KR101309009B1 - Apparatus and method for compensating instant power failure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 설정시간 이내의 순간정전이 발생되었을 경우에, 충전부의 충전전력을 이용하여 부하로 안정된 교류전력을 공급하는 순간정전 보상장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an instantaneous power failure compensation apparatus and method for supplying stable AC power to a load by using the charging power of a charging unit when a momentary power failure occurs within a set time.
산업현장에서 공작기계 등의 부하로 공급되는 상용 교류전력은 신뢰성이 매우 높으나, 순간정전 등과 같은 전력 불안정 상태가 종종 발생하고 있다. 이러한 순간정전은 부하가 생산하는 제품들의 불량을 발생시키거나 생산라인의 가동을 중단하게 하여 제품의 생산업자들에게 막대한 손실을 초래하게 된다.Commercial AC power supplied to the load of machine tools in the industrial field is very reliable, but power instability such as instantaneous power failure often occurs. This momentary power failure may cause a failure of the products produced by the load or to shut down the production line, causing huge losses for the producers of the products.
상기 순간정전은 전력 계통상의 단락사고, 낙뢰 및 대용량 부하(load)의 스위칭 동작 등으로 인하여 발생되는 것으로서 전력 계통상 이러한 비정상적인 전력품질 상태의 지속시간은 일반적으로 1sec 이하이며, 그 이상의 시간 동안 계속 정전이 지속된다면 영구정전으로 간주하고 부하의 동작을 정지되어야 한다.The instantaneous power failure is caused by a short circuit in the power system, a lightning strike, and a switching operation of a large load, and the duration of this abnormal power quality state in the power system is generally 1 sec or less, and the power failure is continued for a longer time. If this persists, it shall be regarded as permanent blackout and the operation of the load shall be stopped.
대부분의 산업용 장비들은 기계적 속성과 전기적 관성 등으로 인하여 순간정전을 견딜 수 있도록 설계되어 있으나, 릴레이(Relays), 스타터(starters), 마이크로 컨트롤러(Micro controllers) 등의 부품들은 수 사이클 이내의 극히 짧은 시간동안 발생하는 순간정전에 의해서도 동작이 정지되는 경우가 많다.Most industrial equipment is designed to withstand momentary power outages due to mechanical properties and electrical inertia, but components such as relays, starters, and microcontrollers are extremely short in a few cycles. The operation is often stopped due to a momentary power failure.
따라서, 이러한 전력장애에 대비하여 순간적으로 전력이 끊기더라도 지속적으로 교류전력을 공급할 수 있는 순간정전 보상장치가 개발되어 널리 사용되고 있다.Therefore, in preparation for such a power failure, an instantaneous power failure compensation device capable of continuously supplying AC power even when power is momentarily disconnected has been developed and widely used.
상기 순간정전 보상장치는 평상시 충전부에 미리 전력을 저장하여 두고, 짧은 시간의 순간정전 및 전압강하와 같은 장애가 발생할 경우에 상기 충전부의 충전전력으로 부하에는 연속적으로 교류전력이 공급되게 하여 정상으로 구동될 수 있도록 한다.The momentary power outage compensator normally stores power in the charging unit, and in the event of a failure such as a short time interruption or voltage drop, the AC power is continuously supplied to the load by the charging power of the charging unit to be driven normally. To help.
이러한 순간정전 보상장치에서 상기 충전부는 통상적으로 복수 개의 슈퍼 커패시터를 직렬로 연결하여 전력을 충전하고 있다(대한민국 공개특허공보 제10-2010-0104006호 참조).In the momentary power compensation device, the charging unit typically charges power by connecting a plurality of supercapacitors in series (see Korean Patent Publication No. 10-2010-0104006).
상기 직렬로 연결한 복수 개의 슈퍼 커패시터들 중에서 어느 하나의 슈퍼 커패시터에 불량이 발생하여 정상적인 전압이 충전되지 않게 되면, 나머지 다른 슈퍼 커패시터의 충전전압이 허용 전압 이상으로 상승하게 되고, 이러한 상태가 지속될 경우에 정상적인 슈퍼 커패시터의 불량을 초래하게 된다.If any one of the plurality of super capacitors connected in series is defective and the normal voltage is not charged, the remaining voltage of the other super capacitors rises above the allowable voltage. Will cause a normal super capacitor failure.
그러나 종래에는 충전부에 충전된 전체 전압만을 검출하여 충전전압만을 감시할 뿐이고, 복수 개의 슈퍼 커패시터들 각각의 충전전압을 검출하지는 못하였다.However, in the related art, only the total voltage charged in the charging unit is detected to monitor only the charging voltage, and the charging voltage of each of the plurality of super capacitors has not been detected.
또한 상기 순간정전 보상장치를 점검할 경우에 계통에서 분리시킬 경우가 있다. 상기 순간정전 보상장치를 계통에서 분리시킬 경우에 부하로 교류전력을 공급하지 못하게 되고, 이로 인하여 부하를 운전시키지 못하게 되는 문제점이 있었다.In addition, when checking the momentary power outage compensation device, it may be disconnected from the system. When the momentary power outage compensator is separated from the system, AC power cannot be supplied to the load, thereby preventing the load from operating.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 직렬 연결된 복수 개의 슈퍼 커패시터에 과전압이 충전되는지의 여부를 모니터링하고 과전압의 충전이 검출될 경우에 경보를 발생하는 순간정전 보상장치 및 방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for compensating for an instantaneous power failure, which monitor whether a plurality of super capacitors connected in series are charged with an overvoltage and generate an alarm when an overvoltage is detected.
