KR100217706B1

KR100217706B1 - Harmonic attenuation circuit

Info

Publication number: KR100217706B1
Application number: KR1019970002719A
Authority: KR
Inventors: 김응구; 권진곤; 김부현; 이기용
Original assignee: 최진호; 삼성광주전자주식회사
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1999-09-01
Anticipated expiration: 2017-01-30
Also published as: GB2321807A; ES2143394B1; RU2141162C1; CN1196602A; GB9801464D0; KR19980066932A; GB2321807B; ES2143394A1

Abstract

본 발명은 고조파 감쇄회로에 관한 것으로, 교류 전원(10)과, 상기 교류 전원(10)에 의해 구동되는 부하(20)와, 상기 교류 전원(10)의 스위칭을 게이트 신호에 의해 제어하기 위한 트라이액(30)을 구비한 교류 전원의 스위칭 제어 회로에 있어서,상기 트라이액(30)에 게이트 신호를 인가하여 상기 부하(20)를 구동할때 상기 교류 전원(10)에서 발생되는 고조파를 감쇄시킬 수 있도록, 상기 교류 전원(10)에서 상기 부하(20)측 방향으로 제1철편코일(Ll)을 하나의 코어에 감은 다음 절연지를 삽입하고 그 위에 상기 제1철편코일(Ll)의 권선방향과 반대로 제2철편코일(L2)을 상기 부하(20)에서 상기 교류 전원(10)측 방향으로 중첩되게 감으며 상기 제1철편코일(Ll)보다 제2철편코일(L2)의 권선수가 3배가 되는 트랜스(T)를 포함하는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a harmonic attenuation circuit, comprising: an AC power supply 10, a load 20 driven by the AC power supply 10, and a trigonal signal for controlling switching of the AC power supply 10 by a gate signal. In a switching control circuit of an AC power supply having a liquid 30, a harmonic generated from the AC power supply 10 is attenuated when a gate signal is applied to the triac 30 to drive the load 20. In the AC power supply 10, the first iron piece coil Ll is wound around a single core in the direction of the load 20, and an insulating paper is inserted therein, and the winding direction of the first iron piece coil Ll is placed thereon. On the contrary, the number of turns of the second iron piece coil L2 is three times higher than that of the first iron piece coil Ll, and the second iron piece coil L2 is wound in the load 20 in the AC power supply 10 side. It characterized in that it comprises a transformer (T).

Description

Harmonic Attenuation Circuit

본 발명은 고조파 감쇄회로에 관한 것으로, 특히 교류 전원의 양측단에 연결되는 코일들을 하나의 철심 코어에 서로 다른 권선방향으로 감아서 형성된 트랜스를 마련하므로써 모터와 같은 부하의 수명을 단축시키는 고조파를 감쇄시킬 수 있도록 한 고조파 감쇄회로에 관한 것이다.The present invention relates to a harmonic attenuation circuit, and in particular, by providing a transformer formed by winding coils connected to both ends of an AC power source in different winding directions in one core core to attenuate harmonics that shorten the life of a load such as a motor. The present invention relates to a harmonic attenuation circuit that can be used.

일반적으로 가전제품에서 산업용 기기에 이르기까지 교류 전원을 사용하는 모든 부하 측에는 고조파가 발생하게 된다. 이러한 고조파는 교류 전원을 흔들리게 하거나, 예를 들어 부하로 사용되는 각종 모터의 수명을 단축시키게 된다. 이러한 교류 전원의 스위칭을 제어하는데 흔히 트라이액(TRIAC) 즉, 쌍방향성 다이리스터(Thyristor)는 양 또는 음의 게이트 신호에 의하여 전원의 정방향 또는 역방향의 어느 방향으로도 턴온이 가능하기 때문에, 상용주파수를 사용하는 교류 전원의 제어에 유용하게 사용되고 있다.In general, harmonics are generated on all loads that use AC power, from home appliances to industrial equipment. These harmonics cause the AC power to shake or shorten the life of various motors used as loads, for example. In order to control the switching of AC power, the triac, or bidirectional thyristor, can be turned on in either the positive or negative direction of the power supply by a positive or negative gate signal, and thus, It is useful for the control of AC power source using

한편, 트라이액은 반도체 소자이기 때문에 온 상태에서 전압 강하에 의한 손실이 발생하는 것을 피할 수 없지만 작은 게이트 전류에 의해서 쌍방향으로 턴온이 가능하여 가정자동화(HA)분야, 사무자동화(OA)분야에서, 그리고 고장 자동화(FA)분야 등 트라이액은 진공청소기, 세탁기, 냉장고, 전자레인지, 전동 공구, 소형 모터 제어 등에 사용되고 있다.On the other hand, since triac is a semiconductor device, it is inevitable that losses due to voltage drop in the on state are inevitable, but it is possible to turn on in both directions by a small gate current, so that in the field of home automation (HA) and office automation (OA), In addition, triacs, such as failure automation (FA), are used in vacuum cleaners, washing machines, refrigerators, microwave ovens, power tools, and small motor controls.

또한, 일렉트로닉스의 발달에 의해 마이컴이나 대규모 집적회로(LSI) 등의 전자 디바이스와 함께 트라이액의 용도가 확대되고 있다. 그런데 트라이액의 용도가 확대되고 있는 반면에 고조파에 대한 규제 또한 강화되고 있다. 유럽 공동체(EU)지역에서는 1996년 1월 1일부터 제2고조파∼제40고조파에 대해 규제를 하고 있는 실정이다In addition, with the development of electronics, the use of triacs with electronic devices such as microcomputers and large scale integrated circuits (LSIs) is expanding. However, while the use of triacs is expanding, regulations on harmonics are also tightening. In the European Union (EU) region, since 1st January 1996, second harmonic to 40th harmonic has been regulated.

