KR830002416B1 - 변환기 장치 - Google Patents

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KR830002416B1
KR830002416B1 KR1019800002981A KR800002981A KR830002416B1 KR 830002416 B1 KR830002416 B1 KR 830002416B1 KR 1019800002981 A KR1019800002981 A KR 1019800002981A KR 800002981 A KR800002981 A KR 800002981A KR 830002416 B1 KR830002416 B1 KR 830002416B1
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오. 존슨 프레드릭
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웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀
이. 제이. 캐터비니
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Abstract

내용 없음.

Description

변환기 장치
제1도는 본 발명의 원리를 이용하는 유형의 변환기 장치의 블록 다이어 그램.
제2a도, 제2b도는 본 발명의 원리에 의한 게이트 드라이버(구동)장치의 구성도.
제3a도, 제3b도, 제3c도는 제2도의 게이트 드라이버에 사용된 어떤 신호의 시간과 과계를 보여주는 파형도.
본 발명은 일반적으로 변환기 장치에 과한 것이며, 좀더 구체적으로 말하면 전력 변환기용 게이트 드라이버 장치에 과한 것이다.
교류 및 직류 회로간의 전기 에너지를 교환하기 위해서, 다리스터등과 같은 제어 정류기 소자들을 이용하는 유형의 변환기 장치에는 위상 제어 회로에 반응하여 다리스터에 게이트 구동 신호를 제공하는 게이트 드라이버 장치가 필요하다. 위상 제어 회로는 이들 다리 스터의 통전각도를 선택하거나 조절한다. 이 통전각도는 부하전류나 부하 전압등과 같은 전력변환기의 규정된변수들을 조절하게끔 제어된다.
영국 특허 제 1,431,832호(본 발명의 양수인에게 양도 되어 있음)는 에너지 저장형의 게이트 구동장치를 설명하고 있다. 달리말해서, 각 다리스터에 위상 제어 회로로 부터 통전요구 신호가 가해졌을때 게이트 구동회로가 각 다리스터에 대한 게이트 구동신호를 발생하는 과정을 시작하게 하는 대신에, 전 채널에 대한게이트 회로는 "동작 가능상태(armed)"로 되며, 통전요구는 통전펄스를 제공하기 위해서 이미 저장된 전기에너지를 방전시키는데 사용된다. 이에 따라 다리스터가 빠르게 또한 적시에 통전된다.
본 발명의 주 목적은 상술한 바와 같은 개념의 장점을 확보하고, 전원 공급과 제어 신호의 잘못된 게이트 드라이브 장치에 의한 영향을 실제적으로 받지 않는것과 같은 개선점을 보유할 뿐만 아니라, 타버린 퓨즈에 의한 사고율을 감소시키는 에너지 저장형의 게이트 라이브장치를 가진 변환기 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적의 과점에서, 본 발명은 교류전원을 부하회로와 상호 연결하는 변환기장치인데, 본 발명의 변환기 장치는 제어정류기 소자로 구성된 변환기와(상기 정류기 소자들은 규정된 순서로 통전하여 상기 교류전원과 상기 부하회로간에 전기 에너지를 교환한다), 각 정류기 소자에 게이트 구동펄스를 제공하기 위해서 전기 에너지를 저장하고 그후 방출하기 위한 펄스 수단이 구성된 게이트 구동수단과, 상기 펄스 수단을 제어하기 위한 제어수단으로 구성되어 있으며, 상기 제어 수단은 보통 정류기 소자가 통전하기 전의 규정된전기 각도에서, 즉 각각의 정류기소자에 대한 펄스 수단에 의해 전기 에너지의 저장을 개시하고 그후 정류기 소자가 통전하게 될때 정확히 저 장된 전기 에너지를 방출시키는 신호를 제공한다.
이제 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
간단히 말해서, 본 발명은 교류 및 직류회로 간에 전력을 교환하기 위해서 정류기 소자(규정된 순서로 통전함)로 구성된 변환기의 개량에 대해 밝히고 있다. 본 발명의 변환기 장치는, 변환기의 실제 동작과 요망기는 동작간의 어떤 차이를 지시하는 오류신호에 반응하여 정류기 소자의 통전각도를 제어하기 위해, 위상 제어 회로와 게이트 드라이브 장치를 포함한다.
