KR100644335B1 - 듀얼 방식의 무정전 전원장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무정전 전원장치(UPS)에 관한 것이다.

이 같은 본 발명은, 하나의 라인 다이어그램(one-line diagram)과 정전스위치(static switch) 절환방식의 동기제어모듈(Synchronization Control Module, 이하 SCM 이라함)을 통해 듀얼 UPS시스템을 구성함으로써, 정전 발생시 부하기기로 공급되는 상용전원이 차단되는 것을 방지함은 물론, UPS시스템의 고장으로 인한 무정전 상태에서의 예비전원 공급 효율을 배가시킬 수 있도록 하고, 아울러 종래와 같이 여러개의 UPS시스템을 병렬로 연결하여 바이패스시키는 구조의 복잡성을 개선하면서 하나의 표시창을 통해 UPS시스템의 동작상태를 관리자가 모니터링할 수 있도록 하여 그 관리가 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 듀얼 방식의 무정전 전원장치를 제공한다.

UPS, 동기제어모듈, 정전스위치, 마스터 인버터, 슬레이브 인버터

Description

듀얼 방식의 무정전 전원장치{A uninterruptible power supply of the mode of the dual}

도 1은 종래 UPS시스템의 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예로 듀얼 방식 UPS시스템의 정상적인 동작모드 흐름도.

도 3은 본 발명의 일실시예로 정전시 듀얼 방식 UPS시스템의 동작모드 흐름도.

도 4는 본 발명의 일실시예로 마스터 인버터의 고장시 듀얼 방식 UPS시스템의 동작모드 흐름도.

도 5는 본 발명의 일실시예로 마스터 및 슬레이브 인버터의 고장시 듀얼 방식 UPS시스템의 동작모드 흐름도.

도 6은 본 발명의 일실시예로 듀얼 방식 UPS시스템에 적용된 동기제어모듈의 상세 회로도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11; 정류부 12; 비상전원부

20; 마스터 인버터부 30; 슬레이브 인버터부

40; 바이패스라인 전원입력부 50; 동기제어모듈부

51; 마스터 정전스위치 52; 슬레이브 정전스위치

53; 바이패스 정전스위치 60; 마스터 고장감지부

70; 슬레이브 고장감지부 80; 절체 제어부

본 발명은 무정전 전원장치(Uninterruptible Power Supply; 이하 UPS 이라함)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 라인 다이어그램(one-line diagram)과 정전스위치(static switch) 절환방식의 동기제어모듈(SCM; Synchronization Control Module)을 통해 듀얼 UPS시스템을 구성하여 정전 발생시 부하기기에 공급되는 상용전원이 차단되는 것을 방지함은 물론, UPS고장으로 인한 무정전 상태에서의 예비전원 공급 효율을 배가시킬 수 있도록 하는 듀얼 방식의 무정전 전원장치에 관한 것이다.

주지된 바와같이, UPS시스템은 전기를 필요로 하는 기기에 상용전원이 예고 없이 정전되거나 사고로 인하여 과도한 전압강하가 일어날 때 정상적인 전원을 공급하는 것을 목적으로 설계된 것이다.

즉, 상기 UPS시스템(U1)은 도 1에서와 같이 평상시에는 정류부(1)에 의해 정류되는 상용전원(AC)을 인터버(2)를 통해 부하기기로 공급하고, 정전시에는 배터리(3)에 충전된 직류전원을 교류전원으로 변환시킨 후 이를 인버터(2)를 통해 전원이 필요로 하는 부하기기로 공급하도록 구성하였다.

그러나, 상기의 UPS시스템(U1)은 인버터(2)의 고장이 발생될 경우 배터리(3)에 의한 비상전원의 공급이 전혀 이루어지지 않게 되는 바, 이를 개선하기 위해 종래에는 여러개의 UPS시스템(U1,U2,…,Un)을 병렬로 연결하였으며, 이를 위해 각 UPS시스템(U1,U2,…,Un)의 출력단에 전원 절체 스위치(10)(10')(10")을 연결하도록 하였다.

