(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷（１２０）に供給される電圧を磁束鎖交により可変する電流コイル（Ｌ1）と、
前記電流コイルに供給される電流を検出するとともに計量器（１）の出力ラインや機械式漏電遮断機（２）の出力ラインに接続され漏洩電流を感知してこれに該当するデータを出力する漏電検出部(４)と、
前記漏電検出部で出力される信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部（６）と、
前記電流コイルに供給される電圧を検出する入力電圧検出部（１０４）と、
前記電流コイルを通過して前記負荷に供給される電圧を検出する出力電圧検出部（１０５）と、
前記アナログ／デジタル変換部で出力される漏洩電流に該当されたデータとデータ入力部で入力され設定された漏洩電流限界値データ及び上昇漏洩電流データを比較判断して所定の制御信号を出力すると同時に、前記入力電圧検出部及び前記出力電圧検出部で出力されるデータによって複数個のトリガ制御信号を出力すると同時に、前記負荷の動作が設定された時間によって動作させるために、周辺装置を全般的に制御しシステムの動作及び故障有無をチェックしてその結果によるデータを出力するシステムコントローラ（１０）と、
前記システムコントローラで出力される制御信号により漏洩電流及び入出力電圧を表示すると同時に、警告音を発生する表示及び警告音発生部（１８）と、
前記システムコントローラで出力される複数個のトリガ制御信号により各々動作するスイッチング部（９０）と、
前記スイッチング部の動作によって前記電流コイルと捲線結合された磁束鎖交コイル（Ｌ2）が増加用と減少用の捲線数が可変され、前記電流コイルの磁束鎖交量の増減を決定して前記負荷に供給される電圧を調節する出力電圧調節部（１００）と、
前記システムコントローラで出力される制御信号によって過負荷状態であったり過漏洩電流が発生するとき入力される電源電圧を遮断するラインスイッチング部（１１０）とにより構成され、
前記入出力電圧検出部は、前記電流コイルに入力される電圧と出力される電圧を検出してこれに該当された信号を出力するように前記電流コイルの前後端に各々小型トランス（ＴＮ1、ＴＮ2）を連結して構成され、
前記スイッチング部は、複数個のフォトセンサ（ＰＴ1−ＰＴ10）の動作により各々スイッチングされるスイッチング素子（Ｑ1−Ｑ10）と、前記スイッチング素子の動作により前記電流コイルと捲線結合された前記磁束鎖交コイルの捲線数を可変する複数個のトライアック（Ｔ1−Ｔ10）と、前記トライアックを保護するヒューズ（Ｆ）と高抵抗（Ｒ）とにより構成され、
前記出力電圧調節部は、前記スイッチング部の動作により前記負荷に供給される電圧を制御するように複数個の磁束鎖交増加用及び複数個の磁束鎖交減少用のコイルにより構成され前記電流コイルと捲線結合され、
前記システムコントローラは、前記電流コイルに入力される電圧と、前記電流コイルと捲線結合された前記磁束鎖交コイルのタップ電圧がゼロクロスに一致するとき、複数個のトリガ制御信号を出力するものであり、
前記複数個のトライアックの動作により捲線数が可変される前記磁束鎖交コイルの一側端に連結され前記トライアックのうちのいずれか一つが破損されたとき前記電流コイルから誘起される一定値以上の電圧を前記システムコントローラに供給して前記ラインスイッチング部を動作させる前記磁束鎖交用コイルの捲線数を調節して出力電圧を調整するのに使用される前記トライアックの破損を感知するトライアック破損感知部（９５）を備えることを特徴とする電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、街路燈やコンピュータシステム及びその他の電子製品に供給される交流電源電圧を負荷特性及び目的によって制御して負荷電力を制御する電源制御装置及びその方法に関するものであり、より詳細には、負荷に供給される電圧を可変する電流コイルに入力される電圧と、出力される電圧のレベルを検出して比較した後、入出力電圧が同期される瞬間に複数個のトリガ制御信号を発生して、ゼロクロスでオン／オフされ前記電流コイルと捲線結合された磁束鎖交コイルの捲線数を可変することにより、電流コイルの出力電圧を調節して負荷に供給される入力電圧が高いときは低くし、低いときは高めて正格電圧でスタートさせ、一定負荷電流の増加のときにもこのような動作と成り、設定された値によって調整された電圧が常に一定に制御されるようにする電源制御装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、電動機や放電燈及び蛍光燈のように電気を動力や照明として用いる機器の効率を極大化するための制御は、負荷の初期スタートときに比較的高い電圧を必要とし、負荷が動作された後には、負荷の効率範囲又は入力電圧の許容範囲内で電圧を加減して電力を効率的に利用すべきであるが、初期動作ときに高電圧や低電圧が入力され機器効率が低下され、負荷の寿命が短縮されるなどの問題点があって、これを防止することができる電力制御装置が要求された。
