KR200212735Y1

KR200212735Y1 - Automatic Voltage Regulator Using Zero Current Switching Technique

Info

Publication number: KR200212735Y1
Application number: KR2020000020134U
Authority: KR
Inventors: 김민중; 이홍민
Original assignee: 신우전원기술주식회사
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2010-07-13

Abstract

본 고안은 제로 전류 스위칭 기술을 적용한 자동 전압조정기에 관한 것으로, 전원 입력단(INPUT－R)에 연결되어 탭 절환에 의하여 전원을 단속하기 위한 복수의 사이리스터(THY1-THY3); 전원 입력단(INPUT－S)으로부터 입력되는 전원을 비교하여 조정신호를 출력하기 위한 조정회로부(20); 상기 조정회로부(20)의 조정신호로 사이리스터(THY1-THY3)를 구동시키기 위한 사이리스터 구동회로부(10); 상기 전원 입력단(INPUT－S)과 사이리스터(THY1-THY3) 사이에 연결된 출력 트랜스포머(T2); 상기 탭 절환점의 전류가 제로가 되는 지점이 되도록 전류 위상을 조절하기 위한 전류위상 조정회로(32)와, 상기 전류위상 조정회로(32)에서 출력된 전류 위상신호와 비교회로의 신호를 받아 탭 절환신호를 출력하기 위한 단안정 멀티바이브레이터(34)와, 상기 조정회로부(30)의 출력신호를 받아 단안정 멀티바이브레이터(34)에 트리거신호를 송출하여 단안정 멀티바이브레이터(34)가 동작하도록 하기 위한 단안정 멀티바이브레이터 조정회로(36)가 구성된 전류감지부(30); 상기 출력 트랜스포머(T2)의 2차측에는 노이즈성분을 걸러내기 위한 필터(40)를 병렬로 연결하여 출력 트랜스포머의 1차측에 복수개의 탭을 내고, 복수의 사이리스터 스위치를 접속하며, 입력전류를 검출하여 전류의 제로 지점에서 탭을 절환하는 방식을 사용한 것이다.The present invention relates to an automatic voltage regulator using a zero current switching technique, comprising: a plurality of thyristors (THY1-THY3) connected to a power input terminal (INPUT-R) for intermittent power by tap switching; An adjusting circuit section 20 for comparing the power input from the power input terminal INPUT-S and outputting an adjusting signal; A thyristor driving circuit unit 10 for driving the thyristors THY1-THY3 with the adjustment signal of the adjustment circuit unit 20; An output transformer T2 connected between the power input terminal INPUT-S and a thyristor THY1-THY3; A current phase adjustment circuit 32 for adjusting the current phase so that the current at the tap switching point becomes zero, and a signal received from the current phase signal and the comparison circuit output from the current phase adjustment circuit 32; A monostable multivibrator 34 for outputting a switching signal and a trigger signal to the monostable multivibrator 34 in response to the output signal of the adjusting circuit unit 30 to operate the monostable multivibrator 34 to operate. A current sensing unit 30 configured with a monostable multivibrator adjusting circuit 36; A filter 40 for filtering out noise components is connected in parallel to the secondary side of the output transformer T2, a plurality of taps are made on the primary side of the output transformer, a plurality of thyristor switches are connected, and an input current is detected. The tap was switched at the zero point of the current.

Description

Automatic Voltage Regulator Using Zero Current Switching Technique

본 고안은 제로 전류 스위칭 기술을 적용한 자동 전압조정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상용전원의 불규칙한 전압변동을 자동으로 조정하여 일정한 전압을 부하에 공급함으로써, 각종 전산기기 및 반도체 장비 등과 같은 정밀장비에서 불규칙한 전압변동에 의한 시스템의 오동작을 방지하기 위한 전류 스위칭 기술을 적용한 자동 전압조정기에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic voltage regulator using a zero current switching technology, and more particularly, by automatically adjusting irregular voltage fluctuations of commercial power supply and supplying a constant voltage to a load, such as in precision equipment such as various computer equipment and semiconductor equipment. The present invention relates to an automatic voltage regulator using a current switching technology to prevent a malfunction of a system caused by an irregular voltage fluctuation.

