KR20060125282A - The hi-efficiency uninterruptible inverter - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 고효율무정전인버터장치의 흐름도1 is a flow chart of a high efficiency uninterruptible inverter device of the present invention
도 2는 본 발명의 바람직한 구성을 보인 상세도2 is a detailed view showing a preferred configuration of the present invention
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 고효율무정전인버터 장치의 구성 회로도3 is a circuit diagram illustrating a high efficiency uninterruptible inverter device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 보여주는 회로도 4 is a circuit diagram illustrating another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 예시도5 is an exemplary view showing a preferred embodiment of the present invention
도 6은 본 발명의 실시 예를 나타내는 또 다른 예시도Figure 6 is another exemplary view showing an embodiment of the present invention
* 도면의 주요부분에 사용된 주요부호의 설명 *Explanation of the main symbols used in the main part of the drawing
1: 입력전원단자 2: 출력전원단자1: input power terminal 2: output power terminal
3: 축전기 연결단자 4: 전기설비(예: 모터)3: capacitor connection 4: electrical equipment (eg motor)
5: 전원부(SMPS) 6: 충전제어부 5: power supply (SMPS) 6: charge control unit
7: 방전제어부 8: 축전기(축전지) 7: discharge control unit 8: capacitor (battery)
9: 경보표시장치 10: 디지털조작부9: Alarm display device 10: Digital control unit
11: 인터페이스부 12: 원격통신부11: interface unit 12: remote communication unit
13: 무순단동기절체부13: Non-Synthetic Synchronous Transfer
100: 정현파역변환(Inverter)부 200: PWM정류부(Converter)100: sine wave inverter 200: PWM rectifier (Converter)
300: 마이컴 제어부300: microcomputer control unit
본 발명은 입력되는 상용교류전원을 필요에 따라 전압과주파수를 변환하여 공급하는 인버터장치에 있어서,The present invention is an inverter device for supplying a commercial AC power input by converting the voltage and frequency as needed,
인버터장치로 입력되는 상용교류전원을 고효율적인 정류방식을 구성하여 직류전원으로 정류(Converter)시켜 안정된 직류전원을 역변환(Inverter)부로 공급하고 입력되는 상용전원이 규정된 허용범위를 벗어나거나 중단(정전)될 때에도 축전기에 충전된 직류전원이 역변환부에 무순단 상태로 공급되며 역변환부는 설정(Program)된 전압과주파수의 정현파교류전원으로 계속 변환시켜 출력하므로 인버터장치의 전원을 사용하는 부하전기설비를 정지됨 없이 계속적으로 동작하도록 하는 고효율무정전인버터장치와 그 구성방법에 대한 것이다. The commercial AC power input to the inverter device is commutated to DC power by constructing a high efficiency rectification method and supplying stable DC power to the inverter part, and the commercial power input is out of the specified allowable range or stopped. The DC power charged to the capacitor is supplied in an inverted state to the inverting part, and the inverting part continuously converts and outputs the sine wave AC power of the programmed voltage and frequency to output the load electrical equipment using the power of the inverter device. The present invention relates to a high efficiency uninterruptible inverter device for continuous operation without stopping and a method of constructing the same.
종래에는 전압과주파수를 변환하기 위해서는 상용교류전원을 공급받아 정류반도체(Diode, SCR)로 정류시키거나 위상제어 하여 직류전원으로 순변환(Converter)후 정류된 직류전원을 역변환(Inverter)부에서 반도체 스위칭소자 (Transistor, SCR, GTO, IGBT 등)를 이용하여 고주파 스위칭 방식으로 설정된 교류전원으로 역변환(Inverter)시키고 고주파 교류 전압을 출력하므로 용도가 한정된 모터제어전원용으로 사용되며 모터의 회전속도나 회전방향을 제어 하였다.Conventionally, in order to convert voltage and frequency, a commercial AC power is supplied to rectify or rectify the rectified semiconductor (Diode, SCR) or phase control, and then convert the rectified DC power to a DC power by converting the semiconductor into an inverter. It is used for motor control power supply with limited use because it inverts to AC power set by high frequency switching method by using switching elements (Transistor, SCR, GTO, IGBT, etc.) and outputs high frequency AC voltage. Was controlled.
상기와 같은 정류방식에서는 교류전원을 직류전원으로 위상제어나 정류반도체(Diode)로 정류(Converter)시키면 정류되는 과정에서 특정고주파 전류가 많이 발생되며 특정고주파전류로 인하여 입력교류전원을 왜곡 시켜서 주변전기설비에 장애를 유발시키며 낮은 역율과 변환효율 저하로 유료에너지 소비가 증가된다.In the rectification method as described above, when AC power is converted to DC control by phase control or rectifying semiconductor (Diode), a certain high frequency current is generated in the rectifying process, and the input AC power is distorted due to the specific high frequency current. It causes an obstacle to the equipment, and pay energy consumption is increased due to low power factor and lower conversion efficiency.
