KR20110128234A - 점화 펄스 분배 수단, 그 점화 펄스 분배 수단을 구비한 전력제어기들의 시퀀스 제어를 위한 회로 장치, 및 그 회로 장치를 이용한 전력제어기들의 시퀀스 제어 방법 - Google Patents

점화 펄스 분배 수단, 그 점화 펄스 분배 수단을 구비한 전력제어기들의 시퀀스 제어를 위한 회로 장치, 및 그 회로 장치를 이용한 전력제어기들의 시퀀스 제어 방법 Download PDF

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Abstract

이 발명은 점화 펄스 분배 수단(13), 위 점화 펄스 분배 수단(13)을 구비한 전력제어기들(20)의 시퀀스 제어를 위한 회로 장치(10), 및 위 회로 장치(10)를 이용한 전력제어기들(20)의 시퀀스 제어 방법에 관한 것이다.
이 발명의 과제는 부품, 특히 점화 펄스 발생 수단(12)의 더 양호한 이용을 가능하게 하는 위 방식의 회로 장치, 위 회로 장치용 부품 및 위 회로 장치의 작동 방법을 제공하는 것이다.
위 과제는 이 발명에 따른 점화 펄스 분배 수단(13) 및 위 수단(13)을 구비한 이 발명에 따른 회로 장치(10)에 의해 해결된다.

Description

점화 펄스 분배 수단, 그 점화 펄스 분배 수단을 구비한 전력제어기들의 시퀀스 제어를 위한 회로 장치, 및 그 회로 장치를 이용한 전력제어기들의 시퀀스 제어 방법{MEANS FOR DISTRIBUTING IGNITION PULSES, CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SEQUENCE CONTROL OF POWER CONTROLLERS WITH SUCH MEANS FOR DISTRIBUTING IGNITION PULSES AND METHOD FOR SEQUENCE CONTROL OF POWER CONTROLLERS USING SUCH CIRCUIT ARRANGEMENT}
이 발명은 점화 펄스 분배 수단, 위 점화 펄스 분배 수단을 구비한 전력제어기들의 시퀀스 제어를 위한 회로 장치, 위 회로 장치를 이용한 전력제어기들의 시퀀스 제어 방법에 관한 것이다.
AEG Power Solutions B.V., AEG Power Solutions GmbH, AEG Power Supply Systems GmbH 의 여러 실용신안 공보 및 특허 공보에는 시퀀스 제어(전압 시퀀스 제어라고도 함)로 작동되는 전력제어기들을 구비한 파워 서플라이 장치가 공지되어 있다. G.K. Dubey, S.R. Doradla, A. Joshi 및 R.M.K. Sinha의 책 "Thyristorized Power Controllers, ISBN 978-0-85226-190-3 에도 이러한 파워 서플라이 장치가 개시되어 있다.
시퀀스 제어로 작동되는 전력제어기들을 구비한 파워 서플라이 장치에는 일반적인 경우 트랜스포머가 제공되며, 위 트랜스포머는 다수의 2차 측 탭을 갖는다. 위 탭들의 각각은 전력제어기의 입력부와 접속된다. 전력제어기의 출력부들은 하나의 부스바(busbar)에 함께 안내된다. 부스바는 파워 서플라이 장치의 출력부와 접속된다. 파워 서플라이 장치의 출력부와 기준 전위 사이에서 전압이 강하하며, 위 전압의 유효값은 하나 이상의 전력제어기, 종종 2개의 전력제어기에 의해 조절된다.
위상 제어에 의해, 각각의 전력제어기의 출력부에 있는 전압의 유효값이 조절될 수 있다. 전력제어기의 입력부와 트랜스포머의 상이한 2차 측 탭의 접속으로 인해, 전력제어기의 출력부에 제공 가능한 최대 전압의 유효값들이 상이하다. 이론적으로는, 최대 전압이 제공되는 트랜스포머의 탭과 접속된 입력부를 가진 전력제어기에 의해, 전압을 0V 내지 최대 전압의 전체 전압 범위로 조절하는 것이 가능하다. 그러나, 실제로는 어려움이 있다. 또한, 강한 조파를 일으키는 높은 전압 점프가 주어지고, 이는 파워 서플라이 장치의 파워 팩터를 감소시킨다. 이러한 이유 때문에, 트랜스포머의 2개의 탭들의 전압 레벨들 사이로 전압을 조절하기 위한 시퀀스 제어시, 하나의 전력제어기는 메인 전압의 완전한 반파 동안 접속되는 한편, 다른 전력제어기는 제어 각에 따라 위상 제어되어 작동된다. 따라서, 이러한 파워 서플라이의 경우, 매우 종종 2개의 전력제어기가 작동된다.
