 나올 수 있다.In particular, when using a vacuum breaker tester VIDAR 10 ~ 60Kv DC, which is a high pressure circuit breaker test equipment, if the constant voltage is not applied, it may be impossible to test the high voltage breaker or incorrect data may be generated.

먼저 종래기술의 문제점에 앞서 본 발명의 특징 중의 하나인 전원보상 응답시간(특성)을 설명하면 다음과 같다.First, the power compensation response time (characteristic) which is one of the features of the present invention prior to the problems of the prior art will be described.

일반적으로 저전압 현상이란 급격한 부하변동으로 발생하는 순시 전압강하 현상으로 전기전자기술자협회(IEEE)규정 (IEEE Std1100-1992 STANDARD) 에서는 통상 20%이상의 전압강하(DROP)가 0.05~0.1 SEC간 지속되는 현상(제4도 참조)을 말하는 것으로서 전압변동 허용범위를 +20%, -30% 이내로 규정하고 있다.In general, the low voltage phenomenon is an instantaneous voltage drop caused by sudden load fluctuations. In general, the IEEE Std1100-1992 STANDARD maintains a voltage drop of more than 20% for 0.05 ~ 0.1 sec. (See Fig. 4), the allowable voltage range is within + 20% and -30%.

모든 전기기기는 이 전압보다 변동이 심하면 전기기기가 제 성능을 발휘할 수가 없다고 보기 때문에 이 시간보다 전원보상 응답시간이 빨라야 저전압(SAG)이 발생되지 않게 정전압으로 유지될 수 있으나 종래의 발전기 정전압 제어 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.If all the electric equipment fluctuates more than this voltage, it is considered that the electric equipment is unable to perform its performance. Therefore, the power compensation response time must be faster than this time to maintain the constant voltage to prevent the occurrence of low voltage (SAG). Has the following problems:

첫째로, 대한민국 실용신안 출원 제1998-27498호에 개시된 기존의 정전압다이오드(제너다이오드)나 트랜지스터를 이용한 정전압회로는 전압변동시 기준전압과 실제전압을 비교하여 트랜지스터나 제너다이오드 등의 반도체소자에 의하여 전압을 조정하여 정전압을 유지하는 방법이었기 때문에 전원의 공급능력 부족시에는 정전압을 유지할 수 있는 방법이 없었고, 저용량의 컨트롤 전원에만 사용이 가능하였다.First, a constant voltage circuit using a conventional constant voltage diode (Zener diode) or a transistor disclosed in the Republic of Korea Utility Model Application No. 1998-27498 by comparing the reference voltage and the actual voltage when the voltage fluctuates by a semiconductor device such as a transistor or a zener diode Because it was a method of maintaining the constant voltage by adjusting the voltage, there was no way to maintain the constant voltage when the power supply was insufficient, and it was possible to use only a low capacity control power supply.

둘째로, 대한민국 실용신안출원 제1986-21748호 및 대한민국 특허출원 제1994-15331호에 개시된 변압기를 이용하거나 가변저항기를 이용한 정전압 장치에서도 전원의 공급능력 부족시에는 정전압을 유지할 수 있는 방법이 없었다.Secondly, there was no way to maintain the constant voltage when the power supply capacity was insufficient even in the constant voltage device using a transformer or a variable resistor disclosed in Korean Utility Model Application No. 1986-21748 and Korean Patent Application No. 194-15331.

셋째로, 발전기(비상용,휴대용 포함) 정전압 제어방법인 발전기의 여자전류를 변화시켜서 발전기 회전수를 가감하여 정전압을 유지하는 방법은 보상시간에 관한 근거가 없었고,Third, the method of changing the excitation current of the generator, which is a generator (including emergency and portable) constant voltage control method, to maintain the constant voltage by decreasing the generator rotation speed, has no basis for compensation time.

또한 발전기는 전원전압 공급능력이 정격이상으로 공급될 수 없기 때문에 부하의 증가로 인하여 정격출력이상의 부하가 순간적으로 인가될 때는 저전압 발생을 보상할 수 있는 방법이 없었다.In addition, since the power supply voltage cannot be supplied above the rated power generator, there was no way to compensate for the occurrence of low voltage when a load exceeding the rated output is momentarily applied due to the increase of the load.

