KR930008466B1 - 인버터 장치 - Google Patents

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미쓰비시 뎅끼 가부시끼가이샤
시기 모리야
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Abstract

내용 없음.

Description

인버터 장치
제 1 도는 이 발명의 제 1의 실시예에 의한 인버터장치를 표시하는 회로도.
제 2 도는 그 동작의 설명도.
제 3 도,제 4 도는 이 발명의 제2,제 3의 실시예에 의한 인버터장치를 표시하는 회로도.
제 5 도는 종래의 인버터장치를 표시하는 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 정류기 5 : 인버터
10 : 축전지 11 : 리액터(도면중 동일부호는 동일 또는 상당부분을 표시함)
이 발명은 무정전 전원장치등에 사용되는 축전지와 조합되는 인버터장치에 관한 것이다. 제 5 도는 예를들어 사이리스터 실용편람 P406(옴사소화 53년 9월 30일발행)에 표시된 종래의 축전지와 조합되는 인버터장치의 회로도이며 도면에 있어서 1은 도시하지 않은 교류전원이 접속되는 입력단자, 2는 도시되어 있지 않은 제어장치에 의하여 제어되는 사이리스터(2a∼2d)에 의하여 구성되고 상기 입력단자(1)에 공급되는 교류전압으로 변환하는 정류기, 3은 상기 직류전압의 리플분을 흡수하는 리액터, 4는 상기 직류전압의 리플분을 흡수하는 콘덴서, 5는 트랜지스터등의 자기소호형 반도체(5a∼5d)에 의하여 구성되고 상기 콘덴서(4)의 양 끝단에 얻어지는 직류전압을 교류전압으로 변환하는 인버터, 6은 상기 인버터(5)를 제어하여 출력교류전압을 변화시키는 제어장치, 7,8은 각각 리액터와 콘덴서이며 상기 인버터(5)의 출력교류 전압의 리플분을 흡수하는 필터를 구성한다.
9는 교류출력단자, 10은 상기 직류전압의 리플분을 흡수하는 콘덴서에 병렬로 접속된 축전지이다. 다음에 동작에 관하여 설명한다. 입력단자(1)에 접속되는 교류전원이 정상일 때에는 입력되는 교류전압은 정류기(2)에 의하여 직류 전압으로 변환되어 그 직류전압은 사이리스터(2a~2d)의 위상제어에 의하여 소망의 값으로 제어된다.
상기 직류전압에는 교류전압을 정류한 것에 의한 리플(맥동)분이 포함되어 있으나 이 리플분은 리액터(3) 및 콘덴서(4)에 의하여 흡수되고 인버터(5)에는 리플분의 적은 직류전압이 공급된다. 인버터(5)는 이 직류전압을 소정의 교류전압으로 변환하고 그 교류전압은 트랜지스터(5a~5d)의 스위칭제어의 의하여 소망의 전압, 파형이 되도록 제어회로(6)에서 제어된다.
인버터(5)의 출력교류전압에는 트랜지스터(5a~5d)의 스위칭에 기인하는 리플분이 포함되어 있으나 이 리플분은 리액터(7) 및 콘덴서(8)에 의하여 흡수 되어 출력단자(9)에는 실질적으로 리플분이 없는 교류전압이 출력된다. 직류회로의 콘덴서(4)는 인버터(5)에 의하여 직류측에 발생하는 리플전류도 흡수한다. 또 직류회로에 접속되어 있는 축전지(10)는 이 상태에서 부동충전되어 있으나 이 축전지(10)는 충전전류에 리플분이 포함되어 있으면 그 리플분에 의하여 열이 발생하는 등의 문제가 있기 때문에 리액터(3)에 의하여 리플분이 소정치 이하가 되도록 제어한다.
한편 상기 교류전원이 정전한 경우에는 축전지(10)에서 직류회로에 직류전압을 공급하므로 인버터(5)는 이 직류전압을 교류전압으로 변환하여 출력하고 출력단자(9)에는 입력교류전원의 정전에도 불구하고 연속하여 교류전압이 출력되어 부하기기에 공급된다. 즉 무정전 전원장치로서 동작한다. 종래의 인버터장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로 리액터(3)는 큰 인덕턴스의 것을 사용하지 않으면 안되었었다. 즉 직류회로에 다소의 리플이 있어도 인버터(5)는 리플분의 영향을 받지 않는 교류전압을 출력할 수가 있으나 축전지(10)의 충전전류중의 리플분을 저감하기 위하여 큰 인덕턴스를 갖는 대형의 리액터(3)를 사용할 필요가 있다는 문제점이 있었다.
이 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로 직류평활용 리액터의 작은 인버터 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. 이 발명에 관한 인버터장치는 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류기의 직류전압출력측에 병렬접속한 축전지에 직렬로 접속되고 상기 정류기의 직류출력에 의한 상기 축전지의 충전시에는 충전전류에 포함되는 리플성분을 억제하여 해당 축전지의 방전시에는 소정치 이상의 방전전류에서 포화되는 리액터를 구비한 것이다.
