KR100339540B1 - Drive control circuit and method of step-up active filter for power factor control - Google Patents
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Abstract
본 발명은 역률제어용 승압형 능동필터의 구동제어 회로 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 입력전압의 주기 사이클이 순간적인 정전이 발생하여 끊어지는 경우 필터용 캐패시터의 전압은 부하가 클수록 급격히 떨어지게 된다. 이런 과정에서 다시 전원이 공급되면, 리액터와 다이오드 및 스위칭소자로 이루어진 능동필터는 소정의 목표전압에 대해 오차가 커져서 이를 맞추기 위해 과전류를 흐르게 한다. 이때 전류가 스위칭소자의 정격을 넘게되면 상기 스위칭소자가 파손되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 정류부(21)와, 승압형 컨버터부(22)와, 인버터부(23)와 상기 승압형 컨버터부의 동작을 제어하는 필터 제어부(20)로 이루어진 능동필터 구동회로에 있어서, 상기 필터 제어부(20)로 공급되는 전원을 단속하는 스위치부(31)와, 상기 승압형 컨버터부(22)의 출력전압(Vo)과 소정의 값(α)을 비교하여 인터럽트를 생성하는 제1비교부(32)와, 상기 승압형 컨버터부(22)의 출력전압(Vo)과 소정의 값(β)을 비교하여 결과를 출력하는 제2비교부(33)와, 상기 제1,2비교부에서 출력되는 인터럽트신호와 비교결과로 정상동작모드 또는 순간정전모드를 판단하고, 그에 따른 동작을 제어하기 위한 시스템 구동 제어부로 구성하여 역률제어를 위한 스위칭소자의 파손을 방지하여 안전한 동작을 진행할 수 있도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive control circuit and a method of a step-up active filter for power factor control. In the related art, when a periodic cycle of an input voltage is interrupted by a momentary power failure, the voltage of the filter capacitor drops rapidly as the load increases. When power is supplied again in this process, an active filter consisting of a reactor, a diode, and a switching element causes an error to increase with respect to a predetermined target voltage, thereby causing an overcurrent to flow. At this time, if the current exceeds the rating of the switching device there is a problem that the switching device is broken. Accordingly, the present invention provides an active filter driving circuit including a rectifier 21, a boost converter 22, and an inverter 23 and a filter controller 20 for controlling the operation of the boost converter. The first comparison unit for generating an interrupt by comparing the switch unit 31 for intermitting the power supplied to the control unit 20 with the output voltage Vo of the boost converter 22 and a predetermined value α. And a second comparing unit 33 for comparing the output voltage Vo of the boost converter unit 22 with a predetermined value β and outputting a result. As a result of the comparison with the output interrupt signal, it determines the normal operation mode or the instantaneous power failure mode and configures the system driving control unit to control the operation accordingly, so that the safe operation can be performed by preventing the damage of the switching element for power factor control. will be.
Description
본 발명은 순간정전이나 이상전압 입력시에도 안전하게 동작시킬 수 있는 역률제어용 승압형 능동필터의 구동제어 회로 및 방법에 관한 것으로, 특히 순간정전이나 큰 폭의 급격한 전압강하로 출력전압이 저하될 경우 즉시 이를 검출하고 소정의 시간 후 전원이 복귀되었을 경우, 시스템의 초기 동작시작 상황과 동일하게 동작할 수 있도록 하여 역률제어를 위한 스위칭소자의 파손을 방지하도록 한 역률제어용 승압형 능동필터의 구동제어 회로 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a drive control circuit and a method of a step-up active filter for power factor control, which can be operated safely even in case of a power failure or an abnormal voltage input. In particular, when the output voltage drops due to an instantaneous power failure or a large voltage drop, The drive control circuit of the step-up active filter for power factor control, which detects this, and when the power is returned after a predetermined time, prevents damage of the switching element for power factor control by operating in the same manner as the initial operation of the system. It is about a method.