또한 발전기의 회전수를 변환시켜야 했기 때문에 전압변동에 따른 응답시간이 늦을 수 있다.(저전압 규정시간 내에 전압을 보상할 수 있다는 근거산출이 발표되어 있지 않다.)In addition, the response time due to voltage fluctuation may be delayed because the number of revolutions of the generator has to be changed. (There is no published estimate that the voltage can be compensated within the low voltage regulation time.)

넷째로, 기존의 변압기 단자를 변환시키는 자동전압조정(AVR) 회로는 전압 변동에 따라 변압기 단자(TR TAP)를 절환하는 방식으로서 저전압에대한 응답시간이 늦은 단점이 있었다.Fourth, the conventional automatic voltage regulation (AVR) circuit for converting the transformer terminal has a disadvantage in that the response time for the low voltage as a method of switching the transformer terminal (TR TAP) in response to the voltage change.

다섯째로, 콘덴서 충전전압 방전으로 정전압을 유지하는 방법에서는 순시 저전압이 발생 했을 때 콘덴서에 저장된 에너지를 사용하여 인버터에서 입력 강하분 만큼의 전압을 발생시켜 입력전원에 직렬로 가산해 주는 보상장치로서 이 저전압 보상기는 콘덴서의 용량 및 크기에 한계가 있어 장시간의 저전압발생 시에는 정전압 유지가 불가능 했다.Fifth, in the method of maintaining constant voltage by discharging the capacitor charging voltage, when the instantaneous low voltage occurs, the inverter generates the voltage equal to the input drop by using the energy stored in the capacitor and adds it in series to the input power. The low voltage compensator has limited capacities and sizes, making it impossible to maintain a constant voltage during long periods of low voltage.

종래의 이동형 발전기나 소형 발전기, 또는 비상 발전기는 부하변동에 따른 전압변동의 발생이 일반 전원(발전소에서 공급되는 상용전원)에서 보다 크게 발생하며, 부하변동이 심하면 이에 따라 전압변동도 심하여 안정전원공급이 어려운 문제점이 있고, 또한 정밀 전압을 요구하는 측정기나 회전기, 각종 전자제품 등을 상기의 이동형 발전기나 소형 발전기, 또는 비상 발전기 등에서 전원을 공급 받아 사용 하고 있을 때 상기의 문제점으로 인하여 정상 기능을 발휘할 수가 없다. 특히 일반 전원(발전소에서 공급되는 상용전원)을 정전 시킨 후 비상 전기 작업시에는 상기의 문제점으로 인하여 비상발전기나 휴대용 발전기에 의한 전기진단이나 측정 작업시 전압변동으로 인한 진단불능으로 산업현장의 원활한 유지보수가 이루어질 수 없는 문제점이 있다Conventional mobile generators, small generators, or emergency generators generate greater voltage fluctuations due to load fluctuations than general power sources (commercial power supplied from power plants). This difficult problem is caused by the above problems when the measuring machine, the rotating machine, the various electronic products, etc., which require precision voltage are supplied from the portable generator, the small generator, or the emergency generator. I can't. In particular, in case of emergency electric work after power failure of general power (commercial power supplied from power plant), the industrial site can be maintained smoothly due to the above problems due to the above-mentioned problems. There is a problem that cannot be repaired.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 출력전압 변동에 따라 저전압 보상제어장치(전력용 반도체장치)를 제어하여 전력 보상용 부하장치(저항기나 히터와 같은 전력소비장치)에서 소비되는 전력을 제어함으로써 출력전압의 변동을 억제하여 발전기 부하전압을 정전압으로 유지함으로써 전력 공급능력 부족으로인한 저전압 발생의 우려가 없고, 발전기 부하 변동으로 인한 전압 변동발생시 발전기의 정전압 복구 응답특성 지연에서 오는 전압변동 현상을 없앨 수 있으며, 장시간의 전압강하 및 부하변동발생시에도 정전압을 유지할 수 있게 하여 발전기(비상용, 휴대용 포함) 및 일반 변압기부하에도 활용이 가능함과 동시에 소형 정밀 제어용 전원공급기에서부터 대형 전력용의 정전압 전원까지 응용이 가능하게 하는 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치를 제공하는데 그 목적 있다.In order to solve the above problems, the present invention controls the low voltage compensation control device (power semiconductor device) in accordance with the output voltage fluctuations to reduce the power consumed by the power compensation load device (power consumption device such as resistor or heater). By suppressing fluctuations in output voltage and maintaining generator load voltage at constant voltage, there is no fear of low voltage caused by insufficient power supply capacity, and voltage fluctuation resulting from delay in response of generator constant voltage recovery when voltage fluctuation occurs due to generator load fluctuation. It can be used for generator (emergency and portable) and general transformer load by maintaining constant voltage even in case of long voltage drop and load fluctuation, and from small precision control power supply to constant voltage power for large power Obtain a power compensation circuit that enables applications The purpose is to provide a constant voltage device for a generator.

