KR101244892B1 - 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 ｕｐｓ의 에너지 저장장치 - Google Patents

대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 ｕｐｓ의 에너지 저장장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치는 정격전압을 갖는 주 전원을 UPS 인버터 부하에 공급하는 주요 대용량 커패시터 모듈; 정격전압의 일정 감소비율에 해당하는 보조전압을 갖는 부 전원을 UPS 인버터 부하에 각각 공급하는 복수의 보조 대용량 커패시터 모듈들; 주 전원의 정격전압이 일정 감소비율 이상 감소하는 경우에, 보조 대용량 커패시터 모듈들에서 출력되는 각각의 부 전원을 주 전원과 함께 UPS 인버터 부하에 공급하도록 스위칭하는 복수의 절체 스위치들; 보조 대용량 커패시터 모듈들 중 어느 하나에서 출력되는 부 전원을 UPS 인버터 부하에 공급하도록 절체 스위치들의 스위칭 동작을 제어하는 스위칭 제어부; 절체 스위치들을 통해 공급되는 주 전원 및 부 전원을 순방향 바이패스하는 복수의 전력 다이오드들; 주요 대용량 커패시터 모듈을 충전하는 제1 충전기; 및 보조 대용량 커패시터 모듈들 각각을 충전하는 제2 충전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 ＵＰＳ의 에너지 저장장치{An energy storage apparatus of an Uninterrupted Power Supply(UPS) using a switching method of an Ultra-capacitor}
본 발명은 대용량(울트라) 커패시터가 UPS(Uninterrupted Power Supply, UPS)의 에너지 저장장치로 사용될 때, 대용량 커패시터의 저장 에너지를 최대한 활용하기 위한 기술에 관한 것이다.
종래 기술은 대용량 커패시터가 무정전전원장치(Uninterrupted Power Supply, 이하 UPS라 칭함)의 에너지 저장장치로 사용될 때 두 가지 경우로 사용되었다.
첫 째는 정격전압을 갖는 대용량 커패시터의 출력이 직접 UPS 인버터의 입력으로 사용되는 경우로서, 이 경우는 인버터의 안정적 동작을 위해 입력전압이 미리 설정된 전압 이하로 떨어지면 입력을 차단하여 대용량 커패시터에 비록 잔류 에너지가 남아있더라도 이를 모두 이용하지 못하게 된다.
둘째는 대용량 커패시터의 출력 전압을 DC/DC 컨버터를 통하여 UPS 인버터의 입력으로 공급하는 경우로서, 이 경우는 대용량 커패시터의 출력전압이 정상전압보다 떨어지면 DC/DC 컨버터를 통하여 전압을 승압시켜 인버터 입력으로 공급하는 경우이다. 이러한 방법은 첫 번째 경우보다 대용량 커패시터에 저장된 에너지를 보다 많이 사용할 수 있다는 점에서 진일보한 기술이라 할 수 있다. 그러나 두 번째 경우도 여러 가지 기술적인 제한사항(입력 전압을 스위칭을 통해 코일에 저장한 후, 코일의 에너지를 커패시터와 부하의 회로로 공급하는 승압 방식) 때문에 40[kVA] 용량 이하의 기기에서만 상용화 되어 있다.
따라서, 기존기술은 대용량 커패시터를 40[kVA] 이상의 부하(예, UPS 인버터)와 연계하여 사용할 경우 부하가 요구하는 정격전압을 갖는 대용량 커패시터 모듈들을 여러 개 만들고, 이 모듈들을 병렬로 연결하여 요구되는 용량을 맞춘 후 부하에 전류를 공급하는 방식을 사용한다. 도 1은 부하에 적용되는 종래의 대용량 커패시터 모듈들에 의한 무정전 전원장치를 설명하는 일 실시예의 참조도로서, 선행기술문헌(일본공개특허 2005-287110)에는 도 1과 유사한 복수의 캐패시터가 병렬(상황에 따라 직렬 연결도 포함) 연결되어 있는 내용을 개시하고 있다.
