KR20190042848A - 발전기 과전압보호장치 및 과전압보호기능 강화방법 - Google Patents

발전기 과전압보호장치 및 과전압보호기능 강화방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 발전기 과전압보호장치(10)에 의한 과전압보호기능 강화 방법은 과전압 차단 제어값으로 과전압 레벨을 낮추는 HEO(High Voltage Excitation Off)기능회로(20)및 배터리 전압과 발전기 설정전압의 전압차이값으로 과전압 발생 시간을 줄여주는 Vokikp(Voltage-dependent Ki-Kp)기능회로(30)가 구비되어 발전기(1)의 과전압과 전압차이값을 제어함으로써 과전압 레벨 낮춤과 함께 과전압 발생 시간 최소화로 발전기 레귤레이터의 과전압 보호기능 강화가 이루어지는 특징을 갖는다.

Description

발전기 과전압보호장치 및 과전압보호기능 강화방법{Over-voltage Protection Device of Generator and enhancing over-voltage protection function Method thereof}
본 발명은 발전기에 관한 것으로, 특히 산업용을 포함한 차량용 발전기 및 전원시스템의 과전압보호회로에 대한 과전압보호기능 강화 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전원시스템 이나 산업용을 포함한 차량용 교류 발전기는 전기부하 작동 후 해제시 회로내에서 순간 발생할 수 있는 과전압 대응 회로를 필요로 하고, 이는 레귤레이터 과전압 보호회로로 구현된다.
일례로, 레귤레이터 과전압 보호회로는 회전자 부분의 자계를 생성하는 필드 코일(field coil)을 통한 전류량 제어와 제너다이오드(zener diode)를 통한 전압조정을 구현한다.
국내공개특허 10-2008-0031815(2008년04월11일)
하지만 상기 과전압 보호 기능이 필드코일의 전류량 제어와 제너다이오드의 전압 조정에 국한됨으로써 과전압 레벨을 낮추거나 과전압 발생 시간을 최소화할 수 없다.
그 결과 상기 과전압 대응 회로가 적용된 발전기는 갑작스런 큰 전기부하 작동 후 해제시 회로내에서 순간 발생할 수 있는 과전압에 대한 보호 기능이 충분하지 못하다는 한계성을 가지고 있다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 과전압 차단 제어값의 설정값 부여로 과전압 레벨 저하가 가능한 HEO(High Voltage Excitation Off)기능과 과전압 발생시 특정한 전압 차이값으로 과전압 발생 시간 최소화가 가능한 Vokikp(Voltage-dependent Ki-Kp)기능을 구현함으로써 HEO와 Vokikp의 기능 조화로 발전기 레귤레이터 과전압 보호기능 강화가 이루어지는 발전기 과전압보호회로 및 과전압보호기능 강화 방법의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발전기 과전압보호장치는 발전기에서 발생된 과전압을 제어하는 HEO 기능회로와 Vokikp 기능회로를 함께 구비하고, 상기 HEO 기능회로는 과전압 차단 제어값으로 과전압 레벨을 낮추며, 상기 Vokikp 기능회로는 전압 차이값으로 과전압 발생 시간을 줄여주는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 과전압 차단 제어값은 선택되는 과전압 차단 설정값이고, 상기 과전압 차단 설정값은 Excitation Off에 의한 0% EXC_duty로 순간 발전을 0%로 제어한다. 상기 전압 차이값은 배터리 전압과 발전기 설정전압의 차이고, 상기 전압 차이값은 상기 발전기 설정전압의 시간에 대한 변화를 4 단계의 둔감상태와 민감상태로 나타낸 전기부하 대응 민감도에 반영되어 상기 과전압 발생 시간을 줄여준다.
바람직한 실시예로서, 상기 HEO 기능회로와 상기 Vokikp 기능회로는 배터리 전압이 들어오는 ADC 파트, KiKp 제어인자의 F_para가 들어오는 PARA_SET 파트, 발전기 설정전압이 상기 배터리 전압이 들어오는 PI 파트, PWM가 나가는 PWM 파트, EXC_duty 값으로 Output Voltage가 출력되는 EXC 파트를 공통 요소로 하고; 상기 HEO 기능회로는 상기 PWM 파트로 이어지는 반면 상기 Vokikp 기능회로는 상기 PARA_SET 파트로 이어진다.
