KR101190096B1

KR101190096B1 - 3상 교류 공급 장치

Info

Publication number: KR101190096B1
Application number: KR1020120018878A
Authority: KR
Inventors: 고성서
Original assignee: 고성서
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2032-02-24

Abstract

3개의 권선을 구비하는 하나 이상의 모터와 연동하여 단상 입력을 3상 입력으로 변환하는 3상 교류 공급장치로서, 상기 모터의 초기 기동시 기동 토크를 발생시키기 위한 기동형 콘덴서; 상기 기동형 콘덴서와 병렬로 연결되며 상기 모터에 직렬 연결되어 상기 3상 교류의 위상 보정을 위해 상기 모터에 전기적으로 연결되는 런형 콘덴서; 상기 기동형 콘덴서 및 상기 런형 콘덴서가 상기 위상 변환용 모터에 전기적으로 연결된 상태에서 상기 위상 변환용 모터가 기동된 후 상기 기동형 콘덴서를 상기 모터로부터 전기적으로 분리시키기 위한 제1 스위칭부; 상기 기동형 콘덴서의 전원공급을 스위칭하는 제2 스위칭부; 및 상기 모터의 전력 부하 크기에 상응하여 상기 기동형 콘덴서 및 상기 런형 콘덴서에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부에 출력하는 제어부를 포함하는 3상 교류 공급장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 단상 교류를 입력받아 3상 교류를 출력하는 3상 교류 공급장치의 구현시에 기동용 콘덴서를 사용함으로써 기동용 콘덴서에 의한 회전자의 초기 구동이 이루어지게 함으로써 모터의 효율을 높이고 전력 손실을 줄일 수 있으며, 3상 교류 공급장치에 연결되는 모터 부하들을 위상 변환을 위한 모터로 사용함으로써 무부하시에도 전력 손실을 줄일 수 있다.

Description

3상 교류 공급 장치{3 PHASE AC SUPPLY APPARUTUS}

본 발명은 3상 교류 공급 장치에 관한 것으로, 상세하게는 단상 교류를 입력받아 3상 교류를 출력하는 3상 교류 공급장치의 구현시에 기동용 콘덴서를 사용하여 기동용 콘덴서에 의한 회전자의 초기 구동이 이루어지게 함으로써 모터의 효율을 높이고 전력 손실을 줄일 수 있으며, 3상 교류 공급장치에 연결되는 모터 부하들을 3상 교류 공급을 위한 모터로 사용함으로써 무부하시에도 전력 손실을 줄일 수 있는 3상 교류 공급장치에 관한 것이다.

3상 교류 공급장치는 상수 변환기로서 교류전력을 받아 이를 동일 주파수의 상수가 다른 교류전력으로 변환시키는 기기이다. 예컨대 220V 단상 입력으로 동일 전압의 삼상 전압으로 출력한다.

3상 교류 공급장치는 단상이 입력되면 3상으로 바꾸는 모터와, 모터를 회전시키는 런형 콘덴서 및 전압 표시부를 포함하여 구성될 수 있다.

3상 교류 공급장치를 구성하는 모터의 내부 구조는 고정자와 회전자로 이루어져 있으며, 고정자와 회전자 사이의 간극이 좁을수록 모터의 효율이 높다. 그렇지만, 간극이 좁으면 최초 기동이 어렵기 때문에 종래의 경우 1 ~ 2mm 정도로 간극을 넓게 형성하곤 한다. 그러나, 이렇게 간극이 넓으면 모터 효율도 떨어질 뿐만 아니라, 특히 무부하 상태에서의 전력손실이 매우 큰 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래의 3상 교류 공급장치에서 최초 기동의 어려움을 해결하기 위해 고정자와 회전자 사이의 간극이 넓게 형성됨으로 인해 모터의 효율이 떨어지고 전력손실이 커지던 문제점을 해결하기 위해, 모터내 고정자와 회전자 사이의 간극을 넓게 하지 않고도 기동형 콘덴서를 이용하여 위상 변환용 모터의 초기 기동을 위한 기동 토크를 발생시킴으로써 모터의 효율을 높이고 전력 손실을 줄이고, 3상 교류 공급장치에 연결되는 모터 부하들을 위상 변환을 위한 모터로 사용함으로써 무부하시에도 전력 손실을 줄일 수 있는 3상 교류 공급장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일측면에 의하면, 3개의 권선을 구비하는 하나 이상의 모터와 연동하여 단상 입력을 3상 입력으로 변환하는 3상 교류 공급장치로서, 상기 모터의 초기 기동시 기동 토크를 발생시키기 위한 기동형 콘덴서; 상기 기동형 콘덴서와 병렬로 연결되며 상기 모터에 직렬 연결되어 상기 3상 교류의 위상 보정을 위해 상기 모터에 전기적으로 연결되는 런형 콘덴서; 상기 기동형 콘덴서 및 상기 런형 콘덴서가 상기 위상 변환용 모터에 전기적으로 연결된 상태에서 상기 위상 변환용 모터가 기동된 후 상기 기동형 콘덴서를 상기 모터로부터 전기적으로 분리시키기 위한 제1 스위칭부; 상기 런형 콘덴서의 전원공급을 스위칭하는 제2 스위칭부; 및 상기 모터의 전력 부하 크기에 상응하여 상기 기동형 콘덴서 및 상기 런형 콘덴서에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부에 출력하는 제어부를 포함하는 3상 교류 공급장치가 제공된다.