좀더 구체적으로 기술해서, 여기서 설명하고 있는 개량된 게이트 구동 장치는 전력 변환기에 구성된 다리스터의 통전 패턴에 해당하는 논리 신호를 발생한다. 이들 논리신호는 여러가지 통전 채널을 순차적으로 동작 상태로 만드는 데 사용되며, 통전될 마지막다리스터와 연합되는 논리 신호는 실제점호 각도 즉 통전각도 이전인 규정된 전기각도에서 통전되도록 다음 다리스터의 채널을 동작상태로 만드는데 사용된다. 따라서 비도통 다리스터와 연합된 단하나의 통전채널만 어떤 순간에 동작상태로 된다. 통전될 마지막 다리스터의 통전 채널은 통전되어질 다음 다리스터의 트리거 동작과 동시에 재동작 상태로 되어져서 다시 트리거 됨에 따라, 해당 다리스터가 각 통전 주기동안에 분명히 통전하게 된다.
따라서, 기껏해서 단지 2개의 통전 채널만 어떤 순간에 동작 상태로 되어진다. 6개의 다리스터로 구성된 3상 전파 변환기 브리지에 있어서, 전력 부하를 거는 것은, 전 채널을 동작상태로 만드는 장치와 비교해볼때, 1/3로 감소한다. 더우기, 동작상태로 되어 있는 비도통 다리스터 만이 통전될 다음 다리스터인 까닭에, 본 발명의 게이트 구동치는 전력 공급 및 제어 신호의 어느 한쪽 또는 양쪽의 장애에 의한 잘못된 게이트구동 발생의 영향을 실제로 받지 않으며, 다리스터의 부적절한 통전에 기인한 타버린 퓨즈의 사고가 줄어든다.
이제 도면, 특히 제1도를 참조하면, 본 발명의 원리에 의한 변환기(10)가 표시되어 있음을 알수 있다. 본 설명에 있어서, 변환기(10)는 엘리베이터 시스템에 응용하는 것으로 설명하였지만 다른 장치에도 마찬가지로 응용할 수가 있어서 어떤 특정예에 국한되지 않는다.
좀더 구체적으로 이야기해서, 변환기(10)에는 전기자(14)와 계자권선(16)이 있는 직류 구동 전동기(12)가 포함된다. 전기자(14)는 조정 가능한 직류 전원에 전기적으로 연결하였다. 전위를 형성하는 전원은, 예시한 바와 같이, 2중 변환기(18)이지만, 단일 변환기를 사용할 수도 있다.
2중 변환기(18)는 제1 및 제2 변환기 뱅크 Ⅰ, Ⅱ를 각기 포함하는데, 이들 뱅크는 병렬로 또한 반대로 연결한 3상 전파 브리지 정류기이다. 이들 변환기는 각기 다수의 정지형 제어 정류기 소자를 포함한다. 예를 들어, 뱅크 1은 교류 및 직류 전류간에 전력을 교환하기 위해서 정류기 소자 Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6를 포함하며, 교류 회로는 교류전원(22)와 도선 A, B, C를 포함한다. 직류 회로는 버스(30), (32)를 포함하는데, 이들 버스에 직류 전동기의 전기자(14)를 연결하였다. 2중 브리지 변환기(18)는, 정류기 소자의 통전 즉 점호 각도를 조절함으로써, 전기자(14)에 인가되는 직류 전압의 크기가 조정되게할 뿐만 아니라, 변환기 뱅크를 선택적으로 동작시킴으로서 필요할때 전기자를 통해 흐르는 직류의 방향이 역전되게한다. 변환기 뱅크 Ⅰ가 동작중일때, 전기자(14)의 전류는 버스(30)에서 버스(32)로 흐르고, 변환기 뱅크 Ⅱ가 동작중일때의 전류흐름의 방향은 버스(32)에서 (30)이다.
구동 모우터(12)의 계자권선(16)은 직류 전압원(34)에 연결하였고 이 직류 전압원은 제1도의 배터리로 표시한 것이지만, 단일 브리지 변환기와 같은 적절한 전원을 사용할 수 있다.
구동 모우터(12)는 일반적으로 점선(36)으로 표시한 구동 샤프트를 포함하는데, 이 구동 샤프트에 활차바퀴(38)가 고착되어진다. 엘리베이터칸(40)은 로우프(42)로 지지되며, 이 로우프(42)는 활차바퀴(38)위에 결려 있고, 엘리베이터에 연결시키지 않은 로우프의 다른 끝은 평형추(44)에 연결시켰다. 엘리베이터(40)는 이 엘리베이터가 운행하는 층(47)과 같은 다수의 층 즉 착륙지점이 있는 건축물상의 승강구(46)에 설치된다.