즉, 하나의 UPS시스템(U1)에 구성된 인버터(2)의 고장이 발생할 경우, 상기 전원절체 스위치(10)의 스위칭동작으로부터 병렬 연결된 다음단의 UPS시스템(U2)에 구성된 인버터(2') 또는 배터리(3')로 바이패스(by-pass)시켜 부하기기로 상용전원을 공급하는 구조로 이루어져 있으며, 상기 UPS시스템(U2)내의 인버터(2')가 고장일 경우에는 다시 전원절체 스위치(10')의 스위칭동작으로부터 또 다른 전원절체 스위치(10")를 가지는 다음단의 UPS시스템(Un)의 인버터(2") 또는 배터리(3")로 바이패스시켜 부하기기에 공급되는 상용전원이 차단되는 것을 방지하도록 하였다.

그러나, 상기와 같이 UPS시스템(U1,U2,…,Un)은 그 병렬 연결을 위해 각 UPS시스템(U1,U2,…,Un)의 출력단에 전원절체 스위치(10)(10')(10")를 개별적으로 구성해야 하는 등 구조가 복잡해지는 단점이 있고, 그 구조의 복잡함으로 인해 관리가 어려워지는 문제점을 초래하게 되었다.

또한, 상기 UPS시스템(U1,U2,…,Un)이 전원절체 스위치(10)를 통해 병렬 연결되는 단순 연결 구조인 관계로, 상기 UPS시스템(U1,U2,…,Un)의 구동상태를 외부에서 확인하기 위한 표시창을 UPS시스템의 갯수에 따라 독립적으로 구성할 수 밖에 없었으며, 이렇게 여러개의 표시창이 구성될 경우 관리자가 UPS시스템(U1,U2,…,Un)에 대한 구동상태의 모니터링을 제대로 인지하지 못하는 등 그 관리에 상당한 어려움이 따를 수 밖에 없었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명은, 하나의 라인 다이어그램(one-line diagram)과 정전스위치(static switch) 절환방식의 동기제어모듈(Synchronization Control Module, 이하 SCM 이라함)을 통해 듀얼 UPS시스템을 구성함으로써, 정전 발생시 부하기기로 공급되는 상용전원이 차단되는 것을 방지함은 물론, UPS시스템의 고장으로 인한 무정전 상태에서의 예비전원 공급 효율을 배가시킬 수 있도록 하고, 아울러 종래와 같이 여러개의 UPS시스템을 병렬로 연결하여 바이패스시키는 구조의 복잡성을 개선하면서 하나의 표시창을 통해 UPS시스템의 동작상태를 관리자가 모니터링할 수 있도록 하여 그 관리가 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 듀얼 방식의 무정전 전원장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예로 듀얼 방식 UPS시스템의 정상적인 동작모드 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예로 정전시 듀얼 방식 UPS시스템의 동작모드 흐름도 이다.

도 4는 본 발명의 일실시예로 마스터 인버터의 고장시 듀얼 방식 UPS시스템의 동작모드 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예로 마스터 및 슬레이브 인버터의 고장시 듀얼 방식 UPS시스템의 동작모드 흐름도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예로 듀얼 방식 UPS시스템에 적용된 동기제어모듈의 상세 회로도 이다.

도 2 내지 도 6에 도시된 바와같이, 부하기기(100)로 공급될 교류전원(AC)이 입력되면 이를 정류부(11)에서 직류전원(DC)으로 변환 출력하여 비상전원부(12)의 충전이 이루어지도록 하는 UPS시스템에 있어서,

상기 정류부(11) 및 비상전원부(12)로부터 출력되는 직류전원(DC)을 원래의 교류전원(AC)으로 역변환시켜 평상시는 물론 정전이나 사고로 인하여 과도한 전압강하시 부하기기(100)로 안정된 교류전원(AC)을 공급하는 마스터 인버터부(20);

상기 마스터 인버터부(20)의 고장시 대체 구동하여 정류부(11) 및 비상전원부(12)로부터 출력되는 직류전원(DC)을 원래의 교류전원(AC)으로 역변환시킨 후 이를 부하기기(100)로 공급하는 슬레이브 인버터부(30);

상기 마스터 및 슬레이브 인버터부(20)(30)가 동시에 고장될 때 부하기기(100)에 바로 교류전원(AC)을 공급하는 바이패스라인의 전원입력부(40);

상기 마스터 및 슬레이브 인버터부(20)(30)의 선택적인 고장 또는 동시 고장이 발생될 때 전원공급라인의 자동 절체를 통해 부하기기(100)로 안정적인 교류전원(AC)이 지속적으로 공급시키는 동기제어모듈부(50);

상기 마스터 및 슬레이브 마스터부(20)(30)의 고장유무를 감지하는 마스터 및 슬레이브 고장 감지부(60)(70); 및,

상기 마스터 및 슬레이브 고장 감지부(60)(70)로부터 감지된 정보로부터 동기제어모듈부(50)의 자동 절체 동작을 선택적으로 제어하는 절체제어부(80); 로 구성함을 특징으로 한다.

