KR20090068818A - 자동전압조정 회로기판을 이용한 모듈화된 발전기 전압제어 장치 - Google Patents

자동전압조정 회로기판을 이용한 모듈화된 발전기 전압제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 전압 조정 회로 기판을 이용한 발전기 전압 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명은 자동 전압 조정 회로 기판에서 전압을 조정하는 전압 조정부의 구성을 2개 마련하여 각 전압 조정부를 병렬로 연결하고, 아울러 전압 조정부의 상태에 따라 특정 전압 조정부가 선택될 수 있도록 하는 선택 조정부 및 전압 조정부의 출력을 발전기에 여자신호로서 전달하도록 제어하는 여자출력부를 포함할 수 있다.　 그리고 본 발명은 자동 전압 조정 회로 기판을 포함하는 각 구성을 기판이나 카드 상에 집적하여 제작함으로써 자동 전압 조정 회로 기판을 이용하는 장비들의 소형화 및 경량화에 적응적으로 장착 및 탈착될 수 있다.
자동 전압 조정 회로 기판, 발전기, 전압 변환기, 여자 신호

Description

자동전압조정 회로기판을 이용한 모듈화된 발전기 전압 제어 장치{MODULARIZED GENERATOR VOLTAGE CONTROLLING APPARATUS USING AUTOMATIC VOLTAGE REGULATING CIRCUIT BOARD}
본 발명은 발전기 전압 제어 장치에 관한 것으로, 특히, 발전기의 출력 전압을 감지해서 기준치와 비교하여 발전기 여자코일의 여자전류를 조절함으로서 발전기 출력전압을 안전하게 제어할 수 있는 자동 전압 조정 회로 기판을 이용한 발전기 전압 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 비상용이나 원격지 전원, 시험용, 혹은 차량형 전동발전기의 제어를 위해서 발전기의 전압을 일정하게 유지하는 역할을 하는 자동 전압 조정기가 사용되고 있다. 이와 같은 자동 전압 조정기는 발전기의 단자 전압을 피드백 시킨 후 증폭한 후 전력변환기에 입력하여 발전기의 단자전압을 일정하게 유지하는 기능을 갖는다.
자동 전압 조정기는 이러한 기본 기능에 있어 부하의 급변, 기준치의 변화 등에 대한 단자 전압의 속응성이 제어 성능의 중요한 요구 조건이 되며 또한 발전기를 안정적으로 운전하기 위하여 무효전력의 제한, 각종 보호 기능 및 표시 기능 의 구비를 필요로 한다.
즉, 기존의 아날로그 자동 전압 조정기들은 전압 조정 기능에만 중점을 두고 설계되고 있다.　 이에 따라 종전의 자동 전압 조정기들은 초기 구동제어를 위한 배터리 전원과 다이리스터 콘버터등을 이용하여 비교적 크기가 크고 모듈화되지 않은 발전기 전압 제어 장치를 사용하고 있어 장비 소형화 추세에 적용하기에 많은 어려움이 있었다.
따라서 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량형 발전기의 출력 전압의 불규칙한 변동을 자동 조정하여 일정한 전압을 장비에 공급할 수 있는 자동 전압 조정 회로 기판을 이용한 발전기 전압 제어 장치를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 자동 전압 조정 회로 기판을 이용한 발전기 전압 제어 장치는 발전기 전압 제어 장치에 있어서, 교류 전원을 생성하는 발전기; 상기 발전기가 생성한 교류 전원을 변압하는 전압 변환기; 및 상기 전압 변환기가 변압한 교류 전원에 대하여 자동으로 전압을 조정하는 제1 전압 조정부와, 상기 제1 전압 조정부와 병렬로 연결되며 제1 전압 조정부 고장 시, 제1 전압 조정부를 대체하는 제2 전압 조정부를 포함하는 자동 전압 조정 회로 기판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 자동 전압 조정 회로 기판은 상기 전압 변환기가 전달하는 변압 교류 전원을 상기 제1 전압 조정부 및 제2 전압 조정부의 작동 상태에 따라 상기 제1 전압 조정부 및 상기 제2 전압 조정부에 전달하여 자동 전압 조정 경로 형성을 제어하는 선택 조정부; 및 상기 제1 전압 조정부 및 상기 제2 전압 조정부 중 어느 하나의 출력을 수신하여 상기 발전기에 여자 신호로서 전달하도록 제어하는 여자 출력부;를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 자동 전압 조정 회로 기판은 상기 제1 전압 조정부, 상기 제2 전압 조정부, 상기 선택 조정부 및 상기 여자 출력부를 포함하는 구성을 차량의 전원 제어 모듈의 인터페이스에 탈착이 가능한 기판 또는 카드에 집적함으로써, 소형화 경량화가 가능하다.