도 1은 종래 역률제어용 승압형 능동필터의 구동제어 회로 구성도로서, 이에 도시된 바와같이, 입력되는 상용 전원을 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력하는 정류부(11)와, 상기 정류부(11)에서 직류전압 공급시 스위칭신호에 의해 역률을 개선하기 위한 동작을 수행하는 승압형 컨버터부(12)와, 상기 승압형 컨버터부(12)에서 출력되는 전압을 스위칭 구동신호에 의해 교류전원으로 만들어 모터(M)에 공급하는 인버터부(13)와, 상기 승압형 컨버터부(12)의 리액터(L)로 흐르는 전류를 검출하여 입력전류를 알아내는 입력전류 검출부(18)와, 상기 승압형 컨버터부(12)의 리액터(L)로 공급되는 전압을 검출하여 입력전압을 알아내는 입력전압 검출부(17)와, 상기 인버터부(13)로 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(16)와, 상기 승압형 컨버터부(12)의 캐패시터(C1)에 걸리는 전압을 검출하여 상기 모터(M)로 공급되는 출력전압을 검출하는 출력전압 검출부(15)와, 상기 검출부(15-18)를 통해 검출한 전류 및 전압을 이용하여 역률을 조절하기 위한 스위칭 구동신호를 상기 승압형 컨버터부(12)의 역율제어용 스위칭소자(Q1)의 게이트로 출력하는 제어신호처리부(14)와, 모터(M)의 속도를 가변하기 위한 시스템 구동신호를 출력하는 시스템 구동 제어부(20)와, 상기 시스템 구동 제어부(20)에서 출력되는 시스템 구동신호에 따라 상기 인버터부(13)내 스위칭소자를 턴온 또는 턴오프시키기 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 인버터 구동부(19)로 구성된다.FIG. 1 is a block diagram of a drive control circuit of a boost active filter for power factor control. As shown in FIG. 1, the rectifier 11 rectifies an input commercial power and outputs the rectified DC voltage, and the rectifier 11. In the step-up converter unit 12 performing an operation for improving the power factor by the switching signal when the DC voltage is supplied from the motor, and the voltage output from the step-up converter unit 12 to the AC power by the switching drive signal to the motor An inverter current 13 for supplying to M, an input current detector 18 for detecting an input current by detecting a current flowing through the reactor L of the boosted converter 12, and the boosted converter (12) an input voltage detector (17) for detecting a voltage supplied to the reactor (L) to find an input voltage, a current detector (16) for detecting a current flowing through the inverter (13), and the boost type In the capacitor C1 of the converter section 12 The output voltage detection unit 15 detects the voltage and detects the output voltage supplied to the motor M, and the switching for adjusting the power factor using the current and voltage detected by the detection unit 15-18. A control signal processor 14 for outputting a drive signal to the gate of the power factor control switching element Q1 of the boost converter 12, and a system drive for outputting a system drive signal for varying the speed of the motor M; A control unit 20 and an inverter drive unit 19 for outputting a switching control signal for turning on or off the switching element in the inverter unit 13 according to a system drive signal output from the system drive control unit 20. do.
상기에서 제어신호 처리부(14)와 각 검출부(15-18)는 필터 제어부(10)이다.The control signal processor 14 and the detectors 15-18 are the filter controller 10.
이와같이 구성된 종래 기술에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Looking at the prior art configured in this way in detail as follows.
상용전원을 정류부(11)로 공급하면, 상기 정류부(11)는 상용전원을 다이오드를 이용하여 정류하고, 그 정류된 전압을 승압형 컨버터부(12)로 출력하는데, 상기 정류된 전압은 입력전원 주파수(50/60Hz)의 두배 주파수를 갖는 전압이 나온다.When the commercial power is supplied to the rectifier 11, the rectifier 11 rectifies the commercial power using a diode and outputs the rectified voltage to the boost converter 12, wherein the rectified voltage is input power. The voltage comes with a frequency twice the frequency (50/60 Hz).
이 전압을 입력으로 해서 승압형 컨버터부(12)의 스위칭소자(Q1)를 스위칭 해주면 리액터(L)에는 입력전압과 동상인 전류가 흐르고, 상용전원에서 보면 50/60Hz의 입력전압에 동상인 싸인파 전류가 흘러서 역률이 거의 1.0에 가깝게 된다.When the switching element Q1 of the step-up converter section 12 is switched using this voltage, a current in phase with the input voltage flows to the reactor L, and a sign in phase with the input voltage of 50/60 Hz is seen from the commercial power supply. The wave current flows to bring the power factor closer to 1.0.
그리고 상기 승압형 컨버터부(12)의 리액터(L)와, 다이오드(D) 및 필터용 캐패시터(C1)는 필터링하여 상기 정류부(11)의 직류전압에 포함되어 있는 교류성분을 제거한 출력전압(Vo)을 인버터부(13)로 출력한다.The reactor L and the diode D and the filter capacitor C1 of the boost converter 12 are filtered to remove the AC component included in the DC voltage of the rectifier 11. ) Is output to the inverter unit 13.
이때 상기 출력전압(Vo)은 입력전압의 피크치보다 큰 전압이 된다.At this time, the output voltage Vo becomes a voltage larger than the peak value of the input voltage.
시스템 구동 제어부(20)에서 모터(M)를 구동시키기 위한 시스템 구동신호에 해당하는 펄스폭 변조(PWM)펄스를 인버터 구동부(19)로 제공하면, 상기 인버터 구동부(19)는 상기 PWM펄스에 대응하는 스위칭신호를 인버터부(13)의 스위칭소자로제공한다.When the system driving control unit 20 provides a pulse width modulation (PWM) pulse corresponding to a system driving signal for driving the motor M to the inverter driving unit 19, the inverter driving unit 19 corresponds to the PWM pulse. The switching signal is provided to the switching element of the inverter unit 13.
