KR102442712B1 - 직류 배전용 양방향 반도체 차단기 및 그의 제어 방법 - Google Patents

직류 배전용 양방향 반도체 차단기 및 그의 제어 방법 Download PDF

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KR102442712B1 KR1020220030703A KR20220030703A KR102442712B1 KR 102442712 B1 KR102442712 B1 KR 102442712B1 KR 1020220030703 A KR1020220030703 A KR 1020220030703A KR 20220030703 A KR20220030703 A KR 20220030703A KR 102442712 B1 KR102442712 B1 KR 102442712B1
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Abstract

본 발명은 직류 배전망에서 양방향 반도체 차단기의 오동작을 방지하는 기술에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 양방향 반도체 차단기는 커플드인덕터에 흐르는 전류를 검출하는 전류센서; 전류센서를 통해 검출되는 전류량에 따라 커패시터의 충전경로 및 방전경로를 형성하는 충방전 경로부; 및 전류센서를 통해 정격전류 이상의 전류가 검출될 때 충방전 경로부에서 방전경로가 형성되게 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

직류 배전용 양방향 반도체 차단기 및 그의 제어 방법{BI-DIRECTIONAL SOLID STATE CIRCUIT BREAKER FOR DC DISTRIBUTION CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 직류 배전망에서 양방향 반도체 차단기의 오동작을 방지하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정격전류 이내에서 부하량이 급변하는 것에 의하여 양방향 반도체 차단기가 오동작하는 것을 방지할 수 있도록 한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
직류 차단기(Direct Current circuit breaker)는 직류전원을 송전하는 송전선로에서 단락, 지락, 과전류 등의 선로 고장이 발생하거나 과전류가 발생될 때 고장이 발생된 시스템이 정상적인 시스템에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 고장전류를 차단하는 역할을 한다.
근래 들어, 직류 차단기에 양방향 반도체 차단기가 도입되어 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래기술에 의한 Z-소스(Source) 방식의 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 회로도이고, 도 2는 종래기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 송전선로가 정상적인 경우의 전류방향을 나타낸 회로도이고, 도 3은 종래기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 송전선로 고장 발생시 전류방향을 나타낸 회로도이고, 도 4는 종래기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 송전선로 고장 발생시 정상적으로 차단되는 것을 나타낸 파형도이고, 도 5의 (a)-(c)는 송전선로에서 부하 변동에 의해 차단상태로 전환되는 오동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 의한 Z-Source 방식의 직류 배전용 양방향 반도체 차단기는 직류전원(VDC)의 정극성단자와 부하단(RL)의 사이에 연결된 커플드인덕터(coupled inductor)(10); 상기 커플드인덕터(10)의 제1,2인덕터(L11)(L12)에 각기 병렬 연결된 제1,2보호회로(11),(12); 상기 제2인덕터(L12)의 타측에서 상기 부하단(RL)의 정극성 단자 방향으로 연결된 다이오드(D1) 및 직류전원(VDC)의 정극성단자의 방향으로 연결된 다이오드(D2); 상기 직류전원(VDC)의 정극성단자와 상기 제1인덕터(L11)의 일측 사이에 연결된 사이리스터(SCR1) 및 상기 부하단(RL)의 정극성 단자와 상기 제1인덕터(L11)의 타측 사이에 연결된 사이리스터(SCR2); 및 상기 직류전원(VDC)의 부극성단자와 상기 제1인덕터(L11)의 타측 사이 연결된 커패시터(C);를 포함한다.
이와 같이 구성된 종래 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 작용을 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
직류 배전용 양방향 반도체 차단기를 구동하기 위해서는 부하전류의 방향에 따라 사이리스터(SCR1)(SCR2)를 적절하게 선택하여 구동시켜야 한다.
직류 배전용 양방향 반도체 차단기가 설치된 송전선로가 정상적인 상태에서 정방향의 전류방향은 도 2와 같이 형성된다. 즉, 직류전원(VDC)의 정극성단자, 사이리스터(SCR1), 커플드인덕터(10)의 제1,2인덕터(L11)(L12), 다이오드(D1)를 통해 부하단(RL)으로 흐르는 전류경로가 형성된다.