또한, 상기 제1 전압 조정부 및 상기 제2 전압 조정부 중 적어도 어느 하나는 상기 전압 변환기가 변압한 변압 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류 전압 변환부; 상기 직류 전원의 전압을 조정하기 위한 1차 전압 제어를 위한 가변 저항 및 2차 전압 제어를 위한 가변 저항을 포함하는 가변 저항부; 상기 가변 저항부에 의해 조정된 전압을 수신하고, 이를 기준 전압과 비교하는 비교기; 상기 기준 전압을 생성하는 기준 전압부; 상기 비교기에 삼각파 생성하여 전달하는 삼각파 발진기; 및 상기 비교기의 출력을 증폭하여 상기 여자 출력부에 전달하는 구동 증폭부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 전압 제어 회로 기판을 이용한 발전기 전압 제어 장치에 따르면, 자동전압조정회로를 기판상에 모듈화함으로써 장치를 소형화할 수 있게 된다.
또한, 발전기 여자 전류 제어를 위한 자동전압조정회로를 1차 와 2차로 구분하여 1차 전압조정회로에 이상이 발생할 경우 2차 전압조정회로를 대체 구동할 수 있게 되므로 종래 장치보다 안정적으로 구동할 수 있다. 그에 따라, 자동전압조정 기능 개발을 위한 개발환경 및 유지 보수가 용이하게 되므로 유사 장비 개발 적용 에 우수한 효과를 가진다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있음을 유의하여야 한다.
또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 선택된 것으로서 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.　 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 설명에서, 본 발명의 자동 전압 조정 회로 기판은 기판 상에 자동 전압 조정 회로를 모듈화한 것으로서, 전원 제어 모듈 등에 탈착이 가능하도록 카드 형상으로 제작될 수 있다.　 이에 따라, 이하에서 자동 전압 조정 회로를 포함하는 기판은 자동 전압 조정 회로 카드로도 명명하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 전압 조정 회로 기판이 기판으로서 적용될 수 있는 발전기 전압 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.　
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 발전기 전압 제어 장치는 발전기(10), 전압 변환기(20) 및 자동 전압 조정 회로 기판(30)을 포함하여 구성된다.
상기 발전기(10)는 로우터, 스테이터, 브러시 및 정류기 등을 포함하는 교류형 발전기가 될 수 있으며, 이러한 발전기(10)는 스테이터 코일을 고정시키고 로우터를 회전시켜 교류 전류를 발생시키게 된다.　 이때, 발전기(10)는 스테이터 코일의 형상에 따라 도시된 바와 같이 3가지 상(U, V, W)을 가지는 교류 전류를 발생시킬 수 있으며 발생된 교류 전류를 트랜스(Trans) 즉, 전압 변환기(20)에 전달한다. 이러한 발전기(10)는 여자 코일 전류 변화에 따라 출력전압이 제어된다.
상기 전압 변환기(20)는 규소 강판에 코일을 감은 형태로 발전기(10)가 생산한 전압을 높이는 승압 또는 낮추는 감압 작업을 수행한다.　 이러한 전압 변환기(20)는 승압된 전원 또는 감압된 전원을 자동 전압 조정 회로 기판(30)에 공급한다.
상기 자동 전압 조정 회로 기판(30)은 발전기의 전압을 일정한 전압으로 유지 또는 조정한다.　 특히 기판 상에 회로를 직접하여 제작한 자동 전압 조정 회로 기판(30)은 최소화 및 소형화로 구성 및 운용할 수 있다.　 본 발명에 따른 자동 전압 조정 회로 기판(30)은 자동 전압 조정 기능을 모듈화 함으로서 특정 장치에 있어서 탈 부착을 용이하게 하여 보다 편리하게 다른 제품에 적용하고 유지 보수가 편리하다.　
