KR900005423B1 - Impulse communtatio inverter - Google Patents

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KR900005423B1
KR900005423B1 KR1019870005851A KR870005851A KR900005423B1 KR 900005423 B1 KR900005423 B1 KR 900005423B1 KR 1019870005851 A KR1019870005851 A KR 1019870005851A KR 870005851 A KR870005851 A KR 870005851A KR 900005423 B1 KR900005423 B1 KR 900005423B1
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조규형
지경하
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주식회사 엔. 이. 티
김명덕
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output

Abstract

The inverter for preventing the primary coil short of a transformer during the commutation of thyristors comprises a transformer (10) of which stcondary winding is connected to the load, thyristors (T1-4) triggered by "a" and "b" taps of the primary winding of the transformer, a commutation condenseer (c) connected between junctions of the thyristors an inductor (L) for energy absorption generated at the primary and secondary windings of the transformer, and commutation diodes (D1-2.).

Description

무정전 전원장치를 위한 임펄스 환류형 인버터Impulse reflux inverter for uninterruptible power supplies

제1도는 기존의 대표적인 전압 환류형 인버터.1 is a representative representative voltage reflux inverter.

제2도는 기존의 대표적인 전류 환류형 인버터.2 is a typical representative current reflux inverter.

제3a도, 제3b도, 제3c도 및 제3d도는 제1도의 네가지 동작 모-드를 간략화하여 예시한 도면.3A, 3B, 3C, and 3D are simplified illustrations of the four operating modes of FIG.

제4a도, 제4b도, 및 제4c도는 제2도의 세가지 동작 모-드를 간략화하여 예시한 도면.4A, 4B, and 4C are simplified illustrations of the three operating modes of FIG.

제5도는 제1도의 단점을 개선하기 위한 회로도.5 is a circuit diagram for improving the disadvantages of FIG.

제6도는 제2도의 단점을 개선하기 위한 회로도.6 is a circuit diagram for improving the disadvantages of FIG.

제7도는 본 발명의 기본 회로도.7 is a basic circuit diagram of the present invention.

제8도는 본 발명에 사용한 다이리스터를 제어하는 입력 신호 파형도.8 is an input signal waveform diagram for controlling the thyristors used in the present invention.

제9a도, 제9b도, 제9c도, 제9d도 및 제9e도는 본 발명 제7도의 다섯가지 동작 모-드를 간략화하여 예시한 도면.9A, 9B, 9C, 9D, and 9E are simplified illustrations of the five operating modes of FIG. 7 of the present invention.

제10a도, 제10b도, 제10c도 및 제10d도는 제7도의 회로에서 환류의 구간 동안의 공간 전류, 캐패시터 전압, 직렬인덕터 단자 전압, 직렬 인덕터 2차측 전류의 파형도.10A, 10B, 10C, and 10D are waveform diagrams of a space current, a capacitor voltage, a series inductor terminal voltage, and a series inductor secondary current during the period of reflux in the circuit of FIG.

제11a도 및 11b도는 본 발명에서 출력 전압의 크기를 제어하는 원리의 예를 도시한 파형도.11A and 11B are waveform diagrams showing examples of principles for controlling the magnitude of the output voltage in the present invention.

제12도는 제1도에서 "α"를 제어함에 따라 기본파 성분과 고조파 성분 크기의 비를 나타낸 도면.FIG. 12 is a diagram showing a ratio of fundamental wave component and harmonic component size as controlling "α" in FIG.

제13도는 본 발명에서 자동 전압 조정을 위한 회로의 블록선도.13 is a block diagram of a circuit for automatic voltage regulation in the present invention.

제14a도는 일반적인 무정전 전원장치의 블록선도.Figure 14a is a block diagram of a typical uninterruptible power supply.

제14b도는 본 발명에 의한 무정권 전원장치의 블록선도.Figure 14b is a block diagram of a powerless apparatus according to the present invention.

제15도는 본 발명에 의한 무정전 전원장치용 인버터의 예를 도시한 회로도.15 is a circuit diagram showing an example of an inverter for an uninterruptible power supply according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 신호발생기 2,3 : 신호 변환기1: Signal Generator 2,3: Signal Converter

4 : 기준 신호 발생기 5 : 오차 증폭기4: reference signal generator 5: error amplifier

6 : 신호 비교기 7 : 게이트 논리회로6: signal comparator 7: gate logic circuit

8 : 다이리스터 드라이버 9 : 다이리스터8: Thyristor Driver 9: Thyristor

10 : 변환기 11 : 필터10 converter 11 filter

12 : 궤환회로 13 : 부하12: feedback circuit 13: load

14 : 직류 전원14 DC power

본 발명은 무정전 전원장치에 적합한 저주파 인버터, 특히, 변압기와 다이리스터로 구성된 임펄스 환류형 인버터에 관한 것으로, 자동 전압 조정기(Automatic Voltage Regulator)를 포함하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low frequency inverter suitable for an uninterruptible power supply, in particular to an impulse reflux inverter consisting of a transformer and a thyristor, and a device including an automatic voltage regulator.