또한 본 발명은 교류전력을 부하에 직접 공급하는 바이패스 CB(Circuit Breaker)를 구비하여 부하로 공급되는 교류전력이 차단됨이 없이 점검할 수 있는 순간정전 보상장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention is provided with a bypass CB (Circuit Breaker) for supplying the AC power directly to the load provides an instantaneous power failure compensation device and method that can be checked without interrupting the AC power supplied to the load.
본 발명의 순간정전 보상장치는, 직류전력이 충전 및 방전되는 복수 개의 슈퍼 커패시터를 포함하는 충전부와, 외부의 교류전력이 입력될 경우에 상기 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부에 충전시키고 상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 충전부의 충전전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하기 위한 전력 변환부와, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 각각의 충전전압을 모니터링하기 위한 모니터링부와, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터의 과전압 충전을 경보하기 위한 경보부와, 상기 외부의 교류전력의 입력 여부에 따라 상기 전력 변환부를 제어하고 상기 모니터링부가 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 중에서 어느 하나라도 과전압이 충전되었음을 검출할 경우에 상기 경보부에서 경보가 발생하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The instantaneous power failure compensating device of the present invention includes a charging unit including a plurality of super capacitors in which DC power is charged and discharged, and when the external AC power is input, converts the external AC power into DC power to charge the charging unit. And a voltage converter configured to convert charging power of the charging unit into AC power and output the load to a load when a voltage drop occurs in the external AC power, and a monitoring unit for monitoring charging voltage of each of the plurality of supercapacitors. And an alarm unit for alarming overvoltage charging of the plurality of supercapacitors, and controlling the power conversion unit according to whether the external AC power is input, and the monitoring unit detects that the overvoltage is charged in any one of the plurality of supercapacitors. Control the alarm to occur when It may comprise a control unit.
복수 개의 슈퍼 커패시터는 직렬 연결되고, 상기 충전부는, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 각각에 병렬 연결되는 복수 개의 저항을 더 포함할 수 있다.A plurality of super capacitors are connected in series, and the charging unit may further include a plurality of resistors connected in parallel to each of the plurality of super capacitors.
상기 복수 개의 저항은, 저항 값이 동일할 수 있다.The plurality of resistors may have the same resistance value.
상기 모니터링부는, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터의 충전전압을 각각 모니터링하는 복수 개의 단위 모니터링부를 포함하고, 상기 복수 개의 단위 모니터링부 각각은, 상기 슈퍼 커패시터의 충전전압이 설정전압 이상일 경우에 턴 온되는 정전압 다이오드와, 상기 정전압 다이오드가 턴 온될 경우에 동작하여 과전압 검출신호를 발생하는 포토 커플러를 포함할 수 있다.The monitoring unit may include a plurality of unit monitoring units that respectively monitor charging voltages of the plurality of super capacitors, and each of the plurality of unit monitoring units may be turned on when the charging voltage of the super capacitor is greater than or equal to a set voltage. And a photo coupler operating when the constant voltage diode is turned on to generate an overvoltage detection signal.
본 발명의 순간정전 보상장치는 상기 충전부의 충전전압을 검출하기 위한 충전전압 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 충전전압 검출부의 검출신호에 따라 상기 전력변환부를 제어하여 상기 충전부에 과전압이 충전되지 않게 제어할 수 있다.The instantaneous power failure compensating apparatus of the present invention further includes a charging voltage detector for detecting a charging voltage of the charging unit, and the controller controls the power conversion unit according to a detection signal of the charging voltage detection unit to charge the charging unit with an overvoltage. Can be controlled.
또한 본 발명의 순간정전 보상장치는, 상기 외부의 교류전력의 전압강하를 검출하기 위한 전압강하 검출부와, 상기 외부의 교류전력을 스위칭하여 상기 부하로 공급 또는 차단하기 위한 스위칭부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전압강하 검출부가 전압강하를 검출하지 않을 경우에 상기 스위칭부를 턴 온하여 상기 외부의 교류전력이 부하로 공급되게 하고 상기 전압강하 검출부가 전압강하를 검출할 경우에 상기 스위칭부를 턴 오프하여 상기 외부의 교류전력을 차단하도록 제어할 수 있다.In addition, the instantaneous power failure compensation device of the present invention further includes a voltage drop detection unit for detecting a voltage drop of the external AC power, and a switching unit for switching the external AC power to supply or cut off to the load, The control unit turns on the switching unit when the voltage drop detection unit does not detect the voltage drop so that the external AC power is supplied to the load, and turns off the switching unit when the voltage drop detection unit detects the voltage drop. It can be controlled to cut off the external AC power.
