KR20140034366A - Dynamic voltage dip/sag controller adapted to duplex dc/dc converter of non insulation type - Google Patents

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KR20140034366A
KR20140034366A KR1020120099884A KR20120099884A KR20140034366A KR 20140034366 A KR20140034366 A KR 20140034366A KR 1020120099884 A KR1020120099884 A KR 1020120099884A KR 20120099884 A KR20120099884 A KR 20120099884A KR 20140034366 A KR20140034366 A KR 20140034366A
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박태준
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Abstract

The present invention relates to a device for compensating instantaneous blackout applying an uninsulated bidirectional DC/DC converter. The device for compensating the instantaneous blackout comprises a bypass silicon controlled rectifier (SCR) which bypasses current; an inverter which switches the current of the bypass SCR; the uninsulated bidirectional DC/DC converter which converts the current of the inverter into chargeable voltage through DC-DC converting; and a super capacitor which charges the current by using the current outputted from the uninsulated bidirectional DC/DC converter. The inverter comprises a first switch-a second switch and a third switch-a fourth switch. The first switch-the second switch are connected to the third switch-the fourth switch. The ends of the first switch-the second switch are connected to each other in parallel and are connected to both ends of the uninsulated bidirectional DC/DC converter. A connection part of the first switch and the third switch is connected to the output end of the bypass SCR. A connection part of the second switch and the fourth switch is connected to a ground end of main power. The uninsulated bidirectional DC/DC converter comprises the first switch and the second switch which are connected to each other. The present invention is provided to comprise the device for compensating the instantaneous blackout by applying the uninsulated bidirectional DC/DC converter instead of an existing insulation type low-frequency transformer, thereby lightening a product and reducing unit costs of a product. [Reference numerals] (200) Bidirectional DC/DC; (300) Inverter

Description

비절연형 양방향 디씨/디씨 컨버터를 적용한 순간정전 보상장치{Dynamic Voltage Dip/Sag Controller adapted to duplex DC/DC Converter of non insulation type} Dynamic Voltage Dip / Sag Controller adapted to duplex DC / DC Converter of non insulation type}

본 발명은 순간정전 보상장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 계통의 순간정전이나 Dip 또는 Sag같은 순간 저전압을 보상하기 위해, 전압 강압을 위해 사용되는 저전압 변압기의 단점을 대체할 수 있는 비절연형 순간정전 보상장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an instantaneous power interruption compensation device, and more particularly, to compensate for an instantaneous power failure of a system or an instantaneous low voltage such as Dip or Sag, a non-isolated instantaneous voltage that can replace the disadvantage of a low voltage transformer used for voltage step-down. It relates to a power failure compensation device.

순간정전 보상장치는 계통의 순간정전이나 Dip 또는 Sag같은 순간적으로 발생되는 제어전원의 전압저하(Voltage Dip/Sag) 현상을 보상하기 위한 전압보상장치이다. The instantaneous power outage compensator is a voltage compensator for compensating voltage dip (Voltage Dip / Sag) of the control power supply such as instantaneous power outage or dip or sag of the system.

여기서, Sag란 전력설비가 운전 중일 때, 순간적으로 발생하는 전압저하 현상을 일컫는 말이며, 주로 8[msec] 내지 수초 이내의 짧은 시간의 것을 뜻한다. 순간 전압저하 상태는 전압이 끊기는 순간정전 현상을 의미하지는 않는다. Here, Sag refers to a voltage drop phenomenon that occurs instantaneously when the power equipment is in operation, and mainly means a short time within 8 [msec] to several seconds. An instantaneous voltage dip state does not mean an instantaneous interruption of the voltage.

Sag는 낙뢰, 비, 바람, 눈 등 기상에 의한 원인과 동식물 등 야생 생물에 의한 원인 등 자연현상으로 인해 발생되는 전원공급 선로의 지락 및 단락 현상에 의한 순간적인 전압 저하 현상과, 동일 생산 현장 내에 있는 인접 기계장치의 순간적인 과부하로 인한 입력전압의 저하 등 인공적으로 발생되는 순간적인 전압 저하 현상이 있다. Sag is the instantaneous voltage drop due to ground faults and short circuits in power supply lines caused by weather such as lightning, rain, wind, snow and other causes of wildlife such as animals and plants. There is an instantaneous voltage drop, such as a drop in input voltage due to a momentary overload of adjacent machinery.

