KR101062429B1

KR101062429B1 - 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템

Info

Publication number: KR101062429B1
Application number: KR1020110001886A
Authority: KR
Inventors: 김우조; 윤병승; 권경환; 홍종화
Original assignee: 주식회사 다인산전
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2011-09-06

Abstract

본 발명은 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템은 외부로부터 태양 자연에너지, 풍력 자연에너지 또는 전기에너지를 제공받는 자연 에너지부, 자연 에너지부로부터 태양 자연에너지를 제공받아 제1 에너지로 변환하거나 풍력 자연에너지를 제공받아 제2 에너지로 변환하거나 전기에너지를 제공받아 제3 에너지로 변환하고, 변환된 제1 에너지, 제2 에너지 또는 제3 에너지를 제어하여 저장하거나 적어도 하나 이상의 출력 에너지로 출력하는 인버터부, 인버터부로부터 출력 에너지를 제공받아 외부로부터 공급된 액체 또는 외부로부터 공급되어 저장된 액체를 사용자가 미리 설정한 기준 액체 온도의 오차 범위에 포함되도록 펌프를 동작시켜 액체를 가열하거나 냉각하는 난방 시스템부 및 인버터부를 센싱하여 출력 에너지를 제어하고, 난방 시스템부를 센싱하여 액체의 온도를 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 것이다.

Description

인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템{A Heating System for Natural Energy Using Invertor}

본 발명은 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 우리나라 양식업은 국내 수산물 총생산량의 33.3%를 점유하는 중요한 식량산업으로 성장하였으나, 최근에는 저가 수입활어의 증가 및 유료비 상승 등으로 인하여 내외적인 요인에 의해 국내 양식업은 매년 경쟁력이 약화되고 있는 실정이다.

또한, 양식업은 보일러 사용에 의한 양식생산비가 증가하는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 자연 에너지를 용이하게 정류하고 변환하여 저장함으로써 난방 시스템을 안정적으로 동작시켜 난방 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템은 외부로부터 태양 자연에너지, 풍력 자연에너지 또는 전기에너지를 제공받는 자연 에너지부, 자연 에너지부로부터 태양 자연에너지를 제공받아 제1 에너지로 변환하거나 풍력 자연에너지를 제공받아 제2 에너지로 변환하거나 전기에너지를 제공받아 제3 에너지로 변환하고, 변환된 제1 에너지, 제2 에너지 또는 제3 에너지를 제어하여 저장하거나 적어도 하나 이상의 출력 에너지로 출력하는 인버터부, 인버터부로부터 출력 에너지를 제공받아 외부로부터 공급된 액체 또는 외부로부터 공급되어 저장된 액체를 사용자가 미리 설정한 기준 액체 온도의 오차 범위에 포함되도록 펌프를 동작시켜 액체를 가열하거나 냉각하는 난방 시스템부 및 인버터부를 센싱하여 출력 에너지를 제어하고, 난방 시스템부를 센싱하여 액체의 온도를 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 것이다.

또한, 인버터부는 풍력 자연에너지를 제공받아 제2 에너지로 변환하고, 전기에너지를 제공받아 제3 에너지로 변환하는 제1 변환부, 자연 에너지부로부터 제1 에너지를 제공받고, 제1 변환부로부터 제공받아, 제1 에너지, 제2 에너지 및 제3 에너지를 정류하는 정류부, 정류부로부터 제공받은 정류된 제1 에너지, 정류된 제2 에너지 및 정류된 제3 에너지를 사용자가 미리 설정한 기준 전압과 각각 비교하고, 기준 전압보다 높으면 선택하여 출력 에너지로 출력하는 스위치 회로부, 스위치 회로부로부터 제공받은 출력 에너지를 직류 변환하는 DC/DC부, DC/DC부로부터 제공받은 직류 변환된 출력 에너지를 역변환하는 DC/AC부, DC/AC부로부터 제공받은 역변환된 출력 에너지를 변환하여 난방 시스템부로 출력하는 제2 변환부, 스위치 회로부, DC/DC부, DC/AC부, 제2 변환부를 센싱하여 적어도 하나 이상의 센싱신호를 출력하는 센싱부 및 센싱부로부터 센싱신호를 제공받아 스위치 회로부, DC/DC부, DC/AC부를 제어하는 컨트롤부를 포함할 수 있다.

