KR960009706Y1 - 전압 변환장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전압 변환장치

제1도는 종래의 전압 변환장치의 회로도.

제2도는 (a)와 (b)는 종래의 전합 변환장치의 신호 파형도.

제3도는 이 고안의 실시예에 따른 전압 변환장치의 회로도.

제4도는 (a)와 (b)는 이 고안의 실시예에 따른 전합 변환장치의 신호 파형도이다.

이 고안은 직류전압이 인가되면 일정한 크기의 교류전압으로 변환시키기 위한 전압 변환장치에 관한 것으로서, 특히 인가되는 직류전압의 크기를 변환할 수 있도록 동작하는 쵸퍼장치(chopper)의 관전류를 감소시키기 위한 전압 변환장치에 관한 것이다.

일반적으로 전압 변환장치는 소정의 크기를 갖는 직류전압을 인가하여 설정한 크기의 교류전압을 얻어 원하는 부하장치를 구동시킨다.

따라서 출력전압을 제어하기 위한 전압 변환장치는 직류 전류를 필터링하는 부분과, 출력 전압의 크기에 맞게 인가전압의 진폭을 변환하는 쵸퍼부와, 외부에서 인가되는 구동신호에 따라 초퍼부에서 인가되는 직류전압을 교류전압으로 가변시키는 인버터로 이루어져 있다.

그러므로 인가되는 직류전압이 필터링된 후, 외부에서 인가되는 구동신호에 따라 동작되는 초퍼부의 동작으로 필터링된 직류전압의 진폭을 가변시킨 후, 다시한번 필터링된 후 인버터로 인가된다.

따라서 전압 변환장치의 동작을 제어하기 위하여 외부의 구동신호에 따른 인번터의 동작주가를 제어하여 필터링된 직류전압을 원하는 교류전압으로 변환하도록 한다.

이하, 제1도와 제2도의 (a)와 (b)를 참고로 하여 종래의 전압 변환장치의 동작을 설명한다. 제1도는 종래의 전압 변환장치의 회로도, 제2도의 (a)와 (b)는 종래의 전합 변환장치의 신호 파형도이다.

인버터에서 출력되는 전압의 크기를 조정하기 위하여 인가되는 직류전압을 필터링하는 제1필터부(1)와, 상기 제1필터부(1)와 연결되어 인버터의 출력전압에 맞게 인가되는 전압의 진폭을 변환하는 쵸퍼부(2)와, 상기 쵸퍼부(2)와 연결되어 쵸퍼부(2)에서 인가되는 신호를 필터링하는 제2필터부(3)와, 상기 제2필터부(3)와 연결되어 인가되는 구동신호에 따라 상기 제2필터부(3)에서 인가되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 인버터(4)와, 상기 인버터(4)와 연결되어 인버터(4)에서 인가되는 전압에 따라 해당하는 전압이 출력되는 변압기(5)로 이루어져 있다.

제1필터부(1)는 전원(Vcc)에 일측단자가 연결되어 있는 코일(L11)과, 상기 코일(L11)의 타측단자에 일측단자가 연결되어 있는 커패시터(C11)와, 상기 커패시터(C11)의 타측단자에 일측단자가 연결되어 접지된 커패시터(C12)로 이루어져 있다.

쵸퍼부(2)는 상기 제1필터부(1)의 코일(L11)의 타측단자에 애노드단자가 연결되어 있는 제1GTO소자(Gate Turn-Off Thyristor, GTO21)와, 상기 제1GTO소자(GTO21)의 개소우드 단자에 캐소우드 단자가 연결되어 있고 제1필터부(1)의 커패시터(C11)의 타측단자에 애노드단자가 연결되어 있는 다이오드(D21)와, 상기 다이오드(D21)의 애노드단자에 캐소우드 단자가 연결되어 있는 다이오드(D21)와, 상기 다이오드(D21)의 애노드 단자에 애노드 단자가 연결되어 있고 캐소우드 단자가 접지되어 있는 제2GTO소자(GTO22)로 이루어져 있다.

