KR0133492Y1 - 보조 전원장치 보호회로 - Google Patents

보조 전원장치 보호회로 Download PDF

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KR0133492Y1 KR2019950021097U KR19950021097U KR0133492Y1 KR 0133492 Y1 KR0133492 Y1 KR 0133492Y1 KR 2019950021097 U KR2019950021097 U KR 2019950021097U KR 19950021097 U KR19950021097 U KR 19950021097U KR 0133492 Y1 KR0133492 Y1 KR 0133492Y1
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Abstract

본 고안은 보조 전원장치의 보호회로를 공개한다. 그 회로는 인가되는 AC전압을 전달하기 위한 AC접촉수단, 상기 AC접촉수단의 출력신호를 정류하여 DC전압을 출력하기 위한 정류수단, 상기 정류수단에 의해서 정류된 DC전압을 검출하기 위한 DC전압 검출수단, 상기 검출된 DC전압을 3상 교류 전원으로 변환하기 위한 인버터, 상기 인버터로 부터 출력되는 전원을 부하로 전달하기 위한 부하 접촉수단, 및 상기 DC전압의 이전의 값으로 부터 현대의 값을 뺀값의 절대값이 기준값보다 크면 상기 AC접촉수단, 상기 정류수단, 및 상기 부하접촉수단을 오프하도록 하는 제어수단으로 구성되어 있다. 따라서, 제어수단에서 소프트웨어적으로 연산하여 처리함으로써 부품수를 줄일 수 있고 제작원가를 줄일 수 있다.