바람직한 실시예로서, 상기 HEO 기능회로와 상기 Vokikp 기능회로는 과보호 제어기로 제어되고, 상기 과보호 제어기는 상기 과전압의 상기 과전압 레벨을 검출하여 상기 HEO 기능회로를 제어하면서 상기 전압 차이값을 검출하여 상기 Vokikp 기능회로를 제어한다. 상기 과보호 제어기에는 상기 과전압 차단 제어값에 적용되는 과전압 차단 설정값과 함께 상기 발전기 설정전압의 시간에 대한 변화를 나타내 상기 전압 차이값에 적용되는 전기부하 대응 민감도에 bit 값을 각각 적용한 HEO 맵과 VoKiKp 맵이 연계된다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과전압보호기능 강화 방법은 발전기의 전기부하 작동 후 해제시 과보호 제어기에 의해 과전압 정보가 검출되면, 과전압 차단 제어값을 이용한 HEO 기능회로의 과전압 레벨 낮춤 제어 및 배터리 전압과 발전기 설정전압의 전압차이값을 이용한 Vokikp 기능회로의 과전압 발생시간 최소화 제어를 수행하고, 상기 과전압 레벨 낮춤 제어와 상기 과전압 발생시간 최소화 제어를 상기 과전압의 해소시까지 유지시켜준다.
바람직한 실시예로서, 상기 과전압 레벨 낮춤 제어는, (A) 상기 과전압의 과전압 레벨이 HEO setting 값에 도달되었는지 확인되는 단계, (B) 발전기 설정전압의 시간에 대한 변화로 나타낸 NVM를 상기 과전압 레벨에 맞춰 HEO NVM-RPARA_SEL로 선택되는 단계, (C) 상기 HEO NVM-RPARA_SEL에 의해 Excitation Off가 이루어지는 단계, (D) 상기 Excitation Off에 의한 0% EXC_duty 값으로 상기 발전기의 순간 발전이 중지되는 단계, (E) 상기 과전압 레벨이 상기 HEO setting 값 미만으로 낮춰질 때 까지 상기 EXC_duty 값이 0%로 유지되는 단계로 구현된다.
바람직한 실시예로서, 상기 과전압 발생시간 최소 제어는, (F) 상기 발전기의 아이들 회전수에서 상기 전압차이값이 설정 전압차이값과 일치되었는지 확인되는 단계, (G) 상기 전압차이값과 상기설정 전압차이값의 일치시 발전기 설정전압의 시간에 대한 변화로 나타낸 NVM-parameter로 현재 발전민감도 지수가 검출되는 단계, (H) 상기 NVM-parameter를 상기 전압차이값에 맞춰 Vokikp NVM-RPARA_SEL로 선택되는 단계, (I) 상기 현재 발전민감도 지수가 상기 Vokikp NVM-RPARA_SEL에 의한 변경 발전민감도 지수로 전환되는 단계, (J) 상기 변경 발전민감도 지수로 과전압 노출시간이 줄어드는 단계, (K) 상기 전압차이값이 상기 설정 전압차이값과 일치되지 않을 때까지 상기 변경 발전민감도 지수가 유지되는 단계로 구현된다.
바람직한 실시예로서, 상기 NVM-Parameter는 n개의 설정 전압값으로 구분되어 bit화되고, 상기 HEO NVM-RPARA_SEL로 선택된다. 상기 NVM-Parameter는 n개의 설정 전압차이값으로 구분되어 bit화되고, 상기 Vokikp NVM-RPARA_SEL로 선택된다.
