KR20060117560A - 전압 변동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전압 변동 장치에 관한 것으로, 종래에는 탭 변압기와 다수의 스위치를 구성되어 전압 변동의 제어가 정밀하지 못하며 비경제적인 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 슬라이닥스 변압기를 이용한 전압 변동 장치로써, 슬라이닥스 코일, 입력측과 연결되는 입력 탭, 및 상기 슬라이닥스 코일에 접촉되는 출력 접점부를 구비하고, 입력 전압을 가변하여 조정 전압을 출력하는 슬라이닥스 변압기와; 상기 입력 탭과 부하 사이에 연결되어, 상기 입력 전압을 스위칭하는 입력 전압 스위치와; 상기 출력 접점부와 부하 사이에 연결되어, 상기 조정 전압을 스위칭하는 조정 전압 스위치로 구성되어 전압을 정밀하게 변동시키고 경제적이고 간단하게 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

전압 변동 장치{APPARATUS FOR GENERATING VOLTAGE SAG AND VOLTAGE SWELL}

도 1은 종래의 탭 변압기를 이용한 전압 변동 장치 구성도.

도 2는 본 발명의 슬라이닥스 변압기를 이용한 전압 변동 장치 구성도.

도 3은 본 발명의 슬라이닥스 구동부 동작 설명도.

도 4는 본 발명의 전압 변동 장치 동작을 설명하는 전압 파형도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

20, 30: 슬라이닥스 변압기 21, 31: 입력 탭

22, 32: 슬라이닥스 코일 23, 33: 출력 접점부

24a: 입력 전압 스위치 22b: 조정 전압 스위치

31: 슬라이닥스 구동부 32: 슬라이닥스 제어부

본 발명은 전압 변동 장치에 관한 것으로, 특히 슬라이닥스 변압기를 이용하여 순간적으로 전압을 강하시키거나 상승시킬 수 있는 전압 변동 장치에 관한 것이다.

전력 계통에 지락이나 단락과 같은 사고가 발생할 경우, 사고 발생 지점의 차단기가 동작하여 전력을 차단하여 인근 계통에 사고가 확대되지 않도록 한다. 그러나 차단기가 이러한 사고를 감지하여 차단할 때까지 약간의 시간이 지연되기 때문에, 차단기가 동작하기 전까지 사고 발생 지점의 인근 계통에는 순간적인 전압강하(voltage sag)나 전압상승(voltage swell)과 같은 현상이 발생한다.

이러한 순간적인 전압강하와 전압상승으로 인해, 전기 기기나 전자 제품의 오동작이나, 셧다운(Shutdown)이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 위험을 방지하기 위해, 전기 기기나 전자 제품의 설계시에 순간적인 전압 강하나 전압 상승에 따른 영향을 미리 시험할 필요가 있다.

이를 시험하기 위해 실제로 전력 계통에 이상을 발생시켜서 순간적인 전압강하나 상승을 발생시킬 수는 없기 때문에, 순간적인 전압강하나 전압 상승을 발생시키는 전압 변동 장치가 필요하다.

종래의 전압 변동 장치는 다수의 탭들을 가진 변압기와 상기 탭들에 연결된 스위칭 소자를 구비하고, 상기 스위칭 소자의 스위칭에 의해 탭 변압기 권선비를 선택함으로써, 전압강하 및 전압상승을 발생시키도록 동작한다.

이하 도면을 참조하여 종래의 전압 변동 장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 탭 변압기를 이용한 전압 변동 장치 구성도인데, 이에 도시된 바와 같이, 다수의 2차측 탭(11)들을 구비한 탭 변압기(10)와, 상기 2차측 탭(11)들에 연결된 다수의 다이리스터(thyristor, 12)들로 이루어진다.

순간 전압강하를 발생시키려는 경우, 탭 변압기(10)의 2차측 탭(11)들 중에서 1 이하의 탭 변압기 권선비와 연관된 2차측 탭(11)과 연결된 다이리스터 스위치(12)를 턴온하여, 출력 전압을 입력 전압보다 낮은 값으로 순간적으로 강하(sag)시킨다. 다시 입력 전압으로 복귀하고자 할 때는 현재 연결된 2차 탭(11)의 다이리스터 스위치(12)를 턴오프하고 권선비 1과 연관된 2차측 탭(11)과 연결된 다이리스터 스위치(12)를 턴온시킨다.

