KR102243444B1 - Uninterruptible power supply - Google Patents

Uninterruptible power supply Download PDF

Info

Publication number
KR102243444B1
KR102243444B1 KR1020190119713A KR20190119713A KR102243444B1 KR 102243444 B1 KR102243444 B1 KR 102243444B1 KR 1020190119713 A KR1020190119713 A KR 1020190119713A KR 20190119713 A KR20190119713 A KR 20190119713A KR 102243444 B1 KR102243444 B1 KR 102243444B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
inverter
output
unit
phase
Prior art date
Application number
KR1020190119713A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210037279A (en
Inventor
김성후
Original Assignee
한화시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화시스템 주식회사 filed Critical 한화시스템 주식회사
Priority to KR1020190119713A priority Critical patent/KR102243444B1/en
Publication of KR20210037279A publication Critical patent/KR20210037279A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102243444B1 publication Critical patent/KR102243444B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • H02H7/1227—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to abnormalities in the output circuit, e.g. short circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 무정전 전원 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정전시에도 전력을 계속적으로 공급하기 위한 무정전 전원 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치는 교류 전력을 공급받아 역률을 보상하고, 직류 전력으로 변환하기 위한 역률 개선부; 상기 역률 개선부에 연결되어 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 부하에 공급하기 위한 인버터부; 및 상기 역률 개선부에 공급되는 교류 전력을 감지하여 상기 교류 전력이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 역률 개선부에 공급되는 교류 전력을 차단하는 제1 제어부;를 포함한다.The present invention relates to an uninterruptible power supply device, and more particularly, to an uninterruptible power supply device for continuously supplying power even during a power outage.
An uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention includes a power factor improving unit for receiving AC power to compensate for a power factor and converting it into DC power; An inverter unit connected to the power factor improving unit to convert DC power into 3-phase AC power and supply it to a load; And a first controller configured to detect AC power supplied to the power factor improving unit and cut off the AC power supplied to the power factor improving unit when the AC power is out of a set range.

Description

무정전 전원 장치{UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY}Uninterruptible power supply {UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY}

본 발명은 무정전 전원 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정전시에도 전력을 계속적으로 공급하기 위한 무정전 전원 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an uninterruptible power supply device, and more particularly, to an uninterruptible power supply device for continuously supplying power even during a power outage.

함정 전투 체계는 대공전, 대함전, 대잠전, 전자전 등의 복합 작전을 수행하기 위한 복합 무기 체계로 구성되어 있고 함정의 두뇌 역할을 수행한다. 따라서 함정 전투 체계는 현대전에 없어서는 안 될 필수 무기 체계이고, 모든 해상 전투의 핵심체계로 자리하고 있다.The ship battle system consists of a complex weapon system for performing complex operations such as anti-air warfare, anti-ship warfare, anti-submarine warfare, and electronic warfare, and serves as the brain of the ship. Therefore, the ship battle system is an essential weapon system that is indispensable for modern warfare, and is positioned as a core system for all sea battles.

전투 체계에 탑재되는 전자 장비는 복합 작전을 수행하기 위하여 고 신뢰성을 요구하고 있으며, 훈련 및 전시에 전자 장비가 비가용 상태이거나 전술 데이터가 소멸되는 것을 방지하기 위하여, 전압과 주파수 변동을 안정하게 조정하고, 정전 시에도 일정 시간 전력을 계속 공급할 수 있게 무정전 장치(UPS: Uninterruptable Power Supply)를 기본적으로 탑재하고 있다.Electronic equipment installed in the combat system requires high reliability in order to perform complex operations, and voltage and frequency fluctuations are stably adjusted to prevent electronic equipment from being unavailable or tactical data disappearing during training and wartime. In addition, it is basically equipped with an Uninterruptable Power Supply (UPS) so that power can be continuously supplied for a certain period of time even in the event of a power outage.

군용 함정은 440V의 3상 발전기를 사용하고, 2차측 변압기의 델타 결선을 통하여 중성점 비접지 방식으로 220V 단상 전압을 전투 체계 전자 장비로 공급하고 있다.The military ship uses a 440V three-phase generator, and supplies 220V single-phase voltage to the combat system electronic equipment in a neutral point non-grounding method through the delta connection of the secondary transformer.

함정에서 사용하는 델타 결선 방식은 제3 고조파 전압이 나타나지 않아 유도 장해 및 통신 장해가 없다는 장점이 있으나, 중성점 비접지 방식은 상전압의 전압 변동과 전압 불평형이 발생하며, 이는 단상 부하의 데이터 손실, 기기 오작동 등의 원인이 될 수 있다. 또한, 함정 건조 공정과 더불어 전투 체계 전자 장비 개발 시험 중 발생되는 용접 작업, 글라인드 작업 및 타 장비의 고장 등에 의해 발생하는 비정상 과도 전압으로 인하여 전투 체계 장비는 부품 소손과 고장 및 오동작 발생이 증가되고 있다.The delta connection method used in the ship has the advantage that there is no induction or communication obstacle because the third harmonic voltage does not appear, but the neutral point non-grounding method causes voltage fluctuations and voltage unbalance of the phase voltage, which causes data loss of single-phase loads, It may cause malfunction of the device, etc. In addition, due to the abnormal transient voltage caused by the welding work, the grind work, and other equipment failures occurring during the battle system electronic equipment development test along with the ship building process, the occurrence of component damage, breakdowns, and malfunctions of the combat system equipment increases. Has become.

이러한 함정 전원 시스템으로 인하여 비정상 과도 전압이 무정전 장치로 유입되어 전자 장비를 보호해야 하는 무정전 장치의 고장 및 이상 동작이 빈번하게 발생되고 있으며, 신뢰성을 확보해야하는 전투 체계 장비의 비가용은 결국 개발 일정, 비용, 공수 등의 심각한 손실을 야기시키는 문제점이 있었다.Due to such a ship power system, abnormal transient voltage is introduced into the uninterruptible device, causing frequent failures and abnormal operations of the uninterruptible device that must protect electronic equipment, and the unavailability of combat system equipment that must secure reliability is ultimately due to the development schedule, There was a problem that caused serious losses such as cost and labor.

KRKR 10-2009-000628710-2009-0006287 AA

본 발명은 저전압 또는 과전압의 입력시 내부 소자가 소손되는 것을 방지할 수 있는 무정전 전원 장치를 제공한다.The present invention provides an uninterruptible power supply device capable of preventing internal elements from being burned when a low voltage or an over voltage is input.

