KR101036133B1 - 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템 - Google Patents

복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템 Download PDF

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KR101036133B1
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송두익
손호섭
최치영
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Abstract

본 발명은 복수 개의 급전트랙을 따라 움직이는 각각의 이송대차에 비접촉으로 전력을 전달하는 무선 전력전송장치용 백업시스템, 특히 복수 개의 비접촉식 전력전송장치가 설치되었을 때, 각각의 급전트랙에 교류전원을 인가하는 독립된 복수 개의 교류전원 공급부 중 어느 하나가 고장으로 작동되지 않는 경우에 작동되지 않는 교류전원 공급부를 배제하고 배제된 교류전원 공급부를 대신하는 교류전원 백업부가 대응하는 급전트랙에 교류전원을 인가할 수 있는 것으로, 본 발명은 교류전원이 공급되는 급전선이 배치된 일정한 급전트랙을 따라 움직이는 집전코일이 마련된 이송대차에 자기유도에 의하여 비접촉으로 전력을 전달하는 비접촉식 전력전송장치에 있어서, 급전트랙은 독립하여 복수 개로 각각 배치되고, 각각의 급전트랙을 따라 배치된 급전선(50) 각각에 소정 주파수의 교류전원을 독립적으로 인가하는 복수 개의 교류전원 공급부(100); 복수 개의 교류전원 공급부(100) 중 고장으로 작동되지 않는 어느 하나를 배제하고, 배제된 교류전원 공급부(100)에 대응되는 급전선(50)에 교류전원 공급부(100)로부터 인가되는 교류전원의 주파수와 동일한 교류전원을 인가하는 교류전원 백업부(200); 복수 개의 교류전원 공급부(100) 중 배제된 하나의 교류전원 공급부(100)와 교류전원 백업부(200)가 대응되는 급전선(50)에 선택적으로 스위칭 연결되게 하는 스위치부(300); 복수 개의 교류전원 공급부(100)의 작동여부를 실시간으로 감시하며, 스위치부(300)의 스위칭 연결을 제어하는 백업(Back-Up)제어기(210);를 포함하여 구성된다.

Description

복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템 {BACKUP SYSTEM FOR MULTI-WIRELESS POWER TRANSFER APPARATUS}
본 발명은 독립된 복수 개의 급전트랙을 따라 움직이는 각각의 이송대차에 비접촉으로 전력을 전달하는 무선 전력전송장치에 관한 것으로, 복수 개의 무선 전력전송장치가 설치되었을 때, 각각의 급전트랙에 교류전원을 인가하는 독립된 복수 개의 교류전원 공급부 중 어느 하나가 고장으로 작동되지 않는 경우에 작동되지 않는 교류전원 공급부를 배제하고 배제된 교류전원 공급부를 대신하는 교류전원 백업부가 대응하는 급전트랙에 교류전원을 인가하는 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템에 관한 기술이다.
트랙을 따라 움직이는 이송대차에 비접촉으로 전력을 전달하는 비접촉식 전력전송장치는 기계적인 접촉이 없어서 분진(particle)이 생기지 않으며 속도를 빠르게 할 수 있는 장점 때문에 반도체, LCD, 제조라인 등 클린룸 환경에서 많이 사용이 되고 있다.
비접촉 전력전송장치는 급전트랙과 급전트랙에 고주파 전류를 흘려주는 교류전원장치와 급전트랙에서 발생되는 고주파 자기장으로부터 유도 기전력을 얻는 픽업(pickup)장치 및 고주파 정류회로로 구성이 된다.
반도체, LCD, 제조라인에는 비접촉 전력전송장치로부터 전력을 받아서 움직이는 수 많은 종류의 이송장치들이 돌아가고 있고 한시라도 전력공급이 중단되면 막대한 손실로 이어지기 때문에 비접촉 전력전송장치의 무한 신뢰성을 요구하고 있는 실정이다.
하나의 급전트랙에는 여러 대의 이송대차가 올라가는 경우도 있는데 교류전원공급장치가 고장이 나면 해당 급전트랙에 올라가 있는 모든 이송대차가 멈출 수 밖에 없기 때문에 교류전원 공급장치가 비접촉 전력전송장치에서 가장 신뢰성에 영향을 미치는 부분이라고 볼 수 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수 개의 급전트랙을 따라 움직이는 각각의 이송대차에 비접촉으로 전력을 전달하는 비접촉식 전력전송장치에 관한 것으로, 복수 개의 비접촉식 전력전송장치가 설치되었을 때, 각각의 급전트랙에 교류전원을 인가하는 독립된 복수 개의 교류전원 공급부 중 어느 하나가 고장으로 작동되지 않는 경우에 작동되지 않는 교류전원 공급부를 배제하고 배제된 교류전원 공급부를 대신하는 교류전원 백업부가 대응하는 급전트랙에 교류전원을 인가할 수 있는 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템은, 교류전원이 공급되는 급전선이 배치된 일정한 급전트랙을 따라 움직이는 집전코일이 마련된 이송대차에 자기유도에 의하여 비접촉으로 전력을 전달하는 무선 전력전송장치용 백업시스템에 있어서, 급전트랙은 독립하여 복수 개로 각각 배치되고, 각각의 급전트랙을 따라 배치된 급전선 각각에 소정 주파수의 교류전원을 독립적으로 인가하는 복수 개의 교류전원 공급부; 복수 개의 교류전원 공급부 중 고장으로 작동되지 않는 어느 하나를 배제하고, 배제된 교류전원 공급부에 대응되는 급전선에 교류전원 공급부로부터 인가되는 교류전원의 주파수와 동일한 교류전원을 인가하는 교류전원 백업부; 복수 개의 교류전원 공급부 중 배제된 하나의 교류전원 공급부와 교류전원 백업부가 대응되는 급전선에 선택적으로 스위칭 연결되게 하는 스위치부; 복수 개의 교류전원 공급부의 작동여부를 실시간으로 감시하며, 스위치부의 스위칭 연결을 제어하는 백업(Back-Up)제어기;를 포함하여 구성된다.