이러한 자동 전압 조정 회로 기판(30)은 도시된 바와 같이 제1 전압 조정부(301) 및 제2 전압 조정부(302)를 포함한다.　 이에 따라 자동 전압 조정 회로 기 판(30)은 제1 전압 조정부(301)를 운용하는 과정에서 그 상태를 감지하여 고장 등에 의한 운용불가 상태를 판단하고, 운용불가 시 제2 전압 조정부(302)로 자동 변환할 수 있다.　
다시 말하여 자동 전압 조정 회로 기판(30)은 제1 전압 조정부(301) 고장시 여자 전압을 감지하여 이상 유무를 검사하고, 이상발생시, 제2 전압 조정부(302)로 회로 운용을 자동 변환할 수 있다.　 따라서 본 발명의 자동 전압 조정 회로 기판(30)은 제1 전압 조정부(301) 및 제2 전압 조정부(302)를 운용 조건에 따라 자동으로 변환하여 운용함으로써 보다 안정적인 전원 공급이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 발전기 전압 제어 장치는 발전기 여자코일의 여자 전류제어 정도에 따라 발전기 출력 전압을 정밀하게 제어할 수 있으며, 반응 속도가 빨라 발전기 출력 전압 변동률을 최소화 하여 장비 전원 운용을 원할 하게 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 전압 조정 회로 기판(30)의 구성을 보다 상세히 나타낸 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 본 발명의 자동 전압 조정 회로 기판(30)은 크게 제1 전압 조정부(301)와 제2 전압 조정부(302), 선택 조정부(31) 및 여자 출력부(38)를 포함한다.
상기 제1 전압 조정부(301) 및 제2 전압 조정부(302)는 기준 전압 조절을 통하여 발전기 출력전압을 유지 조절한다.　 이러한 제1 전압 조정부(301) 및 제2 전압 조정부(302)는 동일한 구성을 가짐으로 이하 설명에서는 제1 전압 조정부(301) 를 대표로 하여 설명하기로 한다.　 제1 전압 조정부(301)는 도시된 바와 같이 DC 전압 변환부(32), 가변 저항부(33), 비교기(34), 기준 전압부(35), 삼각파 발진기(36) 및 구동 증폭부(37)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 DC 전압 변환부(32)는 전압 변환기(20)를 거쳐 선택 조정부(31)가 전달한 발전기 피드백 교류(Feedback AC)신호 전원을 DC 전원으로 정류 하는 기능을 수행한다.　 즉, DC 전압 변환부(32)는 발전기(10)가 생성하고 전압 변환기(20)가 변압한 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원을 가변 저항부(33)에 전달한다.
상기 가변 저항부(33)는 DC 전압 변환부(32)가 전달하는 직류 전원의 크기를 제어하는 구성이다.　 즉, 가변 저항부(33)는 자동 전압 조정 회로 기판(Auto voltage Regualtor: 이하 AVR) 검지 전압을 비교기(34)에 공급하는 회로에 구성되며 저항 값에 따라 검지전압 크기를 조절하여 비교기(34)에 공급한다.　 이러한 가변 저항부(33)는 1차 전압 제어부와, 2차 전압 제어부를 포함한다.　 1차 전압 제어부는 기판 내부에 배치되어 1차적으로 전압을 제어할 수 있는 기판 내부 가변저항을 이용해 발전기 전압을 일정 전압으로 조절 유지하는 기능으로 발전기 전압 제어 범위를 마스킹(Masking) 할 수 있다. 2차 전압 제어부는 자동전압조정회로 기판 외부의 가변저항을 통해 발전기 전압을 유용한 전압으로 조절하여 구동 운용할 수 있다.　
상기 비교기(34)는 발전기(10) 출력으로부터 자동 전압 조정 회로 기판(30)과 가변 저항부(33)를 통해 인가되는 전압과 기준 전압부(35)로부터 인가된 전압을 상호 비교하여 그 출력을 구동 증폭부(37)로 인가시킨다.　 이러한 비교기(34)는 검출전압이 기준전압 보다 적으면 이전 출력보다 큰 출력을 보내고 검출전압이 크면 이전 출력보다 적게 보내 여자전류를 제어하게 된다.　 즉, 비교기(34)는 발전기(10) 출력과 부하 상태에 따라 자동제어 된다.
