KR101105801B1

KR101105801B1 - 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101105801B1
Application number: KR1020090098178A
Authority: KR
Inventors: 김수홍; 이정흠; 권병기
Original assignee: 주식회사 포스코아이씨티
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2012-01-17
Anticipated expiration: 2029-10-15
Also published as: KR20110041134A

Abstract

본 발명은 자기 스위치를 따라 흐르는 전류량이 플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수에 대응하는 설정 포화 전류값을 따르도록 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법 및 장치를 제공한다.

본원의 제1 발명에 따른 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법은, 커패시터 충전용 파워 서플라이; 및 상기 커패시터 충전용 파워 서플라이로부터 출력되는 에너지를 제1 및 제2 자기 스위치를 이용하여 커패시터에 나노초 크기의 펄스로 압축하기 위한 자기 펄스 압축 탱크를 포함하는 플라즈마 발생용 전원 전압 장치에서 상기 제1 및 제2 자기 스위치를 제어함에 있어서, 플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수가 설정되면, 상기 전원전압 및 주파수에 대응하는 제1 및 제2 자기 스위치의 포화 전류값을 룩업 테이블로부터 독출하는 제1 단계; 제1 단계로부터 독출된 포화 전류값이 상기 제1 및 제2 자기 스위치에 흐르도록 제어하는 제2 단계; 플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수의 변경된 지령치를 입력받는 제3 단계; 상기 전원전압 및 운전 주파수를 동시적으로 혹은 순차적으로 변경하는 제4 단계; 상기 전원전압 및 운전 주파수를 동시적으로 혹은 순차적으로 변경함에 대응하여 상기 제1 및 제2 자기 스위치의 포화 전류값을 상기 룩업 테이블로부터 독출하는 제5 단계; 상기 제5 단계에서 독출된 설정 포화 전류값에 따라 상기 제1 및 제2 자기 스위치의 전류값을 조정하는 제6 단계를 포함한다.

플라즈마, 자기 스위치, 전압, 주파수, 룩업테이블, 포화전류

Description

룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법 및 장치{MAGNETIC SWITCH CONTROL METHOD USING LOOKUP TABLE AND ITS APPARATUS}

본 발명은 저온 플라즈마를 이용한 탈황 탈질 시스템에서의 플라즈마 발생을 위한 자기 스위치 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 룩업 테이블을 이용하여 자기 스위치의 포화 전류를 제공하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

배가스 처리를 위한 탈황탈질 처리 시스템에 적용되는 저온 플라즈마 발생용 전원장치는 자기 압축에 의해 마이크로초의 고전압 펄스를 나노초로 압축하여 출력하며, 나노 펄스의 고전압을 플라즈마 반응기의 방전봉과 집진극 사이에 인가하면 플라즈마 방전이 발생한다.

그런데, 저온 플라즈마를 이용한 탈황 탈질 시스템에서 자기 펄스 압축 전원 장치는 고전압 압축 펄스를 생성하는 펄스 발생부, 고전압 압축 펄스를 이용하여 플라즈마 반응을 일으키는 플라즈마 반응기, 그리고 펄스 발생부와 플라즈마 반응기 사이에 배치되어 고전압 압축 펄스를 저장 및 출력하는 스위칭부를 포함한다.

이 때, 스위칭부는 고전압 압축 펄스를 출력하기 위하여 통상의 전력용 반도 체 소자를 사용하지 못하고, 자화 인덕터 특성을 갖는 자기 스위치를 이용한다.

그런데, 자기 스위치는 설정 포화 전류보다 큰 전류가 흐르면 온상태 시점이 빨라지고, 설정 포화 전류보다 작으면 온상태 시점이 늦어지게 된다.

이로 인해 고전압 압축 펄스를 충전 및 방전하는 커패시터들과 플라즈마 반응기 상호간에는 에너지가 완전하게 전달되지 못하거나 재충전되어 효율이 저하되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 자기 스위치를 따라 흐르는 전류량이 플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수에 대응하는 설정 포화 전류값을 따르도록 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법 및 장치를 제공함에 목적이 있다.