또한 본 발명의 순간정전 보상장치는, 상기 외부의 교류전력을 바이패스시켜 부하로 공급하기 위한 바이패스 CB(Circuit Breaker)를 더 포함할 수 있다.In addition, the instantaneous power failure compensating apparatus of the present invention may further include a bypass circuit breaker (CB) for bypassing the external AC power to supply the load.
그리고 본 발명의 순간정전 보상방법은, 외부의 교류전력이 입력될 경우에 제어부의 제어에 따라 전력 변환부가 상기 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전부의 복수 개의 슈퍼 커패시터에 충전하는 단계와, 상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전력 변환부가 상기 충전부의 충전전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하는 단계와, 상기 제어부가, 모니터링부의 검출신호를 입력하여 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 각각에 과전압이 충전되었는지의 여부를 판단하는 단계와, 상기 과전압 충전이 판단될 경우에 상기 제어부가 경보부를 제어하여 경보를 발생하는 단계를 포함할 수 있다.And the instantaneous power failure compensation method of the present invention, when the external AC power is input, the power converter converts the external AC power to the DC power under the control of the controller to charge the plurality of supercapacitors of the charging unit; When a voltage drop occurs in the external AC power, the power converter converts the charging power of the charging unit into AC power and outputs the load to the load according to the control of the controller; And determining whether overvoltage is charged in each of the plurality of supercapacitors, and generating an alarm by controlling the alarm unit when the overvoltage charging is determined.
상기 외부의 교류전력이 입력될 경우에 제어부의 제어에 따라 전력 변환부가 상기 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전부의 복수 개의 슈퍼 커패시터에 충전하는 단계는, 상기 제어부가 충전전압 검출부의 검출신호를 입력하여 상기 충전부의 충전완료 여부를 판단하는 단계와, 상기 충전부의 충전완료가 판단될 경우에 상기 제어부가 상기 전력변환부를 정지시켜 상기 충전부에 과전압이 충전되지 않게 제어하는 단계를 포함할 수 있다.When the external AC power is input, the power converter converts the external AC power into DC power and charges the plurality of supercapacitors in the charging unit according to the control of the controller. And determining whether charging of the charger is completed by inputting the control unit, and controlling the controller not to overcharge the charging unit by stopping the power conversion unit when it is determined that charging of the charger is completed. .
또한 본 발명의 순간정전 보상방법은, 상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생되지 않을 경우에 상기 제어부가 스위칭부를 턴 온시켜 상기 외부의 교류전력이 부하에 공급되게 하는 단계와, 상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 제어부가 스위칭부를 턴 오프시켜 상기 외부의 교류전력을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the instantaneous power failure compensation method of the present invention, if the voltage drop does not occur in the external AC power, the control unit turns on the switching unit so that the external AC power is supplied to the load, and the external AC When a voltage drop occurs in the power, the control unit may further include turning off the switching unit to cut off the external AC power.
본 발명의 순간정전 보상장치 및 방법에 따르면, 충전부에 구비되는 복수 개의 커패시터들의 충전전압을 모니터링하여 과전압의 충전여부를 판단하고, 과전압이 충전될 경우에 경보를 발생하여 작업자가 점검을 할 수 있도록 한다.According to the instantaneous power failure compensating apparatus and method of the present invention, by monitoring the charging voltage of the plurality of capacitors provided in the charging unit to determine whether the over-voltage is charged, an alarm is generated when the over-voltage is charged so that the operator can check do.
그러므로 복수 개의 슈퍼 커패시터들 중에서 어느 하나라도 불량이 발생할 경우에 바로 점검하여 교체할 수 있고, 이로 인하여 불량이 발생한 슈퍼 커패시터에 의해 정상 동작하는 슈퍼 커패시터들에 불량이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.Therefore, any one of the plurality of super capacitors can be checked and replaced immediately when a failure occurs, thereby preventing the failure of the super capacitors normally operating by the defective super capacitor. .
또한 본 발명은 바이패스 CB를 구비하여 부하에 직접 교류전력을 공급할 수 있으므로 부하에 계속 교류전력을 공급하면서 순간정전 보상장치를 계통에서 분리하여 점검할 수 있다.In addition, the present invention is provided with a bypass CB can directly supply AC power to the load, so that the instantaneous power outage compensator can be separated from the system and checked while continuing to supply AC power to the load.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 순간정전 보상장치의 실시 예의 구성을 보인 블록도,
도 2는 본 발명의 순간정전 보상장치에서 충전부 및 모니터링부의 상세도,
도 3은 본 발명의 순간정전 보상장치에서 단위 모니터링부의 실시 예를 보인 상세회로도, 및
도 4는 본 발명의 순간정전 보상방법에 따른 제어부의 동작을 보인 신호흐름도이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which do not limit the present invention, and like reference numerals designate like elements in some drawings.
1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an instantaneous power failure compensation device of the present invention;
Figure 2 is a detailed view of the charging unit and the monitoring unit in the momentary power compensation device of the present invention,
Figure 3 is a detailed circuit diagram showing an embodiment of the unit monitoring unit in the momentary power compensation device of the present invention, and
Figure 4 is a signal flow diagram showing the operation of the control unit according to the instantaneous power failure compensation method of the present invention.