이에따라 상기 인버터부(13)의 스위칭소자는 스위칭동작을 행하여 정류부(11)와 승압형 컨버터부(12)로 부터 제공되는 직류전압을 교류전원으로 변환하여 모터(M)로 제공하여 회전속도를 제어한다.Accordingly, the switching element of the inverter unit 13 performs a switching operation to convert the DC voltage provided from the rectifying unit 11 and the boost type converter unit 12 into an AC power supply to the motor M to control the rotation speed. do.
이때 필터 제어부(10)의 입력전압 검출부(17)와 입력전류 검출부(18)는 정류부(11)에서 승압형 컨버터부(12)의 리액터(L)로 공급되는 입력전압과 입력전류를 각각 검출하여 제어신호 처리부(14)로 제공하고, 전류 검출부(16)는 전류 트랜스(C.T)를 통해 전류를 입력받아 전류량을 검출하고 그 검출한 전류값을 상기 제어신호 처리부(14)로 제공한다.At this time, the input voltage detector 17 and the input current detector 18 of the filter controller 10 detect the input voltage and the input current supplied from the rectifier 11 to the reactor L of the boost converter 12. Provided to the control signal processor 14, the current detector 16 receives the current through the current transformer (CT) detects the amount of current and provides the detected current value to the control signal processor (14).
그리고 출력전압 검출부(15)는 상기 승압형 컨버터부(12)의 캐패시터(C1)에 걸리는 전압을 검출하여 상기 제어신호 처리부(14)로 제공한다.The output voltage detector 15 detects a voltage applied to the capacitor C1 of the boost converter 12 and provides the voltage to the control signal processor 14.
그러면 상기 제어신호 처리부(14)는 입력전압과 입력전류에 의해 역률을 개선하기 위한 스위칭신호를 생성하여 상기 승압형 컨버터부(12)의 스위칭소자(Q1)로 제공하고, 아울러 인버터부(13)로 제공하는 출력전압(Vo)이 설정치로 안정하게 동작하도록 제어해준다.Then, the control signal processor 14 generates a switching signal for improving the power factor based on the input voltage and the input current and provides the switching signal to the switching element Q1 of the boost converter 12, and also the inverter unit 13. Control output voltage (Vo) to operate stably at set value.
상기 스위칭소자(Q1)는 50KHz 이상의 높은 주파수로 동작하기 때문에 각 스위칭시에 리액터(L)의 전류는 전류원과 같은 역할을 한다.Since the switching element Q1 operates at a high frequency of 50 KHz or more, the current of the reactor L acts as a current source during each switching.
가령 승압형 컨버터부(12)의 스위칭소자(Q1)를 온시키면, 리액터(L)에는 정류부(11)를 통해 정류된 전압(Vin)이 걸리고, 리액터 전류(IL)는 선형적으로 상승한다.For example, when the switching element Q1 of the boost converter unit 12 is turned on, the reactor L receives the rectified voltage Vin through the rectifying unit 11, and the reactor current IL increases linearly.
이때 스위칭소자(Q1)로 흐르는 전류(IQ)는 도통된 스위칭소자(Q1)를 통해 (-)측으로 바이패스 되므로 감소하고, 다이오드(D)로 흐르는 전류(ID)는 서서히 증가한다.At this time, since the current IQ flowing to the switching element Q1 is bypassed to the (-) side through the conductive switching element Q1, the current ID flowing to the diode D gradually increases.
이때 필터용 캐패시터(C1)는 승압형 컨버터부(12)로 부터 공급되는 전압(VQ1)을 필터링하고, 그 필터링한 전압(Vo)을 부하로 공급하여 동작하도록 한다.At this time, the filter capacitor C1 filters the voltage VQ1 supplied from the boost converter 12 and supplies the filtered voltage Vo to a load to operate the filter capacitor C1.
그리고 상기 승압형 컨버터부(12)의 스위칭소자(Q1)가 오프되면, 다이오드(D)가 도통하여 리액터(L)에는 (Vo-Vin)전압이 걸리고, 리액터 전류(IL)는 선형적으로 감소한다.When the switching element Q1 of the boost converter 12 is turned off, the diode D is turned on, and the reactor L is subjected to a (Vo-Vin) voltage, and the reactor current IL is linearly reduced. do.
이 경우 입력에서 출력으로 파워를 공급하여 필터용 캐패시터(C1)를 충전하게 된다.In this case, power is supplied from the input to the output to charge the filter capacitor C1.
이때 스위칭소자(Q1)로 흐르는 전류(IQ1)는 서서히 상승하다가 소정값 이상이 되면 역으로 감소하다가 일정값이 되면 그 값을 유지하고, 다이오드(D)로 흐르는 전류(ID)는 서서히 감소하다가 0값을 유지한다.At this time, the current IQ1 flowing to the switching element Q1 gradually rises and then decreases inversely when it exceeds a predetermined value, and maintains the value when the current reaches a predetermined value, and the current ID flowing to the diode D gradually decreases to zero. Keep the value.
