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KR20030061881A - 서로 다른 위치에서 측정된 두 직류 전압 레벨들을 이용한인버터용 직류 전압 제어 회로 - Google Patents

서로 다른 위치에서 측정된 두 직류 전압 레벨들을 이용한인버터용 직류 전압 제어 회로 Download PDF

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KR20030061881A KR1020020001879A KR20020001879A KR20030061881A KR 20030061881 A KR20030061881 A KR 20030061881A KR 1020020001879 A KR1020020001879 A KR 1020020001879A KR 20020001879 A KR20020001879 A KR 20020001879A KR 20030061881 A KR20030061881 A KR 20030061881A
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Abstract

본 발명에 따른 인버터용 직류 전압 제어 회로는, 직류 전원과 인버터 사이에 연결되어, 직류 전원으로부터 인버터에 공급되는 직류 전압을 제어하는 인버터용 직류 전압 제어 회로에 있어서, 제1 전압 측정부, 제2 전압 측정부, 돌입 전류 제한부, 캐페시터 및 방전부를 포함한다. 제1 전압 측정부는 직류 전원과 가까운 위치에서 직류 전원으로부터의 직류 전압의 순시 레벨을 측정한다. 제2 전압 측정부는 인버터와 가까운 위치에서 직류 전원으로부터의 직류 전압의 순시 레벨을 측정한다. 돌입 전류 제한부는, 제1 및 제2 측정부들 사이에 위치하여, 제1 전압 측정부에서 측정된 제1 전압과 제2 전압 측정부에서 측정된 제2 전압의 차이가 소정의 기준 전압보다 크면 직류 전원으로부터의 직류 전류의 유입을 제한한다. 캐페시터는, 돌입 전류 제한부와 제2 전압 측정부 사이에 위치하여, 직류 전원으로부터의 직류 전압을 충전한다. 방전부는, 돌입 전류 제한부와 제2 전압 측정부 사이에 위치하여, 제1 전압이 하한 전압 이하이거나 제2 전압이 상한 전압 이상이면 스위칭 동작에 의하여 방전을 수행한다.

Description

서로 다른 위치에서 측정된 두 직류 전압 레벨들을 이용한 인버터용 직류 전압 제어 회로{Direct-current voltage control circuit for inverter utilizing two direct-current voltage levels measured at different locations}
본 발명은, 인버터용 직류 전압 제어 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 직류 전원과 인버터 사이에 연결되어, 직류 전원으로부터 인버터에 공급되는직류 전압을 제어하는 인버터용 직류 전압 제어 회로에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 인버터(INV)용 직류 전압 제어 회로(1)는 다이오드(D1), 돌입 전류 제한부(11), 캐페시터(C1), 오프(Off) 방전부(12), 회생 방전부(13) 및 전압 측정부(14)를 포함한다. 도 1에서 참조 부호 VDC_IN_HOT과 VDC_IN_RTN은 직류 전원(도시되지 않음)으로부터 인가되는 직류 전압 단자들을, MC_ON_H와 MC_ON_L은 돌입 전류 제한부(11)에 포함된 계전기(K1)를 구동하기 위한 제어부(도시되지 않음)로부터의 전압 단자들을, REGEN은 회생 방전부(13)에 포함된 스위칭 트랜지스터(Qs)를 구동하기 위한 제어부로부터의 전압 단자를, 그리고 VDC_SEN_H와 VDC_SEN_L은 전압 측정부(14)에 포함된 전압 측정 소자(141)로부터 제어부에 입력되는 전압 단자들을 가리킨다.
차단 다이오드(D1)는 인버터(INV)의 동작에 의한 직류 전압의 변화가 직류 전원에 영향을 미치지 않도록 역방향 전류를 차단한다.