도 1은 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치의 구성도;1 is a block diagram of a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치를 구성하는 자동 정전압 제어부의 상세도;2 is a detailed view of an automatic constant voltage controller constituting a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치를 구성하는 저전압 보상용 전력용 반도체부의 상세도;3 is a detailed view of a low voltage compensation power semiconductor unit constituting a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치의 작동 순서도;4 is an operational flowchart of a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit according to the present invention;

도 5는 본 발명이 적용되기 전의 순시 저전압 현상의 주기(시간)를 도시한 파형도;5 is a waveform diagram showing a period (time) of instantaneous low voltage phenomenon before the present invention is applied;

도 6은 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치가 적용되어 전압보상작용이 이루어진 정상부하전압파형을 도시한 파형도;6 is a waveform diagram showing a normal load voltage waveform to which a voltage compensation action is applied by applying a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치를 구성하는 정전압제어부 전력소자의점호각 결정방법을 나타내는 회로도;7 is a circuit diagram showing a call angle determining method of a power device of a constant voltage control unit constituting a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit according to the present invention;

도 8은 본 발명의 점호각 변화에 따른 전력보상용 버퍼부하부의 정전압 작용을 설명하기위한 회로도;8 is a circuit diagram for explaining the constant voltage operation of the power compensation buffer load according to the change in the firing angle of the present invention;

도 9는 본 발명의 정상시의 전력용반도체부의 게이트펄스 및 전압파형도;9 is a gate pulse and voltage waveform diagram of a power semiconductor unit in a normal state of the present invention;

도 10은 본 발명의 전압변동시 점호각 변화에 따른 전력보상용 버퍼부하부의 정전압 작용을 나타내는 파형도이다.FIG. 10 is a waveform diagram illustrating a constant voltage action of a power compensation buffer load according to a change in firing angle during voltage fluctuations of the present invention.

♠도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♠♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawings.

10:부하 20:전압검출부 30:자동정전압제어부10: load 20: voltage detector 30: automatic constant voltage controller

40:제어전원공급부 50:저전압보상용 반도체부40: control power supply unit 50: low voltage compensation semiconductor unit

60:전력보상용 버퍼부하부 70:발전기 31:검출전압 인가부60: power compensation buffer load 70: generator 31: detection voltage applying unit

32:기준전압 인가부 33:비교부 34:정전압제어부32: reference voltage application unit 33: comparison unit 34: constant voltage control unit

501:정상시의 파형 502:전압강하시의 보상파형501: Normal waveform 502: Compensation waveform during voltage drop

