KR20010077121A - 전원 회로 보호 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

입력전원의 이상상태를 검출하여 전원회로를 보호할 수 있도록 한 전원회로 보호장치 및 방법에 관한 것으로, 전원신호를 정류하는 정류부와, 정류된 입력신호를 비교하는 비교부 및 역상임을 판별하는 마이크로프로세서로 구성되며, 삼상 입력 전원이 정류기를 통해 정류한 후, 비교부는 정류된 신호 중 일부신호를 비교하여 비교신호를 출력하고, 상기 비교신호출력과 정류한 입력전원신호가 마이크로프로세서에 입력이 되면, 마이크로프로세서는 상기 입력신호로부터 역상신호를 검출하여 경보나 전원차단 등과 같은 회로보호를 위한 신호제어를 제공함으로 전원회로를 보호하는 방법이다. 본 발명은 종래의 기술보다 간단한 회로구성과 빠른 검출시간 및 안정적인 동작으로 전원 기기를 보호한다.

Description

전원 회로 보호 장치 및 방법 {method and apparatus for protecting of power circuit}

본 발명은 전원 회로 보호 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전원부를 통해입력받은 삼상 전원신호에서 비정상적인 이상상태가 검출되면 경보 또는 전원차단을 통하여 전원 회로를 보호 할 수 있도록 한 전원회로보호 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 전원회로를 보호하는 회로도이고, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 전원회로 보호장치를 설명하면 다음과 같다.

종래 기술에 따른 전원 회로 보호장치는 전원신호를 인가하는 입력단자(100)와, 전원신호를 구형파로 만드는 필터부(120)와, 역상임을 판별하는 검출부(130)와 전원차단을 위한 구동부(140)로 구성된다.

입력단자(R, S, T)는 입력신호를 받는 단자(100)이며 상기 입력단자(100)는 필터부(120)를 통과해 검출부(130)의 RS 플립플롭회로에 연결된다. 검출부는 RS 플립플롭회로와 NAND 게이트(115)와 트랜지스터1(136)로 이루어진다. RS 플립플롭회로는 NAND 게이트(131)의 출력(U)이 NAND게이트(133)의 입력단에, NAND 게이트(132)의 출력(V)이 NAND게이트(131)의 입력단에, NAND 게이트(133)의 출력(W)이 NAND게이트(132)의 입력단에 연결되는 구조이다. RS 플립플롭회로의 출력신호들을 받는 NAND 게이트(135)와 다이오드(134)와 트랜지스터1(136)에 의해 위상의 정상여부를 항상 검출하게 된다. 구동부는 NAND 게이트(135)의 출력단은 저항2(114)와 콘덴서(143)로 된 미분회로와 인버터(142)의 출력(Z)와 저항3(144)을 통해 에미터 접지된 트랜지스터(146)의 베이스단에 연결된 구조이다. 베이스단은 트랜지스터2(146)를 구동하여 트랜지스터2의(146)의 콜렉터와 전원(Vcc) 사이에 릴레이(145)를 전기적인 접점으로 하여 제어하도록 되어 있다.

도 2는 도 1의 회로 각 부분의 신호 파형을 나타내는 신호 파형도 이고, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 전원회로 보호장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 2의 R,S,T 삼상 입력전압은 도 1의 각 입력단자에 인가되면, 각 단자의 삼상 입력전압은 전압을 감압하고 여과하는 필터회로(120)를 통해 정형화된 구형파로 출력된다. 상기 출력된 구형파는 NAND게이트로 구성된 RS 플립플롭(131,132 ,133)에 입력된다. RS 플립플롭은 상기 구형파를 입력 전원신호가 정상상태임을 검출하는 펄스신호(U, V, W)로 변환시킨다.NAND 게이트(135)는 펄스신호 X와 Y를 입력을 받아, 상기 펄스신호 U, V, W 의 중복된 부분을 제거하게 된다. 그러므로 NAND 게이트(113)의 출력단을 통해 인버터(142)의 출력(Z)가 "0"이 되면 입력전원의 위상이 정상상태이므로 릴레이 점접이 동작하지 않는다, 만약 그 인버터(142)의 출력(Z)이 "1" 일 때에는 릴레이 점접을 동작시킨다. 도 2에서 정상위상의 입력된 경우는 인버터(142)의 출력(Z)이 "0" 이므로 트랜지스터2(146)가 릴레이를 구동하지 않는다. 반면, 입력신호의 위상 중에 역상신호 위상이 있는 경우는 인버터의 출력(Z)이 "1" 이므로 트랜지스터2(146)가 릴레이를 구동시켜 사고를 미연에 방지한다.