백업(Back-Up)제어기는 복수 개의 교류전원 공급부의 작동여부를 실시간으로 감시하는 동시에 복수 개의 교류전원 공급부 중 하나가 작동되지 않는 경우 백업(Back-Up)제어기의 제어로 스위치부 및 교류전원 백업부가 동작하도록 구성된다.
스위치부는, 각각의 교류전원 공급부 (+)(-)단자에 배치되어 각각의 급전선과 스위칭 온오프되도록 구비된 구동스위치; 교류전원 백업부 (+)(-)단자에 접속되어 연장되는 각각의 급전선과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 백업스위치;를 포함하여 구성된다.
구동스위치는, 각각의 교류전원 공급부 중 하나인 제1교류전원 공급부 (+)(-)단자에 배치되어 각각의 급전선 중 하나인 제1급전선과 스위칭 온오프되도록 구비된 제1스위치; 각각의 교류전원 공급부 중 다른 하나인 제2교류전원 공급부 (+)(-)단자에 배치되어 각각의 급전선 중 다른 하나인 제2급전선과 스위칭 온오프되도록 구비된 제2스위치; 각각의 교류전원 공급부 중 또 다른 하나인 제3교류전원 공급부 (+)(-)단자에 배치되어 각각의 급전선 중 또 다른 하나인 제3급전선과 스위칭 온오프되도록 구비된 제3스위치;를 포함하여 구성된다.
백업스위치는, 교류전원 백업부 (+)(-)단자에 접속되어 제1급전선과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 제4스위치; 교류전원 백업부 (+)(-)단자에 접속되어 제2급전선과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 제5스위치; 교류전원 백업부 (+)(-)단자에 접속되어 제3급전선과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 제6스위치;를 포함하여 구성된다.
백업(Back-Up)제어기는, 제 1 선택에 의해 상기 제1스위치, 제2스위치, 제3스위치를 스위칭 온시키고, 제4스위치, 제5스위치, 제6스위치를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
제 2 선택에 의해 제2스위치, 제3스위치, 제4스위치를 스위칭 온시키고, 제1스위치, 제5스위치, 제6스위치를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
제 3 선택에 의해 제1스위치, 제3스위치, 제5스위치를 스위칭 온시키고, 제2스위치, 제4스위치, 제6스위치를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
제 4 선택에 의해 제1스위치, 제2스위치, 제6스위치를 스위칭 온시키고, 제3스위치, 제4스위치, 제5스위치를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
복수 개의 교류전원 공급부에 대응되는 각각의 급전선에는 각각의 공진 커패시터가 직렬연결되며, 각각의 공진 커패시터는 각각의 급전선과 직렬공진회로를 구성한다.
교류전원 백업부로부터 각각의 급전선에 인가되는 교류전원의 소정 주파수를 공진 커패시터에 의한 공진주파수와 맞추기 위해 교류전원 백업부 (+)(-)단자로부터 연장되어 각각의 급전선에 연결되는 연결선의 일정위치에 각각의 공진 보조커패시터가 직렬연결되며, 각각의 공진 보조커패시터는 각각의 연결선과 직렬공진회로를 구성한다.
본 발명의 다른 실시예에서 복수 개의 교류전원 공급부에 대응되는 각각의 급전선에는 각각의 공진 커패시터가 병렬연결되며, 각각의 공진 커패시터는 각각의 급전선과 병렬공진회로를 구성할 수도 있다.
교류전원 백업부로부터 각각의 급전선에 인가되는 교류전원의 소정 주파수를 공진 커패시터에 의한 공진주파수와 맞추기 위해 교류전원 백업부 (+)(-)단자에 접속되어 각각의 급전선에 연결되는 연결선의 일정위치에 각각의 공진 보조커패시터가 병렬연결되며, 각각의 공진 보조커패시터는 각각의 연결선과 병렬공진회로를 구성한다.
본 발명에 따른 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템은,
복수 개의 급전트랙을 따라 움직이는 각각의 이송대차에 자기유도에 의해 비접촉으로 전력을 전달하는 무선 전력전송장치로서, 복수 개의 비접촉식 전력전송장치가설치되었을 때, 각각의 급전트랙에 교류전원을 인가하는 독립된 복수 개의 교류전원 공급부 중에서 하나의 교류전원 공급부가 고장으로 작동되지 않을 경우에 교류전원 백업부가 고장으로 작동되지 않는 교류전원 공급부를 대신하여 대응하는 급전트랙에 교류전원을 인가하는 백업기능을 제공하여 반도체, LCD, 제조라인 등 잠시라도 구동을 멈추기 어려운 환경에서 교류전원 공급부의 고장에 의한 피해를 미연에 방지할 수 있게 된다.