이러한 전압 저하는 특히 정밀도를 요하는 생산설비, 반도체 생산 장비 등 극미세 가공설비의 운용에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 품질 저하, 생산 감소로 인한 납기 지연 등 막대한 피해를 입히는 원인이 된다. 순간정전 보상장치는 이러한 Sag의 영향으로부터 생산설비의 운용을 안전하게 보호함으로서 생산 감소 및 품질 저하 등의 발생을 막아, Sag로 인한 고객의 피해를 최소화 시킬 수 있는 전압보상장치이다.This voltage drop not only affects the operation of ultra-fine processing equipment such as production equipment and semiconductor production equipment, which requires precision, but also causes significant damage such as deterioration of quality and delay in delivery due to reduced production. The instantaneous power failure compensation device is a voltage compensation device that can minimize the damage to customers due to sag by preventing the reduction of production and the deterioration of quality by safely protecting the operation of the production equipment from the influence of Sag.

순간정전 보상장치는 교류입력의 순간정전이나 Sag등의 이상이 발생했을 때, 2ms(Typical 1.2ms) 이내의 짧은 시간에 인버터(Inverter)를 작동시켜 교류입력의 이상 현상을 보상해서 부하 장치에 Sag의 영향이 미치는 것을 막아 줘야 한다.
The instantaneous power failure compensation device compensates for the AC input abnormality by operating an inverter in a short time within 2ms (Typical 1.2ms) when an instantaneous power failure or sag of AC input occurs. It should be prevented from affecting.

도 1은 종래에 순간 전압저하 현상에 따른 전압 보상을 위한 일반적인 순간정전 보상장치의 일예를 도시한 도면이다. 1 is a view showing an example of a conventional instantaneous power failure compensation device for voltage compensation according to the instantaneous voltage drop phenomenon.

도시된 바와 같이, 종래의 순간정전 보상장치는 바이패스 사이리스터(Bypass SCR)(10), 저주파 변압기(Transformer)(20), 인버터(Inverter)(30), 및 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(40)로 구성되어 있다.As shown, the conventional instantaneous power outage compensator includes a bypass thyristor (Bypass SCR) 10, a low frequency transformer 20, an inverter 30, and a supercapacitor 40. Consists of

이러한 구성을 갖는 순간정전 보상장치는, 통상 슈퍼커패시터(40)의 전압이 낮기 때문에, 저주파 변압기(20)로 강압시켜서 인버터(30)를 통해 슈퍼커패시터(40)에 충전한다. Since the voltage loss of the supercapacitor 40 is generally low, the momentary power compensation device having such a configuration is stepped down by the low frequency transformer 20 to charge the supercapacitor 40 through the inverter 30.

순간정전 보상장치는 정상 동작 중에 계통 이상(순간정전, 저전압) 발생시에 바이패스 사이리스터(10)를 차단시키고, 인버터(30)를 통해 슈퍼커패시터(40)에 충전 저장된 에너지를 인버터 모드로 동작시켜 계통으로 방전 시키는 원리로 동작한다. The instantaneous power failure compensator shuts down the bypass thyristor 10 when a system abnormality (instantaneous power failure, low voltage) occurs during normal operation, and operates the energy stored in the supercapacitor 40 through the inverter 30 in the inverter mode. It works on the principle of discharging.

기존에 순간정전 보상장치는 전압 강압을 위해 이용되는 저주파 변압기(20)로 절연형(insulation type)으로 60Hz 저주파 변압기가 사용된다. Conventional momentary power compensation device is a low frequency transformer 20 used for voltage stepping is an insulation type (insulation type) 60Hz low frequency transformer is used.

그런데, 이러한 저주파 변압기(20)는 철심 코어로 제작되어 부피가 크고 무거울 뿐만 아니라, 가격이 비싼 문제점이 있다. By the way, such a low frequency transformer 20 is made of an iron core core is not only bulky and heavy, but also expensive.