503:전압상승시의 보상파형503: compensation waveform at the time of voltage rise

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제철소 이동용 및 비상용 발전기(70)의 부하(10)에 대한 출력전압을 정전압으로 유지하는 장치에 있어서, 상기 발전기(70)의 실제 부하전압을 연속적으로 측정하는 전압검출부(20)와; 상기 전압검출부(20)로부터 측정된 실제 부하전압과 기준전압과의 차이를 연속적으로 비교하여 이 차이 값에 비례하는 변화량을 증폭하여 전력용반도체 제어출력을 발생시키는 자동 정전압 제어부(30)와; 상기 자동 정전압 제어부(30)에서 발생된 전력용반도체 제어출력을 인가받아 전력용 반도체 소자(51)를 이용하여 흐르는 전력을 제어하는 저전압 보상용 전력용 반도체부(50)와; 상기 저전압 보상용 전력용 반도체부(50)에 의하여 제어된 전력을 공급받아 소비하는 전력보상용 버퍼 부하부(60)와; 상기 자동 정전압 제어부(30)와 연결되어 발전기(70)로부터 전원을 제어하여 공급하는 제어전원 공급부(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a device for maintaining the output voltage for the load 10 of the steel mill mobile and emergency generator 70 at a constant voltage, continuously measuring the actual load voltage of the generator 70 A voltage detector 20; An automatic constant voltage controller (30) which continuously compares the difference between the actual load voltage and the reference voltage measured by the voltage detector (20), amplifies a change amount proportional to the difference value, and generates a power semiconductor control output; A low voltage compensation power semiconductor unit 50 for controlling the power flowing by using the power semiconductor element 51 by receiving the power semiconductor control output generated by the automatic constant voltage controller 30; A power compensation buffer load unit 60 for receiving and consuming power controlled by the low voltage compensation power semiconductor unit 50; It is connected to the automatic constant voltage control unit 30 provides a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit, characterized in that consisting of a control power supply 40 for controlling and supplying power from the generator 70.

또한, 본 발명은 상기 자동 정전압 제어부(30)가 상기 전압검출부(20)로부터검출된 전압을 인가하는 검출전압 인가부(31)와, 기준전압을 조정하는 기준전압부(32)와, 상기 검출전압 인가부(31)와 기준전압부(32)로부터 출력된 전압을 비교하는 비교부(33)와, 이로부터 비교 출력된 제어값을 상기 저전압 보상용 전력용 반도체부(50)로 출력하는 정전압 제어부(34)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치를 제공하게 되며,The present invention also provides a detection voltage applying unit 31 for applying the voltage detected by the automatic constant voltage control unit 30 from the voltage detection unit 20, a reference voltage unit 32 for adjusting a reference voltage, and the detection. Comparator 33 for comparing the voltage output from the voltage applying unit 31 and the reference voltage unit 32, and a constant voltage for outputting the control value compared from the output to the low-voltage compensation power semiconductor unit 50 It is to provide a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit, characterized in that the control section 34,

또한, 본 발명은 상기 저전압 보상용 전력용 반도체부(50)가 상기 자동 정전압 제어부(30)에서 발생된 전력용반도체 제어출력을 인가받는 전력용 반도체 소자를 사이리스터(THYRISTOR) 또는 아이 지비티(IGBT) 소자로 구성하여 상기 전력보상용 버퍼 부하부(60)에 제어된 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치를 제공한다.In addition, the present invention is a power semiconductor device to which the low-voltage compensation power semiconductor unit 50 is applied to the power semiconductor control output generated by the automatic constant voltage control unit 30 is a thyristor or an IGBT. It provides a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit, characterized in that configured to supply a controlled power to the power compensation buffer load unit (60).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치를 구성하는 자동 정전압 제어부의 상세도이다.1 is a configuration diagram of a generator constant voltage device having a power compensation circuit according to the present invention, Figure 2 is a detailed view of the automatic constant voltage control unit constituting a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit according to the present invention.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 발전기에서 상용 부하 정격출력의 120% (저전압규정 고려)이상의 용량으로 전력을 발생시키게 하고, 이중에서 잔여전력(정격출력 이상의 전력)은 전력보상용 버퍼부하부(60)에서 소비되고 있다가 부하(LOAD) 변동 시 저전압보상용 전력용반도체(50)를 제어하는 것으로 전력보상용 버퍼부하(60)에 흐르는 전력을 제어(가.감)함으로써 부하변동이 발생하여도 부하측 전압은 정전압을 유지할 수 있게 하는 것으로서 이를 자세히 설명하면 다음과 같다.As shown in Figs. 1 and 2, the generator generates power with a capacity of 120% or more of the commercial load rated output (considering the low voltage regulation), and the remaining power (power above the rated output) is the power compensation buffer load. The load variation is controlled by controlling the power flowing through the power compensation buffer load 60 by controlling the low-voltage compensating power semiconductor 50 when the load 60 changes. Load-side voltage is able to maintain a constant voltage even if it is described in detail as follows.