상기에서와 같은 동작을 반복하여 리액터 전류(IL)가 입력전압의 모양을 추종하도록 역률을 개선한다.By repeating the above operation, the power factor is improved so that the reactor current IL follows the shape of the input voltage.
이와같은 동작으로 전압변동에 상관없이 항상 일정한 인버터 입력전압에 의해 효율좋게 동작할 수 있음은 물론 동작 역율이 거의 1이고, 전류고조파도 국제규격(IEC1000-3)을 만족할 수 있는 성능을 갖출 수 있다.In this way, the inverter can operate efficiently with a constant inverter input voltage regardless of voltage fluctuations, and its operating power factor is almost 1, and current harmonics can satisfy the international standard (IEC1000-3). .
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 입력전압의 주기 사이클이 순간적인 정전이 발생하여 끊어지는 경우 필터용 캐패시터의 전압은 부하가 클수록 급격히 떨어지게 된다. 이런 과정에서 다시 전원이 공급되면, 리액터와 다이오드 및 스위칭소자로 이루어진 능동필터는 소정의 목표전압에 대해 오차가 커져서 이를 맞추기 위해 과전류를 흐르게 한다. 이때 전류가 스위칭소자의 정격을 넘게되면 상기 스위칭소자가 파손되는 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, when the cycle of the input voltage is interrupted by a momentary power failure, the voltage of the filter capacitor drops rapidly as the load increases. When power is supplied again in this process, an active filter consisting of a reactor, a diode, and a switching element causes an error to increase with respect to a predetermined target voltage, thereby causing an overcurrent to flow. At this time, if the current exceeds the rating of the switching device there is a problem that the switching device is broken.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 순간정전이나 큰 폭의 급격한 전압강하로 출력전압이 저하할 경우, 즉시 이를 검출하고 소정의 시간 후 전원이 복귀되었을 경우 초기 동작시작 상황과 동일하게 동작할 수 있도록 하여 역률제어를 위한 스위칭소자의 파손을 방지할 수 있도록 한 역률제어용 승압형 능동필터의 구동제어 회로 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the conventional problems as described above is to immediately detect when the output voltage decreases due to a momentary power failure or a sudden sudden voltage drop, and to start the initial operation when the power is returned after a predetermined time. The present invention provides a drive control circuit and a method of a step-up active filter for power factor control that can operate in the same manner as the situation to prevent breakage of a switching element for power factor control.
본 발명의 다른 목적은 스위칭소자의 파손을 방지하여 안전한 동작을 진행할 수 있도록 한 역률제어용 승압형 능동필터의 구동제어 회로 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a drive control circuit and method for a step-up active filter for power factor control, which prevents damage to a switching device so that a safe operation can be performed.
도 1은 종래 역률제어용 승압형 능동필터의 구동제어 회로 구성도.1 is a configuration diagram of a drive control circuit of a boost active filter for power factor control according to the related art.
도 2는 본 발명 역률제어용 승압형 능동필터의 구동제어 회로 구성도.2 is a block diagram of a drive control circuit of the boost active filter for power factor control of the present invention;
도 3은 도 2에서, 각 부의 입출력 파형도.3 is an input / output waveform diagram of each part in FIG. 2;
도 4는 도 3에서, 인터럽트 루틴을 보여주는 흐름도.4 is a flow chart showing an interrupt routine in FIG.