본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치는, 교류 전력을 공급받아 역률을 보상하고, 직류 전력으로 변환하기 위한 역률 개선부; 상기 역률 개선부에 연결되어 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 부하에 공급하기 위한 인버터부; 및 상기 역률 개선부에 공급되는 교류 전력을 감지하여 상기 교류 전력이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 역률 개선부에 공급되는 교류 전력을 차단하는 제1 제어부;를 포함한다.An uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention includes: a power factor improving unit for receiving AC power to compensate for a power factor and converting it into DC power; An inverter unit connected to the power factor improving unit to convert DC power into 3-phase AC power and supply it to a load; And a first controller configured to detect AC power supplied to the power factor improving unit and cut off the AC power supplied to the power factor improving unit when the AC power is out of a set range.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치는, 교류 전력을 공급받아 역률을 보상하고, 직류 전력으로 변환하기 위한 역률 개선부; 상기 역률 개선부에 연결되어 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 부하에 공급하기 위한 인버터부; 상기 역률 개선부로 공급되는 교류 전력을 선택적으로 차단하기 위한 스위치부; 및 상기 역률 개선부에 공급되는 교류 전력을 감지하여 상기 교류 전력이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 스위치부를 제어하여 상기 역률 개선부에 공급되는 교류 전력을 차단하는 제1 제어부;를 포함할 수 있다.In addition, an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention includes: a power factor improving unit for receiving AC power to compensate for a power factor and converting it into DC power; An inverter unit connected to the power factor improving unit to convert DC power into 3-phase AC power and supply it to a load; A switch unit for selectively blocking AC power supplied to the power factor improving unit; And a first control unit that senses the AC power supplied to the power factor improving unit and controls the switch unit to cut off the AC power supplied to the power factor improving unit when the AC power is out of a set range.

상기 스위치부는 무접점 릴레이(SSR; Solid State Relay) 소자를 포함할 수 있다.The switch unit may include a solid state relay (SSR) device.

상기 제1 제어부는,The first control unit,

상기 교류 전력이 설정된 제1 범위를 벗어나고, 상기 제1 범위보다 크게 설정된 제2 범위 내에 속하는 경우, 상기 무접점 릴레이를 소프트웨어로 제어하여 상기 역률 개선부에 공급되는 교류 전력을 차단하고, 상기 교류 전력이 상기 제2 범위를 벗어나는 경우, 상기 무접점 릴레이를 하드웨어로 제어하여 상기 역률 개선부에 공급되는 교류 전력을 차단할 수 있다.When the AC power is out of the set first range and falls within a second range set larger than the first range, the contactless relay is controlled by software to cut off the AC power supplied to the power factor improving unit, and the AC power When it is out of the second range, the contactless relay is controlled by hardware to cut off AC power supplied to the power factor improving unit.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치는, 교류 전력을 공급받아 역률을 보상하고, 직류 전력으로 변환하기 위한 역률 개선부; 및 상기 역률 개선부에 연결되어 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 부하에 공급하기 위한 인버터부;를 포함하고, 상기 인버터부는, 직류 전원을 공급받아 3상 교류 전력을 출력하는 인버터 파워 모듈(IPM; Inverter Power Module); 상기 인버터 파워 모듈에 연결되어 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 역률을 보상하기 위한 리액터 모듈; 및 상기 인버터 파워 모듈에 공급되는 직류 전력을 감지하여 상기 인버터 파워 모듈의 작동을 제어하는 제2 제어부;를 포함할 수 있다.On the other hand, the uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention, the power factor correction unit for receiving AC power to compensate for the power factor, and converting the power to DC power; And an inverter unit connected to the power factor improving unit to convert DC power into three-phase AC power and supply it to a load, wherein the inverter unit receives DC power and outputs three-phase AC power ( IPM; Inverter Power Module); A reactor module connected to the inverter power module to compensate for a power factor of the three-phase AC power output from the inverter power module; And a second controller configured to control the operation of the inverter power module by sensing DC power supplied to the inverter power module.

상기 제2 제어부는, 상기 인버터 파워 모듈에 공급되는 직류 전력이 제1 임계치 이상, 제2 임계치 미만인 경우, 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한하고, 상기 인버터 파워 모듈에 공급되는 직류 전력이 상기 제2 임계치 이상인 경우, 상기 인버터 파워 모듈의 출력을 차단할 수 있다.When the DC power supplied to the inverter power module is greater than or equal to a first threshold and less than a second threshold, the second control unit limits the output of the three-phase AC power output from the inverter power module and supplies it to the inverter power module. When the DC power is greater than or equal to the second threshold, the output of the inverter power module may be cut off.

상기 제2 제어부는, 상기 인버터 파워 모듈을 소프트웨어로 제어하여 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한하고, 상기 인버터 파워 모듈을 하드웨어로 제어하여 상기 인버터 파워 모듈의 출력을 차단할 수 있다.The second control unit may control the inverter power module with software to limit the output of the three-phase AC power output from the inverter power module, and control the inverter power module with hardware to block the output of the inverter power module. have.

상기 제2 제어부는, 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력이 제3 임계치 이상인 경우, 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한할 수 있다.The second control unit may limit the output of the three-phase AC power output from the inverter power module when the output of the three-phase AC power output from the inverter power module is greater than or equal to a third threshold.

상기 제2 제어부는, 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 불평형 여부를 감지하여, 상기 3상 교류 전력의 불평형이 발생하는 경우 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한할 수 있다.The second control unit detects whether the three-phase AC power output from the inverter power module is unbalanced, and limits the output of the three-phase AC power output from the inverter power module when the three-phase AC power is unbalanced. can do.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 함정 전원 시스템은 전술한 어느 하나의 무정전 전원 장치를 포함할 수 있다.On the other hand, the ship power system according to the embodiment of the present invention may include any one of the above-described uninterruptible power supply.

본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치에 의하면, 역률 개선부에 이상 전력이 공급되는 경우 이를 감지하여 역률 개선부에 공급되는 전력을 미리 차단함으로써 역률 개선부가 소손되는 것을 방지할 수 있다.According to the uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention, when abnormal power is supplied to the power factor improving unit, it is possible to prevent the power factor improving unit from being burned by detecting the abnormal power and blocking the power supplied to the power factor improving unit in advance.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치에 의하면, 인버터 파워 모듈에 이상 전력이 공급되거나 인버터 파워 모듈로부터 이상 전력이 출력되는 경우 이를 감지하여 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 전력을 제한 또는 차단함으로써 인버터부가 소손되는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention, the inverter detects when abnormal power is supplied to the inverter power module or abnormal power is output from the inverter power module, and limits or blocks the power output from the inverter power module. It is possible to prevent the additional burnout.

이에, 무정전 전원 장치가 설치되는 전자 장비의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, it is possible to improve the reliability of electronic equipment in which the uninterruptible power supply is installed.