상기 기준 전압부(35)는 비교기(34) 회로에서 발전기(10) 검지전압 비교 검출을 위한 이용되는 기준전압을 생성하는 기능을 수행한다.　 즉, 기준 전압부(35)는 내부 회로에서 비교기의 회로구성에 맞게 검지전압과 상호 비교할 수 있는 기준전압을 발생시킨다.　 이러한 기준 전압부(35)는 발전기(10)의 특성 및 용량에 따라 다양한 전원을 기준 전압을 생성 및 공급할 수 있다.　 예를 들어, 본 발명의 일실시예에서는 기준 전압부(35)는 약 6.2V로 세팅되어, 차량용 기준 전압을 생성할 수 있다.　
상기 삼각파 발진기(36)는 펄스폭변조(PWM, Pulse Width Modulation) 구동을 위한 발진주파수 생성을 수행한다.　 이러한 삼각파 발진기(36)는 생성한 발진주파수를 비교기(34)에 공급한다.　 본 발명의 일실시예에서는 삼각파 발진기(36)가 삼각파 1.479 Khz 로 세팅될 수 있다.
상기 구동 증폭부(37)는 비교기(34)에 의해 처리된 신호를 여자 전류 제어에 맞게 신호 증폭 하는 기능을 수행한다.　 즉, 구동 증폭부(37)는 비교기(34) 출력신호를 여자 전류에 맞게 충분한 구동전류가 되도록 구성하는 회로이다.
상기 선택 조정부(31)는 제1 전압 조정부(301) 고장 시 제2 전압 조정부(302)를 운용하도록 제어하는 회로이다.　 계전기를 통해 입력되는 발전기 피드백 교류 전원이 전압 변환기(20)를 거쳐 정상 전원일 경우 약32VAC 전원이 입력된다.　 이러한 특성을 이용하여 선택 조정부(31)는 자동 전압 조정 회로 기판(30)이 장착되는 장비의 중앙 제어 장치의 제어에 따라 피드백 되는 발전기 교류 전원이 정상 전원이 아닌 경우에 제2 전압 조정부(302)를 운용하도록 제어한다.　
즉, 선택 조정부(31)는 제1 전압 조정부(301) 작동 상태를 감지하여 오류 발생시 자동 전압 조정 회로 기판(30)을 장착하는 장비의 중앙 제어 장치로 오류신호를 전송한다.　 그러면 중앙 제어 장치는 제2 전압 조정부(302)가 운용될 수 있도록 자동 제어한다.　 중앙 제어 장치는 제1 전압 조정부(301) 의 오류 발생시 약 50ms 이내에 제2 전압 조정부(302)로 전환되도록 할 수 있다.　 자동 전압 조정 회로 기판(30)을 운용하는 장비의 중앙 제어 장치는 초기 구동 전압제어 신호 및 발전기 피드백 신호 감지, 기준 전압 발생 생성 여부 검지, 스위칭(Switching) 신호 주파수 생성 여부 검지 등을 통하여 제1 전압 조정부(301)가 정상적으로 동작하는지 확인할 수 있다.　 이를 위하여 중앙 제어 장치는 자동 전압 조정 회로 기판(30) 중 다양한 점검 지점 예를 들면 DC 전압 변환부(32)와 가변 저항부(33) 사이, 기준 전압부(35), 삼각파 발진기(36) 및 여자 출력부(38) 등을 점검할 수 있다.
상기 여자 출력부(38)는 제1 전압 조정부(301) 또는 제2 전압 조정부(302)가 출력하는 여자 신호의 출력을 제어하는 기능을 수행한다.　 이러한 여자 출력부(38)는 선택 조정부(31)와 연동되어 운영될 수 있다.　 그리고 여자 출력부(38)는 비상시 여자 신호 출력 발생을 제한 할 수 있는 기능을 포함한다.
