KR100280415B1

KR100280415B1 - Uninterruptible power supply

Info

Publication number: KR100280415B1
Application number: KR1019970075302A
Authority: KR
Inventors: 방현일
Original assignee: 김영환; 현대반도체주식회사
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 2001-03-02
Also published as: KR19990055369A

Abstract

본 발명은 무정전 전원 공급장치에 관한 것으로, 종래의 무정전 전원 공급장치는 축전지의 전체 전압을 사용하여 몇 개의 셀에 이상이 발생하더라도 그 전체 전압은 정상으로 검출되며, 정전이 될 경우 그 기능을 할 수 없는 문제점과 아울러 주기적으로 축전지의 각 셀에 부하를 걸어 불량여부를 점검해야함으로써 사용이 불편한 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 상용교류전원을 직류로 변환하는 순변환부와, 순변환부의 직류전원으로 축전지를 충전하는 충전부와, 상기 충전부에 구비된 축전지의 각 셀을 테스트하여 그 결과를 표시부에 표시하는 축전지 테스트부와, 상기 직류전원을 교류로 변환하는 역변환부와, 상기 역변환부의 이상시 또는 과부하시에 대비하여 상용교류전원 또는 역변환부의 교류전원을 출력교류전원으로 하여 외부 시스템으로 인가제어하는 동기절체 스위치부로 구성하여 축전지의 각 셀을 테스트하여 오류가 발생한 셀을 용이하게 교체하도록 함으로써, 불량셀의 교체시간 및 테스트시간을 단축하는 효과와 아울러 주기적인 점검이 필요 없어 사용효율이 증가하는 효과가 있다.The present invention relates to an uninterruptible power supply, and the conventional uninterruptible power supply uses the total voltage of the battery, even if a few cells have an abnormality, the total voltage is detected as normal, and functions in the event of a power failure. In addition, there was a problem that it is inconvenient to use, because it is necessary to check whether there are any defects by periodically loading each cell of the battery. In view of the above problems, the present invention includes a forward conversion unit for converting a commercial AC power supply to a direct current, a charging unit for charging a storage battery with a DC power supply of the forward conversion unit, and testing each cell of the storage battery provided in the charging unit, and displaying the result. The battery test unit shown in the figure, the reverse converter converting the DC power into AC, and the AC power from the commercial AC power source or the reverse converter in case of abnormality or overload in case of the reverse converter is used as an external AC power supply control. It consists of a synchronous transfer switch unit to test each cell of the battery to easily replace the cells in which the error occurs, thereby reducing the replacement time and test time of the defective cells, and do not need periodic checks to increase the use efficiency. It works.

Description

무정전 전원 공급장치{UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY}Uninterruptible Power Supply {UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY}

본 발명은 무정전 전원 공급장치에 관한 것으로, 특히 배터리의 상태를 주기적으로 진단하여 배터리의 점검 및 교체시간을 단축하는데 적당하도록 한 무정전 전원 공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to an uninterruptible power supply, and more particularly, to an uninterruptible power supply that is suitable for shortening the inspection and replacement time of a battery by periodically diagnosing a state of the battery.

일반적으로, 무정전 전원 공급장치(UPS)란 통상적인 전원 공급이 안되거나 정전이 될 때에는 순시에 중단 없이 전력을 자동으로 공급하는 시스템이다. 무정전 전원 공급장치는 중단 없이 지속적인 전원을 공급해야 하는 작동중의 컴퓨터를 비롯한 전자기기류의 필수장치로서 전압이나 주파수의 변동, 또는 순간 정전에도 안정된 전원을 공급해 컴퓨터의 데이터가 파괴 내지 소거되는 것을 방지, 보호하거나 각종 제어장치의 제어기능상실 및 오동작을 방지하기 위한 것이다. 전압이 규정치 보다 높거나 낮아 파형 왜율이 규정치내에 들지 않으면 컴퓨터가 정상적으로 작동할 수 없게 돼 데이터가 파괴되거나 소실되기 때문에 일반적으로 주파수가 50Hz 또는 60Hz인 정현파의 정전압이 요구되는데 상용전원의 불안정으로부터 컴퓨터의 데이터가 기기를 보호하기 위해 항시 무정전상태로 전원을 공급하는 장치다.In general, an uninterruptible power supply (UPS) is a system that automatically supplies power without interruption in case of normal power supply or power failure. The uninterruptible power supply is an essential device for electronic airflow, including a computer that needs to provide continuous power without interruption. It provides stable power even in the event of voltage or frequency fluctuations or instantaneous power failures to prevent data from being destroyed or erased. To protect or prevent the loss of control and malfunction of various control devices. If the voltage distortion is higher or lower than the specified value, the computer will not be able to operate normally if the waveform distortion is not within the specified value, and the data will be destroyed or lost. Therefore, a sine wave with a frequency of 50 Hz or 60 Hz is usually required. Data is a device that always supplies uninterrupted power to protect the device.

