KR101814004B1 - Parallel ups recovery of asymmetric states system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한쌍의 UPS1과 UPS2; 상기 한쌍의 UPS1과 UPS2에 설치되는 한쌍의 출력변압기; 상기 한쌍의 UPS1과 UPS2의 Bypass Line에 설치되는 BYPASS용 Static Switch; 상기 BYPASS용 Static Switch 후단인 Bypass Line 출력 측에 추가되는 병렬 연계용 Static Switch;를 포함하는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a parallel UPS system having an asymmetric state recovery function, and more particularly, to a parallel UPS system having a pair of UPSs 1 and 2; A pair of output transformers installed in the pair of UPS1 and UPS2; A BYPASS Static Switch installed in the bypass line of the pair of UPS 1 and UPS 2; And a Static Switch for parallel connection added to a Bypass Line output side of the Static Switch downstream of the bypass.
Description
본 발명은 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한쌍의 UPS1과 UPS2; 상기 한쌍의 UPS1과 UPS2에 설치되는 한쌍의 출력변압기; 상기 한쌍의 UPS1과 UPS2의 Bypass Line에 설치되는 BYPASS용 Static Switch; 상기 BYPASS용 Static Switch 후단인 Bypass Line 출력 측에 추가되는 병렬 연계용 Static Switch;를 포함하는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a parallel UPS system having an asymmetric state recovery function, and more particularly, to a parallel UPS system having a pair of
도 1에 도시된 바와 같이 현재 UPS를 부하분담방식으로 다이렉트 병렬 구성을 위해서는, 각각 독립적인 UPS를 설치한 후 Rectifier(정류기) 출력 DC전압 또는 정전 시 BATTERY DC전압을 정현파 교류로 변환하는 INVERTER에 의한 출력전압을 공통으로 연계하여 부하에 전원을 공급해야 한다.As shown in FIG. 1, in order to construct a direct parallel configuration of a current UPS by a load sharing method, an independent UPS is installed, and then a rectifier output DC voltage or an inverter that converts a battery DC voltage into a sinusoidal AC voltage The output voltage must be connected in common to supply power to the load.
이러한 방식의 주요 핵심기술은 각각의 UPS INVERTER가 출력하는 정현파 교류전압의 크기 및 위상을 동전압/동위상으로 동기화 하는 것이다.The key technology in this way is to synchronize the magnitude and phase of the sinusoidal AC voltage output by each UPS INVERTER with the same voltage / phase.
이는 제품출하 시 부하계통에 영향이 없도록 출력전압 및 위상의 편차를 최소화한 제어 LOGIC으로 최종값을 설정하며, 별도의 보정회로를 추가로 두어 운영 시 편차가 발생 할 경우 피드백 된 출력값을 재조정하도록 구성되어 있다.It is a control logic that minimizes the deviation of output voltage and phase so that there is no influence on the load system at the time of shipment. It also has an additional correction circuit to readjust the feedback value when there is a deviation in operation .
그러나 UPS 병렬구성 부속품들의 작동 오차값의 누적치가 일정범위를 초과하거나 병렬구성 장비의 사용연한이 경과하면서 부품들의 열화로 인해 각 INVERTER 출력전압 및 위상이 미세한 편차를 일으키게 되며 보정회로가 보완 할 수 있는 허용범위도 전압의 경우 2V, 위상의 경우 2˚에 불과하여 보정범위 이상의 비대칭 전압이 발생 할 경우 주요부속품의 소손으로 인한 결함발생 및 부하계통에 치명적인 고장전류 유입 등의 사태를 초래 할 수 있다.However, when the cumulative value of the operating error values of the UPS parallel components is over a certain range, or when the parallel components are in use, deterioration of the components causes a slight deviation in each inverter output voltage and phase, The allowable range is only 2V for the voltage and 2˚ for the phase. If an asymmetrical voltage exceeding the compensation range is generated, it may lead to defects due to burning of the main accessories and to a faulty current injection into the load system.
또한 기존 부하분담형 병렬방식은 1대가 고장 시 나머지 1대가 전체 부하를 담당하게 되므로 순간적으로 부하율이 50%에서 100%로 증가함에 따라 기동전류와 유사한 대전류가 정상 UPS에 요구되어 순간적으로 INVERTER의 출력전압이 설정치 이하로 떨어지는 현상이 발생 할 수 있다In addition, in the conventional load sharing type parallel system, the remaining one load is responsible for the entire load, so that the load current is increased from 50% to 100% instantaneously and a large current similar to the starting current is required to the normal UPS. The voltage may fall below the set value
상기와 같이 UPS를 부하분담형 병렬방식으로 구성했을 때 각 UPS의 INVERTER 출력전압의 크기 및 위상의 편차에서 발생하는 고장사고 및 부속품의 소손으로 인한 전원공급 불량원인을 살펴보면 아래와 같다.When the UPS is configured as a load sharing type parallel system as described above, the cause of the power supply failure due to the failure of the UPS due to the malfunction of the UPS due to the variation of the size and phase of the inverter output voltage is as follows.
