KR20120097358A

KR20120097358A - 마이콤을 이용한 고효율 자동 전압 조정기

Info

Publication number: KR20120097358A
Application number: KR1020120088665A
Authority: KR
Inventors: 추상우
Original assignee: 추상우
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2012-09-03

Abstract

본 발명은 마이크로 컴퓨터를 이용한 고효율 자동 전압 조정기의 제작 및 제어 방법에 관한 것으로 고효율을 위해 코아는 토로이달 코아에 단권 변압기를 사용하며 하나의 전류 권선과 분리된 여자 권선 4개로 구성되며, 변압기의 전압 조정은 전류 권선과 여자 권선의 연결 방법에 따라 4가지의 승압 및 감압이 가능하며 필요시 BY-PASS 회로로 구성하였다.
각 전압 권선에 연결하는 여자 회로 전환용 스위치는 본 발명의 효과를 달성하기 위해 소프트 웨어 PLL을 응용한 마이콤에 의한 ZERO CROSSING 용 SCR 스위치를 사용하는 고효율 자동 전압 조정기의 제공을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은
전압 권선의 여자 회로 전환용 스위치인 SCR의 제어는 여자 회로 변환시 발생하는 여자 돌입 전류를 최소화 하기 위해 전압 파형에 동기화를 하여 제어 되며, 이를 위해 전압 파형 검출용 특수한 소프트 웨어 PLL 을 마이콤에 내장 하였다.
즉, 회로 전환시 발생하는 여자 돌입 전류를 최소화하기 위해 전압 파형의 ZERO CROSSING, 즉 전압 파형의 최고점에서 전압 변환용 여자 회로를 전환하는 ZERO CROSSING 기술,
즉, 여자 회로 전환용 SCR 스위치의 제어, 전압 파형의 최고점과 시간의 검출등 자동 전압 조정기의 제어는 특수한 소프트 웨어인 PLL 이 내장된 마이콤에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이콤을 이용한 고효율 자동 전압 조정기를 제공한다.

Description

마이콤을 이용한 고효율 자동 전압 조정기{High Efficiency Automatic Voltage Regulator by Micro-Computer}

본 발명은 마이콤을 이용한 고효율 자동 전압 조정기에 관한 것으로서,

입력 전압에 따른 출력 전압의 크기를 적정 범위로 자동 제어 할때 마이콤의 ZERO-CROSSING 감지 회로를 이용하여 전압 파형의 최고점에서 전압 조정용 여자 회로의 TAP을 전환하므로서 여자돌입 전류를 최소화하여 여자 권선 및 접점의 소손을 방지하는 이상적인 자동 전압 조정기에 관한 것이다.

지금까지의 자동 전압 조정기는 ZERO-CROSSING 제어 회로의 기술이 없으므로 전압 변환용 여자 권선의 TAP 전환시 과도한 여자 돌입 전류에 의해 여자 권선의 절연 파괴에 따른 소손 및 접점의 소손 등이 빈번히 발생 하여 전력의 품질을 저하시키고 화재의 위험에 노출되어 있다.

이에 본 발명은 자동전압 조정기의 저효율 , 전압 변성시 여자 돌입 전류에 의한 여자 권선의 절연 파괴에 따른 소손 등의 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로 수용가가 사용하는 전기기기의 소비전력을 절감하고 전기 제품의 성능 향상과 수명 연장을 기대할 수 있는 고효율 자동전압 조정기를 제공함에 그 목적이 있다.

전기기기에 공급하는 전압을 한국전력의 공급 규정에 따른 허용 범위 내에서 보다 안정적으로 적절히 감압 또는 승압 시키는 자동 전압 조절기를 마이콤을 이용한 ZERO-CROSSING 회로를 이용하여 보다 안정적으로 원형 권철심인 토로이달 코아를 이용한 단권 자동 전압 조정기를 사용토록 하는 것이다.