【０００３】
これにより、本出願人は前記の問題点を解消する電源制御装置及びその方法を開発した（韓国公開特許第１０−１９９８−０７７９０３号公報）。
【０００４】
前記電力制御装置及びその方法は、負荷に供給される電流を制御する電流コイルの入力電圧によって複数個のトリガ制御信号を発生し、前記電流コイルの磁束を減少させるために捲線結合された磁束鎖交コイルの捲線数をスイッチングする複数個のトライアックのゲートに供給して負荷に供給される電圧を制御するように構成されている。
【０００５】
前記のように構成された電力制御装置は、電流コイルに供給される電圧を用いて負荷に供給される電圧を制御するために、電流コイルの出力電圧と入力電圧の位相差が発生し、これにより磁束鎖交コイルの捲線数をスイッチングする複数個のトライアックが破損され、又は負荷に過電圧が供給される問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、負荷に供給される電圧を可変する電流コイルに入力される電圧と出力される電圧を検出し、これを比較判断した後、これにより複数個のトリガ制御信号を発生して、前記電流コイルの磁束を増加又は減少させるために捲線結合された磁束鎖交コイルの捲線数を可変することにより、電流コイルの出力電圧を調節して初期電源供給のときは、供給電圧が正格電圧より高く又は低いときには常に正格電圧で供給し、また入力電圧及び出力電圧の同期を検出してゼロクロスでスイッチング素子をオン／オフされるようにすることにより、スイッチング損失を減らし、スイッチング素子が損傷される問題点を解決し、電流検出装置により所定の負荷増加のときも、前記動作が可能であるようにする電源制御装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、電気漏電及び感電などから発生する各種電気災害を効果的に予防して人命を保護し、火災を未然に防止すると同時に入力電圧の変動に関係なしに、負荷に常に設定された電圧を供給する電源制御装置を提供することにある。
【０００８】
本発明のまた他の目的は、利用者が設定した漏洩電流が一定値以上になり、又は漏洩電流が上昇臨界値以上になると、負荷に供給される電源を自動に遮断し、特定な警告音を発生する電源制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
これらの目的を達成するための本発明の電源制御装置は、負荷に供給される電圧を磁束鎖交により可変する電流コイルと、
電流コイルに供給される電流を検出するとともに計量器の出力ラインや機械式漏電遮断機の出力ラインに接続され漏洩電流を感知してこれに該当するデータを出力する漏電検出部と、
漏電検出部で出力される信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
電流コイルに供給される電圧を検出する入力電圧検出部と、
電流コイルを通過して負荷に供給される電圧を検出する出力電圧検出部と、
アナログ／デジタル変換部で出力される漏洩電流に該当されたデータとデータ入力部で入力され設定された漏洩電流限界値データ及び上昇漏洩電流データを比較判断して所定の制御信号を出力すると同時に、入力電圧検出部及び出力電圧検出部で出力されるデータによって複数個のトリガ制御信号を出力すると同時に、負荷の動作が設定された時間によって動作させるために、周辺装置を全般的に制御しシステムの動作及び故障有無をチェックしてその結果によるデータを出力するシステムコントローラと、
システムコントローラで出力される制御信号により漏洩電流及び入出力電圧を表示すると同時に、警告音を発生する表示及び警告音発生部と、
システムコントローラで出力される複数個のトリガ制御信号により各々動作するスイッチング部と、
スイッチング部の動作によって電流コイルと捲線結合された磁束鎖交コイルが増加用と減少用の捲線数が可変され、電流コイルの磁束鎖交量の増減を決定して負荷に供給される電圧を調節する出力電圧調節部と、
システムコントローラで出力される制御信号によって過負荷状態であったり過漏洩電流が発生するとき入力される電源電圧を遮断するラインスイッチング部とにより構成される。
【００１０】