그러나, 송전선로에 단락, 지락, 과전류 등의 선로 고장이 발생하거나 과전류가 발생되는 경우에는 전류방향은 도 3과 같이 형성된다. 즉, 먼저 커패시터(C)에 충전된 전압이 커플드인덕터(10)의 제2인덕터(L12),다이오드(D1)를 통해 부하단(RL)으로 방전된다.
이에 의해, 제1인덕터(L11)에는 제2인덕터(L12)와 반대 방향의 방전경로가 형성되어 커패시터(C)에 충전된 전압이 제1인덕터(L11) 및 사이리스터(SCR1)를 통해 방전된다. 이로 인하여, 사이리스터(SCR1)를 통해 흐르는 전류가 0으로 되어 사이리스터(SCR1)를 통해 더 이상 전류가 흐르지 못하게 된다.
이에 따라, 사고 전류 즉, 직류전원(VDC)으로부터 직류 배전용 양방향 반도체 차단기를 통해 부하단(RL) 측으로 흐르는 전류를 차단할 수 있게 된다.
도 4는 송전선로에 고장 등의 이상이 발생되어 직류 배전용 양방향 반도체 차단기가 상기와 같이 정상적으로 차단되는 것을 나타낸 파형도이다.
그러나, 이와 같은 종래의 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서는 커패시터(C)에 충전된 전압이 출력단 고장시 이외에 경부하에서 부하 급변시에도 순간적으로 방전되는 문제점이 있다.
즉, 도 5의 (b)와 같이 경부하에서 부하 급변시 부하전류가 도 5의 (a)와 같이 정격전류 이하임에도 불구하고 커패시터(C)에 충전된 전압이 방전되고, 이에 의해 상기와 같이 사이리스터(SCR1)를 통해 더 이상 전류가 흐르지 못하게 되는 차단상태로 전환되는 오동작의 문제점이 있다. 특히, 경부하로 동작하는 동안에도 부하 변동에 의해 오동작이 발생되는 문제점이 있다.
대한민국등록특허 10-1522412 (2015.05.15.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 직류전원을 송전하는 송전선로에서 정격전류 이내의 부하량 변동에 의하여 양방향 반도체 차단기가 오동작하는 것을 방지할 수 있도록 한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 직류전원을 송전하는 송전선로에서 정격전류 이내의 부하량 변동에 의하여 양방향 반도체 차단기가 오동작하는 것을 방지할 수 있도록 한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 직류 배전용 양방향 반도체 차단기는, 직류전원의 정극성 단자와 부하단의 정극성 단자의 사이에 마주보는 방향으로 직렬 연결된 제1사이리스터 및 제2사이리스터; 일측이 상기 제1사이리스터와 제2사이리스터의 캐소우드 공통연결노드에 연결되고 타측이 제1공통노드에 연결된 제1인덕터 및 일측이 상기 제1공통노드에 연결된 제2인덕터를 구비한 커플드인덕터; 제2공통노드와 상기 제2인덕터의 타측 사이에 연결되어 전류를 감지하는 전류센서; 상기 제2공통노드에서 상기 부하단의 정극성 단자 방향으로 연결된 제1다이오드 및 상기 제2공통노드에서 상기 직류전원의 정극성 단자 방향으로 연결된 제2다이오드; 일측이 상기 제1공통노드에 연결된 커패시터; 및 일측이 상기 커패시터의 타측에 연결되고 타측이 상기 직류전원과 상기 부하단의 부극성 단자에 연결되어 상기 커패시터의 충전경로 및 방전경로를 형성하는 충방전 경로부; 를 포함한다.