일반적으로 사용되는 무정전 전원장치는 인버터와 자동 전압 조정기가 별도로 구성되어 있으며, 부피와 무계가 크게될 뿐만 아니라 효율이 매우 낮아 사용자에게 많은 부담을 주게 된다. 효율이 낮아 단시간 정격에만 사용할 수 밖에 없으나, 본 발명으로 안정된 양질의 전원을 상시 공급이 가능하게 된다.In general, the uninterruptible power supply that is used is composed of a separate inverter and automatic voltage regulator, and not only increases the volume and threshold, but also very low efficiency puts a lot of burden on the user. The efficiency is low, but can only be used for a short time rating, the present invention is able to supply a stable high-quality power at all times.

본 발명에서 사용하는 주스위칭 소자는 다이리스터를 사용하였고, 고효율, 고신뢰도(High reliability)로서 기존의 대표적인 무정전 전원장치용 인버터에 비해 용량의 제한을 거의 받지않으며, 안정된 교류전력을 상시 공급할 수 있다.The juice switching device used in the present invention uses a thyristor, and has high efficiency and high reliability, and is almost free from capacity limitations compared to the typical inverters for uninterruptible power supply, and can always supply stable AC power. .

우선 본 발명의 원리를 이해하기 위하여 종래의 대표적인 무정전 전원장치용 인버터를 제1도와 제2도에 도시하였다.First, in order to understand the principle of the present invention, a representative inverter for a conventional uninterruptible power supply is shown in FIGS. 1 and 2.

제1도는 전압 환류형 인버터로서 그 구성은 직류전원(Vs), 변압기(T), 다이리스터(Th1, Th2), 다이오드(D1, D2, D3, D4), 콘덴서(C) 직렬 인덕터로 인버터의 기본 구성이 되어 있으며, 그 동작은 제3a도, 제3b도, 제3c도 및 제3d도와 같다. 이 인버터는 그 구성이 간단하고, 제어가 용이하다. 이 기술은 로버트 챠프레이드(ROBERT CHAUPRADE)의 I.E.E.E 산업응용 회보(IEEE Trans. of Ind. July/AUGUST) IA-13권 제4호(1977 7/8월), "무정전 전원공급을 위한 인버터(Inverters for Uninterruptible power supplies)"에 상세히 기술되어 있다. 따라서 이 인버터의 동작을 보면 다음과 같다.1 is a voltage reflux inverter, the configuration of which is a DC power supply (V s ), a transformer (T), a thyristor (Th 1 , Th 2 ), a diode (D 1 , D 2 , D 3 , D 4 ), a capacitor ( C) A series inductor is a basic configuration of an inverter, and its operation is the same as those of FIGS. 3A, 3B, 3C, and 3D. This inverter is simple in configuration and easy to control. This technology is published by ROBERT CHAUPRADE, IEEE Trans. Of Ind. July / AUGUST, IA-13, Vol. 4 (July, 1977), "Inverters for Uninterruptible Power Supplies. for Uninterruptible power supplies. " Therefore, the operation of this inverter is as follows.

제3a도에서 보면 직류 전원(Vs)의 정(+) 단자에서 변압기(T)의 단자(C)로 인가된 전류는 단자(a)를 통해 다이오드(D1)→다이리스터(Th1)→인덕터(L)→직류 전원(Vs)의 부(-) 단자로 회로가 구성되며, 이때 환류를 위한 콘덴서(C)에도 전류가 흘러 2배의 직류 전원(Vs) 전압의 크기로 충전된다. 다음 동작 구간 제3b도를 보면, 다이리스터(Th2)를 도통시켜, 다이리스터(Th1)를 환류(commutation)시키는 과정을 나타내고 있는데, 이때 다이리스터(Th1)가 환류될 때까지는 다이오드(D1, D2), 다이리스터(Th1, Th2) 가 모두 도통되어 있으므로 순간적으로 단락(short)현상이 일어나고 다이리스티(Th1)가 환류되면서 콘덴서(C)에는 반대 방향으로 전압이 유기되는 데, 이때 흐르는 충전 전류는 변압기 2차측 교류부하의 조건에 따라 매우 달라질 수 있게 된다. 그러므로 교류부하의 역률(power factor)에 의해 환류동작이 매우 민감하게 되며, 환류기간(Commution period) 동안 순간적인 단락현상으로 직렬 인덕터(L)의 크기를 부득이 크게 하지 않을 수 없게 된다. 따라서 인버터에서 매우 중요한 환류동작이 부하의 영향에 의해 크게 달라진다. 그러므로 이 인버터를 "I.E.E.E 산업응용 회보 IA-13권 제4호(1977 7/8월)"에 기술된 바와 같이 15[KVA] 이상의 용량에 적용이 어렵다.In FIG. 3a, the current applied from the positive terminal of the DC power supply V s to the terminal C of the transformer T is transferred from the diode D 1 to the thyristor Th 1 through the terminal a. ¡Æ the circuit consists of the negative terminal of the inductor (L) and the direct current power supply (V s ), and at this time, current flows through the capacitor (C) for reflux and is charged with twice the voltage of the direct current power supply (V s ) do. There then look at the operation time period of claim 3b also represents the process of thyristor (Th 2) to conduct, thyristors (Th 1) to reflux (commutation), wherein thyristors until reflux (Th 1) diodes ( D 1 , D 2 ) and the thyristors (Th 1 , Th 2 ) are all conducting, so a short circuit occurs momentarily, and the dyristi (Th 1 ) is refluxed so that the voltage in the condenser (C) is reversed. In this case, the charging current flowing at this time may be very different depending on the conditions of the transformer secondary side AC load. Therefore, the reflux operation is very sensitive by the power factor of the AC load, and the size of the series inductor L is inevitably increased due to a momentary short circuit during the reflux period. Therefore, the most important reflux operation in the inverter is greatly changed by the influence of the load. Therefore, it is difficult to apply this inverter to a capacity of 15 [KVA] or more as described in "IEEE Application Bulletin IA-13 No. 4 (August 1977)".