또한, 인버터부는 DC/DC부로부터 출력되는 출력 에너지의 전압을 센싱하고, 출력 에너지의 전압이 기준 전압보다 높으면 제1 제어신호를, 낮으면 제2 제어신호를 컨트롤부에 제공하는 과전압 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 컨트롤부는 제1 제어신호가 제공되면 DC/DC부와 축전지부 사이에 배치되는 스위칭부를 턴 온하여 출력 에너지의 일부가 축전지부로 저장되도록 하고, 제2 제어신호가 제공되면 스위칭부를 턴 오프하여 출력 에너지의 일부가 축전지부로 저장되지 않도록 차단하는 것을 포함할 수 있다.

또한, DC/DC부와 DC/AC부 사이에 배치되어 DC/AC부로 제공되는 직류 변환된 출력 에너지 중 일부를 저장하는 축전지부를 포함할 수 있다.

또한, 센싱부는 스위치 회로부를 센싱하여 출력되는 출력 에너지를 제어하는 제1 센싱신호를 출력하는 제1 센싱부, 축전지부를 센싱하여 축전지부의 상태를 제어하는 제2 센싱신호를 출력하는 제2 센싱부, DC/AC부를 센싱하여 역변환된 출력 에너지를 제어하는 제3 센싱신호를 출력하는 제3 센싱부 및 제2 변환부를 센싱하여 난방 시스템부로 제공되는 변환된 출력 에너지를 제어하는 제4 센싱신호를 출력하는 제4 센싱부를 포함할 수 있다.

또한, 제1 센싱부는 정류부로부터 제공받은 정류된 제1 에너지 또는 정류된 제2 에너지 각각이 기준 전압보다 높으면 제3 에너지를 차단하는 제1 센싱신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 축전지부는 제1 축전지부와 제2 축전지부를 포함하고, 제2 센싱부는 제1 축전지부에 출력 에너지가 완전하게 저장되면 제2 센싱신호를 출력하여 이웃하는 제2 축전지부에 출력 에너지가 저장되도록 하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 시스템 제어부는 사용자가 실시간으로 난방 시스템부의 상태를 모니터링할 수 있는 모니터링부와 유선 또는 무선으로 연결되어, 모니터링부에 실시간으로 정보를 제공하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템 자연 에너지를 용이하게 정류하고 변환하여 저장함으로써 난방 시스템을 안정적으로 동작시켜 난방 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템 자연 에너지를 용이하게 정류하고 변환하여 저장함으로써, 난방 시스템의 연료비를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템을 블럭으로 설명하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터부를 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터부에 배치되는 스위치 회로부를 설명하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터부에 공급되는 제1 에너지 내지 제3 에너지를 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 축전지부를 설명하기 위한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템을 블럭으로 설명하기 위한 것이다.

도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템(1000)은 자연 에너지부(100), 인버터부(200), 난방 시스템부(300), 시스템 제어부(400), 축전지부(500) 및 모니터링부(600)를 포함하여 구성되는 것이다.

자연 에너지부(100)는 외부로부터 태양 자연에너지, 풍력 자연에너지 또는 전기에너지를 제공받는 것이다. 이러한 자연 에너지부(100)는 외부에 설치된 태양광 발전기로부터 태양 자연에너지를 제공받고, 외부에 설치된 풍력 발전기로부터 풍력 자연에너지를 제공받고, 전기전력 발전기로부터 전기에너지를 제공받은 것이다.

인버터부(200)는 자연 에너지부(100)로부터 태양 자연에너지를 제공받아 제1 에너지로 변환하거나 풍력 자연에너지를 제공받아 제2 에너지로 변환하거나 전기에너지를 제공받아 제3 에너지로 변환하고, 변환된 제1 에너지, 제2 에너지 또는 제3 에너지를 제어하여 저장하거나 적어도 하나 이상의 출력 에너지로 출력하는 것이다. 이러한 인버터부(200)는 자연 에너지부(100)와 전기적으로 연결되어, 태양 자연에너지, 풍력 자연에너지 및 전기에너지를 제공받는 것이다. 이러한 자연에너지를 제공받아 제1 에너지, 제2 에너지, 제3 에너지로 정류하거나 변환하여 적어도 하나 이상의 출력 에너지로 출력하는 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

난방 시스템부(300)는 인버터부(200)로부터 출력 에너지를 제공받아 외부로부터 공급된 액체 또는 외부로부터 공급되어 저장된 액체를 사용자가 미리 설정한 기준 액체 온도의 오차 범위에 포함되도록 펌프를 동작시켜 액체를 가열하거나 냉각하는 것이다. 이러한 난방 시스템부(300)는 적어도 하나 이상의 출력 에너지를 제공받아 펌프, 저장탱크 등을 가열하거나 냉각하는 것이다. 이에 따라, 펌프를 동작하여 액체를 가열 또는 냉각시키거나 저장탱크에 저장된 액체의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 여기서, 액체는 물, 바닷물, 온수, 보충수, 냉각수 등등이 될 수 있다.