본원의 제1 발명에 따른 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법은, 커패시터 충전용 파워 서플라이; 및 상기 커패시터 충전용 파워 서플라이로부터 출력되는 에너지를 제1 및 제2 자기 스위치를 이용하여 커패시터에 나노초 크기의 펄스로 압축하기 위한 자기 펄스 압축 탱크를 포함하는 플라즈마 발생용 전원 전압 장치에서 상기 제1 및 제2 자기 스위치를 제어함에 있어서, 플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수가 설정되면, 상기 전원전압 및 주파수에 대응하는 제1 및 제2 자기 스위치의 포화 전류값을 룩업 테이블로부터 독출하는 제1 단계; 제1 단계로부터 독출된 포화 전류값이 상기 제1 및 제2 자기 스위치에 흐르도록 제어하는 제2 단계; 플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수의 변경된 지령치를 입력받는 제3 단계; 상기 전원전압 및 운전 주파수를 동시적으로 혹은 순차적으로 변경하는 제4 단계; 상기 전원전압 및 운전 주파수를 동시적으로 혹은 순차적으로 변경함에 대응하여 상기 제1 및 제2 자기 스위치의 포화 전류값을 상기 룩업 테이블로부터 독출 하는 제5 단계; 상기 제5 단계에서 독출된 설정 포화 전류값에 따라 상기 제1 및 제2 자기 스위치의 전류값을 조정하는 제6 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제5 단계는, 먼저 상기 전원전압을 가변시키고, 나중에 운전 주파수를 가변시키는 방식이다.

바람직하게는, 상기 제5 단계는, 먼저 상기 운전 주파수를 가변시키고, 나중에 상기 전원전압을 가변시키는 방식이다.

바람직하게는, 상기 제5 단계는 상기 전원전압과 운전 주파수를 동시에 가변시키는 방식이다.

바람직하게는, 상기 전원전압 및 운전 주파수는 공히 운전 초기에 비하여 정상 운전시에 증가시킨다.

또한, 본원의 제2 발명에 따른 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 장치는, 커패시터 충전용 파워 서플라이; 및 상기 커패시터 충전용 파워 서플라이로부터 출력되는 에너지를 제1 및 제2 자기 스위치를 이용하여 커패시터에 나노초 크기의 펄스로 압축하기 위한 자기 펄스 압축 탱크를 포함하는 플라즈마 발생용 전원 전압 장치에서 상기 제1 및 제2 자기 스위치를 제어함에 있어서, 상기 제1 자기 스위치를 제어하기 위한 제1 자기 스위치 제어부; 상기 제2 자기 스위치를 제어하기 위한 제2 자기 스위치 제어부; 및 외부에서 인가되는 플라즈마 발생용 전원전압과 운전 주파수에 해당하는 상기 제1 및 제2 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를 소정의 룩업 테이블로부터 획득하고, 획득된 상기 제1 및 제2 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를 상기 제1 및 제2 자기 스위치 제어부에 제공하는 주제어부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 주제어부는, 선 전원전압 가변, 후 운전 주파수 가변 방식이고, 상기 전원전압이 60킬로볼트 내지 160킬로볼트 범위인 경우, 상기 전원전압의 가변시에는 감소하는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를, 상기 운전 주파수의 가변시에는 증가하는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 주제어부는, 선 운전 주파수 가변, 후 전원전압 가변 방식인 경우, 상기 운전 주파수의 가변시에는 증가하는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를, 상기 전원전압의 가변시에는 감소하는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 자기 스위치를 따라 흐르는 전류량이 플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수에 대응하는 설정 포화 전류값을 따르도록 제어할 수 있다.

이에 따라 고전압 압축 펄스를 충전 및 방전하는 커패시터들과 플라즈마 반응기 상호간에 에너지가 매우 효율적으로 전달되어 플라즈마 발생이 충분하므로 에너지의 낭비가 현저히 개선될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예(들)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 전압 기준값 변동을 이용한 스파크 제어 장치를 포함한 전원 장치 구성도이다.

본 발명에 따른 전압 기준값 변동을 이용한 스파크 제어 장치를 포함한 플라즈마 발생 전원 장치는, 커패시터 충전용 파워 서플라이(110), 자기 스위치를 이용하여 커패시터 충전용 파워 서플라이로부터 출력되는 에너지를 나노초 단위의 펄스폭을 갖는 펄스로 압축하기 위한 자기 펄스 압축 탱크(120), 자기 펄스 압축 탱크로부터 출력되는 펄스를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 반응기(130), 자기 펄스 압축 탱크 내 제1 자기 스위치를 제어하기 위한 제1 자기 스위치 제어부(140) 및 자기 펄스 압축 탱크 내 제2 자기 스위치를 제어하기 위한 제2 자기 스위치 제어부(150)를 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 전원 장치에서의 구간별 각부 파형도이며, 도 3은 도 1의 전원 장치에서의 구간별 동작원리 설명도로서, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 전원 장치의 동작을 구간별로 나누어 설명하면 다음과 같다.