이하, 본 발명과 관련된 순간정전 보상장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
Hereinafter, the instantaneous power failure compensating apparatus and method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
도 1은 본 발명의 순간정전 보상장치의 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 100은 상용 교류전력을 입력하는 입력 CB(Circuit Breaker)이고, 부호 106은 상용 교류전력을 부하로 공급하는 출력 CB이다. 상기 입력 CB(100) 및 출력 CB(106)의 사이에는, 상용 교류전력의 전압강하는 검출하기 위한 전압강하 검출부(102) 및 무접점으로 상용 교류전력을 스위칭하는 스위칭부(104)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an instantaneous power failure compensation device of the present invention. Here,
부호 108은 충전부이다. 상기 충전부(108)는 복수 개의 슈퍼 커패시터가 직렬 연결되어 직류전력이 충전된다.
부호 110은 전력 변환부이다. 상기 전력변환부(110)는 교류전력을 직류전력으로 변환하는 컨버터(110a)와, 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터(110b)를 포함할 수 있다. 상기 컨버터(110a)는 상기 스위칭부(104)에서 출력되는 교류전력은 직류전력으로 변환하여 상기 충전부(108)에 충전한다. 그리고 상기 인버터(110b)는 상기 충전부(108)에 충전된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 상기 출력 CB(106)를 통해 부하로 출력된다.
부호 112는 모니터링부이다. 상기 모니터링부(112)는 상기 충전부(108)에 구비되어 있는 복수 개의 슈퍼 커패시터들의 각각에 미리 설정된 전압 이상의 과전압이 충전되는지의 여부를 모니터링한다.
부호 114는 충전전압 검출부이다. 상기 충전전압 검출부(114)는 상기 충전부(108)에 충전된 전체 전압을 검출한다.
부호 116은 제어부이다. 상기 제어부(116)는 상기 전압강하 검출부(102)의 출력신호로 교류전력에 전압강하가 발생되었는지의 여부를 판단하고, 전압 강하가 발생되지 않았을 경우에 상기 스위칭부(104)를 제어하여 부하로 교류전력이 공급되게 한다. 또한 상기 제어부(116)는 상기 교류전력이 정상으로 입력될 경우에 상기 전력변환부(110)의 컨버터(110a)가 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부(108)에 충전시키게 제어하고, 상기 충전전압 검출부(114)가 상기 충전부(108)의 충전완료를 검출할 경우에 상기 컨버터(110a)를 정지시켜 상기 충전부(108)에 과전압을 충전되지 않게 제어한다.
또한 상기 제어부(116)는 상기 전압강하 검출부(102)가 상기 교류전력의 전압강하를 검출할 경우에 상기 스위칭부(104)가 교류전력을 차단하게 스위칭시키고, 상기 전력변환부(110)의 인버터(110b)가 상기 충전부(108)의 충전전력을 교류전력으로 변환한 후 상기 출력 CB(106)를 통해 부하로 공급하게 제어한다.In addition, the
또한 상기 제어부(116)는 상기 모니터링부(112)의 모니터링 신호를 입력하여 상기 충전부(108)에 구비되어 있는 복수 개의 슈퍼 커패시터들의 각각에 미리 설정된 전압 이상의 과전압이 충전되는지의 여부를 판단하고, 과전압의 충전이 판단될 경우에 경보의 발생을 제어한다.In addition, the
상기 118은 경보부이다. 상기 경보부(118)는 상기 제어부(116)의 제어에 따라 경보를 발생한다.118 is an alarm unit. The
부호 120은 바이패스 CB이다. 상기 바이패스 CB(120)는 외부로부터 입력되는 교류전력을 바이패스시켜 상기 부하로 출력한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 순간정전 보상장치는 외부의 교류전력이 입력 CB(100)를 통해 전압강하 검출부(102)로 입력된다.In the instantaneous power failure compensation device of the present invention configured as described above, external AC power is input to the voltage
상기 전압강하 검출부(102)는 상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생되었는지의 여부를 검출하고, 검출신호를 발생한다.The voltage
그러면, 제어부(116)는 상기 전압강하 검출부(102)의 검출신호를 입력하여 상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생되었는지의 여부를 판단하고, 전압 강하가 발생되지 않았을 경우에 교류전력이 정상으로 입력되는 것으로서 스위칭부(104)가 교류전력을 통과시키게 제어한다.Then, the
예를 들면, 상기 스위칭부(104)는 무접점으로 스위칭 동작을 수행하는 반도체 스위칭 소자로 구성되는 것으로서 상기 제어부(116)는 상기 반도체 스위칭 소자를 턴 온시켜 교류전력을 통과시키게 한다.For example, the
그러면, 상기 입력 CB(100)를 통해 입력된 교류전력이 전압강하 검출부(102), 스위칭부(104) 및 출력 CB(106)를 순차적으로 통해 부하로 공급된다.Then, AC power input through the
이와 같은 상태에서 상기 제어부(116)는 충전전압 검출부(114)가 검출하는 충전전압을 입력하여 충전부(108)에 직류전력이 만충전되어 있는지의 여부를 판단한다.In this state, the
상기 충전부(108)에 직류전력이 만충전되어 있지 않을 경우에 상기 제어부(116)는 전력 변환부(110)의 컨버터(110a)를 제어하여 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 충전부(108)로 출력하여 충전시킨다.When the DC unit is not fully charged in the
이와 같이 충전부(108)에 직류전력을 충전시키는 상태에서 상기 제어부(116)는 충전전압 검출부(114)가 검출하는 충전전압을 반복 입력하여 충전부(108)에 직류전력이 만충전되는지의 여부를 판단하고, 만충전될 경우에 상기 컨버터(110a)를 정지시켜 상기 충전부(108)에 과전압이 충전되지 않도록 제어한다.As described above, in the state in which the
그리고 모니터링부(112)는 상기 충전부(108)에 구비된 복수 개의 슈퍼 커패시터들 각각의 전압을 모니터링하여 과전압이 충전되는지의 여부를 판단하고, 과전압의 충전이 검출될 경우에 과전압의 충전을 검출하여 상기 제어부(116)로 출력한다.The
상기 제어부(116)는 상기 모니터링부(112)의 모니터링 신호를 입력하여 과전압이 충전된 슈퍼 커패시터가 있는지의 여부를 판단하고, 과전압이 충전된 슈퍼 커패시터가 있을 경우에 경보부(118)가 경보를 발생하게 제어하여 작업자가 신속하게 점검할 수 있게 한다.The
한편 본 발명의 순간정전 보상장치를 점검할 경우에 교류전력이 부하로 공급되는 계통에서 분리해야 된다.On the other hand, when checking the instantaneous power failure compensation device of the present invention, the AC power should be separated from the system supplied to the load.