즉, 사용자는 외부 환경 또는 주변 환경 등을 고려하여 출력 에너지를 이용하여 펌프 또는 저장탱크를 동작시켜 난방 시스템부(300)를 제어함으로써, 외부에서 공급된 액체가 설정된 기준 액체 온도의 오차 범위를 벗어나지 않도록 할 수 있다.

시스템 제어부(400)는 인버터부(200)를 센싱하여 출력 에너지를 제어하고, 난방 시스템부(300)를 센싱하여 액체의 온도를 제어하는 것이다. 이러한 시스템 제어부(400)는 인버터부(200)를 실시간으로 센싱하여, 입력되는 태양 자연에너지, 풍력 자연에너지 및 전기에너지 등을 분석하고 외부환경, 주변환경에 알맞도록 출력 에너지를 제어하는 것이다. 또한, 시스템 제어부(400)는 난방 시스템부(300)를 실시간으로 센싱하고 출력 에너지로 펌프를 동작함으로써, 액체의 온도가 오차범위를 넘지 않으면서 실질적으로 일정한 온도범위를 유지하도록 하는 것이다.

또한, 시스템 제어부(400)는 사용자가 실시간으로 난방 시스템부(300)의 상태를 모니터링할 수 있는 모니터링부(600)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 모니터링부(600)에 실시간으로 정보를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 사용자는 모니터링부(600)를 통해 난방 시스템부(300)의 상태를 모니터링하는 동시에 시스템 제어부(400)를 효율적으로 제어하여 난방 시스템부(300)의 상태를 컨트롤할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 장소에 구애받지 않으면서 실시간으로 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템(1000)을 효율적으로 관리할 수 있다.

축전지부(500)는 후술할 DC/DC부와 DC/AC부 사이에 배치되어 DC/AC부로 제공되는 승압된 출력 에너지 중 일부를 저장하는 것이다. 이러한 축전지부(500)는 승압된 출력 에너지를 저장하거나 출력하는 것이다. 즉, 축전지부(500)는 출력되는 출력 에너지가 과도하게 증가하면 출력 에너지의 일부를 저장하고, 출력되는 출력 에너지가 부족하면 저장된 출력 에너지를 출력함으로써, 부족한 출력 에너지를 보상하는 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터부를 설명하기 위한 것이다.

도 2를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터부(200)는 제1 변환부(210), 정류부(220), 스위치 회로부(230), DC/DC부(240), DC/AC부(250), 제2 변환부(260), 센싱부(290) 및 과전압 제어부(270)를 포함하여 구성되는 것이다.

제1 변환부(210)는 풍력 자연에너지를 제공받아 제2 에너지로 변환하고, 전기에너지를 제공받아 제3 에너지로 변환하는 것이다. 이러한 제1 변환부(210)는 풍력 자연에너지를 제공받아 난방 시스템부(300)를 동작시킬 수 있는 제2 에너지로 변환하는 것이다. 즉, 높은 전압인 풍력 자연에너지가 낮은 전압인 제3 에너지로 변환하는 것이다. 또한, 전기전력 발전기로부터 전기에너지를 제공받아 난방 시스템부(300)를 동작시킬 수 있는 제3 에너지로 변환하는 것이다. 즉, 220V인 전기에너지를 380V인 제3 에너지로 변환하는 것이다.

정류부(220)는 제1 변환부(210)로부터 제공받아 제2 에너지와 제3 에너지를 정류하는 것이다. 이러한 정류부(220)는 제1 변환부(210)를 경유하여 제공받은 제2 에너지와 제3 에너지에서 교류 성질을 제거하여 제2 에너지와 제3 에너지를 정류하는 것이다. 또한, 이와 같이 정류함으로써 제2 에너지 및 제3 에너지의 노이즈를 줄일 수 있다.

스위치 회로부(230)는 정류부(220)로부터 정류된 제2 에너지와 정류된 제3 에너지를 제공받고, 자연 에너지부(100)에서 태양 자연에너지로부터 제1 에너지를 제공받는 것이다. 이러한 스위치 회로부(230)는 제1 에너지, 정류된 제2 에너지 및 정류된 제3 에너지를 사용자가 미리 설정한 기준 전압과 각각 비교하고, 기준 전압보다 높으면 선택하여 출력 에너지로 출력하는 것이다. 즉, 스위치 회로부(230)는 사용자가 미리 설정한 기준 전압을 입력되는 제1 에너지 내지 제3 에너지와 비교하여 기준 전압보다 낮으면 출력 에너지로 출력되는 것을 차단하고, 기준 전압과 실질적으로 동일하거나 높으면 출력 에너지로 출력하는 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 도 3에서 후술하기로 한다.