물론, 고조파에 대한 영향을 줄이기 위하여 트라이액 대신에 다른 소자를 사용할 수도 있지만, 아직까지는 원가적인 측면에서 원가 상승에 큰 부담을 주지 않는 트라이액에 교류 제어 분야에서 주류를 이루고 있다.Of course, other elements may be used instead of the triac to reduce the influence on harmonics, but so far, it is mainstream in the field of AC control in triac, which does not burden the cost in terms of cost.

종래의 트라이액을 사용하는 교류 제어회로를 제1도에 따라 설명한다.An AC control circuit using a conventional triac is described with reference to FIG.

제1도에 도시한 바와 같이, 종래의 트라이액을 사용하는 교류 전원 제어 회로의 구성은, 입력 교류 전원(10)과; 상기 교류 전원(10)에 의해 구동되는 부하(20)와; 상기 교류 전원(10)의 스위칭을 제어하기 위하여 게이트 입력 신호에 의해 쌍방향으로 온/오프되는 트라이액(30)으로 이루어져 있다.As shown in FIG. 1, the structure of the AC power supply control circuit which uses the conventional triac includes the input AC power supply 10; A load 20 driven by the AC power supply 10; In order to control the switching of the AC power supply 10 is composed of a triac (30) is turned on / off in both directions by a gate input signal.

제1도에서, 부하(20)를 구동시키기 위해 교류 전원(10)이 입력되면, 상기 트라이액(30)은 게이트 신호에 의하여 턴온(Turn On) 및 턴오프(Turn Off)를 반복하게 된다. 즉, 교류 전원(10)을 사용한 부하(20), 예를 들어 1500W급 모터를 구동하는 교류 제어 회로는 상기 트라이액(30)의 게이트 신호에 의하여 온, 오프되는 회로로서, 상기 트라이액(30)에 게이트 신호를 인가하면 상기 트라이액(30)이 턴온하여 부하(20)측에 전류가 공급되어 구동하게 된다 이때 상기 모터가 구동될 때 고조파가 발생하게 된다.In FIG. 1, when the AC power source 10 is input to drive the load 20, the triac 30 repeatedly turns on and turns off by a gate signal. That is, an AC control circuit for driving a load 20 using an AC power supply 10, for example, a 1500W class motor, is a circuit turned on and off by a gate signal of the triac 30. The triac 30 When the gate signal is applied, the triac 30 turns on to supply current to the load 20 to drive the harmonics when the motor is driven.

제2(a)도 내지 제2(d)도에 도시된 바와 같이, 제2(a)도는 제1도의 교류 제어 회로에 인가되는 전원 전압의 파형도이며, 제2(b)도는 상기 트라이액(30)의 게이트 신호에 따른 게이트 전류의 파형도를 나타낸다. 그리고, 제2(c)도는 상기 부하(20)에 흐르는 부하 전류의 파형도이고, 제2(d)도는 (T2-T1)간 트라이액(30)에 인가되는 전압의 파형도를 나타내고 있다. 즉, 상기 트라이액(30)의 게이트 신호에 의해 부하 전류가 교류 전압의 파형에 의하여 턴온 및 턴오프를 반복하게 된다.As shown in Figs. 2 (a) to 2 (d), Fig. 2 (a) is a waveform diagram of the power supply voltage applied to the AC control circuit of Fig. 1, and Fig. 2 (b) is the triac A waveform diagram of the gate current corresponding to the gate signal at 30 is shown. 2 (c) is a waveform diagram of the load current flowing through the load 20, and (d) is a waveform diagram of the voltage applied to the triac 30 between (T2-T1). That is, the load current is repeatedly turned on and off by the waveform of the AC voltage by the gate signal of the triac 30.

그런데, 제1도에서, 상기 모터(20) 구동시 고조파가 필연적으로 발생하게 되며, 상기 모터(20)가 1500W급 이상일 경우에 IEC 규격에 벗어나는 고조파가 발생하게 된다. 즉, 상기 트라이액(30)은 게이트 전류에 따라 자유로이 전류를 조절할 수 있지만, 만일 90

지점 근처(

10

)에서 턴온을 하면, 갑자기 전류가 최대치의 부하로 흘러 들어가 그에 따른 고조파가 최대로 발생하게 된다.However, in FIG. 1, harmonics are inevitably generated when the motor 20 is driven, and harmonics that deviate from IEC standards are generated when the motor 20 is 1500W or higher. That is, the triac 30 can freely adjust the current according to the gate current, but if 90

Near point (

10

When turned on, suddenly the current flows to the maximum load, resulting in maximum harmonics.

제3도는 제11도의 실험 장비를 사용하여 구해진 고조파 실험 데이터를 도시하고 있고, 제4도는 상기 실험 데이터에 따른 부하 전류를 도시한 그래프이다. 제3도에 서 상기 실험 데이터에 표시된 IEC 규격에 따른 A 등급(Class A)의 고조파 제한값은 다음 표 1과 같다.FIG. 3 shows harmonic experimental data obtained using the experimental equipment of FIG. 11, and FIG. 4 is a graph showing the load current according to the experimental data. In FIG. 3, harmonic limit values of Class A according to the IEC standard indicated in the experimental data are shown in Table 1 below.