따라서, 순간정전 보상장치에 대한 제품의 제조 단가를 낮추면서 부피 및 무게를 소형 및 경량화가 가능한 방안이 요구된다.
Therefore, there is a need for a method capable of miniaturizing and reducing the volume and weight while lowering the manufacturing cost of the product for the momentary power compensation device.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 부피가 크고 무거운 저주파 변압기의 단점을 보완할 수 있는 순간정전 보상정치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide an instantaneous blackout compensation politics that can compensate for the shortcomings of a bulky and heavy low frequency transformer.

본 발명의 다른 목적은, 제품의 제조 단가를 낮추면서 부피 및 무게를 소형 및 경량화가 가능한 순간정전 보상정치를 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide an instantaneous blackout compensation politics capable of miniaturizing and reducing the volume and weight while lowering the manufacturing cost of the product.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 순간정전 보상정치는, 전류를 바이패스시키는 바이패스 사이리스터(Bypass SCR(Silicon Controlled Rectifier: 실리콘 제어 정류소자)); 상기 바이패스 사이리스터로부터 유입되는 전류를 스위칭 출력하는 인버터(Inverter); 상기 인버터에서 출력된 전류에 대해 DC-DC 컨버팅을 통해 충전 가능한 전압으로 변환하여 출력하는 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터; 및 상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터에서 출력된 전류에 의해 전류 충전을 수행하는 슈퍼커패시터(Super Capacitor);를 포함하여 구성되며,According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the instantaneous blackout compensation politics may include a bypass thyristor (Bypass SCR (Silicon Controlled Rectifier)) for bypassing current; An inverter for switching output current flowing from the bypass thyristor; A non-isolated bidirectional DC / DC converter which converts the current output from the inverter into a chargeable voltage through DC-DC conversion; And a supercapacitor for performing current charging by the current output from the non-isolated bidirectional DC / DC converter.

상기 인버터는 서로가 직렬로 연결되고, 그 끝단이 서로 병렬로 연결되어 상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터의 양 끝단에 각각 연결되는 제1스위치-제2스위치, 및 제3스위치-제4스위치를 구비하고, 상기 제1스위치 및 상기 제3스위치의 연결 부위가 상기 바이패스 사이리스터의 출력단에 연결되고, 상기 제2스위치 및 상기 제4스위치의 연결 부위가 메인 전원의 접지단에 연결되며, The inverter includes a first switch-second switch and a third switch-fourth switch connected to each other in series and connected at both ends of the non-isolated bidirectional DC / DC converters in parallel. A connection portion of the first switch and the third switch is connected to an output terminal of the bypass thyristor, a connection portion of the second switch and the fourth switch is connected to a ground terminal of a main power source,

상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터는 서로 병렬 연결되는 제1스위치 및 제2스위치로 구성된다.The non-isolated bidirectional DC / DC converter includes a first switch and a second switch connected in parallel with each other.

본 발명의 순간정전 보상장치에서 상기 인버터의 제1스위치 내지 제4스위치와, 상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터의 제1스위치 및 제2스위치는, 반도체 스위칭 소자로서, 각각 MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)로 구성된다.In the instantaneous power interruption compensation device of the present invention, the first switch to the fourth switch of the inverter, the first switch and the second switch of the non-isolated bidirectional DC / DC converter are semiconductor switching elements, respectively, MOS-FETs (Metal Oxide). Semiconductor-Field Effect Transistor).

한편, 본 발명의 순간정전 보상장치는 상기 인버터와 상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터 사이에는 상기 인버터의 제어에 의해 양단의 출력 전압이 일정하게 유지되도록 하는 DC 링크 콘덴서가 구비된다.On the other hand, the instantaneous power failure compensation device of the present invention is provided with a DC link capacitor between the inverter and the non-insulated bidirectional DC / DC converter to keep the output voltage of both ends under the control of the inverter.