부하변동으로 부하전압이 변동하면 전압검출부(20)에서는 실제 부하전압을 연속적으로 측정 검출하여 이 전압의 변화량은 자동 정전압제어부(30) 측으로 실제 전압값(ACTUAL VALUE) 즉, 제어값으로 인가되면 자동 정전압제어부(30)의 차동증폭기(33)에서는 이 제어값을 받아, 실제 부하전압과 기준전압과의 차이를 연속적으로 비교하여 이 차이 값에 비례하는 변화량을 증폭하므로서 전력용반도체 제어출력이 발생한다.When the load voltage fluctuates due to the load variation, the voltage detector 20 continuously measures and detects the actual load voltage, and the change amount of the voltage is automatically applied to the automatic constant voltage controller 30 as an actual voltage value, that is, a control value. The differential amplifier 33 of the constant voltage control unit 30 receives this control value, continuously compares the difference between the actual load voltage and the reference voltage, and amplifies the change amount proportional to the difference value, thereby generating a power semiconductor control output. .

이 제어출력은 저전압보상용 전력용반도체(50)로 인가되어, 전력용반도체에 흐르는 전력을 제어하여 전력보상용 버퍼부하(60)에서 소비되고있는 전력을 제어함으로써 부하전압을 정전압으로 유지할 수 있게 한 것이다.This control output is applied to the low voltage compensation power semiconductor 50 to control the power flowing through the power semiconductor to control the power consumed by the power compensation buffer load 60 to maintain the load voltage at a constant voltage. It is.

즉, 정격전압과의 차이만큼 저전압보상용 전력용반도체장치의 전력용 반도체에 게이트 점호각(알파각)을 변화시켜 저전압보상용 버퍼부하장치에서 소비되고있는 전력을 제어(가.감) 함으로써 부하전압을 전기관계규정시간 이내에 정전압으로 유지할 수 있게 한 것이다.That is, the gate firing angle (alpha angle) is changed in the power semiconductor of the low voltage compensation power semiconductor device by the difference with the rated voltage to control (a.) The power consumed by the low voltage compensation buffer load device. The voltage can be maintained at a constant voltage within the electrical regulation time.

도 3은 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치를 구성하는 저전압 보상용 전력용 반도체부의 상세도로서, 자동 정전압제어부에서 전력용 반도체(51)를 제어하여 전원(52)(53)이 전력 보상용 버퍼 부하부(BUFFER LOAD)로 인가되게 한 것이다.3 is a detailed view of a low voltage compensation power semiconductor unit constituting a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit according to the present invention, wherein the automatic power supply 52 controls the power semiconductor 51 in the constant voltage control unit. ) Is applied to the power compensation buffer load unit (BUFFER LOAD).

도 4는 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치의 작동 순서도로서, 부하 연결 후 발전기 기동 및 전압변동 시 정전압으로 유지되는 기능을 순서대로 설명하고 있다.Figure 4 is a flow chart of the operation of the constant voltage device for a generator having a power compensation circuit according to the present invention, illustrating the function of maintaining the constant voltage when the generator starts and voltage changes after the load connection.

도 5는 본 발명이 적용되기 전의 순시 저전압 현상의 주기(시간)를 도시한 파형도로서, 한 개의 싸이클이 16.67밀리초로서 전력용반도체 턴온시간이 짧다는 것을 나타낸다.Fig. 5 is a waveform diagram showing the period (time) of the instantaneous low voltage phenomenon before the present invention is applied, indicating that one cycle is 16.67 milliseconds and the power semiconductor turn-on time is short.

