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KR101647202B1 - Single-Phase Line-Interactive Uninterruptible Power Supply System - Google Patents

Single-Phase Line-Interactive Uninterruptible Power Supply System Download PDF

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KR101647202B1
KR101647202B1 KR1020140152790A KR20140152790A KR101647202B1 KR 101647202 B1 KR101647202 B1 KR 101647202B1 KR 1020140152790 A KR1020140152790 A KR 1020140152790A KR 20140152790 A KR20140152790 A KR 20140152790A KR 101647202 B1 KR101647202 B1 KR 101647202B1
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KR
South Korea
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switching element
power supply
load
inverter
switching
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KR1020140152790A
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Korean (ko)
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KR20160053564A (en
Inventor
권병일
셰 사비르 후세인 부카리
안토니 리포 토마스
Original Assignee
한양대학교 에리카산학협력단
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Publication date
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Abstract

단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치가 제공된다. 개시된 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치는 1차측 권선이 단상의 전원 공급부와 연결되고, 2차측 권선이 부하와 연결되는 변압기; 백업 전원이 저장되어 있는 배터리; 상기 배터리의 직류 전압을 단상의 교류 전압으로 변환하는 인버터;를 포함하되, 상기 인버터의 일단은 상기 배터리와 연결되어 있고, 상기 인버터의 타단은 상기 변압기의 2차측 권선과 연결되어 있고, 상기 인버터와 상기 부하는 병렬로 연결되어 있다.A single phase line interactive uninterruptible power supply is provided. The disclosed single-phase line interactive uninterruptible power supply comprises a transformer having a primary winding connected to a single phase power supply and a secondary winding connected to the load; A battery in which backup power is stored; And an inverter for converting a DC voltage of the battery into a single-phase AC voltage, wherein one end of the inverter is connected to the battery, the other end of the inverter is connected to a secondary winding of the transformer, The loads are connected in parallel.

Description

단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치{Single-Phase Line-Interactive Uninterruptible Power Supply System}[0001] Single-Phase Line-Interactive Uninterruptible Power Supply System [

본 발명의 실시예들은 하나의 인버터를 사용하여 부하로 딜레이없이 정격 전류를 공급할 수 있는 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a single-phase line interactive uninterruptible power supply capable of supplying a rated current without delay to a load using one inverter.

무정전 전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply)는 평상시 계통 전압(상용 교류 전원)을 공급받아 배터리를 충전하고 있다가, 계통이 정전이 되면 자동으로 일정 시간 동안　배터리를 통해 전원을 자체적으로 공급해줌으로써, 정전 시에도 복전(전기 재투입) 시간 동안 안정적인 동작을 지원하기 위한　장치를 의미한다. Uninterruptible power supply (UPS) is supplied with system voltage (commercial AC power) to charge the battery. When the system is out of power, it automatically supplies power through the battery for a certain period of time, Means a device for supporting stable operation during power-on (re-charging) time.

특히, 종래의 단상 라인 인터액티브 무정전 전원 장치(Single-Phase Line-Interactive UPS)는 부하와 병렬로 연결된 하나의 컨버터 및 전원 공급부인 유틸리티(Utility)와 연결된 또 하나의 컨버터를 포함하여 구성된다. In particular, a conventional single-phase line-interactive UPS includes a converter connected in parallel with a load and another converter connected to a utility, which is a power supply unit.