종래의 무정전 전원 공급장치는 교류전원을 직류로 변환하는 순변환부와, 순변환부의 직류전원으로 축전지를 충전하는 충전부와, 상기 직류전원을 교류로 변환하는 역변환부와, 상기 역변환부의 이상시 또는 과부하시에 대비하여 상용전원 또는 역변환부의 교류전압을 외부 시스템으로 인가제어하는 동기절체 스위치부로 구성되며, 이와 같은 종래 무정전 전원 공급장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The conventional uninterruptible power supply includes a forward conversion unit for converting AC power into a direct current, a charging unit for charging a battery with a direct current power supply of a forward conversion unit, an inverse conversion unit for converting the DC power to AC, and an abnormality in the reverse conversion unit or It is composed of a synchronous transfer switch unit for controlling and controlling the AC voltage of the commercial power supply or the reverse converter to the external system in case of overload, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings of the conventional uninterruptible power supply.

도1은 종래 무정전 전원 공급장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 상용교류전원(ACIN)을 직류로 변환하는 순변환부(1)와, 순변환부(1)의 직류전원으로 축전지를 충전하는 충전부(2)와, 상기 직류전원을 교류로 변환하는 역변환부(3)와, 상기 역변환부(3)의 이상시 또는 과부하시에 대비하여 상용교류전원(ACIN) 또는 역변환부(3)의 교류전원을 출력교류전원(ACOUT)으로 하여 외부 시스템으로 인가제어하는 동기절체 스위치부(4)로 구성된다.1 is a configuration diagram of a conventional uninterruptible power supply, and as shown therein, a forward conversion unit 1 for converting a commercial alternating current ACIN into a direct current and a direct current power of the forward conversion unit 1 to charge a storage battery. The charging unit 2, the reverse converter 3 for converting the DC power into AC, and the AC or reverse converter 3 in case of abnormality or overload of the reverse converter 3 It consists of a synchronous transfer switch part 4 which controls the AC power as an output AC power supply (ACOUT).

도2는 종래 무정전 전원 공급장치의 전면에 구비된 표시부의 일실시예도로서, 이에 도시한 바와 같이 축전지(BATTERY)의 충전상태와 전원공급상태 등을 표시하게 된다.FIG. 2 is a diagram illustrating an exemplary embodiment of a display unit provided on a front surface of an uninterruptible power supply, and displays a charging state and a power supply state of a battery, as shown in FIG.

이하, 상기와 같은 종래 무정전 전원 공급장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the conventional uninterruptible power supply as described above.

먼저, 정상동작시에는 상용교류전원(ACIN)은 순변환부(1)에서 직류전원으로 변환되고, 이는 충전부(2)에 구비된 다수의 축전지를 충전한다. 또한, 상기 순변환부(1)의 직류전원은 다시 역변환부(3)에서 교류전원으로 변환되어 동기절체 스위치부(4)를 통해 외부의 시스템에 인가된다. 이때, 상기 축전지는 사용목적에 따라 16~32의 셀이 직렬연결된 구조를 갖는다.First, in normal operation, the commercial AC power is converted from the forward conversion unit 1 to a DC power source, which charges a plurality of batteries provided in the charging unit 2. In addition, the DC power of the forward conversion unit 1 is converted into AC power again by the inverse conversion unit 3 and applied to the external system through the synchronous transfer switch unit 4. In this case, the storage battery has a structure in which 16 to 32 cells are connected in series according to the purpose of use.

상기와 같은 상태에서 상용교류전원이 정전되면 상기 소정의 전압을 충전한 축전지의 직류전원이 역변환부(3)에서 교류전원으로 변환되고, 동기절체 스위치부(4)를 통해 외부의 시스템으로 인가됨으로써, 그 외부의 시스템은 정전에도 불구하고 안정된 동작을 할 수 있게 된다.When the commercial AC power is outage in the above state, the DC power of the battery charged with the predetermined voltage is converted from the reverse converter 3 to AC power and applied to the external system through the synchronous transfer switch 4. In addition, the external system can operate stably despite a power failure.