첫째로 각 INVERTER 출력전압 크기에서 편차가 발생 했을 때 각 UPS의 부하분담율의 차이가 커지게 되며 실제 부하단으로 투입되고 남은 전류는 비정상적인 순환전류가 되어 정상 UPS에 역 투입되게 된다. 역 투입된 순환전류는 IGBT에 영향을 주고 그로인해 INVERTER 입력 측 DC전압을 순간적으로 상승 시켜 High DC현상이 나타나게 되어 INVERTER FAIL을 일으키거나 IGBT를 손상시키는 원인이 된다.First, when there is a deviation in the magnitude of each inverter output voltage, the difference in the load sharing ratio between the UPS and the UPS increases, and the remaining current flows into the normal UPS due to the abnormal circulation current. The circulating current applied to the inverter affects the IGBT, which causes the DC voltage on the INVERTER input side to instantaneously rise, causing a high DC phenomenon, causing INVERTER FAIL or damaging the IGBT.
둘째로 각 INVERTER 출력전압 위상에서 편차가 발생 했을 때 부하전류와의 위상차이로 무효분 전류가 증가하여 각 UPS의 부하분담율이 동반 상승하는 Over Load현상이 일어 날 수 있다. 이러한 과전류는 위상각의 차이가 커질수록 비례적으로 동반 상승하게 되며 UPS는 이를 과부하 전류로 인지하여 출력전압을 차단하게 하는 결과를 수반하게 된다.Second, when a deviation occurs in each INVERTER output voltage phase, the phase difference from the load current increases the reactive current, which may cause an overload phenomenon in which the load sharing ratio of each UPS increases together. The overcurrent increases proportionally as the phase angle difference increases, and the UPS recognizes the overcurrent as an overload current, which results in the output voltage being cut off.
셋째로 정상적으로 부하분담 병렬운전 중에 고장이 발생하여 나머지 1대가 부하를 전담하게 될 경우 순간적으로 부하전류가 상승하게 되어 INVETER 정격용량보다 큰 돌입전류가 발생 할 수 있다. 이러한 돌입전류는 순간적으로 인버터의 출력전압을 감소시켜 부하계통에 순간정전이나 LOW VOLTAGE로 인한 기기고장을 야기 할 수도 있다.Third, if a fault occurs during parallel load operation and the remaining one is dedicated to the load, the load current instantaneously rises and an inrush current larger than the INVETER rated capacity may occur. This inrush current may instantaneously reduce the output voltage of the inverter, causing a momentary power loss in the load system or equipment failure due to LOW VOLTAGE.
따라서 부하분담형 병렬운전방식의 문제점을 해결하기 위해 다음과 같이 개선된 병렬운전방식이 필요하게 되었다.Therefore, in order to solve the problem of the load sharing type parallel operation method, the following improved parallel operation method is required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 절연 및 노이즈 차폐특성이 우수한 갈바닉 출력변압기를 3권선의 복권방식으로 적용하여 INVERTER 출력 측 및 BYPASS 출력 측을 출력변압기 입력으로 개별 구성하고 INVERTER 출력 측 출력변압기 2차 코일은 직렬로 연결하여 각 UPS INVERTER 출력전압에 비대칭적 편차가 발생했을 때 단순 전압강하만 일어나도록 하여 UPS 결함발생원인과 고장전류의 부하계통 파급 및 정전사고원인을 차단하는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a galvanic output transformer having excellent insulation and noise shielding characteristics by applying a three-winding lottery method to individually constitute an inverter output side and a bypass output side as an output transformer input, Output-side output transformer The secondary coil is connected in series to cause a simple voltage drop only when asymmetrical deviation occurs in each UPS INVERTER output voltage, thereby preventing the cause of UPS fault and the cause of load system ripple and power failure of fault current It is an object of the present invention to provide a parallel UPS system having an asymmetric state recovery function.
또한 본 발명은 INVERTER 출력 측 출력변압기 2차 코일을 직렬로 연결하여 각 UPS INVERTER 출력전압에 비대칭적 편차가 발생했을 때 단순 전압강하만 일어나도록 하여 UPS 결함발생원인과 고장전류의 부하계통 파급 및 정전사고원인을 차단하는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the present invention connects the secondary coils of the output transformer on the inverter output side in series to cause a simple voltage drop only when asymmetrical deviation occurs in each UPS INVERTER output voltage. Thus, the cause of the UPS fault and the load system ripple of the fault current, It is an object of the present invention to provide a parallel UPS system having an asymmetric state recovery function for blocking an accident cause.
또한 본 발명은 UPS의 INVERTER 출력전압위상이 차이가 발생한 경우 직렬변압기 방식을 적용한 회로에서의 단순 전압변동만 발생하는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a parallel UPS system having an asymmetric state recovery function in which only a simple voltage fluctuation occurs in a circuit to which a series transformer method is applied when a difference in the inverter output voltage phase of the UPS occurs.