また、本発明による電源制御装置において、入出力電圧検出部は、電流コイルに入力される電圧と出力される電圧を検出してこれに該当された信号を出力するように電流コイルの前後端に各々小型トランスを連結して構成され、
スイッチング部は、複数個のフォトセンサの動作により各々スイッチングされるスイッチング素子と、スイッチング素子の動作により電流コイルと捲線結合された磁束鎖交コイルの捲線数を可変する複数個のトライアックと、トライアックを保護するヒューズと高抵抗とにより構成され、
出力電圧調節部は、スイッチング部の動作により負荷に供給される電圧を制御するように複数個の磁束鎖交増加用及び複数個の磁束鎖交減少用のコイルにより構成され電流コイルと捲線結合され、
システムコントローラは、電流コイルに入力される電圧と、電流コイルと捲線結合された磁束鎖交コイルのタップ電圧がゼロクロスに一致するとき、複数個のトリガ制御信号を出力するものであり、
複数個のトライアックの動作により捲線数が可変される磁束鎖交コイルの一側端に連結されトライアックのうちのいずれか一つが破損されたとき電流コイルから誘起される一定値以上の電圧をシステムコントローラに供給してラインスイッチング部を動作させる磁束鎖交用コイルの捲線数を調節して出力電圧を調整するのに使用されるトライアックの破損を感知するトライアック破損感知部を備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施例をより詳細に説明する。
【００１２】
図１及び図２は、本発明による電力制御装置を示した図面である。図面で、漏電検出部４は計量器１と連結された機械式漏電遮断機２の出力ラインに連結され漏洩電流を感知して出力するように構成されており、増幅部５は前記漏電検出部４で出力される信号を増幅して出力するように演算増幅器（ＯＰ）と可変抵抗（ＶＲ）及び抵抗（Ｒ１−Ｒ３）などにより構成されており、アナログ／デジタル変換部６は前記増幅部５で増幅された信号をデジタル信号に変換して出力するようにアナログ／デジタル変換器により構成されている。
【００１３】
入力電圧検出部１０４は負荷１２０と直列接続され負荷１２０に供給される電圧を調節する出力電圧調節部１００の電流コイル（L1）の先端に小型トランス（ＴＮ１）を連結し、入力端に入力される使用交流電源の電流と電圧を各々検出し、第１増幅部１０６を通じてシステムコントローラ１０の入力ポートに供給するように連結されており、出力電圧検出部１０５は電流コイル（Ｌ１）の後端に小型トランス（ＴＮ２）を連結し、負荷１２０に供給される電圧を検出して第１増幅部１０６を通じてシステムコントローラ１０の入力ポートに供給するように連結されている。
【００１４】
システムコントローラ１０は、前記アナログ／デジタル変換部６で出力される漏洩電流に該当されたデータとデータ入力部１７で入力され設定された漏洩電流限界値データ及び上昇漏洩電流データを比較判断して所定の制御信号を出力すると同時に、前記入力電圧検出部１０４及び出力電圧検出部１０５で出力されるデータにより複数個のトリガ制御信号を出力すると同時に、負荷の動作を設定された時間によって動作させるために周辺装置を全般的に制御し、システムの動作及び故障有無をチェックしてその結果によるデータを出力するように構成されている。
【００１５】
一方、表示及び警告音発生部１８は前記システムコントローラ１０で出力される制御信号により漏洩電流及び入出力電圧を表示すると同時に警告音を発生するように構成されており、漏洩電流発生部７は相異する値を有した抵抗（Ｒ４−Ｒｎ）と各々直列に接続され並列状態に漏電検出部４の先端に連結された多数個のスイッチ（Ｓ１−Ｓｎ）により構成されている。
【００１６】
ラインスイッチング部１１０は負荷に過電圧や過電流が供給されるとき又はデータ入力部１７にシステムテスト用データが入力されシステムをテストした結果、誤差が発生したとき又は限界値以上の漏洩電流が発生したとき、システムコントローラ１０で出力されるラインスイッチング制御信号によって負荷に供給される電源を遮断するように構成されている。
【００１７】
一方、入力電圧検出部１０４は電流コイル（Ｌ１）の先端に小型トランス（ＴＮ１）を連結して入力端に入力される使用交流電源の電流と、電圧を各々検出して、第１増幅部１０６を通じてシステムコントローラ１０の入力ポートに供給するように連結されている。そして、出力電圧検出部１０５は電流コイル（Ｌ１）の後端に小型トランス（ＴＮ２）を連結して負荷１２０に供給される電圧を検出して第１増幅部１０６を通じてシステムコントローラ１０の入力ポートに供給するように連結されている。
【００１８】