돌입 전류 제한부(11)는 직류 전원으로부터의 직류 전압이 인가되는 초기 시간에 급작한 돌입 전류가 인버터(INV)에 인가되지 않도록 제어부에 의하여 다음과 같은 동작을 수행한다. 먼저, 사용자에 의하여 직류 전원의 출력이 온(On)되면, 제어부는 MC_ON_H 전압 단자와 MC_ON_L 전압 단자 사이에 전압을 인가하지 않음으로써 돌입 전류 제한부(11)에 포함된 계전기(K1)를 오프(Off)시킨다. 이에 따라, VDC_IN_HOT 단자로부터 차단 다이오드(D1) 및 제1 저항기(R1)를 통하여 전류가 유입되므로, 돌입 전류의 유입이 방지될 수 있다. 이 초기 시간 동안에 캐페시터(C1)는 충전을 수행한다. 이에 따라, 제어부는 전압 측정 소자(141)의 출력 단자들VDC_SEN_H와 VDC_SEN_L 사이의 전압이 소정의 레벨 이상이 되면, 캐페시터(C1)가 충전을 완료한 것으로 판단하고, MC_ON_H 전압 단자와 MC_ON_L 전압 단자 사이에 전압을 인가한다. 이에 따라, 돌입 전류 제한부(11)에 포함된 계전기(K1)를 온(On)시켜서 VDC_IN_HOT 단자로부터 계전기(K1)를 통하여 전류가 흐르게 한다.
오프(Off) 방전부(12)는 사용자에 의하여 직류 전원이 오프(Off)되는 경우에 캐페시터(C1)에 충전되었던 전압을 방전시킨다.
제어부에 의하여 동작하는 회생 방전부(13)는 인버터(INV)에 의하여 구동되는 전동기(도시되지 않음)의 권선으로부터 귀환되는 역기전력의 회생 전압(이하 회생 전압이라 함)을 방전시킨다. 보다 상세하게는, 제어부는 전압 측정 소자(141)의 출력 단자들 VDC_SEN_H와 VDC_SEN_L 사이의 전압이 소정의 상한 레벨 이상이 되면, 회생 전압이 작용한 것으로 판단하고, REGEN 전압 단자에 전압을 인가한다. 이에 따라, 스위칭 트랜지스터(Qs)가 턴-온(turn on)되어, 회생 전압이 저항기(R3) 및 스위칭 트랜지스터(Qs)를 통하여 방전된다.
상기와 같은 종래의 인버터용 직류 전압 제어 회로에 의하면, 다음과 같은 문제점들이 있다.
첫째, 오프(Off) 방전부(12)의 저항기(R2)에는 상대적으로 큰 전류가 지속적으로 흐른다. 이에 따라 소비 전력이 높아진다. 예를 들어, 인버터(INV)가 방위산업용 장치에 사용되는 경우, 2 (초) 이내에 오프(Off) 방전을 완료하여야 하므로 해당 저항기(R2)의 저항값이 상대적으로 낮아져서 소비 전력이 더욱 높아진다.
둘째, 상기 첫째 문제점에 따라 회생 방전부(13)가 오프(Off) 방전부(12)의기능을 수행하도록 하는 것이 바람직하다. 하지만, 제어부가 출력측 측정 전압만에 의하여 회생 방전부(13)의 스위칭 트랜지스터(Qs)의 동작을 제어하므로, 스위칭 트랜지스터(Qs)의 턴-온(turn on) 시점에서 입력측 전압의 존재로 인하여 스위칭 트랜지스터(Qs)가 턴-온(turn on)되지 못하거나 파괴될 수 있다.
셋째, 제어부가 돌입 전류 제한부(11)의 계전기(K1)의 후단 전압만에 의하여 계전기(K1)의 동작을 제어하는 구조임에 따라, 계전기(K1) 전단에 인가되는 전압의 가변 범위를 감안하여 계전기(K1)의 내압 용량을 크게 설정해야만 한다.
