KR100574695B1 - Digital uninterruptible power supply system - Google Patents

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KR100574695B1
KR100574695B1 KR1020060008505A KR20060008505A KR100574695B1 KR 100574695 B1 KR100574695 B1 KR 100574695B1 KR 1020060008505 A KR1020060008505 A KR 1020060008505A KR 20060008505 A KR20060008505 A KR 20060008505A KR 100574695 B1 KR100574695 B1 KR 100574695B1
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백석민
김성조
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국제통신공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 디지털 유피에스(UPS ; uninterruptible power supply) 시스템에 관한 것으로서, 입력을 부하측으로 출력하는 제1트랜스포머, 제1트랜스포머의 2차측 코일을 제어하여 전압자동제어(AVR)기능을 구현하기 위한 쵸퍼회로, 그 쵸퍼회로를 제어하는 제1인버터, 부하측 출력을 피드백받거나 부하측으로 밧데리 전원을 출력하는 제2트랜스포머, 그 제2트랜스포머를 통해 밧데리로 전원의 충전 및 밧데리 전원의 출력을 제어하는 A/D-D/A컨버터인 제2인버터 및 밧데리와, 상기 제1, 제2인버터의 게이트 제어를 하는 게이트 드라이버, PWM신호에 의해 상기 게이트 드라이버를 통해 제1인버터와 제2인버터를 제어함과 아울러 시스템 전체를 제어하는 기능들이 프로그램으로 설치되어 있는 마이크로프로세서 및 고속 검출부, 온도센서, 경보기, 키패드, LCD등이 포함되어 구성되는 유피에스 시스템을 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital uninterruptible power supply (UPS) system, wherein a chopper for implementing a voltage automatic control (AVR) function by controlling a secondary transformer of a first transformer and a first transformer that outputs an input to a load side. Circuit, a first inverter that controls the chopper circuit, a second transformer that receives feedback from the load side output or outputs the battery power to the load side, and an A / DD that controls the charging of the power supply to the battery and the output of the battery power supply through the second transformer. The first inverter and the second inverter through the gate driver by the second inverter and the battery, a gate driver for controlling the gate of the first and second inverter, PWM signal, and the entire system It includes a microprocessor, high-speed detector, temperature sensor, alarm, keypad, LCD, etc., which are programmed to control functions. To provide a configured UPS system.

유피에스, 고효율, AVR, 역률, PWM UPS, high efficiency, AVR, power factor, PWM

Description

디지털 유피에스 시스템{Digital uninterruptible power supply system}Digital uninterruptible power supply system

도 1은 본 발명에 의한 실시예를 보인 유피에스 시스템 구성도.1 is a configuration of a UPS system showing an embodiment according to the present invention.

도 2는 도 1의 마이크로 프로세서의 내부 기능 블록도.2 is an internal functional block diagram of the microprocessor of FIG.

도 3은 본 발명에 의한 유피에스 시스템의 다른 실시예 구성도.Figure 3 is another embodiment configuration of the UPS system according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 유피에스 시스템의 간략 회로도.4 is a simplified circuit diagram of a UPS system according to the present invention.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 의한 유피에스 시스템의 각 동작모드별 전원 흐름 경로를 보인 설명도.5A to 5F are explanatory diagrams showing power flow paths for respective operation modes of the UPS system according to the present invention;

도 6은 본 발명에 의한 유피에스 시스템의 키패드 및 LCD의 콘트롤판넬 예시도.Figure 6 is an exemplary control panel of the keypad and LCD of the UPS system according to the present invention.

도 7는 종래기술에 의한 UPS/AVR 복합전원장치의 블록도.7 is a block diagram of a UPS / AVR combined power supply according to the prior art.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10 : 제1트랜스포머 11 : 입력 스위치10: first transformer 11: input switch

12 : SCR 20 : 쵸퍼회로12: SCR 20: Chopper Circuit

30 : 제1인버터 40 : 밧데리30: first inverter 40: battery

50 : 제2인버터 60 : 제2트랜스포머50: second inverter 60: second transformer

70 : 게이트 드라이버 80 : 고속검출부70: gate driver 80: high speed detection unit

90 : 마이크로프로세서 91 : PWM발생부90: microprocessor 91: PWM generator

92 : 출력전압 제어부 93 : 주제어부92: output voltage control unit 93: main control unit

94 : 밧데리 충전제어부 95 : 라인 전압모니터링부94: battery charge control unit 95: line voltage monitoring unit

96 : 모드별 설정부 100 : 키패드96: mode setting unit 100: keypad

110 : LCD 120 : 입/출력 제어기110: LCD 120: input / output controller

본 발명은 디지털 유피에스(UPS ; uninterruptible power supply) 시스템에 관한 것으로서, 제어기능을 소프트웨어화 하여 고효율 고기능의 온라인 유피에스로서 인버터 출력전압을 정전압으로 제어하면서 출력전력은 라인으로부터 공급되도록 출력과 입력과의 완충 전압을 제어하는 전압자동제어(Automatic voltage regulator : 이하, 'AVR'이라 함) 기능을 수행하고 키패드로 모든 기능 변수의 설정을 할 수 있도록 한 직병렬형 단상 온라인 디지털 유피에스 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital uninterruptible power supply (UPS) system, which is a high-efficiency, high-performance online UPS that controls the inverter output voltage to a constant voltage while outputting the output and the input and outputs from a line. The present invention relates to a series-parallel single-phase online digital PC system that performs an automatic voltage regulator (hereinafter referred to as 'AVR') function to control the buffer voltage of the controller and allows setting of all function variables using a keypad. .

일반적으로 중대형 정보처리장치의 경우에는 정전사태와 같은 전원공급의 중단시, 무정전 전원공급장치(Uninterrupted Power Supply; 이하 UPS라 칭한다)의 전원이 공급되도록 함으로써 정전과 같은 비상시에 작업중인 데이터가 유실되는 문제를 대비하고 있다. In general, in the case of medium and large information processing devices, when the power supply is interrupted such as a power failure, the data of the uninterrupted power supply (hereinafter referred to as a UPS) is supplied so that working data is lost during an emergency such as a power failure. I am preparing for a problem.

즉, 일반적으로 컴퓨터는 작업 중인 데이터를 램(RAM)에 저장하고 있으므로 작업 중에 전원 공급이 중단되면 작업 중에 있던 많은 데이터들이 사라져 버리며, 이들 데이터를 복원할 수 있는 방법이 없으므로 재 작업을 하여야 하는 불편이 있다. 그래서 대형 컴퓨터와 같이 중요한 작업을 하는 컴퓨터 시스템에서는 무정전 전원 공급 장치(UPS)를 설치하여 전력회사로부터의 전원이 공급 중단되는 경우가 발생되어도 컴퓨터에는 계속 전원이 공급될 수 있도록 하고 있다.That is, in general, computers store working data in RAM, so if power is interrupted during work, many data in the work disappears and there is no way to restore the data. There is this. Therefore, in computer systems that perform important tasks such as large computers, an uninterruptible power supply (UPS) is installed so that the computer can be supplied with power even when the power supply from the power company is interrupted.

한편, 개인용 컴퓨터(PC)에서도 작업 도중 정전으로 인한 불의의 사고에 대처하기 위한 UPS의 필요성은 동일하지만, 기존의 UPS는 가격이 비싸고 부피가 커서 별도의 설치 공간이 필요하여 쉽게 사용되지 못하고 있기는 하나, 최근에는 개인용 컴퓨터 등의 급속한 보급으로 인하여 사무실 및 가정에서도 상기한 UPS의 필요성 및 그 활용도가 높아지고 있는 실정이다.On the other hand, even in a personal computer (PC), the need for a UPS to cope with unforeseen accidents due to a power outage during work is the same, but the conventional UPS is expensive and bulky and requires a separate installation space is not easily used However, in recent years, due to the rapid spread of personal computers, the necessity and utilization of the above-mentioned UPS are increasing in offices and homes.