이를 위하여 본 발명은 바이패스 CB(120)를 구비한다. 즉, 본 발명의 순간정전 보상장치를 점검할 경우에 작업자는 먼저 바이패스 CB(120)를 턴 온시켜 외부의 교류전력이 바이패스 CB(120)를 통해 부하로 공급되게 한다.To this end, the present invention includes a
이와 같은 상태에서 입력 CB(100)로 교류전력이 입력되지 않도록 분리함과 아울러 출력 CB(106)와 부하를 분리하여 안전하게 본 발명의 순간정전 보상장치를 점검할 수 있도록 한다.In such a state, the AC power is not input to the
상기 제어부(116)는, 상기 전압강하 검출부(102)의 검출신호를 입력하여 외부의 교류전력의 전압강하가 판단될 경우에 스위칭부(104)를 턴 오프시킨다.The
그리고 상기 제어부(116)는 인버터(110b)를 동작시켜 전력 보상동작을 수행한다. 즉, 상기 인버터(110b)는, 상기 제어부(116)의 제어에 따라 충전부(108)의 충전전력을 교류전력으로 변환하고, 변환한 교류전력을 출력 CB(106)를 통해 부하로 출력한다.
The
도 2는 본 발명의 순간정전 보상장치에서 충전부 및 모니터링부의 상세도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 충전부(108)는 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1; C1-1, C1-2, …, C1-N)가 직렬 연결되고, 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1-1, C1-2, …, C1-N)들 각각에는 동일한 저항 값을 갖는 복수 개의 저항(R1; R1-1, R1-2, …, R1-N)들 각각이 병렬 연결된다.Figure 2 is a detailed view of the charging unit and the monitoring unit in the momentary power compensation device of the present invention. Referring to FIG. 2, in the
그리고 본 발명의 모니터링부(112)는 복수 개의 단위 모니터링부(112-1, 112-2, …, 112-N)를 포함할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 순간정전 보상장치에서 단위 모니터링부의 실시 예를 보인 상세회로도이다. 도 3을 참조하면, 복수 개의 단위 모니터링부(112-1, 112-2, …, 112-N)들 각각은 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1)들 각각의 양 단자 사이에 정전압 다이오드(ZD), 저항(R2) 및 포토 커플러의 발광부(LD)가 직렬 접속되고, 포토 커플러의 수광 트랜지스터(TR)의 콜렉터에, 전원단자(Vcc)가 저항(R3)을 통해 접속되어 수광 트랜지스터(TR)의 콜렉터 및 저항(R3)의 접속점에서 과전압 검출신호가 출력되게 구성된다.
Figure 3 is a detailed circuit diagram showing an embodiment of a unit monitoring unit in the momentary power compensation device of the present invention. Referring to FIG. 3, each of the plurality of unit monitoring units 112-1, 112-2,..., 112 -N includes a constant voltage diode ZD and a resistor between both terminals of each of the plurality of supercapacitors C1. (R2) and the light emitting part LD of the photocoupler are connected in series, the power supply terminal Vcc is connected through the resistor R3 to the collector of the light receiving transistor TR of the photocoupler, and the collector of the light receiving transistor TR is connected. And an overvoltage detection signal at the connection point of the resistor R3.
이와 같이 구성된 본 발명은 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1-1, C1-2, …, C1-N)들 각각에 복수 개의 저항(R1; R1-1, R1-2, …, R1-N)들 각각이 병렬 연결되어 있다.According to the present invention configured as described above, each of the plurality of resistors R1 (R1; R1-1, R1-2, ..., R1-N) is provided in each of the plurality of supercapacitors C1-1, C1-2, ..., C1-N. This is connected in parallel.