이러한 본 발명의 과전압보호회로는 HEO와 Vokikp의 기능을 이용한 제어가 이루어짐으로써 발전기의 갑작스런 큰 전기부하 작동 후 해체시 회로내에서 순간 발생할 수 있는 과전압을 효과적으로 대응 및 강화할 수 있고, 특히 차량 발전기뿐만 아니라 산업용 발전기 및 전원시스템에 사용된 전기와 전자부품의 과전압 보호에도 폭넓게 적용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발전기 과전압보호장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발전기 과전압보호장치에 적용된 NVM(Non Voltage Memory)-parameter(발전민감도인자)의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 발전기 과전압보호기능 강화방법의 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 발전기 과전압보호장치의 HEO 기능회로 동작 상태이며, 도 5는 본 발명에 따른 발전기 과전압보호장치의 Vokikp 기능회로 동작 상태이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 발전기(1)는 전기부하장치(50) 및 배터리(60)에 각각 전기회로를 이루는 발전기 과전압보호장치(10)와 함께 과보호 제어기(40)를 포함한다. 이 경우 상기 발전기(1)는 과보호 제어기(40)와 통신이 이루어지는 발전기 컨트롤러(도시되지 않음)를 갖추고, 상기 발전기 컨트롤러는 발전기 과전압보호장치(10)의 회로 요소 제어시 큰 전기부하 작동 후 해제시 회로내 과전압 정보를 ECU 명령전압 정보와 함께 과보호 제어기(40)로 제공하면서 전기부하장치(50)에 대한 아이들이 포함된 회전수 정보를 과보호 제어기(40)로 제공한다. 특히 과보호 제어기(40)의 HEO기능과 VoKiKp 기능은 각각 NVM-parameter에 설정값을 구성함으로써 사용자 선택에 따른 자유도 확장이 가능한 특징을 구현한다.
구체적으로 상기 발전기 과전압보호장치(10)는 ADC 파트(Analog to Digital Converter Part)(11), SUM 파트(summation Part)(12), PARA_SET 파트(parameter set Part)(13), PI 파트(proportional-integral Part)(16), PWM 파트(pulse width modulation Part)(17), EXC 파트(excitation Part)(18)와 함께 HEO(High Voltage Excitation Off)기능회로(20) 및 Vokikp(Voltage-dependent Ki-Kp)기능회로(30)를 구비한다.
일례로 상기 ADC 파트(11)는 배터리(60)에서 입력된 배터리 전압(VBA)을 디지털로 변환하여 PARA_SET 파트(13)와 HEO기능회로(20)의 각각으로 출력한다. 상기 SUM 파트(12)는 발전기 설정전압(VSET)(즉, 발전기 컨트롤러의 ECU 명령전압)을 입력받아 ADC 파트(11)의 VBA 출력과 조합에 의한 DVS(Dynamic Voltage Scaling)를 PI 파트(16)와 Vokikp 기능회로(30)의 각각으로 출력한다. 상기 PARA_SET 파트(13)는 입력된 F_para(parameter)(즉, 설정값의 kikp 제어 인자)를 Vokikp기능회로(30)와 연계하여 PI 파트(16)로 출력한다. 상기 PI 파트(16)는 SUM 파트(12)의 DVS를 입력받아 PARA_SET 파트(13)의 F_para와 조합에 의한 DC_PI(Dynamic Voltage_Propotional, Integral)를 출력한다. 상기 PWM 파트(17)는 PI 파트(16)의 DC_PI를 입력받아 HEO기능회로(20)의 출력과 조합에 의한 DC_PWM(Dynamic Voltage_Pulse Width Modulation)를 출력한다. 상기 EXC 파트(18)는 DC_PWM에 의한 EXC_duty 값으로 Output Voltage(발전기 출력전압)를 출력한다.
일례로 상기 HEO기능회로(20)는 과전압을 제어하는 HEO기능에 더해 과전압 차단 제어값이 고정된 기존 제어와 달리 설정 가능한 과전압 차단 제어값으로 과전압 레벨을 낮추는 가변 과전압 차단 제어값 제어 기능을 제공한다. 여기서 상기 HEO기능은 HEO Setting Value 도달시 EXC_duty 값을 0%로 만들어 줌으로써 로터(Rotor)(예, 발전기(1)의 모터)에 대한 전류 공급 차단으로 과전압을 제어하는 기능을 의미한다. 상기 Vokikp기능회로(30)는 과전압 발생시 VSET 값 대비 VBA 값의 특정 차이값을 이용하여 과전압 발생 시간을 최소화 하는 기능을 제공한다.