즉, 상기 표는 제2차∼제40차 고조파에 허용되는 최대 전류(IEC Limit)를 나타내고 있다.That is, the table shows the maximum current (IEC Limit) allowed for the second to 40th harmonics.

다시 말하면, 제3도는 상기 제1도의 회로에서 발생하는 고조파 데이터로서, 제17도의 실험 장비에 의해 모니터화된 데이터 및 비교 결과를 도시하고 있다. 이때 H Number는 고조파의 차수이고, IEC Limit는 상기 IEC 최대 허용 전류, Magnitude는 고조파의 전류 크기, PASS/FAIL은 상기 고조파 전류 크기가 최대 허용 전류의 범위 내에 있는지를 비교한 결과를 나타내고 있다. 그리고, 상단에 표시된 CH1은 실험 장비에서 모니터화를 위해 사용한 채널을 의미하고, Steady State Harmonics Test는 정상 상태에서의 고조파 실험을 나타내고, 그 옆에 실험 시간이 디스플레이되며, Volts는 입력 전압, 그리고 Amps는 입력 전류를 나타낸다.In other words, FIG. 3 shows harmonic data generated in the circuit of FIG. 1, which shows data and comparison results monitored by the experimental equipment of FIG. In this case, H Number is the order of harmonics, IEC Limit is the IEC maximum allowable current, Magnitude is the magnitude of the harmonic current, and PASS / FAIL is a result of comparing whether the magnitude of the harmonic current is within the range of the maximum allowable current. And, CH1 displayed on the top means the channel used for monitoring in the experimental equipment, Steady State Harmonics Test indicates the harmonic experiment in the steady state, and the experiment time is displayed next to it, Volts indicates the input voltage, and Amps Denotes the input current.

그리고, Failed Steady State Harmonics Test는 상기 Pass/FAIL에서 어느 하나의 고조파라도 FAIL일 경우 고조파가 IEC 규격을 만족하지 못하는 것을 나타낸다. 특히, 홀수 고조파인 제3 고조파와 제5 고조파에서 IEC 규격을 만족하지 못하는 것을 도시하고 있다.The Failed Steady State Harmonics Test indicates that harmonics do not satisfy the IEC standard when any one of the harmonics in the pass / fail is FAIL. In particular, the third harmonic and the fifth harmonic, which are odd harmonics, do not satisfy the IEC standard.

한편, 제4도는 입력 전압, 부하 전류의 파형을 도시하고 있는데, 상기 부하 전류는 기본 전류값과 상기 제3도의 고조파 전류값들의 합을 나타낸다. 이때, 제4도의 그래프 파형에 표시된 D등급(CLASS D)은 특정한 입력 전류 파형을 가진 전원을 사용하는 장비에 의해 출력된 것임을 나타내고 있다.On the other hand, Figure 4 shows the waveform of the input voltage, the load current, the load current represents the sum of the fundamental current value and the harmonic current values of the third diagram. At this time, the class D shown in the graph waveform of FIG. 4 indicates that the output is generated by a device using a power supply having a specific input current waveform.

종래의 트라이액을 이용하여 교류 전원의 스위칭을 제어하는 방식이 모터의 속도 제어에 많이 사용되고 있고, 상기 트라이액의 온/오프를 반복하여 위상을 제어하고, 트라이액 양단 간의 전압에 의하여 부하 측에 전류를 공급하여 주지만, 입력 교류 전원의 위상이 90도의 정수배일 때 고조파가 가장 많이 발생하게 된다.Conventional triacs are used to control the switching of alternating current power, and are frequently used to control the speed of the motor. The triac is repeatedly turned on and off to control the phase, and is applied to the load side by the voltage between the triacs. Although current is supplied, harmonics are most generated when the phase of the input AC power source is an integer multiple of 90 degrees.

일반적으로 고조파에 대한 위상을 제어하기 위하여 RC 또는 LC공진회로를 이용할 수도 있지만, 이것은 해당되는 차수의 고조파만 제거할 수 있고, 만일 위상이 조금만 벗어나면 다른 고조파에 영향을 주기 때문에 실제로 사용하기 어렵다는 문제점이 있었다.In general, RC or LC resonant circuits can be used to control the phase for harmonics, but this can only remove harmonics of the corresponding order, and if they are slightly out of phase, they will affect other harmonics, making it difficult to use. There was this.

한편, 상기 교류 전원의 주파수가 60Hz라면, 제1차 고조파는 60Hz 본래의 교류전원, 제2차 고조파는 60×2=120Hz, 제3차 고조파는 60×3=180Hz‥‥ 40 고조파는 60×40=2400Hz와 같이 무한대로 나타나게 된다. 여기에서 2, 4, 6 ‥‥ 등의 짝수 고 조파에서는 부하 전류에 크게 영향을 주지 않으나, 3, 5, 7 ‥‥ 등의 홀수 고조파에서는 모든 기기, 예를 들어 모터에 큰 영향을 주어 모터의 수명을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.On the other hand, if the frequency of the AC power supply is 60 Hz, the first harmonic is 60 Hz original AC power, the second harmonic is 60 x 2 = 120 Hz, and the third harmonic is 60 x 3 = 180 Hz. Infinity appears as 40 = 2400Hz. Even harmonics such as 2, 4, 6 ‥‥ do not significantly affect the load current, while odd harmonics such as 3, 5, 7 ‥‥ have a great effect on all devices, for example motors, There was a problem of decreasing the lifespan.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 본 발명은 교류전원에 연결되는 코일들을 대한 권선방향과 권선수를 특정하게 정한 트랜스를 마련하므로써 분하의 수명을 단축하는 고조파를 감쇄시킬 수 있도록 한 고조파 감쇄회로를 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been made in order to solve the above problems, the present invention provides a transformer that specifically determines the winding direction and the number of windings for the coils connected to the AC power supply to attenuate harmonics that shorten the life of the splitting It is to provide a harmonic attenuation circuit that can be made.