엘리베이터(40)의 운동 모우드 및 승강구(46)에서의 엘리베이터의 위치는 층 선택회로(48)에 의해 제어되는데, 이 층 선택회로는 전기자(14) 및 구동 모우터(12)에 인가되는 전압의 극성을 차례대로 선택한다. 전기자(14)에 인가되는 직류 전압의 크기는 적절한 속도 패턴 발생기(50)에 의해 제공되는속도 지령신호 VSP에 반응한다.
이 속도 패턴 발생기(50)는 층 선택회로(48)에서 출력되는 신호에 반응하여 속도 패턴(지령)신호 VSP를 제공한다. 적절한 패턴 선택회로 및 속도 패턴 발생기는 본건의 양수인에게 양도된 영국특허 제 1,436,743호에 표시되어 있다.
속도 지령 신호 VSP에 반응하여 엘리베이터(40)의 속도 및 이에 따라 위치를 제어하기 위한 적절한 제어 루우프는 엘리베이터의 실제 속도에 반응한 신호를 제공하는 회전속도계(52)를 포함한다. 속도 패턴 신호 VSP는 속도 패턴 처리회로(54)에서 처리되고, 처리된 속도 패턴 VSP'는 회로(60)에 의해서 동작중인 변환기 뱅크에 흐르는 실제전류와 비교된다. 적절한 속도 패턴 처리회로는 "엘리베이터 시스템"이란 명칭으로 1979년 7월 27일자 출원된 미합중국 특허원 제 061,538호에 설명되어 있다. 오류 신호에 대한 적절한 보상은 영국특허 제 1,555,520호(본 발명의 양수인에게 양도되어 있음)에 설명되어 있다.
변환기(10)는 폐쇄전류 루우프 모우드에서 동작되고, 전류 증폭기로써 동작하기 위해 전류 궤환을 이용한다. 전류 비교회로(60)는 에러증폭기(56)에서 출력된 출력신호 RB를 단일 방향성 신호로 변환시키는 스위칭 증폭기(62)와, 뱅크 셀렉터(64), 오류 증폭기(66), 전류 정류기(68)을 포함한다. 변류기(70)는 도선 A, B, C에 흐르는 전류에 반응한 신호를 동작중인 변환기 뱅크에 제공하고, 전류 정류기(68)은 저항기(72) 양단에 단일 방향성 전압신호 IU를 제공한다. 도선 PSC는 전력 공급을 위한 공통선이다.
단일 방향성 전류 궤환 신호 IU는 부하를 통한 전류 흐름의 방향에 과계없이 부하회로를 통해 흐르는 전류의 크기에 비례한다. 신호 RB는 쌍방향성인데, 그 극성은 어느 방향에서 전류가 부하회로를 통해 흘러야 되냐, 즉 어느 브리지가 동작되어야 하느냐를 가르켜 주고, 이 쌍방향성 기준신호의 크기는 필요한 부하전류의 크기를 나타낸다.
쌍방향성 기준 신호 RB는 스위칭 신호
Figure kpo00001
에 반응하여 스위칭 증폭기(62에 의해 스위칭되어 실제적으로단일 방향성 기준신호 RU를 제공한다. 스위칭 증폭기(62)에 대해 스위칭 신호를 제공하기 위한 정보는 뱅크 셀렉터(64)에 의해 제공된다. 뱅크 셀렉터(64)는 논리 회로 및 규정된 시스템 파라미터를 통해서 스위칭 신호 Q0뿐 아니라 보수
Figure kpo00002
를 발생시킨다.
단일 방향성 기준 신호 RU 및 단일 방향성 궤환신호 IU는 오류 증폭기(66)에서 비교되어, 오류신호 VC가 발생되는데, 이 오류 신호의 크기 및 극성은 두 입력 신호간의 어떤 차이에 반응하여 결정된다. 전류 비교회로(60)은 영국특허 제 1,431,832호에 설명된 것과 동일한 연유로 상세히 설명하지 않았다.
오류 신호 VC는 위상 제어회로(80)에 인가되어지는데, 이 위상제어 회로는 게이트 드라이버(90)와 함께 변환기 뱅크 Ⅰ, Ⅱ에 대한 점호펄스 FPⅠ 및 FPⅡ를 각기 제공한다. 이들 점호 펄스는 오류 신호 V0에 반응하여 제어 정류기 소자의 통전 각도를 제어한다. 뱅크역전, 즉 어느쪽 변환기가 동작해야 되느냐의 선택은 스위칭 신호 Q0및
Figure kpo00003
에 따라 결정된다. 위상 제어회로(80)과 변환기(18)간의 동기화를 유지하기 위해서 통전각도는 규정된 한계치 즉 종료 정지(이것은 정류 및 셀렉터(64)는 또한 반전 종료 정지 상태를 만드는 신호 BS와, 오류 증폭기(66)를 바이어스시키는 신호 IB를 제공한다.