본 실시예에서 상기 인버터는 계통 위상을 검출하여 동위상이 되도록 입력되는 전류를 제어하는 역률제어동작을 수행한다. In the present embodiment, the inverter detects the system phase and performs a power factor control operation for controlling the input current to be in phase.

상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터는 계통이 정상 모드일 때 상기 슈퍼커패시터에 전류 충전이 완충될 때 까지 충전동작을 수행하고, 상기 전류 충전이 완충되면 대기 모드로 진입한다. The non-isolated bidirectional DC / DC converter performs a charging operation until a current charge is buffered in the supercapacitor when the system is in a normal mode, and enters a standby mode when the current charge is buffered.

상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터는 상기 대기 모드에서 상기 계통에 이상이 발생하면, 상기 슈퍼커패시터에 충전된 전류를 방전시키는 방전 모드를 수행한다.The non-isolated bidirectional DC / DC converter performs a discharge mode for discharging a current charged in the supercapacitor when an error occurs in the system in the standby mode.

상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터는 상기 슈퍼커패시터의 방전량이 설정된 방전한계전압에 도달하면 상기 방전 모드 동작을 중지시킨다.
The non-isolated bidirectional DC / DC converter stops the discharge mode operation when the discharge amount of the supercapacitor reaches a set discharge limit voltage.

본 발명에 따르면, 기존에 절연형 저주파 변압기 대신 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터를 적용하여 순간정전 보상장치를 구성함으로써, 기존에 비해 제품의 소형 및 경량화가 가능하고 제품의 제작 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, by applying a non-isolated bidirectional DC / DC converter instead of the conventional low-frequency transformer to configure the instantaneous power failure compensation device, it is possible to reduce the size and weight of the product compared to the conventional and lower the production cost of the product There is.

도 1은 종래에 순간 전압저하 현상에 따른 전압 보상을 위한 일반적인 순간정전 보상장치의 일예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비절연형 순간정전 보상장치를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 비절연형 순간정전 보상장치의 제어기에 대한 구성을 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 정상 동작 중에 순간적으로 발생하는 전압저하 현상(Sag) 발생시에, 비절연형 순간정전 보상장치에 의해 보상되는 전압보상파형 예를 도시한 그래프도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 정상 동작 중에 순간적으로 발생하는 정전 현상 발생시에, 비절연형 순간정전 보상장치에 의해 보상되는 전압보상파형 예를 도시한 그래프도이다. 1 is a view showing an example of a conventional instantaneous power failure compensation device for voltage compensation according to the instantaneous voltage drop phenomenon.
2 is a circuit diagram illustrating a non-isolated instantaneous power failure compensating device according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram showing the configuration of the controller of the non-isolated instantaneous power failure compensating device according to the embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating an example of a voltage compensation waveform compensated by a non-isolated instantaneous power failure compensator when a voltage sag occurs instantaneously during normal operation according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating an example of voltage compensation waveforms compensated by a non-isolated instantaneous power failure compensator in the event of a power failure occurring momentarily during normal operation according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals whenever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명은 계통의 순간정전이나 Dip 또는 Sag같은 순간적으로 발생되는 제어전원의 전압저하(Voltage Dip/Sag) 현상을 보상하기 위한 순간정전 보상장치에서 전압 강압을 위해 사용되는 저주파 변압기의 단점을 해결할 있도록 구성된 순간정전 보상정차를 제안한다. 즉, 본 발명에서는 저주파 변압기를 대체할 수 있는 방안을 제안한다.
The present invention is to solve the shortcomings of the low frequency transformer used for voltage step-down in the instantaneous power compensation device for compensating voltage dip (Voltage Dip / Sag) of the control power supply such as instantaneous power failure or Dip or Sag of the system Proposed configured momentary power compensation compensation stop. That is, the present invention proposes a method to replace the low frequency transformer.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비절연형 순간정전 보상장치를 도시한 회로도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 도 2에 도시된 비절연형 순간정전 보상장치의 제어 계통에 대한 구성 예를 도시한 회로도이다. 2 is a circuit diagram illustrating a non-isolated instantaneous power failure compensating device according to a preferred embodiment of the present invention. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a control system of the non-isolated instantaneous power failure compensator shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 비절연형 순간정전 보상장치는 바이패스 사이리스터(Bypass SCR)(100), 인버터(Inverter)(200), 양방향(duplex) DC/DC(Direct Current to Direct Current) 컨버터(Converter)(300), 및 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(400)로 구성되어 있다.As shown, the non-isolated instantaneous power outage compensator includes a bypass thyristor (Bypass SCR) 100, an inverter 200, a duplex direct current to direct current converter ( 300 and a supercapacitor 400.