또한, AVR(Automatic Voltage Regulator)은 입력 전압의 변동에 의해 생기는 불규칙한 전압을 일정하게 출력하는 장치로서, 주로 상기한 UPS와 함께 사용되어 정전보상기능과 전압조정기능 등을 동시에 활용하게 되므로, 최근에는 이러한 UPS와 AVR의 기능을 함께 갖는 다양한 제품들이 개발되고 있다.In addition, the AVR (Automatic Voltage Regulator) is a device that constantly outputs irregular voltage caused by the change of the input voltage. It is mainly used with the UPS, and thus the power failure compensation function and the voltage regulation function are used simultaneously. Various products having the functions of the UPS and the AVR are being developed.

도 7은 종래기술에 의한 UPS/AVR 복합전원장치의 블록도이다.7 is a block diagram of a UPS / AVR combined power supply according to the prior art.

도 7에 도시된 바와 같이 종래기술에 의한 UPS/AVR 복합전원장치는, 상용교류전원을 직류로 변환하는 A/D컨버터(4)와, 상기 직류전원을 교류전력으로 변환하여 부하에 공급하는 D/A인버터(7)와, 상기 상용전원을 직류로 변환하여 배터리(BATT)를 충전시키는 충전기(5)와, 정전압을 유지하기 위한 DC-DC컨버터(6)와, 상기 D/A인버터(7)의 이상시 또는 과부하시에 대비하여 상용교류전원 또는 D/A인버터(7)의 교류전원을 출력교류전원으로 하여 선택적으로 외부 시스템으로 인가하는 동기절체 스위치부(8) 및 입력전원을 감시하여 상기 동기절체 스위치부(8)의 동작을 제어하는 CPU(1)으로 구성된다. 도면에서 미설명부호 2는 배터리(BATT)의 충전상태와 전원공급상태 등을 표시하기 위한 전면 패널, 3 및 9는 노이즈 필터, 그리고 D는 다이오드이다.As shown in FIG. 7, the UPS / AVR composite power supply according to the related art includes an A / D converter 4 for converting a commercial AC power into a DC, and a D for converting the DC power into AC power to supply a load. / A inverter (7), a charger (5) for converting the commercial power into direct current to charge a battery (BATT), a DC-DC converter (6) for maintaining a constant voltage, and the D / A inverter (7) In case of abnormality or overload, monitor the synchronous transfer switch (8) and input power selectively applied to the external system by using AC power of commercial AC power or D / A inverter (7) as output AC power. It consists of CPU1 which controls the operation | movement of the said synchronous transfer switch part 8. As shown in FIG. In the drawing, reference numeral 2 denotes a front panel for indicating a charging state and a power supply state of the battery Batt, 3 and 9 are noise filters, and D is a diode.

이하, 상기와 같은 종래 UPS/AVR 복합전원장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the conventional UPS / AVR combined power supply device will be described.

먼저, 입력단자를 거쳐 입력된 상용교류전원은 정상동작시에 A/D컨버터(4)에서 직류전원으로 변환되고, 이는 충전기(5)에 구비된 다수의 배터리(BATT)를 충전한다. 또한, 상기 A/D컨버터(4)의 직류전원은 다시 D/A인버터(7)에서 교류전원으로 변환되어 동기절체 스위치부(8) 및 복수의 출력단자를 통해 외부의 시스템에 인가된다. 이때, DC-DC컨버터(6)는 단계적으로 저전압과 과전압을 조정하여 입력 전압의 변동에 의해 생기는 불규칙한 전압을 일정하게 하여 출력한다.First, the commercial AC power input via the input terminal is converted from the A / D converter 4 to the DC power in normal operation, which charges a plurality of batteries BATT included in the charger 5. In addition, the DC power of the A / D converter 4 is converted into the AC power in the D / A inverter 7 and applied to the external system through the synchronous transfer switch unit 8 and the plurality of output terminals. At this time, the DC-DC converter 6 adjusts the low voltage and the overvoltage step by step to uniformly output the irregular voltage caused by the change of the input voltage.

상기와 같은 상태에서 상용교류전원이 정전되면 상기 소정의 전압을 충전한 배터리(BATT)의 직류전원이 DC-DC컨버터(6) 및 다이오드(D)를 거친 후, D/A인버터(7)에서 교류전원으로 변환되고, 동기절체 스위치부(8)를 통해 외부의 시스템으로 인가됨으로써, 그 외부의 시스템은 정전에도 불구하고 안정된 동작을 할 수 있게 된다.When commercial AC power is interrupted in the above state, the DC power of the battery BAT charged with the predetermined voltage passes through the DC-DC converter 6 and the diode D, and then in the D / A inverter 7. By being converted into AC power and applied to an external system through the synchronous transfer switch section 8, the external system can operate stably despite a power failure.

이와 같은 동작중에 다시 상용 교류전원이 인가되면, 충전기(5)는 다시 배터리(BATT)를 충전하게 된다.If the commercial AC power is applied again during this operation, the charger 5 again charges the battery BATT.

또한, 상기 D/A인버터(7)에 이상이 발생한 경우에는 CPU(1)에서 이를 감지하 여 동기절체 스위치부(8)의 절체 동작에 의해 상용 교류전원을 직접 외부의 시스템에 바이패스(bypass)시켜 인가하게 되며, 이때는 전면 패널(2)에 축전지상태를 보아 사용자가 이상이 발생함을 인식할 수 있다.In addition, when an abnormality occurs in the D / A inverter 7, the CPU 1 detects this and bypasses the commercial AC power supply directly to an external system by the switching operation of the synchronous transfer switch unit 8. In this case, the user may recognize that an abnormality occurs by looking at the battery state on the front panel 2.

이와 같은 종래기술에 의하면, 예로서 컴퓨터 한대의 시스템에도 컴퓨터 본체와 모니터, 프린터, 디지타이저, 허브, 플로터, 외장형 모뎀 등이 있는데, 이중에는 정전시에 전원 보상을 필요로 하는 것과 필요로 하지 않는 것이 있는 한편, 전원이 불규칙한 것에는 약한 장비가 있기 때문에 UPS와 AVR 기능이 함께 사용함으로써, UPS와 AVR을 따로 구입하지 않아 비싼 비용을 치르지 않아도 되는 장점이 있다.According to the prior art, for example, a single computer system includes a computer main body, a monitor, a printer, a digitizer, a hub, a plotter, an external modem, and the like, which requires and does not require power compensation during a power failure. On the other hand, because there are weak equipment in the irregular power supply, by using the UPS and the AVR function, there is an advantage that you do not have to pay expensive costs because you do not purchase the UPS and AVR separately.

그러나, 종래의 무정전 전원장치는, 상용라인 측면에서 보면 무정전 전원장치로 말미암아 상용라인의 효율저하, 고조파노이즈 발생, 역률왜곡등 도리어 전원라인의 신뢰성을 떨어뜨리는 일이 많이 발생하고 있다. 특히 최근 발생하는 용량성 부하 증가로 말미암아 고조파 전류로 인한 발전소에 장애가 나타나고 있으며, 피크 전력의 문제가 심각해져 무정전 전원장치 자체로 말미암은 문제에 대한 대책이 매우 필요한 상황이다.However, in the conventional uninterruptible power supply, the uninterruptible power supply has caused a lot of deterioration in the reliability of the power supply line, such as deterioration of efficiency of the commercial line, generation of harmonic noise, and power factor distortion. In particular, due to the recent increase in capacitive loads, there are disturbances in power plants due to harmonic currents, and the problem of peak power is so severe that there is a need for countermeasures caused by the uninterruptible power supply itself.

또한, 부하측면에서 보면, 비선형 부하시 무정전 전원장치의 출력왜율로 말미암아 인접기기에 나쁜 영향을 주어 고품질의 사용전원 공급을 방해하는 면이 있어 이를 근본적으로 개선할 필요성이 증대하고 있다.In addition, from the load side, the output distortion of the uninterruptible power supply device in a non-linear load adversely affects the neighboring devices, thereby hindering the supply of high-quality used power, which necessitates the need for fundamental improvement.