(i) T1 구간

커패시터 충전용 파워 서플라이(CCPS)의 스위칭 동작에 의해 에너지 저장 커패시터(C1)에 출력전류(i1)가 흘러 소정의 설정치 전압(Vc1) 만큼 에너지가 충전되면 커패시터 충전용 파워 서플라이(CCPS)는 스위칭 동작을 멈추고, 출력전류(i1)는 더 이상 흐르지 않게 된다.

(ii) T2 구간

에너지 저장 커패시터(C1)에 에너지가 충전된 후 펄스 스위치(Psw)를 턴-온시키면, 에너지 저장 커패시터(C1)에 충전된 에너지는 펄스스위치(Psw)를 통하여 변압기 2차측 제1 커패시터(C2)에 충전된다. 즉, 제1 커패시터(C2)는 자기 스위치1이 포화되기 전까지 충전전류(i2)에 의해 충전된다.

(iii) T3 구간

자기 스위치1(MS1)이 제1 자기 스위치 제어 전원(140, MRPS1: magnetic switch reset power supply)의 제어 전류(i3')에 의해 포화되면, 제2 커패시터(C3)는 자기 스위치1(MS1)을 통하여 제1 커패시터(C2)의 출력전류(i3)에 의해 충전된 다.

(iv) T4 구간

제2 커패시터(C3)의 충전이 완료되는 순간, 자기 스위치2(MS2)가 제2 자기 스위치 제어 전원(150, MRPS2)의 제어 전류(io')에 의해 포화되며, 제2 커패시터(C3)에 충전된 에너지는 자기 스위치2(MS2)를 통하여 부하로 방전된다.

여기서, 자기 스위치2(MS2)의 포화 인덕턴스가 자기 스위치1(MS1)의 포화 인덕턴스보다 훨씬 작기 때문에 제2 커패시터(C3)는 제1 커패시터(C2)보다 훨씬 빠르게 충전될 수 있다. 또한, 제2 커패시터(C3)가 완전히 충전될 때 제1 커패시터(C2)가 완전히 방전될 수 있게 하기 위하여 두 커패시터의 커패시턴스는 동일한 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

(v) T5 구간

플라즈마 반응기(C4) 내에 남아 있는 잉여 에너지가 방전 저항(RR)과 방전 인덕터(LR)를 통해 방전된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, T5 구간은 T1 구간에 포함되어 제어될 수 있다.

한편, 본 발명의 플라즈마 발생 전원 장치는 플라즈마 반응기에서의 플라즈 마 발생시 원하지 않는 스파크의 발생을 최소화하기 위하여 플라즈마 발생용 전원 전압과 운전 주파수를 수시로 가변시키면서 운전한다.

이에 본 발명의 제1 및 제2 자기 스위치 제어부(140, 150)는 자기 스위치1(MS1) 및 자기 스위치2(MS2)를 따라 흐르는 전류량이 플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수에 대응하는 표1 및 표2에 제시된 설정 포화 전류값에 따라 흐르도록 제어한다.

본 발명에 따른 플라즈마 발생을 위한 가변 전압 가변 주파수 제어는 크게 3가지 방식에 따를 수 있으며, 모두 운전 초기에는 낮은 전압과 낮은 주파수로 시작하여 높은 전압과 높은 주파수로 정상 운전에 이른다.

1) 제1 실시예(전압 가변 후 주파수 가변)

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 60kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 50Hz의 운전 주파수로 운전을 시작하여, 140kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 50Hz의 운전 주파수로 변경한 후 140kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 250Hz의 운전 주파수로 제어한다.

이를 위하여 운전 초기, 제1 자기 스위치 제어부(140)는 자기 스위치1(MS1)을 따라 흐르는 포화 전류가 13.0암페어(A), 제2 자기 스위치 제어부(150)는 자기 스위치2(MS2)를 따라 흐르는 포화 전류가 1.0암페어(A)가 되도록 제어한다(60kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 50Hz의 운전 주파수에 대응).