제1도는 종래의 트라이액을 사용하여 교류 전원의 스위칭을 제어하는 회로도.1 is a circuit diagram for controlling switching of an AC power supply using a conventional triac.

제2(a)도는 제1도의 회로에 인가되는 교류 전원 전압의 파형도.FIG. 2 (a) is a waveform diagram of an AC power supply voltage applied to the circuit of FIG.

제2(b)도는 제1도에서 트라이액의 게이트 전류 파형도.FIG. 2 (b) is a triac gate current waveform diagram of FIG.

제2(c)도는 제1도에서 부하에 흐르는 부하 전류의 파형도.2 (c) is a waveform diagram of the load current flowing to the load in FIG.

제2(d)도는 제1도의 (T1-T2)간 트라이액에 인가되는 전압의 파형도.FIG. 2 (d) is a waveform diagram of voltage applied to triac between (T1-T2) in FIG.

제3도는 제1도의 회로에서 발생하는 고조파의 실험 데이터.3 is experimental data of harmonics generated in the circuit of FIG.

제4도는 제3도의 실험 데이터에 따른 부하 전류의 그래프.4 is a graph of the load current according to the experimental data of FIG.

제5도는 본 발명의 1실시예에 따른 고조파 감쇄회로의 회로도.5 is a circuit diagram of a harmonic attenuation circuit according to an embodiment of the present invention.

제6도는 제5도에 따른 고조파 실험 데이터.6 is harmonic experimental data according to FIG.

제7도는 제6도의 실험 데이터에 따른 부하 전류의 그래프.7 is a graph of the load current according to the experimental data of FIG.

제8도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고조파 감쇄회로의 회로도.8 is a circuit diagram of a harmonic attenuation circuit according to a second embodiment of the present invention.

제9도는 제8도에 따른 제2 실시예에 따른 고조파 감쇄회로의 회로도.9 is a circuit diagram of a harmonic attenuation circuit according to a second embodiment according to FIG.

제10도는 제9도의 실험 데이터에 따른 부하 전류의 그래프.10 is a graph of the load current according to the experimental data of FIG.

제11도는 본 발명의 실험을 위한 실험 장치의 구성도.11 is a block diagram of an experimental apparatus for an experiment of the present invention.

제12도는 본 발명의 제1 및 제2실시예를 비교 분석한 실험 데이터.12 is experimental data of a comparative analysis of the first and second embodiments of the present invention.

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

10 : 교류 전원 20 : 부하10: AC power 20: load

30 : 트라이액 L1, L2, L3, L4 : 철편코일30: triac L1, L2, L3, L4: iron coil

R1, R2 : 저항R1, R2: resistance

상기와 같은 본 발명의 목적은 교류 전원과, 상기 교류 전원에 의해 구동되는 부하와, 상기 교류 전원의 스위칭을 게이트 신호에 의해 제어하기 위한 트라이액을 구비한 교류 전원의 스위칭 제어 회로에 있어서, 상기 트라이액에 게이트 신호를 인가하여 상기 부하를 구동할때 상기 교류 전원에서 발생되는 고조파를 감쇄시킬 수 있도록, 상기 교류 전원에서 상기 부하측 방향으로 제1철편코일을 하나의 코어에 감은 다음 절연지를 삽입하고 그 위에 상기 제1철편코일의 권선방향과 반대로 제2철편코일을 상기 부하에서 상기 교류 전원측 방향으로 중첩되게 감으며 상기 제1철 편코일 보다 제2철편코일의 권선수가 3배가 되는 트랜스에 의하여 달성된다.An object of the present invention as described above is an AC power supply switching control circuit comprising an AC power supply, a load driven by the AC power supply, and a triac for controlling the switching of the AC power supply by a gate signal. In order to attenuate the harmonics generated from the AC power when the load is driven by applying a gate signal to the triac, the first iron piece coil is wound around one core from the AC power in the direction of the load, and then insulation paper is inserted. It is achieved by a transformer in which the second iron piece coil is wound on the load side in the direction of the AC power supply in the opposite direction to the winding direction of the first iron piece coil, and the number of turns of the second iron piece coil is three times larger than that of the first iron piece coil. do.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 교류전원의 양단에 코일을 연결하여 부하인 모터의 수명을 단축하는 고조파를 감쇄시키기 위한 제 1 및 제2실시예를 제시한다. 본 발명은 인덕턴스 인 코일의 중첩관계를 이용하여 위상차를 두고 고조파를 상쇄시키는 것으로 2개의 트랜스를 사용하는 제1실시예와 하나의 트랜스를 사용하는 제2실시예를 설명하는데 경제성을 고려하면 제2실시예를 선택하는 것이 바람직하다.The present invention provides a first and second embodiment for attenuating harmonics by connecting coils at both ends of an AC power source to shorten the life of a motor as a load. The present invention describes a first embodiment using two transformers and a second embodiment using one transformer by canceling harmonics with a phase difference by using a superposition relationship of inductance in coils. It is preferable to select an embodiment.