상기 3상 교류 공급장치는 상기 모터에 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 출력하는 전류 검출부를 더 포함할 수 있으며; 상기 제어부는 상기 전류 검출 신호에 상응하여 상기 제어신호를 조절할 수 있다.

상기 3상 교류 공급장치는 상기 모터에 흐르는 전압을 검출하여 전압 검출 신호를 출력하는 전압 검출부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 전압 검출 신호에 상응하여 상기 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다.

상기 제어부는 상기 모터의 전력 부하 크기에 상응하여 상기 기동형 콘덴서 및 상기 런형 콘덴서에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 단계적으로 조절할 수 있다.

상기 기동형 콘덴서 및 상기 런형 콘덴서는 각각 복수개의 콘덴서를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 스위칭부는 트라이악 스위치로 구성될 수 있다.

상기 제어부는 각 전력 부하별로 기설정된 전류값과 상기 전류 검출 신호 간의 차이에 대응하는 듀티비를 갖는 상기 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.

본 발명에 의하면, 단상 교류를 입력받아 3상 교류를 출력하는 3상 교류 공급장치의 구현시에 기동용 콘덴서 및 릴레이를 사용함으로써 기동용 콘덴서에 의한 회전자의 초기 구동이 이루어지게 함으로써 모터의 효율을 높이고 전력 손실을 줄일 수 있으며, 3상 교류 공급장치에 연결되는 모터 부하들을 위상 변환을 위한 모터로 사용함으로써 무부하시에도 전력 손실을 줄일 수 있다.

또한, 기동용 콘덴서를 사용하여 3상 교류 공급장치를 구현하되 기동용 콘덴서가 회전자의 기동 초기에 회전만 시켜주고 끓어지게 하고 있다. 이렇게 함으로써 고정자와 회전자 사이의 간극을 0.5mm 정도까지 가능함에 따라 위상 변환을 위한 모터의 효율도 높일 수 있으며, 특히 무부하 상태에서 전력 손실도 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3상 교류 공급장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3상 교류 공급장치에서 위상 변환용 모터의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치의 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치의 구성 블록도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치의 회로 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3상 교류 공급장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3상 교류 공급장치에서 위상 변환용 모터의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3상 교류 공급장치(1)는 모터(100)에 연결되며, 기동형 콘덴서(200), 런형 콘덴서(300), 제1 스위칭부(410), 제2 스위칭부(420), 전압 검출부(500), 전류 검출부(600), 제어부(700), 제어 전원 공급부(800)를 포함하여 구성될 수 있다.

모터(100)는 전원부(10)로부터 단상 교류를 입력받아 구동되며, 3상 교류(R, S, T)에 상응하여 배치된 3개의 권선(110, 120, 130)을 구비한다.

모터(100)는 사용용도에 따라 다양한 출력의 모터들이 있음에 따라 사용자의 필요에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 모터(100)는 출력에 따라 다양한 전력 부하를 가지게 된다.

모터(100)는 철심에 감겨진 권선을 구비하고 있다. 즉, 모터(100)는 코일을 감기 위한 철심(160)과, 철심(160)의 둘레로 코일을 감아 이루어진 권선(110, 120, 130)을 구비하고 있다. 이때, 모터(100)는 3상 교류 모터임에 따라 철심(160)이 3개가 구비되어 있으며 각각의 철심(160)에 각 권선(110, 120, 130)이 구비되어 있다. 또한 모터(100)는 하우징부(140)와 로터(150)를 구비하고 있다.