다른 일면에 따라, 상기 동기제어모듈부(50)는,

평상시 절체 제어부(80)의 제어를 받아 마스터 인버터부(20)에 의해 변환출력되는 교류전원(AC)을 부하기기(100)로 공급하도록 하나의 라인 다이어그램으로 상기 마스터 인버터부(20)의 출력단에 연결되는 마스터 정전스위치(51),

상기 마스터 인버터부(20)의 고장시 절체 제어부(80)의 제어를 받아 슬레이브 인버터부(30)에 의해 변환 출력되는 교류전원(AC)을 부하기기(100)로 공급하도록 하나의 라인 다이어그램으로 상기 슬레이브 인버터부(30)의 출력단에 연결되는 슬레이브 정전스위치(52) 및,

마스터 및 슬레이브 인버터부(20)(30)가 동시에 고장시 절체 제어부(80)의 제어를 받아 바이스패스라인 전원입력부(40)의 교류전원(AC)을 부하기기(100)로 공급하도록 상기 바이패스라인 전원입력부(40)의 출력단에 연결되는 바이패스 정전스위치(53)로 구성함을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 작용을 첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 평상시 UPS시스템으로 정상적인 교류전원이 공급되는 경우, 상기의 교류전원은 정류부(11)에 의해 직류전원으로 변환된 후 비상전원부(12)를 충전시키는 한편, 마스터 인버터부(20)를 통해 교류전원으로 역변환되어 부하기기(100)로 공급 이 이루어진다.

즉, 상기 마스터 인버터부(20)에 연결된 마스터 고장 감지부(60)는 상기 마스터 인버터부(20)의 고장유무를 감지한 후 그 감지정보를 절체제어부(80)로 출력하게 되는 바,

상기 마스터 인버터부(20)가 고장이 아닌 경우, 상기 절체 제어부(80)는 슬레이브 인버터부(30)에 연결된 슬레이브 정전스위치(52)와 바이패스라인 전원입력부(40)에 연결된 바이패스 정전스위치(53)의 절체 동작을 오프시키는 한편, 상기 마스터 인버터부(20)와 연결된 마스터 정전스위치(51)의 절체 동작을 온 시켜, 부하기기(100)에는 도 2의 실선부분에서와 같이 마스터 인버터부(20)를 통해 정상적인 교류전원이 인가되도록 하였다.

여기서, 도 3의 실선부분에서와 같이 정전이나 사고로 인하여 과도한 전압강하가 발생될 때, 상기 마스터 인버터부(20)는 비상전원부(12)에 충전된 직류전원을 교류전원으로 역변환시킨 후 이를 마스터 정전스위치(51)를 통해 부하기기(100)로 공급하도록 하였다.

이때, 상기 마스터 인버터부(20)의 파손이 발생될 경우, 상기 마스터 인버터부(20)에 연결된 마스터 고장 감지부(60)는 그 파손상태를 절체 제어부(80)로 출력하게 되는 바,

상기 절체 제어부(80)는 도 4의 실선부분에서와 같이 슬레이브 인버터부(30)를 통한 부하기기(100)로의 전원공급이 이루어지도록 상기 슬레이브 인버터부(30)에 연결된 슬레이브 정전스위치(52)로 자동 절체의 동작을 제어하게 된다.