도 6은 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치가 적용되어 전압보상작용이 이루어진 정상부하전압파형을 도시한 파형도를 도시한 것이다.FIG. 6 is a waveform diagram illustrating a normal load voltage waveform in which a voltage compensating action is applied by applying a constant voltage device for a generator having a power compensating circuit according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치를 구성하는 정전압제어부 전력소자의점호각 결정방법을 나타내는 회로도로서, 차동증폭기(331)에 검출된 실제전압(332)과 기준전압(333) 즉, 요구되는 정전압 값이 입력되고 그 차이가 차동증폭기(331)에서 증폭되어 정전압제어부(FIRING UNIT)로 인가되면 점호위상각( )이 결정되어 입력전원과 동기된 게이트펄스를 발생하여 전력용 반도체소자의 게이트로 인가된다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a firing angle determination method of a power device of a constant voltage control unit constituting a constant voltage device for a generator having a power compensation circuit according to an embodiment of the present invention, wherein the actual voltage 332 and the reference voltage ( 333) That is, when the required constant voltage value is input and the difference is amplified by the differential amplifier 331 and applied to the constant voltage controller (FIRING UNIT), the firing phase angle () is determined to generate a gate pulse synchronized with the input power. It is applied to the gate of the semiconductor device for.

본 발명의 점호각 변화에 따른 전력보상용 버퍼부하부의 정전압 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.The constant voltage action of the power compensation buffer load according to the firing angle change of the present invention is described in detail as follows.

도 8은 본 발명의 점호각 변화에 따른 전력보상용 버퍼부하부의 정전압 작용을 설명하기위한 회로도이고, 도 9는 본 발명의 정상시의 전력용반도체부의 게이트펄스 및 전압파형도이며, 도 10은 본 발명의 전압변동시 점호각 변화에 따른 전력보상용 버퍼부하부의 정전압 작용을 나타내는 파형도이다.FIG. 8 is a circuit diagram illustrating the constant voltage operation of the power compensation buffer load according to the change of the firing angle of the present invention. FIG. 9 is a gate pulse and voltage waveform diagram of the power semiconductor unit in the normal state of the present invention. The waveform diagram showing the constant voltage action of the power compensation buffer load according to the change in the firing angle during the voltage fluctuation of the present invention.

도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 부하(10) 전압이 변동하지 않는 정상상태에서는 제9도와 같은 위상각( 90도)을 가진 게이트펄스 점호위상각이 발생되어 TH1에는 E01과 같은 파형이 발생되고 TH2에는 E02와 같은 파형이 발생되어 부하전압을 정상전압으로 유지하고 있다가 부하변동으로 부하전압 강하 시에는, 도 10의 (A)도에 도시된 바와 같이, 전압 강하량에 따라 게이트 점호타이밍이 결정되어 게이트펄스 위상각이 증가하여 전력용반도체 TH1과 TH2에는 각각 E1, E2와 같은 파형이 발생한다.As shown in FIGS. 8 to 9, in a steady state in which the voltage of the load 10 does not fluctuate, a gate pulse firing phase angle having a phase angle (90 degrees) as shown in FIG. 9 is generated, and a waveform such as E01 is generated in TH1. And a waveform such as E02 is generated at TH2 to maintain the load voltage at a normal voltage, and when the load voltage drops due to the load variation, as shown in FIG. 10A, gate firing timing according to the voltage drop amount. As a result, the gate pulse phase angle is increased to generate waveforms such as E1 and E2 in the power semiconductors TH1 and TH2, respectively.

그리고 부하변동으로 부하전압 증가 시에는, 도 10의 (B)도에 도시된 바와 같이, 전압증가량에 따라 게이트펄스 위상각이 감소하여 전력용반도체 TH1과 TH2에는 각각 E3,E4와 같은 파형이 발생한다.When the load voltage increases due to the load variation, as shown in FIG. 10B, the gate pulse phase angle decreases according to the increase in voltage, and waveforms such as E3 and E4 are generated in the power semiconductors TH1 and TH2, respectively. do.

이와 같은 전압보상작용으로 인하여 전력보상용 버퍼부하와 병렬로 연결되어있는 부하(10)의 전압이 정전압으로 유지될 수 있는 것이다.Due to the voltage compensation action, the voltage of the load 10 connected in parallel with the power compensation buffer load can be maintained at a constant voltage.