여기서, 인버터(Inverter)(200)는 MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)로 구성된 4개의 스위치를 갖는다. 제1스위치(210)와 제3스위치(230), 및 제2스위치(220)와 제4스위치(240)는 각각 서로 직렬 연결되고, 제1스위치(210)-제3스위치(230) 대 제2스위치(220)-제4스위치(240)는 서로 병렬 연결된다. 제1스위치(210)와 제3스위치(230)의 연결 라인은 바이패스 사이리스터(Bypass SCR)(100)의 출력단에 연결되고, 제2스위치(220)와 제4스위치(240)의 연결 라인은 메인 전원의 접지단에 연결된다. Here, the inverter 200 has four switches composed of a metal oxide semiconductor-field effect transistor (MOS-FET). The first switch 210 and the third switch 230, and the second switch 220 and the fourth switch 240 are connected to each other in series, respectively, and the first switch 210-the third switch 230 vs. The second switch 220 and the fourth switch 240 are connected in parallel with each other. The connection line of the first switch 210 and the third switch 230 is connected to the output terminal of the bypass thyristor (Bypass SCR) 100, and the connection line of the second switch 220 and the fourth switch 240 is It is connected to the ground terminal of the main power supply.

또한 병렬 연결된 제1스위치(210)-제3스위치(230) 대 제2스위치(220)-제4스위치(240)의 각 양 끝단은 양방향 DC/DC 컨버터(300)의 양 끝단에 각각 연결된다. 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터(300)는 서로 병렬 연결되는 제1스위치(310) 및 제2스위치(320)로 구성된다. 여기서 제1스위치(310) 및 제2스위치(320)는 반도체 스위칭 소자로서, 각각 MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)로 구성된다. In addition, both ends of the first switch 210, the third switch 230, the second switch 220, and the fourth switch 240 connected in parallel are connected to both ends of the bidirectional DC / DC converter 300, respectively. . The non-isolated bidirectional DC / DC converter 300 includes a first switch 310 and a second switch 320 connected in parallel with each other. In this case, the first switch 310 and the second switch 320 are semiconductor switching elements, and each is composed of a metal oxide semiconductor-field effect transistor (MOS-FET).

이와 같이, 본 발명에서는 인버터(Inverter)(200)와 양방향 DC/DC 컨버터(300)를 2단으로 구성하여 충방전 모드로 운전할 수 있도록 한다. As described above, in the present invention, the inverter 200 and the bidirectional DC / DC converter 300 are configured in two stages to operate in the charge / discharge mode.

또한 인버터(Inverter)(200)와 양방향 DC/DC 컨버터(300) 사이에는 인버터(Inverter)(200)의 출력 전압을 일정하게 유지시켜 주기 위한 DC 링크 콘덴서(290)가 구비된다. In addition, a DC link capacitor 290 is provided between the inverter 200 and the bidirectional DC / DC converter 300 to maintain a constant output voltage of the inverter 200.

양방향 DC/DC 컨버터(300)의 양 끝단은 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(400)에 연결된다. Both ends of the bidirectional DC / DC converter 300 are connected to a supercapacitor 400.

동작 원리를 살펴보면, 본 발명의 순간정전 보상장치는 계통이 정상일 때 바이패스 사이리스터(Bypass SCR)(100)를 도통시켜 부하에 계통전압을 그대로 전달하면서, 동시에 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(400) 충전 모드를 수행한다. Looking at the operation principle, the instantaneous power failure compensator of the present invention conducts the bypass thyristor (Bypass SCR) (100) when the system is normal to transfer the system voltage to the load as it is, while simultaneously charging the supercapacitor (Super Capacitor) 400 Perform the mode.

