KR20170098062A

KR20170098062A - 역병렬 사이리스터의 고장 검출기

Info

Publication number: KR20170098062A
Application number: KR1020160019962A
Authority: KR
Inventors: 김영우
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-08-29
Also published as: US20170244404A1; JP2017147924A; CN107102246A; US10256804B2; EP3208624A1; JP6282712B2

Abstract

본 발명의 역병렬 사이리스터 고장 검출기는 역병렬로 연결되는 제1,2 사이리스터의 고장을 검출하는 역병렬 사이리스터 고장 검출기에 있어서, 제1, 2 사이리스터에 전원을 공급하는 전원부와 제1 사이리스터에 흐르는 전류를 제1 측정값을 출력하는 제1 전류센서와 제2 사이리스터에 흐르는 전류를 제2 측정값을 출력하는 제2 전류센서 및 제1, 2 측정값을 비교한 결과가 설정된 고장 조건을 만족하는지 확인하여, 상기 고장 조건을 만족하는 경우 상기 제1, 2 사이리스터 중 적어도 하나에 대한 고장 알림 신호를 출력하는 검출기를 포함할 수 있다.

Description

역병렬 사이리스터의 고장 검출기{Fault detector for anti-parallel thyristor}

본 발명은 역병렬 사이리스터의 고장 검출기{Fault detector for anti-parallel thyristor}에 관한 것이다.

상세하게는, 정지형 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)로 연결되어 있는 사이리스터 레벨(Thyristor Level)의 고장을 검출하기 위한 고장 검출기 일 수 있으며, 정지형 무효전력 보상 장치에 사용되는 사이리스터 밸브는 역병렬(anti-parallel)로 연결될 수 있다. 또한, 정지형 무효전력 보상 장치는 고전압직류송전(HVDC)에 적용 될 수 있다.

고전압직류송전이란 전기 송전 방식의 하나이다. 고전압직류송전(HVDC)은 발전소에서 발전되는 고압의 교류전력을 전력변환기를 이용해 효율성 높은 고압의 직류전력으로 바꾸어 송전한다. 이후에 원하는 지역에서 다시 전력변환 기를 통해 교류전력으로 다시 변환 시켜 공급하는 방식이 HVDC이다. HVDC는 고압교류송전에 비해 전력손실의 양이 적어 장거리 송전에 유리할 수 있다.

이러한 HVDC에서 사용되는 전력변환기의 밸브 형태는 사이리스터를 기반으로 하는 전류원 방식과 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transitor, IGBT)를 기반으로 하는 전압원 방식으로 구분된다. 전류원 방식은 1980년대 초에 설치 되기 시작하며 지금까지도 상용으로 많이 설치되고 있다. 반면에 전압원 방식은 2000년대 초반에 상용으로 설치되기 시작하여 그 용량이 증가하는 추세이나 아직 전류원에 비해 용량이 적어 주로 대단위 해상풍력 단지를 교류 전력망에 연계하는데 활용될 수 있다.

HVDC에서 가장 중요한 요소가 되는 것 중에 하나는 직류를 교류로 그리고 교류를 직류로 변환하는 전력변환기이다. 이 전력변환기는 동작전압이 매우 높아 다수의 사이리스터가 직렬로 연결되어 하나의 밸브를 구성하고 있다. 이러한 밸브들은 전력변환기를 설치하기 전에 동작시 인가될 전압과 전력으로 동작을 확인 하는 것이 필요하다. 그러나 동작시 인가될 전압과 전력으로 동작을 확인하기 위해 서는 막대한 전력이 소모되며, 안전상 문제가 발생할 수 있다.

한편, 정지형 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)는 회전기인 동기 조상기의 무효전력 제어 기능을 사이리스터 밸브를 이용하여 정지형 형태로 구현한 무효전력 보상 장치일 수 있으며, 정지형 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)는 유연송전시스템(Flexible AC Transmission System, FACTS)의 한 가지 종류로서, 송전 계통의 전압조정, 과도 안정도 향상 등을 가능하게 하는 장치 일 수 있다.

정지형 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)는 전력계통에 병렬로 연결되어 무효전력을 흡수 또는 공급을 통해, 전압을 일정하게 유지하거나 원하는 제어동작을 수행하는 장치 일 수 있다.

정지형 무효전력 보상장치(Static Var Compensator, SVC)는 용도에 따라 사이리스터를 이용하여 리액터의 위상을 제어하는 TCR(Thyristor Controlled Reator), 커패시터를 스위칭 하는 TSC(Thyristor Switched Capacitor), 고정형 캐패시터 뱅크(Fixed Capacitor)등을 조합하여, SVC를 구성하게 될 수 있다.

TCR(Thyristor Controlled Reator)과 TSC(Thyristor Switched Capacitor)에 사용되는 사이리스터 밸브는 역병렬(anti-parallel)로 연결 될 수 있다.

사이리스터는 의도치 않은 과전압, 임펄스 과전류 등에 의에 사이리스터가 고장이 날 수 있으며, 일반적으로 고장 난 사이리스터의 저항값은 0[Ω]이 될 수 있으며, 멀티메타(Multimeter)를 통해서 고장 난 사이리스터를 손쉽게 검출 할 수있다.

그러나, 역병렬 사이리스터중 하나의 사이리스터를 제1 사이리스터라 하고, 다른 하나를 제2 사이리스터라 하고, 제1,2 사이리스터의 내부 저항을 각각 R1, R2라 하면, 합성 저항은 R= R1*R2/R1+R2 이므로, R1, R2 중 하나가 0[Ω]이면 합성 저항이 R=0[Ω]이 되어, 제1,2 사이리스터중 고장난 사이리스터를 알 수 없다.