또한 입력되는 상용교류전원이 허용범위를 초과하여 입력되는 경우나 공급중단(정전)이 발생되면 정류부(Converter)부 및 역변환(Inverter)부는 즉시 공급전압이상으로 가동을 멈추고 회전(동작)하던 모터도 정지하게 되면서 모터를 통하여 작동되는 설비들(펌프, FAN, 회전기계, 엘리베이터 등)도 정지하게 될 때에 열 교환 장치, 압력제어장치, 속도제어장치, 기계장치 등에 있어서 회전관성이 서로 달라서 제품의 불량 및 가동설비의 심각한 장애로 정상 복구에 따른 시간과 비용이 많이 발생 되며 엘리베이터와 같이 사람이 이용하는 시설에서는 이용자들이 안전을 보장받지 못하게 된다.In addition, if the commercial AC power input exceeds the allowable range or if supply interruption occurs (power outage), the converter and the inverter immediately stop the operation above the supply voltage and rotate the motor. When the equipments (pumps, fan, rotary machines, elevators, etc.) operated by the motors are stopped and also stop, the rotational inertia in the heat exchanger, pressure control device, speed control device, mechanical device, etc. And serious failure of the operation equipment is a lot of time and cost in accordance with the normal recovery, and in the facilities used by people, such as elevators, users are not guaranteed safety.
이와 같은 문제점을 보완하기 위한 기존의 방안은 고가의 비상전원설비(UPS, 발전기 등)를 구비하여 그 전원을 인버터장치나 모터의 전원으로 공급하여 일정시간 동안 사용하였다. 또 다른 방법으로는 모터나 인버터장치의 입력전원을 이중화 하여 평상시 입력1(상용전원)으로 사용되다가 입력1(상용전원)이 정격범위를 초과 하거나 장애가 발생되면 입력2(비상전원)로 수동전환 시키거나 전자접촉기를 이용하여 비상전원이 인버터장치나 모터 전원에 공급되도록 하는 방식으로 사용되었으며 비상전원으로 전환되는 순간이나 비상전원이 정상공급 될 시간동안 정류부와 인버터부로 공급되는 입력전원의 순간 정전이나 전압불안정상태로 인하여 일시적인 정지현상이나 동작이상이 인버터장치와 모터에 발생되어 전체설비에 영향을 미치게 된다.Existing measures to compensate for this problem are equipped with expensive emergency power equipment (UPS, generator, etc.) and used for a predetermined time by supplying the power to the power of the inverter device or motor. Another method is to duplicate the input power of the motor or inverter device and use it as the input 1 (commercial power) normally, and then manually switch to the input 2 (emergency power) if the input 1 (commercial power) exceeds the rated range or a fault occurs. It is used in such a way that emergency power is supplied to inverter device or motor power by using magnetic contactor, and momentary power failure or voltage of input power supplied to rectifier and inverter part during the time of switching to emergency power or normal power supply time. Due to instability, temporary stoppages or malfunctions occur in the inverter device and the motor, which affects the entire installation.
또 다른 예로는 별도의 충전기를 이용하며 입력전원을 축전지에 충전시키고 축전지의 직류전원을 별도의 보조전원(보조인버터)장치로 공급하여 주전원장치가 정전 등의 이상으로 정지되면 보조전원장치로 전환하여 사용하기도 하나 절체시간과 공급전압 및 주파수와 위상차이로 인버터장치와 전기설비(모터)에 전기적 충격이 발생되고 가해지는 충격으로 과전류발생이나 장비의 고장을 유발시킬 수 있으며, 설비가 이중으로 되어야 하는 문제점이 있다.As another example, a separate charger is used to charge the input power to the battery and supply the DC power of the battery to a separate auxiliary power (auxiliary inverter) device. Although it may be used, electric shock is generated on the inverter device and electric equipment (motor) due to the switching time, supply voltage, frequency, and phase difference, and it may cause overcurrent or equipment failure, and the equipment should be doubled. There is a problem.
상기와 같은 종래의 비상전원설비(무정전전원장치, 발전기 등)를 사용하는 경우에 모터나 인버터장치를 운전하면 모터나 인버터장치의 고주파전류에 의해 발전기의 출력전압파형이 왜곡되거나 이상과열현상이 발생되므로 이러한 문제를 방지하기 위해서는 사용하고 있는 모터나 인버터장치의 용량보다 더 큰 용량(3-6배)의 이중화전원설비로 구성되어야 하나 PWM정류방식 에서는 인버터장치용량의 1.1배 용량으로 정상운전이 가능하므로 여러 측면에서 합리적이고 인경제적인 방법이며 종 래의 운전방식에서는 이중화전원설비구성에 따른 비용과 설치 공간, 유지보수비용, 신뢰성과 효율성 및 안정성이 먼저 검토되어야 할 것이다. When using a conventional emergency power equipment (uninterruptible power supply, generator, etc.) as described above, if the motor or inverter is operated, the output voltage waveform of the generator is distorted or abnormal overheating occurs due to the high frequency current of the motor or inverter. Therefore, in order to prevent such a problem, it should be composed of a redundant power equipment with a capacity (3-6 times) larger than the capacity of the motor or inverter device being used, but in the PWM rectification method, the normal operation is possible with 1.1 times the capacity of the inverter device. Therefore, it is a rational and economical method in many aspects. In the conventional operation method, the cost, installation space, maintenance cost, reliability, efficiency, and stability of the redundant power plant configuration should be examined first.