[도 1]은 일반적인 무선 전력전송장치의 개념도,
[도 2]은 [도 1]의 일부를 발췌한 단면도,
[도 3]은 [도 2]의 다른 실시예를 도시한 단면도,
[도 4]는 [도 2]의 또 다른 실시예를 도시한 단면도,
[도 5]는 본 발명에 따른 독립된 복수 개의 급전선이 독립된 복수 개의 교류전원 공급부에 연결된 상태의 회로도,
[도 6]은 본 발명에 따른 복수 개의 교류전원 공급부가 각각 정상적으로 구동되는 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도,
[도 7]은 본 발명의 제1교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도,
[도 8]은 본 발명의 제2교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도,
[도 9]는 본 발명의 제3교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도,
[도 10]은 본 발명의 다른 실시에 따른 독립된 복수 개의 급전선이 독립된 복수 개의 교류전원 공급부에 연결된 상태의 회로도,
[도 11]은 본 발명에 따른 다수 개의 교류전원 공급부가 각각 정상적으로 구동되는 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도,
[도 12]는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도,
[도 13]은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도,
[도 14]는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
[도 1]은 일반적인 무선 전력전송장치의 개념도이고, [도 2]는 [도 1]에서 픽업장치와 급전트랙의 일부를 발췌한 단면도이며, [도 3]은 [도 2]의 다른 실시예를 도시한 단면도이고, [도 4]는 [도 2]의 또 다른 실시예를 도시한 단면도를 나타낸다.
[도 1] 내지 [도 4]를 참조하면, 무선 전력전송장치의 일반적인 구성은 급전트랙에 배선되는 급전선(50)과, 급전선에 고주파 전류를 흘려주는 교류전원 공급장치(V)와, 2차권선인 집전코일(41)이 감긴 집전코어(42)를 포함하여 구성되고, 급전트랙을 따라 움직이는 이송대차에 고정된다.
급전선에 일정 공극(airgap)을 두고 끼워진 2차권선인 집전코일(41)에 자기 유도에 의해서 유도되는 전력이 트랙을 따라 움직이는 이송대차에 공급되는 픽업장치(Pickup)로 이루어진다.
무선으로 전력이 전달되는 원리는 변압기의 원리와 같으며 [도 2]를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다. 급전선은 변압기의 1차권선이 되고, 픽업장치의 집전코어(42)는 변압기 코어가 되고 집전코어(42)에 감겨진 집전코일(41)은 변압기의 2차권선이 된다. 그래서, 교류전원 공급장치가 급전선에 교류전류를 흘려주면 급전선에 교류 자력선이 형성되되 픽업장치의 집전코어(42)를 통해서 흐르게 되면 이 자력선인 1차자속(M1)이 집전코어(42)에 감겨진 2차권선을 쇄교하기 때문에 2차권선인 집전코일(41)에 2차쇄교자속(linkage flux;M2)에 의한 전력이 유기된다.
급전선과 픽업장치의 구성은 다양하게 변화가 가능하며 대표적인 형태는 다음과 같다. [도 2]와 같이 E-type의 집전코어(42) 중앙 아암부에 2차권선인 집전코일(41)이 감기고 집전코어(42)의 중앙 아암부와 양측 아암부 사이로 급전선(50)이 지나가는 방식이 있고, [도 3]과 같이 H-type의 집전코어(42)의 중앙에 2차권선인 집전코일(42)이 감기고 양쪽 집전코어(42)의 들어간 홈으로 급전선(50)이 지나가는 방식도 있고, [도 4]와 같이 Flat-type의 집전코어(42)의 한쪽 면에 2차권선인 집전코일(42)을 감고 급전선(50)은 2차권선인 집전코일(42)이 감겨진 쪽으로 지나가는 방식도 있다.
[도 2]를 참조하면, 자속(flux)은 자기저항이 적은 쪽으로 흐르게 되어 있는데, 집전코어(42)의 자기저항은 공기에 비해서 매우 낮아 무시할 수 있다고 보면, 효율적인 전력전달을 위해서는 집전코어(42)에 형성된 양측 아암부와 중앙 아암부 각각의 길이는 양측 아암부와 중앙 아암부 사이의 갭(G)보다 충분히 길게 형성됨이 바람직하다.
[도 5]는 본 발명에 따른 독립된 복수 개의 급전선이 독립된 복수 개의 교류전원 공급부에 연결된 상태의 회로도로서, 독립된 3개의 교류전원 공급부가 있고 독립된 각각의 제1급전선(51), 제2급전선(52), 제3급전선(53)에는 다수의 픽업장치가 배치되고 비접촉으로 집전코일(41)에 유도된 전류는 정류기(41b)를 거치면서 직류(DC)로 변환되고 레귤레이터(Regulator;41c)를 통해 다수의 이송대차에 전원을 공급한다.
긴 급전선에 고주파 전류를 흘려주기 위해서는 LC 공진을 이용하는 것이 효율적이다. 긴 급전선은 [도 5]에서 볼 수 있듯이 자체 인덕턴스(L1)를 가지기 때문에 별도의 공진 캐패시터(400;410,420,430)를 급전선에 직렬로 추가하여 직렬 공진회로를 구성하기도 하고, 후술하는 [도 13]과 같이 별도의 공진 캐패시터를 병렬로 연결하여 병렬 공진회로를 구성하기도 한다. 급전선이 짧아서 자체 인덕턴스가 부족할 경우에는 인덕터를 직렬로 추가할 수도 있으며, LC공진회로의 공진 주파수가 소정의 주파수가 되도록 적당한 공진 캐패시터를 추가하는 것이 일반적이다.