이 발명에 있어서 리액터는 축전지의 충전전류에 포함되는 리플분을 억제하여 소정치이상의 전류가 흘렀을 때에는 포화하여 매우 작은 인덕턴스를 갖는 것이 되어 인버터장치의 소형화, 저렴화를 도모하는 것을 가능하게 한다.
[실시예]
이하 이 발명의 한 실시예를 상기 제 5 도와 동일부분에 동일부호를 붙인 제 1 도에 관하여 설명한다. 제 1 도에 있어서 11은 축전지(10)와 인버터장치의 직류회로와의 사이에 직렬로 접속된 가포화리액터이다. 다음에 동작에 관하여 설명한다. 지금 가포화리액터(11)의 포화전류레벨을 축전지(10)의 충전전류치보다도 높게 설정한다. 축전지(10)가 부동충전되어 있을 때에는 리액터(11)는 소정의 인덕턴스치를 갖고 충전전류의 리플분은 허용치 이하로 제어된다. 다음에 교류전원이 정전한 때의 동작을 제 2 도의 축전지 전류챠트에 의거하여 설명한다.
시점(t1)에서 정전이 발생하면 직류회로 전압이 저하 하므로 축전지에 대한 충전전류가 감소하고 축전지(10)는 시점(t2)에서 전류의 극성이 반전하여 방전상태로 된다. 다시 시점(t3)에서 방전전류가 리액터(11)의 포화 레벨을 초과하면 리액터(11)는 포화하여 인덕턴스가 실질적으로 0이되므로 방전전류는 급격히 증대하여 인버터(5)의 직류전류에 동등하게 되어 직류회로전압은 축전지 전압에 동등하게 된다. 더욱 t1~t3사이의 인버터의 직류회로에는 콘덴서(4)로 부터도 에너지가 공급된다.
리액터(11)의 자심(磁心)은 상기 충전전류 최대치보다 약간 큰 전류에서 포화하도록 설정하면 좋고 또 권선의 전류용량은 방전전류에 견디도록 설정하면 좋다.
방전시간은 축전지의 용량에 의하여 결정되므로 권선은 단시간 정격으로 하는 것도가능하다. 다시 축전지(10)의 용량에 의하여 충전전류도 결정 되므로 상세한 온도상승의 검토에 의하여 충전초기의 단시간의 충전전류가 큰 범위에서는 리액터를 포화시켜 충전전류가 감소하여 부동충전이 된 곳에서 리액터가 리플분을 억제하도록 동작시키는 것에 의하여 리액터의 포화전류레벨을 낮추어서 소형화를 도모하는 것도 가능하다.
이하 제 3 도는 이 발명의 제 2의 실시예를 표시하는 회로도이며 제 3 도에 있어서 11은 축전지(10)와 직렬로 접속된 리액터, 12는 그 리액터(11)와 직렬접속된 션트(shunt)저항, 13은 다이오드, 14는 상기 다이오드(13)를 사이에 두고 상기 션트저항기(12)에 축전지(10)가 충전되는 방향에 전류가 흘렀을 때에 발생하는 전압이 입력되는 저역통과필터, 15는 상기 저역통과필터(14)의 출력을 증폭하는 증폭기, 16은 상기 리액터(11)에 두루 감겨서 상기 증폭기(15)에서 전류를 공급되는 제 2의 권선이다. 다음에 상기 제 2의 실시예의 동작에 관하여 설명한다.
축전지(10)가 충전되어 있을 때에는 션트저항(12)에는 직류성분에 리플분이 중첩된 전류가 흘러 그 양끝단에 발생하는 검출전압은 다이오드(13)를 사이에 두고 저역통과필터(14)에 입력된다. 저역통과필터(14)는 상기 검출전압중의 리플성분만을 제거하여 직류성분을 통과시킨다. 증폭기(15)는 저역통과필터(14)의 출력을 증폭하여 소정의 비율로서 전압, 전류변환하여 리액터(11)의 제 2권선(16)에 가하여 진다. 션트저항(12)의 전류, 전압변환율(A), 증폭기(15)의 전압, 전류변환율(B) 및 리액터(11)의 제 2의 권선(16)과 주권선과의 권선비(n)를
A×B×n=1
이 되도록 선정하면 리액터(11)의 주권선에 흐르는 직류전류성분에 의한 자속은 제 2의 권선(16)에 흐르는 전류에 의한 자속에 소거되어 실질적으로 0이 된다. 따라서 리액터 (11)는 리플분에 대하여서만 인덕턴스를 갖고 축전지(10)에 리플전류가 흘러들어가는 것을 억제하도록 동작한다.