순간 전압상승의 경우, 순간 전압강하의 경우와 반대로, 탭 변압기(10)의 2차측 탭(11)들 중에서 1 이상의 탭 변압기 권선비와 연관된 2차측 탭(11)과 연결된 다이리스터 스위치(12)를 턴온하여, 출력 전압을 입력 전압보다 높은 값으로 순간적으로 상승(sag)시킨다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 종래 기술의 문제점은 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 종래 기술은 전압강하 또는 전압상승의 정밀도가 탭 변압기의 탭의 수에 의존하는 문제가 있다. 즉 변압기의 크기는 한정이 되어 있고, 이 한정된 크기에서 탭을 내는 것은 한계가 있으며, 탭 전압이 불연속적일 수밖에 없기 때문에, 전압강하와 전압상승을 정밀하게 제어하기 어렵다.

둘째, 종래 기술은 탭 변압기와 연결된 다이리스터 스위치의 수가 탭 수와 동일하기 때문에, 정밀도를 높이게 되면 동시에 다이리스터 스위치의 수가 증가하게 되어 제조 비용이 증가하게 되는 단점이 있다.

즉, 한 개의 변압기에 탭을 여러 개 설치하는 것도 무리이지만 탭의 수가 증가하게 되면, 아울러 연결되는 스위칭 소자의 수도 증가하게 되어 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다. 또한, 탭의 전압은 불연속적인 전압이므로 전압을 조정하는 정밀도에 한계가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 슬라이닥스 변압기와 이에 연결된 스위칭 소자를 이용하여 순간적인 전압강하나 전압상승을 발생시키도록 함으로써, 전압 변동을 정밀하게 제어할 수 있고, 경제적으로 제조할 수 있는 전압 변동 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 슬라이닥스 변압기를 이용한 전압 변동 장치로써, 슬라이닥스 코일, 입력측과 연결되는 입력 탭, 및 상기 슬라이닥스 코일에 접촉되는 출력 접점부를 구비하고, 입력 전압을 가변하여 조정 전압을 출력하는 슬라이닥스 변압기와; 상기 입력 탭과 부하 사이에 연결되어, 상기 입력 전압을 스위칭하는 입력 전압 스위치와; 상기 출력 접점부와 부하 사이에 연결되어, 상기 조정 전압을 스위칭하는 조정 전압 스위치를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 슬라이닥스 변압기를 이용한 전압 변동 장치 구성도인데, 이에 도시된 바와 같이, 입력측과 연결된 입력 탭(21), 슬라이닥스 코일(22), 및 상기 슬라이닥스 코일(21)과 가변 접촉되는 출력 접점부(23)를 포함한 슬라이닥스 변압기(20)와; 입력 측과 부하측 사이에 연결된 입력 전압 스위치(24a)와; 상기 출력 접점부(23)와 부하 사이에 연결된 조정 전압 스위치(24b)로 이루어진다.

상기 슬라이닥스 변압기(20)는 권선비를 조정하기 위해 다수의 탭을 사용하는 대신, 슬라이닥스 코일(21) 상에서 가변 접촉되는 출력 접점부(23)를 구비하여, 상기 출력 접점부(23)가 접촉되는 슬라이닥스 코일(21) 상의 위치에 따라 권선비가 결정되고, 이에 따라 입력 전압을 변압하여 출력한다.

상기 입력 전압 스위치(24a)는 입력과 부하 사이를 직접 연결하고, 상기 조정 전압 스위치(24b)는 상기 출력 접점부(24b)와 부하 사이를 연결한다. 여기에서 입력 전압 스위치(24a)와 조정 전압 스위치(24b)는 고속 스위칭이 가능한 스위치, 특히 IGBT나 MOSFET같은 반도체 스위칭 소자로 이루어진다.

도 3은 본 발명의 슬라이닥스 구동부의 동작 설명도인데, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명은 바람직하게는 출력 접점부(23)를 구동하는 슬라이닥스 구동부(31)와, 이를 제어하는 슬라이닥스 제어부(32)를 추가로 구비하여, 슬라이닥스 변압기의 권선비를 제어한다. 상기 슬라이닥스 구동부(31)는 예를 들어 모터(31a)로서 구성되고, 상기 슬라이닥스 제어부는 비교기(32a)와 제어기(32b)로 이루어진다.

도 4는 본 발명의 전압 변동 장치 동작을 설명하는 전압 파형도인데, 입력 전압(Vin) 파형(401), 조정 전압(Vadj) 파형(402), 입력 전압 스위치(24a) 파형(403), 조정 전압 스위치(24b) 파형(404), 및 출력 전압(Vout) 파형(405)을 동일한 시간 축에 따라 도시하고 있다.