그러나 이와 같은 종래의 기술에 따른 전원 회로 보호장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 회로동작에서는 여러 단계를 통해 신호검출이 이루어지므로 회로의 구성이 복잡하다.

둘째, RS플립플롭을 사용하여 검출하는 방법이기 때문에 시간이 딜레이 되어 검출속도가 늦다.

세째, 회로 동작에 있어서 RS플립플롭과 트랜지스터로 구성이 되므로 안전적이지 못하다.

따라서, 본 발명은 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 변압기를 통해 입력받은 삼상전원에서 역상신호 검출 시 경보 또는 전원차단을 통해 전원회로를 보호할 수 있도록 한 전원 회로 보호장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치 특징에 따르면, 전원 회로 보호장치는 전원신호를 정류하는 정류부와, 정류된 입력신호를 비교하는 비교부 및 역상임을 판별하여 전원 회로 보호를 위한 제어신호를 발생하는 마이크로프로세서로 구성된다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법특징에 따르면, 삼상 입력 전원은 정류부를 통해 정류되고, 비교부는 정류된 신호 중 일부신호를 비교하여 비교출력을 얻는다. 비교출력과 정류된 입력전원신호를 받아, 상기 입력된 신호들에 역상신호를 검출한다. 이후 상기 역상신호가 검출되면 마이크로프로세서는 경보나 전원차단 등과 같은 회로 보호를 위한 제어신호를 발생한다.

도 1은 종래 기술에 따른 전원회로의 보호회로를 나타낸 회로도.

도 2는 도 1에 도시된 입/출력 신호를 나타낸 파형도.

도 3은 본 발명에 따른 전원회로 보호장치를 나타낸 회로도.

도 4a는 도 3에 도시된 정류부의 출력파형을 나타낸 파형도.

도 4b는 도 3에 도시된 Vr, Vs 출력파형을 나타낸 파형도.

도 4c는 도 3에 도시된 Vr, Vs 출력파형을 입력으로 비교부의 출력파형을 나타낸 파형도.

도 5는 본 발명에 따른 전원회로 보호방법을 나타낸 플로우차트.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

301 : 전원입력부 302 : 정류부

303 : 비교부 304 : 마이크로프로세서

이하 본 발명에 따른 전원 회로 보호의 장치 및 보호에 대한 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 전원 회로 보호장치를 나타낸 회로도이다.

본 발명에 따른 전원 회로 보호장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 전원신호를 인가하는 변압기(301)와, 전원신호를 정류하는 정류부(302)와, 정류된 입력신호를 비교하는 비교부(303)와, 역상임을 판별하는 마이크로프로세서(303)로 구성된다.

전압 입력부(301)는 다이오드가 브리지 접속된 정류회로(302)와 연결되어있고, 저항(R1,R2,R3,R4,R5,R6)을 거쳐서 마이크로프로세서(304)의 아날로그/디지탈 입력부로 들어가게 된다. 한편 비교부(303)의 입력단은 비교부에서 정류된 R상(401)과 S상(402)을 비교하여 비교된 크기 값을 펄스신호(406)로 출력된다. 비교부의 상기 출력 펄스신호(406)와 상기 정류된 신호(401.402,403)들을 마이크로프로세서(304)의 입력포트에 연결하여 마이크로프로세서는 신호들을 판단한다. 마이크로프로세서는 입력신호가 역상신호로 판단되면 전원회로 보호를 위한 장치구동 제어신호를 발생하여 전원 회로를 보호한다.