구체적으로 상기 과보호 제어기(40)는 HEO 맵(40-1)과 VoKiKp 맵(40-2)을 구비하고, 발전기 과전압보호장치(10)의 회로내 과전압 보호기능 강화를 위해 과전압 레벨이 낮추어지도록 HEO기능회로(20)를 제어하면서 과전압 발생시간이 최소화되도록 Vokikp기능회로(30)를 제어한다. 일례로 상기 HEO 맵(40-1)은 HEO NVM-RPARA_SEL 목록으로 NVM-parameter를 저장하고, 상기 VoKiKp 맵(40-2)은 Vokikp NVM-RPARA_SEL 목록으로 NVM-parameter를 저장한다. 특히 상기 HEO NVM-RPARA_SEL 목록과 상기 Vokikp NVM-RPARA_SEL 목록의 각각은 2bit부터 수많은 bit의 값으로 정해짐으로써 NVM-parameter에 대한 선택성을 높여 준다.
도 2를 참조하면, 상기 NVM-parameter가 시간(time)에 대한 VSET의 변화를 4 단계(4 stages)의 발전민감도 지수로 구분한 예를 나타낸다. 이 경우 상기 4 단계의 발전민감도 지수는 Slowest(d), Slower(c), Slow(b), Normal(a)로 구분되고, 상기 Slowest는 최대 둔감상태, 상기 Slower는 중간 둔감상태, 상기 Slow는 둔감상태, 상기 Normal은 민감상태로 정의된다.
그러므로 상기 Vokikp기능회로(30)는 과전압 발생시 VSET 값 대비 VBA 값의 특정 차이값을 이용하여 과전압 발생 시간을 최소화 하는 기능을 제공한다. 여기서 상기 과전압 발생 시간 최소화 기능은 아이들 회전수 조건(Idle RPM condition)(예, 발전기(1)의 모터)에서 slowest와 Normal의 전기부하 대응 민감도에 대해 HEO기능회로(20)의 HEO NVM-RPARA_SEL과 Vokikp기능회로(30)의 Vokikp NVM-RPARA_SEL의 각 기능을 slowest로 제어하는 경우, 상기 slowest의 제어상태를 VSET 값 대비 VBA 값의 특정 차이 이상 발생을 Vokikp기능 진입 조건으로 하여 Normal로 변경한 후 VSET 값 대비 VBA.값의 특정 차이 이하 발생을 Vokikp기능 해제 조건으로 하여 Normal의 제어상태를 다시 Slowest로 변경하는 방식이다.
따라서 상기 발전기 과전압보호장치(10)는 배터리 전압(VBA)과 발전기 설정전압(VSET)을 입력데이터로 하고, F_para에 연계된 NVM-parameter를 HEO기능회로(20)와 Vokikp기능회로(30)로 연계시킴으로써 과전압 레벨 낮춤 방식과 과전압 발생시간 최소 방식으로 Output Voltage에 대한 출력을 제어할 수 있다.
도 3은 과전압보호기능 강화방법으로, HEO 맵(40-1)과 VoKiKp 맵(40-2)에 연계되면서 발전기 컨트롤러와 상호 통신하는 과보호 제어기(40)를 제어 주체로 하면서 발전기 과전압보호장치(10)의 HEO기능회로(20)와 Vokikp기능회로(30)를 제어 대상으로 한다.
도시된 바와 같이, 상기 과전압보호기능 강화방법은 과전압 감지의 조건에 따른 과전압 레벨 낮춤 제어(S10 내지 S15)와 함께 아이들 회전(idle rpm(revolution per minute)시 전압차 감지의 조건에 따른 과전압 발생시간 최소화 제어(S20 내지 S27)로 구현된다.
구체적으로 상기 과전압 레벨 낮춤 제어(S10 내지 S15)는 S10의 과전압 감지 단계, S11의 HEO setting 인지 단계, S12의 HEO NVM-RPARA_SEL 선택 단계, S13의 Excitation Off 단계, S14의 순간 발전 중지 단계, S15의 HEO setting값 해제 단계로 구현된다.