여기서, 자연 에너지부(100)와 스위치 회로부(230) 사이에 에너지 역전류 방지부(293c)가 배치되어 제1 에너지가 자연 에너지부(100)로 역전류되는 것을 방지할 수 있다.

DC/DC부(240)는 스위치 회로부(230)로부터 제공받은 출력 에너지를 승압하는 것이다. 즉, DC/DC부(240)는 제1 변환부(210)와 정류부(220)를 경류하여 교류 성분을 제거한 제2 에너지 및 제3 에너지와 태양 자연에너지로부터 제1 에너지 중 하나를 선택하여 출력되는 출력 에너지가 손실없이 축전지부에 효율적으로 저장되거나 후술할 DC/AC부(250)에 안정적으로 제공할 수 있도록 승압하는 것이다.

DC/AC부(250)는 DC/DC부(240)로부터 승압된 출력 에너지를 제공받아 역변환하는 것이다.

제2 변환부(260)는 DC/AC부(250)로부터 역변환된 출력 에너지를 제공받아 변환하여 난방 시스템부(300)로 출력하는 것이다. 이때, 제2 변환부(260)와 난방 시스템부(300) 사이에 로드부(295)를 배치할 수 있다. 이에 따라, 출력 에너지는 로드부(295)를 경류함으로써, 더욱 안정적으로 난방 시스템부(300)에 제공되는 것이다.

이러한 제2 변환부(260)는 난방 시스템부(300)가 안정적으로 동작할 수 있도록 출력 에너지를 변환하여 난방 시스템부(300)에 제공하는 것이다. 이때, 제2 변환부(260)는 복수 개로 형성될 수도 있다. 이에 따라, 난방 시스템부(300)에 배치되는 펌프부(미도시), 저장 탱크부(미도시) 등에 알맞은 출력 에너지를 각각 제공할 수 있다.

센싱부(290)는 스위치 회로부(230), DC/DC부(240), DC/AC부(250), 제2 변환부(260)를 센싱하여 적어도 하나 이상의 센싱신호를 출력하는 것이다. 이러한 센싱부(290)는 제1 센싱부(290a) 내지 제4 센싱부(290d)를 포함하여 구성되는 것이다.

제1 센싱부(290a)는 스위치 회로부(230)를 센싱하여 출력되는 출력 에너지를 제어하는 제1 센싱신호를 출력하는 것이다. 이러한 제1 센싱부(290a)는 스위치 회로부(230)에 입력되는 제1 에너지 내지 제3 에너지를 실시간으로 센싱하여 출력 에너지를 제어하는 것이다.

제2 센싱부(290b)는 축전지부(500)를 센싱하여 축전지부(500)의 상태를 제어하는 제2 센싱신호를 출력하는 것이다. 이러한 제2 센싱부(290b)는 출력 에너지가 축전지부(500)에 저장되는 상태를 실시간으로 센싱하는 것이다.

제3 센싱부(290c)는 DC/AC부(250)를 센싱하여 역변환된 출력 에너지를 제어하는 제3 센싱신호를 출력하는 것이다. 이러한 제3 센싱부(290c)는 DC/AC부(250)를 센싱하여 출력 에너지가 안정적으로 역변환되도록 제어하는 것이다.

제4 센싱부(290d)는 제2 변환부(260)를 센싱하여 난방 시스템부(300)로 제공되는 변환된 출력 에너지를 제어하는 제4 센싱신호를 출력하는 것이다. 이러한 제4 센싱부(290d)는 제2 변환부(260)를 센싱하여 안정적인 출력 에너지를 난방시스템부(300)에 제공하여 난방시스템부(300)의 오동작을 미연에 방지하는 것이다.

과전압 제어부(270)는 DC/DC부(240)로부터 승압된 출력 에너지의 전압을 센싱하고, 출력 에너지의 전압이 기준 전압보다 높으면 제1 제어신호를, 낮으면 제2 제어신호를 후술할 컨트롤부(280)에 제공하는 것이다. 이러한 과전압 제어부(270)는 DC/DC부(240)와 DC/AC부(250) 사이에 전기적으로 연결되어 DC/DC부(240)로부터 승압된 출력 에너지를 센싱하는 것이다. DC/DC부(240)로부터 승압된 출력 에너지의 전압을 실시간으로 센싱하여 출력 에너지가 사용자가 설정한 기준 전압보다 높으면 제1 제어신호를 컨트롤부(280)에 제공하고, 기준 전압보다 낮으면 제2 제어신호를 컨트롤부(280)에 제공하여 출력 에너지를 제어하는 것이다.