또한, 직류 배전용 양방향 반도체 차단기는, 상기 전류센서를 통해 정격전류 이상의 전류가 검출될 때 게이트전압을 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충방전 경로부는 상기 커패시터의 타측과 상기 직류전원과 상기 부하단의 부극성 단자 사이에 병렬 연결된 다이오드와 제3사이리스터를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직류전원의 부극성 단자 사이에 병렬 연결된 다이오드는 상기 커패시터의 충전경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직류전원의 부극성 단자 사이에 병렬 연결된 제3사이리스터는 상기 제어부에서 출력되는 게이트전압에 의해 턴온되어 상기 커패시터의 방전경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 제어 방법은, 커플드인덕터의 일측에 전류센서가 설치되는 단계; 상기 커플드인덕터의 타측에 커패시터의 충방전 경로부가 설치되는 단계; 전류센서를 통해 상기 커플드인덕터의 전류량이 검출되는 단계; 및 상기 전류센서를 통해 검출되는 전류량에 따라 상기 충방전 경로부에서 상기 커패시터의 충전경로가 형성되거나 방전경로가 형성되는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 전류센서를 통해 검출되는 전류량이 정격치 이하일 때에는 상기 충방전 경로부에서 충전경로가 형성되고, 정격치 이상일 때는 상기 충방전 경로부에서 충전경로가 형성되도록 상기 방전 경로부 내의 사이리스터의 구동을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 직류 배전용 양방향 반도체 차단기 및 그의 제어 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 직류전원을 송전하는 송전선로에서 정격전류 이내의 부하량 변동에 의하여 양방향 반도체 차단기가 오동작하는 것을 방지할 수 있게 함으로써 양방향 반도체 차단기를 안정된 상태로 운용할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 간단한 구조의 회로를 추가하는 것으로, 부하전류가 정격치 이하인 상태에서 부하량 변동에 의하여 양방향 반도체 차단기가 오동작하는 것을 방지할 수 있게 함으로써 사용자의 비용부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 회로도이다.
도 2는 종래기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 송전선로가 정상적인 경우의 전류방향을 나타낸 회로도이다.
도 3은 종래기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 송전선로 고장 발생시 전류방향을 나타낸 회로도이다.
도 4는 종래기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 송전선로 고장 발생시 정상적으로 차단되는 것을 나타낸 파형도이다.
도 5의 (a)-(c)는 송전선로에서 부하 변동에 의해 차단상태로 전환되는 오동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 회로도이다.
도 7의 (a)-(c)는 본 발명에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 정격전류 이내에서의 부하변동에 의해 오동작하지 않는 것을 나타낸 파형도이다.
도 8의 (a)는 종래 기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 부하 급변시 오동작 부하전류의 파형도이다.
도 8의 (b)는 본 발명에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 부하 급변시 부하전류의 파형을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 제어 방법에 대한 순서도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 회로도이고, 도 7의 (a)-(c)는 본 발명에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 정격전류 이내에서의 부하변동에 의해 오동작하지 않는 것을 나타낸 파형도이고, 도 8의 (a),(b)는 종래 기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 부하전류의 파형도이다.
도 6을 참조하면, 직류 배전용 양방향 반도체 차단기(100)는 직류전원(VDC)의 정극성 단자와 부하단(RL)의 정극성 단자의 사이에 마주보는 방향으로 직렬 연결된 제1사이리스터(SCR1) 및 제2사이리스터(SCR2); 일측이 상기 제1사이리스터(SCR1)와 제2사이리스터(SCR2)의 캐소우드 공통연결노드에 연결되고 타측이 제1공통노드(CN1)에 연결된 제1인덕터(L11) 및 일측이 상기 제1공통노드(CN1)에 연결된 제2인덕터(L12)를 구비한 커플드인덕터(coupled inductor)(110); 상기 제1인덕터(L11)에 병렬 연결된 제1보호회로(111) 및 상기 제2인덕터(L12)에 병렬 연결된 제2보호회로(112); 제2공통노드(CN2)와 상기 제2인덕터(L12)의 타측 사이에 연결되어 전류를 감지하는 전류센서(120); 상기 제2공통노드(CN1)에서 상기 부하단(RL)의 정극성 단자 방향으로 연결된 다이오드(D1) 및 상기 제2공통노드(CN2)에서 상기 직류전원(VDC)의 정극성 단자 방향으로 연결된 다이오드(D2); 일측이 상기 제1공통노드(CN1)에 연결된 커패시터(C); 일측이 상기 커패시터(C)의 타측에 연결되고 타측이 상기 직류전원(VDC)과 상기 부하단(RL)의 부극성 단자에 연결되어 상기 커패시터(C)의 충전경로 및 방전경로를 형성하는 충방전 경로부(130); 및 상기 전류센서(120)를 통해 정격전류 이상의 전류가 검출될 때 상기 충방전 경로부(130)에서, 상기 직류전원(VDC)과 상기 부하단(RL)의 부극성 단자와 상기 커패시터(C)의 타측 사이에 연결된 사이리스터(SCR3)에 게이트전압을 공급하여 상기 커패시터(C)의 방전경로가 형성되게 하는 제어부(140);를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 작용을 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
직류 배전용 양방향 반도체 차단기(100)가 정상적으로 구동되도록 하기 위해서는 부하전류의 방향에 따라 사이리스터(SCR1)와 사이리스터(SCR2)를 선택적으로 구동시키게 된다.
