근래의 사회가 고도의 정보화로 진행되는 시점에서 전기, 전자, 통신기기들의 사용이 증가
되고 있으며 컴퓨터를 이용한 Network System, 및 각종산업분야에서 많은 전자기기들이 보
급되고 있다.
이러한 기기들은 각종 전기적 장해가 없어야 하며 이러한 장해를 보호하기 위하여 주로 사
용되는 것이 Static UPS이다.
그러나 대용량에서는 병렬 시스템의 구성 및 제어회로가 복잡해지는 단점이 있다.
Dynamic UPS System은 Static UPS와 Motor/Generator를 조합한 형태로 구성되며 Static
UPS보다는 고조파의 발생이 없고 단락전류 보호 특성이 우수하여 공항, 반도체공장, IDC 센
터 등 높은 신뢰성이 요구되는 곳에 많이 적용되리라 예상된다.
·Dynamic UPS 시스템의 회로 구성
(1) 주 전력회로 구성
DIesel Engine을 포함한 Dynamic UPS의 주 전력회로로 구성도를 나타낸다. Dynamic
UPS 시스템의 주 전력회로는 크게 축전지를 포함한 정류부, 인버터부, Static 스위치부,
Motor/Generatorqn 및 Diesel Engine 등으로 구성되어 있다. 정류부는 인버터 부에 DC
전원을 공급함과 동시에 충전기로 동작을 한다. 인버터 부는 Motor의 보조전원으로서 주
전원 정전시 축전지로부터 DC전원을 공급받아 정전시에도 무순단으로 일정시간 Motor를
운전함으로써 Generator 울력이 전원을 부하에 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
(가) 정류부
Dynamic UPS 시스템의 정류부는 Static UPS 시스템과 같이 AC를 DC로 변환
하여 인버터에 DC 전원을 공급함과 동시에 축전지를 충전하는 역할을 하는 순 변환
장치이다. 정류기는 전력회로 구성방법에 따라 6펄스 또는 12펄스 방식 등이 주로 사
용되고 있으며 경우에 따라서는 18펄스 방식도 사용되고 있다. 또한 제어 방법에 따
라 구분하면 Line Commutation Choke를 사용하여 입력전압의 반전에 의하여 자동
차단되는 자연전류(Natual Commutation) 방식과 펄스 폭 변조(PWM)에 의한 정류기
방식 등이 사용된다. 일반적으로 정류부는 Thyristor를 이용한 6펄스 자연전류방식이
가장 많이 사용되고 있으나 입력 측 고조파의 저감과 대용량화를 위해서는 12펄스 방
식이 사용된다. 그리고 고조파 저감뿐만 아니라 입력 역률을 높이기 위해 펄스 폭변
조(PWM) 방식이 사용되기도 한다. 정류기 출력단에는 축전지가 연결되어 있으므로
DC 출력전압을 항상 일정하게 유지해야 하고 리플 함유율이 적어야 한다.
(나) 인버터부
일반적인 Static UPS 시스템에서 인버터는 Fiter를 포함하여 DC를 AC로 변환하
여 정전압, 정주파수를 갖는 교류출력을 부하에 공급하지만 Dymamic UPS 시스템
에서는 단자 Motot/Generator부의 보조전원 역할만을 한다. 따라서 Static UPS 시
스템은 인버터부 출력 용량이 부하용량으로 되지만 Dynamic UPS 시스템에서는 인
버터 출력용량은 정전시 Diesel Engine이 정상속도에 도달하는 시간까지만 Motor/
Gener ator에 전원을 공급하면 되므로 부하용량보다 작게 설계할 수도 있다.
(다) Static 스위치부
Static 스위치부는 Thyristor 스위치와 Magnetic Contactor로 구성되어 있으며 시
스템 상태에 따라 자동적으로 절체되므로 최소 운전조건만 만족하면 시스템은 부하
에 순단없이 양질의 전원을 공급할 수 있다. 일반적으로 Static 스위치의 절체 시간
은 최대 순단 허용시간인 0.25Cycle(약 4.1ms) 이내에서 동작을 완료해야 한다. 따
라서 Static 스위치로 가장 많이 사용되고 있는 것은 절체 시간이 가장 짧고 제어가
간단한 Thyristor 스위치를 주로 사용하며 Magnetic Contactor 와 Thyristor를 함께
사용하는 경우도 있다.
(라) Motor/Generator부
Dynamic UPS 시스템에서 Motor/Generator부는 사장 중요한 부분으로서 부하에
양질의 AC 출력전원을 공급하기 위한 장치이다. Motor와 Generator부는 일체형으
로 Stator와 Rotor를 공유하고 있으며 또한 두 권선은 공유된 Rotor에 의해 여자되고
Stator에 각각 분리된 Motor 권선과 Generator 권선의 형태로 결합되어 있으므로
Motor 권선으로부터 들어온 에너지는 Damper Cage에서 고조파를 흡수한 후, 전자
기적인 변환과 손실 없이 자기적 연결로 즉시 Generator 권선으로 전달된다. 이것은
곧 주 전원과 부하 측을 전기적으로 완전히 분리시킬 수 있음을 말한다. 그리고 부
하 전류 및 부하 역률에 관계없이 부하측으로부터 유입되는 고조파 전류와 무효전
류 등이 Damper cage에서 흡수된 후 전원 측으로 전달된다. 이것은 입력 측 왜율
을 2%이하로 줄일 수 있으며 입력 역률도 1이 가능하다. 또한 입력 측 이상 전압
이 유압을 공급할 수 있도록 설계되어 있다. Dynamic UPS 시스템은 50% 부하급
변 시 전압 변동율은 ±5% 이내이며 100% 불평형 부하가 가능하다. 또한 부하의
종류에 관계없이 시스템을 적용할 수 있으므로 매우 이상적이다.