다음 동작 구간 제3c도에서는, 다이리스터(Th1)가 환류된 후, 직렬 인덕터(L)에 저장된 에너지가 다이오드(D4)를 통해서→변압기(T) 단자(d)→단자(c)→직류 전원 정(+)단자로 일부가 희생되고 일부 전류는 변압기(T) 단자(d)→다이오드(D2)→다이리스터(Th2)→직류 인덕터(L)로 흐른다. 그 전류의 비는 변압기(T)의 탭단자(d)에서 단자(c)와 단자(e)의 권선비에 의해 결정된다. 이때부터 변압기 2차측의 유기 전압의 극성이 반대로 된다. 다음 구간(라)에서는 직류 전원(Vs)의 정(+) 단자로부터 변압기 단자(c)→단자(e)→다이오드(D2)→다이리스터(Th2)→직렬 인덕터→직류 전원 부(-) 단자로 전류가 흐른다. 이와 같이 제3a도→제3b도→제3c도→제3d도가 반복되어 부하에 교류 전력을 공급하게 된다. 이 회로의 특징을 보면 다이리스터(Th1), 다이리스터(Th2) 둘 중에 한 개는 반드시 도통되어 있으므로 인하여 출력전압을 제어할 수 없다. 다만 직류 전원 전압(Vs)의 크기를 변화시키거나, 변압기(T)의 1차측과 2차측의 권선비에 의해서만 출력전압을 제어할 수 밖에 없다. 또한 이 인버터를 정지시키기 위해서는 제6도에서 도시한 바와 같이 다이리스터(Q1)와 다이리스터(Q2)가 필요하게 된다.In the following operation section 3c, after the thyristor Th 1 is refluxed, the energy stored in the series inductor L is transferred through the diode D 4 → transformer T terminal d → terminal c → A part of the DC power positive terminal is sacrificed, and some current flows from the transformer (T) terminal (d) to the diode (D 2 ) to the thyristor (Th 2 ) to the direct current inductor (L). The ratio of the currents is determined by the turns ratio of the terminal c and the terminal e at the tap terminal d of the transformer T. From this point on, the polarity of the induced voltage on the secondary side of the transformer is reversed. In the next section (d), the transformer terminal (c) → terminal (e) → diode (D 2 ) → thyristors (Th 2 ) → series inductor → DC power supply unit from the positive (+) terminal of DC power supply (V s ). -) Current flows to the terminal. Thus, FIG. 3A-FIG. 3B-FIG. 3C-FIG. 3D are repeated, and AC power is supplied to a load. In view of the characteristics of this circuit, one of the two elements of the thyristor (Th 1 ) and the thyristor (Th 2 ) is necessarily conducting, and thus the output voltage cannot be controlled. However, to change the size of the direct current supply voltage (V s), or not only can control the output voltage only by the turn ratio of the primary side and the secondary side of the transformer (T). In order to stop the two inverters it is required the thyristors (Q 1) and the thyristor (Q 2) as shown in Figure 6.

제2도는 종래의 대표적인 전류 환류형 인버터로서 그 구성은 직류 전원(Vs), 변압기(T), 다이리스터(Th1, Th2), 다이오드(D1, D2, D3, D4, D5), 콘덴서(C), 공진 인덕터(L), 리액터(Ld, Ls)로 되어 있으며, 그 동작은 제4a도, 제4b도, 제4c도 및 제4d도와 같다. 이 인버터도 제1도의 인버터와 같이 그 구성이 간단하고 제어가 용이한 특징이 있다. 이 인버터의 특징은 비.디.베드포-드(B.D. Bedford)와 알.지.호프트(R.G. Hoft)의 공저 "인버터의 원리(Principles of Inverter Circuits)" 서적에 상세히 기술되어 있다. 이 인버터의 동작을 보면 다음과 같다.2 is a typical current reflux inverter of the related art, the configuration of which is a DC power supply (V s ), a transformer (T), a thyristor (Th 1 , Th 2 ), a diode (D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , D 5 ), the capacitor C, the resonant inductor L, and the reactors Ld and Ls, and the operations thereof are the same as those in FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D. Like the inverter of FIG. 1, this inverter also has the characteristics that the structure is simple and it is easy to control. The characteristics of the inverter are described in detail in the book "Principles of Inverter Circuits" by BD Bedford and RG Hoft. The operation of this inverter is as follows.

제4a도를 보면 직류 전압(Vs)의 정(+) 단자로부터→리약터(Ld)→변압기(T)의 단자(b)→단자(a)→다이오드(D1)→다이리스터(Th1)→직류 전원(s)의 부(-) 단자로 전류가 흐르고, 이때 변압기(T)의 단자(c)→다이오드(D2)→공진 인덕터(L)→콘덴서(C)로 공전 전류가 흐르게 되어 콘덴서(C)에 2배의 전원 전압(Vs)가 충전된다.Referring to FIG. 4A, from the positive terminal of the DC voltage V s to the terminal of the reactor Ld, the terminal of the transformer T, the terminal a, the diode D 1 and the thyristor Th. 1 ) → The current flows to the negative terminal of the DC power supply ( s ), and the resonant current flows from the terminal (c) of the transformer (T) to the diode (D 2 ) to the resonance inductor (L) to the capacitor (C). The capacitor C is charged with twice the power supply voltage V s .