정상 동작 시(Normal Operation), 표준 파워는 유틸리티에서 부하쪽으로 흐르고, 이 때 병렬 연결된 컨버터는 정류기로서 동작한다. 또한, 유틸리티가 고장나는 경우, 스위치가 오픈되어 유틸리티와 부하를 분리시키고, 부하는 병렬 연결된 PWM 컨버터를 통해 배터리로부터 파워를 공급받는다. 정류기로서 동작하는 경우, 병렬 연결된 파워 컨버터는 입력 전류 고조파 억제와 역률 보정을 수행하기 위한 UPS 시스템으로서 동작한다. 한편, 직렬 연결된 PWM 컨버터는 유틸리티 전압이 변동(sag or swell)될 때, 출력 전압의 레귤레이션을 위한 전압 레귤레이터로서 동작할 수 있다. 이 경우, 두 개의 컨버터는 서로 독립적으로 조절되며, 이러한 UPS 구조는 한계 전압 레귤레이션을 가진다. In normal operation, the standard power flows from the utility to the load, where the parallel-connected converter operates as a rectifier. Also, if the utility fails, the switch opens to isolate the utility from the load, and the load is powered from the battery via a parallel-connected PWM converter. When operating as a rectifier, the parallel-connected power converter operates as a UPS system to perform input current harmonic suppression and power factor correction. On the other hand, a series-connected PWM converter can operate as a voltage regulator for regulation of the output voltage when the utility voltage fluctuates (sag or swells). In this case, the two converters are controlled independently of each other, and this UPS structure has a limit voltage regulation.

그러나, 종래의 단상 라인 인터랙티브 무정전 전원장치는 컨버터부터 유틸리티까지의 부하의 완전 이행을 위해 적어도 5msec가 소요되는데, 이는 매우 짧은 시간 간격이지만, 부하에 대한 큰 크기의 돌입 전류를 발생시키는 문제점이 있다. 또한, 종래의 단상 라인 인터랙티브 무정전 전원장치는 두 개의 컨버터를 사용하는데, 이는 비용이 고가인 단점이 있다. However, the conventional single-phase line interactive uninterruptible power supply requires at least 5 msec for full load transfer from the converter to the utility, which is a very short time interval but has a problem of generating a large inrush current for the load. In addition, the conventional single-phase line interactive uninterruptible power supply uses two converters, which is disadvantageous in that the cost is high.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 하나의 인버터를 사용하여 부하로 딜레이없이 정격 전류를 공급할 수 있는 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치를 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the conventional art as described above, the present invention proposes a single-phase line interactive uninterruptible power supply apparatus capable of supplying a rated current without a delay to a load by using one inverter.

또한, 본 발명의 다른 목적은 부하에서 발생하는 돌입 전류를 감소시킬 수 있는 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치를 제안하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a single-phase line interactive uninterruptible power supply device capable of reducing an inrush current generated in a load.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the invention will be apparent to those skilled in the art from the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 1차측 권선이 단상의 전원 공급부와 연결되고, 2차측 권선이 부하와 연결되는 변압기; 백업 전원이 저장되어 있는 배터리; 및 상기 배터리의 직류 전압을 단상의 교류 전압으로 변환하는 인버터;를 포함하되, 상기 인버터의 일단은 상기 배터리와 연결되어 있고, 상기 인버터의 타단은 상기 변압기의 2차측 권선과 연결되어 있고, 상기 인버터와 상기 부하는 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치가 제공된다. In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a transformer comprising: a transformer having a primary winding connected to a single-phase power supply and a secondary winding connected to a load; A battery in which backup power is stored; And an inverter for converting a DC voltage of the battery into a single-phase AC voltage, wherein one end of the inverter is connected to the battery, the other end of the inverter is connected to a secondary winding of the transformer, And the load are connected in parallel to each other.

상기 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치는, 상기 전원 공급부와 상기 변압기의 1차측 권선 사이에 위치하는 스위치;를 더 포함할 수 있다. The single-phase line interactive uninterruptible power supply may further include a switch positioned between the power supply and the primary winding of the transformer.