트랜스포머는 두 개 또는 그 이상의 권선에 의해서 또는 탭을 가진 단일 권선에 의해서 두 전기회로를 유도결합하는 장치를 말한다. 권선은 철심이 있는 경우와 없는 경우가 있다. 상기 탭은 변압기의 권선 양끝 중간의 임의의 점으로부터 끌어낸 접속선으로서 전압 및 전류의 변성비를 바꾸기 위한 것이다.Transformer refers to a device for inductively coupling two electrical circuits by two or more windings or by a single winding with a tab. The winding may or may not have an iron core. The tab is a connecting line drawn from an arbitrary point in the middle of both ends of the winding of the transformer to change the ratio of the modification of voltage and current.

종래에 전자식 탭 절환 스위칭 방식을 사용하는 자동 전압조정기는 도 1에 도시된 바와 같이, 1차측으로부터 인가된 소정 크기의 교류전원을 소정의 변압비로 변압하여 2차측으로 출력하기 위한 입력 트랜스포머(T1)와, 상기 입력 트랜스포머(T1)의 2차측에 연결되어 스위칭에 의하여 전원을 단속하기 위한 복수의 사이리스터(THY1-THY3)와, 입력단으로 입력되는 전원을 비교하여 조정신호를 출력하는 조정회로부(20)와, 상기 조정회로부(20)의 조정신호로 사이리스터(THY1-THY3)를 구동시키는 사이리스터 구동회로부(10)와 출력 트랜스포머(T2)로 이루어진다. 또한, 사이리스터(THY1-THY3)와 출력 트랜스포머(T2)의 사이에 돌입전류 방지를 위한 대용량의 직렬저항(R1-R3)이 연결된다.Conventionally, an automatic voltage regulator using an electronic tap-changing switching method, as illustrated in FIG. 1, an input transformer T1 for transforming an AC power of a predetermined size applied from a primary side at a predetermined transformer ratio and outputting the secondary voltage to a secondary side. And a plurality of thyristors THY1-THY3 connected to the secondary side of the input transformer T1 to control the power by switching and comparing the power input to the input terminal to output an adjustment signal. And a thyristor drive circuit section 10 and an output transformer T2 for driving the thyristors THY1-THY with the adjustment signal of the adjustment circuit section 20. In addition, a large series resistor R1-R3 for preventing inrush current is connected between the thyristor THY1-THY3 and the output transformer T2.

이와 같이 종래의 방식은 입력단으로부터 입력되는 전압을 감지하여 감지된 전압 변동률이 허용 범위보다 높거나 낮은 경우에 트라이액(Triac)이나 SCR 등과 같은 사이리스터(Thyristor) 소자를 사용하여 입력전압의 변동에 대응하는 트랜스포머의 탭을 절환시킴으로서 일정한 전압을 출력하고 있다.As described above, the conventional method detects a voltage input from an input terminal and uses a thyristor element such as a triac or an SCR to respond to a change in the input voltage when the detected voltage change rate is higher or lower than an allowable range. A constant voltage is output by switching the tap of the transformer.

그러나 종래의 전자식 탭 절환 방식으로는 트랜스포머에 잔류 전류가 존재하므로 탭 절환시에 돌입전류가 발생하게 되고, 이를 방지하기 위하여 사이리스터와 직렬로 대용량의 저항을 삽입하여 완충시키는 작용을 하도록 하는 방법을 사용하였으나, 이 직렬저항에서 열이 발생되어 시스템의 효율을 저하시키는 문제를 가지고 있었다.However, in the conventional electronic tap-changing method, since a residual current exists in the transformer, an inrush current is generated during tap-changing. In order to prevent this, a method of inserting a large capacity resistor in series with a thyristor to cushion the tap is used. However, heat has been generated from the series resistance, which has a problem of lowering the efficiency of the system.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 정확하게 전류가 제로로 되는 시점에서 탭을 절환시킴으로써, 트랜스포머에 잔류 전류가 없게 하여 탭 절환시에 돌입전류의 발생을 억제하고, 시스템의 효율을 향상시키기 위한 제로 전류 스위칭 기술을 적용한 자동 전압조정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised in view of the above problems, and by accurately switching the tap at the time when the current becomes zero, there is no residual current in the transformer, thereby suppressing inrush current generation at the time of tap switching and improving the efficiency of the system. It is an object of the present invention to provide an automatic voltage regulator with a zero current switching technique for improvement.

