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동작원리
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동작 원리
Dip-Free™는 신뢰성이 높고 유지 보수가
전혀 필요 없도록 설계되어 있습니다. 부하에
직렬로 연결되는 Static Switch와 병렬로 연결되는
Inverter로 구성되어 있으며, 에너지는 Capacitor
Bank에 저장됩니다. (그림2)는 Dip-Free™의
Block Diagram을 나타낸 것입니다.
각 부 기능 설명
(10) -
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전압강하 감지부 (Voltage
Detector) : 인가되는 교류전원의
전압이 강하/정전-복귀되는 것을
검출하여 판별합니다.
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(20) -
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상용전원 스위치 (Static Switch)
: 순간정전 보상 동작 시 상용전원과
인버터 출력 전원을 분리하는
상용전원 스위치입니다. Stand-by
동작 상태에서 Static Switch는
On되어 Power를 부하에 바로 공급하며
이때 Inverter는 Switch-Off 상태에
있고 Capacitor Bank는 동작전압의
Full 충전 상태에 있게 됩니다.
주전압(Main Voltage)은 Voltage
Detector에 의해서 지속적으로
감시되며, 주전압이 Dip-Free™의
Preset Value 이상으로 편차가
발생하면 Static Switch는 Off되고
Inverter가 동작하며 부하에 전원을
공급하게 됩니다. 대전류의 써지에도
견딜 수 있도록 견고하게 제작되어
있습니다. 또한 계통에서 Contactor가
투입될 때 순간적으로 발생하는
Peak Current에도 잘 견딜 수
있도록 제작되었습니다.
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(30) -
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기동 돌입전류 조정기 (Inrush
Current Controller) : Inrush
Current 값의 최대치는 반주기
동안에 발생되며, 다음반주기는
첫 반주기 값의 2/3정도로 감소됩니다.
그리고 Inrush Current는 일반적으로
2 ~ 3 주기 안에 해소 되나, Electronic
Device에는 영향을 주게 되어
고장의 요인이 될 수 있으므로,
일반적으로 안전장치는 Electronic
Device의 안전 범위에 두게 되는데,
안전장치의 동작이라 함은 Shut-Down을
의미하는 경우가 많습니다. 최근
생산 현장 제어설비 기기는 SMPS
방식의 Power Supply가 많이 채택되고
있는데, 이러한 Power Supply는
Capacitor를 가지고 있으며, Zero-Crossing
방식이 아닌 경우가 대부분이어서
높은 Inrush Current를 발생 시키는데
그 값이 200A ~ 300A 까지 발생시키는
경우가 많습니다. 그로 인하여
전원공급기기 등의 보호장치가
동작되어 운전이 정지되어 재가동하는
경우가 있습니다. 50mSec동안
부하의 Inrush Current의 값을
제한 시켜 기기의 과전류 보호
안전장치가 동작하지 않는 범위로
부하에 전류를 공급하게 합니다.
따라서 제어 기동반의 과도 Inrush
Current 발생에 따른 설비 개조
비용의 추가 부담을 Dip-Free™자체에서
소화하므로 별도 비용 발생을
제거 할 수 있습니다. 돌입전류
조정기(Inrush current controller)는
부하에 최초 전원 인가 시 발생되는
돌입전류를 제한하여 기기 운전의
연속성 유지하고, 과전류로부터
순간정전 보상장치를 보호하는
역할을 합니다.
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(40) -
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부하전류 검출기 (Load Current
Detector) : 부하에 공급되는
전원의 전류를 검출하여, 과부하
또는 합선 시 부하 전원을 차단
할 수 있도록 합니다.
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(50) -
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합선전류 지연장치(Short Current
Delay Controller) :부하측에서
합선 또는 급격한 전류의 증가가
있을 경우, 전류의 증가속도를
지연 시켜, Dip-Free™를 보호하고
부하전원을 차단할 수 있도록
합니다.
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(60) -
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인버터(Inverter) : 과전류나
Short Circuit 방지를 위하여
Full Bridge의 형태로 구성되어
있습니다. 순간정전 발생시
부하에 상용전원과 동일한 주기와
에너지 준위를 갖는 구형파를
공급합니다. 출력파형은 (그림3)에서
보는 바와 같이 Sine파와 동일한
실효값을 갖는 구형파의 형태를
취합니다. 이때 Switch-over는
1mS 이내에서 초고속으로 전환되며
100mS 단위로 조정 가능한 5.0초
Timer가 동작하여 Inverter에서
출력이 발생하게 됩니다. 만일
주전압이 Setting Time이내에서
회복된다면 즉시 주전압으로 Switching
됩니다. 캐패시터는 1초이내에서
다시 충전되어 다음의 Voltage
Dip을 보상하기 위한 준비를 합니다.
만일 주전원이 인버터의 Setting
Time이내에 복구되지 않는다면
부하는 Voltage Level에 관계없이
주전원으로 Switching 됩니다.
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(그림3)
Voltage-Sag 및 Dip-Free™ 보상 출력
파형
(70) -
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콘덴서 전압 승압장치 (Voltage
Booster) : (그림4)에서 보는
바와 같이 에너지 저장용 콘덴서
(90)로부터 공급되는 Storage
Capacitor의 출력전압은 부하에
전원을 공급함에 따라, 그 전압
Level이 점차 낮아지는 제품 특성을
지니고 있습니다. Dip-Free™는
이를 개선하기 위하여 Voltage-Booster를
채택하였습니다. 즉, 부하에 공급되는
RMS 전압 Level을 일정하게 유지시켜
유효전압 공급시간을 연장시키는
기술 성능을 가졌습니다. 이는
제품 비용의 절감은 물론 전압의
높이에 영향을 받는 기기 즉,
전압형 기기의 경우 결정적인
효능을 발휘합니다.
[예] 입력전원 / 보상출력
AC 230V를 기준 하여 에너지 효율을
산정하면, 콘덴서에 저장되는
에너지는 Joule이므로, 가)
콘덴서 전압을 승압하지 않고
인버팅 할 때 사용 가능한 에너지
: J1
나)
콘덴서 전압을 승압하여 인버팅
할 때 사용 가능한 에너지 : J2
(그림
1)의 콘덴서전압 승압장치부(70)에서
소모되는 에너지는 사용가능 에너지의
5%정도)
다)
가) 와 나) 의 비교
예시와
같이 콘덴서 전압을 승압하여
사용하는 방법이 콘덴서 저장
에너지의 이용효율을 39% 이상
높일 수 있습니다.
(그림
4) 콘덴서 출력전압 곡선 및 Dip-Free™의
승압 RMS 출력전압 파형 곡선
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(80) -
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충전용 스위치 (Charging Switch)
: Inverter 동작 시 승압된 출력전압이
에너지 저장용 콘덴서로 역류하는
것을 방지합니다. (충전 시- ON,
방전 시 – OFF)
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(90) -
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에너지 저장용 콘덴서 (Power
Electric Capacitor) : Capacitor
Bank는 동작 전압을 저장하는
역할을 하며, 리플 전류는 함유하지
않고 이상적으로 작동하도록 설계되었습니다.
사용주 위온도 섭씨 40도
기준 12년~20년의 수명을 갖는
고급형 콘덴서를 채택하여 별도의
보수가 필요 없고 장기
수명특성을 가가집니다.
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(100) -
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제어 및 디스플레이부 (Control
Processor and Display) : 상기
각 장치들을 구동하고, 순간 정전
시 정전 횟수를 표시하고, 각종
에러 메시지(Error Messages)를
표시하며, 전면키 조작으로 각
파라미터를 변경 할 수
있도록 하여 편리성을 도모 하였습니다.
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