상기 전원 공급부가 상기 부하로 전원을 공급하지 못하는 경우, 상기 스위치는 오프되고, 상기 인버터는 상기 전원 공급부의 출력 전원과 대응되는 출력 전원을 상기 부하로 공급하고, 상기 전원 공급부가 상기 부하로 전원을 공급하는 경우, 상기 스위치는 온되고, 상기 인버터는 상기 전원 공급부의 출력 전류를 보상하기 위한 보상 전류를 출력하거나 기 설정된 미세 전류를 출력할 수 있다. Wherein the switch is turned off when the power supply unit fails to supply power to the load and the inverter supplies the output power corresponding to the output power of the power supply unit to the load, When the power is supplied, the switch is turned on, and the inverter can output a compensation current for compensating the output current of the power supply unit or output a predetermined fine current.

상기 인버터는 풀 브리지 형태로 연결된 4개의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치는, 상기 4개의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하기 위한 인버터 제어부;를 더 포함할 수 있다. The inverter may further include four switching elements connected in a full bridge fashion, and the single-phase line interactive uninterruptible power supply may further include an inverter controller for controlling ON / OFF of the four switching elements.

상기 인버터 제어부는, 상기 부하로 연결되는 상기 변압기의 2차측 권선의 전류값 및 기준 전류값의 가감산 연산을 수행하여 생성된 전류 오차신호를 이용하여 보상 전류값을 생성하는 PI(Proportional-Integral) 제어모듈; 및 상기 PI 제어모듈의 보상 전류값을 이용하여 상기 4개의 스위칭 소자의 스위칭 제어신호를 생성하여 출력하는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어모듈;을 포함할 수 있다. The inverter control unit includes a proportional-integral (PI) unit that generates a compensation current value by using a current error signal generated by performing an addition / subtraction operation of a current value and a reference current value of a secondary winding of the transformer connected to the load, A control module; And a PWM (Pulse Width Modulation) control module for generating and outputting switching control signals of the four switching elements using the compensation current value of the PI control module.

상기 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치는, 상기 인버터의 타단과 연결되어 고주파를 제어하는 필터;를 더 포함할 수 있다. The single-phase line interactive uninterruptible power supply may further include a filter connected to the other end of the inverter to control a high frequency.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 1차측 권선이 단상의 전원 공급부와 연결되고, 2차측 권선이 부하와 연결되는 변압기; 및 백업 전원이 저장되어 있는 배터리의 직류 전압을 단상의 교류 전압으로 변환하는 인버터;를 포함하되, 상기 인버터의 일단은 상기 배터리와 연결되어 있고, 상기 인버터의 타단은 상기 변압기의 2차측 권선과 연결되어 있고, 상기 인버터와 상기 부하는 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a transformer comprising: a transformer in which a primary winding is connected to a single-phase power supply and a secondary winding is connected to a load; And an inverter for converting the DC voltage of the battery storing the backup power into a single-phase AC voltage, wherein one end of the inverter is connected to the battery, and the other end of the inverter is connected to the secondary winding of the transformer And the inverter and the load are connected in parallel. The single-phase line interactive uninterruptible power supply device of the present invention is characterized in that the inverter and the load are connected in parallel.

본 발명에 따른 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치는 하나의 인버터를 사용하여 부하로 딜레이없이 정격 전류를 공급할 수 있는 장점이 있다. The single-phase line interactive uninterruptible power supply according to the present invention has an advantage that a rated current can be supplied to a load without a delay by using one inverter.

또한, 본 발명에 따른 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치는 부하에서 발생하는 돌입 전류를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, the single-phase line interactive uninterruptible power supply according to the present invention has an advantage of reducing an inrush current generated in a load.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a single-phase line interactive uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a specific configuration of a single-phase line interactive uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 are diagrams for explaining simulation results of a single-phase line interactive uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms "first "," second ", and the like can be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a single-phase line interactive power unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a single-phase line interactive power unit according to an embodiment of the present invention. Fig.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치(100)는 스위치(110), 변압기(120), 배터리(130), 인버터(140), 인버터 제어부(150) 및 필터(160)를 포함한다. 이하, 구성 요소 별로 그 기능을 상세히 설명한다. 1 and 2, a single-phase line interactive uninterruptible power supply 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a switch 110, a transformer 120, a battery 130, an inverter 140, (150) and a filter (160). Hereinafter, the function of each component will be described in detail.