그러면, 상기 정류부(11)에 의해 정류된 직류전원 또는 비상전원부(12)에 충전된 직류전원은 평상시 또는 정전이나 사고로 인한 전압강하가 일어날 때 슬레이브 인버터부(30)에 의해 역변환된 후 부하기기(100)로 그 공급이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 마스터 인버터부(20) 및 슬레이브 인버터부(30)가 동시에 고장이 발생되는 경우, 상기 마스터 및 슬레이브 인버터부(20)(30)에 연결된 마스터 및 슬레이브 고장 감지부(60)(70)는 그 고장상태를 감지한 후 이를 절체 제어부(80)로 출력하게 되는 바,

상기 절체 제어부(80)는 도 5의 실선부분에서와 같이 바이패스라인 전원입력부(40)를 통한 부하기기(100)로의 전원공급이 이루어지도록 상기 바이패스라인 전원입력부(40)에 연결된 바이패스 정전스위치(53)로 자동 절체의 동작을 제어하게 된다.

그러면, 상기 정류부(11)에 의해 정류된 직류전원 또는 비상전원부(12)에 충전된 직류전원은 마스터 및 슬레이브 인버터부(20)(30)에 의해 부하기기(100)로의 공급이 차단되지만, 상기 부하기기(100)로는 바이패스라인을 통해 전원입력부(40)에서 직접 입력하는 교류전원을 지속적으로 공급받을 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 하나의 라인 다이어그램과 정전스위치 절환방식의 동기제어모듈을 통해 듀얼 UPS시스템을 구성함으로써, 정전 발생시 부하기기로 공급되는 상용전원이 차단되는 것을 방지함은 물론, UPS시스템의 고장으 로 인한 무정전 상태에서의 예비전원 공급 효율을 배가시킬 수 있도록 하고, 아울러 종래와 같이 여러개의 UPS시스템을 병렬로 연결하여 바이패스시키는 구조의 복잡성을 개선하면서 하나의 표시창을 통해 UPS시스템의 동작상태를 관리자가 모니터링할 수 있도록 하여 그 관리가 효율적으로 이루어지도록 하는 효과를 제공한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (2)

1. 부하기기로 공급될 교류전원이 입력되면 이를 정류부에서 직류전원으로 변환 출력하여 비상전원부의 충전이 이루어지도록 하는 UPS시스템에 있어서,

   상기 정류부 및 비상전원부로부터 출력되는 직류전원을 원래의 교류전원으로 역변환시켜 평상시는 물론 정전이나 사고로 인하여 과도한 전압강하시 부하기기로 안정된 교류전원을 공급하는 마스터 인버터부;

   상기 마스터 인버터부의 고장시 대체 구동하여 정류부 및 비상전원부로부터 출력되는 직류전원을 원래의 교류전원으로 역변환시킨 후 이를 부하기기로 공급하는 슬레이브 인버터부;

   상기 마스터 및 슬레이브 인버터부가 동시에 고장될 때 부하기기에 바로 교류전원을 공급하는 바이패스라인의 전원입력부;

   상기 마스터 및 슬레이브 인버터부의 선택적인 고장 또는 동시 고장이 발생될 때 전원공급라인의 자동 절체를 통해 부하기기로 안정적인 교류전원이 지속적으로 공급시키는 동기제어모듈부;

   상기 마스터 및 슬레이브 마스터부의 고장유무를 감지하는 마스터 및 슬레이브 고장 감지부; 및,

   상기 마스터 및 슬레이브 고장 감지부로부터 감지된 정보로부터 동기제어모듈부의 자동 절체 동작을 선택적으로 제어하는 절체제어부; 로 구성되되,

   상기 동기제어모듈부는,

   평상시 절체 제어부의 제어를 받아 마스터 인버터부에 의해 변환출력되는 교류전원을 부하기기로 공급하도록 하나의 라인 다이어그램으로 상기 마스터 인버터부의 출력단에 연결되는 마스터 정전스위치,

   상기 마스터 인버터부의 고장시 절체 제어부의 제어를 받아 슬레이브 인버터부에 의해 변환 출력되는 교류전원을 부하기기로 공급하도록 하나의 라인 다이어그램으로 상기 슬레이브 인버터부의 출력단에 연결되는 슬레이브 정전스위치 및,

   마스터 및 슬레이브 인버터부가 동시에 고장시 절체 제어부의 제어를 받아 바이스패스라인 전원입력부의 교류전원을 부하기기로 공급하도록 상기 바이패스라인 전원입력부의 출력단에 연결되는 바이패스 정전스위치로 구성함을 특징으로 하는 듀얼 방식의 무정전 전원장치.
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