상기 제2필터부(3)는 쵸퍼부(2)의 제1GTO소자(GTO21)의 캐소우드 단자에 일측단자가 연결되어 있는 코일(L31)과, 상기 코일(L31)의 타측단자에 일측단자가 연결되어 있고 쵸퍼부(2)의 다이오드(D21)의 애노드 단자에 타측단자가 연결되어 있는 커패시터(C31)와, 상기 커패시터(C31)의 타측단자에 일측단자가 연결되어 있고 쵸퍼부(2)의 제2GTO소자(GTO22)의 애노드 단자에 타측단자가 연결되어 있는 커패시터(C32)로 이루어져 있다.

인버터(4)는 제2필터부(3)의 커패시터(C31)의 양단에 연결되어 있는 제1인버터(41)와, 제2필터부(3)의 커패시터(C32)의 양단에 연결되어 있는 제2인버터(42)로 이루어져 있다.

그러므로 상기와 같이 이루어져 있는 변압기의 인터페이스장치의 동작은 다음과 같다.

상기 쵸퍼부(2)는 외부에서 인가되는 제1 및 제2GTO소자(GTO21, GTO22)의 게이트 단자(G)로 인가되는 구동신호에 의해 상기 GTO소자(GTO21, GTO22)가 번갈아 동작한다.

그러므로 외부에서 인가되는 구동신호에 따라 쵸퍼부(2)의 제1GTO소자(GTO21)가 턴온되며, 제2GTO소자(GTO22)는 턴오프상태가 되고, 외부에서 인가되는 구동신호에 따라 제2GTO소자(GTO22)가 턴온되면 제1GTO소자(GTO21)가 턴오프된다.

그리고 부하상태에 따라 동시에 턴온이 되기도 한다.

따라서 상기 제1GTO소자(GTO21)가 외부에서 인가되는 구동신호에 의해 턴온상태가 되면, 제1도의 ①과 같은 경로로 제1필터부(1)에서 필터링된 커패시터(C11)의 양단에 걸리는 전압의 전류가 흐르게 되고, 상기 제2GTO소자(GTO22)가 턴온되면 제1도의 ②와 같은 경로로 제1필터부(1)에서 필터링된 커패시터(C12)의 양단에 걸리는 전압의 전류가 흐르게 된다.

그러므로 상기와 같은 제1도의 ① 또는 ②와 같은 방향으로 번갈아 전류가 흘려 해당 전압의 전류의 크기를 출력하게 된다.

그런데 제1GTO소자(GTO21)가 턴온되어 동작하는 제1도의 ①의 경로에서 제2GTO소자(GTO22)가 턴온되는 제1도의 ② 경로의 동작으로 변환할 경우, 혹은 ②에서 ① 동작으로 변환할 경우에 쵸퍼부(2)에는 순간적으로 과대한 전류가 흐르는 것을 볼 수 있다.

제1도의 ① 에서 ②로 변환하기 위해 제2GTO소자(GTO22)가 턴온할 경우, 이상적인 경우에는 커패시터(C12)의 전압이 다이오드(D22)를 즉시 턴오프하여 인버터(4) 입력축에 인가된다. 그러나 다이오드는 역전압이 인가되더라도 턴오프 되는데 지연 시간이 있다. 그러므로 제1도의 ①과 같은 경로를 동작시에 제2GTO소자(GTO22)가 턴온하면 커패시터(C12) - 다이오드(D22) - 제2GTO소자(GTO22)로 폐회로가 구성되어 쵸퍼출력측과는 무관하게 큰 전류가 흐르게 된다. 이 전류는 GTO가 턴온할 때마다 존재하며 그 순간 GTO 전류와 다이오드 전압은 제2도의 (a)와 (b)와 같다. 그 순간의 전류는 정상상태의 부하전류의 4배에 달한다.

그러므로 이 전류는 GTO를 약화시켜 사고를 유발할 수 있으며 설계시 GTO의 용량을 부하전류에 보다 순간 과대 전류에 대해 선정해야 하므로 비 현실적인 문제가 있다.

