KR890002169Y1

KR890002169Y1 - 펄스폭 변조교류 초퍼회로의 과부하 및 무접속상태 제어회로

Info

Publication number: KR890002169Y1
Application number: KR2019860009365U
Authority: KR
Inventors: 김정수
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 한형수
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1989-04-12

Abstract

내용 없음.

Description

펄스폭 변조교류 초퍼회로의 과부하 및 무접속상태 제어회로

제1도는 본 고안의 전력 변환회로.

제2도는 종래의 펄스폭 변조교류 초퍼방식 제어블럭도.

제3도는 본 고안의 펄스폭 변조교류 초퍼방식 제어블럭도.

제4도는 본 고안의 회로도.

제5도는 본 고안의 제어흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전력 변환부 2 : 전력변환부의 제어부

3 : 베이스 드라이브회로 5 : 펄스폭 변조파 발생부

6 : 삼각파 발생부 7 : 기준전압발생부

8 : 기준전압제어부 9 : 아날로그 디지탈 콘버터

10 : 전압변환회로 14 : 과부하 및 무접속 판정회로

20 : 발진부 21 : 카운터

22 : 플러그 23 : 플립플롭

M : 유도부하 R : 릴레이

SW : 스위치

본 고안은 유도부하의 역률을 개선하기 위한 펄스폭 변조교류 초퍼회로 방식에 있어 무접속 및 과부하 판정에 의한 전력변환부 보호회로를 제공하자 하는 것이다.

종래에는 유도부하의 역률을 개선하기 위하여 사이리스터나 트라이악에 의한 위상제어 방식을 채용하여 왔으나 왜형률과 고조파 성분이 많으므로 큰 실효를 거두지 못하고 있었으며 이러한 문제점을 해결하고 부하전류에 상응한 유도부하의 제어를 위해 제2도와 같은 펄스폭 변조교류 초퍼회로 방식이 많이 사용되었다.

그러나 제2도의 펄스폭 변조교류 초퍼회로 제어방식으로는 유도부하에 인가되는 전압이 입력전압보다 초핑펄스수에 비례하면 떨어지므로 상기 전원전압보다 낮은 전압에서의 제어만이 가능하여 전원전압의 순서변동에 의한 유도부하의 이상현상이나 주변기기(예 : 프레스 드릴등)의 순간적인 동작에 의한 펄스폭 변조교류 초퍼회로의 오동작으로 유도부하의 이상현상을 초래, 과부하 상태가 될 우려가 있었다.

또한 무접속 감지회로가 없는 관계로 전력변환부(4)와 유도부하의 접속상태가 잦은 「온-오프」를 하게 되는 경우 재기동시 구속되거나 과전류가 흐르게 되어 유도부하의 파괴를 초래하고 전력 변환소자를 파괴시킬 우려가 있었다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제2도의 전압변환회로가 아날로그 디지탈 콘버터 회로사이에 과부하 및 무접속 판정회로를 구성하여 유도부하가 과부하 상태가 되었을 때 펄스폭 변조교류 초퍼회로의 전력변환소자를 보호하기 위하여 교류 초핑을 중단시키고 단지 릴레이만을 제어하는 회로와 유도부하에 악영향을 미치는 것을 방지하기 위해 릴레이 및 교류 초핑부를 모두 차단하여 유도부하를 보호하기 위한 회로뿐만 아니라 무접속 상태를 감지하여 무접속 상태시에도 유도부하의 동작을 가능케 함으로써 역률 제어기기를 보편적으로 활용할 수 있게 한 것이다.

이를 첨부 도면에 의하여 종래의 회로도와 비교하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도의 종래의 펄스폭 변조교류 초핑회로의 제어방식에서 전원이 투입되면 유도부하의 기동이 완료되는 일정시간동안 제1도의 전력변환부(1)의 릴레이(R)만 동작시키고 펄스폭 변조교류 초핑(이하 PWM교류)은 중지하도록 하여 전력변환소자(T₁, T₂, T₃, T₄)의 파괴를 방지한다. 유도부하의 기동이 끝나는 일정시간이 지나면 전력변환부(1)의 릴레이(R)는 차단되고 PWM교류 초핑동작을 행한다.

즉, PWM교류 초핑제어를 위해서는 먼저 제2도의 유도부하에 흐르는 전류를 변류기(CT)로 감지 전압변환회로(10)에 인가하고 이 출력을 아날로그 디지탈 콘버터(9)에 인가시켜 디지탈 신호화하고 디지탈 신호는 기준전압 제어부(8)에 인가되어 유도부하의 상태에 상응한 기준전압을 업 또는 다운 시그널을 만들어 내고 이 시그널이 기준전압 발생부(7)에 인가되어 유도부하의 상태변동에 상응한 PWM파를 형성하기 위한 기준전압을 발생한다.