변압기(120)는 1차측 권선이 단상의 전원 공급부(170)(즉, 유틸리티)와 연결되고, 2차측 권선이 부하(180)와 연결된다. 그리고, 스위치(110)는 전원 공급부(170)와 변압기(120)의 1차측 권선 사이에 위치하여, 전원 공급부(170)와 부하(180)를 연결하거나 또는 연결을 차단한다. The transformer 120 has a primary winding connected to a single phase power supply 170 (i.e., a utility) and a secondary winding connected to the load 180. The switch 110 is disposed between the power supply unit 170 and the primary winding of the transformer 120 to connect or disconnect the power supply unit 170 and the load 180. [

또한, 배터리(130)에는 백업 전원이 저장되어 있으며, 인버터(140)는 배터리(130)의 직류 전압을 단상의 교류 전압으로 변환한다. 그리고, 필터(160)는 인버터(140)의 타단과 연결되어 고주파를 제어한다. 일례로서, 필터(160)는 인덕터(Lf)를 포함할 수 있다.In addition, a backup power source is stored in the battery 130, and the inverter 140 converts the DC voltage of the battery 130 into a single-phase AC voltage. The filter 160 is connected to the other end of the inverter 140 to control the high frequency. As an example, the filter 160 may include an inductor L f .

본 발명에 따르면, 인버터(140)의 일단은 배터리(130)와 연결되어 있고, 인버터(140)의 타단은 변압기(120)의 2차측 권선과 연결되어 있다. 즉, 인버터(140)는 전원 공급부(170) 및 부하(180)와 병렬로 연결되어 있다. One end of the inverter 140 is connected to the battery 130 and the other end of the inverter 140 is connected to the secondary winding of the transformer 120 according to the present invention. In other words, the inverter 140 is connected in parallel with the power supply unit 170 and the load 180.

이 때, 인버터(140)는 풀 브리지 형태로 연결된 4개의 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4)로 구성될 수 있다. 또한, 인버터 제어부(150)는 4개의 스위칭 소자의 온/오프를 제어한다. In this case, the inverter 140 may be composed of four switching elements S 1 , S 2 , S 3 , and S 4 connected in a full bridge configuration. In addition, the inverter control unit 150 controls ON / OFF of the four switching elements.

이하, 스위치(110)의 동작 상태 별로 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치(100)의 동작을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the operation of the single-phase line interactive uninterruptible power supply 100 according to the operation state of the switch 110 will be described in detail.

먼저, 전원 공급부(170)가 부하(180)로 전원을 공급하지 못하는 경우, 스위치(110)는 오프된다. 이에 따라, 인버터(140)는 전원 공급부(170)의 출력 전원과 대응되는 출력 전원을 부하(180)로 공급한다. First, when the power supply unit 170 fails to supply power to the load 180, the switch 110 is turned off. Accordingly, the inverter 140 supplies the output power corresponding to the output power of the power supply unit 170 to the load 180.

반대로, 전원 공급부(170)가 부하(180)로 전원을 공급하는 경우, 스위치(110)는 온된다. 이 경우, 인버터(140)는 기 설정된 미세 전류를 출력하거나 또는 전원 공급부(170)의 출력 전류를 보상하기 위한 보상 전류를 출력할 수 있다. Conversely, when the power supply unit 170 supplies power to the load 180, the switch 110 is turned on. In this case, the inverter 140 may output a predetermined fine current or may output a compensation current for compensating the output current of the power supply unit 170. [