다음 제4b도에서는 도통되어 있는 다이리스터(Th1)를 개방시키기 위하여 다이리스터(Th2)를 도통시키면, 콘덴서(C)→공진 인덕터(L)→다이리스터(Th2)→다이오드(D2)→다이오드(D1)→콘덴서(C)로 공진 전류가 흐르면서 다이리스터(Th1)가 개방되는데, 이때에도 제1도에 도시한 인버터의 환류동작에서 나타난 현상처럼 다이오드(D1, D2), 다이리스터(Th1, Th2)가 모두 도통되어 순간적으로 변압기(T) 1차측이 단락(short)현상이 발생된다. 이 현상에 의해서 변압기(T)의 2차측 부하 단자 전압이 영(zero)이 되는데, 이때 직류 전원(Vs)의 전압은 리액터(Ld)에 의해 정상을 유지한다. 이때 흐르는 공진 전류가 감소하는 구간에서 리액터(Ld)에 축적된 에너지가 다이오드(D5)를 통해 직류전원(Vs)으로 희생되어, 환류동작이 끝난 후 부하에 나타나는 오-버 슈트(Over shoot) 전압의 크기를 제한한다. 제4도에서 다이리스터(Th1)의 환류 동작이 끝나고, 공진 전류에 의하여 콘덴서(C)의 양단 전압은 반대 방향으로 충전되면서 부하의 전압 방향도 반대로 된다. 제4a도→제4b도→제4c도→제4d도의 일련의 동작에 의해 부하에 교류전력을 공급하게 된다.In FIG. 4B, when the die thruster Th 2 is conducted to open the conducting die thruster Th 1 , the capacitor C resonant inductor L thyristor Th 2 diode D 2 is applied. ) The diode (D 1 ) → diode (D 1 ) → the capacitor (C) is opened, and the thyristor (Th 1 ) is opened. In this case, the diode (D 1 , D 2 ) is similar to the phenomenon shown in the reflux operation of the inverter shown in FIG. ), And the thyristors Th 1 and Th 2 are all conducted, and a short circuit occurs at the primary side of the transformer T. Due to this phenomenon, the voltage of the secondary load terminal of the transformer T becomes zero. At this time, the voltage of the DC power supply V s is maintained by the reactor Ld. At this time, the energy accumulated in the reactor Ld is sacrificed to the DC power supply V s through the diode D 5 in a section where the flowing resonance current decreases, and the overshoot appears in the load after the reflux operation is completed. Limit the magnitude of the voltage. In FIG. 4, the reflux operation of the thyristor Th 1 ends, and the voltage of both ends of the capacitor C is charged in the opposite direction by the resonant current, and the voltage direction of the load is also reversed. AC power is supplied to the load by a series of operations of FIG. 4A-FIG. 4B-FIG. 4C-FIG. 4D.

본 발명의 이해를 위하여 종래의 대료적인 전압 환류형 인버터 제1도, 제3a도, 제3b도, 제3c도 및 제3d도와 전류환류형 인버터 제2도, 제4a도, 제4b도 및 제4c도를 도시하였는데 공동적으로 각 구성이 간단하고 제어가 용이한 특징이 있으나, 환류동작시 변압기(T) 1차측 권선의 순간적인 단락현상이 발생된다. 그 현상 대문에 부득이 직렬 인덕터 또는 리액터 용량의 크기가 매우 커지게 된다. 그러므로 인버터의 용량이 15[KVA]중에서 어느 한 개는 항상 도통되어 있게 되므로, 다이리스터의 도통구간을 제어하여 전압을 조정할 수 없다. 그러므로 전압조정을 위해서는 직류 전원(Vs)의 크기를 변화시키거나 변압기 탭(Tap)을 바꾸어야만 된다. 그렇지 않으면 별도의 자동 전압 조정기를 내장하거나 외부에 연결하여 사용한다. 또한 제1도와 제2도에 도시한 인버터의 출력전압은 제11a도처럼 항상 같은 형태으 l파형이 된다. 이 파형은 제12도에서 도시한 바와 같이 다이리스터 도통 지연각(α)이 영(zero)이 되므로, 기본파에 대한 고조파 성분의 비율이 매우 크다. 또한 제1도와 제2도에 도시한 인버터는 환류동작시 부하의 조건에 매우 민감하여, 비직선성 부하 즉 위상제어 정류기 등의 부하를 사용하기 곤란하며, 삼상(3ø) 결선에 의한 이용이 곤란하다. 또한 제1도 및 제2도에 도시한 종래의 대표적인 인버터는 동작을 정지시키고 다른 전원 계통과 연결을 필요로 할 때는 제5도와 제6도에 도시한 바와 같이 별도의 전력 소자가 필요하게 되는 등 종래의 대표적인 인버터들은 상술한 바와 같은 단점이 있다.For the purpose of understanding the present invention, conventional voltage reflux inverters of FIGS. 1, 3a, 3b, 3c and 3d and current reflux inverters 2, 4a, 4b and 4c is shown, but each configuration is simple and easy to control, but the momentary short circuit of the transformer (T) primary winding occurs during the reflux operation. Due to the phenomenon, the size of the series inductor or reactor capacity is very large. Therefore, any one of the inverters of 15 [KVA] is always conducting, so that the voltage can not be adjusted by controlling the conduction section of the thyristor. Therefore, to adjust the voltage, it is necessary to change the size of the DC power supply (V s ) or change the transformer tap. Otherwise, use a separate automatic voltage regulator or connect it externally. In addition, the output voltages of the inverters shown in FIG. 1 and FIG. 2 always have the same waveform of l in FIG. 11a. This waveform has a very large ratio of harmonic components to the fundamental wave since the thyristor conduction delay angle α becomes zero as shown in FIG. In addition, the inverters shown in FIGS. 1 and 2 are very sensitive to the load conditions during the reflux operation, making it difficult to use nonlinear loads, i.e., loads such as phase controlled rectifiers, and difficult to use by three-phase (3 °) wiring. Do. In addition, the conventional representative inverter shown in FIG. 1 and FIG. 2 requires a separate power device, as shown in FIG. 5 and FIG. Conventional representative inverters have the disadvantages described above.