여기에서 교류전원이 정전하면 축전지(10)는 충전에서 방전으로 동작이 바뀌어 리액터(11),션트저항(12)을 흐르는 전류의 방향이 반전한다. 이것 때문에 션트저항(12)에 발생하는 검출전압의 극성도 반전하여 다이오드(13)에 의하여 저지되어서 리액터의 제 2의 권선(16)에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서 리액터(11)는 축전지(10)의 방전전류가 소정치 이상으로 되는 것에 의하여 포화하고 말아 실질적으로 인덕턴스를 갖지 않게 되므로 방전전류의 상승이 늦어져서 직류회로에의 전력의 공급이 지연되는 일은 없다. 또 저역통과필터(14), 증폭기(15)등의 고장은 해당 증폭기의 출력을 감시하는 것에 의하여 용이하게 검출할 수 있다.
제 4 도는 이 발명의 제 3의 실시예를 표시하는 회로도이며 제 3 도에 있어서 17은 다이오드(18)를 사이에 두고 저역통과 필터(14)에 접속된 홀소자등의 자속검출소자이며 리액터 (11)의 자심의 자속을 검출하여 전압으로 변환한다.
축전지(10)가 충전되어 있을 때 자속검출소자(17)는 리액터(11)의 자속을 검출하고 그 검출전압의 직류분만을 저역통과필터(14)에서 추출하여 증폭기(15)에서 전압전류변환하여 리액터의 제 2의 권선(16)에 통전한다.
자속검출소자(17)의 검출계수, 증폭기(15)의 전압, 전류변환율, 리액터의 제 2의 권선과 주권선과의 권선비를 적절히 선정하는 것에 의하여 리액터(11)의 주권선에 흐르는 전류의 직류분에 의한 자속이 실질적으로 0이 되어 리액터 (11)가 리플분에 대하여만 인덕턴스를 갖고 축전지(10)에 리플전류가 흘러들어 가는 것을 억제하도록 동작한다.
교류전원이 정전하면 축전지(10)는 방전동작이 되어 리액터(11)의 자속의 극성이 반전하고 자속검출소자(17)의 검출전압은 다이오드(18)에 의하여 저지되어 리액터의 제 2의 권선(16)에는 전류가 흐르지 않고 상기 실시예와 마찬가지로 리액터(11)가 포화한다. 또한 상기 실시예에서는 단상 사이리스터 컨버터 및 단상 트랜지스터 인버터의 조합에 관하여 설명하였으나 어느 것인가 한쪽 또는 양쪽이 3상 혹은 다상이라도 좋고 또 컨버터나 인버터의 방식도 임의 라도 좋고 상기 실시예와 마찬가지 효과가 있다.
이상과 같이 이 발명에 의하면 축전지의 충전시에는 충전전류에 포함되는 리플성분을 억제하고 상기 축전지의 방전시에는 소정치 이상의 방전전류에서 포화하는 리액터를 해당 축전지와 직렬로 접속하도록 구성하였으므로 자심을 소형화 할 수 있어 인버터 장치를 소형, 염가로 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력하는 정류기(2)와, 상기 직류전압을 교류전압으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터(5)와, 상기 정류기(2)의 직류전압 출력측에 병렬로 접속된 축전지(10)와 상기 축전지(10)와 직렬로 접속된 리액터(11)와, 상기 정류기의 직류출력에 의한 상기 축전지(10)의 충전시에는 직류전압에 포함되는 리플전압에 기인하여 발생하는 당해 축전지 (10)의 충전전류의 리플 성분을 당해 축전지(10)의 허용리플 전류이하로 억제하는데 충분한 인덕턴스를 가지며, 당해 축전지(10)의 방전시등 방전전류로 상기 리액터(11)를 포화하도록 상기 리액터에 흐르는 직류전류성분을 검출하는 수단과 상기 리액터(11)의 직류성분 자속을 소거하는 수단으로된 직류성분 자속 소거수단을 구비한 인버터장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 직류성분 자속소거 수단은 상기 리액터(11)에 직렬 접속된 션트저항(12)과, 이 저항(12)의 일단에 직렬접속되어 축전지(10)를 충전하는 방향의 전류신호를 검출하기 위한 다이오드(13)와, 이 다이오드(13)의 출력으로 검출된 전압중의 리플 성분을 제거하여 직류 성분을 통과시키는 저역통과 필터(14)와,이 저역통과 필터(14)의 출력을 증폭하는 증폭기(15)및 상기 리액터(11)에 권회되고 상기 증폭기(15)의 출력에 의해 전류를 공급받는 제 2의 권선(16)을 구비한 인버터장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 직류성분 자속소거 수단은 상기 리액터(11)의 자심의 자속을 검출하여 전압으로 변환하는 자속 검출 수단과, 이 검출된 전압신호를 정류하고 축전지(10)를 충전하는 방향의 전류신호를 검출하기 위한 다이오드(13)와, 이 다이오드(13)의 출력으로 검출된 전압중의 리플성분을 제거하여, 직류성분을 통과시키는 저역통과 필터(14)와, 이 저역통과 필터의 출력을 증폭하는 증폭기 및 상기 리액터(11)에 권회되어 상기 증폭기의 출력에 의해 전류를 공급받는 제 2의 권선(16)을 구비한 인버터 장치.
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