일례로 S10의 과전압 감지 단계에서 발전기 컨트롤러의 과전압 검출 신호에 의한 과전압 레벨로 과보호 제어기(40)의 과전압의 감지가 이루어지고, 과전압 검출이 없을 때 S20의 아이들 조건 미 충족시 과전압 레벨 낮춤 제어가 종료된다. S11의 HEO setting 인지 단계는 과전압 레벨이 HEO setting 값에 도달(즉, 일치)된 경우로서, 상기 HEO setting 값의 설정은 HEO 기능으로 제어되는 과전압 레벨의 범위를 의미한다. 그러므로 현재 발생된 과전압 레벨이 HEO setting 값의 과전압 레벨에 도달(즉, 일치)된 경우 S12로 진입하여 과전압 레벨에 맞춘 HEO NVM-RPARA_SEL 선택이 이루어진다.
일례로 S12의 HEO NVM-RPARA_SEL 선택 단계에서 n개의 NVM-Parameter 중 하나의 HEO NVM-RPARA_SEL이 HEO 값으로 선정된다. 상기 n개의 NVM-Parameter는 설정값 #1 전압값[Va]의 첫 번째 HEO 값, 설정값 #2 전압값[Va]의 두번째 HEO 값, 설정값 #n 전압값[Va]의 n번째 HEO 값으로 구분되고, 각각은 과전압 레벨의 수준에 각각 대응된다. 그러므로 상기 n개의 설정값 #n 전압값[Va]은 과전압 레벨 저하에 과전압 차단 제어값을 고정하는 기존 제어방식과 달리 설정 가능한 장점을 제공하여 준다. 이 경우 설정값 #1 내지 설정값 #n의 전압값 크기는 손상이 유발되는 과전압 크기가 발전기(1)의 사양에 따라 달라지는 값이므로 본 실시예에선 수치 한정되지 않는다.
일례로 S13의 Excitation Off 단계에서 선택된 HEO 값에 맞춰 EXC_duty 값이 0%로 출력된다. 상기 EXC_duty 값은 0 ~ 100%의 범위이고, 0% EXC_duty 값은 출력이 없는 상태를 100% EXC_duty 값은 최대 출력 상태를 의미한다. S14의 순간 발전 중지 단계에서 0% EXC_duty 값으로 순간 발전이 0%로 떨어져 발전 중단되고, 0% 발전 상태로 로터(Rotor)(예, 전기부하장치(50)의 모터)에 대한 전류 공급이 중단된다. S15의 HEO setting 값 해제 단계에서 HEO setting 값보다 과전압 레벨이 밑으로 떨어짐으로써 과전압 레벨 낮춤 제어가 종료된다.
도 4를 참조하면, 과보호 제어기(40)의 과전압 레벨 낮춤 제어(S10 내지 S15)에 따른 발전기 과전압보호장치(10)의 과전압보호기능을 예시한다. 도시된 바와 같이, 상기 과보호 제어기(40)는 HEO 기능(High Voltage Excitation Off)으로 과전압 발생에 대해 n개의 HEO NVM-RPARA_SEL 중 과전압 레벨로 선택된 하나의 HEO NVM-RPARA_SEL을 HEO 값으로 HEO기능회로(20)를 제어한다.
그러면 상기 HEO기능회로(20)는 PWM 파트(17)로 하나의 HEO NVM-RPARA_SEL를 보내고, EXC 파트(18)는 PWM 파트(17)의 HEO NVM-RPARA_SEL에 따라 EXC_duty 값을 0%로 낮춰준다. 그 결과 상기 EXC 파트(18)는 100% EXC_duty 값 대비 0% EXC_duty 값으로 Output Voltage를 출력하지 않음으로써 과전압 발생으로부터 과전압보호기능을 구현한다.
한편 구체적으로 상기 과전압 발생시간 최소화 제어(S20 내지 S27)는 S20의 아이들 회전수 검출 단계, S21의 전압차 발생 판단 단계, S22의 전압 차이값 비교 단계, S23의 현재 발전민감도 지수 검출 단계, S24의 Vokikp NVM-RPARA_SEL 선택 단계, S25의 현재 발전민감도 지수 변경 단계, S26의 과전압 노출시간 제어 단계, S27의 전압차이값 해제 단계로 구현된다.