정방향전류 모드에서는 사이리스터(SCR1)가 턴온되고, 이에 따라, 직류전원(VDC)의 정극성단자, 사이리스터(SCR1), 커플드인덕터(110)의 제1인덕터(L11) 및 제2인덕터(L12), 다이오드(D1)를 통해 부하단(RL)으로 흐르는 정방향 전류경로가 형성된다.
역방향전류 모드에서는 사이리스터(SCR2)가 턴온되고, 이에 따라, 부하단(RL), 사이리스터(SCR2), 커플드인덕터(110)의 제1인덕터(L11) 및 제2인덕터(L12), 다이오드(D2)를 통해 직류전원(VDC)의 정극성단자로 흐르는 역방향 전류경로가 형성된다.
제1보호회로(111)는 직렬 연결된 저항(R1) 및 다이오드(D3)를 구비하여 제1인덕터(L11)에 병렬 연결되어, 제1인덕터(L11)에 충전된 전압을 방전시키는 역할을 한다. 마찬가지로, 제2보호회로(112)는 직렬 연결된 저항(R2) 및 다이오드(D4)를 구비하여 제2인덕터(L12)에 병렬 연결되어, 제2인덕터(L12)에 충전된 전압을 방전시키는 역할을 한다.
충방전 경로부(130)는 커패시터(C)의 타측과 직류전원(VDC)의 부극성 단자 사이에 병렬 연결된 다이오드(D5)와 사이리스터(SCR3)를 구비한다.
다이오드(D5)는 애노드가 커패시터(C)의 타측에 연결되고, 캐소우드가 직류전원(VDC)의 부극성 단자에 연결된다. 따라서, 다이오드(D5)는 노멀모드에서 커패시터(C)의 충전경로를 형성하는 역할을 한다. 이에 따라 노멀모드에서 커패시터(C)의 충전작용이 이루어질 수 있다.
사이리스터(SCR3)는 애노드가 직류전원(VDC)의 부극성 단자에 연결되고, 캐소우드가 커패시터(C)의 타측에 연결된다. 따라서, 사이리스터(SCR3)는 부하변동에 의해 부하전류가 일정치 이상으로 될 때 제어부(140)에 의해 온 상태로 전환되어 커패시터(C)의 방전경로를 형성하는 역할을 한다.
전류센서(120)는 다이오드(D1,D2)의 애노드가 공통 연결된 제2공통노드(CN2)와 제2인덕터(L12)의 타측 사이에 연결되어 커플드인덕터(110)를 통해 흐르는 전류량을 검출하여 그에 따른 전류감지신호(I_SEN)를 출력한다.
제어부(140)는 전류센서(120)로부터 공급되는 전류감지신호(I_SEN)를 근거로 커플드인덕터(110)를 통해 흐르는 전류량을 체크하여 미리 설정된 정격치 이상의 전류가 흐르는 것으로 판명될 때, 충방전 경로부(130)에 구비된 사이리스터(SCR3)의 게이트에 게이트전압(GV3)을 공급한다. 이에 따라, 사이리스터(SCR3)가 온 상태로 전환되어 커패시터(C)의 방전경로를 형성하여 방전 작용이 이루어진다.