본 발명의 제1 실시예에 따른 고조파 감쇄 회로는 제5도에 도시되어 있고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고조파 감쇄회로는 제8도에 도시되어 있다. 제5도와 제8도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 및 제2실시예는 교류 전원(10)과, 상기 교류 전원에 의해 구동되는 부하(20)와, 상기 교류 전원의 스위칭을 게이트 신호에 의해 제어하기 위한 트라이액(30)를 공통적으로 구비한다.The harmonic attenuation circuit according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. 5, and the harmonic attenuation circuit according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 5 and FIG. 8, the first and second embodiments of the present invention gate the switching of the AC power supply 10, the load 20 driven by the AC power supply, and the AC power supply. Triac 30 for controlling by a signal is provided in common.

그리고, 본 발명의 제1실시예는 제1 코일(L1)과 제2 코일(L2)을 1개의 코어에중첩되게 감아 제1 트랜스를 형성하고 제3 코일(L3)과 제4 코일(L4)을 다른 코어에 중첩되게 감아 제2 트랜스를 형성하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In the first embodiment of the present invention, the first coil L1 and the second coil L2 are wound around one core to form a first transformer, and the third coil L3 and the fourth coil L4. It is characterized in that it is formed by winding a second transformer to overlap the other core.

본 발명의 제2 실시 예에는 하나의 코어에 제1 코일(L1)을 감고, 다음에 절연지를 삽입한 후에 제2 코일(L2)을 상기 제1 코일(L1)을 감은 방향과 반대 방향이 되도록 중첩되게 감은 트랜스(T)를 형성하여 이루어진 것을 특징으로 한다.According to the second embodiment of the present invention, the first coil L1 is wound around one core, and then, after inserting insulating paper, the second coil L2 is in a direction opposite to the direction in which the first coil L1 is wound. It is characterized by forming a transformer (T) wound to overlap.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 실시예에 따른 고조파 감쇄회로의 작용은 다음과 같다.The operation of the harmonic attenuation circuit according to the embodiment of the present invention by the above configuration is as follows.

먼저, 위상을 제어하는 기본 이론을 설명하기로 한다. 일반적으로, 교류 전원의 스위칭 회로가 두개의 위상 출력을 가질 때, 어느 하나의 위상 출력은 다른 위상에 대해 30

가 변위되어 나타나게 된다. 이러한 경우에 위상 변위는 1) 기본파 변위(Fundmental Shift), 2) 고조파 위상 변위(Harmonic Shift), 그리고 3) 상대적 기본파 위상 변위(Relative Fundmental Shift)로 구성되게 된다. 즉, 상기 30

변위된 위상이 기본파 위상 변위이며, 상기 기본파인 30

에 고조파 차수(n)를 곱한 값이 고조파 위상 변위가 된다. 따라서, 기본파 변위가 30

라면, 예를 들어 제5차 고조파는 150

의 고조파 위상 변위를 얻는다(30

5=150). 다음에 상기 고조파 위상 변위에 기본파 변위인 30

를 더해 주면, 위상 순서가 기본파 변위와 반대 방향인 상대적 기본파 위상 변위가 된다. 결과적으로, 어느 하나의 위상 출력에 대해 다른 하나의 위상 출력은 180

의 위상 변위가 제5차 고조파에 대해 이루어지며, 하나의 위상 출력에서 발생하는 제5차 고조파와 다른 하나의 위상 출력에서 발생하는 제5차 고조파간에는 180

의 위상변위를 가지기 때문에 서로 반대 방향으로 향한 힘에 의해 두 전류가 상쇄되게 되는 것이다. 이때 상기의 고조파 변위는 코일에 의해 행 해지 게 된다First, the basic theory of phase control will be described. In general, when the switching circuit of an AC power source has two phase outputs, either phase output is 30 for the other phase.

Appears displaced. In this case, the phase shift consists of 1) Fundamental Shift, 2) Harmonic Shift, and 3) Relative Fundamental Shift. That is 30 above

The displaced phase is the fundamental wave phase shift, and the fundamental wave 30

The product of the harmonic order n is the harmonic phase shift. Thus, the fundamental wave displacement is 30

Ramen, for example, the fifth harmonic is 150

Obtain harmonic phase shift of (30

5 = 150). Next, the harmonic phase shift is a fundamental wave displacement of 30

If we add, the phase order is the relative fundamental wave phase shift, which is the opposite of the fundamental wave displacement. As a result, one phase output is 180 for one phase output.

Phase shift is achieved for the fifth harmonic, 180 between the fifth harmonic generated at one phase output and the fifth harmonic generated at another phase output.

Because of the phase shift of, the two currents are canceled by forces in opposite directions. In this case, the above harmonic displacement is performed by the coil.

한편, 다른 차수의 고조파에 대해 위상 변위를 제어하면 다음 표 2와 같다.On the other hand, when the phase shift is controlled for harmonics of different orders, it is shown in Table 2 below.

결국, 본 발명은 트라이액을 사용하여 교류 전원의 스위칭을 제어하는 회로에 있어서, 저주파 대역에서 주파수 특성이 좋은 철편 코일을 이용하여, 각 고조파에 대한 위상을 실험적으로 180

의 정수배(n)에 맞춤으로써, 고조파를 감쇄시키게 된다.As a result, the present invention uses a triac to control the switching of the AC power supply, using an iron coil having good frequency characteristics in the low frequency band, and experimentally phase 180 for each harmonic.