일례로 S20의 아이들 회전수 검출 단계에서 발전기 컨트롤러의 전기부하장치(50)에 대한 모터 회전수 검출 신호로 과보호 제어기(40)의 아이들 회전수 감지가 이루어지고, 아이들 회전수 미감지시 과전압 발생시간 최소 제어가 종료된다. S21의 전압차 발생 판단 단계에서 과보호 제어기(40)는 발전기 컨트롤러의 ECU 명령전압인 VSET과 배터리(60)의 VBA를 검출하고, VSET에 대해 VBA을 빼서 VBAT과 Vset의 전압차 발생을 판단한 후 설정 범위내의 전압차시 과전압 발생시간 최소 제어를 종료하는 반면 설정 범위 이상 또는 이하의 전압차 발생으로 판단한다. 이 경우 설정 범위 이상의 전압차이값은 진입 전압차이값 레벨로 설정 범위 이하의 전압차이값은 해제 전압차이값 레벨로 정의된다. S22의 전압 차이값 비교 단계에서 전압차이값에 설정값을 적용하여 일치여부 판단 후 전압차이값과 설정값의 불일치시 과전압 발생시간 최소 제어를 종료하는 반면 일치시 S23의 현재 발전민감도 지수 검출 단계로 진입하여 현재의 발전민감도 지수를 검출한다.
일례로 S24의 Vokikp NVM-RPARA_SEL 선택 단계에서 n개의 NVM-Parameter 중 적합한 하나의 Vokikp NVM-RPARA_SEL이 현재 발전민감도 지수에 대한 변경 발전민감도 지수로 선정된다. 상기 n개의 NVM-Parameter는 차이값 #1 전압값[Vb]의 첫 번째 발전민감도 지수, 차이값 #2 전압값[Vb]의 두번째 발전민감도 지수, 차이값 #n 전압값[Vb]의 n번째 발전민감도 지수로 구분되고, 각각은 진입 전압차이값 레벨이나 해제 전압차이값 레벨의 수준에 각각 대응된다. 그러므로 상기 n개의 차이값 #n 전압값[Vb]은 과전압 발생시간 최소화시 기존의 과전압 제어방식과 달리 VSET 값 대비 VBA 값의 특정 차이값을 이용하는 차이를 제공하여 준다. 이 경우 차이값 #1 내지 차이값 #n의 전압값 크기는 발전기(1)의 사양에 따라 달라지는 값이므로 본 실시예에선 수치 한정되지 않는다.
일례로 S25의 현재 발전민감도 변경 단계에서 발전민감도 지수의 변경(예, 진입 전압차이값 레벨시 Slowest에서 Normal로 또는 해제 전압차이값 레벨시 Normal에서 Slowest로 변경)이 이루어진다, S26의 과전압 노출시간 제어 단계에서 변경된 발전민감도로 과전압 노출시간을 최소화한다, S27의 전압차이값 해제 단계에서 변경된 발전민감도 지수로 인해 과전압 레벨이 밑으로 떨어짐으로써 과전압 차이값 해소가 최소한의 과전압 발생시간으로 이루어진다.
도 5를 참조하면, 과보호 제어기(40)의 과전압 발생시간 최소 제어(S20 내지 S27)에 따른 발전기 과전압보호장치(10)의 과전압 발생시간 최소화 기능을 예시한다. 도시된 바와 같이, 상기 과보호 제어기(40)는 Vokikp 기능으로 과전압 발생에 대해 n개의 Vokikp NVM-RPARA_SEL 중 진입 전압차이값 레벨 또는 해제 전압차이값 레벨로 선택된 하나의 Vokikp NVM-RPARA_SEL을 발전민감도 지수로 Vokikp 기능회로(30)를 제어한다.