도 1은 중성점 비접지 전원 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터부를 나타내는 도면.
도 4는 역률 개선부에 저전압이 공급되는 경우 제1 제어부가 공급을 차단하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 역률 개선부에 과전압이 공급되는 경우 제1 제어부가 공급을 차단하는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 인버터 파워 모듈에 제1 임계치 이상, 제2 임계치 미만의 전류가 공급되는 경우 출력을 제한하는 모습을 나타내는 도면.
도 7은 인버터 파워 모듈에 제2 임계치 이상의 전류가 공급되는 경우 출력을 차단하는 모습을 나타내는 도면.
도 8은 인버터 파워 모듈로부터 제3 임계치 이상의 전류가 출력되는 경우 출력을 제한하는 모습을 나타내는 도면.
도 9는 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 전류에 불평형이 발생하는 경우 출력을 제한하는 모습을 나타내는 도면.1 is a diagram showing a neutral point ungrounded power supply system.
2 is a view showing an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an inverter unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a state in which the first control unit cuts off the supply when a low voltage is supplied to the power factor improving unit.
5 is a diagram illustrating a state in which a first control unit cuts off the supply when an overvoltage is supplied to the power factor improving unit.
6 is a view showing a state of limiting output when a current equal to or greater than a first threshold and less than a second threshold is supplied to an inverter power module.
7 is a diagram illustrating a state in which an output is cut off when a current equal to or greater than a second threshold is supplied to an inverter power module.
FIG. 8 is a diagram illustrating a state of limiting output when a current equal to or higher than a third threshold is output from an inverter power module.
9 is a view showing a state of limiting output when an unbalance occurs in a current output from an inverter power module.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only the embodiments of the present invention make the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art. It is provided to fully inform you. In the drawings, the same reference numerals refer to the same elements.

도 1은 중성점 비접지 전원 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a neutral point ungrounded power supply system.

도 1을 참조하면, 군용 함정에서 중성점 비접지 전원 시스템은 전압선과 대지, 예를 들어 선체 사이의 어떠한 접속도 없으나 전압선 상호 간 및 전압선과 대지 사이의 정전 결합이 존재하는 전압선과 대지 간 정전 용량(capacitance)으로 접지된 시스템이다.Referring to FIG. 1, in the military ship, the neutral point ungrounded power system has no connection between the voltage line and the ground, for example, the hull, but there is an electrostatic coupling between the voltage lines and the voltage line and the ground. It is a system grounded by capacitance).

이와 같은 중성점 비접지 전원 시스템은 고장이 없는 건전한 상태에서는 안정된 3상(R, S, T) 전압이 공급되며, 각 상과 대지 간의 용량성 충전 전류(Ico)(Capacitive charging current)의 크기가 같다. 그러나, 1선 지락(Ground Fault)이 발생하는 경우, 지락이 발생한 전압선의 Ico와 전압은 0이 되며, 건전한 전압선은 Ico와 전압 모두 약 1.7배 상승한다. 또한, 1선 지락이 발생하는 경우 전압선과 대지 간에는 아크(Arc)가 발생하고, 이 아크는 소멸과 재아크(Restrikes)를 반복한다. 지락된 전압선의 충전된 정전 용량도 지락점을 통하여 대지로 방전된 후 다시 충전되는 반복 현상이 발생한다.In such a neutral point ungrounded power system, stable three-phase (R, S, T) voltage is supplied in a healthy state without failure, and the size of the capacitive charging current (Ico) between each phase and the earth is the same. . However, when a ground fault occurs, the Ico and the voltage of the voltage line where the ground fault occurs are 0, and for a healthy voltage line, both Ico and voltage increase by about 1.7 times. In addition, when a single-line ground fault occurs, an arc occurs between the voltage line and the ground, and this arc repeats extinguishing and restrikes. The charged capacitance of the grounded voltage line is also discharged to the ground through the grounding point and then recharged again.

이러한 현상은 건전한 상태의 전압선의 절연에 과도 스트레스를 인가하여 다중 지락으로 파급될 수 있으며, 시스템의 유도성 리액턴스와 대지에 분포된 정전 용량 사이의 공진 발생으로 건전한 상 간의 과전압 발생으로 높은 순환 전류가 발생한다. 또한 1차 지락의 파급으로 인한 간헐 아크 지락 등의 발생으로 정상 상전압의 550%(드물게는 700%)에 달하는 파괴적인 과도 과전압과 심각한 주파수 변동이 200%까지 발생할 수 있으며, 이는 기기 소손의 주요원이 될 수 있다. 이것이 중성점 비접지 시스템이 권고되지 않는 주요 이유이다.This phenomenon can spread to multiple ground faults by applying an excessive stress to the insulation of the voltage line in a healthy state, and a high circulating current is generated due to the occurrence of overvoltage between the healthy phases due to the resonance between the inductive reactance of the system and the capacitance distributed to the ground. Occurs. In addition, the occurrence of intermittent arc ground fault due to the spread of the primary ground fault can cause a destructive transient overvoltage reaching 550% (rarely 700%) of the normal phase voltage and severe frequency fluctuations up to 200%, which is a major cause of equipment damage. It can be a circle. This is the main reason the neutral point ungrounded system is not recommended.

3상 시스템에서 부하가 변동 할 경우 임피던스의 변화로 인하여 전류 및 전압의 불평형이 발생한다. 전압 불평형이 발생할 경우 전류 불평형으로 손실 증가는 물론 시스템의 동작을 불안정하게 한다. 그래서 중요한 설비에서는 전압의 불평형률을 1% 이내, 일반 설비에서도 1∼3% 이내로 제한하고 있다.When the load fluctuates in a three-phase system, an unbalance of current and voltage occurs due to a change in impedance. When voltage unbalance occurs, current unbalance increases loss and destabilizes system operation. Therefore, in important facilities, the voltage unbalance rate is limited to within 1% and in general facilities to within 1 to 3%.

이하에서는, 예를 들어 함정의 중성점 비접지 전원 시스템에서 이와 같은 1선 지락이 발생하여 비정상 과도 전압이 인가되는 경우에도 내부 모듈의 소손을 방지할 수 있는 본 발명의 실시 예에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.In the following, for example, an embodiment of the present invention that can prevent burnout of an internal module even when such a one-wire ground fault occurs in a neutral point ungrounded power system of a ship and an abnormal transient voltage is applied will be described in more detail. I will do it.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터부를 나타내는 도면이다.2 is a view showing an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view showing an inverter unit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치는 교류 전력을 공급받아 역률을 보상하고, 직류 전력으로 변환하기 위한 역률 개선부(300), 상기 역률 개선부(300)에 연결되어 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 부하에 공급하기 위한 인버터부(400) 및 상기 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 감지하여 상기 교류 전력이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 차단하는 제1 제어부(600)를 포함한다.2, the uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention is connected to a power factor improving unit 300 for receiving AC power to compensate for a power factor and converting it to DC power, and the power factor improving unit 300 When the AC power is out of a set range by sensing AC power supplied to the inverter unit 400 and the power factor improving unit 300 for converting DC power into 3-phase AC power and supplying it to the load, the power factor improving unit ( It includes a first control unit 600 that cuts off the AC power supplied to 300).