Harmonics are attenuated by fitting to the integral multiple of n.

다시 말해서, 제5차 고조파의 경우에, 제1 코일(L1)과 제2 코일(L2)의 감은 수, 즉 코일의 턴수(turn)를 각각 다르게 하면, 흐르는 전류가 달라지게 된다. 즉, 기본적으로 발생하는 기본파 위상 변위 30

, 그리고 제1 코일(L1) 및 제2 코일(L2) 의 위상을 150

로 맞추어 .준 고주파 위상 변위에 의해 180

의 위상차를 나타내게 되고, 따라서 서로 상쇄되는 고조파에 의해 전체 고조파를 감쇄시킬 수 있다. 이때 상기한 철편 코일의 인덕턴스 값을 부하의 종류 및 용량에 따라 서로 다르게 위상각을 실험적으로 제어할 수 있으며, 또한, 상기 코일의 감는 방향에 의해서도 위상 제어가 달라지게 된다In other words, in the case of the fifth harmonic, when the number of turns of the first coil L1 and the second coil L2 is changed, that is, the number of turns of the coils is different, the current flowing varies. That is, fundamental wave phase shift that occurs basically 30

And phase 150 of the first coil L1 and the second coil L2.

By quasi-high frequency phase shift 180

It is possible to reduce the total harmonics by the harmonics canceled with each other. At this time, the phase angle can be experimentally controlled differently according to the type and capacity of the load according to the inductance value of the iron coil, and the phase control also varies according to the winding direction of the coil.

실험적으로 제1트랜스의 제1코일(Ll)파 제2 코일(L2)은 부하의 입력 쪽에서부터 감아서 사용하고, 제2트랜스의 제3 코일(L3)과 제4 코일(L4)은 출력측인 입력 전원 쪽으로 감아서 사용할 경우에 고조파 감쇄 효과를 커지게 된다.Experimentally, the first coil L1 wave second coil L2 of the first transformer is wound from the input side of the load, and the third coil L3 and the fourth coil L4 of the second transformer are output sides. The effect of harmonic attenuation is increased when winding to the input power supply.

예를 들어, 제5도는 1500W급의 모터를 구동시키기 위한 고조파 감쇄용 교류 전원 스위칭 제어회로의 회로도이다. 여기에서 부하 측(20)에 공급되는 교류 전원(10) 양단에서 위상차를 서로 다르게 할 수 있는 제1 코일(Ll)과 제2 코일(L2), 제3 코일(L3)과 제4 코일(L4)을 연결하게 된다. 일반적으로 코일은 공급전압과 주파수에 따라서 철손이 변화되기 때문에, 각각 제1 코일(Ll), 제2 코일(L2)에 흐르는 전류의 값을 각각 다르게 함으로써, 제1차 고조파는 그대로 통과시키고, 다른 각 고조파는 감쇄시킬 수 있다.For example, FIG. 5 is a circuit diagram of an AC power supply switching control circuit for harmonic attenuation for driving a 1500W class motor. Here, the first coil Ll, the second coil L2, the third coil L3, and the fourth coil L4, which may have different phase differences at both ends of the AC power source 10 supplied to the load side 20, respectively. ) Will be connected. In general, since the iron loss is changed according to the supply voltage and the frequency, the first harmonic passes as it is, and the current is passed through the first coil L1 and the second coil L2, respectively. Each harmonic can be attenuated.

제11도는 교류 전원 스위칭 제어회로의 부하에서 발생하는 상기 제2차∼제40차 고조파를 측정하기 위한 실험 장비의 구성도로서, 220V/60Hz의 3상 교류 전원이 입력될 때, 미국 퍼시픽사(PACIFIC)의 마그네틱 모듈(AMX-STORIES MAGNETIC SMODULE)(11)과 교류 전원 공급 장치(AMX-SERRIES AC POWER SOURCE)(12)는 상기 교류 전원을 안정화시켜 출력하고, 영국 볼텍사(VOLTech)의 레퍼런스 임피던스 네트웍(IEC STANDDARD 555 REFERENCE IMPEDANCENETWORK)(13)은 전류와 전압을 측정하게 된다. 그리고 영국 볼텍사(VOLTech)의 범용 파워 어낼라이저(PM3300 UNIVERSAL POWER ANALYSER)(14)는 상기 교류 전원을 분석하는 장비이다. 이때 부하(16)는 삼성전자의 청소기용 1400W 모터를 사용하였고, 실험 조건으로서 고조파 감쇄 장치(15)에는 230V/50Hz인 단상 전압이 입력되게 된다.FIG. 11 is a configuration diagram of the experimental equipment for measuring the second to 40th harmonics generated in the load of the AC power switching control circuit. When 220V / 60Hz three-phase AC power is input, The AMX-STORIES MAGNETIC SMODULE 11 and the AMX-SERRIES AC POWER SOURCE 12 of the PACIFIC stabilize and output the AC power, and the reference impedance of VOLTech, UK The network (IEC STANDDARD 555 REFERENCE IMPEDANCENETWORK) 13 measures current and voltage. The VOLTech universal power analyzer (PM3300 UNIVERSAL POWER ANALYSER) 14 is a device for analyzing the AC power. At this time, the load 16 used a 1400W motor for a cleaner of Samsung Electronics, and a single phase voltage of 230V / 50Hz is input to the harmonic attenuation device 15 as an experimental condition.