도 1은 종래에 트랜스포머의 전압을 자동으로 조정하기 위한 회로구성도,1 is a circuit configuration diagram for automatically adjusting the voltage of a conventional transformer;

도 2는 본 고안에 따른 제로 전류 스위칭 기술을 적용한 자동 전압조정기의 회로구성도,2 is a circuit diagram of an automatic voltage regulator applying a zero current switching technique according to the present invention,

도 3은 본 고안에 따른 전류감지부의 블록도.3 is a block diagram of a current sensing unit according to the present invention.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣

10: 사이리스터 구동회로부 20: 조정회로부10: thyristor drive circuit portion 20: adjustment circuit portion

30: 전류감지부 32 : 전류위상 조정회로30: current sensing unit 32: current phase adjustment circuit

34: 단안정 멀티바이브레이터 36 : 멀티바이브레이터 조정회로34: monostable multivibrator 36: multivibrator adjusting circuit

40: 필터 T1: 입력 트랜스포머40: filter T1: input transformer

T2: 출력 트랜스포머 THY1-YHY3: 사이리스터T2: Output Transformer THY1-YHY3: Thyristor

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 입력 트랜스포머가 없이 직접 전원 입력단에 연결되어 탭 절환에 의하여 전원을 단속하기 위한 복수의 사이리스터; 전원 입력단으로부터 입력되는 전원을 비교하여 조정신호를 출력하기 위한 조정회로부; 상기 조정회로부의 조정신호로 사이리스터를 구동시키기 위한 사이리스터 구동회로부; 상기 전원 입력단과 사이리스터 사이에 연결된 출력 트랜스포머; 탭 절환점의 전류가 제로가 되는 지점이 되도록 전류 위상을 조절하기 위한 전류위상 조정회로와, 상기 전류위상 조정회로에서 출력된 전류 위상신호와 비교회로의 신호를 받아 탭 절환신호를 출력하기 위한 단안정 멀티바이브레이터와, 상기 조정회로부의 출력신호를 받아 단안정 멀티바이브레이터에 트리거신호를 송출하여 단안정 멀티바이브레이터가 동작하도록 하기 위한 단안정 멀티바이브레이터 조정회로가 구성된 전류감지부; 상기 출력 트랜스포머의 2차측에는 노이즈성분을 걸러내기 위한 필터를 병렬로 연결한 것이 특징이다.The present invention for achieving the above object, a plurality of thyristors connected to the power input directly without an input transformer for intermittent power by tap switching; An adjusting circuit unit for comparing the power input from the power input terminal and outputting an adjusting signal; A thyristor drive circuit section for driving the thyristor with the adjustment signal of the adjustment circuit section; An output transformer connected between the power input terminal and a thyristor; A current phase adjusting circuit for adjusting the current phase so that the current at the tap switching point becomes zero, and a step for outputting a tap switching signal in response to a signal of the current phase signal output from the current phase adjusting circuit and a comparison circuit; A current sensing unit including a stable multivibrator and a monostable multivibrator adjusting circuit configured to receive an output signal of the adjusting circuit unit and send a trigger signal to the monostable multivibrator to operate the monostable multivibrator; The secondary side of the output transformer is characterized in that the filter for filtering out noise components in parallel.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 고안에 따른 제로 전류 스위칭 기술을 적용한 자동 전압조정기의 회로구성도이다. 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.2 is a circuit diagram of an automatic voltage regulator using a zero current switching technique according to the present invention. The same code | symbol is used about the same structure as before.

본 고안에서는 종래의 전원 입력단(INPUT－R) 및 (INPUT－S)를 통해 인가되는 교류전원(AC)을 투입 및 차단하기 위한 소정의 개폐기를 거쳐 1차측으로부터 인가된 소정 크기의 교류전원을 소정의 변압비로 변압하여 2차측으로 출력하기 위한 입력 트랜스포머(T1)를 없앴다.In the present invention, a predetermined size of AC power applied from the primary side through a predetermined switch for inputting and disconnecting AC power applied through the conventional power input terminals INPUT-R and INPUT-S is determined. The input transformer T1 for transforming at the transformer ratio of and outputting to the secondary side was eliminated.