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치는 교류 전력을 공급받아 역률을 보상하고, 직류 전력으로 변환하기 위한 역률 개선부(300), 상기 역률 개선부(300)에 연결되어 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 부하에 공급하기 위한 인버터부(400), 상기 역률 개선부(300)로 공급되는 교류 전력을 선택적으로 차단하기 위한 스위치부(200) 및 상기 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 감지하여 상기 교류 전력이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 차단하는 제1 제어부(600)를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치는 스위치부(200)에 공급되는 교류 전력을 필터링하기 위한 EMI(Electro Magnetic Interference) 필터부(100) 및 상기 역률 개선부(300)로 공급되는 교류 전력에 이상이 발생하는 경우, 상기 인버터(400)로 보조 직류 전력을 공급하기 위한 보조 전원부(500)을 더 포함할 수 있다.Here, the uninterruptible power supply device according to an embodiment of the present invention is connected to a power factor improving unit 300 for receiving AC power to compensate for a power factor and converting it to DC power, and the power factor improving unit 300 to reduce DC power by 3 Inverter 400 for converting into phase AC power and supplying it to a load, switch 200 for selectively blocking AC power supplied to the power factor improving unit 300, and supply to the power factor improving unit 300 It may include a first control unit 600 for detecting the AC power to be cut off the AC power supplied to the power factor improving unit 300 when the AC power is out of a set range. At this time, the uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention includes an electro magnetic interference (EMI) filter unit 100 for filtering AC power supplied to the switch unit 200 and an AC supplied to the power factor improving unit 300. When an abnormality occurs in power, an auxiliary power supply unit 500 for supplying auxiliary DC power to the inverter 400 may be further included.

EMI 필터부(100)는 입력 전원에 직접 연결되어 공급되는 교류 전력을 필터링한다. EMI 필터부(100)는 예를 들어, 두 개의 필터로 구성될 수 있으며, 커먼 모드(common mode)와 노멀 모드(normal), 즉 외부에서 발생한 고주파 노이즈와 내부에서 발생한 고주파 노이즈 성분을 억제하는 기능을 수행한다.The EMI filter unit 100 filters AC power supplied by being directly connected to an input power source. The EMI filter unit 100 may be composed of, for example, two filters, a common mode and a normal mode, that is, a function of suppressing external high-frequency noise and internal high-frequency noise components. Perform.

역률 개선부(300)는 EMI 필터부(100)에 연결되어 교류 전력을 공급받아 역률을 보상하고, 공급받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다. 여기서, 역률 개선부(300)는 예를 들어, 공급된 220Vac 전원을 370Vdc로 변환하는 역할을 하며, 역률을 90% 이상 보상하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 역률 개선부(300)는 보조 전원부(500)를 충전하는 기능 및 12Vdc 및 24Vdc를 생성하여 내부 보드의 구동 전원을 제공하는 기능을 수행할 수 있다.The power factor improving unit 300 is connected to the EMI filter unit 100 to receive AC power to compensate for the power factor, and convert the supplied AC power into DC power. Here, the power factor improving unit 300 serves to convert the supplied 220Vac power into 370Vdc, and may perform a function of compensating the power factor by 90% or more. In addition, the power factor improving unit 300 may perform a function of charging the auxiliary power supply unit 500 and a function of providing driving power for an internal board by generating 12Vdc and 24Vdc.

인버터부(400)는 역률 개선부(300)에 연결되어 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 부하에 공급한다. 인버터부(400)는 역률 개선부(300)로부터 예를 들어, 370Vdc 전원을 입력받아 펄스폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 제어를 통하여 220Vac, 60Hz로 변경하여 부하에 공급하는 기능을 수행할 수 있다.The inverter unit 400 is connected to the power factor improving unit 300 to convert DC power into 3-phase AC power and supply it to a load. The inverter unit 400 may perform a function of receiving, for example, 370Vdc power from the power factor improving unit 300, changing to 220Vac, 60Hz through Pulse Width Modulation (PWM) control and supplying it to a load. have.

보조 전원부(500)는 배터리(battery) 등으로 구성되어 공급된 교류 전력을 충전하여 역률 개선부(300)로 공급되는 교류 전력에 이상이 발생하는 경우 인버터(400)로 보조 직류 전력을 공급하는 기능을 수행한다.The auxiliary power supply unit 500 is composed of a battery, etc. and charges the supplied AC power to supply auxiliary DC power to the inverter 400 when an abnormality occurs in the AC power supplied to the power factor improvement unit 300 Perform.

여기서, 종래의 무정전 전원 장치는 1선 지락 발생시 비정상 과도 전압으로 인하여 무정전 전원 장치 내부의 역률 개선부, 예를 들어 PFC Factor Correction) 모듈의 소손이 발생하였다. 또한, 이 과정에서 AC 전원 라인 단락이 발생하여 과전류로 인하여 인버터부, 예를 들어 인버터 모듈의 소손을 야기하게 된다. 이는, 종래의 경우에도 PFC 모듈은 전원 감지 회로를 통하여 PFC 모듈로 공급되는 전원의 상태를 감지하고 있으나, 비정상 과도 전압이 발생하는 경우 내부 모듈을 보호하기 위한 하드웨어(Hardware) 및 소프트웨어(Software)적인 차단 회로가 탑재되어 있지 않기 때문이다.Here, in the conventional uninterruptible power supply device, when a 1-wire ground fault occurs, the power factor improving unit inside the uninterruptible power supply device, for example, a PFC factor correction module, is burned out due to an abnormal transient voltage. In addition, in this process, a short-circuit of the AC power line occurs, causing burnout of the inverter unit, for example, the inverter module due to overcurrent. This is, even in the conventional case, the PFC module detects the state of the power supplied to the PFC module through the power detection circuit, but when an abnormal transient voltage occurs, hardware and software are used to protect the internal module. This is because the cut-off circuit is not installed.

이에, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치는 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 감지하여 상기 교류 전력이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 차단하는 제1 제어부(400)를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치는 역률 개선부(300)로 공급되는 교류 전력을 선택적으로 차단하기 위한 스위치부(200)를 더 포함하고, 제1 제어부(400)는 상기 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 감지하여 상기 교류 전력이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 스위치부(200)를 제어하여 상기 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 차단할 수 있다. 이때, 스위치부(200)로는 무접점 릴레이(SSR; Solid State Relay) 소자를 사용할 수 있다.Accordingly, the uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention detects AC power supplied to the power factor improving unit 300 and cuts off the AC power supplied to the power factor improving unit 300 when the AC power is out of a set range. The first control unit 400 may be further included. That is, the uninterruptible power supply device according to an embodiment of the present invention further includes a switch unit 200 for selectively blocking AC power supplied to the power factor improving unit 300, and the first control unit 400 improves the power factor. When the AC power supplied to the unit 300 is sensed and the AC power is out of a set range, the switch unit 200 may be controlled to cut off the AC power supplied to the power factor improving unit 300. In this case, as the switch unit 200, a solid state relay (SSR) device may be used.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치는 비정상 과도 전압에서 역률 개선부(300)의 소손을 방지하기 위하여 역률 개선부(300)로 공급되는 전압을 미리 차단하여야 하므로, 입력 전원과 역률 개선부(300) 사이에 무접점 릴레이 소자를 장착하고, 이를 제1 제어부(600)를 통하여 제어한다.That is, since the uninterruptible power supply device according to the embodiment of the present invention has to cut off the voltage supplied to the power factor improvement unit 300 in advance in order to prevent burnout of the power factor improvement unit 300 at an abnormal transient voltage, input power and power factor improvement A contactless relay element is mounted between the units 300 and controlled through the first control unit 600.