한편, 바람직한 실시예에 따르면 가변 저항부(33)는 1차 전압 제어부와 2차 전압 제어부 사이에 발전기 초기 구동을 제어하기 위한 전원을 생성하는 초기 구동 전압 제어 회로를 더 포함할 수 있다.　 이러한 초기 구동 전압 제어 회로는 발전기(10) 초기 구동 시 피드백 신호를 감지하기 전 발전기(10) 구동을 위해 초기에 일정 전압을 공급하여 발전기(10)를 구동하는 발전기 초기 구동 제어 기능으로 약 10V 전원을 발생할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동 전압 제어 회로 기판의 운용을 나타낸 순서도이다.
상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 자동 전압 제어 회로 기판 운용은 먼저, 자동 전압 제어 회로 기판이 결합되는 장비의 중앙 처리 장치는 S101 단계에서 제1 전압 조정부(301)의 작동 상태를 검지한다.　 그러면 중앙 처리 장치는 S101 단계에서 검지한 작동 상태를 기준으로 S103 단계에서 선택 조정부(31)를 제어한다.　 즉 선택 조정부(31)는 S101 단계에서 검지한 작동 상태 검지 결과를 이용하여 제1 전압 조정부(301)가 올바르게 작동하는지 여부를 확인한다.
S103 단계에서 제1 전압 조정부(301)가 올바르게 작동하는 경우, 선택 조정부(31)는 발전기(10)가 생성하고 전압 변환기(20)가 변환한 교류 전원을 S105 단계에서 DC 전압 변환부(32)에 전달하여 직류 정류한다.　 이에 따라, S105 단계 이후, 전압 변환기(20)로부터의 인가된 교류전원은 직류 전원이 된다.
다음으로, 발전기(10)를 초기 구동하는 경우에는 S107 단계에서, 초기 구동 전압 제어부가 초기 구동 전압을 생성한다.　　 이에 따라, S107 단계는 발전기(10)가 초기 구동하는 경우에 운용될 수 있다.　 그리고 S109 단계에서 가변 저항, 특히 자동 전압 조정 회로 기판의 내부에 설치된 1차 전압 제어부에 의해 전압이 조정된다.
S107 단계에서 초기 구동 전압과 S109 단계에서 조정된 전압은 S111 단계에서 가변 저항 즉 자동 전압 조정 회로 기판의 외부에 설치되는 2차 전압 제어부에 의해 2차 전압 조정된다.　 이렇게 조정된 2차 조정된 전압은 비교기(34)에 전달된다.
그러면, 비교기(34)는 S113 단계에서 2차 조정된 전압과, 기준 전압부(35)가 생성한 기준 전압 및 삼각파 발진기(36)가 생성한 삼각파 등을 이용하여 기준 전압과 2차 조정된 전압을 비교한다.
S113 단계에서 기준 전압이 비교기의 입력 전압 즉, 2차 조정된 전압보다 큰 경우, S115 단계로 분기하여 이전 출력보다 작은 출력을 내도록 조정한다.　 S115 단계에서 출력-1의 값은 이전 출력보다 크기가 작은 출력을 의미하는 것으로, 특정 전압의 크기를 한정하는 것은 아니다.　 그리고 S113 단계에서 기준 전압이 비교기(34)의 입력 전압보다 작은 경우에는 S117 단계로 분기하여 이전 출력보다 큰 출력을 내도록 조정한다.　 S117 단계에서 출력+1의 값 또한 이전 출력보다 일정 크기가 큰 출력을 의미하는 것이 될 수 있다.　 S115 단계 및 S117 단계에서 '1'의 값은 특정 전압의 크기에 대응될 수 있으며, 특정 전압의 크기는 발전기의 특성과 용량 및 자동 전압 조정 회로 기판이 연결되는 장비의 특성 및 용량에 따라 다르게 설정될 수 있을 것이다.
다음으로, S119 단계에서 구동 증폭부(37)는 비교기(34)의 출력을 증폭한 후, 여자 출력부(38)에 전달한다.　 그러면 여자 출력부(38)는 S121 단계에서 구동 증폭부(37)가 증폭한 신호를 여자 신호로서 출력하여 발전기(10)에 전달한다.　 이에 따라 발전기(10)는 여자 출력부(38)가 전달한 여자 신호에 따라 발전기(10)의 출력을 조절하게 된다.
