KR101594520B1 - 계통전원의 변동을 검지하는 이상전원 검지부가 구비된 공진형인버터 구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 계통전원의 변동을 검지하는 이상전원 검지부가 구비된 공진형인버터 구동회로에 관한 것으로, 구체적으로는 계통에서 입력되는 전원의 변동 또는 왜곡을 빠르고 정확하게 검지할 수 있는 계통전원의 변동을 검지하는 이상전원 검지부가 구비된 공진형인버터 구동회로에 관한 것이다.

Description

계통전원의 변동을 검지하는 이상전원 검지부가 구비된 공진형인버터 구동회로{Resonant inverter driver circuit with abnormal power detector for detecting fluctuation of power rehabilitation}

본 발명은 계통전원의 변동을 검지하는 이상전원 검지부가 구비된 공진형인버터 구동회로에 관한 것으로, 구체적으로는 계통에서 입력되는 전원의 변동 또는 왜곡을 빠르고 정확하게 검지할 수 있는 계통전원의 변동을 검지하는 이상전원 검지부가 구비된 공진형인버터 구동회로에 관한 것이다.

일반적으로, 계통전원은 220Vrms의 전압으로 공급되고 있으며 정현파의 형태를 가지면서 파고의 변동이 발생하는 구조를 갖는다. 즉, 계통전원 자체의 전압이 변동 또는 왜곡되는 성질을 갖기 때문에 상기 계통전원이 부하에 공급되었을 때 전자 소자의 파손이 발생할 수 있다.

예를 들어, 부하의 한 예로서 공진형인버터는 자계를 발생시키는 공진부 및 공진부에 흐르는 전류를 스위칭하는 스위칭부를 포함하여 이루어지게 되는데, 상기 계통전원에서 전압의 변동 및 왜곡을 포함하는 이상전원이 발생하게 되면 상기 스위칭부의 동작 시 높은 전압 발생을 야기하며 상기 스위칭부 자체가 파손될 수도 있는 것이다.

따라서, 종래에는 계통전원을 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Cotroller Unit, MCU)이 일정한 주기마다 인식하여 전압의 기울기 변화량을 감지하는 방식으로 상기 이상전원의 발생을 검지하고 있다.

그러나, 계통전원 자체가 소정의 기울기를 갖는 정현파의 형태로 공급되기 때문에 기본적인 변동값이 상시 존재하므로, 상기 이상전원을 검지할 때 인식율이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 마이크로 컨트롤 유닛의 검출주기를 짧게 하면, 계통전원 자체의 기울기가 제외된 상태에서 계통전원의 변동 또는 왜곡을 검지할 수도 있으나 비용의 소모가 크게 증가하게 된다.

또한, 상기 이상전원이 발생한 경우 상기 스위칭부의 스위칭 횟수를 감소시켜 높은 전압의 발생을 억제하는 보호동작이 실시되어야 하는데, 계통전원 자체의 기본적인 변동값 때문에 별도의 신호처리 시간이 소모되므로 상기 보호동작의 실시가 지연되는 문제점도 발생하게 되었다.