특히, 석유화학, 반도체, 제련, 섬유장비, 엘리베이터 등의 설비에 있어서 더욱더 신뢰성 있는 정밀한 제어와 안전을 필요로 하며 효율적으로 전기설비(모터)들이 운용될 수 있도록 안정적인 전원공급이 가능하고 경제적이며 정전 시에도 사용이 가능한 고효율의 무정전인버터장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.In particular, petrochemical, semiconductor, smelting, textile equipment, elevators, etc. require more reliable and precise control and safety, and stable power supply for efficient operation of electrical equipment (motors), economical and power outages. There is an urgent need for the development of a high-efficiency uninterruptible inverter device that can be used even in the city.
이에 본 발명은 상기의 같은 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 그 구성이 아주 간단하면서도 효율적이고 안정적인 방법으로 모터나 전기설비에 전원을 공급할 수 있는 전압주파수변환장치인 고효율무정전인버터장치를 발명한 것으로,Accordingly, the present invention is to invent a high efficiency uninterruptible inverter device that is a voltage frequency conversion device that can supply power to a motor or an electrical installation in a very simple, efficient and stable way to solve the above various problems,
전기설비(모터)용 고효율무정전인버터장치의 구성은 입력되는 상용교류전원을 마이크로프로세스(마이컴)와 프로그램을 이용하여 PWM제어회로가 포함된 디지털제어회로와 IGBT반도체소자로 집합된 IPM(Intelligent Power Module)전력반도체소자로 구성된 전력변환부를 각각 구성하고, 정류부는 입력교류전원을 직류전원으로 변환(Converter)시키며 안정된 직류전원을 다시 필요로 하는 전압과주파수의 정현파교류전원으로 역변환(Inverter)동작하여 전기설비(모터)에 고조파 성분이 없는 양질의 정현파교류전원을 공급하도록 구성되며, The construction of high efficiency uninterruptible inverter device for electric equipment (motor) uses IPC (Intelligent Power Module) which is composed of digital control circuit including PWM control circuit and IGBT semiconductor element by using microprocessor (microcom) and program. Each power converter consists of power semiconductor elements, and the rectifier converts the input AC power into DC power and converts the DC power into a sinusoidal AC power supply that requires stable DC power. It is configured to supply high quality sinusoidal AC power without harmonics to the equipment (motor),
직류전원 측에 충전(Charge)제어부와 전기에너지를 저장할 수 있는 축전기(축전지)를 설치하고 여기에 순방향 직류전원공급이 가능하도록 방전(Discharge)제어부를 연결 구성시키며 평상시 충전제어부는 충전작용으로 축전기(축전지)에 충전되며, 입력되는 전원이 허용범위를 초과하여 입력되거나 입력중단(정전)이 발생되면 축전기(축전지)에 저장된 전기에너지를 방전(Discharge)제어부를 통하여 무순단 상태로 정현파역변환(Inverter)부에 공급시켜서 계속적으로 직류전원을 설정(Program)된 정현파교류전원으로 역변환 하여 일정시간동안 전기설비(모터)에 전기를 안정되게 공급하며 인버터장치의 장애나 유지보수 시에도 부하설비(모터)를 무정지 상태로 동작가능 하도록 입력전원이나 비상전원에 대하여 양방향 무순단 동기절체방식의 바이패스를 구성시키고 입력전원 측에 고조파 전류 발생과 왜율을 최소하 시키고 입력 역율을 향상시켜서 효율을 증대하고 교류 출력전원을 정현파교류전원이 되도록 하여 부하 전기설비에 고조파전원으로 인한 부담을 주지 않는 고효율 무정전인버터 장치의 제공을 그 기술적과제로서 발명한 것이다.Install a charge control unit and a capacitor (storage battery) to store electrical energy on the DC power side, and connect the discharge control unit to enable forward DC power supply. Battery is charged, and when the input power exceeds the allowable range or the input interruption (interruption) occurs, the electric energy stored in the capacitor (battery) is discharged into an uninterrupted state through the discharge control unit (Inverter). The DC power is continuously converted to the programmed sine wave alternating current to supply power to the electrical equipment (motor) for a certain period of time, and the load equipment (motor) is maintained even when the inverter is damaged or maintained. Configure bi-directional, non-sequential synchronous transfer bypass for input power or emergency power to operate in the non-stop state. Provides high efficiency uninterruptible inverter device that minimizes harmonic current generation and distortion on input power and improves input power factor to increase efficiency and makes AC output power to be sinusoidal alternating current power so as not to burden load electric equipment by harmonic power. It was invented as the technical problem.