制御時間データ記憶部２０は負荷１２０である照明燈を点灯させる時間が記憶されるメモリ素子により構成されており、アドレス記憶部４０は電源制御装置の固有データが記憶されるメモリにより構成されている。
【００１９】
一方、万年カレンダデータ記憶部３５は、年、月、日及び曜日と時間に該当されるデータが記憶されるメモリ素子により構成されており、ラッチ部３０は前記システムコントローラ１０で出力されるデータをラッチしてアドレス信号を出力するようにラッチ素子である複数個のＤ形フリップフロップにより構成されている。
【００２０】
そして、インターフェース部７０はシステムをテストした結果に該当するデータと、固有番号及び年、月、日及び曜日と時間に該当されるデータを外部機器に転送するインターフェースにより構成されており、バッファ７５はアドレスを緩衝して外部機器に供給するように構成されており、バッファ７５はシステムコントローラ１０で出力されるトリガ制御信号を緩衝して出力するように構成されている。
【００２１】
一方、過電流保護部８５は前記システムコントローラ１０で出力されバッファ７５と第２増幅部８０を通過した複数個のトリガ制御信号により各々動作されるフォトセンサ（ＰＴ１−ＰＴ１０）により構成され後述する磁束鎖交コイル（Ｌ２）に誘起された高電圧がシステムコントローラ１０などに供給されないようになっている。
【００２２】
スイッチング部９０は前記フォトセンサ（ＰＴ１−ＰＴ１０）の動作によりスイッチングされるトランジスター（Ｑ１−Ｑ１０）と、前記トランジスター（Ｑ１−Ｑ１０）の動作により電流コイル（Ｌ１）と捲線結合された磁束鎖交用コイル（Ｌ２）の捲線数を可変するトライアック（Ｔ１−Ｔ１０）と、前記トライアック（Ｔ１−Ｔ１０）を保護するヒューズ（Ｆ）と高抵抗（Ｒ）により構成されている。
【００２３】
そして、トライアック破損感知部９５はトライアック（Ｔ１−Ｔ１０）の動作により捲線数が可変される磁束鎖交コイル（Ｌ２）の一側端に連結され、前記トライアック（Ｔ１−Ｔ１０）のうちのいずれか一つが破損されたとき、電流コイル（Ｌ１）から誘起される一定値以上の電圧をシステムコントローラ１０に供給してラインスイッチング部１１０を動作するように構成されている。
【００２４】
前記のような実施例を有した電源制御装置の動作を図３に図示されたフローチャートを引用して詳細に説明すると、次のとおりである。
【００２５】
本発明による電源制御装置を図１に図示されたように、機械式漏電遮断機２の出力端子に連結した状態で、データ入力部１７に図３のステップＳ１のように上昇臨界値漏洩電流に該当されたデータと、限界値漏洩電流に該当されたデータ及び限界値入力電圧と出力電圧に該当されたデータを入力すると、システムコントローラ７０はこれをスキャンニングして所定のメモリ領域に記憶する。
【００２６】
前記のようにデータをメモリ領域に記憶した状態でシステムコントローラ１０は、入力電圧検出部１０４で出力され第１増幅部１０６で増幅された電圧を検出して入力電圧が限界値以上であるかの可否をステップＳ２で判断し、例えば入力電圧が限界値以上であると、ラインスイッチング部１１０にスイッチング制御信号を供給してステップＳ７のように入力電圧を遮断して負荷１２０を保護し、限界値未満であると、出力電圧検出部１０５で出力され第１増幅部１０６で増幅された電圧を入力にしてステップＳ３のように出力電圧を検出する。
【００２７】
前記ステップＳ３で検出した出力電圧が設定値であるかの可否をステップＳ４で判断し、その結果が設定値であると、ステップＳ６のように出力電圧を負荷１２０に供給し、反対で、設定値以上であると、ステップＳ５のように出力電圧を調節して常に一定の電圧が出力されるように所定のトリガ制御信号をバッファ７５と第２増幅部８０を通じて過電流保護部８５のフォトセンサ（ＰＴ１−ＰＴ１０）に各々供給する。
【００２８】
例えば、本装置の入力端に供給された商用交流電源の電圧が一定値以下であるとき、前記システムコントローラ１０で００００１１００００のレベルを各々有する１０個のトリガ制御信号が出力され、過電流保護部８５に供給されると、フォトセンサ（ＰＴ５）（ＰＴ６）が動作する。
【００２９】
前記フォトセンサ（ＰＴ５）（ＰＴ６）が動作されると、スイッチング部９０のトランジスター（Ｑ５）（Ｑ６）が“オン”され、トライアック（Ｔ５）（Ｔ６）が動作して出力電圧調節部１００の磁束鎖交用コイル（Ｌ２）の捲線数が可変され磁束鎖交量の増減を調節し、電流コイル（Ｌ１）で出力される電圧が入力端に供給された商用交流電源のレベルに無関に、常に一定の電圧が出力され負荷１２０に供給される。
【００３０】