도 4a는 도 3에 도시된 정류부의 출력파형을 나타낸 파형도 이고, 도 4b는 도 3에 도시된 Vr, Vs 출력파형을 나타낸 파형도 이고, 도 4c는 도 3에 도시된 Vr, Vs 출력파형을 입력으로 비교부의 출력파형을 나타낸 파형도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전원회로 보호장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

삼상(R, S, T) 전압은 정류부(302)를 통해서 교류에서 직류로 변환이 된다. R 상의 정류된 값을 Vr(401), S 상의 정류된 값을 Vs(402), T상의 정류된 값을 Vt(403)라고 한다면 Vr(401), Vs(402), Vt(403)는 다시 마이크로프로세서(305)의아날로그/디지털(A/D)포트(AD0,AD1,AD2)의 입력값이 된다. 또 Vr(401), Vs(402)는 마이크로 프로세서와 병렬로 연결된 비교기(303)의 입력(407)이 된다. 비교기(303)는 Vr(401)를 (+)입력부에, Vs(402)를 (-)입력부에 연결하고, Vr, Vs의 전압차를 출력(406)하여 마이크로프로세서(304)에 포트(P1)에 입력된다, 입력 되는 값은 "1" 또는 "0"의 2진 값을 갖게 된다. 즉, Vr > Vs 인 영역은 "1"의 값을 가지고 Vr < Vs인 영역은 0값을 가진다. 마이크로프로세서(304)는 비교기의 출력을 감지한 후, 상기 정류한 R, S, T상 의 크기를 비교하여 정상상태인지를 판별한다. 정상상태인 경우, 비교기의 출력값이 1에서 0 으로 천이되는 부분(A)은 Vr과 Vs의 A/D값이 Vt의 A/D값 보다 크고, 반대로 비교부의 출력값이 0에서 1로 천이 되는 부분(B)에서는 Vr 과 Vs의 A/D값이 Vt의 A/D 값보다 작다. 따라서 이와 같은 조건에 위배되는 상태는 역상이 검출되는 상태이다.

도 5는 비교부의 출력신호와 R,S,T상의 정류한 신호를 입력받은 마이크로프로세서의 역상 검출 순서를 나타내는 순서도 이고, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 전원회로 보호장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

마이크로프로세서는 비교부의 출력이 1에서 0으로 천이 되는지, 0 에서 1 로 천이 되는지를 판별한다(S500)(S503). 판별 후, 비교부의 출력이 0에서 1로 천이 되었을 때(S500), Vr,Vs,Vt의 크기을 판단한다(S501). 판단결과가 Vr와 Vs의 전압이 Vt보다 크면 정상상태이고, 아니면 역상 검출하여 보호 장치를 구동하여 전원 회로를 보호한다(S502). 비교부의 출력이 1에서 0으로 천이 되었을 때(S503), Vr,Vs,Vt의 크기을 판단한다(S504). 판단결과가 Vr와 Vs의 전압이 Vt보다 작으면정상상태이고 아니면 역상검출 하여 보호 장치를 구동한다(S505).

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 전원회로 보호를 위해 역상을 검출하는데, 정류부, 비교부 및 마이크로프로세서를 통해 입력 삼상 전원신호의 정상 유/무를 판단하여 경보나 전원차단을 통하여 회로를 보호한다. 그러므로 종래의 기술보다 간단한 회로구성과 시간 지연이 없이 마이크로 프로세서가 빠르게 역상 신호를 검출하며 안정적인 회로 동작하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 입력 신호를 정류하는 단계와,

   상기 정류된 입력신호를 비교하여 비교신호를 출력하는 단계와,

   마이크로프로세서에서 상기 출력된 비교신호와 정류된 입력전원신호를 분석하여 역상신호를 검출하는 단계와,

   상기 검출된 역상신호에 따라 회로 보호를 위한 제어신호를 발생하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 회로 보호 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 비교단계에서 적어도 하나 이상의 입력 신호를 비교하여 구형파 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전원 회로 보호 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 비교단계에서 상기 출력된 비교신호가 천이 되었을 때, 상기 정류된 입력 신호의 크기를 비교한 후 역상신호임을 판별하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 회로 보호 방법.
4. 입력 신호를 정류하는 정류부와,

   상기 정류된 신호들의 위상을 비교하여 판별 신호를 출력하는 비교부와,

   상기 정류된 신호와 상기 출력된 판별신호를 입력받아 상기 정류된 신호가 역상임을 판별하고 회로 보호를 위한 제어신호를 발생하는 마이크로프로세서로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 회로 보호장치.