여기서, 제1 제어부(600)는 역률 개선부(300)로 공급되는 전압이 설정된 제1 범위를 벗어나고, 상기 제1 범위보다 크게 설정된 제2 범위 내에 속하는 경우, 상기 무접점 릴레이를 소프트웨어로 제어하여 상기 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 차단하고, 상기 교류 전력이 상기 제2 범위를 벗어나는 경우, 상기 무접점 릴레이를 하드웨어로 제어하여 상기 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 차단할 수 있다.Here, the first control unit 600 controls the contactless relay with software when the voltage supplied to the power factor improvement unit 300 is outside the set first range and falls within a second range set larger than the first range. When the AC power supplied to the power factor improving unit 300 is cut off, and the AC power is out of the second range, the contactless relay is controlled by hardware to control the AC power supplied to the power factor improving unit 300 Can be blocked.

역률 개선부(300)는 공급되는 전압이 220Vac±20%인 범위 내에서 정전압을 만들어 낼 수 있다. 이때, 제1 제어부(600)는 공급되는 전압이 설정된 제1 범위, 예를 들어 220Vac±20%인 범위보다 큰 경우 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 차단할 수 있다. 이때, 이와 같은 교류 전력의 차단은 무접점 릴레이를 소프트웨어로 제어하여 이루어질 수 있다. 즉, 제1 제어부(600)는 소프트웨어 제어 신호를 생성하고, 생성된 소프트웨어 제어 신호는 무접점 릴레이에 전달되어 교류 전력이 차단될 수 있다.The power factor improving unit 300 may generate a constant voltage within a range in which the supplied voltage is 220Vac±20%. In this case, the first control unit 600 may cut off the AC power supplied to the power factor improving unit 300 when the supplied voltage is greater than a set first range, for example, 220Vac±20%. In this case, such AC power can be cut off by controlling the contactless relay with software. That is, the first control unit 600 may generate a software control signal, and the generated software control signal may be transmitted to the contactless relay to cut off AC power.

또한, 역률 개선부(300)는 공급되는 전압이 제1 범위보다 크게 설정된 제2 범위, 예를 들어 402Vp-p인 범위보다 큰 경우 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 하드웨어로 제어하여 차단할 수 있다. 즉, 제1 범위보다 크게 설정된 제2 범위, 예를 들어 402Vp-p인 범위보다 큰 경우 역률 개선부(300)에 공급되는 교류 전력을 하드웨어로 제어하여 차단할 수 있다.In addition, the power factor improving unit 300 controls the AC power supplied to the power factor improving unit 300 by hardware when the supplied voltage is greater than the second range set larger than the first range, for example, a range of 402 Vp-p. Can be blocked. That is, when it is greater than the second range set larger than the first range, for example, 402Vp-p, the AC power supplied to the power factor improving unit 300 may be controlled by hardware to block the AC power.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치에 의하면, 역률 개선부(300)에 이상 전력이 공급되는 경우 이를 감지하여 역률 개선부(300)에 공급되는 전력을 미리 차단함으로써 역률 개선부(300)가 소손되는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention, when abnormal power is supplied to the power factor improving unit 300, the power factor improving unit ( 300) can be prevented from being burned.

한편, 종래의 인버터부는 직류 380V로 구동되며, 내부 MCU(Micro Controller Unit)의 ADC 포트를 통하여 입력 전압/전류 및 출력 전압/전류를 감지한 후, 네거티브 피드백(negative feedback) 방식의 PWM 제어를 통하여 출력을 공급하도록 설계되어 있다. 이와 같은 종래의 인버터부는 입출력 과전류가 발생하는 경우 MCU가 인버터 파워 모듈(IPM;Inverter Power Module)의 출력 차단 명령을 수행한다.Meanwhile, the conventional inverter unit is driven by DC 380V, detects input voltage/current and output voltage/current through the ADC port of the internal MCU (Micro Controller Unit), and then through PWM control of a negative feedback method. It is designed to supply output. When an input/output overcurrent occurs in such a conventional inverter unit, the MCU executes an output cutoff command of an inverter power module (IPM).

그러나, 종래의 인버터부는 MCU의 고장시 인버터의 입/출력 제어가 불가한 상황이 발생하여 인버터 소손 유발 가능성이 높다. 또한, MCU의 ACD 포트를 통한 전압, 전류 측정과 IPM 제어 신호의 지연으로 인하여 IPM 및 내부 수동 소자의 소손 유발 가능성이 존재한다.However, there is a high possibility of causing inverter burnout due to a situation in which the input/output control of the inverter is impossible when the conventional inverter unit fails. In addition, there is a possibility of causing damage to the IPM and internal passive elements due to the delay of the voltage and current measurement and the IPM control signal through the ACD port of the MCU.

이에, 본 발명의 실시 예에 따른 인버터부(400)는 직류 전원을 공급받아 3상 교류 전력을 출력하는 인버터 파워 모듈(410)(IPM; Inverter Power Module), 상기 인버터 파워 모듈(410)에 연결되어 상기 인버터 파워 모듈(410)로부터 출력되는 3상 교류 전력의 역률을 보상하기 위한 리액터 모듈(430) 및 상기 인버터 파워 모듈(410)에 공급되는 직류 전력을 감지하여 상기 인버터 파워 모듈(410)의 작동을 제어하는 제2 제어부(440)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 홀 센서(422)(hall sensor)는 H상(R, S, T)의 자기장을 검출하고, 제2 홀 센서(424)는 N상의 자기장을 검출할 수 있다.Accordingly, the inverter unit 400 according to an embodiment of the present invention is connected to an inverter power module 410 (IPM) that receives DC power and outputs three-phase AC power, and the inverter power module 410. The reactor module 430 for compensating the power factor of the three-phase AC power output from the inverter power module 410 and the DC power supplied to the inverter power module 410 are sensed to detect the power factor of the inverter power module 410. It may include a second control unit 440 for controlling the operation. Here, the first Hall sensor 422 may detect the magnetic field of the H phase (R, S, T), and the second Hall sensor 424 may detect the magnetic field of the N phase.

제2 제어부(440)는 상기 인버터 파워 모듈(410)에 공급되는 직류 전력이 제1 임계치 이상, 제2 임계치 미만인 경우, 상기 인버터 파워 모듈(410)로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한하고, 상기 인버터 파워 모듈(410)에 공급되는 직류 전력이 상기 제2 임계치 이상인 경우, 상기 인버터 파워 모듈(410)의 출력을 차단할 수 있다. 이를 위하여, 인버터부(400)는 입력 과전류 1차 제한 회로 및 입력 과전류 2차 차단 회로를 더 포함할 수 있다.When the DC power supplied to the inverter power module 410 is greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold, the second control unit 440 limits the output of the three-phase AC power output from the inverter power module 410, and , When the DC power supplied to the inverter power module 410 is greater than or equal to the second threshold, the output of the inverter power module 410 may be cut off. To this end, the inverter unit 400 may further include an input overcurrent primary limiting circuit and an input overcurrent secondary blocking circuit.