도 5는 본 발명 역률제어용 승압형 능동필터의 구동제어 방법에 대한 동작 흐름도.5 is an operation flowchart of a drive control method of a boost type active filter for power factor control according to the present invention;
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
20 : 필터 제어부 21 : 정류부20: filter control unit 21: rectifier
22 : 승압형 컨버터부 23 : 인버터부22: step-up converter unit 23: inverter unit
24 : 제어신호 처리부 25 : 출력전압 검출부24: control signal processor 25: output voltage detector
26 : 전류 검출부 27 : 입력전압 검출부26: current detector 27: input voltage detector
28 : 입력전류 검출부 29 : 인버터 구동부28: input current detector 29: inverter drive unit
30 : 시스템 구동 제어부 31 : 스위치부30: system drive control unit 31: switch unit
32 : 제1비교부 33 : 제2비교부32: first comparison 33: second comparison
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력되는 상용 전원을 정류하는 정류부로 부터 직류전압 공급시 스위칭신호에 의해 역률을 개선하기 위한 동작을 수행하는 승압형 컨버터부와, 상기 승압형 컨버터부의 출력전압을 스위칭 구동신호에 의해 교류전원으로 만들어 모터에 공급하는 인버터부와, 상기 승압형 컨버터부에 입력되는 전류 및 전압 그리고 승압형 컨버터부의 출력전압을 검출하여 역률을 제어하기 위한 스위칭신호를 제공함과 아울러 그 승압형 컨버터부의 출력전압이 일정하도록 제어하는 필터 제어부와, 모터의 속도를 가변하기 위한 시스템 구동신호와 상기 필터 제어부의 전원을 단속하기 위한 제어신호를 출력하는 시스템 구동 제어부와, 상기 시스템 구동 제어부에서 출력되는 시스템 구동신호에 따라 상기 인버터부내 스위칭소자를 턴온 또는 턴오프시키기 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 인버터 구동부와, 상기 시스템 구동 제어부에서 출력되는 제어신호에 따라 상기 필터 제어부로 공급되는 전원을 단속하는 스위치부와, 상기 승압형 컨버터부에서 출력되는 출력전압과 소정의 값(α)을 비교하여 상기 시스템 구동 제어부로 인터럽트 신호를 발생시키는 제1비교부와, 상기 승압형 컨버터부에서 출력되는 출력전압과 소정의 값(β)을 비교하여 결과를 상기 시스템 구동 제어부로 제공하는 제2비교부로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a step-up converter for performing an operation for improving the power factor by a switching signal when supplying a DC voltage from the rectifier for rectifying the commercial power input to the input voltage, and the output voltage of the step-up converter By providing a switching signal for controlling the power factor by detecting the inverter and the inverter to be supplied to the motor by the switching drive signal to the motor, the current and voltage input to the boost converter, and the output voltage of the boost converter. A filter control unit for controlling the output voltage of the boost converter unit to be constant, a system drive control unit for outputting a system driving signal for varying the speed of the motor, and a control signal for controlling the power supply of the filter control unit, and the system driving control unit Switching element in the inverter according to the output system drive signal An inverter driver which outputs a switching control signal for turning on or off, a switch unit which regulates power supplied to the filter control unit according to a control signal output from the system driving control unit, and an output output from the boost converter unit A first comparison unit for generating an interrupt signal to the system driving control unit by comparing a voltage with a predetermined value α, and comparing the output voltage output from the boost type converter unit with a predetermined value β to obtain a result. And a second comparing unit provided to the system driving control unit.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명 역률제어용 승압형 능동필터의 구동제어 회로에 대한 구성도로서, 이에 도시한 바와같이, 입력되는 상용 전원을 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력하는 정류부(21)와, 상기 정류부(21)에서 직류전압 공급시 스위칭신호에 의해 역률을 개선하기 위한 동작을 수행하는 승압형 컨버터부(22)와, 상기 승압형 컨버터부(22)에서 출력되는 전압을 스위칭 구동신호에 의해 교류전원으로 만들어 모터(M)에 공급하는 인버터부(23)와, 상기 승압형 컨버터부(22)에 입력되는 전류 및 전압 그리고 상기 승압형 컨버터부(22)에서 출력되는 전압을 검출하여 역률을 제어하기 위한 스위칭신호를 상기 승압형 컨버터부(22)로 제공함과 아울러 그 승압형컨버터부(22)의 출력전압이 일정하도록 제어하는 필터 제어부(20)와, 모터의 속도를 가변하기 위한 시스템 구동신호와 상기 필터 제어부(20)의 전원을 단속하기 위한 제어신호를 출력하는 시스템 구동 제어부(30)와, 상기 시스템 구동 제어부(30)에서 출력되는 시스템 구동신호에 따라 상기 인버터부(23)내 스위칭소자의 턴온 또는 턴오프시키기 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 인버터 구동부(29)와, 상기 시스템 구동 제어부(30)에서 출력되는 제어신호에 따라 상기 필터 제어부(20)로 공급되는 전원을 단속하는 스위치부(31)와, 상기 승압형 컨버터부(22)에서 출력되는 출력전압(Vo)과 소정의 값(α)을 비교하여 상기 시스템 구동 제어부(30)로 인터럽트 신호를 발생시키는 제1비교부(32)와, 상기 승압형 컨버터부(22)에서 출력되는 출력전압(Vo)과 소정의 값(β)을 비교하여 결과를 상기 시스템 구동 제어부(30)로 제공하는 제2비교부(33)로 구성한다.2 is a configuration diagram of a drive control circuit of a boost active filter for power factor control according to the present invention. As shown in FIG. 2, the rectifier 21 rectifies the input commercial power and outputs the rectified DC voltage. In step 21, the boost converter unit 22 performs an operation for improving the power factor by the switching signal when the DC voltage is supplied, and the voltage output from the boost converter unit 22 is converted into an AC power supply by a switching drive signal. To control the power factor by detecting the inverter unit 23, the current and voltage input to the boost converter unit 22, and the voltage output from the boost converter unit 22. A filter control unit 20 which provides a switching signal for the boost type converter unit 22 and controls the output voltage of the boost type converter unit 22 to be constant, and a system drive for varying the speed of the motor. Switching in the inverter unit 23 in accordance with a system drive control unit 30 for outputting a control signal for controlling the call and the power of the filter control unit 20, and the system drive signal output from the system drive control unit 30 Inverter driver 29 for outputting a switching control signal for turning on or off the device, and a switch unit for intermitting the power supplied to the filter control unit 20 according to the control signal output from the system drive control unit 30 And a first comparison unit 32 for generating an interrupt signal to the system driving controller 30 by comparing the output voltage Vo output from the boost type converter unit 22 with a predetermined value α. ) And a second comparison unit 33 which compares the output voltage Vo output from the boost type converter unit 22 with a predetermined value β and provides a result to the system driving controller 30. do.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.