위상 제어회로(80)는 전압 조절발진기 즉 VC0(82), 파형 발생기(84), 링 카운터(86), 함수발생기(88)로 구성된다. 전력 공급 모니터(89)도 또한 이 회로에 설치된다. 위상 조절회로의 출력은 게이트 드라이버에 인가되어져서, 어느쪽 뱅크가 동작중이냐에 따라 점호 펄스 FPⅠ혹은 점호 펄스 FPⅡ를 차혜로 제공한다. 여기서 사용된 위상 제어 회로(80)는 "변환기"란 명칭으로 1979년 7월 23일자 출원된 미합중구 특허원 제 061,533호 및 "타이밍 파형 발생기"란 명칭으로 상기 특허원과 동시에 출원한 미합중국 특허원 제 061,531호에 집합적으로 설명되어 있다.
본 발명의 설명 목적상, VC0(82)는 링 카운터(86)용 클록신호 CL과 게이트 드라이버(90)용 신호 PIC가 제공되고, 전력 공급모니커(89)는 신호 GPS를 제공한다고 하자. 클록신호 CL은 논리 신호 열이고, 이 논리 신호의 선단부는 규정된 통전 순서에서 다음의 다리스터가 통전하게 한다. 신호 PIC는 논리 신호열이고 이 논리 신호의 선단부는 클록신호 CL의 선단부와 일직선을 이루고 있지만, 클록신호 CL의 계속시간보다 더진 규정된 계속 시간을 지니고 있으며, 다음의 설명을 보면 이해할 수 있듯이 논리 신호 PIC의 계속시간은 게이트 드라이버 회로(90)의 각 다리스터에 대한 동작가능 각도를 결정한다. 신호 GPS는 전력 공급이 정상적일때 논리 "1"이고, 게이트 드라이버(90)가 전력 공급의 변동 또는 다른 이유로 인해서 장애를 받게될때 논리 "0"이다.
링 카운터(86)는 6단계 카운터로써 기능하기 위한 구성된 십진 카운터/분주기이다. 링 카운터(86)의 출력 단 0, 1, 2, 3, 4, 5에서는 논리 "1"의 신호를 제공하여, 이들 출력이 신호 CL에 의해 매번 계수될 때마다 논리 "1"인 신호를 진행시킨다. 제3a도의 그래프는 링 카운터(86)의 순차적인 0, 1, 2, 3, 4, 5 출력신호 및 출력 6에 의해 제공되는 리세트 신호를 도시한 것이다. 출력 6은 링 카운터의 리세트 입력단에 결합되어져 있어서, 출력 6이 논리 "1"로 전환할때, 즉시 카운터를 초기상태로 리세트시켜 0출력단에 논리 "1"인 신호를 제공한다. 신호 0-5는 게이트드라이버(9)에 인가되는데, 이것은 제2도에 상세히 표시되어 있다. 0-5의 시이퀀스에 새로운 논리 신호가 각기 나타나면 상이한 제어 정류기 소자가 통전한다. 제어 정류기 소자는 Q1, Q6, Q3, Q2, Q5, Q4순으로 통전되며 또한 이들 소자는 신호 0, 1, 2, 3, 4, 5에 의해 통전된다.
출력신호 0-5는 또한, 각 제어 정류기 소자에 대한 정류 및 반전종료 정지의 발생에 있어서, 합성 함수 발생기(88)에 대한 논리신호로써 사용된다.
이제 제2a도, 제2b도를 참조하면, 이들 도면에는, 본 발명의 원리에 따라서 구성한 게이트 구동장치의 구성도가 표시되어 있으며, 제1도에 보인 게이트 구동장치로 사용할 수 있는 회로이다. 제3a도, 제3b도, 제3c도는 게이트 구동장치에 인가되고 또한 전개되는 여러가지 신호간의 타이밍 관계식을 예시해 주고 있는 파형도로서, 제2도를 설명하면서 참조한다.