급전선이 직렬 공진회로로 구성이 될 경우에 교류전원 공급부는 전압원이 되어야 하고 급전선이 병렬 공진회로로 구성이 될 경우에 교류전원 공급부는 전류원이 되어야 한다.
집전코일(41)과 정류기(41b)의 사이에 병렬로 접속된 공진커패시터(41a)는 각각의 급전선(51,52,53)과 집전코일(41)의 주파수에 공진하는 병렬 공진회로를 구성한다. 집전코일(41)과 공진캐패시터(41a)가 직렬로 연결되어 직렬 공진회로를 구성하는 경우도 있다.
[도 6]은 본 발명에 따른 다수 개의 교류전원 공급부가 각각 정상적으로 구동되는 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도로서, 상세하게 백업 기능을 구현하기 위해 각각의 교류전원 공급부와, 각각의 급전선 사이에 삽입된 스위치들로 구성된 스위치부와, 각각의 교류전원 공급부의 상태를 감시하고 유사시에 하나의 교류전원 공급부로 각각의 급전선에 동시에 전원을 공급할 수 있도록 스위치부를 제어하는 패일오버 제어기를 포함하여 구성된 패일오버 기능을 갖는 무선 전력전송장치의 회로도이다.
[도 5] 및 [도 6]을 참조하면, 본 발명에 따른 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템은, 교류전원이 공급되는 급전선이 배치된 일정한 급전트랙을 따라 움직이는 집전코일이 마련된 이송대차에 자기유도에 의하여 비접촉으로 전력을 전달하는 무선 전력전송장치용 백업시스템에 있어서, 급전트랙은 독립하여 복수 개로 각각 배치되고, 각각의 급전트랙을 따라 배치된 급전선(50) 각각에 소정 주파수의 교류전원을 독립적으로 인가하는 복수 개의 교류전원 공급부(100); 복수 개의 교류전원 공급부(100) 중 고장으로 작동되지 않는 어느 하나를 배제하고, 배제된 교류전원 공급부(100)에 대응되는 급전선(50)에 교류전원 공급부(100)로부터 인가되는 교류전원의 주파수와 동일한 교류전원을 인가하는 교류전원 백업부(200); 복수 개의 교류전원 공급부(100) 중 배제된 하나의 교류전원 공급부(100)와 교류전원 백업부(200)가 대응되는 급전선(50)에 선택적으로 스위칭 연결되게 하는 스위치부(300); 복수 개의 교류전원 공급부(100)의 작동여부를 실시간으로 감시하며, 스위치부(300)의 스위칭 연결을 제어하는 백업(Back-Up)제어기(210);를 포함하여 구성된다.
백업(Back-Up)제어기(210)는 복수 개의 교류전원 공급부(100)의 작동여부를 실시간으로 감시하는 동시에 복수 개의 교류전원 공급부(100) 중 어느 하나가 작동되지 않는 경우 백업(Back-Up)제어기(210)의 제어로 스위치부(300) 및 교류전원 백업부(200)가 동작하도록 구성된다. 즉 백업(Back-Up)제어기(210)가 작동되지 않는 어느 하나의 교류전원 공급부(100;110,120,130)를 대신하여 해당 급전선(50;51,52,53)에 교류전원을 인가하게 된다.
[도 6]에서 보는 바와 같이, 스위치부(300)는, 각각의 교류전원 공급부(100) (+)(-)단자에 배치되어 각각의 급전선(50)과 스위칭 온오프되도록 구비된 구동스위치(310); 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 연장되는 각각의 급전선(50)과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 백업스위치(320);를 포함하여 구성된다.
구동스위치(310)는, 각각의 교류전원 공급부(100) 중 하나인 제1교류전원 공급부(110) (+)(-)단자에 배치되어 각각의 급전선(50) 중 하나인 제1급전선(51)과 스위칭 온오프되도록 구비된 제1스위치(311); 각각의 교류전원 공급부(100) 중 다른 하나인 제2교류전원 공급부(120) (+)(-)단자에 배치되어 각각의 급전선(50) 중 다른 하나인 제2급전선(52)과 스위칭 온오프되도록 구비된 제2스위치(312); 각각의 교류전원 공급부(100) 중 또 다른 하나인 제3교류전원 공급부(130) (+)(-)단자에 배치되어 각각의 급전선(50) 중 또 다른 하나인 제3급전선(53)과 스위칭 온오프되도록 구비된 제3스위치(313);를 포함하여 구성된다.
백업스위치(320)는, 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 제1급전선(51)과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 제4스위치(321); 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 제2급전선(52)과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 제5스위치(322); 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 제3급전선(53)과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 제6스위치(323);를 포함하여 구성된다.
[도 6]과 같이, 백업(Back-Up)제어기(210)는, 제 1 선택에 의해 상기 제1스위치(311), 제2스위치(312), 제3스위치(313)를 스위칭 온시키고, 제4스위치(321), 제5스위치(322), 제6스위치(323)를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
이 경우는 독립된 각각의 제1,2,3교류전원 공급부(110,120,130)가 정상적으로 구동되어 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)과 교류전원 백업부(200)를 잇는 연결선이 스위칭 오프되어 개방된 상태를 나타낸다.