또한 본 발명은 병렬용 UPS의 각 BYPASS용 Static Switch 후단에 병렬 연계용 Static Switch를 추가하여 UPS1에 FAIL이 발생함과 동시에 무정전으로 병렬 연계용 Static Switch에 동작전압이 투입되고 정상인 UPS2의 출력전원이 병렬연계용 Static Switch를 거쳐 FAIL 상태인 UPS1의 출력변압기를 여자 시켜 정상적인 출력전압이 연속하여 공급되도록 할 수 있는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the present invention is characterized in that a parallel connection static switch is added at the rear of each bypass for a parallel UPS, so that a failure occurs in the
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 한쌍의 UPS1과 UPS2; 상기 한쌍의 UPS1과 UPS2에 설치되는 한쌍의 출력변압기; 상기 한쌍의 UPS1과 UPS2의 Bypass Line에 설치되는 BYPASS용 Static Switch; 상기 BYPASS용 Static Switch 후단인 Bypass Line 출력 측에 추가되는 병렬 연계용 Static Switch;를 포함하되, 상기 UPS1과 UPS2의 출력변압기 2차측은 직렬로 연결된다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a UPS system including a pair of
상기 TWO INVERTER MODE는 UPS1과 UPS2의 INVERTER가 모두 정상일 때의 운전모드이고, UPS1의 INVERTER 출력전압은 UPS1의 출력변압기를 여자시켜 110V를 출력하고 UPS2의 INVERTER 출력전압은 UPS2의 출력변압기를 여자시켜 110V를 출력하며 각 출력변압기 2차측에 유기된 110V는 직렬회로의 특성으로 총 출력 합산전압인 220V가 되어 부하에 공급 된다. 또한 장기간 사용에 따른 각 INVERTER 출력전압의 전압편차발생 또는 각 INVERTER 출력위상이 일정치 이상으로 차이가 발생하더라도 각 출력변압기 2차측에서는 단순 전압변동현상만이 발생한다.The TWO INVERTER MODE is the operating mode when both INVERTER of UPS1 and UPS2 are normal. The INVERTER output voltage of UPS1 excites the output transformer of UPS1 to output 110V and the INVERTER output voltage of UPS2 excites the output transformer of UPS2 to 110V And the 110V induced at the secondary side of each output transformer is 220V which is the total output sum voltage due to the characteristics of the series circuit and is supplied to the load. Also, even if there occurs a voltage deviation of each INVERTER output voltage due to long-term use or a difference of more than a certain value between each INVERTER output phase, only a simple voltage fluctuation phenomenon occurs on the secondary side of each output transformer.
상기 ONE INVERTER MODE는 TWO INVERTER MODE(정상 동작) 중 UPS1에 FAIL이 발생했을 때 운전모드이고, FAIL 발생과 동시에 무정전으로 상기 병렬 연계용 Static Switch에 동작전압이 투입되고 정상인 상기 UPS2의 출력전원이 병렬연계용 Static Switch를 거쳐 FAIL 상태인 상기 UPS1의 출력변압기를 추가로 여자 시켜 110V를 출력하여, TWO INVERTER MODE와 같이 각 출력변압기 2차측에 각각 110V가 유기되며 직렬회로의 특성으로 총 출력 합산전압인 220V가 되어 부하에 공급 된다. The ONE INVERTER MODE is an operation mode when FAIL occurs in the UPS 1 during the TWO INVERTER MODE (normal operation). When the FAIL occurs, the operation voltage is applied to the parallel connection static switch at the same time as the FAIL occurrence, 110V is output by exciting the output transformer of the UPS1 which is in the FAIL state through the connection static switch, and 110V is induced in the secondary side of each output transformer like the TWO INVERTER MODE, and the total output sum voltage 220V and supplied to the load.
상기 ONE BYPASS MODE는 UPS1과 UPS2의 INVERTER가 모두 고장일 때 사용되는 모드이고, ONE INVERTER MODE로 병렬운전 중에 정상 INVERTER에 고장이 발생하면 MASTER로 지정된 UPS1에서 자동으로 BYPASS로 절체되어 UPS1의 출력변압기를 여자 시켜 110V를 출력하고, 병렬연계용 Static Switch에 의해 UPS2의 출력변압기도 여자시켜 110V를 출력하여, 각 출력변압기 2차측에 각각 110V가 유기되며 직렬회로의 특성으로 총 출력 합산전압인 220V가 되어 부하에 공급 된다. The ONE BYPASS MODE is used when both INVERTERs of UPS1 and UPS2 are faulty. If normal INVERTER failure occurs during parallel operation by ONE INVERTER MODE, UPS1 which is designated as MASTER is automatically switched to BYPASS and UPS1 output transformer 110V is excited and the output transformer of UPS2 is excited by the parallel connection static switch and 110V is output. 110V is induced in the secondary side of each output transformer, and the total output voltage is 220V which is the characteristic of the series circuit And is supplied to the load.
상기 ONE MAINTENANCE MODE는 UPS1과 UPS2가 모두 작동불능인 경우에 사용되는 모드로서, 비상시 또는 점검시에 운영자가 수동으로 Maintenance MODE로 절체 하게 되면 상전원(한전전원)이 UPS1 출력변압기를 여자시켜 110V를 출력하고 병렬연계용 Static Switch와 병렬로 연결된 접촉기에 의해 UPS2의 출력변압기도 여자시켜 110V를 출력하여, 각 출력변압기 2차측에 각각 110V가 유기되며 직렬회로의 특성으로 총 출력 합산전압인 220V가 되어 부하에 공급 된다. The ONE MAINTENANCE MODE is used when both UPS1 and UPS2 are inoperable. If the operator manually switches to maintenance mode during an emergency or inspection, the UPS1 power transformer is energized and the 110V And the output transformer of UPS2 is excited by the contactor connected in parallel with the parallel connection static switch. 110V is output, and 110V is induced in the secondary of each output transformer. The total output voltage is 220V And is supplied to the load.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 각 UPS INVERTER 출력전압에 비대칭적 편차가 발생했을 때 단순 전압강하만 일어나도록 하여 UPS 결함발생원인과 고장전류의 부하계통 파급 및 정전사고원인을 차단할 수 있다.In the present invention as described above, when an asymmetrical deviation occurs in each UPS inverter output voltage, only a simple voltage drop occurs so that the cause of the UPS fault and the cause of the load system ripple and the power failure of the fault current can be blocked.