즉, 전원 공급부(170)가 밸랜스된 정전류을 공급하는 경우, 인버터(140)는 고조파(harmonics)를 구성하는 미세 전류를 출력한다. 또한, 전원 공급부(170)가 언밸랜스된 전류(sag or swell)을 공급하는 경우, 인버터 제어부(150)의 제어 하에, 인버터(140)는 언밸랜스된 전류를 보상하기 위한 보상 전류를 출력한다. 이 같은 보상 전류는 최소 1%(하한)에서 최대 50%(상한)일 수 있다. 상한을 초과하면, 스위치(110)가 열려있는 상태가 되어 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치(100)가 인버터 모드에서 동작하게 된다. That is, when the power supply unit 170 supplies the balanced current, the inverter 140 outputs the fine current that constitutes the harmonics. In addition, when the power supply unit 170 supplies an unbalanced current (sag or swell), under the control of the inverter control unit 150, the inverter 140 outputs a compensation current for compensating the unbalanced current. Such a compensation current can be at least 1% (lower limit) up to 50% (upper limit). When the upper limit is exceeded, the switch 110 is opened and the single-phase line interactive uninterruptible power supply (UPS) 100 operates in the inverter mode.

이 같은 보상 전류의 출력을 위해, 인버터 제어부(150)는 PI(Proportional-Integral) 제어모듈(151) 및 PWM(Pulse Width Modulation) 제어모듈(152)을 포함할 수 있다. Inverter control unit 150 may include a proportional-integral (PI) control module 151 and a PWM (Pulse Width Modulation) control module 152 for outputting the compensation current.

PI 제어모듈(151)은 부하(180)로 연결되는 변압기(120)의 2차측 권선의 전류값(Iload) 및 기준 전류값(I*)의 가감산 연산을 수행하여 생성된 전류 오차신호를 이용하여 보상 전류값을 출력한다. 그리고, PWM 제어모듈(152)은 PI 제어모듈(151)의 보상 전류값을 이용하여 4개의 스위칭 소자의 스위칭 제어신호를 생성하여 출력할 수 있다. The PI control module 151 performs a subtracting operation on the current value I load and the reference current value I * of the secondary winding of the transformer 120 connected to the load 180 to calculate a current error signal And outputs the compensation current value. The PWM control module 152 can generate and output the switching control signals of the four switching elements using the compensation current value of the PI control module 151. [

요컨대, 본 발명에 따른 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치(100)은 하나의 인버터를 사용하여 부하로 딜레이없이 정격 전류를 공급할 수 있다. 따라서, 2개의 컨버터를 사용하는 종래의 장치보다 구성 비용이 저가인 장점이 있다. 또한, 본 발명의 따른 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치(100)은 변압기(120)의 2차 권선에 인버터(140)를 위치시킴으로써 부하에서 발생하는 돌입 전류를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. In short, the single-phase line interactive uninterruptible power supply 100 according to the present invention can supply a rated current without a delay to a load by using one inverter. Therefore, there is an advantage that the configuration cost is lower than that of the conventional apparatus using two converters. In addition, the single-phase line interactive uninterruptible power supply 100 according to the present invention has an advantage in that the inrush current generated in the load can be reduced by placing the inverter 140 in the secondary winding of the transformer 120.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치(100)의 시뮬레이션 결과를 설명하기로 한다. 이 때, 실험 환경은 표 1에 도시된 바와 같다.
Hereinafter, simulation results of the single-phase line interactive uninterruptible power supply 100 will be described with reference to Figs. 3 to 6. Fig. At this time, the experimental environment is as shown in Table 1.

전원 공급부(170): 110V, 50 Hz;
인버터(140): Output voltage 1100V, 60 Hz and switching frequency is 20 kHz. DC bus voltage is 176 V.
변압기(120): 1.0 kVA, 110/110 V;
부하(180): A passive RL load is used having R is 5 ohms and L is 66 mH.
필터(160): An output filter having filter inductance (Lf) is 0.15 mH is used.Power supply unit 170: 110 V, 50 Hz;
Inverter (140): Output voltage 1100 V, 60 Hz and switching frequency is 20 kHz. DC bus voltage is 176 V.
Transformer 120: 1.0 kVA, 110/110 V;
Load (180): A passive RL load is used with R is 5 ohms and L is 66 mH.
Filter 160: An output filter having filter inductance (Lf) is 0.15 mH is used.