지금까지 공지된 파워 서플라이 장치에서는 점화 펄스 발생 수단이 각각의 전력제어기에 할당된다. 각각의 점화 펄스 발생 수단은 제어 및/또는 조절 수단과 접속된다. 제어 및/또는 조절 수단에서는, 파워 서플라이 장치의 출력부에서 요구되는 전압에 따라, 이 전압을 조절하기 위해 전력제어기들 중 어떤 것이 또는 어떤 것들이 작동되어야 하는지가 결정된다. 입력 측이 더 높은 전압 전위와 접속된 전력제어기가 조절해야 하는 제어 각도 결정된다.
시퀀스 제어로 작동되는 전력제어기들을 가진 파워 서플라이 장치에서는 일반적인 경우 단 2개의 전력제어기만이 작동되기 때문에, 이러한 파워 서플라이 장치의 작동 동안 다수의 부품, 특히 다수의 점화 펄스 발생 수단이 이용되지 않는다.
제어 및/또는 조절 수단과 점화 펄스 발생 수단 사이의 접속은 버스를 통해 이루어진다. 종종 사용되는 버스는 16 비트의 대역 폭을 갖는다. 즉 16 비트의 폭을 가진 데이터 워드들이 전송될 수 있다. 버스를 통해 전송되는 데이터 워드에 의해, 216 개의 상이한 상태를 나타내거나 또는 -종종 언급되는 바와 같이- 어드레싱하는 것이 가능하다. 이는 과거에는, 어드레싱 가능한 공간 중 하나의 섹션을 파워 서플라이 장치의 각각의 전력제어기에 할당하기 위해 사용되었다. 어드레싱 가능한 공간의 하나의 섹션에서의 각각 상태에는 또한 제어 각이 할당되었다. 즉, 하나의 데이터 워드가 제어 및/또는 조절 수단에 의해 버스에 제공되었으면, 동시에 모든 전력제어기에 대해 그들에서 조정될 제어 각이 버스에 제공되었다. 각각의 점화 펄스 발생 수단에서, 그것 후방에 접속된 전력제어기의 제어 각에 대한 정보를 포함하는 데이터 워드의 섹션이 평가되었다.
제어각 정보의 이러한 전송 방식은 예컨대 16 비트의 워드 폭에서 총 65536 상태들이 나타내질 수 있게 한다. 4개의 전력제어기를 구비한 파워 서플라이 장치에서, 각각의 전력제어기에는 4 비트의 하나의 섹션이 할당된다. 각각의 전력제어기에는 24=16 상태가 할당될 수 있다. 조정 가능한 제어각이 0 내지 180°이면, 181°:16=11.313°의 해상도가 가능하다. 해상도는 워드 폭이 더 커지고 더 실제적이면 더 양호해진다. 실시예는 해상도가 어떻게 검출될 수 있는지를 제시한다.
파워 서플라이 장치가 더 많은 전력제어기들을 포함하면, 해상도가 낮아진다. 그러나, 큰 전압 레벨 차가 조절되어야 하면, 많은 수의 전력제어기가 필요할 수 있다. 많은 수의 전력제어기는 또한 파워 팩터가 커져야 할 때도 바람직할 수 있다. 개별 전력제어기에 의해 수행되는 전압 레벨 차들이 많은 수의 전력제어기들에 의해 감소될 수 있다. 개별 전력제어기에 의해 커버되는 전압 범위가 작을수록, 조파 성분이 감소될 수 있다.