그런데, 이러한 방식의 단점은 병렬로 연결된 대용량 커패시터 모듈들의 전압이 미리 정해진 전압 이하로 떨어지면 인버터 보호를 위해, 인버터를 정지시킴에 따라 남은 에너지를 사용하지 못하는 것이다. 만약 정격전압의 80[%] 전압에서 인버터가 정지된다고 가정할 경우, 남는 에너지를 계산하면 E = 1/2C*V2 이므로, E = 1/2C*(0.8V)2 이 되어 전체 에너지 중 64[%]의 에너지를 사용하지 못하는 결과를 초래한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 현재의 동일한 정격전압을 갖는 대용량 커패시터 모듈들을 병렬로 연결하여 인버터에 직접 입력하는 방법 대신, 대용량 커패시터를 주요 커패시터 모듈 및 복수의 보조 커패시터 모듈들로 나누어 주요 커패시터 모듈의 출력 전압이 감소하면, 나머지 보조 커패시터 모듈들을 주요 커패시터 모듈에 차례로 직렬로 연결하여 인버터에 입력되는 전압을 승압하기 위한 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치는 정격전압을 갖는 주 전원을 UPS 인버터 부하에 공급하는 주요 대용량 커패시터 모듈; 정격전압의 일정 감소비율에 해당하는 보조전압을 갖는 부 전원을 UPS 인버터 부하에 각각 공급하는 복수의 보조 대용량 커패시터 모듈들; 주 전원의 정격전압이 일정 감소비율 이상 감소하는 경우에, 보조 대용량 커패시터 모듈들에서 출력되는 각각의 부 전원을 주 전원과 함께 UPS 인버터 부하에 공급하도록 스위칭하는 복수의 절체 스위치들; 보조 대용량 커패시터 모듈들 중 어느 하나에서 출력되는 부 전원을 UPS 인버터 부하에 공급하도록 절체 스위치들의 스위칭 동작을 제어하는 스위칭 제어부; 절체 스위치들을 통해 공급되는 주 전원 및 부 전원을 순방향 바이패스하는 복수의 전력 다이오드들; 주요 대용량 커패시터 모듈을 충전하는 제1 충전기; 및 보조 대용량 커패시터 모듈들 각각을 충전하는 제2 충전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 보조 대용량 커패시터 모듈들 각각은 주요 대용량 커패시터 모듈과 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 절체 스위치들 각각은 보조 대용량 커패시터 모듈들의 입력단과 출력단 사이에 각각 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 전력 다이오드들 중 어느 하나는 주요 대용량 커패시터 모듈과 직렬로 연결되어 있으면서, UPS 인버터 부하로부터의 전류 역류를 차단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 전력 다이오드들 중 어느 하나 이상은 보조 대용량 커패시터 모듈들과 각각 병렬로 연결되어 있으면서, 절체 스위치들에 의해 개방되어 있는 보조 대용량 커패시터 모듈들을 우회하여 주 전원 및 부 전원을 UPS 인버터 부하로 공급하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 주 전원이 일정 감소비율 이상 감소한 경우에, 감소한 전압을 보상하기 위한 부 전원을 공급하도록 하기 위해, 스위칭 제어부는 보조 대용량 커패시터 모듈들 각각에 직렬로 연결된 절체 스위치들 중 어느 하나를 순차적으로 온 스위칭하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 일정 감소비율은 UPS 인버터 부하의 사용가능 전압 임계치를 벗어나지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 대용량 커패시터 모듈의 절체를 통해 DC/DC 컨버터를 사용할 수 없는 40[kVA] 이상의 대용량 부하에서 대용량 커패시터에 저장된 에너지를 효과적으로 이용할 수 있다.
또한, 각각의 보조 대용량 커패시터 모듈들에 병렬로 연결된 전력다이오드를 통해 절체스위치가 개방된 보조 대용량 커패시터 모듈들을 우회하여 전류 공급이 가능하며, 일부 보조 대용량 커패시터 모듈들의 방전 또는 고장 시에도 연속적인 전류 공급이 가능하다.
도 1은 UPS 인버터 부하에 적용되는 종래의 대용량 커패시터 모듈들에 의한 UPS의 에너지 저장장치를 설명하는 실시예의 참조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치를 설명하기 위한 실시예의 참조도이다.
도 3은 종래의 대용량 커패시터 모듈들을 병렬로 연결한 UPS의 에너지 저장장치에서의 대용량 커패시터의 방전 특성을 예시한 참조도이다.
도 4는 본 발명의 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치에서의 대용량 커패시터의 방전 특성을 예시한 참조도이다.
이하, 본 발명에 따른 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치를 설명하기 위한 실시예의 참조도로서, 주요 대용량 커패시터 모듈(100), 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240), 절체 스위치들(300, 310, 320, 330, 340), 스위칭 제어부(400), 전력 다이오드들(500, 510, 520, 530, 540, 550), 제1 충전기(600), 제2 충전기(700) 및 부하(800)로 구성된다.