컨트롤부(280)는 센싱부(290)로부터 센싱신호를 제공받아 스위치 회로부(230), DC/DC부(240), DC/AC부(250) 및 제2 변환부(260)를 제어하는 것이다. 이러한 컨트롤부(280)는 제1 센싱부(290)로부터 제1 센싱신호를 실시간으로 제공받아 스위치 회로부(230)를 제어하고, 제2 센싱부(290)로부터 제2 센싱신호를 실시간으로 제공받아 DC/DC부(240)를 제어하고, 제3 센싱부(290)로부터 제3 센싱신호를 실시간으로 제공받아 DC/AC부(250)를 제어하고, 제4 센싱부(290)로부터 제4 센싱신호를 실시간으로 제공받아 제2 변환부(260)를 제어하는 것이다.

또한, 컨트롤부(280)는 과전압 제어부(270)로부터 제1 제어신호가 제공되면 DC/DC부(240)와 축전지부(500) 사이에 배치되는 스위칭부(294)를 턴 온(Turn on)하여 출력 에너지의 일부가 축전지부(500)로 저장되도록 하고, 제2 제어신호가 제공되면 스위칭부(294)를 턴 오프(Turn off)하여 출력 에너지의 일부가 축전지부(500)로 저장되지 않도록 차단하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 출력되는 출력 에너지가 과잉되면 과잉된 만큼 축전지에 저장하고, 출력되는 출력 에너지가 부족하면 축전지부(500)에 저장된 출력 에너지를 출력하여 보충하는 것이다.

지금까지 설명한 컨트롤부(280)는 통신부(281)를 더 포함할 수 있다. 이러한 통신부(281)는 실시간으로 컨트롤부(280)의 상태를 모니터링할 수 있는 모니터링부(600)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 모니터링부(600)에 실시간으로 정보를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 사용자는 모니터링부(600)를 통해 컨트롤부(280)의 상태를 실시간으로 모니터링함으로써 장소에 구애받지 않으면서 컨트롤부(280)를 효율적으로 제어할 수 있다.

또한, 인버터부(200)는 제어 전원부(293)를 포함할 수 있다. 제어 전원부(293)는 정류부(220), 축전지부(500) 및 컨트롤부(280)와 전기적으로 연결되어 인버터부(200)의 전원을 제어하는 것이다. 즉, 제어 전원부(293)는 전기 에너지가 정류된 제3 에너지를 실시간으로 제공받으며, 제3 에너지가 단락될 경우를 대비하여 축전지부(500)와 전기적으로 연결됨으로써, 안정적으로 인버터부(200)의 전원을 제어하는 것이다.

또한, 제어 전원부(293)와 정류부(220) 사이, 제어 전원부(293)와 축전지부(500) 사이에 역전류 방지부(292a,292b)를 포함할 수 있다. 제어 전원부(293)로 정류부(220) 또는 축전지부(500)로 역전류되는 것을 미연에 방지함으로써, 오동작을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터부에 배치되는 스위치 회로부를 설명하기 위한 것이다.

도 3을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 스위치 회로부(230)는 제1 비교기(231) 내지 제3 비교기(233)를 포함하여 구성되는 것이다.

제1 비교기(231)는 제11 입력단으로 제1 에너지를 입력되고, 제12 입력단으로 기준 전압을 입력받는 것이다. 이후, 제11 입력단을 통해 입력된 제1 에너지와 제12 입력단을 통해 입력된 기준 전압을 비교하는 것이다. 제1 에너지가 기준 전압과 실적으로 동일하거나 높은 전압이면 제1 출력단으로 출력하고, 제1 에너지가 기준 전압보다 낮은 전압이면 차단하는 것이다.

제2 비교기(232)는 제21 입력단으로 제2 에너지를 입력되고, 제22 입력단으로 기준 전압을 입력받는 것이다. 이후, 제21 입력단을 통해 입력된 제2 에너지와 제22 입력단을 통해 입력된 기준 전압을 비교하는 것이다. 제2 에너지가 기준 전압과 실적으로 동일하거나 높은 전압이면 제2 출력단으로 출력하고, 제2 에너지가 기준 전압보다 낮은 전압이면 차단하는 것이다.