모터(100)는 입력된 단상 교류 전원을 권선(110, 120, 130)의 인덕터 기능을 통해 안정된 3상의 교류 전원을 출력한다. 즉, AC 전원의 전류가 권선(110, 120, 130)을 통해 흐르면 여기에 역기전력이 발생하여 출력의 진폭을 감소시키는 방향으로 자계가 형성되고 입력이 떨어지기 시작할 때는 권선(110, 120, 130)의 자계가 약해져서 출력의 크기를 일정하게 유지시킨다. 모터(100)의 출력은 각 상이 120도 위상차를 가지고 출력된다.

기동형 콘덴서(200)는 모터(100)의 초기 기동시 기동 토크를 발생시키기 위해 설치된다. 기동형 콘덴서(200)는 전해 콘덴서를 사용할 수 있다. 기동형 콘덴서(200)는 장시간 사용하지 말아야 하며 모터(100)가 정격 속도에 도달하면 즉시 회로에서 단전시켜야 한다. 즉, 기동용 콘덴서(200)는 순간 기동을 위해 사용되는 것으로 회로에 연결하는 시간은 단 몇 초만에 그쳐야 한다.

전해 콘덴서는 몇 개의 가아제로 절연한 알루미늄 박으로 구성되어 있다. 가아제는 전해액이라 불리는 용액에 합침한 것이다. 전해액은 전해 커패시터의 절연물로서 엷은 박을 형성한다. 이 알루미늄 박과 가아제를 함께 말아서 알루미늄이나 플라스틱 용기속에 넣는다.

런형 콘덴서(300)는 기동형 콘덴서(200)와 병렬로 연결되며 모터(100)에 직렬 연결된다. 런형 콘덴서(300)는 3상 교류의 위상 보정을 위해 모터(100)에 전기적으로 연결된다.

아울러, 런형 콘덴서(300)는 모터(100)내의 코일 성분에 의한 지상 전류를 보상하여 역률을 개선할 수 있다. 이러한 의미에서 런형 콘덴서(300)는 진상 콘덴서라고도 한다. 런형 콘덴서(300)는 오일 콘덴서가 사용될 수 있다. 오일 콘덴서는 유전체로서 기름이 함침된 종이를 주로 사용하며, 전해 콘덴서보다 근본적으로 정전용량이 크다.

런형 콘덴서(300)는 전원부(10)의 두 입력 라인 중 어느 한 라인으로부터 전원을 공급받아 위상을 변환하여 새로운 1상의 전원을 생성하고 이를 출력단으로 출력한다. 출력단에는 전원부(10)로부터 공급되는 2상과 런형 콘덴서(300)로부터 공급되는 1상을 통하여 3상의 전원이 공급되게 된다.

스위칭부(400)는 제1 스위칭부(410)와 제2 스위칭부(420)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 스위칭부(410)와 제2 스위칭부(420)는 제어부(700)로부터 출력되는 스위칭 제어신호에 따라 동작하며, 스위칭 제어신호는 모터(100)의 전력 부하별로 설정된 듀티비를 갖고 있다. 예컨대, 스위칭 제어신호는 PWM 신호일 수 있다. 이를 위해 제1 스위칭부(410) 및 제2 스위칭부(420)는 트라이악 스위치가 사용될 수 있다.

제1 스위칭부(410)는 기동형 콘덴서(200) 및 런형 콘덴서(300)가 모터(100)에 전기적으로 연결된 상태에서 모터(100)가 기동된 후 기동형 콘덴서(200)를 모터(100)로부터 전기적으로 분리시키는 기능을 수행한다. 한편, 제1 스위칭부(410)는 전자식 릴레이를 사용하여 구현할 수 도 있다.