주요 대용량 커패시터 모듈(100)은 정격전압을 갖는 주 전원을 UPS 인버터 부하(800)에 공급하는 모듈로, 복수의 커패시터 셀들(예를 들어, 20 개의 셀들)로 구성된다. 주요 대용량 커패시터 모듈(100)은 정상 상태에서 정격전압의 100[%]에 해당하는 주 전원을 UPS 인버터 부하(800)에 공급한다.
주요 대용량 커패시터 모듈(100)은 전력 다이오드(500)와 직렬 연결되어 있다. 이에 따라, 전력 다이오드(500)는 UPS 인버터 부하(800)로부터의 전류 역류를 차단한다. 즉, 전력 다이오드(500)는 UPS 인버터 부하(800)의 전압보다 전압이 감소될 경우 UPS 인버터 부하(800)로부터의 전류 역류를 방지한다.
주요 대용량 커패시터 모듈(100)에서 UPS 인버터 부하(800)에 주 전원을 공급하게 되면, 시간이 경과함에 따라 출력 전압이 감소하게 된다.
보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240) 각각은 주요 대용량 커패시터 모듈(100)에서 UPS 인버터 부하(800)에 공급하는 주 전원의 정격 전압이 일정 감소비율만큼 감소하게 되면, 절체 스위치들(300, 310, 320, 330, 340)의 온 스위칭에 따라 이러한 감소 비율에 해당하는 보조 전압을 갖는 부 전원을 UPS 인버터 부하(800)에 각각 공급한다. 이때, 일정 감소비율은 UPS 인버터 부하의 사용가능 전압 임계치를 벗어나지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, UPS 인버터 부하의 사용가능 전압 임계치가 정격전압의 80[%]에 해당하는 경우에, 일정 감소비율은 정격 전압의 20[%]로 설정될 수 있다. 따라서, 주 전원의 정격 전압이 20[%]만큼 감소하게 되면, 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240) 각각은 이러한 감소 비율에 해당하는 보조전압을 갖는 부 전원을 UPS 인버터 부하(800)에 각각 공급한다.
이를 위해, 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 직렬로 연결되어 있으며, 주요 대용량 커패시터 모듈(100)과도 직렬로 연결되어 있다.
절체 스위치들(300, 310, 320, 330, 340)은 각각 UPS 인버터 부하(800)에 공급하는 주 전원의 정격 전압이 상기 일정 감소비율 이상 감소하는 경우에, 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240)에서 출력되는 각각의 부 전원을 주 전원과 함께 UPS 인버터 부하(800)에 공급하도록 스위칭한다.
이를 위해, 절체 스위치들(300, 310, 320, 330, 340) 각각은 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240)의 입력단과 출력단 사이에 각각 직렬로 연결되어 있다.
스위칭 제어부(400)는 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240) 중 어느 하나에서 출력되는 부 전원을 UPS 인버터 부하(800)에 공급하도록 절체 스위치들(300, 310, 320, 330, 340) 각각의 스위칭 동작을 제어한다.
스위칭 제어부(400)는 UPS 인버터 부하(800)에 공급하는 주 전원이 일정 감소비율 이상 감소한 경우에, 감소한 전압을 보상하기 위한 부 전원을 공급하도록 하기 위해, 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240) 각각에 직렬로 연결된 절체 스위치들(300, 310, 320, 330, 340) 중 어느 하나를 순차적으로 온 스위칭하도록 제어한다.
전력 다이오드들(510, 520, 530, 540, 550)은 절체 스위치들(300, 310, 320, 330, 340)을 통해 공급되는 주 전원 및 부 전원을 순방향 바이패스한다. 이를 위해, 전력 다이오드들(510, 520, 530, 540, 550)은 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240)과 각각 병렬로 연결되어 있으면서, 절체 스위치들(300, 310, 320, 330, 340)에 의해 오픈되어 있는 보조 대용량 커패시터 모듈들을 우회하여 주 전원 및 부 전원을 UPS 인버터 부하(800)로 공급한다.
또한, 전력 다이오드들(510, 520, 530, 540, 550) 중 일부 전력 다이오드가 방전 또는 고장이 발생할 경우, 이에 해당하는 전력 다이오드를 우회하여 UPS 인버터 부하(800)에 주 전원 및 부 전원을 공급한다.
제1 충전기(600)는 주요 대용량 커패시터 모듈(100)을 충전한다. 제1 충전기(600)는 주요 대용량 커패시터 모듈(100)의 단자전압(예를 들어, 60[V])에 대응하는 직류전원을 공급함으로써, 주요 대용량 커패시터 모듈(100)을 충전한다.