제3 비교기(233)는 제31 입력단으로 제3 에너지를 입력되고, 제32 입력단으로 기준 전압을 입력받는 것이다. 이후, 제31 입력단을 통해 입력된 제3 에너지와 제32 입력단을 통해 입력된 기준 전압을 비교하는 것이다. 제3 에너지가 기준 전압과 실적으로 동일하거나 높은 전압이면 제3 출력단으로 출력하고, 제3 에너지가 기준 전압보다 낮은 전압이면 차단하는 것이다.

지금까지 설명한 바와 같이, 기준 전압을 기준으로 낮은 전압을 차단하는 이유는 다음과 같다. 낮은 전압은 높은 전압에 대비하여 에너지 손실률이 많이 발생할 수 있다. 이에 따라, 낮은 전압을 차단하고, 상대적으로 에너지 손실률이 적은 높은 전압을 출력시키는 것이다. 따라서, 기준 전압을 기준으로 낮은 전압을 차단함으로써, 에너지 효율을 개선할 수 있다.

또한, 제1 출력단, 제2 출력단 및 제3 출력단 각각에서 출력되는 제1 에너지, 제2 에너지, 제3 에너지 중 적어도 하나가 출력 에너지가 되거나 제1 에너지, 제2 에너지, 제3 에너지 중 적어도 하나 이상이 합하여 출력 에너지가 되는 것이다. 이에 따라, 출력 에너지는 제1 에너지, 제2 에너지, 제3 에너지, 제1 에너지+제2 에너지, 제2 에너지+제3 에너지, 제3 에너지+제1 에너지, 제1 에너지+제2 에너지+제3 에너지 중 적어도 하나가 될 수 있다.

또한, 제1 센싱부(290)는 정류부(220)로부터 제공받은 정류된 제1 에너지 또는 정류된 제2 에너지 각각이 기준 전압보다 높으면 제3 에너지를 차단하는 제1 센싱신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 제3 비교기(233)의 제3 출력단에는 제3 에너지를 공급하거나 차단하는 출력 스위칭부(234)를 포함할 수 있다.

즉, 태양 자연에너지를 통해 변환된 제1 에너지와 풍력 자연에너지를 통해 변환된 제2 에너지 각각이 기준 전압보다 실질적으로 높으면 제1 센싱부(290)는 전기에너지를 통해 변환된 제3 에너지를 차단하도록 하는 것이다. 이는 제1 에너지, 제2 에너지를 이용하여 난방 시스템을 충분히 동작시킬 수 있기 때문에 전기전력 발전기를 통해 제공되는 전기 에너지를 차단함으로써, 전력낭비를 줄이는 것이다.

도 3에서는 제1 비교기(231) 내지 제3 비교기(233)를 도시하여 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 자연에너지부를 통해 다양한 자연 에너지가 공급되면 다양한 자연 에너지가 공급되는 개수만큼 비교기가 배치될 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터부에 공급되는 제1 에너지 내지 제3 에너지를 설명하기 위한 것이다.

도 4를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 인버터부에 공급되는 제1 에너지 내지 제3 에너지를 나타낸 것이다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 에너지인 태양 에너지 또는 제2 에너지인 풍력 에너지가 스위치 회로부에 공급되어 출력 에너지로 출력되는 동안 태양 에너지 또는 풍력 에너지가 축전지부에 충전될 수 있는 완충 에너지보다 높으면 전기 에너지인 제3 에너지가 공급되지 않도록 차단할 수 있다. 즉, 자연 에너지인 태양 에너지 또는 풍력 에너지를 축전지부에 저장하면서도 난방 시스템부(300)를 동작시킬 수 있을 정도로 많은 에너지가 공급되기 때문이다. 이에 따라, 전기전력 발전기로부터 전기 에너지가 공급되는 것을 차단하여 연료비를 절감하는 것이다.

이와 달리, 태양 에너지 또는 풍력 에너지가 스위치 회로부에 공급되어 출력 에너지로 출력되는 동안 태양 에너지 또는 풍력 에너지가 축전지부에 충전될 수 있는 완충 에너지보다 낮고 방전 에너지보다 높으면 전기 에너지를 공급하는 것이다. 즉, 자연 에너지인 태양 에너지 또는 풍력 에너지를 축전지부에 저장하면서도 난방 시스템부(300)를 동작시키기 부족한 에너지가 공급되기 때문이다. 이에 따라, 전기전력 발전기로부터 전기 에너지를 공급받아 부족한 에너지를 채우는 것이다.