이 발명의 과제는 부품, 특히 점화 펄스 발생 수단의 더 양호한 이용 및 더 높은 해상도를 가능하게 하는 위 방식의 회로 장치, 위 회로 장치용 부품, 및 위 회로 장치의 작동 방법을 제공하는 것이다.
위 과제는 먼저 회로 장치용 새로운 부품에 의해 달성된다. 이 발명에 따라, 점화 펄스 분배 수단이 제공된다. 점화 펄스 분배 수단은 하나 이상의 점화 펄스 발생 수단에 의해 발생된 점화 펄스들을 파워 서플라이 장치의 전력제어기에 분배하는 기능을 한다. 이를 위해, 이 발명에 따른 점화 펄스 분배 수단은
- 하나 이상의 점화 펄스 발생 수단과의 접속을 위한 2개 이상의 입력부들,
- 제어 및/또는 조절 수단과의 접속을 위한 인터페이스 및
- 전력제어기들과의 접속을 위한 3개 이상의 출력부들을 포함하고,
위 점화 펄스 분배 수단은 인터페이스에 인가되는 하나 이상의 선택 정보에 따라 2개 이상의 입력부들의 각각을 3개의 출력부들 중 하나와 접속하기 위한 제어 가능한 소자들을 포함한다.
이 발명에 따른 점화 펄스 분배 수단은 이 발명에 따른 회로 장치 내에서 전력제어기들의 시퀀스 제어를 위해 사용되고, 이 발명에 따른 회로 장치는
- 제어 및/또는 조절 수단으로서, 위 제어 및/또는 조절 수단은 하나 이상의 인터페이스를 포함하고, 위 인터페이스에 선택 정보 및 제어 각 정보가 제공될 수 있으며, 위 제어 각 정보는 전력제어기들 중 하나의 전력제어기가 어떤 제어 각으로 작동되어야 하는지를 지시하고, 위 선택 정보는 전력제어기들 중 어떤 것이 위 제어 각으로 작동되어야 하는지를 지시하는, 제어 및/또는 조절 수단, 및
- 하나 이상의 점화 펄스 발생 수단으로서, 위 점화 펄스 발생 수단은 인터페이스 및 하나 이상의 출력부를 포함하고, 위 인터페이스를 통해 하나 이상의 제어 각 정보가 위 점화 펄스 발생 수단 내로 판독될 수 있고, 위 출력부에는 위 하나 이상의 제어 각 정보에 따라 점화 펄스가 제공될 수 있는, 하나 이상의 점화 펄스 발생 수단을 포함한다.
이 발명에 따른 회로 장치에서는 회로 장치를 통해 제어될 수 있는 각각의 전력제어기에 하나의 점화 펄스 발생 수단이 할당되지 않는다. 점화 펄스 발생 수단들의 수는 회로 장치에 접속될 수 있는 전력제어기들의 수보다 작다. 적은 수의 점화 펄스 발생 수단에 의해 발생된 점화 펄스들은 이 발명에 따른 점화 펄스 분배 수단에 의해 전력제어기들에 분배된다. 점화 펄스 발생 수단에 의해 발생된 점화 펄스가 어떤 전력제어기에 공급되어야 하는지는 점화 펄스 분배 수단의 인터페이스에 인가되는 선택 정보로부터 주어진다. 위 선택 정보는 제어 및/또는 조절 수단에 의해 발생한다.
이 발명에 따른 회로 장치는 이 발명에 따라 한편으로는 점화 펄스 분배 수단에 그리고 다른 한편으로는 하나 이상의 점화 펄스 발생 수단에 제공되는, 선택 정보 및 제어 각 정보가 데이터 워드로 코딩되도록 작동될 수 있다. 선택 정보의 코딩을 위해, 매우 작은 폭만을 가진 데이터 워드의 섹션이 필요하다. 이 발명에 따른 회로 장치가 4개의 전력제어기들과의 접속을 위해 제공되면, 선택 정보가 코딩되는 섹션은 2비트의 폭을 갖는다. 데이터 워드의 16 비트 중 14 비트가 제어 각 정보를 위해 남는다. 보통의 경우 단 2개의 전력제어기가 동시에 작동되기 때문에, 단 2개의 제어 각 정보만이 전송되면 된다. 2개의 제어 각 정보들 중 각각을 전송하기 위해, 7 비트가 남는다. 이 7 비트로, 128 상태들이 나타내질 수 있다. 이로 인해, 181°:128=1.414의 해상도가 주어진다.