이후, 제1 자기 스위치 제어부(140)는 자기 스위치1(MS1)을 따라 흐르는 포 화 전류가 5.2암페어(A), 제2 자기 스위치 제어부(150)는 자기 스위치2(MS2)를 따라 흐르는 포화 전류가 6.4암페어(A)가 되도록 제어한다(140kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 50Hz의 운전 주파수에 대응).

정상 운전시, 제1 자기 스위치 제어부(140)는 자기 스위치1(MS1)을 따라 흐르는 포화 전류가 9.0암페어(A), 제2 자기 스위치 제어부(150)는 자기 스위치2(MS2)를 따라 흐르는 포화 전류가 9.2암페어(A)가 되도록 제어한다(140kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 250Hz의 운전 주파수에 대응).

여기서, 플라즈마 발생용 전원전압은 제2 커패시터에 인가되는 전원전압을 의미하며, 운전 주파수(F)는 도 2의 T1 구간 내지 T5 구간의 합을 역수로 취하는 값이다.

한편, 표 1은 개별 운전 주파수 및 플라즈마 발생용 전원전압에서의 자기 스위치1의 포화 전류값이고, 표 2는 개별 운전 주파수 및 플라즈마 발생용 전원전압에서의 자기 스위치2의 포화 전류값이다.
만일, 40kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 50Hz의 운전 주파수로 운전을 시작하는 경우, 자기 스위치1(MS1)을 따라 흐르는 포화 전류가 플라즈마 발생용 전원전압이 40kV일 때에는 12.5암페어(A)이었다가, 60kV일 때에는 13.0암페어(A)로 증가시킨 후, 160kV일 때에는 3.6암페어(A)까지 감소시킨다. 그리고, 이후 운전주파수를 증가시키면 포화 전류도 증가시켜야 함을 알 수 있다.

MS1		운전 주파수[Hz]
MS1		10	50	100	150	200	250	300
출력전압 [kV]	40	14.8	12.5	13.3	13.8	12.9	12.9	12.7
	45	14.3	12.2	12.5	13.1	12.6	12.5	12.5
	50	14.0	12.0	11.8	12.5	12.4	12.0	12.4
	55	14.0	11.8	11.0	12.0	12.2	12.0	12.3
	60	13.0	13.0	13.3	13.4	13.4	14.4	14.8
	65	12.5	12.7	12.8	13.1	13.2	14.1	14.8
	70	21.0	12.6	12.4	12.8	13.0	13.8	14.8
	75	11.5	12.1	12.4	12.4	13.0	13.4	14.8
	80	11.0	11.6	12.4	12.0	12.5	13.0	14.8
	85	10.7	11.1	11.6	11.5	12.0	12.9	14.8
	90	10.4	10.4	10.8	11.0	11.7	12.8	14.8
	95	9.9	10.1	10.5	10.5	11.4	12.6	14.8
	100	9.4	9.6	10.2	10.0	11.1	12.4	14.8
	105	8.9	9.1	9.7	9.6	10.8	12.0	14.6
	110	8.4	8.6	9.2	9.2	10.3	11.6	14.4
	115	7.7	7.9	8.5	8.6	9.8	11.1	14.0
	120	7.0	7.2	7.8	8.0	9.2	10.6	13.6
	125	6.3	6.7	7.2	7.5	8.6	10.3	13.3
	130	5.6	6.2	6.6	7.0	8.3	10.0	13.0
	135	5.1	5.7	6.1	6.5	7.7	9.5	12.7
	140	4.6	5.2	5.6	6.3	7.4	9.0	12.4
	145	4.1	4.7	5.1	5.8	7.1	8.7	11.8
	150	3.6	4.2	4.6	5.6	6.8	8.4	11.2
	155	3.3	3.9	4.4	5.3	6.5	8.1	10.7
	160	3.0	3.6	4.2	5.0	6.2	7.8	10.2

2) 제2 실시예(주파수 가변 후 전압 가변)

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 60kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 50Hz의 운전 주파수로 운전을 시작하여, 60kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 250Hz의 운전 주파수로 변경한 후 140kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 250Hz의 운전 주파수로 제어한다.

이 경우에도 제1 및 제2 자기 스위치 제어부(140, 150)는 자기 스위치1 및 자기 스위치2를 흐르는 포화 전류가 각각 표 1 및 표 2를 따르도록 제어한다.

3) 제3 실시예(전압 및 주파수 동시 가변)

본 발명의 제3 실시예에 따르면, 60kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 50Hz의 운전 주파수로 운전을 시작하여, 100kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 150Hz의 운전 주파수로 변경한 후 140kV의 플라즈마 발생용 전원전압 및 250Hz의 운전 주파수로 제어한다.