그러면 상기 Vokikp 기능회로(30)는 PARA_SET 파트(13)로 하나의 Vokikp NVM-RPARA_SEL를 보내고, PI 파트(16)는 SUM 파트(12)의 DVS를 입력받아 PARA_SET 파트(13)의 Vokikp NVM-RPARA_SEL를 조합하여 PWM 파트(17)로 보내며, EXC 파트(18)는 PWM 파트(17)의 Vokikp NVM-RPARA_SEL에 따라 진입 전압차이값 레벨 또는 해제 전압차이값 레벨로 변경된 발전민감도 지수로 전압차이값에 대한 변화율을 낮추거나 올려준다. 그 결과 상기 EXC 파트(18)는 현재 발전민감도 지수 대비 변경 발전민감도 지수로 Output Voltage를 조절하여 출력함으로써 발생된 과전압차이값에 대한 과전압 발생 시간을 최소화하는 과전압보호기능을 구현한다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 발전기 과전압보호장치(10)에 의한 과전압보호기능 강화 방법은 과전압 차단 제어값으로 과전압 레벨을 낮추는 HEO 기능회로(20)및 배터리 전압과 발전기 설정전압의 전압차이값으로 과전압 발생 시간을 줄여주는 Vokikp 기능회로(30)가 구비되어 발전기(1)의 과전압과 전압차이값을 제어함으로써 과전압 레벨 낮춤과 함께 과전압 발생 시간 최소화로 발전기 레귤레이터의 과전압 보호기능 강화가 이루어진다.
1 : 발전기 10 : 발전기 과전압보호장치
11 : ADC(Analog to Digital Converter)
12 : SUM(summation) 13 : PARA_SET(parameter set)
16 : PI(proportional-integral)
17 : PWM(pulse width modulation)
18 : EXC(excitation)
20 : HEO(High Voltage Excitation Off)
30 : Vokikp(Voltage-dependent Ki-Kp)기능회로
40 : 과보호 제어기 40-1 : HEO 맵
40-2 : VoKiKp 맵
50 : 전기부하장치 60 : 배터리

Claims (15)

  1. 발전기에서 발생된 과전압을 제어하는 HEO(High Voltage Excitation Off)기능회로와 Vokikp(Voltage-dependent Ki-Kp) 기능회로를 함께 구비하고, 상기 HEO 기능회로는 과전압 차단 제어값으로 과전압 레벨을 낮추며, 상기 Vokikp 기능회로는 전압 차이값으로 과전압 발생 시간을 줄여주는
    것을 특징으로 하는 발전기 과전압보호장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 과전압 차단 제어값은 선택되는 과전압 차단 설정값인 것을 특징으로 하는 발전기 과전압보호장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 과전압 차단 설정값은 Excitation Off에 의한 0% EXC_duty로 순간 발전을 0%로 제어하는 것을 특징으로 하는 발전기 과전압보호장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 전압 차이값은 배터리 전압과 발전기 설정전압의 차인 것을 특징으로 하는 발전기 과전압보호장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 전압 차이값은 상기 발전기 설정전압의 시간(time)에 대한 변화를 나타낸 전기부하 대응 민감도에 반영되어 상기 과전압 발생 시간을 줄여주는 것을 특징으로 하는 발전기 과전압보호장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 전기부하 대응 민감도는 둔감상태와 민감상태로 구분되고, 상기 둔감상태와 상기 민감상태를 4 단계로 구분시켜주는 것을 특징으로 하는 발전기 과전압보호장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 HEO 기능회로와 상기 Vokikp 기능회로는 배터리 전압이 들어오는 ADC 파트(Analog to Digital Converter Part), KiKp 제어인자의 F_para가 들어오는 PARA_SET 파트(parameter set Part), 발전기 설정전압이 상기 배터리 전압이 들어오는 PI 파트(proportional-integral Part), PWM(Pulse Width Modulation)가 나가는 PWM 파트(pulse width modulation Part), EXC_duty 값으로 Output Voltage가 출력되는 EXC 파트(excitation Part)를 공통 요소로 하고;
    상기 HEO 기능회로는 상기 PWM 파트로 이어지는 반면 상기 Vokikp 기능회로는 상기 PARA_SET 파트로 이어지는 것을 특징으로 하는 발전기 과전압보호장치.