본 발명은 주 제어기를 마이크로 프로세서로 사용하여 인버터 pwm 발생 및 바이패스 전력반도체 스위칭 펄스신호 발생등을 포함하여 모든 기능이 소프트웨어화되어 시스템에 관련된 여러 가지 변수들을 키패드로 설정시켜 기억되게 함으로써 고기능화 한 유피에스를 제공하기 위한 것이다.The present invention utilizes the main controller as a microprocessor, and all functions, including inverter pwm generation and bypass power semiconductor switching pulse signal generation, are software-programmed so that various parameters related to the system can be set and memorized by the keypad. It is to provide PS.

또한 본 발명은 키패드 입력신호 처리 및 모니터링을 위한 LCD 제어는 8-BIT PIC 마이크로-콘트롤러를 사용하여 주제어기와 통신으로 처리되어 전기적인 외부 환경에 강하고 분리 운용할 수 있도록 한 유피에스를 제공하기 위한 것이다.In another aspect, the present invention is to provide a UPS that the LCD control for keypad input signal processing and monitoring is processed in communication with the main controller using an 8-BIT PIC micro-controller to be strong and separated operation in the electrical external environment. .

또한, 본 발명은 라인 전압의 빠른 감지 기술을 통하여 라인 전압과 연계하여 출력전압의 단전됨이 없도록 출력되고 절체 시간이 무시되는 온라인 유피에스를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide an on-line UPS that is output so that the output voltage is not disconnected in conjunction with the line voltage and the transfer time is ignored through the fast sensing technology of the line voltage.

또한, 본 발명은 정상적인 라인 전압하에서는 라인을 통하여 부하에 고효율로 에너지를 공급하며 인버터는 라인 전압과 거의 동일한 전압을 발생시켜 충전을 하면서 비정상적인 전압에 대응하도록 한 유피에스를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a UPS to cope with the abnormal voltage while charging the high-efficiency to the load through the line and the inverter generates a voltage substantially equal to the line voltage under the normal line voltage.

본 발명에 의한 유피에스는, 입력스위치를 통해 입력된 입력전원을 1차 코일을 통해서 부하측으로 출력하되, 입력에 대해 출력을 제어하여 부하측으로 출력하는 제1트랜스포머와;The UPS according to the present invention includes: a first transformer for outputting an input power input through an input switch to a load side through a primary coil, and controlling an output to an input to output the load to a load side;

그 제1트랜스포머의 2차측 코일의 전압/전류를 제어하여 상기 제1트랜스포머의 입력에 대한 출력을 제어하기 위한 쵸퍼회로와;A chopper circuit for controlling the output to the input of the first transformer by controlling the voltage / current of the secondary coil of the first transformer;

상기 쵸퍼회로의 전압 및 전류를 제어하기 위한 제1인버터와;A first inverter for controlling the voltage and current of the chopper circuit;

무정전 전원을 공급하기 위한 밧데리와;A battery for supplying uninterruptible power;

정전시 상기 밧데리 전원을 교류전원으로 변환시켜 부하측에 출력하거나, 정상시에 부하측으로부터 상기 입력전원을 입력받아 직류전원으로 변환하여 상기 밧데리에 충전시키기 위한 제2인버터와;A second inverter for converting the battery power into an AC power and outputting it to a load side during a power failure, or receiving the input power from the load side in normal operation, converting the battery power into a DC power, and charging the battery;

상기 제2인버터와 상기 제1트랜스포머의 출력 부하측 사이에 연결되어 정상전원시 부하측 출력전원을 상기 인버터 측으로, 정전시 상기 인버터의 출력을 상기 부하측 전원으로 출력하는 제2트랜스포머와;A second transformer connected between the second inverter and the output load side of the first transformer and outputting a load side output power to the inverter during a normal power supply and an output of the inverter to the load side power during a power failure;

상기 입력스위치 후단에서 입력전압(Vi)과 입력전류(iS)를, 상기 부하측 연결단에서 출력전압(VO)과 출력전류(iP)를, 상기 밧데리에서 직류전압(Vd)을 각각 검출하되, 변류기(CT) 및 변압기(PT)를 이용해 검출된 신호를 저항회로에 의해 지연시간 없이 고속으로 검출하기 위한 고속 검출부와;Input voltage Vi and input current i S at the rear end of the input switch, output voltage V O and output current i P at the load-side connection terminal, and DC voltage V d at the battery, respectively. A high speed detector for detecting a signal detected using a current transformer CT and a transformer PT at a high speed without a delay time by a resistance circuit;

상기 고속검출부에 의해 검출되는 입/출력 전압 및 전류와 직류 전압을 입력받고, 키입력에 의해 각종 기능을 설정하여 무정전 제어와 자동전압제어(AVR)기능 및 각종 감시 및 표시와 보호 기능등을 제어하기 위한 마이크로프로세서와;Input / output voltage and current and DC voltage detected by the high speed detection unit are input, and various functions are set by key input to control uninterruptible control, automatic voltage control (AVR) function, various monitoring, display and protection functions, etc. A microprocessor for;

상기 마이크로프로세서의 PWM제어신호에 의거하여 상기 제1인버터와 상기 제2인버터의 PWM제어를 신호를 출력하는 게이트 드라이버와;A gate driver for outputting a signal for PWM control of the first and second inverters based on the PWM control signal of the microprocessor;

각종 기능설정 및 모니터링 제어와 설정치 제어등을 위해 운전자가 조작할 수 있도록 하는 키패드와, 각종 상태 표시와 아울러 기능 설정시의 메뉴표시와 설 정치 표시등을 위한 LCD를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.It includes a keypad for allowing the operator to operate for various function setting, monitoring control, and set value control, and various status displays, as well as an LCD for menu display and setting indicators when setting functions.

상기 마이크로프로세서는, AVR기능을 위하여 상기 제1인버터를 제어하여 쵸퍼회로를 통해 제1트랜스포머의 2차측을 제어하여 출력전압을 제어하기 위한 출력전압 제어부와;The microprocessor includes: an output voltage controller for controlling the output voltage by controlling the first inverter for the AVR function and controlling the secondary side of the first transformer through a chopper circuit;

상기 밧데리의 충전 전압 및 충전 전류를 제어하는 밧데리 충전 제어부와;A battery charging control unit controlling a charging voltage and a charging current of the battery;

입력 및 출력 전압을 모니터링하여 이에 대한 표시제어와 아울러 경보제어등을 하기 위한 라인 전압 모니터링부와;A line voltage monitoring unit for monitoring input and output voltages and performing display control and alarm control thereof;

각종 모드별 설정값을 저장하여 관리하기 위한 모드별 설정부와;A mode setting unit for storing and managing various mode setting values;

상기 각부의 제어와 아울러 시스템 운전 조건의 선택과 경보제어, 각종 보호기능 및 바이패스등을 제어하기 위한 주 제어부와;A main control unit for controlling each unit and controlling selection of system operating conditions, alarm control, various protection functions and bypasses;

상기 각부의 제어기능에 따라 상기 주제어부의 제어에 의해 상기 제1인버터와 상기 제2인버터의 게이트 제어를 위한 PWM신호를 발생시켜 상기 게이트 드라이버로 출력하는 PWM발생부로 구성됨을 특징으로 한다.According to the control function of each of the control unit of the main controller by the PWM generator for generating a PWM signal for controlling the gate of the first inverter and the second inverter characterized in that it is configured to output to the gate driver.

상기 키패드와 LCD를 분리구성하는 경우, 8-bit 마이크로 콘트롤러를 입/출력제어기로서 사용하여 상기 마이크로 프로세서와 통신하게 함으로써 독립적인 구성이 가능하고 아울러 마이크로프로세서의 키입력 처리와 표시제어 기능을 분담 시키도록 구성할 수 있다.When the keypad and the LCD are separately configured, an 8-bit microcontroller can be used as an input / output controller to communicate with the microprocessor, thereby allowing independent configuration and sharing the key input processing and display control functions of the microprocessor. Can be configured to

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 실시예를 보인 유피에스 시스템 구성도이고, 도 2는 도 1의 마이크로 프로세서의 내부 기능 블록도이며, 도 3은 본 발명에 의한 유피에스 시스템의 다른 실시예 구성도이고, 도 4는 본 발명에 의한 유피에스 시스템의 간략 회로도이다.FIG. 1 is a block diagram of a UPS system showing an embodiment according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal function of the microprocessor of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of another embodiment of a UPS system according to the present invention. 4 is a simplified circuit diagram of a UPS system according to the present invention.