즉, 역병렬 사이리스터의 구조상, 고장 난 사이리스터의 고장을 판별하기 위해서는 역병렬 사이리스터를 분리한 후 각각의 사이리스터를 멀티메타(Multimeter)를 이용해서 판별해야 하는 불편함이 있을 수 있다.

본 발명은 역병렬 사이리스터의 고장 검출기{Fault detector for anti-parallel thyristor}에 고장을 손쉽게 판별하여 사용자의 편의성을 향상 시킬 수 있으며, 유지보수의 시간을 단축 시킬 수 있다.

본 발명의 역병렬 사이리스터 고장 검출기는 역병렬로 연결되는 제1,2 사이리스터의 고장을 검출하는 역병렬 사이리스터 고장 검출기에 있어서, 상기 제1, 2 사이리스터에 전원을 공급하는 전원부; 상기 제1 사이리스터에 흐르는 전류를 제1 측정값을 출력하는 제1 전류센서; 상기 제2 사이리스터에 흐르는 전류를 제2 측정값을 출력하는 제2 전류센서; 및 상기 제1, 2 측정값을 비교한 결과가 설정된 고장 조건을 만족하는지 확인하여, 상기 고장 조건을 만족하는 경우 상기 제1, 2 사이리스터 중 적어도 하나에 대한 고장 알림 신호를 출력하는 검출기를 포함할 수 있다.

상기 제1, 2 전류센서 각각은 로고스키 코일 전류센서이며, 상기 제1 전류센서는 상기 제1 사이리스터와 비접촉 상태에서 상기 제1 사이리스터에 흐르는 전류를 측정하며, 상기 2 전류센서는 상기 제2 사이리스터와 비접촉 상태에서 상기 제2 사이리스터에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.

상기 고장 조건은 제2 범위가 제1 범위를 초과하는 것이며, 상기 제1 범위는 상기 제1 사이리스터와 제2 사이리스터가 정상 동작시 전류의 측정범위이며, 상기 제2 범위는 상기 제1 사이리스터와 제2 사이리스터 중 적어도 하나 고장시 전류의 측정범위일 수 있다.

상기 검출기는 제1 출력부; 제2 출력부; 상기 제1, 2 전류센서에 연결되는 비교기; 및 상기 제1 출력부, 제2 출력부 각각에 연결되며, 상기 비교기에 연결되는 검출 로직을 포함할 수 있다.

상기 비교기는 상기 제1, 2 측정값을 입력 받아 비교하고, 상기 비교를 통해 상기 제1,2 사이리스터의 상태를 나태내는 이산신호를 출력할 수 있다.

상기 이산신호는 제1 신호와 제2 신호를 포함하며, 상기 비교기는 상기 제1 사이리스터가 고장이면 상기 제1 신호를 출력하며, 상기 제2 사이리스터가 고장이면 제2 신호를 출력할 수 있다.

상기 검출로직은 상기 제1 신호와 제2 신호를 입력받아 상기 제1, 2 사이리스터중 고장난 사이리스터를 판별하여 고장신호를 생성하며, 상기 제1 출력부 및 제2 출력부로 상기 고장신호를 송신할 수 있다.

검출로직은 상기 제1 신호를 수신하면 상기 제1 출력부로 상기 고장신호를 송신하며, 상기 제2 신호를 수신하면 상기 제2 출력부로 상기 고장신호를 송신하고, 상기 제1,2 출력부중 고장신호를 입력받은 출력부는 고장 알림 신호를 출력할 수 있다.

상기 전원부는 외부로부터 전원을 공급받아 상기 검출기 내부와 상기 제1, 2 사이리스터에 전원을 공급할 수 있다.

역병렬 사이리스터 고장 검출기는 상기 역병렬로 연결되는 상기 제1, 2 사이리스터는 RC 스버너 회로를 더 포함하며, 상기 RC 스버너 회로는 저항과 커패시터가 직렬로 연결될 수 있다.

본 발명의 역병렬 사이리스터의 고장 검출기는 전류 센서를 통해 역병렬 사이리스터의 전류를 각각 측정하고, 측정값을 비교해 역병렬 사이리스터의 고장을 손쉽게 판별할 수 있다.

또한, 제1 전류센서와 제2 전류센서가 로고스키 코일 전류센서 일 수 있으며, 역병렬 사이리스터에 비접촉되어 역병렬 사이리스터의 전류를 검출할 수 있어 역병렬 사이리스터의 고장 검출이 간편해지는 이점이 있다.

또한, 역병렬 사이리스터의 고장 검출기는 측정값을 통해 제1, 2 출력부로부터 고장 알림 신호를 출력 받아 편리하게 고장난 역병렬 사이리스터를 알 수 있다.

또한, 비교기는 제1, 2 전류센서에서 측정한 제1, 2 측정값의 비교를 통해 역병렬 사이리스터중 고장난 사이리스터를 정확하게 파악할 수 있어, 유지보수의 시간을 절약 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예로, 밸브와 연결된 역병렬 사이리스터를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예로, 밸브를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로, 역병렬 사이리스터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예로, 사이리스터 밸브중 고장난 밸브에 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예인 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 정상상태 사이리스터의 주기에 따른 전류의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예인 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 고장상태 사이리스터의 주기에 따른 전류의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예인 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 전류센서에서 검출되는 전류를 비교기가 비교하고, 비교 결과 역병렬 사이리스터중 하나가 고장일 시 고장 알림 신호를 출력하는 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예인 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 전류센서에서 검출되는 전류를 비교기가 비교하고, 비교 결과 역병렬 사이리스터중 다른 하나가 고장일 시 고장 알림 신호를 출력하는 파형을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예로, 밸브와 연결된 역병렬 사이리스터를 설명하기 위한 도면이다.