  8. 청구항 1에 있어서, 상기 HEO 기능회로와 상기 Vokikp 기능회로는 과보호 제어기로 제어되고, 상기 과보호 제어기는 상기 과전압의 상기 과전압 레벨을 검출하여 상기 HEO 기능회로를 제어하면서 상기 전압 차이값을 검출하여 상기 Vokikp 기능회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전기 과전압보호장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 과보호 제어기에는 HEO 맵과 VoKiKp 맵이 연계되고, 상기 HEO 맵과 상기 VoKiKp 맵의 각각은 상기 과전압 차단 제어값에 적용되는 과전압 차단 설정값과 함께 상기 발전기 설정전압의 시간(time)에 대한 변화를 나타내 상기 전압 차이값에 적용되는 전기부하 대응 민감도에 bit 값을 적용하는 것을 특징으로 하는 발전기 과전압보호장치.
  10. 발전기의 전기부하 작동 후 해제시 과보호 제어기에 의해 과전압 정보가 검출되면, 과전압 차단 제어값을 이용한 HEO(High Voltage Excitation Off) 기능회로의 과전압 레벨 낮춤 제어 및 배터리 전압과 발전기 설정전압의 전압차이값을 이용한 Vokikp(Voltage-dependent Ki-Kp) 기능회로의 과전압 발생시간 최소화 제어를 수행하고, 상기 과전압 레벨 낮춤 제어와 상기 과전압 발생시간 최소화 제어를 상기 과전압의 해소시까지 유지시키는
    것을 특징으로 하는 과전압보호기능 강화방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 과전압 레벨 낮춤 제어는, (A) 상기 과전압의 과전압 레벨이 HEO setting 값에 도달되었는지 확인되는 단계, (B) 발전기 설정전압의 시간(time)에 대한 변화로 나타낸 NVM(Non Voltage Memory)-parameter를 상기 과전압 레벨에 맞춰 HEO NVM-RPARA_SEL로 선택되는 단계, (C) 상기 HEO NVM-RPARA_SEL에 의해 Excitation Off가 이루어지는 단계, (D) 상기 Excitation Off에 의한 0% EXC_duty 값으로 상기 발전기의 순간 발전이 중지되는 단계, (E) 상기 과전압 레벨이 상기 HEO setting 값 미만으로 낮춰질 때 까지 상기 EXC_duty 값이 0%로 유지되는 단계
    로 구현되는 것을 특징으로 하는 과전압보호기능 강화방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 NVM-Parameter는 n개의 설정 전압값으로 구분되어 bit화되고, 상기 HEO NVM-RPARA_SEL로 선택되는 것을 특징으로 하는 과전압보호기능 강화방법.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 과전압 발생시간 최소 제어는, (F) 상기 전압차이값이 설정 전압차이값과 일치되었는지 확인되는 단계, (G) 상기 전압차이값과 상기설정 전압차이값의 일치시 발전기 설정전압의 시간(time)에 대한 변화로 나타낸 NVM(Non Voltage Memory)-parameter로 현재 발전민감도 지수가 검출되는 단계, (H) 상기 NVM-parameter를 상기 전압차이값에 맞춰 Vokikp NVM-RPARA_SEL로 선택되는 단계, (I) 상기 현재 발전민감도 지수가 상기 Vokikp NVM-RPARA_SEL에 의한 변경 발전민감도 지수로 전환되는 단계, (J) 상기 변경 발전민감도 지수로 과전압 노출시간이 줄어드는 단계, (K) 상기 전압차이값이 상기 설정 전압차이값과 일치되지 않을 때까지 상기 변경 발전민감도 지수가 유지되는 단계
    로 구현되는 것을 특징으로 하는 과전압보호기능 강화방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 전압차이값과 상기 설정 전압차이값의 일치 판단은 상기 발전기의 아이들 회전수에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 과전압보호기능 강화방법.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 NVM-Parameter는 n개의 설정 전압차이값으로 구분되어 bit화되고, 상기 Vokikp NVM-RPARA_SEL로 선택되는 것을 특징으로 하는 과전압보호기능 강화방법.
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