사이리스터(THY1-THY3)는 출력 트랜스포머(T2)의 1차측에 연결되어 탭 절환에 의하여 전원을 단속하기 위한 것으로, 복수의 사이리스터(THY1-THY3)가 병렬로 연결된다. 본 고안의 사이리스터(THY1-THY3)는 트라이액(Triac) 또는 SCR이 적용되는 것이 바람직하다.The thyristors THY1-THY3 are connected to the primary side of the output transformer T2 to interrupt the power supply by tap switching, and the plurality of thyristors THY1-THY3 are connected in parallel. Thyristor (THY1-THY3) of the present invention is preferably triac (Triac) or SCR is applied.

조정회로부(20)는 전원 입력단(INPUT－S)에서 입력되는 교류전원을 출력과 비교하여 조정신호를 출력하는 것이고, 사이리스터 구동회로부(10)는 상기 조정회로부(20)의 조정신호로 복수의 사이리스터(THY1-THY3)를 구동시키는 것이다. 사이리스터 구동회로부(10)는 복수의 사이리스터(THY1-THY3)를 사용한 반도체 정류기, 변압기 및 부속장치로 이용되는 것이다.The adjustment circuit unit 20 outputs an adjustment signal by comparing the AC power input from the power input terminal INPUT-S with an output, and the thyristor drive circuit unit 10 is a plurality of thyristors as adjustment signals of the adjustment circuit unit 20. To drive (THY1-THY3). The thyristor drive circuit unit 10 is used as a semiconductor rectifier, a transformer, and an accessory using a plurality of thyristors THY1-THY3.

사이리스터 구동회로부(10)는 상기 조정회로부(20)의 조정신호로 사이리스터(THY1-THY3)를 구동시키기 위한 것이고, 출력 트랜스포머(T2)는 상기 전원 입력단(INPUT－S)과 사이리스터(THY1-THY3) 사이에 연결되어 입력전원을 소정의 변압비로 변압을 하는 것이다.The thyristor drive circuit unit 10 is for driving the thyristors THY1-THY3 by the adjustment signal of the adjustment circuit unit 20, and the output transformer T2 is the power input terminal INPUT-S and the thyristor THY1-THY3. It is connected between to convert the input power to a predetermined transformer ratio.

또한, 도 3은 전류감지부의 블록도로, 전류위상 조정회로(32) 및 단안정 멀티바이브레이터(Monostable Multivibrator)(34)와 단안정 멀티바이브레이터 조정회로(36) 등으로 구성되어 있다.3 is a block diagram of a current sensing unit, which is composed of a current phase adjusting circuit 32, a monostable multivibrator 34, a monostable multivibrator adjusting circuit 36, and the like.

전류위상 조정회로(32)는 입력전류의 위상을 조절하는 회로로, 탭 절환점이 전류가 제로가 되는 지점이 되도록 전류 위상을 조절하기 위한 것이다.The current phase adjustment circuit 32 is a circuit for adjusting the phase of the input current, and is for adjusting the current phase so that the tap switching point is a point where the current becomes zero.

단안정 멀티바이브레이터(34)는 트리거 신호를 주면 통전을 개시하고 컬렉터에 구형파를 출력하는 것으로, 트리거 펄스에 의하여 1회의 동작사이클을 개시하고 그것이 완료한 시점에서 안정한 상태로 복귀하도록 구성된 것이다.The monostable multivibrator 34 initiates energization when a trigger signal is applied and outputs a square wave to the collector. The monostable multivibrator 34 is configured to start one operation cycle by a trigger pulse and return to a stable state when it is completed.

즉 본 고안의 단안정 멀티바이브레이터(34)는 상기 전류위상 조정회로(32)에서 출력된 전류 위상신호와 비교 회로신호를 받아서 탭 절환 구동회로로서 탭 절환신호를 출력하는 것이다.That is, the monostable multivibrator 34 of the present invention receives a current phase signal and a comparison circuit signal output from the current phase adjustment circuit 32 and outputs a tap change signal as a tap change driving circuit.

단안정 멀티바이브레이터 조정회로(36)는 상기 조정회로부(20)의 출력신호를 받아 단안정 멀티바이브레이터(34)에 트리거 신호를 송출하여 단안정 멀티바이브레이터(34)가 동작하도록 한 것이다.The monostable multivibrator adjustment circuit 36 receives the output signal of the adjustment circuit unit 20 and sends a trigger signal to the monostable multivibrator 34 so that the monostable multivibrator 34 operates.