도 1은 일 실시 예로, 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 구성을 설명하기 위한 도면을 참조하면, 역병렬로 연결되는 제1,2 사이리스터(10, 20)의 고장을 검출하는 역병렬 사이리스터 고장 검출기(1)에 있어서, 역병렬 사이리스터 고장 검출기(1)는 전원부(100), 제1 전류센서(40), 제2 전류센서(50) 및 검출기(200)를 포함할 수 있다.

전원부(100)는 제1, 2 사이리스터(10, 20)에 전원을 공급할 수 있다.

제1 전류센서(40)는 제1 사이리스터(10)로 공급되는 전류에 대한 제1 측정값을 측정할 수 있다.

제2 전류센서(50)는 제2 사이리스터(20)로 공급되는 전류에 대한 제2 측정값을 측정할 수 있다.

제1 전류센서(40)와 제2 전류센서(50)는 로고스키 코일 전류센서일 수 있으며, 로고스키 코일 전류센서는 변류기(Current Transformer, CT)와 유사한 형태일 수 있으며, 철심이 없으며, 대전류를 측정하기에 용이하고, 또한 가격이 저렴한 이점이 있다. 또한, 로고스키 코일 전류센서는 출력을 전압형태로 출력할 수 있다.

로고스키 코일은 전류의 변환에 의해 생기는 자기속의 변화를 이용하여 전류를 측정하기 위한 코일 일 수 있으며, 토러스(Torus)형 일 수 있으며, 도선등을 감는 것으로 전류를 측정할 수 있다.

검출기(200)는 제1,2 전류센서로부터 입력 받은 제1,2 측정값을 비교하고, 제1, 2 측정값을 비교한 결과가 설정된 고장 조건을 만족하는지 확인하여, 고장 조건을 만족하는 경우 제1, 2 사이리스터(10, 20) 중 적어도 하나에 대한 고장 알림 신호를 출력할 수 있다.

고장 조건은 제2 범위가 제1 범위를 초과하는 것이며, 제1 범위는 제1 사이리스터(10)와 제2 사이리스터(20)가 정상 동작시 전류의 측정범위이며, 제2 범위는 제1 사이리스터(10)와 제2 사이리스터(20) 중 적어도 하나 고장시 전류의 측정범위일 수 있다.

검출기(200)는 제1, 2 전류센서(40, 50)에 연결되는 비교기(60)와 제1 출력부(80), 제2 출력부(90) 각각에 연결되며, 비교기(60)에 연결되는 검출 로직(70)을 포함할 수 있다.

비교기(60)는 제1,2 전류센서(40, 50)로부터 입력되는 제1, 2 측정값을 입력 받아 비교하고, 비교를 통해 제1,2 사이리스터(10, 20)의 상태를 나타내는 이산신호를 출력할 수 있다.

이산신호는 제1 신호와 제2 신호이며, 비교기(60)는 제1 사이리스터(10)가 고장이면 제1 신호를 출력하며, 제2 사이리스터(20)가 고장이면 제2 신호를 출력할 수 있다.

검출 로직(70)은 제1 신호와 제2 신호를 입력 받아 제1, 2 사이리스터(10, 20)중 고장난 사이리스터를 판별하여 고장신호를 생성할 수 있다.

제1 출력부(80)와 제2 출력부(90)는 고장신호를 출력할 수 있다.

검출 로직(70)은 제1 신호를 수신하면 제1 출력부(80)로 고장신호를 송신할 수 있으며, 제2 신호를 수신하면 제2 출력부(90)로 상기 고장신호를 송신할 수 있고, 제1,2 출력부(80, 90)중 고장신호를 입력 받은 출력부는 고장 알림 신호를 출력할 수 있다.

비교기(60)의 플러스단자(61)는 제1, 2 전류센서(40, 50)중 하나와 연결될 수 있으며, 비교기(60)의 마이너스단자(62)는 제1, 2 전류센서(40, 50)중 다른 하나와 연결될 수 있다.

전원부(100)는 외부로부터 전원을 공급받아 상기 검출기 내부와 상기 제1, 2 사이리스터(10, 20)에 전원을 공급할 수 있다.

역병렬로 연결되는 상기 제1, 2 사이리스터(10, 20)는 RC 스버너 회로(32, 34)를 더 포함할 수 있으며, RC 스버너 회로(32, 34)는 저항(34)과 커패시터(32)가 직렬로 연결될 수 있다.

전원부(100)는 부하(102)와 연결될 수 있으며, 전원부(100)와 부하(102)는 직렬 연결일 수 있다.

부하(102)는 전기적, 기계적 에너지를 발생하는 장치의 출력 에너지를 소비하는 것일 수 있으며, 또는 소비하는 동력의 크기 일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예로, 밸브의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 2을 참조하면, 밸브(2)는 역병렬 사이리스터(10, 20)와 RC 스버너 회로(32, 34)로 구성될 수 있다.

상세하게는, 역병렬 사이리스터(10, 20)는 제1 사이리스터(10)와 제2 사이리스터(20)의 역병렬 연결일 수 있다.

바람직하게는, RC 서버너 회로(32, 34)는 역병렬로 연결된 제1 사이리스터(10)와 제2 사이리스터(20) 사이에 병렬로 연결될 수 있다.

RC 스버너 회로(32, 34)는 커패시터(32)와 저항(34)의 직렬 연결 일 수 있다.

RC 스버너 회로(32, 34)는 역병렬 사이리스터(10, 20)에 병렬로 연결될 수 있다.

상세하게는, 제1 사이리스터의 케소드단(11)과 제2 사이리스터의 에노드단(22)이 연결되며, 제2 사이리스터의 케소드단(21)과 제1 사이리스터의 에노드단(12)이 연결 될 수 있다.