본 발명에 의한 유피에스 시스템은, 입력스위치(11)를 통해 입력된 입력전원을 1차 코일을 통해서 부하측으로 출력하되, 입력에 대해 출력을 제어하여 부하측으로 출력하는 제1트랜스포머(10)와, 상기 제1트랜스포머(10)의 2차측 코일의 전압/전류를 제어하여 상기 제1트랜스포머(10)의 입력에 대한 부하측 출력을 제어하기 위한 쵸퍼회로(20)와, 상기 쵸퍼회로(20)의 전압 및 전류를 제어하기 위한 제1인버터(30)와, 무정전 전원을 공급하기 위한 밧데리(40)와, 정전시 상기 밧데리(40) 전원을 교류전원으로 변환시켜 부하측에 출력하거나, 정상시에 부하측으로부터 상기 입력전원을 입력받아 직류전원으로 변환하여 상기 밧데리(40)에 충전시키기 위한 제2인버터(50)와, 상기 제2인버터(50)와 상기 제1트랜스포머(10)의 출력 부하측 사이에 연결되어 정상전원시 부하측 출력전원을 상기 제2인버터(50) 측으로, 정전시 상기 제2인버터(50)의 출력을 상기 부하측 전원으로 출력하는 제2트랜스포머(60)와, 상기 입력스위치(11) 후단에서 입력전압(Vi)과 입력전류(iS)를, 상기 부하측 연결단에서 출력전압(VO)과 출력전류(iP)를, 상기 밧데리(40)에서 직류전압(Vd)을 각각 검출하되, CT 및 PT를 이용해 검출된 신호를 저항회로에 의해 지연시간 없이 고속으로 검출하기 위한 고속 검출부(80)와, 상기 고속검출부(80)에 의해 검출되는 입/출력 전압 및 전류와 직류 전압을 입력받고, 키입력에 의해 각종 기능을 설정하여 무정전 제어와 자동전압제어(AVR)기능 및 각종 감시 및 표시와 보호 기능등을 제어하기 위한 마이크로프로세서(90)와, 상기 마이크로프로세서(90)의 PWM제어신호에 의거하여 상기 제1인버터(30)와 상기 제2인버터(50)의 PWM제어를 신호를 출력하는 게이트 드라이버(70)와, 각종 기능설정 및 모니터링 제어와 설정치 제어등을 위해 운전자가 조작할 수 있도록 하는 키패드(100)와, 각종 상태 표시와 아울러 기능 설정시의 메뉴표시와 설정치 표시등을 위한 LCD(110)를 포함하여 구성된다.In the UPS system according to the present invention, the first transformer 10 outputs the input power input through the input switch 11 to the load side through the primary coil, and controls the output to the load side, and The chopper circuit 20 for controlling the voltage / current of the secondary coil of the first transformer 10 to control the load side output to the input of the first transformer 10, and the voltage of the chopper circuit 20 And the first inverter 30 for controlling the current, the battery 40 for supplying the uninterruptible power supply, and the battery 40 when the power failure is converted into AC power and outputting it to the load side, or from the load side during normal operation. It is connected between the second inverter 50 and the output load side of the second inverter 50 and the first transformer 10 for charging the battery 40 by receiving the input power is converted into a DC power source Load side at normal power The second transformer 60 outputting the output power to the second inverter 50 side, and outputting the output of the second inverter 50 to the load side power source in case of power failure, and an input voltage Vi at the rear end of the input switch 11. ) And the input current (i S ), the output voltage (V O ) and the output current (i P ) at the load-side connection terminal, and the DC voltage (V d ) at the battery 40, respectively, CT and PT The high speed detector 80 detects a signal detected by the resistor circuit at high speed without delay time, and input / output voltage, current, and DC voltage detected by the high speed detector 80 are inputted, and a key is input. The microprocessor 90 for controlling various functions by controlling various functions and controlling the uninterruptible control, automatic voltage control (AVR) function, various monitoring, display and protection functions, and the like, based on the PWM control signal of the microprocessor 90. PWM agent of the first inverter 30 and the second inverter 50 A gate driver 70 for outputting a signal, a keypad 100 for allowing a driver to operate for various function setting and monitoring control and set value control, and a menu display and set value at the time of function setting as well as various status displays. And an LCD 110 for an indicator light.

여기서, 도면에서 입력단과 출력단의 전압 전류 검출을 위한 변압기(PT; Potential Transformer), 변류기(CT; Current Transformer)등은 도면에 표시되지 않았으나 유피에스 시스템 회로에서 이러한 검출은 당업자라면 당연히 쉽게 알수 있는 사항이므로 도면의 간략화를 위하여 생략한다.Here, in the drawing, a transformer (PT) and a current transformer (CT) for detecting voltage and current of the input and output terminals are not shown in the drawing, but such detection in a UPS system circuit is easily understood by those skilled in the art. Therefore, it will be omitted for simplicity of the drawings.

그리고, 상기 제1트랜스포머(10)와 병렬로 두 전원 선중 다른 측 전원 선에 SCR(12)이 설치되어 마이크로 프로세서(90)에 의해 비상차단등을 제어할 수 있도록 구성된다.In addition, the SCR 12 is installed at the other power line of the two power lines in parallel with the first transformer 10 so as to control the emergency shutoff lamp by the microprocessor 90.

한편, 상기 마이크로프로세서(90)는, 본 발명의 핵심기능들을 프로그램에 의해 제어하는 것으로 그 기능을 블록으로 표시하면 도 2에 도시된 바와 같다.On the other hand, the microprocessor 90 is to control the core functions of the present invention by a program as shown in FIG.

상기 마이크로프로세서(90)는, AVR기능을 위하여 상기 제1인버터(30)를 제어하여 쵸퍼회로(20)를 통해 제1트랜스포머(10)의 2차측을 제어하여 출력전압을 제어하기 위한 출력전압 제어부(92)와, 상기 밧데리(40)의 충전 전압 및 충전 전류를 제어하는 밧데리 충전 제어부(94)와, 입력 및 출력 전압을 모니터링하여 이에 대한 표시제어와 아울러 경보 제어 등을 하기 위한 라인 전압 모니터링부(95)와, 각종 모드별 설정값을 저장하여 관리하기 위한 모드별 설정부(96)와, 상기 각부의 제어 와 아울러 시스템 운전 조건의 선택과 테스트 운전, 경보제어, 각종 보호기능 및 바이패스 등을 제어하기 위한 주 제어부(93)와, 상기 각부의 제어기능에 따라 상기 주제어부(93)의 제어에 의해 상기 제1인버터(30)와 상기 제2인버터(50)의 게이트 제어를 위한 PWM신호를 발생시켜 상기 게이트 드라이버(70)로 출력하는 PWM발생부(91)로 구성된다.The microprocessor 90 controls the first inverter 30 for the AVR function to control the secondary side of the first transformer 10 through the chopper circuit 20 to control an output voltage. (92), the battery charging control unit 94 for controlling the charging voltage and the charging current of the battery 40, and the line voltage monitoring unit for monitoring the input and output voltage to monitor the display and alarm control, etc. 95, a mode setting unit 96 for storing and managing setting values for various modes, control of the respective units, selection of system operation conditions, test operation, alarm control, various protection functions, bypass, etc. And a PWM signal for controlling the gate of the first inverter 30 and the second inverter 50 under the control of the main control unit 93 according to the main control unit 93 for controlling the control unit and the main control unit 93 according to the control function of each unit. By generating The PWM generator 91 outputs the gate driver 70.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 키패드와 LCD를 독립된 제어기로 구성하는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 8-bit 마이크로 콘트롤러를 입/출력제어기(120)로서 사용하여 상기 마이크로 프로세서(90)와 통신하게 함으로써 독립적인 구성이 가능하고 아울러 마이크로프로세서의 키입력 처리와 표시제어 기능을 분담 시키도록 구성할 수 있다.As shown in FIG. 6, when the keypad and the LCD are configured as independent controllers, the microprocessor 90 uses an 8-bit microcontroller as an input / output controller 120 as shown in FIG. 3. It can be configured to communicate with and can be configured to share the microprocessor's key input processing and display control functions.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention configured as described above are as follows.