본 발명의 목적은, 인버터용 직류 전압 제어 회로에 있어서, 방전 동작에서 발생되는 소비 전력을 줄일 수 있고, 돌입 전류의 제한을 위한 수단의 내압 용량을 적게 설정할 수 있는 회로를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 인버터용 직류 전압 제어 회로를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 인버터용 직류 전압 제어 회로를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1...직류 전압 제어 회로,D1...차단 다이오드,
11,21...돌입 전류 제한부,K1...계전기,
C1...캐페시터,12...오프 방전부,
13...회생 방전부,14, 24P, 24F...전압 측정부,
141, 24P1, 24F1...전압 측정 소자,INV...인버터,
23...방전부.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 인버터용 직류 전압 제어 회로는, 직류 전원과 인버터 사이에 연결되어, 상기 직류 전원으로부터 상기 인버터에 공급되는 직류 전압을 제어하는 인버터용 직류 전압 제어 회로에 있어서, 제1 전압 측정부, 제2 전압 측정부, 돌입 전류 제한부, 캐페시터 및 방전부를 포함한다.
상기 제1 전압 측정부는 상기 직류 전원과 가까운 위치에서 상기 직류 전원으로부터의 직류 전압의 순시 레벨을 측정한다. 상기 제2 전압 측정부는 상기 인버터와 가까운 위치에서 상기 직류 전원으로부터의 직류 전압의 순시 레벨을 측정한다. 상기 돌입 전류 제한부는, 상기 제1 및 제2 측정부들 사이에 위치하여, 상기제1 전압 측정부에서 측정된 제1 전압과 상기 제2 전압 측정부에서 측정된 제2 전압의 차이가 소정의 기준 전압보다 크면 상기 직류 전원으로부터의 직류 전류의 유입을 제한한다. 상기 캐페시터는, 상기 돌입 전류 제한부와 상기 제2 전압 측정부 사이에 위치하여, 상기 직류 전원으로부터의 직류 전압을 충전한다. 상기 방전부는, 상기 돌입 전류 제한부와 상기 제2 전압 측정부 사이에 위치하여, 상기 제1 전압이 하한 전압 이하이거나 상기 제2 전압이 상한 전압 이상이면 스위칭 동작에 의하여 방전을 수행한다.
본 발명의 상기 인버터용 직류 전압 제어 회로에 의하면, 상기 제1 전압 측정부에 의하여 측정된 상기 제1 전압이 하한 전압 이하이거나 상기 제2 전압 측정부에 의하여 측정된 상기 제2 전압이 상한 전압 이상이면 상기 방전부가 스위칭 동작에 의하여 방전을 수행한다. 이에 따라, 상기 직류 전원이 오프(Off)되는 경우에 상기 방전부에 의하여 방전을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 인버터에 의하여 구동되는 전동기의 권선으로부터 귀환되는 역기전력의 회생 전압도 방전시킬 수 있다. 이에 따라, 정상적인 동작 시간에 상기 방전부를 통하여 전류가 흐르지 않으므로 그 소비 전력을 줄일 수 있다. 한편, 상기 돌입 전류 제한부가 상기 제1 전압 측정부에서 측정된 제1 전압과 상기 제2 전압 측정부에서 측정된 제2 전압의 차이에 따라 동작하므로, 상기 돌입 전류 제한부의 내압 용량을 보다 적게 설정할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인버터용 직류 전압 제어 회로는, 직류 전원과 인버터(INV) 사이에 연결되어, 직류 전원으로부터 인버터(INV)에 공급되는 직류 전압을 제어하는 인버터용 직류 전압 제어 회로(2)에 있어서, 차단 다이오드(D1), 제1 전압 측정부(24P), 제2 전압 측정부(24F), 돌입 전류 제한부(21), 캐페시터(C1) 및 방전부(23)를 포함한다. 도 1에서 참조 부호 VDC_IN_HOT과 VDC_IN_RTN은 직류 전원(도시되지 않음)으로부터 인가되는 직류 전압 단자들을, MC_ON_H와 MC_ON_L은 돌입 전류 제한부(21)에 포함된 계전기(K1)를 구동하기 위한 제어부(도시되지 않음)로부터의 전압 단자들을, REGEN은 방전부(23)에 포함된 스위칭 트랜지스터(Qs)를 구동하기 위한 제어부로부터의 전압 단자를, 그리고 VDC_SEN_H들과 VDC_SEN_L들은 해당되는 전압 측정부(24P,24F)에 포함된 각 전압 측정 소자(24P1,24F1)로부터 제어부에 입력되는 전압 단자들을 가리킨다.