제2 제어부(440)는 상기 인버터 파워 모듈(410)에 공급되는 직류 전류가 제1 임계치 이상, 제2 임계치 미만, 예를 들어, 20A 이상, 30A 미만인 경우, 상기 인버터 파워 모듈(410)로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한한다. 이때, 제2 제어부(440)는 상기 인버터 파워 모듈(410)을 소프트웨어로 제어하여 상기 인버터 파워 모듈(410)로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한할 수 있다. 즉, 제2 제어부(440)는 제1 임계치 이상, 제2 임계치 미만의 전류가 감지되면 PWM 제어 이득을 그 전 상태로 유지하여, 더 이상 전류가 상승하지 않도록 PWM on/off를 반복적으로 수행한다.The second control unit 440 outputs from the inverter power module 410 when the DC current supplied to the inverter power module 410 is greater than or equal to a first threshold and less than a second threshold, for example, greater than or equal to 20A and less than 30A. It limits the output of three-phase AC power. In this case, the second control unit 440 may control the inverter power module 410 with software to limit the output of the three-phase AC power output from the inverter power module 410. That is, when a current greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold is sensed, the second control unit 440 maintains the PWM control gain at the previous state and repeatedly performs PWM on/off so that the current does not increase any more. .

제2 제어부(440)는 상기 인버터 파워 모듈(410)에 공급되는 직류 전류가 제2 임계치 이상인 경우, 상기 인버터 파워 모듈(410)의 출력을 차단한다. 예를 들어, 30A 이상의 과전류는 인버터 파워 모듈(410)에 치명적인 영향을 줄 수 있으므로, 인버터 파워 모듈(410)의 출력은 즉각 차단될 필요가 있다. 이때, 제2 제어부(440)는 상기 인버터 파워 모듈(410)을 하드웨어로 제어하여 상기 인버터 파워 모듈(410)로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한할 수 있다. 즉, 제2 제어부(440)는 상기 인버터 파워 모듈(410)에 공급되는 직류 전류를 측정하여 제2 임계치 이상의 과전류가 발생하면, IPM 출력 차단 신호를 생성하여 하드웨어적으로 출력 차단을 실행한다.The second control unit 440 cuts off the output of the inverter power module 410 when the DC current supplied to the inverter power module 410 is greater than or equal to a second threshold. For example, since an overcurrent of 30A or more may have a fatal effect on the inverter power module 410, the output of the inverter power module 410 needs to be immediately cut off. In this case, the second controller 440 may control the inverter power module 410 with hardware to limit the output of the three-phase AC power output from the inverter power module 410. That is, the second control unit 440 measures the direct current supplied to the inverter power module 410 and, when an overcurrent of more than the second threshold occurs, generates an IPM output cutoff signal and executes the output cutoff by hardware.

또한, 제2 제어부(440)는 인버터 파워 모듈(410)로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력이 제3 임계치 이상인 경우, 상기 인버터 파워 모듈(410)로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한할 수 있다. 이를 위하여, 제1 홀 센서(422)에는 H상 출력 과전류 차단 회로가 연결되고, 제2 홀 센서(424)에는 N상 출력 과전류 차단 회로가 연결될 수 있다. 이때, 제2 제어부(440)는 인버터 파워 모듈(410)로부터 제3 임계치 이상의 과전류가 출력되는 경우 상기 인버터 파워 모듈(410)로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한할 수 있다.In addition, the second control unit 440 may limit the output of the three-phase AC power output from the inverter power module 410 when the output of the three-phase AC power output from the inverter power module 410 is greater than or equal to the third threshold. I can. To this end, an H-phase output overcurrent blocking circuit may be connected to the first Hall sensor 422, and an N-phase output overcurrent blocking circuit may be connected to the second Hall sensor 424. In this case, the second control unit 440 may limit the output of the three-phase AC power output from the inverter power module 410 when an overcurrent equal to or greater than the third threshold is output from the inverter power module 410.

또한, 제2 제어부(440)는 인버터 파워 모듈(410)로부터 출력되는 3상 교류 전력의 불평형 여부를 감지하여, 상기 3상 교류 전력의 불평형이 발생하는 경우 상기 3상 교류 전력의 출력을 제한할 수 있다. 이를 위하여, 제1 홀 센서(422)와 제2 홀 센서(424)는 비교 회로로 연결될 수 있다. 즉, 제2 제어부(440)는 3상 교류 전력의 불평형 상태, 즉 누설 전류가 감지되는 경우 출력 차단 신호를 생성하여 인버터 파워 모듈(410)로부부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한할 수 있다.In addition, the second control unit 440 detects whether the three-phase AC power output from the inverter power module 410 is unbalanced, and limits the output of the three-phase AC power when the three-phase AC power is unbalanced. I can. To this end, the first Hall sensor 422 and the second Hall sensor 424 may be connected through a comparison circuit. That is, the second control unit 440 can limit the output of the three-phase AC power output from the inverter power module 410 by generating an output cutoff signal when an unbalanced state of the three-phase AC power, that is, a leakage current is detected. have.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치의 동작을 검증하기 위하여 수행한 시험 결과에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a test result performed to verify the operation of the uninterruptible power supply device according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4는 역률 개선부에 저전압이 공급되는 경우 제1 제어부가 공급을 차단하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 역률 개선부에 과전압이 공급되는 경우 제1 제어부가 공급을 차단하는 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing a state in which the first control unit cuts off supply when a low voltage is supplied to the power factor improvement unit, and FIG. 5 is a view showing a state in which the first control unit cuts off supply when an overvoltage is supplied to the power factor improvement unit. to be.

역률 개선부(300)의 동작을 검증하기 위하여 스위치부(200)로 공급되는 전압과 스위치부(200)로부터 역률 개선부(300)로 공급되는 전압을 측정하기 위한 오실로스코프(oscilloscope)를 각각 설치하고, 입력 전원으로 저전압과 과전압을 인가하여 역률 개선부(300)가 정상적으로 동작하는지 실험하였다.In order to verify the operation of the power factor improving unit 300, an oscilloscope for measuring the voltage supplied to the switch unit 200 and the voltage supplied from the switch unit 200 to the power factor improving unit 300 is installed, respectively. , It was tested whether the power factor improving unit 300 operates normally by applying a low voltage and an overvoltage as input power.

도 4에서는 입력단에 220Vac를 인가시키고, 지속적으로 전압을 낮추어 인가하여 무접점 릴레이가 차단되는지 실험하였다. 그 결과, 입력 전압이 165V 이하일때, 무접점 릴레이는 입력 차단 명령을 수행하였고, 무접점 릴레이의 출력 또한 차단된 것을 알 수 있다.In FIG. 4, 220Vac was applied to the input terminal, and the voltage was continuously lowered and applied to determine whether the contactless relay was blocked. As a result, it can be seen that when the input voltage is less than 165V, the contactless relay has executed the input cutoff command, and the output of the contactless relay is also cut off.