또한, RC 스버너 회로(32, 34)의 일단은 제1 사이리스터의 케소드단(11)과 제2 사이리스터의 에노드단(22)이 연결되는 사이에 연결될 수 있으며, RC 스버너 회로(32, 34)의 타단은 제2 사이리스터의 케소드단(21)과 제1 사이리스터의 에노드단(12)이 연결되는 사이에 연결될 수 있다.

RC 스버너 회로(32, 34)는 입력 맥류전압을 일정 출력전압으로 승압할 때 스위칭 손실을 줄 일 수 있다.

도 3는 본 발명의 일 실시 예로, 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3를 참조하면, 검출기(200)는 비교기(60), 검출로직(70) 및 제1, 2 출력부(80, 90)를 포함할 수 있다.

검출기(200)는 전원부(100)로부터 전원을 공급받을 수 있으며, 또한, 검출기(200)는 제1, 2 사이리스터(10, 20)의 고장을 검출할 수 있다.

비교기(60)는 제1, 2 전류센서(40, 50)와 검출 로직(70)에 연결될 수 있으며, 검출 로직(70)은 제1, 2 출력부(80, 90)와 연결될 수 있다.

제1, 2 전류센서(40, 50)는 제1, 2 사이리스터(10, 20)에 연결되어 전류를 측정할 수 있다.

제1, 2전류센서(40, 50)은 각각이 로고스키 전류센서 일 수 있으며, 예를 들어, 각각의 로고스키 전류센서 중 하나는 역병렬 사이리스터 중 정방향 사이리스터에 코일이 감길 수 있으며, 다른 하나는 역병렬 사이리스터 중 역방향 사이리스터에 코일이 감길 수 있다.

코일이 감긴다는 것은, 제1, 2 전류센서(40, 50)가 각각의 역병렬 사이리스터에 직접접촉하는 것이 아닌, 비접촉되어 전류를 측정하는 것일 수 있다.

즉, 역병렬 사이리스터가 분리되지 않아도, 제1, 2전류센서(40,50)가 역병렬 사이리스터 각각에 비접촉 상태로 감겨 전류를 측정할 수 있다. 이를통해, 역병렬 사이리스터를 분리하지 않아도 역병렬 사이리스터의 고장을 검출할 수 있어 사용자의 편리성을 높일 수 있다.

비교기(60)는 제1, 2 전류센서(40, 50)로부터 측정값을 입력 받을 수 있으며, 측정값을 바탕으로 비교기(60)는 1(high)와 0(Low)을 갖는 이산신호를 출력할 수 있다.

검출 로직(70)은 비교기(60)로부터 입력 받은 이산신호를 바탕으로 역병렬로 연결된 제1, 2 사이리스터(10, 20)중 고장 난 사이리스터를 판별 할 수 있다.

검출 로직(70)은 간단한 로직 회로 일 수 도 있고, 다양한 형태의 프로세서일 수 도 있으며, 또한, 비교기(60)의 1(high)와 0(Low)을 갖는 이산신호중 이산신호가 1(high)이면 제1 사이리스터(10)를 고장으로 판별할 수 있으며, 이산신호가 0(Low)이면 제2 사이리스터(20)를 고장으로 판별할 수 있다.

반대의 경우로, 이산신호가 1(high)이면 제2 사이리스터(20)를 고장으로 판별할 수 있으며, 이산신호가 0(Low)이면 제1 사이리스터(10)를 고장으로 판별할 수 도 있다.

제1, 2 출력부(80, 90)는 고장 알림 신호를 출력 할 수 있다.

출력부(80, 90)는 스피커, 램프, 전등, 모니터 등 일 수 있으며, 바람직하게는 LED램프로서 빛 신호를 출력 할 수 있다.

비교기(60)는 플러스단(61), 마이너스단(62) 및 이산 신호 출력단(63)을 포함할 수 있다.

비교기(60)의 플러스단(61)은 제1 전류센서(40) 또는 제2 전류센서(50)에 연결될 수 있으며, 플러스단(61)이 제1 전류센서(40)와 연결되면 마이너스단(62)이 제2 전류센서(50)와 연결될 수 있고, 반대로, 플러스단(61)이 제2 전류센서(50)에 연결되면 마이너스단(62)은 제1 전류센서(40)에 연결될 수 있다.

후술하는 설명에서는 제1 전류센서(40)는 비교기(60)의 플러스단(61)과 연결되며, 제2 전류센서(50)는 비교기(60)의 마이너스단(62)와 연결될 수 있다.

비교기(60)는 입력받는 전류의 전류값의 크기를 비교할 수 있으며, 구체적으로, 정상 범위의 전류보다 더 큰 전류인 고장전류와 정상범위의 전류인 정상전류를 비교할 수 있으며, 비교를 통해 비교기(60)의 출력값으로서 1(high)와 0(Low)의 이산신호 값을 출력 할 수 있다.

1(high)인 이산신호는 제1 사이리스터(10)의 고장신호일 수 있으며, 0(Low)인 이산신호는 제2 사이리스터(20)의 고장신호일 수 있다.

상세하게는, 비교기(60)는 제1 사이리스터(10)에서 측정한 제1 측정값이 정상전류 범위 보다 더 큰 전류이면, 이산신호중 1(high)를 출력할 수 있으며, 정상전류 범위인 정상전류를 입력 받으면 이산신호를 출력하지 않을 수 있다.

또한, 비교기(60)는 제2 사이리스터(20)에서 측정한 제2 측정값이 정상전류 범위 보다 더 큰 전류이면, 이산신호중 0(Low)를 출력할 수 있으며, 정상전류 범위인 정상전류를 입력 받으면 이산신호를 출력하지 않을 수 있다.