상기 복수 개의 저항(R1; R1-1, R1-2, …, R1-N)들 각각은 동일한 저항 값을 갖는 것으로서 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1; C1-1, C1-2, …, C1-N)들 각각에 동일한 전압이 충전될 수 있게 한다.Each of the plurality of resistors R1; R1-1, R1-2, ..., R1-N has the same resistance value, and each of the plurality of super capacitors C1; C1-1; C1-1, C1-2, ..., C1-N Each of them may be charged with the same voltage.
그리고 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1; C1-1, C1-2, …, C1-N)들의 충전전압은 단위 모니터링부(115-1, 116-2, …, 116-N)들의 정전압 다이오드(ZD) 및 저항(R2)을 통해 포토 커플러의 발광소자(LD)에 인가된다.In addition, the charging voltages of the plurality of supercapacitors C1 (C1-1, C1-2, ..., C1-N) are constant voltage diodes ZD of the unit monitoring units 115-1, 116-2, ..., 116-N. And the resistor R2 are applied to the light emitting element LD of the photocoupler.
여기서, 상기 저항(R2)은 상기 발광소자(LD)로 과전류가 흐르지 않도록 제한하는 역할을 한다.Here, the resistor R2 serves to limit the overcurrent to the light emitting device LD.
그러므로 상기 슈퍼 커패시터(C1)의 충전전압이 설정전압 이상일 경우에 포토 커플러의 발광소자(LD)가 점등되고, 수광 트랜지스터(TR)가 턴 온되어 저전위의 과전압 검출신호가 출력된다.Therefore, when the charging voltage of the supercapacitor C1 is equal to or higher than the set voltage, the light emitting element LD of the photocoupler is turned on, and the light receiving transistor TR is turned on to output a low potential overvoltage detection signal.
예를 들면, 정전압 다이오드의 동작전압이 1.5V이며, 발광소자(LD)의 발광전압이 0.7V라고 가정하고, 상기 슈퍼 커패시터(C1)에 2.2V 미만의 전압이 충전될 경우에 상기 발광소자(LD)가 점등되지 않아 과전압 검출신호는 출력되지 않는다.For example, assuming that the operating voltage of the constant voltage diode is 1.5V and the light emitting voltage of the light emitting device LD is 0.7V, when the voltage of less than 2.2V is charged in the super capacitor C1, the light emitting device ( LD) does not light up, so the overvoltage detection signal is not output.
그러나 상기 슈퍼 커패시터(C1)에 2.2V를 초과하는 전압이 충전될 경우에 정전압 다이오드(ZD)가 턴 온되고, 상기 발광소자(LD)가 점등되므로 수광 트랜지스터(TR)가 턴 온되어 저전위의 과전압 검출신호가 출력된다.However, when the supercapacitor C1 is charged with a voltage exceeding 2.2 V, the constant voltage diode ZD is turned on and the light emitting device LD is turned on, so that the light receiving transistor TR is turned on to have a low potential. The overvoltage detection signal is output.
상기 과전압 검출신호는 제어부(116)로 입력된다. 그러면, 상기 제어부(116)는 경보부(118)를 제어하여, 충전부(108)의 슈퍼 커패시터(C1-1, C1-2, …, C1-N)에 이상이 있음을 알리는 경보를 발생한다.
The overvoltage detection signal is input to the
도 4는 본 발명의 순간정전 보상방법에 따른 제어부의 동작을 보인 신호흐름도이다. 도 4를 참조하면, 제어부(116)는 전압강하 검출부(102)가 검출하는 전압강하 검출신호를 입력하고(S400), 입력한 전압강하 검출신호로 교류전력의 전압강하가 발생하였는지의 여부를 판단한다(S402).Figure 4 is a signal flow diagram showing the operation of the control unit according to the instantaneous power failure compensation method of the present invention. Referring to FIG. 4, the
상기 판단 결과, 교류전력의 전압강하가 발생하지 않았을 경우에 상기 제어부(116)는 스위칭부(104)를 턴 온하여 부하로 교류전력이 공급되게 한다(S404).As a result of the determination, when the voltage drop of the AC power does not occur, the
그리고 상기 제어부(116)는 충전전압 검출부(114)가 검출하는 충전전압 검출신호를 입력하고(S406), 입력한 충전전압 검출신호로 충전부(108)의 전력충전이 완료되었는지의 여부를 판단한다(s408).The
상기 충전부(108)의 전력충전이 완료되었을 경우에 상기 제어부(116)는 컨버터(110a)를 정지시켜 충전부(108)에 과전압이 충전되지 않게 하고(S410), 상기 충전부(108)의 전력충전이 완료되지 않았을 경우에 상기 제어부(116)는 컨버터(110a)를 동작시켜 충전부(108)에 직류전력이 충전되게 한다(S412).When the charging of the charging
이와 같은 상태에서 상기 제어부(116)는 모니터링부(112)로부터 과전압 검출신호를 입력하고(S414), 입력한 과전압 검출신호로 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1; C1-1, C1-2, …, C1-N)들 중에서 어느 하나라도 과전압이 충전되었는지의 여부를 판단한다(S416).In this state, the
상기 판단 결과 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1; C1-1, C1-2, …, C1-N)들 중에서 어느 하나라도 과전압이 충전되었을 경우에 상기 제어부(116)는 경보부(118)를 제어하여 경보를 발생한다(S418).As a result of the determination, when any one of the plurality of supercapacitors C1 (C1-1, C1-2, ..., C1-N) is overcharged, the