도 1은 본 발명의 고효율무정전인버터장치의 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 구성을 보인 상세도이며, 도 3는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 고효율무정전인버터장치의 구성을 나타내는 회로도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 보여주는 회로도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 예시도이며, 도6은 본발명의 실시 예를 나타내는 또 다른 예시도로서 본 발명의 고효율무정전인버터장치의 구성과 작용을 설명하면,1 is a flow chart of a high efficiency uninterruptible inverter device of the present invention, Figure 2 is a detailed view showing a preferred configuration of the present invention, Figure 3 is a circuit diagram showing the configuration of a high efficiency uninterruptible inverter device showing a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, Figure 5 is an exemplary view showing a preferred embodiment of the present invention, Figure 6 is another exemplary view showing an embodiment of the present invention high efficiency uninterruptible inverter of the present invention Describe the composition and operation of the device,
본 고효율무정전인버터장치의 구성에 있어서 각각의 회로와 동작을 제어하며 설정된 정보를 기억저장하고 처리하고 통신하는 마이컴제어부(300), 인버터장치내의 각 제어회로에 제어전원을 안정되게 공급하는 전원부(5), 입력되는 상용교류전원을 안정된 직류전원으로 변환시키는 PWM정류부(200)와 전기를 축전기(8)에 충전시키는 충전제어부(6)와 전기에너지를 저장시킬 수 있는 축전기(8)및 정전이나 입력 허용범위초과 시에 축전기(8)에 저장된 전기를 정현파 역변환(Inverter)부(100)로 공급할 수 있는 방전제어부(7)와 직류전원을 설정된 주파수와 교류전압으로 역변환 시키는 정현파 인버터부(100)로 구성되어지고 처리되는 정보와 동작상태는 경보 표시장치(9)와 인터페이스부(11) 및 원격통신부(12)를 통하여 정보가 서로 전달되며 사용자는 디지털조작부(10)나 원격통신부(12)를 통하여 인버터장치의 동작을 제어하거나 설정(Program)할 수 있다.In the configuration of the high efficiency uninterruptible inverter device, the
상기에 서술한 고효율무정전인버터장치에 있어서 각 부분의 구성을 더욱 자세히 서술하면 In the high efficiency uninterruptible inverter device described above, the configuration of each part will be described in more detail.
마이컴제어부(300)에서는 인버터장치 전체를 설정된 Date(정보)와 프로그램으로 제어신호에 따라 각각의 구성부분을 제어하며 내부 및 외부에서 입, 출력되는 정보를 처리하고 기억하며 동작상태와 정보를 경보표시장치(9)로 나타내거나 정보를 입력시키는 디지털조작부(10)와 원격지로 정보를 송수신하는 원격통신부(12)와 인터페이스부(11)에 신호를 보내거나 받아들이도록 이루어지며 자기진단기능과 자동운전기능으로 각부 상태에 대하여 전압이상, 과전류, 축전기이상, 인버터과열, 출력전원지락, 인버터장치이상 등을 검출하며 경보표시장치를 통하여 동작상태와 정보내용을 나타내고 원격지로 정보를 송, 수신하고 동작을 제어한다. 특히 설정시간에 대하여 PWM 정류부(200)의 전압 및 전류량을 제어할 수 있도록 하며 정현파역변화부(100)에 대해서도 전압과주파수를 시간에 대하여 연속제어가 가능하도록 구성한다.The
SMPS로 동작되는 전원부(5)에서는 인버터장치내의 각 구성회로를 동작시킬 수 있는 제어전원을 안정되게 공급시키며 상용입력전원에서와 직류전원에서 각각 전원을 입력받아서 정전이나 인버터장치고장 시에도 마이컴제어부와 바이패스부를 동작할 수 있도록 구성되며,The
고주파 PWM정류부(200)는 입력전원단자(1)로 입력되는 상용교류전원을 이용하여 직류전원으로 정류하는데 있어서 입력전원의 결상이나 역상검출기능을 가지며 입력전원에 악영향을 주는 고조파전류와 파형 왜곡(찌그러짐)을 방지하면서 역률을 개선시키도록 구성되어 에너지변환 효율이 높고, 고역율 및 저왜율 특성과 입력전원에 대한 변동허용범위를 광범위하게 최대화 시킬 수 있도록 제어되며 정류되는 직류전압전류를 제한시키고 가변할 수 있으며 과도특성에 대한 응답속도가 크게 향상되어 직류전원에 포함되는 리플(Ripple)전압이 제거되고 안정성이 우수하도록 발명된 펄스폭변조방식(PWM)의 정류기술 적용과 IGBT전력반도체소자로 PWM(200)정류부를 구성 동작시킨다. 일반범용 인버터장치에서는 입력전원 측에 큰 피크전류가 흐를 수 있으며(입력전압 불평형 3%초과, ±15%급변) 전원측 전기설비나 인버터장치의 고장요인이 되며 인버터장치로부터 발생되는 고조파의 영향으로 주변설비에 악영향을 미치며 이러한 문제를 방지하기 위해 인버터장치 전단의 입력전원 측에 직렬로 교류리액터를 설치하여도 완전히 제거되지 않으며. 펄스폭변조방식에서는 고조파 전류를 발생시키지 않는 정현파 전류 특성을 가지므로 입력되는 교류전원의 고조파전류발생과 왜율(파형변형)을 최소화 시키고 입력 역율 및 동작소음을 크게 개선할 수가 있는 것이다. The high