차단 다이오드(D1)는 인버터(INV)의 동작에 의한 직류 전압의 변화가 직류 전원에 영향을 미치지 않도록 역방향 전류를 차단한다.
제1 전압 측정부(24P)는 직류 전원과 가까운 위치에서 직류 전원으로부터의 직류 전압의 순시 레벨을 측정한다. 제2 전압 측정부(24F)는 인버터(INV)와 가까운 위치에서 직류 전원으로부터의 직류 전압의 순시 레벨을 측정한다. 캐페시터(C1)는, 돌입 전류 제한부(21)와 제2 전압 측정부(24F) 사이에 위치하여, 직류 전원으로부터의 직류 전압을 충전한다.
돌입 전류 제한부(21)는 직류 전원으로부터의 직류 전압이 인가되는 초기 시간에 급작한 돌입 전류가 인버터(INV)에 인가되지 않도록 제어부에 의하여 다음과 같은 동작을 수행한다. 먼저, 사용자에 의하여 직류 전원의 출력이 온(On)되어, 제1 전압 측정부(24P1)에서 측정된 제1 전압과 제2 전압 측정부(24F1)에서 측정된제2 전압의 차이가 소정의 기준 전압 예를 들어, 20 볼트(V)보다 크면, 제어부는 MC_ON_H 전압 단자와 MC_ON_L 전압 단자 사이에 전압을 인가하지 않음으로써 돌입 전류 제한부(21)에 포함된 계전기(K1)를 오프(Off)시킨다. 이에 따라, VDC_IN_HOT 단자로부터 차단 다이오드(D1) 및 제1 저항기(R1)를 통하여 전류가 유입되므로, 돌입 전류의 유입이 방지될 수 있다. 이 초기 시간 동안에 캐페시터(C1)는 충전을 수행한다. 이에 따라, 제1 전압 측정부(24P1)에서 측정된 제1 전압과 제2 전압 측정부(24F1)에서 측정된 제2 전압의 차이가 소정의 기준 전압 이하이면, 제어부는 MC_ON_H 전압 단자와 MC_ON_L 전압 단자 사이에 전압을 인가한다. 이에 따라, 돌입 전류 제한부(11)에 포함된 계전기(K1)를 온(On)시켜서 VDC_IN_HOT 단자로부터 계전기(K1)를 통하여 전류가 흐르게 한다. 이와 같이 제어부가 돌입 전류 제한부(21)의 계전기(K1)의 전단 및 후단 전압들의 차이에 의하여 계전기(K1)의 동작을 제어하는 구조임에 따라, 계전기(K1)의 내압 용량을 상기 제어용 기준 전압에 따라 적게 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어용 기준 전압이 20 볼트(V)인 경우, 이보다 약간 높은 전압 예를 들어, 24 볼트(V)에 상응하는 내압 용량의 계전기(K1)를 사용할 수 있다.