이때, 인버터(Inverter)(200)는 인버터(Inverter)(200)와 양방향 DC/DC 컨버터(300) 사이에 구비된 DC 링크 콘덴서(290) 양단의 전압이 일정하게 유지되도록 제어한다. In this case, the inverter 200 controls the voltage of both ends of the DC link capacitor 290 provided between the inverter 200 and the bidirectional DC / DC converter 300 to be kept constant.

또한 인버터(Inverter)(200)는 계통 위상을 검출하여 동위상이 되도록 전류를 제어하는 역률 제어도 수행한다. Inverter 200 also detects the system phase and performs power factor control to control the current to be in phase.

양방향 DC/DC 컨버터(300)는 인버터(200)에서 출력되는 전류에 대해 DC-DC 컨버팅을 통해 충전 가능한 전압으로 변환하여 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(400)에 충전을 수행하고, 이때 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(400)의 충전량이 100%까지 완충되도록 충전전류 제어를 수행한다. The bidirectional DC / DC converter 300 converts the current output from the inverter 200 into a chargeable voltage through DC-DC converting to charge the supercapacitor 400, and at this time, the supercapacitor ( Supercapacitor 400 performs charge current control to fully charge the charge amount up to 100%.

양방향 DC/DC 컨버터(300)는 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(400)의 충전이 완료되면, 대기모드를 수행한다. 이때 양방향 DC/DC 컨버터(300)는 계통전압의 이상이 발생할 때 까지 대기하다가, 순간정전 또는 저전압 현상이 발생하면 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(400)의 방전 모드를 수행한다. The bidirectional DC / DC converter 300 performs the standby mode when the charging of the supercapacitor 400 is completed. At this time, the bidirectional DC / DC converter 300 waits until an abnormality of the grid voltage occurs, and when the momentary power failure or low voltage occurs, the bidirectional DC / DC converter 300 performs the discharge mode of the supercapacitor 400.

순간정전 보상장치는 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(400)의 방전 모드에서는 바이패스 사이리스터(Bypass SCR)(100)를 오프시켜 계통 입력을 차단시킨다. 또한 순간정전 보상장치는 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(400)의 충전된 에너지를 방전시켜 양방향 DC/DC 컨버터(300)와 인버터(Inverter)(200)를 통해 부하에 전력을 공급한다. The momentary power compensation device cuts off the system input by turning off the bypass thyristor 100 in the discharge mode of the supercapacitor 400. In addition, the momentary power compensation device discharges the charged energy of the supercapacitor 400 to supply power to the load through the bidirectional DC / DC converter 300 and the inverter 200.

한편, 방전 모드 중에 계통이 다시 정상 모드로 복귀되면, 순간정전 보상장치는 방전 모드에서 다시 충전 모드로 전환하여 동작한다. On the other hand, when the system returns to the normal mode again during the discharge mode, the momentary power compensation device operates by switching from the discharge mode to the charge mode again.

본 실시예에서 계통 이상이 수초 이상 지속되어 슈퍼커패시터(Super Capacitor)(400)의 방전량이 설정된 방전한계전압에 도달하게 되면 순간정전 보상장치는 방전 모드를 정지한다. In this embodiment, when the system abnormality lasts for several seconds or more and the discharge amount of the supercapacitor 400 reaches the set discharge limit voltage, the instantaneous power failure compensator stops the discharge mode.

따라서, 기존에 절연형 저주파 변압기 대신 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터(300)를 적용하여 순간정전 보상장치를 구성함으로써, 기존에 비해 제품의 소형 및 경량화가 가능하고 제품의 제작 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다. Therefore, by applying a non-isolated bidirectional DC / DC converter 300 instead of the conventional low frequency transformer, the instantaneous power failure compensator is configured, thereby making it possible to reduce the size and weight of the product and lower the manufacturing cost of the product. There is.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 정상 동작 중에 순간적으로 발생하는 전압저하 현상(Sag) 발생시에, 비절연형 순간정전 보상장치에 의해 보상되는 전압보상파형 예를 도시한 그래프도이다. 4 is a graph illustrating an example of a voltage compensation waveform compensated by a non-isolated instantaneous power failure compensator when a voltage sag occurs instantaneously during normal operation according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4의 1은 특정 구간에서 계통 이상이로 전압 저하 현상(Sag)이 발생함에 따라 나타나는 파형을 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing a waveform that appears as a voltage drop phenomenon occurs due to a system abnormality in a specific section.