게이트펄스 각의 변화에 따른 전력보상용 버퍼부하(60)양단 전압변화는 다음의 공식으로 계산된다.The voltage change across the power compensation buffer load 60 according to the change of the gate pulse angle is calculated by the following formula.

E : 전력보상용 버퍼부하 평균전압E: Average voltage of buffer load for power compensation

본 발명의 특징을 다시 한번 설명하면 다음과 같다.Once again, the features of the present invention will be described.

일반으로 전원전압의 변동(전압 강하나 전압상승)은 전원전압의 공급용량 부족으로 인하여 나타나며 일반전원(발전소에서 공급되는 상용전원) 의 경우 특별한경우를 제외하고는 전원공급용량부족 현상이 거의 없으나 소형(휴대용 발전기 혹은 비상발전기)발전기에서 발생되는 전원은 공급용량이 제한되어있어 부하변동에 따라 발생되는 전원전압의 변동이 심하게 나타날 수 있다.In general, fluctuations in power supply voltage (voltage drop or voltage rise) are caused by insufficient supply capacity of power supply voltage. In general power supply (commercial power supply from power plant), there is almost no shortage of power supply capacity except in special cases. The power generated from generators (portable generators or emergency generators) is limited in supply capacity, which can lead to severe fluctuations in the power supply voltage caused by load changes.

그러므로 이러한 문제점을 해결하기 위하여 소형(휴대용 발전기 혹은 비상발전기)발전기에서 정격보다 높은(120%이상-전원전압변동 허용 폭 고려) 전력을 발생 시키면서 정격전력이외의 잔여전력은 버퍼부하장치에서 소비하고 있다가 부하변동에 따른 전압 변동 시 전력용 반도체장치를 제어하여 버퍼 부하장치에서 소비되고 있던 전력을 부하로 돌려주어 전압의 변동을 방지함으로써 정전압을 유지할 수 있게 한 것이다.Therefore, in order to solve this problem, a small (portable generator or emergency generator) generator generates power higher than the rated value (more than 120%-considering the allowable voltage fluctuation width), and the remaining power other than the rated power is consumed by the buffer load device. When the voltage fluctuates due to the load fluctuation, the power semiconductor device is controlled to return the power consumed by the buffer load to the load to prevent the voltage from fluctuating so that the constant voltage can be maintained.

따라서, 본 발명에 의하면 저전압보상용 전력보상장치를 사용하기 때문에 발전기(특히 비상용 및 휴대용 소형 발전기)의 전력공급능력 부족에서 오는 전원전압변동(특히 저 전압발생)에도 정전압으로 제어가 가능하게 되었고, 연속적인 전압검출 및 보상이 신속하게 이루어질 수 있게 하여 규정시간 이내에 정전압으로 안정된 전원공급이 이루어질 수 있게 한 것으로 제철소 정전작업시 요구되는 비상용 발전기의 정전압 규정을 충족시킬 수 있도록 하였으며,Therefore, according to the present invention, since the low voltage compensation power compensation device is used, the control of the power supply voltage fluctuation (especially low voltage generation) resulting from the lack of power supply capability of the generator (especially for the emergency and portable small generators) is enabled. It enables the continuous voltage detection and compensation to be made quickly so that a stable power supply with a constant voltage can be achieved within the prescribed time, and it can meet the constant voltage regulation of the emergency generator required for power outages of steel mills.

또한, 본 발명의 핵심장치인 전력 보상용 버퍼부하 및 이를 제어하기위한 전력용 반도체 장치부를 포함하는 정전압 제어장치는 제철소 정전 작업용 발전기에서 뿐만 아니라 일반 변압기 부하 에서도 응용이 될 수 있을 것으로 기대되어 정전압이 요구되는 산업용 전기 제어시스템 및 전기구동 드라이브장치의 보다 안정적인전원공급을 할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, the constant voltage control device including the power compensation buffer load, which is the core device of the present invention, and the power semiconductor device unit for controlling the same, is expected to be applicable to general transformer loads as well as generators for steelworks blackout work. It can be expected to provide more stable power supply of the required industrial electric control system and electric drive drive device.