본 발명자들은 계통전원에서 공진형인버터로 공급되는 전압의 변동 또는 왜곡의 발생을 빠르고 정확하게 검지할 수 있게 하고자 연구 노력한 결과, 계통전원의 변동을 검지하는 이상전원 검지부가 구비된 공진형인버터 구동회로의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 계통전원에서 발생된 전압의 변동 또는 왜곡을 미리 검지하여 스위칭 소자의 보호동작을 실시할 수 있는 계통전원의 변동을 검지하는 이상전원 검지부가 구비된 공진형인버터 구동회로을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 계통전원을 정류하여 출력하는 정류부; 상기 정류된 전원을 필터링하여 출력하는 필터부; 상기 필터링된 전원을 이용하여 자계를 형성하는 공진부; 상기 공진부의 전류를 스위칭하여 상기 공진부의 전압을 제어하는 스위칭부; 및 상기 계통전원 자체의 파형을 별도 보정하지 않고도 상기 계통전원에서 발생한 이상전원을 검지하여 소정의 보호동작을 실시하는 이상전원 검지부;를 포함하여 구성되는 공진형인버터 구동회로를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 이상전원 검지부는 상기 필터부 출력단의 전압 변화량과 상기 필터부 입력단의 전압 변화량 간의 차이값을 계산하여 상기 이상전원의 발생을 검지한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 이상전원 검지부는 상기 필터부의 출력단 또는 입력단의 전압 변화량을 임의의 정현파와 비교하여 상기 이상전원의 발생을 검지한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 이상전원 검지부는 상기 이상전원의 발생 시 상기 스위칭부의 스위칭 듀티를 제어한다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 계통전원의 변동을 검지하는 이상전원 검지부가 구비된 공진형인버터 구동회로에 의하면, 필터부의 입력단 및 출력단에서 각각 전압 변화량을 측정하거나 필터부 출력단의 전압 변화량을 임의의 정현파와 비교함으로서, 계통전원의 기본적인 변동값을 제외하고 순간적인 이상전원의 발생을 신속하고 정확하게 검지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 계통전원에서 이상전원이 발생하였을 때 스위칭 소자로 상기 이상전원이 공급되기 전에 미리 보호동작을 실시할 수 있게 되며, 스위칭 소자를 안정적으로 제어함으로서 순간적인 고전압 발생 및 파손 등을 미연에 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공진형인버터 구동회로를 개략적으로 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공진형인버터 구동회로를 나타내는 도면.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공진형인버터 구동회로를 개략적으로 나타내는 블럭도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공진형인버터 구동회로를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공진형인버터 구동회로는, 계통전원에서 발생되는 전압의 변동 또는 왜곡과 같은 이상전원을 미리 검지하여 소정의 보호동작을 실시할 수 있게 하기 위한 것으로, 정류부(110), 필터부(120), 공진부(130), 스위칭부(140) 및 이상전원 검지부(150)를 포함하여 구성된다.

상기 정류부(110)는 계통전원과 연결되어 상기 계통전원을 정류하는 것으로, 교류로 공급되는 상기 계통전원을 직류로 전환하여 출력하도록 구비된다. 또한, 상기 정류부(110)는 예컨대, 브릿지 다이오드로 구비할 수 있다.

또한, 상기 정류부(110)의 입력단 앞단에는 과전류의 방지를 위한 퓨즈, 상기 계통전원의 노이즈를 제거하기 위한 필터 등이 더 구비될 수 있다.

상기 필터부(120)는 상기 정류부(110)의 출력단에 연결되며 상기 정류부(110)에서 정류된 전원을 필터링하여 출력하도록 구비된다. 또한, 상기 필터부(120)는 특정한 주파수 대역의 신호를 통과 또는 차단할 수 있게 구비되며 바람직하게 인덕터와 커패시터가 구비된 LC 필터로 구비할 수 있다.

상기 공진부(130)는 상기 필터링된 전원을 이용하여 자계를 형성하는 것으로, 상기 필터부(120)의 출력단에 연결되며 유도가열 코일 및 커패시터가 구성된다.

또한, 상기 공진부(130)는 상기 필터링된 전원을 스위칭함으로써 발생되는 전압을 상기 유도가열 코일에 인가하여, 상기 유도가열 코일에서 상기 자계가 발생되게 하고 상기 자계는 피가열물인 금속을 가열하게 된다.

또한, 상기 공진부(130)는 후술될 스위칭부(140)의 스위칭 제어에 의해 전압이 증가 또는 감소하도록 구성된다.

상기 스위칭부(140)는 상기 공진부(130)의 전류를 스위칭하여 전압을 제어하는 반도체 소자로서, 특히, 고속의 스위칭이 가능한 절연게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)로 구비할 수 있다.

또한, 상기 스위칭부(140)는 별도의 제어장치 또는 후술할 이상전원 검지부(150)에서 입력되는 게이트 신호에 따라 스위칭 듀티(Duty)가 제어되도록 구비된 것일 수 있다. 또한, 상기 스위칭부(140)는 상기 공진부(130)의 전류를 스위칭하여 전압을 증가 또는 감소시키게 된다.

상기 이상전원 검지부(150)는 상기 공진부(130) 및 상기 스위칭부(140)로 입력되는 전원에서 전압의 변동 또는 왜곡을 포함하는 이상전원이 발생하였을 시 상기 스위칭부(140)의 스위칭 듀티를 감소시켜 고전압 발생을 미연에 방지하는 보호동작을 실시하도록 구비된다.