[도 7]은 본 발명의 제1교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도로서, 백업(Back-Up)제어기(210)는, 제 2 선택에 의해 제2스위치(312), 제3스위치(313), 제4스위치(321)를 스위칭 온시키고, 제1스위치(311), 제5스위치(322), 제6스위치(323)를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
교류전원 공급부(100) 중 제1교류전원 공급부(110)가 고장으로 동작하지 않는 경우 제1교류전원 공급부(110)를 배제하고 교류전원 백업부(200)가 제1급전선(51)에 스위칭 온 되어 단락 연결된다.
[도 8]은 본 발명의 제2교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도로서, 백업(Back-Up)제어기(210)는, 제 3 선택에 의해 제1스위치(311), 제3스위치(313), 제5스위치(322)를 스위칭 온시키고, 제2스위치(312), 제4스위치(321), 제6스위치(323)를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
교류전원 공급부(100) 중 제2교류전원 공급부(120)가 고장으로 동작하지 않는 경우 제2교류전원 공급부(120)를 배제하고 교류전원 백업부(200)가 제2급전선(52)에 스위칭 온 되어 단락 연결된다.
[도 9]는 본 발명의 제3교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도로서, 백업(Back-Up)제어기(210)는, 제 4 선택에 의해 제1스위치(311), 제2스위치(312), 제6스위치(323)를 스위칭 온시키고, 제3스위치(313), 제4스위치(321), 제5스위치(322)를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
교류전원 공급부(100) 중 제3교류전원 공급부(130)가 고장으로 동작하지 않는 경우 제3교류전원 공급부(130)를 배제하고 교류전원 백업부(200)가 제3급전선(53)에 스위칭 온 되어 단락 연결된다.
[도 6] 내지 [도 7]에서 보는 바와 같이, 복수 개의 교류전원 공급부(100)에 대응되는 각각의 급전선(50)에는 각각의 공진 커패시터(400)가 직렬연결되며, 각각의 공진 커패시터(400)는 각각의 급전선(50)과 직렬공진회로를 구성한다.
이 경우 각각의 제1,2,3교류전원 공급부(110,120,130) 및 교류전원 백업부(200)는 각각 독립전압전원으로 구성된다.
각각의 제1,2,3교류전원 공급부(110,120,130) 및 교류전원 백업부(200)로부터 인가되는 교류전원에 대해 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)에 직렬연결된 공진 커패시터(400)인 각각의 제1,2,3커패시터부(410,420,430)는 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)과 상호 소정의 공진주파수를 구현하게 된다.
여기서, 제1,2,3급전선(51,52,53)이 각각의 급전트랙을 따라 충분히 길게 배치되는 경우 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)은 인가되는 교류전원에 대해 인덕터(inductor)의 기능을 하게 된다
[도 6] 내지 [도 9]에서 도면부호 L1은 급전선에 교류전원이 인가되는 경우 인덕터 기능을 하는 도선 인덕터를 나타내고, L2는 연결선에 교류전원이 인가되는 경우 인덕터 기능을 하는 도선 인덕터를 나타낸다.
교류전원 백업부(200)로부터 각각의 급전선(50)에 인가되는 교류전원의 소정 주파수를 공진 커패시터(400)에 의한 공진주파수와 맞추기 위해 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자로부터 연장되어 각각의 급전선(50)에 연결되는 연결선의 일정위치에 각각의 공진 보조커패시터(500)가 직렬연결되며, 각각의 공진 보조커패시터(500)는 각각의 연결선과 직렬공진회로를 구성한다.
교류전원 백업부(200) (+)(-)단자로부터 연장되는 연결선의 일정위치에 각각 직렬연결된 공진 보조커패시터(500)는 독립된 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)에 대응하여 제4,5,6커패시터부(510,520,530)로 구성된다.
교류전원 백업부(200)와 독립된 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)을 연장연결하는 연결선이 충분히 길게 배치되는 경우 연결선 자체가 교류전원에 대해 인덕터(inductor)의 기능을 하게 되는데, 각각의 공진 보조커패시터(500;510,520,530)의 구비로 인해 각각의 공진 커패시터(400;410,420430)와 대응되는 제1,2,3급전선(51,52,53)에서 발생되는 공진주파수와의 오차를 보정할 수 있게 된다.
[도 10]은 본 발명의 다른 실시에 따른 독립된 복수 개의 급전선이 독립된 복수 개의 교류전원 공급부에 연결된 상태의 회로도이고, [도 10]은 본 발명에 따른 다수 개의 교류전원 공급부가 각각 정상적으로 구동되는 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도를 나타낸다.
[도 10] 및 [도 11]을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예로 복수 개의 교류전원 공급부(100)에 대응되는 각각의 급전선(50)에는 각각의 공진 커패시터(400)가 병렬연결되며, 각각의 공진 커패시터(400)는 각각의 급전선(50)과 병렬공진회로를 구성할 수도 있다.
이 경우 각각의 제1,2,3교류전원 공급부(110,120,130) 및 교류전원 백업부(200)는 각각 독립전류전원으로 구성된다.
각각의 제1,2,3교류전원 공급부(110,120,130) 및 교류전원 백업부(200)로부터 인가되는 교류전원에 대해 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)에 병렬연결된 공진 커패시터(400)인 각각의 제1,2,3커패시터부(410,420,430)는 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)과 상호 소정의 공진주파수를 구현하게 된다.
여기서, 제1,2,3급전선(51,52,53)이 각각의 급전트랙을 따라 충분히 길게 배치되는 경우 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)은 인가되는 교류전원에 대해 인덕터(inductor)의 기능을 하게 된다.