앞서 설명하였듯이, 링 카운터(86)는 제어 정류기 소자 Q1, Q6, Q3, Q2, Q5, Q4를 각기 통전시키는 논리 신호 0내지 5를 제공하는데, 이들 논리신호 0내지 5는 제3a도에 참조번호(100), (102), (104), (106), (108), (110)으로 표시되어 있다. 출력 6은 카운터에 리세트 신호(111)을 제공하여 리세트 시키고 그 행정을 반복하게한다. 제3a도에 표시되어 있듯이, 연관된 다리스터는 논리신호의 선단부에 반응하여 통전하게 된다. 논리신호 0-5는 각기 사이퀀스의 다름 논리신호가 나타날때까지 지속된다. 제2a도에 보인 게이트 드라이버(90)는 논리신호 0-5를 논리적으로 합성하여, 각기 다리스터 Q1, Q3Q5,Q2, Q4, Q6에 대응하는 일련의 논리신호 QA,QB,QC, QA', QB', QC'를 제공한다. 예를들어, 논리신호 0 및 1은 OR 게이트(112)에서 합성되어, 제3a도에 (114)로 표시된 것과 같은 논리신호 QA를 제공한다. 이 논리신호 QA는 다리스터 Q1의 통전 패턴에 해당한다. 마찬가지로, 논리신호 2 및 3은 OR게이트 (116)에서 합성되어, 논리신호 QB를 제공하며, 다리스터 Q3의 통전 패턴을 제3a도의 신호(118)로 나타내진다. 논리신호 4 및 5는 OR게이트(120)에서 합성되어 논리신호 QC를 제공하게됨에 따라 다리스터 Q5의 통전 패턴은 제3a도의 신호(112)로 나타내지며 논리신호 3 및 4는 OR게이트(124)에서 합성되어 논리신호 QA'를 제공하게 됨에 따라 다리스터 Q2의 통전패턴은 제3a도의 신호(126)으로 나타내지며 : 논리 0 및 5는 OR게이트(128)에서 합성되어 논리 신호 QB'를 제공함에 따라, 다리스터 Q6의 통전 패턴은 제3a도의 신호(134)로 나타내진다.
논리 신호 QA, B,QC, QA', QB', QC'는 더우기 서로 또한 직렬의 신호 PIC 및 그 보수
Figure kpo00004
와 함께 논리적으로 결합하여 제3b도의 참조번호(136), (138), (140), (142), (144), (146)로 나타내지는 논리신호 B'A, A'C, C'B, A'C, CB를 제공한다. 앞서 설명 하였듯이, 직렬 신호열 PIC의 선단부에 의해 통전 순서의 다음 다리스터가 통전하게 된다. 다리스터 Q1, Q6, Q3, Q2, Q5, Q4가 통전되게 하는 논리신호 PIC는 제3도에 각기 참조번호(148), (150), (152), (154), (156), (158)로 표시되어 있다. 신호 PIC의 보수, 즉
Figure kpo00005
는 다음 다리스터의 통전회로가 통전되게 "동작가능상태"로 만드는데 사용되며
Figure kpo00006
신호(160), (162), (164), (166), (168), (170)은 각기 다리스터 Q1, Q6, Q3, Q2, Q5, Q4에 대한 통전 회로를 동작가능상태로 만든다.
좀더 구체적으로 이야기 하면, 논리신호 B'A는 AND게이트(172), (174), OR게이트(176)에 의해 제공되고 신호 A'C는 AND게이트(178), (180), OR게이트(182)에 의해서, 신호 CB'는 AND게이트(184), (186), OR게이트(188)에 의해서, 신호 BA'는 AND게이트(190), (182), OR게이트(194)에 의해서, 신호 A'C는 AND게이트(196), (198), OR게이트(200)에 의해서, 그리고 신호 CB'는 AND게이트(202), (204) OR게이트(206)에 의해 제공된다.
AND게이트(172)는 PIC 및 QB'를논리적으로 합성하여 그 출력을, OR게이트(176)의 한 입력단에 제공하고, AND게이트(174)는 신호 PIC와 QA를 논리적으로 합성하여 그 출력을 OR게이트(176)의 다른 입력단에 제공한다. AND게이트(172)는, 다리스터 Q1에 대한 통전회로가 동작가능상태로 되어져야 할때, OR게이트(176)의 출력을 "하이"상태로 유지하는 기능을 수행하고, AND게이트(174)는, 다리스터 Q1이 통전되어져야 할때 OR게이트(176)의 출력을 "하이"상태로 유지하는 기능을 수행한다. 따라서, 신호 B'A는 다리스터 Q1에 대한 통전회로가 동작 가능 상태로 되어져야 할때 시작하여, 다리스터 Q1이 통전할 필요성이 이미 존재하지 않을때 끝난다.