한편 삼각파 발생부(6)에서는 일정 주파수와 진폭을 갖는 삼각파를 발생시켜 펄스폭 변조파 발생부(5)에 인가시키면 펄스폭 변조파 발생부(5)에서는 삼각파 발생부(6)의 출력과 기준전압발생부(7)의 출력을 입력으로 하여 PWM파를 발생한다.

그리고 펄스폭 변조파 발생부(5)의 출력이 전력변환부의 제어부(2)와 베이스 드라이브 회로(3)를 통하여 전력변환부(1)를 제어하여 유도부하에 걸리는 전압을 제어하게 되는 것이나 전술한 바와 같이 본 고안에서는 제2도의 문제점들을 해결하기 위해 제3도와 같이 전압변환회로(10)와 아날로그 디지탈 콘버터(9) 사이에 과부하 및 무접속 판정회로(14)를 추가하여 과부하가 걸렸을 경우 PWM교류 초퍼회로와 유도부하를 보호하고 무접속 판정회로를 두어 각종 유도부하를 편리하게 사용할 수 있도록 제4도와 같이 회로를 구성, 제5도의 제어흐름 방식에 따라 제어를 하도록 한 것이다.

따라서 본 고안의 제어흐름도(제5도)를 살펴보면 제3도의 변류기(CT) 출력을 전압변환부(10)에서 받아서 전압으로 변환하여 이 전압의 크기가 유도부하에 악영향을 끼칠 정도의 크기로 판정이 되면 전력변환부(1)의 릴레이(제1도 R)를 차단시키고 동시에 베이스 드라이브 회로(3)의 전원을 차단시켜 줌으로써 전력변환부(1)의 소자를 보호하여 주고 유도부하를 보호하여 준다.

또한 전압변환회로(10)의 출력이 유도부하에는 악영향을 끼치지는 않지만 전력변환부(1)의 전력변환소자에 치명적인 타격을 줄 경우 베이스 드라이브 회로(11)의 전원을 차단시켜 PWM교류 초핑동작을 중단하고 동시에 전력변환부(1)의 릴레이(제1도 R)를 도통시키는 것으로 전원의 순시 변동 또는 주변기기등의 급격한 변동에 의한 PWM교류 초퍼회로의 오동작으로 인한 전력변환소자의 파괴를 미연에 방지하고자 하는 것이다.

이때 유도부하의 상태가 정상으로 되돌아오면 릴레이(제1도 R)를 오프시키고 동시에 PWM교류 초핑동작을 계속한다.

또한 무접속 상태가 되어 전압변환회로(10)의 출력이 "O"일 경우 전력변환부(1)의 출력이 입력전압을 직접 내줌으로써 유도부하의 플러그(22)를 접속하면 즉시 제어를 할 수 있도록 전력변환부(1)의 릴레이(제1도 R)를 도통시켜 주도록 하여 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것이다.

이를 제4도에 의하여 설명하면 제4도는 본 고안의 회로도로써 전압변환회로(10)의 출력이 아날로그 디지탈 콘버터(9)와 비교기(CP₁-CP₃)에 인가되게 구성시키되 비교기(CP₂) 및 저항(R₄)(R₅)으로 무접속 판정부(14A)를 구성하며 비교기(CP₃) 및 저항(R₆)(R₇)으로 과부하 판정부(14B)를 구성하여 각각 트랜지스터(Q₁)의 베이스측과 플립플롭(23)의 입력단자(3)에 인가되게 구성한다.

그리고 비교기(CP₁)에 저항(R₁-R₃) 및 제너다이오드(ZD₁)를 구성시켜 인버터(I₄)와 오아게이트(OR₂)를 통하여 앤드게이트(A₂)에 인가되어 릴레이(R)에 연결된 트랜지스터(Q₂)가 구동되게 구성시키며 비교기(CP₂)의 출력이 일측으로 인버터(I₁)를 통하여 카운터(21)의 리셋트단자(RS)에 인가되게 구성시켜 인버터(I₂)에서 오아게이트(OR₂)에 인가되게 구성시키고 타측으로 트랜지스터(Q₁)와 앤드게이트(A₁)를 통하여 카운터(21)의 클럭단자(CK)에 인가되게 구성시킨다. 또한 비교기(CP₃)의 출력이 인버터(I₆) 및 터치스위치(SW)와 연결된 플립플롭(23)을 통하여 일측으로 인버터(I₅)에 인가되게 구성시키며 타측으로 발광다이오드(LED)와 연결된 트랜지스터(Q₄)를 제어하게 구성시킨 후 카운터(21)의 출력이 인버터(I₂), 낸드게이트(N₁), 오아게이트(OR₁)를 통하여 베이스 드라이브 회로(3)와 연결된 트랜지스터(Q₃)가 제어되게 구성시킨 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안에서 전압변환회로(10)는 변류기(CT)의 출력을 입력으로하여 변환된 전압파형을 비교기(CP₁)(CP₂)(CP₃)에 각각 인가되는 동시에 아날로그 디지탈 콘버터(9)에 인가한다.