전자식 릴레이는 전류 릴레이 또는 전압 릴레이가 사용될 수 있다. 전류 릴레이는 모터(100)가 기동할 때 전속도의 2~3배에 해당하는 기동 전류가 권선에 흐르는 것을 응용하여 동작하게 된다. 전류 릴레이의 구조는 전자 코일과 두개의 접촉자로 이루어져 있다. 모터(100)의 권선에 전류가 흐르게 하면 전류 릴레이의 전자 코일은 전자력을 발생하게 되며, 이 전자력이 접촉자를 폐로로 시켜준다. 접촉자가 폐로됨에 따라 기동형 콘덴서(200)는 모터(100)에 전기적으로 연결되며 모터(100)의 권선은 여자되고 결과적으로 모터(100)는 작동을 하게 된다. 그러나, 모터(100)가 기동해서 가속이 완료되면 기동 전류는 정상적인 수준으로 하강하므로 전자 코일을 흐르는 전류는 접촉자를 열리게 되며 이에 따라 기동 콘덴서(200)는 전기적으로 분리된다. 전압 릴레이도 전류 릴레이와 마찬가지로 모터(100)가 정격속도로 동작할 때 기동형 콘덴서(200)를 모터(100)로부터 전기적으로 분리시킨다.

제1 스위칭부(410)는 예컨대 모터(100)가 전속도의 약 75%에 도달하면 개로되어 기동형 콘덴서(200)를 모터(100)로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.

제2 스위칭부(420)는 런형 콘덴서(300)를 전원부(100)에 연결한다. 제2 스위칭부(420)는 런형 콘덴서(300)의 전원공급을 스위칭할 수 있다.

전압 검출부(500)는 모터(100)에 흐르는 전압을 검출하여 전압 검출 신호를 출력한다.

전류 검출부(600)는 모터(100)에 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 출력한다.

제어부(700)는 모터(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 기동형 콘덴서(200) 및 런형 콘덴서(300)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제1 스위칭부(410) 및 제2 스위칭부(420)에 출력한다.

제어부(700)는 모터(100)의 각 전력 부하 크기에 상응하는 스위칭 제어신호를 출력하기 위해 각 전력 부하 크기별로 설정된 스위칭 제어값을 저장하고 있다. 제어부(700)에 저장된 스위칭 제어값들은 예컨대 2개의 단계로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 스위칭 제어값들은 복수의 단계, 예컨대 10개의 단계로 구분되어 이루질 수 있다. 이에 따라, 제어부(700)는 모터(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 각 단계의 설정된 스위칭 제어값을 선택하여 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다.

제어부(700)는 모터(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 기동형 콘덴서(200)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제1 스위칭부(410)에 출력한다. 제어부(700)는 전류 검출부(600)의 전류 검출 신호에 상응하여 제1 스위칭부(410)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 제어부(700)는 전압 검출부(700)의 전압 검출 신호에 상응하여 제1 스위칭부(410)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 이에 따라 제어부(700)는 자동 전압 조절기의 기능을 수행할 수 있다.

또한, 제어부(700)는 모터(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 런형 콘덴서(300)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제2 스위칭부(420)에 출력한다. 제어부(700)는 전류 검출부(600)의 전류 검출 신호에 상응하여 제2 스위칭부(410)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 제어부(700)는 전압 검출부(700)의 전압 검출 신호에 상응하여 제2 스위칭부(410)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 이에 따라 제어부(700)는 자동 전압 조절기의 기능을 수행할 수 있다.

제어 전원공급부(800)는 정류 기능 및 전압 변환기능을 수행하여 제어부(700)에 동작 전원을 공급한다. 제어 전원공급부(800)는 전원부(10)의 교류전원을 공급받아 전파정류하여 직류 전압을 생성하고 강압함으로써, 전파 정류되고 강압된 제어 전압을 제어부(700)에 출력한다.

본 발명의 일실시예에 따른 3상 교류 공급장치(1)는 3상 교류 공급장치(1)에 연결되는 모터(100)에 흐르는 전류와 전압을 검출하여 전류 검출 신호와 전압 검출 신호에 따라 제어부(700)에서 모터(100)의 전력 부하에 맞는 스위칭 제어값을 선택하여 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 3상 교류 공급장치(1)는 3상 교류 공급장치(1)에 연결되는 모터(100)의 전력 부하 크기에 상관없이 얼마든지 적응하여 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 3상 교류 공급장치(1)는 3상 교류 공급장치에 연결되는 모터(100)를 위상 변환을 위한 모터로 사용함으로써 무부하시에도 전력 손실을 줄일 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치의 구성 블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(2)는 모터(100)에 연결되며, 기동형 콘덴서(200), 런형 콘덴서(300), 제1 스위칭부(410), 제2 스위칭부(420), 전압 검출부(500), 전류 검출부(600), 제어부(700), 제어 전원 공급부(800)를 포함하여 구성될 수 있다.