본 발명은 무정전 전원 장치로서의 기능과 아울러 AVR기능을 동시에 수행하는데, 주 제어를 소프트웨어화 시켜 고효율 고기능 온라인 유피에스로서 동작한다. 사용이 가능한 라인 전압에서는 효율을 극대화하기 위해 인버터는 출력전압을 정전압으로 제어하면서 출력전력은 라인으로부터 공급되도록 출력과 입력과의 완충전압을 제어하는 AVR기능을 수행한다, 모든 기능이 소프트웨어화되어 있으며 시스템에 관련된 여러 가지 변수들은 키패드로 설정되어 기억된다.The present invention simultaneously performs the function as an uninterruptible power supply and an AVR function, and operates as a highly efficient high-function online UPS through software main control. In order to maximize the efficiency at the available line voltage, the inverter controls the output voltage to a constant voltage and performs the AVR function that controls the buffer voltage between the output and the input so that the output power is supplied from the line. Various parameters related to the system are set and memorized by the keypad.

먼저, 도 6의 회로를 참조해서 기본 흐름을 설명하면, 입력전원(Vi)은 입력 스위치(11)를 통해서 입력되어 제1트랜스포머(10)의 1차측 코일을 통해서 부하측에 출력된다. 이때, 쵸퍼회로(20)에 의해 상기 제1트랜스포머(10)의 2차측 코일의 전 압 및 전류가 제어되어 출력전압(Vo)의 제어가 이루어져 AVR기능을 수행한다. 상기 쵸퍼회로(20)는 제1인버터(30)에 의해 제어되며, 제1인버터(30)는 마이크로프로세서(90)의 제어에 의해 PWM제어된다.First, the basic flow will be described with reference to the circuit of FIG. 6. The input power Vi is input through the input switch 11 and output to the load side through the primary coil of the first transformer 10. At this time, the voltage and current of the secondary coil of the first transformer 10 are controlled by the chopper circuit 20 to control the output voltage Vo to perform the AVR function. The chopper circuit 20 is controlled by the first inverter 30, the first inverter 30 is PWM controlled by the control of the microprocessor 90.

정상적인 전원 입력 상황에서는, 상기 출력 부하측 전압(Vo)이 제2트랜스포머(60)를 통해서 제2인버터(50)에 연결되고, 제2인버터(50)는 마이크로프로세서(90)의 제어에 의해서 직류전압으로 변환시켜 밧데리(40)에 충전하게 된다.In a normal power input situation, the output load side voltage Vo is connected to the second inverter 50 through the second transformer 60, and the second inverter 50 is controlled by the microprocessor 90. After conversion to the battery 40 is charged.

입력전원이 정전되는 경우, 마이크로프로세서(90)의 제어에 의해 상기 제2인버터(50)가 제어되어 상기 밧데리(40)의 직류전원이 교류전원으로 변환되어 제2트랜스포머(60)를 통해서 출력 부하측에 공급되어 무정전 전원장치로서 동작하게 되는 것이다.When the input power is out of power, the second inverter 50 is controlled by the control of the microprocessor 90 so that the DC power of the battery 40 is converted into AC power and the output load side is passed through the second transformer 60. It is supplied to and operated as an uninterruptible power supply.

본 발명의 PWM제어는 인버터 정현파 전압제어를 위해 사용되며, 기존 바이폴라 PWM방식보다 제어방식에 있어서는 더욱 복잡하지만 리플 전압이 2배정도 즐어들수 있는 유니폴라(unipolar) PWM방식을 사용하며, 이는 도 2의 마이크로프로세서(90)의 내부 프로그램상에서 PWM방생부(91)에 의해 제어되는 것이다. 인버터에서 출력되는 정현파 주파수는 키패드에 의해서 설정될 수 있으며, 라인 주파수와는 다르게 운전될 수도 있다. 즉, 고속 검출부(80)에서 입력 전압(Vi)을 검출할때 전압의 제로크로싱에 의해 주파수를 감지하고, 입력주파수와 출력 주파수가 다른 경우 설정된 출력주파수에 맞게 PWM을 제어하여 자동으로 출력주파수를 설정된 주파수로 맞출 수 있게 된다.PWM control of the present invention is used for the inverter sinusoidal voltage control, it uses a unipolar (unipolar) PWM method that is more complicated in the control method than the conventional bipolar PWM method, but can enjoy about twice the ripple voltage, which is Figure 2 It is controlled by the PWM generator 91 on the internal program of the microprocessor 90. The sinusoidal frequency output from the inverter may be set by the keypad and may be operated differently from the line frequency. That is, the high speed detector 80 detects the frequency by zero crossing of the voltage when detecting the input voltage Vi, and automatically controls the PWM according to the set output frequency when the input frequency and the output frequency are different. You can tune to the set frequency.

출력전압 제어부(92)는, 측정된 출력전압과 기준출력전압을 일치시키는 자동전압제어(Automatic voltage regulator : AVR)의 기능을 제어하는 것으로서, 부하에 대한 응답성과 안정성을 얻을 수 있도록 전압제어 및 출력전류 보상제어 기능을 수행한다, 상기 고속 검출부(80)를 통해서 입력전압 및 입력전류와, 출력전압 및 출력전류를 검출하여 설정된 출력전압 및 출력전류를 일치시키도록 연산처리하여 상기 제1인버터(30)를 PWM제어하게 되고, 이에따라 쵸퍼회로(20)를 통해서 상기 제1트랜스포머(10)의 2차측 코일의 전압 및 전류가 제어되어 출력전압 및 출력전류 보상이 이루어져 AVR기능을 수행할 수 있게 된다.The output voltage control unit 92 controls the function of the automatic voltage regulator (AVR) that matches the measured output voltage with the reference output voltage. The voltage control and output is performed to obtain responsiveness and stability to the load. Performs a current compensation control function, and detects an input voltage and an input current, an output voltage and an output current through the high-speed detector 80 to calculate and match the set output voltage and output current to the first inverter 30. PWM control, and accordingly the voltage and current of the secondary coil of the first transformer 10 is controlled through the chopper circuit 20 to perform the output voltage and output current compensation to perform the AVR function.

밧데리 충전 제어부(94)는, 일반적인 부동충전전압(float charging voltage)까지 충전시키는 부동충전과, 처음 설치시나 배터리 저전압까지 방전된 후의 충전시 최대 충전전압까지 충전하는 균등충전을 수행하며, 충전 전류는 최대 충전전류로 제한된다. 균등충전시 충전전류가 최대 충전전류 값의 10% 이하에 도달하면 부동충전으로 들어가게 된다. 충전전류의 제어는 입력전류와 출력전류의 차에 의해 실효치 전류를 계산하여 밧데리 충전 전류를 검출하며, 최대 충전전류 값으로 제한하여 충전하고 만충전시에 도달할때는 정전압 제어기능으로 충전전류가 감소되고, 충전전류 응답성은 충전 제어 이득으로 결정한다. 균등충전 전압의 온도보상에 있어서 기온이 상온보다 떨어지면 충전전압을 올리며, 상온보다 올라가면 충전전압을 내린다. 상온보다 높은 기온에서의 온도 보상은 양온도보상을 사용하며, 낮은 기온에서의 보상은 음온도 보상을 사용한다.The battery charge control unit 94 performs a floating charge for charging up to a general float charging voltage, and even charging for charging up to a maximum charging voltage at the time of initial installation or charging after being discharged to a battery low voltage. Limited to maximum charging current. If the charging current reaches 10% or less of the maximum charging current value during even charging, it enters the floating charging. The charging current control calculates the effective current based on the difference between the input current and the output current and detects the battery charging current.When charging by limiting to the maximum charging current value and reaching full charge, the charging current is reduced by the constant voltage control function. Charge current responsiveness is determined by the charge control gain. In the temperature compensation of the even charging voltage, if the temperature drops below room temperature, the charging voltage is increased. Temperature compensation at temperatures above room temperature uses positive temperature compensation, and compensation at low temperatures uses negative temperature compensation.