이와 같은 동작중에 다시 상용교류전원(ACIN)이 인가되면, 충전부(2)는 다시 축전지를 충전하게 된다.When the commercial AC power is again applied during this operation, the charging unit 2 recharges the storage battery.

또한, 상기 역변환부(3)에 이상이 발생한 경우에는 동기절체 스위치부(4)의 절체동작에 의해 상용교류전원(ACIN)을 직접 외부의 시스템에 인가하게 되며, 이때는 표시부(5)에 축전지상태를 보아 사용자가 이상이 발생함을 인식할 수 있다.In addition, when an abnormality occurs in the inverse conversion unit 3, a commercial AC power supply ACIN is directly applied to an external system by a switching operation of the synchronous transfer switch unit 4, and in this case, the battery unit state is displayed on the display unit 5. The user can recognize that the abnormality occurs.

그러나, 상기한 바와 같이 종래 무정전 전원 공급장치는 다수의 셀이 직렬연결된 축전지의 전체 전압을 사용하여 몇 개의 셀에 이상이 발생하더라도 그 전체 전압은 정상으로 검출되며, 정전이될 경우 그 기능을 할 수 없는 문제점과 아울러 주기적으로 축전지의 각 셀에 부하를 걸어 불량여부를 점검해야함으로써 사용이 불편한 문제점이 있었다.However, as described above, in the conventional uninterruptible power supply, even if an abnormality occurs in a few cells by using the total voltage of a battery in which a plurality of cells are connected in series, the total voltage is detected as normal. In addition, there was a problem that it is inconvenient to use, because it is necessary to check whether there are any defects by periodically loading each cell of the battery.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 평상시에 축전지를 구성하는 각 셀을 테스트하여 이상여부를 검출할 수 있는 무정전 전원 공급장치를 제공함에 그 목적이 있다.In view of the above problems, the present invention has an object to provide an uninterruptible power supply capable of detecting an abnormality by testing each cell constituting a storage battery.

도1은 종래 무정전 전원 공급장치의 구성도.1 is a block diagram of a conventional uninterruptible power supply.

도2는 종래 무정전 전원 공급장치에 있어서, 표시부의 일실시예도.Figure 2 is an embodiment of a display unit in the conventional uninterruptible power supply.

도3은 본 발명 무정전 전원 공급장치의 구성도.Figure 3 is a block diagram of the present invention uninterruptible power supply.

도4는 도3에 있어서, 축전지 테스트부의 회로도.4 is a circuit diagram of a battery test unit in FIG. 3;

도5는 본 발명 무정전 전원 공급장치에 있어서, 표시부의 일실시예도.5 is an embodiment of a display unit in the present invention uninterruptible power supply.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

1:순변환부 2:충전부1: net conversion part 2: charging part

3:역변환부 4:동기절체 스위치부3: inverse converter 4: synchronous transfer switch

5:표시부 6:축전지 테스트부5: display part 6: battery test part

7:전압측정부 8:테스트제어부7: Voltage measurement section 8: Test control section

9:비교부 10:마이크로 프로세서9: comparison 10: microprocessor

상기와 같은 목적은 상용교류전원을 직류로 변환하는 순변환부와, 순변환부의 직류전원으로 축전지를 충전하는 충전부와, 상기 충전부에 구비된 축전지의 각 셀을 테스트하여 그 결과를 표시부에 표시하는 축전지 테스트부와, 상기 직류전원을 교류로 변환하는 역변환부와, 상기 역변환부의 이상시 또는 과부하시에 대비하여 상용교류전원 또는 역변환부의 교류전원을 출력교류전원으로 하여 외부 시스템으로 인가제어하는 동기절체 스위치부로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The purpose of the above is to test the cells of the storage unit and the charging unit for charging the battery with a DC power conversion unit for converting commercial AC power to DC, the DC power of the forward conversion unit, and to display the results on the display unit Synchronous transfer that is applied to an external system by using the battery test unit, the reverse converter for converting the DC power into AC, and the AC power of the AC or the reverse converter as an output AC in preparation for abnormality or overload in case of the reverse converter. This is achieved by configuring a switch unit, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도3은 본 발명 무정전 전원 공급장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 상용교류전원(ACIN)을 직류로 변환하는 순변환부(1)와, 순변환부(1)의 직류전원으로 축전지를 충전하는 충전부(2)와, 상기 충전부(2)에 구비된 축전지의 각 셀을 테스트하는 축전지 테스트부(6)와, 상기 직류전원을 교류로 변환하는 역변환부(3)와, 상기 역변환부(3)의 이상시 또는 과부하시에 대비하여 상용교류전원(ACIN) 또는 역변환부(3)의 교류전원을 출력교류전원(ACOUT)으로 하여 외부 시스템으로 인가제어하는 동기절체 스위치부(4)로 구성된다.3 is a configuration diagram of the uninterruptible power supply of the present invention. As shown therein, a forward conversion unit 1 for converting a commercial alternating current ACIN to a direct current and a direct current power source of the forward conversion unit 1 are used to store a storage battery. A charging unit 2 for charging, a battery test unit 6 for testing each cell of the storage battery provided in the charging unit 2, an inverting converter 3 for converting the DC power into an alternating current, and an inverting converter ( 3) Synchronous transfer switch unit 4 which is applied to the external system by controlling AC power of AC or reverse converter 3 as AC output in case of abnormality or overload. do.