또한 본 발명은 각 UPS INVERTER 출력전압에 큰 전압편차가 발생해도 기존 UPS 병렬방식과 같이 순환전류가 발생하지 않고 직렬변압기에 의해 단순 전압변동만 발생하여 부하설비나 UPS자체에 영향을 주지 않으며 각 INVERTER 출력전압의 편차범위에 대한 방호범위가 넓어 부하계통에 대한 안정적인 전원공급을 할 수 있다.Also, even if a large voltage deviation occurs at each UPS INVERTER output voltage, the circulating current is not generated as in the conventional UPS parallel method, only the simple voltage fluctuation is caused by the serial transformer so that it does not affect the load facility or the UPS itself. The protection range against the deviation range of the output voltage is wide, and stable power supply to the load system can be performed.
또한 본 발명은 각 UPS INVERTER 출력위상에 위상차가 발생해도 기존 UPS 병렬방식과 같이 위상차에 의한 무효전력이 증가하여 발생하는 OVER LOAD현상이 발생하지 않고 직렬변압기에 의해 무효분이 상쇄된 합성전원이 부하에 공급되고, 합성전원은 무효전력분이 감쇄된 만큼의 출력전압이 직렬변압기 2차측에서 전압변동으로만 나타나기 때문에 부하계통에 안정적인 전원공급을 할 수 있다. Also, according to the present invention, even when a phase difference occurs between the phases of the UPS inverters, there is no overload phenomenon caused by an increase in reactive power due to a phase difference as in the conventional UPS parallel scheme. A combined power source canceled by the in- And the output voltage of the combined power source is as much as the voltage of the secondary side of the series transformer because the output voltage as much as the reactive power component is attenuated can be supplied to the load system in a stable manner.
또한 본 발명은 Bypass Line 출력 측에 병렬 UPS간 연계용 Static Switch를 추가하여 UPS 1대에 고장이 발생하여 나머지 1대가 부하를 전담하게 될 경우 고장이 발생한 UPS의 출력변압기를 연속사용 할 수 있도록 회로를 구성하여 순간적으로 부하전류가 상승하는 시간을 현저히 줄이 수 있다.In addition, according to the present invention, when a fault occurs in one UPS by adding a static switch for connecting the parallel UPS to the output side of the bypass line, and the remaining one is dedicated to the load, So that the time for instantaneously increasing the load current can be remarkably reduced.
또한 본 발명은 UPS1에 FAIL이 발생함과 동시에 무정전으로 병렬 연계용 Static Switch에 동작전압이 투입되고 정상인 UPS2의 출력전원이 병렬연계용 Static Switch를 거쳐 FAIL 상태인 UPS1의 출력변압기를 여자 시켜 정상적인 출력전압이 연속하여 공급되도록 할 수 있어, 부하전류는 전원측 임피던스의 변화가 거의 발생하지 않으므로 급격한 부하전담으로 인한 돌입전류 현상을 현저히 감소시키는 효과가 있다.In addition, when FAIL occurs in the
도 1은 종래 발명의 일실시예에 따라 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 출력변압기 직렬방식 작동 원리를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 출력전압편차가 +20V일 때 작동 원리를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 출력전압편차가 -20V일 때 작동 원리를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 출력위상차가 20˚일 때 작동 원리를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 출력위상차가 20˚일 때 벡터합을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 개선된 UPS 병렬 개략도를 보여주는 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 병렬연계용 Static Switch를 통한 병렬운전 중 각 모드별 운전방식을 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of a parallel UPS system having an asymmetric state recovery function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the overall configuration of a parallel UPS system having an asymmetric state recovery function according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an operation principle of an output transformer in series according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view illustrating an operation principle when an output voltage deviation according to an embodiment of the present invention is +20 V. FIG.
5 is a view showing an operation principle when an output voltage deviation is -20 V according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an operation principle when an output phase difference according to an embodiment of the present invention is 20 °.
FIG. 7 is a diagram illustrating vector sum when the output phase difference is 20 degrees according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
8 is a diagram illustrating an improved UPS parallel schematic, in accordance with an embodiment of the present invention.
9 to 12 are views showing operation modes of each mode during parallel operation through a parallel connection static switch according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Further, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.
본 발명은 한쌍의 UPS1(1)과 UPS2(2)와 상기 한쌍의 UPS1(1)과 UPS2(2)에 설치되는 한쌍의 출력변압기(12, 22)와 상기 한쌍의 UPS1(1)과 UPS2(2)의 Bypass Line에 설치되는 BYPASS용 Static Switch와, 상기 BYPASS용 Static Switch 후단인 Bypass Line 출력 측에 추가되는 병렬 연계용 Static Switch(10, 20)를 포함한다.A pair of UPS 1 (1) and UPS 2 (2), a pair of output transformers (12, 22) installed in the pair of UPS 1 (1) and UPS 2 (2) 2), and a parallel connection static switch (10, 20) to be added to the output side of the Bypass Line which is the rear end of the static switch for the bypass.