반대의 경우로, 비교기(60)는 제1 사이리스터(10)에서 측정한 제1 측정값이 정상전류 범위 보다 더 큰 전류이면, 이산신호중 0(Low)를 출력할 수 있으며, 정상전류 범위인 정상전류를 입력 받으면 이산신호를 출력하지 않을 수 있다.

또한, 비교기(60)는 제2 사이리스터(20)에서 측정한 제2 측정값이 정상전류 범위 보다 더 큰 전류이면, 이산신호중 1(high)를 출력할 수 있으며, 정상전류 범위인 정상전류를 입력 받으면 이산신호를 출력하지 않을 수 있다.

검출로직(70)은 비교기(605)의 이산 신호 출력단(63)과 연결될 수 있다.

검출로직(70)은 입력 받은 이산 신호를 통해서 역병렬 사이리스터(10, 20)중 고장난 사이리스터를 판별할 수 있으며, 판별을 통해 고장 신호를 출력 할 수 있다.

검출로직(70)은 이산 신호를 입력받는 이산 신호 입력단(71)과 고장 신호를 출력하는 제1 및 제2 고장신호 출력단(72, 73)을 포함할 수 있다.

검출로직(70)의 이산 신호 입력단(71)은 비교기(60))의 이산 신호 출력단(63)과 연결 될 수 있다.

출력부(80, 90)는 제1 출력부(80)와 제2 출력부(90)을 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 출력부(80, 90)는 스피커, 램프, 전등, 모니터 등 일 수 있으며, 바람직하게는 LED램프로서 빛 신호를 출력 할 수 있다.

제1 출력부(80)는 검출로직(70)의 제1 및 제2 고장신호 출력단(72, 73)에 연결될 수 있으며, 제1 출력부(80)가 제1 고장신호 출력단(72)에 연결되면, 제2 출력부(90)는 제2 고장 신호 출력단(73)에 연결될 수 있으며, 제1 출력부(80)가 제2 고장신호 출력단(73)에 연결되면, 제2 출력부(90)는 제1 고장 신호 출력단(72)에 연결될 수 있다.

후술하는 설명에서는 설명의 편의를 위해, 제1 출력부(80)는 제1 고장신호 출력단(72)에 연결되고, 제2 출력부(90)는 제2 고장 신호 출력단(73)에 연결되는 것으로 설명할 수 있다.

제1 출력부(80)와 제2 출력부(90)는 각각이 고장신호를 빛, 소리 등의 신호로 출력할 수 있다.

도 4는 도 2의 일 실시 예인, 밸브 구성을 설명하기 위한 도면과 도 3의 일 실시 예인, 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 구성을 설명하기 위한 도면을 참조하여 더욱 자세히 설명할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예로, 사이리스터 밸브중 고장난 사이리스터를 포함하는 밸브(2)에 역병렬 사이리스터 고장 검출기(1)의 연결을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참고하여 도 4를 참조하면, 제1 전류센서(40)는 제1 사이리스터(10)에 비접촉된 상태로 제1 사이리스터(10)의 전류를 측정할 수 있으며, 제2 전류센서(50)는 제2 사이리스터(20)에 비접촉된 상태로 제2 사이리스터(20)의 전류를 측정할 수 있다.

제1 사이리스터(10)와 제1 전류센서(40)의 연결과, 제2 사이리스터(20)와 제2 전류 센서(50)의 연결은 로고스키 코일 전류센서의 코일이 사이리스터에 비접촉되어 감기는 것일 수 있다.

검출기(200)에 포함되는 전원부(100)는 RC스버너 회로(32, 34)에 연결될 수 있으며, RC 스버너 회로(32, 34)는 역병렬 사이리스터(10, 20)와 병렬로 연결되어 있다.

상세하게는, 전원부(100)의 일단은 RC 스버터 회로(32, 34)의 커패시터(32)의 일단과 연결될 수 있으며, 커패시터(32)의 타단은 일단은 RC 스버터 회로(32, 34)의 저항(34)의 일단과 연결될 수 있고, 저항(34)의 타단은 전원부(100)의 타단과 연결될 수 있다.

검출기(200)의 전원부(100)는 사이리스터 밸브의 밸브(2)중 적어도 하나 고장일 시, 사이리스터의 밸브(2)에 전원을 인가할 수 있으며, 검출기(200)의 제1, 2 전류센서(40, 50)는 사이리스터의 밸브(2)에 연결되어, 고장 사이리스터와 정상 사이리스터의 전류를 모두 측정 할 수 있다.

고장 사이리스터의 내부 저항은 0[Ω]에 가깝게 되기 때문에 정상 사이리스터에 비해 더 큰 전류가 흐를 수 있으며, 제1, 2 전류센서(40, 50)는 이를 통해 고장 사이리스터로부터 측정한 전류 측정값과 정상 사이리스터로부터 측정한 전류 측정값을 각각 측정하여 비교기(60)로 전달하면, 비교기(60)는 고장 사이리스터의 내부 저항은 0[Ω]에 가깝게 되기 때문에 정상 사이리스터에 비해 더 큰 전류가 흐르는 것을 비교하여 이산신호로 출력할 수 있다.

예를 들어, 역병렬 사이리스터(10, 20)의 제1 사이리스터(10)는 내부 저항이 R1, 역병렬 사이리스터(10, 20)의 제2 사이리스터(20)는 내부 저항이 R2일 수 있다.

제1, 2 사이리스터(10, 20)에 걸리는 전압 V가 100[v]이고, 제1 사이리스터(10)가 정상이며, R1이 10[Ω]이면, I1은 10[A]가 출력될 수 있다.