Description

보조 전원장치 보호회로
제1도는 본 고안의 AC/DC변환장치의 소자 고장에 대한 보조전원장치 보호회로를 도시한 도면.
제2도는 AC/DC변환장치의 소자가 정상동작시 제1도에 나타낸 DCPT에 걸리는 전압 파형을 나타내는 파형도.
제3도는 AC/DC변환장치의 소자가 고장시 제1도에 나타낸 DCPT에 걸리는 전압파형을 나타내는 파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 판토그라프 12 : 변성기
14 : AC접촉기 16 : 정류부
18 : DCPT 20 : 인버터
22 : 부하접촉기 24 : 부하
28 ; 게이트 구동장치 26 : 제어기
본 고안은 철도 차량용 보조전원장치(SIV:Static Inverter)에 관한 것으로, 특히 AC/DC 변환장치의 소자 고장에 대한 보조전원장치의 보호회로에 관한 것이다.
철도차량에서 보조 전원장치의 입력단에는 AC/DC변환장치가 있어 교류전압을 직류전압으로 변환하는데, 이 AC/DC변환장치에 이용되는 반도체 소자들의 고장으로 인하여 보조 전원장치의 동작이 방해되는 수가 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래의 보조 전원장치의 보호회로는 전류 변성기(CT;current transformer) 혹은 전압변성기(PT:Potential Transformer)와 같은 하드웨어적인 부품을 사용하여 전원의 동작상태를 모니터하도록 구성되어 있었다. 따라서, 부품수가 증가하게 되어 제작 원가가 상승된다는 문제점이 있었다.
이에 본 고안의 목적은 현재 사용되고 있는 상태에서 별도의 부품수를 증가하지 않고 소프트웨어적으로 보조 전원장치의 입력단에서 사용되는 AC/DC 변환장치의 소자의 고장을 미연에 감지하여 보조 전원장치를 보호할 수 있는 보조 전원장치의 보호회로를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 회로는, 판토그라프를 통해 가선으로부터 인가되는 고전압의 교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환한 후 인버터를 통해 다시 저전압의 교류전원으로 변환하여 부하에 제공하도록 된 전동차량의 보조전원공급장치에 있어서, 제어신호에 따라 상기 교류전원을 전달하기 위한 AC접촉수단; 직렬 연결된 한쌍의 사이리스터와 직렬 연결된 한쌍의 다이오드가 서로 병렬로 연결되어 게이트구동신호에 따라 교번적으로 사이리스터가 온되고, 상기 온된 사이리스터를 통해 전달된 교류전원을 다이오드가 정류하여 DC전압을 출력하는 정류수단; 상기 정류수단에 의해서 정류된 DC전압을 검출하기 위한 DC전압 검출수단; 상기 정류된 DC전압을 3상 교류 전원으로 변환하기 위한 상기 인버터; 제어신호에 따라 상기 인버터로부터 출력되는 전원을 부하로 전달하기 위한 부하 접촉수단; 상기 사이리스터의 게이트를 구동하기 위한 게이트구동수단; 및 상기 사이리스터를 교번적으로 온하기 위한 구동신호를 상기 게이트구동수단에 제공하고, 상기 제1사이리스터가 온된 경우에 상기 DC전압 검출수단으로부터 검출된 직류전압(VDC1)과 상기 제2 사이리스터가 온된 경우에 상기 DC전압 검출수단으로부터 검출된 직류전압(VDC2)을 비교하여 그 차이값이 소정의 기준치 이상이면 고장상태로 판별하여 상기 AC접촉수단 및 상기 부하 접촉수단을 오프하도록 하는 제어신호를 제공하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 고안의 보조 전원장치의 보호회로를 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 고안의 AC/DC 변환장치의 소자 고장에 대한 보저전원장치 보호회로를 나타내는 것이다.
판토그라프(pantograph)(10)는 교류가선으로부터 AC전압을 입력받아 전동차량에 전달한다. 이때 판토그라프(10)를 통해 변성기(12)의 일차권선에 흐르는 교류전원은 변성기(12)의 이차측으로 유기되어 나타나고, AC접촉기(14)를 통해 정류부(16)로 전달된다. AC접촉기(14)는 제어기(26)의 제어신호에 따라 해당 접점이 연결 혹은 차단되어 보조 전원장치의 정류부(16)측에 전압을 인가 혹은 차단한다.
정류부(16)는 전력용 소자인 사이리스트(TH1,TH2) 및 다이오우드(D1,D2)로 구성되어 사이리스터(TH1,TH2)의 스위칭 동작과 다이오드(D1,D2)의 작용에 의하여 AC전압을 정류하여 DC전압을 출력한다. DC포텐셜 변성기(DC potential transformer;DCPT)는 정류부(16)에서 정류되어 출력되는 DC전압을 검출한다.
제어기(26)는 이전의 DC전압(VDC1)과 현재의 DC전압(VDC2)을 비교하여 두값의 차값이 기준값보다 큰 경우에는 고장이 발생된 것으로 판단하여 AC접촉기(14)를 오픈하고, 사이리스터(TH1,TH2)의 게이트를 오프하며, 부하 접촉기(22)를 오픈하고, 만일 기준값보다 작은 경우에는 반대의 동작을 수행하게 한다. 즉, DCPT(18)는 정류부(16)의 출력전압을 연속적으로 모니터하여 제어기(26)에 전달하는데, 제어기(26)는 일정 시간간격으로 DCPT(18)의 전압을 샘플링하여 그 크기값을 일시 저장한다. 이때 샘플링 간격을 적절히 선택하면 제2도에 도시된 바와 같은 정류파형의 피크치마다 전압을 검출할 수 있다. 제어기(26)가 사이리스터(TH1,TH2)의 게이트 구동을 위한 제어신호를 제공하므로, 특정 사이리스터가 온된 경우에 그 전압을 검출하기 위한 타이밍을 선택하는 것이 충분히 가능하다.
그리고 사이리스터의 위상각이 일정하므로 정상시에는 제1사이리스터(TH1)가 온되어 다이오드(D2)에 의해 정류된 전압(VDC1)의 크기와 제2사이리스터(TH2)가 온되어 다이오드(D1)에 의해 정류된 전압(VDC2)의 크기가 거의 일정하다. 만일, 제3도에 도시된 바와 같이, 제2사이리스터(TH2)나 다이오드(D1)가 고장이 나면 제1사이리스터(TH1)와 다이오드에 의해 정류된 전압(VDC1)과 제2사이리스터(TH2)와 다이오드에 의해 정류된 전압(VDC2)간에는 큰 차이가 발생하게 된다.
따라서 제1사이리스터(TH1)가 온된 경우에 정류된 전압(이전의 DC전압:VDC1)과 제2사이리스터(TH2)가 온된 경우에 정류된 전압(현재의 DC전압)의 차를 구하면 대략적으로 고장 여부를 판단할 수 있다. 본 고안의 실시예에서는 제1사이리스터가 온된 경우에 정류된 전압과 제2사이리스터가 온된 경우에 정류된 전압의 차를 구한 후, 이 차값을 기준값과 비교하여 차값이 기준값보다 큰 경우에 고장이 발생된 것으로 판단한다.
그리고 고장이 발생된 것으로 판단되면 제어기(26)는 제어신호를 통해 AC접촉기 접점(14)을 오픈시켜 입력을 차단함과 아울러 부하(24)측으로 연결되는 접촉기 접점(22)도 오픈시켜 부하측으로 전달되는 전력도 차단하고, 장애상태를 도시되지 않은 램프등을 통해 표시해준다. 본 고안의 실시예에서 제어기(26)는 바람직하게는 마이콤과 메모리 및 입출력(I/O) 주변소자를 포함하는 회로로 구현된다.
게이트 구동회로(28)는 제어기(26)로부터 광 케이블(30)을 통해 전달된 제어기(26)의 구동신호에 응답하여 사이리스터(TH1,TH2)의 게이트를 제어한다. 인덕터(SL)와 캐패시터(FC)는 보조전원장치의 정류부(16)의 직류출력전압을 필터링한다.
인버터(20)는 인덕터(SL)와 캐패시터(FC)를 통과한 DC전압을 3상 교류전원으로 변환한다. 부하 접촉기(22)는 제어기(26)의 제어신호에 응답하여 3상 교류전원을 부하(24)로 출력한다.
제2도는 AC/DC변환장치의 소자가 정상작동시의 DCPT에 걸리는 전압(VDC)파형이고, 제3도는 AC/DC변환장치의 소자가 고장시의 DCPT에 걸리는 전압(VDC)파형을 나타내는 것이다.
즉, 판토그라프(10)를 통하여 AC전압이 주 변성기(12)를 통하여 인가된다. AC접촉기(14)가 제어기(26)의 제어신호에 응답하여 온되면 보조전원장치의 정류부(16)에 전압이 인가된다. 정류부(16)에서 사이리스터(TH1,TH2)의 스위칭 동작에 의하여 DCPT(18)의 양단에 DC전압이 걸리게 된다. 이때 DCPT(18)은 DC링크전압(VDC)을 제어기(26)로 전달한다. 제어기(26)는 이전의 DCPT(18)의 DC전압(VDC1)으로 부터 현재의 DC전압(VDC2)을 뺀값의 절대값인 에러값을 구하고, 그 에러값이 기준값보다 크면 전력용 반도체 소자인 사이리스터(TH1,TH2) 및 다이오우드(D1,D2)중 어느 한 소자가 고장이 났거나 또는 소자를 구동하기 위한 게이트 드라이버의 고장, 또는 신호 전달용 광 케이블의 단선등에 의한 고장이 발생하였음을 감지하여 곧바로 보조 전원장치의 보호동작을 수행하게 된다.
고장이 감지되면, 부하 접촉기(22)를 오프하고, 전력용 반도체 소자를 오프하며, AC접촉기(14)를 오프하게 된다. 즉, 소자가 정상작동을 하면 제2도에 나타낸 것처럼 사이리스터(TH1,TH2)가 모두 온되어 DCPT(18)의 검출전압(VDC1,VDC2)이 모두 높은 값을 가지게 되고, 소자가 고장이 났을 경우에는 제3도에 나타낸 것처럼, DCPT(18)의 검출전압 중 하나(VDC1)는 높고 하나(VDC2)는 낮은 값을 가지게 된다. 따라서 두 전압의 차로부터 해당 소자가 고장이난 것을 판별할 수 있고, 고장으로 판정되면 제어기(26)의 내부에 내장된 프로그램이 수행되어 보조전원공급장치에 대한 보호동작을 처리하게 된다.
따라서, 본 고안의 보조 전원장치 보호회로는 전류변성기(CT;current transformer)와 같은 하드웨어적인 부품의 설치를 하지 않고서 제어장치 내부에 있는 중앙처리장치에서 소프트웨어적으로 연산하여 처리함으로써 부품의 수를 줄일 수 있으며, 제작원가를 절감할 수 있다.