[도 11]에서 도면부호 L1은 급전선에 교류전원이 인가되는 경우 인덕터 기능을 하는 도선 인덕터를 나타내고, L2는 연결선에 교류전원이 인가되는 경우 인덕터 기능을 하는 도선 인덕터를 나타낸다.
교류전원 백업부(200)로부터 각각의 급전선(50)에 인가되는 교류전원의 소정 주파수를 공진 커패시터(400)에 의한 공진주파수와 맞추기 위해 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 각각의 급전선(50)에 연결되는 연결선의 일정위치에 각각의 공진 보조커패시터(500)가 병렬연결되며, 각각의 공진 보조커패시터(500)는 각각의 연결선과 병렬공진회로를 구성한다.
교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 연장되는 연결선의 일정위치에 각각 병렬연결된 공진 보조커패시터(500)는 독립된 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)에 대응하여 제4,5,6커패시터부(510,520,530)로 구성된다.
교류전원 백업부(200)와 독립된 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)을 연장연결하는 연결선이 충분히 길게 배치되는 경우 연결선 자체가 교류전원에 대해 인덕터(inductor)의 기능을 하게 되는데, 각각의 공진 보조커패시터(500;510,520,530)의 구비로 인해 각각의 공진 커패시터(400;410,420,430)와 대응되는 제1,2,3급전선(51,52,53)에서 발생되는 공진주파수와의 오차를 보정할 수 있게 된다.
[도 11]과 같이, 백업(Back-Up)제어기(210)는, 제 1 선택에 의해 상기 제1스위치(311), 제2스위치(312), 제3스위치(313)를 스위칭 온시키고, 제4스위치(321), 제5스위치(322), 제6스위치(323)를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
이 경우는 독립된 각각의 제1,2,3교류전원 공급부(110,120,130)가 정상적으로 구동되어 각각의 제1,2,3급전선(51,52,53)과 교류전원 백업부(200)를 잇는 연결선이 스위칭 오프되어 개방된 상태를 나타낸다.
[도 12]는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도로서, 백업(Back-Up)제어기(210)는, 제 2 선택에 의해 제2스위치(312), 제3스위치(313), 제4스위치(321)를 스위칭 온시키고, 제1스위치(311), 제5스위치(322), 제6스위치(323)를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
교류전원 공급부(100) 중 제1교류전원 공급부(110)가 고장으로 동작하지 않는 경우 제1교류전원 공급부(110)를 배제하고 교류전원 백업부(200)가 제1급전선(51)에 스위칭 온 되어 단락 연결된다.
[도 13]은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도로서, 백업(Back-Up)제어기(210)는, 제 3 선택에 의해 제1스위치(311), 제3스위치(313), 제5스위치(322)를 스위칭 온시키고, 제2스위치(312), 제4스위치(321), 제6스위치(323)를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
교류전원 공급부(100) 중 제2교류전원 공급부(120)가 고장으로 동작하지 않는 경우 제2교류전원 공급부(120)를 배제하고 교류전원 백업부(200)가 제2급전선(52)에 스위칭 온 되어 단락 연결된다.
[도 14]는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3교류전원 공급부가 고장난 경우 스위치부 상태를 도시한 회로도로서, 백업(Back-Up)제어기(210)는, 제 4 선택에 의해 제1스위치(311), 제2스위치(312), 제6스위치(323)를 스위칭 온시키고, 제3스위치(313), 제4스위치(321), 제5스위치(322)를 스위칭 오프시키도록 제어한다.
교류전원 공급부(100) 중 제3교류전원 공급부(130)가 고장으로 동작하지 않는 경우 제3교류전원 공급부(130)를 배제하고 교류전원 백업부(200)가 제3급전선(53)에 스위칭 온 되어 단락 연결된다.
[도 6] 내지 [도 9], [도 11] 내지 [도 14]에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 복수 개의 비접촉식 전력전송장치용 백업시스템의 스위치부가 동작하는 구체적인 과정을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, [도 6] 및 [도 11]과 같이 각각의 교류전원 공급부(100;110,120,130)가 정상적으로 작동되는 상태에서는 구동스위치(310)인 제1스위치(311), 제2스위치(312), 제3스위치(313)는 각각 스위칭 온되고, 백업스위치(320)인 제4스위치(321), 제5스위치(322), 제6스위치(323)는 각각 스위칭 오프된 상태를 유지한다.
독립하여 각각 배치된 복수 개의 제1,2,3급전선(51,52,53)에 대해 독립적으로 소정 주파수의 교류전원을 공급하는 각각의 제1,2,3교류전원 공급부(110,120,130)가 각각 정상적으로 구동이 되는지 여부를 백업제어기(210)가 실시간으로 감시한다.
이 경우 각각의 제1,2,3교류전원 공급부(110,120,130)에 배치된 각각의 제1,2,3컨트롤러(111,121,131)와 백업제어기(210)는 실시간으로 상호 센싱을 통해 신호 응답을 하게 된다.
상호 센싱에 의해 제1컨트롤러(111)가 제1교류전원 공급부(110)의 구동여부를 신호 응답하게 되고, 제2컨트롤러(121)가 제2교류전원 공급부(120)의 구동여부를 신호 응답하게 되며, 제3컨트롤러(131)가 제3교류전원 공급부(130)의 구동여부를 신호 응답하게 된다. 이와 같은 상호 간의 신호 응답은 반복적으로 실시간 진행된다.