Claims (3)

제철소 이동용 및 비상용 발전기(70)의 부하(10)에 대한 출력전압을 정전압으로 유지하는 장치에 있어서,In the apparatus for maintaining the output voltage to the load 10 of the steel mill mobile and emergency generator 70 at a constant voltage, 상기 발전기(70)의 실제 부하전압을 연속적으로 측정하는 전압검출부(20)와;A voltage detector 20 which continuously measures the actual load voltage of the generator 70; 상기 전압검출부(20)로부터 측정된 실제 부하전압과 기준전압과의 차이를 연속적으로 비교하여 이 차이 값에 비례하는 변화량을 증폭하여 전력용반도체 제어출력을 발생시키는 자동 정전압 제어부(30)와;An automatic constant voltage controller (30) which continuously compares the difference between the actual load voltage and the reference voltage measured by the voltage detector (20), amplifies a change amount proportional to the difference value, and generates a power semiconductor control output; 상기 자동 정전압 제어부(30)에서 발생된 전력용반도체 제어출력을 인가받아 전력용 반도체 소자(51)를 이용하여 흐르는 전력을 제어하는 저전압 보상용 전력용 반도체부(50)와;A low voltage compensation power semiconductor unit 50 for controlling the power flowing by using the power semiconductor element 51 by receiving the power semiconductor control output generated by the automatic constant voltage controller 30; 상기 저전압 보상용 전력용 반도체부(50)에 의하여 제어된 전력을 공급받아 소비하는 전력보상용 버퍼 부하부(60)와;A power compensation buffer load unit 60 for receiving and consuming power controlled by the low voltage compensation power semiconductor unit 50; 상기 자동 정전압 제어부(30)와 연결되어 발전기(70)로부터 전원을 제어하여 공급하는 제어전원 공급부(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치.The constant voltage device for a generator having a power compensation circuit, characterized in that the control power supply unit 40 is connected to the automatic constant voltage control unit 30 to control and supply power from the generator 70. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자동 정전압 제어부(30)는 상기 전압검출부(20)로부터 검출된 전압을 인가하는 검출전압 인가부(31)와, 기준전압을 조정하는 기준전압부(32)와, 상기 검출전압 인가부(31)와 기준전압부(32)로부터 출력된 전압을 비교하는 비교부(33)와, 이로부터 비교 출력된 제어값을 상기 저전압 보상용 전력용 반도체부(50)로 출력하는 정전압 제어부(34)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치.The automatic constant voltage controller 30 includes a detection voltage applying unit 31 for applying a voltage detected from the voltage detector 20, a reference voltage unit 32 for adjusting a reference voltage, and the detection voltage applying unit 31. ) And a comparison unit 33 for comparing the voltage output from the reference voltage unit 32, and a constant voltage control unit 34 for outputting the control value compared therefrom to the power semiconductor unit 50 for the low voltage compensation. A constant voltage device for a generator having a power compensation circuit, characterized in that the configuration. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저전압 보상용 전력용 반도체부(50)는 상기 자동 정전압 제어부(30)에서 발생된 전력용반도체 제어출력을 인가받는 전력용 반도체 소자를 사이리스터(THYRISTOR) 또는 아이 지비티(IGBT) 소자로 구성하여 상기 전력보상용 버퍼 부하부(60)에 제어된 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 전력보상회로를 구비한 발전기용 정전압 장치.The low voltage compensation power semiconductor unit 50 is configured as a thyristor or an IGBT device to receive the power semiconductor device to which the power semiconductor control output generated by the automatic constant voltage controller 30 is applied. A constant voltage device for a generator having a power compensation circuit, characterized in that for supplying controlled power to the power compensation buffer load unit (60).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100864682B1 (en) * 2007-03-14 2008-10-23 동일이에스디(주) Static Voltage Adjuster
KR20140062554A (en) * 2012-11-12 2014-05-26 삼성전자주식회사 Memory controller and user system including the same
KR200485261Y1 (en) 2016-10-17 2017-12-13 주식회사 대지약품 an injector of no needle

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