무접속 판정부(14A)는 비교기(CP₂), 저항(R₄)(R₅)으로 구성되어 있어 전압변환회로(10)의 출력과 전원(V_CC)이 저항(R₄)(R₅)으로 분배되는 기준전압을 비교하는 것으로 입력단자(-)에는 거의 0V에 가까운 전압이 걸리도록 하여 각종 소자의 오차에 의한 오동작을 미연에 방지하고자 하는 것이다.

따라서 전압변환회로(10)의 출력이 V₁보다 작으면 비교기(CP₂)의 출력은 L레벨상태로 떨어지고 이 L레벨의 출력은 인버터(I₁)를 거쳐 카운터(21)를 리셋트시키고 트랜지스터(Q₁)를 차단시킨다.

카운터(21)가 리셋트되면 L레벨이 되므로 인버터(I₃)의 출력은 H레벨이 되어 오아게이트(OR₂)에 인가된다.

또한 유도부하에 치명적인 영향을 미칠 과부하 상태 검출부(14B)는 비교기(CP₃)와 저항(R₆)(R₇)으로 구성되어 있어 저항(R₆)(R₇)은 유도부하의 악영향을 끼칠 전류를 전압으로 변환한 V₂값을 갖도록 설정함으로써 무접속시에는 비교기(CP₃)의 출력 또한 L레벨상태가 되어 플립플롭(23)에 인가된다.

그러나 플립플롭(23)의 클럭단자(CK)가 폴링에이지되는 시점에서 동작하므로 플립플롭(23)의 출력단자(Q)는 L레벨상태를 유지하면서 오아게이트(OR₁)에 입력된다.

한편 인버터(I₃)의 출력의 초기 카운터에 의하여 L레벨상태에 있으므로 H레벨로 되고 인버터(I₂)를 거쳐 낸드게이트(N₁)에는 L레벨이 입력되므로 H레벨상태를 유지하여 결과적으로 오아게이트(OR₁)(OR₂)는 H레벨출력을 내보낸다. 이 오아게이트(OR₁)의 출력이 트랜지스터(Q₃)를 차단시켜 베이스 드라이브 회로(3)의 전원을 차단시키며 또한 앤드게이트(A₂)는 오아게이트(OR₂)의 H레벨출력과 플립플롭(23)의 출력단자(Q)의 L레벨출력을 인버터(I₅)로 반전한 H레벨출력을 입력으로 하여 저항(R₁₀)을 통하여 트랜지스터(Q₂)에 인가되므로 트랜지스터(Q₂)를 도통시켜 전력변환부(1)의 릴레이(R)가 여자된다.

또한 전압변환회로(10)의 출력이 V₁보다 크고 V₂, V₃보다 작을 경우에는 비교기(CP₂)의 출력이 H레벨되어 트랜지스터(Q₁)를 도통시켜 앤드게이트(A₁)에 H레벨신호를 입력시키며 비교기(CP₂)의 H레벨신호는 인버터(I₁)를 통하여 카운터(21)를 리셋트 해제시키므로 폴링에이지 시점에서 카운터동작을 수행하게 된다.

한편 앤드게이트(A₁)는 트랜지스터(Q₁)의 출력과 발진부(20)의 출력 및 카운터(21)가 인버터(I₃)를 통하여 인가되는 신호가 클럭신호로써 입력되어 카운터 동작을 행하며 카운터 동작을 수행하는 일정시간 동안 카운터(21)의 출력단자(Q₃)는 L레벨상태를 유지함으로 릴레이(R)가 지속적으로 여자되고 트랜지스터(Q₃) 및 베이스 드라이브 회로(3)는 차단상태를 유지하게 된다.

그리고 카운터(21)가 카운터를 행하여 출력이 H레벨이 되면 인버터(I₃)는 L레벨이 되므로 오아게이트(OR₁)에는 L레벨신호가 인가되고 낸드게이트(N₁)의 입력에는 H레벨신호가 인가된다.