먼저, 도 3은 전원 공급부(170)가 정상적으로 부하(180)에 전원을 공급하는 정상 동작(normal operation)의 경우, 부하 전류(Iload), 인버터(140)의 전류(Iinverter) 및 전원 공급부(170)의 전류(Iutility)의 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다. 3 is a timing chart showing the relationship between the load current I load and the current I inverter of the inverter 140 and the power supply voltage Vth of the power supply unit 170 in the case of normal operation in which the power supply unit 170 normally supplies power to the load 180. [ Lt ; RTI ID = 0.0 > (I utility ) < / RTI >

도 3을 참조하면, t=0.25s에서 스위치(110)가 닫히고, 전원 공급부(170)가 부하(180)로 전류를 공급한다. 이 시점에서, 인버터(140)의 전류(Iinverter)가 감소하고, 소량의 누출 전류가 흐른다. 이 과정에서, 부하 전류가 일정하게 유지된다. 3, the switch 110 is closed at t = 0.25s, and the power supply unit 170 supplies current to the load 180. [ At this point, the current (I inverter ) of the inverter 140 decreases and a small amount of leakage current flows. In this process, the load current is kept constant.

다음으로, 도 4는 전원 공급부(170)의 전류(Iutility)가 50% 감소한 경우, 부하 전류(Iload), 인버터(140)의 전류(Iinverter) 및 전원 공급부(170)의 전류(Iutility)의 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다. 4 shows the relationship between the load current I load and the current I inverter of the inverter 140 and the current I of the power supply unit 170 when the current I utility of the power supply unit 170 is reduced by 50% utility simulation results.

도 4를 참조하면, 전원 공급부(170)가 부하(180)로 전류를 공급하며, t=0.25초일 때, 전원 공급부(170)에서 고장이 발생하며, 전원 공급부(170)은 정격 부하 전류의 50%를 부하(180)로 공급하고, 인버터(140)은 부하 전류의 50%를 공급한다. 이 과정에서 부하 전류가 일정하게 유지된다. Referring to FIG. 4, when a power supply unit 170 supplies a current to the load 180 and t = 0.25 second, a failure occurs in the power supply unit 170, and the power supply unit 170 generates 50 % To the load 180, and the inverter 140 supplies 50% of the load current. In this process, the load current is kept constant.

또한, 도 5는 전원 공급부(170)의 전류(Iutility)가 30% 감소한 경우, 부하 전류(Iload), 인버터(140)의 전류(Iinverter) 및 전원 공급부(170)의 전류(Iutility)의 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다. In addition, FIG. 5, when the current (I utility) of the power supply 170 is decreased by 30%, the load current (I load), the current (I utility of the current (I inverter) and a power supply section 170 of the inverter 140, ), Respectively.

도 5를 참조하면, 전원 공급부(170)가 부하(180)로 전류를 공급하며, t=0.25초일 때, 전원 공급부(170)에서 고장이 발생하며, 전원 공급부(170)은 정격 부하 전류의 70%를 부하(180)로 공급하고, 인버터(140)은 부하 전류의 30%를 공급한다. 이 과정에서 부하 전류가 일정하게 유지된다. 5, when the power supply unit 170 supplies the current to the load 180 and t = 0.25 seconds, a failure occurs in the power supply unit 170, and the power supply unit 170 generates 70 % To the load 180, and the inverter 140 supplies 30% of the load current. In this process, the load current is kept constant.

마지막으로, 도 6은 인버터(140)가 전원을 공급하는 경우(abnormal operation), 부하 전류(Iload), 인버터(140)의 전류(Iinverter) 및 전원 공급부(170)의 전류(Iutility)의 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다. 6 is a graph showing the relation between the load current I load and the current I inverter of the inverter 140 and the current I utility of the power supply unit 170 when the inverter 140 supplies power. The results are shown in Fig.