이상 설명에서와 같이 효율이 기존 제품(80％대) 보다 월등히 높아 고효율(99.5％)로 전기 제품에 전력을 공급하여 부하율에 맞는 자동 전압 조절로 동손(부하손)과 철손(무부하손)이 동시에 감소되어 전기 기기의 효율이 향상되므로 소비 전력을 절감하게 된다.

도 1은 전형적인 공급 전압의 파형과 여자 돌입 전류의 파형 비교도
도 2는 자동 전압 조정기의 구조도 및 여자회로 스위치 연결 상태도
도 3은 마이콤 제어 프로그램 순서도
도 4는 입력 전압에 따른 출력 전압의 변화도
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 입력전압, 20 : 출력전압 , 11 : 1차 전류( I1 ), 12 : 부하 전류( I2 )
31 : 전류 권선, 41 : 여자 권선 1, 42 : 여자 권선 2, 43 : 여자 권선 3,
44 : 여자 권선 4, 100 : 원형 권철심인 토로이달 코아,
200 : 마이콤(Micro-Computer), 301 : 전류 권선 시작점
302 : 전류 권선과 여자 권선 공통점,
311 : 31(전류권선)과 41(여자권선) 전체 권선수,
411 : 41(여자권선) 권선수

위에서 언급한 기술적인 과제를 해결하기 위해 첨부된 도면 [도1]의 공급 전압의 파형에 따른 여자 돌입 전류의 파형도에서 공급전압 파형의 최대치 순간에 여자 돌입 전류가 최소치가 되는 원리를 이용한 [도2]의 자동전압 조정기의 구조 및 SCR 을 이용한 여자회로 스위치의 연결상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

마이콤은 입력 및 출력 전압의 파형 분석 및 제어를 위해 소프트웨어 PLL 을 응용한 Micro-Computer 이며, 입력 및 출력 전원의 정보를 분석후 [도3]의 마이콤 제어 프로그램에 따라 SCR 스위치의 동작을 지시하며, SCR 스위치인 S1부터 S10 은 MICOM 의 지시에 따라 동작하게 된다.

본 발명은 원형 권철심인 토로이달 코아 (100) 원주상에 하나의 전류권선(31) 과 4개의 TAP 을 가진 여자회로(41,42,43,44) 로 구성하고 TAP 간 전압을 4V 로 제작하였으며 필요에 따라 TAP 수 및 TAP 간 전압을 임의로 구성할 수 있다.

먼저 출력 전압의 강압 과정을 설명하면

SCR 스위치 S1과 S6 가 CLOSE 되면 출력 전압은 입력 전압에 비해 -4V 가 되며, S1 과 S7 이 CLOSE 되면 -8V, S1 과 S8 이 CLOSE 되면 -12V, S1 과 S9 이 CLOSE 되면 -16V 가 조정된다.

또한 출력 전압의 승압 과정을 설명하면,

SCR 스위치 S10 과 S2 가 CLOSE 되면 +4 V 가 승압되며, S10 과 S3 이 CLOSE 되면 +8V, S10 과 S4 가 CLOSE 되면 +12V , S10 과 S5 가 CLOSE 되면 +16V 가 승압되어 부하에 보다 안정적인 전원을 공급하게 된다.

이때 입력 전압이 요구하는 출력 전압과 비슷할 경우는 SCR 스위치 S1 과 S5 가 CLOSE 되어 BY-PASS 회로를 구성하므로 입력 및 출력 전압이 동압을 유지하게 된다.

즉, 본 발명에 사용된 고효율 자동 전압 조정기는 일반화된 소프트 웨어 PLL 을 응용하여 입력 전압의 파형을 분석하여 전압 파형의 최대치 일때 여자회로 조절용 SCR 스위치를 조정하므로 여자 돌입 전류를 최소화하여 보다 안정적으로 자동 전압 조정이 가능하다.

Claims

소프트 웨어 PLL을 응용한 Micro-Computer 와 SCR 로 조합되어 ZERO-CROSSING 기술을 이용한 자동전압 조정기를 원형 권철심인 토로이달 코아로 실현하는 것을 특징으로 하는 마이콤을 이용한 고효율 자동 전압 조정기