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KR970006425Y1 - 전류 및 전압 궤환에 의해 제어되는 직류 전원 장치. - Google Patents

전류 및 전압 궤환에 의해 제어되는 직류 전원 장치. Download PDF

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KR970006425Y1
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정상현
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Abstract

요약없음

Description

전류 및 전압 궤환에 의해 제어되는 직류 전원 장치
제1도는 본 고안에 따른 직류 전원 장치의 블록도.
제2도는 본 고안에 따른 직류 전원 장치 위상각 제어부의 회로도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 출력전압 설정부2 : 전압레귤레이터
3 : 전류레귤레이터4 : 전원동기신호발생부
5 : 벌스레굴레이터6 : 위상각 구동부
CT : 변류기SCR : 실리콘 제어 정류기
K : 케도우드G : 게이트
IC1~IC6: 비교기VR1~VR4: 가변저항
R, R1~R19: 저항C, C1~C4: 콘덴서
D1~D2: 다이오드TR1~TR3: 트랜지스터
ZD : 제너다이오드PT : 펄스변압기
11 : 입력전원12 : 변압기
13 : SCR정류부14 : 위상각 제어부
VF : 전압궤환CF : 전류궤환
IN : 입력REF : 설정전압
본 고안은 실리콘 제어 정류기(SCR)을 이용한 직류 전원장치에 관한 것으로 특히, 전기 침투식 슬러지 탈수장치와 같이 대용량의 부하가 공급되고 부하조건이 변하는 경우에 안정된 전력 제어가 이루어지도록 SCR에 흐르는 전류와 직규출력 전압을 궤환시켜 위상각을 제어하는 직류 전원장치에 관한 것이다.
일반적으로 다이오우드를 이용하여 교류 입력전원에서 안정된 직류출력을 얻을 수 있는 정류 장치는 비록 그 회로가 간단하지만 무엇보다도 용량이 작아 대용량의 직류 전원으로서는 한계를 가지고 있었다.
이러한 문제점을 해결하여 대용량의 전원을 정류하기 위한 실리콘 제어 정류소자(SCR)는 교류 입력 전원의 매 사이클 마다 위상각을 제어하여 정류하는 것으로, 대개 SCR로 정류된 전압을 다시 궤환시켜 SCR의 위상각을 자동으로 제어함으로써 현재까지 2500V, 500A이내 대용량의 전원을 정류하고 있다.
그러나 이렇게 SCR을 사용하여 출력된 정전압 회로는
첫째, 대개 출력 전류 파형이 나쁘고 잡음이 입력전원으로 보내지며, 특히 SCR이 과부하에 약하기 때문에 별도의 보호회로 및 전류 회로가 필요하는등 문제점이 있으며
둘째, 부하가 최대 허용전류를 넘을 경우에 부하를 차단시켜 시스템이 정지되는 등의 문제점이 있었다.
이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 안정된 출력 전류 파형을 얻고 잡음을 최소화하며 최대 전류 및 최대 전압내에서 부하를 차단시키지 않고 시스템의 전류와 전압을 안정되게 제어하는 직류 전원장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 실리콘 제어 정류기(SCR)의 직류 전원장치는 크게 SCR 정류부와 위상각 제어부로 구성되고, 상기 제어부는 출력전압설정부, 전원동기신호발생부, 정류된 직류전압의 궤환값과 출력전압 설정값에 따라 반전되는 전압레귤레이터, SCR에 흐르는 전류에 비례하는 궤환값과 전압레귤레이터 출력값에 따라 반전되는 전류레귤레이터, 전원동기신호발생부 출력신호가 비반전입력되고 전류레귤레이터 출력의 반전된 값이 반전입력되어 비교되는 펄스레귤레이터 및 펄스레귤레이터 출력에 따른 위상각 구동부로 구성되어 있다.
이하 본 고안에 따른 직류 전원장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 직류 전원장치는 실리콘 제어 정류기(SCR)를 사용하여 교류 입력 전원을 직류로 변환시키는 SCR 정류부(13)와, 실리콘 제어 정류기(SCR)의 위상각을 제어하기 위한 위상각 제어부(14)로 구성되고, 상기 입력전원(11)과 SCR정류부(13)사이에 변압기(12)가 설치되고, 변압기(T)의 2차권선에는 변류기(CT)가 설치된다.
한편 SCR정류부(13)는 실리콘 제어정류기(SCR)과 SCR의 케도우드(K)와 아노우드 사이에 저항(R)과 콘덴서(C)가 병렬 연결되고, 상기 위상각 제어부(14)는 출력 전압을 설정하는 출력전압설정부(1), SCR정류부(13)의 출력전압을 궤환시켜 출력전압설정부(1)의 설정전압과 비교하여 반전증폭하는 전압레귤레이터(2), 변류기(CT)의 전류를 궤환시켜 전압레귤레이터(2)의 출력값과 비교하여 반전증폭하는 전류레귤레이터(3), 입력 교류 전원의 동기신호를 발생시키는 전원동기신호발생부(4), 전류레귤레이터(3)의 출력값과 전원동기신호발생부(4)의 출력값을 비교 증폭하는 펄스레귤레이터(5) 및 펄스레귤레이터(5)의 출력으로 실리콘제어정류기(SCR)을 구동하는 위상각 구동부(6)로 구성된다.