도 6을 참조하면, t=0.25초일 때, 전원 공급부(170)가 완전히 고장이 발생하며, 인버터(140)은 딜레이 없이 부하(180)로 전류를 공급한다. Referring to FIG. 6, when t = 0.25 seconds, the power supply unit 170 completely fails, and the inverter 140 supplies current to the load 180 without delay.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and limited embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Various modifications and variations may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (7)

1차측 권선의 일단이 단상의 전원 공급부의 일단과 연결되고, 상기 1차측 권선의 타단이 상기 전원 공급부의 타단과 연결되고, 2차측 권선의 일단이 부하의 일단과 연결되고, 상기 2차측 권선의 타단이 상기 부하의 타단과 연결되는 변압기;
백업 전원이 저장되어 있는 배터리;
제1 스위칭 소자, 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제2 스위칭 소자, 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 일단과 연결되는 제3 스위칭 소자, 및 일단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단과 연결되고 타단이 상기 제2 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제4 스위칭 소자를 포함하며, 상기 배터리의 직류 전압을 단상의 교류 전압으로 변환하는 인버터; 및
상기 2차측 권선의 일단의 전류값 및 기준 전류값의 가감산 연산을 수행하여 생성된 전류 오차신호를 이용하여 보상 전류값을 생성하는 PI 제어모듈 및 상기 PI 제어모듈의 보상 전류값을 이용하여 상기 스위칭 소자들의 스위칭 제어신호를 생성하여 출력하는 PWM 제어모듈을 포함하는 인버터 제어부;를 포함하되,
상기 배터리의 일단은 상기 제1 스위칭 소자의 일단 및 상기 제3 스위칭 소자의 일단과 연결되고, 상기 배터리의 타단은 상기 제2 스위칭 소자의 타단 및 상기 제4 스위칭 소자의 타단과 연결되고, 상기 부하의 일단은 상기 제1 스위칭 소자의 타단 및 상기 제2 스위칭 소자의 일단과 연결되고, 상기 부하의 타단은 상기 제2 스위칭 소자의 타단 및 상기 제4 스위칭 소자의 일단과 연결되는 것을 특징으로 하는 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치.One end of the primary winding is connected to one end of the single-phase power supply, the other end of the primary winding is connected to the other end of the power supply, one end of the secondary winding is connected to one end of the load, The other end of the transformer being connected to the other end of the load;
A battery in which backup power is stored;
A second switching element having one end connected to the other end of the first switching element, a third switching element having one end connected to one end of the first switching element, and a third switching element having one end connected to the other end of the third switching element And a fourth switching element whose other end is connected to the other end of the second switching element, the inverter converting the DC voltage of the battery into a single-phase AC voltage; And
A PI control module for generating a compensation current value using a current error signal generated by performing an addition / subtraction operation of a current value and a reference current value at one end of the secondary winding, And an inverter control unit including a PWM control module for generating and outputting a switching control signal of the switching elements,
One end of the battery is connected to one end of the first switching device and one end of the third switching device, the other end of the battery is connected to the other end of the second switching device and the other end of the fourth switching device, Wherein one end of the first switching element is connected to the other end of the first switching element and one end of the second switching element and the other end of the load is connected to the other end of the second switching element and one end of the fourth switching element Line Interactive Uninterruptible Power Supply. 제1항에 있어서,
상기 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치는, 상기 전원 공급부와 상기 변압기의 1차측 권선 사이에 위치하는 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치.The method according to claim 1,
Wherein the single-phase line interactive uninterruptible power supply further comprises a switch located between the power supply and the primary winding of the transformer. 제2항에 있어서,
상기 전원 공급부가 상기 부하로 전원을 공급하지 못하는 경우, 상기 스위치는 오프되고, 상기 인버터는 상기 전원 공급부의 출력 전원과 대응되는 출력 전원을 상기 부하로 공급하고,