제2 충전기(700)는 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240) 각각을 충전한다. 제2 충전기(700)는 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240) 각각의 단자전압(예를 들어, 12[V])에 대응하는 직류전원을 공급함으로써, 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240)을 충전한다.
도 2에 도시된 본원발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.
정상상태에서 정격전압의 100[%]를 갖는 주요 대용량 커패시터 모듈(100)만이 UPS 인버터 부하(800)에 연결되어 있고, 주요 대용량 커패시터 모듈(100)을 제외한 보조 대용량 커패시터 모듈들(200, 210, 220, 230, 240)은 모두 절체 스위치들(300, 310, 320, 330, 340)에 의해 UPS 인버터 부하(800)와 연결이 개방되어 있다. 주요 대용량 커패시터 모듈(100)이 UPS 인버터 부하(800)에 정격전압을 갖는 주 전원의 공급을 시작하면, 시간이 경과함에 따라 정격 전압이 감소하게 된다. 이에 따라, 주요 대용량 커패시터 모듈(100)의 정격전압이 일정 감소비율을 벗어나는 임계치 전압(예, 정격 전압의 80[%])이 되면, 스위칭 제어부(400)는 절체 스위치 SW1(300)를 온(ON) 스위칭하도록 제어한다. 이에 따라, 절체 스위치 SW1(300)가 온 스위칭되면, 보조 대용량 커패시터 모듈(200)과 주요 대용량 커패시터 모듈(100)이 직렬 연결 상태가 된다. 따라서, 주요 대용량 커패시터 모듈(100)에서 제공되는 주 전원(예를 들어, 정격전압의 80[%]에 해당하는 감소 전압을 갖는 전원)이 보조 대용량 커패시터 모듈(200)에서 제공되는 보조 전원(예를 들어, 정격전압의 20[%])에 해당하는 전압을 갖는 전원)과 함께 공급됨으로써, 100[%]의 정격전압이 UPS 인버터 부하(800)에 제공된다.
그 후, 주요 대용량 커패시터 모듈(100)과 보조 대용량 커패시터 모듈(200)에서 제공되는 전원의 정격전압이 감소하여, 정격전압의 80[%]에 해당하게 되면, 스위칭 제어부(400)는 절체 스위치 SW2(310)를 온(ON) 스위칭하도록 제어한다. 이에 따라, 절체 스위치 SW2(310)가 온 스위칭되면, 보조 대용량 커패시터 모듈(210)은 보조 대용량 커패시터 모듈(200) 및 주요 대용량 커패시터 모듈(100)과 직렬 연결 상태가 된다. 따라서, 주요 대용량 커패시터 모듈(100) 및 보조 대용량 커패시터 모듈(200)에서 제공되는 주 전원 및 부 전원(예를 들어, 정격전압의 80[%]에 해당하는 감소 전압을 갖는 전원)이 보조 대용량 커패시터 모듈(210)에서 제공되는 보조 전원(예를 들어, 정격전압의 20[%])에 해당하는 전압을 갖는 전원)과 함께 공급됨으로써, 100[%]의 정격전압이 UPS 인버터 부하(800)에 제공된다. 스위칭 제어부(400)는 이러한 방식으로, 나머지 보조 대용량 커패시터 모듈들(220, 230, 240)도 순차적으로 직력 연결되도록 제어함으로써, 100[%]의 정격전압이 UPS 인버터 부하(800)에 제공되도록 한다.
도 3은 종래의 대용량 커패시터 모듈들을 병렬로 연결한 UPS의 에너지 저장장치에서의 대용량 커패시터의 방전 특성을 예시한 참조도이고, 도 4는 본 발명의 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치에서의 대용량 커패시터의 방전 특성을 예시한 참조도이다.
도 3은 종래 기술을 적용하여 정격전압 56[V] 및 20셀의 대용량 커패시터 모듈 두 개가 병렬로 연결되도록 구성한 회로에 의해 나타나는 대용량 커패시터 모듈의 방전특성을 예시한 것이다. 이 그래프는 500[RPM]으로 회전하는 DC 모터 부하(0.75[kW])를 통해 출력 전압이 45[V] 이하로 감소하기까지 시간을 측정한 결과 360[sec]가 소요됨을 나타낸다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치에 의한 대용량 커패시터 모듈의 방전특성을 예시한 것으로, 정격전압 56[V]를 갖는 20셀의 주요 대용량 커패시터 모듈 1개와 정격전압 11.2[V]를 갖는 4셀의 보조 대용량 커패시터 모듈 5개를 이용하여 회로를 구성한 것이다. 이 그래프는 대용량 커패시터의 절체방식을 통해 동일 부하에서 전압이 45[V] 이하로 감소되는 시간을 측정한 결과, 929[sec]로 증가되었음을 나타낸다. 따라서, 본원발명에 따르면, 종래 기술에 비해 대용량 커패시터의 절체방식을 적용할 경우 대용량 커패시터에 저장된 에너지를 매우 효과적으로 이용할 수 있음을 확인할 수 있다.