제2도는 본 고안에 따른 직류 전원장치의 위상각 제어부(14)에 대한 상세한 회로도를 도시한 것으로 출력전압설정부(1)는 설정전압에 따라 비교기(IC1)에 반전입력(-)을 공급하는 가변저항(VR1), 비교기(IC1)의 비반전입력(+)을 접지시키는 저항(R1), 상기 반전입력 신호와 비반전입력 신호를 비교하는 비교기(IC1), 반전입력(-)에 궤환 접속된 콘덴서(C1)로 구성되어 있다. 또한 전압레귤레이터(2)는 SCR로 정류된 직류 전압의 궤환값과 비교기(IC1)의 출력값에 따라 비교기(IC2)에 반전입력(-)을 공급하는 가변저항(VR2), 저항(R2, R3, R4) 및 콘덴서(C2), 비교기(IC2)의 비반전입력(+)을 접지시키는 저항(R5), 상기 반전입력 신호와 비반전입력 신호를 비교 증폭하는 비교기(IC2), 비교기(IC2)출력단에 연결된 다이오드(D1) 그리고 이 다이오드(D1)의 케도우드와 비교기(CV2)의 반전입력(-)사이에 궤환 접속된 가변저항(VR3) 및 콘덴서(C3)로 구성된다. 한편 전류레귤레이터(3)는 변류기(CT)양단에 감지된 전류 궤환값과 비교기(IC2)의 출력값에 따라 비교기(IC3)에 반전입력(-)을 공급하는 브릿지 다이오드(BD), 가변저항(VR4) 및 저항(R6, R7), 비교기(IC3)의 비반전입력(+)을 접지시키는 저항(R8), 상기 반전입력 신호와 비반전 입력신호를 비교 증폭하는 비교기(IC3), 그리고 반전입력(-)에 궤환접속된 저항(R9) 및 콘덴서(C4)로 구성된다.
또한 펄스레귤레이터(5)는 전류레귤레이터(3) 출력을 반전시켜 비교기(IC6)에 반전입력(-)을 공급하는 비교기(IC5) 및 저항(R11, R12), 비교기(IC6)에 비반전 입력(+)을 공급하는 전원동기신호발생부(4)로 구성된다.
그리고 위상각 구동부(6)는 베이스가 비교기(IC6) 출력에 연결되고, 이미터가 접지된 트랜지스터(TR3), 트랜지스터 콜렉터에 연결된 제너다이오드(ZD), 제너다이오드 양단에 1차권선이 연결된 펄스변압기(PT), 펄스변압기(PT)의 2차권선에 연결되어 SCR의 케도우드(K) 및 게이트(G)에 구동신호를 전달하는 다이오드(D2) 및 저항(R19)으로 구성되며, 이때 펄스변압기(PT) 2차권선의 한쪽은 SCR 케도우드(K)에 직결되고, 2차권선의 다른 한쪽은 다이오드(D2)를 매개로 SCR의 게이트(G)에 연결되며 SCR의 케도우드(K)와 게이트(G) 단자사이에 저항(R19)이 병렬 연결된다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 작동 및 효과는 다음과 같다.
출력전압 설정부에 설정된 전압이 비교기(CR1)를 매개로 반전된 값과 부하에 인가되는 직류전압의 비례값이 전압레귤레이터(2), 비교기(C12)의 반전입력(-)에 입력되는데, 이때 가변저항 1(VR1)은 부하에 인가되는 전압의 상승시간을 조정하고, 가변저항 2(VR2)는 전압변동에 대한 미분값을 조정하며, 가변저항 3(VR3)는 부하의 조건에 따라 조정된다.
한편 전압 레귤레이터(2)의 출력값과 변류기(CT)로 감지된 부하전류의 비례값은 서로 비교되어 비교기(IC3)에 반전입력(-)되며, 가변저항 4(VR4)는 부하에 흐르는 최대 전류를 조정하며 부하조건에 따라 가변된다.
펄스레귤레이터(5)의 제어방식은 삼각파 제어방식이며 위상제어용 기준 신호 삼각파가 비교기(IC6)에 비반전입력(+)되고, 비교기(IC3)출력의 반전된 값이 비교기(IC6)에 반전입력(-)되며, 이 두값이 비교된 출력은 위상각 구동부(6)를 구동시키고, 위상각 구동부(6)에는 펄스 변압기(PT)가 사용되어 정류부(13)와 제어부(14)의 극성을 분리시킨다.
이상과 같은 본 고안은 전압과 전류를 동시에 궤환시킴으로써 별도의 전류 제한 회로를 구비하지 않고서도 SCR의 용량 범위내에서 안정된 전력제어가 이루어지며 아울러 변압기 및 펄스변압기를 사용하여 잡음을 최대한 억제하는 효과가 있다.
한편 전기 침투식 슬러지 탈수장치와 같이 슬러지내에 함유되어 있는 수분을 탁수하기 위해 대용량의 직류전원이 필요하고 슬러지의 성분이나 함수율 등에 따라 부하조건이 다양하게 변화하는 경우 최대허용 전류 및 최대 허용 전압 범위내에서 안정되게 전력을 제어할 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. SCR정류부(13)와 위상각 제어부(14)로 이루어진 직류 전원 장치에 있어서, 상기 위상각 제어부(14)의 구성은 출력 전압 설정부(1), 정류된 직류 전압의 궤환값과 출력전압 설정값에 따라 반전되는 전압레귤레이터(2) ; SCR에 흐르는 전류에 비례하는 궤환값과 전압레귤레이터(2) 출력값에 따라 반전되는 전류레귤레이터(3) ; 입력 교류 전원의 동기신호를 발생시키는 전원 동기신호 발생부(4) ; 전원동기신호 발생부(4) 출력신호가 비반전입력(+)되고 전류 레귤레이터(3) 출력의 반전된 값이 반전 입력(-)되는 펄스레귤레이터(5) ; 및 펄스레귤레이터(5) 출력에 따라 SCR의 위상각을 구동하는 위상각 구동부(6)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전류 및 전압 궤환에 의해 제어되는 직류 전원 장치.
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