또한, 태양 에너지 또는 풍력 에너지가 축전지부에 충전될 수 있는 방전 에너지보다 낮고, 정전에 의해 전기 에너지 공급이 차단되면 축전지부에 저장된 에너지가 출력되는 것이다. 즉, 축전지부는 공급대기 상태를 유지하다가 정전이 발생하면 바로 충전된 출력 에너지를 난방 시스템부(300)에 공급함으로써, 난방 시스템부(300)의 동작이 멈추는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 에너지인 태양 에너지 또는 제2 에너지인 풍력 에너지가 인버터부의 최대 입력 에너지보다 높게 스위치 회로부에 공급되면 출력 에너지가 일정한 펄스 주기와 펄스 전압폭이 형성되는 것이다.

이때, 태양 에너지와 풍력 에너지가 동시에 인버터부의 최대 입력 에너지보다 높게 스위치 회로부에 공급되면 출력 에너지는 펄스 주기의 주기가 짧아지며, 펄스 전압폭이 길어지는 것이다. 즉, 자연 에너지가 충분하게 공급되기 때문에 축전지부에 많은 에너지가 짧은 시간에 저장되는 것이다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 축전지부를 설명하기 위한 것이다.

도 5를 살펴보면, 도 5의 (a)는 축전지부(500)가 제1 축전지부(510)와 제2 축전지부(520)로 형성되는 것을 나타낸 것이고, 도 5의 (b)는 제1 축전지부(510)에 출력 에너지가 저장되는 것을 나타낸 것이고, 도 5의 (c)는 제2 축전지부(520)에 출력 에너지가 저장되는 것을 나타낸 것이다.

먼저, 도 5의 (a)는 축전지부(500)가 제1 축전지부(510)와 제2 축전지부(520)로 형성되는 것이다. 이와 같이, 적어도 하나 이상의 축전지부(500)를 형성함으로써, 과잉되어 출력되는 출력 에너지를 더욱 많이 저장할 수 있다. 저장 능력이 개선됨으로써, 난방 시스템은 갑자기 전력이 차단되거나 전력이 오랜 시간 동안 공급되지 않더라도 저장된 출력 에너지를 이용하여 더욱 안정적으로 동작할 수 있는 것이다.

또한, 하나의 제1 축전지부(510)가 고장나더라도 여분의 제2 축전지부(520)가 있으므로 더욱 안정하게 출력 에너지를 저장할 수 있다.

도 5의 (b)는 제1 축전지부(510)에 출력 에너지가 저장되는 것이다. 즉, 제2 센싱부(290)는 제1 축전지의 상태를 실시간으로 센싱하여 출력 에너지가 제1 축전지에 효율적으로 저장되도록 하는 것이다.

도 5의 (c)는 제2 축전지부(520)에 출력 에너지가 저장되는 것이다. 즉, 제2 센싱부(290)는 제1 축전지부(510)에 출력 에너지가 완전하게 저장되면, 제2 센싱신호를 출력하여 이웃하는 제2 축전지부(520)에 출력 에너지가 저장되도록 하는 것이다. 제2 센싱부(290)는 제1 축전지부(510)에 저장될 수 있는 출력 에너지가 얼마인지 제1 축전지부(510)의 상태를 실시간으로 센싱하고, 제1 축전지부(510)에 출력 에너지가 가득차면 제2 센싱신호를 출력하여 출력 에너지가 제2 축전지부(520)에 저장되도록 하는 것이다.

이와 같이, 적어도 하나 이상의 축전지부(500)를 포함함으로써, 긴급하거나 위급한 상황이 발생하더라고 안정하게 난방 시스템을 동작시킬 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 자연 에너지부 200: 인버터부
210: 제1 변환부 220: 정류부
230: 스위치 회로부 240: DC/DC부
250: DC/AC부 260: 제2 변환부
270: 과전압 제어부 280: 컨트롤부
290: 센싱부 300: 난방 시스템부
400: 시스템 제어부 500: 축전지부
600: 모니터링부