마찬가지로, AND게이트(178)은 신호 PIC와 QA를 논리적으로 합성하고, AND게이트(180)은 신호 PIC와 QC'를 논리적으로 합성하여, OR게이트(182)는 AND게이트(178) 및 (180)의 출력을 논리적으로 합성하게 되는데, 이에 따라 발생되는 OR게이트(182)의 출력신호 AC'는 다리스터 Q6가 동작가능 상태로 되게 하고 또 이소자가 통전되어지게 한다. AND게이트(184)는 신호 PIC 및 QC'를 논리적으로 합성하고, AND게이트(186)는 신호 PIC 및 QB를 논리적으로 합성하며, 또한 OR게이트(188)는 AND게이트(184), (186)의 출력을 합성하게 되는데, 이에 따라 발생되로 OR게이트(188)의 출력 C'B는 다리스터 Q3가 동작 가능상태는 되게하고 또 이 소자가 통전되어지게 한다. AND게이트(190)는 신호 PIC 및 QB를 논리적으로 합성하고, AND게이트(192)는 신호 PIC와 QA'를 논리적으로 합성하며, 또한 OR게이트(194)는 AND게이트(190), (192)의 출력을 합성하게 되는데, 이에따라 발생되는 OR게이트(194)의 출력 BA'는 다리스터 Q2를 동작가능 상태로 만들어 통전하게 한다. AND게이트(196)은 신호 PIC, QA'를 논리적으로 합성하고, AND게이트(198)은 신호 PIC 및 QC를 논리적으로 합성하며, 또한 OR게이트(200)는 AND게이트(196), (198)의 출력을 논리적으로 하게 되는데, 이에 따라 발생하는 OR게이트(200)의 출력 A'C는 다리스터 Q5를 동작 가능 상태로 만들어 통전하게 한다. 또한, AND게이트(202)는 신호 PIC 및 QC를 논리적으로 합성하고, AND게이트(204)는 신호 PIC 및 QB'를 논리적으로 합성하며, OR게이트(206)는 AND게이트(202), (204)의 출력을 논리적으로 합성하게 되는데, 이에 따라 발생되는 출력 CB'는 다리스터 Q4를 가능상태로 만들어 통전하게 한다.
신호 PIC가 "참"일때, 다음 다리스터가 통전되어지게 하는데, 이 신호 PIC는 추가적으로 RCA사의 CD4047등과 같은 비안정 멀티바이브레이터(210)의 어스테이블입력단에 인가되어 지며, 이 멀티바이브레이터(210)의
Figure kpo00007
출력은 신호 MV를 제공한다. 논리신호 PIC가 "로우"상태에 있을때, 멀티바이브레이터(210)의 Q출력은 "하이"상태로 되어, 제3b도의 (216)으로 표시되듯이, 신호 MV는 계속적으로 "하이"상태를 유지한다. 신호 PIC가 통전 순서에 있어서 다음 다리스터가 통전 되게하면서 "하이"상태로 전환할때, 멀티바이브레이터(210)는 프리러닝(free running) 되어 그 Q 출력이 저항기(212) 및 커패시터(214)의 값으로 결정되는 비율로 논리 "1"과 논리 "0"사이에서 빠르게 전환하게 스위칭한다. 예를들어, 멀티바이브레이터는 약 200μs의 계속시간과, 약 200μs의 펄스간의 주기를 갖게되는데, 여기서 "펄스"는 멀티 바이브레이터(210)가 프리러닝할때 Q 출력이 논리 "1"인 신호를 말한다. 제3b도에 표시되어 있듯이 직렬 펄스열인 신호(148)가 포인트(218)에서 "하이"상태로 전환할때 신호 MV는 포인트(220)에서 "로우"상태로 전이하여, 신호(148)의 계속시간 동안 프리러닝한다. 예를들어, 신호 MV는 포인트(222)및 (224)에서 두번이나 더 "로우"상태로 스위칭되지만, 신호(148)은 "하이"상태를 유지한다. 