본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래의 대표적인 인버터와는 달리 환류동작중 변압기 1차측 권선의 순간적인 단락현상이 발생하지 않는다. 그러므로 종래의 인버터와는 달리 직렬 인덕터 도는 리액터의 크기가 매우 작게할 수 있으며, 인버터 용량 또한 거의 제한을 받지 않고, 증가시킬 수 있다. 또한 종래의 인버터와 달리 출력전압의 크기를 조정하기 위해 별도의 자동 전압 조정기가 필요하지 않은 특징이 있다. 뿐만 아니라 상술한 바와 같이 환류중에 변압기 1차측 단락현상이 없으므로 다이리스터의 신뢰도가 월등히 높아지는 장점이 있다.In the present invention, unlike the conventional representative inverter as described above, the instantaneous short circuit of the transformer primary side winding does not occur during the reflux operation. Therefore, unlike the conventional inverter, the size of the series inductor or reactor can be very small, and the inverter capacity is also almost limited and can be increased. In addition, unlike the conventional inverter has a feature that does not require a separate automatic voltage regulator to adjust the size of the output voltage. In addition, as described above, since there is no short circuit of the primary side of the transformer during reflux, the reliability of the thyristor is greatly improved.

본 발명의 기본도는 제7도에 도시되어 있다. 그 기본 구성은 변압기(T), 다이리스터(T1, T2, T3, T4), 직렬 인덕터(L), 환류용 콘덴서(C), 다이오드(D1, D2, D5) 그리고 직류 전원부(Vs)로 구성되어 있다. 제7도에 도시한 주스위칭 다이리스터(T1, T2, T3, T4)를 동작시키는 신호는 제8도에 도시한 바와 같다. 이 신호에 의해 동작되는 기본 원리는 제9a도, 제9b도, 제9c도 및 제9d도와 같이 동작구간을 도시하였다. 제9a도의 동작을 보면 직류 전원(Vs) 정(+) 단자에서 변압기(T) 단자(c)→단자(a)→다이리스터(T1)→다이리스터(T3)→직렬 인덕터(L)→직류 전원(Vs) 부(-) 단자로 회로가 구성되며, 이때 환류용 콘덴서(C)에 2배의 직류 전원 전압(Vs)이 충전되고, 다이리스터(T2)가 개방된다.The basic diagram of the present invention is shown in FIG. The basic configuration is a transformer (T), a thyristor (T 1 , T 2 , T 3 , T 4 ), a series inductor (L), a reflux capacitor (C), a diode (D 1 , D 2 , D 5 ) and It consists of a DC power source (V s). The signal for operating the juice switching thyristors T 1 , T 2 , T 3 , T 4 shown in FIG. 7 is as shown in FIG. 8. The basic principle operated by this signal is shown in the operating section as shown in Figs. 9A, 9B, 9C and 9D. Referring to FIG. 9A, the transformer (T) terminal (c) → terminal (a) → die Lister (T 1 ) → die lister (T 3 ) → series inductor (L) at the positive (+) terminal of the DC power supply (V s ). ) → DC power source (V s) part (-) and the terminal circuit is composed of, wherein the direct-current power supply voltage (V s) of twice the reflux condenser (C) for being charged, the thyristors (T 2) is open .

다음 구간 제9b도에서 보면, 도통되어 있는 다이리스터(T3)를 환류하기 위하여, 다이리스터(T4)를 도통 시키면, 다이리스터(T3)가 개방되면서 공진 전류가 콘덴서(C)→다이리스터(T4)→직렬 인덕터(L)→다이오드(D1)→다이리스터(T1)로 제10a도와 같이 흐르는데, 이 때 증가되는 전류에 의해 직렬 인덕터(L)에 에너지가 축적된다. 다음 구간 제10c도에서 공진 전류(Ir)가 감소할 때 직렬 인덕터 양단 전압 (VL)이 변화하여 부(-)의 직류 전압(Vs)과 같아질때부터 제10d도와 같이 순환 전루(If)가 직류 전원(Vs) 정(+)으로 유입되어 에너지 희생이 일어난다. 단, 이때 직렬 인덕터(L)의 2차측 권선과 1차측 권선비는 1:1로 되어 있을 경우이다. 또한 이때 환류용 콘덴서 양단 전압은 제10b도에 도시한 바와 같다.In the next interval the 9b also, in order to reflux the thyristor (T 3) in continuity are, when conducting the thyristor (T 4), thyristor (T 3) is opened while the resonant current is a capacitor (C) → die The lister T 4 ? Serial inductor L? Diode D 1 ? Die lister T 1 flows as shown in FIG. 10A, and energy is accumulated in the series inductor L by the increased current. When the resonant current I r decreases in the next section 10c, when the voltage across the series inductor V L changes and becomes equal to the negative DC voltage V s , the circulating current I f ) flows into the DC power supply (V s ) positive (+), resulting in energy sacrifice. In this case, however, the ratio between the secondary winding and the primary winding of the series inductor L is 1: 1. In this case, the voltage across the reflux capacitor is as shown in FIG. 10B.