상기 UPS1(1)과 UPS2(2)의 출력변압기 2차측(12, 22)은 직렬로 연결되어, 각 UPS INVERTER 출력전압에 비대칭적 편차가 발생했을 때 단순 전압강하만 일어나도록 하여 UPS 결함발생원인과 고장전류의 부하계통 파급 및 정전사고원인을 차단할 수 있다. 즉, 상기 UPS1과 UPS2의 출력변압기 출력 측 전압의 범위 또는 INVERTER 출력전압위상이 일정치 이상으로 차이가 발생하더라도 단순 전압변동현상만이 발생한다.The secondary side (12, 22) of the output transformer of the UPS 1 (1) and the UPS 2 (2) are connected in series so that only a simple voltage drop occurs when an asymmetrical deviation occurs in each UPS INVERTER output voltage, And the cause of load system ripple and power outage of fault current can be blocked. That is, even if there is a difference between the voltage of the output transformer of the
이러한 효과는 종래 발명에서 전혀 만들어 낼 수 없던 효과로서 IGBT에 영향을 주고 그로인해 INVERTER 입력 측 DC전압을 순간적으로 상승 시켜 High DC현상이 나타나게 되어 INVERTER FAIL을 일으키거나 IGBT를 손상시키는 역 투입된 순환전류현상을 방지할 수 있으며, INVERTER 출력전압위상 차이가 커질수록 비례적으로 커지는 무효분전력에 의한 과부하 전류현상을 방지하여 과부하에 의한 UPS의 잘못된 과부하차단기능을 막을 수 있다. 또한 직렬변압기와 병렬연계용 STATIC SWITCH에 의해 UPS 1대가 전체부하를 순간적으로 전담하게 될 경우에도 전원측 임피던스의 변화를 최소화 하여 순간적인 돌입전류와 그로 인한 인버터의 출력전압을 감소시켜 부하계통에 순간정전이나 LOW VOLTAGE로 인한 기기고장을 차단할 수 있다.Such an effect is an effect which can not be produced by the conventional invention at all, thereby influencing the IGBT, thereby instantaneously raising the DC voltage on the input side of the inverter, thereby generating a high DC phenomenon and causing an INVERTER FAIL or a reverse- And it prevents the overload current phenomenon caused by the ineffective part power that increases proportionally as the INVERTER output voltage phase difference becomes larger, thereby preventing the overload shutdown function of the UPS due to the overload. In addition, the STATIC SWITCH for parallel connection with the parallel transformer minimizes the change in the impedance of the power source side even when one UPS instantly takes charge of the entire load, thereby reducing the instantaneous inrush current and the resulting output voltage of the inverter, Or LOW VOLTAGE.
구체적으로 본 발명은 UPS1(1)과 UPS2(2)의 INVERTER가 모두 정상일 때의 운전모드인 TWO INVERTER MODE, TWO INVERTER MODE(정상 동작) 중 UPS1(1)에 FAIL이 발생했을 때 운전모드인 ONE INVERTER MODE, UPS1(1)과 UPS2(2)의 INVERTER가 모두 고장일 때 사용되는 모드인 ONE BYPASS MODE, UPS1(1)과 UPS2(2)가 모두 작동불능인 경우에 사용되는 모드인 ONE MAINTENANCE MODE로 나누어 구성된다.Specifically, the present invention can be applied to an operation mode (ONE) when a FAIL occurs in the UPS 1 (1) during TWO INVERTER MODE and TWO INVERTER MODE (normal operation) which are operation modes when the UPS 1 (1) ONE MAINTENANCE MODE, which is the mode used when both INVERTER MODE, ONE BYPASS MODE, and UPS1 (1) and UPS2 (2), which are used when both UPS1 (1) and UPS2 .