한편, 선택 조정부(31)가 S101 단계에서 작동 상태를 검지한 결과 제1 전압 조정부(301)에 이상이 있을 경우, S103 단계에서 제2 전압 조정부(302)를 선택하도록 경로를 제어함으로써, S130 단계에 포함되는 각 서브 단계를 수행하도록 제어할 수 있다. S 130 단계 내의 각 서브 단계는 전술한 제1 전압 조정부(301)의 전압 제어 단계(S105~S119)와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 발전기 전압 제어 장치의 각 구성과 운용 과정에 대하여 살펴보았다.　 이하에서는 본 발명에서 설명하는 자동 전압 제어 회로가 장착되는 전원 제어 모듈을 도면을 참조하여 설명하면서, 자동 전압 제어 회로의 기능에 대하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 전압 조정 회로 기판(30)이 적용되는 전원 제어 모듈의 인터페이스를 개략적으로 나타낸 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전원 제어 모듈은 신호제어회로카드(SCB), 신호감지회로카드(SDB), 자동전압조정회로카드(AVR), 전원공급회로카드(PWR)가 각각 연결되는 J1, J2, J3, J4 포트를 마련하며, 전원 제어기(J575-1), 차체전원(J575-3), 발전기 여자 코일(J576-1)이 연결되는 포트들을 포함한다.　 그리고 전원 제어 모듈은 3상발전기 출력라인(J576-2)이 연결되는 4개의 포트를 마 련하며, 전원 제어기(J576-3), 주제어기(J576-4), 엔진(J576-5), 점검용콘넥터(J577)가 연결되는 4개의 포트와, 램프1, 램프2, 제1 자동전압조정부(AVR1), 제2 자동전압조정부(AVR2)가 연결되는 4개의 포트를 마련한다.
이러한 전원제어모듈은 발전기 출력전압을 제어하고, 전원제어패널 신호와 연동하여 차량 동력인출장치 및 조속기 작동신호를 차량 ECU(Electric Control Unit)에 제공한다. 이러한 구성을 갖춘 전원제어모듈은 차량의 상황에 따른 위급한 운용시 주제어기(J576-4)로부터의 강제동작(Safety shunt) 명령을 처리하여 전원공급계통 오류 또는 각종 기능 오류가 발생한 상태에서 기존 작동상태를 유지하여 장비 운용이 가능하도록 제어한다.　 한편, 발전기 전압의 미세조종은 전면판의 자동전압조정회로(AVR) 가변저항스위치에 의해 이루어진다.
상기 신호제어회로카드(SCB)는 전원제어패널의 각종 스위치 신호, 제어기 신호, 엔진 신호를 처리하여 해당 기능 및 엔진 신호에 대응하는 램프 신호를 전원제어패널에 공급한다.
상기 신호감지회로카드(SDB)는 발전기 출력, 교류 전압, 전류, 주파수에 대한 신호를 검출하고 기준 값과 비교하여 검출 값이 기준 값 보다 크거나 작을 경우 오류로 판단, 그에 해당하는 오류 메시지를 전송한다.
상기 자동전압회로카드(AVR)는 제1 자동전압조정부(AVR1)와, 제2 자동전압조정부(AVR2)로 구성되어 있으며 평상시에는 AVR1으로 작동 운용되고, AVR1 고장시에는 자동으로　AVR로 변환되어 발전기 전압을 안전하게 제어 유지한다. 자동전압회로카드(AVR)의 주요 기능은 전원제어기의 변압기용 기판으로부터 제공된 발전기 전압 상태 신호(AVR CTRL 신호)를 기준치와 비교하는 것으로서, 이러한 비교 값에 의해 발전기 여자코일에 흐르는 전류를 펄스폭변조(PWM) 제어하며, 그에 따라 발전기의 출력전압을 일정하게 유지시킨다. 가변저항1 및 2는 발전기 출력전압 초기설정 시 사용되며 가변저항을 조정하여 발전기의 전압을 원하는 크기로 조정한다.