라인전압 모니터링부(95)는, 라인전압의 정상과 비정상 유무는 정상적인 전압과의 전압차이로 결정되며, 이값이 지정된 값보다 크면 인버터들 동작시킨다. 이 는 입력전압을 감시하여 제어하게 되는 것이며, 라인 전압 검출시 라인 전압 강하의 경계치에서 히스테리시스 전압을 통하여 라인 운전과 인버터 운전과의 빈번한 변화를 제거할 수 있다.The line voltage monitoring unit 95 determines whether a normal or abnormal line voltage is a voltage difference from a normal voltage, and when the value is larger than a specified value, the inverters are operated. This is to monitor and control the input voltage, and it is possible to eliminate frequent changes between the line operation and the inverter operation through the hysteresis voltage at the boundary of the line voltage drop when detecting the line voltage.

라인 전압이 비정상적인지를 검출하는데 있어서 라인 전압의 검출 시정수를 사용하여 라인 전압의 감도를 둔감시킬 수 있고, 라인 전압의 주파수가 지정된 값에서 변화 허용치 이상 벗어나게 되면 라인으로 운전하지 않고 인버터만 동작시켜 밧데리 전압으로 출력을 보내게 된다.In detecting whether the line voltage is abnormal, the sensitivity of the line voltage can be reduced by using the detection time constant of the line voltage. If the frequency of the line voltage is out of the allowable range from the specified value, only the inverter is operated without operating the line. The output is sent in voltage.

즉, 전압 감시는 계통 히스테리시스 전압을 적용하고, 계통전압 시정수를 사용하여 빈번한 변화를 줄이며, 계통이상주파수 또는 계통이상 전압 밖으로 벗어나는 경우 라인 전압으로 운전하지 않고 인버터만 동작시킨다. 라인 전압으로 운전하지 않고 인버터만 동작시키는 것은, 마이크로프로세서(90)의 제어에 의해 SCR(12)을 차단함으로써 라인전압 즉 입력전압이 출력 부하로 출력되는 것을 차단하고, 제2인버터(50)를 작동시켜 밧데리(40)의 충전전원을 교류전원으로 변환시켜 부하측 출력전압(Vo)으로 출력하는 것을 의미한다.In other words, the voltage monitoring applies the system hysteresis voltage, reduces the frequent change by using the system voltage time constant, and operates only the inverter without operating with the line voltage when it is out of the system abnormal frequency or the system abnormal voltage. Operating only the inverter without operating at the line voltage cuts off the SCR 12 under the control of the microprocessor 90 to block the line voltage, that is, the input voltage from being output to the output load, and to turn off the second inverter 50. This means that it converts the charging power of the battery 40 to AC power and outputs it to the load side output voltage Vo.

모드별 설정부(96)는 각종 설정치를 설정하기 위한 것으로서, 키패드(100)의 메뉴 선택에 의해 각종 설정치를 설정하여 저장시켜둔다. 그리고, 선택기능으로서, 시스템의 운전주파수가 60Hz인지 50Hz인자를 선택하게 하고, 인버터 운전에 의하여 밧데리 전부가 방전되었다가 라인 전압이 들어오게 되면 시스템을 자동으로 운전할 것인지를 선택하며, 제어보드의 릴레이 접전 단자(a 접점 및 b접점)운전 방식을 선택한다. 또한, 파인 케리브레이션(Fine calibration)을 위하여 아날로그 데이터로 부터 수치를 받아들이거나 출력할때 변환이득이 정확하게 되어 있지 않으면 프로세서에서 오차가 생기므로 변환이득을 재조정할 필요가 있다 이는 파인 켈이브레이션 파라메타에서 조정할 수 있으며, 밧데리 전압이득은 밧데리 전압의 측정이득을, 출력 전압 이득은 출력전압의 측정이득을, 출력전류 이득은 출력전류의 측정이득을, 충전 전류 이득은 충전전류의 측정이득을, 입력 전압이득은 입력전압의 측정이득을 조절한다. 이러한 변수들은 정격 출력전류를 이용하여 LCD(120)에 나타낸다. 출력전압이득은 증가되면 라인 모드에서는 LCD에 나타나는 값은 증가하며 인버터 모드의 정전압 제어에서는 감소된다.The setting unit 96 for each mode is for setting various setting values, and sets and stores various setting values by menu selection of the keypad 100. Then, as a selection function, the operating frequency of the system is selected to 60Hz or 50Hz factor, select whether to operate the system automatically when the entire battery is discharged by the inverter operation and the line voltage comes in, and the relay of the control board Select the operating method of contact terminals (a contact and b contact). Also, if the gain is not correct when accepting or outputting numerical values from analog data for fine calibration, an error will occur in the processor. Therefore, the gain needs to be readjusted. The battery voltage gain is the measurement gain of the battery voltage, the output voltage gain is the measurement gain of the output voltage, the output current gain is the measurement gain of the output current, the charging current gain is the measurement gain of the charging current, and the input voltage is adjustable. Gain adjusts the measured gain of the input voltage. These variables are displayed on the LCD 120 using the rated output current. As the output voltage gain increases, the value displayed on the LCD in line mode increases and decreases in constant voltage control in inverter mode.

주 제어부(93)는, 상기 각부를 제어함과 아울러 각부의 제어기능에 따라 PWM발생부(91)를 제어하여 실제 유피에스 시스템의 주 제어를 실행하게 된다. 경보기능은, 정상적인 라인전압에서는 부저가 울리지 않으며, 비정상적인 라인 전압에서 인버터가 동작될 경우 부저가 울리게 된다. 부저의 울림은 인버터 운전, 보호기능에 의한 이상발생, 밧데리 로우 상태등등을 구별하여 서로 다르게 울리도록 한다.The main controller 93 controls the respective units and controls the PWM generator 91 according to the control function of each unit to execute the main control of the actual UPS system. In the alarm function, the buzzer does not sound at normal line voltage, and the buzzer sounds when the inverter is operated at abnormal line voltage. Buzzer sounds differently by distinguishing inverter operation, abnormality caused by protection function, battery low status, etc.

인버터 동작시 부저가 울리게 되며, 키패드(100)의 알람 무음 스위치를 누르게 되면 부저가 울리지 않고 이 스위치를 다시 누르면 부저는 울리게 된다. 이상상태인 경우는 부저가 지속적으로 울리게 되며, 이상상태가 아닌 순간적인 과부하시 부저가 지속적으로 울리고 과부하가 해제되면 부저는 울리지 않는다. 또한 유피에스 시스템이 정지되어 있을 상태에서 부저가 울린다.When the inverter is operating, the buzzer sounds, and when the alarm silent switch of the keypad 100 is pressed, the buzzer does not sound without pressing the switch again. In case of an abnormal state, the buzzer will sound continuously, and if the momentary overload is not abnormal, the buzzer will sound continuously and if the overload is released, the buzzer will not sound. The buzzer also sounds when the UPS system is stopped.

보호기능은, 밧데리 저전압 상태와, 과전류, 과부하, 밧데리 이상, 바이패스 과전류 등을 보호기능로서 제어하게 된다.The protection function controls the battery undervoltage state, overcurrent, overload, battery abnormality, bypass overcurrent and the like as a protection function.

밧데리 저전압은 밧데리 전압이 정격전압의 85%까지 방전되면서 출력전압을 허용치까지 유지시키지 못하면, 밧데리 저전압신호를 발생시킨다. 이때 인버터의 운전은 최대 30초이며 밧데리 저전압에서 라인 전압이 복구되면 정상적인 운전으로 회복된다.The battery undervoltage generates a battery undervoltage signal when the battery voltage is discharged to 85% of the rated voltage and the output voltage is not maintained to the allowable value. At this time, the inverter runs for 30 seconds at maximum. When the line voltage is restored from the battery low voltage, it returns to normal operation.