본 발명에서는 도 4의 1과 같이 전압 저하 현상이 발생한 경우, 비절연형 순간정전 보상장치를 통해 전압을 보상한다. In the present invention, when a voltage drop occurs as shown in FIG. 4, the voltage is compensated through the non-isolated instantaneous blackout compensation device.

도 4의 3은 도 4의 1에서와 같이 전압 저하 현상이 발생함에 따라, 비절연형 순간정전 보상장치를 통해 전압이 보상되는 전압보상파형을 나타낸 그래프이다. 4 and 3 are graphs showing voltage compensation waveforms in which voltage is compensated by a non-isolated instantaneous power failure compensator as a voltage drop occurs as shown in FIG. 4.

이와 같이, 정상 동작 중에 순간적으로 발생하는 전압저하 현상(Sag) 발생시에, 본 발명의 비절연형 순간정전 보상장치에 의해 전압이 보상되는 것을 알 수 있다.As such, it can be seen that the voltage is compensated by the non-isolated instantaneous power failure compensator of the present invention when a voltage sag occurs instantaneously during normal operation.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 정상 동작 중에 순간적으로 발생하는 정전 현상 발생시에, 비절연형 순간정전 보상장치에 의해 보상되는 전압보상파형 예를 도시한 그래프도이다. FIG. 5 is a graph illustrating an example of voltage compensation waveforms compensated by a non-isolated instantaneous power failure compensator in the event of a power failure occurring momentarily during normal operation according to an embodiment of the present invention.

도 5의 1은 특정 구간에서 계통 이상이로 순간 정전 현상이 발생함에 따라 나타나는 파형을 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing waveforms that appear as a momentary power failure occurs due to a system abnormality in a specific section.

본 발명에서는 도 5의 1과 같이 순간 정전 현상이 발생한 경우, 비절연형 순간정전 보상장치를 통해 전압을 보상한다. In the present invention, when a momentary power failure occurs as illustrated in FIG. 5, the voltage is compensated through the non-isolated instantaneous power failure compensation device.

도 5의 3은 도 5의 1에서와 같이 순간 정전 현상이 발생함에 따라, 비절연형 순간정전 보상장치를 통해 전압이 보상되는 전압보상파형을 나타낸 그래프이다. 5 and 3 are graphs showing voltage compensation waveforms in which voltage is compensated by a non-isolated instantaneous power failure compensator as the instantaneous power failure occurs as in FIG. 5.

이와 같이, 정상 동작 중에 순간적으로 발생하는 정전 현상 발생시에, 본 발명의 비절연형 순간정전 보상장치에 의해 전압이 보상되는 것을 알 수 있다.In this way, it can be seen that when the power failure phenomenon that occurs instantaneously during normal operation, the voltage is compensated by the non-isolated instantaneous power failure compensation device of the present invention.

이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 및 균등한 타 실시가 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부한 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.In the foregoing, certain preferred embodiments of the present invention have been shown and described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications and equivalents without departing from the gist of the present invention attached to the claims. Other implementations may be possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined only by the appended claims.