도 5에서는 입력단에 220Vac를 인가시키고, 지속적으로 전압을 올려서 인가하여 무접점 릴레이가 차단되는지 실험하였다. 그 결과, 입력 전압이 275V 이상일 때, 무접점 릴레이는 입력 차단 명령을 수행하였고, 무접점 릴레이의 출력 또한 차단된 것을 알 수 있다.In FIG. 5, 220Vac was applied to the input terminal, and the voltage was continuously increased and applied to determine whether the contactless relay was blocked. As a result, it can be seen that when the input voltage is more than 275V, the contactless relay has executed the input cutoff command, and the output of the contactless relay is also cut off.

이에, 입력 전압이 설정된 범위를 벗어날 때, 즉 입력 전압이 저전압 및 과전압일 때, 무접점 릴레이는 입력을 차단함을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that when the input voltage is out of the set range, that is, when the input voltage is a low voltage or an overvoltage, the contactless relay blocks the input.

도 6은 인버터 파워 모듈에 제1 임계치 이상, 제2 임계치 미만의 전류가 공급되는 경우 출력을 제한하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 7은 인버터 파워 모듈에 제2 임계치 이상의 전류가 공급되는 경우 출력을 차단하는 모습을 나타내는 도면이다. 또한, 도 8은 인버터 파워 모듈로부터 제3 임계치 이상의 전류가 출력되는 경우 출력을 제한하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 9는 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 전류에 불평형이 발생하는 경우 출력을 제한하는 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing a state of limiting output when a current greater than or equal to a first threshold and less than a second threshold is supplied to the inverter power module, and FIG. 7 is a diagram illustrating an output when a current greater than or equal to the second threshold is supplied to the inverter power module. It is a diagram showing a state of blocking. In addition, FIG. 8 is a diagram showing a state of limiting output when a current of more than a third threshold is output from the inverter power module, and FIG. 9 is a diagram illustrating a state of limiting output when an unbalance occurs in the current output from the inverter power module. It is a drawing showing.

인버터부(400)의 동작을 검증하기 위하여 인버터부(300)의 오류 Flag를 감시하기 위한 오실로스코프와 인버터부(400)로부터 출력되는 전압/전류를 측정하기 위한 오실로스코프를 각각 설치하고, 과전류 및 출력 전류 불평형을 발생시켜 인버터부(400)가 정상적으로 동작하는지 실험하였다.In order to verify the operation of the inverter unit 400, an oscilloscope for monitoring the error flag of the inverter unit 300 and an oscilloscope for measuring the voltage/current output from the inverter unit 400 are installed, respectively, and overcurrent and output current are installed. By generating an unbalance, it was tested whether the inverter unit 400 operates normally.

도 6에서는 25A 이상, 35A 미만의 과전류 발생시 인버터부(300)가 순간 출력을 차단하여 과전류 상승을 방지할 수 있는지를 실험하였다. 도 6의 파형과 같이 25A 이상의 과전류를 발생시키는 경우 인버터부(300)의 출력이 순간 차단되어 과전류 상승을 방지하는 것을 알 수 있다. 즉, 25A 이상의 과전류 발생시 인버터부(300)의 출력은 순간 차단되며, 전류량 상승을 억제하고, 정전류 발생시 정상 출력을 발생시킬 수 있게 된다.In FIG. 6, when an overcurrent of 25A or more and less than 35A occurs, it was tested whether the inverter unit 300 can block an instantaneous output to prevent an increase in overcurrent. As shown in the waveform of FIG. 6, when an overcurrent of 25A or more is generated, the output of the inverter unit 300 is instantaneously cut off to prevent an increase in overcurrent. That is, when an overcurrent of 25A or more occurs, the output of the inverter unit 300 is instantaneously cut off, suppresses an increase in the amount of current, and generates a normal output when a constant current occurs.

도 7에서는 35A 이상의 과전류 발생시 인버터부(300)의 출력이 차단되는지를 실험하였다. 도 7에 도시된 바와 같이, 35A 이상의 과전류 발생시 인버터부(300)의 출력은 차단되었다. 이를 통해 35A 이상의 과전류 발생시 인버터부(300)의 출력은 차단되어 인버터부(300)를 보호할 수 있다는 것을 증명할 수 있다.In FIG. 7, it was tested whether the output of the inverter unit 300 is cut off when overcurrent of 35A or more occurs. As shown in FIG. 7, when an overcurrent of 35A or more occurs, the output of the inverter unit 300 is cut off. Through this, it can be proved that the output of the inverter unit 300 is cut off when an overcurrent of 35A or more occurs, thereby protecting the inverter unit 300.

도 8에서는 출력 과전류 제한 회로를 실험하였다. 인버터부(400)의 최대 부하인 2.6kW 이상으로 출력 전류가 증가시 인버터부(400)에는 치명적인 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위하여 출력 과전류 제한 회로를 설계하였다. 도 8에서는 부하단에 전구 부하를 설치하고, 부하를 단계적으로 증가시켜 출력 과전류를 발생시킨다. 인버터부(400)의 출력 전류가 18A 이상 증가시, 출력 전류를 제한하는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 8, an output overcurrent limiting circuit was tested. When the output current increases above 2.6kW, which is the maximum load of the inverter unit 400, a fatal problem occurs in the inverter unit 400. To solve this problem, an output overcurrent limiting circuit was designed. In FIG. 8, a light bulb load is installed at the load end, and the load is gradually increased to generate an output overcurrent. When the output current of the inverter unit 400 increases by 18A or more, it can be seen that the output current is limited.

도 9에서는 출력 전류의 불평형이 2A 이상 방생하는 경우 출력 전류를 제한하는 기능을 실험하였다. 비교 회로를 통해 전류 불평형이 감지되면, 인버터부(400)는 고장 bit를 Enable하며, 동시에 전류를 제한하는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 9, the function of limiting the output current was tested when the unbalance of the output current was 2A or more. When the current imbalance is detected through the comparison circuit, it can be confirmed that the inverter unit 400 enables the fault bit and limits the current at the same time.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치에 의하면, 역률 개선부에 이상 전력이 공급되는 경우 이를 감지하여 역률 개선부에 공급되는 전력을 미리 차단함으로써 역률 개선부가 소손되는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the uninterruptible power supply device according to an embodiment of the present invention, when abnormal power is supplied to the power factor improving unit, it is detected and the power supplied to the power factor improving unit is cut off in advance, thereby preventing the power factor improving unit from being burned. .

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 무정전 전원 장치에 의하면, 인버터 파워 모듈에 이상 전력이 공급되거나 인버터 파워 모듈로부터 이상 전력이 출력되는 경우 이를 감지하여 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 전력을 제한 또는 차단함으로써 인버터부가 소손되는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention, the inverter detects when abnormal power is supplied to the inverter power module or abnormal power is output from the inverter power module, and limits or blocks the power output from the inverter power module. It is possible to prevent the additional burnout.

이에, 무정전 전원 장치가 설치되는 전자 장비의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, it is possible to improve the reliability of electronic equipment in which the uninterruptible power supply is installed.