전송될 데이터 워드의 워드 길이가 동일하고 전력제어기의 수가 동일하면, 훨씬 더 높은 해상도 및 그에 따라 전력제어기의 훨씬 더 미세한 조절이 이루어질 수 있다.
이 발명에 따른 점화 펄스 분배 수단의 제어 가능한 소자들은 접속을 위해 제어 가능한 스위치들, 특히 트랜지스터들을 갖는다. 이 발명에 따른 점화 펄스 분배 수단은 인터페이스 및 접속용 소자의 제어 단자에 접속된 회로를 포함할 수 있다. 집적 회로일 수 있는 위 회로는 선택 정보를 스위칭 소자의 제어를 위한 신호로 변환하기 위해 제공될 수 있다.
이 발명에 따른 회로 장치의 제어 및/또는 조절 수단에 의해, 2개 이하의 전력제어기가 선택될 수 있고, 그 선택이 선택 정보로서 인터페이스에 제공될 수 있다. 제어 및/또는 조절 수단에 의해, 마찬가지로 2개 이하의 제어 각이 정해질 수 있고, 위 제어 각은 제어 각 정보로서 인터페이스에 제공된다. 점화 펄스 발생 수단은 2개 이상의 출력부들을 가지며, 위 출력부들에는 2개의 제어 각 정보에 따라 각각 하나의 점화 펄스가 제공된다. 대안으로서, 2개의 점화 펄스 발생 수단은 각각 하나의 출력부를 포함할 수 있다.
이 발명에 따른 회로 장치의 제어 및/또는 조절 수단, 점화 펄스 발생 수단 및 점화 펄스 분배 수단의 인터페이스들은 버스를 통해 서로 접속될 수 있다. 버스는 IEC 61158 또는 IEC 61784에 따른 버스일 수 있다(PROFIBUS).
이 발명에 의해, 점화 펄스 발생 수단의 더 양호한 이용 및 더 높은 해상도를 가능하게 하는 위 방식의 회로 장치, 위 회로 장치용 부품, 및 위 회로 장치의 작동 방법이 제공된다.
이 발명에 따른 회로 장치의 다른 특징들 및 장점들은 아래의 실시예 설명에 제시된다. 실시예는 도면에 도시된다.
도 1은 이 발명에 따른 회로 장치를 구비한 파워 서플라이 장치의 회로도.
도 1에 도시된 이 발명에 따른 파워 서플라이 장치는 이 발명에 따른 회로 장치(10)와 더불어, 회로 장치(10)에 의해 제어되는 일련의 전력제어기들(20)을 포함한다. 전력제어기들(20)은 입력부들(22)을 포함하고, 위 입력부들은 트랜스포머(30)의 2차 측 탭과 접속된다. 트랜스포머(30)의 1차 측은 교류 네트워크와 접속된다. 전력제어기들(20)은 또한 출력부들(23)을 가지며, 위 출력부들은 부스바(busbar: 40)에 함께 안내된다. 부스바(40)는 파워 서플라이 장치의 출력부(50)의 단자(51)와 접속된다. 파워 서플라이 장치의 출력부(50)의 제 2 단자(52)는 트랜스포머(30)의 2차 측 탭과 접속되고, 위 탭은 파워 서플라이 장치의 기준 전위를 갖는다.