본 발명의 첫 번째 실시예로서, UPS1(1)과 UPS2(2) 중 한 대가 고장일 때 사용되는 ONE INVERTER MODE로 상기 UPS1에 FAIL이 발생함과 동시에 무정전으로 상기 병렬 연계용 Static Switch에 동작전압이 투입되고 정상인 상기 UPS2의 출력전원이 병렬연계용 Static Switch를 거쳐 FAIL 상태인 상기 UPS1의 출력변압기를 여자 시켜 정상적인 출력전압이 연속하여 공급된다.As a first embodiment of the present invention, when a failure occurs in the
본 발명의 두 번째 실시예로서, UPS1(1)과 UPS2(2)가 모두 고장일 때 사용되는 모드로서, UPS1(1)과 UPS2(2) 중 한 대가 고장일 때 사용되는 ONE INVERTER MODE로 병렬운전 중에 정상 INVERTER에 고장이 발생하면 MASTER로 지정된 UPS1(1)에서 자동으로 BYPASS로 절체되어 UPS1(1)의 출력변압기(12)를 여자 시키고, 병렬연계용 Static Switch(10)에 의해 UPS2(2)의 출력변압기(22)도 여자시켜, 각 출력변압기 2차측에 일정 전압이 유기되며 총 출력 합산전압이 부하에 공급된다.As a second embodiment of the present invention, this mode is used when both UPS1 (1) and UPS2 (2) are in failure. It is a ONE INVERTER MODE used when UPS1 (1) and UPS2 If a failure occurs in the normal INVERTER during operation, the UPS 1 (1) designated as MASTER automatically switches to BYPASS to energize the
본 발명의 세 번째 실시예로서, 상기 ONE MAINTENANCE MODE는 UPS1(1)이 FAIL이고, UPS2(2)가 FAIL인 경우, 비상시 또는 점검시에 수동으로 Maintenance MODE로 절체 하게 되면 UPS1 출력변압기(12)가 여자되고 병렬연계용 Static Switch(10)와 병렬로 연결된 접촉기에 의해 UPS2(2)의 출력변압기(22)도 여자시켜 각 출력변압기 2차측에 일정 전압이 유기되며 총 출력 합산전압이 부하에 공급된다.As a third embodiment of the present invention, the ONE MAINTENANCE MODE is set to ON when the UPS 1 (1) is in the FAIL state and the UPS 2 (2) is in the FAIL state, And the
보다 구체적으로 도면을 통해 살펴보면, 본 발명의 상기 UPS1과 UPS2의 출력변압기 출력 측 전압의 범위 또는 INVERTER 출력전압위상이 일정치 이상으로 차이가 발생하더라도 단순 전압변동현상만이 발생한다.More specifically, only a simple voltage fluctuation phenomenon occurs even if there is a difference between a voltage range of the output transformer output side of the
도 3과 같이 각 UPS INVERTER 출력전압은 정현파 220VAC이고 출력변압기 2차측은 50% TAP전압을 사용하여 반 전압인 110VAC가 되도록 설정 한다. As shown in FIG. 3, the output voltage of each UPS INVERTER is 220VAC of sine wave, and the output side of the output transformer is set to be 110VAC which is a half voltage using 50% TAP voltage.
UPS1과 UPS2의 출력변압기 2차측은 직렬로 연결되어있기 때문에 병렬 UPS 전체 출력은 합산전압인 220VAC가 되어 정상적인 부하공급이 가능한 구조이다.Since the secondary side of the output transformer of UPS1 and UPS2 are connected in series, the total output of the parallel UPS is 220VAC, which is the sum voltage, so that the normal load can be supplied.
도 4와 도 5는 각 UPS의 INVERTER 출력전압이 +20V와 -20V의 차이가 발생한 경우 직렬변압기 방식을 적용한 회로에서의 단순 전압변동만 발생하는 것을 보여주는 도면이다.FIGS. 4 and 5 are diagrams showing that only a simple voltage change occurs in a circuit using a series transformer method when a difference between +20 V and -20 V occurs in the inverter output voltage of each UPS.
도 4 및 도 5와 같이 본 발명은 큰 전압편차가 발생해도 기존 UPS 병렬방식과 같이 순환전류가 발생하지 않고 단순 전압변동만 발생하여 부하설비나 UPS 자체에 영향을 주지 않으며 출력변압기 출력 측 전압의 범위는 부하계통에 대한 안정적인 공급을 위해 ±10%로 제한하여 사용하는 것이 바람직하다.±As shown in FIGS. 4 and 5, even if a large voltage deviation occurs, a circulating current does not occur and only a simple voltage fluctuation occurs as in the conventional UPS parallel method. Therefore, the present invention does not affect the load equipment or the UPS itself, The range is preferably limited to ± 10% for stable supply to the load system.
즉 본 발명은 출력변압기 2차측 전압편차가 ±20V이므로 출력변압기 1차측 INVERTER 출력전압 편차는 2배인 ±40VAC가 되므로 INVERTER에서 발생 할 수 있는 거의 모든 전압 편차에 대해 방호가 가능하다.That is, since the voltage deviation of the secondary side of the output transformer is ± 20V, the deviation of the output voltage of the primary side of the output transformer is ± 40VAC, which is twice as large as that of the present invention, so that it is possible to protect against almost any voltage deviation that may occur in the inverter.
도 6은 각 UPS의 INVERTER 출력전압위상이 20˚의 차이가 발생한 경우 직렬변압기 방식을 적용한 회로에서의 단순 전압변동만 발생하는 것을 보여주는 도면이다.FIG. 6 is a graph showing that only a simple voltage fluctuation occurs in a circuit to which a series transformer method is applied when a difference of 20 DEG between the INVERTER output voltage phases of each UPS occurs.
도 6에서와 같이 각 병렬UPS의 INVERTER출력전압의 위상차가 20˚일 때 출력변압기 2차측에서 바라본 벡터합이다As shown in FIG. 6, when the phase difference between the INVERTER output voltages of the parallel UPSs is 20 DEG, the vector sum of the secondary side of the output transformer
도 7과 같이 UPS 합산출력전압은 110V에 대하여 COS 10˚의 값에 2배수를 한것과 같으므로 216.6V가 되어 비정상적 과부하현상 발생이 아닌 단순 전압변동현상으로 고장에 대한 파급효과를 방지 할 수 있다.As shown in FIG. 7, the UPS output voltage is equal to twice the value of
또한 Bypass Line 출력 측에 병렬 UPS간 연계용 Static Switch를 추가하여 UPS 1대에 고장이 발생하여 나머지 1대가 부하를 전담하게 될 경우 고장이 발생한 UPS의 출력변압기를 연속사용 할 수 있도록 회로를 구성하여 순간적으로 부하전류가 상승하는 시간을 현저히 줄이 수 있는 기술이다.In addition, by adding a static switch for connecting the parallel UPS to the output side of the bypass line, if a failure occurs in one UPS and the remaining one is dedicated to the load, a circuit is constructed so that the output transformer of the failed UPS can be continuously used It is a technology that can instantly reduce the time for the load current to rise.