そして、本装置の入力端に供給された商用交流電源の電圧が一定値以上又は一定値未満であるとき、前記システムコントローラ１０が１１００００００００のレベルを各々有する１０個のトリガ制御信号が出力され過電流保護部８５に供給されると、フォトセンサ（ＰＴ１）（ＰＴ２）が動作されスイッチング部９０のトライアック（Ｔ１）（Ｔ２）を駆動するので、これにより出力電圧調節部１００の磁速鎖交用コイル（Ｌ２）のコイルの捲線数が可変され常に一定な電圧が負荷１２０に供給される。また、本装置が初期に動作するとき、入力電圧が一定値以上又は一定値未満であるとき、相異する複数個のトリガ制御信号を出力して一定の電圧を負荷１２０に供給する。
【００３１】
一方、漏電検出部４は負荷１２０又はこれを連結した電線ラインによって発生する初期漏洩電流を検出して増幅部５の演算増幅器（ＯＰ）と抵抗及びコンデンサを通じてアナログ／デジタル変換部６に供給する。前記アナログ／デジタル変換部６に供給された漏洩電流がデジタル信号に変換されシステムコントローラ１０に供給されると、前記システムコントローラ１０はステップＳ８のように初期漏洩電流を測定した後にステップＳ９に行って、測定された初期漏洩電流が限界値以上であるかの可否を判断する。
【００３２】
前記ステップＳ９で判断した結果、初期漏洩電流が限界値以上でないと、ステップＳ１０のように初期測定された漏洩電流を基準漏洩電流に自動設定した後、ステップＳ１１に行って、初期漏洩電流を測定する。前記ステップＳ１１で測定された漏洩電流が限界値以上であるかの可否をステップＳ１２で判断し、例えば限界値以上でないと、ステップＳ１３に行って、上昇臨界値以上であるかの可否を判断する。
【００３３】
前記ステップＳ１３で判断した結果、上昇臨界値でないと、続けて負荷１２０に電源を供給する。
【００３４】
一方、前記ステップＳ９、Ｓ１２、Ｓ１３で判断した結果、限界値以上又は上昇臨界値以上であると、表示及び警告音発生部８に駆動信号を供給してステップＳ１４のように漏洩チェックを表示し、警告音を発生すると同時にラインスイッチング部１１０を動作させステップＳ１５のように負荷１２０に供給される電源を自動に遮断して漏電を防止する。
【００３５】
そして、漏電検出部４の先端に設けられた漏洩電流発生部７はスイッチ（Ｓ１−Ｓｎ）の動作によって相異する漏洩電流を発生し、本装置は設定された限界値漏洩電流で、電源を自動に遮断するかの可否をテストすることができ、特別なテスト装備を利用しなく本装置の故障有無をチェックすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によると、負荷と直列接続された電流コイルに入力される電圧と出力される電圧のレベルを検出し比較した後、電圧が“０Ｖ”にマッチングされる瞬間に入力される電圧により複数個のトリガ制御信号を発生し、前記電流コイルと捲線結合された磁束鎖交コイルの捲線数を可変することにより、電流コイルの出力電圧を調節し負荷に供給される電圧を常に一定に制御する効果があり、また、入力電圧が正格電圧より高い場合は、前記電流コイルと捲線結合された磁束鎖交用コイルの捲線数を調節して前記電流コイルの磁速鎖交を減少させ、入力電圧が正格電圧より低い場合には前記電流コイルと捲線結合された磁束鎖交コイルの捲線数を調節して、前記電流コイルの磁束鎖交を増加させ常に正格電圧でスタートして機器の寿命延長及び効率低下原因を除去することができ、また、一定の負荷電流増加のとき、即ち、負荷スタートときにも前記動作と成るので機器効率も低下防止効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電源制御装置を示す図である。
【図２】本発明による電源制御装置を示す図である。
【図３】本発明による電源制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・計量器
２・・・機械式漏電遮断機
４・・・漏電検出部
６・・・アナログ／デジタル変換部
８・・・表示及び警告音発生部
１０・・・システムコントローラ
１８・・・表示及び警告音発生部
９０・・・スイッチング部
９５・・・トライアック破損感知部
１００・・・出力電圧調節部
１０４・・・入力電圧検出部
１０５・・・出力電圧検出部
１１０・・・ラインスイッチング部
１２０・・・負荷
Ｌ1・・・電流コイル
Ｌ2・・・磁束鎖交コイル
ＴＮ1、ＴＮ2・・・小型トランス
ＰＴ1−ＰＴ10・・・フォトセンサ
Ｑ1−Ｑ10・・・スイッチング素子
Ｔ1−Ｔ10・・・トライアック
Ｆ・・・ヒューズ
Ｒ・・・高抵抗
【図１】
0004549605.tif 000002
【図２】
0004549605.tif 000003
【図３】
0004549605.tif 000004