제10도는 시험조건이 부하역율(cosθ) 지산(Lag) 0.4일때로서, 안정된 동작을 보여주고 있다. 다음 동작구간 제10d도를 보면, 인버터의 모든 다이리스터(T1내지 T4)가 모두 개방되어 있는 것을 볼 수 있다. 그러므로 본 발명에서는 제11b도와 같이 출력전압을 조정하기 위해 도통구간을 제어할 수 있는 특징이 있다. 기존의 인버터와는 달리 제12a도와 같이 다이리스터(T)의 도통 지역간(α)를 제어함에 따라 출력전압의 기본파에 대한 고조파 성분의 크기를 제12b도에서 도시하고 있다. 특히 제12b도에서 보면 도통 지연각(α)을 30°부근에서 제3차 고조파 성분이 매우 적음을 보여주고 있으며, 도통 지역각 20°에서 30°사이를 보면 합성 고조파 성분이 가장 적게 제어되는 것을 보여주고 있다. 그러므로 본 발명에서 변압기 2차측 필터 크기를 최소화 할 수 있는 특징이 있다. 종래의 대표적인 인버터는 도통 지연각(α)이 영(zero)이므로 제3차 고조파가 기본파 성분의 33%가 되고, 제5고조파는 20% 정도가 되어 변압기 2차측 필터(Filter)가 매우 커야 되는 단점이 있다. 다음 동작구간 제9e도에서는 직류 전원(Vs)→변압기(T) 단자(c)→단자(b)→다이리스터(T2)→다이리스터(T4)→직렬 인덕터(L)→직류 전원(Vs) 부(-) 단자로 회로가 구성되어, 변압기 2차측 출력전압의 방향이 바뀌게 된다.FIG. 10 shows stable operation when the test condition is 0.4 of load power factor (cosθ) and Lag (Lag). Referring to FIG. 10d of the next operation section, it can be seen that all the thyristors T 1 to T 4 of the inverter are all open. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 11B, the conduction section can be controlled to adjust the output voltage. Unlike the conventional inverter, as shown in FIG. 12A, the magnitude of the harmonic components with respect to the fundamental wave of the output voltage is shown in FIG. 12B by controlling the conduction region α of the thyristors T. In particular, in FIG. 12B, the third harmonic component is shown to be very small at the conduction delay angle α around 30 °, and the synthetic harmonic component is least controlled when the conduction region angle is between 20 ° and 30 °. Is showing. Therefore, the present invention has a feature that can minimize the size of the transformer secondary filter. In the typical representative inverter, since the conduction delay angle α is zero, the third harmonic is 33% of the fundamental wave component, and the fifth harmonic is about 20%, so that the transformer secondary filter must be very large. There is a disadvantage. In Figure 9e of the following operating section, DC power supply (V s ) → transformer (T) terminal (c) → terminal (b) → die Lister (T 2 ) → die lister (T 4 ) → series inductor (L) → DC power supply The circuit consists of the (V s ) negative terminal, which changes the direction of the transformer secondary output voltage.

본 발명은 상술한 바와 같이 다이리스터(T)의 환류기간중에 변압기 1차측 권선의 단락현상이 없음을 보여준다. 그러므로 본 발명은 신뢰도가 더욱 증가된다. 또한 제9d도의 구간같이 다이리스터(T)의 도통구간을 제어함에 따라 출력전압을 조정할 수 있어, 제14a도에 도시한 종래의 대표적인 인버터와는 달리 무정전 전원장치 내부에 별도의 자동 전압 조정기를 내장할 필요가 없다. 본 발명에 의한 무정전 전원장치 전체 불록도를 크게 나누어서 제14b도에 도시하였다.As described above, the present invention shows that there is no short circuit of the primary winding of the transformer during the reflux period of the die Lister (T). Therefore, the present invention further increases the reliability. In addition, the output voltage can be adjusted by controlling the conduction section of the thyristor T as in the section of FIG. 9d. Unlike the conventional inverter shown in FIG. 14a, a separate automatic voltage regulator is built in the uninterruptible power supply. There is no need to do it. The entire block diagram of the uninterruptible power supply according to the present invention is shown in FIG. 14B in large divisions.

본 발명에서 자동 전압 조정원리를 설명하기 위하여 제13도에 도시하였다. 그 기본 구성은 신호 발생기(1)에서 기준 신호 10[KHZ] 내지 30[KHZ] 정도의 신호를 발생시켜, 신호 변환기(2,3)에 공급하고, 게이트 회로(8)에도 반송파로 사용한다. 이 반송파는 게이트 회로(8)에서 절연 변압기를 게이트 회로와 증폭부(다이리스터)(9), 사이를 절연시키는 데 여기에 사용하는 변압기 크기를 대폭 줄이기 위하여 최종 출력주파수 보다 높은 주파수를 반송파로 사용하고 있다.In order to explain the principle of automatic voltage regulation in the present invention is shown in FIG. The basic configuration generates signals of reference signals 10 [KHZ] to 30 [KHZ] in the signal generator 1, supplies them to the signal converters 2 and 3, and uses them as carrier waves in the gate circuit 8 as well. The carrier uses a frequency higher than the final output frequency as a carrier to significantly reduce the size of the transformer used to insulate the isolation transformer between the gate circuit and the amplifying unit (distorter) 9 in the gate circuit 8. Doing.