전원단을 통해 상용전원을 공급하면, 이를 정류부(21)에서 받아 필터링하고 이 필터링하여 얻은 직류전압을 승압형 컨버터부(22)로 제공한다.When the commercial power is supplied through the power stage, the rectification unit 21 receives the filtered power and provides the DC voltage obtained by the filtering to the boost type converter unit 22.
이때 승압형 컨버터부(22)의 동작은 우선 시스템 구동 제어부(30)에서 시스템을 동작시킬 경우 인버터부(23)를 동작시키기 위한 펄스폭 변조(PWM)펄스를 인버터 구동부(29)로 출력한다.At this time, the operation of the boost type converter unit 22 first outputs a pulse width modulation (PWM) pulse for operating the inverter unit 23 when the system driving control unit 30 operates the system to the inverter driving unit 29.
그러면 상기 인버터 구동부(29)는 펄스폭을 조절하여 인버터부(23)의 스위칭소자를 온 또는 오프시키기 위한 스위칭 구동신호를 상기 인버터부(23)로 공급한다.Then, the inverter driver 29 supplies a switching drive signal for turning on or off the switching element of the inverter unit 23 by adjusting the pulse width to the inverter unit 23.
또한 상기 시스템 구동 제어부(30)는 필터링 동작을 수행하지 않도록 하기 위하여 스위치부(31)로 하이신호를 공급한다.In addition, the system driving controller 30 supplies a high signal to the switch unit 31 so as not to perform the filtering operation.
그러면 상기 스위치부(31)의 트랜지스터(Q3)는 턴온되어 전원전압단(Vcc)의 고전위가 저항(R3)과 트랜지스터(Q3)를 통해 접지측으로 바이패스된다.Then, the transistor Q3 of the switch unit 31 is turned on so that the high potential of the power supply voltage terminal Vcc is bypassed to the ground side through the resistor R3 and the transistor Q3.
따라서 저항(R4)과 다이오드(D1)를 통해 필터 제어부(20)의 인에이블단자(Enable)로 저전위신호가 인가되어, 상기 필터 제어부(20)는 동작하지 않게 된다.Therefore, the low potential signal is applied to the enable terminal (Enable) of the filter control unit 20 through the resistor R4 and the diode D1, so that the filter control unit 20 does not operate.
그러면 승압형 컨버터부(22)의 스위칭소자(Q2)는 오프상태가 된다.Then, the switching element Q2 of the boost converter section 22 is turned off.
따라서 초기전류의 경로는 승압형 컨버터부(22)의 리액터(L)와 다이오드(D)를 거쳐서 필터용 캐패시터(C2)로 전달된다.Therefore, the initial current path is transmitted to the filter capacitor C2 through the reactor L and the diode D of the boost converter 22.
전달된 전류는 필터용 캐패시터(C2)를 충전시켜서 출력전압(Vo)을 상승시키고 결국 입력전압의 피크치까지 전압이 상승된다.The transmitted current charges the filter capacitor C2 to increase the output voltage Vo and eventually increases to the peak value of the input voltage.
이때 시스템 구동 제어부(30)는 스위치부(31)로 로우신호를 출력한다.At this time, the system driving controller 30 outputs a low signal to the switch unit 31.
그러면 상기 스위치부(31)의 트랜지스터(Q3)는 턴오프되어 저항(R3,R4)과 다이오드(D1)를 통해 필터 제어부(20)의 인에이블단자(Enable)로 고전위신호가 인가되어, 상기 필터 제어부(20)가 동작 가능한 상태로 된다.Then, the transistor Q3 of the switch unit 31 is turned off, and a high potential signal is applied to the enable terminal (Enable) of the filter control unit 20 through the resistors R3 and R4 and the diode D1. The filter control unit 20 is in an operable state.