그러나, 제1, 2 사이리스터(10, 20)에 걸리는 전압 V가 100[v]이고, 제2 사이리스터(20)가 고장이고, R2가 0[Ω]에 가깝다면, I2는 10[A]보다 더 커지게 될 수 있다.

밸브(2)는 병렬로 연결된 제1 사이리스터(10)와 제2 사이리스터(20) 포함하고 있으므로, 밸브(2)의 저항은 제1 사이리스터(10)와 제2 사이리스터(20)의 합성 저항 일 수 있으며, 합성 저항을 R이라 할 수 있다.

합성 저항 (R= R1*R2/R1+R2) 이므로, R1, R2 중 하나가 0[Ω]이면 합성 저항이 R=0[Ω]이 되어, 고장난 사이리스터를 알 수 없지만, 제1, 2 전류 센서(40, 50)로 사이리스터 각각의 전류를 측정한다면, 고장난 사이리스터를 더욱 손쉽게 판별할 수 있다.

또한, 비교기(60)는 측정한 전류의 측정값을 수신 받아, 1(high)와 0(Low)를 갖는 이산신호를 출력할 수 있으며, 검출 로직(70)은 이산 신호를 입력 받아 고장 난 사이리스터를 판별 할 수 있다.

검출 로직(70)과 연결되어 있는 제1, 2 출력부(80, 90)는 고장 난 사이리스터에 해당하는 출력부에서 고장 알림 신호를 출력 할 수 있어 더욱 손쉽게 고장난 사이리스터를 확인 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예인 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 정상상태의 주기에 따른 전류의 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예인 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 고장상태의 주기에 따른 전류의 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 제1, 2 사이리스터(10, 20)의 정상 동작시 주기(T)에 따른 사이리스터에 흐르는 전류(I)에 대한 제1, 2 측정값 일 수 있으며, 도 6는 제1, 2사이리스터(10, 20)중 하나가 고장시 주기(T)에 따른 전류(I)에 대한 제1, 2 측정값을 나타낼 수 있다.

설명의 편의를 위해 도 5 및 도 6는 직교좌표계중 1사분면만을 설명 할 수 있으며, 가로축은 제1, 2 사이리스터(10, 20)의 동작 주기(T)일 수 있으며, 세로축은 제1, 2 사이리스터(10, 20)로 흐르는 전류(I)에 대한 제1, 2 측정값일 수 있다.

도 5(a)는 전원부(100)가 제1,2 사이리스터(10, 20)로 교류전원을 공급시, 주기(T)에 따른 제1 사이리스터(10)에 흐르는 전류(I)를 나태낸 도면일 수 있다. 이때, 제1 사이리스터(10)는 홀수 주기(T1, T3 등)에서 일정 전류값(Ia)을 출력할 수 있다.

일정 전류값(Ia)은 예를 들어 10A일 수 있으며, 고장 전류값(Ib, Ic)은 예를 들어 20A일 수 있다.

일정 정류값은 제1 범위에 포함될 수 있으며, 고장 전류값(Ib, Ic)은 제1 범위를 초과하는 제2 범위 일 수 있다.

도 5(b)는 전원부(100)가 제1,2 사이리스터(10, 20)로 교류전원을 공급시, 주기(T)에 따른 제2 사이리스터(20)에 흐르는 전류(I)를 나태낸 도면일 수 있다. 이때, 제2 사이리스터(20)는 짝수 주기(T2, T4 등)에서 일정 전류값(Ia)을 출력할 수 있다.

도 5(c)는 전원부(100)가 제1,2 사이리스터(10, 20)로 교류전원을 공급 시, 주기(T)에 따른 제1,2 사이리스터(10, 20)에 흐르는 전류(I)를 나타내는 도면일 수 있다. 이때, 제1, 2 사이리스터(10, 20)는 모든 주기(T1, T2, T3, T4 등)에서 일정 전류값(Ia)을 출력할 수 있다.

즉, 검출 로직(70)은 비교기(60)로부터 일정 전류값을 입력받아 제1, 2 사이리스터가 정상동작 한다고 판단할 수 있다.

도 6(a)는 제1 사이리스터(10) 고장일 수 있다. 전원부(100)가 제1,2 사이리스터(10, 20)로 교류전원을 공급시, 주기(T)에 따른 제1 사이리스터(10)에 흐르는 전류(I)를 나태낸 도면일 수 있다. 이때, 제1 사이리스터(10)가 고장이어서 내부 저항이 0[Ω]에 가까워서 제1 사이리스터(10)의 모든 주기(T1, T2, T3, T4 등)에서 고장 전류값(Ib, Ic)이 출력될 수 있다.

도 6(b)는 전원부(100)가 제1,2 사이리스터(10, 20)로 교류전원을 공급 시, 주기(T)에 따른 제2 사이리스터(20)에 흐르는 전류(I)를 나태내는 도면일 수 있다. 이때, 제2 사이리스터(20)가 정상이면, 제2 사이리스터(20)는 짝수 주기(T2, T4 등)에서 일정 전류값(Ia)을 출력할 수 있다.

도 6(c)는 전원부(100)가 제1,2 사이리스터(10, 20)로 교류전원을 공급 시, 주기(T)에 따른 제1,2 사이리스터(10, 20)에 흐르는 전류(I)를 나태내는 도면일 수 있다. 제1 사이리스터(10) 고장, 제2 사이리스터(20) 정상이면, 제1, 2 사이리스터(10, 20)는 홀수 주기(T1, T3 등)에서 10A의 정상 전류값을 출력하지만, 짝수 주기(T2, T4 등)에서 20A의 고장 전류값(Ib, Ic)을 출력할 수 있다.