신호 발생기에서 공급된 신호에 의해 신호 변환기(2)에서는 출력주파수의 2배에 해당하는 삼각파를 발생하여 신호 비교기(6)에 공급되어진다. 그리고 신호 변환기(3)에서는 출력주파수(인버터 최종 출력주파수)와 같은 구형파를 발생하여 게이트 논리회로(7)에 공급된다. 이때 기준 신호 발생기(4)에서는 직류 기준 신호가 발생되어, 오차 증폭기(5)에 공급된다.By the signal supplied from the signal generator, the signal converter 2 generates a triangular wave corresponding to twice the output frequency and is supplied to the signal comparator 6. The signal converter 3 generates a square wave equal to the output frequency (inverter final output frequency) and is supplied to the gate logic circuit 7. At this time, the reference signal generator 4 generates a DC reference signal and is supplied to the error amplifier 5.

오차 증폭기(5)의 출력과 신호 변환기(2)의 삼각파와 비교되어 두 신호의 차에 해당되는 펄스폭이 신호비교기(6)에서 발생된다. 이 신호는 신호 변환기(3)에서 공급된 신호와 비교되어 같은 크기의 정(+) 신호일 때만 게이트 논리회로(7)에서 신호를 발생시켜, 다이리스터 드라이버(Thyristor Driver)회로(8)에 공급한다. 이때 신호 발생기(1)에서도 반송파(10 내지 30KHZ)를 다이리스터 드라이버(8)에 공급한다. 공급된 두 신호는 절연 변압기를 통해 다이리스터(9)에 공급되어지고, 다이리스터(9)는 변압기(10) 1차 권선을 여자시켜, 변압기 2차측에 출력전압을 유기한다. 이때 직류 전원(Vs)(14)에서 필요한 전력이 공급되어진다. 변압기 2차측에 유기된 전압은 필텨(11)를 통해 부하(13)에 공급되는 데, 이때 필터(11) 출력전압을 검출하여 궤환회로(Feedback Circuit)(12)에 공급된다. 공급된 신호를 교류 출력전압의 크기에 해당하는 직류 전압으로 바뀌게 되어, 오차 증폭기(5)에 공급되어진다. 이것으로 인해 폐회로(closed loop)가 구성되어, 기준 신호 발생기(4)에서 공급된 직류 전압과 궤환회로의 출력전압과 오차를 증폭해서 신호 비교기(6)에 공급되어진다. 이는 출력전압 자동 조정의 기본 원리이다. 특히 필터(11)의 출력전압을 검출하여, 그 크기가 기준 신호 발생기의 기준 전압보다 크거나 적으면, 제11b도와 같이 다이리스터의 도통구간을 제어하여, 부하에 공급되는 전압을 자동으로 제어하는 특징이 있으므로, 본 발명에 의한 무정전 전원장치는 종래의 대표적인 무정전 전원장치와는 달리 별도의 자동 전압 조정장치가 필요없음을 제14b도에 도시하였다. 제15도는 본 발명에 의한 무정전 전원장치용 인버터의 실시예를 도시한 l회로도이다.The pulse width corresponding to the difference between the two signals is generated in the signal comparator 6 in comparison with the output of the error amplifier 5 and the triangular wave of the signal converter 2. This signal is compared with the signal supplied from the signal converter 3 to generate a signal in the gate logic circuit 7 only when it is a positive signal of the same magnitude, and is supplied to the thyristor driver circuit 8. . At this time, the signal generator 1 also supplies carriers 10 to 30 KHZ to the thyristor driver 8. The two supplied signals are supplied to the thyristor 9 through an isolation transformer, and the thyristor 9 excites the primary winding of the transformer 10 to induce an output voltage on the secondary side of the transformer. At this time, the power required by the DC power supply (V s ) 14 is supplied. The voltage induced on the secondary side of the transformer is supplied to the load 13 through the filter 11, at which time the output voltage of the filter 11 is detected and supplied to the feedback circuit 12. The supplied signal is changed into a DC voltage corresponding to the magnitude of the AC output voltage, and is supplied to the error amplifier 5. As a result, a closed loop is formed, and the DC voltage supplied from the reference signal generator 4 and the output voltage and error of the feedback circuit are amplified and supplied to the signal comparator 6. This is the basic principle of automatic output voltage adjustment. In particular, when the output voltage of the filter 11 is detected and its magnitude is larger or smaller than the reference voltage of the reference signal generator, the conduction section of the die thruster is controlled as shown in FIG. 11B to automatically control the voltage supplied to the load. Since the uninterruptible power supply according to the present invention is characterized in that it does not need a separate automatic voltage regulator unlike the conventional uninterruptible power supply in Figure 14b. FIG. 15 is a circuit diagram showing an embodiment of an inverter for an uninterruptible power supply according to the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 임펄스 환류형 인버터에 대하여, 그 특징을 요약하면 대략 다음과 같다.As described above, the characteristics of the impulse reflux inverter according to the present invention are summarized as follows.