제어부에 의하여 동작하는 방전부(23)는 돌입 전류 제한부(21)와 제2 전압 측정부(24F) 사이에 위치하여, 제1 전압 측정부(24P)에서 측정된 제1 전압이 하한 전압 이하이거나, 제2 전압 측정부(24F)에서 측정된 제2 전압이 상한 전압 이상이면 스위칭 동작에 의하여 방전을 수행한다. 보다 상세하게는, 사용자에 의하여 직류 전원이 오프(Off)되어 제1 전압 측정부(24P)의 전압 측정 소자(24P1)의 출력 단자들 VDC_SEN_H와 VDC_SEN_L 사이의 전압이 소정의 하한 레벨 이하가 되면, 제어부는 REGEN 전압 단자에 전압을 인가한다. 이에 따라, 스위칭 트랜지스터(Qs)가 턴-온(turn on)되어, 캐페시터(C1)에 충전되었던 전압이 저항기(R3) 및 스위칭 트랜지스터(Qs)를 통하여 방전된다. 한편, 인버터(INV)에 의하여 구동되는 전동기(도시되지 않음)의 권선으로부터 귀환되는 역기전력의 회생 전압으로 인하여 제2 전압 측정부(24F)의 전압 측정 소자(24F1)의 출력 단자들 VDC_SEN_H와 VDC_SEN_L 사이의 전압이 소정의 상한 레벨 이하가 되면, 제어부는 REGEN 전압 단자에 전압을 인가한다. 이에 따라, 스위칭 트랜지스터(Qs)가 턴-온(turn on)되어, 상기 회생 전압이 저항기(R3) 및 스위칭 트랜지스터(Qs)를 통하여 방전된다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터용 직류 전압 제어 회로에 의하면, 제1 전압 측정부(24P)에 의하여 측정된 제1 전압이 하한 전압 이하이거나 제2 전압 측정부에 의하여 측정된 제2 전압이 상한 전압 이상이면 방전부(23)가 스위칭 동작에 의하여 방전을 수행한다. 이에 따라, 직류 전원이 오프(Off)되는 경우에 방전부(23)에 의하여 방전을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 인버터(INV)에 의하여 구동되는 전동기의 권선으로부터 귀환되는 역기전력의 회생 전압도 방전시킬 수 있다. 이에 따라, 정상적인 동작 시간에 방전부(23)를 통하여 전류가 흐르지 않으므로 그 소비 전력을 줄일 수 있다. 한편, 돌입 전류 제한부(21)가 제1 전압 측정부(24P)에서 측정된 제1 전압과 제2 전압 측정부(24F)에서 측정된 제2 전압의 차이에 따라 동작하므로, 돌입 전류 제한부(21)의 내압 용량을 보다 적게 설정할 수 있다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에서 정의된 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의하여 변형 및 개량될 수 있다.

Claims (2)

  1. 직류 전원과 인버터 사이에 연결되어, 상기 직류 전원으로부터 상기 인버터에 공급되는 직류 전압을 제어하는 인버터용 직류 전압 제어 회로에 있어서,
    상기 직류 전원과 가까운 위치에서 상기 직류 전원으로부터의 직류 전압의 순시 레벨을 측정하는 제1 전압 측정부;
    상기 인버터와 가까운 위치에서 상기 직류 전원으로부터의 직류 전압의 순시 레벨을 측정하는 제2 전압 측정부;
    상기 제1 및 제2 측정부들 사이에 위치하여, 상기 제1 전압 측정부에서 측정된 제1 전압과 상기 제2 전압 측정부에서 측정된 제2 전압의 차이가 소정의 기준 전압보다 크면 상기 직류 전원으로부터의 직류 전류의 유입을 제한하는 돌입 전류 제한부;
    상기 돌입 전류 제한부와 상기 제2 전압 측정부 사이에 위치하여, 상기 직류 전원으로부터의 직류 전압을 충전하는 캐페시터; 및
    상기 돌입 전류 제한부와 상기 제2 전압 측정부 사이에 위치하여, 상기 제1 전압이 하한 전압 이하이거나 상기 제2 전압이 상한 전압 이상이면 스위칭 동작에 의하여 방전을 수행하는 방전부를 포함한 인버터용 직류 전압 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방전부가,
    상기 직류 전압의 정극성 라인과 부극성 라인 사이에서 서로 직렬 연결된 저항기 및 트랜지스터를 포함한 인버터용 직류 전압 제어 회로.
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