Claims

외부로부터 태양 자연에너지, 풍력 자연에너지 또는 전기에너지를 제공받는 자연 에너지부;
상기 자연 에너지부로부터 상기 태양 자연에너지를 제공받아 제1 에너지로 변환하거나 상기 풍력 자연에너지를 제공받아 제2 에너지로 변환하거나 상기 전기에너지를 제공받아 제3 에너지로 변환하고, 변환된 상기 제1 에너지, 상기 제2 에너지 또는 상기 제3 에너지를 제어하여 저장하거나 적어도 하나 이상의 출력 에너지로 출력하는 인버터부;
상기 인버터부로부터 상기 출력 에너지를 제공받아 외부로부터 공급된 액체 또는 외부로부터 공급되어 저장된 액체를 사용자가 미리 설정한 기준 액체 온도의 오차 범위에 포함되도록 펌프를 동작시켜 상기 액체를 가열하거나 냉각하는 난방 시스템부; 및
상기 인버터부를 센싱하여 상기 출력 에너지를 제어하고, 상기 난방 시스템부를 센싱하여 상기 액체의 온도를 제어하는 시스템 제어부;를 포함하고,
상기 인버터부는
상기 풍력 자연에너지를 제공받아 상기 제2 에너지로 변환하고, 상기 전기에너지를 제공받아 상기 제3 에너지로 변환하는 제1 변환부;
상기 제1 변환부로부터 상기 제2 에너지 및 상기 제3 에너지를 제공받아 정류하는 정류부;
상기 정류부로부터 제공받은 정류된 정류된 상기 제2 에너지 및 정류된 상기 제3 에너지와 상기 자연 에너지부로부터 제공받은 상기 제1 에너지를 사용자가 미리 설정한 기준 전압과 각각 비교하고, 상기 기준 전압보다 높으면 선택하여 상기 출력 에너지로 출력하는 스위치 회로부;
상기 스위치 회로부로부터 제공받은 상기 출력 에너지를 승압하는 DC/DC부;
상기 DC/DC부로부터 제공받은 승압된 상기 출력 에너지를 역변환하는 DC/AC부;
상기 DC/AC부로부터 제공받은 역변환된 상기 출력 에너지를 변환하여 상기 난방 시스템부로 출력하는 제2 변환부;
상기 스위치 회로부, 상기 DC/DC부, 상기 DC/AC부, 상기 제2 변환부를 센싱하여 적어도 하나 이상의 센싱신호를 출력하는 센싱부; 및
상기 센싱부로부터 상기 센싱신호를 제공받아 상기 스위치 회로부, 상기 DC/DC부, 상기 DC/AC부를 제어하는 컨트롤부;
를 포함하는 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 인버터부는
상기 DC/DC부로부터 승압된 상기 출력 에너지의 전압을 센싱하고, 상기 출력 에너지의 전압이 기준 전압보다 높으면 제1 제어신호를, 낮으면 제2 제어신호를 상기 컨트롤부에 제공하는 과전압 제어부;
를 포함하는 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 DC/DC부와 상기 DC/AC부 사이에 배치되어 상기 DC/AC부로 제공되는 직류 변환된 상기 출력 에너지 중 일부를 저장하는 축전지부를 포함하는 자연 에너지를 이용한 나방 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 컨트롤부는 상기 제1 제어신호가 제공되면 상기 DC/DC부와 상기 축전지부 사이에 배치되는 스위칭부를 턴 온하여 상기 출력 에너지의 일부가 상기 축전지부로 저장되도록 하고, 상기 제2 제어신호가 제공되면 상기 스위칭부를 턴 오프하여 상기 출력 에너지의 일부가 상기 축전지부로 저장되지 않도록 차단하는 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 센싱부는
상기 스위치 회로부를 센싱하여 출력되는 상기 출력 에너지를 제어하는 제1 센싱신호를 출력하는 제1 센싱부;
상기 축전지부를 센싱하여 상기 축전지부의 상태를 제어하는 제2 센싱신호를 출력하는 제2 센싱부;
상기 DC/AC부를 센싱하여 역변환된 상기 출력 에너지를 제어하는 제3 센싱신호를 출력하는 제3 센싱부; 및
상기 제2 변환부를 센싱하여 상기 난방 시스템부로 제공되는 변환된 상기 출력 에너지를 제어하는 제4 센싱신호를 출력하는 제4 센싱부;
를 포함하는 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 제1 센싱부는 상기 제1 에너지 또는 상기 제2 에너지 각각이 상기 기준 전압보다 높으면 상기 제3 에너지를 차단하는 상기 제1 센싱신호를 출력하는 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 축전지부는 제1 축전지부와 제2 축전지부를 포함하고,
상기 제2 센싱부는 상기 제1 축전지부에 상기 출력 에너지가 완전하게 저장되면 상기 제2 센싱신호를 출력하여 이웃하는 상기 제2 축전지부에 상기 출력 에너지가 저장되도록 하는 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 시스템 제어부는 사용자가 실시간으로 상기 난방 시스템부의 상태를 모니터링할 수 있는 모니터링부와 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 모니터링부에 실시간으로 정보를 제공하는 인버터를 이용한 자연 에너지 난방 시스템.