3상 교류 공급장치(2)를 구성하는 각 구성요소는 도 1 내지 도 3에서 설명된 기능을 수행하도록 구성된다. 다만, 도 1 내지 도 3에서는 기동형 콘덴서(200) 및 런형 콘덴서(300)가 각각 하나씩의 콘덴서로 구성되어 있지만 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(2)는 기동형 콘덴서(200)가 복수개의 콘덴서(200a... 200n)로 구성되어 있고, 런형 콘덴서(300)가 복수개의 콘덴서(300a ... 300n)로 구성되어 있다는 점에서 구분된다.

제2 스위칭부(420)는 런형 콘덴서(300)를 전원부(10)에 연결한다. 제2 스위칭부(420)는 런형 콘덴서(300)의 전원공급을 스위칭할 수 있다.

전압 검출부(500)는 모터부하(100)에 흐르는 전압을 검출하여 전압 검출 신호를 출력한다.

제어부(700)는 모터(100)의 각 전력 부하 크기에 상응하는 스위칭 제어신호를 출력하기 위해 각 전력 부하 크기별로 설정된 스위칭 제어값을 저장하고 있다. 제어부(700)에 저장된 스위칭 제어값들은 복수의 단계, 예컨대 2개, 3개... 또는 10개의 단계로 구분되어 이루질 수 있다. 이에 따라, 제어부(700)는 모터(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 각 단계의 설정된 스위칭 제어값을 선택하여 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다.

제어부(700)의 스위칭 제어신호는 기동형 콘덴서(200)를 구성하는 각 콘덴서들(200a ... 200n)중에서 모터(100)의 각 전력 부하 크기에 상응하여 필요한 개수의 콘덴서들을 선택하여 동작시킨다.

또한, 제어부(700)는 모터부하(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 런형 콘덴서(300)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제2 스위칭부(420)에 출력한다. 제어부(700)의 스위칭 제어신호는 런형 콘덴서(300)를 구성하는 각 콘덴서들(300a ... 300n)중에서 모터(100)의 각 전력 부하 크기에 상응하여 필요한 개수의 콘덴서들을 선택하여 동작시킨다.

제어부(700)는 전류 검출부(600)의 전류 검출 신호에 상응하여 제2 스위칭부(410)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 제어부(700)는 전압 검출부(700)의 전압 검출 신호에 상응하여 제2 스위칭부(410)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 이에 따라 제어부(700)는 자동 전압 조절기의 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(2)는 3상 교류 공급장치(2)에 연결되는 모터(100)에 흐르는 전류와 전압을 검출하여 전류 검출 신호와 전압 검출 신호에 따라 제어부(700)에서 모터(100)의 전력 부하에 맞는 스위칭 제어값을 선택하여 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(2)는 3상 교류 공급장치(2)에 연결되는 모터(100)의 전력 부하 크기에 상관없이 얼마든지 적응하여 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(2)는 3상 교류 공급장치에 연결되는 모터(100)를 위상 변환을 위한 모터들로 사용함으로써 무부하시에도 전력 손실을 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치의 구성 블록도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(3)는 3개의 모터들을 포함하는 모터 부하(100)에 연결되며, 기동형 콘덴서(200), 런형 콘덴서(300), 제1 스위칭부(410), 제2 스위칭부(420), 전압 검출부(500), 전류 검출부(600), 제어부(700), 제어 전원 공급부(800)를 포함하여 구성될 수 있다.

모터 부하(100)는 제1 모터(110a), 제 모터(100b), 제3 모터(100c)를 포함할 수 있다. 여기에서 모터 부하(100)는 3개의 모터를 포함하는 것으로 도시되어 있지만 본 발명은 이에 제한되지 않고 사용자의 필요에 따라, 4개, 5개, 그 이상의 모터를 포함하여 구성될 수 있다.

3상 교류 공급장치(3)를 구성하는 각 구성요소는 도 1 내지 도 3에서 설명된 기능을 수행하도록 구성된다. 다만, 도 1 내지 도 3에서는 하나의 모터가 연결되지만 도 5에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(3)는 복수개의 모터(100a, 100b, 100c)가 연결된다는 점에서 구분된다.

제1 스위칭부(410)는 예컨대 모터부하(100)가 전속도의 약 75%에 도달하면 개로되어 기동형 콘덴서(200)를 모터부하(100)로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.

전류 검출부(600)는 모터부하(100)에 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 출력한다.