논리신호 B'A, AC', C'B, BA', A'C, CB'는 멀티 바이브레이터(210)의 출력신호 MV와 함께 논리적으로 합성되어 연관된 다리스터를 동작가능 상태로 만들어 통전하게 한다. 제1도에 표시되어 있듯이, 2개의 변환기 뱅크를 사용했을때, 부가적인 뱅크 선택신호 Q0가 제공된다. 신호 Q0는 그 수준이 "하이"일때 어느 한 변환기 뱅크를 선택하고, "로우"일때 다른 변환기 뱅크를 선택한다. 전력 공급모니터(89)에서 출력된신호 GPS는 적절한 다이오드를 경유해서 접속되어져 있어서, 논리 "0"인 레벨을 유지할때, 두 뱅크를 동시에 억제한다. 예를 들어, 제1도에 보인 뱅크 Ⅰ, Ⅱ에 대한 통전 채널은 각기 제2도에 접선(226), (228)내에 표시되어 있다. 뱅크 Ⅰ, Ⅱ에 대한 펄스 변압기 및 다리스터는 전반적으로 각기 점선(230), (232)로 표시되어 있다. 각 뱅크에 대한 통전채널, 펄스 변압기, 다리스터가 유사한 연유로, 뱅크 Ⅰ의 다리스터 Q1에 대한 통전 채널 및 펄스 변압기만 상세히 설명한다. 또한, 나머지 다리스터에 대한 펄스 변압기는 서로 같기 때문에 다리스터 Q1에 대한 펄스 변압기만 상세히 표시되어 있다. 변환기 뱅크 Ⅰ에 대한 통전 채널(226)은 다리스터 Q1에 대한 전채널을 포함하고 있으며, 또, 이 다리스터 Q1에 대한 통전 채널은 NAND게이트(234), 인버어터 게이트(236), 저항기(238), NPN트랜지스터 T1, 다이오드(242)로 구성된다.
NAND게이트(234)는 3개의 입력단자가 있는데, 그 중한 입력단자는 멀티바이브레이터(210)로 부터 입력되는 신호 MV를 받도록 연결하였고, 2번째 입력단자는 인버어터 게이트(244)를 통한 뱅크셀렉터 신호 Q0를 받게 연결하였으며, 나머지 입력단자는 신호 B'A를 받게 연결하였다. NAND게이트(234)의 출력은 인버어터(236)에 의해 반전된후, 저항기(238)을 경우해서 트랜지스터 T1의 베이스에 인가되어 진다. 트랜지스터 T1의 콜렉터는 출력단자(246)에 또한 다이오드(242)의 양극 전극에 연결하였다. 다이오드(242)의 음극전극은 제너다이오드(248)와 다이오드(250)을 통해 접지에 연결된다. 트랜지스터 T1의 에미터는 저항기(252)를 통해서 단일 방향성 전원의(+)측에 연결하였으며, 또한 다이오드(248)및 (250)간의 접점에 연결된다. 다이오드(242)및 제너 다이오드(248)은 채널이 동작하는 동안에 콜렉터 전압을 클램프 즉 제한시키는 기능을 한다.
펄스 변압기(260)는 다리스터 Q1을 위해 설치하였으며, 1차측 권선(262)와 2차측 권선(264)가 있다. 1차측 권선(262)의 한쪽 끝은 출력단자(246)에 연결하였고, 다른쪽 끝은 저항기(268)을 통해 전원의 (+)측에 연결하였다. 2차측 권선의 한쪽 끝은 저항기(270)을 통해 다리스터 Q1의 게이트에 연결시켰고, 그 다른쪽의 끝은 다리스터 Q의 음극에 연결하였다. 다이오드(272)는 다리스터 Q1의 게이트 및 음극 간의 접점 및 양 단에 걸리는 역 방향 전압을 제한한다. 트랜지스터 T1이 도통할때, 전류는 전원의(+)측에서 저항기(268), 1차권선(262), 트랜지스터 T1, 다이오드(250)을 통해 접지로 흐른다. 트랜지스터 T1이 비도통할때, 1차 권선에 저장된 에너지는 2차측 권선으로 전달되어져서, 다리스터 Q1을 점호 즉 통전시키기 위한 펄스를 제공한다.