또한, 본 고안은 상기 복수의 사이리스터(THY1-THY3)와 출력 트랜스포머(T2) 사이에 돌입전류 방지를 위한 대용량의 직렬저항(R1-R3)을 연결하지 않아 잔류 전류에 의한 열의 발생으로 직렬저항(R1-R3)의 소손이 없다.In addition, the present invention does not connect a large series resistance (R1-R3) for preventing inrush current between the plurality of thyristors (THY1-THY3) and the output transformer (T2), the series resistance ( There is no burnout of R1-R3).

또한, 필터(40)는 출력 트랜스포머(T2)의 출력단에 병렬로 연결되어 출력 트랜스포머(T2)를 거쳐 출력되는 전원에 함입된 노이즈성분을 걸러내어 안정된 전원의 공급을 위한 것이다.In addition, the filter 40 is connected to the output terminal of the output transformer T2 in parallel to filter out noise components embedded in the power output through the output transformer T2 for stable supply of power.

이와 같이 본 고안에 따르면, 전류감지부(30)를 자동 전압조정기에 설계하여 전류감지부(30)가 입력전류를 감시하게 한다. 입력전압의 변동이 허용오차를 넘어서는 경우에 탭이 절환되고, 절환시점은 전류감지부(30)에 의해 전류가 제로로 되는 지점에서 탭을 절환시키는 것이다.As such, according to the present invention, the current sensing unit 30 is designed for the automatic voltage regulator so that the current sensing unit 30 monitors the input current. When the change in the input voltage exceeds the tolerance, the tap is switched, and the switching point is to switch the tap at the point where the current becomes zero by the current sensing unit 30.

따라서, 본 고안에 따른 자동 전압조정기는 입력전압의 변동시에 탭의 스위칭이 전류가 제로(Zero)인 지점에서 발생하므로, 트랜스포머에 역기전력이 없어서 자동 전압조정기가 적용된 시스템의 성능을 저하시키지 않으며 높은 효율을 갖는 것으로, 본 고안은 상술한 것을 고려하여 충분히 변경, 변환, 치환 및 대체할 수 있을 것이고, 이에 한정되지 않는다.Therefore, the automatic voltage regulator according to the present invention does not deteriorate the performance of the system to which the automatic voltage regulator is applied because there is no back electromotive force in the transformer since switching of the tap occurs at the point where the current is zero when the input voltage is changed. Having the efficiency, the present invention may be sufficiently changed, converted, substituted and replaced in consideration of the above, but is not limited thereto.

상술한 바와 같이 본 고안의 제로 전류 스위칭 기술을 적용한 자동 전압조정기는 제로 전류가 되는 시점에서 트랜스포머의 탭을 절환시킴으로 돌입전류 방지를 위한 대용량의 직렬저항을 삽입하지 않고, 자동 전압조정기가 적용된 시스템의 성능이 저하되지 않으며, 직렬저항의 소손 등의 염려가 없고, 시스템의 성능을 저하시키지 않아 높은 효율을 갖게 되며, 입력의 불규칙한 전압변동에 의한 시스템의 오동작을 방지한 효과가 있다.As described above, the automatic voltage regulator applying the zero current switching technology of the present invention switches the tap of the transformer at the time of zero current, and thus does not insert a large series resistor for preventing inrush current, There is no deterioration in performance, no fear of burnout of series resistance, high performance without degrading the performance of the system, and an effect of preventing malfunction of the system due to irregular voltage fluctuations in the input.

Claims

A plurality of thyristors connected directly to a power input terminal without an input transformer and intermittently controlling power by tap switching;

An adjusting circuit unit for comparing the power input from the power input terminal and outputting an adjusting signal;

A thyristor drive circuit section for driving the thyristor with the adjustment signal of the adjustment circuit section;

An output transformer connected between the power input terminal and a thyristor;

A current phase adjustment circuit for adjusting the current phase such that the current at the tap change point becomes a zero point;

A monostable multivibrator for receiving a current phase signal output from the current phase adjustment circuit and a signal of a comparison circuit and outputting a tap change signal;

A current sensing unit configured with a monostable multivibrator adjusting circuit for receiving the output signal of the adjusting circuit unit and sending a trigger signal to the monostable multivibrator to operate the monostable multivibrator;

And a filter for filtering out noise components in parallel to the secondary side of the output transformer.