상기 전원공급회로카드(PWR)는 제1전원공급회로카드(PWR1)와, 제2전원공급회로카드(PWR2)로 구성되어 있으며 평상시에는 PWR1으로 작동 운용되고 PWR1 고장시에는 자동으로 PWR2로 변환되어 각종 회로기판에 전원을 안전하게 공급한다.　 전원공급회로카드(PWR)의 주요 기능은 전원제어기로부터 설정된 전압(예: 28VDC)을 공급받아서 신호제어회로카드(SCB), 신호감지회로카드(SDB) 및 자동전압조정회로카드(AVR)에 바이어스 전원을 공급하는 것으로서, 공급되는 전원은 +5VDC, +15VDC 및 -15VDC 등이 될 수 있다.
전원제어기(J576-3)로부터의 상 선택 신호는 전원제어패널의 상 선택 스위치(주 전원/상 전원) 신호를 전원제어모듈의 신호제어기판에서 감지하여 상 선택 신호조건이 만족되면 전원제어기 릴레이 조립체에 신호를 공급, 전자 접촉기를 작동하여 기동기 모듈에 전원을 공급한다.
한편, 3상발전기 출력라인으로 전달되는 전압감지신호는 발전기로부터 기동기모듈에 공급되는 주 전원을 전원제어기 내 변압기용 기판에서 검지하여 전원제어모듈에 공급한다.　 전원제어모듈은 검지된 전압을 신호감지회로카드에서 기준 전압과 비교한 다음 전압 이상 유무를 판단하여 전압 이상이 발생한 경우 오류 메시지를 전원제어패널에 제공한다.
전류감지신호는 발전기로부터 기동기모듈에 공급되는 전원을 전원제어기의 전류감지기(LEM)가 감지하여 전원제어모듈에 공급한다. 감지된 전류 신호 값은 전원제어모듈의 신호감지회로카드에서 기준 값과 비교하여 기준치보다 클 경우 발전기 오류 메시지를 전원제어패널에 제공한다.
주파수 검지신호는 발전기로부터 기동기모듈에 공급되는 전원을 전원제어기내 변압기용 기판에서 검지하여 전원제어모듈에 공급한다. 전원제어모듈은 검지된 주파수를 신호감지회로카드에서 기준 주파수 값과 비교하여 주파수 이상 유무를 판단하여 오류 메시지를 전원제어패널에 제공한다.
상기 강제 동작 신호(Safety Shunt)는 주제어기(J576-4)로부터 전달되며, 전원제어모듈의 신호제어회로카드 전송된 강제동작(Safety Shunt) 명령을 처리하여 전원공급계통 오류 또는 각종 기능 오류가 발생한 상태에서도 기존 작동상태를 유지하여 장비 운용이 가능하도록 한다.
발전기 여자 코일(J576-1)로부터 전달되는 여자신호는 발전기로부터 전원이 기동기모듈에 공급되면 전원제어기 내의 변압기 전압 변환기는 전압을 감지하여 전원제어모듈의 자동전압조정회로카드에 공급한다. 자동전압조정회로카드는 전원제어기 내에 조립된 변압기의 전압 값을 기준치와 비교하여 발전기 여자코일에 흐르는 전류의 크기를 조절함으로써, 결과적으로 여자코일의 전류에 따라 발전기 출력전압의 크기가 변하게 한다.
엔진신호1은 엔진으로부터 전달되는 신호로서, 엔진점검, 오일압력, 냉각수부족, 엔진과열 신호 등을 포함하며, 전원제어모듈의 신호제어회로카드에 전달되어 처리된다.　 이때, 엔진오류 메시지 등은 전원제어패널에 제공된다.
전원제어패널은 동력인출기/조속기 스위치 신호를 포함하는 엔진신호2를 전원제어모듈의 신호제어회로카드에 공급한다.　 그러면, 전원제어모듈은 이 신호를 처리하여 동력인출기/조속기 작동신호를 차량 ECU에 공급한다.
차량 ECU는 조속기 작동 완료 신호를 포함하는 엔진신호3을 전원제어모듈의 신호제어회로카드에 회신한다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 발전기 전압 제어 장치는 발전기 전압 제어 기능을 수행하기 위한 수단으로서, 제1 전압 조정부(301)와 제2 전압 조정부(302)를 가지는 자동 전압 제어 회로 기판(30) 형태로 모듈화 제작된다. 이러한 구성에 따라 본 발명의 장치는 차량의 전원 제어 모듈과 같은 인터페이스를 가지는 장비에 탈착이 용이하며, 제1 전압 조정부(301)의 고장시, 제2 전압 조정부(302)로 신속하게 변경 운용되도록 함으로써 발전기의 출력을 보다 안정화시킬 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 전압 조정 회로 기판이 적용되는 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 상기 도 1의 자동 전압 조정 회로 기판의 구성을 보다 상세히 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동 전압 조정 회로 기판의 운용을 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 전압 조정 회로 기판이 적용되는 전원 제어 모듈을 일예를 나타낸 도면.