즉, 검출 로직(70)은 비교기(60)로부터 일정 전류값(Ia)과 고장 전류값(Ib, Ic)을 입력받아 제1, 2 사이리스터(10, 20)중 고장인 사이리스터와 정상인 사이리스터를 판별할 수 있다.

역병렬 사이리스터(10, 20)중 고장난 사이리스터는 단락(Short) 상태가 되어 내부 저항 값이 0[Ω]에 가까운 회로가 될 수 있다.

고장난 사이리스터는 단락(Short) 상태 이기 때문에, 역병렬 사이리스터(10, 20)의 스위칭 동작에 상관없이 항상 전류가 흐르게 될 수 있으며, 고장난 사이리스터는 내부 저항이 0[Ω]이어서 정상의 전류보다 더 큰 전류가 흐를 수 있다.

비교기(60)는 정상인 사이리스터에서 측정되는 전류와 고장난 사이리스터에서 측정되는 전류가 동시에 검출되어, 역병렬 사이리스터(10, 20)의 사이리스터가 모두 정상일 때 보다 큰 전류를 입력 받게 될 수 있고, 이를 통해, 출력 값으로 이산 신호를 결정 할 수 있다.

도 7 및 8 은 본 발명의 일 실시예인 역병렬 사이리스터 고장 검출기의 제1, 2 사이리스터(10, 20)에 흐르는 전류와, 비교기(60)에 입력되는 전류와 비교기(60)에서 출력되는 전류와 제1, 2 출력부(80, 90)에서 출력되는 신호를 나타낸 도면이다.

설명의 편의를 위해 도 7 및 도 8는 직교좌표계중 1사분면만을 설명 할 수 있으며, 가로축은 시간(t)축 일 수 있으며, 세로축은 전류(I)값 일 수 있다.

도 7(a)는 제1,2 전류센서(40, 50)가 제1, 2 사이리스터(10, 20) 에 흐르는 시간(t)에 따른 전류(I)를 나타내는 도면이다.

도 7(a)의 실선은 제1 전류센서(40)가 제1 사이리스터(10)에 흐르는 전류를 측정한 것일 수 있으며, 도 7(a)의 점선은 제2 전류센서(50)가 제2 사이리스터(20)에 흐르는 전류를 측정한 것일 수 있다.

도 7(a)를 통해 제1 사이리스터(10)에 흐르는 전류와 제2 사이리스터(20)에 흐르는 전류의 크기의 차이를 알 수 있다.

도 7(b)의 실선(k1)은 비교기(60)에 입력된 제1 사이리스터(10)에 흐르는 시간(t)에 따른 전류(I)의 파형을 나타낸 것 이며, 도 7(C)의 점선(k2)은 비교기(60)에 입력된 제2 사이리스터(20)에 흐르는 시간(t)에 따른 전류(I)의 파형을 나타낸 것 이다.

즉, 도 7(b)는 제1 전류센서(40)를 통해 비교기(60)의 플러스단자로 제1 사이리스터(10)의 전류가 입력되는 것을 나타내는 도면일 수 있으며, 도 7(c)는 제2 전류센서(50)를 통해 비교기(60)의 마이너스단자로 제2 사이리스터(20)의 전류가 입력되는 것을 나타내는 도면일 수 있다.

도 7(a) 내지 도 7(c)를 통해 제1 사이리스터(10)와 제2 사이리스터(20)에 흐르는 전류의 크기가 다른 것을 알 수 있다.

예를 들어, 제1, 2 전류센서(40, 50)가 로고스키 코일 전류센서이면, 제1,2 전류센서(40, 50)은 제1, 2 사이리스터(10, 20)의 변화에 의해 생기는 자기속의 변화를 통해 전류를 측정하고, 이를 제1,2 전류센서(40, 50)가 비교기(60)로 출력하여 전류의 크기를 비교할 수 있다.

실시 예에 따라 전류를 측정하여 전류를 출력하지만, 예에 따라 전류센서가 전류를 측정하여 전압을 출력하는 센서일 수 도 있다.

도 7(d)는 비교기(60)에서 출력되는 이산신호를 나타낸 것이며, 도 7(d)의 세로축(H)은 이산신호의 high 신호와 low신호일 수 있으며, 가로축은 시간(t)의 경과를 나타낼 수 있다. 즉, 도 7(d)는 high신호 출력을 보여줄 수 있다.

도 7(e)는 제1 출력부(80)에서 고장 알림 신호의 출력을 나타낸 것이다.

도 7(f)의 제2 출력부(90)는 신호를 출력하지 않는 상태를 나타낸 것이다.

도 7(e) 내지 도 7(f)의 세로축(F)은 고장(fault)을 나타내며, 가로축(t)는 시간의 경과를 나타낼 수 있다.

즉, 비교기(60)는 제1 사이리스터(10)에 흐르는 전류와 제2 사이리스터에서(20)에서 흐르는 전류의 비교를 통해 제1 사이리스터(10)의 전류가 더 크다는 것을 감지하고, 이산신호를 출력할 수 있다.

검출 로직(70)은 제1 사이리스터(10)가 고장인 것으로 판별하고 제1 출력부(80)에서 고장 알림 신호를 출력할 수 있다.

도 8(a)는 제1,2 전류센서40, 50)가 제1, 2 사이리스터(10, 20) 에 흐르는 시간(t)에 따른 전류(I)를 나타내는 도면이다.

도 8(a)의 실선(k1)은 제2 사이리스터(20)에 흐르는 전류를 나타낼 수 있으며, 점선(k2)는 제1 사이리스터(10)에 흐르는 전류를 나타낼 수 있다.