제1컨트롤러(111)가 제1교류전원 공급부(110)의 구동여부에 대한 신호 응답을 하지 않는 경우 즉, 제1교류전원 공급부(110)가 작동되지 않는 경우 백업제어기(210)의 제어로 스위치부(300)가 작동되며 백업스위치(320)인 제4스위치(321)는 스위칭 온 되고 구동스위치(310)인 제1스위치(311)는 스위칭 오프 되어 제1급전선(51)과 교류전원 백업부(200)가 단락 연결된다.
제2컨트롤러(121)가 제2교류전원 공급부(120)의 구동여부에 대한 신호 응답을 하지 않는 경우 즉, 제2교류전원 공급부(120)가 작동되지 않는 경우에는 백업제어기(210)의 제어로 스위치부(300)가 작동되며 백업스위치(320)인 제5스위치(322)는 스위칭 온 되고 구동스위치(310)인 제2스위치(312)는 스위칭 오프 되어 제2급전선(52)과 교류전원 백업부(200)가 단락 연결된다.
제3컨트롤러(131)가 제3교류전원 공급부(130)의 구동여부에 대한 신호 응답을 하지 않는 경우 즉, 제3교류전원 공급부(130)가 작동되지 않는 경우에는 백업제어기(210)의 제어로 스위치부(300)가 작동되며 백업스위치(320)인 제6스위치(323)는 스위칭 온 되고 구동스위치(310)인 제3스위치(313)는 스위칭 오프 되어 제3급전선(53)과 교류전원 백업부(200)가 단락 연결된다.
각각의 급전선(50;51,52,53)은 교류전원 백업부(200)와 직렬로 스위칭 연결되며, 이로 인해 작동되지 않는 어느 하나의 교류전원 공급부(100;110;120;130)를 대체하여 스위칭 연결된 교류전원 백업부(200)로부터 교류전원을 인가받게 된다.
물론, 각각의 교류전원 공급부(100;110,120,130)가 정상적으로 구동되는 경우에는 각각의 구동스위치(310;311,312,313)는 스위칭 온 상태로 단락연결되며, 백업스위치(320;321,322,323)는 스위칭 오프 상태로 개방된다.
40 : 이송대차 접속부 41 : 집전코일
41a : 공진커패시터 41b : 정류기
41c : 레귤레이터 42 : 집전코어
50 : 급전선 51 : 제1급전선
52 : 제2급전선 53 : 제3급전선
100 : 교류전원 공급부 110 : 제1교류전원 공급부
111 : 제1컨트롤러 120 : 제2교류전원 공급부
121 : 제2컨트롤러 130 : 제3교류전원 공급부
131 : 제3컨트롤러 200 : 교류전원 백업부
210 : 백업(Back-Up)제어기 300 : 스위치부
310 : 구동스위치 311 : 제1스위치
312 : 제2스위치 313 : 제3스위치
320 : 백업스위치 321 : 제4스위치
322 : 제5스위치 323 : 제6스위치
400 : 공진 커패시터 410 : 제1커패시터
420 : 제2커패시터 430 : 제3커패시터
500 : 공진 보조커패시터 510 : 제4커패시터
520 : 제5커패시터 530 : 제6커패시터
M1 : 1차자속 M2 : 2차쇄교자속
G : 갭(gap) V : 교류전원 공급장치
L1,L2 : 도선 인덕터

Claims (9)

  1. 교류전원이 공급되는 급전선이 배치된 일정한 급전트랙을 따라 움직이는 집전코일이 마련된 이송대차에 자기유도에 의하여 비접촉으로 전력을 전달하는 무선 전력전송장치용 백업시스템에 있어서,
    상기 급전트랙은 독립하여 복수 개로 배치되고, 각각의 급전트랙을 따라 배치된 급전선(50) 각각에 소정 주파수의 교류전원을 독립적으로 인가하는 복수 개의 교류전원 공급부(100);
    복수 개의 상기 교류전원 공급부(100) 중 고장으로 작동되지 않는 어느 하나를 배제하고, 배제된 교류전원 공급부(100)에 대응되는 상기 급전선(50)에 상기 교류전원 공급부(100)로부터 인가되는 교류전원의 주파수와 동일한 교류전원을 인가하는 교류전원 백업부(200);
    복수 개의 상기 교류전원 공급부(100) 중 배제된 하나의 교류전원 공급부(100)와 상기 교류전원 백업부(200)가 대응되는 상기 급전선(50)에 선택적으로 스위칭 연결되게 하는 스위치부(300);
    복수 개의 상기 교류전원 공급부(100)의 작동여부를 실시간으로 감시하며, 상기 스위치부(300)의 스위칭 연결을 제어하는 백업(Back-Up)제어기(210);
    복수 개의 상기 교류전원 공급부(100)에 대응되는 각각의 상기 급전선(50)에 직렬연결되어 상기 급전선(50)과 직렬공진회로를 구성하는 공진커패시터(400);
    를 포함하여 구성되는 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템.