상기 필터 제어부(20)가 동작 가능한 상태가 되면 출력전압 검출부(25)는 승압형 컨버터부(22)의 필터용 캐패시터(C2)에 걸리는 출력전압(Vo)을 검출하고, 전류 검출부(26)는 정류부(21)와 인버터부(23) 사이의 전류검출기(CT)를 통해 부하에흐르는 전류를 검출하고, 또한 입력 전압, 전류검출부(27)(28)는 승압형 컨버터부(22)의 리액터(L)로 흐르는 입력전압과 입력전류를 각각 검출하여 제어신호 처리부(24)로 제공한다.When the filter control unit 20 is in an operable state, the output voltage detection unit 25 detects the output voltage Vo applied to the filter capacitor C2 of the boost type converter unit 22, and the current detection unit 26 The current flowing through the load is detected through the current detector CT between the rectifier 21 and the inverter unit 23, and the input voltage and the current detectors 27 and 28 are reactors of the boost converter unit 22. The input voltage and the input current flowing to L) are respectively detected and provided to the control signal processor 24.
그러면 상기 제어신호 처리부(24)는 각 검출부(25-28)에서 전달받은 전류 및 전압에 의해 역률 제어를 위한 신호를 승압형 컨버터부(22)의 스위칭소자(Q2)로 제공하여 온시킨다.Then, the control signal processing unit 24 supplies a signal for power factor control to the switching element Q2 of the boost type converter unit 22 by the current and voltage transmitted from each detection unit 25-28.
이에따라 역률개선 동작이 시작되고, 이 순간에는 이미 필터용 캐패시터(C2)에 전압이 존재하여 충전용 돌입전류는 흐르지 않으므로 스위칭소자의 손실이나 파손의 문제는 발생하지 않는다.Accordingly, the power factor improving operation starts, and at this moment, since the voltage is already present in the filter capacitor C2 and the charging inrush current does not flow, there is no problem of loss or damage of the switching element.
그러나 시스템 동작중에 순간적인 정전이나 큰 폭의 급격한 입력전압 강하가 일어나는 경우 필터용 캐패시터(C2)에 충전에너지를 전달할 수 없어 도 3의 (b)에서와 같이 필터용 캐패시터(C2)의 출력전압(Vo)이 저하된다.However, if a momentary power failure or a large sudden drop in input voltage occurs during system operation, the charging energy cannot be transferred to the filter capacitor C2. As shown in FIG. 3B, the output voltage of the filter capacitor C2 ( Vo) is degraded.
이러한 현상은 동작출력이 클수록 빠르게 저하한다.This phenomenon decreases rapidly as the operation output increases.
이때 제1비교부(32)와 제2비교부(33)는 상기 출력전압(Vo)을 그의 소정의 비교값(α)(β)과 각각 비교한다.At this time, the first comparison unit 32 and the second comparison unit 33 compare the output voltage Vo with its predetermined comparison value α and β, respectively.
여기서 정상동작일 경우 필터용 캐패시터(C2)의 출력전압(Vo)은 상기 제1비교부(32)의 비교기준전압(α) 보다 큰 값을 유지한다.In this case, the output voltage Vo of the filter capacitor C2 maintains a value greater than the comparison reference voltage α of the first comparator 32.
즉, 상기 제1비교부(32)의 비교기(32a)는 상기 필터용 캐패시터(C2)의 출력전압(Vo)은 비반전단자(+)로 입력받고, 저항(R7,R8)에 의해 설정된 기준전압(α)은 반전단자(-)로 각각 입력받아 비교한다.That is, the comparator 32a of the first comparator 32 receives the output voltage Vo of the filter capacitor C2 as the non-inverting terminal (+) and sets the reference set by the resistors R7 and R8. The voltage α is input to the inverting terminal (-) and compared.
비교 결과, 필터용 캐패시터(C2)의 출력전압(Vo)이 기준전압(α) 보다 작아지는 경우 비교기(32a)는 도 3의 (c)에 도시한 바와같은 로우상태의 인터럽트 신호를 시스템 구동 제어부(30)의 인터럽트단자()로 출력한다.As a result of the comparison, when the output voltage Vo of the filter capacitor C2 becomes smaller than the reference voltage α, the comparator 32a outputs a low interrupt signal as shown in FIG. 30 interrupt terminal ( )
그리고, 상기 제2비교부(33)의 비교기(33a)는 상기 필터용 캐패시터(C2)의 출력전압(Vo)을 반전단자(-)로 입력받고, 저항(R12,R13)에 의해 설정된 기준전압(β)은 비반전단자(+)로 각각 입력받아 비교한다.The comparator 33a of the second comparison unit 33 receives the output voltage Vo of the filter capacitor C2 as an inverting terminal (−) and sets the reference voltage set by the resistors R12 and R13. (β) is input to each of the non-inverting terminals (+) and compared.
이렇게 비교할 결과를 상기 시스템 구동 제어부(30)의 b단자로 출력한다.The result to be compared is output to terminal b of the system driving controller 30.