따라서, 커플드인덕터(110)를 통해 흐르는 전류량이 정격치 이하인 상태에서, 부하량이 급변하더라도 직류 배전용 양방향 반도체 차단기(100)에서 부하전류를 차단하는 동작이 이루어지지 않는다. 다시 말해서, 커플드인덕터(110)를 통해 흐르는 전류량이 정격치 이하인 상태에서, 단순히 부하량이 급변하는 것에 의해 직류 배전용 양방향 반도체 차단기(100)가 동작하여 부하전류를 차단하는 오동작이 일어나지 않는다.
도 7을 참조하면, (b)와 같이 일정치 이하의 부하변동에 의해 부하전류량이 (a)와 같이 상승하더라도 정격치 이하인 상태에서는 커패시터(C)에 충전된 전압이 제1인덕터(L11) 및 사이리스터(SCR1)를 통해 방전되어 사이리스터(SCR1)를 통해 흐르는 전류가 0으로 되는 동작이 이루어지지 않는다. 하지만, (c)에서와 같이 송전선로 상에서 고장이 발생되어 전류센서(120)를 통해 검출되는 부하전류량이 기설정된 정격치 이상인 경우에는 상기와 같은 과정을 통해 사이리스터(SCR3)가 온 상태로 전환되어 커패시터(C)의 방전 작용이 이루어진다. 이로 인하여, 사이리스터(SCR1)를 통해 흐르는 전류가 0으로 되어 사이리스터(SCR1)를 통해 더 이상 전류가 흐르지 못하게 된다. 이에 따라, 직류전원(VDC)으로부터 직류 배전용 양방향 반도체 차단기(100)를 통해 부하단(RL) 측으로 흐르는 전류가 차단된다.
도 8의 (a)는 종래 기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 부하 급변시 오동작 부하전류의 파형을 나타낸 것이고, (b)는 본 발명에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서 부하 급변시 부하전류의 파형을 나타낸 것이다.
즉, 종래 기술에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서는 도 8의 (a)와 같이 경부하에서 부하 급변시 부하전류가 정격전류 이하(예: 600A)임에도 불구하고 커패시터(C)에 충전된 전압이 방전되고, 이에 의해 부하에 공급되는 전류가 차단된다. 이에 비하여, 본 발명에 의한 직류 배전용 양방향 반도체 차단기에서는 도 8의 (b)와 같이 경부하에서 부하가 급변하더라도 부하전류가 정격전류 이하(예: 2500A)에서는 커패시터(C)에 충전된 전압이 방전되지 않는다. 따라서, 경부하로 동작하는 동안 부하변동에 관계없이 안정된 부하전류 공급이 가능하게 된다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 제어 방법에 대한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 제어 방법은 커플드인덕터의 일측에 전류센서가 설치되는 단계(S81); 상기 커플드인덕터의 타측에 커패시터의 방전 경로부가 설치되는 단계(S82); 전류센서를 통해 상기 커플드인덕터의 전류량이 검출되는 단계(S83); 및 상기 전류센서를 통해 검출되는 전류량에 따라 방전 경로부에서 커패시터의 방전경로가 형성되는 단계(S84)를 포함한다.
도 6 및 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 직류 배전용 양방향 반도체 차단기의 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 커플드인덕터(coupled inductor)(110)의 일측 예를 들어, 다이오드(D1,D2)의 애노드가 공통 연결된 제2공통노드(CN2)와 제2인덕터(L12)의 타측 사이에 전류센서(120)가 설치된다(S81). 따라서, 전류센서(120)는 커플드인덕터(110)를 통해 흐르는 전류량을 검출하여 그에 따른 전류감지신호(I_SEN)를 출력할 수 있게 된다.
커플드인덕터(110)의 타측에는 커패시터(C)의 방전 경로부(130)가 설치된다(S82). 예를 들어, 방전 경로부(130)의 다이오드(D5)는 애노드가 커패시터(C)의 타측에 연결되고, 캐소우드가 직류전원(VDC)의 부극성 단자에 연결된다. 그리고, 방전 경로부(130)의 사이리스터(SCR3)는 애노드가 직류전원(VDC)의 부극성 단자에 연결되고, 캐소우드가 커패시터(C)의 타측에 연결된다.
이와 같은 상태에서, 전류센서(120)를 통해 커플드인덕터(110)의 전류량이 검출되어 그에 따른 전류감지신호(I_SEN)가 출력된다(S83).