구체적으로, 상기 실험 장비에 고조파 실험장치(15)를 연결하여 각 고조파를 감쇄시킨 제1 및 제2실시예를 설명하면 다음과 같다.Specifically, the first and second embodiments in which each harmonic is attenuated by connecting the harmonic experiment apparatus 15 to the test equipment are as follows.

제5도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고조파 감쇄 회로의 회로도이고, 제6도는 제5도에 따른 고조파 실험 데이터, 그리고, 제7도는 제6도의 실험 데이터에 따른 부하 전류의 그래프이다.5 is a circuit diagram of a harmonic attenuation circuit according to a first embodiment of the present invention, FIG. 6 is a harmonic experimental data according to FIG. 5, and FIG. 7 is a graph of load current according to the experimental data of FIG.

제5도에 도시된 바와 같이, 하나의 철심 코어에 제1 코어(Ll)을 먼저 감고난 후에, 제2 코일(L2)을 감은 트랜스와 제3 코일(L3)을 감고난 후에 제4 코일(L4)을 감은 트랜스를 각각 교류 입력 측에 각각 연결하게 된다. 이때 예를 들어, 1400W급 모터를 구동하기 위하여 각각의 코일의 인덕턴스 값은 제1 코일(L1)은 1.45QmH, 제2 코일(L2)은 4.90mH, 제3 코일(L3)은 1.71mH, 제4 코일(L4)은 6.24mH를 사용하였다. 이때 상기 각 코일에 대한 효율(Q1∼Q4)은 Q1은 4.3, Q2는 5.8, Q3은 6.2, Q4는 6.2이고, 각 코일의 저항값은 LR1은 2.22Ω, LR2는 5.5Ω, LR3는 2.89Ω, LR4는 6,6Ω이다. 그리고 상기 각 코일에 대한 왜곡률(LDI∼LD4)은 LD1은 0.242, LD2는 0.177, LD3는 0.161, LD4는 0.161이며, 이때와 코일의 왜곡률은 낮을 수록 좋고, 효율이 높을 수록 좋다. 상기 코일의 저힝값(LRI∼LR4)은 가능하면 작아야 하지만, 상기 코일의 인덕턴스 값(Ll∼L4)은 각각의 코일 재질의 특선, 코어의 특성에 따라서 차이가 날 수 있다. 한편, 상기 각각의 코일의 인덕턴스 값(Ll∼L4), 코일 각각의 효율(Q1∼Q4), 코일 각각의 저항값(LRI∼LR4), 그리고 코일 각각의 왜곡률(LDI∼LD4)은 전압이 Ivrms, 주파수는 1KHz인 측정 조건에서, 일본 앤도사(ANDO)의 엘시알 계측기(AF-4305 LCR METER)를 사용하여 구하였다. 따라서, 상기한 조건들에 의해 제6도에 도시된 고조파 감쇄된 실험 데이터를 구할 수 있으며, 모두 IEC규격을 만족하고 있고, 종래에 비해 50% 이상의 고조파 감쇄 효과를 얻을 수 있다.As shown in FIG. 5, after winding the first core Ll to one iron core core first, after winding the transformer and the third coil L3 wound around the second coil L2, the fourth coil ( The transformer wound L4) is connected to the AC input side respectively. At this time, for example, in order to drive a 1400W class motor, the inductance value of each coil is 1.45 QmH for the first coil L1, 4.90 mH for the second coil L2, 1.71 mH for the third coil L3, and The four coils (L4) used 6.24 mH. In this case, the efficiency (Q1 to Q4) for each coil is Q1 is 4.3, Q2 is 5.8, Q3 is 6.2, Q4 is 6.2, and the resistance of each coil is 2.22Ω, LR2 is 5.5Ω, and LR3 is 2.89Ω. , LR4 is 6,6 Hz. The distortion ratios LDI to LD4 for the coils are 0.242 for LD1, 0.177 for LD2, 0.161 for LD3, and 0.161 for LD4, and the lower the distortion of the coil is, the higher the efficiency is. The coiling values LRI to LR4 of the coil should be as small as possible, but the inductance values L1 to L4 of the coils may vary depending on the characteristics of each coil material and the characteristics of the core. On the other hand, the inductance values L1 to L4 of the coils, the efficiency Q1 to Q4 of the coils, the resistance values LRI to LR4 of the coils, and the distortion ratios LDI to LD4 of the coils have voltages of Ivrms. , And the frequency was determined using an ELSAL meter (AF-4305 LCR METER) manufactured by Ando, Japan (ANDO) under measurement conditions of 1 KHz. Therefore, the harmonic attenuated experimental data shown in FIG. 6 can be obtained by the above conditions, and all of them satisfy the IEC standard, and 50% or more of the harmonic attenuation effect can be obtained.

제8도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고조파 감쇄 회로의 회로도이고, 제9도는 제8도에 따른 고조파 실험 데이터이며, 그리고 제10도는 제9도의 실험 데이터에 따른 부하 전류의 그래프이다.8 is a circuit diagram of a harmonic attenuation circuit according to a second embodiment of the present invention, FIG. 9 is harmonic experimental data according to FIG. 8, and FIG. 10 is a graph of load current according to experimental data of FIG.