Claims (1)

  1. 판토그라프를 통해 가선으로부터 인가되는 고전압의 교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환한 후 인버터를 통해 다시 저전압의 교류전원으로 변환하여 부하에 제공하도록 된 전동차량의 보조전원공급장치에 있어서, 제어신호에 따라 상기 교류전원을 전달하기 위한 AC접촉수단(14); 직렬 연결된 한쌍의 사이리스터와 직렬 연결된 한쌍의 다이오드가 서로 병렬로 연결되어 게이트구동신호에 따라 교번적으로 사이리스터가 온되고, 상기 온된 사이리스터를 통해 전달된 교류전원을 다이오드가 정류하여 DC전압을 출력하는 정류수단(16); 상기 정류수단에 의해서 정류된 DC전압을 검출하기 위한 DC전압 검출수단(18); 상기 정류된 DC전압을 3상 교류 전원으로 변환하기 위한 상기 인버터(20); 제어신호에 따라 상기 인버터로부터 출력되는 전원을 부하로 전달하기 위한 부하 접촉수단(22); 상기 사이리스터의 게이트를 구동하기 위한 게이트구동수단(28); 및 상기 사이리스터를 교번적으로 온하기 위한 구동신호를 상기 게이트구동수단에 제공하고, 상기 제1사이리스터가 온된 경우에 상기 DC전압 검출수단으로부터 검출된 직류전압(VDC1)과 상기 제2사이리스터가 온된 경우에 상기 DC전압 검출수단으로부터 검출된 직류전압(VDC2)을 비교하여 그 차이값이 소정의 기준치 이상이면 고장상태로 판별하여 상기 AC접촉수단 및 상기 부하 접촉수단을 오프하도록 하는 제어신호를 제공하는 제어수단(26)을 구비한 것을 특징으로 하는 보조 전원장치의 보호회로.
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