과전류는, 인버터 운전에서 출력전류가 부하상태의 이상으로 과전류가 300% 이상 지속적으로 발생하게 되면, 인버터를 보호하기 위하여 시스템이 정지한다.The over current stops the system in order to protect the inverter when the overcurrent is continuously generated by 300% or more because the output current exceeds the load state in the inverter operation.

과부하는, 인버터를 과부하로부터 보호하기 위한 것으로 출력전류가 정격전류 이상 운전 시 설정된 과부하로 1분까지의 누적된 양보다 크면 과부하로 인식한다.Overload is to protect the inverter from overload. If the output current is greater than the accumulated amount of up to 1 minute due to the overload set during operation over the rated current, it is recognized as overload.

밧데리 이상은, 인버터 운전에서 밧데리 전압이 정격전압의 85%까지 방전되면 이상신호를 발생시키며 인버터를 정지시킨다. 입력전원이 인가되었을 경우 밧데리가 개방되어 있을 때에도 밧데리 이상을 경보하며 이 경우에는 인버터를 계속 운전하며 밧데리가 연결되면 정상상태로 회복된다.Battery fault generates an abnormal signal and stops the inverter when the battery voltage is discharged to 85% of the rated voltage during inverter operation. If the input power is applied, the battery will be alarmed even when the battery is open. In this case, the inverter will continue to operate and will return to normal when the battery is connected.

바이패스 과전류는, 라인 전압으로 동작하고 있을 때 출력단락 혹은 이상이 발생하여 바이패스 스위치를 보호하기 위하여 바이패스 스위치를 오프시킨다. 이상 전류의 기준치는 과전류 값이다.Bypass overcurrent causes an output short or fault when operating at line voltage to turn off the bypass switch to protect the bypass switch. The reference value of the abnormal current is an overcurrent value.

그리고 테스트 기능은, 라인 전압과 관계없이 인버터를 테스트하기 위하여 키패드의 테스트 단자를 누르게 되면 SCR(12)을 오프시켜 10초간 인버터를 운전시킨 후에 정상적인 운전에 들어간다.When the test terminal of the keypad is pressed to test the inverter regardless of the line voltage, the test function turns off the SCR 12 to operate the inverter for 10 seconds and then enters normal operation.

초기화 기능은, 고장(fault) 초기화, 파라메타 초기화, 시스템 초기화가 있 으며, 고장 초기화는 과거 발생된 고장 기록들을 제거하여 준비상태를 만드는 것이며, 파라메타 초기화는 모든 변수나 선택기능을 디폴트 값으로 정한다. 시스템 초기화는 시스템을 재시작한다.Initialization functions include fault initialization, parameter initialization, and system initialization. Fault initialization removes past fault records and prepares them for readiness. Parameter initialization sets all variables or selection functions to their default values. System initialization restarts the system.

한편, 키패드와 LCD를 독립적인 콘트롤러로 구성하는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 마이크로프로세서(90)와 통신하는 8-비트 마이크로 콘트롤러인 입/출력 제어기(120)를 더 사용하여 구성할 수 있으며, 독립적으로 구성되는 키패드 및 LCD에 의한 콘트롤판넬은 도 6에 도시된 바와같이 상단에 3개의 LED를 구비하여 입력전원의 정상을 나타내는 "Line"과, 입력전원의 이상에 의하여 인버터로 운전되고 있음을 나타내는 "INV"와, 시스템 비정상임을 나타내는 "Flt"를 구비하여 구성된다. Meanwhile, when the keypad and the LCD are configured as independent controllers, an input / output controller 120 which is an 8-bit microcontroller communicating with the microprocessor 90 may be further configured as shown in FIG. 3. Independently configured keypad and LCD control panel has three LEDs at the top as shown in FIG. 6, indicating that the input power is normal, and the inverter is being operated by the inverter due to abnormal input power. It consists of "INV" which shows and "Flt" which shows that a system is abnormal.

LCD(110)는, 첫째줄은 유피에스의 전체적인 상황을 나타내며, 둘째줄은 유피에스의 각종 내부 변수를 나타낸다. 밧데리 전압용량, 밧데리 전압, 밧데리 전류ㅡ 출력전압, 출력전류, 입력전압, 입력전류ㅡ 출력주파수, 온도, 상태 표시 및 정전횟수, 날짜 및 시간등을 표시하며, 표시 선택은 키패드(100)의 상하 키를 이용하여 값을 읽을 수 있도록 한다.In the LCD 110, the first line represents the overall situation of the UE, and the second line represents various internal variables of the UE. Battery voltage capacity, battery voltage, battery current-output voltage, output current, input voltage, input current-output frequency, temperature, status display and the number of power failure, date and time, etc., the display selection is up and down of the keypad 100 Use keys to read the value.

키패드(100)의 "Menu ESC"는 메뉴에 들어가거나 나오게 되고 변수의 자리이동을 제어하며, 상하 이동키는 변수 수치의 증/감 메뉴의 종류 및 디스플레이 변수를 바꾸는 역할을 하며, 알람은 알람의 온/오프 상태를 바꾸고, "SET RUN STP"는, 메뉴가 선택되거나 변수가 설정되며, 시스템을 정지 및 운전하고, 고장시 시스템을 다시 시작한다.The "Menu ESC" of the keypad 100 enters or exits a menu and controls the movement of the variable. The up and down keys change the type and display variables of the variable value, and the alarm is turned on. Toggle the on / off state, "SET RUN STP", the menu is selected or the parameters are set, the system is stopped and operated, and the system is restarted in the event of a fault.

상기와 같은 기능들을 수행하는 마이크로프로세서에 의해 본 발명의 유피에 스 시스템은, 라인 운전과, 인버터운전 및 바이패스 제어를 하게 되는데, 그 상태를 살펴보면 도 5a 내지 도 5f와 같다.The microprocessor system of the present invention performs the line operation, the inverter operation and the bypass control by the microprocessor performing the above functions, the state of which is as shown in Figs. 5a to 5f.

정상 동작은 라인 운전 모드로서, 도 5a에 도시된 바와 같이 입력전원이 부하측으로 출력되되, 제1인버터(30)에 의해 쵸퍼회로(20)를 통해 제1트랜스포머(10)의 2차측 코일을 제어하여 AVR기능만 제어되며, 아울러 제2인버터(50)의 기능에 의해 밧데리(40)에 충전이 이루어지는 정상운전이다.The normal operation is a line operation mode, in which input power is output to the load side as shown in FIG. 5A, and the secondary inverter of the first transformer 10 is controlled by the first inverter 30 through the chopper circuit 20. Only the AVR function is controlled and the battery 40 is charged by the function of the second inverter 50.

전전 동작은, 도 5b에 도시된 바와 같이, 입력전원의 정전이 감지되면 제2인버터(50)를 제어하여 밧데리(40)의 전원이 부하측으로 출력되는 인버터 모드로서 운전된다.As illustrated in FIG. 5B, when the power failure of the input power is sensed, the power transfer operation is operated as an inverter mode in which the power of the battery 40 is output to the load side by controlling the second inverter 50.

정전 복귀는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 입력이 부하측에 출력되고, 출력으로부터 피드백되는 전원이 제2인버터를 통해 밧데리(40)에 충전모드로서 동작되며 제1인버터(30) 및 쵸퍼회로(30)를 통해 제1트랜스포머(10)의 2차측이 제어되어 AVR기능으로 정상운전으로 복귀된다.In the power failure return, as shown in FIG. 5C, the input is output to the load side, and the power fed back from the output is operated as the charging mode to the battery 40 through the second inverter, and the first inverter 30 and the chopper circuit ( The secondary side of the first transformer 10 is controlled via 30 to return to normal operation with the AVR function.

바이패스는, 도 5d에 도시된 바와 같이, 인버터를 제어하지 않고서 즉, 유피에스는 동작하지 않고 입력 전원이 그대로 부하측에 전달되는 바이패스 기능을 제어하는 것이다.Bypass, as shown in Fig. 5D, does not control the inverter, that is, the UPS does not operate and controls the bypass function in which the input power is transferred to the load side as it is.