한편, 상기 단계(S402)에서 교류전력의 전압강하가 검출될 경우에 상기 제어부(116)는 스위칭부(104)를 턴 오프시킨다(S420).On the other hand, when the voltage drop of the AC power is detected in step S402, the
그리고 상기 제어부(116)는 인버터(110b)를 동작시켜 전력 보상동작을 수행한다(S422). 즉, 상기 인버터(110b)는, 상기 제어부(116)의 제어에 따라 충전부(108)의 충전전력을 교류전력으로 변환하고, 변환한 교류전력을 출력 CB(106)를 통해 부하로 출력한다.The
이와 같은 상태에서 상기 제어부(116)는 상기 전압강하 검출부(102)의 출력신호를 입력하여 정전이 복구되었는지의 여부를 판단한다(S424).In this state, the
상기 판단 결과 정전이 복구되었을 경우에 상기 제어부(116)는 상기 단계(S400)로 복귀하여 상술한 바와 같이 외부로부터 입력되는 교류전력을 부하로 공급하고, 충전부(108)에 전력을 충전하는 동작을 수행한다.When the power failure is restored as a result of the determination, the
그리고 상기 단계(S424)의 판단 결과 정전이 복구되지 않았을 경우에 상기 제어부(116)는 충전전압 검출부(114)의 출력신호로 상기 충전부(108)의 방전이 완료되었는지의 여부를 판단하고(S426), 상기 충전부(108)의 방전이 완료될 때까지 상기 단계(S422)로 복귀하여 전력 보상동작을 수행하는 것을 반복한다.When the power failure is not restored as a result of the determination in step S424, the
상기와 같이 설명된 순간정전 보상장치 및 방법은 상기 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. The instantaneous power failure compensating apparatus and method described above may not be limitedly applied to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be selectively modified in whole or in part in order to allow various modifications to be made. It may be configured in combination.
100 : 입력 CB 102 : 전압강하 검출부
104 : 스위칭부 106 : 출력 CB
108 : 충전부 110 : 전력변환부
110a : 컨버터 110b : 인버터
112 : 모니터링부 112-1, 112-2, …, 112-N : 단위 모니터링부
114 : 충전전압 검출부 116 : 제어부
118 : 경보부 120 : 바이패스 CB
C1 : 슈퍼 커패시터 R1∼R3 : 저항
ZD : 정전압 다이오드 LD : 발광소자
TR : 수광 트랜지스터100: input CB 102: voltage drop detection unit
104: switching unit 106: output CB
108: charging unit 110: power conversion unit
110a:
112: monitoring unit 112-1, 112-2,... , 112-N: unit monitoring unit
114: charge voltage detection unit 116: control unit
118: alarm unit 120: bypass CB
C1: Supercapacitors R1 to R3: Resistance
ZD: constant voltage diode LD: light emitting element
TR: Light Transistor
Claims (10)
외부의 교류전력이 입력될 경우에 상기 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부에 충전시키고 상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 충전부의 충전전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하기 위한 전력 변환부;
상기 복수 개의 슈퍼 커패시터의 충전전압을 각각 모니터링하기 위한 복수 개의 단위 모니터링부;
상기 복수 개의 슈퍼 커패시터의 과전압 충전을 경보하기 위한 경보부; 및
상기 외부의 교류전력의 입력 여부에 따라 상기 전력 변환부를 제어하고 상기 복수 개의 단위 모니터링부 중에서 어느 하나라도 과전압 충전을 검출할 경우에 상기 경보부가, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터에 불량이 포함되어 있음을 경보하게 제어하는 제어부;를 포함하는 순간정전 보상장치.
A charging unit including a plurality of super capacitors in which DC power is charged and discharged;
When external AC power is input, the external AC power is converted into DC power to charge the charging unit, and when a voltage drop occurs in the external AC power, the charging power of the charging unit is converted into AC power to load A power converter for outputting the power;
A plurality of unit monitoring units for monitoring the charging voltages of the plurality of supercapacitors, respectively;
An alarm unit for alarming overvoltage charging of the plurality of supercapacitors; And
The alarm unit alarms that the plurality of supercapacitors contain a failure when the power conversion unit is controlled according to the external AC power input and any one of the plurality of unit monitoring units detects an overvoltage charge. The momentary power compensation device comprising a control unit.
복수 개의 슈퍼 커패시터는 직렬 연결되고,
상기 충전부는,
상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 각각에 병렬 연결되는 복수 개의 저항;을 더 포함하는 순간정전 보상장치.
The method of claim 1,
A plurality of super capacitors are connected in series,
The charging unit includes:
And a plurality of resistors connected in parallel to each of the plurality of supercapacitors.
상기 복수 개의 저항은,
저항 값이 동일한, 순간정전 보상장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of resistors comprises:
A momentary power compensation device having the same resistance value.