이러한 본원 발명인 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 주요 대용량 커패시터 모듈
200, 210, 220, 230, 240: 보조 대용량 커패시터 모듈들
300, 310, 320, 330, 340: 절체 스위치들
400: 스위칭 제어부
500, 510, 520, 530, 540, 550: 전력 다이오드들
600: 제1 충전기
700: 제2 충전기
800: UPS 인버터 부하

Claims (7)

  1. 정격전압을 갖는 주 전원을 UPS(Uninterrupted Power Supply) 인버터 부하에 공급하는 주요 대용량 커패시터 모듈;
    상기 정격전압의 일정 감소비율에 해당하는 보조전압을 갖는 부 전원을 상기 UPS 인버터 부하에 각각 공급하는 복수의 보조 대용량 커패시터 모듈들;
    상기 주 전원의 상기 정격전압이 상기 일정 감소비율 이상 감소하는 경우에, 상기 보조 대용량 커패시터 모듈들에서 출력되는 각각의 상기 부 전원을 상기 주 전원과 함께 상기 UPS 인버터 부하에 공급하도록 스위칭하는 복수의 절체 스위치들;
    상기 보조 대용량 커패시터 모듈들 중 어느 하나에서 출력되는 상기 부 전원을 상기 UPS 인버터 부하에 공급하도록 상기 절체 스위치들의 스위칭 동작을 제어하는 스위칭 제어부;
    상기 절체 스위치들을 통해 공급되는 상기 주 전원 및 상기 부 전원을 순방향 바이패스하는 복수의 전력 다이오드들;
    상기 주요 대용량 커패시터 모듈을 충전하는 제1 충전기; 및
    상기 보조 대용량 커패시터 모듈들 각각을 충전하는 제2 충전기를 포함하고,
    상기 전력 다이오드들 중 어느 하나 이상은 상기 보조 대용량 커패시터 모듈들과 각각 병렬로 연결되어 있으면서, 상기 절체 스위치들에 의해 개방되어 있는 상기 보조 대용량 커패시터 모듈들을 우회하여 상기 주 전원 및 상기 부 전원을 상기 UPS 인버터 부하로 공급하고, 상기 보조 대용량 커패시터 모듈들 중 어느 하나의 고장 시에 병렬 연결된 전력 다이오드를 통해 자동으로 우회하여 상기 UPS 인버터 부하에 전류를 공급하며,
    상기 주 전원이 상기 일정 감소비율 이상 감소한 경우에, 감소한 전압을 보상하기 위한 상기 부 전원을 공급하도록 하기 위해, 상기 스위칭 제어부는 상기 보조 대용량 커패시터 모듈들 각각에 직렬로 연결된 상기 절체 스위치들 중 어느 하나를 순차적으로 온 스위칭하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 대용량 커패시터 모듈들 각각은 상기 주요 대용량 커패시터 모듈과 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절체 스위치들 각각은 상기 보조 대용량 커패시터 모듈들의 입력단과 출력단 사이에 각각 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 다이오드들 중 어느 하나는 상기 주요 대용량 커패시터 모듈과 직렬로 연결되어 있으면서, 상기 UPS 인버터 부하로부터의 전류 역류를 차단하는 것을 특징으로 하는 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 일정 감소비율은 상기 UPS 인버터 부하의 사용가능 전압 임계치를 벗어나지 않는 것을 특징으로 하는 대용량 커패시터의 절체 방식을 이용한 UPS의 에너지 저장장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001197660A (ja) * 2000-01-12 2001-07-19 Takashi Hiyama 電力系統の安定化システム
JP2003079070A (ja) * 2000-09-28 2003-03-14 Kansai Electric Power Co Inc:The 電力貯蔵システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001197660A (ja) * 2000-01-12 2001-07-19 Takashi Hiyama 電力系統の安定化システム
JP2003079070A (ja) * 2000-09-28 2003-03-14 Kansai Electric Power Co Inc:The 電力貯蔵システム

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