이하, 도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명의 동작을 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 부하에 입력 전압(Vin)과 동일한 출력 전압(Vout)을 제공하고자 하는 경우, 입력 전압 스위치(24a)를 턴온하고, 조정 전압 스위치(24b)를 턴오프한다(도 4의 0~t1 구간 참조).

이후에, 입력 전압(Vin)보다 낮은 조정 전압(Vadj)을 출력 전압(Vout)으로 하고자 하는 경우, 입력 전압 스위치(24a)를 턴오프시키고, 조정 전압 스위치(24b)를 턴온한다(도 4의 t1~t2 구간 참조).

여기에서, 출력 접점부(23)는 1 이하의 권선비를 달성하는 슬라이닥스 코일(21) 상의 위치에 접촉되어야 한다. 또한, 양 스위치(24a, 24b) 사이의 단락을 방지하기 위해, 상기 입력 전압 스위치(24a)를 턴오프시킨후 소정의 지연시간 후에 입력 전압 스위치(24b)를 턴오프하거나, 양 스위치(24a, 24b) 사이에 인터로크(interlock) 회로를 구성할 수 있다. 바람직하게는, 빠른 스위칭을 위해, 상기 스위치들(24a, 24b)은 반도체 스위칭 소자를 포함할 수 있다.

다시, 입력 전압(Vin)을 출력 전압(Vout)으로 하고자 하는 경우, 조정 전압 스위치(24b)를 턴오프시키고, 입력 전압 스위치(24a)를 턴오프한다(도 4의 t2 이후 구간 참조).

이와 반대로, 입력 전압(Vin)을 상승시키고자 하는 경우에는, 상기 출력 접점부(23)를 1 이상의 권선비를 달성하는 슬라이닥스 코일(21) 상의 위치에 접촉되도록 하면 되고, 나머지 동작은 상기 전압 강하의 경우와 동일하다.

이하, 도 3을 참조하여 상기 출력 접점부(23)를 슬라이닥스 코일(21) 상의 원하는 위치로 이동시켜, 원하는 슬라이닥스 변압기의 권선비를 달성하는 동작을 설명한다.

출력하려는 기준 전압(Vref)과 조정 전압(Vadj)과의 차이값을 비교기(32a)에서 검출하고, 제어기(32b)는 상기 차이값을 연산하여 제어 신호를 출력하며, 슬라이닥스 구동부(31)는 상기 제어 신호에 따라 모터(31a)를 구동한다. 상기 모터(31a)의 구동에 따라, 상기 모터(31a)에 연결된 출력 접점부(23)는 회전하여, 슬라이닥스 코일(21)과의 접촉점 위치가 변동된다.

결과적으로, 슬라이닥스 변압기(20)의 권선비가 바뀌고, 이에 따라 조정 전압은 기존 전압과 동일하거나 그에 근접하게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위는 상기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되고, 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해지는 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형들이 가능하다는 것은 당업자에 자명할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 슬라이닥스 변압기와 소수의 스위칭 소자를 이용하여 전압 변동 장치를 구성함으로써, 전압을 정밀하게 변동시킬 수 있고, 간단하고 경제적으로 제조할 수 있는 전압 변동 장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 슬라이닥스 변압기를 이용한 전압 변동 장치로써,

   슬라이닥스 코일, 입력측과 연결되는 입력 탭, 및 상기 슬라이닥스 코일에 접촉되는 출력 접점부를 구비하고, 입력 전압을 가변하여 조정 전압을 출력하는 슬라이닥스 변압기와;

   상기 입력 탭과 부하 사이에 연결되어, 상기 입력 전압을 스위칭하는 입력 전압 스위치와;

   상기 출력 접점부와 부하 사이에 연결되어, 상기 조정 전압을 스위칭하는 조정 전압 스위치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전압 변동 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   검출된 조정 전압과 미리 설정된 기준 전압을 비교하여 양 전압의 차이값을 검출하고, 상기 차이값에 따라 슬라이닥스 제어 신호를 출력하는 슬라이닥스 제어부와;

   상기 제어 신호에 따라, 상기 출력 접점부가 상기 슬라이닥스 코일과 접촉된 위치를 가변시키는 슬라이닥스 구동부를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전압 변동 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 입력 전압 스위치와 상기 조정 전압 스위치는 반도체 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변동 장치.

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