축전기(8)는 직류전원을 저장시킬 수 있는 콘덴서나 축전지(Battery)등이 가능 하며 일정시간동안 공급할 전기에너지를 저장하고, 방전되어 공급되도록 내부 또는 외부에 축전기 연결단자(3)를 통하여 연결 된다.The
충전제어부(6)에서는 축전기(8)의 충전전압과 충전전류를 온도와 축전기(8)의 규격 및 환경에 맞게 설정제어하며 검출되는 정보(전압, 전류, 온도, 축전기 용량, 축전기상태 등)는 마이컴제어부(300) 및 방전제어부(7)와 서로연계 제어되며, 일정전압의 상시 충, 방전 방식에 의해 축전지의 용량이 저하되는 것을 방지하면서도 정전시에 즉시 공급이 가능하고 축전지의 상태에 따라 충전주기를 제어하여 상시충전으로 인한 과충전이나 충전부족을 방지하고 주기적으로 충, 방전전류를 검출하여 축전기의 불량상태를 확인할 수 있도록 감시 제어된다. The charging control unit 6 controls and controls the charging voltage and the charging current of the
방전제어부(7)는 입력되는 상용교류전원의 정전이나 입력 허용범위초과 시에 역변환(Inverter)부의 동작 상태에 따라서 축전기(8)에 저장된 전기에너지를 반도체로 구성된 방전제어회로를 통하여 무순단 으로 방전공급 하게하여 역변환 (Inverter)부가 일정시간동안 계속적으로서 동작가능 하도록 축전기의 전기에너지를 역변환(Inverter)부로 공급하는 것을 제어하며 전기설비가 정지될 때에나 모터가 감속회전 되거나 정지 시에는 방전동작을 자동으로 정지하도록 제어가 된다. The discharge control unit 7 discharges the electric energy stored in the
정현파 역변환부(100)는 마이컴제어부(300)의 신호지시와 검출정보에 따라 PWM정류부(200)에서 공급되는 직류전원과 정전이나 입력범위초과 시에는 방전제어부(7)를 통하여 공급되는 축전기의 직류전원을 공급받아서 디지털조작부(10)로부터 입력 설정된 정보(회전방향, 출력주파수, 출력전압과 전류, 토오크, 가감속 시간, 상용 바이패스회로와의 절체기능, 기타제어특성 등)와 제어프로그램에 따라 디지털제어에 의한 고속 케리어에 의한 정현파펄스폭제어(Sine-wave Pulse Width Modulation)방식으로 IGBT반도체 소자로 구성된 IPM(Intelligent Power Module)으로 정현파교류전원으로 역변환(Inverter)되어 출력전원단자(2)를 통하여 전기설비(모터)(4)에 공급되고 전기설비(모터)(4)는 공급되는 양질의 정현파교류전원으로 인하여 입력되는 상용교류전원의 영향을 받지 않고 무순단, 무정지 상태로 계속동작을 하게 되는 것이다. The sinusoidal
PWM정류부(200) 후단의 직류전원 측으로 구성되는 정전압정주파수(CVCF)인버터 장치는 외부에 별도의 충전장치나 축전기를 구비하지 않으면서도 주인버터장치인 정현파역변환부(100)의 동작과 무관하게 별도의 인버터제어부로 작동되며 일정한 용량을 가지며 무정전전원을 공급하여 제어전원용으로 사용할 수 있도록 구성시킨 비상전원용 무정전인버터 장치가 별도로 연결 구성될 수도 있다. The constant voltage constant frequency (CVCF) inverter device configured as the DC power supply side of the
경보표시장치(9)는 마이컴제어부(300)에 의해서 액정표시장치(LCD)와 LED 및 BUZZER로 구성되어서 시각과 청각을 통하여 정보를 주고받을 수 있도록 되어있으며 디지털조작부(10)는 사용자가 사용하고자 하는 목적이나 부하 장비특성에 따라 동작시간과 전압, 주파수 등 출력전원에 대하여 대응되어 있는 정수값을 설정하고 입력시키며, 운전정보를 확인하기위한 수단으로 제공된다. 인터페이스부(11)에서는 내부와 외부의 신호를 통하여 동작 상태나 운전에 대한 제어정보를 접점이나 전압, 전류, 신호를 통하여 제어되거나 외부장치와 연계운전하기 위한 수단으로 사용되고, 원격통신부(22)는 인버터장치와 사용자, 또는 원격지의 통신장치와 정보와 제어신호를 주고받기 위하여 사용된다.The
무순단동기절체부(13)는 인버터장치의 고장이나, 유지보수, 복수의 모터가동에 있어서 필수적인 구성요소이며 입력전원 또는 비상전원을 바이패스전원으로 하여 양방향에 대하여 무순단절체할 수 있는 회로를 구성하고 인버터부의 출력전원을 전압, 주파수, 위상을 바이패스전원과 동일하게 유지하여 바이패스전원과 서로 절체가 이루어질 때에 전기적 충격(과전류)을 최소화 시키고 부하설비를 무정지 상태로 동작하도록 구성된 수단이다. The stepless
또한 도5에 도시된 실시 예를 설명하면 본 인버터장치를 전기설비, 시험설비, 모터 등의 제어전원용으로 본 장치를 이용하여 전압, 전류, 속도, 온도 및 엔코드와 같은 검출센스를 접목시켜 정밀한 제어를 할 수 있고 이동 전기 시험설비나 모터의 회전에 대한 기본값을 정수화 시켜 설정하고 제어하도록 하는 오토튜닝기능으로 자동운전이나 시간에 대한 스텝운전으로 원하는 운전상태를 설정하고 제어 할 수 있고 시험설비나 모터가 동작되는 전류와 주파수 전압을 연산하는 소프트웨어로 프로그램화 시켜서 시험설비나 모터로 공급되는 전력이나 모터의 힘(토오크)을 제어할 수 있으며 출력되는 전압과전류파형이 정현파로 공급되므로 부하설비를 정격용량까지 사용이 가능하며 고조파에 대한 발열손실이 없는 높은 변환효율로 유료전기를 절약할 수 있는 특성이 매우 우수한 고효율무정전인버터장치라 하겠다.In addition, referring to the embodiment shown in Figure 5 by using this device for the control power supply of the electric equipment, test equipment, motor, etc. by using the detection sense such as voltage, current, speed, temperature, and encoder, Auto tuning function to control and set and control the basic value of rotation