제어부(700)는 모터부하(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 기동형 콘덴서(200) 및 런형 콘덴서(300)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제1 스위칭부(410) 및 제2 스위칭부(420)에 출력한다. 예컨대, 스위칭 제어신호는 PWM 신호일 수 있다.

제어부(700)는 모터부하(100)의 각 전력 부하 크기에 상응하는 스위칭 제어신호를 출력하기 위해 각 전력 부하 크기별로 설정된 스위칭 제어값을 저장하고 있다. 제어부(700)에 저장된 스위칭 제어값들은 예컨대 3개의 단계로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 스위칭 제어값들은 복수의 단계, 예컨대 10개의 단계로 구분되어 이루질 수 있다. 이에 따라, 제어부(700)는 모터(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 각 단계의 설정된 스위칭 제어값을 선택하여 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다.

제어부(700)는 모터부하(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 기동형 콘덴서(200)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제1 스위칭부(410)에 출력한다. 제어부(700)는 전류 검출부(600)의 전류 검출 신호에 상응하여 제1 스위칭부(410)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 제어부(700)는 전압 검출부(700)의 전압 검출 신호에 상응하여 제1 스위칭부(410)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 이에 따라 제어부(700)는 자동 전압 조절기의 기능을 수행할 수 있다.

또한, 제어부(700)는 모터부하(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 런형 콘덴서(300)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제2 스위칭부(420)에 출력한다. 제어부(700)는 전류 검출부(600)의 전류 검출 신호에 상응하여 제2 스위칭부(420)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 제어부(700)는 전압 검출부(700)의 전압 검출 신호에 상응하여 제2 스위칭부(420)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 이에 따라 제어부(700)는 자동 전압 조절기의 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(3)는 3상 교류 공급장치(3)에 연결되는 모터부하(100)에 흐르는 전류와 전압을 검출하여 전류 검출 신호와 전압 검출 신호에 따라 제어부(700)에서 모터부하(100)의 전력 부하에 맞는 스위칭 제어값을 선택하여 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(3)는 3상 교류 공급장치(3)에 연결되는 모터부하(100)를 구성하는 모터들의 개수에 상관없이 얼마든지 적응하여 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(3)는 3상 교류 공급장치에 연결되는 모터부하(100)를 구성하는 제1 모터(100a), 제2 모터(100b), 제3 모터(100c)를 위상 변환을 위한 모터들로 사용함으로써 무부하시에도 전력 손실을 줄일 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치의 회로 구성도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(4)는 3개의 모터 부하(100)에 연결되며, 기동형 콘덴서(200), 런형 콘덴서(300), 제1 스위칭부(410), 제2 스위칭부(420), 전압 검출부(500), 전류 검출부(600), 제어부(700), 제어 전원 공급부(800)를 포함하여 구성될 수 있다.

3상 교류 공급장치(4)를 구성하는 각 구성요소는 도 1 내지 도 3에서 설명된 기능을 수행하도록 구성된다. 다만, 도 1 내지 도 3에서는 하나의 모터가 연결되지만 도 6에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(4)는 복수개의 모터(100a, 100b, 100c)가 연결된다는 점에서 구분된다.

또한, 도 1 내지 도 3에서는 기동형 콘덴서(200) 및 런형 콘덴서(300)가 각각 하나씩의 콘덴서로 구성되어 있지만 도 6에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(4)는 기동형 콘덴서(200)가 복수개의 콘덴서(200a... 200n)로 구성되어 있고, 런형 콘덴서(300)가 복수개의 콘덴서(300a ... 300n)으로 구성되어 있다는 점에서 구분된다.

제어부(700)는 모터부하(100)의 전력 부하 크기에 상응하여 기동형 콘덴서(200) 및 런형 콘덴서(300)에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 제1 스위칭부(410) 및 제2 스위칭부(420)에 출력한다.

제어부(700)의 스위칭 제어신호는 기동형 콘덴서(200)를 구성하는 각 콘덴서들(200a ... 200n)중에서 모터부하(100)를 구성하는 각 모터들(100a, 100b, 100c)의 전력 부하 크기에 상응하여 필요한 개수의 콘덴서들을 선택하여 동작시킨다.

제어부(700)는 전류 검출부(600)의 전류 검출 신호에 상응하여 제2 스위칭부(420)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 제어부(700)는 전압 검출부(700)의 전압 검출 신호에 상응하여 제2 스위칭부(420)에 출력하는 스위칭 제어신호를 조절할 수 있다. 이에 따라 제어부(700)는 자동 전압 조절기의 기능을 수행할 수 있다.