비상 바이패스는, 도 5e에 도시된 바와 같이 본 발명의 유피에스 시스템과 병렬로 메인터넌스 바이패스 스위치(MBS)가 구비되어 그 비상 스위치를 통해서 부하측에 입력전원이 전달되는 것이고, SCR을 차단시켜 유피에스측에는 전원이 전혀 인가되지 않도록 한 것으로서 유피에스 고장수리나 기타 비상 시에 유피에스 운전 을 회피하기 위한 것이다.Emergency bypass is a maintenance bypass switch (MBS) is provided in parallel with the UPS system of the present invention, as shown in Figure 5e is to transmit the input power to the load side through the emergency switch, cut off the SCR It is to prevent the operation of the PS in case of troubleshooting or other emergency.

과부하 또는 기기 이상에서도 도 5f에 도시된 바와 같이 인버터 운전을 하지 않음으로써 자동으로 바이패스 경로로 입력전원이 부하측에 출력되는 것으로서, 유피에스 시스템 내부에서 감당 할 수 없는 상태일 때 운전된다.In the case of an overload or an abnormal device, as shown in FIG. 5F, the input power is automatically output to the load side by the bypass path, and is operated when it is unacceptable in the UPS system.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 디지털 유피에스 시스템으로서, 라인 전압에서는 효율을 극대화하기 위하여 AVR기능을 겸할 수 있으며, 무정전 전원 장치로서 인버터 기능들은 모든 기능제어를 소프트웨어화된 고효율, 고역율, 고기능의 유피에스 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention is a digital UPS system, which can also function as an AVR function for maximizing efficiency at line voltage, and the inverter functions as an uninterruptible power supply device to control all function control by software high efficiency, high power factor, There is an effect that can provide a high-performance PU system.

Claims (3)

입력스위치를 통해 입력된 입력전원을 1차 코일을 통해서 부하측으로 출력하되, 입력에 대해 출력을 제어하여 부하측으로 출력하는 제1트랜스포머와;A first transformer for outputting the input power input through the input switch to the load side through the primary coil, and controlling the output for the input to output the load to the load side; 그 제1트랜스포머의 2차측 코일의 전압/전류를 제어하여 상기 제1트랜스포머의 입력에 대한 출력을 제어하기 위한 쵸퍼회로와;A chopper circuit for controlling the output to the input of the first transformer by controlling the voltage / current of the secondary coil of the first transformer; 상기 쵸퍼회로의 전압 및 전류를 제어하기 위한 제1인버터와;A first inverter for controlling the voltage and current of the chopper circuit; 무정전 전원을 공급하기 위한 밧데리와;A battery for supplying uninterruptible power; 정전시 상기 밧데리 전원을 교류전원으로 변환시켜 부하측에 출력하거나, 정상시에 부하측으로부터 상기 입력전원을 입력받아 직류전원으로 변환하여 상기 밧데리에 충전시키기 위한 제2인버터와;A second inverter for converting the battery power into an AC power and outputting it to a load side during a power failure, or receiving the input power from the load side in normal operation, converting the battery power into a DC power, and charging the battery; 상기 제2인버터와 상기 제1트랜스포머의 출력 부하측 사이에 연결되어 정상전원시 부하측 출력전원을 상기 인버터 측으로, 정전시 상기 인버터의 출력을 상기 부하측 전원으로 출력하는 제2트랜스포머와;A second transformer connected between the second inverter and the output load side of the first transformer and outputting a load side output power to the inverter during a normal power supply and an output of the inverter to the load side power during a power failure; 상기 입력스위치 후단에서 입력전압(Vi)과 입력전류(iS)를, 상기 부하측 연결단에서 출력전압(VO)과 출력전류(iP)를, 상기 밧데리에서 직류전압(Vd)을 각각 검출하되, 변류기(CT;current transformer) 및 변압기(PT;potential transformer)를 이용해 검출된 신호를 저항회로에 의해 지연시간 없이 고속으로 검출하기 위한 고속 검출부와;Input voltage Vi and input current i S at the rear end of the input switch, output voltage V O and output current i P at the load-side connection terminal, and DC voltage V d at the battery, respectively. A high speed detector for detecting a signal detected using a current transformer (CT) and a potential transformer (PT) without a delay time by a resistance circuit; 상기 고속검출부에 의해 검출되는 입/출력 전압 및 전류와 직류 전압을 입력받고, 키입력에 의해 각종 기능을 설정하여 무정전 제어와 자동전압제어(AVR)기능 및 각종 감시 및 표시와 보호 기능을 제어하기 위한 마이크로프로세서와;Receiving input / output voltage and current and DC voltage detected by the high speed detector, and setting various functions by key input to control uninterruptible control, automatic voltage control (AVR) function, and various monitoring, display and protection functions. A microprocessor for; 상기 마이크로프로세서의 펄스폭변조(PWM)제어신호에 의거하여 상기 제1인버터와 상기 제2인버터의 펄스폭변조(PWM)제어를 신호를 출력하는 게이트 드라이버와;A gate driver for outputting a pulse width modulation (PWM) control of the first and second inverters based on a pulse width modulation (PWM) control signal of the microprocessor; 각종 기능설정 및 모니터링 제어와 설정치 제어등을 위해 운전자가 조작할 수 있도록 하는 키패드와,Keypad that allows the operator to operate for various function setting, monitoring control and set value control, 각종 상태 표시와 아울러 기능 설정시의 메뉴표시와 설정치 표시 등을 위한 디스플레이(LCD)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디지털 유피에스 시스템.Digital display system including a display (LCD) for displaying various status, as well as menu display at the time of setting the function and display of the set value. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는,The method of claim 1, wherein the microprocessor, 자동전압제어(AVR) 기능을 위하여 상기 제1인버터를 제어하여 쵸퍼회로를 통해 제1트랜스포머의 2차측을 제어하여 출력전압을 제어하기 위한 출력전압 제어부와;An output voltage controller for controlling the output voltage by controlling the first inverter for the automatic voltage control (AVR) function and controlling the secondary side of the first transformer through a chopper circuit; 상기 밧데리의 충전 전압 및 충전 전류를 제어하는 밧데리 충전 제어부와;A battery charging control unit controlling a charging voltage and a charging current of the battery; 입력 및 출력 전압을 모니터링하여 이에 대한 표시제어와 아울러 경보제어등을 하기 위한 라인 전압 모니터링부와;A line voltage monitoring unit for monitoring input and output voltages and performing display control and alarm control thereof; 각종 모드별 설정값을 저장하여 관리하기 위한 모드별 설정부와;A mode setting unit for storing and managing various mode setting values; 상기 각부의 제어와 아울러 시스템 운전 조건의 선택과 경보제어, 각종 보호기능 및 바이패스등을 제어하기 위한 주 제어부와;A main control unit for controlling each unit and controlling selection of system operating conditions, alarm control, various protection functions and bypasses; 상기 각부의 제어기능에 따라 상기 주제어부의 제어에 의해 상기 제1인버터와 상기 제2인버터의 게이트 제어를 위한 펄스폭변조(PWM)신호를 발생시켜 상기 게이트 드라이버로 출력하는 펄스폭변조(PWM)신호 발생부로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 유피에스 시스템.A pulse width modulation (PWM) signal for generating a pulse width modulation (PWM) signal for controlling the gate of the first inverter and the second inverter by the control of the main controller according to the control function of each unit and outputs to the gate driver Digital UPS system, characterized in that composed of a generator. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 키입력 처리와 표시제어 기능을 분담하는 8-bit 마이크로 콘트롤러를 입/출력제어기로서 사용하여 상기 마이크로 프로세서와 통신하게 하여 상기 키패드와 디스플레이(LCD)를 독립적인 콘트롤러로 구성한 것을 특징으로 하는 디지털 유피에스 시스템.8-bit microcontroller, which shares key input processing and display control functions, as an input / output controller to communicate with the microprocessor to configure the keypad and display (LCD) as independent controllers. system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101959776B1 (en) * 2018-07-12 2019-03-19 국제통신공업 Uninterruptible power supply system

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