여기서, 상기 이상전원 검지부(150)는 예컨대, 계통전원에서 이상전원의 발생을 검지하고 상기 보호동작을 실시하도록 기능하는 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Cotroller Unit, MCU)으로 구비할 수 있을 것이다.

상기 이상전원 검지부(150)는 상기 필터부(120) 양단의 전압 변화량을 측정하여 상기 이상전원의 발생을 검지할 수 있는데, 이때, 상기 필터부(120) 입력단의 전압 변화량인 제 1전압 변화량 및 상기 필터부(120) 출력단의 전압 변화량인 제 2전압 변화량을 각각 측정한 후 상기 제 1전압 변화량과 상기 제 2전압 변화량 간의 차이값을 계산하여 상기 이상전원을 검지할 수 있다.

또한, 상기 이상전원의 검지를 위한 다른 실시형태로서, 상기 이상전원 검지부(150)는 상기 필터부(120)의 출력단 및 입력단 중에서 적어도 한 부분에서 전압 변화량을 측정한 후 임의의 정현파와 비교하여 상기 이상전원의 발생을 검지할 수도 있다. 이때에는, 상기 필터부(120)에서 출력되는 상기 제 2전압 변화량을 측정한 후 상기 임의의 정현파와 비교하여 상기 계통전원의 전압 변화량의 증가 또는 감소를 계산하게 된다.

여기서, 상기 임의의 정현파는 순수한 정현파의 형태를 갖는 것으로서, 미리 저장된 소정의 파형이거나 상기 스위칭부(140) 등의 상기 이상전원이 입력되지 않은 위치에서 측정된 전압의 변화량일 수 있으며, 전술한 전압 변화량은 전압의 시간당 변화율을 뜻한다.

여기서, 상기 이상전원 검지부(150)가 상기 필터부(120) 양단의 전압 변화량을 각각 측정하거나 상기 임의의 정현파와 비교하여 상기 이상전원의 발생을 계산하게 되므로, 계통전원 자체의 파형이 갖는 기본적인 변동값을 제외하고 전압 변화량 만을 인식할 수 있다.

즉, 상기 이상전원 검지부(150)는 상기 계통전원 자체의 파형을 별도 보정하지 않고도 상기 계통전원에서 발생한 이상전원을 검지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 이상전원 검지부(150)는 상기 계통전원 자체의 변동값을 제외하고 전압 변화량 만을 인식할 수 있어서, 정현파 형태의 상기 계통전원을 보정하기 위한 별도의 신호처리 등이 필요하지 않아 상기 이상전원의 발생을 보다 신속하고 정확하게 검지할 수 있고 상기 보호동작의 실시도 신속하게 수행할 수 있게 한다.

한편, 상기 이상전원 검지부(150)는 상기 제 1전압 변화량 및 상기 제 2전압 변화량을 모두 측정하여 그 차이값을 계산한 후 이를 상기 임의의 정현파를 비교하는 방식으로 구비될 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

110 : 정류부
120 : 필터부
130 : 공진부
140 : 스위칭부
150 : 이상전원 검지부

Claims (4)

1. 계통전원을 정류하여 출력하는 정류부;
   상기 정류된 전원을 필터링하여 출력하는 필터부;
   상기 필터링된 전원을 이용하여 자계를 형성하는 공진부;
   상기 공진부의 전류를 스위칭하여 상기 공진부의 전압을 제어하는 스위칭부; 및
   상기 계통전원에서 발생한 이상전원을 검지하여 소정의 보호동작을 실시하는 이상전원 검지부;를 포함하여 구성되고,
   상기 이상전원 검지부는 상기 필터부 출력단의 전압 변화량과 상기 필터부 입력단의 전압 변화량 간의 차이값을 계산하여 상기 이상전원의 발생을 검지하도록 구비된 것을 특징으로 하는 공진형인버터 구동회로.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 이상전원 검지부는 상기 이상전원의 발생 시 상기 스위칭부의 스위칭 듀티를 제어하도록 구비된 것을 특징으로 하는 공진형인버터 구동회로.
   
   

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