한편 비교기(CP₁)의 입력단자(-)에는 V₃보다 작은 전압이 인가되므로 V₀는 H레벨상태를 유지하며 비교기(CP₁)의 출력이 인버터(I₄)를 통하여 오아게이트(OR₂)와 낸드게이트(N₁)에 인가되므로 오아게이트(OR₂)의 L레벨출력이 앤드게이트(A₂)를 통하여 릴레이(R)를 환원시키고 낸드게이트(N₁)과 비교기(CP₁)의 출력이 H레벨이므로 L레벨신호가 발생하게 된다.

한편 비교기(CP₃)는 입력단자(+)에 인가되는 전압변환회로(10)의 출력전압이 V₂보다 작으므로 L레벨을 갖게 되나 플립플롭(FF)의 출력단자(Q)가 변하지 아니함으로 L레벨을 유지한다.

오아게이트(OR₁)는 L레벨을 갖게 되고 트랜지스터(Q₃)는 턴온하여 베이스 드라이브 회로(3)에 전원을 공급하게 된다.

그리고 전압변환회로(10)의 출력이 V₃보다 크고 V₂보다 작을 경우는 비교기(CP₁)의 L레벨신호가 인버터(I₄) 및 낸드게이트(N₁)에 인가되고 비교기(CP₃)의 L레벨출력은 오아게이트(OR₂) 및 인버터(I₂)에 인가되며 한편 카운터(21)의 출력은 아무런 변화가 없어 H레벨신호를 지속적으로 유지한다.

이때 앤드게이트(A₂)는 오아게이트(OR₂)의 H레벨의 출력과 인버터(I₅)의 H레벨에 의하여 트랜지스터(Q₂)는 도통시켜 릴레이(R)를 여자시키며 낸드게이트(N₁)는 L레벨이 입력되어 트랜지스터(Q₃)는 차단되어 베이스 드라이브 회로(3)의 전원은 차단되어 교류초핑 동작을 중지하게 한 후 유도부하가 안정되면 유도부하에 흐르는 전류가 감소되므로 전압변환회로(10)의 출력전압이 감소하여 비교기(CP₁)의 H레벨신호가 릴레이(R)를 차단시켜 교류초핑동작을 재수행하게 된다.

또한 전압변환회로(10)의 출력전압이 V₂보다 클 경우에는 비교기(CP₃)는 H레벨이 되므로 플립플롭(23)의 클럭단자(CK)에는 폴링에이지 신호가 존재한 상태에서 입력단자(J)(K)에 H레벨신호가 인가되므로 출력단자(Q)는 L레벨에서 H레벨로 반전되어 오아게이트(OR₁) 및 인버터(I₅)에 인가되며 오아게이트(OR₁)의 H레벨출력은 트랜지스터(Q₃)를 차단시켜 베이스 드라이브 회로(3)의 전원을 차단시키고 인버터(I₅) L레벨신호는 앤드게이트(A₂)를 통하여 트랜지스터(Q₂)를 차단시키므로 릴레이(R)를 차단시킬 뿐만 아니라 트랜지스터(Q₄)를 도통시켜 경보용 발광다이오드(LED)를 점등시킴과 동시에 릴레이(R)를 차단시키고 교류초핑동작이 중지되어 전압변환회로(10)의 출력이 0이 되어 터치스위치(SW)에 의하여 재동작 상태가 되는 것이다.

Claims

기준전압과 삼각파 출력으로 펄스폭 변조파 발생부(5)를 구동시킨 후 베이스 드라이브 회로(3)를 통하여 전력변환부(1)를 제어시키는 초퍼회로에 있어서, 통상의 전압변환회로(10)와 아날로그 디지탈 콘버터(9) 사이에 비교기(CP₁-CP₃) 및 분배저항(R₄-R₇)으로 과부하 및 무접속 판정회로(14)를 구성시킨 후 앤드게이트(A₁)에서 발진부(20)의 출력과 비교하여 카운터(21)가 구동되게 구성하며 인버터(I₆) 및 스위치(SW)가 연결된 플립플롭(23)의 출력이 발광다이오드(LED)와 연결된 트랜지스터(Q₄)를 구동시키는 동시에 인버터(I₃-I₅)를 통하여 오아게이트(OR₂)와 앤드게이트(A₂)와 연결되어 릴레이(R)와 연결된 트랜지스터(Q₂)가 제어되게 구성시키고 카운터(21)의 출력이 인버터(I₁), 낸드게이트(N₁), 오아게이트(OR₁)를 통하여 베이스 드라이브 회로와 연결된 트랜지스터(Q₃)를 제어하게 구성시킨 펄스폭 변조교류 초퍼회로의 과부하 및 무접속상태 제어회로.