of electric test equipment or motor by integer. It can set and control desired operation status by automatic operation or step operation for time. It can be programmed with software that calculates the current and frequency voltage at which the motor operates to control the power (torque) of the test equipment or the power supplied to the motor, and the output voltage and current waveforms are supplied as sine waves so that the load equipment is rated. Capable of using up to capacity and saving electricity by paying high conversion efficiency without heat loss for harmonics It will have properties that La is very excellent high efficiency uninterruptible inverter device.
또 다른 기능으로는 PWM정류부(Converter)에 의해 직류전원이 정밀하게 조정되며 정현파펄스폭제어(SPWM)기능의 역변환부(Inverter)는 자동전압조정기능(Automatic Voltage Regulator)으로 입력전원이 변해도 필요로 하는 정현파 정격교류전원을 출력 할 수 있으므로 고기능을 발휘하고 넓은 입력범위로 안정되게 운영할 수 있으며 또한 고효율무정전인버터장치는 고주파PWM정류부(200)의 광범위한 입력특성과 높은 변환(Converter)효율로 단상 입력전원으로도 삼상전원의 공급이 가능하여 삼상교류전원 공급이 불가능하거나 삼상전원설비가 갖춰지지 않는 곳에서도 별도의 추가설비 없이 효과적으로 삼상전원설비(모터)를 사용할 수 있으며, 또한 입력되고 있는 공급 전압이 부하에서 필요로 하는 정격전압과 상의하여도 별도의 추가설비 없이 요구되는 교류 출력전압을 높이거나(승압) 낮추어(감압) 공급할 수 있으며, 모터 등의 회전속도 제어용 전원에서 감속이나 정지 시에 발생하는 회생에너지도 PWM정류부(200)의 직류전압 조정으로 매우 효과적으로 제거할 수 있다.Another function is to precisely adjust the DC power supply by the PWM rectifier, and the inverter of the sine wave pulse width control (SPWM) function is required even if the input power is changed by the automatic voltage regulator. It can output sinusoidal rated AC power, and it can show high function and operate stably with wide input range. It is possible to supply three-phase power as a power source, so it is possible to effectively use three-phase power equipment (motors) without additional equipment even where three-phase AC power supply is impossible or three-phase power equipment is not equipped. Even in consultation with the rated voltage required by the load, the required AC output voltage can be obtained without any additional equipment. Or (boost) can be lowered (reduced pressure) and to supply, as the DC voltage control of the regeneration energy is also
도1, 도 2에 도시된 바와 같이, 상용입력전원이나 비상전원 또는 예비인버터장치를 고율무정전인버터장치의 인버터부와 차단기, 전자접촉기, 반도체스위치 등으로 바이패스(Bypass)회로를 구성하고 인버터부에서 생성되는 교류전원상태를 바 이패스(Bypass)전원의 전압과 주파수와 위상을 일치시켜 절체 시에 전기충격 없이 양방향으로 무순단절체가 일루어지며, 무순단 동기 바이패스(Bypass)기능으로 절체 시에 발생하는 전기충격현상이 없으며 무정지 상태로 부하전기설비(모터)를 운용할 수 있다.As shown in Fig. 1 and Fig. 2, a bypass circuit is formed of a commercial input power source, an emergency power source, or a spare inverter device using an inverter part, a breaker, a magnetic contactor, a semiconductor switch, and the like of the high rate uninterruptible inverter device. By changing the AC power state generated by the voltage and frequency and the phase of the bypass power source, the transfer is made in both directions without electric shock at the time of switching, and is generated at the time of transfer by the stepless synchronous bypass function. There is no electric shock phenomenon and the load electric equipment (motor) can be operated in a non-stop state.