도 8은 기존 병렬 부하분담방식의 UPS에 병렬 연계용 Static Switch 및 직렬로 연결된 3권선의 복권 TR이 추가된 개략도이다.8 is a schematic diagram in which a parallel-connected Static Switch and a three-wire lottery TR connected in series are added to a conventional parallel load sharing UPS.
도 8과 같이 본 발명은 병렬용 각 UPS의 BYPASS용 Static Switch 후단에 병렬 연계용 Static Switch를 추가하여 UPS1에 FAIL이 발생함과 동시에 무정전으로 병렬 연계용 Static Switch에 동작전압이 투입되고 정상인 UPS2의 출력전원이 병렬연계용 Static Switch를 거쳐 FAIL 상태인 UPS1의 출력변압기를 여자 시켜 정상적인 출력전압이 연속하여 공급되도록 할 수 있다. As shown in FIG. 8, when a parallel connection static switch is added to the BYPASS static switch of each UPS for parallel, a FAIL is generated in the
이러한 원리로 인해 부하전류는 전원측 임피던스의 변화가 거의 발생하지 않으므로 급격한 부하전담으로 인한 돌입전류 현상을 현저히 감소시키는 효과가 있다.Due to this principle, the load current hardly changes the impedance of the power source side, so that the inrush current phenomenon caused by the sudden load load is remarkably reduced.
이하 병렬연계용 Static Switch를 통한 병렬운전 중 각 모드별 운전방식에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation mode of each mode during parallel operation through the parallel connection static switch will be described.
도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명은 TWO INVERTER MODE, ONE INVERTER MODE, ONE BYPASS MODE, ONE MAINTENANCE MODE 등으로 나뉜다.As shown in FIGS. 9 to 12, the present invention is divided into TWO INVERTER MODE, ONE INVERTER MODE, ONE BYPASS MODE, ONE MAINTENANCE MODE, and the like.
첫째, 도 9의 TWO INVERTER MODE는 UPS1(1)이 정상이고, UPS2(2)가 정상일 때의 병렬운전모드이며 각 INVERTER 출력전압이 각 출력변압기(12, 14)를 여자 시켜 출력변압기 2차측에 110V가 유기되며 총 출력 합산전압이 220V가되어 부하에 공급된다.9, the TWO INVERTER MODE is a parallel operation mode when the UPS 1 (1) is normal and the UPS 2 (2) is normal, and each INVERTER output voltage excites the output transformers (12, 14) 110V is induced and the total output sum voltage becomes 220V and supplied to the load.
둘째, 도 10의 ONE INVERTER MODE는 UPS1(1)과 UPS2(2) 중 한 대가 고장일 때 사용되는 모드이고, 예를 들어 UPS1(1)은 정상이고 UPS2(2)의 INVERTER가 고장일 때의 병렬운전모드는 UPS1(1)의 INVERTER 출력전압이 UPS1(1)의 출력변압기(12)를 여자 시키고, 병렬연계용 Static Switch(10)에 의해 UPS2(2)의 출력변압기(22)도 여자시켜 각 출력변압기 2차측에 110V가 유기되며 총 출력 합산전압이 220V가 되어 부하에 공급 된다 The ONE INVERTER MODE shown in FIG. 10 is a mode used when one of the UPS 1 (1) and UPS 2 (2) is in failure. For example, when the UPS 1 (1) is normal and the INVERTER of the
또한 UPS1(1)이 고장이고 UPS2(2)가 정상일 때도 상기 ONE INVERTER MODE와 유사하게 동작한다.Also, when the UPS 1 (1) is in failure and the UPS 2 (2) is normal, it operates similarly to the ONE INVERTER MODE.