상기 복수 개의 단위 모니터링부 각각은,
상기 슈퍼 커패시터의 충전전압이 설정전압 이상일 경우에 턴 온되는 정전압 다이오드; 및
상기 정전압 다이오드가 턴 온될 경우에 동작하여 과전압 검출신호를 발생하는 포토 커플러;를 포함하는 순간정전 보상장치.
The method of claim 1,
Each of the plurality of unit monitoring units,
A constant voltage diode turned on when the charging voltage of the super capacitor is greater than or equal to a set voltage; And
And a photo coupler operating when the constant voltage diode is turned on to generate an overvoltage detection signal.
상기 충전부의 충전전압을 검출하기 위한 충전전압 검출부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 충전전압 검출부의 검출신호에 따라 상기 전력변환부를 제어하여 상기 충전부에 과전압이 충전되지 않게 제어하는, 순간정전 보상장치.
The method of claim 1,
And a charging voltage detector for detecting a charging voltage of the charging unit.
The control unit,
And controlling the power conversion unit according to a detection signal of the charging voltage detection unit so as to prevent the overvoltage from being charged in the charging unit.
상기 외부의 교류전력의 전압강하를 검출하기 위한 전압강하 검출부; 및
상기 외부의 교류전력을 스위칭하여 상기 부하로 공급 또는 차단하기 위한 스위칭부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 전압강하 검출부가 전압강하를 검출하지 않을 경우에 상기 스위칭부를 턴 온하여 상기 외부의 교류전력이 부하로 공급되게 하고 상기 전압강하 검출부가 전압강하를 검출할 경우에 상기 스위칭부를 턴 오프하여 상기 외부의 교류전력을 차단하도록 제어하는, 순간정전 보상장치.
The method of claim 1,
A voltage drop detector for detecting a voltage drop of the external AC power; And
It further comprises a switching unit for switching the external AC power to supply or cut off to the load,
The control unit,
When the voltage drop detection unit does not detect the voltage drop, the switching unit is turned on so that the external AC power is supplied to the load, and when the voltage drop detection unit detects the voltage drop, the switching unit is turned off to the external unit. The momentary power compensation device to control to cut off the AC power.
상기 외부의 교류전력을 바이패스시켜 부하로 공급하기 위한 바이패스 CB(Circuit Breaker)를 더 포함하는 순간정전 보상장치.
The method of claim 1,
And a bypass CB (circuit breaker) for bypassing the external AC power and supplying the load to the load.
상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전력 변환부가 상기 충전부의 충전전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하는 단계;
상기 제어부가, 복수 개의 단위 모니터링부의 검출신호를 입력하여 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 각각에 과전압이 충전되었는지의 여부를 판단하는 단계; 및
상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 중에서 어느 하나라도 과전압 충전이 판단될 경우에 상기 제어부가 경보부를 제어하여, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터에 불량이 포함되어 있음을 알리기 위한 경보를 발생하는 단계;를 포함하는 순간정전 보상장치에서의 순간정전 보상방법.
When the external AC power is input, the power converter converts the external AC power into DC power and charges the plurality of supercapacitors in the charging unit under the control of the controller;
When the voltage drop occurs in the external AC power, converting the charging power of the charging unit into AC power by outputting the load to the load under the control of the controller;
Determining, by the controller, whether an overvoltage is charged in each of the plurality of supercapacitors by inputting detection signals of a plurality of unit monitoring units; And
If any one of the plurality of super capacitors is determined to be over-voltage charging, the control unit for controlling the alarm, generating an alarm for notifying that the plurality of super capacitors contain a failure; instantaneous power failure compensation comprising a Method of compensating for power failure in the device.
상기 외부의 교류전력이 입력될 경우에 제어부의 제어에 따라 전력 변환부가 상기 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전부의 복수 개의 슈퍼 커패시터에 충전하는 단계는,
상기 제어부가 충전전압 검출부의 검출신호를 입력하여 상기 충전부의 충전완료 여부를 판단하는 단계; 및
상기 충전부의 충전완료가 판단될 경우에 상기 제어부가 상기 전력 변환부를 정지시켜 상기 충전부에 과전압이 충전되지 않게 제어하는 단계;를 포함하는 순간정전 보상장치에서의 순간정전 보상방법.
The method of claim 8,
When the external AC power is input, the power converter converts the external AC power into DC power and charges the plurality of supercapacitors in the charging unit according to the control of the controller.
Determining, by the controller, whether the charging of the charging unit is completed by inputting a detection signal of the charging voltage detection unit; And
And stopping the power converter to control overcharging of the overvoltage to the charger when the charging of the charger is determined to be complete.
상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생되지 않을 경우에 상기 제어부가 스위칭부를 턴 온시켜 상기 외부의 교류전력이 부하에 공급되게 하는 단계; 및
상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 제어부가 상기 스위칭부를 턴 오프시켜 상기 외부의 교류전력을 차단하는 단계;를 더 포함하는 순간정전 보상장치에서의 순간정전 보상방법.The method of claim 8,
When the voltage drop does not occur in the external AC power, the controller turning on a switching unit to supply the external AC power to the load; And
And turning off the switching unit to cut off the external AC power when a voltage drop occurs in the external AC power.
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