이때 상기 로우상태의 인터럽트 신호를 입력받은 시스템 구동 제어부(30)는 도 4에 도시한 인터럽트 루틴을 수행한다.At this time, the system driving control unit 30 receiving the low interrupt signal performs the interrupt routine shown in FIG. 4.
상기 인터럽트 루틴 수행을 살펴보면, 출력포트(a)를 통해서 스위치부(31)로 하이신호를 출력하여 필터 제어부(20)로 공급되는 전원을 차단하여 디스에이블상태로 만든다.(S41)Looking at the execution of the interrupt routine, by outputting a high signal to the switch unit 31 through the output port (a) to cut off the power supplied to the filter control unit 20 to make a disabled state (S41).
그런다음 플래그 비트(DIP flag)를 셋트시켜 메인 루틴에서 순간정전이 발생했음을 알린다.(S42)Then set a flag bit (DIP flag) to indicate that a momentary power interruption occurred in the main routine (S42).
이후에 전원의 복귀여부를 일정시간 안에 판단하기 위하여 타이머를 동작시킨다.(S43)After that, the timer is operated to determine whether the power is returned within a predetermined time (S43).
이와같은 인터럽트 루틴을 수행할 때, 도 5에 도시한 메인 루틴에서는 플래그 비트(DIP flag)가 셋트인지 리셋트인지를 판단한다.(S51)When performing such an interrupt routine, the main routine shown in FIG. 5 determines whether the flag bit (DIP flag) is set or reset (S51).
판단 결과, 플래그 비트(DIP flag)가 리셋트일 경우 순간정전이 없는 정상환경이므로 정상동작을 계속해서 진행시킨다.As a result of the determination, when the DIP flag is reset, the normal operation is continued since there is no normal power failure.
그리고 S51단계에서 셋트일 경우 순간정전이 발생한 것으로 판단하고, 이때는 입력포트(b)의 값을 읽어들여 전원이 입력되었는지의 여부를 판단한다.(S52)If it is set in step S51, it is determined that a momentary power failure has occurred, and in this case, it is determined whether power is input by reading the value of the input port b.
상기 S52 단계에서 읽어들인 입력포트(b)의 값이 로우상태일 경우 아직 전원이 복귀되지 않은 경우이므로 이때는 다시 타이머를 통해 정전에 의해 동작을 중단할 것인지 대기해야 할 것인지를 판단한다.(S53)If the value of the input port b read in step S52 is low, the power is not yet restored. At this time, it is determined whether to stop the operation by a power failure or to wait by the timer again (S53).
가령 소정의 시간()이 경과되지 않았을 경우는 상기 S52단계로 진행하여 입력포트(b)의 입력레벨을 판단하도록 하고, 상기 소정의 시간()이 경과했을 경우는 정전으로 판단하여 이에 대한 처리루틴으로 간다.Like a certain amount of time If the elapsed time has not elapsed, the flow proceeds to step S52 to determine the input level of the input port b. If the elapsed time is passed, it is determined that the power failure has occurred and the processing routine for this is determined.
그리고, 상기 S52단계에서 입력포트(b)의 값이 하이상태일 경우, 출력포트(a)로 로우신호를 출력하여 스위치부(31)에서 고전위신호가 필터 제어부(20)의 인에이블 단자(Enable)로 인가하여 상기 필터 제어부(20)가 동작하도록 한다.(S54)When the value of the input port b is high in step S52, a low signal is output to the output port a so that the high potential signal is turned on by the switch unit 31. Enable to enable the filter control unit 20 to operate (S54).
이와같이 필터 제어부(20)를 인에이블 시킨 후 타이머를 정지시키고(S55), 플래그 비트(DIP flag)를 리셋시켜 정상동작으로 수행하도록 한다.(S56)In this way, after enabling the filter control unit 20, the timer is stopped (S55), and the flag bit (DIP flag) is reset to perform normal operation.
이상에서와 같은 동작으로 순간정전이나 큰 폭의 급격한 전압강하로 출력전압이 저하될 경우 즉시 이를 검출하고 소정의 시간 후 전원이 복귀되었을 경우, 시스템의 초기 동작시작 상황과 동일하게 동작할 수 있도록 하여 역률제어를 위한 스위칭소자의 파손을 방지하도록 하고, 결국 안전한 동작을 진행할 수 있도록 한다.If the output voltage drops due to momentary power interruption or large voltage drop due to the above operation, it is immediately detected and when the power is returned after a predetermined time, it can operate in the same way as the initial operation of the system. It is possible to prevent damage of the switching element for power factor control, and thus to allow safe operation to proceed.
따라서, 본 발명은 순간정전 등 입력전압의 이상시에도 동작 중지없이 안전하게 동작시킬 수 있도록 하여 동작 신뢰성을 향상시키도록 한 효과가 있다.Therefore, the present invention has the effect of improving the operation reliability by allowing to operate safely even when the input voltage, such as instantaneous power failure, without stopping.
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