이제 제3b도, 제3c도와 관련하여, 제2a도, 제2b도를 감조하면 신호 MV가 "하이"이고 신호 Q0가 로우(
Figure kpo00008
는 "하이"상태)일때, NAND게이트(234)의 출력은 논리신호 B'A가 "하이"로 전환할때까지 "하이"가 된다. NAND게이트(234)의 출력이 "하이"로 될때, 인버어터(236)는 트랜지스터 T1을 "턴 오프"시킨다. 신호
Figure kpo00009
및 QB'가 "하이"일때 신호 B'A는 제3b도의 (280)에서 "하이"상태로 전환하여, 트랜지스터 T1이 제3c도의 포인트(282)에서 도통하게 만든다. 포인트(282)는 신호 QB'보다 약 20°의 전기각, 즉 신호 PIC의 선택된 계속 시간만큼 뒤져서, 트랜지스터 T1을 도통시켜 다리스터 Q1을 동작 가능상태로 만든다. 트랜지스터 T1은 다리스터 Q1보다 40°의 전기각만큼, 즉 신호 PIC의 계속시간 만큼 먼저 도통된다. 멀티바이브레이터 MV가 포인트(220)에서 "로우"로 전환할때, 트랜지스터 T1은 포인트(286)에서 "턴 오프"되어, 다리스터 Q1에 대해 통전펄스(288)을 제공하여 통전하게 한다. 신호 MV가 부가적으로 포인트(222), (224)에서 "로우"상태로 전환하여, 포인트(294)에서 트랜지스터 T1을 "턴온", "턴 오프"시키고, 포인트(296)에서 "턴온", "턴 오프"시켜, 추가적인 통전 펄스(298), (300)을 제공함에 따라서 다리스터 Q1가 확실히 통전하게 한다.
다리스터 Q1의 도통후 약 20°의 전기각이 지난뒤에, 트랜지스터 T2가 포인트(302)에서 스위칭 되어 다리스터 Q6에 대한 통전회로를 동작가능 상태로 만들고, 또 약 40°의 전기각이 지난 후에 통전 펄스(304)가 다리스터 Q6를 통전시키기 위해 제공된다. 신호 B'A의 계속 시간은 다리스터 Q1에 대한 통전회로를 다시 동작가능한 상태로 만드는데 충분하여, 다리스터 O1에 대한 통전펄스(306)을 추가적으로 제공하고 동시에 다스리터 Q6를 새로 도통시키기 위한 통전펄스(304)를 제공한다. 따라서, 2개의 트랜지스터만 어떤 순간에 통전하게 되는데, 그 중한 트랜지스터는 통전 사이퀀스에서 다음 다리스터의 통전 채널을 동작가능하게 하고, 다른 트랜지스터는 마지막 다리스터의 통전 채널이 통전되게 하여, 추가적인 통전 펄스를 제공함에 따라서, 이 마지막 다리스터는 마지막 다리스터의 통전 채널이 통전되게 하여, 추가적인 통전 펄스를 제공함에 따라서, 이 마지막 다리스터의 통전 채널이 그 바람직한 통전 주기가 끝날때까지 통전 상태로 유지될 것이다. 더우기, 본 발명의 통전회로 구성은, 비도통 다리스터에 대한 단 하나의 동전 채널만 어떤 순간에 동작가능한상태로 됨에 따라서, 잘못된 통전과 퓨즈 소손에 의해 영향을 거의 받지 않는다.
통전 각도가 일정할때, PIC신호의 끝난점(제3b도의 신호(148)의 끝난점(149)과 다음 PIC신호의 시작점(신호(150)의 시작점(151)간의 시간이 일정하다. 따라서 신호 PIC의 계속 시간은 일정하다. 통전 각도가 변화하여 동작중인 변환기의 출력 전압을 변화시킬때, 포인트(149) 및 (151)간의 시간은 변화할 것이다. 따라서, 통전될 소자에 전기 에너지를 저장할 시간은, 통전시간이전에, 정상상태하에서 미리 결정된 상수가 되는 한편, 통전 각도가 변화하는 시간동안에는 이 시간이 변동할 것이다.

Claims (1)

  1. 교류전원과 부하회로 사이에 전기 에너지를 상호 교환하기 위해 규정된 순서로 통전 가능하게 연결된 제어 정류기 소자들(Q1-Q6)를 가진 변환기(18)를 가진 변환기 장치에 있어서, 각각의 제어 정류기소자에 게이트 구동 펄스를 제공하도록 전기 에너지를 저장하고 뒤이어서 방출하기 위한 펄스 수단(제2b도(230, 232))을 가진 게이트 드라이버 수단(제1도의 (90), 제2b도의 (226, 228)과, 제어 정류기 소자가 통전되기 전에 즉시 정상적으로 미리 결정된 다수의 전기 각도에서, 펄스 수단에 의해서 각제어 정류기소자를 위해 전기에너지를 저장하도록 하고, 뒤이어 제어정류기 소자가 통전된때 정확히 저장된 에너지의 방출을 촉발하도록 하는 신호들(제3b도의 (B'A, AC', C'B, BA', AC', CB' 및 MV))을 공급하는 제어수단(제2a도)를 구비한 것을 특징으로한 변환기 장치.
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