제8도에 도시된 바와 같이, 하나의 철심 코어에 먼저 안쪽에 교류 전원(10)측에서 부하(20)측 방향으로 제1 코일(L1)을 1/3정도만 감는다. 상기 제1 코일 (11)을 완전히 감은 후에 절연지를 삽입하고(도면 미도시), 다음에 제2 코일(L2)은 제1 코일(L1)과 반대 방향으로 감는다 이때 상기 코일들(L1, L2)은 밀착되게 감아야 한다. 만약 상기 코일들(L1, L2)을 밀착되게 감지 않으면 붕하는 잡음이 들리거나, 코일들이 떨리는 현상이 발생한다. 이때에 제1 코일(L1)은 감은 방향과 같은 방향 으로 전원 입력을 연결하고, 다른 제2 코일(L2)측은 감은 방향과 반대인 방향으로 전원 입력을 연결하여야 한다. 만약, 제1 코일측과 제2 코일측을 같은 방향으로 연결하면, 즉 교류 입력 방향과 부하측 방향이 같게 연결하면 고조파 감쇄 효과가 떨어진다. 이때, 예를 들어 제1 코일(L1)은 2.40mH, 제 2 코일(L2)은 4.00mH, 제1 코일의 효율(Q1)은 5.5, 제2 코일의 효율(Q2)은 5.4, 제1 코일의 저항(LRI)은 0.8Ω 제 2 코일의 저항(LR2)은 1.65Ω, 그리고 제1 코일의 왜곡률(LD1)은 0.186, 제2 코일의 왜곡률(LD2)은 0.19Ω이 된다. 그리고, 측정 조건 및 측정 장비는 상기 제1 실시예와 같다. 따라서, 상기한 조건들에 의해 제9도에 도시된 고조파 감쇄된 실험 데이터를 구할 수 있으며, 모두 IEC 규격을 만족하고 있고, 종래에 비해 50% 정도의 고 조파 감쇄효과를 얻을 수 있다.As shown in FIG. 8, only one third of the first coil L1 is wound around the iron core core from the AC power supply 10 side toward the load 20 side. After the first coil 11 is completely wound, the insulating paper is inserted (not shown), and then the second coil L2 is wound in the opposite direction to the first coil L1. At this time, the coils L1 and L2 are wound. Should be wound tightly. If the coils L1 and L2 are not detected in close contact, a disintegrating noise may be heard or the coils may be shaken. At this time, the first coil (L1) should be connected to the power input in the same direction as the winding direction, the other second coil (L2) side should be connected to the power input in the direction opposite to the winding direction. If the first coil side and the second coil side are connected in the same direction, that is, the AC input direction and the load side direction are connected in the same way, the harmonic attenuation effect is reduced. In this case, for example, the first coil L1 is 2.40 mH, the second coil L2 is 4.00 mH, the efficiency Q1 of the first coil is 5.5, the efficiency Q2 of the second coil is 5.4, and the first coil. The resistance LRI is 0.8 kΩ, the resistance LR2 of the second coil is 1.65 kΩ, the distortion ratio LD1 of the first coil is 0.186, and the distortion ratio LD2 of the second coil is 0.19 kΩ. The measurement conditions and the measurement equipment are the same as in the first embodiment. Therefore, the harmonic attenuated experimental data shown in FIG. 9 can be obtained by the above conditions, and all of them satisfy the IEC standard, and a harmonic attenuation effect of about 50% can be obtained.

제12도는 본 발명의 제1 및 제2실시예를 비교 분석한 실험 데이터로서, 제2실시예의 구성은 상기 제1 실시예의 고조파 감쇄효율보다는 약간 떨어지지만, 1개의 트랜스만 사용하기 때문에 경제적인 이점이 .있다.12 is experimental data comparing and analyzing the first and second embodiments of the present invention. Although the configuration of the second embodiment is slightly lower than the harmonic attenuation efficiency of the first embodiment, it is economical advantage because only one transformer is used. This is.

이상과 같이 본 발명은 트라액을 사용하여 교류 전원의 스위칭을 제어하는 회로에 있어서, 교류전원의 양측에 연결되는 제1철편코일(Ll)과 제2철편코일(L2)을 하나의 코어에 서로 다른 방향으로 감되 그 권선비를 1:3으로 정한 제2실시예는 하나의 트랜스만을 사용하므로 경제성이 있고 부하의 수명을 단축시키는 홀수 고조파에 대한 감쇄효율이 높은 효과가 있다.As described above, the present invention is a circuit for controlling switching of an AC power source using a trachea, wherein the first iron piece coil Ll and the second iron piece coil L2 connected to both sides of the AC power source are connected to each other in one core. In the second embodiment in which the winding ratio is set to 1: 3 in the other direction, only one transformer is used, so that the attenuation efficiency against odd harmonics that is economical and shortens the life of the load is high.

Claims

AC power supply having an AC power supply 10, a load 20 driven by the AC power supply 10, and a triac 30 for controlling the switching of the AC power supply 10 by a gate signal. In the switching control circuit, by applying a gate signal to the triac 30 to drive the load 20 to attenuate harmonics generated in the AC power source 10, in the AC power source 10 Winding the first iron piece coil (L1) in one core in the direction of the load 20 side, and then inserting the insulating paper and on the second iron piece coil (L2) opposite to the winding direction of the first iron piece coil (L1) thereon The load 20 is wound to overlap the AC power source 10 side, characterized in that it comprises a transformer (T) in which the number of turns of the second iron piece coil (L2) is three times larger than the first iron piece coil (L1). Harmonic attenuation circuit.