  2. 교류전원이 공급되는 급전선이 배치된 일정한 급전트랙을 따라 움직이는 집전코일이 마련된 이송대차에 자기유도에 의하여 비접촉으로 전력을 전달하는 무선 전력전송장치용 백업시스템에 있어서,
    상기 급전트랙은 독립하여 복수 개로 배치되고, 각각의 급전트랙을 따라 배치된 급전선(50) 각각에 소정 주파수의 교류전원을 독립적으로 인가하는 복수 개의 교류전원 공급부(100);
    복수 개의 상기 교류전원 공급부(100) 중 고장으로 작동되지 않는 어느 하나를 배제하고, 배제된 교류전원 공급부(100)에 대응되는 상기 급전선(50)에 상기 교류전원 공급부(100)로부터 인가되는 교류전원의 주파수와 동일한 교류전원을 인가하는 교류전원 백업부(200);
    복수 개의 상기 교류전원 공급부(100) 중 배제된 하나의 교류전원 공급부(100)와 상기 교류전원 백업부(200)가 대응되는 상기 급전선(50)에 선택적으로 스위칭 연결되게 하는 스위치부(300);
    복수 개의 상기 교류전원 공급부(100)의 작동여부를 실시간으로 감시하며, 상기 스위치부(300)의 스위칭 연결을 제어하는 백업(Back-Up)제어기(210);
    복수 개의 상기 교류전원 공급부(100)에 대응되는 각각의 상기 급전선(50)에 병렬연결되어 상기 급전선(50)과 병렬공진회로를 구성하는 공진커패시터(400);
    를 포함하여 구성되는 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 백업(Back-Up)제어기(210)는 복수 개의 상기 교류전원 공급부(100)의 작동여부를 실시간으로 감시하는 동시에 복수 개의 상기 교류전원 공급부(100) 중 하나가 작동되지 않는 경우 상기 백업(Back-Up)제어기(210)의 제어로 상기 스위치부(300) 및 상기 교류전원 백업부(200)가 동작하는 것을 특징으로 하는 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스위치부(300)는,
    각각의 상기 교류전원 공급부(100) (+)(-)단자에 배치되어 각각의 상기 급전선(50)과 스위칭 온오프되도록 구비된 구동스위치(310);
    상기 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 연장되는 각각의 상기 급전선(50)과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 백업스위치(320);
    를 포함하여 구성되는 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 구동스위치(310)는,
    각각의 상기 교류전원 공급부(100) 중 하나인 제1교류전원 공급부(110) (+)(-)단자에 배치되어 각각의 상기 급전선(50) 중 하나인 제1급전선(51)과 스위칭 온오프되도록 구비된 제1스위치(311);
    각각의 상기 교류전원 공급부(100) 중 다른 하나인 제2교류전원 공급부(120) (+)(-)단자에 배치되어 각각의 상기 급전선(50) 중 다른 하나인 제2급전선(52)과 스위칭 온오프되도록 구비된 제2스위치(312);
    각각의 상기 교류전원 공급부(100) 중 또 다른 하나인 제3교류전원 공급부(130) (+)(-)단자에 배치되어 각각의 상기 급전선(50) 중 또 다른 하나인 제3급전선(53)과 스위칭 온오프되도록 구비된 제3스위치(313);
    를 포함하여 구성되고,
    상기 백업스위치(320)는,
    상기 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 상기 제1급전선(51)과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 제4스위치(321);
    상기 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 상기 제2급전선(52)과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 제5스위치(322);
    상기 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 상기 제3급전선(53)과 연결되는 연결선을 스위칭 온오프하는 제6스위치(323);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 백업(Back-Up)제어기(210)는,
    제 1 선택에 의해 상기 제1스위치(311), 상기 제2스위치(312), 상기 제3스위치(313)를 스위칭 온시키고, 상기 제4스위치(321), 상기 제5스위치(322), 상기 제6스위치(323)를 스위칭 오프시키도록 제어하며,
    제 2 선택에 의해 상기 제2스위치(312), 상기 제3스위치(313), 상기 제4스위치(321)를 스위칭 온시키고, 상기 제1스위치(311), 상기 제5스위치(322), 상기 제6스위치(323)를 스위칭 오프시키도록 제어하며,
    제 3 선택에 의해 상기 제1스위치(311), 상기 제3스위치(313), 상기 제5스위치(322)를 스위칭 온시키고, 상기 제2스위치(312), 상기 제4스위치(321), 상기 제6스위치(323)를 스위칭 오프시키도록 제어하며,
    제 4 선택에 의해 상기 제1스위치(311), 상기 제2스위치(312), 상기 제6스위치(323)를 스위칭 온시키고, 상기 제3스위치(313), 상기 제4스위치(321), 상기 제5스위치(322)를 스위칭 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 교류전원 백업부(200)로부터 각각의 상기 급전선(50)에 인가되는 교류전원의 소정 주파수를 상기 공진 커패시터(400)에 의한 공진주파수와 맞추기 위해 상기 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자로부터 연장되어 각각의 상기 급전선(50)에 연결되는 연결선의 일정위치에 각각의 공진 보조커패시터(500)가 직렬연결되며, 각각의 공진 보조커패시터(500)는 각각의 상기 연결선과 직렬공진회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 교류전원 백업부(200)로부터 각각의 상기 급전선(50)에 인가되는 교류전원의 소정 주파수를 상기 공진 커패시터(400)에 의한 공진주파수와 맞추기 위해 상기 교류전원 백업부(200) (+)(-)단자에 접속되어 각각의 상기 급전선(50)에 연결되는 연결선의 일정위치에 각각의 공진 보조커패시터(500)가 병렬연결되며, 각각의 공진 보조커패시터(500)는 각각의 상기 연결선과 병렬공진회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 복수 개의 무선 전력전송장치용 백업시스템.
  9. 삭제
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