첫째로, 기존의 방식과는 달리 환류동작시 출력변압기 1차측 권선의 단락현상이 없다.First, unlike the conventional method, there is no short circuit of the primary winding of the output transformer during the reflux operation.

둘째로, 대전력 부정전 전원장치에 적합하다.Secondly, it is suitable for large power uninterruptible power supply.

셋째로, 다이리스터의 도통구간을 제어하여 인버터 출력전압을 조정하므로 자동 전압 조정기를 포함한다.Thirdly, the inverter output voltage is adjusted by controlling the conduction section of the thyristor, so that the automatic voltage regulator is included.

넷째로, 환류동작중 손실이 매우 적어 고효율 운전이 가능하며, 정전압 정주파수[CVCF]형 무정전 전원장치에 적합하다.Fourth, the loss during reflux operation is very small, high efficiency operation is possible, and it is suitable for the constant voltage constant frequency [CVCF] type uninterruptible power supply.

다섯째, 환류동작시 기존의 인버터와 달리, 부하역률의 영향이 없다.Fifth, unlike the conventional inverter during reflux operation, there is no influence of the load power factor.

여섯째, 환류동작시 단락현상이 없으므로, 전력소자(예를 들어; 다이리스터)의 신뢰도를 높이고, 지렴한 가격으로 구현이 가능하며, 기존의 인버터와는 달리 과부하 또는 부하의 단락사고에 대하여 용이하게, 인버터를 보호할 수 있다.Sixth, since there is no short circuit during reflux operation, it is possible to improve the reliability of power devices (for example, the thyristor) and implement them at a low price, and unlike conventional inverters, it is easy to deal with overload or short circuit of load. Can protect the inverter.

일곱째로, 부하에 공급되는 전압파형이 기존의 방식에 비해, 고조파 성분이 적으므로 필터크기를 줄일 수 있다.Seventh, since the voltage waveform supplied to the load has less harmonic components than the conventional method, the filter size can be reduced.

여덟째로, 무정전 전원장치로 사용시 기존에 방식에 비해 전력소자의 수가 대폭 줄일 수 있다.Eighth, when used as an uninterruptible power supply, the number of power devices can be significantly reduced compared to the conventional method.

아홉째로, 기존에 방식에 비해 삼상(3ø) 결선이 용이하다.Ninth, three-phase (3 °) connection is easier than conventional methods.

열째로, 기존에 방식에 비해 무정전 전원장치의 부피가 월등하게 줄어드는 잇점이 있다.Tenth, there is an advantage that the volume of the uninterruptible power supply is significantly reduced compared to the conventional method.

Claims (2)

임펄스 환류형 인버터에 있어서, 2차측 양단에 교루부하가 접속되는 트랜스 T의 1차측 한단자(a)로부터 직렬접속되되, 그들의 게이트 단자에 입력되는 제이선호에 따라 도통되는 다이리스터 T1및 T3와, 상기 트랜스 T의 1차측 한단자(b)로부터 직렬접속되되, 그들의 게이트 단자에 입력되는 제어신호에 따라 도통되는 다이리스터 T2및 T4와 상기 다이리스터 T1및 T3접속점과 상기 다이리스터 T2및 T4접속점간에 접속되는 환류용 콘덴서 C와, 상기 다이리스터 T3및 T4로부터 접속되는 에너지 축적용 제1차측 직렬 인덕터 L과, 상기 제1차측 직렬 인덕터 L로부터 접속되어 상기 트랜스 T의 양자단(a 및 b)에 각기 접속되는 다이오드 D1및 D2와, 상기 트랜스 T의 중간탭 단자(c)와 상기 제1차측 인덕터 L 및 다이오드, D1접속점기간에 접속되되, 2차측 직렬 인덕터 L와 다이오드 D5가 직렬접속되채로 그의 양단에 병렬접속되는 직류전원 Vs로 구성되는 것을 특징으로 하는 무정전 전원장치를 위한 임펄스 환류형 인버터.In the impulse reflux type inverter, the thyristors T 1 and T 3 connected in series from the primary one terminal (a) of the transformer T to which the abutment load is connected to both ends of the secondary side, and are conducted in accordance with the second preferred input to their gate terminals. And a die Lister T 2 and T 4 connected in series from the primary terminal (b) of the transformer T and conducted in accordance with a control signal input to their gate terminal, and the die Lister T 1 and T 3 connection points and the die. A reflux capacitor C connected between the Lister T 2 and T 4 connection points, an energy storage primary side series inductor L connected from the die Listers T 3 and T 4 , and the primary side series inductor L and the transformer Diodes D 1 and D 2 respectively connected to both ends a and b of T, and the intermediate tap terminal c of the transformer T and the primary inductor L and diode, D 1 , Secondary series Inductor L and a diode D 5 is the impulse reflux inverter for an uninterruptible power supply, characterized in that consisting of the DC power supply V s while a series connection being connected in parallel to its both ends. 제1항에 있어서, 상기 다이리스터 T3및 T4는 상기 다이리스터 T1및 T2보다 스윗칭 속도가 빠른 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 임펄스 활류형 인버터.The impulse gliding inverter according to claim 1, wherein the die thrusters T 3 and T 4 are composed of elements having a faster switching speed than the die thrusters T 1 and T 2 .
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