3상 교류 공급장치(4)에 연결되는 모터부하(100)를 구성하는 모터들의 개수에 상관없이 얼마든지 적응하여 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3상 교류 공급장치(4)는 3상 교류 공급장치에 연결되는 모터부하(100)를 구성하는 제1 모터(100a), 제2 모터(100b), 제3 모터(100c)를 위상 변환을 위한 모터들로 사용함으로써 무부하시에도 전력 손실을 줄일 수 있다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

1,2,3,4 : 3상 교류 공급장치 100 : 위상 변환용 모터
200 : 기동형 콘덴더 300 : 런형 콘덴서
400 : 스위칭부 410 : 제1 스위칭부
420 : 제2 스위칭부 500 : 전압 검출부
600 : 전류 검출부 700 : 제어부
800 : 제어 전원 공급부

Claims

복수 개의 모터와 연동하여 입력된 단상 교류를 3상 교류로 변환하여 출력하는 3상 교류 공급 장치로서,
상기 복수 개의 모터의 초기 기동시 기동 토크를 발생시키기 위한 기동형 콘덴서;
상기 기동형 콘덴서와 병렬로 연결되며 상기 3상 교류의 위상 보정을 위해 상기 복수 개의 모터에 전기적으로 연결되는 런형 콘덴서; 및
상기 기동형 콘덴서 및 상기 런형 콘덴서가 상기 복수 개의 모터에 전기적으로 연결된 상태에서 상기 복수 개의 모터가 기동된 후 상기 기동형 콘덴서를 상기 복수 개의 모터로부터 전기적으로 분리시키기 위한 제1 스위칭부;
상기 런형 콘덴서의 전원공급을 스위칭하는 제2 스위칭부;
상기 복수개의 모터의 전력 부하 크기에 상응하여 상기 기동형 콘덴서 및 상기 런형 콘덴서에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부에 출력하는 제어부를 포함하며;
상기 복수개의 모터는 모두 3상 모터이며,
상기 런형 콘덴서는 단상 교류의 두 입력 라인 중 어느 한 라인으로부터 전원을 공급받아 위상을 변환하여 새로운 1상의 전원을 생성하고 이를 출력단으로 출력하며,
상기 출력단은 상기 단상 교류로부터 공급되는 2상과 상기 런형 콘덴서로부터 공급되는 1상을 통하여 3상의 전원을 상기 복수 개의 모터에 출력하여 상기 복수개의 모터를 구동하며;
상기 제어부는 상기 스위칭 제어신호를 모터의 전체 전력 부하 크기에 상응하여 출력하기 위해 각 전력 부하 크기별로 설정된 스위칭 제어값을 저장하고,
상기 제어부에 저장된 스위칭 제어값들은 복수의 단계로 구분되어 지며,
상기 제어부는 상기 복수 개의 모터를 공급 전력의 크기를 결정하기 위한 부하로 사용하여 상기 연동되는 복수 개의 모터의 전체 전력 부하 크기에 상응하여 상기 스위칭 제어값을 선택하며,
상기 출력단은 상기 스위칭 제어값에 따라 결정된 공급 전력의 크기가 조절된 3 상 교류를 출력하는 3상 교류 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 모터에 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 출력하는 전류 검출부를 더 포함하며;
상기 제어부는 상기 전류 검출 신호에 상응하여 상기 제어신호를 조절하는 것을 특징으로 하는 3상 교류 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 모터에 흐르는 전압을 검출하여 전압 검출 신호를 출력하는 전압 검출부를 더 포함하며;
상기 제어부는 상기 전압 검출 신호에 상응하여 상기 스위칭 제어신호를 조절하는 것을 특징으로 하는 3상 교류 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 모터의 전력 부하 크기에 상응하여 상기 기동형 콘덴서 및 상기 런형 콘덴서에 공급되는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 단계적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 3상 교류 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기동형 콘덴서 및 상기 런형 콘덴서는 각각 복수개의 콘덴서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3상 교류 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부는 트라이악 스위치인 것을 특징으로 하는 3상 교류 공급장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는 각 전력 부하별로 기설정된 전류값과 상기 전류 검출 신호 간의 차이에 대응하는 듀티비를 갖는 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 3상 교류 공급장치.