도4는 상기 축전지 테스트부(6)의 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 릴레이(RELAY1)의 절환동작에 따라 선택되는 통해 배터리의 각 셀(CELL1~CELL16)의 전압을 측정하는 전압측정부(7)와; 설정시간에 따라 상기 릴레이(RELAY1)를 절환시키며 그 횟수를 카운팅하는 테스트제어부(8)와; 상기 테스트제어부(8)의 제어에 따라 상기 전압측정부(7)에서 측정된 전압과 기준전압을 비교하여 출력하는 비교부(9)와; 상기 비교부(9)의 출력신호에 따라 표시부(5)에 각 셀의 상태를 표시하는 마이크로 프로세서(10)로 구성된다.FIG. 4 is a circuit diagram of the battery test unit 6, and as shown therein, a voltage measuring unit 7 for measuring the voltage of each cell CELL1 to CELL16 of the battery through being selected according to the switching operation of the relay RELAY1. )Wow; A test control unit (8) for switching the relay (RELAY1) according to a set time and counting the number of the relays; A comparison unit 9 for comparing the voltage measured by the voltage measuring unit 7 with a reference voltage under the control of the test control unit 8 and outputting the reference voltage; It consists of a microprocessor 10 for displaying the state of each cell on the display unit 5 in accordance with the output signal of the comparison unit 9.

도5는 본 발명 무정전 전원 공급장치 전면에 구비된 표시부의 일실예도로서, 다수의 엘이디(LED)로 축전지의 각 셀의 상태를 표시하는 셀 디스플래이 영역을 구비하여 구성된다.FIG. 5 is an exemplary view of a display unit provided on the front surface of the uninterruptible power supply of the present invention, and includes a cell display area displaying a state of each cell of a storage battery by a plurality of LEDs.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 무정전 전원 공급장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the uninterruptible power supply of the present invention configured as described above will be described.

먼저, 정상적인 동작시에는 상용교류전원(ACIN)은 순변환부(1)에서 직류전원으로 변환되고, 이는 충전부(2)에 구비된 다수의 축전지를 충전한다. 또한, 상기 순변환부(1)의 직류전원은 다시 역변환부(3)에서 교류전원으로 변환되어 동기절체 스위치부(4)를 통해 외부의 시스템에 인가된다. 이때, 상기 충전부(2)에 구비된 축전지의 각 셀(CELL1~CELL16)은 테스트제어부(8)의 제어신호에 따라 절체되는 릴레이(RELAY1)의 동작에 따라 셀(CELL16)의 음극이 분리되어 전압측정부(7)에서 각 셀(CELL1~CELL15)의 양극과 음극의 전압차를 검출하여 출력한다. 셀(CELL16)은 릴레이(RELAY1)가 온 된 상태에서 그 양극과 음극의 전압차를 검출하게 된다. 이와 같은 동작시점을 테스트제어부(8)에 설정된 시간에 맞춰 순차적으로 동작하며, 하나의 셀이 테스트 될 때마다 테스트제어부(8)의 내부 카운터를 증가시켜 모든 셀이 테스트되었는가를 판단할 수 있게 한다.First, in normal operation, the AC current is converted from the forward conversion unit 1 to a DC power source, which charges a plurality of batteries provided in the charging unit 2. In addition, the DC power of the forward conversion unit 1 is converted into AC power again by the inverse conversion unit 3 and applied to the external system through the synchronous transfer switch unit 4. At this time, each cell CELL1 to CELL16 of the storage battery provided in the charging unit 2 has a negative electrode of the cell CELL16 separated by the operation of the relay RELAY1 that is switched according to the control signal of the test control unit 8. The measuring unit 7 detects and outputs a voltage difference between the positive electrode and the negative electrode of each cell CELL1 to CELL15. The cell CELL16 detects the voltage difference between the positive electrode and the negative electrode when the relay RELAY1 is turned on. Such operation time is sequentially operated in accordance with the time set in the test control unit 8, and each time one cell is tested, the internal counter of the test control unit 8 is increased to determine whether all the cells have been tested. .