기동전류가 크며 상용전원에서 운전되는 다수의 모터설비에 있어서 하나의 인버터장치로 순차가동 시키는 방식에서도 하나의 인버터장치로 각각의 모터에 대하여 전압과 주파수를 점진적으로 증가시켜 정지상태에서 시작하여 상용전원상태와 동일한 전원상태가 되도록 하고 위상을 일치시켜 무정지 상태로 동기절체가 이루어지도록 하여 전기적 충격 없이 상용전원으로 전환운전이 가능하고 인버터장치의 고장이나 유지보수 때에도 무순단 바이패스(Bypass)절체가 가능하여 보수에 따른 전기설비의 가동중단이 없으므로 전기설비의 정상가동으로 생산효율이 증가되고 경제적으로도 매우 우수하며 점검보수가 용이하며 안전하고 편리하게 전기설비를 운영할 수 있다.Even in the method of sequentially starting with one inverter device in a large number of motor equipments operated at commercial power with a large starting current, one inverter device gradually increases the voltage and frequency of each motor and starts from the standstill state. It is possible to switch operation to commercial power supply without electric shock by making the power supply state same as the state and match the phase so that synchronous transfer is made in the non-stop state, and it is possible to change the bypass device even when the inverter device breaks down or maintains. Therefore, there is no interruption of the electrical equipment according to the repair, so the normal operation of the electrical equipment increases the production efficiency, it is economically very good, and the inspection and maintenance are easy, and the electrical equipment can be operated safely and conveniently.
상기와 같은 본 발명인 고효율무정전인버터장치를 통하여,Through the high efficiency uninterruptible inverter device of the present invention as described above,
전압과 주파수제어가 필요한 전기설비(모터, 펌프, FAN, 회전기계, 변압기, 엘리베이터 등)의 전원공급용으로 이용하면 일반적인 인버터장치에 비하여 다음과 같은 장점이 있으며 매우 편리하고 유용하게 사용될 수 있는 발명으로 중요한 산업설비에 적용하면 설비의 안정성으로 가동효율이 상승되고 유지보수비용 감소로 경 제적 파급효과가 막대한 발명이라 하겠다.When used for power supply of electric equipment (motor, pump, fan, rotary machine, transformer, elevator, etc.) that need voltage and frequency control, the invention has the following advantages over general inverter devices and can be used very conveniently and usefully. As it is applied to important industrial facilities, it is an invention that the economic ripple effect is enormous due to the increase of operation efficiency due to the stability of the facility and the reduction of maintenance cost.
본 발명인 고효율무정전인버터장치의 활용에 대한 장점을 보면 첫째 입력전원에 대한 허용범위가 정격부하 상태에서 ±25%로 광범위하고(일반인버터:±15%) 종합왜율과 역율을 보면 일반적인 인버터장치(THD:30%이상, PF:0.85Lag)에 비하여 펄스폭제어(PWM)정류기로 구성된 인버터장치에서는 입력왜율이 THD 5-7%미만이고 역률은 PF0.95이상으로 입력전원 측에 대한 고조파전류발생이 거의 없는 정현파전류의 사용으로 고조파로 발생되는 전원장애가 없고 높은 역률과 저왜률로 유료에너지 절약효과가 뛰어나며,In view of the advantages of utilizing the high efficiency uninterruptible inverter device of the present invention, first, the allowable range for the input power is wide at ± 25% at the rated load (general inverter: ± 15%), and the general inverter device (THD) More than 30%, PF: 0.85Lag), the inverter device composed of pulse width control (PWM) rectifier has an input distortion of less than 5-7% of THD and a power factor of PF0.95 or more. With almost no sinusoidal current, there is no power disturbance caused by harmonics, and it has excellent energy saving effect with high power factor and low distortion.