전력제어기들(20)은 공지된 방식으로 시퀀스 제어로 작동될 수 있다. 이 발명에 따른 회로 장치(10)는 시퀀스 제어로 전력제어기들(20)을 작동하기 위해 제공된다. 전력제어기들의 각각은 제어 단자(21)를 가지며, 위 제어 단자(21)는 이 발명에 따른 회로 장치(10)와 접속된다. 점화 펄스들은 제어 단자들(21)을 통해 전력제어기들(20)에 제공된다. 점화 펄스들은 이 발명에 따른 회로 장치(10)에서 발생된다. 점화 펄스들이 출력되는 시점들, 및 점화 펄스들이 제공되는 전력제어기들(20)은 이 발명에 따른 회로 장치(10)의 제어 및/또는 조절 수단(11)에 의해 미리 주어진다. 점화 펄스들이 출력되는 시점들은 제어 및/또는 조절 수단(11)에서 검출된 제어 각에 의해 결정된다. 시퀀스 제어에서 일반적인 경우 2개 이하의 전력제어기(20)가 작동되기 때문에, 동시에 2개의 제어 각이 결정되기만 하면 된다. 2개의 제어 각들은 제어 각 정보로 코딩된다. 점화 펄스들이 제공되는 전력제어기들(20)은 제어 및/또는 조절 수단(11)에 의해 선택되고 선택 정보로 코딩된다. 선택 정보 및 제어 각 정보는 하나의 데이터 워드로 통합된다. 데이터 워드의 제 1 섹션은 선택 정보를 포함하고 데이터 워드의 제 2 섹션은 제어 각 정보를 포함한다. 제어 및/또는 조절 수단(11)은 인터페이스(111)를 통해 버스(14)에 접속된다. 데이터 워드는 버스(14)를 통해 전송된다.
버스(14)는 제어 및/또는 조절 수단(11)의 인터페이스(111)와의 접속과 더불어, 2개의 점화 펄스 발생 수단(12)의 인터페이스(121)와의 접속, 및 점화 펄스 분배 수단(13)의 인터페이스(133)와의 접속을 갖는다.
버스(14)를 통해 전송되는 데이터 워드에 포함된 2개의 제어 각 정보들은 점화 펄스 발생 수단(12) 내에서 디코딩되고 점화 펄스로 변환된다. 위 점화 펄스들은 제어 및/또는 조절 수단(11)에 의해 선택된 전력제어기(20)의 점화를 위해 제공된다. 점화 펄스들은 점화 펄스 발생 수단(12)의 출력부들(122)에 제공되며, 라인(15)을 통해 점화 펄스 분배 수단(13)의 입력부들(131)에 제공된다.
점화 펄스 분배 수단(13)은 입력부들(131)과 더불어 출력부들(132)을 가지며, 위 출력부들(132)은 전력제어기(20)의 제어 단자(21)로의 제어 라인(16)과 접속된다. 입력부들(131)과 출력부들(132) 중 하나와의 접속에 의해, 입력부(131)에 있는 점화 펄스가 출력부(132)에 안내된 다음, 위 출력부(132)와 접속된 제어라인(16)을 통해 위 제어 라인(16)과 접속된 전력제어기(20)로 안내될 수 있다.
점화 펄스 분배 수단(13) 내에는 제어 가능한 소자들(도시되지 않음)이 점화 펄스를 분배하기 위해 제공된다. 이는 제어 가능한 스위칭 수단, 예컨대 트랜지스터에 의해 제공될 수 있다. 점화 펄스를 분배하기 위해 제어된 소자가 점화 펄스들을 출력부들(132)에 어떻게 분배하는지는, 점화 펄스 분배 수단(13)이 버스(14)와 접속된 인터페이스(133)를 통해 버스(14)에 전송된 데이터 워드로부터 얻을 수 있는 선택 정보로부터 주어진다. 점화 펄스 분배 수단(13)은 데이터 워드로 코딩된 선택 정보를 디코딩하고, 선택 정보에 따라 입력부들(131)을 출력부들(132)에 접속할 수 있다. 이를 위해 제공된 제어된 스위칭 소자들은 폐쇄 또는 개방을 위해 상응하게 제어됨으로써, 입력부들(131)과 출력부들(132) 사이의 접속들이 형성되거나 또는 차단된다. 입력부들(131)의 각각은 제어 가능한 스위칭 소자를 통해 출력부들(132)의 각각에 접속될 수 있다.