제어부(140)는 상기 전류센서(120)로부터 출력되는 전류감지신호(I_SEN)를 근거로 커플드인덕터(110)를 통해 흐르는 전류량을 체크한다. 상기 체크 결과 커플드인덕터(110)를 통해 흐르는 전류량이 미리 설정된 정격치 이상의 전류가 흐른 것으로 판명될 때, 충방전 경로부(130)에 구비된 사이리스터(SCR3)의 게이트에 게이트전압(GV3)을 공급한다. 이에 따라, 커패시터(C)가 다이오드(D5)에 의해 충전모드로 동작하다가, 상기 게이트전압(GV3)에 의해 사이리스터(SCR3)가 온 상태로 전환되어 방전경로가 형성된다(S84).
따라서, 커패시터(C)가 사이리스터(SCR3)에 의해 방전모드로 동작하게 된다. 이에 의해, 사이리스터(SCR1)를 통해 흐르는 전류가 0으로 되어 사이리스터(SCR1)를 통해 더 이상 전류가 흐르지 못하게 된다. 이에 따라, 직류전원(VDC)으로부터 직류 배전용 양방향 반도체 차단기(100)를 통해 부하단(RL) 측으로 흐르는 전류가 차단된다.
상기 설명에서 사이리스터(SCR1,SCR2)는 전력반도체 소자의 일실시예를 보인 것으로, 사이리스터(SCR1,SCR2)는 GTO(Gate Turn-off Thyristor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), IGCT(Integrated Gate-Commutated Thyristor) 중에서 어느 하나로 대체될 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 이탈함없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 직류 배전용 양방향 반도체 차단기
110 : 커플드인덕터
111 : 제1보호회로
112 : 제2보호회로
120 : 전류센서
130 : 충방전 경로부
140 : 제어부

Claims (7)

  1. 직류전원의 정극성 단자와 부하단의 정극성 단자의 사이에 마주보는 방향으로 직렬 연결된 제1사이리스터 및 제2사이리스터;
    일측이 상기 제1사이리스터와 제2사이리스터의 캐소우드 공통연결노드에 연결되고 타측이 제1공통노드에 연결된 제1인덕터 및 일측이 상기 제1공통노드에 연결된 제2인덕터를 구비한 커플드인덕터;
    제2공통노드와 상기 제2인덕터의 타측 사이에 연결되어 전류를 감지하는 전류센서;
    상기 제2공통노드에서 상기 부하단의 정극성 단자 방향으로 연결된 제1다이오드 및 상기 제2공통노드에서 상기 직류전원의 정극성 단자 방향으로 연결된 제2다이오드;
    일측이 상기 제1공통노드에 연결된 커패시터; 및
    일측이 상기 커패시터의 타측에 연결되고 타측이 상기 직류전원과 상기 부하단의 부극성 단자에 연결되어 상기 커패시터의 충전경로 및 방전경로를 형성하는 충방전 경로부;를 포함하는 직류 배전용 양방향 반도체 차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류센서를 통해 정격전류 이상의 전류가 검출될 때 게이트전압을 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 배전용 양방향 반도체 차단기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충방전 경로부는
    상기 커패시터의 타측과 상기 직류전원과 상기 부하단의 부극성 단자 사이에 병렬 연결된 다이오드와 제3사이리스터를 구비한 것을 특징으로 하는 직류 배전용 양방향 반도체 차단기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 직류전원의 부극성 단자 사이에 병렬 연결된 다이오드는
    상기 커패시터의 충전경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 직류 배전용 양방향 반도체 차단기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 직류전원의 부극성 단자 사이에 병렬 연결된 제3사이리스터는
    상기 제어부에서 출력되는 게이트전압에 의해 턴온되어 상기 커패시터의 방전경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 직류 배전용 양방향 반도체 차단기.
  6. 삭제
  7. 삭제
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JP2009273280A (ja) * 2008-05-09 2009-11-19 Hitachi Ltd Ｄｃ−ｄｃコンバータ
KR101522412B1 (ko) 2013-12-26 2015-05-26 주식회사 효성 양방향 직류 차단장치
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