상기와 같은 동작을 통해 검출된 각 셀(CELL1~CELL16)의 전압은 비교부(9)에서 기준전압과 비교되어 출력되며, 이는 마이크로 컴퓨터(10)에서 판단되어 표시부(5)상에 표시되어 사용자가 어떤 셀에 이상이 발생하였는지 인식할 수 있도록 한다.The voltage of each cell CELL1 to CELL16 detected through the above operation is compared with the reference voltage by the comparison unit 9 and outputted, which is determined by the microcomputer 10 and displayed on the display unit 5 so as to be displayed by the user. To recognize which cell has an error.

만일 테스트 중에 정전되어 전원의 공급이 중단되면 테스트 동작을 중단하고, 축전지에 충전된 전압을 이용하여 외부시스템에 전원을 공급하며, 다시 상용교류전원(ACIN)이 인가되어 축전지가 충전되면 테스트를 시작한다.If the power supply is interrupted and the power supply is interrupted during the test, stop the test operation, supply power to the external system using the voltage charged in the battery, and start the test if the battery is charged when ACIN is applied again. do.

상기한 바와 같이 본 발명은 무정전 전원 공급장치의 동작중에 축전지의 각 셀을 테스트하여 오류가 발생한 셀을 용이하게 교체하도록 함으로써, 불량셀의 교체시간 및 테스트시간을 단축하는 효과와 아울러 주기적인 점검이 필요 없어 사용효율이 증가하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by testing each cell of the battery during operation of the uninterruptible power supply, it is possible to easily replace a cell in which an error occurs, thereby reducing the replacement time and the test time of the defective cell and the periodic inspection. There is no need to increase the efficiency of use.

Claims

상용교류전원을 직류로 변환하는 순변환부와; 순변환부의 직류전원으로 축전지를 충전하는 충전부와; 릴레이의 절환동작에 따라 선택되는 통해 배터리를 구성하는 각 셀의 전압을 측정하는 전압측정부와, 설정시간에 따라 상기 릴레이를 절환시키며 그 횟수를 카운팅하는 테스트제어부와, 상기 테스트제어부의 제어에 따라 상기 전압측정부에서 측정된 전압과 기준전압을 비교하여 출력하는 비교부와, 상기 비교부의 출력신호에 따라 표시부에 각 셀의 상태를 표시하는 마이크로 프로세서를 구비하여, 상기 충전부에 구비된 축전지의 각 셀을 테스트하여 그 결과를 표시부에 표시하는 축전지 테스트부와; 상기 직류전원을 교류로 변환하는 역변환부와; 상기 역변환부의 이상시 또는 과부하시에 대비하여 상용교류전원 또는 역변환부의 교류전원을 출력교류전원으로 하여 외부 시스템으로 인가제어하는 동기절체 스위치부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 무정전 전원 공급장치.A forward conversion unit for converting a commercial AC power supply into direct current; A charging unit for charging the storage battery with a DC power supply of the forward conversion unit; A voltage measuring unit for measuring the voltage of each cell constituting the battery through the switching operation of the relay, a test control unit for switching the relay according to a set time and counting the number of times, and according to the control of the test control unit Comparing unit for comparing and output the voltage measured by the voltage measuring unit and the reference voltage, and a microprocessor for displaying the state of each cell on the display unit in accordance with the output signal of the comparison unit, each of the storage battery provided in the charging unit A battery test unit for testing the cell and displaying the result on the display unit; An inverse converting unit converting the DC power into AC; An uninterruptible power supply comprising: a synchronous transfer switch configured to apply and control the commercial AC power or the AC power of the reverse converter as an output AC power in preparation for an abnormality or an overload in the reverse converter.