그러므로 이 고안의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전압 변환장치에 이용되는 쵸퍼장치에서 발생하는 과전류와 과전압의 크기를 감소시켜 이용되는 전기소자의 파손을 방지하고 정확한 출력전압을 얻을 수 있는 전압 변환장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 고안의 구성은, 제1 및 제2필터장치와 쵸퍼장치와 인버터를 구비하고 있는 전압 변환장치에 있어서,

상기 쵸퍼장치는 상기 제1필터장치에 연결되어, 게이트 단자로 인가되는 신호에 따라 동작하는 제1스위칭 소자와;

상기 제1스위칭 소자에 연결되어 있는 제1다이오드와;

상기 제1다이오드와 연결되어 있는 제2다이오드와;

상기 제2다이오드에 연결되어, 게이트 단자로 인가되는 신호에 따라 동작하는 제2스위칭 소자와;

상기 제1 및 제2다이오드의 접속점과 상기 제1필터장치 사이에 연결되어 있는 코일로 이루어져 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 이 고안의 실시예를 상세히 설명한다.

제3도는 이 고안의 실시예에 따른 전압 변환장치의 회로도, 제4도의 (a)와 (b)는 이 고안의 실시예에 따른 전압 변환장치의 신호파형도이다. 종래의 구성과 동일한 부분은 동일한 부호를 첨부한다.

제3도를 참고로 하여 이 고안의 구성을 살펴보면, 인버터에서 출력되는 전압의 크기를 조정하기 위하여 인가되는 직류전압을 필터링하는 제1필터부(1)와, 상기 제1필터부(1)와 연결되어 발전되는 전압크기에 맞게 인가전압의 크기를 변환하는 쵸퍼부(20)와, 상기 쵸퍼부(20)와 연결되어 쵸퍼부(20)에서 인가되는 신호를 필터링하는 제2필터부(3)와, 상기 제2필터부(3)와 연결되어 외부에서 인가되는 구동신호에 따라 상기 제2필터부(3)에서 인가된느 직류 전압을 교류전압으로 변환시키는 인버터(4)와, 상기 인버터(4)와 연결되어 인버터(4)에서 인가되는 전류에 따라 해당하는 전압이 출력되는 변압기(5)로 이루어져 있다.

상기 쵸퍼부(20)는 상기 제1필터부(1)의 코일(L11)의 타측단자에 애노드 단자가 연결되어 있는 제1GTO소자(GTO201)와, 상기 제1GTO소자(GTO201)의 캐소우드 단자에 캐소우드 단자가 연결되어 있고 제1필터부(1)와 커패시터(C11)의 타측단자에 애노드 단자가 연결되어 있는 다이오드(D201)와 상기 다이오드(D201)의 애노드 단자에 애노드 단자가 연결되어 있고 캐소우드 단자가 접지되어 있는 제2GTO소자(GTO202)와, 제1필터부(1)의 커패시터(C11)의 타측단자의 일측단자가 연결되어 있고 다이오드(D201)의 애노드 단자에 타측단자가 연결되어 있는 코일(L201)로 이루어져 있다.

상기와 같이 이루어져 있는 이 고안의 동작은 다음과 같다.

먼저, 쵸퍼부(20)의 게이트 단자(G)로 인가되는 구동신호에 따라 제1GTO소자(GTO201)가 턴온되고, 제2GTO소자(GTO202)가 턴오프상태일 경우에 제3도의 ①과 같은 루프로 회로가 구성된 제1필터부(1)의 코일(L11)과 커패시터(C11)의 동작으로 있는 노이즈 성분이 필터링된 입력전압의 전류가 턴온된 제1GTO소자(GTO201)를 통해 제2필터부(3)로 인가된다.

그리고 쵸퍼부(20)의 게이트 단자(G)로 인가되는 구동신호에 따라 제1GTO소자(GTO201)가 턴온상태에서 턴오프상태로 가변되고, 제2GTO소자(GTO202)가 턴오프상태에서 턴온상태로 가변되면, 제3도의 ②와 같은 루프로 회로의 구성이 가변되어 제1필터부(1)의 코일(L11)과 커패시터(C11)와 커패시터(C12)에 의해 필터링된 입력전압의 해당 전류가 턴온된 제2GTO소자(GTO202)를 통해 제2필터부(3)로 인가된다.

따라서, 상기와 같이 일정 구동시간만큼 제1 및 제2GTO소자(GTO201, GTO202)가 번갈아 턴온/턴오프되므로 2개의 쵸퍼장치가 번갈이 동작할 수 있도록 한다.