<도면의 주요 참조 번호에 대한 설명>
10: 발전기 20: 전압 변환기
30: 자동 전압 조정 회로 기판 31: 선택 조정부
32: DC 전압 변환부 33: 가변 저항부
34: 비교기 35: 기준 전압부
36: 삼각파 발진기 37: 구동 증폭부
38: 여자 출력부 301: 제1 전압 조정부
302: 제2 전압 조정부

Claims (4)

  1. 모듈화된 발전기 전압 제어 장치에 있어서,
    교류 전원을 생성하는 발전기(10);
    상기 발전기(10)가 생성한 교류 전원을 변압하는 전압 변환기(20); 및
    상기 전압 변환기(20)가 변압한 교류 전원에 대하여 자동으로 전압을 조정하는 제1 전압 조정부(301)와, 상기 제1 전압 조정부(301)와 병렬로 연결되며 제1 전압 조정부(301) 고장시 제1 전압 조정부(301)를 대체하는 제2 전압 조정부(302)를 포함하는 자동 전압 조정 회로 기판(30);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전압 조정 회로 기판을 이용한 모듈화된 발전기 전압 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동 전압 조정 회로 기판(30)은
    상기 전압 변환기(20)가 전달하는 변압 교류 전원을 상기 제1 전압 조정부(301) 및 제2 전압 조정부(302)의 작동 상태에 따라 상기 제1 전압 조정부(301) 및 상기 제2 전압 조정부(302)에 전달하여 자동 전압 조정 경로 형성을 제어하는 선택 조정부(31); 및
    상기 제1 전압 조정부(301) 및 상기 제2 전압 조정부(302) 중 어느 하나의 출력을 수신하여 상기 발전기(10)에 여자 신호로서 전달하도록 제어하는 여자 출력 부(38);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전압 조정 회로 기판을 이용한 모듈화된 발전기 전압 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 자동 전압 조정 회로 기판(30)은
    상기 제1 전압 조정부(301), 상기 제2 전압 조정부(302), 상기 선택 조정부(31) 및 상기 여자 출력부(38)를 포함하는 구성을 차량의 전원 제어 모듈의 인터페이스에 탈착이 가능한 기판 또는 카드에 집적하는 것을 특징으로 하는 자동 전압 조정 회로 기판을 이용한 모듈화된 발전기 전압 제어 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전압 조정부(301) 및 상기 제2 전압 조정부(302) 중 적어도 어느 하나는
    상기 전압 변환기(20)가 변압한 변압 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류 전압 변환부(32);
    저항값의 변화에 따라 상기 직류 전원의 전압을 조정하는 가변 저항부(33);
    상기 가변 저항부(33)에 의해 조정된 전압을 수신하고, 이를 기준 전압과 비교하는 비교기(34);
    상기 기준 전압을 생성하는 기준 전압부(35);
    상기 비교기(34)에 주파수를 생성하여 전달하는 삼각파 발진기(36); 및
    상기 비교기(34)의 출력을 전달받아 기준전압보다 작으면 출력을 증폭하고 크면 출력을 작게하여 상기 여자 출력부(38)에 전달하는 구동 증폭부(37);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전압 조정 회로 기판을 이용한 모듈화된 발전기 전압 제어 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101021195B1 (ko) * 2010-05-31 2011-03-11 조규민 비상용 회전 계자형 동기식 발전기의 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치
KR101358344B1 (ko) * 2012-06-05 2014-02-07 한전케이피에스 주식회사 발전소 여자기 자동전압조정기의 카드 시험장치
KR101462439B1 (ko) * 2013-06-10 2014-11-17 주식회사 대흥기전 3상 동기 발전기의 출력전압을 제어하기 위한 자동전압 조정장치 및 그 제어 방법

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