이 경우, 자기 스위치1 및 자기 스위치2를 흐르는 포화 전류는 각각 운전 초기 13.0암페어/1.0암페어, 운전 중기 10.0암페어/4.8암페어, 운전 종기 9.0암페어/9.2암페어가 되도록 한다.

MS1		출력주파수[Hz]
MS1		10	50	100	150	200	250	300
출력전압 [kV]	40	0.1	0.2	0.3	0.4	0.4	0.4	0.5
	45	0.2	0.4	0.7	0.8	0.8	0.9	1.0
	50	0.3	0.4	0.7	0.8	0.8	0.9	1.0
	55	0.4	0.6	1.0	1.2	1.2	1.3	1.5
	60	0.4	1.0	1.1	2.4	2.4	2.6	3.0
	65	0.5	1.3	2.3	2.7	2.7	2.8	3.0
	70	0.5	1.5	2.6	3.0	3.0	3.0	3.0
	75	0.5	1.8	2.9	3.3	3.3	3.3	3.0
	80	1.0	2.0	3.2	3.6	3.6	3.6	3.6
	85	1.2	2.3	3.5	3.9	3.9	3.9	3.9
	90	1.4	2.6	3.8	4.2	4.2	4.2	4.2
	95	1.6	2.9	4.1	4.5	4.5	4.5	4.5
	100	1.8	3.2	4.4	4.8	4.8	4.8	4.8
	105	2.1	3.5	4.7	5.1	5.3	5.3	5.3
	110	2.4	3.8	5.0	5.4	5.8	5.8	5.8
	115	2.8	4.3	5.5	6.0	6.3	6.4	6.8
	120	3.2	4.8	6.0	6.6	7.0	7.3	7.5
	125	3.5	5.1	6.3	7.1	7.3	7.7	7.9
	130	3.8	5.1	6.6	7.6	7.8	8.0	8.3
	135	4.1	5.9	7.1	8.1	8.3	8.5	8.7
	140	4.4	6.4	7.2	8.6	9.0	9.2	9.5
	145	4.9	6.7	7.9	9.1	9.5	9.9	10.3
	150	5.4	7.0	8.2	9.6	10.0	10.6	10.8
	155	5.7	7.3	8.5	9.9	10.5	11.1	11.4
	160	6.0	7.6	8.8	10.2	11.0	11.3	11.8

도 4는 본 발명에 따른 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 흐름도이다.

운전 초기, 플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수가 설정되면, 제어부(도시되지 않음)는 해당하는 전압 및 주파수에 대응하는 자기 스위치1 및 자기 스위치2에 흐르는 전류가 표 1 및 표2에 제시된 포화 전류값이 되도록 룩업 테이블로부터 독출하여 제1 및 제2 자기 스위치 제어부를 제어한다(S410).

플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수의 지령치가 변경되면(S420), 선 전압 가변/ 후 주파수 가변 방식(S430), 선 주파수 가변/ 후 전압 가변 방식(S440), 전압, 주파수 동시 가변 방식(S450) 중 어느 하나를 선택한다.

선택된 방식에 따라 룩업 테이블로부터 설정 포화 전류값 데이터를 독출한다(S460).

독출된 설정 포화 전류값 데이터에 따라 자기 스위치1 및 자기 스위치2의 전류값을 조정하고(S470), 정상 운전에 돌입한다(S480).

여기서, 3 가지 방식 중 어느 하나를 선택하는 것은 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전원 장치의 운전 중에 발생할 수도 있고, 운전 전에 미리 정해질 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전압 기준값 변동을 이용한 스파크 제어 장치를 포함한 전원 장치 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 전원 장치에서의 구간별 각부 파형도,

도 3은 도 1의 전원 장치에서의 구간별 동작원리 설명도, 및

도 4는 본 발명에 따른 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 흐름도

* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *

110: 커패시터 충전용 파워 서플라이 120: 자기 펄스 압축 탱크

130: 플라즈마 반응기 140: 제1 자기 스위치 제어부

150: 제2 자기 스위치 제어부

Claims

커패시터 충전용 파워 서플라이; 및 상기 커패시터 충전용 파워 서플라이로부터 출력되는 에너지를 제1 및 제2 자기 스위치를 이용하여 커패시터에 나노초 단위의 펄스폭을 갖는 펄스로 압축하기 위한 자기 펄스 압축 탱크를 포함하는 플라즈마 발생용 전원 전압 장치에서 상기 제1 및 제2 자기 스위치를 제어하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법에 있어서,