둘째 역변환부는 마이컴과 디지털제어(DSP)의 부등펄스폭제어인 정현파펄스폭제어(Sine-wave Pulse Width Modulation)로 IGBT반도체 소자로 구성된 IPM(Intelligent Power Module)을 적용하므로 인버터장치의 크기와 동작소음을 획기적으로 감소되며 출력전원이 정현파로 공급되는데 비하여 기존의 인버터장치에서 고주파전압과 고주파전류가 공급되므로 고주파전류특성으로 모터의 발열과 소음이심하고 모터를 정격용량까지 사용할 수 없으며 고주파출력전류로서 사용부하설비는 모터용 외에는 거의 사용이 불가능 하였으나 정현파인버터장치는 정현파전압, 정현파전류로 공급되므로 부하설비의 종류에 관계없이 사용이 가능하고 일반상용전원에서처럼 모터전기설비(모터)를 정격용량까지 사용이 가능하고 소음과 발열이적어서 사용 환경에 구애됨이 없고 높은 변환효율로 유로전기를 절약할 수 있는 특성이 매 우 우수한 정현파인버터장치라 하겠다.Second, the inverting part adopts IPM (Intelligent Power Module) composed of IGBT semiconductor elements as sine-wave pulse width modulation, which is the unequal pulse width control of microcomputer and digital control (DSP). The output power is supplied as a sine wave, and the high frequency voltage and high frequency current are supplied from the existing inverter device. Therefore, the heat generation and noise of the motor are severe and the motor cannot be used up to the rated capacity. The load equipment was almost impossible to use except for the motor, but since the sine wave inverter device is supplied with sine wave voltage and sine wave current, it can be used regardless of the type of load equipment and the motor electric equipment (motor) can be used up to the rated capacity as in general commercial power supply. High noise and low heat generation without any concern for the environment The sheet properties, which can save the electricity flow rate will Wu la excellent sine wave inverter device.
셋째 축전기와 충전제어부 및 방전제어부가 하나의 회로로 구성되어서 입력되는 상용교류전원의 영향을 받지 않고 정전 시에도 일정시간동안 무정지 상태로 계속동작을 하게 되므로 이중전원설비 및 비상전원설비(무정전전원장치, 발전기 등)나 보조전원(보조인버터)장치에 따른 장비구입비, 유지관리비, 부대공사비, 설치장소에 따른 비용이 획기적으로 절감되며 것이며 단일장비로 모든 것이 구성되므로 전체적인 전원설비의 안정성을 높아지고 전력 설비가 크지 않아도 되어 시설비가 적게 소요되면서도 일반인버터장치에서는 불가능한 무순단, 무정지의 기능으로 정전이나 입력허용범위 초과 때에도 전기설비(모터, 펌프, FAN, 회전기계, 변압기, 엘리베이터 등)가 정상적으로 가동되므로 안전하고 경제적가치가 매우 크다고 할 수 있겠다.Third, because the capacitor, the charge control unit and the discharge control unit are composed of one circuit, they are not affected by the commercial AC power input and continue to operate in a non-stop state for a certain time even during a power failure. , Generator, etc.) or auxiliary power (auxiliary inverter) device, equipment purchase costs, maintenance costs, additional construction costs, installation costs will be significantly reduced, and all of them are composed of a single equipment to increase the stability of the overall power equipment and power equipment Because it does not need to be large, it requires less facility cost, but it is a non-simple and non-stop function that is impossible in general inverter device.It is safe because electric equipment (motor, pump, FAN, rotary machine, transformer, elevator, etc.) operates normally even when power failure or input allowable range is exceeded. And the economic value is very large.
넷째 입력전원 또는 비상전원이나 예비인버터장치와 연계하여 무순단, 무정지의 바이패스기능으로 갑작스런 인버터장치의 고장이나 유지보수 때에도 무순단 바이패스(Bypass)절체가 가능하여 보수에 따른 전기설비의 가동중단이 없으므로 전기설비의 정상가동으로 생산효율이 증가되고 경제적으로도 매우 우수하며 점검보수가 용이하며 안전하고 편리하게 전기설비를 운영할 수 있다 Fourth, by integrating with input power, emergency power, or spare inverter device, it is possible to switch the bypass without interruption or maintenance due to the faultless and uninterrupted bypass function. Since the electric equipment is normally operated, production efficiency is increased, it is economically excellent, easy to check and repair, and it can be operated safely and conveniently.
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