10 회로 장치
11 제어 및/또는 조절 수단
12 점화 펄스 발생 수단
13 점화 펄스 분배 수단
14 버스
20 전력제어기
131 입력부
122, 132 출력부
111, 121, 133 인터페이스

Claims (10)

  1. 하나 이상의 점화 펄스 발생 수단(12)에 의해 발생한 점화 펄스의 분배 수단(13)으로서,
    - 위 하나 이상의 점화 펄스 발생 수단(12)과의 접속을 위한 2개 이상의 입력부들(131),
    - 제어 및/또는 조절 수단(11)과의 접속을 위한 인터페이스(133), 및
    - 전력제어기(20)와의 접속을 위한 3개 이상의 출력부들(132)을 포함하고,
    - 위 점화 펄스 분배 수단(13)은 위 인터페이스(133)에 인가되는 하나의 이상의 선택 정보에 따라 3개의 출력부들(132) 중 하나의 출력부와 위 2개 이상의 입력부들(131) 각각을 접속하기 위한 제어 가능한 소자를 포함하는, 점화 펄스 분배 수단.
  2. 제 1항에서, 위 제어 가능한 소자들은 제어 가능한 스위치, 특히 트랜지스터의 접속을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 점화 펄스 분배 수단.
  3. 제 1항 또는 제 2항에서, 위 점화 펄스 분배 수단(13)은 위 인터페이스(133) 및 접속를 위한 위 소자의 제어 단자에 접속된 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 펄스 분배 수단.
  4. 전력제어기들(20)의 시퀀스 제어를 위한 회로 장치(10)로서,
    - 제어 및/또는 조절 수단(11)으로서, 위 제어 및/또는 조절 수단(11)은 하나 이상의 인터페이스(111)를 포함하고, 위 인터페이스(111)에 선택 정보 및 제어 각 정보가 제공될 수 있으며, 위 제어 각 정보는 위 전력제어기들(20) 중 하나의 전력제어기가 어떤 제어 각으로 작동되어야 하는지를 지시하고, 위 선택 정보는 위 전력제어기들(20) 중 어떤 것이 위 제어 각으로 작동되어야 하는지를 지시하는, 제어 및/또는 조절 수단, 및
    - 하나 이상의 점화 펄스 발생 수단(12)으로서, 위 점화 펄스 발생 수단(12)은 인터페이스(121) 및 하나 이상의 출력부(122)를 포함하고, 위 인터페이스(121)를 통해 하나 이상의 제어 각 정보가 위 점화 펄스 발생 수단(12) 내로 판독될 수 있고, 위 출력부(122)에는 위 하나 이상의 제어 각 정보에 따라 점화 펄스가 제공될 수 있는, 하나 이상의 점화 펄스 발생 수단을 포함하는, 회로 장치에서,
    - 위 회로 장치(10)는 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 점화 펄스 분배 수단(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  5. 제 4항에서, 위 제어 및/또는 조절 수단(11)에 의해 2개 이하의 전력제어기들(20)이 선택될 수 있고, 위 전력제어기들의 선택은 선택 정보로서 위 인터페이스(111)에 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  6. 제 5항에서, 위 제어 및/또는 조절 수단(11)에 의해 2개 이하의 제어 각이 정해질 수 있고, 위 2개의 제어 각들은 제어 각 정보로서 위 인터페이스(111)에 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  7. 제 6항에서, 위 점화 펄스 발생 수단(12)은 2개의 출력부들(122)을 포함하며, 위 출력부들에 2개의 제어 각 정보에 따라 각각 하나의 점화 펄스가 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 가운데 어느 한 항에서, 위 제어 및/또는 조절 수단(11), 하나 이상의 점화 펄스 발생 수단(12) 및 위 점화 펄스 분배 수단(13)의 인터페이스들(111, 121, 133)은 버스(14)를 통해 서로 접속되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  9. 전력제어기들(20)의 시퀀스 제어 방법으로서, 위 방법이 제 4항 내지 제 8항 가운데 어느 한 항에 따른 회로 장치(10)로 실시되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  10. 제 9항에서, 선택 정보 및 제어 각 정보가 제어 및/또는 조절 수단(11)에 의해 데이터 워드로 인터페이스(111)를 통해 버스(14)로 제공되고, 위 데이터 워드는 선택 정보용 제 1 섹션 및 제어 각 정보용 제 2 섹션을 갖는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
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