Claims (7)

순간정전 보상장치에 있어서,
전류를 바이패스시키는 바이패스 사이리스터(Bypass SCR(Silicon Controlled Rectifier: 실리콘 제어 정류소자));
상기 바이패스 사이리스터로부터 유입되는 전류를 스위칭 출력하는 인버터(Inverter);
상기 인버터에서 출력된 전류에 대해 DC-DC 컨버팅을 통해 충전 가능한 전압으로 변환하여 출력하는 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터; 및
상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터에서 출력된 전류에 의해 전류 충전을 수행하는 슈퍼커패시터(Super Capacitor);를 포함하여 구성되며,
상기 인버터는 서로가 직렬로 연결되고, 그 끝단이 서로 병렬로 연결되어 상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터의 양 끝단에 각각 연결되는 제1스위치-제2스위치, 및 제3스위치-제4스위치를 구비하고, 상기 제1스위치 및 상기 제3스위치의 연결 부위가 상기 바이패스 사이리스터의 출력단에 연결되고, 상기 제2스위치 및 상기 제4스위치의 연결 부위가 메인 전원의 접지단에 연결되며,
상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터는 서로 병렬 연결되는 제1스위치 및 제2스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.
In the momentary power compensation device,
A bypass thyristor (Bypass SCR (Silicon Controlled Rectifier)) for bypassing current;
An inverter for switching output current flowing from the bypass thyristor;
A non-isolated bidirectional DC / DC converter which converts the current output from the inverter into a chargeable voltage through DC-DC conversion; And
And a supercapacitor performing current charging by the current output from the non-isolated bidirectional DC / DC converter.
The inverter includes a first switch-second switch and a third switch-fourth switch connected to each other in series and connected at both ends of the non-isolated bidirectional DC / DC converters in parallel. A connection portion of the first switch and the third switch is connected to an output terminal of the bypass thyristor, a connection portion of the second switch and the fourth switch is connected to a ground terminal of a main power source,
The non-isolated bidirectional DC / DC converter is a momentary power compensation device, characterized in that consisting of a first switch and a second switch connected in parallel to each other.
제 1항에 있어서,
상기 인버터의 제1스위치 내지 제4스위치와, 상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터의 제1스위치 및 제2스위치는, 반도체 스위칭 소자로서, 각각 MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)로 구성되는 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.
The method of claim 1,
The first to fourth switches of the inverter and the first and second switches of the non-isolated bidirectional DC / DC converter are each composed of a metal oxide semiconductor-field effect transistor (MOS-FET) as a semiconductor switching element. The momentary power compensation device, characterized in that.
제 1항에 있어서,
상기 인버터와 상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터 사이에는 상기 인버터의 제어에 의해 양단의 출력 전압이 일정하게 유지되도록 하는 DC 링크 콘덴서가 구비되는 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.
The method of claim 1,
And a DC link capacitor between the inverter and the non-isolated bidirectional DC / DC converter to maintain a constant output voltage at both ends under control of the inverter.
제 1항에 있어서,
상기 인버터는 계통 위상을 검출하여 동위상이 되도록 입력되는 전류를 제어하는 역률제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.
The method of claim 1,
And said inverter performs a power factor control operation for detecting a system phase and controlling an input current to be in phase.
제 1항에 있어서,
상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터는 계통이 정상 모드일 때 상기 슈퍼커패시터에 전류 충전이 완충될 때 까지 충전동작을 수행하고, 상기 전류 충전이 완충되면 대기 모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.
The method of claim 1,
The non-isolated bidirectional DC / DC converter performs a charging operation until a current charge is buffered in the supercapacitor when the system is in a normal mode, and enters a standby mode when the current charge is buffered. Device.
제 5항에 있어서,
상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터는 상기 대기 모드에서 상기 계통에 이상이 발생하면, 상기 슈퍼커패시터에 충전된 전류를 방전시키는 방전 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.
6. The method of claim 5,
And the non-isolated bidirectional DC / DC converter performs a discharge mode for discharging a current charged in the supercapacitor when an error occurs in the system in the standby mode.
제 6항에 있어서,
상기 비절연형 양방향 DC/DC 컨버터는 상기 슈퍼커패시터의 방전량이 설정된 방전한계전압에 도달하면 상기 방전 모드 동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 순간정전 보상장치.The method according to claim 6,
And the non-isolated bidirectional DC / DC converter stops the discharge mode operation when the discharge amount of the supercapacitor reaches a set discharge limit voltage.
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CN111740459A (en) * 2020-06-25 2020-10-02 中车永济电机有限公司 Power supply device of mobile flash rail welding machine

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