상기 전원 공급부가 상기 부하로 전원을 공급하는 경우, 상기 스위치는 온되고, 상기 인버터는 상기 전원 공급부의 출력 전류를 보상하기 위한 보상 전류를 출력하거나 기 설정된 미세 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치.3. The method of claim 2,
Wherein when the power supply unit fails to supply power to the load, the switch is turned off and the inverter supplies an output power corresponding to the output power of the power supply unit to the load,
Wherein when the power supply unit supplies power to the load, the switch is turned on and the inverter outputs a compensation current for compensating an output current of the power supply unit or outputs a predetermined fine current. Interactive uninterruptible power supply. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치는,
상기 제1 스위칭 소자의 타단 및 상기 제2 스위칭 소자의 일단과 연결되어 고주파를 제어하는 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치.The method according to claim 1,
Wherein the single-phase line interactive uninterruptible power supply comprises:
Further comprising a filter connected to one end of the first switching element and one end of the second switching element to control a high frequency. 1차측 권선의 일단이 단상의 전원 공급부의 일단과 연결되고, 상기 1차측 권선의 타단이 상기 전원 공급부의 타단과 연결되고, 2차측 권선의 일단이 부하의 일단과 연결되고, 상기 2차측 권선의 타단이 상기 부하의 타단과 연결되는 변압기;
백업 전원이 저장되어 있는 배터리의 직류 전압을 단상의 교류 전압으로 변환하며, 제1 스위칭 소자, 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제2 스위칭 소자, 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 일단과 연결되는 제3 스위칭 소자, 및 일단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단과 연결되고 타단이 상기 제2 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제4 스위칭 소자를 포함하는 인버터; 및
상기 2차측 권선의 일단의 전류값 및 기준 전류값의 가감산 연산을 수행하여 생성된 전류 오차신호를 이용하여 보상 전류값을 생성하는 PI 제어모듈 및 상기 PI 제어모듈의 보상 전류값을 이용하여 상기 스위칭 소자들의 스위칭 제어신호를 생성하여 출력하는 PWM 제어모듈을 포함하는 인버터 제어부;를 포함하되,
상기 배터리의 일단은 상기 제1 스위칭 소자의 일단 및 상기 제3 스위칭 소자의 일단과 연결되고, 상기 배터리의 타단은 상기 제2 스위칭 소자의 타단 및 상기 제4 스위칭 소자의 타단과 연결되고, 상기 부하의 일단은 상기 제1 스위칭 소자의 타단 및 상기 제2 스위칭 소자의 일단과 연결되고, 상기 부하의 타단은 상기 제2 스위칭 소자의 타단 및 상기 제4 스위칭 소자의 일단과 연결되는 것을 특징으로 하는 단상 라인 인터액티브 무정전 전원장치.One end of the primary winding is connected to one end of the single-phase power supply, the other end of the primary winding is connected to the other end of the power supply, one end of the secondary winding is connected to one end of the load, The other end of the transformer being connected to the other end of the load;
A first switching element, a second switching element, one end of which is connected to the other end of the first switching element, and a second switching element, one end of which is connected to the other end of the first switching element, And an inverter including a fourth switching element having one end connected to the other end of the third switching element and the other end connected to the other end of the second switching element; And
A PI control module for generating a compensation current value using a current error signal generated by performing an addition / subtraction operation of a current value and a reference current value at one end of the secondary winding, And an inverter control unit including a PWM control module for generating and outputting a switching control signal of the switching elements,
One end of the battery is connected to one end of the first switching device and one end of the third switching device, the other end of the battery is connected to the other end of the second switching device and the other end of the fourth switching device, Wherein one end of the first switching element is connected to the other end of the first switching element and one end of the second switching element and the other end of the load is connected to the other end of the second switching element and one end of the fourth switching element Line Interactive Uninterruptible Power Supply.
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