셋째, 도 11의 ONE BYPASS MODE는 UPS1(1)과 UPS2(2)가 모두 고장일 때 사용되는 모드이고, 상기 ONE INVERTER MODE로 병렬운전 중에 정상 INVERTER에 고장이 발생하면 MASTER로 지정된 UPS1(1)에서 자동으로 BYPASS로 절체되어 UPS1(1)의 출력변압기(12)를 여자 시키고, 병렬연계용 Static Switch(10)에 의해 UPS2(2)의 출력변압기(22)도 여자시켜, 각 출력변압기 2차측에 110V가 유기되며 총 출력 합산전압이 220V가되어 부하에 공급 된다.11, the ONE BYPASS MODE is used when both the UPS 1 (1) and the UPS 2 (2) are in failure. If a failure occurs in the normal INVERTER during the parallel operation using the ONE INVERTER MODE, And the
넷째, 도 12의 ONE MAINTENANCE MODE는 UPS1(1)이 FAIL이고, UPS2(2)가 FAIL인 경우, 비상시 또는 점검시에 수동으로 UPS1(1)을 Maintenance MODE로 절체 하게 되면 UPS1 출력변압기(12)가 여자되고 병렬연계용 Static Switch(10)와 병렬로 연결된 접촉기에 의해 UPS2(2)의 출력변압기(22)도 여자시켜 각 출력변압기 2차측에 110V가 유기되며 총 출력 합산전압이 220V가 되어 부하에 공급 된다. Fourth, the ONE MAINTENANCE MODE of FIG. 12 shows that when UPS1 (1) is FAIL and UPS2 (2) is FAIL, the UPS1 output transformer (12) And the
1 : UPS1
2 : UPS2
10, 20 : 병렬 연계용 Static Switch
12, 22 : 출력변압기1: UPS1
2: UPS2
10, 20: Static Switch for parallel connection
12, 22: Output transformer
Claims (5)
상기 한쌍의 UPS1과 UPS2의 각 인버터 출력단에 설치되는 한쌍의 출력변압기;
상기 한쌍의 UPS1과 UPS2의 Bypass Line에 설치되는 BYPASS용 Static Switch;
상기 BYPASS용 Static Switch 후단인 Bypass Line 출력 측에 추가되는 병렬 연계용 Static Switch;를 포함하되, 상기 UPS1과 UPS2의 출력변압기 2차측은 직렬로 연결되어,
각 UPS Inverter 출력전압에 비대칭적 편차가 발생했을 때 단순 전압강하만 일어나도록 하고, 위상편차가 발생했을 때도 순환 전류가 발생되지 않도록 하여 UPS의 결함발생 및 순환고장전류의 부하계통 파급 및 정전사고원인을 차단하는 것을 특징으로 하는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템.A pair of UPS1 and UPS2;
A pair of output transformers installed at the respective inverter output terminals of the pair of UPS 1 and UPS 2;
A BYPASS Static Switch installed in the bypass line of the pair of UPS 1 and UPS 2;
And a static switch for parallel connection added to the output side of the Bypass Line which is the rear end of the Static Switch for BYPASS, wherein the secondary side of the output transformers of the UPS 1 and the UPS 2 are connected in series,
In case of asymmetrical deviation of each UPS inverter output voltage, only a simple voltage drop occurs, and the circulation current is not generated even when phase deviation occurs. Wherein the UPS is configured to shut down the asymmetric state recovery function.
상기 UPS1에 FAIL이 발생함과 동시에 무정전으로 상기 병렬 연계용 Static Switch에 동작전압이 투입되고 정상인 상기 UPS2의 출력전원이 병렬연계용 Static Switch를 거쳐 FAIL 상태인 상기 UPS1의 출력변압기를 여자 시켜 정상적인 출력전압이 연속하여 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템.The method according to claim 1,
The FA1 is generated in the UPS 1 and the operating voltage is applied to the parallel connection static switch at the same time and the output power of the UPS 2 which is normal is passed through the parallel connection static switch to excite the output transformer of the UPS 1 in the FAIL state, So that the voltage is continuously supplied to the parallel UPS system.
상기 UPS1과 UPS2의 출력변압기 출력 측 전압의 범위 또는 INVERTER 출력전압위상이 일정치 이상으로 차이가 발생하더라도 단순 전압변동현상만이 발생하는 것을 특징으로 하는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템.The method according to claim 1,
Wherein a simple voltage fluctuation phenomenon occurs only when a voltage difference between the output voltage of the UPS 1 and the output voltage of the UPS 2 or an INVERTER output voltage phase is equal to or greater than a predetermined value.
상기 UPS1과 UPS2 중 한 대가 고장일 때 사용되는 ONE INVERTER MODE로 병렬운전 중에 정상 INVERTER에 고장이 발생하면 MASTER로 지정된 UPS1에서 자동으로 BYPASS로 절체되어 UPS1의 출력변압기를 여자 시키고, 병렬연계용 Static Switch에 의해 UPS2의 출력변압기도 여자시켜, 각 출력변압기 2차측에 일정 전압이 유기되며 총 출력 합산전압이 부하에 공급되는 것을 특징으로 하는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템.The method according to claim 1,
If ON1 INVERTER MODE used when one of UPS1 and UPS2 fails, if normal INVERTER failure occurs during parallel operation, UPS1 automatically designated as MASTER is switched to BYPASS to energize output transformer of UPS1, and Static Switch The output voltage transformer of the UPS 2 is excited so that a constant voltage is induced in the secondary side of each output transformer and the total output sum voltage is supplied to the load.
상기 UPS1이 FAIL이고, UPS2가 FAIL인 경우, 비상시 또는 점검시에 수동으로 UPS1을 Maintenance MODE로 절체 하게 되면 UPS1 출력변압기가 여자되고 병렬연계용 Static Switch와 병렬로 연결된 접촉기에 의해 UPS2의 출력변압기도 여자시켜 각 출력변압기 2차측에 일정 전압이 유기되며 총 출력 합산전압이 부하에 공급되는 것을 특징으로 하는 비대칭 상태 복구 기능을 갖는 병렬 UPS 시스템.
5. The method of claim 4,
If the UPS1 is FAIL and UPS2 is FAIL, if the UPS1 is switched to the maintenance mode manually at the time of emergency or inspection, the output transformer of the UPS1 is excited and the output transformer of the UPS2 is also connected by the contactor connected in parallel with the parallel- And the total output voltage is supplied to the load. The parallel UPS system as claimed in claim 1, wherein the total output voltage is supplied to the load.
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