그러므로 상기와 같은 쵸퍼부(20)의 동작에 따라 제1필터부(1)를 통해 인가되는 전원(Vcc)의 전류의 크기를 소정의 크기만큼 증폭하여 제2필터부(3)로 인가된다.

그리고 외부에서 인가되는 구동신호에 따라 제2필터부(3)를 거펴 인가되는 전류의 주기를 변조하여 변압기(5)를 동작시킬 수 있도록 한다.

그러므로 상기와 같이 쵸퍼부(20)와 인버터(5)의 구동신호를 조정하여 변압기(5)를 통해 원하는 전압을 출력할 수 있도록 한다.

그러나 상기와 같이 원하는 전압과 전유의 진폭을 조정하기 위해 번갈아 동작하는 쵸퍼부(20)의 제1GTO소자(GTO201)와 제2GTO소자(GTO202)의 턴온/턴오프동작을 위한 제1 및 제2GTO소자(GTO201, GTO202)의 구동신호가 인가된 후, 인가되는 구동신호에 따라 순간적으로 턴오프상태를 전환하지 못하는 다이오드(D201, D202)의 동작 특성으로 인해 순간적으로 형성되는 과도전류의 영향으로 턴온상태의 GTO소자와 다이오드 및 커패시터아 파손되는 문제점을 해결하기 위해 쵸퍼부(20)에 코일(L201)를 첨가한다.

그러므로 제1GTO소자(GTO201)가 턴온상태에서 턴오프 상태로 되고 제2GTO소자(GTO202)가 턴오프상태에서 턴온상태로 가변될 때 순간적으로 제3도의 ③과 같이 형성되는 폐회로로 흐르는 전류가 코일(L201)의 작용으로 인해 소정의 크기만큼 감소시킬 수 있다.

그리고 제1GTO소자(GTO201)가 턴오프상태에서 턴온상태로 되고 제2GTO소자(GTO202)가 턴온상태에서 턴오프상태로 가변될 때 순간적으로 제3도의 ④와 같이 형성되는 폐회로로 흐르는 전류를 역시 코일(L201)의 작용으로 인해 소정의 크기만큼 감소시킬 수 있다.

그러므로 상기와 같은 코일(L201)의 작용으로 제1 및 제2GTO소자(GTO201, GTO202)의 턴온/오프동작에 의해 다이오드(D201, D202)가 순차적으로 동작상태를 전환하지 못하기 때문에 발생하는 과도전류를 현저히 감소시킬 수 있다.

제2도의 (a)와 (b)처럼 코일(L201)을 정착할 경우에 제2필터부(3)의 코일(L31)로 인가되는 순간적인 전압과 전류의 크기가 현저히 감소되므로 과도전압과 전류로 인한 전기소자의 파손을 방지할 수 있다.

그러므로 상기와 같이 동작하는 이 고안의 효과는 설정 전압을 출력할 수 있도록 인가되는 전압의 진폭을 변환하기 위한 쵸퍼장치의 동작으로 발생하는 순간 과도전압과 전류를 코일의 작용으로 현저히 감소시킬 수 있으므로 순간적인 과도전류로 인한 소자의 파손과 오동작으로 방지할 수 있다.

Claims (1)

1. (정정)제1 및 제2필터장치와 쵸퍼장치와 인버터를 구비하고 있는 전압 변환장치에 있어서, 상기 쵸퍼장치는 상기 제1필터장치(1)에 연결되어, 게이트 단자(G)로 인가되는 신호에 따라 동작하는 제1스위칭 소자(GTO201)와 ;상기 제1스위칭 소자(GTO201)에 캐소드 전자에 캐소드 전자가 연결되어 있는 제1다이오드(D201)와 ; 상기 제1다이오드(D201)의 애소드 전자에 캐소드 전자가 연결되어 있는 제2다이오드(D202)와 ; 상기 제2다이오드(D202)에 애소드 전자에 애소드 전자가 연결되어, 게이트 단자(G)로 인가되는 신호에 따라 동작하는 제2스위칭 소자(GTO202)와 ; 상기 제1 및 제2다이오드(D201, D202)의 접속점과 상기 제1필터장치(1) 사이에 연결되어 있는 코일(L201)로 이루어져 있는 전압 변환장치