상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated using specific terms, but such terms are only for clearly describing the present invention, and embodiments of the present invention and the described terms are the technical spirit of the following claims. And it is obvious that various changes and changes can be made without departing from the scope. Such modified embodiments should not be individually understood from the spirit and scope of the present invention, and should be said to fall within the scope of the claims of the present invention.

100: EMI 필터부 200: 스위치부
300: 역률 개선부 400: 인버터부
410: 인버터 파워 모듈 422: 제1 홀 센서
424: 제2 홀 센서 430: 리액터 모듈
440: 제2 제어부 500: 보조 전원부
600: 제1 제어부100: EMI filter unit 200: switch unit
300: power factor improvement unit 400: inverter unit
410: inverter power module 422: first Hall sensor
424: second Hall sensor 430: reactor module
440: second control unit 500: auxiliary power supply unit
600: first control unit

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 교류 전력을 공급받아 역률을 보상하고, 직류 전력으로 변환하기 위한 역률 개선부; 및
상기 역률 개선부에 연결되어 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 부하에 공급하기 위한 인버터부;를 포함하고,
상기 인버터부는,
직류 전원을 공급받아 3상 교류 전력을 출력하는 인버터 파워 모듈(IPM; Inverter Power Module);
상기 인버터 파워 모듈에 연결되어 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 역률을 보상하기 위한 리액터 모듈; 및
상기 인버터 파워 모듈에 공급되는 직류 전력을 감지하여 상기 인버터 파워 모듈의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 인버터 파워 모듈에 공급되는 직류 전력이 제1 임계치 이상, 제2 임계치 미만인 경우, 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한하고,
상기 인버터 파워 모듈에 공급되는 직류 전력이 상기 제2 임계치 이상인 경우, 상기 인버터 파워 모듈의 출력을 차단하는 무정전 전원 장치.A power factor improving unit for receiving AC power to compensate for the power factor and converting it into DC power; And
Includes; an inverter unit connected to the power factor improving unit for converting DC power into 3-phase AC power and supplying it to a load,
The inverter unit,
Inverter Power Module (IPM) for receiving DC power and outputting 3-phase AC power;
A reactor module connected to the inverter power module to compensate for a power factor of the three-phase AC power output from the inverter power module; And
Including; a control unit for controlling the operation of the inverter power module by sensing the direct current power supplied to the inverter power module,
The control unit,
When the DC power supplied to the inverter power module is greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold, limiting the output of the three-phase AC power output from the inverter power module,
When the DC power supplied to the inverter power module is equal to or higher than the second threshold, the uninterruptible power supply device cuts off the output of the inverter power module. 삭제delete 청구항 5에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인버터 파워 모듈을 소프트웨어로 제어하여 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한하고,
상기 인버터 파워 모듈을 하드웨어로 제어하여 상기 인버터 파워 모듈의 출력을 차단하는 무정전 전원 장치.The method of claim 5,
The control unit,
Controlling the inverter power module with software to limit the output of the three-phase AC power output from the inverter power module,
Uninterruptible power supply for controlling the inverter power module by hardware to cut off the output of the inverter power module. 청구항 5에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력이 제3 임계치 이상인 경우, 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한하는 무정전 전원 장치.The method of claim 5,
The control unit,
When the output of the three-phase AC power output from the inverter power module is greater than or equal to a third threshold, the uninterruptible power supply for limiting the output of the three-phase AC power output from the inverter power module. 청구항 5에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 불평형 여부를 감지하여, 상기 3상 교류 전력의 불평형이 발생하는 경우 상기 인버터 파워 모듈로부터 출력되는 3상 교류 전력의 출력을 제한하는 무정전 전원 장치.The method of claim 5,
The control unit,
An uninterruptible power supply device configured to detect whether the three-phase AC power output from the inverter power module is unbalanced, and limit the output of the three-phase AC power output from the inverter power module when the three-phase AC power is unbalanced. 청구항 5, 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 하나의 무정전 전원 장치를 포함하는 함정 전원 시스템.A ship power system comprising the uninterruptible power supply device of any one of claims 5 and 7 to 9.
KR1020190119713A 2019-09-27 2019-09-27 Uninterruptible power supply KR102243444B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190119713A KR102243444B1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Uninterruptible power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190119713A KR102243444B1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Uninterruptible power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210037279A KR20210037279A (en) 2021-04-06
KR102243444B1 true KR102243444B1 (en) 2021-04-22

Family

ID=75473220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190119713A KR102243444B1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Uninterruptible power supply

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102243444B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007267501A (en) 2006-03-28 2007-10-11 Fujitsu Ltd Uninterruptible power supply

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100734352B1 (en) * 2001-05-09 2007-07-03 엘지전자 주식회사 Inverter System
KR100923333B1 (en) * 2007-05-04 2009-10-27 (주)에디테크 Apparatus and method of momentary power failure and power factor correction
KR20090006287A (en) 2007-07-11 2009-01-15 삼성전자주식회사 Uninterruptible power supply
KR101510181B1 (en) * 2010-09-06 2015-04-10 삼성전자 주식회사 Power supply circuit
KR101948834B1 (en) * 2017-03-20 2019-02-15 주식회사 씨엔에이치시스템 Dynamic voltage compensation apparatus and dynamic voltage compensation module having inrush current breaking function and overload breaking function

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007267501A (en) 2006-03-28 2007-10-11 Fujitsu Ltd Uninterruptible power supply

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210037279A (en) 2021-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7054173B2 (en) Circuit with DC filter having a link fuse serially connected between a pair of capacitors
US9541596B2 (en) Multi-frequency ground monitor current sensing without a DC component
US7425779B2 (en) Parallel redundant power system and the control method for the same
US9547032B2 (en) Frequency hopping ground monitor current sensing
KR101052471B1 (en) Neutral wire replacement device in power system and method
US20150346262A1 (en) Multi-frequency ground monitor current sensing
CN104821652A (en) Industrial power supply ups system
CN104917283B (en) It is a kind of that there is the ups power for forcing bypass protection function
US20240113552A1 (en) Method to detect back-feed and mis-wiring events by a ups system
AU2022209234B2 (en) Arc detection
US5552952A (en) Detection and isolation circuit for a failed bridge power rectifier and an electrical system employing same
EP1082799B1 (en) Power-factor correction arrangement
KR102243444B1 (en) Uninterruptible power supply
Ghisla et al. Branch circuit protection for DC systems
JP2009033790A (en) Charging monitor
KR101365290B1 (en) Eco-friendly energy-saving power quality recovery equipment equipped switchboards
CN214543618U (en) Join in marriage net arc extinction uninterrupted power source circuit and arc extinguishing system
WO2010114513A1 (en) Three phase power supply fault protection
EP4020731A1 (en) Fault clearing in midpoint grounded systems
CN111740385B (en) Method for three-phase variable frequency power supply
US20230400496A1 (en) Common mode current feed fault protection
US20240204653A1 (en) Voltage boosted fault clearing in electrical systems
US20240146056A1 (en) Fault clearing in electrical systems with injected signal
CN108233341A (en) A kind of series compensation equipment protective device of parallel-connection structure
JP3114351B2 (en) SVC control circuit

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right