일반기술

멀티레벨 컨버터를 이용한 고전압 직류 전원장치의 부하단락 보호 기법 및 장치

교류전원을 직류전원으로 변환하는 PWM 컨버터에 있어서, 다상(多相) 입력선 각각에 직렬로 설치된 전원선 스위치군, 상기 컨버터의 양(+)의 출력단에 직렬로 연결되는 스위치, 상기 스위치와 부하 사이에 직렬로 연결되는 인덕터, 상기 인덕터와 병렬로 접속되는 한 쌍의 직렬 연결된 다이오드와 저항기, 상기 스위치와 상기 인덕터의 연결점에 한 쌍의 직렬연결된 스위치와 커패시터가 연결되고 이와 동일한 쌍이 반복되어 컨버터의 음(-)의 출력단까지 연속하여 연결된 구조를 포함하여, 부하 단락 사고 발생시 신속히 직류 출력전원을 차단하여 과다한 단락 전류가 흐르지 못하도록 함으로써 컨버터와 부하장치를 안전하게 보호함은 물론이고, 부하가 정상으로 회복되었을 경우에도 신속히 직류전원을 부하에 공급하여 최단시간 내에 정상상태로 복구하는 것을 특징으로 하는 출력 단락 보호 기능을가진 컨버터를 제공한다.본 발명은 직류 전원장치에 있어서 부하 단락시 단락 전류를 최소화하면서 단락된 부하로부터 전원을 차단하고, 또한 부하가 정상상태로 회복되면 신속히 정격전압을 부하에 바로 인가할 수 있는 성능을 갖는 새로운 형태의 멀티레벨 컨버터를 이용한 고전압 직류 전원장치를 제공한다. 본 발명의 주된 특성과 장점은 다음과 같이 요약된다.1) 본 발명에 따른 컨버터는 종래의 진공관 방식에 비해 효율이 매우 높고 수명이 길고 유지보수가 간편한 장점이있고, 종래의 GTO 방식이나 인버터방식의 전원장치에 비해 그 구조가 간단하여 소형, 경량화가 가능하다.2) 직류 전원장치의 출력전압을 단락된 부하로부터 차단하는 속도는 컨버터와 부하에 아무런 손상을 주지 않을 정도로 충분히 빠르다.3) 또한 기존의 멀티레벨 컨버터와는 달리 부하가 단락되어도 컨버터 출력커패시터는 전혀 방전하지 않고 정격 출력전압을 유지할 수 있어서 부하가 정상으로 회복되면 정격전압을 신속히 부하에 재인가할 수 있다.4) 기존의 멀티레벨 컨버터를 이용한 방식에 비해 부하 단락시 교류입력전류의 크기가 증가하는 일이 없으며, 또한 단락된 부하로부터 전원을 차단시 부하측에 직렬연결된 인덕터의 저장 에너지가 부하로 유입되는 일이 없어서 차단특성이 개선된다.