플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수가 설정되면, 상기 전원전압 및 주파수에 대응하는 제1 및 제2 자기 스위치의 포화 전류값을 룩업 테이블로부터 독출하는 제1 단계;

제1 단계로부터 독출된 포화 전류값이 상기 제1 및 제2 자기 스위치에 흐르도록 제어하는 제2 단계;

플라즈마 발생용 전원전압 및 운전 주파수의 변경된 지령치를 입력받는 제3 단계;

상기 전원전압 및 운전 주파수를 동시적으로 혹은 순차적으로 변경하는 제4 단계;

상기 전원전압 및 운전 주파수를 동시적으로 혹은 순차적으로 변경함에 대응하여 상기 제1 및 제2 자기 스위치의 포화 전류값을 상기 룩업 테이블로부터 독출하는 제5 단계;

상기 제5 단계에서 독출된 설정 포화 전류값에 따라 상기 제1 및 제2 자기 스위치의 전류값을 조정하는 제6 단계

를 포함하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 제5 단계는, 먼저 상기 전원전압을 가변시키고, 나중에 운전 주파수를 가변시키는 방식인 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 제5 단계는, 먼저 상기 운전 주파수를 가변시키고, 나중에 상기 전원전압을 가변시키는 방식인 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 제5 단계는 상기 전원전압과 운전 주파수를 동시에 가변시키는 방식인 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전원전압 및 운전 주파수는 운전 초기에 비하여 정상 운전시에 증가시키는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법.
제2항에 있어서,

상기 전원전압이 60킬로볼트 내지 160킬로볼트 범위인 경우, 상기 전원전압의 가변시에는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값을 감소시키고, 상기 운전 주파수의 가변시에는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법.
제3항에 있어서,

상기 전원전압이 60킬로볼트 내지 160킬로볼트 범위인 경우, 상기 운전 주파수의 가변시에는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값을 증가시키고, 상기 전원전압의 가변시에는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법.
제2항에 있어서,

상기 전원전압이 40킬로볼트 내지 160킬로볼트 범위인 경우, 상기 운전 주파 수의 가변시에는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값을 감소 혹은 증가시키고, 상기 전원전압의 가변시에는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법.
제5항에 있어서,

상기 전원전압이 60킬로볼트 내지 160킬로볼트 범위인 경우, 상기 제2 자기 스위치의 포화 전류값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 방법.
커패시터 충전용 파워 서플라이; 및 상기 커패시터 충전용 파워 서플라이로부터 출력되는 에너지를 제1 및 제2 자기 스위치를 이용하여 커패시터에 나노초 단위의 펄스폭을 갖는 펄스로 압축하기 위한 자기 펄스 압축 탱크를 포함하는 플라즈마 발생용 전원 전압 장치에서 상기 제1 및 제2 자기 스위치를 제어하기 위한 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 장치에 있어서,

상기 제1 자기 스위치를 제어하기 위한 제1 자기 스위치 제어부;

상기 제2 자기 스위치를 제어하기 위한 제2 자기 스위치 제어부; 및

외부에서 인가되는 플라즈마 발생용 전원전압과 운전 주파수에 해당하는 상기 제1 및 제2 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를 소정의 룩업 테이블로부터 획득하고, 획득된 상기 제1 및 제2 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를 상기 제1 및 제2 자기 스위치 제어부에 제공하는 주제어부

를 포함하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 장치.
제10항에 있어서, 상기 주제어부는, 선 전원전압 가변, 후 운전 주파수 가변 방식이고, 상기 전원전압이 60킬로볼트 내지 160킬로볼트 범위인 경우, 상기 전원전압의 가변시에는 감소하는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를, 상기 운전 주파수의 가변시에는 증가하는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를 제공하는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 장치.
제10항에 있어서, 상기 주제어부는, 선 운전 주파수 가변, 후 전원전압 가변 방식인 경우, 상기 운전 주파수의 가변시에는 증가하는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를, 상기 전원전압의 가변시에는 감소하는 상기 제1 자기 스위치의 포화 전류값 데이터를 제공하는 것을 특징으로 하는 룩업 테이블을 이용한 자기 스위치 제어 장치.