도 8(b)의 점선(k2)은 비교기(60)의 플러스단자로 입력되는 제1 사이리스터(10)에 흐르는 전류(I) 파형을 나타낸 것 이며, 도 7(C)의 실선(k1)은 비교기(60)의 마이너스단자로 입력되는 제2 사이리스터(20)에 흐르는 전류(I) 파형을 나타낸 것 이다.

도 8(d)는 비교기(60)에서 출력되는 이산신호를 나타낸 것이며, 도 8(d)의 세로축(H)은 이산신호의 high 신호와 low신호일 수 있으며, 가로축은 시간(t)의 경과를 나타낼 수 있다. 즉, 도 8(d)는 high신호 출력을 보여줄 수 있다.

도 8(e)의 제1 출력부(90)는 신호를 출력하지 않는 상태를 나타낸 것이다.

도 8(f)는 제2 출력부(90)에서 고장 알림 신호의 출력을 나타낸 것이다.

도 8(e) 내지 도 8(f)의 세로축(F)은 고장(fault)을 나타내며, 가로축(t)는 시간의 경과를 나타낼 수 있다.

즉, 비교기(60)는 제1 사이리스터(10)에 흐르는 전류와 제2 사이리스터에서(20)에서 흐르는 전류의 비교를 통해 제2 사이리스터(20)의 전류가 더 크다는 것을 감지하고, 이산신호를 출력할 수 있다.

검출 로직(70)은 제2 사이리스터(20)가 고장인 것으로 판별하고 제2 출력부(90)에서 고장 알림 신호를 출력할 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1; 역병렬 사이리스터 고장 검출기, 2; 밸브,
10; 제1 사이리스터, 20; 제2 사이리스터,
32; 커패시터, 34; 저항,
40; 제1 전류센서, 50; 제2 전류센서,
60; 비교기, 70; 검출 로직,
80; 제1 출력부, 90; 제2 출력부,
100; 교류 전원, T1; 1주기,
T2; 2주기, T3; 3주기,
T4; 4주기,

Claims

역병렬로 연결되는 제1,2 사이리스터의 고장을 검출하는 역병렬 사이리스터 고장 검출기에 있어서,
상기 제1, 2 사이리스터에 전원을 공급하는 전원부;
상기 제1 사이리스터에 흐르는 제1 전류 측정값을 출력하는 제1 전류센서;
상기 제2 사이리스터에 흐르는 제2 전류 측정값을 출력하는 제2 전류센서; 및
상기 제1, 2 전류 측정값을 비교한 결과가 설정된 고장 조건을 만족하는지 확인하여, 상기 고장 조건을 만족하는 경우 상기 제1, 2 사이리스터 중 적어도 하나에 대한 고장 알림 신호를 출력하는 검출기를 포함하는
역병렬 사이리스터 고장 검출기.
제1 항에 있어서,
상기 제1, 2 전류센서 각각은 로고스키 코일 전류센서이며,
상기 제1 전류센서는 상기 제1 사이리스터와 비접촉 상태에서 상기 제1 사이리스터에 흐르는 전류를 측정하며,
상기 2 전류센서는 상기 제2 사이리스터와 비접촉 상태에서 상기 제2 사이리스터에 흐르는 전류를 측정하는
역병렬 사이리스터 고장 검출기.
제1 항에 있어서,
상기 고장 조건은
상기 제1 사이리스터와 상기 제2 사이리스터 중 적어도 하나 고장 시, 측정된 전류의 측정범위가 상기 제1 사이리스터와 상기 제2 사이리스터가 정상 동작 시, 측정된 전류의 측정범위를 초과하는 것을 특징으로 하는
역병렬 사이리스터 고장 검출기.
제1 항에 있어서,
상기 검출기는
제1 출력부;
제2 출력부;
상기 제1, 2 전류센서에 연결되는 비교기; 및
상기 제1 출력부, 제2 출력부 각각에 연결되며, 상기 비교기에 연결되는 검출 로직을 포함하는
역병렬 사이리스터의 고장 검출기.
제4 항에 있어서,
상기 비교기는 상기 제1, 2 전류 측정값을 입력 받아 비교하고, 상기 비교를 통해 상기 제1,2 사이리스터의 상태를 나타내는 이산신호를 출력하는
역병렬 사이리스터 고장 검출기.
제5 항에 있어서,
상기 이산신호는 제1 신호와 제2 신호를 포함하며,
상기 비교기는 상기 제1 사이리스터가 고장이면 상기 제1 신호를 출력하며, 상기 제2 사이리스터가 고장이면 제2 신호를 출력하는
역병렬 사이리스터 고장 검출기.
제6 항에 있어서,
상기 검출로직은
상기 제1 신호와 제2 신호를 입력받아 상기 제1, 2 사이리스터중 고장난 사이리스터를 판별하여 고장신호를 생성하며,
상기 제1 출력부 및 제2 출력부로 상기 고장신호를 송신하는
역병렬 사이리스터 고장 검출기.
제7 항에 있어서,
검출로직은
상기 제1 신호를 수신하면 상기 제1 출력부로 상기 고장신호를 송신하며,
상기 제2 신호를 수신하면 상기 제2 출력부로 상기 고장신호를 송신하고,
상기 제1,2 출력부중 고장신호를 입력받은 출력부는 고장 알림 신호를 출력하는
역병렬 사이리스터의 고장 검출기.
제1 항에 있어서,
상기 전원부는
외부로부터 전원을 공급받아 상기 검출기 내부와 상기 제1, 2 사이리스터에 전원을 공급하는
역병렬 사이리스터 고장 검출기.
제1 항에 있어서,
상기 역병렬로 연결되는 상기 제1, 2 사이리스터는 RC 스버너 회로를 더 포함하며,
상기 RC 스버너 회로는 저항과 커패시터가 직렬로 연결되는
역병렬 사이리스터 고장 검출기.